JPH06211143A - ４輪操舵システムの電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ４輪操舵システムに故障が生じた場合にも後
輪舵角を強制的に所定角度範囲内におさめる機械的なフ
ェイルセーフ機構を備えた電動アクチュエータの提供。 【構成】 モータ（３０）の回転運動がボールネジ（４
２）によりシャフト（２２）の直線運動に変換され、シ
ャフト移動により後輪が転舵される。シャフト中立位置
での移動体（５１）とロックピン（５２）との間隙に対
応する所定シャフト移動範囲を越えてシャフトが直線移
動しようとすると、移動体がロックピンに当接して更な
るシャフト移動が阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、４輪操舵システムの電
動アクチュエータに関し、特に、機械的なフェイルセー
フ機構を備えたこの種のアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】前輪操舵時に後輪も操舵する４輪操舵
（４ＷＳ）システムを車両に装備して、車両の操縦安定
性などを向上させることが知られている。典型的には、
車両の低速走行時に前後輪を逆方向に曲げる逆相制御を
行って小回り性を改善すると共に中高速走行時に前後輪
を同一方向に曲げる同相制御を行って走行安定性を改善
している。

【０００３】後輪に切れ角を与える方法は種々で、例え
ば、フロントステアリングギヤボックスに内蔵した後輪
操舵用ラック・ピニオン機構とリアステアリングギヤボ
ックスとをセンタシャフトを介して連結してなる機械式
４ＷＳシステムが知られ、リアステアリングギヤボック
スは、センタシャフトに連結した偏心シャフトと、この
偏心シャフトに連結したプラネタリギヤと、該プラネタ
リギヤに噛み合うインターナルギヤとを備えている。こ
の４ＷＳシステムは、センタシャフトの回転につれてプ
ラネタリギヤをインターナルギヤに沿って公転させつつ
偏心シャフトと逆方向に自転させ、更に、プラネタリギ
ヤに装着された別の偏心シャフトに接続したストローク
ロッドを介して、後輪を操舵する。この機械式４ＷＳシ
ステムは、低コストである等の利点はあるが、前輪の転
舵と同時に後輪を前輪舵角に比例する舵角に転舵させる
もので、後輪の転舵を所定の遅れをもって行えない等、
後輪操舵上の融通性に欠ける点がある。

【０００４】そこで従来、前輪舵角，車速などに基づい
てコントロールユニットで生成した目標後輪舵角に応じ
て後輪操舵用の油圧式または電動式のアクチュエータを
コンピュータ制御して、後輪操舵のタイミング，後輪舵
角の大きさ等を適正化できるようにした４ＷＳシステム
が提案されている。そして、電動式４ＷＳシステムに用
いられる従来の電動アクチュエータは、典型的には、左
右後輪のナックルアームに連結した後輪転舵用シャフト
と、コントロールユニットに電気的に接続されたモータ
と、モータの回転運動をシャフトの直線運動に変換する
ためのボールねじと、実際の後輪舵角を検出するための
舵角センサとを備え、コントロールユニットからモータ
に駆動電流を印加し、ボールねじを介してシャフトをモ
ータによりモータ回転方向に応じた方向に直線移動させ
て、実際後輪舵角が目標後輪舵角になるように後輪を転
舵させる。電動アクチュエータは、後輪転舵用シャフト
を中立位置側に付勢するセンタリングスプリングを更に
備え、４ＷＳシステムの故障等に起因してモータへの駆
動電流供給が停止したときに、センタリングスプリング
によりシャフトを中立位置に戻すようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この様に、従来の電動
アクチュエータは、モータ電流の供給停止時には後輪転
舵用シャフトを強制的に中立位置に戻すというフェイル
セーフ機能を備えるが、その一方で、過大モータ電流供
給に対する充分なフェイルセーフ機能を備えるものでは
ない。すなわち、従来の電動式４ＷＳシステムでは、コ
ントロールユニットおよび舵角センサを複数系統設けた
り、制御プログラムの信頼度を向上させる等の対策をこ
うじてはいるが、コントロールユニット又は舵角センサ
が誤作動するおそれが依然としてある。そして、コント
ロールユニット等が誤作動した場合、モータに過大電流
が供給されて後輪舵角が過大になり、車両にドライバが
予期しない挙動が生じてしまう。又、斯かる過大な転舵
状態から中立位置への、リターンスプリングによるシャ
フトの復帰が行われると、車両の挙動が著しく不自然に
なる。

【０００６】そこで、本発明は、４輪操舵システムに故
障が生じた場合にも後輪舵角を強制的に所定角度範囲内
におさめるように作動する機械的なフェイルセーフ機構
を備えた４輪操舵システムの電動アクチュエータを提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、直線移動自在
に支持され左右後輪を転舵させるためのシャフトと、モ
ータと、該モータの回転運動をシャフトの直線運動に変
換するための変換手段とを有する、４輪操舵システムの
電動アクチュエータにおいて、シャフトにこれと一体移
動自在に設けた移動体と、シャフトが所定シャフト移動
範囲を越えて直線移動しようとするときに移動体に当接
して更なるシャフト移動を阻止するように配された舵角
制限部材とを備えることを特徴とする。

【０００８】好ましくは、舵角制限部材は、シャフト軸
心に直交する方向において移動体に対して接近離反移動
自在に配され、移動体および舵角制限部材は、舵角制限
部材が接近位置にあるときと離反位置にあるときとで所
定シャフト移動範囲の広さを異ならせるように設けられ
ている。

【０００９】

【作用】ステアリングハンドルが回転操作されると、前
輪が転舵されると共に、アクチュエータのモータに駆動
電流が供給されてモータが回転する。モータの回転運動
は、変換手段により、モータ回転方向に対応する方向へ
のシャフトの直線移動に変換され、シャフト移動量に対
応する舵角だけ左右後輪が転舵される。４輪操舵システ
ムが正常に作動している限り、シャフトは、所定シャフ
ト移動範囲内で移動する。一方、４輪操舵システムに何
らかの異常が生じて、シャフトが所定シャフト移動範囲
を越えて直線移動しようとすると、シャフトに設けた移
動体が舵角制限部材に当接し、従って、シャフトの更な
る直線移動が阻止される。これにより、シャフトが過大
に移動して車両の挙動が著しく不自然になることが防止
される。

【００１０】シャフト軸心に直交する方向において舵角
制限部材を移動体に対して接近離反移動自在とすると共
に舵角制限部材が接近位置にあるときと離反位置にある
ときとで所定シャフト移動範囲の広さを異ならせるよう
にした本発明の特定の態様にあっては、例えば、前輪舵
角が小さいときに舵角制限部材が移動体に接近した位置
に移動されて所定シャフト移動範囲が狭くなる一方、前
輪舵角が大きいときには舵角制限部材が移動体から離反
した位置に移動されて所定シャフト移動範囲が広くな
る。即ち、シャフト移動範囲が前輪舵角に応じてより適
正化され、フェイルセーフ機能上の信頼性が向上する。

【００１１】

【実施例】以下、図１ないし図４を参照して、本発明の
第１実施例の電動アクチュエータを含む４輪操舵システ
ムを装備した車両について説明する。図１に示すよう
に、車両には、左右前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを転舵させるた
めの油圧式の前輪パワーシリンダ１と、左右後輪ＲＬ
Ｗ，ＲＲＷを転舵させるための電動アクチュエータ２
と、アクチュエータ２の作動を制御するためのコントロ
ールユニット（ＥＣＵ）３とが搭載されている。ＥＣＵ
３には、ハンドル４の回転角を検出するためのハンドル
角センサ５，例えばエンジン（図示略）に連結したトラ
ンスミッション（図示略）の出力軸の回転から車速を検
出するための車速センサ６などの各種センサが接続され
ている。

【００１２】詳細な図示を省略するが、前輪パワーシリ
ンダ１は、パワーピストンとその両側に画成された一対
の圧力室とを有し、両圧力室は、パワーステアリング装
置のギヤボックスに内蔵された操舵制御弁を介してオイ
ルポンプに接続されている。操舵制御弁は、２つのパワ
ーシリンダ圧力室のうちの、ハンドル操舵方向に対応す
る一方にオイルを供給し、これにより、パワーピストン
を操舵方向に対応する方向に移動させて、ハンドル操作
による左右前輪の転舵を助けるようになっている。

【００１３】図２に示すように、電動アクチュエータ２
は、車両の後部に配されたケーシング２１と、ケーシン
グ内部にケーシング軸心方向に沿って配されたシャフト
２２とを備え、シャフト２２は、左右後輪側に直線移動
自在に、ベアリング２ａ，２ｂを介してケーシング２１
により支持されている。シャフト２２の両端はケーシン
グ端面を貫通してケーシング外部に延び、ジョイント２
５，２６を介して左右のタイロッド２７，２８に夫々連
結されている。シャフトとタイロッドとの連結部は、ベ
ロー２９により囲繞され、両タイロッド２７，２８は、
左右後輪のナックルアーム（図示略）に夫々連結されて
いる。

【００１４】電動アクチュエータ２は、モータ３０を更
に備え、モータ３０は、ベアリング２３，２４を介して
ケーシング２１により支持されたロータ３１と、該ロー
タに対向してケーシング内面に固定された永久磁石３２
とを含んでいる。ロータ３１は、該ロータに隣接してロ
ータと共に回転するコンミテータ３３と、これに摺動自
在に電気的に接続されたブラシ（図示略）と、ブラシに
接続された配線３４とを介して、ＥＣＵ３の制御下で作
動するドライバ回路（図示略）に接続され、ドライバ回
路から駆動電流が供給されるとシャフト軸心の回りに回
転するようになっている。又、シャフト２２の、ロータ
３１に関して軸方向外方側には、ベアリング２３を介し
てケーシング２１により支持されたボールナット４１に
噛み合うボールネジ４２が形成され、該ボールナット及
びボールネジは、モータの回転運動をシャフト２２の直
線運動に変換するための変換手段を構成している。

【００１５】シャフト２２の中間部には、コンミテータ
３３に隣接して、移動体５１が嵌合固定され、又、ケー
シング２１内面には、移動体５１に対向して、舵角制限
部材としての舵角制限ロックピン５２が配されている。
ロックピン５２は、シャフト軸心に直交して延びる軸部
５２ａとこれと一体の係合部５２ｂとからなり、軸部５
２ａの外方端部は、ケーシング２１を貫通してケーシン
グ外方に延びている。ロックピン５２は、その軸部外方
端部において、ケーシング２１により、移動体５１に対
して接近離反移動自在に支持されている。又、ロックピ
ン５２とケーシング２１との間には、一端がケーシング
内面に当接すると共に他端部がロックピン５２に形成し
た環状溝に収容されたスプリング５３が介設され、ロッ
クピン５２は、スプリング５３により移動体５１側に常
時付勢されている。ロックピン係合部５２ｂの内方端部
は台形状断面に形成され、移動体５１の対向面には相補
形状の溝５１ａが形成されている。

【００１６】移動体の溝５１ａは、ロックピン５２が移
動体５１に近接した位置をとったときにシャフト中立位
置から例えば０．８度の後輪舵角に対応する移動量のシ
ャフト直線移動を許容するような形状寸法に形成されて
いる。換言すれば、ロックピン５２の先端面が移動体５
１の溝底面に近接した図２に示す状態においてロックピ
ン係合部５２ｂの傾斜面と移動体５１の傾斜溝面との間
に画成される間隙は、０．８度の舵角に対応している。
又、移動体の溝５１ａの形状寸法は、ロックピン５２が
スプリング５３のばね力に抗して移動体５１から最も離
反した位置をとったときに例えば５度の後輪舵角に対応
する移動量のシャフト直線移動を許容するように設定さ
れている。なお、ロックピン５２は、ロックピンが移動
体５１から最も離反したときにも移動体の溝５１ａから
逸脱しないようになっている。

【００１７】図２中、参照符号５４は、ロックピン軸部
５２ａに整合してケーシング外面に設けられロックピン
５２の作動位置を検出するためのロックピンセンサを示
す。参照符号５５は、シャフト中立状態における移動体
５１のシャフト軸心方向位置を正確に決定するためのセ
ンタピンを表し、電動アクチュエータの組立て時あるい
は整備時における移動体の位置決めに用いられる。

【００１８】電動アクチュエータ２に関連して、４ＷＳ
システムは、シャフト軸心に直交する方向にロックピン
５２を移動させるための、舵角応動型の駆動機構を更に
備えている。図３及び図４に示すように、駆動機構６０
は、ステアリングシャフト４ａの先端を回転自在に支持
するハウジング６１と、ステアリングシャフト先端に固
定した小歯車６２ａと、ハウジング６１により回転自在
に支持され小歯車６２ａに噛み合う大歯車６２ｂとを備
え、両歯車６２ａ，６２ｂは減速歯車６２を構成してい
る。そして、大歯車６２ｂの一端面には大歯車の軸に関
して偏心してクランクシャフト６３が固定され、クラン
クシャフト６３にはクランク６４の環状基端部が嵌合
し、クランク６４は、その先端に設けたクランクピン６
５においてピストン６６にピボット結合されている。

【００１９】更に、ピストン６６と一体のピストンロッ
ド６７の先端にはワイヤ６８の一端が接続固定され、ワ
イヤ６８の他端は、電動アクチュエータ２のロックピン
５２の軸部外方端に接続固定されている。従って、ハン
ドル４が回転すると、ハンドル回転力がステアリングシ
ャフト４ａ，減速歯車６２及びクランク機構６３，６
４，６５を介してピストン６６に伝達されて、ピストン
６６が、ハウジング６１と一体のシリンダ７０内で摺動
運動するようになっている。減速歯車６２及びクランク
機構６３，６４，６５は、ハンドル中立位置からのハン
ドル４の回転角が所定角度たとえば２３０度を越えるま
ではピストン６６の摺動運動量を抑制する一方で、ハン
ドル回転角が２３０度を越えるとピストン摺動運動量を
増大させるように構成されている。従って、ハンドル回
転角が例えば２３０度を越えると、ワイヤ６８を介して
ピストン６６に連結されたロックピン５２が、スプリン
グ５３のばね力に抗してシャフト軸心に直交する方向
に、ハンドル角の増大につれて徐々に移動体５１に対し
て離反移動する。図３及び図４中、参照符号７１は、ピ
ストン６６を反クランク機構側に常時付勢するスプリン
グを示し、該スプリング７１により後輪操舵上のヒステ
リシスが生じないようにしている。

【００２０】再び図２を参照すると、電動アクチュエー
タ２は、４ＷＳシステムの故障などに起因してモータ３
０への駆動電流供給が停止されたときにシャフト２２を
強制的に中立位置に復帰させるためのセンタリングスプ
リング８０と、このセンタリングスプリングによる強制
復帰を緩やかに行わせるための減衰手段としてのビスカ
スカップリングユニット（ＶＣＵ）９０とを更に備えて
いる。

【００２１】詳しくは、センタリングスプリング８０
は、シャフト軸心方向において移動体５１に関してモー
タ３０と反対側に配され、又、ケーシング内周面に固定
した略円筒状の静止スプリングシート８１とシャフト２
２に嵌合固定され静止スプリングシートに対して移動自
在の略円筒状の可動スプリングシート８２との間に収容
されている。そして、可動スプリングシート延長部８２
ａは、シャフト軸心方向外方側ほど延長部８２ａの直径
が直線的に増大するような形状に形成され、該延長部８
２ａの外周面に先端が接触するように配された作動子１
０１を有する舵角センサ１００により、シャフト移動位
置ひいては実際の後輪舵角を検出するようになってい
る。

【００２２】ＶＣＵ９０は、シャフト軸心方向において
モータ３０に関して移動体５１と反対側に配され、ケー
シング２１の内周面に固定された複数の第１プレート９
１と、ＶＣＵ内部の回転軸（図示略）に固定されかつ第
１プレートと交互に配された複数の第２プレート（図示
略）とを備え、プレート間にはシリコンオイルなどの粘
性流体が充填されている。ＶＣＵ９０において、第１プ
レートと第２プレートとの間に回転速度差が発生する
と、シリコンオイルの剪断抵抗により第１プレートと第
２プレート間でのトルク伝達が可能となる。そして、Ｖ
ＣＵ９０の第２プレートは、ＶＣＵ９０の回転軸とボー
ルナット４１の外方端面に装着した電磁クラッチ１１０
とを介してボールナット４１に回転結合可能にされてい
る。この電磁クラッチ１１０は、ＥＣＵ３からの制御出
力に応動するもので、例えばオン作動時にボールナット
４１を巻締める一方、オフ作動時にボールナット４１を
巻緩めるようになっている。即ち、電磁クラッチ１１０
により、ＶＣＵ９０とボールナット４１との回転結合を
確立し或は解除するようにしている。

【００２３】以下、上述の構成の４ＷＳシステムの作動
を説明する。ハンドル４が回転操作されると、ＥＣＵ３
は、内蔵のメモリ（図示略）に予め格納された制御プロ
グラムに従って４輪操舵制御を実行する。この４輪操舵
制御において、ＥＣＵ３は、舵角センサ４および車速セ
ンサ６からの、前輪舵角および車速を夫々表す出力信号
を読み込み、次に、内蔵メモリに格納したマップを参照
して、前輪舵角および車速に応じた目標後輪舵角を従来
公知の方法で算出する。好ましくは、旋回初期において
後輪を一瞬逆相に操舵し後に同相に操舵するような目標
後輪舵角が算出される。又、図５に例示するように、目
標後輪舵角は、ハンドル中立位置からのハンドル角が２
３０度までのハンドル角領域では例えば０．８度以下の
値をとり、ハンドル角が２３０度から４００度までのハ
ンドル角領域では例えば０．８度から５度までの値をと
り、それ以上のハンドル角の領域では例えば５度以下の
値をとる。

【００２４】先ず、ハンドル角が２３０度未満の場合に
ついて説明する。この場合、ハンドル４の回転操作に伴
って、駆動機構６０において、減速歯車６２，クランク
シャフト６３及びクランク６４を介してクランクピン６
５が僅かにクランクシャフト側へ変位するが、ピストン
６６のクランク機構側に設けられた不感帯溝６１ａ内を
クランクピン６５が移動するだけで、ワイヤ６８を駆動
機構６０側に引くには至らない。この結果、舵角制限ロ
ックピン５２は、移動体５１の溝５１ａの底面に近接し
た、図２に示す位置に保持され、これにより、±０．８
度の後輪舵角に対応する広さの所定シャフト移動範囲が
設定される。

【００２５】ＥＣＵ３は、上述のように算出した目標後
輪舵角に対応する制御出力をドライバ回路に送出し、こ
れにより、ドライバ回路からモータ３０に駆動電流が供
給されて、モータ３０のロータ３１がシャフト軸心回り
に回転する。ロータ３１と一体回転自在のボールナット
４１に噛み合うボールネジ４２がシャフト２２に形成さ
れているので、シャフト２２は、モータ回転方向に対応
する左または右の後輪側へセンタリングスプリング８０
のばね力に抗して移動する。これにより、シャフト２２
の両端に連結したタイロッド２７，２８がシャフト軸心
方向に移動して、タイロッドに連結された左右後輪が転
舵される。この間、ＥＣＵ３は、目標後輪舵角と、舵角
センサ１００からの、実際の後輪舵角を表す出力信号と
に基づいて、後輪舵角をフィードバック制御する。

【００２６】上述の後輪操舵中、４ＷＳシステムの故障
などに起因して、ドライバ回路からモータロータ３１へ
の駆動電流の供給が遮断されると、例えばＥＣＵ３の制
御下で電磁クラッチ１１０がオン作動して、ＶＣＵ９０
とロータ３１とが回転結合状態になる。これと同時に、
センタリングスプリング８０のばね力でシャフト２２が
中立位置に向けて強制的に復帰される。このとき、シャ
フト２２は、中立位置側に直線移動する。ＶＣＵ９０の
第２プレート群が電磁クラッチ１１０を介してロータ３
１と回転結合状態にある一方で、ＶＣＵ９０の第１プレ
ート群９１がケーシング２１に固定されているので、第
１プレート群と第２プレート群との間に回転速度差が発
生し、両プレート群はシリコンオイルを介して互いにト
ルク伝達可能な状態になる。換言すれば、ＶＣＵ９０
は、ロータ３１の回転運動ひいてはシャフト２２の直線
移動を減衰させるように作用する。従って、ＶＣＵ９０
の減衰作用下で、センタリングスプリング８０によるシ
ャフト２２の強制復帰が比較的緩やかに行われ、これに
より左右後輪の直線走行位置への復帰が緩やかになり、
急激な車両挙動変化が生じることがない。

【００２７】一方、後輪操舵中、４ＷＳシステムの故障
などに起因して、モータロータ３１へ供給される駆動電
流が過大になると、シャフト２２は、駆動電流に対応す
る左又は右の後輪側に大きく直線移動しようとする。し
かしながら、ハンドル角が２３０度以下の領域では、ロ
ックピン係合部５２ｂは、図２に示すように移動体５１
の溝５１ａの内側にある。このため、シャフト２２が
０．８度の後輪舵角に対応する移動量を越えて直線移動
しようとすると、シャフト２２に固定した移動体５１の
一側溝面がロックピン係合部５２ｂの対向面に当接し、
移動体５１ひいてはシャフト２２の更なる直線移動が阻
止される。

【００２８】以上説明したように、４ＷＳシステムの故
障などに起因してモータ電流供給が遮断され或は過大に
なった場合にも、機械的なフェイルセーフ機構が作動し
て、車両の挙動変化を防止する。次に、ハンドル角が２
３０度から４００度までの場合について説明する。この
場合、ハンドル４の回転操作に伴って、駆動機構６０の
ピストン６６がクランク機構６３〜６５側へ変位して、
ワイヤ６８をハンドル角に対応する長さだけ駆動機構６
０側に引く。この結果、舵角制限ロックピン５２が、移
動体５１の溝５１ａの底面側からワイヤ牽引長さだけ離
反して、ハンドル角に対応する広さの所定シャフト移動
範囲が設定される。すなわち、所定シャフト移動範囲
は、２３０度〜４００度のハンドル角に応じて±０．８
度〜±５度の後輪舵角に対応する広さに設定される。こ
のため、後輪操舵中に４ＷＳシステムの故障などに起因
してモータロータ３１へ供給される駆動電流が過大にな
ったとき、シャフト２２が０．８度〜５度の後輪舵角に
対応する移動量を越えて直線移動しようとすると、移動
体５１がロックピン５２に当接してシャフト２２の更な
る直線移動が阻止される。その他の作動は、ハンドル角
が２３０度未満の場合と同様なので、説明を省略する。

【００２９】次に、ハンドル角が４００度以上の場合に
ついて説明する。この場合、ハンドル４の回転操作に伴
う駆動機構６０のピストン６６の変位により、ワイヤ６
８が駆動機構６０側に引かれて、ロックピン５２が移動
体５１の溝５１ａから離反して、±５度の後輪舵角に対
応する広さの所定シャフト移動範囲が設定される。この
ため、後輪操舵中に４ＷＳシステムの故障などに起因し
てモータロータ３１へ供給される駆動電流が過大になっ
たとき、シャフト２２が５度の後輪舵角に対応する移動
量を越えて直線移動しようとすると、移動体５１がロッ
クピン５２に当接してシャフト２２の更なる直線移動が
阻止される。その他の作動は、ハンドル角が２３０度未
満の場合と同様なので、説明を省略する。

【００３０】以下、図６ないし図９を参照して、本発明
の第２実施例による電動アクチュエータを説明する。本
実施例の電動アクチュエータは、後輪転舵用シャフトの
直線移動範囲を制約するための舵角制限機構の機械的強
度の増大を企図したもので、上記第１実施例のものに比
べて、移動体および舵角制限部材の構成に主たる相違が
ある。

【００３１】本実施例の電動アクチュエータは、移動
体，舵角制限部材およびその周辺構成を除いては、図２
に示す第１実施例のものと同一構成である。従って、図
６において、第１，第２実施例に共通の要素を同一参照
符号で示し、その詳細な説明を省略する。図６を参照す
ると、電動アクチュエータ２の舵角制限機構は、シャフ
ト２２に固定された移動体５１０と、この移動体ひいて
はシャフト２２の直線移動量を制限するための舵角制限
ロックシャフト５２０とを有している。

【００３２】図７に示すように、移動体５１０は、シャ
フト２２が嵌合する円筒孔を互いに協働して画成する半
円筒状孔が夫々形成された第１及び第２移動体半部５１
１，５１２からなり、両移動体半部は、シャフト２２を
両者間に挟持した状態で互いに締め付けられて、シャフ
ト２２に固定されている。一方、ロックシャフト５２０
は、主体部５２１とこれに一体の軸部５２２とを有して
いる。軸部５２２は、シャフト軸心に直交して延び、そ
の外方端部はケーシング２１を貫通してケーシング外方
に延びている。ロックシャフト５２０は、軸部５２２の
外方端部と主体部５２１の反軸部側端部との双方におい
て、ケーシング２１により、移動体５１０に対して接近
離反移動自在に支持されている。このロックシャフト支
持構造によれば、舵角制限機構の機械的強度が大にな
る。又、ロックシャフト５２０は、これとケーシング２
１との間に介在するスプリング５３により移動体５１０
側に常時付勢されている。

【００３３】主体部５２１には、図８に示すように、そ
の長手方向軸心に沿って三角形状断面の係合部５２３が
形成され、係合部５２３は、第２移動体半部５１２に形
成した相補形状の、すなわち台形状断面の係合溝５１３
に緩く嵌入している。係合溝５１３は、ロックシャフト
主体部５２１の一側外方端面５２１ｂがケーシング２１
の対向内方端面に当接した位置をとったときにシャフト
中立位置から例えば０．８度の後輪舵角に対応する移動
量のシャフト直線移動を許容するような形状寸法に形成
されている。換言すれば、ロックシャフト５２０が移動
体５１０に近接した図６及び図７に示す状態においてロ
ックシャフト係合部５２３の端面と第２移動体半部５１
２の係合溝画成面との間に画成される間隙は、０．８度
の舵角に対応している。又、係合溝５１３の形状寸法
は、ロックシャフト５２０がスプリング５３のばね力に
抗して移動体５１０から離反した位置をとったときに例
えば５度の後輪舵角に対応する移動量のシャフト直線移
動を許容するように設定されている。

【００３４】次に、舵角制限機構の作動を簡略に説明す
る。図３及び図４に示す駆動機構６０によりワイヤ６８
を介してロックシャフト５２０が引張られて、ロックシ
ャフトが移動体５１０に対して離反移動すると、移動体
５１０の台形状断面の係合溝５１３に緩く嵌合した三角
形状断面のロックシャフト係合部５２３が、係合溝５１
３内で後退移動して、係合部５２３の傾斜面と移動体５
１０の係合溝画成面との間隙が広がる。即ち、所定シャ
フト移動範囲の広さは、ハンドル操作に伴うロックシャ
フト５２０の離反移動量に応じて可変設定されることに
なる。なお、図８及び図９から明かなように、ロックシ
ャフト５２０は、ロックシャフトが移動体５１０から最
も離反したときにも、係合溝５１３から逸脱するもので
はない。

【００３５】本実施例のその他の作動は、第１実施例の
場合と略同様であるので、作動説明を省略する。本発明
の電動アクチュエータは、上記第１及び第２実施例に限
定されず、種々に変形可能である。例えば、上記両実施
例では、本発明の電動アクチュエータを、油圧式前輪パ
ワーシリンダを備えた４ＷＳ車両に装備した場合につい
て説明したが、本発明は、電動アクチュエータで前輪を
転舵するようにした車両に装備可能である。又、上記両
実施例では、目標後輪舵角と舵角センサ１００で検出し
た実際後輪舵角とに基づいて後輪舵角をフィードバック
制御するようにしたが、本発明はこれに限定されず、後
輪舵角をオープンループ制御する４ＷＳシステムにも適
用可能である。

【００３６】上記両実施例では、舵角制限機構のシャフ
ト側要素としての移動体５２，５２０をシャフト２２と
別体に設けたが、移動体をシャフトと一体に設けても良
い。すなわち、実施例のシャフト２２に代えて、移動体
の機能をも奏するシャフトを用いても良い。又、モータ
３０の回転運動を、変換手段としてのボールナット４１
及びボールネジ４２により直線運動に変換する構成に代
えて、変換手段の機能を併有するリニアモータを使用可
能である。

【００３７】更に、上記両実施例では、センタリングス
プリング８０によるシャフト２２の中立位置への強制復
帰速度を低減させるための減衰手段としてＶＣＵ９０を
電動アクチュエータに装備したが、減衰手段は必須要素
ではなく除去可能である。又、減衰手段として、ＶＣＵ
に代えて、回転摩擦板を主要構成要素として含む機構な
ど、種々の機構を使用可能である。

【００３８】

【発明の効果】上述のように、直線移動自在に支持され
左右後輪を転舵させるためのシャフトと、モータと、該
モータによるシャフトの回転運動をシャフトの直線運動
に変換するための変換手段とを有する、４輪操舵システ
ムの電動アクチュエータにおいて、本発明は、シャフト
にこれと一体移動自在に設けた移動体と、シャフトが所
定シャフト移動範囲を越えて直線移動しようとするとき
に移動体に当接して更なるシャフト移動を阻止するよう
に配された舵角制限部材とを備えるので、４輪操舵シス
テムに故障が生じた場合にも後輪舵角を強制的に所定角
度範囲内におさめるように作動する機械的なフェイルセ
ーフ機構が提供され、シャフトが過大に移動して車両の
挙動が著しく不自然になることが防止される。

【００３９】好ましくは、舵角制限部材をシャフト軸心
に直交する方向において移動体に対して接近離反移動自
在に配し、移動体および舵角制限部材を舵角制限部材が
接近位置にあるときと離反位置にあるときとで所定シャ
フト移動範囲の広さを異ならせるように設けたので、シ
ャフト移動範囲が例えば前輪舵角に応じてより適正化さ
れ、フェイルセーフ機能上の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による電動アクチュエータ
を含む４ＷＳ車両を示す概略図である。

【図２】本発明の第１実施例による電動アクチュエータ
を示す長手方向断面図である。

【図３】図２の電動アクチュエータと共に用いられる舵
角応動型の駆動機構を示す概略側面図である。

【図４】図３に示す駆動機構の概略平面図である。

【図５】図２の電動アクチュエータを装備した４ＷＳ車
両の、ハンドル角−後輪舵角特性図である。

【図６】本発明の第２実施例による電動アクチュエータ
を示す長手方向断面図である。

【図７】図６に示す電動アクチュエータの舵角制限機構
の長手方向断面図である。

【図８】図６に示す舵角制限機構のロックシャフトの長
手方向断面図である。

【図９】図７に示す舵角制限機構の第２移動体半部の断
面図である。

【符号の説明】

１ 前輪パワーシリンダ ２ 電動アクチュエータ ３ コントロールユニット（ＥＣＵ） ４ ハンドル ５ 舵角センサ ６ 車速センサ ２１ ケーシング ２２ シャフト ２７，２８ タイロッド ３０ モータ ４１ ボールナット ４２ ボールネジ ５１ 移動体 ５２ 舵角制限ロックピン ６０ 駆動機構 ６４ クランク ６６ ピストン ６８ ワイヤ ８０ センタリングスプリング ９０ ビスカスカップリングユニット（ＶＣＵ） １００ 舵角センサ １１０ 電磁クラッチ

フロントページの続き (72)発明者 百瀬 信夫 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 田中 忠夫 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線移動自在に支持され左右後輪を転舵
   させるためのシャフトと、モータと、該モータによる前
   記シャフトの回転運動を該シャフトの直線運動に変換す
   るための変換手段とを有する、４輪操舵システムの電動
   アクチュエータにおいて、前記シャフトにこれと一体移
   動自在に設けた移動体と、前記シャフトが所定シャフト
   移動範囲を越えて直線移動しようとするときに前記移動
   体に当接して更なるシャフト移動を阻止するように配さ
   れた舵角制限部材とを備えることを特徴とする、４輪操
   舵システムの電動アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記舵角制限部材は、シャフト軸心に直
   交する方向において前記移動体に対して接近離反移動自
   在に配され、前記移動体および前記舵角制限部材は、前
   記舵角制限部材が接近位置にあるときと離反位置にある
   ときとで前記所定シャフト移動範囲の広さを異ならせる
   ように設けられていることを特徴とする請求項１の４輪
   操舵システムの電動アクチュエータ。