JPH092295A - 車両の操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速安定性や低速時の取り回し性を損なうこ
となく停車時の車輪の転舵角を見た目のハンドル舵角か
ら直感的に認識することが容易な車両の操舵装置を提供
する。 【構成】 ラック歯のピッチが中立位置よりも端部付近
で大きくなるように設定されたラック・アンド・ピニオ
ン機構を有する車両の操舵装置に於て、最大転舵角とな
るハンドルの最大回転角を片側１回転以内とすること
で、停車時、ハンドルの角度で車輪の転舵角を容易に認
識できる。また、中立位置付近ではラック歯のピッチが
狭く、ハンドルの操舵量に対してラック軸のストローク
が小さいことから高速走行時の操縦性が向上する。しか
も最大転舵角に至るまでにハンドルを握る手を交差し、
持ち替える動作が減り、取り回し性が改善される。更に
パワーステアリング機構を付設することで、特に低速時
の大舵角時の負荷が軽減され、操舵感覚が定舵角比操舵
装置と同様になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラック・アンド・ピニ
オン機構を有する車両の操舵装置に関し、特にラック・
アンド・ピニオン機構のギヤ比が舵角に応じて変化する
可変ギヤ比操舵装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ラック・アンド・ピニオン機構を有する
操舵装置にあっては、ハンドルに連結された操舵軸から
自在継ぎ手、連結軸を介して連結されたピニオンの回転
運動をこれに噛み合うラックの直線運動に変換し、更に
タイロッド及びナックルアームを介して車輪の転舵運動
に変換している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の一般
的なラック・アンド・ピニオン機構にあっては、ピニオ
ン及びラック歯のピッチを一定として、最大転舵角がハ
ンドル片側１．５回転（５４０゜）で得られるように、
即ち転舵特性を１．５回転（５４０°）程度とすること
が一般的である。従って、乗車する前に車輪を目視し、
その後ハンドルを目視すればハンドル１の位置に対する
車輪の切れている方向はある程度直感的に分かるもの
の、タイヤの切れ角θは分からない場合が多い。例え
ば、図３（ａ）の場合には、実際のハンドル１の切れ角
β゜と直感的に判断したハンドルの切れ角とは概ね一致
する。ところが、図３（ｂ）の場合、実際のハンドル１
の切れ角は３６０゜＋βであるが、見かけ上ではハンド
ル１の切れ角がβ゜であるのか３６０＋β゜であるのか
を判断し難い。場合によっては判断を誤って、発進時に
β゜だけハンドルを切り戻してタイヤが真っ直ぐにある
状態と思い込むことがある。すると、運転者は車両が思
わぬ方向に進行しようとすることでこれに気付いて急峻
なハンドル修正を行わなければならず、不快感を覚える
ことがあった。

【０００４】また、上記したような片側５４０゜回転す
るハンドルの操作では、その応答性が低く、俊敏な転舵
を必要とする走行には不向きであるばかりでなく、図４
に示すように、１８０゜及び４５０゜近辺でハンドルを
握る手を交差させ、更に持ち替えなければならず、その
部分での車両の微妙な操舵が困難になり、取り回し性が
低下する。転舵特性を１．５回転よりも小さくすれば良
いが、今度は中央（舵角０゜）付近での応答性が高すぎ
て場合によっては高速安定性が低下する心配がある。

【０００５】本発明は上記したような従来技術の問題点
に鑑みなされたものであり、その主な目的は、高速安定
性や低速時の取り回し性を損なうことなく停車時の車輪
の転舵角を見た目のハンドル舵角から直感的に認識する
ことが容易であり、かつそのためのコストアップを最小
限にした車両の操舵装置を提供することにある。

【０００６】本発明者らは、中高速走行時の操舵の常用
域（例えば、ニュートラルから左右に約１５０゜程度の
範囲）では、大舵角時と比べてハンドルの操舵量に対し
てラック軸のストロークを小さく、即ちギア比の比較的
大きな領域を設け、低速走行で大きな転舵を行う際には
ハンドルの大操舵角範囲でラック軸のストロークを大き
くして、ハンドルの全体の回転角を小さくするようにし
た可変舵角比操舵装置、特にその可変ギア比機構に、例
えばラック・アンド・ピニオン機構を用いて、そのラッ
クの歯を可変ピッチにした可変舵角比操舵装置を用いる
ことで転舵特性をある程度自由に設定できる点に着目し
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的は本発明に
よればラック歯のピッチが中立位置よりも端部付近で大
きくなるように設定されたラック・アンド・ピニオン機
構を介してハンドルと転舵輪とを連結してなる車両の操
舵装置に於て、車輪に最大転舵角を発生する前記ハンド
ルの最大回転角が片側１回転以内となるように前記ラッ
ク歯のピッチを設定したことを特徴とする車両の操舵装
置を提供することにより達成される。特に、前記ハンド
ルの回転角を片側約１回転に設定すると良く、当該操舵
装置に補助操舵力を付加するパワーステアリング装置を
設けると更に良い。

【０００８】

【作用】このようにすれば、ハンドルの角度のみを見て
実際にどの程度車輪が傾いているかを判断できる。しか
も中立位置付近ではラック歯のピッチが一定の従来の操
舵装置と同様な応答性を得ることができる。また、ハン
ドルの最大回転角を片側１回転以内とすることで最大転
舵角に至るまでにハンドルを握る手を交差させ、更に持
ち替える動作が１回で良くなり、取り回し性が改善され
る。

【０００９】図５は最大転舵角が得られる最大ハンドル
舵角と、回頭性（ハンドル舵角とヨー角との関係）との
関係を示すグラフであり、ラック・アンド・ピニオン機
構のラックの歯を可変ピッチにした可変舵角比操舵装置
（以下、本明細書中では単に可変舵角比操舵装置と記
す。）を実線で示し、ラック歯のピッチが一定の操舵装
置（以下、本明細書中では定舵角比操舵装置と記す。）
を破線で示す。一般に回頭性は０．３程度が好ましいと
されており、０．３程度の回頭性を得るためには定舵角
比操舵装置では転舵特性５４０°前後、可変舵角比操舵
装置では転舵特性３００°程度以上となる。従って、ハ
ンドルの回転角を片側約１回転に設定すれば、応答性が
過敏になることなく走行時の操縦感覚は従来の転舵特性
を１．５回転としたものと略同様となる。このような設
定においてパワーステアリング機構を付設することによ
り、特に低速時の大舵角時の負荷が著しく軽減され、操
舵感覚が定舵角比操舵装置と同様になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。

【００１１】図１は、本発明が適用された電動パワース
テアリング装置を有するラック・アンド・ピニオン形式
の操舵装置の概略構成を示す図である。ハンドル１に一
体結合されたステアリングシャフト２に自在継手３ａ・
３ｂを有する連結軸３を介してラック・アンド・ピニオ
ン機構のピニオン４が連結され、ピニオン４に噛合して
車幅方向に往復動し得るラック軸５の両端に、タイロッ
ド６を介して左右の前輪７のナックルアームが連結され
ている。これにより、通常のラック・アンド・ピニオン
式の転舵操作を行うことができるようになっている。ま
た、ハンドル１の手動操舵力を軽減するために、補助操
舵力を付加する電動パワーステアリング装置８がラック
軸５に作用するようになっている。

【００１２】ステアリングギアボックス内には、ピニオ
ン４に作用する手動操舵力を検出するためのトーション
バーを内蔵する操舵トルク検出器１０が設けられてお
り、その検出信号が制御部１１に入力している。制御部
１１は、検出信号を主信号として、モータ駆動信号を電
動パワーステアリング装置１２内のモータ８に出力して
これを制御するようになっている。

【００１３】上記操舵装置に於て、中高速走行時の操舵
の常用域（例えばニュートラルから左右に約１５０゜程
度の範囲）では、大舵角時と比べてハンドル１の操舵量
に対してラック軸５のストロークを小さく、即ちギア比
の比較的大きな領域を設け、低速走行で大きな転舵を行
う際にはハンドル１の大操舵角範囲でラック軸５のスト
ロークを大きくして、ハンドル１の全体の回転角を小さ
くするべく、ラック歯５ａを図２（ａ）、図２（ｂ）に
示すように可変ピッチにしている。即ち、ラック歯５ａ
のピッチをニュートラル（ピニオン４を図の想像線で示
した部分）から離れるに連れて大きくしている（ピニオ
ン４を図の実線で示した部分）。そして、ピニオン４が
略１回転（３６０゜回転）するとラック歯５ａの終端に
至り、最大転舵角となるように、即ち転舵特性が１回転
程度に設定されている。従って、ハンドル１を左右いず
れか一方に略１回転させると最大転舵角となり、停車
時、ハンドル１の角度で車輪の転舵角を容易に認識でき
る。また、図５に示すように、可変舵角比操舵装置に於
て転舵特性が３００゜よりも大きいことから回頭性は
０．３程度となり、適正な操舵感覚を得ることができ
る。

【００１４】尚、本実施例ではラック・アンド・ピニオ
ン機構を用いて、そのラックの歯を可変ピッチにした可
変舵角比操舵装置を用いたが、ピニオンとステアリング
ホイールとの間の伝達比が舵角に応じて変化するものな
ど、他の可変舵角比操舵装置を用いても同様な効果が得
られ、その設定も任意に変更可能であることは云うまで
もない。

【００１５】

【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明による車両の操舵装置によれば、ラック歯のピッチ
が中立位置よりも端部付近で大きくなるように設定され
たラック・アンド・ピニオン機構を介してハンドルと転
舵輪とを連結してなる車両の操舵装置に於て、車輪に最
大転舵角を発生するハンドルの最大回転角を片側１回転
以内とすることで、停車時、ハンドルの角度で車輪の転
舵角を容易に認識できる。また、中立位置付近ではラッ
ク歯のピッチが狭くなり、ハンドルの操舵量に対してラ
ック軸のストロークが小さいことから、この中立付近の
フリクション、慣性などの機構から生じる操作低下要因
と、ハンドル角に対する車両挙動、例えばヨーレート、
横加速度などが敏感になるのを抑制することができ、高
速走行時の操縦性を低下させることがない。しかも最大
転舵角に至るまでにハンドルを握る手を交差させ、更に
持ち替える動作が１回で良くなり、取り回し性が改善さ
れる。また、ハンドルの最大回転角を片側３００度以上
にすることで、回頭性が好ましい０．３程度になり、高
い操縦性が得られる。更に、このような設定においてパ
ワーステアリング機構を付設することで、特に低速時の
大舵角時の負荷が著しく軽減され、操舵感覚が定舵角比
操舵装置と同様になり、位相高い操縦性が得られる。し
かも、それをラック歯のピッチを変更するのみで達成で
きるのでコストアップを最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された電動パワーステアリング装
置を有するラック・アンド・ピニオン形式の操舵装置の
概略構成を示す図。

【図２】（ａ）は、図１の要部拡大平面図、（ｂ）は、
（ａ）のｂ−ｂ線について見た断面図。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、従来の定舵角比操舵装置
に於けるハンドルの切れ角とタイヤの切れ角との関係を
示す図。

【図４】ハンドル舵角と取り回し性との関係を示すグラ
フ。

【図５】最大転舵角が得られる最大ハンドル舵角と、回
頭性（ハンドル舵角とヨー角との関係）との関係を示す
グラフ。

【符号の説明】

１ ハンドル ２ ステアリングシャフト ３ 連結軸 ３ａ・３ｂ 自在継手 ４ ピニオン軸 ５ ラック ５ａ ラック歯 ６ タイロッド ７ 前輪 ８ 電動パワーステアリング装置 １０ 操舵トルク検出器 １１ 制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラック歯のピッチが中立位置よりも端
   部付近で大きくなるように設定されたラック・アンド・
   ピニオン機構を介してハンドルと転舵輪とを連結してな
   る車両の操舵装置に於て、 車輪に最大転舵角を発生する前記ハンドルの最大回転角
   が片側１回転以内となるように前記ラック歯のピッチを
   設定したことを特徴とする車両の操舵装置。
2. 【請求項２】 前記ハンドルの最大回転角を片側３０
   ０度以上にしたことを特徴とする請求項１に記載の車両
   の操舵装置。
3. 【請求項３】 前記ハンドルの回転角を片側約１回転
   にしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記
   載の車両の操舵装置。
4. 【請求項４】 当該操舵装置に補助操舵力を付加する
   パワーステアリング装置を設けたことを特徴とする請求
   項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両の操舵装置。