JPH0478511B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は電動機が発生する操舵補助力を前輪
とともに後輪へ伝達して前輪と後輪の転舵を行う
前後輪操舵車両の電動機式動力舵取装置に係り、
特に、小型化を図つたラツクアンドピニオン式の
電動機式動力舵取装置に関する。

（従来の技術） 電動機式動力舵取装置は、操向車輪である前輪
への操舵力の伝達系に発生する操舵補助力を発生
する電動機を備え、この電動機が発生する操舵補
助力を操向ハンドルに加えられる手動操舵力とと
もに前輪に伝達して運転者の操舵負担を軽減す
る。

このような電動機式動力舵取装置は、本出願人
が先に提案したように、ラツクアンドピニオン式
のステアリングギア機構を有するものであれば、
電動機をラツク軸と同軸状に配設して小型化を図
り、電動機の出力軸と一体に回転するねじ軸およ
びラツク軸に固設されてねじ軸と多数のボールを
介し螺合するナツト部材から成るボールねじ機構
によつて電動機の発生する操舵補助力をラツク軸
すなわち前輪へ伝達する。

ところで、近年にあつては、旋回性能の改善を
目的に、後輪用の操舵機構を有し前輪とともに後
輪の転舵を行う前後輪操舵車両が特許出願されて
いる。このような前後輪操舵車両にあつて上述し
たラツクアンドピニオン式の電動機式動力舵取装
置を有するものは、電動機式動力舵取装置を後輪
用の操舵機構と機械的に連結し、電動機が発生す
る操舵補助力を後輪へ伝達して後輪を前輪と応動
させて転舵を行わなければならない。

（この発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した電動機式動力舵取装置
にあつては、電動機およびボールねじ機構のねじ
をラツク軸の軸方向に配置し、ラツク軸のラツク
歯、電動機およびねじ軸の長さ寸法の総和をラツ
ク軸の軸長と概略等しくして短縮化を図るため、
ラツク軸等に後輪の操舵力の取出部を設けること
が困難であつた。したがつて後輪用の操舵機構と
連結するにはラツク軸の延長又は、ラツク軸を２
軸設ける等を行つて取出部を設けなければなら
ず、全体が大型化して前輪のステアリングリンケ
ージの幾何的構成の設計等が制約を受けるという
問題点があつた。

この発明は、上述した問題点を鑑みてなされた
もので、前輪側のラツクアンドピニオン式のステ
アリングギア機構を大型化すること無く後輪へ操
舵力を伝達可能な前後輪操舵車両の電動機式動力
舵取装置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） この発明は、操向ハンドルに連結されたピニオ
ンと、該ピニオンと噛合するラツク歯を有し前輪
に連結されたラツク軸と、該ラツク軸と同軸状に
配置され操舵補助力を発生する電動機と、前記ラ
ツク軸と平行に支持され前記電動機により駆動さ
れて回転するねじ軸および前記ラツク軸に固設さ
れ前記ねじ軸と多数のボールを介し螺合するナツ
ト部材から成るボールねじ機構と、をそなえた前
後輪操舵車両の電動機式動力舵取装置において、 前記ラツク軸に前記電動機と前記ナツト部材と
の間で後輪用のラツク歯を形成するとともに、該
後輪用のラツク歯と噛合し後輪に連結されたピニ
オンを設けたことを要旨とする。

（作用） この発明にかかる前後輪操舵車両の電動式動力
舵取装置によれば、ラツク軸の電動機とナツト部
材との間に位置する部分に後輪用のラツク歯を形
成し、このラツク歯に後輪用の操舵機構と連結し
たピニオンを噛合させ、後輪の操舵力を後輪用の
ラツク歯から後輪連結軸およびピニオンを介し伝
達する。このため、ラツク軸が長大化することも
無く、全体としての小型化が図れ、前輪のステア
リングリンケージの幾何的構成の設計等が制約を
受けることも無くなる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。

第１図から第５図はこの発明の一実施例にかか
る前後輪操舵車両の電動機式動力舵取装置を表
し、第１図が全体構成図、第２図が前輪の操舵機
構の断面図、第３図が第２図の−矢視断面
図、第４図が第２図の−矢視断面図、第５図
が第２図の−矢視断面図である。

第１図において、７１は操向ハンドルであり、
操向ハンドル７１はステアリング軸７２、中間軸
７３および２つの自在継手７４，７５を介しギア
ケース１７内に収納された前輪７７Ｌ，７７Ｒ用
のラツクアンドピニオン式の前輪操舵機構７６に
連結され、またこの前輪操舵機構７６から連結軸
７８を介して後輪７９Ｌ，７９Ｒ転舵用の後輪操
舵機構８０に連結されている。なお、８１はイグ
ニツシヨンのキースイツチ、９４はバツテリであ
り、これらバツテリ９４およびキースイツチ８１
は後述する制御回路６３に結線されている。

前輪操舵機構７６は、第２図に示すように、前
述のステアリング軸７２等を介して操向ハンドル
７１に連結されたピニオン軸１１がピニオンホル
ダ１４を介してギアケース１７に回転自在に支持
されている。ピニオン軸１１は軸受１２，１３を
介してピニオンホルダ１４に回転自在に嵌挿し、
ピニオンホルダ１４は軸受１５，１６を介しギア
ケース１７に回転自在に支持され、これら、ピニ
オンホルダ１４の回転中心とピニオン軸１１の回
転中心とは所定の寸法だけ偏心している。ピニオ
ン軸１１にはピニオンギア１１ａが固設され、こ
のピニオンギア１１ａがラツク軸２０の図中背面
側に形成されたラツク噛２０ａと噛合している。

このピニオン軸１１の周囲のケース１７には、
上方に操舵トルクセンサ２１および制御回路６３
が、下方に駆動回路６５が設けられている。操舵
トルクセンサ２１は、第３図に示すように、ピニ
オンホルダ１４の上面に突設された可動コア１４
ａとケース１７内に固着された差動変圧器２２と
により構成されている。差動変圧器２２は、ケー
ス１７に固定されたＥ形をなす鉄芯２３に１次コ
イル２４、２つの２次コイル２５，２５および１
次コイル２４の周囲に補償用の３次コイル（図示
省略）を巻線してなり、操舵トルクすなわち操向
ハンドル７１に作用する操舵反力を可動コア１４
ａの変位で検出する。この操舵トルクセンサ２１
は、１次コイル２４に制御回路６３からの交流パ
ルス信号が印加され、２次コイル２５，２５がピ
ニオンホルダ１４の回転に伴う可動コア１４ａと
の相対変位に対応して差動的に操舵トルク検出信
号を制御回路６３に出力する。なお、第２図中、
２７はシール部材、２８はキヤツプ、２９はバツ
テリ９４に接続される電源コードである。

ラツク軸２０は、第２図中右方のピニオンギア
１１ａの近傍でラツクガイド（図示省略）を介
し、また、第２図中左方でメタル軸受３１を介し
ケース１７に軸方向移動可能に支持されている。
このラツク軸２０は、第１図に示すように、その
両端がそれぞれタイロツド８２Ｌ，８２Ｒおよび
ボールジヨイント８３Ｌ，８３Ｒ，８４Ｌ，８４
Ｒを介し前輪７７Ｌ，７７Ｒのナツクルアーム８
５Ｌ，８５Ｒに連結されている。なお、第１図
中、９５Ｌ，９５Ｒはダストブーツである。

また、ケース１７内には、ラツク軸２０の中央
部の周囲に操舵補助力を発生する電動機５がラツ
ク軸２０と同軸的に設けられている。この電動機
５は、ケース１７の内周面に固着された界磁石３
３と、ラツク軸２０の周囲に回転自在に配設され
たロータ３４と、ケース１７に固定されたホルダ
３５内に収納された整流子３６に摺接するブラシ
３７と、を有している。ロータ３４は軸受３８，
３９により回転自在に支承されて出力軸として機
能する筒軸４０を備え、この筒軸４０の外周には
スキユー溝を有する積層鉄芯４１および多重巻さ
れた電気子巻線４２が同軸かつ一体的に固定され
ている。この電気子巻線４２は、整流子３６およ
びブラシ３７を介し制御回路６３と接続された電
動機駆動回路６５に接続され、制御回路６３によ
り駆動制御される。

さらに、ケース１７内には、電動機５の図中左
方にギア４０ａ，４３，４４，４５から構成され
た減速装置４６が設けられている。この減速装置
４６は、第４図に示すように、ギヤ４０ａが筒軸
４０の外周に形成され、このギヤ４０ａに小径ギ
ヤ４３が噛合し、このギヤ４３に一体連結された
小径ギヤ４４がねじ軸４８に固着された大径ギア
４５と噛合している。ねじ軸４８は、第２図に示
すように、ケース１７内にラツク軸２０と平行に
軸受４９，５０により回転自在に支承され、ラツ
ク軸２０の移動可能距離に対応した範囲にわつて
螺旋溝４８ａが形成されている。このねじ軸４８
には第５図に示すように内周面に螺旋溝５２ａを
形成されたナツト部材５２が図示しない多数のボ
ールを介し嵌合している。これら螺旋溝４８ａ，
５２ａおよびボールは周知のボールねじ機構５３
を構成し、このボールねじ機構５３によつてねじ
軸４８とナツト部材５２とが動力伝達可能に連結
されている。

ナツト部材５２は、一対のフランジ５４，５４
を有し、このフランジ５４，５４をそれぞれブツ
シユ５５，５５を介して貫通するボルト５６，５
６によりラツクホルダ５７に固定されている。ラ
ツクホルダ５７は、ボルト５８によりラツク軸２
０に一体的に締結されてラツク軸２０とナツト部
材５２とをボルト５６，５６およびブツシユ５
５，５５を介し結合し、ナツト部材５２にラツク
軸２０と一体の軸方向移動のみを許容する。上記
ブツシユ５５，５５は、ラツク軸２０に操舵反力
に伴い作用する曲げモーメントを吸収し、ボール
ねじ機構５３のねじ軸４８に不要な荷重が加わる
ことを防止する。

このラツク軸２０は、第２図に示すように、ラ
ツクホルダ５７と電動機５との間に位置する部分
に後輪７９Ｌ，７９Ｒ用のラツク歯２０ｂが所定
寸法にわたつて形成されている。この後輪７９
Ｌ，７９Ｒ用のラツク歯２０ｂには出力軸９７の
端部に固設されたピニオン７８ａが噛合してい
る。この出力軸９７は、自在継手８９ａ、前述し
た連結軸７８および自在継手８９ｂを介し、後輪
用の操舵機構８０と連結されている。

後輪用操舵機構８０は、第１図に示すように、
ギアケース８６に前述の連結軸７８と自在継手８
９ｂを介して連結した入力軸８７が回転自在に支
持され、また、タイロツド９１Ｒ，９１Ｌが軸方
向摺動可能に支持され、これら入力軸８７とタイ
ロツド９１Ｌ，９１Ｒとがギアケース８６内で歯
車機構等を介し連結されている。

タイロツド９１Ｌ，９１Ｒはその両端をがそれ
ぞれボールジヨイント９０Ｌ，９０Ｒを介し左右
の後輪７９Ｌ，７９Ｒのナツクルアーム９３Ｌ，
９３Ｒに連結されている。

このような前後輪操舵車両の電動機式動力舵取
装置は、制御回路６３が操舵トルクセンサ２１の
出力信号に基づいて駆動回路６５により電動機５
へ通電される電流を制御し、電動機５に操舵トル
クに応じた操舵補助力を発生させ、この操舵補助
力をラツク軸２０に付与する。そして、この電動
機５の発生する操舵補助力が操向ハンドル７１か
らピニオンギア１１ａ等を経て伝達される手動操
舵力とともに前輪７７Ｌ，７７Ｒへ伝達されて前
輪７７Ｌ，７７Ｒを転舵し、また、ラツク軸２０
からピニオン７８ａ、連結軸７８、後輪操舵機構
８０およびタイロツド９１Ｌ，９１Ｒ経て後輪７
９Ｌ，７９Ｒへ伝達されて後輪７９Ｌ，７９Ｒの
転舵を行う。なお、この後輪７９Ｌ，７９Ｒの転
舵方向および転舵角の前輪７７Ｌ，７７Ｒの転舵
角に対する比率は、後輪７９Ｌ，７９Ｒのギアケ
ース８６内に収納されれた電気的手段によつて車
速等に基き制御され、例えば、低車速域において
前輪７７Ｌ，７７Ｒと逆位相に大きな比率で、ま
た、高車速域において前輪７７Ｌ，７７Ｒと同位
相に小さな比率となるように制御される。

そして、この前後輪操舵車両の電動機式動力舵
取装置は、電動機５がラツク軸２０と同軸的に配
設され、また、ラツク軸２０のナツト部材５２と
電動機５との間に位置する部分に形成したラツク
歯２０ｆから後輪７９Ｌ，７９Ｒへ操舵力を伝達
するため、全体としての小型化が図れ、また、ラ
ツク軸２０が長大化することも無い。したがつ
て、その配設位置決定の自由度も大きく、また、
前輪７７Ｌ，７７Ｒ側のタイロツド８２Ｌ，８２
Ｒ等のステアリングリンケージの幾何的構成の決
定の自由度も大きく、設計が容易となる。特に連
結軸７８と車体の中央に配置することができ、重
量バランス、及び車室内のデツドスペースを有効
活用できる。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明にかかる前後輪
操舵車両の電動機式動力舵取装置によれば、ラツ
ク軸に電動機とボールねじ機構のナツト部材との
間で後輪への操舵力取出用のラツク歯を形成した
ため、ラツク軸を長大化すること無く電動機をラ
ツク軸と同軸上に配設することができ、全体とし
ての小型化が図れ、また、ステアリングリンケー
ジの設計等において制約を受けることも無くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図はこの発明の一実施例にかか
る前後輪操舵車両の電動機式動力舵取装置を示
し、第１図が全体平面図、第２図が要部の縦断面
図、第３図が第２図の−矢視断面図、第４図
が第２図の−矢視断面図、第５図が第２図の
−矢視断面図である。 ５…電動機、１１…ピニオン軸、１１ａ…ピニ
オンギア、２０…ラツク軸、２０ａ…前輪用のラ
ツク歯、２０ｂ…後輪用のラツク歯、２１…操舵
トルクセンサ、４８…ねじ軸、５２…ナツト部
材、５３…ボールねじ機構、５７…ラツクホル
ダ、７１…操向ハンドル、７６…前輪操舵機構、
７７Ｌ，７７Ｒ…前輪、７８…連結軸、７８ａ…
ピニオン、７９Ｌ，７９Ｒ…後輪、８０…後輪操
舵機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 操向ハンドルに連結されたピニオンと、 該ピニオンと噛合するラツク歯を有し前輪に連
   結されたラツク軸と、 該ラツク軸と同軸状に配置され操舵補助力を発
   生する電動機と、 前記ラツク軸と平行に支持され前記電動機によ
   り駆動されて回転するねじ軸および前記ラツク軸
   に固設され前記ねじ軸と多数のボールを介し螺合
   するナツト部材から成るボールねじ機構と、 を備えた前後輪操舵車両の電動機式動力舵取装置
   において、 前記ラツク軸に前記電動機と前記ナツト部材と
   の間で後輪用のラツク歯を形成するとともに、 該後輪用のラツク歯と噛合し後輪に連結された
   ピニオンを設けたことを特徴とする前後輪操舵車
   両の電動機式動力舵取装置。