JPH0592768A - 電動後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、後輪の舵角が大きく転舵
されている状態の後輪操舵装置が異状を起こしても、安
全に後輪を中立位置まで復帰させ、操縦安定性を確保す
ることができる後輪操舵装置の提供することである。 【構成】 前輪の舵角に応じた制御信号をコントローラ
１４から受けて駆動する、逆効率を０としたハイポイド
ギヤ群を持つ後輪操舵装置において、ケーシング１を挟
んでメイン電動モータ１８とエマージェンシ電動モータ
２４を対向させてケーシング１に取り付ける。そして、
二つの電動モータ１８、２４のモータ軸１９、２５にそ
れぞれメイン、サブクラッチ２０、２６を設ける。さら
に二つのモータ軸１９、２５をジョイントシャフト２３
で連結する構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、四輪操舵車におい
て、後輪操舵中に異常が発生した場合、安全に後輪を中
立位置に戻す後輪操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２、３に示した従来の電動後輪操舵装
置は、以下のような構成である。まず、ケーシング１に
は電動モ−タ２が取り付けてある。この電動モータ２の
モータ軸３にはハイポイドギヤピニオン４が取り付けて
ある。このハイポイドギヤピニオン４はケーシング１内
のハイポイドギヤホイ−ル５とかみ合っている。そし
て、これらハイポイドギヤピニオン４、ハイポイドギヤ
ホイ−ル５によりギヤ群を構成している。上記ハイポイ
ドギヤホイ−ル５の中心部には支持軸６がはめ込まれて
いる。そして、この支持軸６の一端には、ピニオン７が
形成してある。このピニオン７には、ラック８が噛み合
っている。このラックはブッシュ１６、１７により、ケ
ーシング１に摺動自在に支持されている。そして、この
ラック８の両端部付近には、サイドロッド９が連結さ
れ、これらサイドロッド９に後輪１０が取り付けられて
いる。また、支持軸６の他端には、つまり、ラック８が
形成されているのとは反対側には、ジョイント１１の一
端が取り付けてある。そして、このジョイント１１の他
端は、カバー１２の上に取り付けられたポテンショメー
タ１３に取付けてある。このように、支持軸６とポテン
ショメータ１３をジョイント１１を介して接続してある
ので、ハイポイドギヤホイール５の回転角をポテンショ
メータ１３が検知し、その情報をポテンショメータ１３
と接続したコントローラ１４にフィードバックしてい
る。また、電動モ−タ２は、コントロ−ラ１４に接続さ
れ、コントローラ１４によりその回転を制御されてい
る。そしてコントロ−ラ１４は、バッテリ−１５から電
源の供給を受けている。

【０００３】上記ハイポイドギヤピニオン４、ハイポイ
ドギヤホイ−ル５からなるギヤ群の逆効率（γ）は０と
なるように設定してある。すなわち、電動モ−タ２側か
らラック８を駆動することはできるが、ラック８側から
電動モ−タ２を回転させることはできない構成になって
いる。これは、後輪１０から入力される外力を、ハイポ
イドギヤピニオン４、ハイポイドギヤホイ−ル５からな
るギヤ群により受ける止める構成としている。このよう
に、逆効率（γ）を０とするためには、次に示す条件を
満足させれば良い。 γ＜ρ （１） ψ_P ：スパイラル角 γ＝９０°−ψ_P （２） μ ：摩擦係数 ρ＝ｔａｎ^-1 （μ／ｃｏｓΘ） （３） Θ ： 圧力角 よって、スパイラル角ψ_P 、摩擦係数μ、圧力角Θ、の
いずれか一つを大きくとるか、あるいは、大きくとった
これらを組み合わせることにより、逆効率を０とするこ
とができる。

【０００４】このような構成による後輪操舵装置の動作
を以下に説明する。コントロ−ラ１４は、図示されてい
ない前輪の舵角に応じた制御信号を電動モ−タ２に送
り、それを受けて、電動モータ２は適宜の方向に回転す
る。電動モ−タ２が回転すると、そのモータ軸３に取り
付けてあるハイポイドギヤピニオン４が回転する。そし
て、ハイポイドギヤピニオン４とかみ合うハイポイドギ
ヤホイ−ル５も回転し、その支持軸６も回転する。これ
により、支持軸６に形成してあるピニオン７も回転す
る。ピニオン７が回転すれば、ピニオン７とかみ合った
ラック８は、図３中の左右の方向に移動する。このラッ
ク８の移動によりサイドロッド９を介して後輪１０が転
舵される。また、上記ピニオン７の回転角は、支持軸６
の端部にジョイント１１を介して取り付けられたポテン
ショメ−タ１３に検出される。そしてこのポテンショメ
−タ１３が電動モータ２から検出した信号は、コントロ
−ラ１４にフィ−ドバックされる。

【０００５】走行中、後輪１０を転舵させている後輪操
舵装置に異常が発生した場合、この後輪操舵装置は次の
ように動作する。すなわち、操舵時に異常が発生する
と、コントローラ１４はその異常を感知して電動モ−タ
２を停止させる信号を出力する。電動モータ２が停止す
ると後輪１０の転舵動作も止まってしまう。このとき、
ギヤ群の逆効率が０となっているので、電動モータ２の
回転力以外の力ではラック８や、後輪１０を動かすこと
はできない。そしてラック８と後輪１０はその動きを停
止した位置で固定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記に示した従来の後
輪操舵装置では、後輪１０が転舵されているときに異常
が発生すると、後輪１０が転舵されたままの状態で固定
されてしまう。このため、特に後輪１０の舵角が大きい
状態で異常が発生したとき、後輪は舵角の大きいまま固
定されてしまうので、操縦安定を失ってしまうという問
題があった。

【０００７】この発明の目的は、後輪が転舵されている
状態で後輪操舵装置が異常を起こしても、安全に後輪を
中立位置まで復帰させ、操縦安定性を確保することがで
きる後輪操舵装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、前輪の舵角に応じたコントローラからの
信号により駆動する電動モ−タをケーシングに取り付
け、上記ケーシング内に上記電動モ−タからの回転を、
逆効率を０としてピニオンに伝達するハイポイドギヤピ
ニオンとハイポイドギヤホイ−ルからなるギヤ群を配置
し、上記ピニオンとラックをかみ合わせることにより、
電動モータの回転を上記ラックに伝達し、上記ラックを
移動させて一対の後輪を適宜の方向に転舵する電動後輪
操舵装置において、上記電動モータをメイン電動モータ
とし、このメイン電動モ−タのモータ軸と上記ギヤ群と
の間にコントローラに接続したメインクラッチを設け、
さらにケーシングをはさんで当該メイン電動モ−タと対
向した位置に設けたエマージェンシ電動モータのモータ
軸にコントローラに接続したサブクラッチを設けるとと
もに、上記メイン電動モータのモータ軸とエマージェン
シ電動モータのモータ軸を連結するジョイントシャフト
を設けることにより後輪を中立位置に復帰させる構成と
している。

【０００９】

【作用】後輪を転舵している状態の後輪操舵装置に異常
が発生すると、コントローラからの信号で、メイン電動
モータは停止する。メイン電動モータが停止すると、コ
ントローラからの信号でメインクラッチが切れて、メイ
ン電動モータとギヤ群間の動力伝達が遮断される。こう
して、メイン電動モ−タの回転は、ギヤ群に伝達しなく
なる。この時、ケーシングを挟んで上記メイン電動モ−
タと対向した位置に設けられたエマ−ジェンシ電動モ−
タが、コントローラからの信号で回転する。同時にコン
トローラからの信号でサブクラッチがつながり、ジョイ
ントシャフトを介してエマージェンシ電動モータとギヤ
群との間の動力伝達がおこなわれる。これにより、エマ
−ジェンシ電動モ−タの回転がギヤ群、ピニオンを介し
てラックに伝わり、後輪を中立位置まで移動させる。後
輪が中立位置まで移動し終るとコントローラから、エマ
ージェンシ電動モータを停止させる信号が送られエマー
ジェンシ電動モータは停止する。このようにして後輪を
安全に中立位置に復帰させる。また、ギヤ群の逆効率
（γ）が０となっているので、中立位置に復帰した後輪
に外力が作用しても、その外力で後輪が転舵されること
はない。このように、後輪操舵措置に異常が発生して
も、上記に示した動作により、後輪が中立位置に復帰し
て、その位置で固定されるので、安定した操縦安定性を
得ることができる。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の実施例である。図２、３に
示した前記従来と同じ構成要素については、同一の符号
を用いるとともにその詳細な説明は省略する。

【００１１】ケーシング１に取り付けられたメイン電動
モータ１８のモータ軸１９には、メインクラッチ２０の
クラッチ元板２１が取り付けてある。そして、このメイ
ンクラッチ２０の圧力板２２は、ケーシング１内のジョ
イントシャフト２３の一端に取り付けられている。また
上記ジョイントシャフト２３の他端は、ケーシング１を
はさんで、メイン電動モ−タ１８と対向する位置に取り
付けられているエマージェンシ電動モータ２４のモータ
軸２５と連結しているが、この場合もメイン電動モータ
１８と同様に、ジョイントシャフト２３とエマージェン
シ電動モータ２４のモータ軸２５との間に、サブクラッ
チ２６を設けている。つまり、エマージェンシ電動モー
タ２４側のジョイントシャフト２３端部に圧力板２７を
取り付け、エマージェンシ電動モータ２４のモータ軸２
５には、クラッチ元板２８を取り付けている。つまり、
ジョイントシャフト２３は、メイン電動モータ１８とエ
マージェンシ電動モータ２４のモータ軸１９、２５間
を、メインクラッチ２０、サブクラッチ２６を介して連
結している。

【００１２】また、上記ジョイントシャフト２３は、そ
の両端部付近を、それぞれ軸受２９、３０でケーシング
１に回転自在に支持されている。さらに、ジョイントシ
ャフト２３のメイン電動モータ１８側にはハイポイドギ
ヤピニオン４が形成されている。このハイポイドギヤピ
ニオン４は従来例と同様にハイポイドギヤホイールとか
み合っている。そして、ハイポイドギヤホイール５は軸
受３１によって、ケーシング１に回転自在に支持されて
いる。また、ハイポイドギヤホイール５の中心部に取り
付けられた支持軸６、支持軸６の端部に形成されたピニ
オン７、ピニオン７とかみ合うラック８、などの配置、
取付けは、従来例と同じである。また、支持軸６の回転
角を検出するポテンショメータ１３の配置、取り付け
は、従来例のジョイント１１を用いず、ポテンショメー
タ１３のレバー部３４を直接に支持軸６に取付けている
以外は従来例と同じである。さらに、ポテンショメ−タ
１３は支持軸６の回転角を検知し、コントローラ１４に
その情報をフィードバックする。コントローラ１４は、
このポテンショメータ１３からの情報より、後輪１０の
舵角を検知する。また、メイン電動モ−タ１８、エマー
ジェンシ電動モータ２４は、それぞれコントローラ１４
に接続されている。

【００１３】上記メインクラッチ２０とサブクラッチ２
６にはそれぞれメイン用クラッチコイル３２、サブ用ク
ラッチコイル３３が設けてあり、それぞれコントローラ
１４に接続されている。そして、これらクラッチ用コイ
ル３２、３３は、それぞれコントローラ１４の信号で、
メイン電動モ−タ１８とジョイントシャフト２３との
間、およびエマージェンシ電動モータ２４とジョイント
シャフト２３との間の回転の伝達、遮断を行っている。

【００１４】このような構成による本実施例の動作を示
す。後輪操舵装置が通常に作動している場合、前輪の舵
角の応じて後輪１０を操舵するため、コントロ−ラ１４
はメイン電動モ−タ１８に適切な回転をさせる信号を送
る。この信号によりメイン電動モ−タ１８が回転する
と、その回転は、ギヤ群を介してピニオン７、ラック８
と伝わり、図示していないサイドロッドを介して後輪１
０を操舵する。この場合、コントローラ１４からの信号
でメイン用クラッチコイル３２が作動し、ジョイントシ
ャフト２３とメイン電動モータ１８のモータ軸１９との
回転を伝達させる状態にしているので、メイン電動モー
タ１８の回転がギヤ群に伝わる。そしてサブ用クラッチ
コイル３３は、エマージェンシ電動モータ２４のモータ
軸２５とジョイントシャフト２３間の回転の伝達を遮断
した状態にしている。

【００１５】いま、後輪１０の舵角が１度程度に転舵さ
れている状態で、後輪操舵装置に異常が発生したとき、
ギヤ群の逆効率（γ）が０ということから、後輪１０は
外力の影響を受けず、その位置で固定されてしまう。し
かし、後輪１０の舵角が１度程度と小さいので、操縦安
定性に大きな影響与えない。このようなとき、コントロ
ーラ１４は、ポテンショメ−タ１３よりフィードバック
された情報から、後輪１０の舵角が小さいと判断し、コ
ントローラ１４と接続している各部分に、後輪１０を中
立位置まで復帰させる動作を指示するための信号を出力
しない。したがって、後輪１０は、その位置で固定され
たままになる。このように本実施例では、後輪１０の舵
角が小さい状態で後輪操舵装置に異常が発生したとき、
走行上に大きな支障がないものとして、後輪１０を中立
位置に復帰さる動作をおこなわせていない。しかし本発
明は、後輪操舵装置に異常が発生したとき、後輪１０の
舵角の大小に拘らず、後輪１０を中立位置に復帰させ、
その位置で固定することを主題としている。

【００１６】また、後輪１０の舵角が、１度以上に大き
く転舵されている状態の後輪操舵装置に異常が発生した
とき、上記と同様に後輪１０を転舵した位置で固定され
てしまうと、かえって操縦安定性を失ってしまうことに
なる。このようなとき、コントローラ１４は、ポテンシ
ョメ−タ１３よりフィードバックされた情報から、舵角
が大きいと判断し、コントローラ１４と接続している各
部分に、後輪１０を中立位置に復帰させる動作を指示す
る信号を出力する。つまり、異常が発生すると、コント
ローラ１４は、舵角が大きいと判断し、メインクラッチ
用コイル３２を作動させる信号を送る。これにより、メ
イン用クラッチコイル２５が作動し、メインクラッチ１
８が切れて、メイン電動モ−タ１８とギヤ群との力の伝
達が遮断される。このとき、ポテンショメ−タ１３がピ
ニオン７の回転角を検出し、コントロ−ラ１４にフィ−
ドバックする。この情報からコントロ−ラ１４が、エマ
−ジェンシ電動モ−タ２４に、後輪を中立位置まで復帰
させるための回転を指示する。コントローラ１４は、エ
マージェンシ電動モータ２４を回転させると同時に、サ
ブ用クラッチコイル３３を作動させ、サブクラッチ２６
をつなげる。これにより、エマ−ジェンシ電動モ−タ２
４の回転力でハイポイドギヤピニオン４が回転し、上記
のようにハイポイドギヤホイール５以下が駆動する。エ
マ−ジェンシ電動モ−タ２４の回転が、ギヤ群を介して
ピニオン７に伝わり、ピニオン７からラック８へ伝わっ
て、後輪１０を中立位置に移動させる。コントローラ１
４は、後輪１０が中立位置に移動し終ったと判断すると
（ポテンショメータ１３からの情報から検知）、エマ−
ジェンシ電動モ−タ２４を停止させる。そして、ギヤ群
により逆効率（γ）が０となっているため、後輪１０は
移動し終わった中立位置で固定される。このような状態
になれば、後輪操舵装置の装備されていない前輪操舵車
と同様に走行することができる。

【００１７】このような後輪操舵装置の動作は、走行中
の車の安定性に影響を及ぼさないように、車速の早い時
はゆっくりと、車速の遅い時はやや早く作動する。ま
た、後輪１０が中立位置に復帰する間に、後輪１０に外
力が作用しても、逆効率（γ）が０という事から、後輪
１０は外力による影響を受けないので、走行中に危険な
動きをすることがない。

【００１８】

【効果】後輪が転舵されている状態の後輪操舵装置に異
常が発生しても、コントローラが、エマージエンシ電動
モータ、メイン用クラッチコイル、サブ用クラッチコイ
ルなどを作動させ、後輪を中立位置まで復帰させる。後
輪が中立位置まで復帰し終った状態では、ギヤ群の逆効
率（γ）が０であることから、後輪はその位置で固定さ
れる。このように、後輪操舵装置に異常が発生しても、
後輪を中立位置に復帰させ、その位置で固定するので、
走行上の操作、安定性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の断面図である。

【図２】従来例の断面図である。

【図３】従来例の構成図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ４ ハイポイドギヤピニオン ５ ハイポイドギヤホイ−ル ７ ピニオン ８ ラック 14 コントロ−ラ 18 メイン電動モ−タ 20 メインクラッチ 24 エマ−ジェンシ電動モ−タ 26 サブクラッチ 32 メイン用クラッチ 33 サブ用クラッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前輪の舵角に応じたコントローラからの
   信号により駆動する電動モ−タをケーシングに取り付
   け、上記ケーシング内に上記電動モ−タからの回転を、
   逆効率を０としてピニオンに伝達するハイポイドギヤピ
   ニオンとハイポイドギヤホイ−ルからなるギヤ群を配置
   し、上記ピニオンとラックをかみ合わせることにより、
   電動モータの回転を上記ラックに伝達し、上記ラックを
   移動させて一対の後輪を適宜の方向に転舵する電動後輪
   操舵装置において、上記電動モータをメイン電動モータ
   とし、このメイン電動モ−タのモータ軸と上記ギヤ群と
   の間にコントローラに接続したメインクラッチを設け、
   さらにケーシングをはさんで当該メイン電動モ−タと対
   向した位置に設けたエマージェンシ電動モータのモータ
   軸にコントローラに接続したサブクラッチを設けるとと
   もに、上記メイン電動モータのモータ軸とエマージェン
   シ電動モータのモータ軸を連結するジョイントシャフト
   を設けることにより後輪を中立位置に復帰させる構成と
   した電動後輪操舵装置。