JPH0752819A - 車輪の補助操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主操舵用のステアリングギヤボックスを車幅
方向へ変位させて車輪を補助操舵するステアリングギヤ
ボックス変位手段の消費エネルギーを減ずる。 【構成】 スタブシャフト２へのステアリング操作はス
テアリングギヤボックス１を介してラック４の変位に変
換され、ラック４に連接された車輪を主操舵する。モー
タ９を駆動すると、これにより回転されるウオーム１０
がウオームギヤ１１を介してステアリングギヤボックス
１を車幅方向へ変位させ、ラック４に連接された車輪を
補助操舵する。ところで、ステアリングギヤボックス１
がブラケット５，６により、何ものにも拘束されること
なく車幅方向へ摺動変位可能に支持されているため、モ
ータ９が弾性材の変形を介してステアリングギヤボック
ス１を変位させる必要がなく、消費エネルギーを減じ得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、前輪等の車輪を、ステ
アリングギヤボックスによる主操舵とは別に補助操舵す
るようにした、車輪の補助操舵装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】車輪を補助操舵するに当たっては従来、
例えば特開昭５８−２１４４５７号公報に記載された前
輪補助操舵装置の如く、ステアリング操作をステアリン
グギヤボックスにより車輪転舵系に伝達して車輪を主操
舵する時、該ステアリングギヤボックスを車幅方向へ変
位させて車輪を補助操舵し、車輪舵角の切り増しや、切
り戻しを行うのが普通である。

【０００３】そして、ステアリングギヤボックスを車幅
方向へ変位可能に支持するに際して従来は、上記文献に
も記載の如く、ステアリングギヤボックスを弾性材によ
り車体に取り付け、該弾性材の変形を介してステアリン
グギヤボックスを車幅方向へ変位させるのが普通であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かように弾性
材の変形を介してステアリングギヤボックスを車幅方向
へ変位させる従来の車輪補助操舵装置の構成では、当該
変位を生起させるアクチュエータが、弾性体の弾性反力
に抗してステアリングギヤボックスを変位させ得るよう
に強力なものであるを要する。

【０００５】従って、アクチュエータが油圧シリンダで
ある場合、シリンダ径を大きくせざるを得ず、大型とな
ってそのレイアウトが困難であるし、重量的にも不利益
を被る他、シリンダの作動に要求される油量が多くて、
オイルポンプの駆動に要するエネルギーロスが多くなる
のを免れない。また、アクチュエータが電動モータであ
る場合も、これが大型となって、そのレイアウトを困難
にする他、消費電力が多くなって、車載バッテリの大型
化が不可避である。

【０００６】本発明は、ステアリングギヤボックスを車
幅方向へ変位させるに際し、弾性材の変形を介してこれ
を行う必要がないようにして、上記の問題を解消するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的のため本発明に
よる車輪の補助操舵装置は請求項１に記載の如く、ステ
アリングホイールの回転をステアリングギヤを介し車輪
に伝達して当該車輪を主操舵すると共に、前記ステアリ
ングギヤを支持するステアリングギヤボックスの車幅方
向変位により前記車輪を補助操舵するようにした車輪操
舵装置において、前記ステアリングギヤボックスを車体
に対し、車幅方向へ何の拘束もなく摺動変位し得るよう
支持し、該ステアリングギヤボックスの車幅方向摺動変
位量を、実変位量と目標変位量との偏差に基きフィード
バック制御するステアリングギヤボックス変位手段を設
けたものである。

【０００８】ところで、かかる構成においては請求項２
に記載の如く、上記ステアリングギヤボックス変位手段
を、駆動手段と、該駆動手段からの動力をステアリング
ギヤボックスに非可逆的に伝達してステアリングギヤボ
ックスの車幅方向変位を生起させる非可逆伝動機とによ
り構成するのが良い。

【０００９】さらに、何れの構成を採用するにしても請
求項３に記載の如く、上記ステアリングギヤボックス変
位手段を、ステアリングギヤボックスの変位量に対して
極く小さな変位量の弾性体を介し、車体に取着するのが
良い。

【００１０】

【作用】車輪は、ステアリングギヤボックスにより主操
舵されると共に、該ステアリングギヤボックスの車幅方
向変位により補助操舵される。

【００１１】ところで、かかる作用を生起させるために
本発明は、上記ステアリングギヤボックスを車体に対
し、車幅方向へ何の拘束もなく摺動変位し得るよう支持
し、該ステアリングギヤボックスの車幅方向摺動変位量
を、ステアリングギヤボックス変位手段で、実変位量と
目標変位量との偏差に基きフィードバック制御するよう
にしたから、ステアリングギヤボックスを当該フィード
バック制御に当り車幅方向へ変位させるに際し、この変
位を生起させる上記ステアリングギヤボックス変位手段
が弾性材の変形を介してこれを行う必要がなく、従って
その分、当該ステアリングギヤボックス変位手段が強力
なものである必要がなくなる。

【００１２】これがため、ステアリングギヤボックス変
位手段が油圧シリンダである場合、そのシリンダ径が小
さいままでよく、小型となってそのレイアウト自由度が
高まるし、重量的にも有利である他、シリンダの作動に
要求される油量が少なくて、オイルポンプの駆動に要す
るエネルギーロスも最小にし得る。また、ステアリング
ギヤボックス変位手段が電動モータである場合も、これ
が小型となって、そのレイアウトを容易にする他、消費
電力が少なくて、車載バッテリの小型化が可能である。

【００１３】また、請求項２の本発明は、ステアリング
ギヤボックス変位手段を、駆動手段と、該駆動手段から
の動力をステアリングギヤボックスに非可逆的に伝達し
てステアリングギヤボックスの車幅方向変位を生起させ
る非可逆伝動機とにより構成したから、ステアリングギ
ヤボックスを車体に対し、車幅方向へ何の拘束もなく摺
動変位し得るよう支持したと言っても、このステアリン
グギヤボックスが、車輪からの外力によって不所望に変
位されるのを回避することができ、車輪からの外力で補
助操舵制御が不正確になるのを防止し得る。

【００１４】さらに、請求項３の本発明は、ステアリン
グギヤボックス変位手段を、ステアリングギヤボックス
の変位量に対して極く小さな変位量の弾性体を介し、車
体に取着する構成としたから、ステアリングギヤボック
スの変位制御、つまり車輪の補助操舵制御にほとんど影
響を与えることなしに、フラッターや、シミーや、キッ
クバックを当該弾性体で吸収することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明一実施の態様になる車輪の補助
操舵装置を示し、１はラック・ピニオン型ステアリング
ギヤボックスである。このステアリングギヤボックス１
はスタブシャフト２を具え、該スタブシャフト２の内端
における図５に示すピニオン３と、これに噛合するラッ
ク４とのギヤ組により構成する。

【００１６】ステアリングギヤボックス１は図１に示す
ように両端近傍を夫々、ブラケット５，６により車幅方
向へ何の拘束もなく摺動変位し得るよう支持する。これ
らブラケット５，６は当然内部に塵挨等が侵入しない構
造とし、夫々図２に示す如き同様なブッシュ７により車
体８に取着する。

【００１７】一方のブラケット５は、内部に、補助操舵
用駆動手段としてのモータ９により駆動されるウオーム
１０を収容可能な空所を持つ中空形状とし、このウオー
ムをステアリングギヤボックス１に形成したウオームギ
ヤ１１に噛合させ、これらで、モータ９からステアリン
グギヤボックス１への動力は高い効率で伝達するが、逆
のステアリングギヤボックス１からモータ９への動力伝
達を禁止、若しくはほとんど不能にする非可逆伝動機１
２を構成する。なお、非可逆伝動機１２としては、上記
に代えハイポドギヤを用いてもよいことは言うまでもな
い。また、非可逆伝動機１２は補助操舵用駆動手段とし
てのモータ９とで、ステアリングギヤボックス変位手段
１３を構成する。

【００１８】ブラケット５，６を車体８に取着するため
のブッシュ７は図２に明示するように、アウタスリーブ
７ａと、その内部に挿入したインナスリーブ７ｂと、こ
れらスリーブ間に介在させて加硫接着した環状ゴム７ｃ
とで構成する。実用に際しては、アウタスリーブ７ａを
ブラケット５，６に圧入嵌着し、インナスリーブ７ｂ
を、これに挿通した図示せざるボルトで車体８に固定す
る。

【００１９】なお、この実用に際しブッシュ７は、ステ
アリングギヤボックス１からブラケット５，６への軸線
方向外力Ｑ（図２参照）を、環状ゴム７ｃがその径方向
に入力されるような向きに配置する。この場合、ブッシ
ュ７のＱ方向における撓み量と、ブッシュ７に作用する
力との関係は、図３に示す如きものとなり、ブッシュ７
の撓み量を大幅に制限することができる。

【００２０】従ってかかる配置によればブッシュ７は、
ブラケット５，６を弾性的に車体８に取着して、ステア
リングギヤボックス１からのフラッターや、シミーや、
キックバックを車体８に伝わらないよう吸収すると雖
も、この際におけるステアリングギヤボックス１の軸線
方向変位を、手段１３によるステアリングギヤボックス
１の補助操舵用変位量に対し極く小さなものにとどめ、
舵角制御にほとんど影響を与えることのないようにする
ことができる。

【００２１】なお、ブッシュ７は図４に示す如くに構成
してもよい。本例では、アウタスリーブ７ａおよびイン
ナスリーブ７ｂ間に中間スリーブ７ｄを介在させ、該中
間スリーブ７ｄと、アウタスリーブ７ａおよびインナス
リーブ７ｂとの間に夫々、環状ゴム７ｅ，７ｆを加硫接
着させる。かかる構成によれば、環状ゴム７ｅ，７ｆの
弾性係数を異ならせることで、ブッシュ７の撓み量特性
を図３とは違う非線形特性にすることさえ可能となる。

【００２２】上記の車輪操舵装置は図５の如くに実用す
る。即ち、ブラケット５，６により車体に取着したステ
アリングギヤボックス１のスタブシャフト２には、ステ
アリングホイール２１を結合し、ラック４の両端には、
車輪（前輪）２２のステアリングリンケージに連結す
る。そして、モータ９によるステアリングギヤボックス
１のストローク制御をコントローラ２３により行うこと
とし、これがためコントローラ２には、図１に示すよう
にブラケット５内に設けられてステアリングギヤボック
ス１の実変位量（実補助舵角）を検出するストークセン
サ１４からの信号、車速Ｖを検出する車速センサ２４か
らの信号、およびステアリングホイール操舵角θを検出
する操舵角センサ２５からの信号を入力する。

【００２３】上記実施例の作用を次に説明する。ステア
リングホイール２１を操作すると、その回転がピニオン
３およびラック４を介して車輪２２に伝達され、車輪２
２をステアリングホイール操舵角θに比例した舵角だけ
主操舵することができる。

【００２４】車輪２２を補助操舵するに際しては、モー
タ９を駆動してウオーム１０を回転させる。これにより
ステアリングギヤボックス１がウオームギヤ１１を介し
て車幅方向にストロークされ、上記の通り主操舵された
車輪２２を切り増し、または切り戻す補助操舵を行うこ
とができる。

【００２５】なお、当該補助操舵の制御に当たって、コ
ントローラ２３は操舵角θ、車速Ｖから、例えば前記文
献に示された如くにして目標補助舵角を演算し、センサ
１４で検出したステアリングギヤボックス１の実変位
量、つまり実補助舵角と、上記目標補助舵角との偏差に
応じて、この偏差がなくなるようステアリングギヤボッ
クス１をストロクさせるべく、モータ９を駆動制御す
る。

【００２６】ところで、かかる車輪２２の補助操舵に際
してストロークされるステアリングギヤボックス１が車
体に対し、ブラケット５，６により何の拘束もなく摺動
変位し得るよう支持されていることから、当該ストロー
クを生起させるモータ９が、何等弾性体を変形させるよ
うな力までをも必要とせず、従ってモータ９を小型にす
ることができ、そのレイアウトも容易になるし、何より
も消費電力の節約に伴い車載バッテリの小型化を図り得
る。

【００２７】また、ギヤ１０および１１よりなる非可逆
伝動機１２は、上記の作用効果にもかかわらず、ステア
リングギヤボックス１からの外力がモータ９の作動位置
を狂わせ、ステアリングギヤボックス１が不所望に変位
されてしまうのを防止することができ、上記補助操舵制
御を正確に実行させ得る。

【００２８】更にブッシュ７は、前記の配置に起因し
て、ブラケット５，６を弾性的に車体８に取着し、従っ
てステアリングギヤボックス１からのフラッターや、シ
ミーや、キックバックを車体８に伝わらないよう吸収し
得ると雖も、この際におけるステアリングギヤボックス
１の軸線方向変位を、ステアリングギヤボックス１の上
記補助操舵用変位量に対し極く小さなものにとどめ、舵
角制御にほとんど影響を与えることがない。

【００２９】図６は本発明の他の例を示し、本例では前
述した例におけるモータ９に代え、油圧シリンダ３１，
３２でステアリングギヤボックス１を車幅方向へ変位さ
せるようにする。これらシリンダ３１，３２は、前述し
た例と同様にして車体８に取着したブラケット５，６
に、シリンダ本体３３を取り付け、ステアリングギヤボ
ックス１をこれらシリンダ本体３３に液密封止状態で摺
動自在に貫通させる。これにより、ステアリングギヤボ
ックス１は前述した例と同様に、何の拘束もなく車幅方
向に摺動変位し得るよう車体８に支持される。そして、
シリンダ本体３３に摺動自在に嵌合したシリンダ３１，
３２のピストン３４はステアリングギヤボックス１に固
着し、該ピストン３４の両側に作動室３５，３６を画成
する。

【００３０】本例における車輪補助操舵装置の実用に当
たっては、図７に示すように両シリンダ３１，３２の作
動室３５，３６に連絡油圧回路３７，３８を接続し、こ
れら回路中に常閉のフェールセーフ弁３９，４０を挿入
する。そして、回路３７，３８と、圧力源４１およびド
レン回路４２との間にサーボ弁４３を挿入する。このサ
ーボ弁４３は両側にソレノイド４３ａ，４３ｂを具え、
これらソレノイドを共にＯＦＦする時、回路３７，３８
を圧力源４１およびドレン回路４２の何れにも通じさせ
ず、ステアリングギヤボックス１のストローク位置を現
在のままに保って現在の補助舵角を維持し、またソレノ
イド４３ａ，４３ｂの一方をＯＮする時、その通電量に
応じた圧力Ｐ1 ，Ｐ2 を、対応する側の回路３８，３７
に発生させて、シリンダ３１（３２）を介しステアリン
グギヤボックス１のストローク位置を変化させることに
より、補助舵角を変更するものとする。

【００３１】フェールセーフ弁３９，４０およびサーボ
弁４３は、前記実施例におけると同様なコントローラ２
３により制御する。即ち、コントローラ２３は制御系が
正常な間、フェールセーフ弁３７，３８をＯＮして開通
し、以下の補助舵角制御を実行する。つまり、センサ２
５，２４で検出した操舵角θ、車速Ｖから、例えば前記
文献に示された如くにして目標補助舵角を演算し、セン
サ１４で検出したステアリングギヤボックス１の実変位
量、つまり実補助舵角と、上記目標補助舵角との偏差に
応じて、この偏差がなくなるようステアリングギヤボッ
クス１をストロクさせるべく、サーボ弁４３のソレノイ
ド４３ａ，４３ｂを介した圧力Ｐ1 ，Ｐ2 の制御を実行
する。

【００３２】ところで、かかる車輪２２の補助操舵に際
してストロークされるステアリングギヤボックス１が車
体に対し、ブラケット５，６によりシリンダ３１，３２
を介し、何の拘束もなく摺動変位し得るよう支持されて
いることから、当該ストロークを生起させるシリンダ３
１，３２が、何等弾性体を変形させるような力までをも
必要とせず、従ってこれらシリンダ３１，３２を小径化
して小型にすることができ、そのレイアウトも容易にな
るし、何よりも作動油量が少なくてオイルポンプの駆動
負荷を最小にし得る。

【００３３】コントローラ２３は更に、この補助舵角制
御中に自己診断を行い、異常が発生した時、フェールセ
ーフ弁３９、４０を共にＯＦＦして遮断する。この遮断
によりステアリングギヤボックス１はストロークし得な
くなり、故障時にステアリングギヤボックス１がでたら
めにストローク制御されるのを防止することができる。

【００３４】

【発明の効果】かくして本発明による車輪の補助操舵装
置は、請求項１に記載の如く、この補助操舵を行うため
にステアリングギヤボックスを車幅方向に変位可能にす
るに際し、該ステアリングギヤボックスを車体に対し、
車幅方向へ何の拘束もなく摺動変位し得るよう支持し、
該ステアリングギヤボックスの車幅方向摺動変位量を、
その実変位量と目標変位量との偏差に基きステアリング
ギヤボックス変位手段が、フィードバック制御するよう
構成したから、ステアリングギヤボックスを当該フィー
ドバック制御に当り車幅方向へ変位させるに際し、この
変位を生起させる上記ステアリングギヤボックス変位手
段が弾性材の変形を介してこれを行う必要がなく、従っ
てその分、当該ステアリングギヤボックス変位手段が強
力なものである必要がなくなる。

【００３５】これがため、ステアリングギヤボックス変
位手段が油圧シリンダである場合、そのシリンダ径が小
さいままでよく、小型となってそのレイアウト自由度が
高まるし、重量的にも有利である他、シリンダの作動に
要求される油量が少なくて、オイルポンプの駆動に要す
るエネルギーロスも最小にし得る。また、ステアリング
ギヤボックス変位手段が電動モータである場合も、これ
が小型となって、そのレイアウトを容易にする他、消費
電力が少なくて、車載バッテリの小型化が可能である。

【００３６】また、請求項２に記載した本発明の構成に
よれば、ステアリングギヤボックス変位手段を、駆動手
段と、該駆動手段からの動力をステアリングギヤボック
スに非可逆的に伝達してステアリングギヤボックスの車
幅方向変位を生起させる非可逆伝動機とにより構成した
から、ステアリングギヤボックスを車体に対し、車幅方
向へ何の拘束もなく摺動変位し得るよう支持したと言っ
ても、このステアリングギヤボックスが、車輪からの外
力によって不所望に変位されるのを回避することがで
き、車輪からの外力で補助操舵制御が不正確になるのを
防止し得る。

【００３７】さらに、請求項３に記載した本発明の構成
によれば、ステアリングギヤボックス変位手段を、ステ
アリングギヤボックスの変位量に対して極く小さな変位
量の弾性体を介し、車体に取着する構成としたから、ス
テアリングギヤボックスの変位制御、つまり車輪の補助
操舵制御にほとんど影響を与えることなしに、フラッタ
ーや、シミーや、キックバックを当該弾性体で吸収する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車輪補助操舵装置の一実施例を示
す要部横断平面図である。

【図２】同例におけるステアリングギヤボックス支持用
ブラケットの車体取り付けブッシュを示す断面図であ
る。

【図３】同ブッシュの、ステアリングギヤボックス変位
方向における撓み量と力との関係を示す特性図である。

【図４】図３に示す車体取り付けブッシュの他の例を示
す断面図である。

【図５】図１における車輪補助操舵装置の制御システム
を示す系統図である。

【図６】本発明による車輪補助操舵装置の他の例を示す
要部横断平面図である。

【図７】同例における車輪補助操舵装置の制御システム
を示す系統図である。

【符号の説明】

１ ステアリングギヤボックス ３ ピニオン ４ ラック ５ ブラケット ６ ブラケット ７ ブッシュ ８ 車体 ９ モータ（駆動手段） 10 ウオーム 11 ウオームギヤ 12 非可逆伝動機 13 ステアリングギヤボックス変位手段 14 ストロークセンサ 21 ステアリングホイール 22 車輪 23 コントローラ 24 車速センサ 25 操舵角センサ 31 シリンダ 32 シリンダ 33 シリンダ本体 34 ピストン 39 フェールセーフ弁 40 フェールセーフ弁 43 サーボ弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールの回転をステアリ
   ングギヤを介し車輪に伝達して当該車輪を主操舵すると
   共に、前記ステアリングギヤを支持するステアリングギ
   ヤボックスの車幅方向変位により前記車輪を補助操舵す
   るようにした車輪操舵装置において、 前記ステアリングギヤボックスを車体に対し、車幅方向
   へ何の拘束もなく摺動変位し得るよう支持し、 該ステアリングギヤボックスの車幅方向摺動変位量を、
   実変位量と目標変位量との偏差に基きフィードバック制
   御するステアリングギヤボックス変位手段を設けたこと
   を特徴とする車輪の補助操舵装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ステアリングギ
   ヤボックス変位手段を、駆動手段と、該駆動手段からの
   動力をステアリングギヤボックスに非可逆的に伝達して
   ステアリングギヤボックスの車幅方向変位を生起させる
   非可逆伝動機とにより構成したことを特徴とする車輪の
   補助操舵装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記ステア
   リングギヤボックス変位手段を、ステアリングギヤボッ
   クスの変位量に対して極く小さな変位量の弾性体を介
   し、車体に取着したことを特徴とする車輪の補助操舵装
   置。