JPS63149264A - 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】 （産業上の利用分野） この発明は操舵装置、詳しくは、操向車輪がらの操舵反
力を支えるギアハウジングを操舵条件に応じ変位させて
、車両の操舵硅能の向上を図る操舵装置に関する。

（従来技術） 従来の操舵装置としては、例えば、ニッサンサーヒスＴ
ＷＪＷＩｔ第４５１　号ｒニッサンローレルスピリット
」（日産自動車株式会社　昭和５７年１月発行）第１３
７頁乃至第１４１頁に記載されたよう−なものが知られ
ている。この操舵装置は、第６図（ａ）、（ｂ）に示す
ように、図外の操向ハンドルにステアリングシャフト１
１を介して連結されたピニオン１２および車幅方向に配
設されてビニオン１２と噛合するラック１３から成るラ
ックアンドビニオン式のステアリングギア機構１４を有
し、該ステアリングギア機構１４が、車体１５ヘマウン
テイング装置１６を介して支持されたギアハウジング１
７内へ収納されている。ラック１３は、ギアハウジング
１７内に軸方向の変位可能に収納され、その左右の両端
部がそれぞれタイロッド１８．１８′を介して図示しな
い操向車輪に連結されている。このステアリングギア機
構１４は、ピニオン１２が操向ハンドルの操舵にともな
い回転してラック１３を軸方向に変位、させ、このラッ
ク１３が操向ハンドルへ加えられる操舵力および操向ハ
ンドルの回動変位を操向車輪に伝達して操向車輪を転舵
せしめる。

マウンティング装置１６は、車体１５に固定されたブラ
ケット１９ａ、１９ｂと、該ブラケット１９ａ、１９ｂ
とギアハウジング１７との間に介装されたゴム様弾性材
から成る円筒状のランクマウントインシュレータ２０ａ
、２０ｂと、を有している。こめマウンティング装置１
６はギアハウジング１７を弾性的に支えることで路面振
動がギアハウジング１７を介して操向ハンドルに伝達す
ることを防止している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の操舵装置にあっては、
操向ハンドルの操舵角に対する操向車輪の実舵角の割合
（オールオーバレシオ）が、ステアリング剛性（ステア
リングシャフト１１等の操舵力の伝達系の剛性）および
ステアリングギア機構１４のギア比により一義的に決定
されてしまうため、車両の全ての操舵状態において満足
すべき操舵特性を得ることができないという問題点があ
った。

例えば、このような操舵装置は、通常ステアリングギア
機構１４のギア比を比較的大きな値に設定して低速走行
時の操舵力軽減を図るが、この結果、オールオーバレシ
オが低下し、低速走行時に操向車輪を大きく転舵させよ
うとする場合等に、運転者は操向ハンドルを太き（操舵
しなければならず、操向ハンドルの操舵が煩雑なものと
なっていた。

また、パワーステアリング装置が付加されて操舵力の軽
減を考慮する必要の無い操舵装置にあっても、低速走行
時に操向ハンドルの操舵が煩雑になることを回避するた
めのステアリングギア機能１４のギア比を小さくすると
、大きな実舵角を必要とすることが無い高速走行時にお
いて、運転者にはオールオーバレシオが過小に感じられ
て操縦安定性が損なわれ、逆に、高速走行時の操縦安定
性の向上を図るためステアリングギア機構１４のギア比
を大きくすると、上述したように低速走行時の操向ハン
ドルの操舵が煩雑となってしまう。

一方、本出願人においては、上述した問題点を解決する
ため、ギアハウジングを車体に支持するマウンティング
装置の剛性を変えることができる操舵装置を、特願昭５
９−１５７０９号明細書（昭和５９年１月３１日提出）
中で提案しているが、この操舵装置にあっては、オール
オーバレシオを変更できる範囲がマウンティング装置の
剛性により制約されるため、その範囲が狭いという欠点
がある。すなわち、この操舵装置にあっては、マウンテ
ィング装置の剛性は、ギアハウジングを何ら拘束しない
場合の値とギアハウジングを車体に剛結した場合の値と
の間で変更できるにすぎないため、そのオールオーバレ
シオを変更できる範囲も小さいもでのあった。

（問題点を解決するための手段） 前記問題点を解決するため、この発明は、第１図に示す
ように、操向ハンドル２１へ加えられる操舵力を、該操
向ハンドル２１と一体的に回転するステアリングシャフ
ト１１、該ステアリングシャフト１１の回転を減速する
ステアリングギア、該ステアリングギアと操向車輪３２
との間に介装されたステアリングリンケージ１８、およ
び前記ステアリングギアを収納して車体に支持され前記
操向車輪３２からの操舵反力を支えるギアハウジング１
７により前記操向車輪３２へ伝達する操舵装置において
、前記ギアハウジング１７の変位を許容して車体に支持
する支持手段２３と、前記ギアハウジング１７を変位さ
せて位置を調節する駆動手段２６と、該駆動手段２６を
操舵条件に応じ制御し、前記ギアハウジング１７を所定
変位量または所定変位速度で駆動する制御手段２７と、
を設けたものである。

（作用） この発明にかかる操舵装置によれば、操向ハンドル２１
へ加えられる操舵力、この操舵力による操向ハンドル２
１の変位速度、車両の車速あるいは走行路面の状況等の
操舵条件に応じて制御手段２７が駆動手段２６を制御し
、ギアハウジング１７が駆動手段２６により駆動されて
所定変位量あるいは所定変位速度で変位する。このため
、この操舵装置は、ギアハウジング１７の変位に応じオ
ールオーバレシオが変化して操舵条件に応じてオールオ
ーバレシオが設定され、車輪の操縦性能のより一層の向
上が図れるものである。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づし、）で説明する
。

第２図および第３図は、この発明の一実施例を示す図で
ある。なお、以下、前述した従来の操舵装置と同一の部
分には同一の符号を付して説明する。

まず、構成を説明すると、第２図（ａ）において、２１
は操向ハンドルであり、操向ハンドル２１はステアリン
グシャフト１１を介してギアハウジング１７内に収納さ
れたステアリングギア機構１４に連結されている。ステ
アリングシャフト１１は、操向ハンドル１１に連結した
アッパーシャフトｌｌａと、該アッパーシャフトｌｌａ
に第１ユニバーサルジヨイントｌｌｂを介して連結した
インターミゾイエイトシャフトｌｌｃと、８亥インター
ミゾイエイトシヤフト１１ｃに第２ユニバーサルジヨイ
ントｌｉｄを介して連結するとともにステアリングギア
機構１４に連結したロアーシャフトｌｉｅと、から成っ
ている。

このステアリングシャフト１１は、そのアッパーシャフ
ト１１ａに操向ハンドル２１の操舵角を検出する転舵セ
ンサ（後述）が取り付けられている。

ギアハウジング１７内に収納されたステアリングギア機
構１４は、前述した操舵装置（第６図（ａ）、（ｂ））
と同じくラックアンドビニオン式のものであり、そのラ
ック１３は、車幅方向に延在して、その両端がそれぞれ
ギアハウジング１７の車幅方向両端から軸方向変位可能
に突出している。このラック１３の両端部は、それぞれ
がポールジせインド２２．２２′およびタイロッド（ス
テアリングリンケージ）　１Ｂ、１８′を介して操向車
輪に連結されている。

ギアハウジング１７は、略半円筒形状の支持体（支持手
段）２３により車幅方向（ラックの変位方向）の変位可
能に車体１５へ支持され、また、略し形状のアーム２４
の一端が固着されている。アーム２４は、他端がジヨイ
ント２５を介してアクチュエータ（駆動手段）２６に連
結され、ギアハウジング１７をアクチュエータ２６に接
続している。アクチュエータ２６は、アーム２４に連結
されたプランジャ２６ａと、車体１５に弾性体を介し支
持されてプランジャ２６ａを付勢するソレノイド２６ｂ
と、ををしている。

このアクチュエータ２６は、ソレノイド２６ｂがコント
ロールユニット２７へ結線され、該コントロールユニッ
ト２７により通電されてギアハウジング１７を車幅方向
に変位させる。すなわち、このアクチュエータ２６は、
コントロールユニット２７カラ通電すれる電流値に応じ
てギアハウジング１７をラック１３の変位方向に付勢し
、ギアハウジング１７の位置を調節する。

コントロールユニット２７は、ワンチップマイコンおよ
び駆動回路等から成るもので、操舵条件を検出する転舵
センサ２８、車速センサ２９および変位センサ３０が結
線されている。転舵センサ２８は、前、述したステアリ
ングシャフト１１のアッパーシャフト１１ａに設けられ
て、操向ハンドル２１の操舵角θを表示する信号をコン
トロールユニット２７へ出力し、車速センサ２９は車速
Ｖを表示する信号をコントロールユニット２７へ出力し
、また、変位センサ３０は、前述したギアハウジング１
７の中立位置（図示位置）からの変位Ｘ（変位Ｘは中立
位置で雫）を表示する信号をコントロールユニット２７
へ出力する。なお、ギアハウジング１７の中立位置とは
、後述するストッパにより規制されるギアハウジング１
７の変位可能範囲の中央点を示す。このコントロールユ
ニット２７は、転舵センサ２８の出力信号に基づいて操
向ハンドル２１の操舵速度θを算出するとともに、操舵
角θ、操舵速度θ、車速Ｖおよびギアハウジング１７の
変位Ｘに基づいてアクチュエータ２６のソレノイド２６
ｂへ通電する電流値を制御する。

なお、３５．３５′はそれぞれが支持体２３の両側でギ
アハウジング１７に固着されたストッパであり、これら
ストッパ３５．３５′は、ギアハウジング１７の変位可
能範囲を設定し、ギアハウジング１７の過大変位時に支
持体２３と当接してその過大変位を阻止する。

次に、作用を説明する。

この操舵装置にあっては、操向ハンドル２１が操舵され
ていない（操舵角θが零）場合、車両の直進性を保持す
るためコントロールユニット２７カアクチユエータ２６
のソレノイド２６ｂヘギアハウジング１７を中立位置に
保持するような電流を通電する。

すなわち、コントロールユニット２７は、操舵角θおよ
びギアハウジング１７の変位Ｘを表示する信号に基づい
て、操舵角θが零の時ギアハウジング１７の変位Ｘを零
にするような電流をアクチュエータ２６のソレノイド２
６ｂへ通電し、車両の直進性を維持する。

一方、操向ハンドル２１が操舵された場合にあっては、
コントロールユニット２７は、操舵条件すなわち操舵角
θ、操舵方向、操舵速度δ、ギアハウジング１７の変位
Ｘおよび車速■に基づいて、アクチュエータ２６のソレ
ノイド２６ｂへ通電する電流を制御し、アクチュエータ
２６によりハウジング１７を所定変位量および所定変位
速度で所定の方向に変位させ、そのオールオーバレシオ
を高速走行時に増大するよう変更する。例えば、この実
施例における操舵装置は、車両の低速走行時にあっては
、操向ハンドル２１の操舵によるラック１３の変位方向
の同方向にギアハウジング１７を変位させ、また逆に、
車両の高速走行時にあっては、操向ハンドル２１の操舵
によるラック１３の変位方向と逆方向にギアハウジング
１７を変位させる。このため、低速走行時においてオー
ルオーバレシオが低下して大きなヨーレイトゲインを得
ることができ、また、高速走行時においてオールオーバ
レシオが増大してヨーレイトゲインを低下させることが
でき、低速走行時における運転者の操舵負担の軽減とと
もに高速走行時における操縦安定性の向上が可能となる
。すなわち、低速走行時においては、操向ハンドル２１
の僅かな操舵によっても大きな操向車輪の実舵角を得る
ことができるようになり、また、高速走行時においては
、車両の旋回特性をアンダーステア傾向として操縦安定
性の向上を図ることができる。

この操舵装置の作用をより明確にするため、パルス応答
試験の試験結果の一例を第３図に示す。

同図に示すように、この操舵装置は、ギアハウジング１
７の変位量または変位速度をアクチュエータ２６により
３段階に制御すると、その周波数特性も図中の３曲線Ａ
、Ｂ、Ｃに示すように変化する。

すなわち、この操舵装置は、ギアハウジングエフの変位
あるいは変位速度を制御することで、所望の特性を得る
ことができるものである。

なお、上述した実施例では、高速走行時および低速走行
時の双方でギアハウジング１７を変位させるが、例えば
、オールオーバレシオの初期設定値を比較的小さい値に
設定すれば、高速走行時にのみギアハウジング１７を変
位させても同等の効果が得られる。また、上述した実施
例では、ギアハウジング１７の変位Ｘを表示する信号に
基づきアクチュエータ２６のソレノイド２６ｂへの通電
を制御して、操向ハンドル２１の非操舵時にギアハウジ
ング１７を中立位置に保持するが、ギアハウジング１７
を弾性体により変位可能に支持して該弾性体の弾性によ
り中立位置を維持するよう構成することも可能である。

第４図および第５図には、この発明の他の実施例を示す
。

この実施例における操舵装置は、ステアリングシャフト
１１のインターミゾイエイトシャフトｌｌｃをスプライ
ンあるいはセレーション等の結合手段により軸方向の相
対変位可能に結合された２つの軸部材３１ａ、３１ｂか
ら構成し、ステアリングシャフト１１を伸縮可能にした
ものである。すなわち、第５図に詳示するように、イン
ターミゾイエイトシャフトｌｌｃは、第１ユニバーサル
ジヨイント１１ｂに連結した中空の第１軸部材３１ａと
第２ユニバーサルジヨイント１１（ｉに連結した中実の
第２軸部材３１ｂとをセレーション（結合手段）結合し
て成っている。

この操舵装置によれば、ステアリジグシャフト１１が伸
縮できるためギアハウジング１７がラック１３の変位方
向に変位できる範囲も大きく、そのオールオーバレシオ
の制御可能な範囲を増大させることが可能である。なお
、その他の構成および作用は前述した実施例と同様であ
り、その説明は省略し、また、その制御系の図示は省略
する。

なお、上述した各実施例では、操舵条件として操向ハン
ドル１１の操舵角θ、操舵角速度θおよび車速Ｖ等を挙
げるが、例えば、走行路面の摩擦係数μを操舵条件とし
て採用することも可能であることは言うまでも無い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明にかかる操舵装置に
よれば、操舵反力を支えるギアハウジングを操舵条件に
応じた変位量または変位速度で変位させてオールオーバ
レシオを操舵条件に適した値にすることができるため、
良好な操舵性能を得ることがきる。

また、上記各実施例では、操舵条件として特に車速を採
用し、オールオーバレシオが低車速域で小さく高車速域
で大きくなるよう制御するため、低車速域での運転者の
操舵負担の軽減とともに高車速域での操縦安定性の向上
が図れる。

さらに、上記他の実施例では、ステアリングシャフトを
伸縮可能に構成してギアハウジングが変位できる範囲を
増大させたため、オールオーバレシオの制御できる範囲
がより大きくなり、より良好な操舵性能を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の操舵装置の全体構成図、第２図およ
び第３図はこの発明の一実施例にかかる操舵装置を示す
図であり、第２図は全体概略図、第３図はパレス応答試
験の試験結果である周波数特性図、第４図および第５図
はこの発明の他の実施例にかかる操舵装置を示す図であ
り、第４図は全体概略図、第５図は要部拡大図である。 第６図（ａ）、（ｂ）は従来の操舵装置を示す図であり
、第６図（ａ）は要部断面図、第６図（ｂ）は第６図（
ａ）のＶＩ−ＶＴ線矢視断面図である。 １１・・・・・・ステアリングシャフト、１４・・・・
・・ステアリングギア機構、１５・・・・・・車体、 １７・・・・・・ギアハウジング、 １８・・・・・・タイロッド（ステアリングリンケージ
）・２１・・・・・・操向ハンドル、 ２３・・・・・・支持体（支持手段）、２６・・・・・
・アクチュエータ（駆動手段）、２７・・・・・・コン
トロールユニット、２８・・・・・・転舵センサ、 ２９・・・・・・車速センサ、 ３０・・・・・・変位センサ、 ３２・・・・・・操向車輪。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 操向ハンドルへ加えられる操舵力を、該操向ハンドルと
   一体的に回転するステアリングシャフト、該ステアリン
   グシャフトの回転を減速するステアリングギア、該ステ
   アリングギアと操向車輪との間に介装されたステアリン
   グリンケージ、および前記ステアリングギアを収納して
   車体に支持され前記操向車輪の操舵反力を支えるギアハ
   ウジングにより、前記操向車輪へ伝達する操舵装置にお
   いて、前記ギアハウジングの変位を許容して支持する支
   持手段と、前記ギアハウジングの位置を調節する駆動手
   段と、該駆動手段を操舵条件に応じ制御し、前記ギアハ
   ウジングを所定変位量または所定変位速度で駆動する制
   御手段と、を設けたことを特徴とする操舵装置。