JPS60252066A - 車両用操舵装置 - 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】 （技術分野） 本発明の車両用操舵装置は、車速、横加速度など−の車
両運動状態にあわせ、ステアリングホイールの操舵角に
対する実舵角、すなわち操舵ゲインを可変とした装置に
関するものである。

（従来技術） 従来この種の操舵装置としては、例えは特公昭５４−３
４２１２＠、同じく特公昭５６−４５８２４号に示すも
のがある。特公昭５４−８４２１２号に示す操舵装置は
、第６図に示すように２組の遊星歯車セントを互いに対
向して同心に配置し、−万の遊星歯車セットの太陽ギヤ
４０を入力シャフト４１に固着し、他方の遊星歯車セン
トの太陽ギヤ４２に出力シャフト４８を固着する。これ
ら太陽ギヤ４０・４２を両端部に遊星歯車５Ｕが固着さ
れた複数のシャフト４４で連結し、この遊星歯車５０を
介して太陽ギヤ４０・４２．にそれぞれ掛合するリング
ギヤ４５．４６を配置する。入力シャフト側のリングギ
ヤ４５にフィン方−５１を介して切換弁を連結し、入力
シャフト４】の回転に対応してこのリングギヤ４５を回
転変位させることによってフィンガー５１を介して切換
弁を切換える。これに対し出力シャフト側のリングギヤ
４６は、モータ４９の回転軸に固着したウオーム４７に
より回転可能である。

このように構成した従来の操舵装置では、ステアリング
ホイールを回転し入力シャフト４１７１ｊ：回転させる
と、リングギヤ４５はＣ型はね４８の抵抗に打ちかつて
人力シャフト４１の回転方向と逆方向にわずかに回転変
位する。その結果、切換弁は中立位置から変位して油圧
系を作動させて、例えばパワーステアリングのラックギ
ヤに一体に形成したピストン（図示せず）に圧油を作用
させ、ステアリングホイールの操舵力をアシストする。

またリングギヤ４６に掛合するウオーム４７を回転駆動
させることによりリングギヤ４６を回転させると、リン
グギヤ４６も同一回転方向に変位し、切換弁が中立位置
から変位する。従って既述したように圧油が上記ピスト
ンに作用し操舵力をアシ、ストする。それ侵え従来既知
の操舵装置では、入力シャフト４１に基づく上記ピスト
ンの変位に、さらにモータ４９に基づく変位を加減する
ことにより操舵ゲインを可変としていた。

従って２組の遊星歯車セントを用いる構成をしているた
め、部品点数が多く、また各歯車セントの組付は精度も
要求されるうえ、組立工程も増えるので価格的にも高価
なものとなり実用化しにくいと言う問題があった。しか
もスペース的にも大きくなってしまい、車両に塔載する
のが困難であった。

特公昭５６−４５８２４号に示す操舵装設も、上記従来
装置と同様に２組の遊星歯車セットを対向して配置する
構成であるため、上述した問題は依然として解決されて
いない。

（発明の目的） 本発明は上述した問題を解決すべくなされたものであり
、遊星歯車セントを用いない、コンパクトで安価な車両
用操舵装置を提供することである。

（発明の構成ン この目的を達成するため本発明の車両用操舵装置におい
ては、分割して整列配置されたステアリングシャフトと
、分割配置されたらステアリングシャフトを駆動連結し
、ステアリングホイールの操舵に応じてステアリングシ
ャフトの軸線まわりを回転しつつ軸線方向に変位可能な
第１円筒部材と、この第１円筒部材を外側より回転可能
に軸支する第２円筒部材と、この第２円筒部材に掛合し
軸線方向に平行に第２円筒部材を変位させる駆動手段と
、車速、横加速度などの車両運動状態を検出する運動状
態検出手段と、ステアリングホイールの操舵角及び車両
の実舵角を検出する舵角検出手段と、運動状態検出手段
及び舵角検出手段からの信号に応じて駆動手段を制御す
る制御手段とを具える。それゆえ本発明装置は、第１円
筒部材によりステアリングシャフト分割部を駆動連結し
、さらに第１円筒部材の外側に回転自在に軸支した第２
円筒を付加的に軸線方向に変位させ、ステアリングホイ
ールの操舵に伴う第１円筒部材の軸線方向への変位に附
加して操舵ゲインを可変としたコンパクトな装置である
。

（実施例〉 以下図面を参照して本発明実施例について詳述する。第
１図は本発明操舵装置を線図的に示したものであり、ｌ
は前輪、２はナックルアーム、８はサイドロンド、４は
ランクギヤ、５はパワーステアリングのパワーシリンダ
、６はランクギヤ４と噛合するピニオンギヤ、７はパワ
ーステアリングの油圧調整弁、８はステアリングホイー
ル、９はパワーステアリングの油圧ポンプ、１０４ｔパ
ワーステアリングの作動油のりザーバータンク、］１は
油圧パイプである。そしてステアリングホイール８の操
舵に比例して発生するパワーステアリング油圧で前輪１
０転舵をアシストするのは従来のパワーステアリング装
置と同一である。１２はランクギヤ４の変位を検出する
ランク位置検出器、１８はステアリングシャフト１４の
途中に設けた可変操舵ゲイン機構、１５は可変操舵ゲイ
ン機構１８をステアリングシャフト１４に沿って平、行
に駆動する駆動手段、１６は車速、横加速度などの車両
運動状態を検出する運動状態検出手段、１７はステアリ
ングホイール８と可変操舵機構１８との間に設けたステ
アリングホイール操舵角検出器である。そしてこのステ
アリングホイールの操舵角を検出する検出器１７とラン
ク位置検出器】２により舵角検出手段１８を構成する。

１９は運動状態検出手段１６及び舵角検出手段１８から
の信号に応じ駆動手段１５を制御する制御手段である。

第２図は可変操舵ゲイン機構１３を詳細に示す図である
。ステアリングシャフト１４をアッパーシー？７）１４
ａ、ロアシャフト１４ｂに分割シ、各シャフト１４ａ、
１４ｂを第１円筒部材２０にて同心に整列して駆動連結
する。このため第１円筒部材２０にステアリングシャフ
ト１４の軸１ｆＭ方向に延在する溝孔２ｏａと、この溝
孔２Ｕａに軸線方向に離間しステアリングシャフト１４
の軸線に対し角度をなして延在する溝孔２ｔｌｂとを形
成し、アッパーシャフト１ｊａ、ｏアシギフト１４ｂ、
の対向端近くに設けたビン２１．２２に掛合させる。ま
た各シャフト部１４ａ・１４ｂは軸受け２８・２４及び
２８′・２４′を用いて回転自在に支持すると共に、各
シャフト部の軸線方向の変位を拘束する。なお溝孔２０
ａ・２００とビン２１・２２との間の相対運動を滑らか
に行なうため、本実施例では各溝孔に掛合するビン端部
にそれぞれローラ２５瞥２６を取り付ける。２７ａ嘲２
７ｂは第１円筒の開口端部に配設したシールであり、ス
テアリングシャフト１４と第１円筒部材２０との間の摺
動面を塵埃から保護する。２８は第１円筒外周に嵌合し
たカラ一部材であり、ビン２１゜２２、ローラ２５．２
６の脱落を防止する。２υａ。

２ｊｂは第１円筒部材２０とカラ一部材２５との間に配
設したシールである。８０は第２円筒部材であり、軸受
け８１ａ、８１ｂを介して第１円筒部材２ｏを回転可能
に軸支する。３２はカラ一部材２８及び軸受けｄｌａを
固定する固定ナツト”・？あり、第１円筒部材２０の端
部に形成したねじ部に螺着する。そして軸受け８１ａ、
８１ｂ内に塵、埃が侵入するのを阻止するため、軸受は
外方の固定ナンド３２と第２円筒部材１８（ｌの開口端
部との間にシール８８ａ及び８８ｂを配設する。この第
２円筒部材８０の外側端部３ｏａにめねじ部８８を設け
、車体等の不動部材に固着した駆動手段、本実施例では
電動モータ１５のおねじ部８４を有する出力軸３５に螺
合し、出力軸８５を回転することにより第２円筒部材８
０、従って第１円筒部材２０をステアリングシャフト軸
線方向に変位させることができる。第８図は、第２図に
示した可変操舵ゲイン機構１８の線Ｘ−Ｘに沿った断面
図を示す。

次に本発明車両用操舵装置の作動について説明する。ス
テアリングホイール８を転舵シアツバ−シャフト１４ａ
Ｅステアリングシヤフト軸線のまわりに回転させると、
ビン２１に掛合した溝孔２０ａを有する第１円筒部材２
Ｕも同様にステアリングシャフト軸線のまわりに回転す
る。ところでシー？７）部１４ａ、１４ｂは軸受け２８
．２４及び２３’、２４’によりその軸線方向への変位
が拘束されているので、駆動手段１５が不作動位置にあ
り第２円筒部材８０を介して第１円筒部材２０のコラム
軸線方向への変位が拘束されているとロアシャフト１４
ｂけ、アッパーシャフト１４ａに対し相対回転すること
なくアッパーシャフト１４ａと同一方向に回転するので
、操舵装置としては従来の所謂パワーステアリングとし
て作動する。

次に駆動手段としての電動モータ】６を作動し、出力軸
８５を回転させると、この出力軸のおねじ部８４に螺合
するめねじ部３８を有する第２円筒部材はステアリング
シャフト軸線方向に変位する。

従って第２円筒部材３０１回軒自在に挿着した第１円筒
部材２０は出力軸８トの回転に対応して回転しながらス
テアリングシャフト軸線方向に９　）（１する。その結
果、ステアリングシャフト軸線に対し傾斜して延在する
溝孔２０ｂを有する第１円筒部材にビン２６を介して駆
ｌ１７Ｉ連結されたロアシャフト１４ｂは、ステアリン
グホイール８０転舵によるアッパーシャフト１４ａの回
転に加え、第１円筒部材２０のステアリングシャフト軸
線方向変、位に起因した相対回転を行なう。従って電動
モータ１５を作動し第１円筒部材２０をステアリングシ
ャフト軸線のまわりに回転させながら軸線方向に変位さ
せることにより、第４図に示したようにステアリングホ
イール８の操舵角に対する実舵角、本実施例では前輪の
転舵角、すなわち操舵ゲインを可変とすることができる
。例えは、第４図に実線で示したようにステアリングホ
イール操舵角に対するランク中立位置からの変位量、従
って前輪の転舵量を大きく、つまり操舵ゲインを大きく
取れば、極低速走行時又は据切り時にハンドルを１回転
するだけで前輪を完全に転舵させることもできる。これ
とは逆に操舵ゲインを小さく取れば、高速時には操舵系
にアンダステア傾向を持たせステアリングホイール操舵
角に対する車両の応答を低下させることができる。ここ
で電動モータにより出力軸に作用するトルクＴ、とステ
アリングホイールを操舵した時アンバーシャツ）１４ａ
Ｌ作用するトルクＴ１について比較すると次のようにな
る。但しαは出力軸８５のねじ部有効径、ρはそのねじ
面における摩擦角、βけねじ山のリード角、αは第１円
筒部材２０の溝孔ｚｏｂとコラム軸線とのなす角度、ｒ
はローラ中心からステアリングシャフト軸線までの距離
とする。第５図に示すように、電動モーター５の出力軸
８５に作用するトルクＴ２とステアリングシャフト軸線
方向に作用する力Ｆとの関係は Ｔ２＝　Ｆ　Ｉ−；）　ｔａｎ　Ｃｐ＋βンー万、力Ｆ
と第１円筒部材２０の溝孔２０ｂ及びビン２２の接点間
に作用する力との関係は、接点の法線方向に作用する力
をＮとする時この時、ロア−シャフト１４ｂＣ作用する
トルクＴ８と力Ｎとの関係は ’Ｉ’８−（Ｎｃｏｓα＋μＮ　ｓｉｎα）ｒトルクチ
０と力Ｎとの関係は Ｔ、＝　、（Ｎｃｏｓα十μＮ５ｉｎα）ｒ但し符号十
は第５図においてＡ方向に移動し、符号−はＢ方向に移
染することを表わす０それゆえステアリングホイール８
を操舵しても、又は駆集手段を作動させても同等の作用
を竹なうことができるので、従来既知の通常の操舵系の
緒元を変更することなく車両に取り付けることができる
。

駆動装置１５は運転者が必要に応じ作動させることがで
きるが、本実施例では車速、旋回時における横加速度、
あるいはｊｆＪＫなどによる車両に対する外乱を検出す
る運動状検出手段１６と、舵角検出手段を構成するステ
アリングホイール８の操舵角を検出するステアリングホ
イール操舵角検出器１７及びラックギャルの変位を検出
するラック位置検出１２とを設け、予じめ決められた信
号処理機能を有する制御手段１９にこれら運動状検出手
段１６及び舵角検出段からの信号を導き、制御手段１ｇ
から制御出力信号に基づいて駆動装置１５を作動させる
。

このように構成することにより、車両が停止した状態で
の操舵、所謂振切り時から高速走行時まで常に適度な操
舵感覚を得る。さらに横風など外乱により車両が思わぬ
挙動をな丁場合でも、制御装置により駆動装置を作動さ
せこの外乱の影響を直ちに補償することができるので安
全性も向上する０ （発明の効果ン 以上図示例に基づいて本発明装置を説明したように、ア
ッパーシャフトとロアシャフトとを円筒部材を介して駆
動連結し、更にこの円筒部材を車両運動状態に合わせて
ステアリング軸線方向に変位させることにより操舵ゲイ
ンを適宜変更可能としたので、（１）極低速時又は据切
り時におけるステアリングホイールの操作が、従来の動
力操舵装置に比べ一段と容易になる。また（１１）高速
走行時には、操舵系ｃアンダーステアな特性を賦与する
ことにより車両挙動を安定させることができる。さらに
（１１０横風や突風などの外乱による車両への望ましく
ない影響を補償することができる。しかもＱｖｌコン、
バクトな構成をしているので既知の同様な装置に比して
スペース的に有利であり、（■〕遊星歯車列などを用い
ないため、装置の組立てが容易で、かつ安価に製造でき
る。（Ｖｌｌ又、従来の操舵装置にも容易に適用するこ
とができるなど数多くの利点を有する口

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明操舵装置を線図的に表わした図、 第２図は、第１図に示す装置の可変操舵ゲイン機構を示
す断面図、 第８図は、第２図において線Ｘ−Ｘに沿う縦断面図、 第４図は、本発明操舵装置の操舵特性を示す説明図、 第５図は、第２図に示す可変操舵ゲイン機構のトルク−
力関係を示す説明図、 第６図は、既知の車両用操舵装置の１例を示す図である
。 １・・・前輪　２・・・ナックルアーム８・・・サイド
ロンド　４・・・ランクギヤ５・・・パワーシリンダ　
６・・・ピニオンギヤ７・・・油圧調整弁　８・・・ス
テアリングホイール９・・、油圧ポンプ　１０・・・リ
ザーバタンク１１・・・？ｌ１ｌＥＥバイブ　１２・・
・ランク位置検出器１８・・・可変操舵ゲイン機構　１
４・・・ステアリングシャフト１４ａ・・・アッパーシ
ャフト　１４ｂ・・・ロアシャフト１６・・・駆動手段
　１６・・・運動状態検出手段１７・・・ステアリング
ホイール操舵角検出器１８・・・舵角検出手段　１９・
・・制御手段２０・・第１円筒部材　２０ａ　、、２Ｕ
ｂ・・溝孔２１　、２２・・・ビン ２８　、２８’　、　２４　、２４’・・・軸受け２５
　、２６・・・ローラ ２７ａ　、　２７ｂ　、　２９ａ　、　２９ｂ　、　８
８ａ　、　ｄ８ｂ　＝シール２８・・・カラ一部材　８
０・・・第２円筒部材８ｕａ・・・外側端部　８１ａ　
、　３１１）・・・軸受８２・・・固定ナツト８８・・
・めねじ部８４・・・おねじ部　８５・・・出力軸４０
　、４２・・・太陽ギヤ　４１・・・入力シャフト４３
・・・出力シャフト　４４・・・シャフト４５　、４６
・・・リングギヤ　４７・・・ウオーム４８・・・Ｃ型
ばね　４９川モータ ５０・・・遊星歯車　５１・・・フィンガー特許出願人
　日産自動車株式会社 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　分割して整列配置されたステアリングシャフトと、
   分割配置された前記ステアリングシャフトを駆動連結し
   、ステアリングホイールの操舵に応じて前記ステアリン
   グシャフトの軸線まわりを回転しつつ前記軸線方向に変
   位可能な第１円筒部材と、前記第１円筒部材を外側より
   回転可能に軸支する第２円筒部材と、この第２円筒部材
   に掛合し前記軸線方向に平行に前記第２円筒部材を変位
   させる駆動手段と、車速、横加速度などの車両運動状態
   を検出する運動状態検出手段と、ステアリングホイール
   の操舵角及び車両の実舵角を検出する舵角検出手段と、
   前記運動状態検出手段及び前記舵角検出手段からの信号
   に応じて前記駆鉤手段を制御する制御手段とを具えるこ
   とを特徴とする車両操舵装置。