JP5748097B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

ステアリングホイール等の操舵部材と、転舵輪を操向するための転舵機構との間の機械的な連結が解除された、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような車両用操舵装置は、例えば、電動モータと、ボールねじ機構と、ロッドとを含んでいる。ボールねじ機構は、ボールナットと、ボールナットに転動体を介して結合されたねじ軸と、を含んでいる。ねじ軸は、ロッドに形成されている。電動モータがボールナットを回転させることにより、ねじ軸（ロッド）は、軸方向に変位する。これにより、ロッドは、タイロッドを介して、ナックルアームおよび転舵輪を回動させる。

特開２００７−６２４１２号公報

例えば、電動モータがフェール状態にあるとき、整備工場内等で車両を少しの距離移動させるために、上記電動モータに通電することなく、転舵輪の向きを変更させたい場合がある。この場合において、車両の向きを変えるためには、ロッドを軸方向に変位させる必要がある。しかしながら、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置の場合、電動モータに通電していないときは、操舵部材の操作によってはロッドが変位しないので、ロッドを変位させるのに、手間がかかってしまう。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、操舵用の電動モータのフェール時にも、転舵輪の向きを容易に変更できる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、転舵輪（３）の向きを変更するためのロッド（６）と、ロータ（３１，４１）を含む電動モータ（２１，２２）と、前記ロータによって駆動される雌ねじ部材（４８）、および前記ロッドに設けられ前記雌ねじ部材にねじ結合された雄ねじ部材（４７）を含み、前記ロータの回転を前記ロッドの軸方向運動に変換する運動変換機構（２３）と、前記ロッドの回転を規制するための第１規制手段（６０）と、前記ロータの回転を規制するための第２規制手段（５８）と、前記電動モータおよび前記運動変換機構を収容するハウジング（５）と、を備え、前記第１規制手段は、前記ロッドの回転規制を解除可能であり、且つ、前記第２規制手段は、前記ロータの回転規制を解除可能であり、前記第１規制手段は、前記ロッドを一体回転可能に支持し且つ前記ハウジングに相対回転可能に取り付けられた支持部材（２６）と、前記ハウジングに取り外し可能に設けられ前記支持部材の回転を規制可能な規制部材（５８）と、を含み、前記規制部材は、第１ねじ部材（５８）を含み、前記第１ねじ部材は、前記ハウジングに形成された第１挿通孔（６１）を挿通し且つ前記支持部材に形成された第１雌ねじ部（６２）に結合可能であり、前記第２規制手段は、第２ねじ部材（５８）を含み、前記第２ねじ部材は、前記ハウジングに形成された第２雌ねじ部（６３）にねじ結合し且つ前記ロータに形成された第２挿通孔（６４）を挿通可能であることを特徴とする、車両用操舵装置（１）を提供する（請求項１）。

本発明によれば、車両の通常の使用時には、電動モータを用いてロッドを軸方向に変位させて転舵輪の向きを変更できる。また、電動モータのフェール時には、電動モータを用いることなく、ロッドを軸方向に容易に変位させて転舵輪の向きを変更できる。具体的には、車両の通常の使用時には、第１規制手段でロッドの回転を規制させ、第２規制手段によってはロータの回転を規制しない（ロータの回転を許容する）。このとき、電動モータのロータが回転すると、ロータの出力は、運動変換機構の雌ねじ部材および雄ねじ部材を介して、ロッドに伝達される。このとき、ロッドは、第１規制手段によって回転規制されているので、回転することなく軸方向に変位する。これにより、電動モータを用いて転舵輪の向きを変更できる。また、電動モータのフェール時には、第１規制手段によってはロッドの回転を規制せず（ロッドの回転を許容し）、第２規制手段でロータの回転を規制する。この状態で、人力など、上記電動モータ以外の力でロッドを回転させると、ロッドは、雌ねじ部材に対して回転しつつ、軸方向に変位する。これにより、電動モータのフェール時には、電動モータを用いることなく、転舵輪の向きを容易に変位できる。
また、規制部材をハウジングに取り付けることにより、支持部材の回転を規制できる。これにより、通常時に、支持部材と一体回転可能なロッドの回転を確実に規制できる。また、規制部材をハウジングから取り外すことにより、支持部材をハウジングに対して回転させることができる。これにより、フェール時に、支持部材と一体回転可能なロッドを確実に回転させることが可能となる。
また、第１ねじ部材を第１挿通孔および第１雌ねじ部に対して着脱するという簡易な作業によって、ロッドの回転を規制する状態と、ロッドの回転を許容する状態と、を容易に切り替えることができる。また、第２ねじ部材を第２雌ねじ部および第２挿通孔に対して着脱するという簡易な作業によって、ロータの回転を許容する状態と、ロータの回転を規制する状態と、を容易に切り替えることができる。

また、本発明は、転舵輪（３）の向きを変更するためのロッド（６）と、ロータ（３１，４１）を含む電動モータ（２１，２２）と、前記ロータによって駆動される雌ねじ部材（４８）、および前記ロッドに設けられ前記雌ねじ部材にねじ結合された雄ねじ部材（４７）を含み、前記ロータの回転を前記ロッドの軸方向運動に変換する運動変換機構（２３）と、前記ロッドの回転を規制するための第１規制手段（６０）と、前記ロータの回転を規制するための第２規制手段（５８）と、前記電動モータおよび前記運動変換機構を収容するハウジング（５）と、を備え、前記第１規制手段は、前記ロッドの回転規制を解除可能であり、且つ、前記第２規制手段は、前記ロータの回転規制を解除可能であり、前記第１規制手段は、前記ロッドを一体回転可能に支持し且つ前記ハウジングに相対回転可能に取り付けられた支持部材（２６）と、前記ハウジングに取り外し可能に設けられ前記支持部材の回転を規制可能な規制部材（５８）と、を含み、前記支持部材は、前記ハウジングの外側において前記ロッドの径方向外方に延びる拡径部（６６）を含むことを特徴とする、車両用操舵装置（１）を提供する（請求項２）。
本発明によれば、前記支持部材は、前記ハウジングの外側において前記ロッドの径方向外方に延びる拡径部を含むので、下記の利点がある。すなわち、拡径部、特に操作部の先端は、ロッドの中心軸線から離れた位置に配置される。したがって、ハウジングの外側から拡径部を操作することにより、支持部材およびロッドを、小さい力で容易に回転できる。
また、本発明において、前記運動変換機構は、ボールねじ機構を含む場合がある（請求項３）。この場合、通常時には、電動モータの出力をスムーズにロッドに伝達できる。また、電動モータのフェール時には、少ない力でロッドをスムーズに回転させることができるので、ロッドを軸方向に容易に変位できる。

また、本発明において、ねじ部材（５８）を備え、前記ねじ部材は、前記第１挿通孔を挿通し且つ前記第１雌ねじ部にねじ結合しているときに前記第１ねじ部材を構成し、前記第２雌ねじ部にねじ結合し且つ前記第２挿通孔を挿通しているときに前記第２ねじ部材を構成する場合がある（請求項４）。
この場合、１つのねじ部材によって、第１ねじ部材および第２ねじ部材を構成できる。これにより、ロッドの回転を規制している状態からロータの回転を規制する状態への変更を、第１雌ねじ部に結合されたねじ部材を第２挿通孔に通すという簡易な変更作業で実現できる。

また、本発明において、前記ロータは、前記ロッドと同軸に配置されている場合がある（請求項５）。この場合、運動変換機構とロータとを近接配置できる。また、ロータの内部にロッドを挿通できる。これにより、ロータの内部の空間の有効利用を通じて、車両用操舵装置の小型化を実現できる。このように、電動モータのフェール時にロッドを容易に回転可能な構成を採用しつつ、車両用操舵装置の小型化を実現できるという、優れた効果を発揮できる。

また、本発明において、前記ロータは、前記ロッドと同軸に配置されている場合がある（請求項７）。この場合、運動変換機構とロータとを近接配置できる。また、ロータの内部にロッドを挿通できる。これにより、ロータの内部の空間の有効利用を通じて、車両用操舵装置の小型化を実現できる。このように、電動モータのフェール時にロッドを容易に回転可能な構成を採用しつつ、車両用操舵装置の小型化を実現できるという、優れた効果を発揮できる。

なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 転舵用アクチュエータの周辺の主要部の一部断面図である。 図２の第１ロータのロータコアの一端部の周辺の拡大図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図であり、転舵軸を軸方向に見た状態を示している。 電動モータのフェール時の動作を説明するための主要部の断面図である。 本発明の別の実施形態の主要部の断面図である。 本発明のさらに別の実施形態の主要部の断面図である。

本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２と転舵輪３との機械的な結合が解除された、いわゆるステアバイワイヤシステムを構成している。
車両用操舵装置１では、操舵部材２の回転操作に応じて駆動されるリニアアクチュエータとしての転舵用アクチュエータ４の動作を、ハウジング５に支持されたロッドとしての転舵軸６の軸方向Ｘ１の直線運動に変換するようになっている。

この転舵軸６の直線運動は、転舵軸６の両端に連結されたタイロッド７，７に伝達され、ナックルアーム８，８の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム８，８に支持された左右の転舵輪３，３の操向が達成される。その結果、車両の転舵が達成される。
転舵軸６、タイロッド７およびナックルアーム８等により、転舵輪３を転舵するための転舵機構５０が構成されている。転舵軸６を支持するハウジング５は、車体５５に支持されている。

操舵部材２は、車体に対して回転可能に支持された回転シャフト９に連結されている。この回転シャフト９には、操舵部材２に操作反力を与えるための反力用アクチュエータ１０が取り付けられている。反力用アクチュエータ１０は、回転シャフト９と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータを含む。
回転シャフト９と車体５５との間には、例えば渦巻きばね等からなる弾性部材１１が設けられている。この弾性部材１１は、反力用アクチュエータ１０が操舵部材２にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、操舵部材２を直進操舵位置に復帰させる。

回転シャフト９には、操舵部材２の操舵角θｈを検出するための操舵角センサ１２が設けられている。また、回転シャフト９には、操舵部材２に加えられた操舵トルクＴを検出するためのトルクセンサ１３が設けられている。また、転舵軸６に関連して、転舵輪３の転舵角δｗ（タイヤ角）を検出するための転舵角センサ１４が設けられている。
これらのセンサの他にも、車速Ｖを検出する車速センサ１５と、車両の上下加速度Ｇｚを検出する悪路状態検出センサとしての上下加速度センサ１６と、車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ１７と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１８とが設けられている。

上記のセンサ類１２〜１８の各検出信号は、マイクロコンピュータを含む構成の電子制御ユニット（ＥＣＵ）からなる車両制御手段としての制御装置１９に入力されるようになっている。
制御装置１９は、操舵角センサ１２によって検出された操舵角θｈおよび車速センサ１５によって検出された車速Ｖに基づいて、目標転舵角を設定する。そして、この目標転舵角と、転舵角センサ１４によって検出された転舵角δｗとの偏差に基づいて、駆動回路２０Ａを介し、転舵用アクチュエータ４を駆動制御（転舵制御）する。

一方、制御装置１９は、センサ類１２〜１８が出力する検出信号に基づいて、操舵部材２の操舵方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路２０Ｂを介して、反力用アクチュエータ１０を駆動制御（反力制御）する。
図２は、転舵用アクチュエータ４の周辺の主要部の一部断面図である。図２を参照して、転舵軸６の途中部は、筒状のハウジング５内に挿入されている。ハウジング５の両端部は、すべり軸受としての筒状のブッシュ２６，２７を介して、転舵軸６を軸方向Ｘ１に摺動可能に支持している。

転舵用アクチュエータ４は、ハウジング５と、アクチュエータとしての第１電動モータ２１および第２電動モータ２２と、これらのモータ２１，２２によって駆動されるボールねじ機構２３と、を含んでいる。このように、２つの電動モータ２１，２２を設けていることにより、電動モータ２１，２２の何れかが故障しても、もう一方によってボールねじ機構２３を駆動可能である。

第１電動モータ２１および第２電動モータ２２は、転舵軸６の軸方向Ｘ１に対称に配置されている。
第１電動モータ２１および第２電動モータ２２は、ハウジング５内において、軸方向Ｘ１に並んで配置されている。第１電動モータ２１は、ハウジング５の内周面５ａに固定された第１ステータ２４を備えている。第２電動モータ２２は、ハウジング５の内周面５ａに固定された第２ステータ２５を備えている。

また、第１電動モータ２１は、転舵軸６の周囲を取り囲む回転部材としての第１ロータ３１を備えている。第１ロータ３１は、第１ロータコア３２と、第１ロータコア３２に一体回転可能に連結された環状の第１マグネット３３とを含んでいる。第１ロータコア３２は、円筒状に形成されており、転舵軸６と同軸に配置されている。第１ロータコア３２の一端部３２ａの外周面は、第１転がり軸受３４を介して、ハウジング５の内周面５ａに回転可能に支持されている。第１転がり軸受３４の内周面は、第１ロータコア３２の外周面に固定され、且つ、第１転がり軸受３４の外周面は、ハウジング５の内周面５ａに固定されている。これにより、第１ロータ３１は、ハウジング５に対する軸方向Ｘ１の移動を規制されている。第１ロータコア３２の他端部には、第１環状フランジ３５が形成されている。第１環状フランジ３５は、円環状に形成されている。

第１マグネット３３は、転舵軸６の周方向Ｃ１に関してＮ極とＳ極とが交互に異なる外周面を有している。第１マグネット３３は、第１ロータコア３２の外周面に固定されている。第１マグネット３３は、第１ステータ２４に取り囲まれている。
また、第２電動モータ２２は、転舵軸６の周囲を取り囲む回転部材としての第２ロータ４１を備えている。第２ロータ４１は、第２ロータコア４２と、第２ロータコア４２に一体回転可能に連結された環状の第２マグネット４３とを含んでいる。第２ロータコア４２は、円筒状に形成されており、転舵軸６と同軸に配置されている。第２ロータコア４２の一端部４２ａの外周面は、第２転がり軸受４４を介して、ハウジング５の内周面５ａに回転可能に支持されている。第２転がり軸受４４の内周面は、第２ロータコア４２の外周面に固定され、且つ、第１転がり軸受３４の外周面は、ハウジング５の内周面５ａに固定されている。これにより、第２ロータ４１は、ハウジング５に対する軸方向Ｘ１の移動を規制されている。第２ロータコア４２の他端部には、第２環状フランジ４５が形成されている。第２環状フランジ４５は、円環状に形成されている。

第２マグネット４３は、転舵軸６の周方向Ｃ１に関してＮ極とＳ極とが交互に異なる外周面を有している。第２マグネット４３は、第２ロータコア４２の外周面に固定されている。第２マグネット４３は、第２ステータ２５に取り囲まれている。
第１ロータ３１および第２ロータ４１は、それぞれ、ボールねじ機構２３の後述する環状フランジ４８ｃに、固定ねじ５２を用いて一体回転可能に連結されている。これにより、第１ロータ３１および第２ロータ４１は、環状フランジ４８ｃを駆動可能である。

ボールねじ機構２３は、各電動モータ２１，２２の出力回転を転舵軸６の軸方向移動に変換する運動変換機構として設けられている。
ボールねじ機構２３は、ハウジング５に収容されている。ボールねじ機構２３は、転舵軸６に一体に設けられた雄ねじ部材としてのねじ軸４７と、ねじ軸４７の周囲を取り囲み、第１および第２ロータ３１，４１と一体回転可能な雌ねじ部材としてのボールナット４８と、列をなす多数のボール４９とを備えている。

ねじ軸４７は、転舵軸６の一部に形成されている。ねじ軸４７の外周には、螺旋状の雄ねじ溝４７ａが形成されている。
ボールナット４８は、円筒状のナット本体４８ｂと、ナット本体４８ｂの外周面からボールナット４８の径方向の外方に突出する環状フランジ４８ｃと、を含んでいる。ナット本体４８ｂと環状フランジ４８ｃとは、溶接等によって一体に形成されている。

ナット本体４８ｂの内周には、螺旋状の雌ねじ溝４８ａが形成されている。雌ねじ溝４８ａは、ねじ軸４７の雄ねじ溝４７ａを取り囲んでいる。ボール４９は、ボールナット４８の雌ねじ溝４８ａと、ねじ軸４７の雄ねじ溝４７ａとの間に介在している。これにより、ボールナット４８とねじ軸４７とは、ボール４９を介してねじ結合している。
また、ナット本体４８ｂには、転舵軸６が挿通されており、軸方向Ｘ１に関するナット本体４８ｂの両端から、転舵軸６が突出している。転舵軸６は、ねじ軸４７に対して軸方向Ｘ１の一方に配置された第１軸部６ａと、ねじ軸４７に対して軸方向Ｘ１の他方に配置された第２軸部６ｂとを含んでいる。

第２軸部６ｂの外周面は、円形に形成されている。また、ブッシュ２７の内周面は、第２軸部６ｂの外周面に合致する円形の内周面を有している。ブッシュ２７は、ハウジング５に固定されている。これにより、第２軸部６ｂは、ブッシュ２７を介してハウジング５に、軸方向Ｘ１に摺動可能に且つ周方向Ｃ１に相対回転可能に支持されている。
転舵軸６の両端部は、球面継手５３，５３を介してタイロッド７，７に連結されている。これにより、転舵軸６が回転するときでも、タイロッド７，７は、回転しない。

図３は、図２の第１ロータ３１のロータコア３２の一端部３２ａの周辺の拡大図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図であり、転舵軸６を軸方向Ｘ１に見た状態を示している。図３および図４を参照して、転舵軸６の中心軸線Ｌ１からの第１軸部６ａの外周面６ｃの距離は、不均一とされている。具体的には、第１軸部６ａの断面形状は、円の外周の一部を切断した形状であり、互いに平行な平行部（二面幅部）５６，５７を含んでいる。

また、支持部材としてのブッシュ２６の内周面は、第１軸部６ａの外周面６ｃの断面形状に合致する形状に形成されており、第１軸部６ａに嵌合されている。これにより、第１軸部６ａは、ブッシュ２６によって、軸方向Ｘ１に摺動可能に支持されており、且つ、ブッシュ２６と周方向Ｃ１に一体回転可能である。
ブッシュ２６は、ねじ部材５８を用いて、ハウジング５に固定されている。すなわち、ブッシュ２６は、ねじ部材５８によって、ハウジング５に対する相対回転および軸方向移動が規制されている。

図３を参照して、ねじ部材５８は、第２規制手段として、且つ、規制部材として設けられている。また、ねじ部材５８は、第１ねじ部材として、且つ、第２ねじ部材として設けられている。ねじ部材５８は、第１挿通孔６１に挿通されている。第１挿通孔６１は、ハウジング５の一端部５ｂに形成されており、ハウジング５の内側と外側とを連通している。また、ブッシュ２６の一端部２６ａと他端部２６ｂのうちの他端部２６ｂには、第１雌ねじ部６２が形成されている。第１雌ねじ部６２は、ブッシュ２６の一端部２６ｂの外周面に形成されており、径方向Ｒ１に延びている。

ねじ部材５８は、第１挿通孔６１を挿通し、且つ、第１雌ねじ部６２にねじ結合している。また、ブッシュ２６の他端部２６ｂにおける外周面２６ｃは、円筒面であり、且つ、ハウジング５の一端部５ｂにおける内周面５ａは、この円筒面に合致する円筒面に形成されており、互いに嵌め合わされている。したがって、ねじ部材５８を緩め、ねじ部材５８を第１挿通孔６１および第１雌ねじ部６２から取り外したとき、ブッシュ２６および転舵軸６は、ハウジング５に対して周方向Ｃ１に回転可能である。

上記ブッシュ２６およびねじ部材５８によって、転舵軸６の回転を規制するための第１規制手段としての第１規制機構６０が形成されている。
ブッシュ２６の中間部２６ｄにおける外周面２６ｃには、軸受６５が配置されている。軸受６５は、例えば、ころ軸受である。この軸受６５は、ハウジング５の一端部５ｂに保持されており、ブッシュ２６を周方向Ｃ１に回転可能に支持している。

ブッシュ２６の一端部２６ａにおける外周面２６ｃには、拡径部６６が設けられている。拡径部６６は、ブッシュ２６を周方向Ｃ１に回転させるために設けられており、ハウジング５の外側において、転舵軸６の径方向Ｒ１の外方に向けて延びている。拡径部６６は、ハウジング５の一端部５ｂに隣接して配置されている。
本実施形態において、拡径部６６の外周には、第１歯部６７が形成されている。第１歯部６７は、傘歯車である。第１歯部６７の中心軸線は、転舵軸６の中心軸線Ｌ１と合致している。第１歯部６７のピッチ円直径は、ハウジング５の一端部５ｂの外径よりも大きい。

第１歯部６７は、第２歯部６８に噛み合っている。第２歯部６８は、傘歯車からなる歯車部材６９の外周に形成されている。第２歯部６８の中心軸線は、第１歯部６７の中心軸線と直交している。第２歯部６８のピッチ円直径は、第１歯部６７のピッチ円直径よりも小さい。これにより、第１歯部６７および第２歯部６８からなる減速機構が形成されている。

歯車部材６９は、ハウジング５の一端部５ｂの外周に設けられた支軸７０に回転可能に支持されている。また、歯車部材６９の一端面には、把持部７１が設けられている。把持部７１は、歯車部材６９の中心軸線に対して偏心した軸状の部分である。ねじ部材５８がブッシュ２６から取り外されているとき、例えば、作業者が把持部７１を把持し歯車部材６９を回転させることにより、拡径部６６（ブッシュ２６）を回転させることが可能である。

また、ハウジング５の一端部５ｂには、ハウジング５の内側と外側とを連通する第２雌ねじ部６３が形成されている。第２雌ねじ部６３は、第１挿通孔６１と軸方向Ｘ１に並んでいる。第１挿通孔６１と第２雌ねじ部６３とは、周方向Ｃ１に関する位置が揃えられている。
また、第１ロータ３１のロータコア３２の一端部３２ａには、第２挿通孔６４が形成されている。第２挿通孔６４は、第２雌ねじ部６３と軸方向Ｘ１の位置が揃えられている。本実施形態において、第２挿通孔６４は、１つ設けられている。なお、第２挿通孔６４は、周方向Ｃ１に間隔を開けて複数設けられていてもよい。

第２挿通孔６４は、周方向Ｃ１に延びている。これにより、第２雌ねじ部６３に対して第２挿通孔６４の中心の位置が転舵軸６の周方向Ｃ１に多少ずれていても、ねじ部材５８を第２挿通孔６４に挿通可能とされている。ねじ部材５８は、第２雌ねじ部６３にねじ結合可能で、且つ、第２挿通孔６４を挿通可能である。
図２を参照して、次に、車両用操舵装置１の動作の一例を説明する。

通常時、すなわち、電動モータ２１，２２を用いて転舵軸６を軸方向Ｘ１に変位させるとき、ねじ部材５８は、第１挿通孔６１を挿通し且つ第１雌ねじ部６２にねじ結合されている。このとき、ねじ部材５８は、第１ねじ部材を構成している。また、第１規制機構６０によって転舵軸６の回転が規制されている。一方、ねじ部材５８は、ロータ３１の第２挿通孔６４には挿通されておらず、ロータ３１，４１の回転を規制していない。すなわち、ロータ３１，４１の回転規制を解除している。

このとき、電動モータ２１，２２のロータ３１，４１が回転すると、ロータ３１，４１の出力は、ボールねじ機構２３のボールナット４８、ボール４９およびねじ軸４７（転舵軸６）に伝わる。このとき、転舵軸６は、第１規制機構６０によって回転規制されているので、回転せず、ボールナット４８の回転に伴い軸方向Ｘ１に変位する。これにより、電動モータ２１，２２を用いて転舵輪３，３の向きを変更できる。

一方、電動モータ２１，２２の双方に故障等の異常が生じたとき、すなわち、電動モータ２１，２２のフェール時には、図５に示すように、作業者は、ねじ部材５８を第１雌ねじ部６２および第１挿通孔６１から取り外す。これにより、第１規制機構６０による転舵軸６の回転規制が解除される。すなわち、転舵軸６の回転が許容される。
次に、作業者は、ねじ部材５８を、第２雌ねじ部６３にねじ結合し、且つ第２挿通孔６４に挿通する。これにより、ねじ部材５８は、ロータ３１の回転を規制する。このとき、ねじ部材５８は、第２ねじ部材を構成している。この状態で、作業者は、把持部７１を把持して歯車部材６９を回転させる。これにより、作業者からのトルクは、第２歯車６８および第１歯車６７の噛み合いによって増幅され、ブッシュ２６に伝わる。ブッシュ２６は、転舵軸６とともに転舵軸６の中心軸線Ｌ１回りを回転する。このとき、ロータ３１の回転は規制されているので、ボールナット４８は回転しない。したがって、転舵軸６は、ボールナット４８に対して回転しつつ、軸方向Ｘ１に変位する。これにより、フェール時には、電動モータ２１，２２を用いることなく、転舵輪３，３の向きを容易に変位できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、車両の通常の使用時には、電動モータ２１，２２を用いて転舵軸６を軸方向Ｘ１に変位させて転舵輪３，３の向きを変更できる。また、電動モータ２１，２２のフェール時には、電動モータ２１，２２を用いることなく、人力によって、転舵軸６を軸方向Ｘ１に容易に変位させて転舵輪３，３の向きを変更できる。よって、電動モータ２１，２２のフェール時において、車両を少しの距離移動させたいとき等に、車両の向きを容易に変更させて、車両を容易に移動させることができる。

さらに、ボール４９を含むボールねじ機構２３を用いていることにより、通常時には、電動モータ２１，２２の出力をスムーズに転舵軸６に伝達できる。また、電動モータ２１，２２のフェール時には、少ない力で転舵軸６をスムーズに回転させることができるので、転舵軸６を軸方向Ｘ１に容易に変位できる。
また、ブッシュ２６をねじ部材５８によってハウジング５に固定することにより、ブッシュ２６の回転を規制できる。これにより、通常時に、ブッシュ２６と一体回転可能な転舵軸６の回転を確実に規制できる。また、ねじ部材５８をハウジング５の第１挿通孔６１から取り外すことにより、ブッシュ２６をハウジング５に対して回転させることができる。これにより、フェール時に、ブッシュ２６と一体回転可能な転舵軸６を確実に回転させることが可能となる。

また、ねじ部材５８を第１挿通孔６１および第１雌ねじ部６２に対して着脱するという簡易な作業によって、転舵軸６の回転を規制する状態と、転舵軸６の回転を許容する状態と、を容易に切り替えることができる。また、ねじ部材５８を第２雌ねじ部６３および第２挿通孔６４に対して着脱するという簡易な作業によって、ロータ３１，４１の回転を許容する状態と、ロータ３１，４１の回転を規制する状態と、を容易に切り替えることができる。

しかも、転舵軸６の回転を規制している状態からロータ３１，４１の回転を規制する状態への変更を、第１雌ねじ部６２に結合されたねじ部材５８を第２挿通孔６４に通すという簡易な変更作業で実現できる。
また、ブッシュ２６の拡径部６６、特に拡径部６６の先端の第１歯部６７は、転舵軸６の中心軸線Ｌ１から離れた位置に配置される。したがって、ハウジング５の外側から拡径部６６を操作することにより、ブッシュ２６および転舵軸６を、小さい力で容易に回転できる。

さらに、電動モータ２１，２２のロータ３１，４１は、転舵軸６と同軸に配置されている。これにより、ボールねじ機構２３とロータ３１，４１とを近接配置できる。また、ロータ３１，４１の内部に転舵軸６を挿通している。これにより、ロータ３１，４１の内部の空間の有効利用を通じて、車両用操舵装置１の小型化を実現できる。このように、電動モータ２１，２２のフェール時に転舵軸６を容易に回転可能な構成を採用しつつ、車両用操舵装置１の小型化を実現できるという、優れた効果を発揮できる。

本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、ロータ３１，４１の回転を規制するための部材（ねじ部材５８）を、ロータ３１，４１以外の、ロータ３１，４１と連動して回転する部材に結合させてもよい。
また、第１挿通孔６１および第１雌ねじ部６２を挿通するねじ部材と、第２雌ねじ部６３および第２挿通孔６４を挿通するねじ部材と、を別々に設けてもよい。

また、歯車部材６９に代えて、図６に示すように、工具７３を用いてブッシュ２６（転舵軸６）を回転させるようにしてもよい。工具７３は、作業車が把持するための把持部７２と、第１歯部６７に噛み合い可能な一対の係合部７４，７４と、を有している。
また、図７に示すように、歯車部材６９を、ブラシモータ等の補助モータ７５で回転させる構成でもよい。補助モータ７５の出力軸は、歯車部材６９に一体回転可能に連結されている。

さらに、転舵軸６の第１軸部６ａの断面形状は、Ｄ形形状であってもよい。
また、ボールナット４８に代えてねじ山を有するナット部材を用い、且つ、ねじ軸４７に代えてねじ山を有するねじ軸を用い、これらナット部材および雄ねじ軸の互いのねじ山を直接ねじ結合させてもよい。
また、電動モータ２１，２２のロータ３１，４１は、転舵軸６と同軸に配置されているけれども、これに限定されない。例えば、転舵軸６と平行に配置された電動モータのロータの回転を、歯車を介してボールナット４８に伝達してもよい。

１…車両用操舵装置、３…転舵輪、５…ハウジング、６…転舵軸（ロッド）、２１，２２…電動モータ、２３…ボールねじ機構（運動変換機構）、２６…ブッシュ（支持部材）、３１，４１…ロータ、４７…ねじ軸（雄ねじ部材）、４８…ボールナット（雌ねじ部材）、５８…ねじ部材（第２規制手段、規制部材、第１ねじ部材、第２ねじ部材）、６０…第１規制機構（第１規制手段）、６１…第１挿通孔、６２…第１雌ねじ部、６３…第２雌ねじ部、６４…第２挿通孔、６６…拡径部。

Claims (5)

1. 転舵輪の向きを変更するためのロッドと、
   ロータを含む電動モータと、
   前記ロータによって駆動される雌ねじ部材、および前記ロッドに設けられ前記雌ねじ部材にねじ結合された雄ねじ部材を含み、前記ロータの回転を前記ロッドの軸方向運動に変換する運動変換機構と、
   前記ロッドの回転を規制するための第１規制手段と、
   前記ロータの回転を規制するための第２規制手段と、
   前記電動モータおよび前記運動変換機構を収容するハウジングと、を備え、
   前記第１規制手段は、前記ロッドの回転規制を解除可能であり、且つ、前記第２規制手段は、前記ロータの回転規制を解除可能であり、
   前記第１規制手段は、前記ロッドを一体回転可能に支持し且つ前記ハウジングに相対回転可能に取り付けられた支持部材と、前記ハウジングに取り外し可能に設けられ前記支持部材の回転を規制可能な規制部材と、を含み、
   前記規制部材は、第１ねじ部材を含み、
   前記第１ねじ部材は、前記ハウジングに形成された第１挿通孔を挿通し且つ前記支持部材に形成された第１雌ねじ部に結合可能であり、
   前記第２規制手段は、第２ねじ部材を含み、
   前記第２ねじ部材は、前記ハウジングに形成された第２雌ねじ部にねじ結合し且つ前記ロータに形成された第２挿通孔を挿通可能であることを特徴とする、車両用操舵装置。
2. 転舵輪の向きを変更するためのロッドと、
   ロータを含む電動モータと、
   前記ロータによって駆動される雌ねじ部材、および前記ロッドに設けられ前記雌ねじ部材にねじ結合された雄ねじ部材を含み、前記ロータの回転を前記ロッドの軸方向運動に変換する運動変換機構と、
   前記ロッドの回転を規制するための第１規制手段と、
   前記ロータの回転を規制するための第２規制手段と、
   前記電動モータおよび前記運動変換機構を収容するハウジングと、を備え、
   前記第１規制手段は、前記ロッドの回転規制を解除可能であり、且つ、前記第２規制手段は、前記ロータの回転規制を解除可能であり、
   前記第１規制手段は、前記ロッドを一体回転可能に支持し且つ前記ハウジングに相対回転可能に取り付けられた支持部材と、前記ハウジングに取り外し可能に設けられ前記支持部材の回転を規制可能な規制部材と、を含み、
   前記支持部材は、前記ハウジングの外側において前記ロッドの径方向外方に延びる拡径部を含むことを特徴とする、車両用操舵装置。
3. 請求項１または２において、前記運動変換機構は、ボールねじ機構を含むことを特徴とする、車両用操舵装置。
4. 請求項１から３の何れか一項において、ねじ部材を備え、
   前記ねじ部材は、前記第１挿通孔を挿通し且つ前記第１雌ねじ部にねじ結合しているときに前記第１ねじ部材を構成し、前記第２雌ねじ部にねじ結合し且つ前記第２挿通孔を挿通しているときに前記第２ねじ部材を構成することを特徴とする、車両用操舵装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項において、前記ロータは、前記ロッドと同軸に配置されていることを特徴とする、車両用操舵装置。

Images