JP2005297782A - トー角調整機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両状態や路面状態に応じた適切なトー角調整を適宜自在に実行可能なトー角調整機構を提供すること。
【解決手段】 車両用操舵装置においてラック軸長を変更して左右輪のトー角を調整するトー角調整機構が、左右輪の一方と連結された第一のラック軸と、左右輪の他方と連結された第二のラック軸と、操舵時の第一及び第二のラック軸の相対的移動方向を切り替える切替手段とを有する。切替手段は、第一及び第二のラック軸が操舵時に一体となって同じ方向に動く第一の状態と独立して反対の方向にそれぞれ動く第二の状態とを切り替えることによって、第一及び第二のラック軸の相対的移動方向を切り替える。第二の状態は、第一及び第二のラック軸が１つのピニオンギアと対向する位置でそれぞれと噛合することによって実現される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、概して、車両用操舵装置においてトー角を調整する機構に係り、特に、車両状態や路面状態に応じた適切なトー角調整を適宜自在に実行可能なトー角調整機構に関する。

従来、車両用操舵装置において、ハス歯が設けられた２本の独立した左右ラック軸をピニオンに対して同じ方向から噛合させ、これら２本のラック軸の間隔を各ラック軸に設けた突起を予めラックハウジング内面に設けられた溝を案内することによって調整し、左右輪のトー角を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１２７８７６号公報（第７−８頁、第１６−１８、２０図）

しかしながら、上記特許文献１記載の従来装置では、舵角とトー角調整量との関係が案内溝の形状によって予め固定的に決まっており（図１９及び段落［００４２］参照）、様々な車両状態又は路面状態に応じたきめ細かなトー角調整を実現することができない。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両状態や路面状態に応じた適切なトー角調整を適宜自在に実行可能なトー角調整機構を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両用操舵装置においてラック軸長を変更して左右輪のトー角を調整するトー角調整機構であって、
左右輪の一方と連結された第一のラック軸と、
左右輪の他方と連結された第二のラック軸と、
操舵時の上記第一及び第二のラック軸の相対的移動方向を切り替える切替手段とを有するトー角調整機構である。

この一態様において、上記切替手段は、例えば、上記第一及び第二のラック軸が操舵時に一体となって同じ方向に動く第一の状態と独立して反対の方向にそれぞれ動く第二の状態とを切り替えることによって、上記第一及び第二のラック軸の相対的移動方向を切り替える。その場合、上記第二の状態は、例えば、上記第一及び第二のラック軸が１つのピニオンギアと対向する位置でそれぞれと噛合することによって実現される。

この一態様によれば、操舵時に上記切替手段を適宜切り替えることにより、上記第一のラック軸及び第二のラック軸の相対的移動方向が切り替えられるため、通常操舵を実行しながらラック軸全長の変更によるトー角調整を適宜自在に実行することができる。

本発明によれば、車両状態や路面状態に応じた適切なトー角調整を適宜自在に実行可能なトー角調整機構を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、いわゆるラック・アンド・ピニオン式の車両用操舵装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図１及び２を用いて、本発明の一実施例を説明する。図１は、本実施例に係るトー角調整機構のトー角調整を伴わない通常操舵時の状態を示し、図２は、本実施例に係るトー角調整機構のトー角調整を伴う操舵時の状態を示す。

まず、本実施例に係るトー角調整機構１００の構成について説明する。左右輪（図示せず）の一方と連結された第一のラック軸１０１は、軸受１０２、１０３、及び１０４によって軸方向に摺動可能に支持されている。また、第一のラック軸１０１の軸方向の動きは、電動モータ１０５によってアシストされる。

左右輪の他方と連結された第二のラック軸１０６は、第一のラック軸１０１のうち第二のラック軸１０６側に設けられた中空部分１０７内に摺動可能に配設された同軸部分１０８を有する。

第一のラック軸１０１の中空部分１０７は、第一のラック軸１０１と同軸に設けられた円筒形の空間であり、一端は第二のラック軸１０６側端部において軸方向に開放して第二のラック軸１０６を第一のラック軸１０１の外部に導くと共に、他端は、第一のラック軸１０１の軸方向に対して垂直に延びる上方開口部１０９と連通する。

第二のラック軸１０６は、更に、同軸部分１０８に対して垂直に延び、上方開口部１０９から第一のラック軸１０１外部へ延びる垂直部分１１０を有する。垂直部分１１０は、伸縮機構１１１を内蔵しており、軸方向長を伸縮させることができる。伸縮機構１１１の具体的構造は、垂直部分１１０の軸方向伸縮を可能にする限り、任意の構造を採用することができる。

第二のラック軸１０６は、更に、垂直部分１１０から第一のラック軸１０１及び同軸部分１０８と平行に延びる切替軸部１１２を有する。切替軸部１１２は、軸受１１３及び１１４によって軸方向に摺動可能に支持されている。

軸受１１３及び１１４は、切替軸部１１２と同軸に設けられ、その中心を切替軸部１１２が貫通する円筒形のケーシング１１５内に嵌合され、固定される。ケーシング１１５は、各一端が固定支持されたバネ１１６及び１１７によって上方へ付勢されている。

ケーシング１１５は、他方で、バネ１１６及び１１７と対向する側からソレノイド１１８及び１１９によって下方へ押圧される。ソレノイド１１８及び１１９による押圧力は、バネ１１６および１１７による付勢力に打ち勝つように設定される。

この点、図１は、ソレノイド１１８及び１１９が非稼動中の状態を示しており、切替軸部１１２、軸受１１３及び１１４、及びケーシング１１５は、バネ１１６及び１１７の付勢力により軸方向に垂直な可動範囲内で最上部に位置する。他方、図２は、ソレノイド１１８及び１１９が稼動中の状態を示しており、切替軸部１１２、軸受１１３及び１１４、及びケーシング１１５は、ソレノイド１１８及び１１９の押圧力により軸方向に垂直な可動範囲内で最下部に位置する。

第一のラック軸１０１は、通常操舵時に第二のラック軸１０６と一体化するためのアーム１２０及び１２１を有する。アーム１２０及び１２１は、第一のラック軸１０１から軸方向に対して垂直に延び、各先端に下方に向けて係合歯を備えた係合部１２２及び１２３を有する。

係合部１２２及び１２３は、図１に示すように、切替軸部１１２が最上部に位置するときに切替軸部１１２上に形成された係合歯部１２４及び１２５と係合する。この状態において、第一のラック軸１０１と第二のラック軸１０６は、軸方向に一体となって移動することができる。

他方、係合部１２２及び１２３は、図２に示すように、切替軸部１１２が最下部に位置するときには切替軸部１１２上に形成された係合歯部１２４及び１２５とは完全に離間し、当接しない。この状態において、第一のラック軸１０１と第二のラック軸１０６は、軸方向にそれぞれ独立して移動することができる。

コラムシャフト（図示せず）を通じてステアリングハンドル（図示せず）に連結されたピニオンギア１２６は、第一のラック軸１０１に形成された係合歯部１２７と係合し、ステアリングハンドルの回動を第一のラック軸１０１に伝達し、第一のラック軸１０１を軸方向すなわち車両左右方向に移動させる。

第二のラック軸１０６の切替軸部１１２上に下方に向けて形成された係合歯部１２８は、図１に示すように、ソレノイド１１８及び１１９が非稼動状態のときにはピニオンギア１２６から完全に離間し、当接しない。したがって、この状態では、上述のように、第一のラック軸１０１と第二のラック軸１０６は、軸方向に一体となって移動することができる。

他方、第二のラック軸１０６の係合歯部１２８は、図２に示すように、ソレノイド１１８及び１１９が稼動状態のときには、ケーシング１１５の下方に形成された下方開口部１２９を通じてケーシング１１５内に部分的に入り込んだピニオンギア１２６と噛合する。第一のラック軸１０１の係合歯部１２７と第二のラック軸１０６の係合歯部１２８は、ピニオンギア１２６を挟んで対向した位置関係にあり、それぞれがピニオンギア１２６と噛合しているため、ピニオンギア１２６の回転は第一及び第二のラック軸１０１及び１０６に正反対の軸方向の動きとして伝達される。より具体的には、ピニオンギア１２６の回転により第一のラック軸１０１が右方向に移動する場合には第二のラック軸１０６は左方向に移動し、第一のラック軸１０１が左方向に移動する場合には第二のラック軸１０６は右方向に移動する。

この場合、第二のラック軸１０６の軸方向移動は、垂直部分１１０が貫通する第一のラック軸１０１の上方開口部１０９の軸方向長によって制限されるが、この長さは、設計上、十分に長くとることができる。

このように、本実施例に係るトー角調整機構１００の構成によれば、第一及び第二のラック軸１０１及び１０６をいずれも車両外側又は内側方向へ移動させてラック軸全長を増加又は減少させることが可能となり、通常操舵を実行しながらトー角調整を実行することができる。

次いで、本実施例に係るトー角調整機構１００の作動について説明する。上述のように、本実施例に係るトー角調整機構１００において、トー角の調整は、ソレノイド１１８及び１１９稼動中に実行されるため、操舵中に所望のトー角に対応した期間ソレノイド１１８及び１１９を稼動させることによって通常操舵を実行しつつ、トー角の調整を行うことができる。

ソレノイド１１８及び１１９の稼動／非稼動の切替制御は、図示しないＥＣＵによって行われる。このＥＣＵは、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）用のＥＣＵや可変ギア比システム（ＶＧＲＳ）用のＥＣＵなどによって兼用されてもよく、或いは、トー角調整機構１００用に専用に設けられたＥＣＵであってもよい。

まず、トー角調整を実行しないとき、図１に示すように、ソレノイド１１８及び１１９が非稼動とされ、第一のラック軸１０１及び第二のラック軸１０６は一体となって左右に動く。

また、本実施例に係るトー角調整機構１００では、ソレノイド１１８及び１１９又はそれを制御するＥＣＵがフェールした場合、図１の状態に戻るため、フェール時にもトー角調整を伴わない通常操舵を行うことができる。

トー角調整を行う場合、所望のトー角調整量に応じて必要な時間のみソレノイド１１８及び１１９が稼動される。ソレノイド１１８及び１１９の稼動中、第二のラック軸１０６（の係合歯部１２８）はピニオンギア１２６と噛合するため、第一のラック軸１０１及び第二のラック軸１０６は反対方向に動くため、ラック軸全長が変更され、トー角が調整される。

制御目標値となる所望のトー角は、例えば、車速やステアリングハンドルに入力された運転者による転舵操作の舵角などに基づいて決定される。車速は、例えばＶＣＳ用ＥＣＵから取得可能であり、舵角は、例えばＶＧＲＳ用ＥＣＵから取得可能である。

典型的なトー角調整量は、例えば±２°程度の角度範囲内であると想定される。トー角の増減については、例えば低μ路面においてトーアウト側（オーバーステア方向）にトー角調整して安定した旋回走行を実現し、ダートや未舗装路などにおいてトーイン側（アンダーステア方向）にトー角調整して直進安定性を向上させる、などの制御手法が考えられる。

このように、本実施例によれば、通常の操舵操作に何らの影響を与えることもなくトー角調整の実行／非実行を容易に切り替えることができる機構を実現したことにより、通常操舵中に適宜任意の調整量だけトー角調整を実行することができる。

なお、上記一実施例において、バネ（１１６及び１１７）及びソレノイド（１１８及び１１９）がそれぞれ２つずつ設けられる場合について説明したが、当業者には明らかなように本発明はこれに限られず、それぞれ１つずつでもよい。また、バネ１１６及び１１７は、１以上のソレノイドによって代替されてもよい。

さらに、上記一実施例では、コラムシャフトに連結されたピニオンギア１２６の回転によって通常操舵及びトー角調整が行われる場合について説明したが、当業者には明らかなように本発明はこれに限られず、コラムシャフトに連結された通常操舵用のピニオンギアとは別に本発明に係るト−角調整機構を実現するための専用のピニオンギアが設けられてもよい。

本発明は、車両用操舵装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係るトー角調整機構のトー角調整を伴わない通常操舵時の状態を示す図である。 本発明の一実施例に係るトー角調整機構のトー角調整を伴う操舵時の状態を示す図である。

符号の説明

１００ トー角調整機構
１０１ 第一のラック軸
１０２、１０３、１０４ 軸受
１０５ 電動モータ
１０６ 第二のラック軸
１０７ 中空部分
１０８ 同軸部分
１０９ 上方開口部
１１０ 垂直部分
１１１ 伸縮機構
１１２ 切替軸部
１１３、１１４ 軸受
１１５ ケーシング
１１６、１１７ バネ
１１８、１１９ ソレノイド
１２０、１２１ アーム
１２２、１２３ 係合部
１２４、１２５、１２７、１２８ 係合歯部
１２６ ピニオンギア
１２９ 下方開口部

Claims (3)

1. 車両用操舵装置においてラック軸長を変更して左右輪のトー角を調整するトー角調整機構であって、
   左右輪の一方と連結された第一のラック軸と、
   左右輪の他方と連結された第二のラック軸と、
   操舵時の前記第一及び第二のラック軸の相対的移動方向を切り替える切替手段とを有する、ことを特徴とするトー角調整機構。
2. 請求項１記載のトー角調整機構であって、
   前記切替手段は、前記第一及び第二のラック軸が操舵時に一体となって同じ方向に動く第一の状態と独立して反対の方向にそれぞれ動く第二の状態とを切り替える、ことを特徴とするトー角調整機構。
3. 請求項２記載のトー角調整機構であって、
   前記第二の状態において、前記第一及び第二のラック軸は１つのピニオンギアと対向する位置でそれぞれと噛合する、ことを特徴とするトー角調整機構。

Images