JP2003300469A - ラックピニオン式舵取り装置 - Google Patents

ラックピニオン式舵取り装置

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JP2003300469A
JP2003300469A JP2002108035A JP2002108035A JP2003300469A JP 2003300469 A JP2003300469 A JP 2003300469A JP 2002108035 A JP2002108035 A JP 2002108035A JP 2002108035 A JP2002108035 A JP 2002108035A JP 2003300469 A JP2003300469 A JP 2003300469A
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JP
Japan
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neutral position
steering
rack
transmission ratio
pinion
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JP2002108035A
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English (en)
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Eiji Tanaka
英治 田中
Yasuhiro Nakamura
泰啓 中村
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Koyo Seiko Co Ltd
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Koyo Seiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】例えば、ラックピニオン式の電動舵取り装置で
は、中立位置が判り難く、操舵感覚が低下することがあ
る。 【解決手段】本舵取り装置1では、ステアリングホイー
ル2の回転をステアリングシャフト3を介して舵取り機
構4に伝達し、舵取り輪8を旋回させて操向する。舵取
り機構4のラック6の複数の斜歯の各ねじれ角を、ラッ
ク6の軸方向の位置に応じて変化させ、ピニオン5から
ラック6への伝達比を変化させる。中立位置0の伝達比
Cを、中立位置の左右両側の最大値Bの77%〜99%
の値で極小値とした。ステアリングホイール2を回すと
きにドライバが受ける手応えが中立位置でより軽くな
り、中立位置付近で手応えの変化が大きく感じ易く、中
立位置が分かり易い。

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、自動車に
使用されるラックピニオン式の舵取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】例え
ば、ラックピニオン式の舵取り装置をコラムアシストタ
イプやピニオンアシストタイプの動力舵取り装置に構成
するものでは、操舵系が中立位置にあるか否かが判り難
い傾向にある。というのは、中立位置とその近傍は、通
例、ステアリングホイールを回す舵取り入力に対してパ
ワーアシスト出力を得られない領域(いわゆる非アシス
ト領域)になっていて、この非アシスト領域においてド
ライバがステアリングホイールを回すときにドライバが
受ける手応えは、マニアルステアリングにおいてドライ
バがステアリングホイールを回すときにドライバが受け
る手応えとほぼ同じになる。
【0003】ドライバが受ける手応えは、ドライバがス
テアリングホイールを回すときに操舵系に生じる抵抗に
よるもので、マニアルステアリングでは、ドライバが手
動で抵抗に抗する力を負担するので、ドライバが受ける
手応えが非常に大きくなる。言い換えれば、ハンドル
(ステアリングホイール)が非常に重い。中立位置付近
でハンドルが多少軽くなってくるとはいうものの、ドラ
イバが感覚的に中立位置を判断できるようなレベルには
ない。その結果、ドライバにとって中立位置が感覚的に
不明確になる。
【0004】このような課題に対して、非アシスト領域
を狭めるという解決案が考えられる。しかし、電動タイ
プの動力舵取り装置では、操舵操作をしないのにもかか
わらすパワーアシストされるいわゆる自転現象を生じる
虞がある。従って、上述の解決案を採用することはでき
ない。また、ラックピニオン式の舵取り装置には、ピニ
オンからラックへの伝達比をステアリングホイールの回
転角度位置に応じて異ならせるものがある。しかし、中
立位置が感覚的に不明確になることにかわりはない。
【0005】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、中立位置が分かり易いラックピニオン式舵
取り装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
1に記載の発明は、ステアリングホイールの操作に伴っ
て回転するピニオンと噛合し軸方向に移動して舵取り輪
を旋回させるためのラックを備えたラックピニオン式舵
取り装置において、ピニオンからラックへの伝達比が、
ステアリングホイールの中立位置を挟んだ両側で対称と
なる一対の回転角度位置にて最大値をとり、上記一対の
回転角度位置間の領域において、中立位置での伝達比が
極小値をとるようにしてあることを特徴とする。
【0007】この発明によれば、ドライバがステアリン
グホイールを回すときにドライバが受ける手応えが、中
立位置でより軽くなる。例えば、ステアリングホイール
を中立位置から左右どちら側に回そうとしても、重くな
る壁感のような手応えを感じることができる。従って、
中立位置を分かり易くでき、中立位置とその近傍での操
舵感覚を良好にすることができる。請求項2に記載の発
明は、請求項1において、上記中立位置での伝達比が最
大値の77%〜99%の値をとることを特徴とする。こ
の発明によれば、中立位置付近でドライバが受ける手応
えを確実に軽くできるので、中立位置を分かりやすくす
るのに好ましい。ここで、中立位置での伝達比が最大値
の99%を越える値をとる場合には、中立位置が分かる
ような手応えの変化を殆ど得られない。また、中立位置
での伝達比が最大値の77%未満の値をとる場合には、
ピニオンとラックとを実用的に構成するのが困難であ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態のラッ
クピニオン式動力舵取り装置を説明する。本舵取り装置
1は、図1に示すように、ステアリングホイール2を上
端部に連結されてステアリングコラム(図示せず)に回
転自在に支持されるステアリングシャフト3と、このス
テアリングシャフト3に連結される舵取り機構4とを有
している。舵取り機構4は、ステアリングホイール2の
操作に伴って回転するピニオン5と、このピニオン5と
噛合し舵取り輪8としての車輪を旋回させるためのラッ
ク6と、ピニオン5を回転自在に支持するハウジング7
とを有している。ラック6は車体の幅方向に延びる長尺
部材であり、その延びる方向に摺動自在にハウジング7
により支持されている。ラック6の端部には、タイロッ
ド等を介して舵取り輪8が連結されている。ドライバが
ステアリングホイール2を回すと、ピニオン5が回転
し、ラック6の軸方向に沿ってラック6が移動する。こ
れにより、舵取り輪8を旋回させて、操向することがで
きる。
【0009】舵取り装置1は、ステアリングシャフト3
にかかるトルクを検出するためのトルクセンサ15と、
このトルクセンサ15からの信号や車速信号等に基づい
て操舵補助力を発生させる電動モータ16と、この電動
モータ16からの回転力を減速してステアリングシャフ
ト3に伝達するウォームギヤ機構等の減速機17とを有
している。トルクセンサ15、電動モータ16および減
速機17は、ステアリングコラムに支持される。電動モ
ータ16は、減速機17を介してステアリングシャフト
3と動力伝達可能に連結されている。トルクセンサ15
により検出されたトルク、車速等に応じて電動モータ1
6を回転させて、操舵操作に伴い生じる操舵抵抗に見合
った操舵補助力を得られるようになっている。操舵補助
力はステアリングシャフト3を介して舵取り機構4へ伝
達される。
【0010】舵取り装置1が、中立状態、すなわち、車
両を直進させる状態にあるときの、ステアリングホイー
ル2の回転角度位置を、中立位置として以後の説明をす
る。なお、実際には、ステアリングホイール2には遊び
があるが、説明では遊びを除去して考える。本実施の形
態では、ピニオン5からラック6への伝達比(以下、単
に伝達比ともいう。)、すなわち、ラック6の直線変位
量の、ピニオン5の回転角変位量に対する比を、ステア
リングホイール2の回転角度位置(以下、単に回転角度
位置ともいう。)に応じて、例えば、図2に示すように
変化させてある。
【0011】図2は、中立位置を原点とするステアリン
グホイール2の回転角度位置θを横軸にとり、伝達比T
を縦軸にとったときの伝達比の変化曲線(図2の線G参
照)を示すグラフ図である。中立位置からステアリング
ホイール2を右に回転させたときの回転角度位置をプラ
ス側とし、左に回転させたときの回転角度位置をマイナ
ス側としてある。図2を参照して、本実施の形態では、
伝達比の変化曲線が中立位置を挟んで左右対称な形状を
なすと共に、全体として略M字形形状をなしている。す
なわち、変化曲線は、中立位置を挟んで回転角度位置θ
が−AからAまでの領域H(−A≦θ≦A)では、下向
きに凸のカーブをなし、回転角度位置θが−A未満(θ
<−A)の領域では右上がりのカーブをなし、回転角度
位置θがAを超える(θ>A)の領域では右下がりのカ
ーブをなしている。
【0012】回転角度位置θが−Aの値およびAの値を
とるときに、伝達比Tは最大値Bをとり、中立位置(θ
=0)での伝達比Tは極小値Cをとる。極小値Cは最大
値Bの77%〜99%の範囲に設定することが好まし
い。換言すると、最大値Bから極小値Cへの減少率Rは
1%〜23%である。すなわち、R=(B−C)/B×
100である。このように、中立位置での伝達比が極小
値をとることにより、ドライバがステアリングホイール
2を回すときにドライバが受ける手応えが、中立位置で
より軽くなる。例えば、ステアリングホイール2を中立
位置から左右どちら側に回そうとしても、重くなる壁感
のような手応えを感じることができる。また、中立位置
の手応えが、左右両側に比べて軽くなり、谷間のように
感じられる。従って、中立位置を分かり易くでき、中立
位置とその近傍、例えば、後述するように通例非アシス
ト領域となるステアリングホイール2の回転角度範囲で
の操舵感覚を良好にすることができる。また、走行時に
ステアリングホイール2を急に操作されるときの車両の
挙動の急激な変化を抑えることができる。
【0013】また、中立位置での伝達比Cを、伝達比の
最大値Bの77%〜99%の値とする場合には、中立位
置付近でドライバが受ける手応えを確実に軽くできるの
で、中立位置を分かりやすくするのに好ましい。ここ
で、中立位置での伝達比が最大値の99%を越える大き
い値をとる場合には、中立位置が分かるような手応えの
変化を殆ど得られない。また、中立位置での伝達比が最
大値の77%未満の小さい値をとる場合には、ピニオン
5とラック6とを実用的に構成するのが困難である。図
2に示す例では、中立位置での伝達比の値Cは、伝達比
の最大値Bより12%小さい。
【0014】上述のAの値として、中立位置を分かり易
くするための実用的な範囲としては、5度〜80度であ
る。また、ピニオン5は複数の同形の斜歯を有し、ラッ
ク6は複数の斜歯を有する。ラック6の各斜歯のねじれ
角がラック6の軸方向の位置に応じて調節されている。
調節された斜歯のねじれ角により所望の伝達比の値を得
られるように、ひいては所望の伝達比の変化曲線を得ら
れるように、各斜歯のねじれ角は設定されている。な
お、所望の伝達比の変化曲線を得るための構造は、公知
の他の構造を利用することも考えられる。
【0015】また、本発明の作用効果は、パワーアシス
トの無い状態で好ましく得られる。従って、本発明を、
電動モータ16等を省略して操舵補助を得られないマニ
アルタイプの舵取り装置や、上述したコラムアシストタ
イプの電動動力舵取り装置以外の他のタイプの電動動力
舵取り装置に適用してもよい。また、伝達比の変化曲線
は、図3および図4に示すようなものとしてもよい。な
お、図3および図4は、伝達比の変化曲線Gを図2と同
様に図示している。
【0016】図3に示す伝達比の変化曲線Gは、回転角
度位置θが−F未満(θ<−F)では右上がりのカーブ
をなし、回転角度位置θがFを超える(θ>F)と右下
がりのカーブをなす。回転角度位置θが−F以上で且つ
−E未満の間の領域、および回転角度位置θがEを超え
て且つF以下の間の領域では、伝達比Tが最大値Bとほ
ぼ同じ値で一定の値とされている。中立位置0を挟んで
回転角度位置θが−EからEまでの領域I(−E≦θ≦
E)では、変化曲線Gは、下向きに凸のカーブをなし、
中立位置(θ=0)での伝達比Tは極小値Cをとる。例
えば、上述のEの値は80度とされ、上述のFの値が9
0度の場合、Eの値は10度〜80度の範囲内で自在に
設定できる。
【0017】また、図4に示す伝達比の変化曲線は、回
転角度位置θが−A未満(θ<−A)の領域、および回
転角度位置θがAを超える領域(θ>A)では、水平な
直線をなし、伝達比Tは最大値Bで一定となる。中立位
置での伝達比Tは、領域H(−A≦θ≦A)での極小値
Cをとる。要は、本発明では、中立位置とその近傍との
角度範囲で、中立位置での伝達比を、中立位置の左右両
側の伝達比よりも減少させればよい。
【0018】また、上述の説明では、中立位置を、ステ
アリングホイール2の回転角度位置として説明したが、
実際には、ステアリングホイール2には遊びがあるの
で、中立位置の近傍の異なる回転角度位置で、伝達比が
同じ値となることもある。また、本発明の舵取り装置1
は少なくともラック6を有すればよい。本舵取り装置
と、車両に設けられる他の装置とが車両の操舵系を構成
してもよい。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の
変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の舵取り装置の概略構成の
側面一部断面図。
【図2】図1のピニオンからラック軸への伝達比を、ス
テアリングホイールの回転角度位置に応じて示す変化曲
線のグラフ図であり、伝達比の変化曲線を線Gで示し、
縦軸に伝達比Tの値をとり、横軸にステアリングホイー
ルの回転角度位置θをとっている。
【図3】本発明の伝達比の変化曲線の変形例のグラフ図
であり、縦軸、横軸、符号等を図2と同様に図示してい
る。
【図4】本発明の伝達比の変化曲線の他の変形例のグラ
フ図であり、縦軸、横軸、符号等を図2と同様に図示し
ている。
【符号の説明】
1 ラックピニオン式舵取り装置 2 ステアリングホイール 5 ピニオン 6 ラック 8 舵取り輪 0 中立位置 −A,A 一対の回転角度位置 B 伝達比の最大値 C 中立位置での伝達比(極小値) −E,E 一対の回転角度位置 H,I 一対の回転角度位置間の領域 S 軸方向

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステアリングホイールの操作に伴って回転
    するピニオンと噛合し軸方向に移動して舵取り輪を旋回
    させるためのラックを備えたラックピニオン式舵取り装
    置において、 ピニオンからラックへの伝達比が、ステアリングホイー
    ルの中立位置を挟んだ両側で対称となる一対の回転角度
    位置にて最大値をとり、上記一対の回転角度位置間の領
    域において、中立位置での伝達比が極小値をとるように
    してあることを特徴とするラックピニオン式舵取り装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のラックピニオン式舵取り
    装置において、上記中立位置での伝達比が最大値の77
    %〜99%の値をとることを特徴とするラックピニオン
    式舵取り装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009264452A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Neturen Co Ltd ラックバー及びステアリング装置
CN102442339A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 现代自动车株式会社 用于车辆的转向装置

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