JPH10194136A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステアリングホイールの中立位置を維持しつ
つステアリングホイール舵角の車輪への伝達比を変える
ことができる操舵制御装置を提供することである。 【解決手段】 ステアリングホイールに連結され円錐状
に形成されたピニオン１２と、両端が操舵輪に連結され
前記ピニオンと平行に位置するラック歯を有するラック
バー１０と、前記ピニオン１２と前記ラックバー１０の
間に介在して前記ピニオン１２の軸線方向に変位調整可
能な回転力伝達手段１６とを備える。

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、ステアリングホ
イールの操作量に対する転舵輪の転舵角を可変する可変
機構を設けた操舵制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開昭６１−１２２０７３号公報
に開示されているように、ステアリングホイール舵角の
車輪への伝達比を変えることができるステアリング装置
が存在する。このステアリング装置は、ステアリングホ
イール舵角を車輪へ伝達する伝達系の途中に摩擦車式伝
達比可変機構を設け、車速に応じてステアリングホイー
ル舵角の車輪への伝達比を変えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ステアリング装置においては、伝達比可変機構として摩
擦車式伝達比可変機構を用いているため、操舵中にギヤ
比を変化させた場合には、ステアリングホイールの中立
点のずれが生じていた。

【０００４】この発明の課題は、ステアリングホイール
の中立位置を維持しつつステアリングホイール舵角の車
輪への伝達比を変えることができる操舵制御装置を提供
することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の操舵制御
装置は、ステアリングホイールに連結され円錐状に形成
されたピニオンと、両端が操舵輪に連結され前記ピニオ
ンと平行に位置するラック歯を有するラックバーと、前
記ピニオンと前記ラックバーの間に介在して前記ピニオ
ンの軸線方向に変位調整可能な回転力伝達手段とを備え
ることを特徴とする。

【０００６】この請求項１記載の操舵制御装置によれ
ば、円錐状のピニオンとラックバーとの間に、ピニオン
歯とラック歯の噛み合い状態を維持しながら変位可能な
回転力伝達手段を介在させ、この回転力伝達手段を変位
させることでピニオン歯に対するラック歯の噛合位置が
変わり、ステアリングホイールの中立位置がずれること
なくステアリングホイール舵角の車輪への伝達比を変え
ることができる。

【０００７】また、請求項２記載の操舵制御装置は、請
求項１記載の操舵制御装置の前記回転力伝達手段が、前
記ラックバーの軸線方向に変位可能なボールと、このボ
ールを支持する支持手段と、この支持手段を前記ピニオ
ンの軸線方向に変位させる変位手段とを備えることを特
徴とする。

【０００８】この請求項２記載の操舵制御装置によれ
ば、回転力伝達手段にボールを用いているためがたつき
が無く円滑にステアリングホイール舵角の車輪への伝達
比を変えることができる。

【０００９】また、請求項３記載の操舵制御装置は、請
求項１記載の操舵制御装置の前記ピニオン歯又は前記ラ
ック歯の内、少なくとも一方のピッチ間隔を不等ピッチ
としたことを特徴とする。

【００１０】この請求項３記載の操舵制御装置によれ
ば、ピニオン歯又はラック歯の内の少なくとも一方のピ
ッチを不等ピッチとしているため、舵角の変化によって
もステアリングホイール舵角の車輪への伝達比を変える
ことができる。

【００１１】

【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操舵制御装置の説明を行う。

【００１２】まず、図１〜図４を参照して、この発明の
第１の実施の形態にかかる操舵制御装置２の説明を行
う。ここで、図１は操舵制御装置２の概略平面図、図２
は操舵制御装置２の概略側面図、図３は操舵制御装置２
（図１）のＡ−Ａ断面図、図４は操舵制御装置２のピニ
オンの歯部の展開図及びラックの平面図である。

【００１３】図中、符号１０で示すものは両端が操舵輪
に連結されているラックバーであり、このラックバー１
０には、図４（ａ）に示すように、等間隔に直線状のラ
ック歯が形成されている。また、符号１２で示すものは
円錐形状を有するピニオンであり、ステアリングホイー
ルに連結されたステアリングシャフト１４の先端に設け
られている。このピニオン１２には、図４（ｂ）に示す
ように、円錐形状の歯面に等間隔に直線状のピニオン歯
が形成されている。なお、このピニオン１２は、ピニオ
ン歯が不連続となる点を有する。即ち、図４（ｂ）のａ
点とａ点、ｂ点とｂ点が接続されるため、この接続され
た部分においてピニオン歯が不連続になる。

【００１４】ラックバー１０のラック歯とピニオン１２
のピニオン歯は、ボール１６を挟んで噛み合わされてい
る。ここでボール１６は、ギヤ比可変アクチュエータ１
８により高さの調整が可能なボールガイド２０のボール
保持部２０ａによりラックバー１０とピニオン１２の間
において位置決めされている。

【００１５】また、ボールガイド２０のボール保持部２
０ａの各端には、ボールチューブ２２の端がそれぞれ接
続されており、ボール１６はボールチューブ２２を介し
て循環可能とされている。

【００１６】上述のラックバー１０、ピニオン１２、ボ
ール１６、ボールガイド２０及びボールチューブ２２
は、ハウジング２４内に収容されている。更に、ハウジ
ング２４内には、ラックバー１０をピニオン１２に対し
て付勢支持するラックガイド２６が設けられており、こ
のラックガイド２６はハウジング２４に固定されたナッ
ト２８及びプラグ３０とラックガイド２６との間に配設
された図示しないスプリングによりラックバー１０方向
に付勢されている。

【００１７】次に、この操舵制御装置２の作動について
説明する。車両が高速で走行している場合には、ギヤ比
可変アクチュエータ１８によりボールガイド２０を図２
の図面下方向、即ち、ピニオン１２の軸線下方向に移動
させ、円錐形状のピニオン１２の直径の小さい部分とラ
ックバー１０との間にボール１６を位置させる。また、
車両が低速で走行している場合には、ギヤ比可変アクチ
ュエータ１８によりボールガイド２０を図２の図面上方
向、即ち、ピニオン１２の軸線上方向に移動させ、円錐
形状のピニオン１２の直径の大きい部分とラックバー１
０との間にボール１６を位置させる。

【００１８】ステアリングホイールの操作に伴いピニオ
ン１２が回転すると、このピニオン１２の回転角度が、
ボール１６を介してラックバー１０の水平方向の移動量
に変換される。即ち、ピニオン１２は、直径の小さい部
分に比較して直径の大きい部分の方が歯数が多くなって
いることから、ステアリングホイールを所定角度切った
場合に、ピニオン１２の直径の小さい部分にボール１６
が位置している時（高速走行時）に比較して、ピニオン
１２の直径の大きい部分にボール１６が位置している時
（低速走行時）の方が車輪の舵角、即ち、ステアリング
ホイール舵角の車輪への伝達比が大きくなる。

【００１９】従って、低速走行時における操舵輪の操舵
が容易になる一方、高速走行時における走行安定性が向
上する。なお、ギヤ比可変アクチュエータ１８をアンチ
ロックブレーキシステム等の車速信号、即ち車速に対応
した電圧に基づき制御することにより車速に基づくギヤ
比の可変が容易に実現できる。

【００２０】また、ボール１６がピニオン１２のピニオ
ン歯とラックバー１０のラック歯とに噛み合った状態
で、ピニオン１２の回転角をラックバー１０に伝達して
いるため、ステアリングホイールの中立位置を維持しつ
つステアリングホイール舵角の車輪への伝達比を変える
ことができる。

【００２１】なお、この操舵制御装置２のピニオン１２
は、ピニオン歯に不連続な領域を有することから、ステ
アリングホイールのロックツーロックが１回転以内のギ
ヤ比の場合に適応可能である。

【００２２】次に、図５〜図７を参照して、この発明の
第２の実施の形態にかかる操舵制御装置の説明を行う。
ここで、図５はこの操舵制御装置のラック及びピニオン
を示す図であり、図６はこの操舵制御装置のピニオンの
歯部の展開図及びラックの平面図であり、図７はこの操
舵制御装置のオーバオールギヤ比と車速との関係を示す
グラフである。なお、この操舵制御装置の説明において
は、第１の実施の形態にかかる操舵制御装置２の構成と
同一の構成には、第１の実施の形態の説明で用いた符号
を付して詳細な説明は省略する。

【００２３】この操舵制御装置は、操舵制御装置２のピ
ニオン１２を図５に示すピニオン４０に変更したもので
ある。即ち、ピニオン４０は、円錐形状の歯面４０ａに
等間隔に直線状のピニオン歯が形成されていると共に、
円錐形状の歯面４０ａの上部に円筒形状の歯面４０ｂを
有し、この円筒形状の歯面４０ｂにも等間隔で直線状の
ピニオン歯が形成されている。

【００２４】なお、円錐形状の歯面４０ａに形成されて
いるピニオン歯と円筒形状の歯面４０ｂに形成されてい
るピニオン歯とは連続しており、ボール１６が円錐形状
の歯面４０ａのピニオン歯と円筒形状の歯面４０ｂのピ
ニオン歯との間で相互に移動可能とされている。

【００２５】また、このピニオン４０は、円錐形状の歯
面４０ａにおいてピニオン歯が不連続となる点を有す
る。即ち、図６のｂ点とｂ点、ｄ点とｄ点が接続される
ため、この接続された部分においてピニオン歯が不連続
になる。一方、円筒形状の歯面４０ｂは、連続したピニ
オン歯を有する。

【００２６】次に、この操舵制御装置の作動について説
明する。なお、この操舵制御装置は、ステアリングホイ
ールのロックツーロックが１回転以上のギヤ比の場合に
適応される。

【００２７】ステアリングホイールを１回転以上回転さ
せる車速、即ち、低速の場合には、ギヤ比可変アクチュ
エータ１８によりボールガイド２０（図２参照）を移動
させ、円筒形状の歯面４０ｂとラックバー１０との間に
ボール１６を位置させる。ステアリングホイールの操作
に伴いピニオン４０が回転すると、このピニオン４０の
回転角度が、ボール１６を介してラックバー１０の水平
方向の移動量に変換される。即ち、円筒形状の歯面４０
ｂは連続なピニオン歯を有するため、ステアリングホイ
ールを１回転以上回転させることができる。

【００２８】一方、ステアリングホイールを１回以上回
転させない車速、即ち、高速の場合には、ギヤ比可変ア
クチュエータ１８によりボールガイド２０（図２参照）
を移動させ、円錐形状の歯面４０ａとラックバー１０と
の間にボール１６を位置させる。即ち、車速が上がるに
したがい円錐形状の歯面４０ａの直径の小さい部分にボ
ール１６を位置させる。

【００２９】従って、図７に示すように、車速が上がる
に従ってオーバオールギヤ比（タイヤを１度切る場合に
ステアリングホイールを切る角度）が大きくなるため、
高速走行時における走行安定性が向上する。なお、図７
のグラフに示すａ〜ｄの各符号は、図６のピニオン４０
上のａ〜ｄ点に対応するものであり、図７は、ピニオン
４０上のａ〜ｄ点にボール１６が位置する場合の車速に
対するオーバオールギヤ比を表すものである。

【００３０】次に、図８〜図９を参照して、この発明の
第３の実施の形態にかかる操舵制御装置の説明を行う。
ここで、図８はこの操舵制御装置のピニオンの歯部の展
開図及びラックの平面図であり、図９はこの操舵制御装
置のオーバオールギヤ比と車速との関係を示すグラフで
ある。なお、この操舵制御装置の説明においては、第１
の実施の形態にかかる操舵制御装置２の構成と同一の構
成には、第１の実施の形態の説明で用いた符号を付して
詳細な説明は省略する。

【００３１】この操舵制御装置は、操舵制御装置２のピ
ニオン１２及びラックバー１０を図８に示すピニオン４
２又はラックバー１１に変更したものである。即ち、ピ
ニオン４２は、円錐形状の歯面４２ａに間隔の異なる
（不等ピッチ）、即ち、操舵角度が小さい領域において
は間隔が大きく、操舵角度が大きい領域においては間隔
が小さい直線状のピニオン歯が形成されている。また、
円錐形状の歯面４２ａの上部に円筒形状の歯面４２ｂを
有し、この円筒形状の歯面４２ｂにも円錐形状の歯面４
２ａに設けられているピニオン歯に対応したピニオン歯
が形成されている。また、ピニオン４２ではなくラック
バー１１に間隔の異なる（不等ピッチ）ラック歯を設け
てもよい。

【００３２】なお、円錐形状の歯面４２ａに形成されて
いるピニオン歯と円筒形状の歯面４２ｂに形成されてい
るピニオン歯とは連続しており、ボール１６が円錐形状
の歯面４２ａのピニオン歯と円筒形状の歯面４２ｂのピ
ニオン歯との間で相互に移動可能とされている。また、
このピニオン４２も第１の実施の形態にかかるピニオン
１２と同様にピニオン歯が不連続となる点を有する。

【００３３】この操舵制御装置においては、舵角により
ギヤ比を変えることが可能になる。即ち、図９に示すよ
うに、舵角が小さい領域においては、オーバオールギヤ
比が大きく、舵角が大きい領域においては、オーバオー
ルギヤ比が小さくなる。

【００３４】なお、この操舵制御装置においては、ピニ
オン４２にピニオン歯が不連続となる点を有するため、
ステアリングホイールとピニオン４２との間に減速機を
設けて、ステアリングホイールの最大操舵量に対してピ
ニオン４２の回転量が１回転以下となるギヤ比とする必
要がある。また、ボールガイドの動きを制限することに
よりピニオン４２の回転量を制限するようにしてもよ
い。

【００３５】次に、図１０を参照して、この発明の第４
の実施の形態にかかる操舵制御装置の説明を行う。ここ
で、図１０はこの操舵制御装置のラック及びピニオンを
示す図である。なお、この操舵制御装置の説明において
は、第１の実施の形態にかかる操舵制御装置２の構成と
同一の構成には、第１の実施の形態の説明で用いた符号
を付して詳細な説明は省略する。

【００３６】この操舵制御装置は、操舵制御装置２のピ
ニオン１２を図１０に示すピニオン４４に変更したもの
である。即ち、ピニオン４４は、曲面形状の歯面４４ａ
にピニオン歯が形成されていると共に、曲面形状の歯面
４４ａの上部に円筒形状の歯面４４ｂを有し、この円筒
形状の歯面４４ｂにもピニオン歯が形成されている。な
お、曲面形状の歯面４４ａに形成されているピニオン歯
と円筒形状の歯面４４ｂに形成されているピニオン歯と
は連続しており、ボール１６が曲面形状の歯面４４ａの
ピニオン歯と円筒形状の歯面４４ｂのピニオン歯との間
で相互に移動可能とされている。また、このピニオン４
４も第１の実施の形態にかかるピニオン１２と同様に、
符号Ａで示すピニオン歯が不連続となる点を有する。

【００３７】この操舵制御装置においては、歯面４４ａ
の曲面形状を変えることにより所望のギヤ比を得ること
ができる。即ち、歯面４４ａを図１０（ａ）、（ｂ）で
示す曲面形状とすることにより、非線形に変化するギヤ
比を得ることができる。

【００３８】また、車速感応パワーステアリング装置の
油圧反力の分岐油圧を利用して、ギヤ比可変アクチュエ
ータを制御する場合等においても、歯面４４ａの曲面形
状を変えることにより線形や非線形に変化するギヤ比を
得ることも可能である。

【００３９】なお、上述の各実施の形態においてボール
ガイドとピニオンとの間にスペーサ５０を設けることが
望ましい。スペーサ５０は、ピニオンが収容される円錐
状の空間を形成するものであり、このスペーサ５０を設
けることによりボールが外に転がり出ることを防止でき
る。

【００４０】また、上述の各実施の形態においては、ボ
ール１６の位置をボールガイド２０により定めていた
が、これに限らず、図１２に示すように、下面に複数の
凹部を有する上部ボール保持部材５２ａ及び上面に複数
の凹部を有する下部ボール保持部材５２ｂによりボール
を挟んでボール保持部材５２を構成し、このボール保持
部材５２の位置をギヤ比可変アクチュエータ等により変
えることにより、操舵制御装置のギヤ比を変えるように
してもよい。

【００４１】また、図１３に示すように、ボールの中心
に穴を開けこの穴にワイヤー等を通してボール保持部材
５４を構成し、このボール保持部材５４のワイヤー等を
ギヤ比可変アクチュエータ等により上下させることによ
り、操舵制御装置のギヤ比を変えるようにしてもよい。

【００４２】

【発明の効果】この発明によれば、円錐状のピニオンと
ラック歯を有するラックバーとの間に、ピニオン歯とラ
ック歯の噛み合い状態を維持しながら変位可能な回転力
伝達手段を介在させ、この回転力伝達手段を変位させる
ことでピニオンにおける噛合位置が変わり、ステアリン
グホイールの中立位置がずれることなくステアリングホ
イール舵角の車輪への伝達比を変えることができる。

【００４３】また、回転力伝達手段にボールを用いる場
合には、がたつきが無く円滑にステアリングホイール舵
角の車輪への伝達比を変えることができる。

【００４４】また、ピニオン又はラックの歯の内の少な
くとも一方のピッチを不等ピッチとする場合には、舵角
の変化によってもステアリングホイール舵角の車輪への
伝達比を変えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態にかかる操舵制御
装置の概略平面図である。

【図２】この発明の第１の実施の形態にかかる操舵制御
装置の概略側面図である。

【図３】この発明の第１の実施の形態にかかる操舵制御
装置（図１）のＡ−Ａ断面図である。

【図４】この発明の第１の実施の形態にかかる操舵制御
装置のピニオンの歯部の展開図及びラックの平面図であ
る。

【図５】この発明の第２の実施の形態にかかる操舵制御
装置のラックバー及びピニオンの概略図である。

【図６】この発明の第２の実施の形態にかかる操舵制御
装置のピニオンの歯部の展開図及びラックの平面図であ
る。

【図７】この発明の第２の実施の形態にかかる操舵制御
装置のオーバオールギヤ比と車速との関係を示すグラフ
である。

【図８】この発明の第３の実施の形態にかかる操舵制御
装置のピニオンの歯部の展開図及びラックの平面図であ
る。

【図９】この発明の第３の実施の形態にかかる操舵制御
装置のオーバオールギヤ比と車速との関係を示すグラフ
である。

【図１０】この発明の第４の実施の形態にかかる操舵制
御装置のラックバー及びピニオンの概略図である。

【図１１】この発明の実施の形態にかかるスペーサを示
す図である。

【図１２】この発明の実施の形態にかかるボール支持手
段の変形例である。

【図１３】この発明の実施の形態にかかるボール支持手
段の変形例である。

【符号の説明】

２…操舵制御装置、１０，１１…ラックバー、１２…ピ
ニオン、１４…ステアリングシャフト、１６…ボール、
１８…ギヤ比可変アクチュエータ（変位手段）、２０…
ボールガイド（支持手段）、２０ａ…ボール保持部、２
２…ボールチューブ、２４…ハウジング、２６…ラック
ガイド、４０，４２，４４…ピニオン、４０ａ，４２
ａ，４４ａ…円錐形状の歯面、４０ｂ，４２ｂ，４４ｂ
…円筒形状の歯面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールに連結され、円錐
   状に形成されたピニオンと、 両端が操舵輪に連結され、前記ピニオンと平行に位置す
   るラック歯を有するラックバーと、 前記ピニオンと前記ラックバーの間に介在して前記ピニ
   オンの軸線方向に変位調整可能な回転力伝達手段と、 を備えることを特徴とする操舵制御装置。
2. 【請求項２】 前記回転力伝達手段は、 前記ラックバーの軸線方向に変位可能なボールと、この
   ボールを支持する支持手段と、この支持手段を前記ピニ
   オンの軸線方向に変位させる変位手段とを備えることを
   特徴とする請求項１記載の操舵制御装置。
3. 【請求項３】 前記ピニオンの歯又は前記ラックの歯の
   内、少なくとも一方のピッチ間隔を不等ピッチとしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の操舵制御装置。