(57)【要約】【課題】車両の後輪を電動モータによって操舵する後輪操舵装置において、簡単な構成で、異常時の中立復帰を容易且つ確実に行う。【解決手段】主モータ１０に隣接して中立復帰モータ４０が配置され、その摺動子４１、４２が、主モータの中立停止時は電極台３０の中立軸方向領域に当接するように配置され、主モータの駆動時には、その駆動状態に応じて、夫々の摺動子が、正転側の電極及び逆転側の電極の何れか一方に当接するように配置されている。更に、中立復帰モータの駆動回路を開閉するリレー６０と、通常時はリレーを開位置とすると共に主モータを駆動可能とし、異常時には主モータを停止すると共にリレーを閉位置とする制御回路７０を備え、異常時に摺動子が当接している電極台の位置に応じて中立復帰モータが駆動され、減速機構５０を介して主モータが中立停止位置に復帰駆動される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の後輪を電動モータによって操舵する後輪操舵装置において、前記電動モータの回転運動をロッドの直線運動に変換する直動機構と、前記ロッドに搭載され、前記ロッドの軸方向に延在し、前記電動モータの中立停止位置に対応する所定の中立軸方向領域を中心に、前記ロッドの軸方向の一方側に正転側の電極が配置されると共に前記ロッドの軸方向の他方側に逆転側の電極が配置される電極台と、前記電動モータの中立停止時は前記電極台の前記中立軸方向領域に当接するように配置され、前記電動モータの駆動時には駆動状態に応じて前記正転側の電極及び前記逆転側の電極の何れか一方に当接するように配置される摺動子と、該摺動子に電気的に接続され前記電動モータに隣接配置される中立復帰モータと、該中立復帰モータの出力を減速して前記電動モータに連結する減速機構と、前記中立復帰モータの駆動回路を開閉するリレーと、通常時は前記リレーを開位置とすると共に前記電動モータを駆動可能とし、異常時には前記電動モータを停止すると共に前記リレーを閉位置とする制御回路とを備え、当該異常時に前記摺動子が当接している前記電極台の位置に応じて前記中立復帰モータが駆動され、前記減速機構を介して前記電動モータが前記中立停止位置に復帰駆動されるように構成したことを特徴とする後輪操舵装置。
【請求項２】
前記正転側の電極及び前記逆転側の電極が、夫々、前記ロッドの軸方向に平行に配置される正極側電極及び負極側電極を有し、前記ロッドの軸方向の一方側と他方側とで、前記正極側電極及び負極側電極が相互に逆となるように平行配置されていることを特徴とする請求項１記載の後輪操舵装置。
【請求項３】
前記直動機構は、前記ハウジングに回転可能に支持され、前記電動モータの出力軸に連結されるナット部材を有し、該ナット部材に前記ロッドが螺合され、当該ナット部材と前記ロッドによって送り螺子機構が構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の後輪操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後輪操舵装置に関し、特に、車両の後輪を電動モータによって操舵する後輪操舵装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
近時、車両の四輪操舵システム（４ＷＳ）の一部を構成し、電動モータによって後輪を操舵する後輪操舵装置として、種々の態様の装置が知られているが、例えば下記の特許文献１には「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」（特許文献１の段落〔０００６〕に記載）を目的とし、「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。」旨記載され（同段落〔０００９〕に記載）、具体的には、センタリングスプリングのばね力でシャフトが中立位置に向けて強制的に復帰される構成（同段落〔００２６〕に記載）が提案されている。
【０００３】
また、下記の特許文献２には、「リターンスプリングを用いず、かつ、電源系の異常に対しても過転舵を防止すること」（特許文献２の段落〔０００６〕に記載）を目的とし、「主制御手段が正常の時は、主制御手段はモータドライバーを駆動してモータを回転させる。ここで、主制御手段が異常になると、選択手段が異常を検出し、主制御手段とモータドライバー間を切り離し、副制御手段とモータドライバー間を接続する。また、異常検出から一定時間だけタイマー回路が作動し、第２切換手段がモータドライバーにモータ停止信号を送信する。これによりモータにはブレーキがかかるのでモータは停止する。一定時間後は、第２切換手段は第１切換手段とモータドライバーを接続する。このため、副制御手段とモータドライバー間が接続され、副制御手段により後輪が中立復帰される。」旨記載されている（同段落〔００１０〕に記載）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２１１１４３号公報
【特許文献２】特開平７−１７２３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記後輪操舵装置における異常時の中立復帰に関し、特許文献１に記載の装置においては、中立復帰用のセンタリングスプリングが設けられているので、その付勢力に抗して駆動し得る大型の電動モータが必要となる。また、特許文献２に記載の装置においては、リターンスプリングを用いることなく、正常時と異常時でモータドライバーと主制御手段及び副制御手段等を切換えるように構成されているが、電気的制御手段が高価で大型となり、車両への搭載性も必ずしも良好とは言えない。
【０００６】
そこで、本発明は、車両の後輪を電動モータによって操舵する後輪操舵装置において、簡単な構成で、異常時の中立復帰を容易且つ確実に行い得る後輪操舵装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するため、本発明は、車両の後輪を電動モータによって操舵する後輪操舵装置において、前記電動モータの回転運動をロッドの直線運動に変換する直動機構と、前記ロッドに搭載され、前記ロッドの軸方向に延在し、前記電動モータの中立停止位置に対応する所定の中立軸方向領域を中心に、前記ロッドの軸方向の一方側に正転側の電極が配置されると共に前記ロッドの軸方向の他方側に逆転側の電極が配置される電極台と、前記電動モータの中立停止時は前記電極台の前記中立軸方向領域に当接するように配置され、前記電動モータの駆動時には駆動状態に応じて前記正転側の電極及び前記逆転側の電極の何れか一方に当接するように配置される摺動子と、該摺動子に電気的に接続され前記電動モータに隣接配置される中立復帰モータと、該中立復帰モータの出力を減速して前記電動モータに連結する減速機構と、前記中立復帰モータの駆動回路を開閉するリレーと、通常時は前記リレーを開位置とすると共に前記電動モータを駆動可能とし、異常時には前記電動モータを停止すると共に前記リレーを閉位置とする制御回路とを備え、当該異常時に前記摺動子が当接している前記電極台の位置に応じて前記中立復帰モータが駆動され、前記減速機構を介して前記電動モータが前記中立停止位置に復帰駆動されるように構成したものである。
【０００８】
前記正転側の電極及び前記逆転側の電極は、夫々、前記ロッドの軸方向に平行に配置される正極側電極及び負極側電極を有し、前記ロッドの軸方向の一方側と他方側とで、前記正極側電極及び負極側電極が相互に逆となるように平行配置されるものとするとよい。
【０００９】
また、上記の後輪操舵装置において、前記直動機構は、前記ハウジングに回転可能に支持され、前記電動モータの出力軸に連結されるナット部材を有し、該ナット部材に前記ロッドが螺合され、当該ナット部材と前記ロッドによって送り螺子機構が構成されるものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明の後輪操舵装置においては、電動モータの回転運動をロッドの直線運動に変換する直動機構と、ロッドに搭載され、ロッドの軸方向に延在し、電動モータの中立停止位置に対応する所定の中立軸方向領域を中心に、ロッドの軸方向の一方側に正転側の電極が配置されると共にロッドの軸方向の他方側に逆転側の電極が配置される電極台と、電動モータの中立停止時は電極台の中立軸方向領域に当接するように配置され、電動モータの駆動時には駆動状態に応じて正転側の電極及び逆転側の電極の何れか一方に当接するように配置される摺動子と、摺動子に電気的に接続され電動モータに隣接配置される中立復帰モータと、中立復帰モータの出力を減速して電動モータに連結する減速機構と、中立復帰モータの駆動回路を開閉するリレーと、通常時はリレーを開位置とすると共に電動モータを駆動可能とし、異常時には電動モータを停止すると共にリレーを閉位置とする制御回路とを備え、異常時に摺動子が当接している電極台の位置に応じて中立復帰モータが駆動され、減速機構を介して電動モータが中立停止位置に復帰駆動されるように構成されているので、中立復帰用のスプリングを用いることなく、また、特段の電気的制御手段を用いることなく、基本的にはリレー、電極台、減速機構及び中立復帰モータという簡単な構成で、異常時の中立復帰を容易且つ確実に行うことができる。特に、中立復帰モータは小型に形成することができ、電極台に当接する摺動子によって容易に回転方向を切り換えることができる。
【００１１】
上記の正転側の電極及び逆転側の電極は、夫々、ロッドの軸方向に平行に配置される正極側電極及び負極側電極を有し、ロッドの軸方向の一方側と他方側とで、正極側電極及び負極側電極が相互に逆となるように平行配置されるものとすれば、簡単な構成で容易に中立復帰モータを制御することができる。
【００１２】
上記の後輪操舵装置において、直動機構は、ハウジングに回転可能に支持され、電動モータの出力軸に連結されるナット部材を有し、ナット部材にロッドが螺合され、ナット部材とロッドによって送り螺子機構が構成されたものとすれば、両側伸縮タイプの装置を容易且つ小型に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る後輪操舵装置を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に供される電極台と摺動子の相対位置関係を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態における作動の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に供し得る具体的構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係る後輪操舵装置は、図１に示すように、車両の後輪（図示せず）を電動モータ（主モータ１０）によって操舵するように構成されており、主モータ１０の回転運動をロッド２２の直線運動に変換する直動機構２０が設けられ、ロッド２２の伸縮により両端部間の距離が増減する片側伸縮タイプのアクチュエータＡＣＴが構成されている。図１に示すように、ロッド２２には電極台３０が搭載されており、この電極台３０は、図２に示すように、ロッド２２の軸方向（図２の左右方向）に延在し、主モータ１０の中立停止位置に対応する所定の中立軸方向領域（図２の上下方向の一点鎖線を中心とする幅ＮＺの領域）を中心に、ロッド２２の軸方向の一方側（図２の右側）に正転側の電極（３１ｐ、３１ｎ）が配置されると共にロッドの軸方向の他方側（図２の左側）に逆転側の電極（３２ｎ、３２ｐ）が配置されている。
【００１５】
図１に示すように、主モータ１０に隣接して中立復帰モータ４０が配置され、図２にハッチングで示す摺動子（ブラシ）４１、４２が、主モータ１０の中立停止時は電極台３０の中立軸方向領域ＮＺに当接するように配置され、主モータ１０の駆動時には、その駆動状態（ロッド２２の伸長時（Ｌ）及び収縮時（Ｓ）の後輪転舵状態）に応じて摺動子４１、４２が、夫々、正転側の電極（３１ｐ、３１ｎ）及び逆転側の電極（３２ｎ、３２ｐ）の何れか一方に当接するように配置されている。また、中立復帰モータ４０の出力軸に連結される駆動プーリ５１と、主モータ１０の軸に連結される被駆動プーリ５２と、これらに張設されるベルト５３を備えた減速機構５０が配置されており、中立復帰モータ４０の出力が減速されて主モータ１０に伝達されるように構成されている。
【００１６】
更に、中立復帰モータ４０の駆動回路を開閉するリレー６０と、電子制御ユニットＥＣＵ及びモータ駆動回路ＤＲを有する制御回路７０が設けられており、制御回路７０においては、電子制御ユニットＥＣＵによる異常判定結果に基づき、通常時はリレー６０を開位置とすると共に主モータ１０を駆動可能とし、異常時には主モータ１０を停止すると共にリレー６０を閉位置とするように制御される。而して、異常時には摺動子４１、４２が当接している電極台３０の位置に応じて中立復帰モータ４０が駆動され、減速機構５０を介して主モータ１０が中立停止位置に復帰駆動されるように構成されている。尚、本実施形態では、リレー６０として常閉（ＮＣ）リレーが用いられており、アクチュエータＡＣＴ内に配置されているが、制御回路７０内に配置することとしてもよい。
【００１７】
上記のロッド２２の伸縮作動状態に応じた電極台３０と摺動子４１、４２の相対位置関係を示す図２において、ＰＥは「正の電極」を表し、ＮＥは「負の電極」を表しており、中立軸方向領域（ＮＺ）を中心として、図２の右側の正極側電極３１ｐ及び負極側電極３１ｎと、図２の左側の正極側電極３２ｐ及び負極側電極３２ｎが、中立軸方向領域ＮＺを中心に、相互に逆となるように平行配置されている。換言すれば、正転側の電極（３１ｐ、３１ｎ）及び逆転側の電極（３２ｎ、３２ｐ）は、夫々、ロッド２２の軸方向に平行に配置される正極側電極３１ｐ、３２ｐ及び負極側電極３１ｎ、３２ｎを有し、ロッド２２の軸方向の一方側（図２の右側）と他方側（図２の左側）とで、正極側電極３１ｐ、３２ｐ及び負極側電極３１ｎ、３２ｎが相互に逆となるように平行配置されている。
【００１８】
而して、ロッド２２の軸方向移動に伴い電極台３０が移動したときの、摺動子４１、４２（固定位置）に当接する電極の組み合わせに応じて、中立復帰モータ４０の回転駆動方向が決定される。即ち、図２の上段に示す後輪舵角中立時における電極台３０の位置を基準に、ロッド２２の伸長時の後輪転舵状態における電極台３０は図２の中段（Ｌ）に示す配置となり、この位置（摺動子４１、４２が夫々電極（３１ｐ、３１ｎ）に当接）で中立復帰モータ４０に電力が供給されると、中立復帰モータ４０はロッド２２が収縮する方向（図２の中段に示す矢印方向）に回転駆動される。また、ロッド２２の収縮時の後輪転舵状態における電極台３０は図２の下段（Ｓ）に示す配置となり、この位置（摺動子４１、４２が夫々電極（３２ｎ、３２ｐ）に当接）で中立復帰モータ４０に電力が供給されると、中立復帰モータ４０はロッド２２が伸長する方向（図２の下段に示す矢印方向）に回転駆動される。
【００１９】
図３は、図１に示す主モータ１０、中立復帰モータ４０、リレー６０及び制御回路７０の作動を説明するフローチャートであり、先ずステップ１００において、電子制御ユニットＥＣＵにより装置の異常判定が行われ、正常であればステップ１０１にてリレー６０が開位置とされ、中立復帰モータ４０の駆動回路が開放された状態でステップ１０２に進み、駆動回路ＤＲが駆動され主モータ１０が回転駆動される。一方、ステップ１００にて装置が異常と判定された場合には、ステップ１０３にて主モータ１０が停止状態とされると共に、ステップ１０４にてリレー６０が閉位置とされ、ステップ１０５に進み、電極台３０に対し電圧が印加される。
【００２０】
そして、ステップ１０６に進み、電極台３０に対する摺動子４１、４２の相対位置が機械的に判定される。例えば、ステップ１０６にて摺動子４１、４２がロッド２２の伸長側の電極（３１ｐ、３１ｎ）に位置していると判定された場合にはステップ１０７に進み、中立復帰モータ４０は収縮側に駆動される。即ち、中立復帰モータ４０の回転駆動によって、（ステップ１０３で停止常態の）主モータ１０は減速機構５０を介して、ロッド２２が収縮する側に回転駆動され、ステップ１０６に戻される。一方、ステップ１０６にて摺動子４１、４２がロッド２２の伸長側の電極（３１ｐ、３１ｎ）に位置していないと判定された場合には、更に、ステップ１０８において、摺動子４１、４２がロッド２２の収縮側の電極（３２ｎ、３２ｐ）に位置しているか否かが判定され、そうであれば、ステップ１０９に進み、中立復帰モータ４０は、（ステップ１０３で停止常態の）主モータ１０は減速機構５０を介して、ロッド２２が伸長する側に回転駆動され、ステップ１０６に戻される。而して、主モータ１０が中立停止位置に復帰駆動されるまで、上記の処理が繰り返される。
【００２１】
そして、ステップ１０８において、摺動子４１、４２が収縮側の電極（３２ｎ、３２ｐ）にも位置していないと判定された場合には、摺動子４１、４２は電極台３０の中立領域（ＮＺ）に当接していることになるので、中立復帰モータ４０は何れの側にも駆動されることなく停止（保持）状態のままとされ、ステップ１００に戻される。
【００２２】
上記の図１に示す主モータ１０、直動機構２０、電極台３０、中立復帰モータ４０及び減速機構５０は、片側伸縮タイプのアクチュエータＡＣＴの構成部品を示すものであるが、具体的には、図４に示す各構成部品と同様に構成することができる。図４は（左右）両側伸縮タイプのアクチュエータを備えたものであるが、図１及び図２と実質的に同様な構成については同一の符合を付している。即ち、図４に示すロッド２２は、その両端においてユニバーサルジョイントＵＪ、ＵＪを介してタイロッドＴＬ、ＴＬに接続されており、これらのタイロッドＴＬ、ＴＬは夫々後輪（図示せず）に連結されており、主モータ１０の回転駆動に応じてロッド２２が軸方向の両側に移動し得る両側伸縮タイプのアクチュエータが構成されている。
【００２３】
図４において、主モータ１０の出力軸１１の先端には外歯１１ｂが形成されており、その出力を減速する減速機構として、ハウジング１に回転可能に支持された平歯車１２が、出力軸１１の外歯１１ｂ及びナット部材２１の外歯２１ｂと噛合するように配置されている。そして、ロッド２２の外周面に所定の軸方向長さに亘って台形螺子が形成された雄螺子部２２ｂとナット部材２１の内周面に形成された雌螺子部２１ｃが螺合するように配置され、送り螺子機構が構成されている。ナット部材２１は、ハウジング１の内周面に対し軸受２３を介して回転可能に支持されている。軸受２３はボールベアリングで、その内輪がナット部材２１の外周面に嵌合され、その外輪がハウジング１の内周面に嵌合され、保持されている。ロッド２２は、ハウジング１に対し一対のブシュＢ、Ｂを介して軸方向移動可能に支持されると共に、ロッド２２に形成された案内リブ２２ｃ及びハウジング１に形成された案内壁１ｃによって、軸方向移動可能、且つ回転不能に支持されている。
【００２４】
而して、本実施形態においては図４に示すナット部材２１及びロッド２２等によって直動機構２０が構成されており、ナット部材２１の回転運動がロッド２２の直線運動に変換されるが、図１に示す実施形態における直動機構２０も同様に構成することができる。
【００２５】
更に、ハウジング１には中立復帰モータ４０及び減速機構５０が支持され、前述のリレー６０及び制御回路７０に電気的に接続されている。本実施形態の減速機構５０も、図１の実施形態と同様、中立復帰モータ４０の出力軸に連結される駆動プーリ５１と、主モータ１０の軸に連結される被駆動プーリ５２と、被駆動プーリ５２及び駆動プーリ５１に張設されるベルト５３を備えたもので、中立復帰モータ４０の出力が減速されて主モータ１０に伝達されるように構成されている。
【００２６】
而して、図４に示すアクチュエータにおいては、制御回路７０によって主モータ１０が回転駆動されると、その回転出力が減速されてナット部材２１が回転駆動され、更に、直動機構２０によってナット部材２１の回転運動がロッド２２の直線運動に変換され、タイロッドＴＬ、ＴＬを介して、後輪の舵角が調整される。
【００２７】
尚、前述のように主モータ１０が回転駆動されるときにはリレー６０が開位置とされるので、通常の主モータ１０の駆動時に中立復帰モータ４０が回転駆動されることはなく、中立復帰モータ４０は自由回転状態となる。従って、中立復帰モータ４０がブレーキ力や反力を発生することはないが、例えば、減速機構５０に対し一方向回転機構（図示せず）を付設し、主モータ１０が回転駆動されるときには減速機構５０を介して中立復帰モータ４０に回転力が付与されないように構成することもできる。また、異常時には主モータ１０が停止されると共にリレー６０が閉位置とされて中立復帰モータ４０が回転駆動されるので、主モータ１０と中立復帰モータ４０が同時に回転駆動されることもない。
【符号の説明】
【００２８】
１  ハウジング
１０  主モータ（電動モータ）
２０  直動機構
２１  ナット部材
２２  ロッド
３０  電極台
３１ｐ、３２ｐ  正極側電極
３１ｎ、３２ｎ  負極側電極
４１、４２  摺動子
５０  減速機構
６０  リレー
７０  制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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