JPH03200474A - 自動車の操舵装置 - 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〕 本発明はハンドル舵角の増加に伴ってステアリングギヤ
比が小さくなるバリアブルレシオ機構と、ハンドルの操
舵力に感応し、その操舵力を補助するパワーステアリン
グ機構とを備えた自動車の操舵装置に関するものである
。

【従来の技術】

−Ｍの乗用車に用いられているステアリングホイール式
のハンドルの場合、車輪の最大舵角（約３０°）を得る
には、ハンドルを左又は右回り方向に約６００＠回転さ
せる必要がある。つまり、ハンドルを約２回転させる必
要があるため、回転途中で手を持ち替えなければならず
、煩わしい。そこで、ハンドルを約１／２回転程度させ
ることによって車輪の最大舵角が得られるようにフック
継手を設け、ハンドルの持ち替えを解消したものが提案
されている（例えば実開昭５６−７７４７９号公報参照
）。 この場合、フック継手はハンドル舵角が小さい範囲では
ステアリングギヤ比が大きく、ハンドル舵角が大きくな
るにつれてステアリングギヤ比が小さくなるバリアブル
レシオ機構を構成している。 ところが、この種のステアリング装置の欠点は、ハンド
ル舵角が大きくなると操舵反力が急激に増大することで
ある。即ち、ステアリングギヤ比と操舵反力とは反比例
するため、上記のようなバリアブルレシオ機構を備えた
場合、ハンドル舵角が大きくなると、ステアリングギヤ
比の低下によって操舵反力が急激に増大し、操舵フィー
リングを損なうとともに、低速コーナリング時や車庫入
れ時にハンドル操作が困難になる。 このような問題を解決するため、補助操舵力装置として
通常の操舵力感応型パワーステアリング装置が用いられ
る。このパワーステアリング装置には油圧式と電動式と
が知られている。 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、操舵力感応型パワーステアリング装置はハン
ドル操舵力に感応して操舵力を補助するものであるから
、第６図Ｃのようにハンドル舵角が大きくなっても操舵
反力は殆ど変化しない、つまり、ステアリングギヤ比が
従来に比べて小さい９０’〜１８０°の範囲においても
操舵反力が小さいために、微妙な舵角操作が難しいとい
う問題がある。また、ステアリング操作に慣れた運転者
にとって操舵反力が同じであるということは、ハンドル
操作に伴う車両特性が一般の自動車と大きく変わるので
、違和感を伴うことになる。 そこで、本発明の目的は、ステアリングギヤ比がハンド
ル舵角に伴って小さくなる場合に操舵反力を大きくし、
急激な操作を防止するとともに、一般の自動車との違和
感を小さくできる、安価な自動車の操舵装置を提供する
ことにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明は、ハンドル舵角の
増加に伴ってステアリングギヤ比が小さくなるバリアブ
ルレシオ機構と、ハンドルの操舵力に感応し、その操舵
力を補助するパワーステアリング機構とを備えた自動車
の操舵装置において、ステアリングシャフトに係合部を
設けるとともに、ステアリングシャフトが一定角度以上
回転した場合に上記係合部に係合してステアリングシャ
フトを中立方向にばね付勢する復元力発生機構を設けた
ことを特徴とするものである。 〔作用〕 ハンドルを何れかの方向に操舵すると、パワーステアリ
ング機構が働いて操舵反力の増加を抑制し、軽快なステ
アリング操作が可能である。ハンドル舵角が一定角度（
例えば９０°）を越えると、ステアリングシャフトの係
合部が復元力発生機構に係合し、そのバネ付勢力により
ステアリングシャフトは中立方向、即ち戻し方向に付勢
される。 したがって、ハンドル舵角が一定角度を越えると操舵反
力は増大し始め、通常の車両に近い操舵フィーリングを
得ることができる。 〔実施例〕 第１図〜第３図は本発明にかかる操舵装置の概略構成を
示す。 バーハンドル形のハンドルｌにはステアリングシャフト
２が固定され、このシャフト２には後述する復元力発生
機構４０およびトルクセンサ３０が設けられている。ス
テアリングシャフト２の下端部には第１ギヤ３が固定さ
れ、第１ギヤ３は中間の第２ギヤ４を介して大径な第３
ギヤ５と噛み合い、これらギヤ列３〜５によって減速比
２の減速機□構を構成している。なお、第１ギヤ３と第
３ギヤ５とは同一方向に回転する。フック継手６は、第
３ギヤ５と人力軸７によって結合された入力側ヨーク８
と、入力端ヨーク８と十字形ピン９を介して連結された
一方の中間ヨーク１０と、中間ヨーク１０と中間軸１１
によって９０°位相をずらせて結合された他方の中間ヨ
ークＩ２と、この中間ヨーク１２と十字形ピン１３を介
して連結された出力側ヨーク１４とを備えており、出力
側ヨーク１４には出力軸１５を介して半月状ピニオン１
６が連結固定されている。半月状ピニオン１６は車幅方
向に移動自在なラック１７と噛み合っており、ラック１
７の両端は、ボールジツイント１８．１９および２０．
２１　とタイロッド２２．２３とを介して左右の前輪２
４．２５を支持したステアリングナックル２６．２７と
連結されている。 いま、例えば右回り方向にハンドル１を操舵すると、そ
の操舵力がステアリングシャフト２．減速ギヤ列３〜５
．フック継手６を介してピニオン１６に伝達され、ピニ
オン１６はラックＩ７を第２図左方向に作動させる。ラ
ンク１７に連動してステアリングナックル２６．２７が
右回り方向に撮動するので、左右の前輪２４　、２５は
右方向へ操向される。 人力軸７と中間軸１１の交差角をα、中間軸１１と出力
軸１５の交差角をβとすると、交差角α−β＝５６″に
おけるハンドル舵角と前輪２４．２５の舵角との関係、
およびハンドル舵角とステアリングギヤ比との関係を第
６図のＡ、Ｂに示す０図から明らかなように、ハンドル
舵角が小さい範囲（Ｏ″〜約１２０　＠）ではステアリ
ングギヤ比が大きく、前輪の舵角は緩やかに増大するの
に対し、ハンドル舵角が大きくなるとく約１２０　”〜
１８０°）、ステアリングギヤ比が急激に減少し、前輪
の舵角は急激に増大する。したがって、高速走行時のよ
うに中立位置からのハンドル舵角が小さい場合には、車
輪の舵角変化が小さく、操縦安定性が増す、逆に、コー
ナリング時や車庫入れの場合のようにハンドル舵角が大
きくなると、車輪の舵角が急激に大きくなり、比較的小
さいハンドル舵角で車輪の最大舵角を得ることができる
。 なお、ハンドルｌの回転方向に関係なく、つまり左回転
時と右回転時とで同様な特性を得るには、フック継手６
の入力軸７が中立位置にあるとき、入力側ヨーク８に支
持されたピン軸９ａが人力軸７と中間軸１１とを含む平
面に対して直角に配置されており、かつ中間ヨーク１２
に支持されたピン軸１３ａが中間軸１１と出力軸１５と
を含む平面に対して直角に配置されている必要がある。 上記ステアリングシャフト２に取り付けられたトルクセ
ンサ３０はステアリングシャフト２に作用する操舵力を
検出しており、その検出信号を制御量ｌｌｌ３１に入力
している。なお、トルクセンサ３０としてはトーション
バー、ボテンシッメータ等からなる公知のトルクセンサ
を使用すればよい、上記ラック１７には操舵トルクをア
シストするためのピニオン３２も噛み合っており、この
ピニオン３２は電動モータ３３によって駆動される。な
お、ピニオン３２と電動モータ３３との間にはトルク増
幅用の減速機構３４が設けられている。上記トルクセン
サ３０゜制御回路３１および電動モータ３３は操舵力感
応型パワーステアリング機構を構成しており、制御回路
３１は上記トルクセンサ３０の検出信号に基づいて電動
モータ３３の駆動電流を調整し、ハンドル操舵力が第６
図Ｃのような特性となるように制御している。即ち、ハ
ンドルを一定角度（例えば約３０°）以上操舵すると、
駆動電流がステアリングギヤ比（第６図Ｂ）と反比例的
に増加し、アシスト操舵力も大きくなる。そのため、舵
角が１８０°付近になるまでハンドル操舵力はほぼ一定
となる。 次に、復元力発生機構４０について説明する。復元力発
生機構４０は、第４図、第５図に示すようにステアリン
グシャフト２を外包するステアリングコラム４１が車体
４２に支持されており、ステアリングシャフト２は軸受
４３を介してステアリングコラム４１で回転自在に支持
されている。ステアリングコラム４１の先端部には下側
のほぼ半分に円周方向のスリット４１ａが形成されてお
り、ステアリングシャフト２の上記スリット４１ａと対
応する箇所には門型の係合部２ａが設けられている。こ
の係合部２ａはステアリングシャフト２を中立位置とし
た時上方に位置している。車体４３にはステアリングコ
ラム４１を中央にしてその両側に支持ピン４４．４５が
固定されており、この支持ビン４４．４５にそれぞれ引
張スプリング４６．４７の一端が支持されている。 また、引張スプリング４６．４７の他端にはフック４８
４９が連結されており、このフック４８．４９の先端部
はステアリングコラム４１のスリット４１ａ内に挿入さ
れ、摺動自在に案内されている。フック４８．４９の先
端部両側にはステアリングコラム４１の内側に係合する
ストッパピン４８ａ、４９ａが突設されており、これに
よりフック４８．４９はスリット４１ａから抜は止めさ
れ、かつフック４８．４９はスリット４１ａの縁部に当
接して停止している。この停止位置は、ステアリングシ
ャフト２をほぼ９０″回転させた時に係合部２ａと係合
する位置となっている。 いま、例えばステアリングシャフト２を第４聞合回り方
向に回転させた場合を想定すると、ステアリングシャフ
ト２の回転角度が９０°以下では係合部２ａはいずれの
フック４８．４９にも係合せず、ステアリングシャフト
２にはスプリング４６．４７の付勢力が作用しない、ス
テアリングシャフト２を９０°以上回転させると、係合
部２ａは同図右側のフンり４９の先端部に係合し、それ
以後ステアリングシャフト２を回転させるにつれてスプ
リング４７は引き延ばされる（第４図二点鎖線で示す）
、そのため、このスプリング４７の引張力によりステア
リングシャフト２は中立方向、即ち戻し方向に付勢され
る。したがって、第６図りで示すようにハンドル舵角が
約９０″を越えると操舵反力は増大し、通常の車両に近
い操舵フィーリングを得ることができる。 上記実施例では、復元力発生機構４０をハンドルｌとト
ルクセンサ３０との中間部に設置したので、無駄なアシ
スト力を発生せず、自由に戻り力を設定できる。しかも
、係合部２ａとスプリング４６．４７とフック４８．４
９のような簡単な機構よりなるので、極めて安価に構成
できる。なお、復元力発生機構４０としては実施例のよ
うにスプリングの先端に別体のフック４８．４９を取り
付けたものに限らず、スプリング自体にフックを形成し
てもよい、この場合には、スプリングを９０”位置で位
置決めするための第２フツクもスプリングに形成する必
要がある。また、引張スプリング４６．４７に限らず、
圧縮スプリングあるいは捩りばねを設けたものでもよい また、上記実施例ではバリアブルレシオ機構として２＆
ｌのフック継手を設けた場合について述べたが、１組の
フック継手を設けた場合（交差角５６″）にもほぼ同様
な特性を得ることができる。但し、１組の場合には、ハ
ンドル舵角が小さい時のステアリングギヤ比がやや小さ
く、ハンドル舵角が大きい時のステアリングギヤ比が大
きいため、操舵性能の面で２組の場合に比べてやや劣る
。また、フック継手の交差角α、βを同一とする必要は
なく、入力軸、中間軸、出力軸を同一平面上に配置する
必要もない、もし、入力軸と中間軸を含む平面と、中間
軸と出力軸を含む平面とが捩しれている場合には、中間
軸の両端の中間ヨークの取付角度を捩れ鉤針だけ補正す
ればよい。 さらに、他のバリアブルレシオ機構としては、本出願人
が既に提案した台形リンクを使用したもの等も適用でき
る。 また、本発明におけるパワーステアリング機構は、実施
例のような電動式に限らず、公知の油圧式操舵力感応型
パワーステアリング機構であってもよい。 〔発明の効果〕 以上の説明で明らかなように、本発明によればバリアブ
ルレシオ機構とパワーステアリング機構とを設けるとと
もに、ステアリングシャフトが一定角度以上回転した場
合にステアリングシャフトの係合部に係合してステアリ
ングシャフトを中立方向にばね付勢する復元力発生機構
を設けたので、ハンドル舵角が一定角度以下ではパワー
ステアリング機構により軽快なハンドル操作が可能であ
り、一定角度を越えると操舵反力は増大し、通常の車両
に近い操舵フィーリングを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる操舵装置の概略構造を示す側面
図、第２図は第１図の■方向矢視図、第３図は第１図の
■方向矢視図、第４図は復元力発生機構の横断面図、第
５図は第４図の■−Ｖ線拡大断面図、第６図は操舵特性
図である。 ｌ・・・ハンドル、２・・・ステアリングシャフト、２
ａ・・・係合部、６・・・フック継手（バリアブルレシ
オ機ｔｌ）、１ｃ；・・・ビニオン、１７・・・ラック
、２４　、２５・・・前輪、３０・・・トルクセンサ、
３１・・・制御回路、３３・・・電動モータ、４０・・
・復元力発生機構、４１・・・ステアリングコラム、４
６．４７・・・引張スプリング、４８．４９・・・フッ
ク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ハンドル舵角の増加に伴ってステアリングギヤ比が小
   さくなるバリアブルレシオ機構と、ハンドルの操舵力に
   感応し、その操舵力を補助するパワーステアリング機構
   とを備えた自動車の操舵装置において、 ステアリングシャフトに係合部を設けるとともに、ステ
   アリングシャフトが一定角度以上回転した場合に上記係
   合部に係合してステアリングシャフトを中立方向にばね
   付勢する復元力発生機構を設けたことを特徴とする自動
   車の操舵装置。