JP5072663B2 - 車両の後輪操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の後輪操舵装置に関し、特に、回転駆動手段による回転駆動力が波動歯車装置を介して軸方向駆動力に変換されて後輪を操舵する後輪操舵装置に係る。

車両の後輪操舵装置としては、一般的に、電気モータ等の回転駆動手段による回転駆動力がねじ機構を介して軸方向駆動力に変換されて後輪を操舵するように構成されている。例えば、下記の特許文献１には、ブラシレス電気モータと、これに連結された台形雌ねじと、これに螺合する台形雄ねじを有し車輪を操舵するための操作軸によって構成され、台形雌ねじ及び台形雄ねじから成るねじ機構を介して回転駆動力が軸方向駆動力に変換される装置が開示されている。

そして、下記の特許文献２には、「直動アクチュエータを軸方向に短縮し、直動アクチュエータ全体の小型化を図ること」を目的とし、「内周面にねじ溝を有するサーキュラスプラインと、サーキュラスプラインの内側に配置された外周面にねじ山を有するフレクスプラインと、フレクスプラインを非円形に撓めてサーキュラスプラインに部分的に噛み合わせる波動発生器とを備え、サーキュラスプラインとフレクスプラインの相対回転によりサーキュラスプラインの軸方向変位を生ぜしめるようにねじ溝およびねじ山が形成される波動歯車装置と、波動発生器を回転駆動するモータと、サーキュラスプラインの一端に結合され、サーキュラスプラインと同軸上を軸方向に滑動可能に保持された出力軸と、を備える」直動アクチュエータが開示されている。尚、下記の特許文献３には波動歯車装置の連結構造が開示されている。

特開平７−４７９６３号公報 特開２００７−１５４９５５号公報 特開２００７−１９２２４８号公報

前掲の特許文献１には、後輪操舵装置に関し、ねじ機構を介して回転駆動力が軸方向駆動力に変換される一般的な構成が開示されており、ねじ機構として逆効率０の台形ねじが利用されている。しかし、台形ねじは変換効率が低いため、ボール螺子機構等を用いた装置と同等の出力（推力）を発生させようとすると、モータが大型化し、消費電流も増大することになる。

一方、特許文献２に記載の直動アクチュエータにおいては、サーキュラスプラインと出力軸が結合されており、両者が共に直動するため、サーキュラスプラインの外周上にブッシュを配置する必要があるので、アクチュエータの外径が大きくなる。また、特許文献２に記載の直動アクチュエータを後輪操舵装置として用いる場合には、アクチュエータ本体に対し、出力軸が片側のみに配置されることになるため、左右の後輪側の夫々に配置しなければならず、コスト及び質量が増大し、車両への搭載が困難となる。また、波動歯車装置は可逆性を有し、車輪側からの外力によって出力軸が駆動されることになるので、そのままでは後輪の転舵角を保持することができないため、更にクラッチ機構等が必要となる。

そこで、本発明は、回転駆動手段による回転駆動力が波動歯車装置を介して軸方向駆動力に変換されて後輪を操舵する後輪操舵装置において、波動歯車装置による回転駆動力から後輪操舵力への変換の高効率化を維持しつつ、後輪に連結されるロッドを安定した状態で支持し、小型、軽量化を可能とすることを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、請求項１に記載のように、ハウジングに対し二点で軸方向移動可能に支持され両端が車両の後輪に連結されるロッドと、該ロッドを収容する中空回転軸と共に前記ハウジング内に収容され、前記中空回転軸を前記ロッドの軸を中心に回転駆動する回転駆動手段と、該回転駆動手段による前記中空回転軸の回転力を前記ロッドの軸方向駆動力に変換する波動歯車装置を備え、該波動歯車装置を介して前記後輪を操舵する車両の後輪操舵装置において、前記回転駆動手段及び前記波動歯車装置と共に前記ハウジング内の前記二点間に収容され、前記回転駆動手段の出力の前記中空回転軸への伝達を断続する電磁クラッチ機構を備え、前記波動歯車装置が、前記ハウジング内に固定され、内周面に螺子溝が形成されたサーキュラスプラインと、該サーキュラスプラインの螺子溝と螺合する螺子山が外周面に形成されたフレクスプラインと、該フレクスプラインを前記サーキュラスプラインに対し部分的に噛み合せる波動発生器を具備し、前記フレクスプラインが前記ロッドに固定されると共に、前記波動発生器が、前記ロッドに対し軸方向移動を阻止する状態で回転可能に支持され、且つ、前記中空回転軸に対し回転を阻止する状態で軸方向移動可能に支持される構成としたものである。

上記後輪操舵装置において、請求項２に記載のように、前記波動発生器が、前記中空回転軸の外周面と内側でスプライン結合するウェーブプラグと、該ウェーブプラグの外周面に嵌合すると共に前記フレクスプラインに当接する第１の軸受と、前記中空回転軸回りに配置され、前記ウェーブプラグに一端が接合される円筒部材と、該円筒部材の他端を前記ロッドに対し軸方向移動を阻止する状態で回転可能に支持する第２の軸受とを具備して成る構成とするとよい。

更に、請求項３に記載のように、前記回転駆動手段が、前記ハウジング内に支持され前記中空回転軸を出力軸とするブラシレスモータから成り、前記電磁クラッチ機構が、前記中空回転軸に固定された回転部材と、該回転部材の回転を阻止する非回転位置と当該回転部材を自由状態とする回転位置とを切り換える電磁コイルを具備して成る構成としてもよい。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１に記載の後輪操舵装置においては、回転駆動手段、波動歯車装置及び電磁クラッチ機構がハウジング内のロッド支持二点間に収容され、波動歯車装置のサーキュラスプラインがハウジング内に固定され、フレクスプラインがロッドに固定されると共に、波動発生器が、ロッドに対し軸方向移動を阻止する状態で回転可能に支持され、且つ、中空回転軸に対し回転を阻止する状態で軸方向移動可能に支持されているので、回転駆動手段の回転駆動力から後輪操舵力への変換の波動歯車装置による高効率化を維持しつつ、小型に形成することができる。特に、ロッドは中空回転軸内に配置され、ハウジングに対し二点で支持される構造とされており、支持点間距離を長くとることができるため、ロッドを安定した状態で支持することができる。

特に、前記波動発生器を請求項２に記載のように構成すれば、そのウェーブプラグは円筒部材と一体的に、ロッドに対し軸方向移動を阻止する状態で回転可能に支持されると共に、中空回転軸に対し回転を阻止する状態で軸方向移動可能に支持されるので、波動歯車装置部分の小型化が可能となり、装置全体を一層小型にすることができる。

更に、請求項３に記載のように構成すれば、回転駆動手段が、中空回転軸を出力軸とするブラシレスモータから成り、電磁クラッチ機構が、中空回転軸に固定された回転部材と、その回転を阻止する非回転位置と回転部材を自由状態とする回転位置とを切り換える電磁コイルによって構成されているので、小容量で小型のクラッチ機構によって車輪側からの外力に対する操舵角の保持が可能となる。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る後輪操舵装置の全体構成を示し、複数の筒状部材が接合されてハウジング１が構成され、車体（図示せず）に支持される。このハウジング１に対し、二分割されたロッド２ａ及び２ｂが軸方向移動可能に支持され、ロッド２ａ及び２ｂの各端部が車両の後輪（図示せず）に連結されている。そして、回転駆動手段たるブラシレスモータ３の回転駆動力が、波動歯車装置４を介してロッド２の軸方向駆動力に変換されて後輪が操舵されるように構成されている。更に、ブラシレスモータ３の出力軸たる中空回転軸５が、電磁クラッチ機構６によって回転状態と非回転（拘束）状態に切り換えられるように構成されている。

図１に示すように、ロッド２ａとロッド２ｂは、後述するフレクスプライン４２と共に結合されて一体とされ、夫々ブッシュ１ａ及び１ｂによって、ハウジング１に対し二点で軸方向移動可能に支持されている。そして、ロッド２ａの左端が左後輪（図示せず）に連結され、ロッド２ｂの右端が右後輪（図示せず）に連結されている。また、これらのロッド２ａ及び２ｂはスプライン部１ｃにてハウジング１とスプライン結合されており、ハウジング１に対し回転不能に支持されている。

ロッド２ａは、ブラシレスモータ３の出力軸たる中空回転軸５内に収容されており、これらはハウジング１に対し同軸で支持されている。このように、中空回転軸５内にロッド２ａが同軸に配置され、ロッド２ａ及び２ｂは、図１に示す波動歯車装置４右側のブッシュ１ａとブラシレスモータ３左側のブッシュ１ｂの二点にて支持される構造となり、ブッシュ１ａ及び１ｂによる支持点間距離を長くとることができるため、ロッド２ａ及び２ｂを安定した状態で支持することが可能となる。尚、ブラシレスモータ３の構造は従来と同様であり、例えば特許文献１に詳細に記載されているので説明は省略する。

一方、波動歯車装置４は、図２に拡大して示すように、ハウジング１内に固定され、内周面に螺子溝４１ａが形成されたサーキュラスプライン４１と、その螺子溝４１ａと螺合する螺子山４２ａが外周面に形成されたフレクスプライン４２と、このフレクスプライン４２を非円形に撓めてサーキュラスプライン４１に対し部分的に噛み合せる波動発生器４３で構成されている。前述のように、フレクスプライン４２はロッド２ａとロッド２ｂとの間に固定されている。そして、波動発生器４３の内周面にはスプライン部４３ａが形成されており、中空回転軸５の右端部に形成されたスプライン部５ａと係合し、これらが一体的に回転するように構成されている。

上記の波動発生器４３は、中空回転軸５の外周面と内側でスプライン結合する楕円形状のウェーブプラグ４４と、このウェーブプラグ４４の外周面に嵌合すると共にフレクスプライン４２に当接する同形状（楕円形状）の第１の軸受４５を有する。更に、中空回転軸５回りに配置され、ウェーブプラグ４４に一端が（例えば圧入によって）接合される円筒部材４６が設けられ、その他端が第２の軸受４７を介して、ロッド２ａに対し軸方向移動を阻止する状態で回転可能に支持されている。この結果、波動発生器４３は、ロッド２ａに対し軸方向移動を阻止する状態で回転可能に支持されると共に、中空回転軸５に対し回転を阻止する状態で軸方向移動可能に支持されている。

波動歯車装置４は上記のように構成されているので、ブラシレスモータ３により中空回転軸５が回転駆動されると、波動発生器４３がロッド２ａ回りを回転し、サーキュラスプライン４１とフレクスプライン４２の螺合により、フレクスプライン４２、ロッド２ａ及びロッド２ｂが軸方向に移動し、後輪が操舵される。このとき、波動発生器４３は、スプライン結合された中空回転軸５と共に回転しながら、中空回転軸５のスプライン部５ａに沿って軸方向に移動することになる。而して、波動歯車装置４による、ブラシレスモータ３の回転駆動力から後輪操舵力への変換の高効率化が確保されている。

更に、本実施形態では、ブラシレスモータ３の出力の中空回転軸５への伝達を断続する電磁クラッチ機構６がハウジング１内に収容されている。図２に示すように、電磁クラッチ機構６は、その電磁コイル（アーマチュア）６１が中空回転軸５と同軸に配置され、ハウジング１に固定されており、その回転部材（ロータ）６２が中空回転軸５に固定され、中空回転軸５と一体的に回転するように構成されている。

而して、電磁コイル６１への通電を制御することにより、回転部材６２の回転を阻止する非回転位置と、回転部材６２を自由状態とする回転位置とを切り換え、中空回転軸５の回転と非回転を切り換え可能な構造とされている。これにより、回転部材６２の非回転位置では中空回転軸５が非回転状態に保持され、ロッド２ａ及び２ｂの位置が固定されるので、外力に対し後輪（図示せず）の転舵角を保持することができる。この場合において、車輪側からの外力が波動歯車装置４によって増速された後のトルクを保持することになり、電磁クラッチ機構６に作用するトルクが小さくなるので、従前の直接出力軸にクラッチ機構を配置する場合に比べて、電磁クラッチ機構６を小容量で小型に形成することができる。

本発明の一実施形態に係る後輪操舵装置の主要構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る後輪操舵装置の回転駆動手段、波動歯車装置及び電磁クラッチ機構を中心とする部分を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
１ａ，１ｂ ブッシュ
２ａ，２ｂ ロッド
３ ブラシレスモータ（回転駆動手段）
４ 波動歯車装置
４１ サーキュラスプライン
４２ フレクスプライン
４３ 波動発生器
４４ ウェーブプラグ
４５ 第１の軸受
４６ 円筒部材
４７ 第２の軸受
５ 中空回転軸
６ 電磁クラッチ機構
６１ 電磁コイル
６２ 回転部材

Claims (3)

1. ハウジングに対し二点で軸方向移動可能に支持され両端が車両の後輪に連結されるロッドと、該ロッドを収容する中空回転軸と共に前記ハウジング内に収容され、前記中空回転軸を前記ロッドの軸を中心に回転駆動する回転駆動手段と、該回転駆動手段による前記中空回転軸の回転力を前記ロッドの軸方向駆動力に変換する波動歯車装置を備え、該波動歯車装置を介して前記後輪を操舵する車両の後輪操舵装置において、前記回転駆動手段及び前記波動歯車装置と共に前記ハウジング内の前記二点間に収容され、前記回転駆動手段の出力の前記中空回転軸への伝達を断続する電磁クラッチ機構を備え、前記波動歯車装置が、前記ハウジング内に固定され、内周面に螺子溝が形成されたサーキュラスプラインと、該サーキュラスプラインの螺子溝と螺合する螺子山が外周面に形成されたフレクスプラインと、該フレクスプラインを前記サーキュラスプラインに対し部分的に噛み合せる波動発生器を具備し、前記フレクスプラインが前記ロッドに固定されると共に、前記波動発生器が、前記ロッドに対し軸方向移動を阻止する状態で回転可能に支持され、且つ、前記中空回転軸に対し回転を阻止する状態で軸方向移動可能に支持されていることを特徴とする車両の後輪操舵装置。
2. 前記波動発生器が、前記中空回転軸の外周面と内側でスプライン結合するウェーブプラグと、該ウェーブプラグの外周面に嵌合すると共に前記フレクスプラインに当接する第１の軸受と、前記中空回転軸回りに配置され、前記ウェーブプラグに一端が接合される円筒部材と、該円筒部材の他端を前記ロッドに対し軸方向移動を阻止する状態で回転可能に支持する第２の軸受とを具備して成ることを特徴とする請求項１記載の車両の後輪操舵装置。
3. 前記回転駆動手段が、前記ハウジング内に支持され前記中空回転軸を出力軸とするブラシレスモータから成り、前記電磁クラッチ機構が、前記中空回転軸に固定された回転部材と、該回転部材の回転を阻止する非回転位置と当該回転部材を自由状態とする回転位置とを切り換える電磁コイルを具備して成ることを特徴とする請求項１又は２記載の車両の後輪操舵装置。

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