JP2008174136A - Vehicular variable steering angle ratio steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステアリングハンドルの操舵角に対する操舵車輪の転舵角の割合、すなわち、舵角比を変化させるための車両用可変舵角比操舵装置に関する。 The present invention relates to a variable steering angle ratio steering device for a vehicle for changing a ratio of a steering angle of a steering wheel to a steering angle of a steering handle, that is, a steering angle ratio.
車両用可変舵角比操舵装置は、ステアリングハンドルから操舵トルクを受けて回転する入力軸と、操舵車輪にラックアンドピニオン機構を介して操舵トルクを伝達する出力軸とを、互いに偏心可能に配置するとともに、出力軸に対する入力軸の偏心量を変えることにより、ステアリングハンドルの操舵角に対する操舵車輪の転舵角の割合を変えるようにしたものである(例えば、特許文献1参照。)。この車両用可変舵角比操舵装置によれば、車速に応じて舵角比を自動的に変化させることができる。
ところで、車両の運転状況や走行場所に応じて、車両の挙動(車両に発生するヨーイング、車輪のスリップ等)は大きく変化し得る。車両の操縦性を一層高めるためには、車速に応じて舵角比を変化させるだけではなく、車両の挙動に応じて、より能動的に舵角比を変化させるようにすることが好ましい。 By the way, the behavior of the vehicle (the yawing generated in the vehicle, the slip of the wheel, etc.) can vary greatly depending on the driving situation and the travel location of the vehicle. In order to further improve the maneuverability of the vehicle, it is preferable not only to change the steering angle ratio according to the vehicle speed but also to change the steering angle ratio more actively according to the behavior of the vehicle.
本発明は、車両用可変舵角比操舵装置において、より能動的に舵角比を変化させることができる技術を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a technique that can change the steering angle ratio more actively in the variable steering angle ratio steering device for a vehicle.
請求項1に係る発明では、ステアリングハンドルの操舵角に対して、操舵車輪の操舵角の割合を変える車両用可変舵角比操舵装置であって、固定ハウジングと、この固定ハウジングに回転可能に支持された可動ハウジングと、この可動ハウジングに対して偏心した位置に配置されるとともに、可動ハウジングに回転可能に支持された入力軸と、この入力軸及び前記可動ハウジングに対して偏心した位置に配置されるとともに、前記固定ハウジングに回転可能に支持された出力軸と、この出力軸に偏心して設けられた偏心連結部と、この偏心連結部を前記入力軸に対して軸直角方向への相対移動が可能に、且つ、相対回転が不能に連結するためのカップリングとからなり、前記入力軸は、前記ステアリングハンドルで発生した操舵トルクを前記カップリングと前記出力軸を介して前記操舵車輪に伝える部材であり、前記可動ハウジングと前記入力軸と前記出力軸と前記偏心連結部は、前記可動ハウジングが回転したときに、可動ハウジングの回転方向に対して略同方向へ前記入力軸及び前記偏心連結部が変位するように、互いに偏心して配置されていることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a variable steering angle ratio steering device for a vehicle that changes a ratio of a steering angle of a steering wheel with respect to a steering angle of a steering handle, and is fixed to the fixed housing and rotatably supported by the fixed housing. The movable housing is disposed at an eccentric position with respect to the movable housing, the input shaft is rotatably supported by the movable housing, and is disposed at an eccentric position with respect to the input shaft and the movable housing. And an output shaft that is rotatably supported by the fixed housing, an eccentric connecting portion that is eccentrically provided on the output shaft, and a relative movement of the eccentric connecting portion in a direction perpendicular to the input shaft. And a coupling for coupling to be impossible so that relative rotation is impossible, and the input shaft receives the steering torque generated by the steering handle. The movable housing, the input shaft, the output shaft, and the eccentric coupling portion are arranged in the rotational direction of the movable housing when the movable housing rotates. On the other hand, the input shaft and the eccentric coupling portion are arranged eccentrically so as to be displaced in substantially the same direction.
請求項2に係る発明では、前記可動ハウジングが正転と逆転との中立位置にあるときに、前記可動ハウジングの回転中心と前記入力軸と前記出力軸と前記偏心連結部の各中心は、前記入力軸の軸方向から見て軸直角方向に一列に配列するように構成されていることを特徴とする。
In the invention according to
請求項1に係る発明では、可動ハウジングが回転したときに、可動ハウジングの回転方向へ入力軸及び偏心連結部が変位するように、可動ハウジングと入力軸と出力軸と偏心連結部が互いに偏心している。
このため、可動ハウジングが回転したときに、可動ハウジングから偏心している入力軸は、可動ハウジングの回転方向へ変位(旋回)する。変位した入力軸は、カップリングを介して偏心連結部を変位させようとする。偏心連結部は、出力軸を旋回中心として入力軸の変位方向へ変位(旋回)する。偏心連結部が設けられている出力軸は、偏心連結部の変位方向へ回転する。
このように、ステアリングハンドルを中立状態に保ったままであっても、可動ハウジングを回転させるだけで、入力軸とカップリングと偏心連結部を介して出力軸を、可動ハウジングの回転方向に対して略同方向へ変位(回転)させることができる。すなわち、出力軸は、ステアリングハンドルの操舵角(入力軸の操舵角)に応じた回転角に、可動ハウジングの回転角に応じた回転角を加えた、複合角度だけ回転する。
従って、可動ハウジングを、車両の挙動に応じた回転角度だけ回転させるようにすることにより、ステアリングハンドルの操舵角に対する操舵車輪の操舵角の割合(舵角比)を、より能動的に変化させることができる。このため、車両の操縦性を一層高めることができるので、より容易に且つより安定した操縦をすることができる。
In the invention according to claim 1, when the movable housing rotates, the movable housing, the input shaft, the output shaft, and the eccentric coupling portion are eccentric from each other so that the input shaft and the eccentric coupling portion are displaced in the rotation direction of the movable housing. Yes.
For this reason, when the movable housing rotates, the input shaft eccentric from the movable housing is displaced (turned) in the rotation direction of the movable housing. The displaced input shaft tends to displace the eccentric coupling portion via the coupling. The eccentric coupling part is displaced (turned) in the displacement direction of the input shaft with the output shaft as the turning center. The output shaft provided with the eccentric coupling part rotates in the displacement direction of the eccentric coupling part.
As described above, even when the steering handle is kept in a neutral state, the output shaft can be substantially connected to the rotation direction of the movable housing by simply rotating the movable housing, via the input shaft, the coupling, and the eccentric coupling portion. It can be displaced (rotated) in the same direction. That is, the output shaft rotates by a compound angle obtained by adding a rotation angle corresponding to the rotation angle of the movable housing to a rotation angle corresponding to the steering angle of the steering handle (steering angle of the input shaft).
Accordingly, the ratio of the steering angle of the steering wheel to the steering angle of the steering wheel (steering angle ratio) can be changed more actively by rotating the movable housing by the rotation angle corresponding to the behavior of the vehicle. Can do. For this reason, since the controllability of the vehicle can be further improved, it is possible to perform the control more easily and more stably.
請求項2に係る発明では、可動ハウジングが中立位置にあるときに、可動ハウジングと入力軸と出力軸と偏心連結部の各中心が、軸直角方向へ一列に並ぶ。このため、各中心を小さいスペースの中に寄せ集めることができる。従って、車両用可変舵角比操舵装置を容易に小型化することができる。小型の車両用可変舵角比操舵装置を車両の狭いスペースに容易に配置することができる。
In the invention according to
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
車両用可変舵角比操舵装置の一例として、電動パワーステアリング装置に備えた例を挙げて説明する。但し、電動パワーステアリング装置に備えた構成に限定されるものではない。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As an example of a vehicle variable steering angle ratio steering device, an example provided in an electric power steering device will be described. However, the configuration is not limited to that provided in the electric power steering apparatus.
図1〜図3は、本発明の車両用可変舵角比操舵装置50を備えた電動パワーステアリング装置10を示している。図1に示すように、電動パワーステアリング装置10は、車両のステアリングハンドル21から操舵車輪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30とからなる。
以下、車両用可変舵角比操舵装置50のことを、単に「可変舵角比操舵装置50」と言う。また、ステアリングハンドル21のことを、単に「ハンドル21」と言う。
1 to 3 show an electric
Hereinafter, the vehicle variable steering angle
図1及び図2に示すように、ステアリング系20は、可変舵角比操舵装置50が組込まれた構成である。つまり、ハンドル21は、ステアリングシャフト22及び自在継手23,23を介して、可変舵角比操舵装置50の入力軸61に連結されている。可変舵角比操舵装置50の出力軸71は、ラックアンドピニオン機構24を介してラック軸25に連結されている。ラック軸25の両端は、タイロッド26,26及びナックル27,27を介して左右の操舵車輪28,28に連結されている。
ラックアンドピニオン機構24は、出力軸71に取り付けられたピニオン24aと、ラック軸25に形成されたラック24bとからなる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The rack and
このように、ステアリング系20は、運転者によるハンドル21の操舵に応じた操舵トルクを、可変舵角比操舵装置50及びラックアンドピニオン機構24を介してラック軸25に伝達することにより、ラック軸25を介して操舵車輪28,28を操舵するようにしたものである。
As described above, the
補助トルク機構30は、操舵トルクセンサ31と制御部32と補助モータ33とボールねじ34とからなる。
操舵トルクセンサ31は、可変舵角比操舵装置50に組込まれており、ハンドル21に加えられた、ステアリング系20の操舵トルクを検出する。制御部32は、操舵トルクセンサ31のトルク検出信号に基づいて、補助モータ33に制御信号を発する。
The
The
補助モータ33は、制御部32の制御信号に基づき、前記操舵トルクに応じた補助トルクを発生するための、電動モータである。補助モータ33のモータ軸33aは、ラック軸25を囲う中空軸からなる。
The
ボールねじ34は、補助トルクをラック軸25に伝達するための動力伝達機構であって、ねじ部35と、ナット36と、多数のボール37とからなる。ねじ部35は、ラック軸25に形成されている。ナット36は、多数のボール37を介して、ねじ部35に組付けられる回転部材であって、モータ軸33aにも連結されている。
The
電動パワーステアリング装置10によれば、入力軸61に伝わる操舵トルクを操舵トルクセンサ31で検出し、操舵トルクに応じた補助トルクを補助モータ33で発生し、補助トルクをボールねじ34を介してラック軸25に伝達することができる。操舵車輪28,28は、操舵トルクに補助モータ33で発生した補助トルクを加えた、複合トルクにより、ラック軸25を介して操舵される。
According to the electric
図2に示すように、ラック軸25は、車幅方向(左右方向)へ延びて、固定ハウジング40に収納されている。固定ハウジング40は、第1固定ハウジング41と第2固定ハウジング42からなる。第1固定ハウジング41と第2固定ハウジング42は、一端面同士が互いに結合された概ね管状の部材であり、車体に固定されている。第2固定ハウジング42は、補助モータ33におけるモータケースを兼ねる。
As shown in FIG. 2, the
次に、可変舵角比操舵装置50について詳細に説明する。
図3は、可変舵角比操舵装置50の断面構造を示している。図4は、第1固定ハウジング41から露出した可変舵角比操舵装置50の断面構造を示しており、図3に対応して表されている。図5は、第1固定ハウジング41から露出した可変舵角比操舵装置50の分解した状態を示している。図6は、図3の6−6線に沿った断面図である。
Next, the variable steering angle
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the variable steering angle
可変舵角比操舵装置50は、図1に示すように、ハンドル21の操舵角に対して、操舵車輪28,28の操舵角の割合を変えるものである。この可変舵角比操舵装置50は、図3に示すように、第1固定ハウジング41(固定ハウジング40)と可動ハウジング51と入力軸61と出力軸71と偏心連結部75とカップリング81と舵角比制御モータ91と伝動機構101とからなる。
As shown in FIG. 1, the variable steering angle
第1固定ハウジング41(固定ハウジング40)は、可動ハウジング51と入力軸61と出力軸71と偏心連結部75とカップリング81と伝動機構101とを収納するための固定部材であり、上下に開放されている。
The first fixed housing 41 (fixed housing 40) is a fixed member for housing the
可動ハウジング51は、上部可動ハウジング52と、この上部可動ハウジング52の下に中間盤53を介して取り外し可能に結合された下部可動ハウジング54とからなる、複合ハウジングである。上部可動ハウジング52と下部可動ハウジング54は、互いに同心上に配列されている。
The
上部可動ハウジング52は、樹脂製の円筒からなる。下部可動ハウジング54は、金属製の円筒からなる。この下部可動ハウジング54における上下貫通した貫通孔の中心Liは、下部可動ハウジング54の回転中心Ohに対して偏心している。貫通孔の中心Liに入力軸61の軸線が配置される。
さらに、下部可動ハウジング54は、軸受55,55を介して、第1固定ハウジング41に回転可能に且つ軸方向移動が規制されて支持されている。第1固定ハウジング41における上部開口の内周面と、下部可動ハウジング54の外周面との間は、オイルシール56によってシールされている。オイルシール56は、中間盤53によって覆われている。
The upper
Further, the lower
図3及び図4に示すように、入力軸61は、ハンドル21(図1参照)で発生した操舵トルクをカップリング81と出力軸71を介して操舵車輪28,28(図1参照)に伝える部材である。この入力軸61は、可動ハウジング51に対して偏心した位置に配置されるとともに、可動ハウジング51に回転可能に支持されている。さらに詳しく述べると、入力軸61は、互いに同心に配置された、第1の軸62とトーションバー63と第2の軸64とからなる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
第1の軸62は、上部可動ハウジング52を上下に貫通するとともに、軸受65を介し上部可動ハウジング52によって回転可能に支持された、管状の軸である。図1に示すハンドル21は、ステアリングシャフト22及び自在継手23,23を介して、第1の軸62に連結されることになる。
The
トーションバー63は、文字通りトルクに対して正確にねじれ角が発生するメンバーであって、第1の軸62と第2の軸64との間での相対ねじり変位を発生する。トーションバー63は、第1の軸62内を貫通している。トーションバー63の上端部は、第1の軸62に結合されている。トーションバー63の下端部は、第2の軸64の上部に相対回転が規制されるように連結されている。
第2の軸64は、軸受66を介し下部可動ハウジング54によって回転可能に支持されている。
The
The
図3〜図5に示すように、出力軸71は、入力軸61に対して偏心した位置に配置されている。出力軸71の上端部は、軸受72を介して第1固定ハウジング41に回転可能に支持されている。出力軸71の下端部は、軸受73及び軸方向調整部74を介して第1固定ハウジング41に回転可能に支持されている。軸方向調整部74は、出力軸71の軸方向の余分な隙間を解消するために調整するものである。
ピニオン24aは、出力軸71に対して同心に配置されるとともに、出力軸71に回転可能に且つ軸方向移動が規制されて組込まれている。なお、ピニオン24aは、出力軸71に一体に形成されてもよい。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
The
さらに、出力軸71は上端面に偏心連結部75を有している。この偏心連結部75は、カップリング81に対向する位置に且つ出力軸71から偏心した位置に一体に設けられた、有底の真円状の孔である。
Further, the
図4及び図5に示すように、カップリング81は、入力軸61に対して偏心連結部75を、軸直角方向への相対移動が可能に、且つ、相対回転が不能に連結するものである。このカップリング81は、上部フランジ82と下部フランジ83と複数のボール84とボール保持器85とからなる。
上部フランジ82は、第2の軸64の下端部に相対回転が不能に連結されている。なお、上部フランジ82は、第2の軸64に一体に形成されてもよい。
下部フランジ83は、偏心連結部75に回転可能に連結されている。
複数のボール84は、上部フランジ82と下部フランジ83との間を係合する係合部材である。ボール保持器85は、複数のボール84を所定のピッチで保持する板状の部材である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
The
The
The plurality of
より詳しく説明すると、上部及び下部フランジ82,83は、第2の軸64に対して軸直角方向へ延びる細長い直方体であって、互いに対向し合う面に、それぞれ係合溝82a,83aが形成されている。これらの上下の係合溝82a,83aは、それぞれ相手の面に向かって先広がりとなる、側面視テーパ状の溝である。複数のボール84は、上下の係合溝82a,83a間に且つ係合溝82a,83aの長手方向に、1列に配列されている。上部及び下部フランジ82,83同士は、複数のボール84が上下の係合溝82a,83aにおける斜面に接触することにより、第2の軸64に対して軸直角方向への相対移動が可能に、且つ、相対回転が不能に連結する。つまり、上部フランジ82に対して、下部フランジ83は軸直角方向への相対移動が可能である。
More specifically, the upper and
上部フランジ82のボス部82bは、軸受86を介し下部可動ハウジング54によって回転可能に支持されている。下部フランジ83は、下端面から下方へ延びた連結軸83bを有する。連結軸83bは、孔から成る偏心連結部75に、軸受87を介して回転可能に嵌合されている。
A
上部及び下部フランジ82,83は、下部可動ハウジング54の下面と出力軸71の上面との間に、上下のスラストベアリング88,89を介し、軸方向移動を規制されて介在している。
The upper and
図6に示すように、舵角比制御モータ91は、下部可動ハウジング54(可動ハウジング51)の回転中心線Ohに対して直角方向に延びるモータ軸91aを有し、第1固定ハウジング41に取り付けられた電動モータ、つまり、駆動部である。モータ軸91aは、第1固定ハウジング41の内部へ延びている。
As shown in FIG. 6, the steering angle
伝動機構101は、モータ軸91aに連結されたウォーム軸102と、このウォーム軸102に形成されたウォーム103と、下部可動ハウジング54の外周面に形成されたウォームホイール104とからなる、ウォームギヤ機構である。ウォーム103は、ウォームホイール104に噛み合う。
The
ウォーム軸102は、中空偏心スリーブ105及び軸受106を介して第1固定ハウジング41により回転可能に支持されている。
詳しく説明すると、中空偏心スリーブ105は、第1固定ハウジング41の孔に回転可能に挿入した管状の部材である。ウォーム軸102は、中空偏心スリーブ105の回転中心に対して偏心して配置されるとともに、軸受106を介して中空偏心スリーブ105で回転可能に支持されている。
The
More specifically, the hollow
中空偏心スリーブ105を工具で回転させることによって、ウォームホイール104(下部可動ハウジング54)の回転中心Ohからウォーム軸102の中心までの距離が変化する。このようにして、ウォームホイール104に対するウォーム103のバックラッシュを簡単に調整することができる。調整が完了した後には、中空偏心スリーブ105を第1固定ハウジング41にボルト止め等によって固定すればよい。
By rotating the hollow
以上の説明から明らかなように、伝動機構101がウォームギヤ機構によって構成されているので、他のギヤ伝動方式(例えば、遊星ギヤ機構)を採用した場合に比べて、歯のバックラッシュに起因するステアリング系20(図1参照)のガタ取り作業(部品同士に発生する微小な遊び空間を取り除く作業)が極めて簡単である。
As is clear from the above description, since the
図6に示すように、下部可動ハウジング54は外周面に、カム溝54aと回転範囲規制溝54bとを有する。
カム溝54aは、下部可動ハウジング54の周方向に溝深さが変化するように形成されている。第1固定ハウジング41に取り付けられた変位センサ111によってカム溝54aの深さの変化量を検出することにより、下部可動ハウジング54の回転角及び入力軸61の軸線Liの変位量を間接的に検出することができる。
As shown in FIG. 6, the lower
The
回転範囲規制溝54bは、下部可動ハウジング54の回転範囲を規制するように周方向に細長く形成されている。第1固定ハウジング41に取り付けられたストッパピン112が回転範囲規制溝54bの端に当たるまで、下部可動ハウジング54を回転させることができる。
The rotation
次に、可動ハウジング51と入力軸61と出力軸71と偏心連結部75の配置関係について、詳しく説明する。
図5及び図6に示すように、可動ハウジング51の回転中心線Ohと、入力軸61の軸線Liと、出力軸71の軸線Loと、偏心連結部75の中心線Lcとは、互いに偏心された位置に、互いに平行に配置されている。
Next, the arrangement relationship among the
As shown in FIGS. 5 and 6, the rotation center line Oh of the
ここで、可動ハウジング51の回転中心線Ohに対して入力軸61の軸線Liが偏心している方向のことを回転中立方向A0、つまり、回転中立位置A0と言うことにする。回転中立位置A0の角度を0°とする。さらに、回転中心線Ohを通るとともに回転中立位置A0を指向する直線のことを、基準直線Lsと言うことにする。図6に示すように、基準直線Lsは、例えばウォーム軸102に対して平行に設定される。
Here, the direction in which the axis line Li of the
下部可動ハウジング54(可動ハウジング51)が回転中立位置A0を向いているときに、可動ハウジング51の回転中心線Oh(回転中心Oh)と入力軸61の軸線Li(中心Li)と、出力軸71の軸線Lo(中心Lo)と、偏心連結部75の中心線Lc(中心Lc)は、入力軸61を軸方向から見て、入力軸61に対して軸直角方向へ一列に配列するように構成されている。つまり、回転中心線Ohを通る基準直線Ls上に軸線Li、軸線Lo及び中心線Lcが配列されている。
When the lower movable housing 54 (movable housing 51) faces the rotation neutral position A0, the rotation center line Oh (rotation center Oh) of the
このため、各中心Oh,Li,Lo,Lcを小さいスペースの中に寄せ集めることができる。従って、車両用可変舵角比操舵装置50を容易に小型化することができる。小型の車両用可変舵角比操舵装置50を車両の狭いスペースに容易に配置することができる。
For this reason, each center Oh, Li, Lo, and Lc can be collected in a small space. Therefore, the vehicle variable steering angle
さらに、図5に示すように、基準直線Ls上において、可動ハウジング51の回転中心線Ohに対して、出力軸71と入力軸61と偏心連結部75とは、この順に遠い位置に配列されている。
Further, as shown in FIG. 5, the
基準直線Ls上において、各偏心量(オフセット量)S1〜S5は、次のように設定されている。可動ハウジング51の回転中心線Ohに対する出力軸71の軸線Loの偏心量(第1偏心量)は、S1である。出力軸71の軸線Loに対する入力軸61の軸線Liの偏心量(第2偏心量)は、S2である。入力軸61の軸線Liに対する偏心連結部75の中心線Lcの偏心量(第3偏心量)は、S3である。可動ハウジング51の回転中心線Ohに対する入力軸61の軸線Liの偏心量(第4偏心量)は、S4である。第4偏心量S4は、S4=S1+S2の関係である。出力軸71の軸線Loに対する偏心連結部75の中心線Lcの偏心量(第5偏心量)は、S5である。第5偏心量S5は、S5=S2+S3の関係である。これらの偏心量S1〜S5の値については、最適な条件となるように設定されている。
On the reference straight line Ls, the eccentric amounts (offset amounts) S1 to S5 are set as follows. The eccentric amount (first eccentric amount) of the axis line Lo of the
以上の説明をまとめると、次の通りである。
入力軸61は、可動ハウジング51の回転中心線Ohを旋回中心として、可動ハウジング51の回転方向へ旋回可能である。偏心連結部75は、出力軸71の軸線Loを旋回中心として、入力軸61の旋回方向へ旋回可能である。
The above description is summarized as follows.
The
このように、可動ハウジング51と入力軸61と出力軸71と偏心連結部75は、可動ハウジング51が回転したときに、可動ハウジング51の回転方向に対して略同方向へ、入力軸61及び偏心連結部75が変位するように、互いに偏心して配置されている。
As described above, the
軸線Liから中心線Lcまでの偏心量S3(つまり、入力軸61に対する偏心連結部75の偏心量S3)は、入力軸61の変位に応じて変化する。カップリング81は、偏心量S3の変化を許容することによって、可動ハウジング51の回転を許容するように構成されている。
The amount of eccentricity S3 from the axis Li to the center line Lc (that is, the amount of eccentricity S3 of the eccentric connecting
ところで、図3及び図4に示すように、操舵トルクセンサ31は、トーションバー63によって連結された第1の軸62と第2の軸64との間における、相対的な「ねじり変位」を検出することにより、ステアリング系20(図1参照)の操舵トルクを検出するものである。
Incidentally, as shown in FIGS. 3 and 4, the
詳しくは、操舵トルクセンサ31は、コア121付きスライダ122とコイル123とからなる、非接触式トルクセンサ(可変インダクタンス式センサ)である。スライダ122は、第1の軸62と第2の軸64とに掛け渡されており、第1及び第2の軸62,64の相対的な「ねじり変位」に応じて軸方向へ変位可能である。コイル123は、コア121の外周を囲うように上部可動ハウジング52に取り付けられており、スライダ122の変位量(コア121の変位量)を電気信号に変換する。この電気信号は、トルク検出信号となる。
Specifically, the
次に、上記構成の可変舵角比操舵装置50の作用を説明する。
図3に示すように、可変舵角比操舵装置50における出力軸71の回転角(ピニオン24aの回転角)は、回転角センサ113によって検出される。
図1に示すように、上記制御部32は、可変舵角比操舵装置50の制御部を兼ねている。つまり、制御部32は、車両挙動判断部114の判断信号と、変位センサ111の変位量検出信号と、回転角センサ113の回転角検出信号とに基づいて、舵角比制御モータ91に制御信号を発する。
Next, the operation of the variable steering angle
As shown in FIG. 3, the rotation angle of the output shaft 71 (the rotation angle of the
As shown in FIG. 1, the
車両挙動判断部114は、操舵角、操舵速度、車速、ヨーレイト、車輪のスリップ率などの「車両の挙動」を検出、判断して判断信号を制御部32に発するものである。
舵角比制御モータ91は、制御部32の制御信号に基づき、車両の挙動に応じて可動ハウジング51(図5参照)を正逆転制御する。
The vehicle
The steering angle
このため、図5に示すように、可動ハウジング51は、回転中立位置A0を基準として、右の変位角度Ai1から左の変位角度Ai2までの回転角θiの範囲で正逆転する。回転中立位置A0は、右の変位角度Ai1と左の変位角度Ai2の中間の位置にある。
For this reason, as shown in FIG. 5, the
図7は、可変舵角比操舵装置50の作用を模式的に示しており、図5及び図6に対応させて表されている。以下、図5を参照しながら説明する。
図7において、(a)〜(c)は次の内容を示している。図7(a)は、可動ハウジング51の回転中心Ohを旋回中心とした、入力軸61の軸線Liの旋回軌跡を示し、図5に対応して表されている。図7(c)は、出力軸71の軸線Loを旋回中心とした、偏心連結部75の中心線Lcの旋回軌跡を示している。図7(b)は、図7(a)と図7(b)とを重ね合わせた複合的な旋回軌跡を示している。
FIG. 7 schematically shows the operation of the variable steering angle
In FIG. 7, (a) to (c) show the following contents. FIG. 7A shows a turning locus of the axis Li of the
ここで、ハンドル21(図1参照)が中立状態、つまり、直進走行の操舵状態に保たれている場合における、可変舵角比操舵装置50の作用を説明する。
なお、当然のことながら、車両の走行中においては、運転者がハンドル21を握り続けている。運転者によってハンドル21が中立状態に保たれているときには、可動ハウジング51の回転の有無にかかわらず、入力軸61が軸線Liを中心に回転(自転)することはない。入力軸61が回転しないので、カップリング81も軸線Liを中心に回転することはない。つまり、可動ハウジング51を回転させたときに、入力軸61とカップリング81は、可動ハウジング51の回転中心Ohの周りを旋回(公転)するだけである。
Here, the operation of the variable steering angle
As a matter of course, the driver continues to hold the
図7(a)において、可動ハウジング51が回転中立位置A0を向いているときに、入力軸61の軸線Liは基準直線Ls上の中立点Pinにある。
可動ハウジング51を「θi/2」の回転角だけ右方向(矢印R1方向)へ回転させると、軸線Liは右の変位角度Ai1まで変位する。つまり、軸線Liは中立点Pinから右変位点Pi1へ変位する(旋回する)。
一方、可動ハウジング51を「θi/2」の回転角だけ左方向(矢印R2方向)へ回転させると、軸線Liは左の変位角度Ai2まで変位する。つまり、軸線Liは中立点Pinから左変位点Pi2へ変位する。
In FIG. 7A, when the
When the
On the other hand, when the
可動ハウジング51が回転中立位置A0を向いているときに、図7(b)に示すように、カップリング81の係合溝82a,83aは、基準直線Lsに沿って延びている。このカップリング81は、入力軸61に相対回転が不能に連結されている。このため、入力軸61の軸線Liが変位した場合に、基準直線Lsに対して右または左へ平行に移動する。つまり、入力軸61の軸線Liと偏心連結部75の中心線Lcとを通る直線Lcp(カップリング方向線Lcp)は、基準直線Lsに対して平行に移動する。
When the
軸線Liが中立点Pinから右変位点Pi1へ変位したときに、偏心連結部75の中心線Lcは中立点Ponから右変位点Po1へ変位する。一方、軸線Liが中立点Pinから左変位点Pi2へ変位したときに、偏心連結部75の中心線Lcは中立点Ponから左変位点Po2へ変位する。
つまり、図7(c)に示すように、偏心連結部75は、出力軸71の軸線Loを旋回中心として、右の変位角度Ao1から左の変位角度Ao2までの、回転角θoの範囲で旋回する(変位)する。この結果、出力軸71は、偏心連結部75に駆動されて、回転角θoの範囲で回転する。
When the axis Li is displaced from the neutral point Pin to the right displacement point Pi1, the center line Lc of the eccentric connecting
That is, as shown in FIG. 7C, the eccentric connecting
以上の説明をまとめると、次の通りである。図5に示すように、可動ハウジング51が回転したときに、可動ハウジング51から偏心している入力軸61は、可動ハウジング51の回転方向へ変位(旋回)する。変位した入力軸61は、カップリング81を介して偏心連結部75を変位させようとする。偏心連結部75は、出力軸71を旋回中心として入力軸61の変位方向へ変位(旋回)する。つまり、入力軸61及び偏心連結部75は、可動ハウジング51の回転方向に対して略同方向へ変位する。偏心連結部75が設けられている出力軸71は、偏心連結部75の変位方向へ回転する。
The above description is summarized as follows. As shown in FIG. 5, when the
従って、ハンドル21(図1参照)を中立状態に保ったままで、入力軸61を回転させなくても、可動ハウジング51を回転させるだけで、入力軸61とカップリング81と偏心連結部75を旋回させることができる。この結果、入力軸61とカップリング81と偏心連結部75を介して、出力軸71を可動ハウジング51の回転方向へ変位(回転)させることができる。
Accordingly, the
すなわち、出力軸71は、ハンドル21の操舵角(入力軸61の操舵角)に応じた回転角に、可動ハウジング51の回転角に応じた回転角を加えた、複合角度だけ回転する。出力軸71が回転することにより、図1及び図2に示すように、ラックアンドピニオン機構24及びラック軸25を介して、操舵車輪28,28を操舵することができる。
That is, the
従って、可動ハウジング51を、車両の挙動に応じた回転角度だけ回転させるようにすることにより、ハンドル21の操舵角に対する操舵車輪28,28の操舵角の割合(舵角比)を、より能動的に変化させることができる。
Therefore, the ratio of the steering angle of the
次に、上記構成の可変舵角比操舵装置50における舵角比特性の一例について、図1及び図5を参照しながら、図8に基づき説明する。
図8は、可変舵角比操舵装置50の舵角比特性線図であり、横軸をステアリングハンドルの操舵角αとし、縦軸を操舵車輪の操舵角βとして、ハンドル21の操舵角αに対する操舵車輪28,28の操舵角βの割合(舵角比)を示す。
Next, an example of the steering angle ratio characteristic in the variable steering angle
FIG. 8 is a steering angle ratio characteristic diagram of the variable steering angle
細い実線によって示された曲線は、可動ハウジング51が回転中立位置A0を向いているときにおける舵角比特性線St(基準の舵角比特性線St)である。
基準の舵角比特性線Stによれば、次のことが判る。ハンドル21を右へ操舵(+方向へ操舵)した場合に、操舵角αが増大するにつれて、操舵車輪28,28の操舵角βも増大する(+方向へ増大)。一方、ハンドル21を左へ操舵(−方向へ操舵)した場合に、操舵角αが増大するにつれて、操舵車輪28,28の操舵角βも増大する(−方向へ増大)。
A curve indicated by a thin solid line is a steering angle ratio characteristic line St (reference steering angle ratio characteristic line St) when the
According to the reference steering angle ratio characteristic line St, the following can be understood. When the
細い破線によって示された曲線は、可動ハウジング51を右の変位角度Ai1まで回転させたときにおける舵角比特性線Co1(右補正時の舵角比特性線Co1)である。
右補正時の舵角比特性線Co1は、基準の舵角比特性線Stに対して、操舵車輪28,28の操舵角βが右操舵方向にシフトされた特性を有している。例えば、ハンドル21を操舵していない場合(α=0°)に、操舵車輪28,28の操舵角βは右操舵方向に+βaだけシフトされる。
A curve indicated by a thin broken line is a steering angle ratio characteristic line Co1 (steering angle ratio characteristic line Co1 at the time of right correction) when the
The steering angle ratio characteristic line Co1 at the time of right correction has a characteristic in which the steering angle β of the
細い二点鎖線によって示された曲線は、可動ハウジング51を左の変位角度Ai2まで回転させたときにおける舵角比特性線Co2(左補正時の舵角比特性線Co2)である。
左補正時の舵角比特性線Co2は、基準の舵角比特性線Stに対して、操舵車輪28,28の操舵角βが左操舵方向にシフトされた特性を有している。例えば、ハンドル21を中立状態に保った場合(α=0°)に、操舵車輪28,28の操舵角βは左操舵方向に−βaだけシフトされる。
A curve indicated by a thin two-dot chain line is a steering angle ratio characteristic line Co2 (steering angle ratio characteristic line Co2 at the time of left correction) when the
The steering angle ratio characteristic line Co2 at the time of left correction has a characteristic in which the steering angle β of the
基準の舵角比特性線Stに対して、右補正時の舵角比特性線Co1と左補正時の舵角比特性線Co2がシフトする量は、可動ハウジング51の回転角に対応して変化する。
このように、右補正時の舵角比特性線Co1と左補正時の舵角比特性線Co2との範囲で、舵角比特性を変化させることができる。
The amount by which the steering angle ratio characteristic line Co1 during right correction and the steering angle ratio characteristic line Co2 during left correction shift with respect to the reference steering angle ratio characteristic line St changes in accordance with the rotation angle of the
Thus, the steering angle ratio characteristic can be changed in the range of the steering angle ratio characteristic line Co1 at the time of right correction and the steering angle ratio characteristic line Co2 at the time of left correction.
ハンドル21の操舵方向と同じ方向に可動ハウジング51を回転させた場合には、回転させない場合に比べて、操舵車輪28,28の操舵角βが増大する舵角比特性となる(いわゆる、切り増し状態になる)。この結果、操舵車輪28,28を素早く操舵することができる。
例えば、ハンドル21を右方向へ回転、つまり、図5において入力軸61を(矢印Hr方向)へ回転させながら、可動ハウジング51を右方向(矢印R1方向)へ最大角まで回転させる。このときに、図8に示す舵角比特性は、基準の舵角比特性線Stから右補正時の舵角比特性線Co1にシフトする。
When the
For example, the
一方、ハンドル21の操舵方向と逆の方向に可動ハウジング51を回転させた場合には、回転させない場合に比べて、操舵車輪28,28の操舵角βが減少する舵角比特性となる(いわゆる、切り戻し状態になる)。この結果、操舵車輪28,28を緩やかに操舵することができる。
On the other hand, when the
ところで、可動ハウジング54の回転中心Ohに対して出力軸71の軸線Loを一致させた場合には、各舵角比特性線St,Co1、Co2が直線になる、つまり、直線的な舵角比特性になってしまう。
これに対して本実施例では、可動ハウジング54の回転中心Ohに対して出力軸71の軸線Loを偏心させた。この結果、各舵角比特性線St,Co1、Co2を曲線にする、つまり、曲線的な舵角比特性にすることが可能になった。このため、より一層きめ細かい舵角比制御を行うことができる。
By the way, when the axis line Lo of the
On the other hand, in this embodiment, the axis line Lo of the
以上の説明から明らかなように、ハンドル21を中立状態に保ったままで、入力軸61を回転させなくても、可動ハウジング51を回転させるだけで、入力軸61とカップリング81と偏心連結部75を介して出力軸71を、可動ハウジング51の回転方向へ変位(回転)させることができる。すなわち、出力軸71は、ハンドル21の操舵角α(入力軸61の操舵角)に応じた回転角に、可動ハウジング51の回転角に応じた回転角を加えた(加算した)、複合角度だけ回転する。
As is clear from the above description, the
従って、車両の挙動に応じて、可動ハウジング51を自動的に正逆転させることにより、ハンドル21の操舵角αに対する操舵車輪28,28の操舵角βの舵角比特性を、より能動的に最適条件に変化させることができる。このため、車両の操縦性を一層高めることができるので、より容易に且つより安定した操縦をすることができる。
Therefore, the steering angle ratio characteristic of the steering angle β of the
例えば、太い実線によって示された現実の舵角比特性線Reのように、車両の挙動に応じて最適な操舵を行うことができる。また、ハンドル21を中立位置へ急激に切り返し操舵すること(カウンターステアリング。counter-steering)も可能である。
For example, optimal steering can be performed in accordance with the behavior of the vehicle, such as an actual steering angle ratio characteristic line Re indicated by a thick solid line. It is also possible to steer the
なお、本発明の実施の形態において、固定ハウジング40は、第1及び第2固定ハウジング41,42を一体的に形成したものであってもよい。
また、可動ハウジング51は、上部可動ハウジング52と中間盤53と下部可動ハウジング54とを一体的に形成したものであってもよい。
In the embodiment of the present invention, the fixed
Further, the
また、入力軸61は、トーションバー63を廃止して、第1の軸62と第2の軸64とを一体的に形成したものであってもよい(単一の軸だけで構成されてもよい。)。
その場合には、操舵トルクセンサ31を磁歪式トルクセンサによって構成すればよい。磁歪式トルクセンサは、入力軸61の外周面に磁歪膜を形成した構成である。磁歪式トルクセンサによれば、入力軸61に加わる操舵トルクに応じて磁歪膜に生ずる磁歪の変化を、電気コイル及び磁歪検出回路で検出することにより、操舵トルクを検出できる。
Further, the
In that case, the
また、カップリング81は、入力軸61に軸直角方向への相対移動可能に且つ相対回転不能に係合し、しかも、カップリング81の偏心した位置に出力軸71の偏心した部位を回転可能に係合するものであればよい。
The
また、偏心連結部75は、出力軸71から下部フランジ83へ向かって延びる軸の構成であってもよい。その場合には、下部フランジ83は、軸から成る偏心連結部75を嵌合するための連結孔を有することになる。
Further, the eccentric connecting
本発明の可変舵角比操舵装置50は、乗用車に搭載するのに好適である。
The variable steering angle
10…電動パワーステアリング装置、21…ステアリングハンドル、28…操舵車輪、40…固定ハウジング、50…車両用可変舵角比操舵装置、51…可動ハウジング、61…入力軸、71…出力軸、75…偏心連結部、81…カップリング、A0…回転中立位置、Lc…偏心連結部の中心、Li…入力軸の中心、Lo…出力軸の中心、Oh…可動ハウジングの回転中心、S3…入力軸に対する偏心連結部の偏心量(第3偏心量)、α…ステアリングハンドルの操舵角、β…操舵車輪の操舵角。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
固定ハウジングと、
この固定ハウジングに回転可能に支持された可動ハウジングと、
この可動ハウジングに対して偏心した位置に配置されるとともに、可動ハウジングに回転可能に支持された入力軸と、
この入力軸及び前記可動ハウジングに対して偏心した位置に配置されるとともに、前記固定ハウジングに回転可能に支持された出力軸と、
この出力軸に偏心して設けられた偏心連結部と、
この偏心連結部を前記入力軸に対して軸直角方向への相対移動が可能に、且つ、相対回転が不能に連結するためのカップリングとからなり、
前記入力軸は、前記ステアリングハンドルで発生した操舵トルクを前記カップリングと前記出力軸を介して前記操舵車輪に伝える部材であり、
前記可動ハウジングと前記入力軸と前記出力軸と前記偏心連結部は、前記可動ハウジングが回転したときに、可動ハウジングの回転方向に対して略同方向へ前記入力軸及び前記偏心連結部が変位するように、互いに偏心して配置されている、
ことを特徴とする車両用可変舵角比操舵装置。 A variable steering angle ratio steering device for a vehicle that changes a ratio of a steering angle of a steering wheel to a steering angle of a steering wheel,
A fixed housing;
A movable housing rotatably supported by the fixed housing;
An input shaft that is arranged in an eccentric position with respect to the movable housing and is rotatably supported by the movable housing;
An output shaft disposed at a position eccentric to the input shaft and the movable housing, and rotatably supported by the fixed housing;
An eccentric coupling provided eccentric to the output shaft;
The eccentric connecting portion comprises a coupling that allows relative movement in a direction perpendicular to the axis with respect to the input shaft and that cannot be relatively rotated.
The input shaft is a member that transmits a steering torque generated by the steering handle to the steering wheel via the coupling and the output shaft,
The movable housing, the input shaft, the output shaft, and the eccentric coupling portion displace the input shaft and the eccentric coupling portion in substantially the same direction with respect to the rotation direction of the movable housing when the movable housing rotates. Are arranged eccentrically with each other,
A variable steering angle ratio steering device for vehicles.
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