JPH06234367A - 車両の操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝達比の変更の際に運転者に違和感を与え
ず、高精度で強力なアクチュエータを使用する必要もな
い安価で応答性の優れた操舵装置を提供する。 【構成】 運転者がハンドル１に操舵角を与えるとピニ
オン３によって操舵ラック５が直線的に移動して、揺動
レバー１１に設けられた長穴１３に係合している摺動ピ
ン１４が支点ピン１６を中心として揺動レバー１１を回
動させ、ピン１２によって揺動レバー１１に枢着された
リレーロッド９を直線的に移動させて操向車輪６に実舵
角を与える。従って、支点ピン１６の位置を操舵ラック
５及びリレーロッド９に対して直交の方向に移動させる
と、距離ａとｂの比が変化して操舵装置の伝達比が変化
する。図のような中立の位置で伝達比を変更すると支点
ピン１６の移動の抵抗が少ないし、この操舵装置ではハ
ンドルの中立位置で揺動レバー１１が操舵ラック５に対
して垂直となるため、位置決め精度が低くてよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両の操舵
装置に係り、特に、ハンドルの操舵角と操向車輪の実舵
角との比、即ち操舵装置の伝達比を走行条件に応じて変
更可能とした操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両においては、運転者が操
向操作を加える所謂ハンドル、即ちステアリングホイー
ルの回転角である操舵角と、一般に前輪である操向車輪
の実舵角との比（操舵角／実舵角）、即ち伝達比（或い
はステアリングギヤ比）は、車速等の走行条件に関係な
く一定であるものが多い。しかし、車速が低い状態での
車庫入れや急旋回等の場合には、ハンドルを回転させる
角度が大きく運転者に大きな労力を強いることになるの
で、一般に低速運転状態においては伝達比は小さい方が
よいが、その反面、車速が高い状態では実舵角を比較的
小さく変化させても車両の走行方向が大きく変化するの
で、直進性とか走行安定性という面から伝達比を小さく
することには制約がある。

【０００３】そこで、低速運転状態では伝達比を従来よ
りも小さくして運転者の労力を軽減すると共に、中ない
し高速運転状態においては伝達比を比較的大きくして直
進性や走行安定性を確保するために、伝達比を車両の走
行条件、例えば車速に応じて可変とする車速感応型の可
変伝達比操舵装置とか、操舵角が大きい領域では実舵角
の増加率が減少するように、操舵角と実舵角との関係を
非直線的とした舵角感応型の可変伝達比操舵装置等が従
来から提案されている。

【０００４】この種の操舵装置の従来技術の一つが特開
昭６１−１２２０７１号公報に記載されている。この従
来技術は、運転者によってハンドルに加えられる操舵回
転に対して、差動歯車機構を用いて車速や操舵角の大き
さに応じた量の回転を付加したり、或いは差し引いたり
することによって、ハンドルから操向車輪への操舵回転
の伝達比が変化するようにしたものであるが、結合され
ている多くの歯車相互間のバックラッシュのために振動
や騒音が発生するのと、運転者の操舵に応じて切り増し
や切り戻しが行われるため、操舵反力が大きくなって運
転者の操舵フィーリングが悪くなるばかりでなく、アク
チュエータであるステッピングモータには高い位置決め
精度が要求されるため、もし精度が十分高くない場合に
はハンドルが中立位置に戻らないというおそれがある。

【０００５】また、別の従来技術としては、特開昭６１
−１２２０７４号公報に記載されたものがある。この操
舵装置においては、差動歯車機構よりも構成の簡単なリ
ンク機構を用いて伝達比を変更するようになっている
が、リンク機構の主要部材である揺動レバーを支持して
いる支点を、ねじ軸によりラックの移動方向と平行の方
向に移動可能とすることによって、揺動レバー全体の位
置が変更されるように構成されているため、やはり操舵
反力が大きくなり、支点の位置決めに高い精度が要求さ
れるので、アクチュエータであるステッピングモータに
高精度で強力なものを使用する必要が生じる等の理由か
ら、機構全体が比較的大型で高価なものになるという問
題がある。

【０００６】更に、リンク機構を用いた別の従来技術と
して、特開平３−２９２６６号公報に記載されたものが
ある。この操舵装置においては、揺動レバーの支持ピン
を、ラックの移動方向に対して垂直の方向に、ねじ送り
機構によって移動させることにより伝達比を変更するよ
うになっているが、支持ピンと共に揺動レバー全体を移
動させる構成となっているため、アクチュエータである
モータの負荷が比較的大きくなり、大型で強力なモータ
を使用する必要があることから、機構全体が大型化する
のと、揺動レバー等の移動部分が比較的大きいために、
コントローラによる制御の応答性が悪くなるという問題
がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有する前記のような問題を解決し、伝達比を変更する時
に運転者に違和感を与えることがなく、高精度で強力な
アクチュエータを使用する必要もなく、しかも応答性の
優れた伝達比可変式の操舵装置を安価に提供することを
発明の解決課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、運転者がハンドルに操舵角
を与えることにより直線的に移動する第１の操舵部材
と、前記第１の操舵部材に対して平行に支持されて直線
的に移動することにより操向車輪に実舵角を与える第２
の操舵部材と、前記第１の操舵部材又は前記第２の操舵
部材の一方に対してピンによって枢着されると共に長手
方向に設けられた長穴に前記第１の操舵部材又は前記第
２の操舵部材の他方に取り付けられた摺動ピンを係合さ
せている第３の操舵部材と、前記第１の操舵部材及び前
記第２の操舵部材と直交或いはそれに近い方向に移動す
ることができ前記第３の操舵部材の長穴に挿入されて前
記第３の操舵部材の回動の中心となる支点ピンとを備え
ていることを特徴とする車両の操舵装置を提供する。

【０００９】

【作用】運転者がハンドルに操舵角を与えると、第１の
操舵部材が直線的に移動して、第３の操舵部材を介して
第２の操舵部材を直線的に移動させて操向車輪に実舵角
を与える。この際、第３の操舵部材に設けられた長穴に
は、第１の操舵部材及び第２の操舵部材と垂直或いはそ
れに近い方向に移動することができる支点ピンが挿入さ
れているので、第３の操舵部材の運動は支点ピンを中心
とする回転になる。従って、支点ピンの位置を送りねじ
によって移動させると、第１の操舵部材及び第２の操舵
部材に対する支点ピンからの距離が変化し、そのレバー
比によって、第１の操舵部材の移動量に対する第２の操
舵部材の移動量の大きさ、従って操舵装置の伝達比が変
化することになる。ハンドルの操舵角及び操向車輪の実
舵角が零又はそれに近い状態では第３の操舵部材は第１
の操舵部材及び第２の操舵部材と垂直或いはそれに近い
方向を向き、長穴と支点の移動可能な方向とが一致する
から、伝達比を変更するための支点ピンの移動が抵抗を
受けないで円滑に行われる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の第１実施例としての操舵装置
の全体構成を示したもので、図２はその一部分を別の面
から見た形を拡大して示したものである。図１に示すよ
うに、操舵ハンドル１の軸２の先端にはピニオン３が取
り付けられており、軸２には公知の油圧式パワーステア
リング装置のロータリ型サーボ弁４が付設されている。
ピニオン３は、図１において左右の方向に移動が可能な
ように図示しない手段によって支持されている第１の操
舵部材としての操舵ラック５と噛み合っている。なお、
サーボ弁４には後述のいずれかの部分から舵力をフィー
ドバックする機構が設けられるが、本発明はパワーステ
アリング装置を付加することを必須の要件とするもので
はないので、フィードバック機構の図示や詳細な説明を
省略することにする。

【００１１】一対の操向車輪６の図示しないナックルア
ームは、タイロッド７やジョイント８等を介して第２の
操舵部材である共通のリレーロッド９に連結している
が、図示例の場合は、リレーロッド９にパワーステアリ
ング装置のパワーシリンダ１０が付設されており、図示
しない油圧ポンプによって加圧された作動油がサーボ弁
４によって断続され、或いは方向を切り換えられて、リ
レーロッド９に取り付けられたピストン１０ａの両側の
室１０ｂ又は１０ｃの一方へ選択的に供給され、リレー
ロッド９の方向の力を発生し、運転者の手からハンドル
１、ピニオン３、操舵ラック５、摺動ピン１４、及び第
３の操舵部材である揺動レバー１１を経てリレーロッド
９に伝えられる操舵力を強めるように構成されている。

【００１２】図１に示す第１実施例では、第２の操舵部
材であるリレーロッド９に対して第３の操舵部材である
揺動レバー１１の一端がピン１２によって枢着されてい
る。揺動レバー１１に形成されたスリット状の長穴１３
には、第１の操舵部材である操舵ラック５に取り付けら
れたピン１４が摺動可能に係合している。図２に詳細に
示すように、長穴１３にはナット１５と一体化された支
点ピン１６も摺動可能に係合している。ナット１５は、
図示しない手段によって回転可能に、且つ操舵ラック５
及びリレーロッド９の双方に対して垂直の方向に支持さ
れている送りねじ１７に螺合しており、送りねじ１７
は、図示しない制御装置によって正逆回転方向に駆動さ
れる電動モータ１８によって、その軸に取り付けられた
ウオーム１９とウオームホイール２０を介して回転駆動
され、ナット１５と支点ピン１６を長穴１３内で移動さ
せることができる。従って、揺動レバー１１は位置決め
された支点ピン１６を中心として揺動回転をすることが
できる。

【００１３】次に、図３及び図４を加えて第１実施例に
よる操舵装置の作動を説明する。操舵ラック５とリレー
ロッド９は平行に支持されており、どのような作動状態
においてもそれらの間隔は一定であるが、電動モータ１
８がいずれかの方向に回転すると、ウオーム１９とウオ
ームホイール２０の噛み合いによって減速されて回転す
る送りねじ１７により、ナット１５と一体の支点ピン１
６が送りねじ１７の方向に移動する。それによって支点
ピン１６と操舵ラック５との間隔ａと、支点ピン１６と
リレーロッド９との間隔ｂは相補的に増減する。従っ
て、操舵ラック５がハンドル１の回転に応じて図におい
て左右に距離ｃだけ移動すると、摺動ピン１４が長穴１
３内を摺動するので、揺動レバー１１は支点ピン１６を
中心として回動し、リレーロッド９は操舵ラック５と反
対向きに距離ｄだけ移動することになる。もっとも、第
１実施例においては、揺動レバー１１がピン１２によっ
てリレーロッド９に枢着されているので、支点ピン１６
の位置は変化しないものの、支点ピン１６と長穴１３と
の間には摺動が起こることは言うまでもない。

【００１４】図３は、例えば図１のように揺動レバー１
１が中立の位置にあるときに、図示しない制御装置によ
って電動モータ１８を一方向に回転させて、支点ピン１
６を操舵ラック５上の摺動ピン１４とリレーロッド９上
のピン１２との中間に位置決めした状態を示しており、
ａ＝ｂとなっていることと、ａ：ｂ＝ｃ：ｄという関係
から、操舵ラック５と操向車輪６の移動量の絶対値も等
しくｃ＝ｄとなる。即ち、ハンドル１の操作によって操
舵ラック５が移動したのと同じ距離だけリレーロッド９
が反対向きに移動して、それに応じた値の実舵角を操向
車輪６に与えることになる。ハンドル１の操舵角に対す
る操舵ラック５の移動量の大きさがピニオン３の径によ
って決まることは言うまでもない。第１実施例における
ａ＝ｂの状態では、後述の図４の場合に較べてハンドル
１の操舵角に対する操向車輪６の実舵角の変化が少ない
ので、走行安定性が高くなる反面ハンドルの切れが悪く
なる。従って、この状態は車両の高速運転の場合に適し
ている。

【００１５】図４は、例えば図１のように揺動レバー１
１が中立の位置にあるときに、制御装置によって電動モ
ータ１８を駆動して支点ピン１６を図３の場合よりも上
方へ移動させることにより、ａ＜ｂ、従ってｃ＜ｄとし
た状態を示している。この場合は図３の状態に較べて、
ハンドル１の同じ操舵角、従って操舵ラック５の同じ移
動量に対して、リレーロッド９の移動量と操向車輪６の
実舵角が共に大きくなり、ハンドル１の比較的小さな操
舵回転によって操向車輪６が比較的大きく転舵されるこ
とになる。これは、図３と図４の各状態において操向車
輪６に同程度の実舵角を与えているにもかかわらず、支
点ピン１６を中心として傾く揺動レバー１１の傾斜角が
異なっており、それらの傾斜角を与える操舵ラック５の
移動量が各図に記入した矢印の長さのように大きな差を
有することからも明らかである。この状態は、例えば、
操向車輪６に対して正逆方向の大きな実舵角を繰り返し
て与える車庫入れの場合や、急な旋回を行う時に好都合
であるから、走行安定性が問題にならない車両の低速運
転状態に適しているということができる。

【００１６】言うまでもないことであるが、図３に示し
た場合よりも支点ピン１６の位置を更に下方へ移動させ
ると、ハンドル１の操舵角に対する操向車輪６の実舵角
の変化は一層小さくなり、車両の高速安定性を確保した
い場合に適したセッティングになる。このように制御装
置により電動モータ１８を駆動して、支点ピン１６を送
りねじ１７上で移動させるという操作によって、ハンド
ル１から操向車輪６への操舵角の伝達比を車両の走行中
に自由に変更することができる。

【００１７】また、伝達比の変更時期を図１のように揺
動レバー１１が直立している中立位置付近にある時期、
即ち操向車輪６の実舵角が零或いはそれに近くなってい
る時期を選んで、制御装置が電動モータ１８を付勢して
支点ピン１６を長穴１３内で移動させるように設定すれ
ば、制御に要する力は支点ピン１６が長穴１３内を摺動
する僅かな摩擦力だけというように、きわめて小さなも
のとなるので、比較的小型のモータを使用しても十分に
伝達比の変更制御をすることが可能になる。それによっ
て機構全体を小型化し、コストも低減することができ
る。また、そのように中立状態において操舵装置の伝達
比の変更を行うと、伝達比の変更の際に運転者の手に感
じる制御反力もきわめて小さくなり、良好なフィーリン
グを維持することができるという利点が生じる。

【００１８】このように、操向車輪６の実舵角が零の中
立状態においては、揺動レバー１１も必ず直立の中立位
置をとるため、支点ピンの位置がどこにあろうともハン
ドルの中立は保たれる。従って、従来技術において要求
されていた高い制御精度はこの機構では不要となる。

【００１９】図５は本発明の第２実施例としての操舵装
置を示したもので、図１乃至図４に示した第１実施例の
操舵装置と異なる点は、第３の操舵部材である揺動レバ
ー２１がピン２２によって第３の操舵部材である操舵ラ
ック５に枢着されており、揺動レバー２１の長穴２３に
は、第２の操舵部材であるリレーロッド９に取り付けら
れた摺動ピン２４が係合していることである。その他の
構成や、揺動レバー２１が支点ピン１６を中心として傾
斜し得ることは第１実施例と同様である。詳細に説明し
なくても、第２実施例が第１実施例と実質的に同様な作
用効果を奏することは明らかである。

【００２０】図６は本発明の第３実施例としての操舵装
置を示したもので、図５に示した第２実施例の操舵装置
と異なる点は、第３の操舵部材である操舵ラック５’
が、図において第２の操舵部材であるリレーロッド９の
下方に配置されていることで、その他の構成や、揺動レ
バー２１が支点ピン１６を中心として傾斜し得ることは
第２実施例と実質的に同様である。第３実施例も第１実
施例及び第２実施例と同様な作用効果を奏することがで
きる。

【００２１】図７は本発明の第４実施例としての操舵装
置を示したもので、図１等に示した第１実施例の操舵装
置と異なる点は、第３の操舵部材である揺動レバー１１
の長穴１３の中に挿入される第１の操舵部材である操舵
ラック５の摺動ピン１４の位置と、送りねじ１７上を移
動し得る支点ピン１６の位置との関係が反対になってい
ることで、その他の構成は第１実施例と同様である。こ
の実施例では支点ピン１６がピン１２と摺動ピン１４の
間にないので、支点ピン１６を中心にして揺動レバー１
１が揺動すると、ハンドル１の操舵角による操舵ラック
５の移動量が、支点ピン１６の位置に応じて決まる一定
の比率により、揺動レバー１１によって拡大されてリレ
ーロッド９の移動量となるので、二つの移動量が全く同
じ値になる状態を現出することはできない。しかし、前
述の各実施例の場合と同様に、ハンドルが中立位置にあ
るときは、揺動レバー１１が操舵ラック５及びリレーロ
ッド９に対して垂直となるため、支点ピン１６の位置に
かかわらず、中立状態は必ず確保される。従って、第４
実施例もまた、第１実施例乃至第３実施例と略同じよう
な作用効果を奏することができる。

【００２２】なお、いずれの実施例においても、アクチ
ュエータとしてウオーム１９及びウオームホイール２０
を備えた電動モータ１８を使用しているが、支点ピン１
６を並進させることができるものであれば、電動モータ
１８等を、公知の油圧モータ或いは空圧モータとか、油
圧シリンダ或いは空圧シリンダのような、他の種類のア
クチュエータによって置き換えることができることは言
うまでもない。また、いずれの実施例においても、中立
状態においてはハンドル１の軸２からリレーロッド９に
至るまで全ての部分が、相互に垂直の位置関係で連結さ
れるようになっているが、これらはいずれも好適な実施
例を示したものであって、実用上は多少垂直でない部分
が生じても十分に作動し得る場合が多い。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、操舵装置において伝達
比を変更する時に運転者に違和感を与えることがなく、
高精度で強力なアクチュエータを使用する必要もなく、
しかも応答性の優れた伝達比可変式の操舵装置を安価に
提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての操舵装置の全体構
成を示す平面図である。

【図２】図１の一部を拡大して示す側断面図である。

【図３】第１実施例の一つの作動状態を示す平面図であ
る。

【図４】第１実施例の他の一つの作動状態を示す平面図
である。

【図５】本発明の第２実施例としての操舵装置の全体構
成を示す平面図である。

【図６】本発明の第３実施例としての操舵装置の全体構
成を示す平面図である。

【図７】本発明の第４実施例としての操舵装置の全体構
成を示す平面図である。

【符号の説明】

１…ハンドル（ステアリングホイール） ３…ピニオン ５，５’…操舵ラック（第１の操舵部材） ６…操向車輪 ９…リレーロッド（第２の操舵部材） １１，２１…揺動レバー（第３の操舵部材） １２，２２…ピン １３，２３…長穴 １４…摺動ピン １５…ナット １６…支点ピン １７…送りねじ １８…電動モータ（アクチュエータ） １９…ウオーム ２０…ウオームホイール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者がハンドルに操舵角を与えること
   により直線的に移動する第１の操舵部材と、前記第１の
   操舵部材に対して平行に支持されて直線的に移動するこ
   とにより操向車輪に実舵角を与える第２の操舵部材と、
   前記第１の操舵部材又は前記第２の操舵部材の一方に対
   してピンによって枢着されると共に長手方向に設けられ
   た長穴に前記第１の操舵部材又は前記第２の操舵部材の
   他方に取り付けられた摺動ピンを係合させている第３の
   操舵部材と、前記第１の操舵部材及び前記第２の操舵部
   材と直交或いはそれに近い方向に移動することができ前
   記第３の操舵部材の長穴に挿入されて前記第３の操舵部
   材の回動の中心となる支点ピンとを備えていることを特
   徴とする車両の操舵装置。