JP3947040B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
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】
図3に概略的に示す如く、ステアリングホイール52を備えた一般的な車両の操舵装置50においては、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためのステアリング機構部54とステアリングホイール52とを、ステアリングメインシャフト56及びインタミディエイトシャフト58によって連結する構成が一般的である。しかもこの場合、ステアリングホイール52とステアリング機構部54のギヤボックス(その入力シャフト60)の車両搭載位置の関係から、複数(例えば、2個)の自在継手62、64によってインタミディエイトシャフト58を連結した構成となっている。
【0003】
ところで、このような車両の操舵装置50は、基本的(理想的)には、ステアリングホイール52の操舵速度(入力W1)とステアリング機構部54のギヤボックス入力シャフト60の回転角速度(出力W2)とが同一速度であることが望ましい。しかしながら、前述の如く2個の自在継手62、64を介してインタミディエイトシャフト58を連結した構成であるため、単純に当該インタミディエイトシャフト58や自在継手62、64を配置したのでは、自在継手62、64の構造上、図4に示す如く、入出力の回転に角速度差を生じ、ステアリング機構部54のギヤボックス入力シャフト60の回転角速度(出力W2)がステアリングホイール52の操舵速度(入力W1)と常には同一角速度にならない(入力W1≠出力W2)。
【0004】
このため、この種の従来の操舵装置50では、ステアリングジオメトリ(前記自在継手62、64の位相や連結部分の角度θ1乃至θ3等)を吟味して調整・設定することにより、極力、ステアリングホイール52の操舵速度(入力W1)とギヤボックス入力シャフト60の回転角速度(出力W2)とが常に同一となるようにしていた。
【0005】
しかしながら、このように自在継手62、64における入出力の回転の位相や角度θ1乃至θ3等を吟味して調整することによりステアリングホイール52の操舵速度(入力W1)とギヤボックス入力シャフト60の回転角速度(出力W2)とが同一速度となるように構成すると、ステアリングメインシャフト56やインタミディエイトシャフト58の搭載位置(ステアリングジオメトリ)に大きな制約を受けることになり、操舵装置50の設計の自由度が阻害される原因であった。
【0006】
【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、ステアリングホイールの操舵速度(入力)とステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトの回転角速度(出力)とを常に同一にできるのみならず、ステアリングジオメトリに大きな制約を受けることがなく、設計の自由度が拡大する車両用操舵装置を得ることが目的である。
【0007】
【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、ステアリングホイールに連結されたステアリングメインシャフトと、ステアリングギヤボックスを含み、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためのステアリング機構部と、前記ステアリングメインシャフトと前記ステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトとを、入出力の回転速度に等速性を有さない複数の自在継手を介して連結するインタミディエイトシャフトと、前記ステアリングメインシャフトに設けられ前記ステアリングホイールの回転角速度を検出する回転角センサと、前記シャフトの何れかに設けられた舵角比可変機構部と、前記回転角センサの検出信号に基づいて前記舵角比可変機構部を作動させるコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記ステアリングホイールの操舵速度と同一速度で前記ステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトを回転させるよう、前記舵角比可変機構部の出力部の回転速度を制御することを特徴としている。
【0008】
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、この操舵力は、ステアリングメインシャフト及びインタミディエイトシャフトを介してギヤボックス入力シャフトに入力され、ステアリング機構部のステアリングギヤボックスが操作されて、左右のナックルアームを介して操舵輪が転舵される。
【0009】
この場合、ステアリングホイールの操舵角及び操舵速度すなわちステアリングメインシャフトの回転角及び回転角速度が回転角センサによって検出され、この検出信号に基づいてコントローラによって舵角比可変機構部が作動される。これにより、インタミディエイトシャフトを介して操舵力が入力されて回転されるステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトは、当該操舵系(各シャフト)が複数の入出力の回転速度に等速性を有さない自在継手を介して連結されていても、ステアリングホイールの操舵速度と同一速度で回転される。
【0010】
このように、請求項1記載の車両用操舵装置では、各シャフトを連結する入出力の回転速度に等速性を有さない自在継手における入出力の回転の位相や連結角度等(ステアリングジオメトリ)を調整することなく、ステアリングホイールの操舵速度(入力)とギヤボックス入力シャフトの回転角速度(出力)とを常に同一速度とできるため、ステアリングメインシャフトやインタミディエイトシャフトの搭載位置(ステアリングジオメトリ)に大きな制約を受けることがなく、装置の設計の自由度が大幅に向上する。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1には、本発明の実施の形態に係る車両用操舵装置10の全体構成が概略的な斜視図にて示されている。
【0012】
車両用操舵装置10では、ステアリングホイール22にステアリングメインシャフト24が連結されており、常に一体に回転する。このステアリングメインシャフト24には、入出力の回転速度に等速性を有さない自在継手(例えば、フックスジョイント)26を介してインタミディエイトシャフト28の一端が連結されており、さらに、インタミディエイトシャフト28の他端は、同じく入出力の回転速度に等速性を有さない自在継手(例えば、フックスジョイント)30を介して上部入力シャフト32に連結されている。また、上部入力シャフト32は、舵角比可変機構部38に接続されており、さらに、この舵角比可変機構部38には、ギヤボックス入力シャフト33が接続されている。
【0013】
また、ギヤボックス入力シャフト33は、ステアリング機構部12に接続されている。このステアリング機構部12は、ステアリングギヤボックス14を有しており、ギヤボックス入力シャフト33のピニオン(図示省略)がステアリングギヤボックス14に内蔵されたラックバー15に噛合している。
【0014】
さらに、ラックバー15の両端部はそれぞれタイロッド18に連結されており、さらに、各タイロッド18はナックルアーム16を介して操舵輪20に連結されている。
【0015】
以上により、ステアリングホイール22の操舵力は、ステアリングメインシャフト24、インタミディエイトシャフト28、上部入力シャフト32、舵角比可変機構部38、及びギヤボックス入力シャフト33を介してステアリング機構部12のステアリングギヤボックス14に入力され、ステアリングギヤボックス14が操作されてラックバー15が軸線方向に移動することによって、操舵輪20が転舵される構成である。
【0016】
一方、ステアリングメインシャフト24には、回転角センサ34が設けられている。この回転角センサ34は、ステアリングメインシャフト24すなわちステアリングホイール22の回転角を検出することができ、コントローラ36に接続されている。コントローラ36は、回転角センサ34からの入力信号(検出信号)に基づいて(微分して)、ステアリングメインシャフト24すなわちステアリングホイール22の回転角速度を演算する。そして、回転角及び回転角速度に基づいて、舵角比可変機構部38を作動させることができる。
【0017】
ここで、舵角比可変機構部38は、入出力比(所謂、ステアリングギヤ比)を変更することが可能であり、例えば、特開平11−49003号公報に示されたものや、特願2002−42465号に提案したもの等を適用することができるが、その一例を図2に示す断面図にて説明する。
【0018】
この舵角比可変機構部38は、モータ70及び減速機72によって構成されている。モータ70は、モータケース74内に固定されたステータ76及びロータ78を備えており、減速機72は、遊星歯車機構を2段に連結して構成されている。すなわち、ロータ78と共に回転する回転軸80が1段目の遊星歯車機構を構成するサンギヤ82に固定されると共に、キャリア84に回転自在に保持されたプラネタリギヤ86が、サンギヤ82及びモータケース74の内周面に形成されたリングギヤ88と噛合している。また、プラネタリギヤ86を保持するキャリア84は、2段目の遊星歯車機構を構成するサンギヤ90に固定されると共に、キャリア92に回転自在に保持されたプラネタリギヤ94が、サンギヤ90及びモータケース74の内周面に形成されたリングギヤ96と噛合している。
【0019】
以上の構成の舵角比可変機構部38は、この舵角比可変機構部38の入力部であるモータケース74が上部入力シャフト32に接続されており、出力部であるキャリア92がギヤボックス入力シャフト33に接続された構成となっている。また、この舵角比可変機構部38のモータ70はコントローラ36に接続されており、コントローラ36からの信号に基づいて作動(制御)される構成である。しかもこの場合、ステアリングホイール22の操舵速度と同一速度でギヤボックス入力シャフト33(すなわち、キャリア92)が回転されるように、換言すれば、舵角比可変機構部38の作動による舵角比の変更で、ステアリングホイール22の操舵速度とギヤボックス入力シャフト33の回転角速度とが常に一致するように、制御プログラムが設定されている。
【0020】
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22が操舵されると、この操舵力は、ステアリングメインシャフト24、インタミディエイトシャフト28、上部入力シャフト32、舵角比可変機構部38、及びギヤボックス入力シャフト33を介してステアリング機構部12のステアリングギヤボックス14に入力され、ステアリングギヤボックス14が操作されて操舵輪20が転舵される。
【0021】
この場合、ステアリングホイール22の操舵角すなわちステアリングメインシャフト24の回転角が回転角センサ34によって検出され、この検出信号に基づいてコントローラ36によって回転角速度が演算される。コントローラ36は、ステアリングホイール22の操舵角及び操舵角速度に基づき、舵角比可変機構部38を作動(制御)する。これにより、インタミディエイトシャフト28等の操舵系(各シャフト)が複数の自在継手26、30を介して連結されていても、ギヤボックス入力シャフト33は、常にステアリングホイール22の操舵速度と同一速度で回転される。
【0022】
このように、本実施の形態に係る車両用操舵装置10では、各シャフトを連結する自在継手26、30における入出力の回転の位相や連結角度等(ステアリングジオメトリ)を調整することなく、ステアリングホイール22の操舵速度(入力)とギヤボックス入力シャフト33の回転角速度(出力)とを常に同一速度とできるため、ステアリングメインシャフト24やインタミディエイトシャフト28の搭載位置(ステアリングジオメトリ)に大きな制約を受けることがなく、装置の設計の自由度が大幅に向上する。
【0023】
【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、ステアリングホイールの操舵速度(入力)とステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトの回転角速度(出力)とを常に同一にできるのみならず、ステアリングジオメトリに大きな制約を受けることがなく、設計の自由度が拡大するという優れた効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る車両用操舵装置の全体構成を示す概略的な斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る車両用操舵装置の舵角比可変機構部の構成を示す断面図である。
【図3】従来の一般的な車両用操舵装置のステアリングジオメトリを示す概略図である。
【図4】従来の一般的な車両用操舵装置におけるステアリングホイールの操舵速度(入力W1)とステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトの回転角速度(出力W2)との関係を示す線図である。
【符号の説明】
10 車両用操舵装置
12 ステアリング機構部
14 ステアリングギヤボックス
22 ステアリングホイール
20 操舵輪
24 ステアリングメインシャフト
26 自在継手
28 インタミディエイトシャフト
30 自在継手
32 上部入力シャフト
33 ギヤボックス入力シャフト
34 回転角センサ
36 コントローラ
38 舵角比可変機構部
Claims (1)
- ステアリングホイールに連結されたステアリングメインシャフトと、
ステアリングギヤボックスを含み、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためのステアリング機構部と、
前記ステアリングメインシャフトと前記ステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトとを、入出力の回転速度に等速性を有さない複数の自在継手を介して連結するインタミディエイトシャフトと、
前記ステアリングメインシャフトに設けられ前記ステアリングホイールの回転角速度を検出する回転角センサと、
前記シャフトの何れかに設けられた舵角比可変機構部と、
前記回転角センサの検出信号に基づいて前記舵角比可変機構部を作動させるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記ステアリングホイールの操舵速度と同一速度で前記ステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトを回転させるよう、前記舵角比可変機構部の出力部の回転速度を制御する
ことを特徴とする車両用操舵装置。
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