JP3763562B2 - ステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
ラックアンドピニオン式のステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
一般に、パワーステアリング装置において、操舵補助力を車両の走行速度に応じて変更する速度感応型のものがある。低速走行時には、アシスト力を大きくしてステアリングホイールの操作力を軽くし、高速走行時にはアシスト力を小さくしてステアリングホイールの操作力を重くするようにしている。
【0003】
一方、ステアリングの切れがシャープであり、リンケージが簡単でFF車への搭載が容易であることから、ラックアンドピニオン式のステアリング装置が多用されている。
このラックアンドヒニオン式のステアリング装置において、ラック歯のピッチをラック軸の軸方向に関して変更してあるギヤ比変更型のものがある(例えば特公昭52−29049号公報参照)。ギヤ比の変更の態様としては、操舵角度が小さい中立点付近の領域でギヤ比を相対的に高くする場合と、操舵角度が大きい領域でギヤ比を相対的に高くする場合とがある。しかしながら、操舵角度に関するギヤ比特性が、製造時に一義的に設定されてしまうという問題がある。
【0004】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、所望のギヤ比に自由に設定することができるステアリング装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための課題解決手段として、請求項1記載の発明の態様は、ピニオンと噛み合い且つ軸方向および周方向に移動可能なラック軸と、ラック軸を周方向に変位させる駆動手段とを備え、上記ラック軸は周方向位置に応じてピニオンとのギヤ比を変化させることができるように、周方向位置に応じてラック歯のピッチが変更されていることを特徴とするものである。本態様では、駆動手段によってラック軸を所要の周方向位置に変位させ、変位させた周方向位置に応じたギヤ比を得ることができる。
【0006】
請求項2記載の発明の態様は、請求項1において、車両に設けられて所定の状態量を検出する状態量検出手段からの信号に応じてラック軸を周方向に変位させるように駆動手段を制御する制御手段をさらに備え、上記所定の状態量は、車両の走行速度および操舵角度の少なくとも一つを含むことを特徴とするものである。本態様では、例えば車両の走行速度や操舵角度に応じて、ギヤ比を変更することができる。
【0007】
請求項3記載の発明の態様は、請求項1において、車両に設けられてユーザが操作するスイッチと、このスイッチの操作信号に応じてラック軸を周方向に変位させるように駆動手段を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とするものである。本態様では、ユーザーのスイッチ操作によって、ギヤ比を変更することができる。
【0008】
請求項4記載の発明の態様は、請求項1,2又は3において、上記駆動手段は圧油の供給を受けてラック軸に周方向への回転モーメントを与えるプランジャを含むことを特徴とするものである。本態様では、油圧式のプランジャを用いるのでラック軸を周方向に変位させるための十分な力を得ることができる。
請求項5記載の発明の態様は、請求項4において、操舵補助力を発生するパワーシリンダに圧油を供給する油圧源をさらに備え、この油圧源から制御バルブを介して上記プランジャに圧油が供給されることを特徴とするものである。本態様では、プランジャへの圧油の供給源として、パワーシリンダのための油圧源を利用するので、構造を簡素化することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の一実施の形態のステアリング装置の概略構成図である。本実施の形態では、本発明が油圧式のパワーステアリグ装置に適用された場合に則して説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明をマニュアル式のステアリング装置や、電動式のバワーステアリング装置にも適用することができる。
【0010】
図1を参照して、本ステアリング装置1は、ラック軸2とピニオン3とを含むパワーアシスト付きのラックアンドピニオン機構を備えている。
ラック軸2の周囲は筒状のラックハウジング4によって覆われており、ラック軸2はこのラックハウジング4によって軸方向にスライド自在に支持されている。ラック軸2の両端は、それぞれボールジョイント5を介してタイロッド6に連結され、このタイロッド6が操舵輪7に連結されている(図1ではラック軸2の一方の端部のみを示す。)。8はラックハウジング4の端部からタイロッド6のエンド付近までを覆う伸縮自在なダストブーツである。ダストブーツ8はボールジョイント5やラック軸2に汚れが付着することを防止する。
【0011】
9は図示しない舵輪に連結される本ステアリング装置1の入力軸であり、入力軸9の上端部は主ハウジング10から突出している。この主ハウジング10内には、ピニオン3を形成する出力軸11と、入力軸9および出力軸を互いに相対角変位可能に連結するトーションバー(図示せず)とが収容されている。
また、主ハウジング10内には、入、出力軸間の相対角変位に基づいて油圧ポンプPからの圧油をパワーシリンダ12の左右のシリンダ室13,14の一方に択一的に供給するとともに、他方のシリンダ室からの油を油タンクTに戻すコントロールバルブが内蔵されている。
【0012】
パワーシリンダ12は、ラックハウジング4の一部を構成するラックチューブ15内を液密的に封止して上記の油室13,14を形成したものからなる。この油室13,14には、ラック軸2の途中部に固定したピストン16が摺動自在に嵌め合わされている。このピストン16の両側の油室13,14間の差圧によってラック軸2に与えられる油圧力が、ラック軸2の軸長方向に沿ってなされる舵取り動作を直接的に補助する。
【0013】
ラック軸2の軸方向の所定の範囲にラック歯17が形成されている。図1のII−II線に沿う断面を示す図2を参照して、ラック歯17は周方向に関して、ピッチが変更されている。ラインLAをピニオン3と噛み合う位置まで回転させて中央ラインCLに沿わせた場合に、最も高いギヤ比Aを達成でき、ラインLBをピニオン3と噛み合う位置まで回転させて中央ラインCLに沿わせた場合に、最も低いギヤ比Bが達成できるようにしてある。
【0014】
図2において、40はラック軸2をピニオン3に押圧するためのプリロード付与機構であり、このプリロード付与機構40は、ラック軸2の背面に押圧される押圧部材41と、この押圧部材41をラック軸2側に弾性付勢する付勢部材42と、付勢部材42を介して押圧部材41を位置決めすることによりプリロードを調整する調整ねじ43とを備えている。
【0015】
図2および図1のIII −III 線に沿う断面である図3を参照して、ラック軸2は、ラック歯17が形成されている部分と、パワーシリンダ12との間の中間位置において、ラック軸2と一体に回転し且つラック軸2の軸方向にスライド自在なリング18を装着している。このリング18の内周面19には突起20が形成され、この突起20が、ラック軸2の軸方向に延びる溝21に、ラック軸2の軸方向に移動自在に嵌め入れられている。
【0016】
また、リング18の外周面22には径方向外方に延びるカンチレバー23が一体に形成されている。リング18はラックチューブ15の一部を拡径して形成された環状の第1ケーシング24内に収容され、第1ケーシング24の内周面によって回転自在に支持されている。また、第1ケーシング24の周方向の一部は開口しており、この開口部分を覆う態様にて、第2ケーシング25が取り付けられている。カンチレバー23は第2ケーシング25内に延びている。
【0017】
一方、第2ケーシング25は、カンチレバー23を収容して扇形のカンチレバー作動室26を区画する第1の部分27と、駆動手段としてのプランジャ28のシリンダ室29を区画する第2の部分30を有している。プランジャ28は、シリンダ室29内に収容されるピストン31と、このピストン31と一体移動可能に連結されてシリンダ室29からカンチレバー作動室26に進退自在に突出するロッド32とを有している。また、カンチレバー作動室26には、プランジャ28に抗してカンチレバー23を押す付勢手段としての圧縮コイルばね33が収容されている。
【0018】
パワーシリンダ12に圧油を供給する油圧ポンプPと上記のコントロールバルブとを接続する経路34は、途中部から分岐する経路35を介してプランジャ28のシリンダ室29に接続されている。経路35には、油圧ポンプPからシリンダ室29へ供給される圧油を制御する油圧制御弁Vが介在している。
この油圧制御弁Vは、舵角センサ36からの信号を受けたコントローラCによって制御される。コントローラCは、例えばマイクロコンピュータからなり、CPU、RAMおよびROMを内蔵している。
【0019】
コントローラCは、内蔵するROMに記憶された舵角と圧力制御弁Vの圧力との関係を示すデータ(テーブルとして記憶されていても良いし、両者の関係式として記憶されていても良い)に基づいて、舵角に応じて圧力制御弁Vを制御する。
例えば、舵角が中立位置を含む所定の範囲内にある場合に最も低いギヤ比Bを達成し、左右のストロークエンド側で最も高いギヤ比Aを達成するタイプ1の特性を得るようにしても良い。また、舵角が中立位置を含む所定の範囲内にある場合に最も高いギヤ比Aを達成し、左右のストロークエンド側で最も低いギヤ比Bを達成するタイプ2の特性を得るようにしても良い。
【0020】
ROMに記憶する制御テーブルまたは制御式を変更するのみで、上記の2点鎖線で囲まれる領域(図ではハッチングを施してある)内で、ギヤ比のあらゆる変化特性を実現することが可能である。
このように本実施の形態によれば、ラック軸2を所要の周方向位置に変位させることにより、変位させた周方向位置に応じたギヤ比を自在に得ることができる。ラック軸2の回転はボールジョイント5内で吸収されるので、タイロッド6が回転することはない。
【0021】
共通のラック軸2およびピニオン3を用いて、所望の特性に容易に変更することができるので、複数の車種で、本ステアリング装置を共通化し、車種毎に異なるギヤ比の変化特性を得ることが可能となる。
特に、ラック軸2を回転変位させるために、油圧式のプランジャ28を用いるので、小型でもラック軸2を回転変位させるための十分な力を得ることができる。
【0022】
また、プランジャ28への圧油の供給源としてパワーシリンダ12用の油圧ポンプPを利用するので、構造を簡素化することができる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、舵角センサ36に代えて、図5(a)に示すように車速センサ37を設け、車両の走行速度が所定の速度(例えば20Km/h) 以下の場合に、相対的に高いギヤ比を採用するようにしても良い。
【0023】
また、図5(b)に示すように、舵角センサ36および車速センサ37を設けて、両センサ36,37からの信号に基づいてギヤ比を変更するようにしても良い。
さらに、図5(c)に示すように、ユーザが手動で操作するスイッチ38を設け、このスイッチ38からの信号に基づいて、ギヤ比を複数段階又は無段階に調整したり、舵角や車速に関するギヤ比の変化態様を選択したりするようにしても良い。
【0024】
また、プランジャ28に圧油を供給する油圧源を、パワーシリンダ12用の油圧ポンプPとは別に設けても良い。また、電動モータを用いて、ラック軸2を周方向に変位させるようにしても良い。
また、ラック軸2の回転位置を検出する手段を設け、ラック軸2の回転位置をフィードバック制御するようにしても良い。その他、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【0025】
【発明の効果】
請求項1記載の発明では、駆動手段によってラック軸を所要の周方向位置に変位させ、変位させた周方向位置に応じたギヤ比を得ることができる。
請求項2記載の発明では、例えば車両の走行速度や操舵角度に応じて、ギヤ比を変更することができる。
【0026】
請求項3記載の発明では、ユーザーのスイッチ操作によって、ギヤ比を変更することができる。
請求項4記載の発明では、油圧式プランジャを用いるので、小型でもラック軸を周方向に変位させるための十分な力を得ることができる。
請求項5記載の発明では、プランジャへの圧油の供給源としてパワーシリンダのための油圧源を利用するので、構造を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のステアリング装置の概略構成図である。
【図2】図1のII−II線に沿う断面図である。
【図3】図1のIII −III 線に沿う断面図である。
【図4】舵角とギヤ比との関係を示すグラフ図である。
【図5】(a),(b)および(c)はそれぞれ本発明の他の実施の形態のステアリング装置の要部の概略図である。
【符号の説明】
1 ステアリング装置
2 ラック軸
3 ピニオン
4 ラックハウジング
5 ボールジョイント
6 タイロッド
17 ラック歯
18 リング
20 突起
21 溝
23 カンチレバー
28 プランジャ(駆動手段)
29 シリンダ室
35 油圧制御弁
36 舵角センサ
37 車速センサ
38 スイッチ
P 油圧ポンプ
C コントローラ
Claims (5)
- ピニオンと噛み合い且つ軸方向および周方向に移動可能なラック軸と、ラック軸を周方向に変位させる駆動手段とを備え、
上記ラック軸は周方向位置に応じてピニオンとのギヤ比を変化させることができるように、周方向位置に応じてラック歯のピッチが変更されていることを特徴とするステアリング装置。 - 車両に設けられて所定の状態量を検出する状態量検出手段からの信号に応じてラック軸を周方向に変位させるように駆動手段を制御する制御手段をさらに備え、上記所定の状態量は、車両の走行速度および操舵角度の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1記載のステアリング装置。
- 車両に設けられてユーザが操作するスイッチと、このスイッチの操作信号に応じてラック軸を周方向に変位させるように駆動手段を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1記載のステアリング装置。
- 上記駆動手段は圧油の供給を受けてラック軸に周方向への回転モーメントを与えるプランジャを含むことを特徴とする請求項1,2又は3記載のステアリング装置。
- 操舵補助力を発生するパワーシリンダに圧油を供給する油圧源をさらに備え、この油圧源から制御バルブを介して上記プランジャに圧油が供給されることを特徴とする請求項4記載のステアリング装置。
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JP24214198A JP3763562B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | ステアリング装置 |
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JP24214198A Expired - Fee Related JP3763562B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | ステアリング装置 |
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