JPH04243667A - 可変舵角比操舵装置 - 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】 【０００１】　 【産業上の利用分野】この発明は、操向ハンドルの操舵
角に対する操向車輪の転舵角の割合（舵角比）を変更可
能な可変舵角比操舵装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の可変舵角比操舵装置としては、例
えば、特開昭６１ー１２２０７５号公報に記載されたも
のが知られる。この可変舵角比操舵装置は、操向ハンド
ルとステアリングギア機構との間の操舵力伝達系路中に
、サンギアが操向ハンドルと、リングギアがステアリン
グギア機構と、キャリアがモータと連結した遊星歯車機
構を介設し、キャリアをモータにより車速に応じ駆動し
て舵角比を調節する。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の可変舵角比操舵装置にあっては、遊星歯車機構
は構成要素であるサンギア、キャリアおよびリングギア
が互いに独立して回転できるため、操向ハンドルの中立
位置と操向車輪の中立位置とを整合させることが困難で
あるという問題がある。 【０００４】また、上述の従来の可変舵角比操舵装置は
、モータが故障、特にオン故障を生じるとキャリアが回
転されるため、操向ハンドルを操舵しない場合でも操向
車輪が転舵されるおそれがあり、故障時の信頼性が低い
という問題もある。さらに、従来の可変舵角比操舵装置
は、操向ハンドルの操舵時にモータを常に駆動しなけれ
ばならず、モータの運転時間が長く、電力消費量が増大
し、モータ等の耐久性にも悪影響を与えるという問題も
ある。 【０００５】この発明は、上記問題に鑑みてなされたも
ので、操向ハンドルの中立位置と操向車輪の中立位置と
を常に正確に整合させることができ、また、故障に対し
て高い信頼性を得られ、さらに、耐久性に優れ省エネも
図れる可変舵角比操舵装置を提供することを目的とする
。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、この発明は、操向ハンドルまたは操向車輪のいずれか
一方と連結したスクリュシャフトに、循環するボールを
介してボールナットが螺合し、スクリュシャフトが操向
ハンドルの操舵あるいは操向車輪の転舵に応じ回転する
ボールねじ機構と、操向ハンドルまたは操向車輪の他方
と連結し、操向ハンドルの操舵あるいは操向車輪の転舵
に応じ回動する回動部材と、前記ボールねじ機構のボー
ルナットに一体的な直線運動可能かつ直線運動方向の軸
廻りに揺動可能に取り付けられた変換部材が、前記回動
部材との一体回動可能に支持されたレバー部材に係合し
、前記変換部材の揺動により前記回動部材の回動中心か
らの距離を可変にされるとともに、前記変換部材の直線
運動と前記レバー部材の回動運動とが相互に変換可能に
伝達される変換機構と、前記変換部材を駆動して揺動さ
せる駆動機構と、から可変舵角比操舵装置を構成する。 【０００７】 【作用】この発明の可変舵角比操舵装置は、ボールねじ
機構のスクリュシャフトが操向ハンドルまたは操向車輪
のいずれか一方に、回動部材が他方に連結し、スクリュ
シャフトの回転でボールナットが変換部材とともに直線
運動し、この変換部材の直線運動でレバー部材が回動部
材とともに回動する。ここで、変換部材は駆動機構によ
り駆動されて揺動するとレバー部材との係合位置が回動
中心に対し変化し、ボールナットの運動量と回動部材の
回動角度との比率が変化する。したがって、回動部材の
回動中心に対するレバー部材と変換部材との係合位置に
応じて舵角比をかえることができる。そして、スクリュ
シャフト、ボールナット、変換部材、レバー部材および
回動部材の運動は互いに規制されるため操向ハンドルの
中立位置と操向車輪の中立位置とがずれることはなく、
また、変換部材の揺動はボールナットの直線運動および
回動部材の回動に大きな影響を与えないため変換部材の
揺動で操向車輪が転舵することもなく、さらに、駆動機
構は舵角比を変える場合にのみ変換部材を駆動するに過
ぎないため耐久性も向上できる。 【０００８】 【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１から図３はこの発明の一実施例にかかる可
変舵角比操舵装置を示し、図１が縦断面図、図２が図１
のＡ−Ａ矢視断面図、図３が図１のＢ−Ｂ矢視断面図で
ある。 【０００９】図中、１１は図示しない車体等に取り付け
られたケースであり、ケース１１には図１中上下にステ
アリング軸１２が支持される。ステアリング軸１２は、
ケース１１の上下で軸受１３，１４によって回転自在に
支持され、上端がケース１１外へ突出して図示しない操
向ハンドルと自在継手等を介し連結される。軸受１３は
、内輪が断面略コ字状をなしてステアリング軸１２に軸
方向に固定され、また、外輪もケース１１に軸方向に固
定され、ステアリング軸１２の軸方向変位を禁止する。 【００１０】ステアリング軸１２にはケース１１内でね
じ部（スクリュシャフト）１２ａが形成され、このねじ
部１２ａには変換ナット部材１７に抱持されたボールナ
ット１５が循環する多数のボール１６を介し相対回転自
在に螺合している。ボールナット１５には、変換ナット
部材１７を径方向外方へ貫通するピン１８が植設され、
また、ボール１６循環用の孔（図示せず）が形成されて
いる。ピン１８は先端がケース１１内に変換ナット部材
（変換部材）１７の外方でステアリング軸１２の軸方向
摺動自在に支持されたスライダ１９と係合してボールナ
ット１５の回転を禁止する。上述のねじ部１２ａ、ボー
ルナット１５およびボール１６はボールねじ機構２０を
構成し、周知のように、ボールナット１５がねじ部１２
ａの回転角度に応じた軸方向変位を生じる。 【００１１】変換ナット部材１７は、図２にも明示され
るように、ステアリング軸１２が遊挿する中空筒状をな
し、ケース１１内に軸方向変位自在かつ回動自在に収容
されている。変換ナット部材１７には、図中上部内周に
軸受２１，２２で上述のボールナット１５が回転自在に
取り付けられ、図中下部外周に溝１７ａが軸方向に形成
され、中央外周にアーム部２３が一体に突設されている
。この変換ナット部材１７は、ボールナット１５と一体
の軸方向変位可能にボールナット１５と連結し、また、
溝１７ａに複数のボール２４が転動自在に嵌合してボー
ル２４を介し後述するウォームホイール２５と一体回動
可能かつ軸方向相対変位自在に連結し、アーム部２３の
先端がレバー部材２６と係合している。 【００１２】レバー部材２６は、図３に明示されるよう
に、軸部（回動部材に相当）３０と略円筒状の係合部３
１とを有し、軸部３０がケース１１に軸受２７，２８に
よってステアリング軸１２と直角な軸廻りに回動自在に
支持される（回動中心Ｃ，図２参照）。このレバー部材
２６は、係合部３１に係合孔２６ａが形成されて変換ナ
ット部材１７が挿通し、また、軸部３０に係合部３１の
図中右側で第１のギア２９が固設されている。なお、図
２および図３では、変換ナット部材１７、そのアーム部
２３およびレバー部材２６について動作にかかる２つの
位置を表わしている。 【００１３】レバー部材２６の係合孔２６ａには内周面
に変換ナット部材１７の軸方向両側で多数のボール３２
ａを２列に配置した軸受３２が設けられ、この軸受３２
の内輪に球面軸受３３が枢動自在に取り付けられている
。この球面軸受３３には変換ナット部材１７のアーム部
２３の先端が係合し、変換ナット部材１７はアーム部２
３の先端を係合孔２６ａの内周面に沿わせて回動する。 これら変換ナット部材１７とレバー部材２６とは変換機
構９９を構成する。 【００１４】また、レバー部材２６の軸部３０に固設さ
れた第１のギア２９は第２のギア３４と噛合している。 第２のギア３４は第３のギア３５と同軸一体に設けられ
、第３のギア３５がラック軸３６のラック３６ａに噛合
している。図中明示しないが、ラック軸３６は両端がタ
イロッド等を介して操向車輪のナックルアームに連結し
ている。これら第３のギア３５およびラック軸３６は周
知のラックアンドピニオン式のステアリングギア機構を
構成し、操向ハンドルから入力する操舵力を操向車輪に
伝達する。 【００１５】２５は略円筒状のウォームホイールであり
、ウォームホイール２５は、ケース１１の図中下部に変
換ナット部材１７と同軸状に軸受３７，３８で回転自在
に支持され、変換ナット部材１７が挿通する。このウォ
ームホイール２５には、内周部に前述のボール２４が転
動可能に嵌合する転動溝２５ａを形成されて変換ナット
部材１７と軸方向相対変位可能かつ一体回転可能に連結
し、また、外周部にウォーム３９と噛合するギア２５ｂ
が形成されている。ウォーム３９はモータ４０の出力軸
に固設されている。これらウォームホイール２５、ウォ
ーム３９およびモータ４０は駆動機構を構成する。 【００１６】モータ４０は、図１に示されるように、制
御駆動回路４１に接続され、この制御駆動回路４１から
の給電でウォーム３９を回転駆動する。制御駆動回路４
１は、車速センサ４２と舵角比センサ４３とが接続され
、これらセンサ４２，４３の出力信号を基にモータ４０
を通電してモータ４０の出力軸の回転角度を制御する。 この制御駆動回路４１は、後述するように、舵角比を高
車速域で小さく、低車速域で大きくなるように帰還制御
する。車速センサ４２は周知のように車速を検出して車
速を表わす検知信号を出力し、舵角比センサ４３は舵角
比を表わす検知信号を出力する。 【００１７】舵角比センサ４３は、図２に示されるよう
に、変換ナット部材１７と平行に検知軸６０を回転自在
かつ軸方向移動自在に支持し、この検知軸６０に固設さ
れたコア６０ａの軸方向変位を差動トランス６１で検出
する。検知軸６０は、図中上端にねじ部６０ｂが刻設さ
れてナット６３と螺合し、また、ギア６４が固設されギ
ア６５を介しウォームホイール２５に固設されたギア６
６と噛合する。この舵角比センサ４３は、ウォームホイ
ール２５の回転で検知軸６０が回転して軸方向に変位し
、差動トランス６１でコア６０ａの軸方向位置、すなわ
ち舵角比と対応するウォームホイール２５の回転位置を
検出する。なお、舵角比センサ４３は、操向ハンドルの
操舵角と操向車輪の転舵角、ボールナット１５の変位と
ギア２９等の回転角度、また、ウォームホイール２５あ
るいはステアリング軸１２の回転角度とラック軸３６の
移動距離とを検出して舵角比を算出するように構成する
ことも可能である。 【００１８】この実施例の可変舵角比操舵装置あっては
、操向ハンドルの操舵でステアリング軸１２が回転して
ボールナット１５が軸方向に変位し、このボールナット
１５と一体に変換ナット部材１７が図２中矢印Ｘで示す
ように軸方向に変位、すなわち直線運動する。ここで、
変換ナット部材１７はアーム部２３がレバー部材２６の
係合孔２６ａに軸方向の変位を禁止されて係合するため
、この変換ナット部材１７の変位で図中矢印Ｙで示すよ
うにレバー部材２６が第１のギア２９と一体に回動中心
廻りに回動する。そして、この第１のギア２９の回動で
第２のギア３４、第３のギア３５が回動し、ラック軸３
６が矢印Ｚで示すように軸方向に変位して操向車輪を転
舵する。 【００１９】一方、変換ナット部材１７はウォームホイ
ール２５と一体回動可能に連結してウォームホイール２
５およびウォーム３９等でモータ４０に連結され、モー
タ４０により車速等に応じ駆動されて回動する。そして
、変換ナット部材１７は回動されると、アーム部２３の
先端がレバー部材２６の係合孔２６ａの内周面を変位し
てレバー部材２６の回動中心に対するアーム部２３と係
合孔２６ａとの係合位置が変化する。すなわち、変換ナ
ット部材１７の回動でレバー部材２６の回動中心からア
ーム部２３との係合位置までの距離が変化し、この距離
に応じてレバー部材２６の回動角度と変換ナット部材１
７の変位との比率が変化し、舵角比を変えることができ
る。そして、舵角比は高速時に小さくなるように制御さ
れるため、低速時の取り回し性を損うことなく高速時の
安定性を向上させることができる。 【００２０】ここで、この可変舵角比操舵装置は、レバ
ー部材２６の回動位置が変換ナット部材１７の軸方向位
置で規定され、これらレバー部材２６の中立位置と変換
ナット部材１７の中立位置とが舵角比の変更でずれるこ
とがない。そして、モータ４０は舵角比を変える場合に
のみ駆動すれば足りるため、モータ４０が消費する電力
を少なくでき、また、モータ４０等の耐久性を向上でき
る。 【００２１】また、直進走行時等にモータ４０がオン故
障を生じたような場合でも、変換ナット部材１７が回動
するが、レバー部材２６の回動位置が変わらず、操向車
輪が転舵されることもない。さらに、走行ハンドルの操
舵中においてモータ４０がオフ故障を生じた場合にも、
故障時の舵角が維持されるのみで、操向車輪の転舵は可
能である。したがって、モータ４０の故障時の信頼性を
向上させることができ、フェイルセイフを達成できる。 【００２２】　図４にはこの発明の他の実施例を示す。 なお、この実施例においては、上述の実施例と同一の部
分には同一の番号を付して説明を省略する。なお、図４
においても上述の図２および図３と同様にレバー部材２
６等について２つの位置を表わしている。 【００２３】この実施例は、ステアリング軸１２にギア
５０を固設し、このギア５０が伝達ギア５１に噛合し、
伝達ギア５１と一体回転する伝達ギア５２がレバー部材
２６に回転中心を一致させて固設されたギア５３と噛合
する。したがって、操向ハンドルの操舵によるギア５０
の回転はギア５１，５２を介しギア５３に伝達され、レ
バー部材２６は操向ハンドルの操舵で回転する。 【００２４】前述の実施例と同様に、レバー部材２６に
は係合孔２６ａに変換ナット部材１７のアーム部２３が
軸方向一体変位可能かつ係合孔２６ａの内周面を移動可
能に係合し、変換ナット部材１７にはボールねじ機構２
０のボールナット１５が回転自在かつ軸方向一体変位可
能に取り付けられる。そして、ボールナット１５にはボ
ール１６を介しねじ軸５５が螺合し、変換ナット部材１
７は図中下端部がモータ４０に連結している。 【００２５】ねじ軸５５には図中上端部にギア５６が固
設され、このギア５６がボールナット５７に形成された
ギア５８と噛合する。ボールナット５７は、リレーロッ
ド５９が挿通する中空筒状をなし、外周部に上述のギア
５８が、内周部にねじ部５７ａが形成されている。リレ
ーロッド５９は、ねじ部５９ａを有し、このねじ部５９
ａがボールナット５７のねじ部５７ａと循環する多数の
ボール８０を介し螺合してボールねじ機構８１を構成す
る。このリレーロッド５９は、ケース１１に回転を禁止
かつ軸方向変位を許容されて支持され、両端がタイロッ
ド等を介し操向車輪のナックルアームに連結されている
。 【００２６】この実施例の可変舵角比操舵装置にあって
は、操向ハンドルの操舵でレバー部材２６が回動し、こ
のレバー部材２６の回動が変換ナット部材１７の軸方向
変位に変換され、ボールナット１５が変換ナット部材１
７と一体に変位してねじ軸５５を回転させる。そして、
ねじ軸５５の回転がギア５６，５８を介しボールナット
５７に伝達されてボールナット５７が回転し、このボー
ルナット５７の回転でリレーロッド５９が軸方向に変位
して操向車輪を転舵させる。 【００２７】また、この実施例にあっても、前述の実施
例と同様に、変換ナット部材１７はモータ４０により駆
動されて回動し、アーム部２３の係合孔２６ａへの係合
位置で舵角比が変化する。そして、モータ４０を車速に
応じ制御するため高速時の安定性と低速時の取り回し性
との両立を図れる。 【００２８】 【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
可変舵角比操舵装置によれば、ボールねじ機構のスクリ
ュシャフトを操向ハンドルまたは操向車輪の一方に、回
動部材を他方に連結し、これらボールねじ機構のボール
ナットに一体移動可能かつ揺動可能に変換ナット部材を
取り付けるとともに、この変換ナット部材を回動部材に
その回動中心から離隔して揺動で回動中心からの距離を
可変に係合させるため、変換ナット部材を揺動させるこ
とで舵角比を変えることができ、また、操向ハンドルの
中立位置と操向車輪の中立位置とが舵角比の変更でずれ
ることもなく設定時の相対位置を確実に維持でき、さら
に、モータ等の故障によって受ける影響も小さくでき、
またさらに、耐久性も向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる可変舵角比操舵装
置の縦断面図

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図

【図４】この発明の他の実施例にかかる可変舵角比操舵
装置の縦断面図

【符号の説明】

１１・・・ケース、１２・・・ステアリング軸、１２ａ
・・・ねじ部（スクリュシャフト）、１５・・・ボール
ナット、１６・・・ボール、１７・・・変換ナット部材
（変換部材）、２０・・・ボールねじ機構、２３・・・
アーム部、２６・・・レバー部材、３０・・・軸部（回
動部材）、３６・・・ラック軸、３９・・・ウォーム、
４０・・・モータ、９９・・・変換機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　操向ハンドルまたは操向車輪のいずれ
   か一方と連結したスクリュシャフトに、循環するボール
   を介してボールナットが螺合し、スクリュシャフトが操
   向ハンドルの操舵あるいは操向車輪の転舵に応じ回転す
   るボールねじ機構と、操向ハンドルまたは操向車輪の他
   方と連結し、操向ハンドルの操舵あるいは操向車輪の転
   舵に応じ回動する回動部材と、前記ボールねじ機構のボ
   ールナットに一体的な直線運動可能かつ直線運動方向の
   軸廻りに揺動可能に取り付けられた変換部材が、前記回
   動部材との一体回動可能に支持されたレバー部材に係合
   し、前記変換部材の揺動により前記回動部材の回動中心
   からの距離を可変にされるとともに、前記変換部材の直
   線運動と前記レバー部材の回動運動とが相互に変換可能
   に伝達される変換機構と、前記変換部材を駆動して揺動
   させる駆動機構と、を有することを特徴とする可変舵角
   比操舵装置。