JPH0648310A - 車両用後輪操舵装置のアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 中立位置復帰用ばねの設計上の自由度が高
く、しかも合理的な構造を実現し得るように改良された
車両用後輪操舵装置のアクチュエータを提供する。 【構成】 操舵ロッド１３を駆動するべく同軸的に配置
したモータ３およびボールスクリュー機構２と、非駆動
時に中立位置に復帰させる手段５とを備える車両用後輪
操舵装置のアクチュエータ１に於ける中立位置復帰手段
５の構成を、ラック１７と、噛合するピニオン１６と、
径方向に延出された駆動アーム１９と、ピニオンシャフ
ト１８に同軸回動自在に支持され、かつ周方向の各面に
それぞれが当接し得る一対のアイドラアーム２０ａ，２
０ｂと、ピニオンシャフトを外囲すると共にアイドラア
ームの各々に各端が係合する捩りばね２３と、アイドラ
アームの回動限度位置を規定するべくケーシング６ａに
設けられたストッパ手段２２ａ，２２ｂとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステアリングホイール
の操作に対応して電動機の動力によって操舵ロッドを軸
線方向に駆動し、これをもって後輪を転舵するための車
両用後輪操舵装置のアクチュエータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステアリングホイールの操舵角に
応じて車輪を転舵するための直線変位型アクチュエータ
として、車体に固定されて車幅方向に延在する略円筒状
のケーシング内に軸線方向変位可能に操舵ロッドを受容
し、この操舵ロッド上に同軸的に電動機を設け、かつ公
知のボールスクリュー機構を介して電動機の回転運動を
操舵ロッドの直線運動に変換するように構成されたもの
が知られている（実開平３−３３７７４号公報など参
照）。

【０００３】このような操舵アクチュエータにあって
は、エンジン停止時や電動機に対する入力が途絶えた時
に操舵ロッドを速やかに中立位置に復帰させるために、
そのケーシングと操舵ロッドとの間にばね手段からなる
中立位置復帰機構が設けられることが一般的である。

【０００４】この中立位置復帰機構として、従来、操舵
ロッドの一部にコイルばねを巻装したものが知られてい
るが、これは図４に示すように、操舵ロッドと一体をな
す内側部材ａの外周面に形成された窪みｂ及びこれに対
向するケーシングｃの内周面に形成された窪みｄからな
るばね受容部ｅと、このばね受容部ｅ内にスプリングシ
ートｆ・ｇを介して縮設された圧縮コイルばねｈとから
なっている。これによると、操舵ロッドがいずれか一方
（例えば矢印方向）に軸線方向変位すると、ロッド側窪
みｂの軸線方向内端面の一方ｊとケーシング側窪みｄの
軸線方向内端面の他方ｋとの間にてコイルばねｈが圧縮
され、ロッド側窪みｂとケーシング側窪みｄとの軸線方
向位置を互いに整合させる向きのばね力が作用し、操舵
力が消滅すると、自動的に操舵ロッドが中立位置へ戻る
ようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さて、このような従来
の中立位置復帰機構によると、操舵ロッドの軸上にコイ
ルばねを設けるために寸法上の制約が大きく、制限され
た軸線方向寸法内にて所望のばね特性を得ることが困難
であり、いきおい、復帰動作に円滑さを欠いたり、中立
位置保持力が不十分となったりせざるを得ないことがあ
った。また、操舵ロッドの位置センサとしては、絶対値
が直接得られるアブソリュートエンコーダの使用が望ま
しいが、アブソリュートエンコーダを使用するには、直
線変位を回転変位に変換する機構が別途必要になるな
ど、構造の複雑化を招く不都合があった。

【０００６】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、中
立位置復帰用ばねの設計上の自由度が高く、しかも合理
的な構造を実現し得るように改良された車両用後輪操舵
装置のアクチュエータを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、車体に固定されたケーシングに受容されて
軸線方向に移動可能な操舵ロッドと、該操舵ロッドをス
テアリングホイールの操作に対応して軸線方向に駆動す
るべく操舵ロッドと同軸的に配置したモータおよびボー
ルスクリュー機構と、操舵ロッドを非駆動時に中立位置
に復帰させるための中立位置復帰手段とを備える車両用
後輪操舵装置のアクチュエータに於ける中立位置復帰手
段の構成を、操舵ロッドに形成されたラックと、該ラッ
クに噛合するピニオンと、該ピニオンのシャフトから径
方向に延出された駆動アームと、ピニオンシャフトに同
軸回動自在に支持され、かつ駆動アームの周方向の各面
にそれぞれが当接し得る一対のアイドラアームと、ピニ
オンシャフトを外囲すると共にアイドラアームの各々に
各端が係合する捩りばねと、アイドラアームの回動限度
位置を規定するべく前記ケーシングに設けられたストッ
パ手段とを有するものとすることによって達成される。

【０００８】

【作用】このような構成によれば、操舵ロッドが軸線方
向に変位すると、これがラックアンドピニオン機構によ
ってピニオンシャフトの回転運動に変換される。そして
ピニオンシャフトの回動中立位置への復原力は、捩りば
ねの弾発力によって与えられる。

【０００９】

【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明が適用された車両用操舵装
置のアクチュエータの一例を示している。このアクチュ
エータ１は、前後輪操舵車両に於ける後輪操舵装置に用
いられるものであり、ボールスクリュー部２と、電動機
部３と、給電部４と、中立位置復帰機構部５とからな
り、ボールスクリュー部２・電動機部３・給電部４の各
部は、概ね中空円筒状をなすケーシング６ａに内蔵さ
れ、中立位置復帰機構部５は、このケーシング６ａの一
方の端部に結合されたカップ状のケーシング６ｂに内蔵
されている。

【００１１】電動機のロータ７は、ボールナット８と一
体的に連結されたうえで軸受９・１０によってケーシン
グ６ａに回転可能に支持されている。そして給電部４に
設けられたターミナルボルト１１からの電力供給によっ
てボールナット８を直接的に正逆回転駆動し得る直流電
動機が構成されている。

【００１２】電動機のロータ７は、ボールナット８の中
空部１２と同軸的に連通する中空になっており、その中
空部内を貫通して操舵ロッド１３が挿通されている。こ
の操舵ロッド１３は、その各端がケーシング６ａの各端
から突出しており、これら各突出端に図示されていない
ボール継手などを介して左右のタイロッドが連結される
ようになっている。

【００１３】ボールナット８と操舵ロッド１３との互い
に対応する部分には、それぞれ半円断面をなすねじ溝１
４ａ・１４ｂと、これらの両ねじ溝内を循環して転動可
能な多数の鋼球１５とからなる所謂ボールスクリュー機
構が構成されている。また操舵ロッド１３の一端には、
中立位置復帰機構部５のピニオン１６に噛合するラック
１７が形成されており、このラックアンドピニオン機構
によって操舵ロッド１３が回転不能にされている。これ
により、ボールナット８の回転に伴って操舵ロッド１３
がケーシング６ａに対して軸線方向にのみ移動可能であ
り、この操舵ロッド１３の軸線方向移動によって後車輪
（図示せず）が転舵されるようになっている。

【００１４】中立位置復帰機構５のケーシング６ｂに
は、操舵ロッド１３のラック１７に噛合するピニオン１
６のピニオンシャフト１８が回動自在に支持されてい
る。このピニオンシャフト１８の中間部には、例えばセ
レーション手段などをもって一体回動可能なように駆動
アーム１９が固着されている。またピニオンシャフト１
８には、駆動アーム１９を軸線方向の両側から挟むよう
にして一対のアイドラアーム２０ａ・２０ｂが回動自在
に嵌着されている。

【００１５】駆動アーム１９には、ピニオンシャフト１
８と平行する向きに、より具体的には、図１に於ける上
下各方向に係合突片２１ａ・２１ｂが突設されている。
これらの係合突片２１ａ・２１ｂには、それぞれ各アイ
ドラアーム２０ａ・２０ｂの遊端が当接しているが、駆
動アーム１９と一対のアイドラアーム２０ａ・２０ｂと
の関係は、図２並びに図３に示されるように、２つのア
イドラアーム２０ａ・２０ｂで駆動アーム１９を周方向
から挟むような形になっており、具体的には、図３に示
されるように、上側のアイドラアーム２０ａは上側の係
合突片２１ａの手前側の面に当接し、下側のアイドラア
ーム２０ｂは下側の係合突片２１ｂの向う側の面に当接
している。

【００１６】両アイドラアーム２０ａ・２０ｂの遊端部
の各係合突片２１ａ・２１ｂとの当接面側には、ケーシ
ング６ｂの内面に内向突設されたストッパ突起２２ａ・
２２ｂにそれぞれ当接してその回動限度位置が規定され
ている。そして両アイドラアーム２０ａ・２０ｂの各遊
端部には、ピニオンシャフト１８に巻装された捩りコイ
ルばね２３の各端がそれぞれ係着している。この捩りコ
イルばね２３は、所定のプリロードが加えられて各アイ
ドラアーム２０ａ・２０ｂにその各端を引っかけられて
おり、この捩り力がアイドラアーム２０ａ・２０ｂを介
して駆動アーム１９に伝達され、外力が加わらない状態
にあってはピニオンシャフト１８の回動位置を所定の中
立位置に保持するようになっている。なお、図には明示
されていないが、両アイドラアーム２０ａ・２０ｂの各
係合突片２１ａ・２１ｂとの当接面には、弾性シートが
設けられている。

【００１７】ピニオンシャフト１８の軸端には、公知の
アブソリュート型ロータリーエンコーダ２４が設けられ
ており、ピニオンシャフト１８の回動角度、換言すれば
操舵ロッド１３の変位量を位置信号として出力し得るよ
うになっている。

【００１８】さて、操舵ロッド１３が、図１に示した中
立状態から例えば左方へ移動したと仮定すると、操舵ロ
ッド１３の軸線方向変位は操舵ロッド１３の一端部に形
成されたラック１７を介してピニオン１６に伝達され、
ピニオンシャフト１８の回動運動（図２・３に於ける矢
印Ａ方向への）に変換される。ピニオンシャフト１８が
回動すると、これと一体回動する駆動アーム１９が上側
のアイドラアーム２０ａを回動させる。ここで下側のア
イドラアーム２０ｂは、これに対応するストッパ突起２
２ｂにてこの方向への（矢印Ａ方向）回動が阻止されて
いるので、これに係合した側の捩りコイルばね２３の一
端は動くことができず、その結果、捩りコイルばね２３
に捩り力が作用する。この逆に操舵ロッド１３が右方へ
移動すると、下側のアイドラアーム２０ｂを図２に於け
る矢印Ｂ方向へ回動させ、同様に捩りコイルばね２３に
捩り力が作用する。

【００１９】これにより、操舵ロッド１３が中立位置か
らいずれの方向へ変位しても、捩りコイルばね２３が捩
られて操舵ロッド１３を中立位置に戻す復元力が発生す
ることとなる。

【００２０】このようにして、エンジン停止時あるいは
操舵駆動力が途絶えた際には、操舵ロッド１３を中立位
置に戻すフェイルセーフ機能が働くこととなる。

【００２１】

【発明の効果】このように本発明によれば、ラックアン
ドピニオン機構をもって操舵ロッドの直線的ストローク
を３６０度以内の適宜な角度の回動運動に変換し得るの
で、アブソリュートエンコーダの使用が可能になり、し
かも別途回り止め手段を設けることなく操舵ロッドが回
転しないようにすることができるので、構造を合理化で
きる。加えて、操舵ロッドの変位量が中立位置復帰ばね
の両端の変位量に拡大して変換されるので、ばね特性の
設定自由度が高まることから、中立位置復帰動作の円滑
性を向上し、かつヒステリシスを少なくするうえに大き
な効果がある。またアイドラアームのアーム長が作用し
た上で円弧運動を行うため、スプリング端の可動範囲が
大きくなり、アイドラアームの係合突片との当接面に設
けた弾性シートによる保持荷重の不感帯が減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された車両用転舵装置のアクチュ
エータの全体的な構成を示す部分断面図。

【図２】図１に於けるII−II線に沿う断面図。

【図３】本発明に基づく中立位置復帰機構の模式的な斜
視図。

【図４】従来の構造を示す模式図。

【符号の説明】 １ アクチュエータ ２ ボールスクリュー部 ３ 電動機部 ４ 給電部 ５ 中立位置復帰部 ６ａ・６ｂ ケーシング ７ ロータ ８ ボールナット ９・１０ 軸受 １１ ターミナルボルト １２ 中空部 １３ 操舵ロッド １４ａ・１４ｂ ねじ溝 １５ 鋼球 １６ ピニオン １７ ラック １８ ピニオンシャフト １９ 駆動アーム ２０ａ・２０ｂ アイドラアーム ２１ａ・２１ｂ 係合突片 ２２ａ・２２ｂ ストッパ突起 ２３ 捩りコイルばね ２４ ロータリーエンコーダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体に固定されたケーシングに受容され
   て軸線方向に移動可能な操舵ロッドと、該操舵ロッドを
   ステアリングホイールの操作に対応して軸線方向に駆動
   するべく該操舵ロッドと同軸的に配置したモータおよび
   ボールスクリュー機構と、前記操舵ロッドを非駆動時に
   中立位置に復帰させるための中立位置復帰手段とを備え
   る車両用後輪操舵装置のアクチュエータであって、 前記中立位置復帰手段が、前記操舵ロッドに形成された
   ラックと、該ラックに噛合するピニオンと、該ピニオン
   のシャフトから径方向に延出された駆動アームと、前記
   シャフトに同軸回動自在に支持され、かつ前記駆動アー
   ムの周方向の各面にそれぞれが当接し得る一対のアイド
   ラアームと、前記ピニオンシャフトを外囲すると共に前
   記アイドラアームの各々に各端が係合する捩りばねと、
   前記アイドラアームの回動限度位置を規定するべく前記
   ケーシングに設けられたストッパ手段とを有することを
   特徴とする車両用後輪操舵装置のアクチュエータ。