JP2000309280A

JP2000309280A - 舵角比可変操舵装置

Info

Publication number: JP2000309280A
Application number: JP11786699A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kawabe; 喜裕川辺; Tamiyoshi Kasahara; 民良笠原; Yoshiteru Minagawa; 芳輝皆川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成で舵角比を変更可能な舵角比可変操
舵装置を提供する。【解決手段】操舵入力によって回転する入力軸２と、操
舵輪に回転を伝える出力軸６とを互いに非同軸に配置す
る。上記入力軸２に進退軸３を介して所定回転軸回りに
のみ回転自在に連結した第１リンク部材４と、上記出力
軸６に所定回転軸回りにのみ回転自在に連結した第２リ
ンク部材５とをボールジョイント２２で揺動可能に連結
する。上記進退軸３は、モータ１１を駆動することで入
力軸２の軸線方向に進退可能となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に装備される
装置であって、舵角比を変更することができる舵角比可
変操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の舵角比可変操舵装置としては、例
えば、特開平７−２５７４０６号公報に記載されている
ものがある。この装置では、ステアリングホイールに連
結する入力軸に対して、第２の軸が、上記入力軸の軸心
を通る平面上を当該入力軸と略平行な状態で相対移動可
能に連結されると共に、当該入力軸と第２の軸とを上記
平面上で相対移動させる駆動手段を備える。また、車輪
に回転を伝達する出力軸を、上記第２の軸に対し偏心さ
せて連結する。上記駆動手段は、ケーシングに回動可能
に支持された支持部材で、当該支持部材の回動中心から
偏心した位置で上記入力軸又は第２の軸を回動自在支持
させると共に、上記支持部材を回動させる駆動源を備え
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置では、構造が複雑で、且つベアリングやスライド部等
の数が多いために、フリクションやガタが大きくなり、
操舵感に悪影響を及ぼすおそれがあるという問題があ
る。また、舵角比を変化させる時に、ステアリング軸が
軸直方向に変位することから、他の部品との干渉等のレ
イアウト上の問題があったり、中間シャフト部のジョイ
ント角が変化することにより操舵力が変動するという問
題がある。

【０００４】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、簡易な構成で舵角比を変更可能な舵角
比可変操舵装置を提供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載した発明は、操舵入力
によって回転する入力軸と、操舵輪に回転を伝える出力
軸とを互いに非同軸に配置し、上記入力軸に所定回転軸
回りにのみ回転自在に連結した第１リンク部材と、上記
出力軸に所定回転軸回りにのみ回転自在に連結した第２
リンク部材とを揺動可能に連結すると共に、上記入力軸
への第１リンク部材の連結点及び上記出力軸への第２リ
ンク部材の連結点の両連結点間の相対距離を変更する調
整手段を備えることを特徴とする舵角比可変操舵装置を
提供するものである。

【０００６】次に、請求項２に記載した発明は、請求項
１に記載した構成に対して、上記調整手段は、上記入力
軸の軸線方向にのみ移動可能に当該入力軸に連結すると
共に上記第１リンク部材を所定回転軸回りにのみ回転可
能に連結する進退軸と、その進退軸の入力軸の軸線方向
の位置を規制する位置規制手段とから構成されることを
特徴とするものである。

【０００７】次に、請求項３に記載した発明は、請求項
１に記載した構成に対して、上記調整手段は、上記出力
軸の軸線方向にのみ移動可能に当該出力軸に連結すると
共に上記第２リンク部材を所定回転軸回りにのみ回転可
能に連結する進退軸と、その進退軸の出力軸の軸線方向
の位置を規制する位置規制手段とから構成されることを
特徴とするものである。

【０００８】次に、請求項４に記載した発明は、請求項
１〜請求項３のいずれかに記載した構成に対し、車両直
進状態の操舵位置で、上記入力軸、出力軸、第１リンク
部材の軸、及び第２リンク部材の軸が、ともに同一平面
に位置することを特徴とするものである。次に、請求項
５に記載した発明は、請求項１から請求項４のいずれか
に記載した構成に対し、上記入力軸と第１リンク部材と
の連結部及び上記出力軸と第２リンク部材との連結部の
少なくとも一方の連結部に対し、弾性体を介装したこと
を特徴とするものである。

【０００９】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、入力軸、
２つのリンク部材、及び出力軸という簡単な構造で操舵
力伝達機構が構成されると共に、２つのリンク部材間の
相対距離を変更するという簡単な制御で、両リンク部材
同士の連結点における、入力軸及び出力軸からのそれぞ
れのオフセット量が変更されて、舵角比が変更されると
いう効果がある。

【００１０】このとき、請求項２に係る発明を採用する
と、進退軸を入力軸の軸線方向に進退させて当該進退軸
の位置を変更するだけで、２つのリンク部材間の相対距
離が変更されて舵角比が変更されるという効果がある。
しかも、舵角比を変更しても、入力軸及び出力軸とも
に、軸直方向への揺動がないばかりか軸方向への揺動も
生じないという効果がある。

【００１１】同様に、請求項３に係る発明を採用する
と、進退軸を出力軸の軸線方向に進退させて当該進退軸
の位置を変更するだけで、２つのリンク部材間の相対距
離が変更されて舵角比が変更されるという効果がある。
しかも、舵角比を変更しても、入力軸及び出力軸とも
に、軸直方向への揺動がないばかりか軸方向への揺動も
生じないという効果がある。

【００１２】また、請求項４に係る発明を採用すると、
舵角比を変更しても、常に入力軸が直進状態のときは出
力軸も直進状態となると共に、常に右切りと左切りとで
操舵時の入力軸に対する出力軸の角度の比を同じ状態と
することができるという効果がある。また、請求項５に
係る発明を採用すると、車輪やパワーアシストなどによ
る振動や音が弾性体に吸収されて車室内に伝達されるこ
とが有効に防止されるという効果がある。なお、このよ
うな防止効果の観点からは、２つのリンク部材間の距離
を変更する調整機構は、請求項３のように、出力軸側に
あることが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の第１実施形態を図
面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る舵
角比可変操舵装置を示す図である。まず構成を説明する
と、図１及び図２に示すように、ステアリングホイール
１に連動する入力軸２に対し、セレーション２０を介し
て進退軸３が連結し、該進退軸３は、入力軸２の軸線Ｓ
１方向にのみ移動可能となっている。その進退軸３に対
し、軸受２１を介して第１リンク部材４の一端部４ａが
連結し、該第１リンク部材４は、入力軸２と直交する回
転軸Ｓ２回りにのみ回転自在に上記進退軸３に支持され
ている。

【００１４】また、車輪に回転を伝えるステアリングラ
ック８にピニオン７が噛合し、そのピニオン７が出力軸
６に一体的に連結することで、出力軸６の回転が車輪に
伝達可能となっている。その出力軸６の端部６ａに対
し、不図示の軸受を介して第２リンク部材５の一端部が
連結し、該第２リンク部材５は、出力軸６と直交する回
転軸回りにのみ回転自在に上記出力軸６に支持されてい
る。

【００１５】また、上記第１リンク部材４の他端部と第
２リンク部材５の他端部とがボールジョイント２２を介
して連結し、これによって、両リンク部材４，５は、揺
動可能に、つまり連結点Ｐ３回りの角度変位自在な状態
で連結している。また、上記進退軸３の外周側には、当
該進退軸３と同軸に軸受９が配置されている。その軸受
９は、内輪９ａが進退軸３に固定されていると共に、そ
の軸受の外輪９ｂから入力軸２の軸直方向に張り出す張
出部１０が設けられている。この張出部１０と進退軸３
とは、上記軸受９が介装されることで、入力軸２の軸線
Ｓ１回りの相対回転を互いに許容すると共に、入力軸２
の軸線Ｓ１方向へは一体的に移動するようになってい
る。

【００１６】上記張出部１０はナット部材であって、ね
じ穴の軸が、入力軸２の軸線Ｓ１方向と平行となってい
る。その張出部１０のねじ穴にねじ棒２３が螺合してい
る。そのねじ棒２３は、モータ１１の駆動軸と一体とな
っていてモータ１１が駆動されることで正逆回転するよ
うになっている。なお、モータ１１は、ステアリングメ
ンバなどの操舵操作時に揺動しない部材に固定されてい
る。

【００１７】これによって、モータ１１を駆動してねじ
棒２３を回転させると、その回転量に応じて張出部１０
つまり進退軸３が入力軸２の軸線Ｓ１方向に進退して両
リンク部材４，５間の距離が変更される。また、モータ
１１を停止すると、ねじ棒２３と張出部１０との螺合位
置が規制されて、入力軸２の軸線Ｓ１方向に沿った進退
軸３の位置が規制され、両リンク部材４，５間の距離が
規制される。

【００１８】なお、上記入力軸２及び出力軸６は、ステ
アリングメンバなどに軸線回りの回転のみ許容された状
態で支持されている。また、軸受９、張出部１０及びモ
ータ１１で位置規制手段が構成され、その位置規制手段
と進退軸３で調整手段が構成される。ここで、模式図で
ある図３に示すように、入力軸２と出力軸６とは、非同
軸の状態で配置されている。

【００１９】また、車両が直進状態の操舵位置では、上
記上記入力軸２、出力軸６、及び両リンク部材４，５の
軸が同一平面となるように配置している。次に、上記構
成の装置における動作などについて図３や図４などを参
照しつつ説明する。上記構成の装置では、ステアリング
ホイール１の回転に伴い入力軸２が回転すると、セレー
ション２０を介して進退軸３も一体的に回転し、第１リ
ンク部材４が入力軸２の軸線Ｓ１回りに回転する。この
とき、第２リンク部材５の他端部は、上記第１リンクの
他端部にボールジョイント２２で連結されているため、
第１リンク部材４が回転することで、第２リンク部材５
は出力軸６の軸線Ｓ３回り回転し、それに伴い出力軸６
が回転する。

【００２０】ここで、入力軸２に対する第１リンク部材
４の連結点Ｐ１及び出力軸６に対する第２リンク部材５
の連結点Ｐ２の各位置は規制されているため、上記入力
軸２の回転に伴い両リンク部材４，５同士の連結点Ｐ３
は、上記２つの連結点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ直線Ｓ４回りに
回転し、その回転に伴い、各リンク部材４，５は、それ
ぞれの回動可能な方向に揺動することで上記回転を可能
としている。例えば、図４の状態（直進状態）から回転
変位した場合には、回転に伴い、第１リンク部材４は、
入力軸２との間の角度が小さくなる方向に揺動すると共
に、第２リンク部材５は、入力軸２との間の角度が大き
くなる方向に揺動して、両リンク部材４，５の回転を許
容する。

【００２１】以上のように、第１リンク部材４が、入力
軸２の軸線Ｓ１回りに入力軸２と同じ回転角度θｉだけ
回転すると、それに伴い、第２リンク部材５つまり出力
軸６が、両リンク部材４，５同士の連結点Ｐ３における
出力軸６の軸線Ｓ３からのオフセット量に応じた回転角
θｏだけ回動変位し、その出力軸６の回転が車輪に伝達
されて転舵する。

【００２２】次に、舵角比を変更する場合について説明
すると、モータ１１を駆動することでモータ１１の回転
量だけ進退軸３が入力軸２の軸線Ｓ１方向に移動し、そ
の移動量に応じた分だけ両リンク部材４，５間の距離が
変更される。両リンク部材４，５間の距離が変更される
と、両リンク部材４，５間の角度が変更されて、両リン
ク部材４，５同士の連結点Ｐ３における入力軸２及び出
力軸６の軸線Ｓ１、Ｓ３からの各オフセット量が変更さ
れて入力軸２の回転角θｉに対する出力軸６の回転角θ
ｏが変更、つまり舵角比が変更される。なお、図４の一
点鎖線の円は楕円である。

【００２３】例えば、図３に示すような両リンク部材
４，５のリンク構成では、進退軸３の進退によって生じ
る、両リンク部材４，５同士の連結点における出力軸６
の軸線Ｓ３からのオフセット量の変化よりも入力軸２の
軸線Ｓ１からのオフセット量の変化の方が大きいため、
図４の状態から図６のように両リンク部材４，５間の距
離が大きくなるように進退軸３を後退させると、図６に
示すように、両リンク部材４，５同士の連結点Ｐ３にお
ける入力軸２の軸線Ｓ１からのオフセット量が小さくな
って、入力軸２の回転に対する出力軸６の回転の比、つ
まり舵角比が小さくなる。

【００２４】このように、進退軸３を進退させるという
簡単な手段で、舵角比を変化させることが可能となるの
で、より簡単な構成で、例えば操舵角、車速等の信号を
もとにモータ１１を駆動し入力軸２に対するリンク部材
４，５間の相対距離を制御することで、高速走行時の車
両挙動と低速走行時のハンドル操作の煩雑さ等の課題を
両立できる。

【００２５】また、上記両リンク部材４，５間の相対距
離を変化させて舵角比を変更しても、入力軸２及び出力
軸６がともに、軸直方向への揺動は勿論、軸方向への揺
動の発生も防止される。この結果、舵角比を変更する操
作によって、例えばピニオン７とラック６の噛合関係が
変更することが回避される。また、車両直進状態で、入
力軸２、出力軸６、両リンク部材４，５が同一平面に配
置しているので、舵角比を変更しても、常に入力軸２が
直進状態の場合には出力軸６も直進状態が保持され、ま
た、操舵操作の右切り時と左切り時とを同じ状態とする
ことができる。これにより、舵角比の制御に対する自由
度の増加、精度の低いことによるドライバーへの違和感
を小さくすることに繋がる。

【００２６】ここで、上記実施形態では、進退軸３等を
入力軸２側に配した場合を例に説明しているが、出力軸
６側に進退軸３等を配して、第２リンク部材５の出力軸
６との連結点Ｐ２を変位させて舵角比を変更するように
構成してもよい。また、上記実施形態では、入力軸２に
対する第１リンク部材４の回転軸を入力軸２に直交する
場合で説明しているが、入力軸２に対して第１リンク部
材４の回転軸Ｓ２が直交していなくても良い。出力軸６
に対する第２リンク部材５の回転軸も同様に直交してい
る必要はない。すなわち、平面視で、入力軸２と出力軸
６とが同軸に配置される必要はない。

【００２７】また、入力軸２と進退軸３との連結はセレ
ーション２０に限定されず、入力軸２に対して進退軸３
が軸方向にのみスライド可能に連結していれば、他の公
知の機構を採用しても良い。また、図では入力軸２と出
力軸６とが平行に配置された状態を図示しているが、平
行である必要はない。

【００２８】次に、第２の実施形態を図面を参照しつつ
説明する。なお、上記実施形態と同様な部材については
同じ符号を付してその詳細は省略する。本実施形態の基
本構成は、上記第１の実施形態と同様であるが、入力軸
２と第１リンク部材４との連結構造、及び進退軸３の進
退機構が異なる。すなわち、図７に示すように、第１リ
ンク部材４は、入力軸２と直交する方向に軸を持つ弾性
体ブッシュ２４を介して入力軸２に連結されている。図
中、符号２４ａが内筒を、符号２４ｂが弾性体（ゴム）
を、符号２４ｃが外筒を示し、外筒２４ｃの外周に第１
リンク部材４の端部４ａが固定されていると共に、内筒
２４ａに挿入されるボルト部材２５を介して入力軸２が
内筒２４ａに回転自在に連結している。

【００２９】また、進退軸３の軸方向途中位置外周にね
じ部２６ａが形成され、そのねじ部２６ａに循環するボ
ール２６ｂを介してナット部材２６ｃが連結してボール
ねじ２６が構成されている。ナット部材２６ｃの外周面
には同軸にギア２７が形成され、そのギア２７に対し、
モータ１１の駆動軸に固定されたギア２８が噛合して構
成され、モータ１１が駆動されて両ギア２７，２８が回
転することで、進退軸３が入力軸２の軸線Ｓ１方向に進
退可能となっている。ここで、ボールねじ２６及びモー
タ１１によって位置規制手段が構成される。

【００３０】その他の構成は、上記第１実施形態と同様
である。本実施形態の装置では、モータ１１を駆動し
て、進退軸３を進退させることで、上記第１の実施形態
と同様な作用・効果を発揮する。また上記弾性体ブッ
シュ２４を設けることで、車輪の振動、パワーアシスト
の音等が弾性体ブッシュ２４で吸収されステアリング軸
を通じてステアリングホイール１に伝達する音や振動を
遮断できるという効果もある。なお、上記弾性体ブッシ
ュ２４は、第２リンク部材５と出力軸６との連結部に介
挿しても良い。また、進退軸３を出力軸６側に設けた場
合には、舵角比変更に伴う振動も上記弾性体ブッシュ２
４で吸収可能となる。

【００３１】次に、第３実施形態を説明する。なお、な
お、上記実施形態と同様な部材については同じ符号を付
してその詳細は省略する。本実施形態の基本構成は、上
記各実施形態と同様であるが、模式図である図８に示す
ように、、進退軸３を設ける代わりに、第１リンク部材
４と入力軸２との間に第３リンク部材３０を介挿したも
のである。

【００３２】すなわち、入力軸２に対して、入力軸２に
直交する回転軸回りに回転可能な状態で第３リンクの一
端部を連結し、該第３リンク部材３０の他端部に対し
て、第３リンク部材３０の軸に直交する軸回りに回転自
在に第１リンク部材４の一端部４ａを連結したものであ
る。ただし、第３リンク部材３０における入力軸２との
連結部部分には、図９及び図１０に示すように、回転軸
Ｓ５と同軸の軸部材３１を有し、その軸部材３１に同軸
にウォームホイール３２が固定されている。そのウォー
ムホイール３２にウォーム３３が噛合し、そのウォーム
がモータ３４によって駆動されるように構成されてい
る。これによって、モータ３４を停止することで、入力
軸２に対する第３リンク部材３０の傾斜角度が一定に規
制されると共に、モータ３４を駆動することで当該入力
軸２に対する第３リンク部材３０の傾斜角度が変更され
て、図１１に示すように、第１リンク部材４と第２リン
ク部材５との距離が変更して舵角比が変更される。

【００３３】なお、上記モータ１３４は、入力軸２に不
図示のブラケットを介して一体的に固定されて、入力軸
２と一体的に回転する。他の構成や作用・効果を上記各
実施形態と同様である。なお、上記第３リンク部材３０
などは、第２リンク部材５と出力軸６との間に介挿して
も良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく第１実施形態に係る舵角比可変
操舵装置を示す図である。

【図２】本発明に基づく第１実施形態に係る進退軸のス
ライド機構及び第１リンク部材の連結構造などを示す図
である。

【図３】本発明に基づく舵角比の変更などを説明するた
めの図である。

【図４】本発明に基づく舵角比の変更などを説明するた
めの図である。

【図５】本発明に基づく舵角比の変更などを説明するた
めの図である。

【図６】本発明に基づく舵角比の変更などを説明するた
めの図である。

【図７】本発明に基づく第２実施形態に係る位置規制手
段などを示す図である。

【図８】本発明に基づく第３実施形態に係る舵角比可変
操舵装置を説明する図である。

【図９】本発明に基づく第３実施形態に係る位置規制手
段を説明する図である。

【図１０】本発明に基づく第３実施形態に係る位置規制
手段を説明する図である。

【図１１】本発明に基づく第３実施形態に係る舵角比可
変操舵装置を説明する図である。

【符号の説明】

１ステアリングホイール２入力軸３進退軸４第１リンク部材５第２リンク部材６出力軸７ピニオン８ラック９軸受１０張出部１１モータ２０セレーション２２ボールジョイント２３ねじ棒（モータの駆動軸）２４弾性体ブッシュ２５ボルト部材２６ボールねじ２７ギア２８ギア３０第３リンク部材３１軸部材３２ウォームホイール３３ウォーム３４モータＰ１第１リンク部材の連結点Ｐ２第２リンク部材の連結点Ｐ３両リンク部材同士の連結点Ｓ１入力軸の軸線Ｓ２回転軸Ｓ３出力軸の軸線Ｓ４Ｐ３の回転軸Ｓ５回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者皆川芳輝神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3D032 CC08 CC48 DA03 DA23 DB02 DB03 EA01 EB05 EC31 GG01 3D033 JB19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操舵入力によって回転する入力軸と、操
舵輪に回転を伝える出力軸とを互いに非同軸に配置し、上記入力軸に所定回転軸回りにのみ回転自在に連結した
第１リンク部材と、上記出力軸に所定回転軸回りにのみ
回転自在に連結した第２リンク部材とを揺動可能に連結
すると共に、上記入力軸への第１リンク部材の連結点及
び上記出力軸への第２リンク部材の連結点の両連結点間
の相対距離を変更する調整手段を備えることを特徴とす
る舵角比可変操舵装置。
【請求項２】上記調整手段は、上記入力軸の軸線方向
にのみ移動可能に当該入力軸に連結すると共に上記第１
リンク部材を所定回転軸回りにのみ回転可能に連結する
進退軸と、その進退軸の入力軸の軸線方向の位置を規制
する位置規制手段とから構成されることを特徴とする請
求項１に記載した舵角比可変操舵装置。
【請求項３】上記調整手段は、上記出力軸の軸線方向
にのみ移動可能に当該出力軸に連結すると共に上記第２
リンク部材を所定回転軸回りにのみ回転可能に連結する
進退軸と、その進退軸の出力軸の軸線方向の位置を規制
する位置規制手段とから構成されることを特徴とする請
求項１に記載した舵角比可変操舵装置。と共に進退軸の
位置を入力軸の軸線方向
【請求項４】車両直進状態の操舵位置で、上記入力
軸、出力軸、第１リンク部材の軸、及び第２リンク部材
の軸が、ともに同一平面に位置することを特徴とする請
求項１〜請求項３のいずれかに記載した舵角比可変操舵
装置。
【請求項５】上記入力軸と第１リンク部材との連結部
及び上記出力軸と第２リンク部材との連結部の少なくと
も一方の連結部に対し、弾性体を介装したことを特徴と
する請求項１から請求項４のいずれかに記載した舵角比
可変操舵装置。