JP2002255046A - 車両の操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来はリンク部材の傾斜角度を制御するよう
になっていることから、車種に応じて自由にギア比を設
定することができない。 【解決手段】 ステアリングホィール１０からの操舵入
力によって回転するインプットシャフト１３とほぼ同軸
上に設けられて、転舵輪を転舵させるアウトプットシャ
フト１４と、該アウトプットシャフトの外周に軸方向へ
直線状に摺動自在に設けられたスライダー１５と、スラ
イダーの直線運動を回転運動に変換してアウトプットシ
ャフトに伝達する変換機構１６とを備えている。コント
ローラ１９からの制御電流により直流回転モータ３３と
リードスクリュー軸３５及びスライダーアーム３６を介
して車速に応じてスライダーのストローク移動を制御す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両の操舵
角度に対する転舵輪の転舵角度の割合を変化させる操舵
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、車両のステアリングホィ
ールから転舵輪までの間の操舵力伝達経路に可変ギアレ
シオ機構を設け、転舵輪の転舵角のギア比（舵角比）を
ステアリングホィールの操舵角に応じて変化させること
により、例えばステアリングホィールの少ない操舵角で
転舵輪の転舵角を大きく制御するいわゆる車両の操舵制
御装置が種々提供されている。

【０００３】その１つとして、例えば特開２０００−３
０９２７７号公報などに記載されているものが知られて
いる。

【０００４】図１３に基づいて概略を説明すれば、この
操舵制御装置は、ステアリングホィール１に連結された
入力軸２と出力軸３が非同軸上に配置され、かつ非平行
に配置されていると共に、前記入力軸２に対して所定回
転軸Ｓ４回りにのみ回転自在なリンク部材４が連結され
ている。

【０００５】このリンク部材４は、スライド部材５を介
して前記出力軸３に対して軸方向変位のみ許容されて一
体的に連結したアーム６に連結されている。

【０００６】前記スライド部材５は、リンク部材４に沿
ってスライド可能に配置されている。

【０００７】そして、前記入力軸２に対するリンク部材
４の傾斜角度がモータ７の駆動によって変更されるよう
になっている。すなわち、例えば、操舵角、車速などの
信号に基づいてモータ７を駆動し、入力軸２に対するリ
ンク部材４の傾斜角度を制御することによって、高速走
行時の車両挙動と低速走行時のステアリングホィール１
の操作の煩雑さなどの両方の課題を解決するようになっ
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の操舵制御装置にあっては、前述のようにモータ７に
よってリンク部材４の傾斜角度を制御するようになって
いるため、ギア比の設定に自ずと限界が生じ、車種に応
じて自由にギア比を設定することができない。

【０００９】また、入力軸２や出力軸３などの回転軸中
心に対してリンク部材４のオフセット量が大きくなって
いるため、以下のような技術的課題を招来している。

【００１０】すなわち、まず第１に、リンク部材４の傾
動時の慣性モーメントが大きくなって応答性が低下し、
この結果、操舵力への影響が大きくなるおそれがある。

【００１１】第２に、リンク部材４のオフセット量が大
きいことから、その偏心により操舵トルク変動が起こり
易くなる。

【００１２】第３に、リンク部材４のオフセット量が大
きいことから、装置の車両搭載時の周辺機器類との関係
でレイアウトの自由度が制約されてしまう。

【００１３】また、リンク部材４の傾斜角度及びその長
さによってギア比の可変幅が決定されていることから、
周辺機器類のレイアウト要件によってギア比の可変幅が
制限されてしまうおそれがある。

【００１４】しかも、前記モータ７は、図外のブラケッ
トを介して入力軸２に固定されており、このモータ７も
入力軸２などの回転軸回りに一緒に回転させるようにな
っているため、このモータ７の質量による慣性モーメン
トとその大きな偏心量によって操舵力に大きな影響を及
ぼすおそれがある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の操
舵制御装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請
求項１に記載の発明は、転舵輪を伝達機構を介して転舵
させるアウトプットシャフトと、該アウトプットシャフ
トの基端部外周に軸方向へ直線状に摺動自在に設けられ
たスライダーと、前記アウトプットシャフトの基端部と
スライダーとの間に設けられて、スライダーの直線運動
を回転運動に変換してアウトプットシャフトに伝達する
変換機構と、前記スライダーを軸方向にストローク移動
させる駆動機構と、該駆動機構を駆動制御するコントロ
ーラとを備えたことを特徴としている。

【００１６】請求項２に記載の発明は、転舵輪を伝達機
構を介して転舵させるアウトプットシャフトと、該アウ
トプットシャフトの基端部外周に軸方向へ直線状に摺動
自在に設けられたスライダーと、前記アウトプットシャ
フトの基端部外周とスライダーの内周との間に設けられ
て、スライダーの直線運動を回転運動に変換してアウト
プットシャフトに伝達する変換機構と、前記スライダー
を軸方向にストローク移動させる駆動機構と、該駆動機
構を少なくとも車速に応じて駆動制御するコントローラ
とを備えたことを特徴としている。

【００１７】請求項３に記載の発明は、ステアリングホ
ィールからの操舵入力によって回転するインプットシャ
フトと、前記インプットシャフトとほぼ同軸上に設けら
れて、転舵輪を伝達機構を介して転舵させるアウトプッ
トシャフトと、該アウトプットシャフトのインプットシ
ャフト側の一端部外周でかつインプットシャフトのアウ
トプットシャフト側の一端部に軸方向へ直線状に摺動自
在に設けられたスライダーと、前記アウトプットシャフ
トの一端部とスライダーとの間に設けられて、スライダ
ーの直線運動を回転運動に変換してアウトプットシャフ
トに伝達する変換機構と、前記スライダーを軸方向にス
トローク移動させる駆動機構と、該駆動機構を少なくと
も車速に応じて駆動制御するコントローラとを備え、前
記コントローラからの制御電流により前記駆動機構が車
速に応じてスライダーのストローク移動を制御するよう
にしたことを特徴としている。

【００１８】請求項４に記載の発明にあっては、前記変
換機構は、前記スライダーの周壁に形成されたボール保
持孔内に転動自在に保持されたボールと、前記アウトプ
ットシャフトの外周面に形成されて、前記ボールの転動
にしたがってアウトプットシャフトを回転運動させるボ
ール螺子溝とから構成したことを特徴としている。

【００１９】請求項５に記載の発明にあっては、前記変
換機構は、前記スライダーの内周面に形成されたはす歯
形のインナー歯と、前記アウトプットシャフトの外周面
に形成されて、前記インナー歯に噛合するはす歯形のア
ウター歯とから構成したことを特徴としている。

【００２０】請求項６に記載の発明にあっては、前記変
換機構は、前記スライダーの端部に一体的に設けられ
て、内部に複数のボールを軸方向へ流動可能に保持する
保持部材と、前記アウトプットシャフトの外周面に螺旋
状に形成されて、前記保持部材から流出した前記ボール
を受容しつつ該ボールの転動にしたがってアウトプット
シャフトを回転運動させるボール螺子溝とから構成した
ことを特徴としている。

【００２１】請求項７に記載の発明にあっては、前記駆
動機構は、前記コントローラから出力された制御電流に
よって駆動する回転モータと、該回転モータにより減速
機を介して回転駆動する回転軸と、一端部が前記スライ
ダーの端部に連結され、前記回転軸に螺合した他端部を
介して該回転軸の回転に伴い回転軸の軸方向へ移動する
スライダーアームとを備えたことを特徴としている。

【００２２】請求項８に記載の発明にあっては、前記コ
ントローラは、現在の車速を検出する車速検出手段と、
前記インプットシャフトとアウトプットシャフトの舵角
差を検出する複数の舵角検出手段とからの情報信号に基
づいて前記回転モータの回転を制御する制御回路を備え
たことを特徴としている。

【００２３】請求項９に記載の発明は、前記回転軸とス
ライダーアーム一端部との間に、前記回転軸の外周に形
成された雄ねじと前記スライダーアームの一端部に形成
されて前記雄ねじに螺合する雌ねじとの間のバックラッ
シ隙間を消失させるように調整する調整機構を設けたこ
とを特徴としている。

【００２４】請求項１０に記載の発明にあっては、前記
調整機構は、前記スライダーアーム一端部の雌ねじ孔に
形成された大径雌ねじに螺合した筒状の調整ねじ部材
と、該調整ねじ部材を前記大径雌ねじに固定するロック
ナットと、から構成され、前記調整ねじ部材の内周面
に、前記回転軸の雄ねじに螺合する調整雌ねじを形成し
たことを特徴としている。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る車両の操舵制
御装置の各実施形態を図面に基づいて詳述する。

【００２６】図１は本発明の第１の実施形態を示し、円
筒状のステアリングコラム１１と、該ステアリングコラ
ム１１の一端部から内部に挿通配置されたアッパーシャ
フト１２と、ステアリングコラム１１の内部に収容され
た円筒状のインプットシャフト１３及び一端部１４ａが
インプットシャフト１３内に挿通されたアウトプットシ
ャフト１４と、該アウトプットシャフト１４の外周に軸
方向へ摺動自在に設けられた円筒状のスライダー１５
と、該スライダー１５とアウトプットシャフト１４との
間に設けられて、スライダー１５の直線運動を回転運動
に変換してアウトプットシャフト１４に伝達する変換機
構１６と、前記ステアリングコラム１１の先端部に結合
されたケーシング１７に設けられて、スライダー１５を
ストローク移動させる駆動機構１８と、該駆動機構１８
の駆動を制御するコントローラ１９とを備えている。こ
れらインプットシャフト１３やアウトプットシャフト１
４、スライダー１５、変換機構１６、駆動機構１８及び
コントローラ１９によって可変ギアレシオ機構が構成さ
れている。

【００２７】なお、前記ケーシング１７は、内部に収納
空間を有するケーシング本体１７ａと、該ケーシング本
体１７ａの開口端部にボルト２０によって固定されたカ
バー部１７ｂとから構成されている。

【００２８】前記アッパーシャフト１２は、ステアリン
グコラム１１の端部から突出した外端部にステアリング
ホィール１０が連結されていると共に、ステアリングコ
ラム１１の一端部内に設けられたベアリング２１によっ
て回転自在に支持されている。

【００２９】前記インプットシャフト１３は、図１及び
図２に示すように、一端部１３ａが前記アッパーシャフ
ト１２の先端に圧入固定されていると共に、該一端部１
３ａ側から中央側の内周面にスプライン状のガイド溝２
２が全周に亙り軸方向に沿って形成されている。また、
他端部１３ｂがベアリング２３を介して前記ケーシング
１７のカバー部１７ｂに回転自在に支持されている。

【００３０】前記アウトプットシャフト１４は、図１及
び図３に示すように一端部１４ａが前記インプットシャ
フト１３の一端部１３ａとの間に設けられたベアリング
２４を介してインプットシャフト１３と相対回転自在に
設けられていると共に、ケーシング１７を貫通した他端
部１４ｂが転動輪に連繋した図外の伝達機構であるラッ
ク・ピニオン機構に連結されている。

【００３１】前記スライダー１５は、図１に示すように
内周面がアウトプットシャフト１４の外周面に微小隙間
を介して配置されて軸方向への移動が許容されていると
共に、図４にも示すようにステアリングコラム１１内に
挿通配置された一端部１５ａ側の外周面に前記インプッ
トシャフト１３のガイド溝２２に嵌合して軸方向の移動
を許容するカイド突部２６が軸方向に沿って形成されて
いる。また、ケーシング１７内に挿通配置された他端部
１５ｂには、ナット２７が螺着される雄ねじ２８が形成
されていると共に、外周面に前記ナット２７と共働して
後述するスライダーアーム３６の一端部を支持する円環
状の突起２９が一体に設けられている。

【００３２】前記変換機構１６は、図１及び図３、図４
に示すようにスライダー１５のほぼ中央位置に複数貫通
形成されて、複数のボール３０を転動自在に保持するボ
ール保持孔３１と、アウトプットシャフト１４の外周面
のほぼ中央部位に形成されたボール螺子溝３２とから構
成されている。前記各ボール３０は、ボール螺子溝３２
の底面と前記インプットシャフト１３の内周面との間に
転動自在に挟持された状態で保持されている。

【００３３】前記各ボール保持孔３１は、スライダー１
５の周壁を貫通形成されて、１つの内径がボール３０の
直径よりも僅かに大きく形成されて該ボール３０の転動
を許容するようになっていると共に、それぞれ軸方向へ
位置をずらしながら２個づつ並設されかつこれらが周方
向へ６組形成されている。

【００３４】一方、前記ボール螺子溝３２は、螺旋状に
形成されて各ボール３０が溝内で自由な転動を許容でき
るような溝幅に設定されている。

【００３５】前記駆動機構１８は、図１に示すように、
ケーシング１７の外壁に取り付けられた直流の回転モー
タ３３と、ケーシング１７内に設けられて、回転モータ
３３の回転速度を減速する減速機３４と、該減速機３４
によって回転する回転軸であるリードスクリュー軸３５
と、該リードスクリュー軸３５とスライダー１５との間
に介装されてリードスクリュー軸３５の回転力をスライ
ダー１５に直線運動として伝達するスライダーアーム３
６とから構成されている。

【００３６】前記回転モータ３３は、カバー部１７ｂの
外側面にブラケット３７を介してステアリングコラム１
１と近接した状態で平行に取り付けられ、コントローラ
１９から出力される制御電流によって正逆回転可能に制
御されるようになっている。

【００３７】前記減速機３４は、ケーシング本体１７ａ
とカバー１７ｂとの間にベアリング３８，３９によって
回転自在に支持されて、前記回転モータ３３に軸方向か
ら連結されたピニオンギア４０と、該ピニオンギア４０
に噛合したヘリカルギア４１とから構成され、このヘリ
カルギア４１は、中央位置に前記リードスクリュー軸３
５の一端部が図外のキー部材などによって固定される固
定用孔が穿設されている。

【００３８】前記リードスクリュー軸３５は、両端部が
ケーシング本体１７ａの内部とカバー部１７ｂ内に設け
られた一対のベアリング４２，４３によって回転自在に
支持されていると共に、外周面に雄ねじ４４が形成され
ている。

【００３９】前記スライダーアーム３６は、ほぼ８の字
形状を呈し、一端部３６ａの内周面には前記リードスク
リュー軸３５の雄ねじ４４と螺合する雌ねじ４５が形成
されていると共に、他端部３６ｂが左右のベアリング４
６，４７を介して前記スライダー１５の他端部１５ｂに
回転自在に連結されている。また、この他端部３６ｂ
は、両ベアリング４６，４７の各インナーレースがスラ
イダー１５の前記環状突起２９とナット２７とによって
挟圧状態に支持されて、軸方向への移動が規制されるよ
うになっている。

【００４０】また、前記他端部３６ｂとカバー部１７ｂ
との間に、コイルスプリング４８が弾装されており、こ
のコイルスプリング４８のばね力によってスライダーア
ーム３６を図１中、左方向へ付勢することにより各ボー
ル３０とボール保持孔３１及びボール螺子溝３２との間
の隙間を消失させて各部間のガタ付きを防止するように
なっている。

【００４１】前記コントローラ１９は、各種のセンサー
からの情報信号に基づいて機関の運転状態を検出するマ
イクロコンピュータ４９から現在の車速情報信号を入力
していると共に、アッパーシャフト１２の操舵角センサ
ー５０やアウトプットシャフト１４の転舵角センサー５
１からのそれぞれの情報信号を入力して、これらの入力
信号に基づき内蔵された制御回路であるマイクロコンピ
ュータ５２が演算処理などを行なって回転モータ３３へ
制御電流を出力するようになっている。

【００４２】以下、この実施形態の具体的な作用を説明
すれば、まず車両の高速域などで可変ギアレシオ機構を
作動させない場合は、図１に示すように回転モータ３３
によってスライダーアーム３６が図中左右のほぼ中間位
置に保持され、これによってスライダー１５も中間位置
に保持されてストローク移動をしない。このため、ステ
アリングホィール１０を左右の一方向に回転操作する
と、この操舵力がアッパーシャフト１２からインプット
シャフト１３及びスライダー１５、各ボール３０を介し
てアウトプットシャフト１４に伝達されて、入出力の回
転角度差が生じない状態でそのままラック・ピニオン機
構を介して転舵輪に伝達される。

【００４３】次に、可変ギアレシオ機構を作動させる場
合、つまり、車両の例えば低中速域においてステアリン
グホィールを一方向へ最大に切り返す場合などでは、こ
の車速と操舵角などを検知したコントローラ１９からの
制御電流によって回転モータ３３が例えば正転すると、
減速機３４によってリードスクリュー軸３５が一方向へ
回転することにより雌雄ねじ４４、４５を介してスライ
ダーアーム３６を図１から図５に示す右方向に移動させ
る。したがって、スライダー１５が同じ右方向へ直線状
にストローク移動することにより、各ボール保持孔３１
の孔縁で各ボール３０を右方向に押し出すため、該各ボ
ール３０が転動（自転）しながらストローク移動してボ
ール螺子溝３２内で該ボール螺子溝３２の螺旋形状に沿
ってアウトプットシャフト１４に所定速度の回転運動ト
ルクを付与する。これにより、アウトプットシャフト１
４は、ステアリングホィール１０の操舵角変化よりも大
きな変化量で一方向に回転してラック・ピニオン機構を
介して転舵輪を大きな転舵角で転舵させる。

【００４４】一方、ステアリングホィール１０を、ニュ
ートラル位置（図１に示す位置）あるいは最大右方向位
置（図５に示す位置）から他方向へ最大に切り返し操作
した場合は、この車速と操舵角などを検知したコントロ
ーラ１９からの制御電流によって回転モータ３３が例え
ば逆転すると、減速機３４によってリードスクリュー軸
３５が他方向へ回転することにより雌雄ねじ４４、４５
を介してスライダーアーム３６を図１あるいは図５に示
す位置から図６に示す左方向に移動させる。したがっ
て、スライダー１５が同じ左方向へ直線状にストローク
移動することにより、各ボール保持孔３１の孔縁で各ボ
ール３０を左方向に押し出すため、該各ボール３０が転
動しながらストローク移動してボール螺子溝３２内でア
ウトプットシャフト１４に所定速度の回転運動トルクを
付与する。これにより、アウトプットシャフト１４は、
ステアリングホィールの操舵角変化よりも大きな変化量
で他方向に回転してラック・ピニオン機構を介して転舵
輪を大きな転舵角で転舵させる。

【００４５】そして、この実施形態は、前述のような特
異な構造としたことから、ギアレシオを図７の特性図に
示すように、低中速域から高速域までの実用操舵範囲内
において、ステアリングホィール１０の操舵角がθ１ま
での範囲で転舵輪の転舵角をθ′とすることが可能にな
り、かつその変化特性を直線状に無段階で連続的に変化
させることができる。すなわち、低中速域では、図７の
Ａ実線で示すようにステアリングホィール１０をニュー
トラル位置からθ１の操舵角に操作した場合には，転舵
輪の転舵角がθ′となるように直線的に変化し、一方、
高速域では、図７のＢ実線で示すようにステアリングホ
ィール１０をニュートラル位置からθ１の操舵角に操作
した場合には，転舵輪の転舵角がθ′の約１／３となる
ように直線的に変化し、かつその間で無段階かつ連続的
に変化させることができる（矢印範囲）。

【００４６】したがって、この実施形態によれば、車両
の低中速域でのステアリングホィール１０の操舵角を、
可変ギアレシオ機構を有さない従来の装置（図７Ｂ破線
に示す左右末切り３回転）に比較して１回転で行なうこ
とができる。

【００４７】すなわち、図７のＢ破線で示す特性は、可
変ギアレシオ機構のない従来のステアリング操舵角と転
舵輪転舵角との固定的な制御を示し、ステアリングホィ
ールをニュートラル位置から左右いずれか一方に最大に
切り返した場合（θ）に転舵輪の転舵角がθ′になる
が、本実施形態においては、前述のように低中速域では
ステアリングホィール１０の操舵角を１回転で行なうこ
とができ、少ない回転操作で大きな転舵角が得られるた
め、操舵性が良好になると共に、安全性が向上する。

【００４８】また、ステアリングホィールの回転角はθ
１に限らず、θまでの範囲であればθ２、θ３、θ４な
どのように自由に設定でき、それに伴ってタイヤ操舵角
も自由に設定できる。したがって、ステアリングホィー
ルの回転角及び車速の変化に対して、変換機構１６を作
動させてギア比を自由に設定できるため、車庫入れなど
の場合にギア比を小さくしてステアリングホィールの取
り回しを良くすることができる。

【００４９】さらに、コラム側でギア比を自由に設定す
ることにより、ステアリングギアのギア比を一種類に統
合することができることから、部品の種類を削減するこ
とができる。

【００５０】特に、車速を制御のパラメータとし、しか
も可変ギアレシオの制御範囲及び可変量を任意かつ自由
に設定することができるため、車速や車種に応じた最適
な制御が可能になる。

【００５１】この実施形態では、可変ギアレシオの特性
を線形つまり直線状となるように設定したため、ステア
リングホィール１０の操舵フィーリングが良好になり、
運転性が向上する。

【００５２】また、前述のように可変ギアレシオ制御の
自由度が大きいため、ステアリングホィール１０の操舵
角と転舵輪の特性を前記線形の他に非線形に設定するこ
とも可能である。

【００５３】また、スライダー１５や変換機構１６など
の可変ギアレシオ機構の一部をステアリングコラム１１
内に設けたため、装置のコンパクト化が図れ、エンジン
ルーム内のレイアウトやフロアー構造の変更が不要にな
る。この結果、多車種に適用することが可能になると共
に、油圧あるいは電動式のパワーステアリングにも適用
することが可能になる。

【００５４】さらに、スライダー１５をストローク移動
させることによって、インプットシャフト１３には何ら
回転力が伝達されることがなく、アウトプットシャフト
１４のみを直接的に回転させることができるため、この
装置を例えば自動操舵装置やアクティブステア装置など
にも適用することが可能になる。

【００５５】また、ギア比の変換機構１６を、直線運動
を回転運動に変換可能な円筒状のスライダー機構とする
ことによって、回転軸中心に対するオフセット量を小さ
くすることができる。よって、慣性モーメントによる操
舵力への影響をほぼ無視することができる。なお、ギア
比の変換機構１６を、直線運動を回転運動に変換可能な
円筒状のスライダー機構とすることによって、回転中心
に対する偏心がないため、操舵トルク変動の発生はな
い。

【００５６】さらに、変換機構１６の回転モータ３３
は、ベアリング付きアームを介して非回転部に固定され
ているため、回転軸と一緒に回転することはなく、操舵
力に対する影響はない。

【００５７】また、変換機構１６をボール螺子機構とし
たため、各ボール３０の転動によりスライダー１５とア
ウトプットシャフト１４との間の摩擦抵抗を十分に低減
することができる。したがって、安定かつスムーズな作
動が得られる。

【００５８】図８は本発明の第２の実施形態を示し、変
換機構１６をボール螺子機構に代えてインボリュート・
ヘリカル・スプライン機構としたものである。

【００５９】すなわち、スライダー１５の内周面に、は
す歯形のインナー歯６０が形成されている一方、アウト
プットシャフト１４の外周面に前記インナー歯６０に噛
合する同じくはす歯形のアウター歯６１が形成されてい
る。他の構成は第１の実施形態と同様である。

【００６０】したがって、スライダー１５の軸方向のス
トローク移動に伴いインナー歯６０がアウター歯６１に
噛合しつつ軸方向へ移動すると、両歯６０、６１の歯側
面を介してアウトプットシャフト１４に回転運動のトル
クが伝達されて、ステアリングホィール１０の操舵角と
転舵輪の転舵角にギアレシオが発生して、前記第１の実
施形態と同様な作用効果が得られると共に、各部の高い
加工精度が要求されないため、製造コストの低廉化が図
れる。

【００６１】図９〜図１２は本発明の第３の実施形態を
示し、変換機構１６のスライダー１５の構造を一部変更
するとともに、前記駆動機構１８のスライダーアーム３
６の一端部３６ａの雌ねじ４５とリードスクリュー軸３
５との間に、各ねじ山間のバックラッシ隙間を消失させ
る調整機構７０を設けたものである。

【００６２】すなわち、前記スライダー１５は、図９及
び図１０に示すように、複数のボール保持孔３１が廃止
されて、前記スライダーアーム３６側の端部が大径な厚
肉円筒部７１に形成されていると共に、該円筒部７１
に、内部に複数のボール３０を保持する保持部材７２が
互いのフランジ部７１ａ、７２ｂを介してボルト７３に
よって軸方向からスライダー１５と一体的に固定されて
いる。

【００６３】前記保持部材７２は、図１０に示すよう
に、円筒状の本体７２ａと、該本体７２ａの両端部に設
けられた第１、第２エンドキャプ７２ｃ、７２ｄとを備
え、本体７２ａとエンドキャップ７２ｃ、７２ｄの内部
軸心方向に、外周にボール螺子溝３２が形成されたアウ
トプットシャフト１４が摺動自在に挿通する挿通孔７４
がそれぞれ貫通形成されていると共に、本体７２ａの周
壁内に前記複数のボール３０を保持する保持溝７５が軸
方向に沿って形成され、かつ各エンドキャップ７２ｃ、
７２ｄに保持溝７５に対してボール３０を流入、流出す
る流入出口７５ａ、７５ｂが形成されている。

【００６４】したがって、前述のように、回転モータ３
３の回転よって減速機３４によってリードスクリュー軸
３５が一方向へ回転することにより雌雄ねじ４４、４５
を介してスライダーアーム３６を図９に示す位置から右
方向に移動させると、保持部材７２に軸方向への荷重負
荷が作用する。そうすると、ボール螺子溝３２内のボー
ル３０が軸方向の荷重を受けながら転動して、第２エン
ドキャップ７２ｄの流入出口７５ｂからすくい上げら
れ、保持溝７５内を通って反対側の第１エンドキャップ
７２ｃの流入出口７５ａから再びボール螺子溝３２内に
送り込まれて、無限転がり運動をするようになる。

【００６５】これによって、ボール螺子溝３２内でアウ
トプットシャフト１４に所定速度の回転運動トルクがス
ムーズに付与されて、アウトプットシャフト１４は、ス
テアリングホィールの操舵角変化よりも大きな変化量で
ステアリングホィールの操舵方向に円滑に回転してラッ
ク・ピニオン機構を介して転舵輪を大きな転舵角で転舵
させる。

【００６６】前記調整機構７０は、図９、図１１、図１
２に示すように、スライダーアーム３６の一端部３６ａ
の雌ねじ４５の回転モータ３３側の端部に形成された大
径な調整雌ねじ孔７６と、該雌ねじ孔７６に螺着された
円筒状の調整ねじ部材７７と、該調整ねじ部材７７の自
由な回転を規制するロックナット７８とから構成されて
いる。

【００６７】前記調整雌ねじ孔７６は、雌ねじ４５の軸
方向長さの約半分程度の軸方向長さに形成されている。

【００６８】前記調整ねじ部材７７は、外周面に調整雌
ねじ孔７６に螺着する雄ねじ部７９が形成されていると
共に、内周面に前記雌ねじ４５と連続して形成されて、
リードスクリュー軸３５の雄ねじ４４が螺合する雌ねじ
部８０が形成されている。

【００６９】前記ロックナット７８は、ほぼ異形小判状
に形成されて、内周面に前記調整ねじ部材７７の雄ねじ
部７９に螺合する雌ねじ８２が形成されている。

【００７０】他の構成は前記第１の実施形態と同様であ
るから同一の符番を付して具体的な説明は省略する。

【００７１】したがって、この実施形態によれば、前述
のように、特異な構造の変換機構１６によって常時円滑
な回転伝達が可能になる。

【００７２】また、各構成部品の組立時に、前記スライ
ダーアーム３６の一端部３６ａとリードスクリュー軸３
５とを組み付ける際には、まず、調整ねじ部材７７の外
周雄ねじ部７９にロックナット７８を予め螺着しておく
と共に、該調整ねじ部材７７を一端部３６ａの雌ねじ孔
７６に雄ねじ部７９を介して所定に深さまで螺着してお
く。その後、図１２に示すように該調整ねじ部材７７を
反対に回転させて矢印Ａ方向に移動させる。そうする
と、雌ねじ部８０のねじ山の歯側面８０ａがリードスク
リュー軸３５の雄ねじ部４４の対向する歯側面４４ａに
当接して該リードスクリュー軸３５をバックラッシ隙間
Ｓだけ同方向へ移動させて、雄ねじ部４４の反対側歯側
面４４ｂが雌ねじ４５の歯側面４５ａに当接する。この
ため、雌ねじ部４５と雄ねじ部４４間のバックラッシ隙
間Ｓと、雌ねじ部８０と雄ねじ４４との間のバックラッ
シ隙間が互いに反対方向から消失する。なお、かかるバ
ックラッシ隙間を消失できる位置に調整ねじ部材７７を
回転位置させた後は、ロックナット７８を締め付けれ
ば、調整ねじ部材７７を軸方向の最適な位置に固定させ
ることができる。

【００７３】したがって、前記バックラッシ隙間Ｓに起
因するリードスクリュー軸３５に対するスライダーアー
ム３６の軸方向のガタ付きによるステアリングホール１
０の操作回転方向のガタの発生を防止することができ
る。

【００７４】すなわち、前記バックラッシ隙間Ｓによっ
てスライダーアーム３６に軸方向へのガタ付きが発生し
ていると、このガタ現象がベアリング４６，４７を介し
てスライダー１５に伝達され、ここから保持部材７２、
ボール３０、ボール保持溝３２を介してアウトプットシ
ャフト１４を回転させようとするが、アウトプットシャ
フト１４は路面からの負荷により回転できないため、そ
の回転はスライダー１５を介してインプットシャフト１
３へ伝達される。そして、最終的にステアリングホィー
ル１０にガタ現象による影響が及ぼされてしまう。この
ため、該ステアリングホィール１０の旋回操作性が悪化
してしまうおそれがある。

【００７５】しかし、本実施形態のように、調整前記バ
ックラッシ隙間Ｓを効果的に消失させたことによって、
ステアリングホィール１０の旋回操作性の悪化を十分に
防止することが可能になる。

【００７６】なお、本発明は、前記実施形態の構成に限
定されるものではなく、例えばこの装置をステアリング
コラム以外のラック・ピニオン機構などに設けることも
可能である。また、調整機構７０の構造も前記第３の実
施形態に限定されるものではなく、例えば調整ねじ部材
をスプリングなどによって一方向へ付勢してバックラッ
シ隙間を消失させることなども可能である。

【００７７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の発明によれば、コラム側でギア比を自由に設定
することにより、ラック・ピニオン機構に使用するギア
のギア比を一種類に統合して部品の種類を削減すること
ができる。

【００７８】また、スライダーや変換機構などの可変ギ
アレシオ機構の一部をステアリングコラム内に配置でき
るため、装置のコンパクト化が図れ、エンジンルーム内
のレイアウトやフロアー構造の変更が不要になる。この
結果、多車種に適用することが可能になると共に、油圧
あるいは電動式のパワーステアリングに適用することが
可能になる。

【００７９】また、請求項２に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明の効果に加えて、例えば低中速域で
のステアリングホィールの操舵角を、可変ギアレシオを
有さない従来の装置に比較して小さい操舵角で行なうこ
とができ、少ない回転操作で大きな転舵角が得られるた
め、操舵性が良好になる。

【００８０】特に、車速を制御のパラメータとし、しか
も変換機構を作動させて可変ギアレシオの制御範囲及び
可変量を任意かつ自由に設定することができるため、車
速や車種に応じて最適な制御が可能になる。したがっ
て、ステアリングホィールの回転角及び車速の変化に対
して、ギア比を自由に設定できることから、車庫入れな
どの場合にギア比を小さくしてステアリングホィールの
取り回しを良くすることができる。

【００８１】また、請求項３に記載の発明によれば、請
求項１または２に記載の発明の効果に加えて、スライダ
ーをストローク移動させることによって、インプットシ
ャフトには何ら回転力が伝達されることがなく、アウト
プットシャフトのみを直接的に回転させることができた
め、この装置を例えば自動操舵装置やアクティブステア
装置などにも適用することが可能になる。

【００８２】また、ギア比の変換機構を、直線運動を回
転運動に変換可能な円筒状のスライダー機構としたこと
から、回転軸中心に対するオフセット量を小さくするこ
とができる。よって、慣性モーメントによる操舵力への
影響をほぼ無視できる。また、駆動機構も回転中心に対
するオフセット量が小さいため、該駆動機構の慣性モー
メントにより操舵力へ影響を与えることがない。

【００８３】また、前記ギア比の変換機構を、直線運動
を回転運動に変換可能な円筒状のスライダー機構とする
ことによって、従来のような回転中心に対する偏心がな
いため、操舵トルク変動の発生はない。

【００８４】請求項４に記載の発明によれば、変換機構
をボール螺子機構としたため、各ボールの転動によりス
ライダーとアウトプットシャフトとの間の摩擦抵抗の増
加が抑制されて、安定かつスムーズな作動が得られる。

【００８５】請求項５に記載の発明によれば、変換機構
を、いわゆるインボリュート・ヘリカル・スプライン機
構によって構成したため、各部の高い加工精度が要求さ
れないことから、製造コストの低廉化が図れる。

【００８６】請求項６に記載の発明によれば、ボールの
無限転がり運動させることによって、常時スムーズな回
転トルク伝達が可能になる。

【００８７】請求項７に記載の発明によれば、駆動機構
の構造がコンパクト化できるとともに簡素化されるた
め、レイアウトの自由度が大きくなると共に、車両への
搭載性が良好になる。

【００８８】請求項８に記載の発明によれば、制御回路
によって高精度の回転トルク伝達制御が可能になる。

【００８９】請求項９に記載の発明によれば、調整機構
によってバックラッシ隙間を消失させることができるの
で、各構成部材のガタを防止できると共に、ステアリン
グホィールのガタによる旋回操作性の悪化を防止でき
る。

【００９０】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
９の発明の作用効果に加えて、調整機構の構造が簡単で
あるため、コストの高騰を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる操舵制御装置の第１の実施形態
を示す縦断面図。

【図２】本実施形態に供されるインプットシャフトの縦
断面図。

【図３】本実施形態に供されるアウトプットシャフトの
縦断面図。

【図４】本実施形態に供されるスライダーの斜視図。

【図５】本実施形態の作用を示す縦断面図。

【図６】本実施形態の作用を示す縦断面図。

【図７】本実施形態における操舵角と転舵角の特性図。

【図８】本発明の第２の実施形態を示す要部断面図。

【図９】本発明の第３の実施形態を示す縦断面図。

【図１０】本実施形態に供される変換機構の要部を一部
断面して示す斜視図。

【図１１】本実施形態に供される調整機構の分解斜視
図。

【図１２】該調整機構の作用説明図。

【図１３】従来の車両の操舵制御装置を示す概略図。

【符号の説明】

１０…ステアリングホィール １１…ステアリングコラム １３…インプットシャフト １４…アウトプットシャフト １５…スライダー １６…変換機構 １７…ケーシング １８…駆動機構 １９…コントローラ ７０…調整機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 彦坂 直樹 静岡県湖西市鷲津2028番地 富士機工株式 会社鷲津工場内 (72)発明者 須田 克弘 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 (72)発明者 野尻 隆雄 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） 3D030 DC25

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転舵輪を伝達機構を介して転舵させるア
   ウトプットシャフトと、 該アウトプットシャフトの基端部外周に軸方向へ直線状
   に摺動自在に設けられたスライダーと、 前記アウトプットシャフトとスライダーとの間に設けら
   れて、スライダーの直線運動を回転運動に変換してアウ
   トプットシャフトに伝達する変換機構と、 前記スライダーを軸方向にストローク移動させる駆動機
   構と、 該駆動機構を駆動制御するコントローラとを備えたこと
   を特徴とする車両の操舵制御装置。
2. 【請求項２】 転舵輪を伝達機構を介して転舵させるア
   ウトプットシャフトと、 該アウトプットシャフトの外周に軸方向へ直線状に摺動
   自在に設けられたスライダーと、 前記アウトプットシャフトとスライダーとの間に設けら
   れて、スライダーの直線運動を回転運動に変換してアウ
   トプットシャフトに伝達する変換機構と、 前記スライダーを軸方向にストローク移動させる駆動機
   構と、 該駆動機構を少なくとも車速に応じて駆動制御するコン
   トローラとを備えたことを特徴とする車両の操舵制御装
   置。
3. 【請求項３】 ステアリングホィールからの操舵入力に
   よって回転するインプットシャフトと、 前記インプットシャフトとほぼ同軸上に設けられて、転
   舵輪を伝達機構を介して転舵させるアウトプットシャフ
   トと、 該アウトプットシャフトのインプットシャフト側の一端
   部外周でかつインプットシャフトのアウトプットシャフ
   ト側の一端部に軸方向へ直線状に摺動自在に設けられた
   スライダーと、 前記アウトプットシャフトの一端部とスライダーとの間
   に設けられて、スライダーの直線運動を回転運動に変換
   してアウトプットシャフトに伝達する変換機構と、 前記スライダーを軸方向にストローク移動させる駆動機
   構と、 該駆動機構を少なくとも車速に応じて駆動制御するコン
   トローラとを備え、 前記コントローラからの制御電流により前記駆動機構が
   車速に応じてスライダーのストローク移動を制御するよ
   うにしたことを特徴とする車両の操舵制御装置。
4. 【請求項４】 前記変換機構は、前記スライダーの周壁
   に形成されたボール保持孔内に転動自在に保持されたボ
   ールと、前記アウトプットシャフトの外周面に螺旋状に
   形成されて、前記ボールの転動にしたがってアウトプッ
   トシャフトを回転運動させるボール螺子溝とから構成し
   たことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車
   両の操舵制御装置。
5. 【請求項５】 前記変換機構は、前記スライダーの内周
   面に形成されたはす歯形のインナー歯と、前記アウトプ
   ットシャフトの外周面に形成されて、前記インナー歯に
   噛合するはす歯形のアウター歯とから構成したことを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両の操舵制
   御装置。
6. 【請求項６】 前記変換機構は、前記スライダーの端部
   に一体的に設けられて、内部に複数のボールを軸方向へ
   流動可能に保持する保持部材と、前記アウトプットシャ
   フトの外周面に螺旋状に形成されて、前記保持部材から
   流出した前記ボールを受容しつつ該ボールの転動にした
   がってアウトプットシャフトを回転運動させるボール螺
   子溝とから構成したことを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれかに記載の車両の操舵制御装置。
7. 【請求項７】 前記駆動機構は、前記コントローラから
   出力された制御電流によって駆動する回転モータと、該
   回転モータにより減速機を介して回転する回転軸と、一
   端部が前記スライダーに連結され、前記回転軸に螺合し
   た他端部を介して回転軸の回転に伴い該回転軸の軸方向
   へ移動するスライダーアームとを備えたことを特徴とす
   る請求項１〜６のいずれかに記載の車両の操舵制御装
   置。
8. 【請求項８】 前記コントローラは、現在の車速を検出
   する車速検出手段と、前記インプットシャフトとアウト
   プットシャフトの舵角差を検出する複数の舵角検出手段
   とからの情報信号に基づいて前記回転モータの回転を制
   御する制御回路を備えたことを特徴とする請求項３〜７
   のいずれかに記載の車両の操舵制御装置。
9. 【請求項９】 前記回転軸とスライダーアーム一端部と
   の間に、前記回転軸の外周に形成された雄ねじと前記ス
   ライダーアームの一端部に形成されて前記雄ねじに螺合
   する雌ねじとの間のバックラッシ隙間を消失させるよう
   に調整する調整機構を設けたことを特徴とする請求項７
   に記載の車両の操舵制御装置。
10. 【請求項１０】 前記調整機構は、前記スライダーアー
    ム一端部の雌ねじ孔に形成された大径雌ねじに螺合した
    筒状の調整ねじ部材と、該調整ねじ部材を前記大径雌ね
    じに固定するロックナットと、から構成され、前記調整
    ねじ部材の内周面に、前記回転軸の雄ねじに螺合する調
    整雌ねじを形成したことを特徴とする請求項９に記載の
    車両の操舵制御装置。