JPH11334604A

JPH11334604A - 車両用ステアリング装置

Info

Publication number: JPH11334604A
Application number: JP15043698A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Watanabe; 勝治渡辺; Yasuo Shimizu; 康夫清水
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】可変舵角比操舵機構によって、舵角比を機械
的に変えるようにした車両用ステアリング装置におい
て、ステアリングハンドルの操舵角に対する舵角比特性
の設定自由度を高めること。【解決手段】車両用ステアリング装置１は、ステアリ
ングハンドル２から操向車輪３，３に至るステアリング
系４に可変舵角比操舵機構５０を備え、この可変舵角比
操舵機構５０によって、ステアリングハンドル２の操舵
角に対する舵角比を機械的に変えるようにしたものであ
る。ステアリングハンドル２と可変舵角比操舵機構５０
との間に、ステアリングハンドル２の操舵角を所定の割
合で増減させる操舵角増減機構３０を介在させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両に搭載したステ
アリング装置に関し、特に、可変舵角比操舵機構を備え
たステアリング装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用ステアリング装置としては、ステ
アリングハンドルの操舵角に対する操向車輪の操舵角の
割合、すなわち、舵角比を車速に応じて自動的に変化さ
せるものがあり、例えば特開平７−２５７４０６号「車
両用可変舵角比操舵装置」の技術がある。

【０００３】この技術は、その公報の図１〜図３によれ
ば、ステアリングホイール１（番号は公報に記載された
ものを引用した。以下同じ。）に連結した入力軸１１
を、支持部材１４にこれと偏心して回転可能に支持し、
支持部材１４をモータ２７にて回転させることで、入力
軸１１の軸心を変位させて、入力軸１１の軸心と出力軸
１７の軸心との間の偏位量を調整するというものであ
る。この結果、入力軸１１の回転角に対する出力軸１７
の回転角の割合、すなわち、ステアリングハンドルの操
舵角と車輪の操舵角との舵角比は、公報の図５に示すよ
うに車速に応じて変わる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の可変舵角比
操舵装置は、舵角比が車速に応じて変化するので、公報
の図９で線ａ₂に示すように、ステアリングハンドルの
操舵角（回転角）に対するラックストロークも、車速に
応じて変化することになる。しかし、車速が定まれば、
入力軸１１の軸心と出力軸１７の軸心との間の、偏位量
は一定である。この結果、ハンドル回転角に対するラッ
クストロークの特性は、車速毎に１種類の特性に機械的
に定まる、いわゆる一義的に定まる特性となってしま
う。従って、ステアリングハンドルの操舵角に対する舵
角比の特性（舵角比特性）の、設定自由度は小さい。

【０００５】そこで、本発明の目的は、可変舵角比操舵
機構によって、舵角比を機械的に変えるようにした車両
用ステアリング装置において、ステアリングハンドルの
操舵角に対する舵角比特性の設定自由度を高めることが
できる技術を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１は、車両のステアリングハンドルから操向
車輪に至るステアリング系に可変舵角比操舵機構を備
え、この可変舵角比操舵機構によって、ステアリングハ
ンドルの操舵角に対する舵角比を機械的に変えるように
した車両用ステアリング装置において、ステアリングハ
ンドルと可変舵角比操舵機構との間に、ステアリングハ
ンドルの操舵角を所定の割合で増減させる操舵角増減機
構を介在させたことを特徴とする。ここで、「舵角比を
機械的に変える」とは、可変舵角比操舵機構における各
部材の位置関係を変えることにより、これに対応した特
定の１種類の舵角比特性に、変えることを意味するもの
であって、車速等の外部条件により、前記位置関係を変
更するものを含む。

【０００７】操舵角増減機構がない場合には、ステアリ
ングハンドルの操舵角と、可変舵角比操舵機構の入力側
回転角とは、一致する。例えば、操舵角が０°のとき
に、入力側回転角も０°である。また、操舵角が最大角
のときに、入力側回転角も上記最大角である。このた
め、可変舵角比操舵機構は、入力側回転角の全範囲（０
°〜最大角）にわたり、特定の舵角比特性にて舵角比を
変える。

【０００８】これに対し、操舵角増減機構を設けること
により、操舵角増減機構は、ステアリングハンドルの操
舵角を所定の割合で増減させて、可変舵角比操舵機構に
伝達する。例えば、操舵角を操舵角増減機構で減少させ
たときには、操舵角が０°のときに、入力側回転角は０
°である。また、操舵角が最大角度のときに、入力側回
転角は上記最大角を所定の割合で減少させた角度（減少
角）である。このため、可変舵角比操舵機構は、入力側
回転角の全範囲のうち、一部の狭い範囲（０°〜減少
角）で、特定の舵角比特性にて舵角比を変える。すなわ
ち、舵角比特性のうち、一部の範囲だけで舵角比を変え
る。

【０００９】このように、ステアリングハンドルの操舵
角を操舵角増減機構で増減させて、可変舵角比操舵機構
に伝達することにより、ステアリングハンドルの操舵角
に対して、舵角比特性のうち、どの範囲を使用するかを
選択することができる。従って、ステアリングハンドル
の操舵角に対する操向車輪の操舵角特性を、可変舵角比
操舵機構だけでなく、操舵角増減機構によっても設定す
ることができる。この結果、舵角比特性の設定自由度が
高まるので、車種毎の操舵感覚（操舵フィーリング）を
設定し易い。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見
るものとする。図１は本発明に係る車両用ステアリング
装置の全体構成図である。車両用ステアリング装置１
は、車両のステアリングハンドル２から操向車輪３，３
に至るステアリング系４に、操舵トルクセンサ１０、操
舵角増減機構３０及び可変舵角比操舵機構５０を、この
順に連結するようにして備えた電動パワーステアリング
装置である。詳しくは、車両用ステアリング装置１は、
ステアリングハンドル２にステアリングシャフト５を介
して、操舵トルクセンサ１０付き操舵角増減機構３０を
連結し、この操舵角増減機構３０の出力軸３７に自在継
手６，６を介して、可変舵角比操舵機構５０を連結した
ものである。

【００１１】これにより、ステアリングハンドル２で発
生したステアリング系４の操舵トルクを操舵トルクセン
サ１０で検出し、この検出信号に基づいて制御手段８が
制御信号を発生し、この制御信号に基づいて操舵トルク
に応じた補助トルクを電動機５２が発生し、補助トルク
を可変舵角比操舵機構５０のラック軸５５に付加するこ
とができる。ステアリングハンドル２と操舵角増減機構
３０との間に操舵トルクセンサ１０を介在させたので、
ステアリングハンドル２で発生した操舵トルクを直接的
に検出することができる。この結果、操舵トルクを一層
精度良く検出することができる。

【００１２】また、車両用ステアリング装置１は、車速
センサ７で検出した車速信号と、変位センサ８４で検出
した可変舵角比操舵機構５０の入力軸５７の偏心量信号
とに基づいて、制御手段８が車速に応じた舵角比制御信
号を発生し、この舵角比制御信号に基づいて、舵角比制
御用電動機８１にて可変舵角比操舵機構５０を駆動し
て、舵角比を制御するものである。すなわち、可変舵角
比操舵機構５０によって、ステアリングハンドル２の操
舵角に対する舵角比を機械的に変えることができる。な
お、「舵角比を機械的に変える」とは、可変舵角比操舵
機構５０における各部材（後述する入力軸、連結軸、出
力軸）の位置関係を変えることにより、これに対応した
特定の１種類の舵角比特性に、変えることを意味するも
のである。例えば、可変舵角比操舵機構５０によって、
ステアリングハンドル２の操舵角に対する操向車輪３，
３の操舵角の割合を、車速に応じた非線形特性を有して
変える。

【００１３】図２は本発明に係る操舵トルクセンサ付き
操舵角増減機構の断面図であり、操舵トルクセンサ１０
と操舵角増減機構３０とを一体的に組付けたことを示
す。操舵トルクセンサ１０は、ステアリングシャフト５
と操舵角増減機構３０の入力軸３１とをトーションバー
１１で連結し、ステアリングシャフト５と入力軸３１と
の間での相対ねじり変位を検出することにより、ステア
リング系４の操舵トルクを検出するものである。トーシ
ョンバー（弾性部材）１１は、文字通りトルクに対して
正確にねじれ角が発生するメンバーであって、操舵トル
クが作用すると、ステアリングシャフト５と入力軸３１
との間での相対ねじり変位を発生する。このトーション
バー１１は、上部を管状のステアリングシャフト５内に
挿通してピン１２で結合し、下部を入力軸３１の上部に
セレーション結合したものである。

【００１４】詳しくは、操舵トルクセンサ１０は、ステ
アリングシャフト５と入力軸３１とに掛け渡すことで、
両軸５，３１間の相対ねじれ変位に応じて軸方向へ変位
可能なコア１３付きスライダ１４と、このスライダ１４
の変位量（コア１３の変位量）を電気信号に変換するべ
くセンサ用ハウジング１５に取付けたコイル１６とで構
成した、非接触式操舵トルクセンサ（可変インダクタン
ス式センサ）である。更に詳しくは、円筒形状のスライ
ダ１４に傾斜溝１４ａと縦長のストレート溝１４ｂとを
形成し、傾斜溝１４ａにステアリングシャフト５のピン
１７を嵌合し、また、ストレート溝１４ｂに入力軸３１
のピン１８を嵌合することで、スライダ１４は相対ねじ
り変位に応じて軸方向へ変位可能である。図中、１９は
圧縮ばね、２１は軸受、２２は止め輪、２３はオイルシ
ール、２４はコネクタである。

【００１５】操舵角増減機構３０は、本実施の形態では
ステアリングハンドル２（図１参照）の操舵角を所定の
割合、例えば１／６の割合で低減させるものであり、ギ
ヤで２段減速する減速機構からなる。詳しくは、操舵角
増減機構３０は、トーションバー１１を介してステアリ
ングシャフト５に連結した入力軸３１と、入力軸３１に
一体に形成した第１小ギヤ３２と、第１小ギヤ３２と噛
み合う第１大ギヤ３３と、第１大ギヤ３３と一体に形成
した中間軸３４と、中間軸３４に一体に形成した第２小
ギヤ３５と、第２小ギヤ３５と噛み合う第２大ギヤ３６
と、第２大ギヤ３６と一体に形成した出力軸３７と、こ
れらの部材３１〜３７を収納するギヤケース３８とから
なる。

【００１６】各ギヤ３２，３３，３５，３６は平歯車で
ある。ステアリングシャフト５とトーションバー１１と
入力軸３１と出力軸３７とは、同心に配置したものであ
る。ギヤケース３８は、上ケース３８ａと下ケース３８
ｂと下部リッド３８ｃとを重ねて、ボルト止めするとと
もに、上ケース３８ａの上部をセンサ用ハウジング１５
の下部とボルト止めしたものである。図中、４１〜４６
は軸受、４７は止め輪、４８はオイルシールである。

【００１７】図３は本発明に係る可変舵角比操舵機構の
全体構成図であり、一部を断面して示す。可変舵角比操
舵機構５０は、ラックアンドピニオン機構５１、電動機
５２、ボールねじ５３を車幅方向に延びる固定ハウジン
グ５４に収納したものである。電動機５２は、固定ハウ
ジング５４の副ハウジング５４ａ内に収納した環状のス
テータ５２ａと、ステータ５２ａ内に同心的に配置した
ロータ５２ｂと、ロータ５２ｂに固定した管状の出力軸
５２ｃとからなる。ラックアンドピニオン機構５１のラ
ック軸５５は、出力軸５２ｃ内に回転可能に挿通すると
ともに、ボールねじ５３によって出力軸５２ｃと連結し
たものである。

【００１８】図４は図３の４−４線断面図である。可変
舵角比操舵機構５０は、固定ハウジング５４内に可動ハ
ウジング５６を回転可能に支持し、可動ハウジング５６
内に入力軸５７を回転可能に支持し、入力軸５７にカッ
プリング５８を介して出力軸５９を連結し、さらに、出
力軸５９を固定ハウジング５４に回転可能に支持したも
のである。可動ハウジング５６の回転中心と入力軸５７
の回転中心とは、互いに偏心している。入力軸５７は、
操舵角増減機構３０（図１参照）の出力軸３７に自在継
手６，６を介して連結した軸である。

【００１９】詳しくは、入力軸５７に軸直角方向への相
対移動可能に且つ相対回転不能にカップリング５８を連
結し、このカップリング５８の偏心した位置に出力軸５
９の偏心した部位を回転可能に連結したものである。な
お、固定ハウジング５４は、上部固定ハウジング５４ｂ
と下部固定ハウジング５４ｃとを重ねて、ボルト止めし
たものである。

【００２０】カップリング５８は、入力軸５７の下端に
一体に形成した上部フランジ６１と、上部フランジ６１
に複数のボール６２…（…は複数を示す。以下同じ。）
を介して連結した下部フランジ６３と、下部フランジ６
３の下端から下方へ延びて出力軸５９の連結孔５９ａに
連結した連結軸（中間軸）６４とからなる。詳しくは、
カップリング５８は、上部フランジ６１の下端面に側断
面視テーパ形状の連結溝６１ａを形成し、また、下部フ
ランジ６３の上端面に側断面視テーパ形状の連結溝６３
ａを形成し、これら連結溝６１ａ，６３ａに３つのボー
ル６２…を１列に並べて、連結溝６１ａ，６３ａのテー
パ面に当てることで、上・下部フランジ６１，６３間を
連結したものである。このため、カップリング５８は、
入力軸５７に対して、軸直角方向への相対移動可能に且
つ相対回転不能に連結することになる。

【００２１】連結孔５９ａは出力軸５９から偏心した位
置にあり、また、連結軸６４は入力軸５７から偏心した
位置にある。これら連結孔５９ａと連結軸６４は、互い
に回転可能に連結したものである。

【００２２】このようにカップリング５８は、（１）入
力軸５７に対して、軸直角方向に相対移動可能に且つ相
対回転不能に係合し、（２）入力軸５７に対して偏心し
て設けられた出力軸５９の、更に偏心する部位に、軸直
角方向に相対移動不能に且つ相対回転可能に係合したも
のである。換言すると、カップリング５８によって、入
力軸５７と出力軸５９とは、軸直角方向に相対移動可能
に且つ互いに関連した回転をなすように連結したもので
ある。

【００２３】出力軸５９は外周面に、ラックアンドピニ
オン機構５１をなすピニオン５９ｂを形成し、このピニ
オン５９ｂはラック軸５５のラック５５ａと噛み合うも
のである。図中、６５は板状のボール保持器、６６はス
ラストベアリング、６７はニードルベアリング、６８，
６９はオイルシール、７１〜７４は軸受、７５はナッ
ト、７６は調整ボルト、７７はラックガイド、Ｓは後述
するウォーム軸８３の軸線である。

【００２４】図５は図４の５−５線断面図であり、平面
視において、ウォーム軸８３の軸直角方向へ且つ可動ハ
ウジング５６の回転中心Ｏからウォーム軸８３と反対方
向へ距離Ｌだけ偏心した位置に、入力軸５７の回転中心
（軸心）Ａを設けたことを示す。可変舵角比操舵機構５
０は、駆動手段としての舵角比制御用電動機８１にてウ
ォームギヤ機構８２を介して可動ハウジング５６を回転
させることで、入力軸５７の軸心Ａを変位させて、操舵
角の割合を変えるようにしたものである。舵角比制御用
電動機８１は、制御手段８（図１参照）の舵角比制御信
号に応じて正・逆転し、入力軸５７の軸心Ａを変位させ
る減速機付きモータである。ウォームギヤ機構８２は、
舵角比制御用電動機８１の出力軸８１ａに連結したウォ
ーム軸８３と、ウォーム軸８３のウォーム８３ａに噛み
合うホイール５６ａとからなる。ホイール５６ａは可動
ハウジング５６の外周面の一部に形成した歯である。

【００２５】固定ハウジング５４は、入力軸５７の変位
量を検出する変位センサ８４を取付けたものである。詳
しくは、変位センサ８４は、可動ハウジング５６の外周
面に形成したカム面５６ｂの変化量を検出することによ
り、入力軸５７の軸心Ａの変位量を間接的に検出するも
のであり、カム面５６ｂに接した先端部８４ａが進退す
るポテンショメータからなる。可動ハウジング５６の回
転角と入力軸５７の軸心Ａの変位量とは対応し、また、
入力軸５７の軸心Ａの変位量とカム面５６ｂの変位量と
は対応する関係である。このため、変位センサ８４でカ
ム面５６ｂの変化量を検出すれば、入力軸５７の軸心Ａ
の変位量を確実に検出することができる。図中、８５は
中空偏心スリーブ、８６は軸受、８７はニードルベアリ
ング、８８はリング状ボルトである。

【００２６】図６は本発明に係るウォームギヤ機構、可
動ハウジング及び入力軸の関係説明図である。ウォーム
８３ａは、車速に応じて舵角比制御用電動機８１（図５
参照）で回転されるものである。ウォーム８３ａが正・
逆転すると、可動ハウジング５６は回転角θの範囲で正
・逆転する。可動ハウジング５６の回転中心Ｏと入力軸
５７の回転中心Ａとは、偏心している。このため、可動
ハウジング５６の回転角θに対応して、入力軸５７の回
転中心ＡはＡ₁〜Ａ₂の範囲で変化する。すなわち、回転
中心Ａは、中立位置Ａ₀から回転角θ／２だけ図反時計
方向に角度変位すると、角度Ａ₁の位置となり、また、
中立位置Ａ₀から回転角θ／２だけ時計方向に角度変位
すると、角度Ａ₂の位置となる。例えば、（１）高速域
の車速では角度Ａ₁の位置に変位し、（２）中速域の車
速では角度Ａ₀の位置に変位し、（３）低速域の車速で
は角度Ａ₂の位置に変位する。なお、回転中心Ａの変位
軌跡は、正確には回転中心Ｏを中心とした円弧である。
しかし、回転中心Ａの径方向の変位量Ｚは、無視できる
程度である。従って、以下の説明においては、回転中心
Ａの変位軌跡が、この図の左右方向の直線である（回転
中心Ａの径方向の変位量Ｚ＝０）として、説明する。

【００２７】図７は本発明に係る入力軸、カップリング
及び出力軸の関係説明図であり、入力軸５７にカップリ
ング５８を軸直角方向への相対移動可能に連結したこと
を示す。入力軸５７の回転中心Ａが角度Ａ₁の位置にあ
るとき、入力軸５７の回転中心（軸心）Ａと、出力軸５
９の回転中心（軸心）Ｂと、連結軸６４の作用点（軸
心）Ｃとは、平面視で前記相対移動方向に一直線上に配
列したものである。入力軸５７の回転中心Ａは、出力軸
５９の回転中心Ｂと連結軸６４の作用点Ｃの間に配列し
たものである。

【００２８】入力軸５７が回転すると、カップリング５
８のボール６２…の作用により、連結軸６４は出力軸５
９の軸心回りを旋回する。すなわち、連結軸６４は出力
軸５９の軸線を中心として公転する。この結果、入力軸
５７の回転力によって、出力軸５９は回転する。ところ
で、入力軸５７の回転中心Ａから出力軸５９の回転中心
Ｂまでの距離をｘ（偏位量ｘ）とし、出力軸５９の回転
中心Ｂから連結軸６４の作用点Ｃまでの距離をｙ（偏位
量ｙ）とする。入力軸５７の回転中心ＡはＡ₁〜Ａ₂の範
囲で変化するものであり、これに対して、出力軸５９の
回転中心Ｂは固定位置である。以下、偏位量ｘの変化に
伴う舵角比の変化について、図８〜図１０に基づき説明
する。

【００２９】図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る可変舵
角比操舵機構の作動原理説明図（その１）であり、高速
域の車速における舵角比の変化を模式的に示す。図８
（ａ）は上記図７の構成を模式的に表したものであり、
この（ａ）に示すように、高速域では入力軸の回転中心
Ａが角度Ａ₁の位置にある。このとき、出力軸の回転中
心Ｂと、入力軸の回転中心Ａと、係合軸の作用点Ｃと
は、図左から右へこの順に一直線上に配列しており、こ
の状態を模式的平面図として表したものが、図８（ｂ）
である。すなわち、図７におけるＡ，Ｂ，Ｃの並びが図
８（ｂ）のＡ，Ｂ，Ｃ（Ｃ₀）の並びに相当する。

【００３０】なお、係合軸の作用点Ｃは、出力軸の回転
中心Ｂを中心として旋回するものであるため、右の点Ｃ
と左の点Ｃとで区別がつきにくい。そこで、角度０゜又
は角度１８０゜を添字としたＣ₀，Ｃ₁₈₀を付記すること
で、明瞭化した。係合軸の作用点Ｃが、Ｃ₀を起点とし
て図時計回り（矢印方向）に旋回することで、以下の説
明を行う。

【００３１】図８（ｂ）において、入力軸の回転角をα
とし、出力軸の回転角をβとすると、次の関係式が導か
れる。ｙ・ｓｉｎβ＝（ｙ・ｃｏｓβ−ｘ）ｔａｎα ……(1) であるから、入力軸の回転角αは α＝ｔａｎ^-1（（ｙ・ｓｉｎβ）／（ｙ・ｃｏｓβ−ｘ）） ……(2) で表される。

【００３２】従って、係合軸の作用点Ｃが点Ｃ₀から点
Ｃｘへ変位したときに、出力軸の回転角はβであり、こ
のときの入力軸の回転角はαである。また、係合軸の作
用点が点Ｃ₀から点Ｃｙへ変位したときに、出力軸の回
転角はβ１であり、このときの入力軸の回転角はα１で
ある。出力軸の回転中心Ｂと係合軸の作用点Ｃとの間に
入力軸の回転中心Ａがあるので、回転角βは回転角αよ
りも小さく、回転角β１は回転角α１よりも小さい（β
＜α、β１＜α１）。

【００３３】図９（ａ），（ｂ）は本発明に係る可変舵
角比操舵機構の作動原理説明図（その２）であり、中速
域の車速における舵角比の変化を模式的に示す。図９
（ａ）に示すように、中速域では入力軸の回転中心Ａが
角度Ａ₀の位置にある。このとき、入力軸の回転中心Ａ
と出力軸の回転中心Ｂとは一致する。この一致した点か
ら図右に係合軸の作用点Ｃが配列しており、この状態を
模式的平面図として表したものが、図９（ｂ）である。
この場合に、回転中心Ａ，Ｂが一致するので、偏位量ｘ
は０（ｘ＝０）である。この結果、出力軸の回転角がβ
の場合に入力軸の回転角αはβと同一であり、また、出
力軸の回転角がβ１の場合に入力軸の回転角α１はβ１
と同一である（α＝β、α１＝β１）。

【００３４】図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る可変
舵角比操舵機構の作動原理説明図（その３）であり、低
速域の車速における舵角比の変化を模式的に示す。図１
０（ａ）に示すように、低速域では入力軸の回転中心Ａ
が角度Ａ₂の位置にある。このとき、入力軸の回転中心
Ａと、出力軸の回転中心Ｂと、係合軸の作用点Ｃとは、
図左から右へこの順に一直線上に配列しており、この状
態を模式的平面図として表したものが、図１０（ｂ）で
ある。図１０（ｂ）において、入力軸の回転角αと出力
軸の回転角βとの関係は、次の関係式による。ｙ・ｓｉｎβ＝（ｙ・ｃｏｓβ−（−ｘ））ｔａｎα ……(3) であるから、入力軸の回転角αは α＝ｔａｎ^-1（（ｙ・ｓｉｎβ）／（ｙ・ｃｏｓβ−（−ｘ））） ……(4) で表される。

【００３５】従って、係合軸の作用点Ｃが点Ｃ₀から点
Ｃｘへ変位したときに、出力軸の回転角はβであり、こ
のときの入力軸の回転角はαである。また、係合軸の作
用点が点Ｃ₀から点Ｃｙへ変位したときに、出力軸の回
転角はβ１であり、このときの入力軸の回転角はα１で
ある。入力軸の回転中心Ａと係合軸の作用点Ｃとの間に
出力軸の回転中心Ｂがあるので、上記式(4)から明らか
なように、偏位量ｘは負の値になる。この結果、回転角
βは回転角αよりも大きく、回転角β１は回転角α１よ
りも大きい（β＞α、β１＞α１）。

【００３６】以上の説明から明らかなように、偏位量ｘ
を適宜に設定して、入力軸の回転中心Ａと出力軸の回転
中心Ｂとを互いに偏心させると、入力軸の回転角αと出
力軸の回転角βとは不一致になる。また、入力軸の回転
中心Ａと出力軸の回転中心Ｂとを一致させると、入力軸
の回転角αと出力軸の回転角βとは一致する。

【００３７】図１１は本発明に係る可変舵角比操舵機構
の舵角比特性線図である。この図は、横軸を入力軸５７
の回転角（入力側回転角）αとし、右の縦軸を出力軸５
９の回転角βとし、左の縦軸をラック５５ａのストロー
クとして表したものであって、線ｘ₀，ｘ₁，ｘ₂に基づ
き、入力軸の回転角αに対する、出力軸の回転角βの割
合並びにラック５５ａのストロークの割合を示す。な
お、ここでは操舵角増減機構３０を設けない場合につい
て、先に説明する。線ｘ₀は、偏位量ｘを０にした場合の舵角比特性を示
す。（図９に示す中速域の車速における舵角比特性）線ｘ₁は、偏位量ｘを正の値で変化させた場合の舵角
比特性を示す。（図８に示す高速域の車速における舵角
比特性）線ｘ₂は、偏位量ｘを負の値で変化させた場合の舵角
比特性を示す。（図１０に示す低速域の車速における舵
角比特性）

【００３８】図から明らかなように、偏位量ｘを０にす
れば線ｘ₀のように、入力軸の回転角αに対する出力軸
の回転角βの割合、すなわち、ステアリングハンドルの
操舵角に対する操向車輪の操舵角の割合（舵角比）は等
しい。また、偏位量ｘを連続的に変化させることによ
り、舵角比を連続的に変化させることができる。従っ
て、偏位量ｘを車速に応じて制御すれば、舵角比特性を
最適条件に変化させることができる。

【００３９】ところで、線ｘ₁及び線ｘ₂は、入力軸の回
転角αが１８０°の場合に出力軸の回転角βが１８０°
となる特性に設定されている。このような特性は、図４
に示す可変舵角比操舵機構５０における各部材（入力軸
５７、連結軸６４、出力軸５９）の位置関係により決定
される。そして、従来は操舵角増減機構３０がないの
で、ステアリングハンドル２の操舵角と入力軸の回転角
αとが、同一であった。例えば、操舵角が０°のとき
に、入力軸の回転角αも０°である。また、操舵角が最
大角（例えば、１８０°）のときに、入力軸の回転角α
も１８０°である。このため、可変舵角比操舵機構５０
は、入力軸の回転角αの全範囲（０°〜１８０°）にわ
たり、特定の舵角比特性にて舵角比を変える。また、ス
テアリングハンドル２の最大操舵角を１８０°以下にす
ると、ハンドルの切れが良過ぎるので、操舵感覚上（操
舵フィーリング上）好ましくない。従って、ラックの最
大ストローク位置を図１１の縦軸のＤ（従来の最大）以
下に下げることはできない。

【００４０】さらには、線ｘ₁は、図右肩上がりの直線
である線ｘ₀よりも下方に湾曲した曲線であり、この曲
線は、入力軸の回転角αが概ね９０°以下において勾配
が緩く、９０°を越えると勾配がきつい曲線である。ま
た、線ｘ₂は、線ｘ₀よりも上方に湾曲した曲線であり、
この曲線は、入力軸の回転角αが概ね９０°以下におい
て勾配がきつく、９０°を越えると勾配が緩い曲線であ
る。しかも、フル操舵の状態（操向車輪３，３が最大操
舵角の状態）では、回転角βは車速と無関係に一定であ
る。線ｘ₁及び線ｘ₂が非線形なので、入力軸の回転角α
が小さいときと大きいときとでは、入力軸の回転角αに
対する出力軸の回転角βの割合、すなわち、舵角比は一
定ではない。しかし、ステアリングハンドル２の全操舵
範囲にわたり、車速に応じた一定の舵角比特性である方
が、運転上好ましい場合がある。

【００４１】本発明は、このような舵角比特性を改良す
るために、図１に示すステアリングハンドル２の操舵角
を、操舵角増減機構３０によって所定の割合で増減させ
て、可変舵角比操舵機構５０に伝えるようにしたことを
特徴とする。例えば、１／６の割合で減少させると、ス
テアリングハンドル２の最大操舵角が左右に各５４０°
の場合に、可変舵角比操舵機構５０の入力軸の回転角α
は左右に各９０°（減少角）となる。また、操舵角が０
°のときに、入力軸の回転角αは０°である。

【００４２】入力軸の回転角αが９０°以下であれば、
線ｘ₀，ｘ₁，ｘ₂は車速に応じた勾配を有するほぼ直線
（実線にて示す線ｘ₁₀，ｘ₁₁，ｘ₁₂）である。このよう
な実線ｘ₁₁から実線ｘ₁₂までの直線的な特性を有する範
囲だけを使用した舵角比特性なので、高速域の車速にお
いては、ステアリングハンドル２の全操舵範囲にわたっ
て、緩い勾配特性で操向車輪を操舵することができる。
また、低速域の車速においては、ステアリングハンドル
２の全操舵範囲にわたって、きつい勾配特性で操向車輪
を操舵することができる。換言すれば、入力軸の回転角
αが小さければ、ステアリングハンドルを全操舵範囲で
操舵しても、可変舵角比操舵機構５０における非線形の
舵角比特性のうち、一部の狭い範囲だけを使用すること
になる。一部の範囲だけであれば、非線形であっても比
例特性に近似した舵角比特性で操舵することができる。
従って、ステアリングハンドル２の操舵角に対するラッ
ク５５ａのストローク特性、すなわち、操向車輪３，３
の操舵角特性は、車速に応じたほぼ比例的な特性であ
り、車両の操縦性能を一層高めることができる。

【００４３】また、操舵角を操舵角増減機構３０で減少
させたときには、可変舵角比操舵機構５０は、入力軸の
回転角αの全範囲のうち、一部の狭い範囲（０°〜減少
角）で、特定の舵角比特性にて舵角比を変える。すなわ
ち、舵角比特性のうち、一部の範囲だけで舵角比を変え
る。このように、ステアリングハンドル２の操舵角を操
舵角増減機構３０で増減させて、可変舵角比操舵機構５
０に伝達することにより、ステアリングハンドル２の操
舵角に対して、舵角比特性のうち、どの範囲を使用する
かを選択することができる。従って、ステアリングハン
ドル２の操舵角に対する操向車輪３，３の操舵角特性
を、可変舵角比操舵機構５０だけでなく、操舵角増減機
構３０によっても設定することができる。この結果、舵
角比特性の設定自由度が高まるので、車種毎の操舵感覚
（操舵フィーリング）を設定し易い。

【００４４】図１２は本発明に係る車両用ステアリング
装置の舵角比特性線図であり、横軸をステアリングハン
ドル２の操舵角とし、縦軸をラック５５ａのストローク
として表したものである。この図は上記図１１に対応し
た図であり、ステアリングハンドル２を右回転させた場
合に図右半分の舵角比特性を有し、ステアリングハンド
ル２を左回転させた場合に図左半分の舵角比特性を有す
ることを示す。

【００４５】図１３は本発明に係る可変舵角比操舵機構
（変形例）の出力軸回りの要部断面図である。この変形
例の可変舵角比操舵機構５０は、カップリング５８と出
力軸９１との間に遊星歯車機構９０を介在し、この遊星
歯車機構９０によって、増速したことを特徴とする。変
形例の出力軸９１は、上記図４に示す出力軸５９と同等
の部材である。なお、上記図４に示す部材と同等の機能
を有する部材には、同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００４６】遊星歯車機構９０は、出力軸９１の上面に
且つ出力軸９１と同軸上に回転可能に取付けた円盤状の
キャリア９２と、キャリア９２の下面に回転可能に取付
けた複数の遊星ギヤ９３…と、遊星ギヤ９３…の外周囲
に配置したリングギヤ９４と、遊星ギヤ…９３の内周囲
で出力軸９１に設けたサンギヤ９５とからなる。キャリ
ア９２は、カップリング５８の連結軸６４が嵌合する連
結孔５９ａを開けたものであり、この連結孔５９ａは、
上記図４の構成と同様に出力軸９１から偏心した位置に
ある。リングギヤ９４は下部固定ハウジング５４ｃに固
定したものである。

【００４７】カップリング５８がキャリア９２を回転さ
せると、遊星ギヤ…９３はリングギヤ９４の内歯の回り
を回転しながら公転して、サンギヤ９５を回転させる。
従って、出力軸９１は上記図４に示す出力軸５９よりも
高速で回転する。遊星歯車機構９０で増速するので、変
形例の出力軸９１は、上記図４に示す出力軸５９よりも
小径ですむ。出力軸９１が小径なので、下部固定ハウジ
ング５４ｃが小型になるため、可変舵角比操舵機構５０
は小型になり、車両への搭載が一層容易である。図中、
９６はスラストベアリングである。

【００４８】図１４は図１３の１４−１４線断面図であ
り、遊星歯車機構９０の平面断面構造を示し、特に、遊
星ギヤ９３…とリングギヤ９４とサンギヤ９５との噛み
合わせ構成を明示したものである。

【００４９】なお、上記本発明の実施の形態及び変形例
において、（１）操舵トルクセンサ１０と操舵角増減機
構３０と可変舵角比操舵機構５０とは、互いに分離独立
した構成、または、一体的に組合せた構成とすることが
できる。（２）操舵トルクセンサ１０は、操舵角増減機構３０と
可変舵角比操舵機構５０との間に介在させた構成であっ
てもよい。（３）操舵角増減機構３０は、ステアリングハンドル２
の操舵角を所定の割合で増減させるものであればよく、
例えば、遊星歯車機構、ウォームギヤ機構、ベベルギヤ
機構等の機械的な増減機構としたり、電機的制御形式の
機構であってもよい。（４）カップリング５８は、入力軸５７に軸直角方向へ
の相対移動可能に且つ相対回転不能に連結し、しかも、
カップリング５８の偏心した位置に出力軸５９，９１の
偏心した部位を回転可能に連結するものであればよい。（５）可変舵角比操舵機構５０は、入力軸５７に対する
舵角比を機械的に変えるものであればよく、上記本発明
の実施の形態及び変形例に示す構造に限定するものでは
ない。

【００５０】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、ステアリングハンドルの操舵角に対
する舵角比を機械的に変えるようにした車両用ステアリ
ング装置において、ステアリングハンドルと可変舵角比
操舵機構との間に、ステアリングハンドルの操舵角を所
定の割合で増減させる操舵角増減機構を介在させたの
で、ステアリングハンドルの操舵角を操舵角増減機構で
増減させて、可変舵角比操舵機構に伝達することによ
り、ステアリングハンドルの操舵角に対して、舵角比特
性のうち、どの範囲を使用するかを選択することができ
る。従って、ステアリングハンドルの操舵角に対する操
向車輪の操舵角特性を、可変舵角比操舵機構だけでな
く、操舵角増減機構によっても設定することができる。
この結果、舵角比特性の設定自由度が高まるので、車種
毎の操舵感覚を設定し易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両用ステアリング装置の全体構
成図

【図２】本発明に係る操舵トルクセンサ付き操舵角増減
機構の断面図

【図３】本発明に係る可変舵角比操舵機構の全体構成図

【図４】図３の４−４線断面図

【図５】図４の５−５線断面図

【図６】本発明に係るウォームギヤ機構、可動ハウジン
グ及び入力軸の関係説明図

【図７】本発明に係る入力軸、カップリング及び出力軸
の関係説明図

【図８】本発明に係る可変舵角比操舵機構の作動原理説
明図（その１）

【図９】本発明に係る可変舵角比操舵機構の作動原理説
明図（その２）

【図１０】本発明に係る可変舵角比操舵機構の作動原理
説明図（その３）

【図１１】本発明に係る可変舵角比操舵機構の舵角比特
性線図

【図１２】本発明に係る車両用ステアリング装置の舵角
比特性線図

【図１３】本発明に係る可変舵角比操舵機構（変形例）
の出力軸回りの要部断面図

【図１４】図１３の１４−１４線断面図

【符号の説明】

１…車両用ステアリング装置、２…ステアリングハンド
ル、３…操向車輪、４…ステアリング系、５…ステアリ
ングシャフト、７…車速センサ、８…制御手段、１０…
操舵トルクセンサ、３０…操舵角増減機構、３１…入力
軸、３７…出力軸、５０…可変舵角比操舵機構、５１…
ラックアンドピニオン機構、５２…電動機、８１…舵角
比制御用電動機、８４…変位センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両のステアリングハンドルから操向車
輪に至るステアリング系に可変舵角比操舵機構を備え、
この可変舵角比操舵機構によって、ステアリングハンド
ルの操舵角に対する舵角比を機械的に変えるようにした
車両用ステアリング装置において、前記ステアリングハ
ンドルと前記可変舵角比操舵機構との間に、ステアリン
グハンドルの操舵角を所定の割合で増減させる操舵角増
減機構を介在させたことを特徴とする車両用ステアリン
グ装置。