JPH0195966A - 車両のステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、操舵ロッドのウオーム部に螺合されるナツト
部材を回転させることにより操舵される車両のステアリ
ング装ｄに関する。

（従来の技術およびその問題点） 近年、車両にあっては動力を用いて操舵力を軽減する動
力操舵装置、所謂パワーステアリング装置が多く用いら
れる。

パワーステアリング装置は油圧を用いて操舵アシスト力
を発生させるものが一般的ではあるが、なかにはモータ
を用いて電気的に操舵アシスト力を発生させようとする
ものがある。

この種のステアリング装置としては、たとえば特開昭５
９−５０８６４号公報に開示されたものがある。

すなわち、このステアリング装置は操舵ロッド（操舵力
伝達部分）にラック歯とウオーム部とが形成され、ウオ
ーム部にモータ駆動されるポールナツトが噛合されると
共に、ラック歯にはステアリングシャフトに連結される
ピニオンギヤが噛合されている。

そして、支テアリングホイールの回転力っまり操舵力は
、上記ピニオンギヤおよびラック歯を介して操舵ロッド
に入力される一方、このときの操舵トルクに応じて上記
モータが駆動され、ポールナツトおよびウオーム部を介
して上記操舵ロッドに操舵アシスト力が入力される。

しかしながら、かかる従来のステアリング装置にあって
は、以下に説明する問題があった。。

（発明が解決しようとする問題点） すなわち、上記構造では操舵ロッドに操舵力が入力され
る部分であるラック歯形成部分と、操舵ロッドに操舵ア
シスト力が入力される部分であるウオーム部形成部分と
が、操舵ロッドの軸方向に離隔してそれぞれ独立して設
けられている。

このため、上記操舵力の入力部分と、上記操舵アシスト
力の入力部分とを覆う一連のステアリングギヤボックス
が操舵ロッドの軸方向に長くなっていまい、ステアリン
グギヤボックスの大型化が余儀なくされてしまう。

そこで、かかるステアリングギヤボックスの大型化を防
止するため、ステアリングホイールの操舵力をボールナ
ツトに入力し、ポールナツトからウオーム部に上記操舵
力および操舵アシストを共に伝達させて、ウオーム部を
共用することにより、ステアリングギヤボックスの軸方
向の長さを短縮化することが考えられる。

ところが、このようにポールナツトとウオーム部のみを
介して操舵ロッドを移動させようとすると、ラック歯と
ピニオンギヤとの関係のように操舵ロッドの回転を積極
的に阻止する機能がなくなってしまう。

従って、かかる構成では、操舵ロッドはポールナツトと
ウオーム部との間の螺合抵抗によりポールナツトに連れ
回りして、十分な操舵を行うことができなくなってしま
うという問題点がある。

そこで、本発明はかかる問題点に鑑みて、操舵ロッドの
回転を規制することにより、ステアリングホイールの操
舵力を操舵ロッドのウオーム部に螺合されたナツト部材
に入力した場合にあっても、操舵ロッドの連れ回りを防
止することができる車両のステアリング装置を提供する
ことを目的とする。

（問題点、を解決するための手段） かかる目的を達成するために本発明は、操舵ロッドにウ
オーム部を形成すると共に、咳ウオーム部に軸方向の移
動が規制されるナツト部材を螺合する一方、該ナツト部
材とステアリングホイールからの操舵力の入力部との間
に、該ステアリングホイールの回転を該ナツト部材に比
例的に伝達する回転伝達機構を設け、かつ、該操舵ロッ
ドの回転を規制する回転規制手段を設けることにより構
成する。

（作　用） 以上の構成により本発明の車両のステアリング装置にあ
っては、操舵ロッドのウオーム部に螺合されるナツト部
材にステアリングホイール回転を入力させることにより
、ステアリングギヤボックスの軸方向長さを短縮化する
ことができると共に、ステアリングホイール回転をナツ
ト部材に比例的に伝達することにより、ナツト部材はス
テアリングホイール回転に応じて回転されることになる
。

また、このようにステアリングホイール回転をナツト部
材に伝達して操舵する場合にあっても、操舵ロッドの回
転は回転規制手段によって規制されるため、上記ナツト
部材の回転はウオーム部を介して無駄なく操舵ロッドの
軸方向移動に変換され、確実な操舵機能を発揮すること
ができる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

第１図から第３図は本発明にかかる車両のステアリング
装置１０の一実施例を示し、第１図中、１２は図外の左
、右操向輪間に車体幅方向を指向して配置される操舵ロ
ッドで、該操舵ロッド１２の両端部にはボールジヨイン
ト１４およびタイロッド１６（尚、これらボールジヨイ
ント１４．タイロッド１６は図中右側のみ示ず。）を介
して上記左、右操向輪のナックルアームに連結される。

上記操舵ロッド１２の中間部は図外の車体側、たとえば
サスペンションのサブフレームに支持されるステアリン
グギヤボックス１８で覆われ、ステアリングホイール１
８内を操舵ロッド１２が摺動移動される。

上記操舵ロッド１２はステアリングギヤボックス１８内
に位置する部分にウオーム部２０が形成され、このウオ
ーム部２０にはナツト部材としてのポールナツト２２が
螺合される。

上記ポールナツト２２はベアリング２４．２４ａを介し
てステアリングギヤボックス１８内側に、回転自在かつ
操舵ロッド１２の軸方向の移動が阻止されて支持される
。

一方、上記ステアリングギヤボックス１８の図中上方に
は、操舵アシスト力を入力するためのギヤ収納部１８ａ
が膨出形成され、このギヤ収納部１８ａの上端側方には
操舵ロッド１２の軸と平行配置されるモータ２６が装着
される。

上記モータ２６の出力軸２６ａは上記ギヤ収納部１８ａ
内に突出され、出力軸２６ａに設けられた出力ギヤ２８
は、ギヤ収納部１８ａ内のアイドラーギヤ２８ａを介し
て上記ポールナツト２２の外側に設番プられる入力ギヤ
２８ｂに噛合され、モータ２６の回転は出力ギャ２８．
アイドラーギヤ２８ａ、入力ギヤ２８ｂを介してポール
ナツト２２に伝達される構成となっている。

３０は操舵力の入力部としての第１傘歯車で、この第１
傘歯車３０は中心軸が操舵０ツド１２の軸直角方向に対
して若干傾斜して配置され、かつ、第１傘歯車３０の軸
部３０ａは、ベアリング３２゜３２８を介してステアリ
ングギヤボックス１８に回転自在に支持されると共に、
軸部３０ａはステアリングギヤボックス１８から上方に
突出される。

そして、上記軸部３０ａの突出部分には図外のステアリ
ングシャフト間が連結され、ステアリングホイールの操
舵力がステアリングシャフトを介して第１傘歯車３０に
入力され、操舵により第１傘歯車３０が回転される。

上記第１傘歯車３０は、操舵ロッド１２の外周に嵌合さ
れる第２傘歯車３４に噛合され、第１傘歯車３０の回転
に伴って第２傘歯車３４が回転される。

上記第２傘歯車３４には上記ポールナツト２２方向に延
設される筒状部３４ａが一体に形成され、筒状部３４ａ
を有する第２傘歯車３４は、ベアリング３６．３６ａを
介してステアリングギヤボックス１８内側に回転自在に
支持される。

上記筒状部３４ａは、筒状部３４ａと上記ポールナツト
２２との間に形成される操舵トルク検出部３８を介して
ポールナツト２２と連結され、このポールナツト２２に
は上記モータ２６からの回転力と共に上記第１傘歯車３
０からの操舵力が伝達される。

上記操舵トルク検出部３８は第２図、第３図に示したよ
うに、ポールナツト２２の端部外周に上記筒状部３４ａ
の端部が相対回転可能に嵌合された当該嵌合部に形成さ
れ、この操舵トルク検出部３８はポールナツト２２から
突設された突起部４０が、筒状部３４ａ内側に形成され
た凹部４２に、周方向両側に間隙σをもって挿入される
と共に、ポールナツト２２と筒状部３４ａとの両者に形
成した凹部４４．４６間に圧縮コイルスプリング４８を
周方向に収納して構成され、圧縮コイルスプリング４８
の両端に配置されるシート５０．５０ａを介して上記凹
部４４．４６の周方向両側は押圧される。

従って、上記操舵トルク検出部３８は、操舵トルクが作
用しない時には、圧縮コイルスプリング４８の押圧力に
より、ポールナツト２２及び筒状部３４ａは第２図に示
すように中立位置、つまり突起部４０の周方向両側に等
しい間隙σが設けられる状態に設定される。

そして、操舵時等にあって操舵トルクが作用すると上記
操舵トルク検出部３８は作動され、筒状部３４ａとポー
ルナツト２２とは上記間隙σの範囲内で圧縮スプリング
４８を圧縮しつつ相対回転され、突起部４０が凹部４２
の内側に当接した後は、筒状部３４ａとポールナツト２
２とが一体に回転される。

尚、上記圧縮スプリング４８はポールナツト２２と筒状
部３４ａとを中立位置に設定するように作動し、操舵ト
ルクが無くなった時には第２図の状態に戻される。

上記ポールナツト２２と筒状部３４ａとの間の正逆方向
の相対回転は、ポテンションメータ５２を介してそれぞ
れ検出され、このポテンションメータ５２がポールナツ
ト２２．筒状部３４８間の相対回転、つまり操舵トルク
を検出した時には、この検出値を図外のコントローラに
出力し、コントローラから上記モータ２６に駆動信号が
出力される。

ところで、この実施例では、上記第１傘歯車３０からポ
ールナツト２２に至る間に設けられた第２傘歯車３４お
よび操舵トルク検出部３８によって回転伝達機構５４が
構成され、回転伝達機構５４は第１傘歯車３０の回転つ
まりステアリングホイールの回転をポールナツト２２に
比例的に伝達する。

ここで本実施例にあっては、操舵ロッド１２の図中右端
部にウオーム部２０とボールジヨイント１４との間に位
置して、軸方向に延びる案内溝１００と、上記ステアリ
ングギヤボックス１８から突出され、案内溝１００に摺
動可能に嵌合される規制ビン１０２とによって回転規制
手段１０４が構成される。

上記案内溝１００は中央部分が操舵ロッド１２の軸方向
に延び、かつ、両端部分が互いに逆方向に滑らかに湾曲
される。

また、第１図は操舵ロッド１２が中立位置、つまり走行
輪の直進状態にあり、この中立位置では上記規制ビン１
０２は図示するように案内溝１００の延長方向に対して
中央に位けしている。

以上の構成により本実施例のステアリング装置１０にあ
っては、直進時にあって操舵されない時は、操舵トルク
検出部３８が中立状態に保持されるためモータ２６は駆
動されず、直進状態が継続される。

一方、コーナリング時等にあってステアリングホイール
を操舵した時には、この操舵による回転は第１傘歯１１
３０から第２傘歯車３４に比例的に伝達され、この伝達
された操舵回転で筒状部３４ａが回転して操舵トルク検
出部３８を作動させる。

すると、操舵トルク検出部３８の突起部４０は凹部４２
内側に当接して、第２傘歯車３４に伝達された操舵によ
る回転がポールナツト２２に伝達される。

このとき、上記操舵トルク検出部３８が作動されている
ことがらモータ２６は駆動され、モータ２６の駆動によ
り発生する操舵アシスト力は、出力ギャ２８．アイドラ
ーギヤ２８ａ、入力ギヤ２８ｂを介してポールナツト２
２に上記操舵力と共に入力され、これによりポールナツ
ト２２は回転される。

このように、ポールナツト２２が回転されると、ポール
ナツト２２は軸方向の移動が阻止されている関係上、ポ
ールナツト２２にウオーム部２０を介して螺合された操
舵ロッド１２は、軸方向（第１図中左右方向）に移動さ
れ、タイ０ッド１６を介して走行輪を転舵する。

この転舵時、上記操舵ロッド１２は回転規制手段１０４
によって軸回りの回転が規制されるため、ポールナツト
２２とウオーム部２０との間の螺合抵抗に影響されるこ
となく、ポールナツト２２の回転を確実に操舵ロッド１
２の軸方向移動に変換することができ、ステアリングホ
イールから走行輪に至る操舵力の伝達効率が著しく向上
される。

ところで、本実施例にあっては上記回転規制手段１０４
の案内溝１００の両端部分が互いに逆方向に湾曲してあ
り、しかも湾曲方向はウオーム部２０の各ねじ溝と同一
方向に傾斜されているため、操舵ロッド１２の移動に伴
って規制ビン１０２が湾曲部分を通過する際には、操舵
ロッド１２はポールナツト２２にねじ込まれる方向に回
転する。

従って、ステアリングホイールの許容回転の終端部では
、一定のステアリングホイールの舵角に対する操舵ロッ
ド１２の移動９は増大され、走行輪の転舵角つまり実舵
角が大きくなる。

このため、車庫入れ等にあってステアリングホイールを
捨て切りする際には、ステアリングホイールの回転量が
少なくて済み、機敏な旋回性能を１９ることができる。

尚、上記案内溝１００の両端部分は、第４図中実線に示
すように湾曲させることなく中央部分から連続する直線
状に形成してもよく、また、同図中破線に示すように上
記第１図に示した方向とは逆方向にそれぞれ湾曲させて
もよい。

このように、案内溝１００を全長に亘って直線状に形成
した場合は、操舵の全領域でステアリングホイールの舵
角に比例した実舵角が得られると共に、案内溝１００の
両端部分を逆方向に湾曲させた場合は、ステアリングホ
イールの許容回転の終端部において、ステアリングホイ
ールの舵角に対する実舵角を小さくして、操舵力の軽減
、特に操舵アシスト力を発生するモータの負荷を少なく
することができる。

なお、上記操舵ロッド１２の回転は、操舵ロッド１２の
両端部のボールジヨイント１４によって許容される。

第５図はステアリングホイールの舵角に対する操向輪の
実舵角の関係を示し、同図中、実線で示す特性Ａは案内
溝１００を全長に亘って直線状とした場合、−点鎖線で
示す特性Ｂは案内溝１００の両端部分をウオーム部２０
のねじ溝と同方向に湾曲させた場合、そして、破線で示
す特性Ｃは案内ｉ１００の両端部分を上記ねし溝とは逆
方向に湾曲させた場合である。

なお、本実施例にあってはモータ２６で発生される操舵
アシスト力が入力されるポールナツト２２にステアリン
グホイールからの操舵力が入力されるため、操舵力の入
力部としての第１傘歯車３０をポールナツト２２により
近づけて配置することができ、ステアリングギヤボック
ス１８の小型化を図ることができる。

また、本実施例では操舵力の入力部として第１傘歯車３
０を用い、この第１傘歯車３０を回転伝達機構５４の第
２傘歯車３４に噛合させたものを開示したが、これに限
ることなく操舵力の入ツノ部および回転伝達機構５４は
、ステアリングシャフト回転を比例的にポールナツト２
２に伝達できるものであればよい。

さらに、本実施例では操舵トルク検出部３８を上記回転
伝達機構５４に組み入れたものを示したが、これに限る
ことなく操舵トルク検出部をステアリングシャフト等地
の部位に配置してもよく、このように操舵トルク検出部
３８を回転伝達機構５４から検出することによって、上
記操舵力の入力部をポールナツト２２に更に近づけるこ
とができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の車両のステアリング装置に
あっては、操舵ロッドのウオーム部に螺合されるナツト
部材にステアリングホイールからの操舵力を入力させ、
これらナツト部材と該操舵力の入力部との間に比例的に
回転伝達する回転伝達機構を設けたので、ステアリング
ホイール回転に応じて上記ナツト部材を回転させること
ができる。

また、このようにウオーム部に螺合されたナツト部材を
回転した際、ナツト部材は軸方向の移動が規制されてい
る関係上、操舵ロッドは軸方向移動されるが、操舵ロッ
ドの回転は回転規制手段によって規制される。

従って、上記ナツト部材の回転がウオーム部を介して操
舵ロッドに入力される際、ナツト部材とウオーム部との
間に螺合抵抗に影響されることなく、上記ナツト部材の
回転を無駄なく操舵ロッド簡の軸方向移動に変換するこ
とができるため、ステアリングホイールから走行輪に至
る操舵力の伝達効率を著しく向上することができるとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部断面図、第２図は
第１図中の■−■線における拡大断面図、第３図は操舵
トルク検出部の一実施例を示す断面図、第４図は本発明
に用いられる回転規制手段の他の実施例を示す要部正面
図、第５図は本発明において舵角と実舵角との関係を示
す特性図である。 １０・・・・・・・・・ステアリング装２１２・・・・
・・・・・操作ロッド １８・・・・・・・・・ステアリングギヤボックス２０
・・・・・・・・・ウオーム部 ２２・・・・・・・・・ポールナツト（ナツト部材）２
６・・・・・・・・・モータ ３０・・・・・・・・・第１傘歯車（操舵力の入力部）
５４・・・・・・・・・回転伝達機構 １０４・・・・・・回転規制手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 操舵ロッドにウォーム部を形成すると共に、該ウォーム
   部に軸方向の移動が規制されるナット部材を螺合する一
   方、該ナット部材とステアリングホィールからの操舵力
   の入力部との間に、該ステアリングホィールの回転を該
   ナット部材に比例的に伝達する回転伝達機構を設け、か
   つ、該操舵ロッドの回転を規制する回転規制手段を設け
   たことを特徴とする車両のステアリング装置。