JP2000072014A - ステアリング装置 - Google Patents

ステアリング装置

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JP2000072014A
JP2000072014A JP24214198A JP24214198A JP2000072014A JP 2000072014 A JP2000072014 A JP 2000072014A JP 24214198 A JP24214198 A JP 24214198A JP 24214198 A JP24214198 A JP 24214198A JP 2000072014 A JP2000072014 A JP 2000072014A
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潤 福田
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    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00Steering gears
    • B62D3/02Steering gears mechanical
    • B62D3/12Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • B62D3/126Steering gears mechanical of rack-and-pinion type characterised by the rack

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ラックアンドピニオン式のステアリング装置に
おいて、所望のギヤ比に自由に設定できること。 【解決手段】舵角センサ36により検出される舵角に応
じて、コントローラCが圧力制御弁35を制御し、プラ
ンジャ28によってラック軸2を周方向に回転変位させ
る。ラック軸2は周方向位置に応じてピニオン3との噛
み合いのギヤ比を変化させることのできるラック歯17
を有する。中立位置付近で相対的に高いギヤ比を得る態
様や、ストロークエンド付近で相対的に高いギヤ比を得
る態様を自由に選択して設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】ラックアンドピニオン式のス
テアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】一般に、
パワーステアリング装置において、操舵補助力を車両の
走行速度に応じて変更する速度感応型のものがある。低
速走行時には、アシスト力を大きくしてステアリングホ
イールの操作力を軽くし、高速走行時にはアシスト力を
小さくしてステアリングホイールの操作力を重くするよ
うにしている。
【0003】一方、ステアリングの切れがシャープであ
り、リンケージが簡単でFF車への搭載が容易であるこ
とから、ラックアンドピニオン式のステアリング装置が
多用されている。このラックアンドヒニオン式のステア
リング装置において、ラック歯のピッチをラック軸の軸
方向に関して変更してあるギヤ比変更型のものがある
(例えば特公昭52−29049号公報参照)。ギヤ比
の変更の態様としては、操舵角度が小さい中立点付近の
領域でギヤ比を相対的に高くする場合と、操舵角度が大
きい領域でギヤ比を相対的に高くする場合とがある。し
かしながら、操舵角度に関するギヤ比特性が、製造時に
一義的に設定されてしまうという問題がある。
【0004】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、所望のギヤ比に自由に設定することができるステ
アリング装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の課題解決手段として、請求項1記載の発明の態様は、
ピニオンと噛み合い且つ軸方向に移動可能なラック軸を
周方向に変位させる駆動手段を備え、上記ラック軸は周
方向位置に応じてギヤ比を変化させることを特徴とする
ものである。本態様では、駆動手段によってラック軸を
所要の周方向位置に変位させ、変位させた周方向位置に
応じたギヤ比を得ることができる。
【0006】請求項2記載の発明の態様は、請求項1に
おいて、車両に設けられて所定の状態量を検出する状態
量検出手段からの信号に応じてラック軸を周方向に変位
させるように駆動手段を制御する制御手段をさらに備
え、上記所定の状態量は、車両の走行速度および操舵角
度の少なくとも一つを含むことを特徴とするものであ
る。本態様では、例えば車両の走行速度や操舵角度に応
じて、ギヤ比を変更することができる。
【0007】請求項3記載の発明の態様は、請求項1に
おいて、車両に設けられてユーザが操作するスイッチ
と、このスイッチの操作信号に応じてラック軸を周方向
に変位させるように駆動手段を制御する制御手段とをさ
らに備えることを特徴とするものである。本態様では、
ユーザーのスイッチ操作によって、ギヤ比を変更するこ
とができる。
【0008】請求項4記載の発明の態様は、請求項1,
2又は3において、上記駆動手段は圧油の供給を受けて
ラック軸に周方向への回転モーメントを与えるプランジ
ャを含むことを特徴とするものである。本態様では、油
圧式のプランジャを用いるのでラック軸を周方向に変位
させるための十分な力を得ることができる。請求項5記
載の発明の態様は、請求項4において、操舵補助力を発
生するパワーシリンダに圧油を供給する油圧源をさらに
備え、この油圧源から制御バルブを介して上記プランジ
ャに圧油が供給されることを特徴とするものである。本
態様では、プランジャへの圧油の供給源として、パワー
シリンダのための油圧源を利用するので、構造を簡素化
することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を添
付図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の一実施の
形態のステアリング装置の概略構成図である。本実施の
形態では、本発明が油圧式のパワーステアリグ装置に適
用された場合に則して説明するが、本発明はこれに限定
されるものではなく、本発明をマニュアル式のステアリ
ング装置や、電動式のバワーステアリング装置にも適用
することができる。
【0010】図1を参照して、本ステアリング装置1
は、ラック軸2とピニオン3とを含むパワーアシスト付
きのラックアンドピニオン機構を備えている。ラック軸
2の周囲は筒状のラックハウジング4によって覆われて
おり、ラック軸2はこのラックハウジング4によって軸
方向にスライド自在に支持されている。ラック軸2の両
端は、それぞれボールジョイント5を介してタイロッド
6に連結され、このタイロッド6が操舵輪7に連結され
ている(図1ではラック軸2の一方の端部のみを示
す。)。8はラックハウジング4の端部からタイロッド
6のエンド付近までを覆う伸縮自在なダストブーツであ
る。ダストブーツ8はボールジョイント5やラック軸2
に汚れが付着することを防止する。
【0011】9は図示しない舵輪に連結される本ステア
リング装置1の入力軸であり、入力軸9の上端部は主ハ
ウジング10から突出している。この主ハウジング10
内には、ピニオン3を形成する出力軸11と、入力軸9
および出力軸を互いに相対角変位可能に連結するトーシ
ョンバー(図示せず)とが収容されている。また、主ハ
ウジング10内には、入、出力軸間の相対角変位に基づ
いて油圧ポンプPからの圧油をパワーシリンダ12の左
右のシリンダ室13,14の一方に択一的に供給すると
ともに、他方のシリンダ室からの油を油タンクTに戻す
コントロールバルブが内蔵されている。
【0012】パワーシリンダ12は、ラックハウジング
4の一部を構成するラックチューブ15内を液密的に封
止して上記の油室13,14を形成したものからなる。
この油室13,14には、ラック軸2の途中部に固定し
たピストン16が摺動自在に嵌め合わされている。この
ピストン16の両側の油室13,14間の差圧によって
ラック軸2に与えられる油圧力が、ラック軸2の軸長方
向に沿ってなされる舵取り動作を直接的に補助する。
【0013】ラック軸2の軸方向の所定の範囲にラック
歯17が形成されている。図1のII−II線に沿う断面を
示す図2を参照して、ラック歯17は周方向に関して、
例えばピッチが変更されている。ラインLAをピニオン
3と噛み合う位置まで回転させて中央ラインCLに沿わ
せた場合に、最も高いギヤ比Aを達成でき、ラインLB
をピニオン3と噛み合う位置まで回転させて中央ライン
CLに沿わせた場合に、最も低いギヤ比Bが達成できる
ようにしてある。
【0014】図2において、40はラック軸2をピニオ
ン3に押圧するためのプリロード付与機構であり、この
プリロード付与機構40は、ラック軸2の背面に押圧さ
れる押圧部材41と、この押圧部材41をラック軸2側
に弾性付勢する付勢部材42と、付勢部材42を介して
押圧部材41を位置決めすることによりプリロードを調
整する調整ねじ43とを備えている。
【0015】図2および図1のIII −III 線に沿う断面
である図3を参照して、ラック軸2は、ラック歯17が
形成されている部分と、パワーシリンダ12との間の中
間位置において、ラック軸2と一体に回転し且つラック
軸2の軸方向にスライド自在なリング18を装着してい
る。このリング18の内周面19には突起20が形成さ
れ、この突起20が、ラック軸2の軸方向に延びる溝2
1に、ラック軸2の軸方向に移動自在に嵌め入れられて
いる。
【0016】また、リング18の外周面22には径方向
外方に延びるカンチレバー23が一体に形成されてい
る。リング18はラックチューブ15の一部を拡径して
形成された環状の第1ケーシング24内に収容され、第
1ケーシング24の内周面によって回転自在に支持され
ている。また、第1ケーシング24の周方向の一部は開
口しており、この開口部分を覆う態様にて、第2ケーシ
ング25が取り付けられている。カンチレバー23は第
2ケーシング25内に延びている。
【0017】一方、第2ケーシング25は、カンチレバ
ー23を収容して扇形のカンチレバー作動室26を区画
する第1の部分27と、駆動手段としてのプランジャ2
8のシリンダ室29を区画する第2の部分30を有して
いる。プランジャ28は、シリンダ室29内に収容され
るピストン31と、このピストン31と一体移動可能に
連結されてシリンダ室29からカンチレバー作動室26
に進退自在に突出するロッド32とを有している。ま
た、カンチレバー作動室26には、プランジャ28に抗
してカンチレバー23を押す付勢手段としての圧縮コイ
ルばね33が収容されている。
【0018】パワーシリンダ12に圧油を供給する油圧
ポンプPと上記のコントロールバルブとを接続する経路
34は、途中部から分岐する経路35を介してプランジ
ャ28のシリンダ室29に接続されている。経路35に
は、油圧ポンプPからシリンダ室29へ供給される圧油
を制御する油圧制御弁Vが介在している。この油圧制御
弁Vは、舵角センサ36からの信号を受けたコントロー
ラCによって制御される。コントローラCは、例えばマ
イクロコンピュータからなり、CPU、RAMおよびR
OMを内蔵している。
【0019】コントローラCは、内蔵するROMに記憶
された舵角と圧力制御弁Vの圧力との関係を示すデータ
(テーブルとして記憶されていても良いし、両者の関係
式として記憶されていても良い)に基づいて、舵角に応
じて圧力制御弁Vを制御する。例えば、舵角が中立位置
を含む所定の範囲内にある場合に最も低いギヤ比Bを達
成し、左右のストロークエンド側で最も高いギヤ比Aを
達成するタイプ1の特性を得るようにしても良い。ま
た、舵角が中立位置を含む所定の範囲内にある場合に最
も高いギヤ比Aを達成し、左右のストロークエンド側で
最も低いギヤ比Bを達成するタイプ2の特性を得るよう
にしても良い。
【0020】ROMに記憶する制御テーブルまたは制御
式を変更するのみで、上記の2点鎖線で囲まれる領域
(図ではハッチングを施してある)内で、ギヤ比のあら
ゆる変化特性を実現することが可能である。このように
本実施の形態によれば、ラック軸2を所要の周方向位置
に変位させることにより、変位させた周方向位置に応じ
たギヤ比を自在に得ることができる。ラック軸2の回転
はボールジョイント5内で吸収されるので、タイロッド
6が回転することはない。
【0021】共通のラック軸2およびピニオン3を用い
て、所望の特性に容易に変更することができるので、複
数の車種で、本ステアリング装置を共通化し、車種毎に
異なるギヤ比の変化特性を得ることが可能となる。特
に、ラック軸2を回転変位させるために、油圧式のプラ
ンジャ28を用いるので、小型でもラック軸2を回転変
位させるための十分な力を得ることができる。
【0022】また、プランジャ28への圧油の供給源と
してパワーシリンダ12用の油圧ポンプPを利用するの
で、構造を簡素化することができる。本発明は上記実施
の形態に限定されるものではなく、例えば、舵角センサ
36に代えて、図5(a)に示すように車速センサ37
を設け、車両の走行速度が所定の速度(例えば20Km/
h) 以下の場合に、相対的に高いギヤ比を採用するよう
にしても良い。
【0023】また、図5(b)に示すように、舵角セン
サ36および車速センサ37を設けて、両センサ36,
37からの信号に基づいてギヤ比を変更するようにして
も良い。さらに、図5(c)に示すように、ユーザが手
動で操作するスイッチ38を設け、このスイッチ38か
らの信号に基づいて、ギヤ比を複数段階又は無段階に調
整したり、舵角や車速に関するギヤ比の変化態様を選択
したりするようにしても良い。
【0024】また、プランジャ28に圧油を供給する油
圧源を、パワーシリンダ12用の油圧ポンプPとは別に
設けても良い。また、電動モータを用いて、ラック軸2
を周方向に変位させるようにしても良い。また、ラック
軸2の回転位置を検出する手段を設け、ラック軸2の回
転位置をフィードバック制御するようにしても良い。そ
の他、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【0025】
【発明の効果】請求項1記載の発明では、駆動手段によ
ってラック軸を所要の周方向位置に変位させ、変位させ
た周方向位置に応じたギヤ比を得ることができる。請求
項2記載の発明では、例えば車両の走行速度や操舵角度
に応じて、ギヤ比を変更することができる。
【0026】請求項3記載の発明では、ユーザーのスイ
ッチ操作によって、ギヤ比を変更することができる。請
求項4記載の発明では、油圧式プランジャを用いるの
で、小型でもラック軸を周方向に変位させるための十分
な力を得ることができる。請求項5記載の発明では、プ
ランジャへの圧油の供給源としてパワーシリンダのため
の油圧源を利用するので、構造を簡素化することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のステアリング装置の概
略構成図である。
【図2】図1のII−II線に沿う断面図である。
【図3】図1のIII −III 線に沿う断面図である。
【図4】舵角とギヤ比との関係を示すグラフ図である。
【図5】(a),(b)および(c)はそれぞれ本発明
の他の実施の形態のステアリング装置の要部の概略図で
ある。
【符号の説明】
1 ステアリング装置 2 ラック軸 3 ピニオン 4 ラックハウジング 5 ボールジョイント 6 タイロッド 17 ラック歯 18 リング 20 突起 21 溝 23 カンチレバー 28 プランジャ(駆動手段) 29 シリンダ室 35 油圧制御弁 36 舵角センサ 37 車速センサ 38 スイッチ P 油圧ポンプ C コントローラ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ピニオンと噛み合い且つ軸方向に移動可能
    なラック軸を周方向に変位させる駆動手段を備え、上記
    ラック軸は周方向位置に応じてギア比を変化させること
    を特徴とするステアリング装置。
  2. 【請求項2】車両に設けられて所定の状態量を検出する
    状態量検出手段からの信号に応じてラック軸を周方向に
    変位させるように駆動手段を制御する制御手段をさらに
    備え、上記所定の状態量は、車両の走行速度および操舵
    角度の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1
    記載のステアリング装置。
  3. 【請求項3】車両に設けられてユーザが操作するスイッ
    チと、このスイッチの操作信号に応じてラック軸を周方
    向に変位させるように駆動手段を制御する制御手段とを
    さらに備えることを特徴とする請求項1記載のステアリ
    ング装置。
  4. 【請求項4】上記駆動手段は圧油の供給を受けてラック
    軸に周方向への回転モーメントを与えるプランジャを含
    むことを特徴とする請求項1,2又は3記載のステアリ
    ング装置。
  5. 【請求項5】操舵補助力を発生するパワーシリンダに圧
    油を供給する油圧源をさらに備え、 この油圧源から制御バルブを介して上記プランジャに圧
    油が供給されることを特徴とする請求項4記載のステア
    リング装置。
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