JP2003127876A

JP2003127876A - 操舵装置

Info

Publication number: JP2003127876A
Application number: JP2001329886A
Authority: JP
Inventors: Michito Hirahara; 道人平原; Mitsuhiro Makita; 光弘牧田; Keijiro Iwao; 桂二郎巖
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】アッカーマン率を変更する機構に不具合を生
じても、運転者のステアリング操作をナックルアームに
伝達できるようにする。【解決手段】ラックハウジング５の下部に、当該ラッ
クハウジング５を車両前後方向に移動するためのアクチ
ュエータを構成するラック移動機構８を配設し、そのラ
ック移動機構８を、ラックハウジング５の両端下部に取
り付けられて内部に螺旋状の雌ねじ部を有する螺旋ギア
９と、その螺旋ギア９の雌ねじ部と噛合する螺旋状の雄
ねじ部を有する２つのシャフト１０と、それらのシャフ
ト１０を車両前後方向に向けて回転可能に支持する支持
ベアリング１１と、各シャフト１０の車両前方側の端部
に装着される傘歯車１２と、それらの傘歯車１２と個別
に噛合する２つの傘歯車１３を回転駆動する駆動用モー
タ１４とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、走行条件に応じ
てアッカーマン率を変更する操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置としては、例えば特
開平１０‐２０３４０２号公報に記載されている「車両
のステアリング装置におけるトー角調整装置」が知られ
ている。この従来例には、左右のナックルアームを連結
するステアリングリンクとして、車幅方向に伸縮可能な
油圧シリンダを用い、低速旋回時にアッカーマン率が適
正に近づく方向（具体的には内輪をトーアウト方向）に
左右輪のトー角を調整制御する方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、ステアリングリンクを油圧シリンダで
伸縮するため、その油圧シリンダに不具合が生じてオイ
ル漏れが発生してしまうと、運転者のステアリング操作
がナックルアームに伝達されないという問題点があっ
た。そこで、本発明は、上記従来の技術の未解決の問題
点に着目してなされたものであって、アッカーマン率を
変更する機構に不具合を生じても、運転者のステアリン
グ操作をナックルアームに伝達できる操舵装置を提供す
ることを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明である操舵装置は、前輪を操舵
するタイロッドに接続されているラックを備えた操舵装
置において、前記ラックを車両の前後方向に移動するこ
とによりアッカーマン率を変更するラック位置移動手段
を備えたことを特徴とする。また、請求項２に係る発明
は、請求項１に記載の発明である操舵装置において、前
記ラックがキングピン軸よりも車両前方にあり、且つ、
ナックルボールがキングピン軸よりも車幅方向外側にあ
り、前記ラック位置移動手段は、前記ラックの車両前後
方向位置を前記ナックルボールと略同位置に移動してア
ッカーマン率を大きくすると共に、前記ラックの車両前
後方向位置を前記ナックルボールに対し前側に移動して
アッカーマン率を小さくすることを特徴とする。

【０００５】一方、請求項３に係る発明は、請求項１に
記載の発明である操舵装置において、前記ラックがキン
グピン軸よりも車両後方にあり、且つ、ナックルボール
の車幅方向位置がキングピン軸と略同位置にあり、前記
ラック位置移動手段は、前記ラックの車両前後方向位置
を前記ナックルボールと略同位置に移動してアッカーマ
ン率を小さくすると共に、前記ラックの車両前後方向位
置を前記ナックルボールに対し後側に移動してアッカー
マン率を大きくする。

【０００６】また、請求項４に係る発明は、請求項１乃
至請求項３のいずれかに記載の発明である操舵装置にお
いて、前記ラック位置移動手段は、大転舵時にアッカー
マン率を大きくすると共に、小転舵時に小さくするよう
に前記ラックの車両前後方向位置を移動することを特徴
とする。さらに、請求項５に係る発明は、請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載の発明である操舵装置におい
て、前記ラック位置移動手段は、低速走行時にアッカー
マン率を大きくすると共に、高速走行時に小さくするよ
うに前記ラックの車両前後方向位置を移動することを特
徴とする。

【０００７】また、請求項６に係る発明は、請求項１乃
至請求項５のいずれかに記載の発明である操舵装置にお
いて、前記ラック位置移動手段は、ラックハウジングに
取り付けられて内部に螺旋状の溝を有する直動部材と、
その直動部材の溝と噛合し車両前後方向に延設された螺
旋シャフトと、その螺旋シャフトを車両前後方向の軸周
りに回転可能に支持する支持部材と、前記螺旋シャフト
を回転駆動するアクチュエータと、を有することを特徴
とする。

【０００８】さらに、請求項７に係る発明は、請求項４
に記載の発明である操舵装置において、前記ラック位置
移動手段は、一端が車体側部材へ車幅方向の軸周りに回
転可能に取り付けられ且つ他端がラックハウジングに取
り付けられて、当該ラックハウジングを車両前後方向に
揺動可能に垂下する垂直リンクと、一端が前記ラックよ
りも車両後方で車体側部材へ車両上下方向の軸周りに回
転可能に取り付けられ且つ他端が前記ラックへ車両上下
方向の軸周りに回転可能に取り付けられる水平リンク
と、を有することを特徴とする。

【０００９】一方、請求項８に係る発明である操舵装置
は、ステアリングシャフトに取り付けられるピニオン
と、そのピニオンに噛合すると共に、左右輪のタイロッ
ドに個別に接続される２つのハス歯ラックと、それら両
ハス歯ラック間の間隔を転舵角度に応じて変更するラッ
ク間隔変更手段と、を備え、前記ハス歯ラック間の間隔
に応じてラック長が伸縮されるように、前記ハス歯ラッ
クの歯を設定したことを特徴とする。

【００１０】また、請求項９に係る発明は、請求項８に
記載の発明である操舵装置において、前記ラック間隔変
更手段は、大転舵時にアッカーマン率が大きくなると共
に、小転舵時に小さくなるように前記ラック長が変更さ
れるよう前記ハス歯ラックの歯を設定することを特徴と
する。

【００１１】

【発明の効果】したがって、請求項１に係る発明である
操舵装置にあっては、タイロッドに接続されているラッ
クを車両前後方向に移動して、アッカーマン率を変更す
るようにしたため、アッカーマン率を変更する機構に不
具合を生じても、運転者のステアリング操作をナックル
アームに伝達できる。また、請求項２に係る発明である
操舵装置にあっては、前記ラックの車両前後方向位置を
前側に移動してアッカーマン率が小さい時に、車両直進
状態で前記ナックルボールが車幅方向内側に引っ張ら
れ、キングピン軸を中心として前輪の前部が車幅方向内
側に回転し、トーインの度合いが大きくなって直進性が
向上し、高速走行時に都合が良い。

【００１２】一方、請求項３に係る発明である操舵装置
にあっては、前記ラックの車両前後方向位置を前側であ
る前記ナックルボールと略同位置に移動してアッカーマ
ン率が小い時に、車両直進状態で前記ナックルボールが
車幅方向外側に押し出され、キングピン軸を中心として
前輪の前部が車幅方向内側に回転し、トーインの度合い
が大きくなって直進性が向上し、高速走行時等に都合が
良い。また、請求項４に係る発明である操舵装置にあっ
ては、大転舵時にアッカーマン率を大きくすると共に、
小転舵時に小さくするようにしたため、大転舵時におい
てはタイヤの滑りが小さくなり、当該タイヤから発生さ
れるスリップ音が抑制されると共に、ハンドルの戻りが
良好になり、主に小転舵しか行わない高速走行時におい
ては車両コントロール性と操舵感とが向上する。

【００１３】さらに、請求項５に係る発明である操舵装
置にあっては、低速走行時にアッカーマン率を大きくす
ると共に、高速走行時に小さくするようにしたため、低
速走行時が多い大転舵時においてはタイヤの滑りが小さ
くなり、当該タイヤから発生されるスリップ音が抑制さ
れると共に、ハンドルの戻りが良好になり、高速走行時
においては車両コントロール性と操舵感とが向上する。
また、請求項６に係る発明である操舵装置にあっては、
螺旋シャフトをアクチュエータで回転駆動して、その螺
旋シャフトと噛合する直動部材に取り付けられているラ
ックハウジングを車両前後方向に移動するため、前記ラ
ックハウジング等に外力が加わったとしても、その外力
で当該ラックハウジングが移動してしまうことはなく、
アッカーマン率を確実に変更することができる。

【００１４】さらに、請求項７に係る発明である操舵装
置にあっては、運転者のステアリング操作により、前記
ラックが車幅方向に移動すると、当該ラックに取り付け
られている水平リンクの端部が横方向に引っ張られ、そ
の反力として前記端部が前記ラックを車両後方に引っ張
って、垂直リンクで垂下されているラックハウジングを
後方に移動させ、アッカーマン率が大転舵時に大きくな
ると共に、小転舵時に小さくなるので、アクチュエータ
等を用いずに、請求項４に記載の発明を実施することが
できる。

【００１５】一方、請求項８に係る発明である操舵装置
にあっては、２つのハス歯ラックがステアリングシャフ
トに取り付けられるピニオンと噛合するため、ピニオン
の歯に沿ってハス歯ラックを滑らせて、２つのハス歯ラ
ック間の間隔を変更し、左右輪のタイロッド間の長さを
変更することができ、転舵角に応じてアッカーマン率を
変更することができる。このように、２つのハス歯ラッ
ク間の間隔を変更して、アッカーマン率を変更するよう
にしたため、アッカーマン率を変更する機構に不具合を
生じても、運転者のステアリング操作をナックルアーム
に伝達できる。

【００１６】また、請求項９に係る発明である操舵装置
にあっては、前記ハス歯ラック間の間隔を変更してラッ
ク長を伸縮し、大転舵時にアッカーマン率を大きくする
と共に、小転舵時に小さくするようにしたため、請求項
４に記載の発明と同様に、大転舵時においてはタイヤの
滑りが小さくなり、当該タイヤから発生されるスリップ
音が抑制されると共に、ハンドルの戻りが良好になり、
主に小転舵しか行わない高速走行時においては車両コン
トロール性と操舵感とが向上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る操舵装置を図
面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形
態を示す概略構成図であり、１ＦＬ，１ＦＲは前輪、１
ＲＬ及び１ＲＲは後輪を示し、前輪１ＦＬ，１ＦＲには
一般的なラックアンドピニオン式の操舵機構が配設され
ている。この操舵機構は、前輪１ＦＬ，１ＦＲのタイロ
ッド２に接続されるラック３と、これに噛合するピニオ
ン４と、これらを囲むラックハウジング５と、前記ピニ
オン４をステアリングホイール６に与えられる操舵トル
クで回転させるステアリングシャフト７とを備えてい
る。

【００１８】また、ラックハウジング５の下部には、当
該ラックハウジング５を車両前後方向に移動するための
アクチュエータを構成するラック移動機構８が配設され
ている。このラック移動機構８は、図２に示すように、
ラックハウジング５の両端下部に取り付けられて内部に
螺旋状の雌ねじ部を有する螺旋ギア９と、その螺旋ギア
９の雌ねじ部と噛合する螺旋状の雄ねじ部を有する２つ
のシャフト１０と、それらのシャフト１０を車両前後方
向の軸周りに回転可能に支持する支持ベアリング１１
と、各シャフト１０の車両後方側の端部に装着される傘
歯車１２と、それらの傘歯車１２と個別に噛合する２つ
の傘歯車１３を回転駆動する駆動用モータ１４とから構
成され、駆動用モータ１４が正転して傘歯車１３を回転
駆動すると、傘歯車１２を介してシャフト１０が正転
し、ラックハウジング５が車両前方に移動する。また、
駆動用モータ１４が逆転して傘歯車１３を回転駆動する
と、傘歯車１２を介してシャフト１０が逆転し、ラック
ハウジング５が車両後方に移動する。なお、ステアリン
グシャフト７は、図３に示すように、先端部にセレーシ
ョンによる伸縮機構１５が設けられており、ラックハウ
ジング５が車両前後方向に移動するのに応じて軸方向に
伸縮する。

【００１９】また、ラック移動機構８のシャフト１０の
両端付近にはラックハウジング５を検出するタッチセン
サ１６ａ、１６ｂが取り付けられており、それらのタッ
チセンサ１６ａ、１６ｂは、図１に示すように、駆動用
モータ１４に電源を供給するインターフェース回路１７
に検出結果を出力する。なお、シャフト１０前端のタッ
チセンサ１６ａは、当該タッチセンサ１６ａにラックハ
ウジング５が接触したときに、ラック３の車両前後方向
位置がナックルボール１８と同位置で、且つ、キングピ
ン軸１９よりも前側になるように配されている。

【００２０】さらに、車両には種々のセンサ類が取り付
けられている。図中、２０は操舵角センサであって、ス
テアリングシャフト７の回転角から操舵角δを検出して
制御用コントローラ２１に出力する。また、２２は車速
センサであって、図示しないプロペラシャフトから回転
速度を検出すると共に車速Ｖを算出し、制御用コントロ
ーラ２１に出力する。制御用コントローラ２１は、図示
しないマイクロコンピュータ等の離散化されたディジタ
ルシステムで構成され、車速センサ２２で検出された車
速Ｖに基づいてラック移動指令処理を実行し、駆動用モ
ータ１４を正転又は逆転する指令をインターフェース回
路１７に出力する。

【００２１】制御用コントローラ２１で実行されるラッ
ク移動指令処理は、イグニッションキーがＯＮ状態に操
作されたときに実行される処理であって、具体的には、
図４のフローチャートに示すように、まず、そのステッ
プＳ１００で、車速センサ２２から車速Ｖを読み込み、
ステップＳ１０１に移行する。前記ステップＳ１０１で
は、前記ステップＳ１００で読み込んだ車速Ｖが所定の
閥値Ｖ_c（例えば、６０km/h）より大きいか否か判定
し、大きいときには（Ｙｅｓ）ステップＳ１０２に移行
し、そうでないときには（Ｎｏ）ステップＳ１０３に移
行する。

【００２２】前記ステップＳ１０２では、駆動用モータ
１４を正転する指令をインターフェース回路１７に出力
してから、ステップＳ１０４に移行する。一方、前記ス
テップＳ１０３では、駆動用モータ１４を逆転する指令
をインターフェース回路１７に出力してから、前記ステ
ップＳ１０４に移行する。前記ステップＳ１０４では、
所定の終了条件（例えばイグニッションキーがＯＦＦ状
態）を満たすかどうか判定し、終了条件を満たすときに
は（Ｙｅｓ）このラック移動指令処理を終了するが、そ
うでないときには（Ｎｏ）再び前記ステップＳ１００に
移行する。

【００２３】また、インターフェース回路１７は、図５
に示すように、制御用コントローラ２１から入力される
指令に基づいて、駆動用モータ１４に供給する電流の正
負を切り替える回転方向切替装置２３と、シャフト１０
前端のタッチセンサ１６ａにラックハウジング５が接触
しているときに駆動用モータ１４を正転させる電流を遮
断するスイッチ２４ａと、シャフト１０後端のタッチセ
ンサ１６ｂに接触しているときに駆動用モータ１４を逆
転させる電流を遮断するスイッチ２４ｂと、から構成さ
れる。スイッチ２４ａと２４ｂは、一方が切れている時
は他方が導通するように構成されている。

【００２４】次に、本実施の形態の動作を具体的な状況
に基づいて詳細に説明する。まず、駐車場から車両を発
進させるために、運転者が停止状態にある車両のイグニ
ッションキーをＯＮ状態にしてエンジンを始動させたと
する。すると、制御用コントローラ２１でラック移動指
令処理が実行されて、図４のフローチャートに示すよう
に、まず、そのステップＳ１００で、車速センサ２２か
ら車速Ｖが読み込まれ、また、車両が停止状態にあるの
でステップＳ１０１の判定が「Ｎｏ」となり、ステップ
Ｓ１０３で、インターフェース回路１７に駆動用モータ
１４を逆転する指示が出力され、また、イグニッション
キーがＯＮ状態であるのでステップＳ１０４の判定が
「Ｎｏ」となり、再び前記ステップＳ１００から上記フ
ローが繰り返される。

【００２５】また、インターフェース回路１７に制御用
コントローラ２１から指令が入力されると、回転方向切
替装置２３で駆動用モータ１４に供給する電流の正負が
切り替えられて、ラック移動機構８の駆動用モータ１４
が逆転され、傘歯車１３が回転駆動されて、傘歯車１２
を介してシャフト１０が逆転され、ラックハウジング５
が車両後方に移動される。そして、シャフト１０の後端
のタッチセンサ１６ｂにラックハウジング５が接触する
と、スイッチ２４ｂで駆動用モータ１４を逆転させる電
流が遮断されて、ラックハウジング５の移動が停止され
る。

【００２６】そして、ラック３の車両前後方向位置が後
側に移動すると、図６（ａ）、７（ａ）、８（ａ）に示
すように、タイロッド２とナックルアーム半径２５との
なす角度は、旋回外輪側で角度θ₂が大きくなるよりも
速く、旋回内輪側で角度θ₁が小さくなり、旋回内輪の
転舵角が旋回外輪の転舵角よりも大きくなってアッカー
マン率が大きくなるので、低速走行時が多い大転舵時の
タイヤの滑りが小さくなり、当該タイヤから発生される
スリップ音が抑制されると共に、ハンドルの戻りが良好
になる。

【００２７】次いで、駐車場から車両を発進させたの
ち、運転者が車両を加速させて高速走行を始めたとす
る。すると、制御用コントローラ２１でラック移動指令
処理が実行されて、ステップＳ１００を経て、ステップ
Ｓ１０１の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ１０２
で、インターフェース回路１７に駆動用モータ１４を正
転する指令が出力され、また、ステップＳ１０４の判定
が「Ｎｏ」となり、再び前記ステップＳ１００から上記
フローが繰り返される。

【００２８】また、インターフェース回路１７に制御用
コントローラ２１から指令が入力されると、回転方向切
替装置２３で駆動用モータ１４に供給する電流の正負が
切り替えられて、ラック移動機構８の駆動用モータ１４
が正転され、傘歯車１３が回転駆動されて、傘歯車１２
を介してシャフト１０が正転され、ラックハウジング５
が車両前方に移動される。そして、シャフト１０の前端
のタッチセンサ１６ａにラックハウジング５が接触する
と、スイッチ２４ｂで駆動用モータ１４を正転させる電
流が遮断されて、ラックハウジング５の移動が停止され
る。

【００２９】そして、ラック３の車両前後方向位置が前
側に移動すると、図６（ｂ）、７（ｂ）、８（ｂ）に示
すように、タイロッド２とナックルアーム半径２５との
なす角度は、旋回内輪側で角度θ₁が小さくなる速さ
と、旋回外輪側で角度θ₂が大きくなる速さとがほぼ等
しくなり、旋回内輪の転舵角と旋回外輪の転舵角がほぼ
等しくなってアッカーマン率が小さくなるので、高速走
行時の車両コントロール性と操舵感とが向上する。

【００３０】このように、本実施形態にあっては、タイ
ロッド２に接続されているラック３を車両前後方向に移
動して、アッカーマン率を変更するようにしたため、ア
ッカーマン率を変更する機構に不具合を生じても、運転
者のステアリング操作をナックルアームに伝達できる。
なお、本実施形態では、ラックハウジング５を車両前後
方向に移動させる直動部材として螺旋ギア９を用いた例
を示したが、直動部材は螺旋ギア９に限定されるもので
はなく、例えば直動ボールベアリング等の螺旋状の溝を
持つものであればよく、そのようにすれば、外力によっ
てラックハウジング５が動くのを防ぎ、確実にラックハ
ウジング５を所望の位置に移動することができる。

【００３１】また、本実施の形態では、ラック３の車両
前後方向位置をキングピン軸１９よりも前側に配する例
を示したが、図９に示すように、キングピン軸１９より
も後側に配するようにしてもよい。次に、本発明の操舵
装置の第２の実施形態について説明する。この実施形態
は、操舵角δに基づいてラックハウジング５を移動する
点が第１の実施形態と異なっている。

【００３２】つまり、第２の実施形態では、制御用コン
トローラ２１で実行される演算処理のうち、図１０に示
すように、前述した第１の実施形態の図４の処理のステ
ップＳ１００及びＳ１０１に代えて、操舵角センサ２０
から操舵角δを読み込むステップＳ２００と、前記ステ
ップＳ２００で読み込んだ操舵角δが所定の閾値δ_cよ
り小さいときには（Ｙｅｓ）ステップＳ１０２に移行
し、そうでないときには（Ｎｏ）ステップＳ１０３に移
行するステップＳ２０１と、が設けられていることを除
いては第１の実施形態と同様の処理を行う。なお、図４
に対応する処理には同一符号を付し、その詳細説明は省
略する。

【００３３】このように、本実施形態にあっては、大転
舵時にアッカーマン率を大きくすると共に、小転舵時に
小さくするようにしたため、大転舵時においてはタイヤ
の滑りが小さくなり、当該タイヤから発生されるスリッ
プ音が抑制されると共に、ハンドルの戻りが良好にな
り、主に小転舵しか行わない高速走行時においては車両
コントロール性と操舵感とが向上する。次に、本発明の
操舵装置の第３の実施形態について説明する。

【００３４】この実施形態は、ラック３がキングピン軸
１９よりも車両前方にあり、且つ、ナックルボール１８
の車幅方向位置がキングピン軸１９よりも車幅方向外側
にあり、ラック移動機構８が、ラック３をナックルボー
ル１８よりも前側で移動する点が第１の実施形態と異な
っている。つまり、第３の実施形態では、図１１に示す
ように、前述した第１の実施形態の図６よりもラック移
動機構８の車両前後方向位置が前側に配されて、シャフ
ト１０後端のタッチセンサ１６ｂにラックハウジング５
が接触したときに、ラック３の車両前後方向位置がナッ
クルボール１８と同位置で、且つ、キングピン軸１９よ
りも前側になることを除いては第１の実施形態と同様の
構成である。なお、図６に対応する部材には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。

【００３５】このように、本実施形態にあっては、ラッ
ク３がキングピン軸１９よりも車両前方にあり、且つ、
ナックルボール１８がキングピン軸１９よりも車幅方向
外側にあるため、高速走行時に、図１１（ｂ）のように
ラック３の車両前後方向位置が前側に移動してアッカー
マン率を小さくすると、車両直進状態ではナックルボー
ル１８が車幅方向内側に引っ張られ、キングピン軸１９
を中心として前輪の前部が車幅方向内側に回転し、図１
１（ａ）の低速走行時に比べて、トーインの度合いを大
きくすることができ、高速走行時のみトーインにして直
進性を向上できる。

【００３６】なお、本実施の形態では、ラック３の車両
前後方向位置をキングピン軸１９よりも前側に配する例
を示したが、図１２に示すように、キングピン軸１９よ
りも車両後方に配するようにしてもよく、そのようにす
るときは、ナックルボール１８の車幅方向位置をキング
ピン軸と同じ位置に配し、ラック３の車両前後方向位置
をナックルボールと同位置に移動した時にアッカーマン
率を小さくすると共に、ラック３の車両前後方向位置を
後側に移動した時にアッカーマン率を大きくするように
すればよい。

【００３７】次に、本発明の操舵装置の第４の実施形態
について説明する。この実施形態は、操舵角δと車速Ｖ
とに基づいてラック３を移動する点が第１の実施形態と
異なっている。つまり、第４の実施形態では、制御用コ
ントローラ２１で実行される演算処理のうち、図１３に
示すように、前述した第１の実施形態の図４の処理のス
テップＳ１００に替えて、車速センサ２２から車速Ｖを
読み込むと共に、操舵角センサ２０から操舵角δを読み
込むステップＳ３００が設けられると共に、ステップＳ
１０１とステップＳ１０３との間に、前記ステップＳ３
００で読み込んだ操舵角δが所定の閾値δ_cより小さい
ときに（Ｙｅｓ）ステップＳ１０２に移行し、そうでな
いときには（Ｎｏ）前記ステップＳ１０３に移行するス
テップＳ３０１が設けられていることを除いては第１の
実施形態と同様の処理を行う。なお、図４に対応する処
理には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

【００３８】このように、本実施形態では、車速Ｖが閾
値Ｖ_cより大きいときだけでなく、操舵角δが閾値δ_cよ
り小さいときにも、ラック３の車両前後方向位置を前側
の所定位置に移動させるようにしたため、曲率半径の大
きい道路や直線路等で車両を加速させたとしても、加速
中にラック３の車両前後方向位置が動いてしまうことは
なく、走行速度だけの変化によって車両の直進性や操舵
感が変化してしまうことを抑制することができる。

【００３９】次に、本発明の操舵装置の第５の実施形態
について説明する。この実施形態は、アクチュエータ等
を用いずにラック３を車両前後方向に移動する点が第１
の実施形態と異なっている。つまり、第５の実施形態で
は、図１４に示すように、前述した第１の実施形態の図
２のラック移動機構８に代えて、ラックハウジング５を
垂直リンク２６で車両前後方向に揺動可能に垂下すると
共に、ラック３を水平リンク２７で車幅方向に揺動可能
に支持する点を除いて第１の実施形態と同様の構成であ
る。つまり、垂直リンク２６の一端を車体サイドメンバ
２８に車幅方向の軸周りに回転可能に取り付け、その他
端をラックハウジング５に車幅方向の軸周りに回転可能
に取り付ける。また、水平リンク２７の一端をラック３
よりも車両後方にあるサスペンションメンバ２９に車両
上下方向の軸周りに回転可能に取り付け、その他端をラ
ック３に車両上下方向の軸周りに回転可能に取り付け
る。なお、図２に対応する構成には同一符号を付し、そ
の詳細説明は省略する。

【００４０】このように、本実施形態にあっては、図１
５に示すように、運転者のステアリング操作により、ラ
ック３が車幅方向に移動すると、当該ラック３に取り付
けられている水平リンク２７の端部が横方向に引っ張ら
れ、その反力として前記端部がラック３を車両後方に引
っ張って、垂直リンク２６で垂下されているラックハウ
ジング５を後方に移動させる。このため、操舵角（量）
が大きいほど、ラックハウジング５の後方への移動量が
大きくなってアッカーマン率が大きくなるので、アッカ
ーマン率が大転舵時に大きくなると共に、小転舵時に小
さくなるので、大転舵時においてはタイヤの滑りが小さ
くなり、当該タイヤから発生されるスリップ音が抑制さ
れると共に、ハンドルの戻りが良好になり、主に小転舵
しか行わない高速走行時においては車両コントロール性
と操舵感とが向上する。

【００４１】次に、本発明の操舵装置の第６の実施形態
について説明する。この実施形態は、ラック長を調整し
てアッカーマン率を変更する点が第１の実施形態と異な
っている。つまり、第６の実施形態では、図１６に示す
ように、前述した第１の実施形態の図１の操舵機構に代
えて、タイロッド２を揺動可能に支持するタイロッド支
持部材３０と、そのタイロッド支持部材３０と直交する
方向に形成されたＬ字状の端部を有し、当該タイロッド
支持部材３０の両端部に個別に接続される２つのハス歯
ラック３１ａ、３１ｂと、これらに噛合するピニオン４
と、これらを囲むラックハウジング３２と、を備えてい
る。なお、タイロッド支持部材３０は、図１７に示すよ
うに、中央にセレーションによる伸縮機構３３が設けら
れると共に、両端部にハス歯ラック３１ａ、３１ｂのＬ
字状の端部を挟む一対のガイドローラ３４が取り付けら
れて、ハス歯ラック３１ａ、３１ｂと一体に車幅方向に
動くようになっている。

【００４２】また、ラックハウジング３２は、キングピ
ン軸１９よりも前側に配されており、その内部には、両
ハス歯ラック３１ａ、３１ｂ間の間隔を変更するための
ラック間隔変更機構が設けられている。このラック間隔
変更機構は、図１８に示すように、各ハス歯ラック３１
ａ、３１ｂの背面の両端に設けられた突起３５と、その
突起３５を収容して案内する案内溝３６を四隅に有する
ラックハウジング３２の内面と、で構成される。各案内
溝３６は、中央部が狭い対向する波形の溝であって、図
１９に示すように、操舵角δが小さくて、ラック３の車
幅方向の動きが小さいときに、両ハス歯ラック３１ａ、
３１ｂ間の間隔であるラック間隔ｘが小さくなるように
突起３５を案内し、且つ、操舵角δが大きくて、ラック
３の車幅方向の動きが大きいときに、ラック間隔ｘが大
きくなるように突起３５を案内する。また、図２０に示
すように、各ハス歯ラック３１ａ、３１ｂには、ラック
ハウジング３２に取り付けたときに当該ラックハウジン
グ３２の外側から内側に向かうにつれてＬ字状の端部か
ら離れる方向に傾くハス歯が形成されており、そのハス
歯がピニオン４と噛合しているため、ラック間隔ｘが大
きくなると、各ハス歯ラック３１ａ、３１ｂはピニオン
４の歯に沿ってハス歯の角度方向にスライドし、互いに
車幅方向外側に移動して、図２１に示すように、タイロ
ッド支持部材３０の長さであるラック長Ｌが大きくな
る。

【００４３】このように、本実施形態にあっては、図２
２（ｂ）、２３に示すように、操舵角δを小さくすると
ラック長Ｌが小さくなり、旋回内輪側でタイロッド２と
ナックルアーム半径２５とのなす角度θ₁が小さくなる
速さと、旋回外輪で前記角度θ₂が大きくなる速さとが
ほぼ等しくなり、旋回内輪の転舵角と旋回外輪の転舵角
がほぼ等しくなり、アッカーマン率が小さくなるため、
主に小転舵しか行わない高速走行時においては車両コン
トロール性と操舵感とが向上する。また、図２２
（ａ）、２３に示すように、操舵角δを大きくするとラ
ック長Ｌが大きくなり、タイロッド２とナックルアーム
半径２５とのなす角度は、旋回外輪側で角度θ ₂が大き
くなるよりも速く、旋回内輪側で角度θ₁が小さくな
り、旋回内輪の転舵角が旋回外輪の転舵角よりも大きく
なって、アッカーマン率が大きくなるため、。大転舵時
においてはタイヤの滑りが小さくなり、当該タイヤから
発生されるスリップ音が抑制されると共に、ハンドルの
戻りが良好になる。

【００４４】このように、本実施形態にあっては、２つ
のハス歯ラック３１ａ、３１ｂ間の間隔を変更して、ア
ッカーマン率を変更するようにしたため、アッカーマン
率を変更する機構に不具合を生じても、運転者のステア
リング操作をナックルアームに伝達できる。なお、本実
施形態では、ハス歯ラック３１ａ、３１ｂとして、ラッ
クハウジング３２に取り付けたときに当該ラックハウジ
ング３２の外側から内側に向かうにつれてＬ字状の端部
から離れる方向に傾くハス歯を有するものを用いた例を
示したが、逆の傾きを持つものを用いてもよく、そのと
きは、案内溝３６として中央部が広い対向する波形に形
成された溝を用いればよい。

【００４５】また、本実施の形態では、ラック３の車両
前後方向位置をキングピン軸１９よりも前側に配する例
を示したが、キングピン軸１９よりも後側に配するよう
にしてもよく、そのときも、案内溝３６として中央部が
広い対向する波形に形成された溝を用いればよい。さら
に、本実施例はピニオン４の回転によってラック間隔ｘ
を変更する例を示したが、ラック間隔ｘを変更する手段
を限定するものではなく、操舵角センサ２０で検出した
操舵角δに基づいて動作するアクチュエータを用いても
よい。また、アクチュエータを用いるときには操舵角δ
に代えて、車速センサ２２に基づいてラック間隔ｘを変
更するようにしてもよく、そのようにすれば、低速走行
時に多い大転舵時においてはタイヤの滑りが小さくな
り、当該タイヤから発生されるスリップ音が抑制される
と共に、ハンドルの戻りが良好になり、高速走行時にお
いては車両コントロール性と操舵感とが向上する。

【００４６】なお、上記実施の形態においては、ラック
位置移動手段はラック移動機構８に対応し、直動部材は
螺旋ギア９に対応し、螺旋シャフトはシャフト１０に対
応し、支持部材は支持ベアリング１１に対応し、アクチ
ュエータは駆動用モータ１４に対応し、ラック間隔変更
手段は突起３５及び案内溝３６に対応する。また、上記
実施の形態は本発明の操舵装置の一例を示したものであ
り、装置の構成等を限定するものではない。

【００４７】例えば、制御用コントローラ２１をマイク
ロコンピュータ等の離散化されたディジタルシステムで
構成した場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、関数発生器、比較器、演算器等の電子回路
を組み合わせて構成するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の操舵装置の第１の実施形態を示す概略
構成図である。

【図２】図１のラック移動機構を拡大して示す要部拡大
図である。

【図３】図１のステアリングシャフトを拡大して示す要
部拡大図であって、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図１の制御用コントローラで実行されるラック
移動指令処理を示すフローチャートである

【図５】図１のインターフェース回路の内部構成を示す
回路図である。

【図６】図１の操舵機構を拡大して示す要部拡大図であ
って、（ａ）はラックを後側に移動したときの図であ
り、（ｂ）はラックを前側に移動したときの図である。

【図７】ラックストロークと転舵角との関係を表すグラ
フであって、（ａ）はラックをアッカーマン率が増える
側に移動したときのグラフであり、（ｂ）はラックをア
ッカーマン率が減る側に移動したときのグラフである。

【図８】各車輪の軸線の延長線を示す図であって、
（ａ）はアッカーマン率が１００％のときの平面図であ
り、（ｂ）はアッカーマン率が０％のときの平面図であ
る。

【図９】第１の実施形態の操舵機構の変形例を拡大して
示す要部拡大図であって、（ａ）はラックを後側に移動
したときの図であり、（ｂ）はラックを前側に移動した
ときの図である。

【図１０】本発明の第２の実施形態を示す図であって、
制御用コントローラで実行されるラック移動指令処理を
示すフローチャートである。

【図１１】本発明の第３の実施形態の操舵機構を拡大し
て示す要部拡大図であって、（ａ）はラックを後側に移
動したときの図であり、（ｂ）はラックを前側に移動し
たときの図である

【図１２】第３の実施形態の操舵機構の変形例を拡大し
て示す要部拡大図であって、（ａ）はラックを後側に移
動したときの図であり、（ｂ）はラックを前側に移動し
たときの図である

【図１３】本発明の第４の実施形態を示す図であって、
制御用コントローラで実行されるラック移動指令処理を
示すフローチャートである。

【図１４】本発明の操舵装置の第５の実施形態を示す概
略構成図である。

【図１５】図１４のラック移動機構を拡大して示す要部
拡大図である。

【図１６】本発明の操舵装置の第６の実施形態を示す概
略構成図である。

【図１７】図１６のタイロッド支持部材を示す図であっ
て、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線
断面図である。

【図１８】図１６のラック移動機構を拡大して示す要部
拡大図である。

【図１９】操舵角とラック間隔との関係を表すグラフで
ある。

【図２０】ハス歯ラックとピニオンとの配置を示す平面
図である。

【図２１】ラック間隔とラック長との関係を示すグラフ
である。

【図２２】図１６の操舵機構を拡大して示す要部拡大図
であって、（ａ）は操舵角を大きくしたときの図であ
り、（ｂ）は操舵角を小さくしたときの図である。

【図２３】操舵角とアッカーマン率との関係を表すグラ
フである。

【符号の説明】

１ＦＬ，１ＦＲは前輪２はタイロッド３はラック４はピニオン５はラックハウジング７はステアリングシャフト８はラック移動機構９は螺旋ギア１０はシャフト１１は支持ベアリング１４は駆動用モータ１８はナックルボール１９はキングピン軸２０は操舵角センサ２１は制御用コントローラ２２は車速センサ２５はナックルアーム半径２６は垂直リンク２７は水平リンク３１ａ、３１ｂはハス歯ラック３２はラックハウジング３５は突起３６は案内溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者巖桂二郎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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前輪を操舵するタイロッドに接続されて
いるラックを備えた操舵装置において、前記ラックを車
両の前後方向に移動することによりアッカーマン率を変
更するラック位置移動手段を備えたことを特徴とする操
舵装置。
【請求項２】前記ラックがキングピン軸よりも車両前
方にあり、且つ、ナックルボールがキングピン軸よりも
車幅方向外側にあり、前記ラック位置移動手段は、前記
ラックの車両前後方向位置を前記ナックルボールと略同
位置に移動してアッカーマン率を大きくすると共に、前
記ラックの車両前後方向位置を前記ナックルボールに対
し前側に移動してアッカーマン率を小さくすることを特
徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】前記ラックがキングピン軸よりも車両後
方にあり、且つ、ナックルボールの車幅方向位置がキン
グピン軸と略同位置にあり、前記ラック位置移動手段
は、前記ラックの車両前後方向位置を前記ナックルボー
ルと略同位置に移動してアッカーマン率を小さくすると
共に、前記ラックの車両前後方向位置を前記ナックルボ
ールに対し後側に移動してアッカーマン率を大きくする
ことを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【請求項４】前記ラック位置移動手段は、大転舵時に
アッカーマン率を大きくすると共に、小転舵時に小さく
するように前記ラックの車両前後方向位置を移動するこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の操舵装置。
【請求項５】前記ラック位置移動手段は、低速走行時
にアッカーマン率を大きくすると共に、高速走行時に小
さくするように前記ラックの車両前後方向位置を移動す
ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに
記載の操舵装置。
【請求項６】前記ラック位置移動手段は、ラックハウ
ジングに取り付けられて内部に螺旋状の溝を有する直動
部材と、その直動部材の溝と噛合し、車両前後方向に延
設された螺旋シャフトと、その螺旋シャフトを車両前後
方向の軸周りに回転可能に支持する支持部材と、前記螺
旋シャフトを回転駆動するアクチュエータと、を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記
載の操舵装置。
【請求項７】前記ラック位置移動手段は、一端が車体
側部材へ車幅方向の軸周りに回転可能に取り付けられ且
つ他端がラックハウジングに取り付けられて、当該ラッ
クハウジングを車両前後方向に揺動可能に垂下する垂直
リンクと、一端が前記ラックよりも車両後方で車体側部
材へ車両上下方向の軸周りに回転可能に取り付けられ且
つ他端が前記ラックへ車両上下方向の軸周りに回転可能
に取り付けられる水平リンクと、を有することを特徴と
する請求項４に記載の操舵装置。
【請求項８】ステアリングシャフトに取り付けられる
ピニオンと、そのピニオンに噛合すると共に、左右輪の
タイロッドに個別に接続される２つのハス歯ラックと、
それら両ハス歯ラック間の間隔を転舵角度に応じて変更
するラック間隔変更手段と、を備え、前記ハス歯ラック
間の間隔に応じてラック長が伸縮されるように、前記ハ
ス歯ラックの歯を設定したことを特徴とする操舵装置。
【請求項９】前記ラック間隔変更手段は、大転舵時に
アッカーマン率が大きくなると共に、小転舵時に小さく
なるように前記ラック長が変更されるよう前記ハス歯ラ
ックの歯を設定することを特徴とする請求８に記載の操
舵装置。