(57)【要約】【課題】  後輪操舵装置等に適用されて、車輪から伝わる外力で操舵軸が進退動作するのを安定かつ静粛なクラッチ動作で阻止することのできる操舵軸進退駆動装置を提供する。【解決手段】  この操舵軸進退駆動装置は、ハウジング１に軸方向に進退自在に設置され操舵軸２の進退動作により車輪を操舵するものである。操舵軸２は、モータ５の回転動作をボールねじ１０で軸方向の進退動作に変換して操舵軸２に伝達するものであり、車輪から伝わる外力で操舵軸２が進退動作することを阻止する逆動作非伝達手段３を設ける。この逆動作非伝達手段３として、リニアクラッチを用いたことを特徴とする。このリニアクラッチは、互いに軸方向に移動自在な駆動側部材および従動側部材を有し駆動側部材の進退動作を従動側部材に伝達するが従動側部材の進退動作を駆動側部材に対して非伝達とする機能を有するものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに軸方向に進退自在に設置され進退動作により車輪を操舵する操舵軸と、モータの回転動作を軸方向の進退動作に変換して前記操舵軸に伝達する伝達機構とを備えた操舵軸進退駆動装置において、車輪から伝わる外力で操舵軸が進退動作することを阻止する逆動作非伝達手段を設け、この逆動作非伝達手段として、互いに軸方向に移動自在な駆動側部材および従動側部材を有し駆動側部材の進退動作を従動側部材に伝達するが従動側部材の進退動作を駆動側部材に対して非伝達とするリニアクラッチを用いたことを特徴とする操舵軸進退駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、前記伝達機構が、前記操舵軸の軸方向の一部に設けられたボールねじ軸部と、上記ハウジングに回転自在に支持されたボールナットと、これらボールねじ軸部およびボールナットのボールねじ溝間に介在したボールとを有するボールねじである操舵軸進退駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記リニアクラッチを操舵軸とタイロッドの間に配した操舵軸進退駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の後輪操舵装置等に適用されるボールねじ使用型等の操舵軸進退駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハンドルによる操舵を前輪で行う車両において、走行姿勢の案内のために、各車輪の速度を検出し、その検出結果によって後輪をモータ駆動で操舵するようにした制御システムが採用されている。
このような制御を行う後輪操舵装置として、特許文献１に示すものがある。これは、モータからの駆動を効率良く操舵軸に伝達できることを目的としてボールねじを用い、さらにタイロッドへの外力が加わっても後輪が操舵されることがないように、逆動作非伝達手段として、回転型クラッチをボールねじのナットとモータギヤの間に配したことを特徴としている。
【特許文献１】特開２００３−２５２２３１号公報
【特許文献２】特許第２８９５５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、逆動作非伝達手段として回転型クラッチを使用したものでは、クラッチ内輪がボールナットと共に高速回転するので、クラッチのトルク伝達を制御するローラとそのローラを保持している間隙の相対関係が、ナットの触れ回りにより微小変化する。この微小変化は、クラッチのロック／空転の状態を不安定なものとさせるため、異音や振動の原因となる恐れがある。
また、回転型クラッチを用いた場合、ボールナットとモータとの間にクラッチが配置されることになるため、車輪からの外力である軸方向荷重がボールねじを介して回転トルクに変換される。そのため、ボールねじのねじ溝の加工精度や組立精度により、ボールねじの摩耗損失が微小に変動することで、遮断すべきトルクが微小変動することになり、クラッチの安定動作が困難である。
【０００４】
この発明の目的は、車輪から伝わる外力で操舵軸が進退動作することを、安定かつ静粛なクラッチ動作で阻止することのできる操舵軸進退駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の操舵軸進退駆動装置は、ハウジングに軸方向に進退自在に設置され進退動作により車輪を操舵する操舵軸と、モータの回転動作を軸方向の進退動作に変換して前記操舵軸に伝達する伝達機構とを備えた操舵軸進退駆動装置において、車輪から伝わる外力で操舵軸が進退動作することを阻止する逆動作非伝達手段を設け、この逆動作非伝達手段として次のリニアクラッチを設けたことを特徴とする。このリニアクラッチは、互いに軸方向に移動自在な駆動側部材および従動側部材を有し、駆動側部材の進退動作を従動側部材に伝達するが従動側部材の進退動作を駆動側部材に対して非伝達とする機能を有する形式のクラッチである。
この構成によると、逆動作非伝達手段としてリニアクラッチを用いたため、回転型クラッチの場合のようにクラッチ入力軸やクラッチ出力軸が高速回転するといった動作がなくて、安定した静粛なクラッチ切替え動作が可能となる。またリニアクラッチは、上記伝達機構よりも車輪側に配置されることになるため、車輪からの外力を直接に遮断することになり、荷重の変動要素が少なく、安定したクラッチ動作が可能である。
【０００６】
この発明において、前記伝達機構は、前記操舵軸の軸方向の一部に設けられたボールねじ軸部と、上記ハウジングに回転自在に支持されたボールナットと、これらボールねじ軸部およびボールナットのボールねじ溝間に介在したボールとを有するボールねじであっても良い。
モータの回転動作を軸方向の進退動作に変換して前記操舵軸に伝達する伝達機構としては、ラック・ピニオン機構や、他の各種の回転・直線動作変換機構を用いることができるが、ボールねじを用いると、モータからの駆動を効率良く操舵軸に伝達できることで優れた効果が得られる。その反面、ボールねじは、逆入力の伝達、つまり操舵軸に加わった外力がモータへ伝わる動作が生じ易いという不利な点がある。そのため、逆動作非伝達手段を設けることが必要となる。したがって、前記伝達機構としてボールねじを用いた場合にこの発明の安定かつ静粛なクラッチ動作で逆入力を阻止するという効果が、より有効に発揮される。
【０００７】
前記リニアクラッチは、例えば操舵軸とタイロッドの間に配する。操舵軸とタイロッドの間に前記リニアクラッチを配した場合、従来例のようにボールナットとモータの減速ギヤとの間に回転型クラッチを配置する場合に比べて組立が容易であり、かつコンパクトに構成でき、小型化も可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の操舵軸進退駆動装置は、ハウジングに軸方向に進退自在に設置され進退動作により車輪を操舵する操舵軸と、モータの回転動作を軸方向の進退動作に変換して前記操舵軸に伝達する伝達機構とを備えた操舵軸進退駆動装置において、車輪から伝わる外力で操舵軸が進退動作することを阻止する逆動作非伝達手段を設け、この逆動作非伝達手段として、互いに軸方向に移動自在な駆動側部材および従動側部材を有し駆動側部材の進退動作を従動側部材に伝達するが従動側部材の進退動作を駆動側部材に対して非伝達とするリニアクラッチを用いたため、車輪から伝わる外力で操舵軸が進退動作することを安定かつ静粛なクラッチ動作で阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明の一実施形態を図１〜図５と共に説明する。図１は、この操舵軸進退駆動装置が用いられる後輪操舵装置の縦断面図である。同図において、ハウジング１は、図示しないブラケットを有していて、車体に固定される。ハウジング１内には操舵軸２が貫通し、操舵軸２の両端には、後述する逆動作非伝達手段３を介してタイロッド４がそれぞれ操舵軸２と同軸状に連結されている。タイロッド４は、車輪を操舵するナックルアーム（図示せず）に連結される。
【００１０】
ハウジング１は、円筒状に形成されたものであり、中央筒体１ａの両端に端部材１ｂ，１ｃを結合して構成される。前記操舵軸２の一端部は、ハウジング１の一方の端部材１ｂの内周にスプライン嵌合部２ｂで噛み合い状態に嵌合されて、軸方向への進退のみが可能で回転不能となるようにされている。ハウジング１の中央筒体１ａ内の一端部（図中の左側）には、モータ５のステータ６が設けられている。ステータ６は、コアおよびステータコイルで構成される。ステータ６の内周側には、モータ５のロータ７がギャップを介して配置され、その両端部がハウジング１の中央筒体１ａに軸受９，９を介して回転自在に支持されている。ロータ７は、磁石または磁性体により円筒状に形成されている。このロータ７内に操舵軸２が軸方向移動自在に挿通されている。
【００１１】
ハウジング１の中央筒体１ａ内の他端部（図中の右側）には、モータ５の回転動作を軸方向の進退動作に変換して操舵軸２に伝達する伝達機構であるボールねじ１０が設けられている。このボールねじ１０は、図２に拡大して示すように、操舵軸２の軸方向の一部に設けられたボールねじ軸部１１と、ハウジング１の中央筒体１ａに一端部が軸受８を介して回転自在に支持されたボールナット１２と、これらボールねじ軸部１１およびボールナット１２のねじ溝１１ａ，１２ａ間に介在したボール１３を有する。なお、ボールナット１２には、ボール１３を周回軌道で循環させるための潤滑部（図示せず）が設けられている。
【００１２】
図１において、ハウジング１の中央筒体１ａ内の前記モータ５とボールねじ１０の間には、モータ５の回転を減速してボールねじ１０のボールナット１２に伝達する減速機１４が設けられている。この減速機１４は、２段の遊星ギヤ１５，１６を軸方向に並べて配置したものであり、１段目の遊星ギヤ１５はモータロータ７の一端部外周に形成したサンギヤ１７に噛合する。２段目の遊星ギヤ１６は、前記ボールナット１２の一端部に形成したキャリア部１２ｂに支持され、１段目の遊星ギヤ１５を支持するキャリア１８における前記操舵軸２と同心の軸部外周に形成したサンギヤ１９に噛合する。
【００１３】
上記逆動作非伝達手段３は、互いに軸方向に移動自在な駆動側部材および従動側部材を有し、駆動側部材の進退動作を従動側部材に伝達するが従動側部材の進退動作を駆動側部材に対して非伝達とするリニアクラッチからなる。このリニアクラッチからなる逆動作非伝達手段３において、前記駆動側部材は操舵軸２であり、従動側部材はタイロッド４である。
【００１４】
図３にそのリニアクラッチからなる逆動作非伝達手段３の拡大断面図を示し、図３のIV−IV矢視断面図を図４に示す。操舵軸２の端部は、タイロッド４の端部が内側に遊嵌する円筒部２ａに形成されている。その円筒部２ａからタイロッド４の端部にわたって軸方向に対して直角方向に貫通するピン２１により、操舵軸２とタイロッド４が互いに連結されている。操舵軸３の円筒部２ａには、軸方向に延びる複数のポケット２２が円周方向に等間隔に並べて設けられており、これらのポケット２２内にボールからなる係合子２３がそれぞれ組み込まれている。各係合子２３はポケット２２内において軸方向に配列された一対のばね２４，２４で挟まれて、軸方向の中間位置に保持される。また、タイロッド４の外周面の前記係合子２３に対向する部分には、断面が等脚台形状の係合凹部２５が全周にわたって形成されており、その係合凹部２５の表面である係合面２５ａと、操舵軸２の円筒部２ａを覆うハウジング１の内周面からなるカム面１ｄとの間に楔形空間２６が形成されている。
【００１５】
上記構成のリニアクラッチからなる逆動作非伝達手段３において、図３のように操舵軸２およびタイロッド４に外力が加わらない状態において、係合子２３は楔形空間２６の中間に位置し、このときピン２１が貫通するタイロッド４の貫通孔２７に対して、ピン２１は貫通孔２７と同心位置となるようにされている。さらに、係合子２３が楔形空間２６の中間位置から仮想線で示すように一端側に係合するまでの変位量Ｂは、ピン２１が貫通孔２７と同心の位置から貫通孔２７の内径面に係合するまでの変位量Ａよりも小さく設定されている。
【００１６】
次に、上記リニアクラッチからなる逆動作非伝達手段３の動作を説明する。駆動側部材である操舵軸２が例えば図５（Ａ）のように、同図の右側に進出動作すると、ピン２１が貫通孔２７の内径面に係合するまで、操舵軸２と共に係合子２３が軸方向に移動して楔形空間２６の一端部の係合面２５ａおよびカム面１ｄに接触する。ピン２１が貫通孔２７の内径面に係合すると、操舵軸２の移動はタイロッド４に伝達され、操舵軸２と共にタイロッド４が同方向に移動する。このとき、係合子２３はカム面１ｄに沿って移動するので、操舵軸２の移動を阻害しない。操舵軸２が逆方向に移動するときも同様の動作が行われ、操舵軸２と共にタイロッド４が移動する。
【００１７】
これに対して、車輪から伝わる外力で従動側部材であるタイロッド４が例えば図５（Ｂ）のように、同図の左側に進出動作すると、ピン２１が貫通孔２７の内径面に係合する前に、係合子２３が楔形空間２６の一端部の係合面２５ａおよびカム面１ｄに係合して、タイロッド４のそれ以上の移動が阻止される。これにより、タイロッド４の移動は操舵軸２に伝達されない。すなわち、車輪から伝わる外力で操舵軸２が進退動作することを、このリニアクラッチからなる逆動作非伝達手段３が阻止する。タイロッド４が逆方向に移動するときも同様の動作が行われ、タイロッド４の移動は操舵軸２に伝達されない。
【００１８】
このように、この操舵軸進退駆動装置によると、車輪から伝わる外力で操舵軸２が進退動作することを、逆動作非伝達手段３で阻止することができ、モータ５の駆動は操舵軸２に伝えることができる。
この逆動作非伝達手段３としてリニアクラッチを用いているので、回転型クラッチの場合のようにクラッチ入力軸やクラッチ出力軸が高速回転するといった動作はなく、安定した静粛なクラッチ切替え動作が可能となる。また、リニアクラッチを用いる場合、回転型クラッチと異なり、ボールねじ１０よりも車輪側に配置されることになるため、ボールねじ１０を介在せずに車輪からの外力を直接に遮断することになるため、荷重の変動要素が少なく安定したクラッチ動作が可能である。
【００１９】
また、この実施形態では、リニアクラッチからなる逆動作非伝達手段３を操舵軸２とタイロッド４の間に配しているので、従来例のようにボールナットとモータの減速ギヤとの間に回転型クラッチを配置する場合に比べて組立が容易であり、かつコンパクトに構成でき、小型化も可能となる。
【００２０】
なお、逆動作非伝達手段３は、上記実施形態に示したものに限らず、互いに軸方向に移動自在な駆動側部材および従動側部材を有し駆動側部材の進退動作を従動側部材に伝達するが従動側部材の進退動作を駆動側部材に対して非伝達とする機能を備えるものであれば良い。このような機能のリニアクラッチとしては、上記実施形態のものの他に、例えば、特許文献２として示した特許第２８９５５０９号公報に開示のもの等が使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施形態にかかる操舵軸進退駆動装置を用いた後輪操舵装置の縦断面図である。
【図２】同後輪操舵装置におけるボールねじの部分を拡大して示す断面図である。
【図３】同後輪操舵装置におけるリニアクラッチ部分を拡大して示す断面図である。
【図４】図３のIV−IV矢視断面図である。
【図５】リニアクラッチの動作説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…ハウジング
１ｄ…カム面
２…操舵軸（駆動側部材）
３…逆動作非伝達手段（リニアクラッチ）
４…タイロッド（従動側部材）
５…モータ
１０…ボールねじ（伝達機構）
１１…ボールねじ軸部
１２…ボールナット
１１ａ，１２ａ…ボールねじ溝
１３…ボール
２３…係合子
２５ａ…係合面
２６…楔形空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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