JP2002166845A

JP2002166845A - 操舵装置

Info

Publication number: JP2002166845A
Application number: JP2000367598A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kato; 貴史加藤; Yoshiyasu Akuta; 好恭飽田; Kazuo Matsuura; 一夫松浦; Keiichi Takigawa; 桂一滝川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-11

Abstract

(57)【要約】【課題】運転者のハンドル操作から独立して転舵車輪
の転舵角を制御することができるようにした操舵装置に
おいて、ハウジングを車幅方向へ円滑に移動できるこ
と。【解決手段】操舵装置１０は、ステアリングハンドル
２１に連結するピニオン軸２４と転舵車輪に連結するラ
ック軸３３とからなるラックアンドピニオン機構２５を
ハウジング３５に収納し、ハウジングをリンク機構６０
を介して車幅方向へ移動可能に車体にて支持したもので
ある。リンク機構を、車幅方向へスイング可能に車体５
７に連結した左右２個のリンクアーム６１Ｌ，６１Ｒと
した。各リンクアームのスイング端にハウジングを車幅
方向にスイング可能に連結した。第１リンクアーム６１
Ｌのスイング端６１ｃを、駆動リンク６４を介してアク
チュエータ５２の出力部にスイング可能に連結した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転者のハンドル
操作から独立して、転舵車輪の転舵角を制御することが
できるようにした操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の運転中において、走行路面の状況
や風向きなどの外的要因は頻繁に変化する。種々の外的
要因により車両の走行状態や操舵状態は急激に変化し得
る。このような変化に対し、運転者はハンドル操作によ
って安定した走行状態を維持しなければならない。例え
ば、高速走行中の車両の側面に向って吹く横風は、車両
の直進を妨げようとする。このような外的要因に対し、
運転者はハンドル操作によって直進走行を維持しなけれ
ばならず、面倒である。この点を踏まえて近年、車両の
走行状態や操舵状態に応じて運転者の操縦を支援するこ
とにより、操縦安定性や車両の運動性能をより高めるよ
うにした操舵装置の開発が進んでいる。この種の操舵装
置としては、例えば特許第２５０１６０６号公報「操舵
装置」が知られている。以下、この従来の技術について
説明する。

【０００３】図８は特許第２５０１６０６号公報の図１
に基づき作成した説明図である。なお、各構成要素の名
称や符号については適宜変更した。従来の操舵装置１０
０は、車体１０１に左右２個のリンク１０２，１０２を
介してギヤハウジング１０３を車幅方向（図の左右方
向）へスイング可能に連結するとともに、車体１０１に
左右２個の弾性部材１０４，１０４を介してギヤハウジ
ング１０３を車幅方向及び径方向に変位可能に支持した
というものである。さらに操舵装置１００は、車体１０
１に弾性部材１０５を介してアクチュエータ１０６を支
持し、アクチュエータ１０６の駆動用ロッド１０７にＬ
字状のアーム１０８の一端を連結し、アーム１０８の他
端をギヤハウジング１０３に固定したというものであ
る。

【０００４】ギヤハウジング１０３はラックアンドピニ
オン機構１１１を収納したものである。ラックアンドピ
ニオン機構１１１は、ステアリングハンドル１１２にス
テアリングシャフト１１３及び軸継手１１４，１１４を
介して連結したピニオン１１５と、転舵車輪１１６，１
１６にタイロッド１１７，１１７を介して連結したラッ
ク軸１１８とからなる。

【０００５】このような操舵装置１００は、ステアリン
グハンドル１１２を操舵することにより、ラックアンド
ピニオン機構１１１を介して転舵車輪１１６，１１６を
転舵させることができる。しかも、アクチュエータ１０
６の駆動用ロッド１０７を進退させ、アーム１０８を介
してギヤハウジング１０３を車幅方向へ移動させること
で、ラックアンドピニオン機構１１１を車幅方向へ移動
させることによっても、転舵車輪１１６，１１６を転舵
させることができる。運転者のハンドル操作をアクチュ
エータ１０６で支援することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、車
両旋回時などにおいて、操舵車輪１１６，１１６からの
路面反力がラック軸１１８を介してギヤハウジング１０
３に伝わったときに、Ｌ字状のアーム１０８にはギヤハ
ウジング１０３やアクチュエータ１０６を傾ける方向の
モーメントが生じる。このようなモーメントは、可動部
分に「こじれ」（歪み等）が発生して摩擦抵抗が増すな
どの要因となるので、抑制されることが好ましい。

【０００７】こじれを抑制するためには、ギヤハウジン
グ１０３を支持する弾性部材１０４，１０４のばね定数
や、アクチュエータ１０６を支持する弾性部材１０５の
ばね定数を、下げることが考えられる。しかし、ばね定
数を下げると、アクチュエータ１０６でギヤハウジング
１０３を車幅方向へ移動させるときに、これらの部材１
０３，１０６の基準位置が定まりにくい。この結果、転
舵車輪１１６，１１６を転舵制御する精度が低下するの
で好ましくない。

【０００８】そこで本発明の目的は、運転者のハンドル
操作から独立して転舵車輪の転舵角を制御することがで
きるようにした操舵装置において、ハウジングを車幅方
向へより円滑に移動させることができる技術を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、ステアリングハンドルに連結するととも
にピニオンを有するピニオン軸を回転可能にハウジング
にて支持し、ピニオンに噛み合うラックを有するととも
に転舵車輪に連結したラック軸を車幅方向へ移動可能に
ハウジングにて支持し、このハウジングをリンク機構を
介して車幅方向へ移動可能に車体にて支持し、ハウジン
グを車幅方向へアクチュエータで移動させることによっ
ても転舵車輪を操舵することができるようにした操舵装
置であって、リンク機構を、車幅方向へスイング可能に
車体に連結した左右２個のリンクアームとし、これら２
個のリンクアームの各スイング端にハウジングを車幅方
向にスイング可能に連結し、２個のリンクアームのうち
１個のスイング端を駆動リンクを介してアクチュエータ
の出力部にスイング可能に連結し、このアクチュエータ
を車体に取付け、アクチュエータにて駆動リンクを介し
てリンクアームをスイング駆動するように構成したこと
を特徴とする。

【００１０】ハウジング、リンク機構並びに駆動リンク
の全ての連結部分をスイング可能な構造にした。この結
果、車両旋回時などにおいて、転舵車輪からの路面反力
がラック軸を介してハウジングに伝わったときに、ハウ
ジングを傾ける方向のモーメントが生じることはない。
従って、可動部分に「こじれ」（歪み等）が発生して摩
擦抵抗が増すことはない。ハウジングを円滑に移動させ
ることができるので、操舵装置の性能や耐久性を、より
一層高めることができる。

【００１１】請求項２は、２個のリンクアームにハウジ
ングを連結する部位が、ラック軸の近傍であることを特
徴とする。

【００１２】転舵車輪からの路面反力は、ラック軸及び
ハウジングを介して２個のリンクアームに作用する。２
個のリンクアームにハウジングを連結する部位がラック
軸の近傍なので、連結する部位に作用する偏心荷重を抑
制できる。従って、偏心荷重によるモーメントの発生を
抑制することができる。このため、シール部分や軸受部
分等の各部のこじれ現象を、より抑制することができ
る。

【００１３】請求項３は、ラック軸をタイロッドを介し
て転舵車輪に連結し、ハウジングを、車幅方向中立位置
で最大高さになるとともに車幅方向へ移動するにつれて
低位になるように、２個のリンクアームに連結し、ハウ
ジングが低位になるにつれて、転舵車輪のバンプ時にお
けるトーアウトの角度が増すように、転舵車輪にタイロ
ッドを連結したことを特徴とする

【００１４】アクチュエータでハウジングを車幅方向へ
移動させたときに、ハウジングは移動するにつれて低位
になる。ハウジングに支持されたラック軸及びラック軸
に連結されたタイロッドも低位になる。一般にタイロッ
ドが低位になれば、転舵車輪のバンプ時におけるトーア
ウトの角度が増す。車両の旋回時には車体がローリング
するので、旋回外側の転舵車輪がバンプする。バンプし
た旋回外側の転舵車輪がトーアウトになるので、アンダ
ステアリングの傾向が強まる。従って車両の旋回安定性
は、より高まる。

【００１５】さらに上述の内容は、補助操舵機構のアク
チュエータが中立位置ではないところで故障して、固定
されてしまったような場合に有効である。すなわち、こ
のような場合にラック軸は中立位置に対して車幅方向及
び上下方向に変位したところで固定されてしまう。車幅
方向の変位については運転者の操作により補正可能であ
るが、上下方向については運転者の操作では補正できな
い。この場合であっても、転舵車輪のバンプ時における
トーアウトの角度が増すので、車両の旋回安定性をより
十分に確保することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、
「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向
に従う。また、図面は符号の向きに見るものとする。

【００１７】図１は本発明に係る操舵装置の模式図であ
る。操舵装置１０は、車両のステアリングハンドル２１
から転舵車輪２８，２８に至るステアリング系２０と、
このステアリング系２０に補助トルクを加える補助トル
ク機構４０と、運転者のハンドル操作から独立して転舵
車輪２８，２８の転舵角を制御することができる補助操
舵機構５０とからなる。この操舵装置１０は、ラック軸
３３の両端から操舵トルクを取り出すようにしたエンド
テイクオフ型操舵装置である。

【００１８】ステアリング系２０は、ステアリングハン
ドル２１にステアリングシャフト２２及び自在軸継手機
構２３を介してピニオン軸２４を連結し、ピニオン軸２
４に第１ラックアンドピニオン機構２５を連結し、第１
ラックアンドピニオン機構２５に左右のタイロッド２
６，２６及びナックル２７，２７を介して左右の転舵車
輪２８，２８を連結したものである。

【００１９】より具体的に説明すると、ステアリング系
２０は、ラックアンドピニオン機構２５のラック軸３３
の両端に第１自在軸継手８１，８１を介してタイロッド
２６，２６の一端を連結し、タイロッド２６，２６の他
端に第２自在軸継手８２，８２を介してナックル２７，
２７を連結し、ナックル２７，２７に転舵車輪（前輪）
２８，２８を回転可能に連結したものである。第１・第
２自在軸継手８１，８２はボールジョイントである。運
転者のハンドル操作により、ラック軸３３を介してタイ
ロッド２６，２６を移動させたときに、タイロッド２
６，２６に連結したナックル２７，２７及び転舵車輪２
８，２８は、キングピン軸２９，２９を中心に回る。

【００２０】「キングピン軸２９，２９」とはサスペン
ションジオメトリ、すなわちサスペンションリンクの幾
何学的な配置において、図示するまでもなく周知のこと
であるが、例えば次の（１）や（２）のことを言う。（１）ダブルウイッシュボーン式サスペンションの場合
には、アッパリンク側のアッパボールジョイントとロア
リンク側のロアボールジョイントを結ぶ直線のこと。（２）ストラット式サスペンションの場合には、ストラ
ット上端とロアボールジョイントを結ぶ直線のこと。

【００２１】上記第１ラックアンドピニオン機構２５
は、ピニオン軸２４に設けた第１ピニオン３１と、第１
ピニオン３１に噛み合う第１ラック３２を設けて車幅方
向に延びたラック軸３３とからなり、ハウジング３５に
収納したものである。言い換えれば第１ラックアンドピ
ニオン機構２５は、ステアリングハンドル２１に連結し
た第１ピニオン３１と転舵車輪２８，２８に連結したラ
ック軸３３とからなる。ハウジング３５は、ピニオン軸
２４を回転可能に且つ軸方向移動不能に取付けるととも
に、ラック軸３３を軸方向（車幅方向）へスライド可能
に取付けたものであり、さらには、ラック軸３３と同心
で車幅方向へ細長い収納部材である。

【００２２】ところで自在軸継手機構２３は、ラック軸
３３の軸方向への第１ピニオン３１の変位を許容するも
のである。言い換えると自在軸継手機構２３は、ステア
リングハンドル２１の回転トルクをピニオン軸２４に伝
達するとともに、ピニオン軸２４の軸方向には伸縮可能
な機構である。

【００２３】補助トルク機構４０は、ステアリングハン
ドル２１で発生したステアリング系２０の操舵トルクを
検出する操舵トルクセンサ４１と、操舵トルクセンサ４
１の検出信号に基づき制御信号を発生する制御部４２
と、制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルクを
発生する電動機４３と、電動機４３に連結した第２ラッ
クアンドピニオン機構４４とからなる。操舵トルクセン
サ４１及び電動機４３は、ハウジング３５に取付けたも
のである。

【００２４】第２ラックアンドピニオン機構４４は、電
動機４３の出力軸４３ａに設けた第２ピニオン４５と、
第２ピニオン４５に噛み合う第２ラック４６とからな
る。第２ラック４６は、第１ラックアンドピニオン機構
２５のラック軸３３に設けたものである。すなわち、第
１ラックアンドピニオン機構２５のラック軸３３が、第
２ラックアンドピニオン機構４４のラック軸を兼ねる。

【００２５】このような操舵装置１０によれば、運転者
がステアリングハンドル２１を操舵することにより発生
した操舵トルクを、ピニオン軸２４及び第１ラックアン
ドピニオン機構２５を介して、ラック軸３３に伝達する
ことができる。さらには、操舵トルクを操舵トルクセン
サ４１で検出し、この検出信号に基づき制御部４２で制
御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応
じた補助トルクを電動機４３で発生し、第２ラックアン
ドピニオン機構４４を介して、ラック軸３３に伝達する
ことができる。従って、運転者の操舵トルクに電動機４
３の補助トルクを加えた複合トルクにより、ラック軸３
３、タイロッド２６，２６及びナックル２７，２７を介
して左右の転舵車輪２８，２８を転舵させることができ
る。

【００２６】補助操舵機構５０は、補助制御部５１にて
予め設定した所定の操舵条件に基づいてアクチュエータ
５２を駆動することで、アクチュエータ５２にてハウジ
ング３５を車幅方向へ移動させるようにしたものであ
る。補助制御部５１は例えば、ステアリングハンドル２
１の操舵角を検知する操舵角センサ５３、車両の走行速
度を検知する車速センサ５４、ハウジング３５の変位量
を検知する変位量検知センサ５５の各検知信号に応じて
アクチュエータ５２を駆動制御する機能を有する。

【００２７】さらに詳しく説明すると、補助操舵機構５
０は、車体５７にリンク機構６０を介してハウジング３
５を車幅方向へ移動可能に支持し、アクチュエータ５２
で駆動リンク６４を介してリンク機構６０をスイング駆
動することで、ハウジング３５を車幅方向へ移動させる
ようにしたものである。以下、補助操舵機構５０の構成
を詳しく説明する。

【００２８】図２は本発明に係る操舵装置の構成図であ
る。補助操舵機構５０のリンク機構６０は、車幅方向へ
スイング可能に車体５７に連結した左右２個のリンクア
ーム（第１・第２リンクアーム６１Ｌ，６１Ｒ）であ
る。詳しくはリンク機構６０は、車体５７の支持台５
８，５８に支軸５９，５９を介して第１・第２リンクア
ーム６１Ｌ，６１Ｒの基部６１ａ，６１ａを車幅方向へ
スイング可能に連結し、第１・第２リンクアーム６１
Ｌ，６１Ｒをラック軸３３の軸心３３ａに直交する方向
に延し、第１・第２リンクアーム６１Ｌ，６１Ｒのスイ
ング端６１ｂ，６１ｂに連結ピン６２，６２を介してハ
ウジング３５を車幅方向へ移動可能に且つスイング可能
に連結したものである。なお、第１・第２リンクアーム
６１Ｌ，６１Ｒは、ハウジング３５を径方向にそれぞれ
挟み込むように、例えばフォーク形状の部材であっても
よい。

【００２９】リンク機構６０は、２個のリンクアーム６
１Ｌ，６１Ｒにハウジング３５を連結する部位を、ラッ
ク軸３３の近傍に配置したことを特徴とする。具体的に
は、ラック軸３３の軸心３３ａに直交する位置に連結ピ
ン６２，６２を配置した。このようなリンク機構６０
は、ハウジング３５と車体５７と２個のリンクアーム６
１Ｌ，６１Ｒとによって４節平行リンクをなすことにな
る。４節平行リンクの構成にしたので、ハウジング３５
及びハウジング３５に収納された第１ラックアンドピニ
オン機構２５は、ラック軸３３の軸方向（車幅方向）へ
スイングしつつ移動するときに、中立状態におけるラッ
ク軸３３の軸心３３ａに対して平行移動を許容するとと
もに、傾くことを阻止することができる。

【００３０】動力伝達機構７０は、アクチュエータ５２
の出力軸５２ａに取付けた小ギヤ７１と、小ギヤ７１に
噛み合うべく支軸７２に回転可能に取付けた大ギヤ７３
と、小・大ギヤ７１，７３を収納したギヤケース７４
と、からなるギヤ減速機構である。ギヤケース７４は、
アクチュエータ５２を結合した状態で車体５７に取付け
たものである。アクチュエータ５２やギヤケース７４を
車体５７に固定するので、これらの部材５２，７４の配
置の自由度が高まる。さらには、アクチュエータ５２で
ハウジング３５を車幅方向へ移動させるときに、これら
の部材５２，３５の基準位置が定まる。この結果、転舵
車輪２８，２８を転舵制御する精度を確保することがで
きる。

【００３１】このようにアクチュエータ５２とリンク機
構６０との間に介在した動力伝達機構７０は、負荷側の
リンク機構６０からの力によってアクチュエータ５２が
駆動されることを阻止するセルフロック機能を有してい
る。「セルフロック機能」とは、入力側から出力側への
動力伝達を許容し、出力側から入力側への動力伝達を阻
止する機能のことを言う。具体的には、小・大ギヤ７
１，７３にハイポイドギヤを採用した。ハイポイドギヤ
の組合せは、負荷側から駆動側への逆方向の動力伝達効
率（逆伝達効率）が一般に小さい。この逆伝達効率を更
に、負荷側のリンク機構６０からの力でアクチュエータ
５２が駆動されることを阻止するように設定した。停止
状態のアクチュエータ５２が外力によって駆動されるこ
とはない。

【００３２】左右２個のリンクアーム６１Ｌ，６１Ｒの
うち１個（第１リンクアーム６１Ｌ）はスイング端６１
ｂを更に延長し、延びた先端部６１ｃに駆動リンク６４
を介してアクチュエータ５２の出力部、すなわち動力伝
達機構７０にスイング可能に連結したものである。具体
的には、図左の第１リンクアーム６１Ｌはスイング端６
１ｂの一部である先端部６１ｃに、連結ピン６３にて駆
動リンク６４の一端をスイング可能に連結したものであ
る。駆動リンク６４の他端は、大ギヤ７３のディスク７
３ａに且つ大ギヤ７３の回転中心から所定距離だけ離れ
た位置に、連結ピン７５でスイング可能に連結したもの
である。支軸５９，５９，７２、連結ピン６２，６２，
６３，７５は互いに平行である。

【００３３】次に、上記図２〜図６に基づき操舵装置１
０の作用を説明する。上記図２に示すように、第１，第
２リンクアーム６１Ｌ，６１Ｒはラック軸３３に対し直
交する方向に延びているときに、中立状態にある。操舵
条件に応じて、アクチュエータ５２で動力伝達機構７０
の大ギヤ７３を図時計回りに所定角度だけ回転させる
と、駆動リンク６４は図左へ変位する。図左の第１リン
クアーム６１Ｌは駆動リンク６４に押されて図左へスイ
ングする。リンク機構６０が４節平行リンクの役割を果
たすので、図右の第２リンクアーム６１Ｒも図左へスイ
ングする。リンク機構６０と共にハウジング３５並びに
第１ピニオン３１も、左へスイングしつつラック軸３３
の軸方向左へ変位する。運転者がステアリングハンドル
２１を握っているときには、第１ピニオン３１は回転し
ない。従って、ラック軸３３はハウジング３５と共に軸
方向左へ移動する。このようにして、転舵車輪２８，２
８（図１参照）を転舵することができる。

【００３４】この状態から大ギヤ７３を図反時計回りに
回転させると、リンク機構６０と共にハウジング３５、
第１ピニオン３１並びにラック軸３３も、この図に示す
中立位置に復帰する。一方、中立位置にある第１リンク
アーム６１Ｌを図右へスイングさせることで、左スイン
グ時と同様にラック軸３３を軸方向右へ移動させること
ができる。このように、運転者のハンドル操作から独立
して転舵車輪２８，２８の転舵角を制御することができ
る。

【００３５】さらには、ステアリングハンドル２１を操
舵しつつ、操舵条件に応じてアクチュエータ５２で動力
伝達機構７０の大ギヤ７３を回転させることができる。
ラック軸３３の軸方向への全移動量Ｓ０は、運転者のハ
ンドル操作によるラック軸３３の移動量Ｓ１に、アクチ
ュエータ５２によるラック軸３３の移動量Ｓ２を合成し
たものになる（Ｓ０＝Ｓ１±Ｓ２）。従って、ラック軸
３３の移動量を加算して転舵車輪２８，２８を大きく転
舵させたり、又はラック軸３３の移動量を減算して小さ
く転舵させることができる。

【００３６】図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る操舵装
置の作用図である。（ａ）は、上記図２に示す操舵装置
１０の一部を再掲したところの、中立状態を示す。上述
のように、第１，第２リンクアーム６１Ｌ，６１Ｒは中
立状態において、ラック軸３３に対し直交する方向に延
びている。従って、車幅方向中立位置にある状態のラッ
ク軸３３及びハウジング３５の高さ、すなわち車体５７
からラック軸３３の軸心３３ａまでの高さはＨ１であ
る。この高さＨ１は最大高さである。

【００３７】（ｂ）は、第１リンクアーム６１Ｌが中立
位置からスイングする過程を示す。中立位置にある第１
リンクアーム６１Ｌを図左へ角度β１だけスイングさせ
たとき、第１リンクアーム６１Ｌに連結ピン６２で連結
されたハウジング３５及び第２リンクアーム６１Ｒも軸
方向左（車幅方向左）へスイングしつつ移動する。すな
わち、ハウジング３５及びハウジング３５に収納された
ラック軸３３は、（ａ）の中立状態におけるラック軸３
３の軸心３３ａに対して平行移動をする。この結果、ラ
ック軸３３及びハウジング３５は、車幅方向左へ寸法Ｌ
ｓだけ移動するとともに、車幅方向へ移動するにつれて
低位になる。

【００３８】移動した後のラック軸３３及びハウジング
３５の高さ、すなわち車体５７からラック軸３３の軸心
３３ａまでの高さはＨ２である。この高さＨ２は（ａ）
に示す最大高さＨ１よりも小さい（Ｈ１＞Ｈ２）。ラッ
ク軸３３が低位になれば、タイロッド２６，２６の高さ
も下がる。

【００３９】第１リンクアーム６１Ｌを図右へスイング
させたときも同様の作用をなす。以上の説明から明らか
なように、ハウジング３５は車幅方向中立位置で最大高
さＨ１になるとともに車幅方向へ移動するにつれて低位
になるように、２個のリンクアーム６１Ｌ，６１Ｒに連
結したことを特徴とする。

【００４０】ところで上述のように操舵装置１０は、下
記（１）〜（４）の如く全ての連結部分をスイング可能
な構造にしたことを特徴とする。（１）車体５７に支軸５９，５９で第１・第２リンクア
ーム６１Ｌ，６１Ｒを車幅方向へスイング可能に連結し
た。（２）第１・第２リンクアーム６１Ｌ，６１Ｒのスイン
グ端に連結ピン６２，６２でハウジング３５を車幅方向
へ移動可能に且つスイング可能に連結した。（３）第１リンクアーム６１Ｌのスイング端に連結ピン
６３で駆動リンク６４の一端をスイング可能に連結し
た。（４）駆動リンク６４の他端に大ギヤ７３に連結ピン７
５でスイング可能に連結した。

【００４１】このようにして、２個のリンクアーム６１
Ｌ，６１Ｒのうち１個のスイング端を駆動リンク６４を
介して、アクチュエータ５２の出力部である大ギヤ７３
にスイング可能に連結した。上述のように、運転者がス
テアリングハンドル２１（図１参照）を握っているとき
には、第１ピニオン３１は回転しない。車両旋回時など
において、転舵車輪２８，２８（図１参照）からの路面
反力はラック軸３３に軸方向の力として伝わる。この力
はラック軸３３から第１ピニオン３１、ピニオン軸２４
を介してハウジング３５に伝わり、ハウジング３５から
更に連結ピン６２，６２を介して２個のリンクアーム６
１Ｌ，６１Ｒに伝わる。

【００４２】全ての連結部分がスイング可能な構成なの
で、車両旋回時などにおいて、転舵車輪２８，２８から
の路面反力がラック軸を介してハウジング３５に伝わっ
たときに、ハウジング３５を傾ける方向のモーメントが
生じることはない。従って、可動部分に「こじれ」（歪
み等）が発生して摩擦抵抗が増すことはない。このた
め、ハウジング３５を円滑に移動させることができるの
で、操舵装置１０の性能や耐久性を、より一層高めるこ
とができる。なお、各連結部分にボールジョイント、ベ
アリング、ブッシュを用いることで、転舵車輪２８，２
８の路面反力による各部のこじれ現象を、より一層抑制
することができる。

【００４３】さらに、リンク機構６０は上述のように２
個のリンクアーム６１Ｌ，６１Ｒにハウジング３５を連
結する部位を、ラック軸３３の近傍に配置したものであ
る。転舵車輪２８，２８からの路面反力は、ラック軸３
３及びハウジング３５を介して２個のリンクアーム６１
Ｌ，６１Ｒに作用する。２個のリンクアーム６１Ｌ，６
１Ｒに連結ピン６２，６２にてハウジング３５を連結す
る部位が、ラック軸３３の近傍（ラック軸３３の軸心３
３ａを含む）なので、連結する部位に作用する偏心荷重
を抑制できる。従って、偏心荷重によるモーメントの発
生を抑制することができる。このため、第１ラックアン
ドピニオン機構２５、ハウジング３５、リンク機構６０
におけるシール部分や軸受部分等の各部に無理な力が作
用することはない。各部のこじれ現象を、より抑制する
ことができる。

【００４４】さらにまた、簡単な構成で優れた耐久性を
有する、リンク機構６０並びに駆動リンク６４によっ
て、ハウジング３５を支持するとともに移動させるよう
にしたので、操舵装置１０を比較的安価にできる。

【００４５】さらには、第１リンクアーム６１Ｌにおい
て、スイング基端の支軸５９からハウジング３５を連結
する連結ピン６２までの距離に対し、支軸５９から駆動
リンク６４を連結する連結ピン６３までの距離の比率
（アーム比）を大きく設定することにより、アクチュエ
ータ５２の出力を小さくすることができる。その分、ア
クチュエータ５２を小型にすることができる。例えば、
アーム比を１：２とすれば、１：１の場合に比べてアク
チュエータ５２の出力を半減できる。

【００４６】図４（ａ），（ｂ）は本発明に係るラック
軸、タイロッド、転舵車輪回りの構成図兼作用図であ
る。（ａ）は車両側面から見た模式的構成を示し、
（ｂ）は車両背面から見た模式的構成を示す。なお、Ｆ
ｒは運転者から見て前側、Ｒｒは運転者から見て後側を
示す。

【００４７】この図４（ａ），（ｂ）において実線は、
中立位置（最大の高さ）にあるタイロッド２６、ナック
ル２７、転舵車輪２８、ラック軸３３、第１・第２自在
軸継手８１，８２を模式的に示したものである。また想
像線は、低位にあるタイロッド２６、ナックル２７、ラ
ック軸３３、第１・第２自在軸継手８１，８２を示すと
ともに、バンプしたときの転舵車輪２８を模式的に示し
たものである。なお、これら低位にある部材やバンプし
た部材については、他と識別するために、符号にＡを付
した。例えば、低位にあるラック軸の符号３３を符号３
３Ａに変えて示す。また、バンプしたときの転舵車輪の
符号２８を符号２８Ａに変えるとともに、ホイールセン
タ（転舵車輪２８の中心）の符号２８ａを符号２８ａＡ
に変えて示す。

【００４８】一般にサスペンションジオメトリは、実線
にて示す転舵車輪２８である前輪においてはバンプ時に
弱トーアウト（バンプトーアウト）に変化するように設
定し、後輪においてはバンプ時に弱トーイン（バンプト
ーイン）に変化するように設定することが多い。車両の
旋回時には車体がローリングするので、旋回外側の転舵
車輪（外輪）２８がバンプし、旋回内側の転舵車輪（内
輪）２８がリバウンドすることによって、トー角が変化
する。この結果、旋回時には外輪２８がバンプしてトー
アウトになるので、ステアリング特性としてはアンダス
テアリングの傾向が強まる。従って、車両の旋回安定性
を確保することができる。

【００４９】このような転舵車輪２８のサスペンション
８３に対して、タイロッド２６の位置を下げると、転舵
車輪２８のバンプ時におけるトーアウトの角度が増す、
いわゆるバンプトーアウトの傾向が強くなる。この結
果、旋回時に外輪２８のバンプトーアウトの傾向が強ま
るので、車両の旋回安定性はより高まる。本発明者等
は、この点に着目したものである。

【００５０】操舵装置１０は（ａ）において、実線で示
すように転舵車輪２８を側面から見たときに、キング
ピン軸２９を所定のキャスタ角で後方へ傾けてホイール
センタ２８ａの後方を通し、キングピン軸２９に対し
てナックル２７を垂直に且つ後方へ延し、キングピン
軸２９の後方に且つホイールセンタ２８ａより下にタイ
ロッド２６並びに第１・第２自在軸継手８１，８２を配
置したものである。本発明は、ハウジング３５（図３参
照）及びハウジング３５に支持されたラック軸３３が低
位になるにつれて、転舵車輪２８のバンプ時のトーアウ
トの角度が増すように、転舵車輪２８にタイロッド２６
を連結したことを特徴とする。この点について、以下詳
しく説明する。

【００５１】（ｂ）において、実線で示すように左の転
舵車輪２８を背面から見たときに、ラック軸３３に対し
てタイロッド２６は角度θ１だけ上に傾いている。転舵
車輪２８がバンプするときに、第２自在軸継手８２は第
１自在軸継手８１を中心に旋回軌跡Ｑ１上を旋回する。
この結果、転舵車輪２８が距離ｈ１だけバンプしたとき
に、第２自在軸継手８２は車体中心側へ変位量ｂ１だけ
寄った点Ｐ１に変位する。

【００５２】次に、実線で示すラック軸３３が想像線で
示す位置３３Ａまで下がったときのことを考える。な
お、上述のようにラック軸３３は下がるときに車幅方向
へも移動する。しかし、ここでは理解を容易にするため
に、ラック軸３３が車幅方向へ移動することについては
無視して考えることにする。（ａ），（ｂ）において実
線で示すラック軸３３が想像線で示す位置３３Ａまで下
がったときに、タイロッド２６及び第１自在軸継手８１
も想像線で示す位置２６Ａ，８１Ａまで下がる。この結
果、下がったタイロッド２６Ａに引き寄せられた第２自
在軸継手８２及びナックル２７は想像線で示す位置８２
Ａ，２７Ａまで下がる。

【００５３】操舵装置１０に対するサスペンション８３
の干渉があるので、第２自在軸継手８２及びナックル２
７が下がる距離は、サスペンション８３による制限を受
ける。従って、第１自在軸継手８１が位置８１Ａまで下
がる距離に比べて、第２自在軸継手８２及びナックル２
７が下がる距離は小さい。下がる距離が小さいので、
（ｂ）において想像線で示すラック軸３３Ａに対してタ
イロッド２６Ａが上に傾く角度θ２は上記角度θ１より
も大きい（θ１＜θ２）。

【００５４】（ｂ）において、転舵車輪２８がバンプす
るときに、想像線で示す第２自在軸継手８２Ａは第１自
在軸継手８１Ａを中心に旋回軌跡Ｑ２上を旋回する。こ
の結果、転舵車輪２８が距離ｈ１だけバンプしたとき
に、第２自在軸継手８２は車体中心側へ変位量ｂ２だけ
寄った点Ｐ２に変位する。θ１＜θ２なので、転舵車輪
２８が距離ｈ１だけバンプしたときに、変位量ｂ２は変
位量ｂ１よりも大きい（ｂ１＜ｂ２）。なお、上記旋回
軌跡Ｑ１，Ｑ２は正確には円弧ではない。

【００５５】図５（ａ），（ｂ）は本発明に係るラック
軸、タイロッド、転舵車輪回りの作用図である。なお、
Ｆｒは運転者から見て前側、Ｒｒは運転者から見て後側
を示す。（ａ）はラック軸３３が中立位置（最大の高
さ）にあるときの、タイロッド２６、ナックル２７、転
舵車輪２８、ラック軸３３、第１・第２自在軸継手８
１，８２を車両平面から見て模式的に示したものであ
る。上述のように、左の転舵車輪２８がバンプしたと
き、第２自在軸継手８２は車体中心側（図右側）へ変位
量ｂ１だけ寄った点Ｐ１に変位する。この結果、ナック
ル２７がキングピン軸２９を中心に図反時計方向へ回る
ので、転舵車輪２８は想像線で示す２８Ａのようにトー
アウトになる。

【００５６】（ｂ）はラック軸３３Ａが低位にあるとき
の、タイロッド２６Ａ、ナックル２７Ａ、転舵車輪２
８、ラック軸３３Ａ、第１・第２自在軸継手８１Ａ，８
２Ａを車両平面から見て模式的に示したものである。上
述した内容を繰り返すと、（ｂ）に示すようにラック軸
３３Ａが低位にあるとき、第２自在軸継手は８２Ａの位
置にある。この位置８２Ａは、（ａ）に示す第２自在軸
継手８２の位置よりも、車体中心側（図右側）へ変位し
たところにある。左の転舵車輪２８がバンプしたとき、
第２自在軸継手８２Ａは車体中心側（図右側）へ変位量
ｂ２だけ寄った点Ｐ２に変位する。この結果、ナックル
２７がキングピン軸２９を中心に図反時計方向へ回るの
で、転舵車輪２８は想像線で示すようにトーアウトにな
る。

【００５７】このように、ハウジング３５（図３参照）
及びハウジング３５に支持されたラック軸３３が低位に
なるにつれて、転舵車輪２８のバンプ時のトーアウトの
角度は増すことが判る。

【００５８】以上の説明から明らかなように操舵装置１
０によれば、上記図３に示すように、アクチュエータ５
２でハウジング３５を車幅方向へ移動させたときに、ハ
ウジング３５は移動するにつれて低位になる。ハウジン
グ３５に支持されたラック軸３３及びラック軸３３に連
結されたタイロッド２６，２６も低位になる。タイロッ
ド２６，２６が低位になれば、転舵車輪２８（図５参
照）のバンプ時におけるトーアウトの角度が増す。車両
の旋回時には車体がローリングするので、旋回外側の転
舵車輪２８がバンプする。バンプした旋回外側の転舵車
輪２８がトーアウトになるので、アンダステアリングの
傾向が強まる。従って車両の旋回安定性は、より高ま
る。

【００５９】上述の内容は、図３（ａ）に示すアクチュ
エータ５２が中立位置ではないところで故障して、固定
されてしまったような場合に有効である。すなわち、こ
のような場合にはリンク機構６０はスイング作動しない
で固定した状態になる。この結果、ハウジング３５及び
ラック軸３３は図３（ａ）の中立位置に対して、図３
（ｂ）のように車幅方向及び上下方向に変位したところ
で固定されてしまう。ラック軸３３の車幅方向の変位に
ついては、運転者の操作により補正可能である（但し、
ステアリングハンドル２１の中立位置に対する、転舵車
輪２８，２８の中立位置が不一致であることによる違和
感は残る。）。しかし、ラック軸３３の上下方向の変位
については、運転者の操作では補正できない。

【００６０】これに対して、上述のように本発明の操舵
装置１０によれば、アクチュエータ５２が中立位置にあ
るときに、ラック軸３３は図３（ａ）に示す最大高さＨ
１にある。また、アクチュエータ５２が中立位置ではな
いところでロックしたときに、ラック軸３３は図３
（ｂ）に示すように最大高さＨ１よりも低位にあり、こ
の高さでロックする。この結果、タイロッド２６，２６
が低位になるので、転舵車輪２８（図５参照）のバンプ
時におけるトーアウトの角度が増す。従ってアンダステ
アリングの傾向が強まる。以上の説明から明らかなよう
に、アクチュエータ５２が中立位置ではないところで故
障して、固定されてしまったような場合であっても、車
両の旋回安定性をより十分に確保することができる。

【００６１】図６は本発明に係る転舵車輪のトー特性図
であり、縦軸を転舵車輪のホイールストローク（ｍｍ）
とし、横軸を転舵車輪のトー角（ｄｅｇ）として表した
ものである。実線にて示すトー特性曲線Ｔ１は、ハウジ
ング３５及びハウジング３５に支持されたラック軸３３
が中立位置（最大の高さ）にあるときのトーの変化を示
す。破線にて示すトー特性曲線Ｔ２は、ハウジング３５
及びハウジング３５に支持されたラック軸３３が低位に
あるときのトーの変化を示す。この図によると転舵車輪
が、バンプ時にトーアウトに変化するとともに、リバウ
ンド時にトーインに変化することが判る。さらには、ラ
ック軸３３及びハウジング３５が低位に変化したとき
に、実線のトー特性曲線Ｔ１から破線のトー特性曲線Ｔ
２に変わることで、バンプトーアウトの傾向が強まるこ
とが判る。

【００６２】図７は本発明に係る操舵装置の変形例図で
ある。変形例の操舵装置１００は、ラック軸３３の長手
途中に左右のタイロッド１２６，１２６を連結すること
で、ラック軸３３の長手途中から操舵トルクを取り出す
ようにした、センタテイクオフ形式操舵装置であること
を特徴とする。他の構成については上記図１〜図６に示
す操舵装置１０と同じであり、同一符号を付し、その説
明を省略する。

【００６３】なお、上記本発明の実施の形態において、
補助トルク機構４０の有無は任意である。また、アクチ
ュエータ５２は電動機に限定されるものではなく、例え
ば油圧モータ、リニアモータ、エアシリンダ、電動シリ
ンダ、油圧シリンダ、ソレノイドであってもよい。さら
には、動力伝達機構７０は、セルフロック機能を有して
アクチュエータ５２の動力を負荷側に伝達するものであ
ればよい。例えばアクチュエータ５２に取付けたウォー
ムと負荷側のウォームホイールの組合せからなるウォー
ムギヤ機構であってもよい。その場合の逆伝達効率も、
負荷側のリンク機構６０からの力によってアクチュエー
タ５２が駆動されることを阻止するように設定すればよ
い。さらにまた、転舵車輪２８のサスペンション８３の
種類は限定されるものではない。

【００６４】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、ラック軸を車幅方向へ移動可能に支
持したハウジングを、リンク機構を介して車幅方向へ移
動可能に車体にて支持する構成とし、リンク機構を、車
幅方向へスイング可能に車体に連結した左右２個のリン
クアームとし、これら２個のリンクアームの各スイング
端にハウジングを車幅方向にスイング可能に連結し、２
個のリンクアームのうち１個のスイング端を駆動リンク
を介してアクチュエータの出力部にスイング可能に連結
したので、全ての連結部分がスイング可能な構造にな
る。車両旋回時などにおいて、転舵車輪からの路面反力
がラック軸を介してハウジングに伝わったときに、ハウ
ジングを傾ける方向のモーメントが生じることはない。
従って、可動部分に「こじれ」（歪み等）が発生して摩
擦抵抗が増すことはない。このため、ハウジングを円滑
に移動させることができるので、操舵装置の性能や耐久
性を、より一層高めることができる。

【００６５】請求項２は、２個のリンクアームにハウジ
ングを連結する部位をラック軸の近傍に配置したので、
転舵車輪からの路面反力が、ラック軸及びハウジングを
介して２個のリンクアームに作用したときに、前記連結
する部位に作用する偏心荷重を抑制できる。従って、リ
ンクアームやハウジングに偏心荷重によるモーメントが
発生することを抑制することができる。このため、ハウ
ジングをより円滑に移動させることができるので、操舵
装置の性能や耐久性を、更により一層高めることができ
る。

【００６６】請求項３は、ラック軸をタイロッドを介し
て転舵車輪に連結し、ハウジングを、車幅方向中立位置
で最大高さになるとともに車幅方向へ移動するにつれて
低位になるように、２個のリンクアームに連結し、ハウ
ジングが低位になるにつれて、転舵車輪のバンプ時にお
けるトーアウトの角度が増すように、転舵車輪にタイロ
ッドを連結したので、アクチュエータでハウジングを車
幅方向へ移動させつつ低位にすることで、転舵車輪のバ
ンプ時におけるトーアウトの角度を増すことができる。
例えば、車両の旋回時には車体がローリングするので、
旋回外側の転舵車輪はバンプする。バンプした旋回外側
の転舵車輪のトーアウトの角度を増すことができる。こ
の結果、アンダステアリングの傾向が強まるので、車両
の旋回安定性は、より高まる。

【００６７】さらに上述の内容は、補助操舵機構のアク
チュエータが中立位置ではないところで故障して、固定
されてしまったような場合に有効である。すなわち、こ
のような場合にラック軸は中立位置に対して上下方向に
変位したところで固定されてしまう。この場合であって
も、転舵車輪のバンプ時におけるトーアウトの角度が増
すので、車両の旋回安定性をより十分に確保することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る操舵装置の模式図

【図２】本発明に係る操舵装置の構成図

【図３】本発明に係る操舵装置の作用図

【図４】本発明に係るラック軸、タイロッド、転舵車輪
回りの構成図兼作用図

【図５】本発明に係るラック軸、タイロッド、転舵車輪
回りの作用図

【図６】本発明に係る転舵車輪のトー特性図

【図７】本発明に係る操舵装置の変形例図

【図８】特許第２５０１６０６号公報の図１に基づき作
成した説明図

【符号の説明】

１０，１００…操舵装置、２１…ステアリングハンド
ル、２４…ピニオン軸、２５…ラックアンドピニオン機
構（第１ラックアンドピニオン機構）、２６…タイロッ
ド、２７…ナックル、２８…転舵車輪、２９…キングピ
ン軸、３１…ピニオン（第１ピニオン）、３２…ラック
（第１ラック）、３３…ラック軸、３３ａ…軸心、３５
…ハウジング、５０…補助操舵機構、５２…アクチュエ
ータ、５２ａ…アクチュエータの出力軸、５７…車体、
６０…リンク機構、６１Ｌ，６１Ｒ…リンクアーム、６
１ｂ…リンクアームのスイング端、６４…駆動リンク、
７０…動力伝達機構、８１…第１自在軸継手、８２…第
２自在軸継手、８３…サスペンション。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６２Ｄ 119:00 Ｂ６２Ｄ 119:00 137:00 137:00 (72)発明者松浦一夫埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者滝川桂一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 3D032 CC05 CC06 CC12 CC16 DA03 DA15 DA23 DB11 EA01 EB05 EC22 EC31 GG01 3D033 CA02 CA16 CA22 CA28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングハンドルに連結するととも
にピニオンを有するピニオン軸を回転可能にハウジング
にて支持し、前記ピニオンに噛み合うラックを有すると
ともに転舵車輪に連結したラック軸を車幅方向へ移動可
能に前記ハウジングにて支持し、このハウジングをリン
ク機構を介して車幅方向へ移動可能に車体にて支持し、
ハウジングを車幅方向へアクチュエータで移動させるこ
とによっても前記転舵車輪を操舵することができるよう
にした操舵装置であって、前記リンク機構は、車幅方向へスイング可能に前記車体
に連結した左右２個のリンクアームであり、これら２個
のリンクアームの各スイング端に前記ハウジングを車幅
方向にスイング可能に連結し、前記２個のリンクアーム
のうち１個のスイング端を駆動リンクを介して前記アク
チュエータの出力部にスイング可能に連結し、このアク
チュエータを前記車体に取付け、アクチュエータにて駆
動リンクを介してリンクアームをスイング駆動するよう
に構成したことを特徴とする操舵装置。
【請求項２】前記２個のリンクアームに前記ハウジン
グを連結する部位は、前記ラック軸の近傍であることを
特徴とした請求項１記載の操舵装置。
【請求項３】前記ラック軸は、タイロッドを介して前
記転舵車輪に連結し、前記ハウジングは、車幅方向中立
位置で最大高さになるとともに車幅方向へ移動するにつ
れて低位になるように、前記２個のリンクアームに連結
し、前記ハウジングが低位になるにつれて、前記転舵車
輪のバンプ時におけるトーアウトの角度が増すように、
転舵車輪に前記タイロッドを連結したことを特徴とする
請求項１記載の操舵装置。