JP3244535B2 - 電動式後輪操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロッドの移動量を検
出するポテンショメータを備えた電動式後輪操舵装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置としては、例えば、実開平１
−１４４２７８号公報所載のものがある。この従来の装
置は、コントローラにより、その回転を制御されている
電動モータをステアリングボディに設けている。この電
動モータの回転は、その出力軸に取付けられた小歯車
と、この小歯車と噛み合うハイポイドギヤを介して、ハ
イポイドギヤの中心にはめ込まれたピニオン軸に伝達さ
れ、ピニオン軸を回転させる。そして、ピニオン軸に形
成されたピニオンと、ロッドに形成させたラックとがか
み合っているので、上記電動モータの回転は、ロッドを
軸方向に直線移動させるように伝達される。こうして、
ロッドが軸方向に移動することにより、ロッドの両端に
設けてあるサイドロッドを介して後輪が転舵される。

【０００３】このときの後輪の操舵量は、ピニオン軸の
両端に設けられた２つポテンショメータ（舵角センサ
ー）で検出されている。この２つのポテンショメータ
は、メインポテンショメータとサブポテンショメータと
であり、どちらもコントローラに接続されている。上記
メインポテンショメータはピニオン軸の一端に設けら
れ、電動モータの回転により回転するピニオン軸の回転
角を検出している。そして、このメインポテンショメー
タは、検出した情報をコントローラに送り、コントロー
ラはその情報をもとに、ピニオン軸の回転角に対応する
ロッドの移動量を計算し、後輪の操舵量を検知する。

【０００４】また、ピニオン軸の他端に設けられたサブ
ポテンショメータは、メインポテンショメータの監視用
である。つまり、メインポテンショメータの故障を検知
したり、メインポテンショメータが故障したとき、その
代わりの働きをするためのものである。このようなメイ
ン、サブポテンショメータからの情報と、この情報によ
るコントローラの制御により後輪の操舵量が決められ
る。つまり、メインとサブのポテンショメータは、ピニ
オン軸の回転角を検出し、その情報をコントローラにフ
ィードバックする。そして、コントローラはフィードバ
ックされた情報や、前輪の舵角、車速等の他の情報を総
合して比較演算し、後輪を最適の舵角に転舵するため
に、電動モータへ必要な制御電流を送りこれを回転させ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
の電動式後輪操舵装置では、メイン、サブポテンショメ
ータ内の回転検出軸を、直接ピニオン軸にはめ込んでい
るが、一般的にポテンショメータをピニオン軸に対して
正確に同軸に取付けることは難しく、どうしても偏心し
た状態や、傾いた状態で取付けるようになってしまう。
このように、偏心した状態や、傾いた状態で直接ピニオ
ン軸にはめ込まれていれば、強度的に弱いポテンショメ
ータは、使用しているうちに内部の回転検出軸や抵抗体
が摩耗してしまうので、その耐久性が低下してしまい、
正確なピニオン軸の回転角の検出ができなくなってしま
うという問題があった。

【０００６】また、メインポテンショメータとサブポテ
ンショメータとがピニオン軸に同軸に取付けられている
ので、メインポテンショメータの故障以外の異常、例え
ば、ラックの変形や、プレッシャーパッドの異常摩耗等
により、ピニオン軸の回転に対応するラックの移動量が
変化してしまうような異常を検出をすることができない
という問題があった。この発明の目的は、ロッドの移動
量を検出するポテンショメータの耐久性と、その信頼性
とを向上させた電動式後輪操舵装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めにこの発明では、電動モータの出力軸と一体回転する
ハイポイドピニオンと、このハイポイドピニオンに噛み
合わせたハイポイドギヤと、このハイポイドギヤを一体
形成したハイポイドギヤホイールと、上記ハイポイドギ
ヤホイールの回転力をロッドに伝達する伝達機構とを備
えた電動式後輪操舵装置において、上記ハイポイドギヤ
ホイールの回転角を回転検出軸の回転量によって検出す
る第１ポテンショメータと、上記ロッドの変位量を回転
検出軸の回転量によって検出する第２ポテンショメータ
とを備え、これら第１、２ポテンショメータは、その回
転検出軸に、径方向に突出するレバー部材を固定すると
ともに、このレバー部材に回転方向の弾性力を付与する
弾性体を有し、上記第１ポテンショメータは、弾性体に
よる回転方向の弾性力によって、レバー部材をハイポイ
ドギヤホイールに形成した連係部に押しつけて、その回
転検出軸とハイポイ ドギヤホイールとを連係させる一
方、上記第２ポテンショメータは、弾性体による回転方
向の弾性力によって、レバー部材をロッドに形成した連
係部に押しつけて、その回転検出軸とロッドとを連係さ
せている。

【０００８】

【作用】ハイポイドギヤホイールの回転角を検出する第
１ポテンショメータの回転検出軸は、レバー部材を介し
てハイポイドギヤホイールに弾性的に連係されている。
したがって、第１ポテンショメータが、ハイポイドギヤ
ホイールに対して偏心、あるいは傾いて取付けられてい
ても、その回転検出軸に無理な力が作用したりしない。
また、ロッドの移動量を検出する第２ポテンショメータ
の回転検出軸も、レバー部材を介してロッドに弾性的に
連係されているので、この第２ポテンショメータを取り
付けるときにズレなどが生じても、その回転検出軸に無
理な力が作用したりしない。

【０００９】

【実施例】図１〜３に示した実施例は、ケーシング１の
一側に電動モータｍを設け、この電動モータｍの出力軸
２にハイポイドギヤピニオン軸３を結合している。上記
ハイポイドギヤピニオン軸３の左右両側には、ラジアル
荷重用の軸受４、５を設けている。上記のようにしたハ
イポイドギヤピニオン軸３にはハイポイドピニオン６を
形成し、このハイポイドピニオン６をケーシング１のギ
ヤボックス部７に内装したハイポイドギヤホイール８に
形成したハイポイドギヤ９に噛み合わせている。

【００１０】また、上記ハイポイドギヤホイール８に
は、支持軸１０を嵌着するとともに、その先端を上方に
突出させ、その突出端をギヤボックス部７に装着したカ
バー１１の軸中心部に、軸受１２を介して回転自在に挿
入している。さらに、ハイポイドギヤホイール８であっ
て、上記支持軸１０とは反対側に形成した小径部１３の
外周とギヤボックス部７との間に、軸受１４を嵌着し、
これら軸受１２、１４および支持軸１０とでハイポイド
ギヤホイール８を回転自在に支持している。

【００１１】上記のように回転自在に支持されたハイポ
イドギヤホイール８であって、その小径部１３の内周に
は、球面軸受１５をはめ込んでいる。この球面軸受１５
の軸中心はハイポイドギヤホイール８の軸中心に対して
偏心させている。そして、この球面軸受１５にスタッド
シャフト１６の一側を嵌着するとともに、その先端に形
成したテーパ部１７をロッド１８に形成したテーパ孔１
９に挿入し、スタッドシャフト１６をロッド１８に締結
している。

【００１２】また、ハイポイドギヤホイール８に嵌着し
た支持軸１０の上端には、図２に示すように断面がＬ字
型の先端を備えた連係部２０を、径方向に突出させた状
態で固定している。さらに、カバー１１の上側には、支
持軸１０の回転角を検出する第１ポテンショメータ２１
を装着している。この第１ポテンショメータ２１は、図
示しないコントローラに接続しているとともに、その内
部の回転検出軸２２下部には、回転検出軸２２と一体回
転するレバー部材２３を径方向に突出させた状態で固定
している。このレバー部材２３は、上記ハイポイドギヤ
ホイール８の支持軸１０の上端部に形成した連係部２０
と同様に、その先端の断面がＬ字型をしている。

【００１３】また、回転検出軸２２には図のように、こ
の発明の弾性体に相当するリターンスプリング２４が設
けてある。このリターンスプリング２４の端部は、上記
レバー部材２３の一側に取付けてある。そして、このリ
ターンスプリング２４によって、レバー部材２３に回転
方向の弾性力を付与している。こうしたレバー部材２３
は、支持軸１０の連係部２０とはめあわせている。この
ときの支持軸１０の連係部２０とレバー部材２３とのは
め合わせは図２に示すように、互いのＬ字型の部分をは
め合わせているとともに、このはめ合わせた部分をリタ
ーンスプリング２４の回転方向の弾性力によって一方に
押しつけている。したがって、支持軸１０がどちらの方
向に回転しても、リターンスプリング２４を撓ませなが
らレバー部材２３が回動して、第１ポテンショメータ２
１の回転検出軸２２を回転させる。なお、第１ポテンシ
ョメータ２１の回転検出軸２２は、それに取付けたレバ
ー部材２３を、リターンスプリング２４の弾性力によっ
て支持軸１０の連係部２０に押しつけて連係させている
ので、第１ポテンショメータ２１を取り付けるときにズ
レたとしても、そのずれを吸収できる。

【００１４】さらに、ケーシング１の下部に形成したロ
ッドケース部２５には、ロッド１８に対抗させて監視用
の第２ポテンショメータ２６を設けている。この第２ポ
テンショメータ２６は、第１ポテンショメータ２１と同
様にコントローラに接続しているととともに、その構成
も同じである。そして図３に示すように、ロッド１８に
形成したこの発明の連係部に相当する溝２７に、その断
面がＬ字形のレバー部材２３をリターンスプリング２４
の回転方向の弾性力によって一方に押しつけている。こ
のように第２ポテンショメータ２６をロッド１８の溝２
７の一方に押しつけているので、ロッド１８が、図の左
右どちらに移動しても、第１ポテンショメータ２１と同
様にリターンスプリング２４を撓ませながらレバー部材
２３を回動させることができる。このようにレバー部材
２３が回動すると、回転検出軸が回転するので、それに
よってロッド１８の軸線方向の移動量が検出できる。な
お、第２ポテンショメータ２６の回転検出軸２２も、そ
れに取付けたレバー部材２３をリターンスプリング２４
の弾性力によってロッド１８の溝２７の側面に押しつけ
て連係させているので、この第２ポテンショメータ２６
を取り付けるときにズレたとしても、そのずれを吸収で
きる。

【００１５】また、上記したように、第１ポテンショメ
ータ２１と第２ポテンショメータ２６とはコントローラ
に接続してあるが、第１ポテンショメータ２１と第２ポ
テンショメータ２６との検出電圧は、コントローラ内で
常に比較演算されている。したがって、第１ポテンショ
メータ２１の検出電圧に、第２ポテンショメータ２６の
検出電圧と違う変化があれば、コントローラはそれを異
常と判断し、フェール セーフ機能を働かせる。このよう
にロッド１８の移動量を第２ポテンショメータ２６で検
出し、この検出信号をコントローラに出力して車両走行
のフェールセーフ機能を発揮するようにしている。

【００１６】しかして、電動モータｍが駆動すると、ハ
イポイドギヤピニオン軸３が回転するとともに、このハ
イポイドギヤピニオン軸３の回転にともなってハイポイ
ドギヤホイール８が回転する。このようにハイポイドギ
ヤホイール８が回転すれば、スタッドシャフト１６がハ
イポイドギヤホイール８の軸線を中心として回動する
が、このように回動するスタッドシャフト１６は、ロッ
ド１８の軸線に沿った直線方向以外の運動を球面軸受１
５によって吸収されるので、結局スタッドシャフト１６
は、ロッド１８をその軸線方向に移動する。そして、上
記スタッドシャフト１６の移動方向に応じてロッド１８
が図面左右いずれか一方に移動し、ロッド１８の両端に
連結した図示していないサイドロッドを介して、後輪を
転舵する。

【００１７】また、ハイポイドギヤホイール８が回転す
れば、この回転角が支持軸１０→支持軸１０の連係部２
０とレバー部材２３を介して第１ポテンショメータ２１
に伝達され、第１ポテンショメータ２１はハイポイドギ
ヤホイール８の回転角を検出するとともに、この検出信
号を図示していないコントローラにフィードバックす
る。同様に、ハイポイドギヤホイール８の回転は、球面
軸受１５によってロッド１８の軸線方向の移動に変換さ
れるが、このときのロッド１８の移動量は、第２ポテン
ショメータ２６で検出され、その情報はコントローラに
フィードバックされる。

【００１８】上記の実施例によれば、第１ポテンショメ
ータ２１に取付けたレバー部材２３がハイポイドギヤホ
イール８の回転に応じて回動するときには、常にリター
ンスプリング２４を撓ませている。つまり、支持軸１０
と第１ポテンショメータ２１とは、リターンスプリング
２４によって常に弾性的に連係されているので、第１ポ
テンショメータ２１が支持軸１０に対して偏心したり、
傾いて取付けられていても、第１ポテンショメータ２１
の回転検出軸２２に無理な力が作用したりしない。した
がって、第１ポテンショメータ２１内部の回転検出軸２
２や、図示しない抵抗体が摩耗することなく耐久性が向
上する。

【００１９】また、第２ポテンショメータ２６において
も、ロッド１８が直線移動するときには、リターンスプ
リング２４が常に撓むように連係されているので、第２
ポテンショメータ２６の回転検出軸２２に無理な力が作
用せず、この第２ポテンショメータ２６内部の回転検出
軸２２や、抵抗体が摩耗することがなく、耐久性が向上
する。さらに、第２ポテンショメータ２６は、ロッド１
８の移動量を検出しているので、例えば、球面軸受１５
の摩耗や、スタッドシャフト１６の変形等が発生して
も、ロッド１８の移動量とハイポイドギヤホイール８の
回転角の比較から、それらの故障を検知することができ
る。

【００２０】

【発明の効果】ハイポイドギヤホイールに対して第１ポ
テンショメータが偏心、あるいは傾いて取付けられてい
ても、その回転検出軸がレバー部材を介してハイポイド
ギヤホイールに弾性的に連係されているので、回転検出
軸に無理な力が作用したりしない。 したがって、第１ポ
テンショメータ内部の回転検出軸や抵抗体の摩耗がな
く、耐久性が向上し、正確なハイポイドギヤホイールの
回転角を検出することができるようになった。また、ロ
ッドの移動量を検出する第２ポテンショメータも、上記
と同様に弾性的に連係されているので、第２ポテンショ
メータの取付け時の倒れ等に影響されず、第２ポテンシ
ョメータの耐久性が向上し、正確なハイポイドギヤホイ
ールの回転角を検出することができるようになった。

【００２１】さらに、第２ポテンショメータは、ロッド
の移動量を検出しているので、例えば、球面軸受の摩耗
や、スタッドシャフトの変形等の伝達機構に異常が発生
しても、ロッドの移動量とハイポイドギヤホイールの回
転角の比較から、それらの故障を検知することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の要部断面図である。

【図２】実施例の要部斜視図である。

【図３】実施例の要部斜視図である。

【符号の説明】

６ ハイポイドピニオン ９ ハイポイドギヤ ８ ハイポイドギヤホイール １８ ロッド ２１ 第１ポテンショメータ ２６ 第２ポテンショメータ ｍ 電動モータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータの出力軸と一体回転するハイ
   ポイドピニオンと、このハイポイドピニオンに噛み合わ
   せたハイポイドギヤと、このハイポイドギヤを一体形成
   したハイポイドギヤホイールと、上記ハイポイドギヤホ
   イールの回転力をロッドに伝達する伝達機構とを備えた
   電動式後輪操舵装置において、上記ハイポイドギヤホイ
   ールの回転角を回転検出軸の回転量によって検出する第
   １ポテンショメータと、上記ロッドの変位量を回転検出
   軸の回転量によって検出する第２ポテンショメータとを
   備え、これら第１、２ポテンショメータは、その回転検
   出軸に、径方向に突出するレバー部材を固定するととも
   に、このレバー部材に回転方向の弾性力を付与する弾性
   体を有し、上記第１ポテンショメータは、弾性体による
   回転方向の弾性力によって、レバー部材をハイポイドギ
   ヤホイールに形成した連係部に押しつけて、その回転検
   出軸とハイポイドギヤホイールとを連係させる一方、上
   記第２ポテンショメータは、弾性体による回転方向の弾
   性力によって、レバー部材をロッドに形成した連係部に
   押しつけて、その回転検出軸とロッドとを連係させる構
   成にしたことを特徴とする電動式後輪操舵装置。