JP5892369B2 - 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、前記ボールナットの外周面に形成された係合凹部（６８）と、前記ラック軸が予め定める中立位置になったときに、前記ラック軸の変位を禁止するために、前記ボールナットの前記係合凹部に嵌まり、前記ボールナットの回転を禁止するための固定ピン（６６）とを有するロック装置（４４）と、を含み、前記ボールナットの外周面に外嵌され、前記ボールナットの回転に伴い、減速機構（６５）を介して前記ボールナットよりも遅く回転する回転リング体（６４）を有し、前記回転リング体に孔（６９）が形成されており、前記固定ピンは、前記回転リング体の外側から前記孔を貫通して前記係合凹部に嵌まることを特徴とする、後輪操舵装置である。

請求項２記載の発明は、前記固定ピンが前記係合凹部に嵌まる際の移動方向（Ｙ）に見て、前記孔は、前記係合凹部よりも大きいことを特徴とする、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、前記減速機構の減速比は、前記ラック軸のストロークの半分の値を前記ねじ軸部分のリードで割って得た値以上となるように設定されていることを特徴とする、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ピンを前記孔および係合凹部から退避させ、車速が前記所定速度を上回ると前記固定ピンを前記孔に貫通させて前記係合凹部に嵌める制御手段（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。
また、ロック装置の固定ピンは、ボールナットよりも遅く回転する回転リング体の孔を、タイミングよく貫通することができるので、孔を貫通する際、タイミングよく係合凹部に嵌まり、ボールナットの回転を禁止する（ラック軸をロックする）ことができる。

請求項２記載の発明によれば、固定ピンは、回転リング体の孔を確実に貫通することができるので、ボールナットの回転の禁止（ラック軸のロック）を確実に実現できる。
請求項３記載の発明によれば、固定ピンは、回転リング体が１回転するまでに回転リング体の孔を貫通するので、ラック軸が中立位置になったときにだけ、孔を貫通してラック軸を中立位置でロックすることができる。

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。

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の途中（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２Ａを参照して、ボールナット装置４３は、ハウジング５１（図３では図示を省略）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。軸受５３は、ハウジング５１内に配置されている。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（延設部５８から離れた端部）の外周面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、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。なお、ボールナット装置４３には、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。

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、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３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、回転リング体６４と、減速機構６５と、固定ピン６６と、アクチュエータ６７と、係合凹部６８とを有している。
回転リング体６４は、ボールナット５２の本体部５７よりも大径の環状であって、軸方向に所定の長さを有している。回転リング体６４の周上１箇所には、回転リング体６４を径方向に貫通する丸い孔６９が形成されている。回転リング体６４は、ハウジング５１内において、後側ラック軸４０の長さ方向Ｘにおけるステータ６１と軸受５３との間に配置されていて、ボールナット５２の本体部５７の外周面に対して非接触で外嵌されている（図３も参照）。そのため、回転リング体６４の内周面と本体部５７の外周面との間には、周方向全域に亘って隙間が確保されている。この状態で、回転リング体６４は、ボールナット５２および後側ラック軸４０のそれぞれと同軸状になっている。

減速機構６５は、回転リング体６４と本体部５７との間に介在されている。減速機構６５として、遊星（歯車）機構やサイクロイド機構を用いることができる。回転リング体６４と本体部５７（ボールナット５２）とは、減速機構６５を介して機械的に連結されていて、互いに連動して回転する。回転リング体６４は、ボールナット５２の回転に伴い、減速機構６５を介してボールナット５２よりも遅く回転する。

固定ピン６６は、回転リング体６４の径方向外側の位置に配置されており、当該径方向に沿って回転リング体６４側へ延びる柱状である。回転リング体６４の軸方向（後側ラック軸４０の長さ方向Ｘ）において、固定ピン６６は、回転リング体６４の孔６９と同じ位置にある。
アクチュエータ６７は、固定ピン６６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ピン６６は、アクチュエータ６７内へ引っ込む退避位置（図２Ａ参照）と、退避位置よりも回転リング体６４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。固定ピン６６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や回転リング体６４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、固定ピン６６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、固定ピン６６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（固定ピン６６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で回転リング体６４の孔６９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。
後側ラック軸４０が中立位置にあるときのみ、固定ピン６６、回転リング体６４の孔６９および係合凹部６８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２Ａ〜図３参照）。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、固定ピン６６、回転リング体６４の孔６９および係合凹部６８が重なるようになっている。なお、減速機構６５は、孔６９と係合凹部６８との間から長さ方向Ｘに外れた位置に配置されているので、孔６９と係合凹部６８との間に位置していない。

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、固定ピン６６が、進出位置まで進出して、回転リング体６４の（径方向）外側から孔６９を貫通して、係合凹部６８に嵌まる。これにより、回転リング体６４およびボールナット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。後側ラック軸４０が中立位置にない場合には、固定ピン６６、回転リング体６４の孔６９および係合凹部６８が径方向に沿う同一直線上に配置されないことから、固定ピン６６が孔６９および係合凹部６８のいずれにも挿通されないので、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（特に固定ピン６６）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、固定ピン６６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。また、固定ピン６６にかかる負担を軽減できる分、固定ピン６６が貫通する回転リング体６４や、回転リング体６４とボールナット５２との間に介在される減速機構６５では、強度を下げることができる。これにより、回転リング体６４や減速機構６５を樹脂等の安価な材料で製作できるので、ロック装置４４の更なる低コスト化を図ることができる。

そして、ロック装置４４の固定ピン６６は、ボールナット５２よりも遅く回転する回転リング体６４の孔６９を貫通してから係合凹部６８に嵌まるようになっている。そのため、固定ピン６６は、遅く回転する回転リング体６４の孔６９をタイミングよく貫通することができる。よって、固定ピン６６は、孔６９を貫通する際、タイミングよく係合凹部６８に嵌まり、ボールナット５２の回転を禁止する（後側ラック軸４０をロックする）ことができる。

そして、固定ピン６６が係合凹部６８に嵌まる際の移動方向（固定ピン６６の進退方向でもあり、後側ラック軸４０の径方向でもある）Ｙに見て、回転リング体６４の孔６９は、係合凹部６８よりも大きい（図３参照）。換言すれば、孔６９の開口面積が係合凹部６８の開口面積よりも大きく、当該移動方向Ｙに見て、孔６９の内側に係合凹部６８が収まる。そのため、固定ピン６６は、回転リング体６４の孔６９を確実に貫通することができるので、ボールナット５２の回転の禁止（後側ラック軸４０のロック）を確実に実現できる。

ここで、図２Ａを参照して、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が固定ピン６６と並んだ（係合凹部６８および固定ピン６６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、回転リング体６４が省略された場合には、後側ラック軸４０が中立位置にないのに、係合凹部６８および固定ピン６６の周方向位置が一致したからといって、固定ピン６６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。

しかし、前述したように、回転リング体６４は、減速機構６５を介してボールナット５２よりも遅く回転する。ここで、減速機構６５の減速比は、後側ラック軸４０のストロークの半分の値（中立位置から長さ方向Ｘにおける片側への最大スライド量）を後側ラック軸４０におけるねじ軸部分４６（ねじ軸部分４６のねじ）のリード（ボールナット５２を１回転させたときに後側ラック軸４０が進む距離）で割って得た値以上となるように設定されている。これにより、後側ラック軸４０が最大限スライドしても、ボールナット５２が多回転するのに対して、回転リング体６４は１回転しないようになっている。つまり、後側ラック軸４０が中立位置から長さ方向Ｘにおける一方へ最大限スライドするまでの間に、回転リング体６４は１回転以上回転せず、径方向から見て回転リング体６４の孔６９と固定ピン６６とが重なることはない。よって、後側ラック軸４０が中立位置まで戻る際、図２Ｂに示すように、固定ピン６６は、回転リング体６４が１回転するまでに回転リング体６４の孔６９を貫通する。このとき、固定ピン６６は、係合凹部６８に嵌まるのに先立って、孔６９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。そのため、後側ラック軸４０が中立位置になったときにだけ、固定ピン６６が孔６９を貫通してから係合凹部６８に嵌まることで、後側ラック軸４０を中立位置でロックすることができる。

なお、回転リング体６４の回転は、減速機構６５を介することで、ボールナット５２の回転と連動しているので、固定ピン６６を回転リング体６４の孔６９に貫通させるだけでも、回転リング体６４の回転（つまり、ボールナット５２の回転）を止めて、後側ラック軸４０をロックできる。しかし、固定ピン６６を孔６９に貫通させるだけでなく、ボールナット５２の係合凹部６８に嵌める構成であれば、後側ラック軸４０をロックする際に固定ピン６６にかかる負担を一層軽減できる。

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（図１参照）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にして固定ピン６６を退避位置まで退避させる。これにより、固定ピン６６は、図２Ａに示すように、退避位置へ向けて、回転リング体６４の孔６９および係合凹部６８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にして固定ピン６６を進出位置まで進出させる。これにより、固定ピン６６は、図２Ｂに示すように、回転リング体６４の孔６９を貫通して係合凹部６８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および孔６９のそれぞれは、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、６４…回転リング体、６５…減速機、６６…固定ピン、６８…係合凹部、６９…孔、Ｘ…長さ方向、Ｙ…移動方向

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、
   前記ボールナットの外周面に形成された係合凹部と、前記ラック軸が予め定める中立位置になったときに、前記ラック軸の変位を禁止するために、前記ボールナットの前記係合凹部に嵌まり、前記ボールナットの回転を禁止するための固定ピンとを有するロック装置と、
   を含み、
   前記ボールナットの外周面に外嵌され、前記ボールナットの回転に伴い、減速機構を介して前記ボールナットよりも遅く回転する回転リング体を有し、
   前記回転リング体に孔が形成されており、
   前記固定ピンは、前記回転リング体の外側から前記孔を貫通して前記係合凹部に嵌まることを特徴とする、後輪操舵装置。
2. 前記固定ピンが前記係合凹部に嵌まる際の移動方向に見て、前記孔は、前記係合凹部よりも大きいことを特徴とする、請求項１記載の後輪操舵装置。
3. 前記減速機構の減速比は、前記ラック軸のストロークの半分の値を前記ねじ軸部分のリードで割って得た値以上となるように設定されていることを特徴とする、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ピンを前記孔および係合凹部から退避させ、車速が前記所定速度を上回ると前記固定ピンを前記孔に貫通させて前記係合凹部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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