JPS6387371A - 前後輪操舵車両の電動機式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、小型化を図った
ラッ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、ラッ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、電動機をラック軸と同
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ッ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
じ機構によって電動機の発生する操舵補助力をラック軸
すなわち前輪へ伝達する。

ところで、近年にあっては、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
輪操舵車両にあって上述したラッ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！ＩＩＩ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っては、電動機およ
びボールねじ機構のねじをラック軸の軸方向に配置し、
ラック軸のラック歯、電動機およびねじ軸の長さ寸法の
総和をラック軸の軸長と概略等しくして短縮化を図るた
め、ラック軸等に後輪の操舵力の取出部を設けることが
困難であった。したがって後輪用の操舵機構と連結する
にはラック軸の延長又は、ラック軸を２軸設ける等を行
っ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った。

この発明は、上述した問題点を鑑みてなされたもので、
前輪側のラッ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ック歯を有し前輪に連結されたラ
ック軸と、該ラッ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、前記ラッ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ッ
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、 前記ラック軸に前記電動機と前記ナツト部材との間で後
輪用のラック歯を形成するとともに、該後輪用のラック
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、ラッ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ック歯を形成し、このラック歯に
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ック歯から後輪連結軸およびとニ
オンを介し伝達する。このため、ラック軸が長大化する
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ＩＩＩ　−ＩＩＩ矢視断面図、第４図が第２図の
ＩＶ−ＩＶ矢視断面図、第５図が第２図のＶ−Ｖ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）用のラックアンドと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）はイグニッションのキースイッチ、（９４）は
バッテリであり、これらバッテリ（９４）およびキース
イッチ（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
）に連結されたとニオン軸（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
）を介してビニオンホルダ（１４）に回転自在に嵌挿し
、ビニオンホルダ（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
、ビニオンホルダ（１４）の回転中心とピニオン軸（１
１）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）にはビニオンギア（１１ａ）が固設され
、このビニオンギア（１１ａ）がラック軸（２０）の図
中背面側に形成されたラック噛（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、ビニオ
ンホルダ（１４）の上面に突設された可動コア（１４ａ
）　　とケース（１７）内に固着された差動変圧器（２
２）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（１４ａ）の変位で検出する。この操舵トフルクセン
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）がビニオンホルダ（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（δ３）に出力する。なお、
第２図中、（２７）はシール部材、（２８）はキャップ
、（２９）はバッテリ（９４）に接続される電源コード
である。

ラック軸（２０）は、第２図中右方のビニオンギア（ｌ
ｌａ）の近傍でラックガイド（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（１
７）に軸方向移動可能に支持されている。

このラック軸（２０）は、第１図に示すように、その両
端がそれぞれタイロッド（８２Ｌ）　（８２Ｒ）および
ボールジヨイント（８３Ｌ）　（８３幻、（８４Ｌ）　
（８４Ｒ）を介し前輪（７７Ｌ）　（７７Ｒ）のナック
ルアーム（８５Ｌ）　（８５Ｒ）に連結されている。な
お、第１図中、（９ＳＬ）　（９５Ｒ）はダストブーツ
である。

また、ケース（１７）内には、ラック軸（２０）の中央
部の周囲に操舵補助力を発生する電動機（５）がラック
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、ラック軸（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（４
０）の外周にはスキュ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ン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
方にギヤ（４Ｑａ）　、　（４３）　、　＜４４）　、
　（４５）から構成される装置 （４６）は、第４図に示すように、ギヤ（４０ａ）が筒
袖（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
ざれた小径ギヤ（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（ｌ７）内にラック軸（２
０）と平行に軸受（４９）　、　（５０）により回転自
在に支承され、ラック軸（２０）の移動可能距離に対応
した範囲にわたって螺旋溝（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）によってねじ
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）
をそれぞれプッシュ（５５）　、　＜５５）を介して貫
通するボルト（５６）。

（５６）によりラックホルダ（５７）に固定されている
。

ラックホルダ（５７）は、ボルト（５８）によりラック
軸（２０）に一体的に締結されてラック軸（２０）とナ
ット部材（５２）とをボルト（５６）　、　（５６）お
よびブツシュ（ｓ５）　、　（ｓｓ）を介し結合し、ナ
ツト部材（５２）にラック軸（２０）と一体の軸方向移
動のみを許容する。上記ブツシュ（５５）　、　（ｓ５
）は、ラック軸（２ｏ）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。

このラック軸（２０）は、第２図に示すように、ラック
ホルダ（５７）と電動機（５）との間に位置する部分に
後輪（７９Ｌ）　（７９Ｒ）用のラック歯（２０ｂ）が
所定寸法にわたって形成されている。この後輪（７９Ｌ
）（７９Ｒ）用のラック歯（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）を介して連結した人力軸（８７）が回転自在に支
持され、また、タイロッド（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
ロッド（９１Ｌ）　（９２Ｒ）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。

タイロッド（９１Ｌ）　（９１Ｒ）はその両端をかそれ
ぞれボールジヨイント（９０Ｌ）　（９０Ｒ）を介し左
右の後輪（７９Ｌ）＜７９Ｒ）のナックルアーム（９３
Ｌ）　　（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ック軸
（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、ラック軸（２０）からピ
ニオン（ｙａａ）　、連結軸（７８）、後輪操舵機構（
８０）およびタイロッド（９１Ｌ）　（９１Ｒ）経て後
輪（７９Ｌ）（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）内に収納された電気的
手段によっ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）がラック軸（２０）と同軸的に配設され
、また、ラック軸（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ック歯（２
０ｆ）から後輪（７９Ｌ）　（７７Ｒ）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、ラック軸
（２０）が長大化することも無い。したがって、その配
設位置決定の自由度も大きく、また、前輪（７７Ｌ）　
（７７Ｒ）側のタイロッド（８２Ｌ）　（８２Ｒ）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＠　（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
室内のデッ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、ラック軸に電動機と
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
出用のラック歯を形成したため、ラック軸を長大化する
こと無く電動機をラッ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Ｉ
ＩＩ　−ＩＩＩ矢視断面図、第４図が第２図のｒＶ−ｒ
Ｖ矢視断面図、第５図が第２図のＶ−Ｖ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・・・ラック軸２０ａ・・・
前輪用のラック歯 ２０ｂ・・・後輪用のラック歯

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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ック歯を有し前輪に連結された
   ラック軸と、 該ラッ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、 前記ラッ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ッ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ット部材から成
   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、 前記ラック軸に前記電動機と前記ナット部材との間で後
   輪用のラック歯を形成するとともに、該後輪用のラック
   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。