JP5854270B2 - 後輪操舵装置 - Google Patents

Description

この発明は、四輪操舵車に適用可能な後輪操舵装置に関する。

四輪操舵車において後輪を操舵する後輪操舵装置が知られている（特許文献１および２参照）。特許文献１および２で開示された後輪操舵装置は、左右の後輪に連結されたラック軸と当該ラック軸に噛合するピニオン軸とがラックアンドピニオンを構成しており、ピニオン軸が回転駆動されることでラック軸が軸方向にスライドし、これによって、後輪の転舵が達成される。

特許文献１および２で開示された後輪操舵装置は、ラック軸を中立位置でロックして後輪の転舵をロックするためのロック機構を有している。このロック機構は、ラック軸に設けられた溝と、この溝に対して進退自在なピンとを含んでいる。中立位置にあるラック軸の溝にピンが嵌まり込むことによって、ロック機構によるラック軸のロックが達成される。

特開平７−１６５０９９号公報 特開平８−２６８３１４号公報

特許文献１および２のロック機構のようにラック軸の溝にピンが嵌まり込むことでラック軸がロックされる場合、溝に嵌まり込んだピンには、後輪が路面から受ける反力（一般乗用車の場合には最大で１８０００Ｎ程度）が、ラック軸から直接作用する。よって、ピンにかかる負担が大きくなるので、ロック機構の破損を防ぐために、ロック機構を高剛性に構成しなければならず、この場合、ロック機構が大型化してしまう。

この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、後輪の転舵をロックする構成にかかる負担を軽減し、当該構成の小型化を図ることができる後輪操舵装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、四輪操舵車（１）に適用可能な後輪操舵装置（１１）であって、長さ方向（Ｘ）に変位して、両端に連結される後輪（３）を転舵させるためのラック軸（４０）と、前記ラック軸に備えられたねじ軸部分（４６）と、前記ねじ軸部分に外嵌され、前記ねじ軸部分とボール（５４）を介してねじ結合しているボールナット（５２）を含み、前記ボールナットと前記ねじ軸部分との相対的な結合位置を変化させることにより、前記ラック軸を長さ方向に変位させるためのボールナット装置（４３）と、前記ボールナットに形成された係合凹部（６８）と、前記ラック軸に形成されたガイド凹部（７６）と、前記ラック軸が予め定める中立位置にあるときにおいて、前記ラック軸の変位を禁止するために、前記係合凹部およびガイド凹部の両方に嵌まり、前記ボールナットの回転を禁止するための固定部材（７５）とを有するロック装置（４４）と、を含むことを特徴とする、後輪操舵装置である。

請求項２記載の発明は、前記固定部材は、前記係合凹部に嵌まる回転禁止部（７７）と、前記回転禁止部よりも前記ラック軸側へ突出しており、前記回転禁止部が前記係合凹部に嵌まるよりも先に前記ガイド凹部に嵌まるセンタリング部（７８）と、を含むことを特徴とする、請求項１記載の後輪操舵装置である。
請求項３記載の発明は、前記ガイド凹部は、前記ラック軸の周方向全域に亘って設けられた環状溝を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の後輪操舵装置である。

請求項４記載の発明は、車速が所定速度以下の場合には前記固定部材を前記係合凹部およびガイド凹部から退避させ、車速が前記所定速度を上回ると前記固定部材を前記係合凹部およびガイド凹部の両方に嵌める制御手段（２５）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の後輪操舵装置である。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

請求項１記載の発明によれば、ロック装置は、路面からの反力が作用するラック軸を直接ロックするのではなく、ラック軸のねじ軸部分に外嵌されたボールナットの回転を禁止することによって、ラック軸を間接的にロックするから、ロック装置にかかる負担を軽減し、その分、ロック装置の小型化を図ることができる。
請求項２記載の発明によれば、ロック装置の固定部材では、先にセンタリング部がラック軸のガイド凹部に嵌まってラック軸を中立位置にセンタリング（位置決め）してから、回転禁止部がボールナットの係合凹部に嵌まるので、確実にラック軸を中立位置でロックすることができる。

請求項３記載の発明によれば、ガイド凹部が環状溝であるので、固定部材が環状溝における周方向のどの部分に嵌まっても、ラック軸を（長さ方向における）中立位置にセンタリングすることができる。
請求項４記載の発明によれば、車速が所定速度を上回ると、確実にラック軸を中立位置でロックすることができる。

図１は、この発明の一実施形態に係る四輪操舵車１の模式的な平面図である。 図２Ａは、ボールナット装置４３および解除状態のロック装置４４の模式的な要部断面図である。 図２Ｂは、ボールナット装置４３およびロック状態のロック装置４４の模式的な要部断面図である。 図３は、ボールナット装置４３およびロック装置４４の模式的な要部斜視図である。 図４は、変形例に係るボールナット装置４３およびロック装置４４の模式的な要部斜視図である。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る四輪操舵車１の模式的な平面図である。
なお、以下では、図１における四輪操舵車１の姿勢を基準として、四輪操舵車１の方向を規定する。具体的には、図１では、紙面左側が四輪操舵車１の左側で、紙面右側が四輪操舵車１の右側で、紙面上側が四輪操舵車１の前側で、紙面下側が四輪操舵車１の後側である。図１の左右方向が四輪操舵車１の車幅方向である。図示された太線矢印は、四輪操舵車１の進行方向を示している。

図１を参照して、四輪操舵車１は、左右１対の前輪２と、左右一対の後輪３と、四輪操舵システム４とを含んでいる。
前輪２および後輪３のそれぞれは、ホイール５と、ホイール５に取り付けられるハブ６と、ホイール５に外嵌されるタイヤ７とを含んでいる。
四輪操舵システム４は、前輪操舵装置１０と、後輪操舵装置１１とを含んでいる。

前輪操舵装置１０は、ステアリングホイール１２と、入力軸１３と、トーションバー１４と、出力軸１５と、中間軸１６と、ピニオン軸１７と、ピニオン１８と、前側ラック軸１９と、タイロッド２０と、ナックルアーム２１と、ウォームホイール２２と、ウォーム２３とを含んでいる。さらに、前輪操舵装置１０は、第１電動モータ２４と、制御手段としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）２５と、トルクセンサ２６と、車速センサ２７とを含んでいる。

ステアリングホイール１２は、入力軸１３に連結されていて、入力軸１３は、トーションバー１４を介して出力軸１５につながっている。入力軸１３、トーションバー１４および出力軸１５は、同軸状に配置されていて、これらのまとまりは、ステアリングシャフト２８を構成している。ステアリングホイール１２を回転させると（操舵すると）、ステアリングシャフト２８がステアリングホイール１２とともに回転する。この際、トーションバー１４が捩れることによって、入力軸１３および出力軸１５は回転方向においてずれるように相対的に変位する。出力軸１５は、ユニバーサルジョイント２９を介して中間軸１６につながっていて、中間軸１６は、ユニバーサルジョイント３０を介してピニオン軸１７につながっている。ピニオン軸１７には、ピニオン１８が連結されている。

前側ラック軸１９は、車幅方向に沿って長手であり、車幅方向において所定範囲内でスライド可能である。前側ラック軸１９の長さ方向途中（ここでは、長さ方向中央）には、ラック３１が当該長さ方向に亘って形成されている。ピニオン１８とラック３１とが噛み合っており、ラックアンドピニオン機構が構成されている。前側ラック軸１９の長さ方向両端には、タイロッド２０が連結されている。

ナックルアーム２１は、各前輪２のハブ６に取り付けられている。ナックルアーム２１には、四輪操舵車１の車体（図示せず）から延びるキングピン３２が挿通されており、各前輪２は、キングピン３２を中心に転舵することができる。また、左側の前輪２のナックルアーム２１は、リンクピン３３を介して左側のタイロッド２０に連結されており、右側の前輪２のナックルアーム２１は、リンクピン３３を介して右側のタイロッド２０に連結されている。

ウォームホイール２２は、出力軸１５に対して一体化されている。ウォーム２３は、ウォームホイール２２と噛み合っている。ウォーム２３には、第１電動モータ２４の出力軸（図示せず）が連結されている。第１電動モータ２４が駆動されると、ウォーム２３が回転し、これに伴って、ウォームホイール２２が回転する。ウォームホイール２２は、回転することによって、ステアリングシャフト２８およびステアリングホイール１２に補助トルクを与える。なお、第１電動モータ２４とステアリングシャフト２８との間には、ウォームホイール２２およびウォーム２３以外の伝達機構が介在されていてもよい。

ＥＣＵ２５は、第１電動モータ２４の駆動を制御する。トルクセンサ２６は、ステアリングホイール１２を回転させたときに、回転方向において入力軸１３と出力軸１５との間で生じる相対的な変位量に基づいて、ステアリングホイール１２の回転トルク（操舵トルクともいう）を検出する。車速センサ２７は、四輪操舵車１の車速（進行速度）を検出する。

図１では、左右の前輪２は、転舵しておらず、中立状態（転舵角が零の状態）にある。このときの車幅方向（長さ方向）における前側ラック軸１９の位置を中立位置という。前側ラック軸１９が中立位置にあるとき、ピニオン１８は、ラック３１の長さ方向中央部分と噛み合っている。この状態で、ステアリングホイール１２をいずれかの方向（ここでは、図１における時計回りの方向）へ回転させると、ステアリングシャフト２８、中間軸１６、ピニオン軸１７およびピニオン１８がステアリングホイール１２と共回りする。そして、ピニオン１８の回転に伴って前側ラック軸１９が車幅方向におけるいずれか（ここでは、左側）へスライドする。前側ラック軸１９のスライドに連動して、各前輪２のナックルアーム２１においてタイロッド２０につながった部分が前側ラック軸１９のスライド方向へ変位し、これに伴って、左右の前輪２は、キングピン３２を中心として転舵する。

この状態で、ステアリングホイール１２を、先程回転させたときと同じ量だけ逆向きに回転させると、前側ラック軸１９が中立位置に戻るとともに、左右の前輪２が中立状態に戻る。なお、左右の前輪２の転舵方向は、前輪２の周囲の破線矢印で示されている。
ここで、ステアリングホイール１２を回転させる際、ＥＣＵ２５は、トルクセンサ２６が検出した操舵トルク、および、車速センサ２７が検出した車速に基づいて、ステアリングホイール１２に必要な補助トルクの大きさを算出する。そして、ＥＣＵ２５は、当該大きさの補助トルクがウォームホイール２２からステアリングシャフト２８（ステアリングホイール１２）に与えられるように、第１電動モータ２４の駆動を制御する。このように、前輪操舵装置１０は、いわゆる電動パワーステアリング装置を構成しているので、乗り手は、軽い力でステアリングホイール１２を回転させることによって、前輪２を転舵させることができる。

後輪操舵装置１１は、後側ラック軸４０と、タイロッド４１と、ナックルアーム４２と、ボールナット装置４３と、ロック装置４４と、ラック軸センサ４５とを含んでいる。さらに、後輪操舵装置１１は、前述したＥＣＵ２５や車速センサ２７も含んでいる。
後側ラック軸４０は、車幅方向に沿って長手であり、前側ラック軸１９と平行に延びており、車幅方向において所定範囲内でスライド可能である。後側ラック軸４０の長さ方向Ｘにおける途中（ここでは、長さ方向Ｘにおける中央）には、ねじ軸部分４６が備えられている。ねじ軸部分４６は、後側ラック軸４０において後側ラック軸４０の軸中心を中心とした螺旋状の溝（ねじ部）であり、後側ラック軸４０の外周面において、長さ方向Ｘに亘って形成されている。後側ラック軸４０の長さ方向Ｘにおける両端には、タイロッド４１が連結されている。

ナックルアーム４２は、各後輪３のハブ６に取り付けられている。ナックルアーム４２には、四輪操舵車１の車体（図示せず）から延びるキングピン４９が挿通されており、各後輪３は、キングピン４９を中心に転舵することができる。また、左側の後輪３のナックルアーム４２は、リンクピン５０を介して左側のタイロッド４１に連結されており、右側の後輪３のナックルアーム４２は、リンクピン５０を介して右側のタイロッド４１に連結されている。そのため、後側ラック軸４０の両端には、左右１対の後輪３のいずれかが、タイロッド４１およびナックルアーム４２を介して、連結されている。

図２Ａおよび図２Ｂは、ボールナット装置４３およびロック装置４４の模式的な要部拡大図である。図３および図４は、ボールナット装置４３およびロック装置４４の模式的な要部斜視図である。
図２Ａを参照して、ボールナット装置４３は、ハウジング５１と、ボールナット５２と、軸受５３と、ボール５４と、第２電動モータ５５とを含んでいる。

ハウジング５１は、後側ラック軸４０と一致する位置に中心軸を有する中空円筒状であって、四輪操舵車１の車体（図示せず）に固定されている。ハウジング５１の軸方向両端面は塞がれており、当該両端面の円中心位置には、ハウジング５１内に連通する挿通孔５６が形成されている。後側ラック軸４０では、ねじ軸部分４６およびその周辺部分が、挿通孔５６に挿通されてハウジング５１内に収容されている。この状態で、後側ラック軸４０とハウジング５１とは同軸状になっている。

ボールナット５２は、環状体であり、軸方向に所定の長さを有している。ボールナット５２は、本体部５７と、延設部５８とを一体的に備えている。本体部５７および延設部５８は、いずれも環状体であり、軸方向に並んだ状態で同軸状に配置されている。図２Ａでは、本体部５７の左側に延設部５８が配置されている。本体部５７の外径と延設部５８の外径とはほぼ同じであるが、本体部５７の内径は、延設部５８の内径よりも小さい。本体部５７の内周面には、ねじ部５９が形成されている。ねじ部５９は、本体部５７の軸中心を中心とした螺旋状の溝であり、本体部５７の内周面の全域に形成されている。ボールナット５２は、ハウジング５１内に配置され、後側ラック軸４０のねじ軸部分４６に外嵌されており、後側ラック軸４０およびハウジング５１のそれぞれと同軸状になっている。この状態で、ボールナット５２の本体部５７のねじ部５９が、ねじ軸部分４６に対して径方向外側から対向している。

軸受５３は、環状の玉軸受であり、外輪５３Ａと、内輪５３Ｂと、転動体５３Ｃとを含む。１対の軸受５３がハウジング５１内に配置されている。１対の軸受５３は、ねじ軸部分４６の長さ方向Ｘ（図２Ａにおける左右方向）に間隔を隔てている。１対の軸受５３のうち、一方（図２Ａにおける右側）の軸受５３では、外輪５３Ａの外周面がハウジング５１の内周面に対して内嵌されていて、内輪５３Ｂの内周面がボールナット５２の本体部５７の外周面（本体部５７において延設部５８側へ偏った部分）に対して外嵌されている。他方（図２Ａにおける左側）の軸受５３では、外輪５３Ａの外周面がハウジング５１の内周面に対して内嵌されていて、内輪５３Ｂの内周面がボールナット５２の延設部５８の外周面（延設部５８において本体部５７から離れた側の端部）に対して外嵌されている。これにより、ボールナット５２は、長さ方向Ｘにおける定位置において、１対の軸受５３を介してハウジング５１によって回転自在に支持されている。

ボール５４は、球体である。ボール５４は、ボールナット５２の本体部５７のねじ部５９とねじ軸部分４６との間に多数介在されており、ねじ部５９およびねじ軸部分４６のそれぞれの溝に嵌まっている。これにより、ボールナット５２は、ねじ軸部分４６とボール５４を介してねじ結合している。そのため、ボールナット装置４３では、ボールナット５２を回転させると、ボールナット５２とねじ軸部分４６との相対的な結合位置が後側ラック軸４０の長さ方向Ｘにおいて変化する。これにより、ボールナット装置４３は、後側ラック軸４０を長さ方向Ｘに変位させることができる。

後側ラック軸４０が長さ方向Ｘに変位（スライド）すると、この変位に連動して、図１に示すように、各後輪３のナックルアーム４２においてタイロッド４１につながった部分が後側ラック軸４０のスライド方向へ変位し、これに伴って、左右の後輪３は、キングピン４９を中心として転舵する。なお、左右の後輪３の転舵方向は、後輪３の周囲の破線矢印で示されている。

図２Ａを参照して、たとえば、長さ方向Ｘから見てボールナット５２を一方向に回転させると、後側ラック軸４０が左側にスライドし、左右の後輪３は、右側へ転舵する（図１参照）。一方、ボールナット５２を逆方向に回転させると、後側ラック軸４０が右側にスライドし、左右の後輪３は、左側へ転舵する（図１参照）。このように、ボールナット装置４３は、ボールナット５２の回転を後側ラック軸４０の往復移動に変換する。

第２電動モータ５５は、ロータ６０と、ステータ６１とを含む。ロータ６０は、ボールナット５２の延設部５８の外周面において、周方向全域に亘って設けられている。これにより、ロータ６０は、ボールナット５２と一体化されている。ステータ６１は、ハウジング５１の内周面に固定されていて、ロータ６０を非接触で取り囲んでいる。第２電動モータ５５は、ＥＣＵ２５（図１参照）に対して電気的に接続されている。第２電動モータ５５は、ＥＣＵ２５から指令を受けるとともに、車体（図示せず）から電力供給されることによって、駆動される。駆動された第２電動モータ５５では、ロータ６０が、ボールナット５２を伴って、前述した一方向または逆方向に回転する。これによって、後側ラック軸４０が長さ方向Ｘに変位し、左右の後輪３の転舵が達成される（図１参照）。なお、ＥＣＵ２５は、前輪２の転舵に連動して後輪３が転舵するように、第２電動モータ５５を駆動させてもよい。たとえば、四輪操舵車１の旋回半径が小さくなるように、前輪２の転舵方向と後輪３の転舵方向とが逆になるように、ＥＣＵ２５が第２電動モータ５５を駆動させてもよい。

ここで、左右の後輪３が転舵していない（四輪操舵車１の直進方向に沿っている）ときにおける左右の後輪３は、中立状態にある。後輪３が中立状態にある状態において、後側ラック軸４０の長さ方向Ｘにおける位置を「中立位置」ということにする。図１〜図４のいずれにおいても、後側ラック軸４０は中立位置にある。中立位置は、予め定められた位置であって、後側ラック軸４０が、中立位置から長さ方向Ｘにおけるいずれか（左側または右側）へスライドすることによって、左右の後輪３が転舵を開始する。

図２Ａを参照して、ロック装置４４は、固定部材７５と、アクチュエータ６７と、係合凹部６８と、ガイド凹部７６とを有している。
固定部材７５は、ボールナット５２の本体部５７に対して径方向外側かつ軸方向（後側ラック軸４０の長さ方向Ｘと同じ）における外側（図２Ａにおける右外側）に配置されている。固定部材７５は、回転禁止部７７とセンタリング部７８とを一体的に含んでいる。回転禁止部７７は、ボールナット５２の周方向から見て、矩形板状である。センタリング部７８は、回転禁止部７７から後側ラック軸４０側へ延びる柱状であって、その先端部（後側ラック軸４０側の端部）７８Ａは、尖っている。センタリング部７８は、先端部７８Ａにおいて、回転禁止部７７よりも後側ラック軸４０側へ突出している。

アクチュエータ６７は、固定部材７５を支持するものであり、ソレノイド（図示せず）を内蔵している。アクチュエータ６７は、ハウジング５１に固定されている。アクチュエータ６７によって支持された固定部材７５は、アクチュエータ６７側へ引っ込む退避位置（図２Ａ参照）と、退避位置よりもボールナット５２および後側ラック軸４０側へ突出した進出位置（図２Ｂ参照）との間で進退可能である。固定部材７５の進退方向（移動方向）は、後側ラック軸４０の径方向（ボールナット５２の径方向でもある）に沿っている。そして、アクチュエータ６７（厳密には、前記ソレノイド）は、ＯＮされることによって、固定部材７５を進出位置まで進出させ（図２Ｂ参照）、ＯＦＦされることによって、固定部材７５を退避位置まで退避させる（図２Ａ参照）。アクチュエータ６７は、ＥＣＵ２５（図１参照）に対して電気的に接続されている。ＥＣＵ２５は、アクチュエータ６７のＯＮ・ＯＦＦ（固定部材７５の進退）を制御する。

係合凹部６８は、ボールナット５２の本体部５７の外周面の周上１箇所において、後側ラック軸４０の長さ方向Ｘで回転禁止部７７と同じ位置に形成されていて、ボールナット５２の円中心側へ窪んでいる。図２Ａおよび図２Ｂの係合凹部６８は、図３に示すように本体部５７の外周面と端面との角部分５７Ａを連続して切欠いているが、図４に示すように、係合凹部６８は、本体部５７の外周面において端面（角部分５７Ａ）から離れた位置に形成された穴であってもよい。この場合、固定部材７５において、回転禁止部７７は、センタリング部７８と平行に延びる柱状になっており、センタリング部７８よりも短くなっている。つまり、この場合の固定部材７５は、回転禁止部７７とセンタリング部７８とに分岐している。なお、回転禁止部７７の先端部（後側ラック軸４０側の端部）７７Ａは、尖っていてもよい。

図２Ａを参照して、ガイド凹部７６は、中立位置にある後側ラック軸４０の外周面において、後側ラック軸４０の長さ方向Ｘで固定部材７５のセンタリング部７８と一致する位置に形成されていて、後側ラック軸４０の円中心に向かって窪んでいる。ガイド凹部７６は、後側ラック軸４０の周方向全域に亘って設けられた環状溝である。
後側ラック軸４０が中立位置にあるとき、固定部材７５の回転禁止部７７と係合凹部６８とが、後側ラック軸４０の径方向における外側から、この順番で並び、当該径方向に沿う同一直線上に配置される（図３や図４も参照）。また、後側ラック軸４０が中立位置にあるときのみ、固定部材７５のセンタリング部７８およびガイド凹部７６は、後側ラック軸４０の径方向における外側から、この順番で並び、当該径方向に沿う同一直線上に配置される（図３や図４も参照）。つまり、後側ラック軸４０が中立位置にあるときのみ、当該径方向から見て、固定部材７５と係合凹部６８およびガイド凹部７６とが重なるようになっている。

そのため、後側ラック軸４０が中立位置にある状態において、アクチュエータ６７がＯＮされると、図２Ｂに示すように、固定部材７５が進出位置まで進出して、固定部材７５の回転禁止部７７が係合凹部６８に嵌まり、かつ、固定部材７５のセンタリング部７８（先端部７８Ａ）がガイド凹部７６に嵌まる。つまり、固定部材７５は、係合凹部６８およびガイド凹部７６の両方に嵌まる。ここで、固定部材７５では、センタリング部７８が回転禁止部７７よりも後側ラック軸４０側へ突出しているから、回転禁止部７７が係合凹部６８に嵌まるよりも先に、センタリング部７８がガイド凹部７６に嵌まる。

固定部材７５が係合凹部６８およびガイド凹部７６の両方に嵌まること（特に、回転禁止部７７が係合凹部６８に嵌まること）により、ボールナット５２の回転が禁止され、これに連動して、後側ラック軸４０の長さ方向Ｘにおける変位（スライド）が禁止される。一方、後側ラック軸４０が中立位置にない場合には、固定部材７５が係合凹部６８およびガイド凹部７６のいずれにも嵌まらないので、後側ラック軸４０は引き続きスライドできる。

このような構成によれば、ロック装置４４は、路面からの反力が作用する後側ラック軸４０を直接ロックするのではなく、後側ラック軸４０のねじ軸部分４６に外嵌されたボールナット５２の回転を禁止することによって、後側ラック軸４０を間接的にロックするから、ロック装置４４（特に固定部材７５）にかかる負担を軽減できる。よって、負担を軽減できる分だけ、ロック装置４４の小型化（簡素化）および小型化による低コスト化を図ることができる。また、固定部材７５にかかる負担を軽減できる分、ロック装置４４は、相対的に小さな力で、後側ラック軸４０をロックできる。

ここで、後側ラック軸４０がスライドする際、ボールナット５２は、１回転以上回転（多回転）するので、径方向においてボールナット５２の係合凹部６８が固定部材７５の回転禁止部７７と並んだ（係合凹部６８および回転禁止部７７の周方向位置が一致した）としても、後側ラック軸４０が中立位置にあるとは限らない。そのため、後側ラック軸４０が中立位置にないのに、係合凹部６８および回転禁止部７７の周方向位置が一致したからといって、固定部材７５が進出位置まで進出してしまうと、後側ラック軸４０が中立位置以外の位置でロックされてしまう虞がある。

そこで、ロック装置４４の固定部材７５では、先にセンタリング部７８が後側ラック軸４０のガイド凹部７６に嵌まって後側ラック軸４０を中立位置にセンタリング（位置決め）してから、回転禁止部７７がボールナット５２の係合凹部６８に嵌まるようになっている。つまり、回転禁止部７７がボールナット５２の係合凹部６８に嵌まるのに先立って、センタリング部７８が後側ラック軸４０のガイド凹部７６に嵌まることで後側ラック軸４０の中立位置を探っているので、確実に後側ラック軸４０を中立位置でロックすることができる。

そして、ガイド凹部７６が環状溝であるので、固定部材７５が環状溝における周方向のどの部分に嵌まっても、後側ラック軸４０を（長さ方向Ｘにおける）中立位置にセンタリングすることができる。また、ガイド凹部７６が環状溝であれば、後輪操舵装置１１の組み立ての際、固定部材７５の位置を気にせず、後側ラック軸４０をハウジング５１にセットできる。

なお、ボールナット装置４３に、ボールナット５２の回転に伴って後側ラック軸４０が軸回りに回転することを防止するための回り止め機構（図示せず）が設けられているのであれば、ガイド凹部７６は、環状溝でなく、後側ラック軸４０の周上１箇所に設けられた穴であってもよい。ただし、後輪操舵装置１１の組み立ての際、ガイド凹部７６が固定部材７５側を向くように、後側ラック軸４０をハウジング５１にセットする必要がある。

前述したラック軸センサ４５（図１参照）は、後側ラック軸４０の長さ方向Ｘにおける位置（特に、後側ラック軸４０が中立位置にあるか否か）を検出する。換言すれば、ラック軸センサ４５は、後輪３（図１参照）が中立状態にあるか否かを検出する。
そして、ＥＣＵ２５（図１参照）は、車速センサ２７の検出結果に基づいて、車速が所定速度（たとえば２０ｋｍ／ｈ）以下の場合には、アクチュエータ６７をＯＦＦにして固定部材７５を退避位置まで退避させる。これにより、固定部材７５は、図２Ａに示すように、退避位置へ向けて、係合凹部６８およびガイド凹部７６から退避する。この状態では、後輪３の転舵が可能になる。

一方、ＥＣＵ２５は、車速センサ２７およびラック軸センサ４５の検出結果に基づいて、後側ラック軸４０が中立位置にあり、かつ、車速が前記所定速度を上回ると、アクチュエータ６７をＯＮにして固定部材７５を進出位置まで進出させる。これにより、固定部材７５は、図２Ｂに示すように、係合凹部６８およびガイド凹部７６の両方に嵌まる。よって、車速が所定速度を上回ると、確実に後側ラック軸４０を中立位置でロックすることができる。

この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、係合凹部６８は、単数に限らず、複数設けられていてもよい。また、四輪操舵車１に作用するセルフアライニングトルクを利用して、後側ラック軸４０を中立位置に戻すこともできる。

１…四輪操舵車、３…後輪、１１…後輪操舵装置、２５…ＥＣＵ、４０…後側ラック軸、４３…ボールナット装置、４４…ロック装置、４６…ねじ軸部分、５２…ボールナット、５４…ボール、６８…係合凹部、７５…固定部材、７６…ガイド凹部、７７…回転禁止部、７８…センタリング部、Ｘ…長さ方向

Claims (4)

1. 四輪操舵車に適用可能な後輪操舵装置であって、
   長さ方向に変位して、両端に連結される後輪を転舵させるためのラック軸と、
   前記ラック軸に備えられたねじ軸部分と、
   前記ねじ軸部分に外嵌され、前記ねじ軸部分とボールを介してねじ結合しているボールナットを含み、前記ボールナットと前記ねじ軸部分との相対的な結合位置を変化させることにより、前記ラック軸を長さ方向に変位させるためのボールナット装置と、
   前記ボールナットに形成された係合凹部と、前記ラック軸に形成されたガイド凹部と、前記ラック軸が予め定める中立位置にあるときにおいて、前記ラック軸の変位を禁止するために、前記係合凹部およびガイド凹部の両方に嵌まり、前記ボールナットの回転を禁止するための固定部材とを有するロック装置と、
   を含むことを特徴とする、後輪操舵装置。
2. 前記固定部材は、
   前記係合凹部に嵌まる回転禁止部と、
   前記回転禁止部よりも前記ラック軸側へ突出しており、前記回転禁止部が前記係合凹部に嵌まるよりも先に前記ガイド凹部に嵌まるセンタリング部と、
   を含むことを特徴とする、請求項１記載の後輪操舵装置。
3. 前記ガイド凹部は、前記ラック軸の周方向全域に亘って設けられた環状溝を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の後輪操舵装置。
4. 車速が所定速度以下の場合には前記固定部材を前記係合凹部およびガイド凹部から退避させ、車速が前記所定速度を上回ると前記固定部材を前記係合凹部およびガイド凹部の両方に嵌める制御手段を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の後輪操舵装置。

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