JP2001010508A - 舵角比可変操舵装置 - Google Patents

舵角比可変操舵装置

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JP2001010508A
JP2001010508A JP11256036A JP25603699A JP2001010508A JP 2001010508 A JP2001010508 A JP 2001010508A JP 11256036 A JP11256036 A JP 11256036A JP 25603699 A JP25603699 A JP 25603699A JP 2001010508 A JP2001010508 A JP 2001010508A
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steering
input shaft
axis
steering input
rotation
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JP11256036A
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Yoshiteru Minagawa
芳輝 皆川
Yoshihiro Kawabe
喜裕 川辺
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Nissan Motor Co Ltd
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】舵角比を可変とする機構を有しつつ、装置を簡
単な構成とすることができる舵角比可変操舵装置を提供
することを目的としている。 【解決手段】ステアリング入力軸1にボールナット機構
で連結するナット部材3から突起部7が突出する。その
突起部7は、円盤状部材8に設けた長穴8aに規制さ
れ、軸線S1からθ3だけ傾いた方向にのみ移動可能と
なっている。上記円盤状部材8は、軸線S1に直交する
回転軸回りにのみ回転可能に規制され且つ、モータ9の
駆動によって回転変位するようになっている。上記ナッ
ト部材3にピニオンギア5が同軸にセレーション結合し
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、ステアリングホイ
ールの操舵角に対する車輪の転舵角の割合(舵角比)を
変更可能な舵角比可変操舵装置に関する。
【0002】
【発明の属する技術分野】従来の舵角比可変操舵装置と
しては、例えば特開平4−243667号公報に記載さ
れたものがある。この装置は、ステアリングホイールに
連結したステアリング入力軸に、循環するボールを介し
てボールナットが螺合してボールねじ機構を構成すると
共に、車輪に連結し転舵に応じ回転する回動部材を備え
る。また、上記ボールねじ機構のボールナットに対して
変換ナット部材を揺動可能に取り付け、その変換ナット
部材をレバー部材に係合させることで、変換ナット部材
の揺動により上記回動部材の回転中心からの距離を可変
としている。さらに、上記変換ナット部材の直線運動と
レバー部材の回動運動とを相互に変換可能に伝達する変
換機構と、変換ナット部材を駆動して揺動させる駆動装
置とを備える。
【0003】そして、駆動装置で変換ナット部材を回動
させることで舵角比を変更する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置構造は複雑で、ステアリングホイールの操舵
角、つまり、ステアリングホイールの回転角及びトルク
を、ステアリング入力軸、ボールナット、変換ナット部
材、レバー部材、さらにギアを介してラックに伝える構
造となっているため、重量増、部品点数が多くなるとい
う問題がある。
【0005】また、上記各部品の連結部にはそれぞれベ
アリングやギア等が用いられているが、その連結個所が
多いために、フリクションが増加したり、ガタが発生し
やすいという問題点がある。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、舵角比を可変とする機
構を有しつつ、装置を簡単な構成とすることを課題とし
ている。
【0006】
【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、ステアリ
ングホイールに連結したステアリング入力軸の回転を舵
角比可変機構を介してピニオンギアに伝達し、そのピニ
オンギアの回転をラックを介して車輪に伝達することで
操舵操作が行われる舵角比可変操舵装置であって、上記
舵角比可変機構は、上記ステアリング入力軸の回転によ
り当該ステアリング入力軸の軸線方向に直線移動する直
動部材と、直動部材が直線移動することに伴い当該直動
部材をステアリング入力軸回りに所定回転角だけ回転変
位するように上記直動部材の移動を規制する回転変位規
制手段と、上記回転変位規制手段による直動部材の直線
移動量に対する回転変位量の割合を変更する回転角変更
手段とからなり、上記直動部材に上記ピニオンギアが連
結されてい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。
【0007】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、上記ステアリング入力軸と直
動部材とは、ボールねじ機構により連結していることを
特徴とするものである。次に、請求項3に記載した発明
は、請求項2に記載した構成に対し、上記回転変位規制
手段の規制による、上記ステアリング入力軸の軸線に対
する直動部材の移動可能な方向を、ボールねじ機構のね
じの傾き方向と同じ向きにした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から請求項3のいずれかに記載した構成に対し、上記
ピニオンギアは、ステアリング入力軸の軸線方向にのみ
移動可能な状態で上記直動部材に連結していることを特
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、上記回転変位規制手段は、直動部材に設けられて
上記ステアリング入力軸の軸線から離れる方向に延びる
突起部と、上記ステアリング入力軸と直交する方向から
みて当該ステアリング入力軸の軸線に対し所定角度傾い
た方向に延在する案内部を有し上記突起部を当該案内部
に沿ってのみ移動可能に規制するガイド部材と、から構
成され、上記回転角変更手段は、上記案内部のステアリ
ング入力軸方向に対する傾きを変更する傾斜角度変更手
段からなることを特徴とするものである。
【0009】次に、請求項6に記載した発明は、請求項
5に記載した構成に対し、上記案内部は、ステアリング
入力軸と同軸の円柱面若しくは当該円柱面に近似した面
に沿って延在していることを特徴とするものである。次
に、請求項7に記載した発明は、請求項5又は請求項6
に記載した構成に対し、上記案内部は、上記突起部が挿
入され且つステアリング入力軸と直交する方向からみて
当該ステアリング入力軸の軸線に対して所定角度傾いた
方向に延びる長穴又は溝から構成され、上記傾斜角度変
更手段は、上記ガイド部材を所定回転軸回りにのみ回転
可能に支持すると共にその回転軸回りにガイド部材を回
転変位することで上記ステアリング入力軸の軸線に対す
る上記案内部の傾斜角度を変更する回転機構からなるこ
とを特徴とするものである。
【0010】次に、請求項8に記載した発明は、請求項
5又は請求項6に記載した構成に対して、上記ガイド部
材は、直動部材若しくはステアリング入力軸の外径側に
配置され且つステアリング入力軸の軸線上に円の中心が
位置する円環若しくは円環の一部から構成されるリング
状部材であって、そのリング状部材の内径面側に、円周
方向に沿って案内部が形成され、且つ、上記回転角変更
手段は、上記リング状部材をステアリング入力軸の軸線
を通過する回転軸回りにのみ回転可能に支持すると共
に、その回転軸回りに当該リング状部材を回動変位させ
る回転機構からなることを特徴とするものである。
【0011】次に、請求項9に記載した発明は、請求項
7又は請求項8に記載した構成に対し、上記ガイド部材
の回転軸の軸線は、ステアリング入力軸の軸線と直交す
る方向に延びると共に案内部と交叉し、且つ、車両直進
状態の操舵位置では、上記回転軸の軸線が交叉する案内
部位置に上記突起部が係合することを特徴とするもので
ある。
【0012】次に、請求項10に記載した発明は、請求
項8又は請求項9に記載された構成に対し、上記直動部
材と突起部との間又は突起部と案内部との間を、操舵に
伴う揺動変位を吸収する揺動ジョイント機構、及び操舵
に伴う略径方向への変位のみを許容する並進ジョイント
機構を介して連結したことを特徴とするものである。次
に、請求項11に記載した発明は、請求項10に記載し
た構成に対し、上記突起部と案内部との間を介装部材で
連結し、その介装部材と突起部との連結部及び介装部材
と案内部との連結部を、ステアリング入力軸を中心とし
た円周方向にオフセットさせて配置し、その2つの連結
部の一方に上記揺動ジョイント機構を介装すると共に当
該2つの連結部の他方に上記並進ジョイント機構を介装
したことを特徴とするものである。
【0013】次に、請求項12に記載した発明は、請求
項10に記載した構成に対し、上記突起部と案内部との
間を介装部材で連結し、その介装部材と突起部との連結
部及び介装部材と案内部との連結部を、ステアリング入
力軸方向にオフセットさせて配置し、その2つの連結部
の一方に上記揺動ジョイント機構を介装すると共に当該
2つの連結部の他方に上記並進ジョイント機構を介装す
ることを特徴とするものである。
【0014】次に、請求項13に記載した発明は、請求
項12に記載した構成に対し、上記並進ジョイント機構
を介装する連結部側を、ステアリング入力軸を中心とし
た円周方向に2箇所設けると共に、上記並進ジョイント
機構の代わりに、その2箇所の連結部を結ぶ軸周りの回
動を許容する回動ジョイント機構を介装することを特徴
とするものである。
【0015】次に、請求項14に記載した発明は、請求
項10から請求項13のいずれかに記載した構成に対
し、上記案内部を、リング状部材の外径面側に配設した
ことを特徴とするものである。
【0016】
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、舵角比を
可変にすることができるにも関わらず、ステアリング入
力軸、直動部材、及び直動部材に連結するピニオンギ
ア、という極めて簡単な操舵の伝達構成によって、ステ
アリングホイールの回転をラックヘ伝えられる。そのた
め、フリクションやガタの増加を小さく抑えることが可
能となり、操舵感などへの悪影響が少ない舵角比可変操
舵装置を提供できるという効果がある。
【0017】また、請求項2に係る発明を採用すること
で、つまり、ステアリング入力軸と直動部材とをボール
ナット機構で連結することで、ステアリング入力軸の回
転を直動部材の直線移動に変換可能となるという効果が
ある。このとき、請求項3に係る発明を採用すると、直
動部材の直線移動の方向と、回転変位規制手段による規
制によって直動部材が回転変位する際にステアリング入
力軸の軸線方向への変位方向とが、同方向となる。この
結果、ステアリング入力軸の回転に対して、ナット部材
の回転が増加して、その分多くピニオンギアを回転でき
るため、当該ピニオンギアの径をその分、小型にするこ
とができるという効果がある。
【0018】また、請求項4に係る発明を採用すると、
直動部材のステアリング入力軸の軸線方向への変位を相
対的なスライドで吸収できて、ラックとピニオンのギア
の噛み合い位置が常に同じ位置となるという効果があ
る。つまり、直動部材がステアリング入力軸の軸線方向
へ移動することに伴う、ラック・ピニオン機構でのギア
噛み合い部の不要な揺動がなくなり、そのためのギアの
大型化やレイアウト上の制約を解消できる。
【0019】また、請求項5に係る発明を採用すると、
ステアリング入力軸と別体の、すなわち操舵に伴う変位
のないガイド部材を変位させることで舵角比を変化させ
ることが可能となって、その舵角比可変の構造が簡易と
なると共に、ステアリング入力軸の回転への影響が極め
て小さくなるため、舵角比を可変とする機構を備えても
操舵感などへの悪影響が少ないという効果がある。
【0020】また、請求項6に係る発明を採用すると、
案内部に規制される突起部の軌跡と、当該突起部を案内
する案内部の延在方向とが、3次元的に近似すること
で、直動部材とガイドとの連結部である突起部と案内部
(長穴、溝など)との間における、移動時のステアリン
グ入力軸直方向への相対変位が小さくなる。つまり、部
品間のフリクションやガタが小さな機構で舵角比可変機
構を構成できるため、当該舵角比可変機構の存在による
操舵感などへの悪影響をさらに小さくできるという効果
がある。このことは、突起部と案内部との間に軸受など
のガタをより抑える部品を配置可能となる。
【0021】また、請求項7に係る発明を採用すると、
簡易な構成で上記効果を発揮する構造を実現できるとい
う効果がある。また、請求項8に係る発明を採用する
と、簡易な構成で上記効果を発揮する構造を実現できる
という効果がある。特に、請求項6に係る効果を簡易に
実現できる。
【0022】また、請求項9に係る発明を採用すると、
舵角比の変化が、右切り時と左切り時で同じ変化とな
り、また舵角比をさまざまに変化させても、常に入力側
を直進状態とすればラック・ピニオンの噛み合い位置な
ども直進状態に設定されるという効果がある。また、請
求項10に係る発明を採用すると、操舵に伴う突起部と
案内部との間の変位が2つのジョイント機構で吸収され
るので、操舵によって突起部が案内部に案内される際の
抵抗が大幅に低減し、フリクションなどの点で有利な構
成となるという効果がある。
【0023】このとき、請求項11に係る発明を採用す
ると、直動部材とリング状部材との間に配置される揺動
ジョイント機構と並進ジョイント機構とが円周方向に配
列して半径方向に直列していないので、直動部材とリン
グ状部材との間を狭く、つまりリング状部材を小径化す
ることができて装置の小型化・軽量化を図ることができ
るという効果がある。
【0024】また、請求項12に係る発明を採用する
と、直動部材とリング状部材とをステアリング入力軸方
向に並べて配置可能となって直動部材をリング状部材の
位置まで延在させる必要がないため、直動部材とリング
状部材のレイアウト自由度が向上すると共にリング状部
材の小径化が図られて、装置の小型化・軽量化を図るこ
とができる。
【0025】このとき、請求項13に係る発明を採用す
ると、突起部と案内部との間の径方向に向かう相対的な
並進方向の変位が、セレーションのような並進ジョイン
ト機構ではなく、回動ジョイント機構による回動によっ
て吸収されるので、フリクションやガタの影響が更に受
けにくくなり、装置の信頼性向上や操舵感の向上を図る
ことをできるという効果がある。
【0026】また、請求項14に係る発明を採用する
と、リング状部材の小径化が図られて、装置の小型化・
軽量化を図ることができる。
【0027】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施形態を
図面を参照しつつ説明する。図1は、本装置の舵角比変
換機構部分を示す側面図、図2はステアリング軸直方向
から見た図、図3はステアリング軸方向から見た図であ
る。まず装置構成について上記図1〜図3を参照しつつ
説明する。
【0028】図1に示すように、不図示のステアリング
ホイールに連結するステアリング入力軸1の一部に雄ね
じからなるねじ部1aが構成され、そのねじ部1aに対
して、循環するボール2を介してナット部材3(直動部
材)が同軸に配置されてボールねじ機構が構成されてい
る。このボールねじ機構によって、ステアリング入力軸
1の回転によりナット部材3は、当該ステアリング入力
軸1の回転量に応じた分だけステアリング入力軸1の軸
線S1方向に移動可能となっている。
【0029】そのナット部材3に対してセレーション4
を介してステアリング入力軸1の軸線S1方向にのみ移
動可能にピニオンギア5が取り付けられ、そのピニオン
ギア5とラック6が噛み合い、ピニオンギア5が正逆回
転することでラック6が左右へ変位して車輪が転舵する
ようになっている。なお、不図示のスナップリングなど
の抜け止め部材によって、ナット部材3からのピニオン
ギア5の脱落は防止されている。
【0030】上記ナット部材3の外周面には、ステアリ
ング入力軸1から離れる方向に延びる突起部7が設けら
れている。本実施形態では、突起部7はステアリング入
力軸1と直交する方向に突出している。また、上記突起
部7が貫通する長穴8a(案内部)を有する円盤状部材
8(ガイド部材)を備え、上記突起部7は長穴8aに案
内されて当該長穴8aの延在方向Lにのみ移動可能に規
制されている。上記円盤状部材8は、ステアリング入力
軸1と直交する回転軸S2回りにのみ回転するように不
図示の支持部材に支持されている。ここで、上記突起部
7及び長穴8aにより回転変位規制手段が構成されてい
る。
【0031】また、上記円盤状部材8に設けられた長穴
8aは、回転軸S2方向からみて、ステアリング入力軸
1の軸線S1と所定角度θ3をなす斜め方向に延在し、
その延在方向L中央部が上記回転軸S2が通過するよう
になっている。つまり、車輪が転舵していない状態、つ
まり車両直進状態の操舵位置では、円盤状部材8の回転
軸Sと上記突起部7の延在方向とが一致するように設計
されている。なお、突起部7が、ステアリング入力軸1
と直交する方向に延びていない場合、例えば軸直方向か
らナット部材3の移動方向に傾いている場合などでは、
長穴8aに係合する部分つまり長穴8a内に位置する突
起部7の部分が、車両直進状態の操舵位置で、円盤状部
材8の回転軸S2と交叉するように設定すればよい。
【0032】上記円盤状部材8の外周面にはギア8bが
設けられ、そのギア8bに対して、モータ9の駆動軸9
aに設けられた駆動ギア10が噛み合っている。そし
て、モータ9の回転によって、上記円盤状部材8は上記
回転軸S2回りに回転して、長穴8aの延在方向Lとス
テアリング入力軸1との間の角度θ3が変更するように
構成されている。ここで、モータ9,駆動ギア10 、
円盤状部材8,及びギア8bによって、回転角変更手
段、傾斜角度変更手段、回転機構が構成される。
【0033】なお、上記モータ9や円盤状部材8を支持
する部材は、操舵に伴う動きの無い車体側部材に支持さ
れている。ここで、円盤状部材8を支持する部材は、例
えば、円盤状部材8の外周に当該円盤状部材8と同軸の
環体から構成し、その環体の内周面に円盤状部材8の外
周面縁を挿入する溝を設けることで、円盤状部材8を回
転軸S2回りにのみ回転可能に支持させる。もっとも、
モータ9の駆動ギア10と噛み合う部分は開けておく。
【0034】次に、上記構成の舵角比可変操舵装置の動
作などについて説明する。図4に示すように、ステアリ
ングホイールの操舵操作により、ステアリング入力軸1
がθ1だけ回転すると、その回転に伴い、ボール2を介
して、ナット部材3はステアリング入力軸1の軸線S1
方向にx1だけ直線移動する。ナット部材3が直線移動
すると、図5に示すように、その直線移動に伴い、突起
部7は長穴8aに案内されて、ステアリング入力軸1に
直交する方向からみて、ステアリング入力軸1の軸線S
1に対し所定角度θ3だけ傾いた方向に斜めに移動す
る。このように、突起部7材がx1だけステアリング入
力軸1の軸線S1方向に動くと同時にy1だけ軸直方向
に移動することで、図6に示すように、ナット部材3
は、上記長穴8aのステアリング入力軸1に対する傾き
に比例した量θ2だけステアリング入力軸1回りに回転
変位する。
【0035】これによって、ナット部材3に連結したピ
ニオンギア5もθ2だけ回転し、その回転角度θ2に応
じた分だけラック6が左右に変位する。ここで、ステア
リング入力軸1の回転に伴いナット部材3はステアリン
グ入力軸1の軸線S1方向にx1だけ直進移動するが、
ピニオンギア5は、ナット部材3にセレーション結合で
連結されているため、ステアリング入力軸1の軸線S1
方向にスライドして、ラック6に対するピニオンギア5
の噛み合いは、ナット部材3が直線移動しても適切な位
置に確保されている。
【0036】舵角比を変更する場合には、モータ9を駆
動して円盤状部材8を所定角度だけ回転軸S2回りに回
動変位させる。これにより、ステアリング入力軸1と直
交する方向からみて、ステアリング入力軸1に対する長
穴8aの延在方向Lの傾斜角度が変更されて、舵角比が
変更される。すなわち、図7に示すように、ステアリン
グ入力軸1に対する長穴8aの延在方向Lの角度θ3が
小さくなるように円盤状部材8を回転変位させほど、突
起部7の直進移動量x1に対する軸直方向y1が小さく
なり、これによって、図8に示すように、ステアリング
入力軸1の回転角θ1が同じでもピニオンギア5の回転
角度変化θ2が小さくなりラック6の移動量も小さくな
る。
【0037】逆に、ステアリング入力軸1に対する長穴
8aの延在方向Lの角度が大きくなるように円盤状部材
8を回転変位させるほど、突起部7の直進移動量x1に
対する軸直方向y1が大きくなり、これによってピニオ
ンギア5の回転角度変化θ2が大きくなりラック6の移
動量も大きくなる。以上のように、ステアリング入力軸
1の回転変位を直線運動に変換して、その直線運動する
ナット部材3の回転量を制御するという簡便な構成によ
り、ステアリング入力軸1の回転に対する出力軸(ナッ
ト部材3)の回転の比を変化させることが可能となる。
この結果、例えば車速等の信号をもとに円盤状部材8の
回転量を変化させることで、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などの課題を両立でき
る。
【0038】また、ボールネジのネジの傾き方向と長穴
8aの延在方向Lの傾きを同じ方向に設定すると(図1
及び図2参照)、ボールネジのネジの傾き方向と逆の方
向に長穴8aの延在方向Lを向けた場合と比較した場合
に、ステアリング入力軸1とナット部材3との回転方向
が同方向となることでナット部材3が回転することによ
る軸方向変位x1が増す分だけ、長穴8aの傾きθ3が
同じでも、ステアリング入力軸1の回転に対するナット
部材3(出力軸)の回転θ2を大きくすることができ
る。このことは、ピニオンギア5の小型化を図ることが
可能となる。
【0039】また、車両直進状態で、円盤状部材8の回
転軸S2方向に突起部7が配置されているので(図2の
状態)、右切り時も左切り時も同じ舵角比となる。しか
も、円盤状部材8を回転させて長穴8aの傾きを変化さ
せて舵角比を変更しても、常にステアリングホイール側
を直進状態にすると、出力側(ピニオンギア5、ラック
6)も直進状態に設定される。これにより、舵角比の制
御に対する自由度の増加、精度が低いことにより直進が
ずれることによるドライバーヘの違和感を小さく抑えら
れる。
【0040】ここで、上記突起部7の軸はステアリング
入力軸1と必ずしも直交している必要はなく、例えばス
テアリング入力軸1と直交する方向からステアリング入
力軸1の軸線S1方向に傾く方向に向いていても良い。
また、上記長穴8aの延在も直線状に延びている必要は
なく、例えば、回転軸S2方向からみて当該回転軸S2
が通る位置を中心にS字状など、曲線状に延びるように
して、直進状態に比べて転舵させるほど舵角量が小さく
なるように設定しても良い。ただし、曲線状に長穴8a
を延在させる場合であっても、右切り時も左切り時も同
じ舵角比となるように、回転軸S2が通る位置を中心に
対称となる形状が好ましい。
【0041】また、上記実施形態では、円盤状部材8
は、突起部7と直交つまりステアリング入力軸1と平行
に配置されているが、これに限定されず、傾いていても
良い。また、上記実施形態では、円盤状部材8に設ける
案内部として長穴8aを例示したが、案内部を案内溝で
構成してもよい。また、長穴8aなどからなる案内部に
ついて、ステアリング入力軸1と同軸の円柱面や当該円
柱面に近似される楕円状の面に沿って延在させて、ナッ
ト部材3の移動時、つまり突起部7が移動する際の当該
突起部7と案内部との間の突起部7の延在方向への相対
変位量を小さく抑えるようにしても良い。このようにす
ると、ナット部材3と円盤状部材8との連結部つまり、
突起部7と案内部との間に軸受などのフリクションやガ
タの小さな部品の配置が容易となる。なお、案内部を構
成する部分だけが上記円柱面に沿った曲線状に延在して
いればよい。
【0042】次に、第2の実施形態について図面を参照
しつつ説明する。なお、上記第1実施形態と同様な部品
については同一の符号を付し、その詳細は省略する。本
第2実施形態の装置の基本構成は、上記第1の実施形態
と装置構成と同様であるが、図9及び図10に示すよう
に、上記円盤状部材8の代わりにリング状部材を構成す
る円筒状のドーナツ型部材20を備える。
【0043】すなわち、ナット部材3の径方向外方にス
テアリング入力軸1と同軸に上記ドーナツ型部材20が
配置され、そのドーナツ型部材20は、ステアリング入
力軸1と直交する回転軸S3回りにのみ回転可能に一対
の軸部材21を介して支持されている。つまり、図11
に示すように、ドーナツ型部材20の外周面から軸対称
に一対の軸部材21が突設し、その一対の軸部材21が
それぞれ軸回転のみ可能に軸受22を介して非回転部材
である車体部材30に支持されている。
【0044】そのドーナツ型部材20の内周面には、周
方向に沿って案内溝23(案内部)が形成され、その案
内溝23にナット部材3から突設する突起部7の先端部
が挿入されている。本実施形態の突起部7の構造を詳し
く説明すると、突起部7は、ナット部材3の外周面に対
し、直進操舵状態においては、ドーナツ型部材20の回
動軸S3上に位置し、ステアリング入力軸1とドーナツ
型部材20の回動軸S3の両方に直交する軸まわりにの
み回動可能に回転ジョイント31(揺動ジョイント機
構)を介して連結されている。すなわち、突起部7は、
案内溝23の延在方向への揺動は拘束されているが、案
内溝23の幅方向若しくは略幅方向への回動揺動が許容
された状態でナット部材3に取り付けられている。
【0045】本実施形態では、上記ドーナツ型部材20
の内周面に案内溝23を設けるという簡易な構成で、案
内溝23が、ステアリング入力軸1と同軸の円筒面に近
似した曲面に沿った方向に延在するように設定される。
この結果、突起部7が移動する際に、当該突起部7と案
内溝23との間の突起部7の延在方向(ステアリング入
力軸直方向)への相対的な並進変位が小さくなる。
【0046】なお、突起部7の延在方向への相対変位を
吸収するために、突起部7の先端部の外周に対し当該突
起部7と同軸の筒部材を設け、その筒部材と案内溝23
との間に軸受を介挿してもよい。このようにすると、筒
部材と突起部7との間で突起部7の延在方向(径方向)
への相対的な並進変位が吸収され、軸受に突起部7の延
在方向への負荷の入力が無くなる。ここで、突起部7と
案内溝23によって回転変位規制手段が構成される。
【0047】さらに、図11に示すように、突起部7の
先端部は、軸受24を介して上記案内溝23の側面に当
接させることで、突起部7は、案内溝23に相対回転可
能な状態で当該案内溝23に規制されて、ドーナツ型部
材20の傾きθ4に関係なく、突起部7は、案内溝23
に案内されてドーナツ型部材20の周方向にのみ移動可
能となる。
【0048】また、上記軸部材21の一方にギア25が
一体的に設けられ、そのギア25にモータ9の駆動軸に
設けられたギア10が噛み合っている。これにより、モ
ータ9の駆動により、一対の軸部材21を通る回転軸S
3回りにドーナツ型部材20が回転変位し、当該ドーナ
ツ型部材20のステアリング入力軸1の軸線S1に対す
る傾きが、図12に示すように変化する構造となってい
る。
【0049】なお、上記突起部7は、直進状態では、上
記ドーナツ型部材20の回転軸S3と同じ方向に位置に
するように設計されている。他の構成は、上記第1実施
形態と同様である。次に、本実施形態の作用などについ
て説明する。本実施形態では、ナット部材3の直進移動
に伴って、突起部7がドーナツ型部材20の案内溝23
に沿って移動する。従って、モータ9を駆動して、ドー
ナツ型部材20をステアリング入力軸1の軸線S1方向
にθ4だけ回転変位させて傾けることで(図12参
照)、上記第1実施形態と同様に、ナット部材3が直進
移動すると、突起部7がステアリング入力軸1の軸線S
1方向へ同量移動しつつ、上記ドーナツ型部材20の傾
き角θ4に比例した分だけ軸直方向に移動することで、
ナット部材3及びピニオンギア5が、上記傾き角θ4に
比例した分だけ回転する。
【0050】このように、上記第1実施形態と同様に、
操舵入力によるナット部材3のステアリング入力軸1の
軸線S1方向への移動に伴うナット部材3の回転量を、
モータ9を駆動するでドーナツ型部材20のステアリン
グ入力軸1の軸線S1方向に対する傾きθ4を変化させ
ることにより、変更することが可能となる。すなわち、
モータ9を駆動してドーナツ型部材20の傾きを変える
ことで、舵角比を変化させることができる。
【0051】また、直進状態では、突起部7は、ドーナ
ツ型部材20の回転軸S3と一致した位置にある。この
ため、第一実施例と同様、舵角比に関係なく、ステアリ
ングホイール側が直進状態のときは常に出力側も直進状
態であり、また、左右差が無くなる。なお、本発明は、
ナット部材3つまりピニオンギア5が左右にそれぞれ例
えば90度程度までしか回転させないことを前提として
いるため、ドーナツ型部材20の内周面全周に案内溝2
3を設けなくても良い。このことはまた、ガイド部を構
成するドーナツ型部材20も円の一部をなす円弧状部材
でリング状部材を構成させても良い。
【0052】また、本実施形態では、ドーナツ型部材2
0の回転軸S3をステアリング入力軸1と直交するよう
に説明しているが、軸直方向からステアリング入力軸1
の軸線S1方向に傾けておいても良い。この場合には、
ステアリング入力軸1の軸線S1に対して、ボールねじ
機構のねじの傾き方向と同方向に傾けることがピニオン
ギア5の回転量が稼げて好ましい。この場合には、この
直進状態の操舵位置において、案内溝23が回転軸S3
の方向を向くように設定したり、案内溝23の軌跡が、
ステアリング入力軸1方向から見て真円に近くなるよう
に設定すると良い。
【0053】図13に本実施形態の変形例を示す。この
実施形態では、ドーナツ型部材20は軸受状に内輪20
cと外輪20aに分割され、その内輪20cと外輪20
aとは互いに複列のベアリング20bにより周方向への
回転変位のみ可能に連結している。そして、上記突起部
7は、ナット部材3に対し、揺動自在にボールジョイン
ト32(揺動ジョイント機構)を介して連結されると共
に、その突起部7の先端部は、内輪20cの内径面に設
けた部材20dに延在方向(略径方向)にのみ変位可能
にセレーション33(並進ジョイント機構)を介して連
結されている。
【0054】つまり、上記実施形態と異なり、ボールジ
ョイント32によって、突起部7は、ナット部材3に対
してあらゆる方向に回動変位可能に連結すると共に、セ
レーション33によって略径方向への相対的な並進変位
が吸収可能となる。さらに、セレーション33によっ
て、突起部7の軸は内輪20cに対して常に一定(直交
状態)となっているので、操舵に伴うナット部材3の回
動変位が確実に目的の値で発生するようになっている。
【0055】ここで、この変形例にあっては、外輪20
aがリング状部材を、内輪20cが案内部を構成する。
作用については、上記と同様である。ただし、この例に
おいては、突起部7とドーナツ型部材20との連結部、
ドーナツ型部材20の内輪20cと外輪20aとの連結
部に、ボールベアリング20bなどフリクション、摩耗
の少ない構造を用いて構成することが可能であり、信頼
性、操舵感などが向上する。
【0056】なお、上記実施形態では、ナット部材3と
突起部7との間に揺動ジョイント機構であるボールジョ
イント32を介装し、突起部7と部材20dとの間に並
進ジョイント機構であるセレーション33を設けている
が、ナット部材3と突起部7の間に並進ジョイント機構
を設ける共に、突起部7と部材20dとの間に揺動ジョ
イント機構を設けても良い。
【0057】また、ナット部材3と突起部7との間に揺
動ジョイント機構を設ける代わりに、部材20dと内輪
20cとの間に揺動ジョイント機構を設けても良い。次
に、第3実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、上記第2実施形態変形例と同様な部品については
同一の符号を付し、その詳細は省略する。ここで、上記
第2実施形態は、その変形例を含め、揺動回動変位を吸
収する揺動ジョイント機構であるボールジョイント32
と、並進変位を吸収する並進ジョイント機構であるセレ
ーション33とが径方向に一列に並んでいるため、その
分、ナット部材3とドーナツ型部材20との間の空間を
大きく設定する必要があるため、ドーナツ型部材20の
径が比較的大きなものになってしまうという問題点があ
る。以下の第3実施形態から第5実施形態は、この問題
点を解決する実施例を示すものである。
【0058】本第3実施形態の装置の基本構成は、上記
第2実施形態変形例の装置構成と同様であるが、図14
a,14bに示すように、ナット部材3の突起部7と案
内部を構成する内輪20cとを、介装部材であるアーム
部材35を介して連結したものである。すなわち、ナッ
ト部材3の外周面には、ステアリング入力軸1に直交す
る、つまり外径方向に延在する突起部7が配設され、一
方、ドーナツ型部材20の内輪20cからも内径方向に
延在する突起部20eが配設される。上記2つの突起部
7、20eは、それぞれステアリング入力軸1を挟んで
反対の位置に配設されることで、ステアリング入力軸1
を中心として180度反転するように円周方向にオフセ
ットして配置されている。
【0059】さらに、上記2つの突起部7、20eの間
がアーム部材35によって連結している。アーム部材3
5と突起部7とは、セレーション33(並進ジョイント
機構)を介して突起部7の延在方向(略径方向)に変位
可能に連結され、アーム部材35と突起部20eとは、
ピロボール34(揺動ジョイント機構)を介して揺動自
在に連結されている。
【0060】アーム部材35の形状は、ステアリング入
力軸1と干渉しないような形状となっている。図14に
おいては、その一例として中央部に穴が空いた略円環状
の形状を図示している。以上のような構成とすること
で、ボールジョイント32とセレーション33とをステ
アリング入力軸1に関して半径方向に沿って同じ側に並
べて配置する場合と比べ、ドーナツ型部材20の径を小
さくすることができるため、装置の小型化が可能にな
る。
【0061】他の構成や作用効果は上記実施形態と同様
である。なお、上記実施形態では、ナット部材3の突起
部7側に並進ジョイント機構を設け、内輪20c側に揺
動ジョイント機構を設けた場合を例示しているが、ナッ
ト部材3の突起部7側に揺動ジョイント機構を設け、内
輪20c側に並進ジョイント機構を設けても良い。
【0062】また、上記2つの突起部7、20eつま
り、揺動ジョイント機構と並進ジョイント機構の配置
は、必ずしも180度反転して配置する必要なく、円周
方向の並ぶように配置しても良い。但し、180度反転
して配置した方がステアリング入力軸S1に対し軸対称
に配置されてモーメント入力に対するバランスが良いの
で、180度反転して配置することが好ましい。
【0063】次に、第4の実施形態について図面を参照
しつつ説明する。なお、上記各実施形態変形例と同様な
部品については同一の符号を付し、その詳細は省略す
る。本実施形態の装置の基本構成は、上記実施形態と同
様であるが、図l5に示すように、ナット部材3とドー
ナツ型部材20とをステアリング入力軸1の沿って並べ
て配列した実施例であって、ナット部材3には、ステア
リング入力軸1に直交して外径方向に延在する突起部7
が配設され、一方、ドーナツ型部材20の内輪20cか
らも内径方向に延在する突起部20eが配設されてい
る。
【0064】これにより、上記2つの突起部7、及び2
0eはステアリング入力軸1の方向にオフセットした位
置開係に配設される。その2つの突起部7、20eはア
ーム部材36(介装部材)のよって連結されている。ア
ーム部材36と突起部7とは当該突起部7の延在方向
(径方向)にのみ変位可能にセレーション33(並進ジ
ョイント機構)を介して連結され、アーム部材36と突
起部20eとは揺動自在にピロボール34(揺動ジョイ
ント機構)を介して連結されている。
【0065】上記構成をとることで、ナット部材3に設
ける突起部7をドーナツ型部材20の案内部に案内させ
るために、当該ナット部材3をドーナツ型部材20の回
動軸まで延在する必要がなくなって、ナット部材3及び
ドーナツ部材20のレイアウト自由度が向上する。さら
に、ドーナツ型部材20の内周側にナット部材3が無い
ので、ドーナツ型部材20の径を、更に小さく設定する
ことができる。
【0066】したがって、上記第3実施形態の装置より
も更に装置の小型化が可能となり、重量、コストの面で
有利となる。他の構成や作用効果は他の実施形態と同様
である。なお、上記実施形態では、ナット部材3の突起
部7側に並進ジョイント機構を設け、内輪20c側に揺
動ジョイント機構を設けた場合を例示しているが、ナッ
ト部材3の突起部7側に揺動ジョイント機構を設け、内
輪20c側に並進ジョイント機構を設けても良い。
【0067】次に、第5の実施形態について図面を参照
しつつ説明する。なお、上記各実施形態変形例と同様な
部品については同一の符号を付し、その詳細は省略す
る。本実施形態の装置の基本構成は、上記第4の実施形
態と同様であるが、本実施形態では、図16a,16b
に示すように、ドーナツ型部材20の回動軸方向に延在
する一対の軸部材21a,21bが、ドーナツ型部材2
0の内輪20cの内周面から内径方向に突設している。
【0068】このとき、一方の軸部材21bは、モータ
の駆動によりドーナツ型部材20に回転を伝達するギア
25と結合すべくドーナツ型部材20の内周面側から外
周面側に向かって当該ドーナツ型部材20を跨ぐように
屈曲してドーナツ型部材20の外径方向に延在する形状
となっている。そして、それぞれの軸部材21a,21
bの端部は、軸回転のみ可能に軸受22を介して非回転
部材である車体部材30に支持されている。つまり、内
軸20cに対して外輪20aが内軸20cの円周方向へ
の移動のみ可能に規制された状態となっている。すなわ
ち、本実施形態では、外輪20aが案内部を構成し、内
輪20cがリング状部材を構成している。
【0069】また、本実施形態は、ナット部材3の外周
面に設ける突起部が2個の場合であって、2個の突起部
7a、7bは、ステアリング入力軸1を中心とした円周
方向に沿って並んだ配置されている。また、ドーナツ型
部材の外輪20aに突起部20eが設けられ、当該突起
部20eは外径方向に突設している。上記2つの突起部
7a、7bに対し、この2点を通る軸まわりに回転自在
にボールジョイント37a,37b(回動ジョイント機
構)を介して介装部材であるAアーム38の一端部が連
結し、そのAアーム38の他端部は、突起部20eに対
して揺動自在にピロボール34(揺動ジョイント機構)
を介して連結されている。
【0070】ここで、上記突起部7a,7bと20e
は、第4の実施形態と同様に、ステアリング入力軸1方
向にオフセットした位置関係に配設される。以上の構成
とすることで、上記突起部7a、7b及び20eはそれ
ぞれステアリング入力軸1方向にオフセットした位置関
係に配設されている結果、突起部7を案内部で案内させ
るために、ナット部材3をドーナツ型部材20の回動軸
まで延在する必要がなくなり、ドーナツ型部材20の径
を小さくすることが可能になる。
【0071】さらに、この場合には、セレーションの様
なスライドする部分がないためフリクションやガタの影
響を受けにくくなり、装置の信軸性向上や操舵感の向上
といった効果が得られる。他の構成や作用効果は他の実
施形態と同様である。なお、上記実施形態では、ナット
部材3とAアーム部材38の連結に対して2個のボール
ジョイントを回動ジョイント機構として使用している
が、2つの突起部7a、7bを通る軸周りに回転可能で
且つこの軸に直交する方向に回転不可能となっていれ
ば、他のジョイント機構を採用しても構わない。
【0072】ここで、上記全実施形態では、舵角可変機
構をピニオンギア5近傍に設けた例で説明しているが、
これに限定されない。ステアリングコラム上における、
よりステアリングホイールに近い部分に舵角可変機構を
設けると共に、ナット部材3をシャフトなどによって下
方に延在させても良い。
【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
操舵装置の舵角比可変機構を示す側面図である。
【図2】本発明に基づく第1実施形態に係る舵角比可変
操舵装置の舵角比可変機構を示す円盤状部材の回転軸方
向から見た図である。
【図3】本発明に基づく第1実施形態に係る舵角比可変
操舵装置の舵角比可変機構を示すステアリング入力軸方
向から見た図である。
【図4】本発明に基づく第1実施形態に係るステアリン
グ入力軸の回転によるナット部材の直線移動を示す図で
ある。
【図5】本発明に基づく第1実施形態に係る突起部のス
テアリング入力軸方向への移動に伴う軸直方向への移動
を示す図である。
【図6】ナット部材の移動に伴うピニオンの回転を示す
図である。
【図7】円盤状部材の回転変位による軸直方向への移動
量の変化を示す図である。
【図8】軸直方向への移動量の減少によるピニオンの回
転角の減少を示す図である。
【図9】本発明に基づく第2実施形態に係る舵角比可変
操舵装置の舵角比可変機構を示す側面図である。
【図10】本発明に基づく第2実施形態に係る舵角比可
変操舵装置の舵角比可変機構を示すステアリング入力軸
方向から見た図である。
【図11】突起部及びドーナツ型部材の連結を示すステ
アリング入力軸に直交する方向から見た図である。
【図12】ドーナツ型部材を軸直方向から傾けた状態を
示す図である。
【図13】本発明に基づく第2実施形態に係る変形例を
示す図である。
【図14】本発明に基く第3実施形態を説明する図であ
って、(a)はステアリング入力軸に直交する方向から
見た図であり、(b)はステアリング入力軸方向から見
た図である。
【図15】本発明に基く第4実施形態を説明する図であ
る。
【図16】本発明に基く第5実施形態を説明する図であ
り、(a)はステアリング入力軸に直交する方向から見
た図であり、(b)はドーナツ型部材の回動軸S3方向
から見た図である。
【符号の説明】
1 ステアリング入力軸 1a ねじ部 3 ナット部材 4 セレーション 5 ピニオンギア 6 ラック 7、7a、7b 突起部 8 円盤状部材(ガイド部材) 8a 長穴(案内部) 8b ギア 9 モータ 10 駆動ギア 20 ドーナツ型部材(ガイド部材) 20a 外輪 20c 内輪 20d 部材 20e 突起部 21 軸部材 23 案内溝(案内部) 24 軸受 25 ギア 31 回転ジョイント 32 ボールジョイント(揺動ジョイント機構) 33 セレーション(並進ジョイント機構) 34 ピロボール(揺動ジョイント機構) 35 アーム部材(介装部材) 36 アーム部材(介装部材) 37a、37b ボールジョイント(回動ジョイント機構) 38 Aアーム(介装部材) S1 ステアリング入力軸の軸線 S2 円盤状部材の回転軸 S3 ドーナツ型部材の回転軸 L 長穴の延在方向 θ1 ステアリング入力軸の回転角 θ2 ナット部材及びピニオンギアの回転角 θ3 長穴の傾き θ4 ドーナツ型部材の軸直方向からの傾き

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステアリングホイールに連結したステア
    リング入力軸の回転を舵角比可変機構を介してピニオン
    ギアに伝達し、そのピニオンギアの回転をラックを介し
    て車輪に伝達することで操舵操作が行われる舵角比可変
    操舵装置であって、 上記舵角比可変機構は、上記ステアリング入力軸の回転
    により当該ステアリング入力軸の軸線方向に直線移動す
    る直動部材と、直動部材が直線移動することに伴い当該
    直動部材をステアリング入力軸回りに所定回転角だけ回
    転変位するように上記直動部材の移動を規制する回転変
    位規制手段と、上記回転変位規制手段による直動部材の
    直線移動量に対する回転変位量の割合を変更する回転角
    変更手段とからなり、上記直動部材に上記ピニオンギア
    が連結されていることを特徴とする舵角比可変操舵装
    置。
  2. 【請求項2】 上記ステアリング入力軸と直動部材と
    は、ボールねじ機構により連結していることを特徴とす
    る請求項1に記載した舵角比可変操舵装置。
  3. 【請求項3】 上記回転変位規制手段の規制による、上
    記ステアリング入力軸の軸線に対する直動部材の移動可
    能な方向を、ボールねじ機構のねじの傾き方向と同じ向
    きにしたことを特徴とする請求項2に記載した舵角比可
    変操舵装置。
  4. 【請求項4】 上記ピニオンギアは、ステアリング入力
    軸の軸線方向にのみ移動可能な状態で上記直動部材に連
    結していることを特徴とする請求項1から請求項3のい
    ずれかに記載した舵角比可変操舵装置。
  5. 【請求項5】 上記回転変位規制手段は、直動部材に設
    けられて上記ステアリング入力軸の軸線から離れる方向
    に延びる突起部と、上記ステアリング入力軸と直交する
    方向からみて当該ステアリング入力軸の軸線に対し所定
    角度傾いた方向に延在する案内部を有し上記突起部を当
    該案内部に沿ってのみ移動可能に規制するガイド部材
    と、から構成され、上記回転角変更手段は、上記案内部
    のステアリング入力軸方向に対する傾きを変更する傾斜
    角度変更手段からなる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。
  6. 【請求項6】 上記案内部は、ステアリング入力軸と同
    軸の円柱面若しくは当該円柱面に近似した面に沿って延
    在していることを特徴とする請求項5に記載した舵角比
    可変操舵装置。
  7. 【請求項7】 上記案内部は、上記突起部が挿入され且
    つステアリング入力軸と直交する方向からみて当該ステ
    アリング入力軸の軸線に対して所定角度傾いた方向に延
    びる長穴又は溝から構成され、上記傾斜角度変更手段
    は、上記ガイド部材を所定回転軸回りにのみ回転可能に
    支持すると共にその回転軸回りにガイド部材を回転変位
    することで上記ステアリング入力軸の軸線に対する上記
    案内部の傾斜角度を変更する回転機構からなることを特
    徴とする請求項5又は請求項6に記載した舵角比可変操
    舵装置。
  8. 【請求項8】 上記ガイド部材は、直動部材若しくはス
    テアリング入力軸の外径側に配置され且つステアリング
    入力軸の軸線上に円の中心が位置する円環若しくは円環
    の一部から構成されるリング状部材であって、そのリン
    グ状部材の内径面側に、円周方向に沿って案内部が形成
    され、且つ、上記回転角変更手段は、上記リング状部材
    をステアリング入力軸の軸線を通過する回転軸回りにの
    み回転可能に支持すると共に、その回転軸回りに当該リ
    ング状部材を回動変位させる回転機構からなることを特
    徴とする請求項5又は請求項6に記載した舵角比可変操
    舵装置。
  9. 【請求項9】 上記ガイド部材の回転軸の軸線は、ステ
    アリング入力軸の軸線と直交する方向に延びると共に案
    内部と交叉し、且つ、車両直進状態の操舵位置では、上
    記回転軸の軸線が交叉する案内部位置に上記突起部が係
    合することを特徴とする請求項7又は請求項8に記載し
    た舵角比可変操舵装置。
  10. 【請求項10】 上記直動部材と突起部との間又は突起
    部と案内部との間を、操舵に伴う揺動変位を吸収する揺
    動ジョイント機構、及び操舵に伴う略径方向への変位の
    みを許容する並進ジョイント機構を介して連結したこと
    を特徴とする請求項8又は請求項9に記載した舵角比可
    変操舵装置。
  11. 【請求項11】 上記突起部と案内部との間を介装部材
    で連結し、その介装部材と突起部との連結部及び介装部
    材と案内部との連結部を、ステアリング入力軸を中心と
    した円周方向にオフセットさせて配置し、その2つの連
    結部の一方に上記揺動ジョイント機構を介装すると共に
    当該2つの連結部の他方に上記並進ジョイント機構を介
    装したことを特徴とする請求項10に記載した舵角比可
    変操舵装置。
  12. 【請求項12】 上記突起部と案内部との間を介装部材
    で連結し、その介装部材と突起部との連結部及び介装部
    材と案内部との連結部を、ステアリング入力軸方向にオ
    フセットさせて配置し、その2つの連結部の一方に上記
    揺動ジョイント機構を介装すると共に当該2つの連結部
    の他方に上記並進ジョイント機構を介装することを特徴
    とする請求項10に記載した舵角比可変操舵装置。
  13. 【請求項13】 上記並進ジョイント機構を介装する連
    結部側を、ステアリング入力軸を中心とした円周方向に
    2箇所設けると共に、上記並進ジョイント機構の代わり
    に、その2箇所の連結部を結ぶ軸周りの回動を許容する
    回動ジョイント機構を介装することを特徴とする請求項
    12に記載した舵角比可変操舵装置。
  14. 【請求項14】上記案内部を、リング状部材の外径面側
    に配設したことを特徴とする請求項10から請求項13
    のいずれかに記載した舵角比可変操舵装置。
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