JP3147713B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の操舵輪を転舵する
ための車両用操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の操舵装置のうち、ステアリングホ
イールを持ち替えることなく、少ない操舵量（角）で低
速域から高速域までをカバーするために、ステアリング
ホイールから操舵輪までの間の操舵系統に可変ギヤ比機
構を設け、ステアリングギヤ比を車速に応じて変更でき
るように構成した所謂可変ギヤ比ステアリング装置が提
案されている（一例として、特開平６−５６０４８号公
報）。

【０００３】前記公報に示された可変ギヤ比ステアリン
グ装置では、ステアリングホイールに連結された操舵軸
の途中に、舵角比可変機構が配置されている。この舵角
比可変機構は、遊星歯車機構及び電動モータから構成さ
れており、電動モータの駆動によりリングギヤが回転さ
れて減速比が変更され、ステアリングホイールの操作に
対する車輪転舵量を変更する構成である。

【０００４】この可変ギヤ比ステアリング装置によれ
ば、低速域ではステアリングギヤ比を小さくしてステア
リングホイールの操舵量に対して操舵輪の切れ角が大き
くなるように設定し、一方、高速域ではステアリングギ
ヤ比を大きくしてステアリングホイールの操舵量に対す
る操舵輪の切れ角が小さくなるように設定すれば、車庫
入れ等の車速が低い場合にはステアリングホイールの少
ない操舵量で操舵輪の最大舵角まで操舵でき（ステアリ
ングホイールの操舵量を低減でき）、車両の高速走行時
にはステアリングホイールの操舵量に対する操舵輪の舵
角変化が小さくなるため、操縦安定性を確保することが
できる。

【０００５】ところで、前記公報に示される従来の可変
ギヤ比機構を備えたステアリング装置では、遊星歯車機
構及び電動モータから成る構成であるが、この遊星歯車
機構が複数のギヤから構成されるため機構が複雑で大型
になる欠点があった。また、このような遊星歯車機構か
ら成る可変ギヤ比機構では、ステアリングギヤ比を変更
した際にステアリングホイールの操舵中立位置がずれな
いように、中立位置検出のための舵角センサ等が必要で
あり、全体としても構成が複雑であった。

【０００６】さらに、前述の如く遊星歯車機構を成すリ
ングギヤを電動モータによって移動させる構成の可変ギ
ヤ比機構では、例えば電動モータの故障の際のフェール
セーフ構造を構成し難いという欠点もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、操舵中立位置を変化させることなくステアリング
ギヤ比を車速等に応じて変更でき、かつシステムを簡素
化して装置の小型化、搭載性の向上、及びコストの低減
を図ることができる車両用操舵装置を得ることが目的で
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の車
両用操舵装置は、左右のナックルアームを連結すると共
に操舵用のパワーシリンダが設けられ操舵輪を転舵する
ための転舵棒と、スプール及びバルブスリーブから成る
と共に何れか一方がステアリングホイールにケーブルを
介して連結され、前記パワーシリンダに一体的に設けら
れて前記パワーシリンダの左右のシリンダ室に連通さ
れ、油圧源からの液圧を前記左右のシリンダ室に分配す
る差動バルブと、前記差動バルブと転舵棒との間に揺動
可能に支持されると共に、前記差動バルブのスプール及
びバルブスリーブの何れか他方と前記転舵棒とを直接に
連結する連結揺動部材と、前記連結揺動部材の揺動軸を
前記転舵棒及び差動バルブとの連結位置に対して相対的
に変移させる移動手段と、を備えている。

【０００９】

【作用】請求項１記載の車両用操舵装置では、ステアリ
ングホイールが操舵されると、差動バルブのスプール及
びバルブスリーブの相対位置が変位される。これによ
り、差動バルブの油路の連通状態が変化し、油圧源から
の液圧が差動バルブを介してパワーシリンダの左右のシ
リンダ室へ分配送給され、転舵棒が駆動されて操舵輪が
転舵される。さらにここで、転舵棒が駆動されると、連
結揺動部材が揺動軸周りに揺動され、差動バルブのスプ
ール及びバルブスリーブの相対位置が復帰方向に変位さ
れ、操舵輪からの反力と液圧が釣合った状態で保持され
る。

【００１０】ここで、連結揺動部材の揺動軸は、移動手
段の作動によって、転舵棒及び差動バルブとの連結位置
に対して相対的に変移される。これにより、連結揺動部
材の転舵棒との連結位置と揺動軸との間のアーム長さ
と、連結揺動部材の差動バルブとの連結位置と揺動軸と
の間のアーム長さとの比（所謂てこ比）が変化される。
このため、転舵棒の駆動量に対する連結揺動部材の揺動
量、すなわち換言すれば、転舵棒の駆動量と、差動バル
ブのスプール及びバルブスリーブの相対変位量との比
（ステアリングギヤ比）が変化する。

【００１１】したがって、例えば、車庫入れ等の車速が
低い場合には移動手段によって揺動軸を移動させてステ
アリングギヤ比を小さくすれば、ステアリングホイール
の操舵量に対して操舵輪の切れ角が大きくなるように設
定でき、一方、車両の高速走行時には揺動軸を移動させ
てステアリングギヤ比を大きくすれば、ステアリングホ
イールの操舵量に対する操舵輪の切れ角が小さくなるよ
うに設定できる。これにより、低速域ではステアリング
ホイールの少ない操舵量で操舵輪の最大舵角まで操舵で
き（ステアリングホイールの操舵量を低減でき）、高速
域ではステアリングホイールの操舵量に対する操舵輪の
舵角変化が小さくなるため、操縦安定性を確保すること
ができる。このように、ステアリングホイールを持ち替
えることなく、少ない操舵量（角）で低速域から高速域
までをカバーすることができる。

【００１２】また、移動手段によって連結揺動部材の揺
動軸を単に変移させる構成であるため、従来の如く遊星
歯車機構によってステアリングギヤ比を変更する構成に
比べて、装置を全体として小型化することができる。さ
らに、連結揺動部材の揺動軸を単に変移させてステアリ
ングギヤ比を変更する構成であるため、ステアリングギ
ヤ比の変更によってステアリングホイールの操舵中立位
置がずれることがない。したがって、中立位置検出のた
めの舵角センサ等が不要であり、これによっても装置を
小型化することができ、またフェールセーフ構造を構成
し易くなる。

【００１３】このように、請求項１記載の車両用操舵装
置では、操舵中立位置を変化させることなくステアリン
グギヤ比を車速等に応じて変更でき、さらにシステムを
簡素化して装置の小型化、搭載性の向上、及びコストの
低減を図ることができる。

【００１４】

【実施例】図１には本発明の第１実施例に係る車両用操
舵装置１０の全体構成が示されている。

【００１５】車両用操舵装置１０では、ハウジング１２
内に配置された転舵棒１４を備えている。この転舵棒１
４は、ナックルアーム１６に連結されたタイロッド１８
を介して操舵輪２０に連結されている。これにより、転
舵棒１４は軸線方向に移動することによって操舵輪２０
を転舵することができる。

【００１６】また、ハウジング１２には、転舵棒１４に
対応してパワーシリンダ２２が設けられている。パワー
シリンダ２２は、ハウジング１２の両端側に位置し、転
舵棒１４に固着されたピストン２４及びピストン２６を
備えており、このピストン２４及びピストン２６によっ
て隔離されたシリンダ室２８、シリンダ室３０が設けら
れている。また、シリンダ室２８とシリンダ室３０との
間の転舵棒１４には、連結部３２が設けられている。

【００１７】また、車両用操舵装置１０では、ギヤ比可
変ユニット４０を備えている。ギヤ比可変ユニット４０
には、ハウジング４２内に差動バルブ４４が配置されて
いる。差動バルブ４４は、スプール４６及びバルブスリ
ーブ４８から構成されており、これらのスプール４６及
びバルブスリーブ４８によって油路５０、油路５２、油
路５４、油路５６、及び油路５８が形成されている。油
路５０が図示しない油圧源（油圧ポンプ）に接続されて
いる。また、油路５６はパワーシリンダ２２のシリンダ
室３０に連通されており、油路５８はシリンダ室２８に
連通されている。

【００１８】また、ギヤ比可変ユニット４０のハウジン
グ４２内には、連結揺動部材としてのフィードバックレ
バー６０が配置されている。フィードバックレバー６０
は、差動バルブ４４と転舵棒１４との間に位置してお
り、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に詳細に示す如く、揺動軸
６２によって揺動可能に支持されると共に、一端部は差
動バルブ４４のスプール４６に連結され、他端部は転舵
棒１４の連結部３２に連結されている。このため、転舵
棒１４が移動すると、フィードバックレバー６０が揺動
軸６２を中心に揺動され、転舵棒１４の移動を差動バル
ブ４４のスプール４６へ伝達することができる構成であ
る。

【００１９】フィードバックレバー６０を支持する揺動
軸６２の端部は、移動手段を構成する螺子軸６４によっ
て支持されている。この揺動軸６２の端部と螺子軸６４
とはボールネジを構成しており、このため、螺子軸６４
が回転することで揺動軸６２が螺子軸６４に沿って移動
される構成である。すなわち、螺子軸６４の回転によ
り、揺動軸６２を転舵棒１４の連結部３２及び差動バル
ブ４４のスプール４６との連結位置に対して相対的に変
移させることができる構成である。

【００２０】この螺子軸６４は、ギヤ比可変ユニット４
０のハウジング４２に取り付けられた移動手段を構成す
るモータ６６に連結されており、モータ６６の駆動によ
り回転する。このモータ６６は、図示しないモータコン
トローラによって車速に応じて駆動されるようになって
いる。

【００２１】一方、ギヤ比可変ユニット４０に配置され
た差動バルブ４４のバルブスリーブ４８には、連結シャ
フト６８の一端が連結されており、更に連結シャフト６
８の他端はカム板７０に連結されている。このため、バ
ルブスリーブ４８は、カム板７０が回転することにより
移動されて、スプール４６との相対位置が変位する構成
である。

【００２２】このカム板７０は、プーリ７２、ケーブル
７４、及びプーリ７６を介して、ステアリングホイール
７８に連結された操舵軸８０に連結されており、ステア
リングホイール７８の操舵によって回転されるようにな
っている。

【００２３】上記構成の車両用操舵装置１０では、ステ
アリングホイール１２が操舵されると、カム板７０が回
転されて差動バルブ４４のバルブスリーブ４８が移動さ
れ、スプール４６との相対位置が変位する。これによ
り、差動バルブ４４の各油路の連通状態が変化し、油圧
源からの液圧が、例えば図３に示す如く油路５８からパ
ワーシリンダ２２のシリンダ室２８へ送給されると共
に、シリンダ室３０から油路５６を介して戻される。こ
れにより、駆動力が転舵棒１４に付与されて操舵輪２０
が転舵される。さらにここで、転舵棒１４が駆動される
と、転舵棒１４に連結されたフィードバックレバー６０
が揺動軸６２周りに揺動され、このため差動バルブ４４
のスプール４６が押し込まれ、バルブスリーブ４８との
相対位置が復帰方向に変位される。これにより、操舵輪
２０からの反力と液圧が釣合った状態で前記各移動が停
止されて保持される。

【００２４】またここで、車両用操舵装置１０では、モ
ータ６６の作動によって、フィードバックレバー６０を
支持する揺動軸６２を転舵棒１４及び差動バルブ４４と
の連結位置に対して相対的に変移させ、ステアリングギ
ヤ比を変更することができる。

【００２５】すなわち、車速等の信号に基づいてモータ
６６が駆動され、螺子軸６４が回転されると、揺動軸６
２が螺子軸６４に沿って移動され、転舵棒１４及び差動
バルブ４４との連結位置に対して相対的に変移される。
これにより、フィードバックレバー６０の転舵棒１４の
連結部３２との連結位置と揺動軸６２との間のアーム長
さＬ1 と、フィードバックレバー６０の差動バルブ４４
のスプール４６との連結位置と揺動軸６２との間のアー
ム長さＬ2 との比（所謂てこ比）が変化される。このた
め、転舵棒１４の駆動量に対するフィードバックレバー
６０の揺動量、すなわち換言すれば、転舵棒１４の駆動
量（換言すれば、ステアリングホイール１２の操舵量）
と、差動バルブ４４のスプール４６及びバルブスリーブ
４８の相対変位量との比（ステアリングギヤ比）が変化
する。

【００２６】したがって、例えば、車庫入れ等の車速が
低い場合には、図２（Ａ）に示す如く、揺動軸６２を差
動バルブ４４との連結位置に対して相対的に接近するよ
うに移動させてステアリングギヤ比を小さくすれば、転
舵棒１４の駆動量が大きくないと差動バルブ４４が釣合
い状態に復帰しないため、ステアリングホイール７８の
操舵量に対して操舵輪２０の切れ角が大きくなるように
設定できる。一方、車両の高速走行時には、図２（Ｂ）
に示す如く、揺動軸６２を転舵棒１４の連結部３２に対
して相対的に接近するように移動させてステアリングギ
ヤ比を大きくすれば、転舵棒１４の駆動量が小さくても
差動バルブ４４が釣合い状態に復帰するため、ステアリ
ングホイール７８の操舵量に対する操舵輪２０の切れ角
が小さくなるように設定できる。これにより、低速域で
はステアリングホイール７８の少ない操舵量で操舵輪２
０の最大舵角まで操舵でき（ステアリングホイール７８
の操舵量を低減でき）、高速域ではステアリングホイー
ル７８の操舵量に対する操舵輪２０の舵角変化が小さく
なるため、操縦安定性を確保することができる。このよ
うに、ステアリングホイール７８を持ち替えることな
く、少ない操舵量（角）で低速域から高速域までをカバ
ーすることができる。

【００２７】また、螺子軸６４の回転によってフィード
バックレバー６０の揺動軸６２を単に変移させる構成で
あるため、従来の如く遊星歯車機構によってステアリン
グギヤ比を変更する構成に比べて、装置を全体として小
型化することができる。さらに、揺動軸６２を単に変移
させてステアリングギヤ比を変更する構成であるため、
ステアリングギヤ比の変更によってステアリングホイー
ル７８の操舵中立位置がずれることがない。したがっ
て、中立位置検出のための舵角センサ等が不要であり、
これによっても装置を小型化することができ、またフェ
ールセーフ構造を構成し易くなる。

【００２８】このように、第１実施例に係る車両用操舵
装置１０では、操舵中立位置を変化させることなくステ
アリングギヤ比を車速等に応じて変更でき、さらにシス
テムを簡素化して装置の小型化、搭載性の向上、及びコ
ストの低減を図ることができる。

【００２９】次に本発明の他の実施例を説明する。な
お、前記第１実施例と基本的に同一の部品には前記第１
実施例と同一の符号を付与し、その説明を省略する。

【００３０】図４には本発明の第２実施例に係る車両用
操舵装置９０の全体構成が示されている。

【００３１】車両用操舵装置９０では、ギヤ比可変ユニ
ット９２を備えており、内部に配置された差動バルブ４
４の油路５６はパワーシリンダ２２のシリンダ室２８に
連通されており、油路５８はシリンダ室３０に連通され
ている。

【００３２】また、ギヤ比可変ユニット９２の内部に
は、連結揺動部材としてのフィードバックレバー９４が
配置されている。このフィードバックレバー９４は、そ
の支持位置が前記第１実施例のフィードバックレバー６
０と異なっている。すなわち、フィードバックレバー９
４は、一端部が揺動軸９６によって揺動可能に支持され
ると共に、中間部は差動バルブ４４のスプール４６に連
結され、他端部が転舵棒１４の連結部３２に連結されて
いる。このため、転舵棒１４が移動すると、フィードバ
ックレバー９４が揺動軸９６を中心に揺動され、転舵棒
１４の移動を差動バルブ４４のスプール４６へ伝達する
ことができる構成である。

【００３３】フィードバックレバー９４を支持する揺動
軸９６の端部は、前記第１実施例と同様に移動手段を構
成する螺子軸６４によって支持されており、螺子軸６４
が回転することで、揺動軸９６を転舵棒１４の連結部３
２及び差動バルブ４４のスプール４６との連結位置に対
して相対的に変移させることができる構成である。この
螺子軸６４は、ギヤ比可変ユニット９２のハウジング４
２に取り付けられた移動手段を構成するモータ６６にギ
ヤ９８、１００を介して連結されており、モータ６６の
駆動により回転する。

【００３４】上記構成の車両用操舵装置９０では、ステ
アリングホイール７８が操舵されると、カム板７０が回
転されて差動バルブ４４のバルブスリーブ４８が移動さ
れ、スプール４６との相対位置が変位する。これによ
り、差動バルブ４４の各油路の連通状態が変化し、油圧
源からの液圧が、例えば油路５８からパワーシリンダ２
２のシリンダ室３０へ送給されると共に、シリンダ室２
８から油路５６を介して戻される。これにより、駆動力
が転舵棒１４に付与されて操舵輪２０が転舵される。さ
らにここで、転舵棒１４が駆動されると、転舵棒１４に
連結されたフィードバックレバー９４が揺動軸９６周り
に揺動され、このため差動バルブ４４のスプール４６が
押し込まれ、バルブスリーブ４８との相対位置が復帰方
向に変位される。これにより、操舵輪２０からの反力と
液圧が釣合った状態で前記各移動が停止されて保持され
る。

【００３５】またここで、車両用操舵装置９０では、モ
ータ６６の作動によって、フィードバックレバー９４を
支持する揺動軸９６を転舵棒１４及び差動バルブ４４と
の連結位置に対して相対的に変移させ、ステアリングギ
ヤ比を変更することができる。

【００３６】すなわち、モータ６６の駆動により螺子軸
６４が回転されると、揺動軸９６が螺子軸６４に沿って
移動され、転舵棒１４及び差動バルブ４４との連結位置
に対して相対的に変移される。これにより、フィードバ
ックレバー９４の転舵棒１４の連結部３２との連結位置
と揺動軸６２との間のアーム長さＬ1 と、フィードバッ
クレバー９４の差動バルブ４４のスプール４６との連結
位置と揺動軸９６との間のアーム長さＬ2 との比が変化
される。このため、転舵棒１４の駆動量と、差動バルブ
４４のスプール４６及びバルブスリーブ４８の相対変位
量との比（ステアリングギヤ比）が変化する。

【００３７】したがって、例えば、車庫入れ等の車速が
低い場合には、図５（Ａ）に示す如く、揺動軸９６を差
動バルブ４４との連結位置に対して相対的に接近するよ
うに移動させてステアリングギヤ比を小さくすれば、転
舵棒１４の駆動量が大きくないと差動バルブ４４が釣合
い状態に復帰しないため、ステアリングホイール７８の
操舵量に対して操舵輪２０の切れ角が大きくなるように
設定できる。一方、車両の高速走行時には、図５（Ｂ）
に示す如く、揺動軸９６を転舵棒１４の連結部３２に対
して相対的に接近するように移動させてステアリングギ
ヤ比を大きくすれば、転舵棒１４の駆動量が小さくても
差動バルブ４４が釣合い状態に復帰するため、ステアリ
ングホイール７８の操舵量に対する操舵輪２０の切れ角
が小さくなるように設定できる。これにより、低速域で
はステアリングホイール７８の少ない操舵量で操舵輪２
０の最大舵角まで操舵でき（ステアリングホイール７８
の操舵量を低減でき）、高速域ではステアリングホイー
ル７８の操舵量に対する操舵輪２０の舵角変化が小さく
なるため、操縦安定性を確保することができる。このよ
うに、ステアリングホイール７８を持ち替えることな
く、少ない操舵量（角）で低速域から高速域までをカバ
ーすることができる。

【００３８】このように、第２実施例に係る車両用操舵
装置９０では、操舵中立位置を変化させることなくステ
アリングギヤ比を車速等に応じて変更でき、さらにシス
テムを簡素化して装置の小型化、搭載性の向上、及びコ
ストの低減を図ることができる。

【００３９】なお、前記各実施例においては、車速に応
じてモータ６６を作動させてステアリングギヤ比を変更
する構成について説明したが、これに限らず、ステアリ
ングホイール７８の操舵角やヨーレイト等に応じてモー
タ６６を作動させてステアリングギヤ比を変更する構成
としてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る車両用操
舵装置は、操舵中立位置を変化させることなくステアリ
ングギヤ比を車速等に応じて変更でき、かつシステムを
簡素化して装置の小型化、搭載性の向上、及びコストの
低減を図ることができる優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る車両用操舵装置の全
体構成図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る車両用操舵装置のフ
ィードバックレバーと揺動軸の関係を示す構成図であ
る。

【図３】本発明の第１実施例に係る車両用操舵装置の操
舵直後のフィードバックレバーの状態を示す図１に対応
する構成図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る車両用操舵装置の全
体構成図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る車両用操舵装置のフ
ィードバックレバーと揺動軸の関係を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１０ 車両用操舵装置 １４ 転舵棒 ２０ 操舵輪 ２２ パワーシリンダ ２８ シリンダ室 ３０ シリンダ室 ３２ 連結部 ４０ ギヤ比可変ユニット ４４ 差動バルブ ４６ スプール ４８ バルブスリーブ ６０ フィードバックレバー（連結揺動部材） ６２ 揺動軸 ６４ 螺子軸（移動手段） ６６ モータ（移動手段） ６８ 連結シャフト ７０ カム板 ７８ ステアリングホイール ８０ 操舵軸 ９０ 車両用操舵装置 ９２ ギヤ比可変ユニット ９４ フィードバックレバー（連結揺動部材） ９６ 揺動軸

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右のナックルアームを連結すると共に
   操舵用のパワーシリンダが設けられ操舵輪を転舵するた
   めの転舵棒と、 スプール及びバルブスリーブから成ると共に何れか一方
   がステアリングホイールにケーブルを介して連結され、
   前記パワーシリンダに一体的に設けられて前記パワーシ
   リンダの左右のシリンダ室に連通され、油圧源からの液
   圧を前記左右のシリンダ室に分配する差動バルブと、 前記差動バルブと転舵棒との間に揺動可能に支持される
   と共に、前記差動バルブのスプール及びバルブスリーブ
   の何れか他方と前記転舵棒とを直接に連結する連結揺動
   部材と、 前記連結揺動部材の揺動軸を前記転舵棒及び差動バルブ
   との連結位置に対して相対的に変移させる移動手段と、 を備えた車両用操舵装置。