JP2541664B2 - 電動式転舵装置 - Google Patents

電動式転舵装置

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JP2541664B2 JP21833689A JP21833689A JP2541664B2 JP 2541664 B2 JP2541664 B2 JP 2541664B2 JP 21833689 A JP21833689 A JP 21833689A JP 21833689 A JP21833689 A JP 21833689A JP 2541664 B2 JP2541664 B2 JP 2541664B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ハンドル操作による前輪操舵時に外部から
のモータ駆動制御で後輪を補助転舵する4輪操舵車の後
輪用転舵装置等として適用される電動式転舵装置に関す
る。
(従来の技術) 従来、電動式転舵装置としては、例えば、実開昭61−
131372号公報に記載されている装置が知られている。
この従来出典には、左右の車輪間の右端部位置に設け
られる電動モータ31の回転をスライド変位に変換するコ
ントロールロッド24と、このスライド変位を左ナックル
15aの揺動変位に変換する左ナックルアーム23と、左右
のナックル15a,15b間に設けられるタイロッド22及びア
ーム21a,21bにより形成される平行リンク機構とを有
し、電動モータ31の回転により左右ナックル15a,15bに
設けられる左右輪を転舵する装置が示されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の電動式転舵装置にあ
っては、下記に列挙する問題がある。
電動モータ31と左ナックルアーム23とは左右輪間の
長さにほぼ等しい非常に長いコントロールロッド24によ
り連結されているし、左右のナックル15a,15bも同様に
長いタイロッド22により連結されている為、車輪や電動
モータ31等からの外力等により両ロッド22,24が曲り変
形し易く、転舵時に曲り変形が生じた場合や既に生じて
いる場合は、目標転舵角に対応する回転角を電動モータ
31に与えても、目標転舵角より小さな転舵角となる。
左輪の転舵角はコントロールロッド24のみを介して
与えられるのに対し、右輪の転舵角は両ロッド22,24を
介して与えられる左右輪で異なる転舵力伝達系が構成さ
れている為、両ロッド22,24が同じ曲り変形量であって
も左右輪に転舵角が異なり、右輪側は左輪側よりさらに
小さな転舵角となってしまう。
後輪転舵機構にロッド長の長いコントロールロッド
24とタイロッド22を含む為、レイアウト的に不利である
し装置の重量増を招く。
本発明は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、電動モータの駆動により左右輪に転舵角を与える電
動式転舵装置において、レイアウト的に有利で重量増を
招くことがないと共に高い補助転舵制御精度を確保する
ことを課題とする。
(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために本発明の電動式転舵装置で
は、左右後輪のほぼ中央部に設けた電動モータから減速
ギヤ機構を介して左右後輪に転舵力を振り分ける構成と
した。
即ち、ハンドル操作による前輪操舵時に外部からのモ
ータ駆動制御で後輪を補助転舵する4輪操舵車の電動式
転舵装置において、 左右の後輪のほぼ中央位置に設けられ、モータ軸にウ
ォームギヤを有する電動モータと、 前記ウォームギヤに噛み合う右ウォームホイールギヤ
及び左ウォームホイールギヤと、 前記左右のウォームホイールギヤの回転中心から偏心
した位置にそれぞれ取付けられる右ボールジョイント及
び左ボールジョイントと、 前記左右のボールジョイントにそれぞれ接続される右
タイロッド及び左タイロッドと、 前記左右のタイロッドにそれぞれ接続され、車幅方向
のロッドストローク変位を左右の後輪の転舵変位に変換
する右ナックル及び左ナックルと、 を備えている事を特徴とする。
(作 用) 左右後輪に転舵角を付与する時には、外部からの指令
により電動モータに目標転舵角に対応する回転角を与え
ると、モータ軸のウォームギヤに噛み合う右ウォームホ
イールギヤと右ウォームホイールギヤとがそれぞれ減速
回転し、右後輪側には、右ウォームホイールギヤから右
ボールジョイント→右タイロッド→右ナックルを経過し
て転舵力が伝達され、左後輪側には、左ウォームホイー
ルギヤから右ボールジョイント→左タイロッド→左ナッ
クルを経過して転舵力が伝達され、電動モータの回転角
に対応する転舵角が左右後輪に付与される。
即ち、左右後輪のほぼ中央位置に設けられた電動モー
タからほぼ等長の左右タイロッドを介して左右対称に転
舵力が伝達される。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
第1図は実施例の電動式転舵装置を示す概略図で、左
右の後輪1,2のほぼ中央位置に設けられ、モータ軸3aに
ウォームギヤ4を有する電動モータ3と、該ウォームギ
ヤ4に噛み合う右ウォームホイールギヤ5及び左ウォー
ムホイールギヤ6と、該左右のウォームホイールギヤ5,
6の回転中心OR,OLから偏心した位置JR,JLにそれぞれ取
付けられる右第1ボールジョイント7及び左第1ボール
ジョイント8と、前記左右の第1ボールジョイント7,8
にそれぞれ接続される左タイロッド9及び左タイロッド
10と、前記左右のタイロッド9,10に左右の第2ボールジ
ョイント11,12を介してそれぞれ接続され、車幅方向の
ロッドストローク変位を左右の車輪1,2の転舵変位に変
換する右ナックル13及び左ナックル14とを備えている。
第2図及び第3図はリヤステアリングユニットを示す
断面図で、電動モータ3と減速ギヤユニットGUにより構
成される。
前記電動モータ3は、車体に支持されるユニットケー
ス20に固定され、そのモータ軸3aは車両中心軸CLに対し
て傾斜角αだけ傾けて配置される。
前記減速ギヤユニットGUは、モータ軸3aに連結される
1個のウォームギヤ4と、該ウォームギヤ4の両側に噛
み合う左右のウォームホイールギヤ5,6と、該左右のウ
ォームホイールギヤ5,6をそれぞれユニットケース20に
回転可能に支持する右ウォームシャフト21及び左ウォー
ムシャフト22と、該左右のウォームシャフト21,22の端
部に設けられる左右の第1ボールジョイント7,8とを有
して構成され、そして、左右の第1ボールジョイント7,
8は左右のウォームホイールギヤ5,6の回転中心OR,OL
ら左右逆にオフセットさせた偏心位置JR,JLに取付けら
れている。尚、前記ウォームギヤ4は両端部がボールベ
アリング23,24によりユニットケース20に支持され、前
記左右のウォームシャフト21,22は両端部がそれぞれア
ンギュラボールベアリング25,26によりユニットケース2
0に支持されている。
第4図は実施例の電動式転舵装置を後輪転舵装置とし
て適用した4輪操舵車全体システム図であり、後輪転舵
角目標値δ を演算するコントロールユニット40と、
ハンドル角情報θを出力するハンドル角センサ41と、車
速情報Vを出力する車速センサ42と、前記ウォームシャ
フト21,22の回転角により左右の実後輪転舵角情報δRR,
δRLを出力する右ポテンショメータ43及び左ポテンショ
メータ44と、後輪転舵角目標値δ に対応する信号に
基づきモータ駆動電流IRを付与するドライバ45を備えて
いる。
尚、第4図において、46はハンドル、47はステアリン
グギヤ、48,49は左右前輪、50バッテリ、51はオルタネ
ータ、52はリレー、53、54サスペンションリンクであ
る。
次に、作用を説明する。
旋回走行時にコントロールユニット40からの後輪転舵
角目標値δ に対応する信号に基づきドライバ45から
モータ駆動電流IRが電動モータ3に付与すると、モータ
軸3aのウォームギヤ4に噛み合う右ウォームホイールギ
ヤ5と左ウォームホイールギヤ6とがそれぞれ減速回転
し、右後輪1側には、右ウォームホイールギヤ5から右
第1ボールジョイント7→右タイロッド9→右第2ボー
ルジョイント11→右ナックル13を経過して転舵力が伝達
され、左後輪側には、左ウォームホイールギヤ6から左
第1ボールジョイント8→左タイロッド10→左第2ボー
ルジョイント12→左ナックル14を経過して転舵力が伝達
され、電動モータ3の回転角に対応する転舵角δが左
右の後輪1,2に付与される。
即ち、左右の後輪1,2のほぼ中央位置に設けられた電
動モータ3からほぼ等長の左右のタイロッド9,10を介し
て左右対称に転舵力が伝達される。
以上説明してきたように、実施例の電動式転舵装置に
あっては、下記に列挙する特徴を有する。
電動モータ3と左右のナックル13,14とは左右輪間
の半分以下の短い長さでほぼ等長のタイロッド9,10によ
り連結されている為、後輪1,2や電動モータ3等から外
力が加わっても両ロッド9,10の曲り変形はほとんどな
く、従来装置のように、電動モータ3の回転により与え
られる実後輪転舵角δが目標後輪転舵角δ より小
さくなることがない。
また、左右の後輪1,2に対し対称の転舵力伝達系が構
成されている為、左右後輪1,2の各転舵角δRRRLに差
が生じることがない。
従って、目標後輪転舵角δ に対応する回転角を電
動モータ3に与えた場合、ほぼ目標後輪転舵角δ
一致する実後輪転舵角δが得られることになり、高い
補助転舵制御精度を確保することができる。
後輪転舵機構に左右のナックル13,14を連結するよ
うなロッド長の長いロッドを含むことない為、電動式転
舵装置を車両に搭載するにあたってレイアウト的に有利
であるし、また大幅な重量増を招くことがない。
後輪転舵機構に含まれる回転摺動部分が左右それぞ
れ2個所(右側がボールジョイント7,11で左側がボール
ジョイント8,12)のみにより回転運動を揺動運動に変換
する機構で最小の数とする構成となっている為、後輪転
舵力系でのフリクションを小さく抑えることができる。
左右の第1ボールジョイント7,8は左右のウォーム
ホイールギヤ5,6の回転中心OR,OLから左右逆にオフセッ
トさせた偏心位置JR,JLに取付け、回転中心OR,OLを結ぶ
線をウォームギヤ4の中心線と直交配置としている為、
ウォームシャフト21,22の曲げ方向の力FR,FLをキャンセ
ルすることが出来る。
以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体
的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても
本発明に含まれる。
例えば、ステアリングユニットとしては、第5図に示
すように、モータ軸3aにねじれ方向の異なる第1ウォー
ムギヤ4aと第2ウォームギヤ4bを設け、各ウォームギヤ
4a,4bに左右のウォームホイールギヤ5a,6bを噛み合わせ
る構成としても良く、この場合には、上記〜の特徴
に加えて下記の特徴を有する。
ウォームギヤ4a,4bにかかるスラスト力をキャンセ
ルすることができる為、ウォームギヤ4a,4bを支持する
ボールベアリング23,24を小型化できる。
ウォームギヤ4a,4bの傾きを変えることによりギヤ
噛み合いのガタ調整が可能となる。
また、第6図に示すように、モータ軸3aにねじれ方向
が同じ第1ウォームギヤ4cと第2ウォームギヤ4dを設
け、各ウォームギヤ4c,4dのそれぞれに同一のウォーム
ホイールギヤ5c,6dを噛み合わせる構成としても良く、
この場合には、上記〜の特徴に加え下記の特徴を有
する。
ウォームシャフト21,22間の距離を容易に変更する
ことができる。
また、第7図に示すように、左右のモータ軸3a,3bの
それぞれに第1ウォームギヤ4eと第2ウォームギヤ4fを
設け、各ウォームギヤ4e,4fのそれぞれに同一のウォー
ムホイールギヤ5e,6fを噛み合わせる構成としても良
く、この場合には、上記〜の特徴に加え下記の特徴
を有する。
ウォームシャフト21,22間の距離を長く確保するこ
とができ、これによりタイロッド9,10をより短くするこ
とができる。
電動モータ3が突出しない為、スペース効率が良
い。
また、第8図に示すように、左右のモータ軸3a,3bの
それぞれにねじれ方向が異なる第1ウォームギヤ4gと第
2ウォームギヤ4hを設け、各ウォームギヤ4g,4hのそれ
ぞれに同一のウォームホイールギヤ5g、6hを噛み合わせ
る構成としても良く、この場合には、上記〜及び
,の特徴に加え下記の特徴を有する。
第1ウォームギヤ4gと第2ウォームギヤ4hに加わる
スラスト力をキャンセルできる。
(発明の効果) 以上説明してきたように、本発明にあっては、ハンド
ル操作による前輪操舵時に外部からのモータ駆動制御で
後輪を補助転舵する4輪操舵車の電動式転舵装置におい
て、請求項に記載のように、左右後輪のほぼ中央部に設
けた電動モータから減速ギヤ機構を介して左右後輪に転
舵力を振り分ける構成としたため、レイアウト的に有利
で重量増を招くことがないと共に、高い後輪補助転舵制
御精度を確保することが出来るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の電動式転舵装置を示す概略図、
第2図はリヤステアリングユニットを示す断面図、第3
図は第2図I−I線による断面図、第4図は実施例の電
動式転舵装置が適用された四輪操舵車の全体システム
図、第5図,第6図,第7図,第8図はステアリングユ
ニットの他の実施例を示す断面図である。 1……右後輪 2……左後輪 3……電動モータ 3a……モータ軸 4……ウォームギヤ 5……右ウォームホイールギヤ 6……左ウォームホイールギヤ 7……右第1ボールジョイント 8……左第1ボールジョイント 9……右タイロッド 10……左タイロッド 11……右第2ボールジョイント 12……左第2ボールジョイント 13……右ナックル 14……左ナックル OR,OL……回転中心 JR,JL……ボールジョイント取付位置

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハンドル操作による前輪操舵時に外部から
    のモータ駆動制御で後輪を補助転舵する4輪操舵車の電
    動式転舵装置において、 左右の後輪のほぼ中央位置に設けられ、モータ軸にウォ
    ームギヤを有する電動モータと、 前記ウォームギヤに噛み合う右ウォームホイールギヤ及
    び左ウォームホイールギヤと、 前記左右のウォームホイールギヤの回転中心から偏心し
    た位置にそれぞれ取付けられる右ボールジョイント及び
    左ボールジョイントと、 前記左右のボールジョイントにそれぞれ接続される右タ
    イロッド及び左タイロッドと、 前記左右のタイロッドにそれぞれ接続され、車幅方向の
    ロッドストローク変位を左右の後輪の転舵変位に変換す
    る右ナックル及び左ナックルと、 を備えている事を特徴とする電動式転舵装置。
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