(57)【要約】【課題】効率のよい運動変換が可能で、ロッドの位置移動時の消費電力を抑え、電動モータサイズのコンパクト化を図ることが可能な後輪操舵装置およびこれを用いた車両を提供する。【解決手段】軸方向に移動可能に支持されるロッドを備え、このロッドの軸方向の移動に応じて後輪の向きを変化させる後輪操舵装置である。ロッドは電動アクチュエータのロッドである。電動アクチュエータの駆動部は、回転トルクを発生させる電動モータと、回転速度を減速する差動減速機と、回転速度を増速する増速機と、回転運動を前記ロッドの直線運動に変換するボールねじ機構を有する運動変換機構とを備える。【選択図】図１
2018167751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に移動可能に支持されるロッドを備え、このロッドの軸方向の移動に応じて後輪の向きを変化させる後輪操舵装置であって、
前記ロッドは電動アクチュエータのロッドであり、電動アクチュエータの駆動部は、回転トルクを発生させる電動モータと、回転速度を減速する差動減速機と、回転速度を増速する増速機と、回転運動を前記ロッドの直線運動に変換するボールねじ機構を有する運動変換機構とを備えたことを特徴とする後輪操舵装置。
【請求項２】
前記差動減速機が、少なくとも、太陽歯車と、内歯歯車と、遊星歯車と、遊星歯車を自転可能に支持されるキャリヤとを備えた３Ｋ型遊星歯車減速機であることを特徴とする請求項１に記載の後輪操舵装置。
【請求項３】
前記３Ｋ型遊星歯車減速機は、減速比４０以上に減速することを特徴とする請求項２に記載の後輪操舵装置。
【請求項４】
前記増速機に、歯車機構を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の後輪操舵装置。
【請求項５】
前記増速機に、ベルト駆動機構を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の後輪操舵装置。
【請求項６】
前記請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の後輪操舵装置を用いたことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後輪操舵装置およびそれを用いた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の直進時あるいは旋回時の走行安定性を高めるために、前輸を操舵する機構に加えて後輪を操舵する機構も備えた自動車や、車両の走行状態に応じて後輸のトー角を変化させる機構を備えた自動車が実用化されつつある。
【０００３】
例えば、特許文献１及び特許文献２には、運転者がステアリングを操舵したときに、前輪の操舵角に応じて後輸を操舵する後輪操舵装置が開示されている。この後輪操舵装置は、左右の後輪それぞれに直動アクチュエータを設け、この直動アクチュエータで左右の後輪を独立して操舵することを可能としている。したがって、この後輪操舵装置は、上位の制御装置の指令信号により、車両が旋回するときの走行安定性を高めるために前輪の操舵角に対して後輪を同位相又は逆位相に操舵したり、あるいは車両が直進するときの走行安定性を高めるために左右の後輸の操舵角をずらしてトー角を調整できる。
【０００４】
特許文献１の場合は、操舵ハウジングが車体(シャシー)に固定されているが、特許文献２の場合は、左右の後輪それぞれに直動アクチュエータを設け、操舵ハウジングの一方を車体(シャシー)に連結し、他方をナックルアームに連結している。
【０００５】
また、特許文献３には、左右の後輪を一体で操舵する後輪操舵装置が開示されている。この操舵装置は、車体(シャシー)に固定された操舵ハウジングと、操舵ハウジングの軸方向に移動可能に支持された後輪操舵軸(ロッド)と、その両端に連結された一対のタイロッドと、各タイロッドに対応するナックルアームを備える。そして、後輪操舵軸(ロッド)を軸方向に駆動することで左右の後輪の操舵角を変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−２０２８２６号公報
【特許文献２】特開２００９−１７３１９２号公報
【特許文献３】特開平１０−２７８８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
後輪操舵装置の運動変換機構は、ボルト・ナット嵌合機構が用いられ、このボルト・ナット嵌合機構に、台形ねじ（ねじ山の断面が台形となっているねじ）が使われることが多い。特許文献１〜特許文献３の後輪操舵装置でも、運動変換機構として台形ねじが例示されている。リード角が摩擦角より小さい台形ねじは、回転運動を直線運動に変換することは可能であるが、直線運動を回転運動に変換することができない不可逆な運動変換機構である。そのため、タイヤに外力が加わった場合でも、アクチュエータのロッドの位置ずれが起こらない。また、アクチュエータのロッドの位置移動以外には消費電力が不要となり、エネルギー消費を抑えられる。
【０００８】
しかし、台形ねじの回転運動を直線運動に変換する効率は、約２５％であり、決して効率のよい運動変換機構とは言えない。遊星歯車減速機の一般的な効率、例えば９０％とした場合、特許文献１等の後輪操舵装置では、電動モータ出力とロッド出力間の効率を計算すると２２．５％程度となる。したがって、アクチュエータのロッドの位置移動時には大きなトルクが必要となり、電動モータサイズが大きくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、効率のよい運動変換が可能で、ロッドの位置移動時の消費電力を抑え、電動モータサイズのコンパクト化を図ることが可能な後輪操舵装置およびこれを用いた車両を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の後輪操舵装置は、軸方向に移動可能に支持されるロッドを備え、このロッドの軸方向の移動に応じて後輪の向きを変化させる後輪操舵装置であって、前記ロッドは電動アクチュエータのロッドであり、電動アクチュエータの駆動部は、回転トルクを発生させる電動モータと、回転速度を減速する差動減速機と、回転速度を増速する増速機と、回転運動を前記ロッドの直線運動に変換するボールねじ機構を有する運動変換機構とを備えたものである。
【００１１】
運動変換機構に、ボールねじ機構を用いるので、以下の利点を有する。ねじ軸を回転駆動するトルクを小さくでき、ボールねじを駆動するサーボ・モータの小形・軽量化ができる。起動摩擦トルクと運動摩擦トルクの差が小さく、またスティック・スリップがおこらないので、メカトロニクスにとって制御性の良いメカになる。高い送り精度を容易に実現することができる。ねじとナットの間の接触面における摩擦係数は小さく、ねじまたはナットの一方にトルクを加え、それによって他方のナットまたはねじに発生した軸力が仕事をするときの効率が高くなる。
【００１２】
前記差動減速機が、少なくとも、太陽歯車と、内歯歯車と、遊星歯車と、遊星歯車を自転可能に支持されるキャリヤとを備えた３Ｋ型遊星歯車減速機であるのが好ましい。３Ｋ型遊星歯車減速機を用いることで、コンパクトで高減速比を得ることが可能となる。３Ｋ型遊星歯車装置は、１個の太陽歯車と１個の内歯歯車とが最低限必要な構成要素となる。そして、３Ｋ型遊星歯車装置には、３本の基本軸のうち２本が内歯歯車で構成されるＡ型と、３本の基本軸のうち２本が外歯歯車で構成されるＢ型とがある。
【００１３】
前記３Ｋ型遊星歯車減速機は、減速比４０以上に減速することができる。減速比が４０以上の場合、逆入力時の効率が１０％以下となり、外力に対してアクチュエータのロッドの位置ずれが起こり難くなり、アクチュエータのロッドの位置移動以外には消費電力がほぼ不要となる。
【００１４】
前記増速機に、歯車機構を用いたものであっても、ベルト駆動機構を用いたものであってよい。
【００１５】
本発明の車両は、前記後輪操舵装置を用いている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、タイヤに外力が加わった場合でも、アクチュエータのロッドの位置ずれが起こらず、アクチュエータのロッドの位置移動時以外には消費電力が不要で、エネルギー消費を抑えられるなどの従来技術の長所を保ちつつ、電動モータ出力とロッド出力間の効率を向上させ、アクチュエータのロッドの位置移動時の消費電力を抑え、電動モータサイズのコンパクト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施形態に係る後輪操舵装置を搭載した車両を示す概略図である。
【図２】この発明の実施形態に係る後輪操舵装置の断面図である。
【図３】図２に示す後輪換舵装置の要部拡大断面図である。
【図４】減速比と３Ｋ型遊星歯車減速機の効率との関係を示すグラフ図である。
【図５】歯車の効率と３Ｋ型遊星歯車減速機の効率とのを示すグラフ図である。
【図６】増速機にベルト機構を用いた後輪操舵装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１に、この発明に係る後輪操舵装置を搭載した車両１を示す。この車両１は自動車であり、左右一対の前輪２Ｌ、２Ｒと左右一対の後輪３Ｌ、３Ｒとを有する。
【００１９】
前輪２Ｌ、２Ｒは、ステアリングホイール４の操舵角に応じて前輪操舵機構５のステアリングロッド６が移動することで操舵される。すなわち、運転者がステアリングホイール４を操舵したとき、ステアリングホイール４の回転がステアリングコラム７を介して前輪操舵機構５に伝達し、これにより前輪操舵機構５のステアリングロッド６が軸方向に移動し、この直線移動がタイロッド６０を介して伝わることで、前輪２Ｌ、２Ｒの向きが一体に変化するようになっている。ステアリングホイール４と一体に回転するステアリングコラム７には、舵角センサ８が設けられている。舵角センサ８、車速センサ９、及びヨーレートセンサ１０の出力は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１に入力される。ＥＣＵ（engine control unit）とは、エンジンの運転制御を電気的な補助装置を用いて行う際に、それらを総合的に制御するマイクロコントローラ（マイコン）である。
【００２０】
後輪３Ｌ、３Ｒは、それぞれのナックルアーム２０上のボールジョイント１９と車体１３上の連結部８８の間に配置された本発明の後輪転舵装置１２Ｌ、１２Ｒにより操舵される。後輪３Ｌ、３Ｒの操舵角は、舵角センサ８、車速センサ９、ヨーレートセンサ１０等、車両１の走行情報を元に、電子制御ユニット１１からの指令を受けて後輪操舵制御装置１４で制御される。また後輪３Ｌ、３Ｒの操舵角は、左右で独立して制御される。
【００２１】
本発明の後輪操舵装置の構成を図２と図３とを用いて説明する。左右の後輪操舵装置１２Ｌ、１２Ｒは構成が同一であるので、一方、つまり左の後輪操舵装置１２Ｌについてのみ説明し、右側の輪操舵装置１２Ｒについての説明を省略する。このため、以下の説明においては、後輪操舵装置１２Ｌを単に後輪操舵装置１２と呼ぶ。後輪操舵装置１２は、軸方向に移動可能に支持されるロッド１６を備え、このロッド１６の軸方向の移動に応じて後輪の向きを変化させるものである。
【００２２】
前記ロッド１６は電動アクチュエータのロッドであり、電動アクチュエータの駆動部１７は、回転トルクを発生させる電動モータ２２と、回転速度を減速する差動減速機としての３Ｋ型遊星歯車減速機２３と、この差動減速機にて減速された回転速度を増速する増速機９０と、この増速機９０にて増速された回転運動をロッド１６の直線運動に変換するボールねじ機構３９を有する運動変換機構２４とを備える。
【００２３】
ロッド１６を含む駆動部１７は、ハウジング１８に包含されている。ハウジング１８は、電動モータ２２を収納するモータ収納部２２Ａと、３Ｋ型遊星歯車減速機２３乃至増速機９０を収納する変速機収納部２２Ｂと、運動変換機構２４を収納する変換機構収納部２２Ｃとを備える。
【００２４】
ロッド１６は、図１に示すように、その軸方向の移動に応じて後輪３Ｌ（３Ｒ）の向きが変化するように後輪３Ｌ（３Ｒ）に接続されている。具体的には、ロッド１６は、ボールジョイント１９を介してナックルアーム２０に連結される。ハウジング１８の反ロッド側に連結部８８を有し、この連結部８８を介して、車両１のシャシー１３（図１参照）にハウジング１８が連結固定される。そして、ロッド１６が軸方向に移動すると、これに連動してナックルアーム２０が支点２１を中心に揺動し、後輪３Ｌ（３Ｒ）の向きが変化するようになっている。なお、連結部８８は、ハウジング１８の反ロッド側穴８９の内周に環状の防振ゴムを一体化した構造となっている。
【００２５】
この場合、電動モータ２２は、ロッド１６と平行に配置されており、ロータ２５と、そのロータ２５に回転力を付与するステータ２６とからなる。ロータ２５は、ハウジング１８に装着した左右一対の転がり軸受２７ａ、２７ｂに回転可能に支持されたロータ軸２８と、ロータ軸２８の外周に固定されたロータコア２９とを有する。このロータ軸２８は、変速機収納部２２Ｂに収納される大径軸部２８ａとモータ収納部２２Ａに収納される小径軸部２８ｂとを有し、大径軸部２８ａから軸受２７ａに嵌合する支持軸部２８ｃが反モータ収納部側へ突出され、小径軸部２８ｂから軸受２７ｂに嵌合する支持軸部２８ｄが反変速機収納部側へ突出されている。
【００２６】
このため、ロータコア２９は、ロータ軸２８の小径軸部２８ｂに外嵌固定され、例えば周方向に沿ってＮ局とＳ極が交互に表れるように設けられた永久磁石から構成される。ステータ２６は、ハウジング１８のモータ収納部２２Ａの内壁に固定されたステータコア３０と、ステータコア３０に巻設された電磁コイル３１とで構成されている。従って、電磁コイル３１に通電すると、ステータコア３０とロータコア２９の間に働く電磁力によってロータコア２９に回転力が発生し、支持軸部２８ｃ、２８ｄが軸受２７ａ、２７ｂに支持されたロータ軸２８がロータコア２９と一体に回転する。
【００２７】
３Ｋ型遊星歯車減速機２３は、図３に示すように、ロータ２５の外周に設けられた太陽歯車３２と、一対の遊星歯車８０，８１で構成される遊星歯車組３３とを備える。一方（第１）の遊星歯車８０の外径面の歯８０ａが太陽歯車３２の外径面の歯３２ａに噛合し、この一方の遊星歯車８０の軸方向の他端に他方（第２）の遊星歯車８１が設けられ、この一対の遊星歯車８０，８１が一体に回転する。また、複数個の遊星歯車組３３が円周方向に等配され、各遊星歯車組３３は、それぞれ自転を可能にする遊星歯車組用軸３６に装着されている。すなわち、遊星歯車組用軸３６の一端部がキャリヤ３５に固定され、遊星歯車組用軸３６の他端部が補助キャリヤ９１に固定される。そして、キャリヤ３５が軸受８２を介してロータ軸２８の反小径軸部側における大径軸部２８ａに回転自在に枢支され、補助キャリヤ９１が軸受９２を介してロータ軸２８の小径軸部側における大径軸部２８ａに回転自在に枢支されている。
【００２８】
また、第１遊星歯車８０の外径面の歯８０ａは、変速機収納部２２Ｂのモータ収納部側の内周面に固定された固定内歯歯車３４の内径面の歯３４ａに噛合し、第２遊星歯車８１の外径面の歯８１ａは、キャリヤ３５に外嵌された軸受９３を介して回転自在に外嵌（装着）された可動内歯歯車８３の歯８３ａに噛合する。このため、この可動内歯歯車８３は、ロータ軸２８の軸心廻りに回転自在となっている。
【００２９】
運動変換機構２４は、増速機９０で増速した回転が入力されるシャフト３７と、ロッド１６を軸方向に移動可能な状態で回り止めする回り止め機構３８と、シャフト３７の回転に応じてロッド１６が軸方向に移動するようにシャフト３７とロッド１６をねじ係合させるボールねじ機構３９を備えている。
【００３０】
ボールねじ機構３９は、ロッド１６の先端部に設けられたねじ軸部３９ａと、ナット部３９ｂと、ねじ軸部３９ａとナット部３９ｂとの間に介在されるボール（図示省略）とを備える。なお、ロッド１６は、大径の本体軸部１６ａと、この大径の本体軸部１６ａから
変換機構収納部２２Ｃ側へ延びる小径軸部１６ｂとを備え、この小径軸部１６ｂの反大径軸部側に前記ねじ軸部３９ａが形成されている。
【００３１】
ナット部３９ｂは、変換機構収納部２２Ｃに収納される円筒状のシャフト３７の軸方向中央部にて構成される。すなわち、シャフト３７は、軸方向中央部のナット部３９ｂと、この両端部に設けられる枢支部３７ａ、３７ｂとからなり、変換機構収納部２２Ｃ内に装着される一対の軸受４１ａ，４１ｂにて枢支部３７ａ、３７ｂが回転自在に枢支される。軸受４１ａ，４１ｂは、アンギユラ軸受であり、このシャフト３７を回転可能に軸方向及び径方向の移動を規制するように支持している。また、本体軸部１６ａ側の枢支部３７ａの内径面とロッドの小径軸部１６ｂの外径面との間にすべり軸受９６が配置され、ロッド１６の本体軸部１６ａは、ハウジング１８に設けられたすべり軸受４３にて支持されている。このため、ロッド１６の軸方向のスライドが可能となっている。
【００３２】
また、枢支部３７ａの端部外径面には、小径外歯歯車９５が形成され、この小径外歯歯車９５は、可動内歯歯車８３の外径面に形成された大径外歯歯車９４に噛合している。このため、これらによって、増速機９０が構成される。すなわち、ロータ２５の回転は、ロータ２５に固定された太陽歯車３２より、第１遊星歯車８０と第２遊星歯車８１を介して、可動内歯歯車８３に伝達され、減速された回転として出力される。また、可動内歯歯車８３より出力された回転は、可動内歯歯車８３の外径に設けられた大径外歯歯車９４と、運動変換機構２４内のシャフト３７の外径に設けられた小径外歯歯車９５により増速されて運動変換機構２４に伝達される。
【００３３】
なお、ロッド１６の一端にあるボールねじ機構３９のねじ軸部３９ａの振動を抑えるために、円筒部である枢支部３７ａは、前記すべり軸受９６で軸方向移動可能に支持されている。
【００３４】
また、回り止め機構３８は、ハウジング１８の内周に形成された軸方向に延びる溝４４と、その溝４４に先端部が挿入されたストッパ４５とからなる。溝４４は、軸方向の両端が閉じた止まり溝である。ストッパ４５はロッド１６に取り付けられている。
【００３５】
ロッド１６が軸方向に移動したとき、ロッド１６とともにストッパ４５と溝４４が軸方向に相対移動する。そして、ストッパ４５が溝４４の端面に当接すると、そこでロッド１６の軸方向移動が制限される。このように、ストッパ４５と溝４４は、ロッド１６の機械的リミットとしても機能する。
【００３６】
ストッパ４５のロッド１６への接続部には、ストッパ４５を回転可能に支持する軸受４６が組み込まれている。そのため、ロッド１６が軸方向に移動するときにストッパ４５の先端部と溝４４の内側面とが接触しても、ストッパ４５は軸受４６で回転し、ストッパ４５および溝４４の内面の偏摩耗が抑制される。
【００３７】
電動モータ２２には、ロータ２５の回転角を検出する回転検出器４７が取り付けられている。回転検出器４７は、例えば、ロータ軸２８の外径に固定されたレゾルバロータ４７ａと、これに対峠するようにハウジング１８に固定されたレゾルバステータ４７ｂとからなるレゾルバを採用することができる。
【００３８】
電動モータ２２が回転すると、その回転は、３Ｋ型遊星歯車減速機２３で減速され、減速された回転は、増速機９０で増速されてシャフト３７に伝達され、シャフト３７の内径に形成されたボールねじ機構３９のナット部３９ｂが回転し、その回転量に応じてロッド１６が左右方向に移動する。そして、ロッド１６が、図１に示すボールジョイント１９を介してナックルアーム２０を動かし、後輪３Ｌのトー角を調整する。
【００３９】
ロッド１６には、その軸方向位置を検出する位置検出器４８が取り付けられている。この位置検出器４８で検出されるロッド１６の軸方向位置(絶対位置)に基づいて、後輪３Ｌの操舵角を検出することができる。位置検出器４８の出力信号は、後輪操舵制御装置１４に入力される。位置検出器４８としては、例えば、ロッド１６に固定された永久磁石４９と、永久磁石４９に対向するようにハウジング１８に固定されたアナログ出力のホールＩＣ５０とからなるものを採用することができる。
【００４０】
この位置検出器４８は、ホールＩＣ５０で検出される磁束密度を位置情報に変換することでロッド１６の軸方向位置(絶対位置)を検出する。ホールＩＣ５０としてプログラム可能なものを用いれば、予めロッド１６の位置と磁束密度の関係をプログラムすることで絶対位置精度を向上することができる。また、ホールＩＣ５０の出力が２系統あるものを選択すれば、片方の系統が故障しても残りの系統で位置検出が可能となり、信頼性が向上する。
【００４１】
なお、位置検出器４８としてホールＩＣ５０を利用した方式を説明したが、軸方向の移動量を回転に変換して、回転角センサで検出する方式であってもよく、検出方法は限定されない。また、車両１の電源投入時(始動時)に位置検出器４８からロッドの絶対位置を検出し、その後は回転検出器４７の信号をカウントして、位置を算出する方式であってもよい。
【００４２】
ここで、３Ｋ型遊星歯車減速機２３の諸元の一例を示す。モジュールが１で、太陽歯車３２の歯数が３０、第１遊星歯車８０の歯数が２１、第２遊星歯車８１の歯数が２３、固定内歯歯車３４の歯数が７２、可動内歯歯車８３の歯数が７４の場合、減速比は５１.８となる。
【００４３】
そして、３Ｋ型遊星歯車減速機２３の太陽歯車３２から入力し、可動内歯歯車８３から出力する時の入力時の効率と、可動内歯歯車８３から入力し、太陽歯車３２から出力する逆入力時の効率を、構成歯車の一対の歯車の伝達効率ηがほぼ等しいとして、この歯車の効率ηをパラメータとして計算したものが次の数１と数２である。数１は入力時の効率を示し、数２は逆入力時の効率を示している。なお、数２における、ηａ、ηｂ、ηｃ、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ１２、Ｚ１１は、数１における、ηａ、ηｂ、ηｃ、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ１２、Ｚ１１と同様である。
【数１】
2018167751.tif 000003
【００４４】
【数２】
2018167751.tif 000004
【００４５】
また、この数１に示す入力時の効率および数２に示す出力時の効率を図４に示した。なお、これらの効率は、次の表１に示すパラメータに基づいて算出した。
【表１】
2018167751.tif 000005
【００４６】
一般的に歯車の効率ηは高く、９７％以上である。η=９７％の場合の３Ｋ型遊星歯車減速機２３の前記入力時の効率は４９％で、前記逆入力時の効率は３％である。逆入力はほぼ０％であるため、逆入力時の回転運動の伝達が不可となり、従来技術同様にタイヤから外力を受けても、アクチュエータのロッド１６の位置ずれが起こらず、アクチュエータのロッド１６の位置移動以外には消費電力が不要となる。
【００４７】
図５に、３Ｋ型遊星歯車減速機２３における歯車の効率ηが９７％時の減速比と、入力時及び逆入力時の効率の関係を示す。減速比が４０以上の場合、逆入力時の効率が１０％以下となり、減速比が５１.８の上記同様、外力に対してアクチュエータのロッド１６の位置ずれが起こり難く、アクチュエータのロッド１６の位置移動以外には消費電力がほぼ不要となることが分かる。この図５は、次の表２に示すパラメータに基づいて算出した。
【表２】
2018167751.tif 000006
【００４８】
減速比が４０以上の３Ｋ型遊星歯車減速機２３で減速した回転をそのままシャフト３７の回転運動に利用するには、高い回転速度の電動モータ２２が必要となり、実現性が乏しくなる。そこで、３Ｋ型遊星歯車減速機２３とシャフト３７の間に増速機９０を入れることにより、所望の回転速度が得られる。
【００４９】
ここで、減速比が５１．８の場合の３Ｋ型遊星歯車減速機２３の電動モータ出力とロッド出力間の効率を求める。３Ｋ型遊星歯車減速機２３の効率は４９％で、増速機とボールねじの効率を一般的な値である９７％と９０％とすると、電動モータ出力とロッド出力間の効率は４３％となる。従来技術の遊星歯車機構と台形ねじの組合わせの場合の電動モータ出力とロッド出力間の効率２２．５％と比較して高い効率が得られ、アクチュエータのロッド１６の位置移動時の消費電力を抑えることができ、電動モータサイズのコンパクト化が図れる。
【００５０】
この発明においては、運動変換機構２４にボールねじ機構３９を用いるので、以下の利点を有する。ねじ軸部３９ａを回転駆動するトルクを小さくでき、ボールねじ機構３９を駆動するサーボ・モータ（電動モータ２２）の小形・軽量化ができる。起動摩擦トルクと運動摩擦トルクの差が小さく、またスティック・スリップがおこらないので、メカトロニクスにとって制御性の良いメカになる。高い送り精度を容易に実現することができる。ねじ軸部３９ａとナット部３９ｂの間の接触面における摩擦係数は小さく、ねじ軸部３９ａまたはナット部３９ｂの一方にトルクを加え、それによって他方のナット３９ｂまたはねじ軸部３９ａに発生した軸力が仕事をするときの効率が高くなる。
【００５１】
このため、本発明では、タイヤに外力が加わった場合でも、アクチュエータのロッド１６の位置ずれが起こらず、アクチュエータのロッド１６の位置移動時以外には消費電力が不要で、エネルギー消費を抑えられるなどの従来技術の長所を保ちつつ、電動モータ出力とロッド出力間の効率を向上させ、アクチュエータのロッドの位置移動時の消費電力を抑え、電動モータサイズのコンパクト化が図れる。
【００５２】
前記実施形態では、増速機９０に歯車機構を用いたが、図６では増速機としてベルト駆動機構を用いた場合を示している。この増速機９７は、大径プーリー９８と小径プーリー９９とベルト１００で構成されている。この場合、大径プーリー９８は可動内歯歯車８３の外径に、小径プーリー９９はシャフト３７の外径にそれぞれ設けられている。ベルト駆動であっても、歯車と同等程度の高い伝達効率を示す。
【００５３】
なお、図６に示す後輪操舵装置の他の構成は、図２乃至図３に示す後輪操舵装置と同様の構成であるので、同一部材については、図６において、図２乃至図３に付した符号を付してそれらの説明を省略する。このため、図６に示す後輪操舵装置は、ベルト駆動以外の図２乃至図３に示す後輪操舵装置と同様の作用効果を奏する。
【００５４】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。すなわち、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、３Ｋ型遊星歯車減速機２３と同じく、入力時の効率と逆入力時の効率に差がある減速機として、同様に差動を用いるハイポサイクロイド減速機、サイクロイド減速機、ボール減速機、ハーモニック減速機などがあり、これらを、本発明の差動減速機として用いてもよい。
【００５５】
また、本発明の実施形態では、電動モータ２２と３Ｋ型遊星歯車減速機２３を同一軸上に配置するとともに、電動モータ２２と軸が平行になるように運動変換機構２４を配置することにより、３Ｋ型遊星歯車減速機２３の出力を運動変換機構２４の入力に歯車等を介して増速し、動力を伝達する構造を説明した。すなわち、上述した実施形態においては、電動モータ２２の出力の下流方向に向かって、３Ｋ型遊星歯車減速機２３、増速機９０，９７、運動変換機構２４の順で配置されている例を示した。しかしながら、本発明に係る後輪操舵装置においては、電動モータ２２の出力の下流方向に向かって、増速機９０，９７、３Ｋ型遊星歯車減速機２３、運動変換機構２４の順で配置されていてもよい。そのような場合には、電動モータ２２の軸と平行になるように、に３Ｋ型遊星歯車減速機２３および運動変換機構２４を配置し、電動モータ２２の出力を３Ｋ型遊星歯車減速機２３の入力にベルトや歯車を介して接続することで、電動モータ２２の出力を増速機９０，９７で増速して伝達する構造であってもよい。
【００５６】
また、電動モータ２２、３Ｋ型遊星歯車減速機２３、遊星歯車の増速機９０、および運動変換機構２４を同一軸上に並べて配置する構造であってもよい。そのような場合には、電動モータ２２として、ロータが中空である中空モータを使用することができる。
【実施例１】
【００５７】
減速比が４０から７０の範囲の３Ｋ型遊星歯車減速機２３で、本発明を用いた場合の電動モータ出力からロッド出力までの効率と、ロッド速度２４ｍｍ／ｓ、ロッド推力３５００Ｎを実現するための電動モータ２２の回転数と電動モータ２２の出力の例を表３にまとめた。
【表３】
2018167751.tif 000007
【００５８】
また、従来技術の遊星歯車減速機と台形ねじの組合せ例を表４にまとめた。
【表４】
2018167751.tif 000008
【００５９】
表３と表４を比べると、ロッド速度が２４ｍｍ／ｓで、ロッド推力が３５００Ｎを実現するための電動モータの出力が、本発明を用いることにより小さくできることが分かる。
【符号の説明】
【００６０】
１６   ロッド
２２   電動モータ
２３   ３Ｋ型遊星歯車減速機
２４   運動変換機構
３２   太陽歯車
３５   キャリヤ
３９   ボールねじ機構
８０，８１    遊星歯車
９０、９７    増速機
【図１】
2018167751.tif 000009
【図２】
2018167751.tif 000010
【図３】
2018167751.tif 000011
【図４】
2018167751.tif 000012
【図５】
2018167751.tif 000013
【図６】
2018167751.tif 000014