JP3401784B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

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、伝達比（ハンド
ル操舵角／タイヤ転舵角）がハンドル操舵角の増減に応
じて変化するようにした車両用操舵装置に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】従来、車両用操舵装置においては、車速
に応じた走行安定性を確保するため、伝達比を車速に応
じて変化させる伝達比可変機構を採用した操舵装置が存
在する。特開平６−２２７４０９号公報には、ハンドル
とラック＆ピニオン機構との間に一対の楕円歯車を介在
させることにより非線形の操舵特性を有する操舵装置が
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、上述の
操舵装置においては、ハンドル操舵角が±１８０度以内
に限定され小舵角範囲内における伝達比の変化が抑制さ
れているので、大きく操舵する場合には伝達比が急激に
変化して運転者に違和感を与えていた。 【０００４】この発明の課題は、操舵ハンドルと操舵ギ
ヤ機構との間に偏心式の伝達特性可変機構を備えた車両
用操舵装置において、伝達比の変化率の変化を抑制する
ことである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】請求項１記載の車両用操
舵装置は、操舵ハンドルと操舵ギヤ機構との間に伝達比
が入力軸の回転角度に応じて変化する偏心式の伝達特性
可変機構を備えた車両用操舵装置において、操舵ギヤ機
構は、伝達特性可変機構の出力軸の回転角度に応じて伝
達比を可変する伝達比可変特性を有する可変伝達比操舵
ギヤ機構であり、操舵ギヤ機構の伝達比は、所定の操舵
角において操舵ハンドルの操舵角とタイヤの転舵角との
比の変化率の変化を抑制するように設定されていること
を特徴とする。 【０００６】この請求項１記載の車両用操舵装置によれ
ば、偏心式の伝達特性可変機構、例えば楕円歯車又は偏
心ピンを用いた伝達比可変機構と可変伝達比操舵ギヤ機
構とを組み合わせることで、例えば偏心式の伝達特性可
変機構の伝達比の変化率が小さくなる部分において、可
変伝達比操舵ギヤ機構の伝達比の変化率を大きくするこ
とで伝達比変化率の変化を抑制することができ、ハンド
ルを大きく操舵した場合においても運転者に与える操舵
違和感を低減することができる。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態にかかる車両用操舵装置について説明す
る。図１は、この発明の実施の形態にかかる車両用操舵
装置を示す断面図である。車両用操舵装置のハウジング
１０は、互いにねじ止め固定された弁ハウジング１０ａ
及びギヤハウジング１０ｂにより構成されている。互い
に同軸的に配置された入力軸１１及びその後半部１１ａ
は、軸受１７ａ，１７ｂを介して弁ハウジング１０ａ内
に支持され、トーションバー１６により相対回動可能に
弾性的に連結されている。入力軸１１の後端部にはキー
１１ｃを介して中間回転部材３８が固定され、その外周
は軸受１７ｃによりギヤハウジング１０ｂに支持されて
いる。 【０００８】ギヤハウジング１０ｂには、中間回転部材
３８の後端面と対向する出力フランジ（出力回転部材）
３９が、中間回転部材３８の回転軸線Ｏ１と距離ｅだけ
偏心した回転軸線Ｏ２回りに回転可能に、軸受１８ａを
介して支持されている。出力軸１３の前端部は、これに
埋め込まれた滑りキー１３ａがキー溝３９ａと係合して
軸方向摺動のみ可能に出力フランジ３９と同軸的に連結
されている。また出力軸１３の後端部は、軸受１８ｂの
内輪に嵌合されナット１３ｂにより固定されている。 【０００９】ギヤハウジング１０ｂには出力軸１３と立
体的に交差して軸動可能にラックバー１４が支持され、
この両者１３，１４は、出力軸１３に形成されたはす歯
ピニオン１５ａと、ラックバー１４の一部に形成されて
ピニオン１５ａと噛合するラック１５ｂよりなるラック
＆ピニオン機構１５により連動されている。なお、図２
に示すように、ラック１５ｂの歯は、操舵中立位置付近
に比べてラックバー１５ｂの両端部付近のほうが大きい
ピッチで形成され、逆バリアブルラック＆ピニオン機構
を構成している。 【００１０】次に、操舵中立位置から操舵角の増大に応
じて伝達比を次第に減少させながら入力軸１１の回転を
出力軸１３に伝達する伝達特性可変機構４５の説明を行
う。図３に示すように、入力軸１１に固定された中間回
転部材３８の後端面には、直径方向に延びるカム溝４７
が形成され、またこれと対向する出力フランジ３９の前
端面には、突起（偏心ピン）４８が出力軸１３の回転軸
線Ｏ２から距離Ｒだけ偏心して軸方向に突出して設けら
れている。この距離Ｒは両軸１１，１３の回転軸線Ｏ
１，Ｏ２の間の偏心量ｅよりも大である。突起４８は、
回転軸線Ｏ２と平行に出力フランジ３９に植設固定され
たピン４８ａと、ニードルローラ４８ｃを介してピン４
８ａに回転自在に設けられたローラ４８ｂにより構成さ
れ、ローラ４８ｂの外周面はカム溝４７内に実質的に隙
間なく転動可能に係合されている。 【００１１】この前輪操舵装置は、サーボ弁２０とパワ
ーシリンダ３０よりなる油圧式の動力舵取り装置を備え
ている。サーボ弁２０のロータ弁部材２１は入力軸１１
の入力側部分の後部に一体的に形成され、スリーブ弁部
材２２は内外周面がそれぞれロータ弁部材２１の外周面
と弁ハウジング１０ａの内周面にそれぞれ回転可能に嵌
合され、係合ピン２３により入力軸１１の後半部１１ａ
に連結されている。弁ハウジング１０ａにはサーボ弁２
０の４つのポート、すなわち入力ポート２５、排出ポー
ト２６及び１対の分配ポート２７ａ，２７ｂが形成され
ている。 【００１２】一方、パワーシリンダ３０はラックバー１
４の途中に設けられており、ギヤハウジング１０ｂと一
体的に形成されラックバー１４を同軸的かつ液密に貫通
させるシリンダ３１と、ラックバー１４に固定されシリ
ンダ３１の内周に液密に嵌合してその内部を左右の作動
室に分離するピストン３２により構成されている。この
左右の作動室はそれぞれ連通路によりサーボ弁２０の各
分配ポート２７ａ，２７ｂに連通され、また入力ポート
２５及び排出ポート２６はそれぞれ連通路により供給ポ
ンプ３５及びリザーバ３６に連通されている。 【００１３】このサーボ弁２０は入力軸１１とその後半
部１１ａの間に作用するトルクによるトーションバー１
６の僅かの捩れに応じて作動し、供給ポンプ３５からパ
ワーシリンダ３０の各作動室への作動流体の供給及び各
作動室からリザーバ３６への作動流体の排出を、各分配
ポート２５，２６，２７ａ，２７ｂを介して制御するも
のである。これにより前記トルクに応じた操舵アシスト
力がラックバー１４を介して前輪に与えられる。なお、
入力軸１１とその後半部１１ａの間には、この両者１
１，１１ａの間の捩りばね特性を変化させて動力操舵特
性を変化させる反力機構２９が設けられている。 【００１４】入力軸１１がハンドル軸を介して操舵ハン
ドル（何れも図示省略）と一緒に回転すれば、後半部１
１ａ及び中間回転部材３８はトーションバー１６を介し
て共に回転される。操舵中立位置から中間回転部材３８
が左右何れかに回転するにつれて、突起４８のローラ４
８ｂはカム溝４７内に沿って半径方向外向きに転動して
出力軸１３は回転され、この回転はラック＆ピニオン機
構１５を介してラックバー１４の軸動に変換され、図略
のリンクを介して前輪を操舵する。 【００１５】入力軸１１を介して操舵ハンドルに連結さ
れた中間回転部材３８の回転角αと出力軸１３の回転角
θとは、α＝tan-1（sinθ／（cosθ−ｒ））の関係を
有する。但し ｒ＝ｅ／Ｒ であり、操舵ハンドル及び入
力軸１１の回転角（操舵角）αに対する伝達比の特性は
前式の微分値dθ／dαに比例し、図４（ａ）に示すよう
になる。即ち、操舵中立位置では伝達比は大きく、操舵
ハンドルの左右の回転角の増大に応じて左右対称的に次
第に減少し、１８０度の位置で最小となり、それ以上の
操舵ハンドル回転角では増大傾向、即ち逆の特性とな
る。操舵ハンドルの回転角は左右各々１８０度を越えた
所定回転角の位置でストッパ（図示省略）により停止さ
れる。また、操舵角αに対する伝達比変化率は図４
（ｂ）に示すようになる。 【００１６】一方、上述の逆バリアブルラック＆ピニオ
ン機構における操舵角αと比ストロークは、図５（ａ）
のグラフに示す関係を有する。また、操舵角αと伝達比
変化率は、図５（ｂ）のグラフに示す関係を有する。 【００１７】従って、この車両用操舵装置における操舵
角と伝達比変化率は、図６のグラフに示す関係を有す
る。即ち、この車両用操舵装置においては、伝達特性可
変機構４５における伝達比変化率のピーク部（図４
（ｂ）参照）と逆バリアブルラック＆ピニオン機構にお
ける伝達比変化率の増大部（図５（ｂ）参照）が組み合
わされるため、車両用操舵装置における伝達比変化率の
ピークを小さくすることができる（図６参照）。 【００１８】従って、この車両用操舵装置においては伝
達比変化率の変化が抑制されるため、操舵ハンドルを大
きく操舵した場合においても運転者に与える操舵違和感
を低減することができる。 【００１９】なお、上述の実施の形態にかかる車両用操
舵装置においては、操舵ギヤ機構を逆バリアブルラック
＆ピニオン機構により構成し、伝達特性可変機構の伝達
比の変化率が小さくなる部分において、操舵ギヤ機構の
伝達比の変化率を大きくすることで伝達比変化率の変化
を抑制しているが、操舵ギヤ機構をバリアブルラック＆
ピニオン機構、即ち、ラックの歯のピッチを操舵中立位
置に比べてラックバーの両端部付近において小さくした
ラック＆ピニオン機構により構成し、伝達特性可変機構
の伝達比の変化率が大きくなる部分において、操舵ギヤ
機構の伝達比の変化率を小さくすることで伝達比変化率
の変化を抑制するようにしても良い。 【００２０】ここで、図７にバリアブルラック＆ピニオ
ン機構における操舵角αと比ストローク、操舵角αと伝
達比変化率の関係を表わすグラフを示す。また、図８に
バリアブルラック＆ピニオン機構を用いた車両用操舵装
置における操舵角αと伝達比変化率の関係を表わすグラ
フを示す。この車両用操舵装置においては、伝達特性可
変機構における伝達比変化率の増加部（図４（ｂ）参
照）とバリアブルラック＆ピニオン機構における伝達比
変化率の減少部（図７（ｂ）参照）が組み合わされるた
め、車両用操舵装置における伝達比変化率が大きくなる
部分を小さくすることができる（図８参照）従って、こ
の車両用操舵装置においても伝達比変化率の変化が抑制
されるため、操舵ハンドルを大きく操舵した場合におい
ても運転者に与える操舵違和感を低減することができ
る。 【００２１】また、上述の実施の形態にかかる車両用操
舵装置においては、偏心ピンを用いた伝達特性可変機構
４５を用いているが、楕円歯車を用いた伝達特性可変機
構を用いても良い。 【００２２】 【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、偏心式の
伝達特性可変機構、例えば楕円歯車又は偏心ピンを用い
た伝達比可変機構と可変伝達比操舵ギヤ機構とを組み合
わせることにより伝達比変化率の変化を抑制することが
でき、ハンドルを大きく操舵した場合においても運転者
に与える操舵違和感を低減することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置の
全体縦断面図である。 【図２】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置の
ラック＆ピニオン機構の斜視図である。 【図３】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置
（図１）のII−II 断面図である。 【図４】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置の
偏心ピン機構における操舵角と伝達比、操舵角と伝達比
変化率の関係を示すグラフである。 【図５】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置の
ラック＆ピニオン機構における操舵角と比ストローク、
操舵角と伝達比変化率の関係を示すグラフである。 【図６】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置に
おける操舵角と伝達比変化率の関係を示すグラフであ
る。 【図７】この発明の他の実施形態にかかる車両用操舵装
置のラック＆ピニオン機構における操舵角と比ストロー
ク、操舵角と伝達比変化率の関係を示すグラフである。 【図８】この発明の他の実施形態にかかる車両用操舵装
置における操舵角と伝達比変化率の関係を示すグラフで
ある。 【符号の説明】 １０…ハウジング、１１…入力軸、１３…出力軸、１４
…ラックバー、１５…ラック＆ピニオン機構、１５ａ…
ピニオン、１５ｂ…ラック、３９…出力回転部材（出力
フランジ）、４５…伝達特性可変機構。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 操舵ハンドルと操舵ギヤ機構との間に伝
   達比が入力軸の回転角度に応じて変化する偏心式の伝達
   特性可変機構を備えた車両用操舵装置において、 前記操舵ギヤ機構は、前記伝達特性可変機構の出力軸の
   回転角度に応じて伝達比を可変する伝達比可変特性を有
   する可変伝達比操舵ギヤ機構であり、 前記操舵ギヤ機構の伝達比は、所定の操舵角において前
   記操舵ハンドルの操舵角とタイヤの転舵角との比の変化
   率の変化を抑制するように設定されていることを特徴と
   する車両用操舵装置。