JPH0747964A - 後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 後輪操舵装置の故障時における中立復帰装置
の性能を向上させることを目的とする。 【構成】 車両の横方向に配置され後輪を操舵可能なシ
ャフト１と、シャフト１に設けられたラック１ａに噛み
合うピニオン６と、ピニオン６と一体に回動する第１食
違い軸歯車の被伝達歯車７と、第１食違い軸歯車の被伝
達歯車７と噛み合う第１食違い軸歯車の小歯車８と、第
１食違い軸歯車の小歯車８を回動させるモータ４と、モ
ータシャフト９の先端に設けられた第２食違い軸歯車の
小歯車２２と、第２食違い軸歯車の小歯車２２と噛み合
う第２食違い軸歯車の被伝達歯車２１と、第２食違い軸
歯車の被伝達歯車２１の回動に合わせて、シャフト１を
中立位置に戻す方向にエネルギーを貯えるぜんまいバネ
１２とを備えて、後輪操舵中にモータ４が動かなくなる
ような故障が起こると、ぜんまいバネ１２が回動して、
出力ラック１を中立位置まで戻すことを特徴とする後輪
操舵装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータの回動を動力と
して後輪を操舵駆動する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、平成４年１
０月２８日三栄書房発行の図解：自動車のテクノロジー
IIの８０ページに記載されるような後輪操舵装置が知ら
れている。図４に図解：自動車のテクノロジーIIの８０
ページに記載の後輪操舵装置を示す。同図では、後輪操
舵中に電力供給源の故障やモータ２３の故障によりモー
タ２３が動かなくなるような場合の中立復帰装置とし
て、シャフト２４の回りにコイルバネ２５を設けて、モ
ータ２３が動かない場合に、後輪操舵装置をニュートラ
ル状態にするために、コイルバネ２５の弾性エネルギー
によってシャフト２４を動かし、シャフト２４からドリ
ブンギア２６を介してドライブギア２７を中立に戻して
いる。しかし、このような構成だと、シャフト２４が動
くことにより、ドリブンギア２６及びドライブギア２７
を動かすことが可能であるため、バネ力以上の路面から
の反力及び推力がシャフト２４に入力されると、シャフ
ト２４が変位してしまうことがあり、走行時の安定性が
あまり良くなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記問題を解
決すること、つまり、車両の走行時の安定性及び後輪操
舵装置における中立復帰装置の性能を、向上させること
を本発明の課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、車両の横方向に摺動可能に配置
され後輪を操舵可能な出力ラックと、出力ラックに噛み
合うピニオンと、ピニオンと一体に回動する第１食違い
軸歯車の被伝達歯車と、第１食違い軸歯車の被伝達歯車
と噛み合う第１食違い軸歯車の小歯車と、第１食違い軸
歯車の小歯車を回動させるモータと、モータの軸上に設
けられた第２食違い軸歯車の小歯車と、第２食違い軸歯
車の小歯車と噛み合う第２食違い軸歯車の被伝達歯車
と、第２食違い軸歯車の被伝達歯車の回動に合わせて、
前記出力ラックを中立位置に戻す方向にエネルギーを貯
えるぜんまいバネとを備えた。

【０００５】

【作用】車両の横方向に摺動可能に配置され後輪を操舵
可能な出力ラックと、出力ラックに噛み合うピニオン
と、ピニオンと一体に回動する第１食違い軸歯車の被伝
達歯車と、第１食違い軸歯車の被伝達歯車と噛み合う第
１食違い軸歯車の小歯車と、第１食違い軸歯車の小歯車
を回動させるモータと、モータの軸上に設けられた第２
食違い軸歯車の小歯車と、第２食違い軸歯車の小歯車と
噛み合う第２食違い軸歯車の被伝達歯車と、第２食違い
軸歯車の被伝達歯車の回動に合わせて、前記出力ラック
を中立位置に戻す方向にエネルギーを貯えるぜんまいバ
ネとを備えて、モータが故障した時にぜんまいバネに貯
えられたエネルギーにより、第２食違い軸歯車を介して
モータの軸を回動させて、第１食違い軸歯車、ピニオン
を介して、出力ラックを中立位置まで戻すようにした。

【０００６】更に、モータと出力ラックの間に第１食違
い軸歯車を用いることにより、路面からの反力や推力等
による出力ラックへの入力を０にすることが可能とな
る。

【０００７】

【実施例】先ず、概略を説明すると、本実施例では、自
動車の前輪はドライバのハンドル操作によって操舵さ
れ、前輪の舵角や車速等に応じて後輪の舵角が決定され
る。

【０００８】後輪操舵系はブラシレスモータによって自
動的に駆動され、後輪操舵装置の故障時に、中立復帰装
置としてぜんまいバネが利用される。

【０００９】以下、本発明に係わる実施例を添付図面に
基づいて説明する。

【００１０】図１に本発明の実施例を示す。シャフト１
はシャシに固定されたハウジング３に支持されており、
軸方向、つまり軸の左右方向に移動自在になっている。
シャフト１の左右各端にボールジョイント２を備え、ボ
ールジョイント２を介して後輪の舵角を調整するように
なっており、シャフト１が左右方向に移動すると、左後
輪及び右後輪の向きが変わる。シャフト１は以下に説明
する駆動力伝達機構を介してブラシレスモータ４が接続
されており、ブラシレスモータ４を駆動することによっ
て後輪の自動操舵が行われる。

【００１１】後輪操舵装置の構成について説明する。シ
ャフト１にはラック１ａが形成されていて、シャフト１
は筒状部材１９を介してスクリュ２０で支持されてい
る。シャフト１には、シャフト１の摺動方向に対して前
後方向に延びる軸を中心に回動可能にピニオン６が配置
され、シャフト１ａとピニオン６の歯とが噛み合ってい
る。ピニオン６には、同軸にピニオン６に対して第１ウ
ォームホイール７が一体に固着されている。第１ウォー
ムホイール７はシャフト１側に第１ウォームホイール７
の歯が設けられ、第１ウォームホイール７に対して第１
ウォーム８が配置され、第１ウォームホイール７と噛み
合っている。モータシャフト９の先端に第１ウォーム８
を設け、モータシャフト９上にマグネット１０が配置さ
れている。

【００１２】マグネット１０は、外周にモータ巻き線１
１が設けられており、モータ巻き線１１の外周にはコア
１５が設けられている。そして、モータ巻き線１１，コ
ア１５を保持するとともに、シャフト１を保持するハウ
ジング３が延在されている。つまり、ハウジング３には
ブラシレスモータ４が収納されている。更に、ハウジン
グ３はシャフト１，ピニオン６，第１ウォームホイール
７，第１ウォーム８を収納している。

【００１３】また、シャフト１の左右どちらか一端の外
周にアルミからなるラックガイド５を備え、ラックガイ
ド５とシャフト１の間にラックブッシュ１７を圧入し
て、ラックブッシュ１７によってシャフト１を支持して
いる。ここで、車種によってシャフト１の長さが異なる
ので、車種に応じたシャフトが必要になるが、ラックブ
ッシュ１７の長さを変えることで、シャフト１，ハウジ
ング３はそのままにして、車種に対応したラックブッシ
ュ１７を用いれば、シャフト１はどの車種にも利用でき
る利点がある。

【００１４】第２ウォームホイール２１及び第２ウォー
ム２２から成る第２ウォームギアは、モータシャフト９
の先端に設けた第２ウォーム２２から第２ウォームホイ
ール２１へ減速するように構成してある。減速機構を設
けたことにより、後輪操舵時に第２ウォームホイール２
１が回動して、ぜんまいバネ１２がエネルギーを貯える
時にぜんまいバネ１２の巻き数を少なくすることがで
き、後輪操舵装置の小型化を図っている。

【００１５】次にぜんまいバネについて説明する。図
２、図３は図１のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。
ぜんまいバネ１２は、内端をピン１３に固定し、外端を
ぜんまいバネのケース内面に固定している。また、第２
ウォームホイール２１の中心に軸１５が遊貫して、ピン
１３は軸１５に固定されている。ピン１４は第２ウォー
ムホイール２１に固定され、ピン１６は軸１５に固定さ
れている。第１ぜんまいバネ１２ａと第２ぜんまいバネ
１２ｂはそれぞれ逆向きに備えられており、第１ぜんま
いバネ１２ａは、図１においてシャフト１が右に移動す
る場合にエネルギーを貯え、第２ぜんまいバネ１２ｂは
シャフト１が左に移動するときにエネルギーを貯える。
第１ぜんまいバネ１２ａ，第２ぜんまいバネ１２ｂをそ
れぞれ１５回巻いておき、その状態を中立位置になるよ
うにする。後輪の操舵が最大になるときの第２ウォーム
ホイール２１の回動数が１５回になるように、第２ウォ
ームギアを用いて減速しておく。第１ぜんまいバネ１２
ａが最大にエネルギーを貯えるのは、最大でも第１ぜん
まいバネ１２ａの巻き数が１５回巻きのときであるか
ら、第１ぜんまいバネ１２ａにエネルギーを貯えるとき
に、第２ぜんまいバネ１２ｂを逆に巻くことはない。

【００１６】次に本実施例の動作について説明する。車
両の走行中に、前輪の舵角及び車速によって後輪を操舵
する場合に、ブラシレスモータ４が回動して、モータシ
ャフト９が回動するとともに、モータシャフト９の先端
に設けられた第１ウォーム８が回動し、第１ウォームホ
イール７へ伝達される。第１ウォームホイール７が回動
することにより、ピニオン６が回動して、ラック１ａを
介してシャフト１が軸方向へ移動して後輪の操舵が行わ
れる。尚、第１ウォームホイール７及び第１ウォーム８
から成る第１ウォームギアを用いることで、逆入力が０
になるように、つまり第１ウォーム８の回動駆動により
第１ウォームホイール７を動かすことはできるが、第１
ウォームホイール７の回動により第１ウォーム８を動か
せないようにすることが可能である。従って、路面から
の外力や、推力が大きい場合であっても、その力によっ
て第１ウォームホイール７が回動することはないので、
ブラシレスモータ４に大きな外力が印加される恐れはな
い。

【００１７】また、前輪の舵角及び車速に応じて、後輪
操舵を行うときは、モータシャフト９が回動すると同時
に、モータシャフト９の先端に設けられた第２ウォーム
２２も回動して、第２ウォームホイール２１が減速しな
がら回動することにより、ピン１４とピン１６が当接し
て、軸１５が回動する。ピン１３にぜんまいバネ１２の
内端が固定されているので、軸１５が回動することによ
ってぜんまいバネ１２が巻かれ、エネルギーを貯える。
ここで、前輪の舵角及び車速に応じて、後輪を再び中立
位置に戻す時には、ブラシレスモータ４が後輪操舵を行
った時とは逆に回動して、第１ウォームギアを介してシ
ャフト１を中立位置に復帰させる。

【００１８】しかし、後輪操舵中に電力供給源、または
ブラシレスモータ４自体の故障により、ブラシレスモー
タ４が動かなくなるような時には、ぜんまいバネ１２が
貯えたエネルギーにより第２ウォームホイール２１が回
動して、第２ウォーム２２及びモータシャフト９を動か
して、第１ウォームギア，ピニオン６，ラック１ａを介
してシャフト１を中立位置に戻すようにしている。

【００１９】本実施例においては、車両の横方向に摺動
可能に配置され後輪を操舵可能な出力ラックであるシャ
フト１と、シャフト１に噛み合うピニオン６と、ピニオ
ン６と一体に回動する第１食違い軸歯車の被伝達歯車で
ある第１ウォームホイール７と、第１ウォームホイール
７と噛み合う第１食違い軸歯車の小歯車である第１ウォ
ーム８と、第１ウォーム８に連結されて第１ウォーム８
を回動させるブラシレスモータ４と、モータシャフト９
上に設けられた第２食違い軸歯車の小歯車である第２ウ
ォーム２２と、第２ウォーム２２と噛み合う第２食違い
軸歯車の被伝達歯車である第２ウォームホイール２１
と、第２ウォームホイール２１の回動に合わせて、シャ
フト１を中立位置に向かう方向にエネルギーを貯えるぜ
んまいバネ１２とを備えた。

【００２０】また、本実施例においては、減速機構とし
ての食違い軸歯車は、振動が少なく、静粛性および耐久
性に優れている、という利点があるのでウォームギアを
用いたが、例えば、ハイポイドギアを用いても上記と同
様な効果を得ることが可能である。

【００２１】

【発明の効果】従来は後輪操舵装置の故障時には、コイ
ルバネが出力ラックを変位させて後輪操舵装置をニュー
トラル状態に戻していたが、この構成では車両の走行中
に、バネ力以上の路面からの反力や推力が加わると、出
力ラックが変位して、操縦安定性が低下してしまう、と
いう問題があったが、本発明ではコイルバネを廃止し
て、モータシャフトの一部に食違い軸歯車を設けて、食
違い軸歯車の被伝達歯車の回動に合わせて、ぜんまいバ
ネにエネルギーを貯え、そのエネルギーによって後輪操
舵装置の故障時に、モータシャフトを回動させて、食違
い軸歯車を介してから出力ラックを中立位置に戻すよう
にしたので、路面からの反力や推力などから出力ラック
への入力を０にすることが可能になった。そのため、路
面からの反力や推力によって出力ラックが変位すること
がなくなり、操縦安定性が向上する。

【００２２】また、ぜんまいバネは構造が簡単なため、
後輪操舵装置が故障した場合に中立復帰装置としての信
頼性が高く、コストも抑えることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる後輪操舵装置の縦断面図

【図２】図１にて示されたＡ−Ａ断面図

【図３】図１にて示されたＢ−Ｂ断面図

【図４】従来の後輪操舵装置

【符号の説明】

１、２４ シャフト（出力ラック） ２ ボールジョ
イント ３ ハウジング ４ ブラシレス
モータ ５ ラックガイド ６ ピニオン ７ 第１ウォームホイール ８ 第１ウォー
ム ９ モータシャフト １０ マグネッ
ト １１ モータ巻き線 １２ ぜんまい
バネ １３、１４、１６ ピン １５ 第２ウォームホイールに遊貫した軸 １７ ラックブッシュ １８ コア １９ 筒上部材 ２０ スクリュ ２１ 第２ウォームホイール ２２ 第２ウォ
ーム ２３ モータ ２５ コイルバ
ネ ２６ ドリブンギア ２７ ドライブ
ギア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡 辺 司 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の横方向に摺動可能に配置され後輪
   を操舵可能な出力ラックと、前記出力ラックに噛み合う
   ピニオンと、前記ピニオンと一体に回動する第１食違い
   軸歯車の被伝達歯車と、該第１食違い軸歯車の被伝達歯
   車と噛み合う第１食違い軸歯車の小歯車と、該第１食違
   い軸歯車の小歯車を回動させるモータと、前記モータの
   軸上に設けられた第２食違い軸歯車の小歯車と、該第２
   食違い軸歯車の小歯車と噛み合う第２食違い軸歯車の被
   伝達歯車と、該第２食違い軸歯車の被伝達歯車の回動に
   合わせて、前記出力ラックを中立位置に戻す方向にエネ
   ルギーを貯えるぜんまいバネとを備えたことを特徴とす
   る後輪操舵装置。