JPH07257406A

JPH07257406A - 車両用可変舵角比操舵装置

Info

Publication number: JPH07257406A
Application number: JP6074192A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimizu; 康夫清水; Toshitake Kawai; 俊岳河合; Shigeru Tajima; 繁田島
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: US5489004A; DE19508708A1; JP2866302B2; DE19508708C2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】低速域では少ない操舵量で大舵角が得られ、
高速域では過度に敏感にならないようにでき、しかもそ
の精度並びに剛性を高めることができる車両用可変舵角
比操舵装置を提供する。【構成】ステアリングホイールの回転力が伝達される
入力軸１１と、操向車輪に転舵力を伝達する出力軸との
間に設けられ、入力軸と出力軸との一方に連結される第
１の軸１１と、相対移動可能に第１の軸に連結された第
２の軸１２と、第１の軸と第２の軸とを相対移動させる
駆動手段と、第２の軸に偏心的に一体結合される第３の
軸１７とを有する。駆動手段の構成を、ケーシング１３
ａ，１３ｂに回動可能に支持され、かつ自身の回動中心
と偏心した位置で前記第１の軸または第２の軸を回動可
能に支持した支持部材と、支持部材を回動させる駆動源
とを有するものとする。

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
の操舵角度に対する操向車輪の転舵角度の割合、すなわ
ち舵角比を変化させるための車両用可変舵角比操舵装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、自動車用操舵装置は、図８に示し
たようなラック＆ピニオン機構を用いたものが一般に普
及している。これは周知のように、ステアリングホイー
ル１に一体結合されたステアリングシャフト２に対し、
自在継手３を有する連結軸４を介して直結されたピニオ
ン５の回転運動（β）を、ピニオン５に噛合したラック
６の直線運動（Ｌ）に変換し、ラック６の直線運動を、
タイロッド７及びナックルアーム８を介して車輪９の転
舵運動（Ｔ）に変換するようになっている。

【０００３】さて、上記在来形式の操舵装置は、ステア
リングホイール１の回転角度（α）に対して車輪の転舵
角度が実質的に直線的に変化する線形の舵角特性を有し
ているが、車両の取り回し性のみを考慮すると、車輪の
最大転舵角を得るためのステアリングホイールの回転角
度は小さい方が好ましい。そこで例えば図９に一点鎖線
（ｖ）で示したような舵角特性に設定すると、ステアリ
ングホイールの操舵量が低減されるので低速走行域では
好ましい運動性が得られる反面、高速走行域ではステア
リングホイールの操舵角に対する車両挙動（ヨーレイ
ト、横加速度、ロール等）が過度に鋭敏になるため、む
しろステアリングホイールを切りすぎないように配慮す
る必要が生ずる。これはステアリングホイールの操舵角
と車両挙動との関係が一義的に決められず、例えば走行
速度が増大するに連れて車体に作用するヨーレイトや横
加速度の立ち上がりが鋭敏になるなど、走行速度によっ
て車両の旋回応答性が変化することに基因する。

【０００４】そこで一般には、図９に細線（ｗ）で示す
ように、ステアリングホイールの中立位置から左右に
１．５回転程度で最大転舵角が車輪に与えられるよう
に、高速走行時の安定性を重視した舵角特性に設定され
ている。

【０００５】ところが、これを実際の操舵範囲に於ける
ステアリングホイール回転角に走行速度を対応させて見
ると、図１０に細線（ｘ）で示すように、低速走行域で
のステアリングホイール操舵量が過大になり、高速走行
域でのステアリングホイール操舵量が過小になる、とい
う欠点が浮かび上がる。理想的には、低速走行域に於て
も、高速走行域に於ても、同様な操舵感覚、即ち、図１
０に太線（ｙ）で示すような特性になることが望まれ
る。これは低速走行時の実用上のステアリングホイール
回転角を減少させるためにギヤ比（図８のβ／α）を増
大させ、さらに高速走行時の実用上のステアリングホイ
ール回転角を増大させるためにギヤ比を減少させること
により達成される。

【０００６】このような舵角特性を実現し得るものとし
て、本出願人は、図１１に示す可変舵角比操舵装置を特
願平５−４４６９９号に於て提案した。この可変舵角比
操舵装置は、ステアリングホイールに連結される入力軸
（第１の軸）１０１が、複列型軸受１０２を介して略円
筒形の支持部材１０３に支持され、この支持部材１０３
は、支持部材１０３に一体的に設けられた支持ピン１０
４・１０５を介してケース１０６に摺動自在に支持され
ている。そして操向車輪に転舵力を伝達するピニオン５
に連結される出力軸（第３の軸）１０７に一体的に設け
られた偏心軸（第２の軸）１０８が、スライドカプリン
グ１０９を介して入力軸１０１に連結されている。これ
によれば、入力軸１０１に直交する向きに支持部材１０
３を移動させることにより、入力軸１０１と出力軸１０
７間の偏心量が変化するので、舵角比を連続可変させる
ことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、可変舵角比
操舵装置の剛性や作動精度が低いと、例えば、ステアリ
ングホイールの回転角と車輪の転舵角との関係が、車輪
に作用する負荷の変動の影響を大きく受けたり、車輪を
転舵する際にステアリングホイールの回転角の遊びが大
きくなったかのような感覚を運転者に与えたりする。ま
た、ギヤ比を変化させる際の作動が円滑でなくなるた
め、操舵フィーリングを低下させる。

【０００８】しかるに、この可変舵角比操舵装置を用い
た場合、図９から分かるように、在来の操舵装置の特性
（ｗ）と比較してギヤ比が大きくなっているので、操舵
フィーリングを低下させないためには、在来の操舵装置
に比してその剛性をより以上に高め、ギヤ比を変化させ
る際の作動を円滑化する必要があるが、上記既出願の構
造に於ては、支持ピン１０４・１０５とケース１０６間
が滑り接触であるため、その支持精度並びに支持剛性を
高め、かつ作動を円滑化することが困難であった。

【０００９】本発明は、このような観点に立脚して案出
されたものであり、その主な目的は、ステアリングホイ
ールの操舵角と車両挙動との関係が走行速度によって大
幅に変化せず、即ち、低速域では少ない操舵量で大舵角
が得られ、高速域では過度に敏感にならないようにする
ことができ、しかもその精度、剛性並びに作動の円滑性
を比較的簡単に高めることができるように構成された車
両用可変舵角比操舵装置を提供することにある。

【００１０】このような目的は、本発明によれば、ステ
アリングホイールの操舵角度に対する操向車輪の転舵角
度の割合を可変可能とするべく、前記ステアリングホイ
ールの回転力が伝達される入力軸と、前記操向車輪に転
舵力を伝達する出力軸との間に設けられ、前記入力軸と
前記出力軸とのいずれか一方に連結される第１の軸と、
該第１の軸の軸心を通る平面上を、該第１の軸と略平行
な状態で相対移動可能なように該第１の軸に連結された
第２の軸と、前記第１の軸と前記第２の軸とを前記平面
上で相対移動させる駆動手段と、前記第２の軸に偏心的
に一体結合され、かつ前記入力軸と前記出力軸とのいず
れか他方に連結される第３の軸と、これら第１の軸、第
２の軸、および第３の軸を受容するケーシングとを有す
る車両用可変舵角比操舵装置であって、前記駆動手段
が、前記ケーシングに回動可能に支持され、かつ自身の
回動中心と偏心した位置で前記第１の軸または前記第２
の軸を回動可能に支持した支持部材と、該支持部材を回
動させる駆動源とを有することを特徴とする車両用可変
舵角比操舵装置を提供することによって達成される。特
に、前記第１の軸と前記第２の軸との間に、前記第１の
軸の軸心を通る平面上を該第１の軸に直交する向きに摺
動するスライダが設けられ、該スライダに前記第２の軸
が枢着されているものとすると良い。

【００１１】

【作用】このような構成によれば、例えば入力軸に連結
された第１の軸に対して第２の軸を平行移動すると、第
１の軸と第２の軸との軸心の偏心量が連続的に変化する
こととなる。そして第２の軸は、例えば出力軸に連結さ
れた第３の軸の軸心回りで旋回動するので、第１の軸の
回転に伴って第２の軸が旋回動すると、第１の軸と第３
の軸との軸心が互いに偏心した状態にあっては、第１の
軸と第３の軸との回転角が不一致となる。これにより、
第１の軸を等角度ずつ回転させた際の第３の軸の角度変
化率を、漸進的に増大させることができる。また、第１
の軸と第３の軸との軸心の偏心量を連続的に変化させる
ことにより、実用上の舵角比を連続的に変化させること
ができる。

【００１２】また、これによれば、第１の軸と第２の軸
との偏心量を変化させるための支持部材に偏心カムの構
造を応用できるので、ケーシングに対して支持部材を転
動軸受を介して支持することができるので、ケーシング
に対する第１の軸または第２の軸の支持精度、支持剛
性、および作動の円滑性を向上することができる。特に
第１の軸と第２の軸との間に設けたスライダに平面型転
動軸受を用いることができ、スライダに対して転動軸受
を介して第２の軸を枢着できるので、連結部の精度、剛
性、および作動の円滑性をより一層高めることができ
る。

【００１３】

【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。

【００１４】図１〜図３は、本発明の第１の実施例を示
している。本装置は、図８に於ける符号Ｖで示した部分
に装着されるものであり、図１に於ては図示されていな
いステアリングホイール１に連結される第１の軸として
の入力軸１１は、玉軸受１２を介して上部ケーシング１
３ａに回動自在に支持された支持部材１４の偏心位置
に、球軸受１５を介して回転自在に支持されている。こ
の入力軸１１の下部ケーシング１３ｂ内に突入した端部
には、後記する出力軸に回転力を伝達するカプリング１
６が形成されている。

【００１５】ステアリングホイール１の回転運動を直線
運動に変換するべく、ラック６に噛合したピニオン５に
一体形成された第３の軸としての出力軸１７は、一対の
玉軸受１８ａ・１８ｂを介して下部ケーシング１３ｂに
回動自在に支持されている。この出力軸１７の下部ケー
シング１３ｂ内に突入した端部には、第２の軸としての
中間軸１９が、出力軸１７の中心から偏心した位置に突
設されており、この中間軸１９と、上記入力軸１１に一
体形成されたカプリング１６との間が、平型ニードル軸
受２０を介在させたスライダ２１と、円錐ころ軸受２２
とを介して互いに連結されている。また、入力軸１１と
上部ケーシング１３ａ間には、可撓性の筒状部を有する
シール部材Ｓが設けられており、これによって装置内の
気密が保持されるようになっている。

【００１６】図２に併せて示すように、カプリング１６
の下面には、下方が拡開し、かつ開放した台形断面の溝
２３が凹設されている。そして上記した一対の平型ニー
ドル軸受２０を介在させたスライダ２１が、この溝２３
の互いに対向する斜面を摺動するように、溝２３内に係
合している。またスライダ２１の下面の中心部には、円
錐ころ軸受２２を介して相対回動可能なように、中間軸
１９が係合している。

【００１７】下部ケーシング１３ｂには、出力軸１７の
下端を支持する玉軸受１８ｂのアウタレースに当接する
アジャストねじ２４が螺着されている。このアジャスト
ねじ２４を適宜に締め込むことにより、ピニオン５が軸
線方向に押圧され、カプリング１６を介した入力軸１１
と出力軸１７間に適度なプリロードが与えられる。これ
によってカプリング１６のがたを除去して連結剛性を向
上させることができる。

【００１８】図３に良く示されるように、支持部材１４
の外周部の一部には、扇形の部分的ウォームホイル２５
が形成されている。このウォームホイル２５には、ウォ
ーム減速機構２６を介したモータ２７にて駆動されるウ
ォーム２８が噛合しており、支持部材１４に対して所定
の角度範囲に渡る回動運動を与えることができるように
なっている。なお、このウォーム２８は、偏心カムを応
用したバックラッシュ除去部材２９を介して上部ケーシ
ング１３ａに支持されており、バックラッシュ除去部材
２９の端部に設けられた六角孔３０に六角棒レンチを係
合させてこれを上部ケーシング１３ａに対して回動させ
ることにより、その軸心が移動してウォームホイル２５
との噛み合い隙間が変化するようになっている。また、
このウォーム２８の軸心の移動を許容するために、ウォ
ーム２８とウォーム減速機構２６との間は、オルダム継
手３１を介して連結されている。

【００１９】上部ケーシング１３ａには、支持部材１４
の上面に突設されたピン３２に係合して支持部材１４の
回動角度を検出するために、差動トランス等からなる変
位センサ３３が取付けられている。

【００２０】本装置は、変位センサ３３が発する支持部
材１４の回動量、即ちこれに支持された入力軸１１の偏
心量信号と、車速センサ３４が発する走行速度信号とを
制御装置３５に入力し、走行速度に対応して設定された
目標偏心量と変位センサ３３からの実偏心量とを一致さ
せるように、フィードバック制御にてモータ２７の制御
が行われる。

【００２１】次に本実施例の作動原理について図４を参
照して説明する。入力軸１１の回転中心をＡ、出力軸１
７の回転中心をＢ、中間軸１９の作用点をＣとし、ＢＣ
間寸法をｂ、入力軸１１と出力軸１７との間の偏位量
（ＡＢ間寸法）をａ、入力軸１１の回転角度（ステアリ
ングホイール操舵角）をα、出力軸１７の回転角度（ピ
ニオン回転角）をβとすると、

【００２２】ｂ・ｓｉｎβ＝（ｂ・ｃｏｓβ−ａ）ｔａｎα であるから、 α＝ｔａｎ^-1（ｂ・ｓｉｎβ／ｂ・ｃｏｓβ−ａ）で表される。

【００２３】入力軸１１を回転させると、中間軸１９
は、入力軸１１のカプリング１６のスライダ２１との係
合により、出力軸１７の軸心回りでクランク回転する。
ここで支持部材１４を回動させると、支持部材１４の偏
心カム作用により、図２並びに図３のＡ0〜Ａ2の範囲で
入力軸１１の軸心位置が変化する。これにより、入、出
力軸間の偏位量ａを適宜に定めて入力軸１１と出力軸１
７との軸心同士を互いに偏心させると、入力軸１１と出
力軸１７との回転角が不一致となる。しかも入力軸１１
を等角度ずつ回転させた際の出力軸１７の角度変化率が
漸進的に増大することとなる（図５の太線（ａ1）並び
に細線（ａ2）参照）。

【００２４】ここで入力軸１１と出力軸１７との軸心の
偏位量ａを、ａ2〜ａ0（ａ2＞ａ1＞ａ0＝０）の範囲で
連続的に変化させることにより、入力軸１１の回転角度
に対する出力軸１７の回転角度の割合（β／α）、即ち
実用上の舵角比を連続的に変化させることができ、入、
出力軸間の偏位量ａを大きくすると、入力角α変化に対
する出力角β変化率の漸進性が高まり、入、出力軸間の
偏位量ａを０にすれば、図５に一点鎖線（ａ0）で示す
ように、入力角αと出力角βとは等しくなる。この舵角
比の変化を、例えば低速走行域ではａ0側に、高速走行
域ではａ2側になるように制御すると、図９に太線で示
した範囲で舵角比特性を変化させることが可能となり、
低速域ではステアリングホイールの操舵角度αに対する
ラックストロークＬを在来の操舵装置に比して大きく設
定してより一層敏感（シャープ）な特性を実現でき、高
速域ではステアリングホイールの操舵角度αに対するラ
ックストロークＬを在来の操舵装置に比して小さくして
より一層鈍感（安定）な特性を実現できる。従って、実
用上のステアリングホイール操舵角と走行速度との関係
を、図に太線（ｙ）で示したようなフラットな特性とす
ることができる。

【００２５】次に本発明の第２の実施例について図６を
参照して説明する。なお、上記第１実施例に対応する部
分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実
施例に於ては、入力軸１１が、一対のスラストニードル
軸受３６と１つのラジアルニードル軸受３７とを介して
支持部材１４に枢着され、出力軸１７の下端が、一組の
スラストニードル軸受３８およびラジアルニードル軸受
３９を介して下部ケーシング１３ｂに枢着されている。

【００２６】本実施例の場合、軸受手段として、径方向
を支持するラジアル軸受と軸方向を支持するスラスト軸
受とを、共にニードル軸受により構成したことにより、
軸受の外径寸法をより一層小さくすることができる。ま
たニードル軸受は、玉軸受が点接触であるのに対して線
接触であるため、より一層高い強度および耐久性が得ら
れ、剛性を向上することができるという利点がある。

【００２７】次に本発明の第３の実施例について図７を
参照して説明する。なお、上記第２実施例に対応する部
分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実
施例に於ては、入力軸１１並びに支持部材１４を回動自
在に支持する軸受４０・４１に、ラジアル方向とスラス
ト方向とを同時に支持し得るクロスローラ軸受を用いて
いる。この軸受は、各ローラが交互に直角方向に整列し
ているので、径方向並びに軸方向の大きさを更に小さく
することができる。一般的にラックアンドピニオン機構
の操舵装置は、ピニオンから上方の高さ寸法が小さい方
が車両への搭載性が良いので、このようにすれば、装置
寸法をより一層小型化できるという利点が得られる。

【００２８】

【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ことから、駐車時の取り回
し性、中低速時のシャープなハンドリング、及び高速時
の安定性を同時に向上させることのできる望ましい操舵
特性を、きわめて簡単な構成にて獲得することができ
る。しかも入、出力軸間の偏位量の設定部に偏心カムの
構造を応用したので、転動軸受を介してケーシングに支
持部材を支持することができ、また入、出力軸間を連結
するカプリング部分にも転動軸受を用いることができる
ので、精度および剛性が高められ、強度および耐久性を
向上することができる。よって舵角比を変化させるため
の軸心の移動操作が円滑化され、しかも操舵装置の剛性
が向上するので、良好な操舵フィーリングが得られるよ
うになる。

【００２９】また、本発明の構造によると、第１または
第２の軸が、ケーシングに回転自在に支持された円筒状
をなす支持部材に偏心して支持されているため、第１ま
たは第２の軸を回転自在に支持する軸受の外径を小さく
することができ、全体を小型化する上に有効である。

【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】軸部の分解斜視図。

【図３】図１のIII−III線に沿う断面図。

【図４】本発明装置の作動原理を説明するための説明
図。

【図５】本発明装置の舵角比特性線図。

【図６】第２の実施例の図１に対応する断面図。

【図７】第３の実施例の図１に対応する断面図。

【図８】在来の車両操舵装置の概略構成図。

【図９】舵角比特性線図。

【図１０】走行速度とハンドル回転角の関係を示すグラ
フ。

【図１１】先行技術の一例を示す図１に対応する断面
図。

【符号の説明】

１ステアリングホイール２ステアリングシャフト３自在継手４連結軸５ピニオン６ラック７タイロッド８ナックルアーム９車輪１１入力軸（第１の軸）１２玉軸受１３ａ上部ケーシング１３ｂ下部ケーシング１４支持部材１５玉軸受１６カプリング１７出力軸（第３の軸）１８ａ・１８ｂ玉軸受１９中間軸（第２の軸）２０平型ニードル軸受２１スライダ２２円錐ころ軸受２３台形断面の溝２４アジャストねじ２５部分的ウォームホイル２６ウォーム減速機構２７モータ２８ウォーム２９バックラッシュ除去部材３０六角孔３１オルダム継手３２ピン３３偏位センサ３４車速センサ３５制御装置３６・３８スラストニードル軸受３７・３９ラジアルニードル軸受４０・４１クロスローラ軸受

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホイールの操舵角度に対す
る操向車輪の転舵角度の割合を可変可能とするべく、前
記ステアリングホイールの回転力が伝達される入力軸
と、前記操向車輪に転舵力を伝達する出力軸との間に設
けられ、前記入力軸と前記出力軸とのいずれか一方に連
結される第１の軸と、該第１の軸の軸心を通る平面上
を、該第１の軸と略平行な状態で相対移動可能なように
該第１の軸に連結された第２の軸と、前記第１の軸と前
記第２の軸とを前記平面上で相対移動させる駆動手段
と、前記第２の軸に偏心的に一体結合され、かつ前記入
力軸と前記出力軸とのいずれか他方に連結される第３の
軸と、これら第１の軸、第２の軸、および第３の軸を受
容するケーシングとを有する車両用可変舵角比操舵装置
であって、前記駆動手段が、前記ケーシングに回動可能に支持さ
れ、かつ自身の回動中心と偏心した位置で前記第１の軸
または前記第２の軸を回動可能に支持した支持部材と、
該支持部材を回動させる駆動源とを有することを特徴と
する車両用可変舵角比操舵装置。
【請求項２】前記第１の軸と前記第２の軸との間に、
前記第１の軸の軸心を通る平面上を該第１の軸に直交す
る向きに摺動するスライダが設けられ、該スライダに前
記第２の軸が枢着されていることを特徴とする請求項１
に記載の車両用可変舵角比操舵装置。