JPH10324253A - 車両用舵角可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧を使用しない簡略な構造で伸縮運動を行
える車両用舵角可変装置を提供する 【解決手段】 舵角可変装置１は、モータ１０を駆動さ
せることによってネジ部８を回転させ、このネジ部８の
回転によってネジ部８の軸方向にナット部９を移動させ
て、自ら伸縮運動を行うようになっており、さらにネジ
部８とナット部９は、これらのかみ合いによる摩擦力に
よって、ネジ部８の軸方向の荷重で伸縮運動を行うこと
を禁止するロック機構になっている。すなわち、モータ
駆動によるナット部９の移動によって伸縮運動が行え、
さらに、ネジ部８とナット部９のかみ合いによる摩擦力
によって、ネジ部８の軸方向の荷重に対して伸縮運動が
行われないようにしているため、伸縮位置の保持するた
めにモータ１０を駆動する必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステアリング装置
に内蔵されたステアリングラックとタイヤの間に配さ
れ、車両前輪の舵角の調節を行う車両用舵角可変装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両前輪の舵角調整を行うものと
して車両用舵角可変装置（以下、舵角可変装置という）
がある。この舵角可変装置は、ハンドル操舵に応じて横
方向に移動するステアリングラックと操舵輪（前輪）と
の間に設けられ、ステアリングラックと操舵輪の距離を
調整することによって上記舵角調整を行っている。

【０００３】この舵角可変装置として特開平４−２２８
３７０号公報に示されるものがある。この装置は、装置
に内蔵されたシリンダを油圧移動させることによって装
置自体を伸縮させており、これによってステアリングラ
ックと操舵輪の距離の調節を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記舵
角可変装置は油圧を用いて舵角調整を行うものであるた
め、シリンダに油圧を供給するための回路や、回路中に
設けるアキュムレータ等が必要となり、装置自体の構造
が複雑になるという問題がある。また、シリンダ内の油
は、油圧を制御する弁等を通じて漏れてしまうため、シ
リンダの位置（装置の伸縮位置）を保持する為には常に
油圧をかけ続けなければならず、その分のエネルギー消
費が生じるという問題がある。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みたもので、油圧を
使用しない簡略な構造で伸縮運動を行える車両用舵角可
変装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、以下の技術的手段を採用する。請求項１に記載の発
明においては、舵角可変装置は、モータ（１０）を駆動
させることによってネジ部（８）を回転させ、このネジ
部（８）の回転によってネジ部（８）の軸方向にナット
部（９）を移動させて、自ら伸縮運動を行うようになっ
ており、さらにネジ部（８）とナット部（９）は、これ
らのかみ合いによる摩擦力によって、ネジ部（８）の軸
方向の荷重で伸縮運動を行うことを禁止するロック機構
になっていることを特徴とする。

【０００７】このように、モータ駆動によるネジ部
（８）の回転によってナット部（９）を移動させ、この
ナット部（９）の移動によって伸縮運動を行っているた
め油圧による力を必要としない。このため、油圧によっ
てラック（４）と操舵輪（３）の距離を可変させる場合
に比して装置の簡略化を図ることができる。さらに、ネ
ジ部（８）とナット部（９）は、これらのかみ合いによ
る摩擦力によって、ネジ部（８）の軸方向の荷重で伸縮
運動を行うことを禁止するロック機構になっているた
め、伸縮位置を保持するためにモータ（１０）を駆動す
る等の必要がないため、そのためのエネルギー消費がな
い。

【０００８】具体的には、ネジ部（８）とナット部
（９）のかみ合いによる摩擦力によって、ラック（４）
等から受けるネジ部（８）の軸方向の荷重による伸縮運
動を禁止するためには、請求項２に示すように、ネジ部
（８）における、ネジのつるまき角βと、ネジ部（８）
とナット部（９）のかみ合い部分における摩擦係数μの
関係が、μ≧ｔａｎβの関係であればよい。

【０００９】請求項３に記載の発明においては、ナット
部（９）とネジ部（８）を密着させるように、ナット部
（９）をネジ部（８）の軸方向のいずれか一方に押さえ
付ける付勢手段（２０、３０）を設けていることを特徴
とする。ネジ部（８）とナット部（９）のかみ合い部分
は若干隙間が空くようになっているため、その隙間によ
ってガタが生じる可能性があるが、このようにナット部
（９）をネジ部（８）に密着させるように付勢手段（２
０、３０）を設けることによって、このようなガタを防
止することができる。

【００１０】なお、付勢手段（２０、３０）としては、
弾性体、例えばスプリングを適用することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。 （第１実施形態）図１に舵角可変装置１を車両における
ステアリング装置２とステアリング２ａの操作によって
角度変化する操舵輪（本図では右前輪）３の間に組付け
た時の模式図を示す。図１に示すように、舵角可変装置
１は、ステアリング装置２内に備えられたステアリング
ラック４と操舵輪３との間に備えられている。

【００１２】そして、舵角可変装置１の両側にはボール
ジョイント５、６が設けられており、これらのボールジ
ョイント５、６によってステアリングラック４と操舵輪
３に備えられたナックルアーム７に接続されている。な
お、このナックルアーム７はボールジョイント７ａを介
して操舵輪３に接続されており、本実施形態ではボール
ジョイント７ａに対してナックルアーム７が車両後方に
有る場合を示している。

【００１３】図１に示す舵角可変装置１の断面模式図を
図２に示す。以下、図２に基づき舵角可変装置１の構成
について説明する。舵角可変装置１の両側には、上述し
たようにステアリングラック４と操舵輪３に接続される
ボールジョイント５、６が備えられている。そして、一
方のボールジョイント５は、舵角可変装置１がステアリ
ングラック４と略直線を成すように構成されていて、主
に操舵輪の上下運動に伴って角度変化できるようになっ
ている。また、他方のボールジョイント６は、ナックル
アーム７がステアリングラック４に対して角度変化でき
るように構成されている。

【００１４】舵角可変装置１は、台形ネジからなりモー
タ駆動によって回転するネジ部８と、このネジ部８にか
み合っているナット部９を備えており、ネジ部８の回転
によってナット部９がネジ部８の軸方向に移動するよう
になっている。これにより舵角可変装置１の伸縮運動が
成されている。なお、ネジ部８とナット部９がかみ合う
部分には円滑剤としてのグリスが塗布されている。

【００１５】モータ１０には、モータ駆動によって回転
運動を行うピニオン１０ａが一体形成されている。ま
た、ネジ部８には、ネジ部８の軸と同軸となるギア１１
が一体結合されている。そして、モータ駆動によるピニ
オン１０ａの回転運動によってギア１１が回転し、この
ギア１１の回転と共にネジ部８が回転するようになって
いる。なお、ギア１１はピニオン１０ａよりも径大にな
っており、これによりピニオン１０ａの回転が減速され
るようになっている。また、ギア１１はギア１１の軸方
向に分割される金属製の第１ハウジング１２で覆われて
おり、ネジ部８がネジ部８の軸方向に移動しないように
なっている。上記ボールジョイント５は、この第１ハウ
ジング１２と一体になっている。

【００１６】なお、第１ハウジング１２内には、ギア１
１を支持するベアリング１３ａ〜１３ｄが取り付けられ
ており、このベアリング１３ａ〜１３ｄによってギア１
１が第１ハウジング１２内を容易に回転できる様になっ
ている。また、ネジ部８は、ナット部９と共に筒形状の
第２ハウジング１４に覆われている。この第２ハウジン
グ１４は、ネジ１５によって第１ハウジング１２に固定
されている。

【００１７】ナット部９には、スクリュー１６ａによっ
て固定されたキー１６が備えられている。また、第２ハ
ウジング１４には、上記キー１６が差し込まれるキー溝
１７がネジ部８の軸方向に延設されており、舵角可変装
置１の伸縮時にはこのキー溝１７をキー１６が摺動する
ようになっている。これらキー１６及びキー溝１７によ
ってナット部９がネジ部８の回転と共に回転しないよう
になっているため、ネジ部８を回転させると、ナット部
９が第２ハウジング１４内を摺動するようになってい
る。なお、第２ハウジング１４の内周には、摩擦係数が
小さいブッシュ１８が備えられており、このブッシュ１
８によって第２ハウジング１４内をナット部９が摺動し
易いようになっている。

【００１８】第２ハウジング１４のうち第１ハウジング
１２と反対側の開口部は、窓穴を備えたキャップ１９に
よって塞がれる。このキャップ１９とナット部９の間
に、所定のセット荷重を有するスプリング（付勢手段）
２０が備えられており、このスプリング２０の弾性力に
よってナット部９はネジ部８の方向、すなわちステアリ
ングラック４の方向に押し付けられている。これによ
り、ナット部９とネジ部８は密着するようになってい
る。

【００１９】ネジ部８とナット部９のかみ合う部分は微
小な隙間が空くため、ガタが発生する可能性があるが、
スプリング２０がナット部９をネジ部側に押し付けてい
るので、このようなガタを防止することができる。ナッ
ト部９には、ナット部９の軸方向に直線を成すシャフト
２１が一体接合されている。そして、このシャフト２１
の端部には、ボールジョイント６を備えたタイロッド２
２がナット２３によって接合されている。このとき、ナ
ット２３は、ブラケット２４を挟み込むかたちでシャフ
ト２１とタイロッド２２とを固定している。なお、タイ
ロッド２２とシャフト２１によってナット部９からボー
ルジョイント６にかけての長さ調整が行えるようになっ
ており、他車種間において舵角可変装置１が共用できる
ようにしている。

【００２０】第２ハウジング１４の外壁面に、ストロー
クセンサ２５がネジ締め固定されている。ストロークセ
ンサ２５は、筒状部２５ａとロッド２５ｂを備えてお
り、筒状部２５ａ内をロッド２５ｂが摺動できるように
なっている。ロッド２５ｂはナット２６によって上記ブ
ラケット２４に接続されており、シャフト２１の移動と
共にロッド２５ｂが移動するようになっている。このロ
ッド２５ｂの移動量によって、シャフト２１の移動量
（舵角可変装置１の伸縮量）を検出している。

【００２１】ここで、ネジ部８の構成を詳細に説明す
る。ネジ部８は、車両走行中にネジ部８の軸方向に荷重
がかかった時に、モータ駆動によらないで舵角可変装置
１が伸縮するのを防止するために、ネジのつるまき角β
とネジ部８及びナット部９の摩擦係数μの関係が、μ≧
ｔａｎβを満たすように形成されている。

【００２２】ネジ部８のつるまき角βと、ネジ部８の軸
方向にかかる荷重によって作用する力関係を図３に示
す。但し、Ｗはネジ部８の軸方向にかかる荷重、Ｐはネ
ジ部８のピッチ、ｄはネジ部８の有効径である。ネジ部
８の軸方向に荷重がかかっても、舵角可変装置１を伸縮
させないようにするためには、ネジ部８の軸方向にかか
る荷重Ｗによってネジ部８を回転させようとする力より
も、ネジ部８とナット部９の摩擦によって生じる力の方
が大きくなるようにすればよい。従って、Ｗｓｉｎβ≦
μＷｃｏｓβの関係、つまりｔａｎβ≦μの関係を満た
せば舵角可変装置１を伸縮させないようにすることがで
きる。

【００２３】これにより、有効径ｄやピッチＰを選択す
る等して、ネジ部８をネジのつるまき角βとネジ部８及
びナット部９の摩擦係数μの関係がμ≧ｔａｎβを満た
すように、ネジ部８及びナット部９を形成している。な
お、この関係はネジ部８の軸方向にかかる荷重Ｗに関係
ないため、この関係を満たすかぎり荷重Ｗによって舵角
可変装置１が伸縮されることはない。

【００２４】これにより、ネジ部８の軸方向に荷重がか
かっても、ネジ部８とナット部９がセルフロック機構と
して働き、舵角可変装置が伸縮しないようにできる。次
に、舵角可変装置１の作動を説明する。モータ１０を正
転駆動した場合とモータ１０を逆転駆動した場合におけ
る舵角可変装置１の模式図をそれぞれ図４、図５に示
す。以下、図２、図４、図５に基づき舵角可変装置１の
作動説明を行う。

【００２５】図示しないが、電子制御装置（ＥＣＵ）を
介して車輪速センサやヨーレイトセンサ及び上述したス
トロークセンサ２５から送られてくる信号に基づいてモ
ータ１０が駆動され、このモータ駆動によって舵角可変
装置１の伸縮が行われる。初期状態においては図２に示
すように、ナット部９が中間地点に位置しており、舵角
可変装置１が伸縮いずれも行える中立点となっている。

【００２６】そして、モータ１０を正転駆動させると、
ピニオン１０ａが回転する。これにより、ギア１１３が
減速されて回転すると共にネジ部８が回転する。このと
き、ナット部９はキー１６及びキー溝１７によって回転
しないようになっているため、ネジ部８が回転するとナ
ット部９は第２ハウジング１４内を紙面左方向に摺動す
る。そして、舵角可変装置１の伸縮量をストロークセン
サ２５が検出し、所定の伸縮量になったときにモータ駆
動が止められる。これによって、図４に示すように、ス
プリング２０が伸ばされた状態となる。

【００２７】このとき、ネジ部８とナット部９における
有効径ｄとピッチＰを上述したように、μ≧ｔａｎβと
なるようにしているため、ネジ部８及びナット部９がセ
ルフロック機構として働き、モータ駆動を行わなくても
伸縮位置が保持される。次に、モータ１０を逆転駆動さ
せると、ピニオン１０ａはモータ１０を正転駆動した時
の逆の回転を行う。これにより、ギア１１やネジ部８は
モータ１０を正転駆動した時と逆の回転を行い、ナット
部９は第２ハウジング１４内を紙面右方向に摺動する。
そして、舵角可変装置１の伸縮量をストロークセンサ２
５が検出し、所定の伸縮量になったときにモータ駆動が
止められる。これによって、図５に示すように、スプリ
ング２０が押しつぶされた状態となり、上述と同様に伸
縮位置が保持される。

【００２８】このように、モータ１０の正転駆動・逆転
駆動に伴ってナット部９を紙面左右方向に摺動させて舵
角可変装置１を伸縮させ、モータ駆動を止めることによ
って伸縮位置を保持するようになっている。なお、所定
の制御が終了すると、舵角可変装置１は、モータ１０の
正転駆動によって縮まっていた場合にはモータ１０の反
転駆動を行って中立点に戻り、モータ１０の反転駆動に
よって伸びていた場合には、モータ１０の正転駆動を行
って中立点に戻るようになっている。

【００２９】続いて、本実施形態に示す舵角可変装置１
を実際に車両に取り付けた時における作動説明を図６〜
図８に基づき説明する。なお、ここでは操舵輪３が右前
輪であることを前提として説明を行う。図６は、運転者
がステアリング２ａを操作していない場合であって、舵
角可変装置１が伸縮していない場合を示している。

【００３０】通常時には、舵角可変装置１は、図６のよ
うに伸縮せずに中立点に位置しており、操舵輪３が直進
方向に向くようになっている。図７は、運転者がステア
リングを操作していない場合において、舵角可変装置１
が伸ばすことによって操舵輪３を左向きに傾けていると
きを示している。また、図８は、運転者がステアリング
２ａを操作していない場合において、舵角可変装置１が
縮めることによって操舵輪３を右向きに傾けているとき
を示している。

【００３１】例えば、車両が走行中に横風を受けて軌道
にズレが生じた場合には、軌道修正を行う必要がある
が、運転者がステアリング２ａを操作していなくても舵
角可変装置１の伸縮によって横風による軌道のズレを補
正することができる。なお、このズレの補正は、車両の
旋回方向の動きの検出を行うヨーレイトセンサ（図示し
ない）によって行われており、このヨーレイトセンサか
らの情報に基づいて舵角可変装置１の伸縮が行われる。

【００３２】また、車両直進走行時において、走行安定
性を向上させるために、車両前輪を若干内側に向けるト
ーインと呼ばれる車輪配置も、舵角可変装置１を伸縮さ
せることによって、例えば、車速や路面μ等の走行条件
によって変化させることも可能となる。すなわち、車速
が高い程、また路面が小さいほどトーインを大きくして
直進安定性を向上させることができる。

【００３３】図９は、運転者がステアリング２ａを左に
切り込んだ場合を示している。一般的に、車両が高速走
行を行っている時には、操舵角に対して操舵輪３があま
り曲がらないようにしたい。また、逆に車両が低速走行
を行っており、交差点を曲がる場合等には、少しの操舵
角で操舵輪３が大きく曲がるようにしたい。従って、図
に示すようにステアリング２ａを左に切り込んだ場合、
高速走行時には操舵輪３があまり左に曲がらないように
するために舵角可変装置１を縮ませ、低速走行時には操
舵輪３がより左に曲がるようにするために舵角可変装置
１を伸ばすようにしている。

【００３４】さらに、図のようにステアリング２ａを左
に切り込んだ場合において、車両がスピン傾向（例え
ば、オーバステア状態）にある時には、舵角可変装置１
にを伸ばして操舵輪３が右側を向くようにすることも可
能である。このようなスピン傾向にある場合には、瞬時
にステアリング２ａを逆方向に切り返すようなカウンタ
ーステアを行うことにより、車両を安定にできるからで
ある。このようなカウンターステアは高レベルな運転技
術を要求されるが舵角可変装置１を伸縮させることによ
って容易に行うことができる。

【００３５】なお、ここでは操舵輪３を右前輪として説
明を行ったが、左前輪側の舵角可変装置１についても状
況に応じた伸縮を行っている。例えば、車両を旋回させ
る時には、右前輪における舵角可変装置１とは伸縮が逆
になり、トーインの時には右前輪における舵角可変装置
１と同様の伸縮を行うようになっている。ここで、車両
を旋回させる場合について説明する。車両を旋回させる
場合、車輪（特に、旋回外輪）に大きなサイドフォース
がかかる。このサイドフォースによって舵角可変装置１
はネジ部８の軸方向の力を受ける。例えば、図９に示す
様に運転者がステアリング２ａを左に切り込んだ場合に
は、図中の矢印に示されるようにサイドフォースによっ
て、舵角可変装置１は圧縮方向（左車輪側の舵角可変装
置１の場合には引張方向）の力を受ける。このため、ナ
ット部９には、ネジ部８の軸方向に荷重がかかる。

【００３６】しかしながら、上述したように、ネジ部８
におけるネジのつるまき角βとネジ部８とナット部９の
摩擦係数μの関係が、ｔａｎβ≦μを満たす関係になっ
ているため、ネジ部８とナット部９がセルフロック機構
としての役割を果たし、舵角可変装置１が上記圧縮方向
の力によって縮められないよう機能する。これにより、
伸縮位置を保持することができる。

【００３７】そして、この伸縮位置の保持をネジ部８と
ナット部９における摩擦力によって行っているため、伸
縮位置の保持のためにモータ１０を駆動する等の必要が
ない。このため、伸縮位置の保持のためのエネルギー消
費がない。また、車輪を切り込んだ時に舵角可変装置１
はネジ部８の軸方向に力を受けるが、上述したようにス
プリング２０を設けているため、このような力によって
もガタを発生させないようにすることができる。

【００３８】このように、モータ駆動によって舵角可変
装置１の伸縮を行い、さらにネジ部８及びナット部９の
摩擦力によって伸縮位置の保持を行っているため、油圧
による力を必要としない。これにより、油圧によって舵
角可変装置１の伸縮を行う場合に比して装置の簡略化を
図ることができる。 （第２実施形態）図１０に本実施形態における舵角可変
装置１の断面構成図を示す。

【００３９】第１実施形態では、ガタ防止用のスプリン
グ２０をナット部９とキャプの間に設けたものを示した
が、本実施形態では、図１０に示すようにスプリング３
０をナット部９と第１ハウジング１２の間に設けてい
る。このようにスプリング３０をナット部９と第１ハウ
ジング１２の間に設けた場合には、ナット部９をネジ部
８から離れる方向へ押し付け、ナット部９とネジ部８の
隙間によって発生しようとするガタを防止することがで
きる。

【００４０】（他の実施形態）なお、上記実施形態で
は、ボールジョイント７ａに対して車両後方にナックル
アーム７が取り付けられた場合を示したが、図１１に示
すようにナックルアーム７がボールジョイント７ａに対
して車両前方に取り付けられている場合においても同様
に舵角可変装置１を適用することができる。

【００４１】この場合において、図１２に示すように運
転者がステアリングを切り込んだ時には、舵角可変装置
１は図中矢印に示されるように引張方向の力を受ける
が、上述したようにネジ部８とナット部９の摩擦力によ
って伸縮位置を保持することができ、上記実施形態と同
様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態にかかわる舵角可変装置を車両に
取り付けた場合の説明図である。

【図２】図１に示す舵角可変装置の断面構成図である。

【図３】ネジ部８及びナット部９と外部荷重Ｗにおける
力関係を示す説明図である。

【図４】図１に示す舵角可変装置の作動を説明するため
の図である。

【図５】図１に示す舵角可変装置の作動を説明するため
の図である。

【図６】直進走行時における操舵輪の動きを示す説明図
である。

【図７】直進走行時における操舵輪の動きを示す説明図
である。

【図８】直進走行時における操舵輪の動きを示す説明図
である。

【図９】車両旋回時における操舵輪の動きを示す説明図
である。

【図１０】第２実施形態にかかわる舵角可変装置の断面
構成図である。

【図１１】舵角可変装置の取り付け例を示す説明図であ
る。

【図１２】図１１に示す取り付け例を採用した場合に、
車両旋回時に舵角可変装置にかかる荷重を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１…舵角可変装置、２…ステアリング装置、３…操舵
輪、４…ステアリングラック、５、６…ボールジョイン
ト、７…ナックルアーム、７ａ…ボールジョイント、８
…ネジ部、９…ナット部、１０…モータ、１６…キー、
１７…キー溝、２０、３０…スプリング、２１…シャフ
ト、２２…タイロッド、２５…ストロークセンサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリング（２ａ）の操作に応じて車
   両横方向に移動するラック（４）と、操舵輪（３）との
   間に設けられ、自ら伸縮運動を行い前記ラック（４）と
   前記操舵輪（３）との距離を変化させることによって、
   前記操舵輪（３）の角度を変化させる車両用舵角可変装
   置において、 車両走行における情報に基づいて駆動されるモータ（１
   ０）と、 前記モータ（１０）を駆動させることによって回転する
   ネジ部（８）と、 前記ネジ部（８）とかみ合っており、前記ネジ部（８）
   の回転によって該ネジ部（８）の軸方向に移動するナッ
   ト部（９）とを備え、 前記ナット部（９）を前記ネジ部（８）の軸方向に移動
   させることによって前記伸縮運動を行っており、 前記ネジ部（８）と前記ナット部（９）は、これらのか
   み合いによる摩擦力によって、前記ネジ部（８）の軸方
   向の荷重に対して前記伸縮運動を禁止するロック機構に
   なっていることを特徴とする車両用舵角可変装置。
2. 【請求項２】 前記ネジ部（８）における、ネジのつる
   まき角βと、このネジ部（８）と前記ナット部（９）に
   おける摩擦係数μの関係が、μ≧ｔａｎβの関係になっ
   ていることを特徴とする請求項１に記載の車両用舵角可
   変装置。
3. 【請求項３】 前記ナット部（９）と前記ネジ部（８）
   を密着させるように、前記ナット部（９）を前記ネジ部
   （８）の軸方向のいずれか一方に押さえ付ける付勢手段
   （２０、３０）を設けていることを特徴とする請求項１
   又は２に記載の車両用舵角可変装置。