JPH06115442A - 舵角比可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速域に適合した舵角比設定であっても、ス
テアリングホイールの最大操舵時には、十分な最小回転
半径が得られる程度の最大切れ角を操向車輪に与えるこ
とができるように構成された舵角比可変装置を提供す
る。 【構成】 ステアリングホイールに連結される入力軸と
操向車輪に転舵力を伝達する出力軸との間の舵角比を可
変とするべくモータにて駆動される舵角比可変機構を有
する舵角比可変装置に於ける入力軸と出力軸との間に、
入力角と出力角との関係が非線形となる機械的な動力伝
達手段を介設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステアリングホイール
の操舵角に対する操向車輪の転舵角の割合、すなわち舵
角比を変更可能な舵角比可変装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の取り回し性、直進安定性、およ
び操舵フィーリングは、舵角比、すなわちステアリング
ホイールの操舵角と操向車輪の転舵角との割合に大きく
影響されることが知られており、走行状態によって舵角
比を変更するための舵角比可変装置が装着されることが
ある（実公昭５４−３８６６４号公報参照）。

【０００３】従来、この種の舵角比可変装置としては、
ステアリングホイールの回転を操向車輪に伝達するギヤ
ボックスに電動駆動されるギヤ比可変手段を設け、車速
検出手段にて検出された車速に基づいてこのギヤ比可変
手段を制御し、高速域では舵角比を小さく、低速域では
舵角比を大きくするように構成されたものが知られてい
る。この装置に於ては、駐車時の取り回し性や、中低速
時のシャープなハンドリング、そして高速時の安定性を
同時に得ることができる（図８参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、このような舵角
比可変装置が故障した場合には、その時の設定舵角比に
固定されるが、例えば比較的高速域に適合した舵角比の
状態で故障すると、一般の舵角比固定型の操舵装置に比
して小さい舵角比で固定されることがある。このような
状態になると、ステアリングホイールの回転角度に対す
る操向車輪の切れ角が小さくなり、車両の最小回転半径
が大きくなってしまうため、車両の取り回し性が悪化し
てしまう不都合を生ずる。

【０００５】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するためになされたものであり、その主な目的は、
高速域に適合した舵角比設定であっても、ステアリング
ホイールの最大操舵時には、十分な最小回転半径が得ら
れる程度の最大切れ角を操向車輪に与えることができる
ように構成された舵角比可変装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、ステアリングホイールに連結される入力軸
と操向車輪に転舵力を伝達する出力軸との間の舵角比を
可変とするべくモータにて駆動される舵角比可変機構を
有する舵角比可変装置に於ける入力軸と出力軸との間
に、入力角と出力角との関係が非線形となる機械的な動
力伝達手段が介設された構成とすることによって達成さ
れる。

【０００７】

【作用】このような構成によれば、入力角に対する出力
角の変化特性を非線形、特に入力角の増大に対する出力
角の増大率が漸増する特性にできるので、小舵角時は高
速域に適合した小舵角比が得られ、大舵角時は舵角比が
増大して一般の操舵装置と同等の舵角比が得られる。従
って、高速域適合の状態で故障した場合にも、一般の舵
角比固定型の操舵装置の車輪切れ角との差が過大になら
ないようにすることができる。

【０００８】

【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。

【０００９】図１〜図４は、本発明に基づき構成された
舵角比可変装置の構成を示している。

【００１０】図示しない車体に取り付けられたケース１
には、上下端に設けられた一対のニードル軸受２によ
り、その軸線を図に於ける上下方向に沿わせたステアリ
ング軸３が回転可能に支持されている。そしてケース１
の外部に突出したステアリング軸３の上端は、ステアリ
ングホイール４に連結されている。

【００１１】ステアリング軸３のケース１内の部分に
は、ボールねじ５が形成されている。このボールねじ５
には、一対のスラスト軸受６によって変換ナット部材７
に回転可能に抱持されたボールナット８が、多数のボー
ル９を介して相対回転可能に螺合している。またボール
９は、ボールナット８とステアリング軸３との相対回転
に応じてボールナット８に形成された循環孔を経て循環
するようになっている。

【００１２】ボールナット８には、変換ナット部材７を
径方向に貫通してスライダ１０と係合するピン１１が径
方向外向きに植設されている。そしてスライダ１０は、
ケース１の一側にステアリング軸３の軸方向に形成され
た溝内にステアリング軸３の軸方向に沿って摺動可能に
嵌合している。これにより、ボールナット８は、回転運
動が禁止されて軸方向運動のみが可能なようになってい
る。

【００１３】これらボールねじ５、ボールナット８、ボ
ール９及びスライダ１０が、双方向の動力伝達を許容す
るボールスクリュー機構１２を構成しており、ボールね
じ５の回転とボールナット８の軸方向変位とが、互いに
対応するようになっている。

【００１４】変換ナット部材７は、ステアリング軸３が
挿通する中空状をなしており、軸方向運動可能かつ回動
可能なようにケース１内に収容されている。この変換ナ
ット部材７の下側の外周部には、軸方向溝１３が形成さ
れており、この溝１３に転動可能に嵌入した複数のボー
ル１４を介し、一体回動可能かつ軸方向相対変位可能な
ようにウォームホイール１５が結合している。また、こ
の溝１３の上方には、レバー部材１６と係合するアーム
１７が一体的に突設されている。

【００１５】レバー部材１６は、図３に併せて示される
ように、軸部１８と円筒部１９とを一体形成してなり、
ケース１に対して球軸受２０によって軸部１８の両端が
支持されており、ステアリング軸３と直角な軸回り（図
２に於けるＣ）について回動可能なようになっている。
また軸部１８には、第１のギヤ２１が固設されている。

【００１６】レバー部材１６の円筒部１９には、係合孔
２２が形成されており、この係合孔２２に変換ナット部
材７が挿通している。また、係合孔２２の内周面に於け
る変換ナット部材７の軸方向についての両端には、多数
のボールを２列に配置してなる軸受２３が設けられてお
り、この軸受２３の内輪に球面軸受２４が回動可能に取
り付けられている。そして球面軸受２４には、図３に良
く示されているように、変換ナット部材７のアーム１７
の先端が係合している。これにより、変換ナット部材７
は、アーム１７の先端を係合孔２２の内周面に沿わせて
の回動が許容されると共に、軸部１８回りについてレバ
ー部材１６を回動させての軸方向移動が許容される。

【００１７】レバー部材１６に固設された第１のギヤ２
１は、中間軸２５に設けられた第２のギヤ２６と噛合し
ている。また中間軸２５には、第２のギヤ２６と同軸的
かつ一体的にピニオン２７が設けられている。このピニ
オン２７は、ラック軸２８に形成されたラックギヤ２９
に噛合している。また図示していないが、ラック軸２８
の両端は、操向車輪３０のナックルアームにタイロッド
を介して連結されている。これらピニオン２７およびラ
ック軸２８により、周知のラックアンドピニオン式のス
テアリングギヤ機構３１が構成されている。

【００１８】上記ウォームホイール１５は、図２に良く
示されるように、変換ナット部材７が同軸的に挿通され
る中空筒状をなしており、ケース１内の下部に一対の球
軸受３２をもって回転可能に支持されている。またウォ
ームホイール１５の内周部には、上記ボール１４が転動
可能に嵌合する転動溝３３が形成されており、軸方向相
対変位可能かつ一体回転可能なように変換ナット部材７
と結合するようになっている。

【００１９】ウォームホイール１５の外周部には、被動
ギヤ３４とセンサ用ギヤ３５とが設けられており、一対
の球軸受３６をもってケース１に回転可能に支持された
ウォーム３７に被動ギヤ３４が噛合してウォームギヤ機
構３８を構成すると共に、舵角比センサ３９の検知ギヤ
４０がアイドラギヤ４１を介してセンサ用ギヤ３５に噛
合している。またウォーム３７は、その回転軸をステア
リング軸３と直角な方向に延在させてケース１に固定さ
れると共に、コントローラに結線された電動モータ４２
に連結されている。

【００２０】これらボールスクリュー機構１２、レバー
部材１６および電動モータ４２などにより、本発明に於
ける舵角比可変手段４３が構成されている。この舵角比
可変手段４３は、ステアリング軸３とラックアンドピニ
オン式のステアリングギヤ機構３１との間に介装され、
ステアリング軸３の回転運動、すなわちステアリングホ
イール４の運動をステアリングギヤ機構３１に可逆的に
伝達するようになっている。そしてこの舵角比可変手段
４３は、変換ナット部材７を電動モータ４２にて回動駆
動することにより、レバー部材１６の揺動中心から変換
ナット部材７のアーム１７とレバー部材１６との係合部
までの距離、すなわち腕の長さが、図３のａ寸法からｂ
寸法の範囲で連続的に変わるようになっている。この腕
の長さの変化に応じて変換ナット部材７の直線運動とレ
バー部材１６の揺動運動との比率が変化し、これによ
り、ステアリングホイール４の回転運動とラック軸２８
の直線運動との伝達比、すなわち舵角比が腕の長さａ〜
ｂに応じた値に設定されるようになっている。

【００２１】一方、軸部１８の回転をピニオン２７を介
してラック軸２８に伝達する第１のギヤ２１及び第２の
ギヤ２６は、図４に示すように、共に楕円ギヤで構成さ
れている。そのため、第１のギヤ２１が回転すると、第
２のギヤ２６は、図９に実線で示す曲線のように、入力
角の増大に対して速比が徐々に増大する非線形の特性を
もって回転することとなる。これにより、入力角が小さ
い、即ちステアリングホイールの操舵角が相対的に小さ
い領域では、出力角、即ち車輪の転舵角も相対的に小さ
く、ステアリングホイールの操舵角が相対的に大きくな
るに従って、車輪の転舵角も相対的に大きくなる非線形
の特性が得られる。

【００２２】舵角比を検出するための舵角比センサ３９
は、図２に示されるように、ケース１に固設されたナッ
ト部材４４に、ステアリング軸３と平行にかつ軸方向変
位可能に螺合したコア部材４５と、このコア部材４５の
軸方向変位を検出する差動トランス４６とからなり、コ
ア部材４５に固設された検知ギヤ４０の回転によるコア
部材４５の軸方向変位を、ウォームホイール１５の回転
角度、すなわち舵角比に変換するようになっている。

【００２３】なお、図２に於ては、変換ナット部材７な
どについてステアリング軸３の中心線を境にして異なる
作動状態の２つの位置を表している。

【００２４】本発明の舵角比可変装置の別の実施例につ
いて図５〜図７に示す。なお、以下の説明では、上記実
施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省
略する。

【００２５】本実施例は、操向車輪３０を転舵するラッ
クアンドピニオン式のステアリングギヤ機構６１とステ
アリングホイール４との間に、前記した実施例のボール
スクリュー機構１２と他の１つのボールスクリュー機構
６２とを直列に接続して構成されるものである。これら
２つのボールスクリュー機構１２・６２が後記するよう
にラックアンドピニオン機構で連結され、舵角比可変手
段４３を構成している。

【００２６】ステアリングホイール４側の第１のボール
スクリュー機構１２は、前記した実施例と同様に、ステ
アリング軸３に形成されたボールねじ５に多数のボール
９を介してボールナット８が螺合し、このボールナット
８が変換ナット部材７に抱持されている。そして変換ナ
ット部材７は、ウォームギヤ機構３８を介して電動モー
タ４２に連結され、また、アーム１７が球面軸受２４を
介してレバー部材１６に係合している

【００２７】レバー部材１６は、前記の実施例と同様
に、一対の球軸受２０によってケース１に支持されてお
り、ステアリング軸３と直交する揺動中心回りに於てそ
の軸部１８が揺動可能なようになっている。そしてこの
軸部１８には、セクタギヤ６３が一体的に形成されてい
る。

【００２８】ステアリングギヤ機構６１側の第２のボー
ルスクリュー機構６２は、上記第１のボールスクリュー
機構１２と同様に、出力軸６４に形成されたボールねじ
６５に多数のボール６６を介してボールナット６７が螺
合している（図７）。そして出力軸６４は、ケース１に
ニードル軸受６８をもって回転可能に支持されており、
ケース１の外部に突出した端部がステアリングギヤ機構
６１のピニオンと連結するようになっている。

【００２９】第２のボールスクリュー機構６２のボール
ナット６７の外周部には、ラックギヤ６９が一体的に形
成されており、上記軸部１８に形成されたセクタギヤ６
３に噛合している。このラックギヤ６９のセクタギヤ６
３との噛合部は、ばね７０によって弾発付勢された押圧
ガイド部材７１によってバックラッシュを生じないよう
にされている。これにより、第１・第２両ボールスクリ
ュー機構１２・６２間が、ラックアンドピニオン式に連
動連結されている。

【００３０】セクタギヤ６３は、その歯が不等ピッチ円
となっており、中央のピッチ円半径ｃに比して両側のピ
ッチ円半径ｄがより大きくなっている。

【００３１】本実施例にあっては、第１のボールスクリ
ュー機構１２の変換ナット部材７が電動モータ４２によ
って回動駆動されると、アーム１７のレバー部材１６の
揺動中心Ｃからの係合位置が変化する。そしてレバー部
材１６の揺動に伴い、第２のボールスクリュー機構６２
の変換ナット部材６７が直線往復運動を行い、これに螺
合した出力軸６４が往復回動運動を行う。

【００３２】この時、セクタギヤ６３のピッチ円半径が
不等なので（ｃ＜ｄ）、セクタギヤ６３の回動角度に対
する変換ナット部材６７の変位量、即ち出力軸６４の回
転角度が、中央部に比して両端側ではより大きくなり、
これによっても、入力角と出力角との関係に非線形の特
性を与えることができる。

【００３３】なお、上記各実施例は、操舵補助トルク発
生用の油圧シリンダあるいは電動機をラック軸２８に付
設すれば、所謂パワーステアリング装置として構成する
ことができることは言うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】このように本発明の構成によれば、機械
的な伝動装置をもって入力角と出力角との関係に非線形
の特性を与えることができる。一般に、大舵角は低速域
に限られるので、高速域に適合した舵角比特性を確保し
たままで、ステアリングホイールの操舵量を大きくしさ
えすれば、実用上十分な最小回転半径をも確保すること
ができる。従って、本発明によれば、舵角比可変装置に
要求される特性を犠牲にすることなく、ギヤ比可変用駆
動装置が故障した際の使用性を向上するうえに多大な効
果を奏することができる。また、電気的な制御によらず
に上記特性が得られるので、信頼性が高いシステムを構
築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく舵角比可変装置の一実施例の構
成を示す断面図。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図。

【図３】図１のIII−III線に沿う断面図。

【図４】図１のIV線方向から見た模式的なギヤの構成
図。

【図５】別の実施例の図１に対応する断面図。

【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図。

【図７】図５のVII−VII線に沿う断面図。

【図８】車両速度に対する舵角比特性線図。

【図９】制御特性の概念的なグラフ。

【符号の説明】

１ ケース ２・６８ ニードル軸受け ３ ステアリング軸 ４ ステアリングホイール ５・６５ ボールねじ ６ スラスト軸受 ７ 変換ナット部材 ８・６７ ボールナット ９・６６ ボール １０ スライダ １１ ピン １２・６２ ボールスクリュ機構 １３ 軸方向溝 １４ ボール １５ ウォームホイール １６ レバー部材 １７ アーム １８ 軸部 １９ 円筒部 ２０ 球軸受 ２１ 第１のギヤ ２２ 係合孔 ２３ 軸受 ２４ 球面軸受 ２５ 中間軸 ２６ 第２のギヤ ２７ ピニオン ２８ ラック軸 ２９ ラックギヤ ３０ 操向車輪 ３１・６１ ステアリングギヤ機構 ３２ 球軸受 ３３ 転動溝 ３４ 被動ギヤ ３５ センサ用ギヤ ３６ 球軸受 ３７ ウォーム ３８ ウォームギヤ機構 ３９ 舵角比センサ ４０ 検知ギヤ ４１ アイドラギヤ ４２ 電動モータ ４３ 舵角比可変手段 ４４ ナット部材 ４５ コア部材 ４６ 差動トランス ６４ 出力軸 ６９ ラックギヤ ７０ ばね ７１ 押圧ガイド部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝本 繁規 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールに連結される入力
   軸と操向車輪に転舵力を伝達する出力軸との間の舵角比
   を可変とするべくモータにて駆動される舵角比可変機構
   を有する舵角比可変装置であって、 前記入力軸と前記出力軸との間に、入力角と出力角との
   関係が非線形となる機械的な動力伝達手段が介設される
   ことを特徴とする舵角比可変装置。