JPH0510272B2 - - Google Patents

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、操向車輪から
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、車両の操舵性能の向上を図る操
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、ニツサンサ
ービス周報第451号「ニツサンローレルスピリツ
ト」（日産自動車株式会社 昭和57年１月発行）
第137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
ヤフト１１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ピニオン１２と噛合する
ラツク１３から成るラツクアンドピニオン式のス
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へマウテイング装置１
６を介して支持されたギアハウジング１７内へ収
納されている。ラツク１３は、ギアハウジング１
７内に軸方向の変位可能に収納され、その左右の
両端部がそれぞれステアリングリンケージ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
ラツク１３を軸方向に変位させ、このラツク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。

マウンテイング装置１６は、車体１５に固定さ
れたブラケツト１９ａ，１９ｂと、該ブラケツト
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ツクマ
ウントインシユレータ２０ａ，２０ｂと、を有し
ている。このマウンテイング装置１６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
つては、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（ステアリングシヤフト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
つた。

例えば、従来の操舵装置にあつては、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場合、その
減速比率に対応して前記実舵角の比率であるオー
ルオーバーレシオが過大になり、低速走行中に操
向車輪を転舵させるために、運転者が操向ハンド
ルを大きく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になつていた。また、パワー
ステアリング装置の付加により操舵力の軽減を考
慮する必要の無い場合にあつては、ステアリング
ギア機構１４のギア比を小さくすることで上述の
ような操舵の煩雑さを解消することができるが、
その場合には、大きな実舵角を必要としない高速
走行時においてオールオーバーレシオが過小にな
り、高速走行時の操縦安定性が損なわれてしま
う。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
の操舵が煩雑となつてしまう。

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
マウンテイ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59−15709号明細書（昭和59
年１月３日提出）中で提案しているが、この操舵
装置にあつては、オールオーバレシオを変更でき
る範囲がマウンテイ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、この操舵装置にあつては、マウンテイン
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
のであつた。

（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
るステアリングシヤフト１１、該ステアリングシ
ヤフト１１の回転を減速するステアリングギア機
構１４、該ステアリングギア機構１４と操向車輪
３２との間に介装されたステアリングケージ１
８、および前記ステアリングギア機構１４を収納
して車体に支持され前記操向車輪３２の操舵反力
を支えるギアハウジング１７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を変位可能に支持する支持手段２３
と、前記ギアハウジング１７の位置を調節する駆
動手段２６と、該駆動手段２６を車両の走行速度
を含んだ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、前記制御手段２７
は、車両の低速走行時、操向ハンドル２１の操舵
によりステアリングギア機構１４を介してステア
リングリンケージ１８がギアハウジング１７に対
し変位したとき、該リンケージ１８の変位方向と
同方向にギアハウジング１７を変位させるととも
に、車両の高速走行時、該リンケージ１８の変位
方向と反対方向にギアハウジング１７を変位させ
るように前記駆動手段２６を駆動することを特徴
とするものである。

（作用） この発明に係る操舵装置では、操向ハンドル２
１へ加えられる操舵力、この操舵力による操向ハ
ンドル２１の変位速度、車両の車速あるいは走行
路面の路面状況等の操舵条件に応じて、駆動手段
２６の作動が制御手段２７により制御される。そ
して、操向ハンドル２１の操舵によりステアリン
グケージ１８がギアハウジング１７に対し変位す
るとき、車両の低速走行時にはステアリングケー
ジ１８の変位方向と同方向に所定変位量だけある
いは所定変位速度でギアハウジング１７が変位
し、車両の高速走行時にはステアリングリンケー
ジ１８の変位方向と反対方向に所定変位量だけあ
るいは所定変位速度でギアハウジング１７が変位
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いて説明
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
ステアリングシヤフト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。ステアリングシヤフト１１
は、操向ハンドル１１に連結したアツパーシヤフ
ト１１ａと、該アツパーシヤフト１１ａに第１ユ
ニバーサルジヨイント１１ｂを介して連結したイ
ンターミデイエイトシヤフト１１ｃと、該インタ
ーミデイエイトシヤフト１１ｃに第２ユニバーサ
ルジヨイント１１ｄ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ヤフ
ト１１ｅと、から成つている。

このステアリングシヤフト１１は、そのアツパ
ーシヤフト１１ａに操向ハンドル２１の操舵角を
検出する操舵センサ（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）と同じくラツクアンドピニオン式のもの
であり、そのラツク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。
このラツク１３の両端部は、それぞれがボールジ
ヨイント２２，２２′およびステアリングケージ
１８，１８′（以下、ステアリングリンケージ１
８とも言う）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（ラツクの変位
方向）の変位可能に車体１５へ支持され、また、
略Ｌ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
クチユエータ（駆動手段）２６に連結され、ギア
ハウジング１７をアクチユエータ２６に接続して
いる。アクチユエータ２６は、アーム２４に連結
されたプランジヤ２６ａと、車体１５に弾性体を
介し支持されてプランジヤ２６ａを付勢するソレ
ノイド２６ｂと、を有している。

このアクチユエータ２６は、ソレノイド２６ｂ
がコントロールユニツト２７へ結線され、該コン
トロールユニツト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、
このアクチユエータ２６は、コントロールユニツ
ト２７から通電される電流値に応じてギアハウジ
ング１７をラツク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。

コントロールユニツト２７は、ワンチツプマイ
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ギアシヤフト１１
のアツパーシヤフト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
ールユニツト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ツト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１７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ツト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
トツパにより規制されるギアハウジング１７の変
位可能範囲の中央点を示す。このコントロールユ
ニツト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に基づいてアクチユエ
ータ２６のソレノイド２６ｂへ通電する電流値を
制御する。具体的には、コントロールユニツト２
７は、上記各操舵条件に基づき、車両の低速走行
時に操向ハンドル２１の操舵によりステアリング
リンケージ１８がギアハウジング１７に対し変位
したとき、そのステアリングリンケージ１８の変
位方向と同方向にギアハウジング１７を変位させ
るような電流をソレノイド２６ｂに出力するとと
もに、車両の高速走行時に操向ハンドル２１の操
舵によりステアリングリンケージ１８がギアハウ
ジング１７に対し変位したとき、そのステアリン
グリンケージ１８の変位方向と反対方向にギアハ
ウジング１７を変位させるような電流をソレノイ
ド２６ｂに出力するようになつている。

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に固着されたストツパ
であり、これらストツパ３５，３５′は、ギアハ
ウジング１７の変位可能範囲を設定し、ギアハン
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。

この操舵装置にあつては操向ハンドル２１が操
舵されていない（操舵各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ツト２７が
アクチユエータ２６のソレノイド２６ｂへギアハ
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、コントロールユニツト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ユ
エータ２６のソレノイド２６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
つては、コントロールユニツト２７は、操舵条件
すなわち操舵角θ、操舵方向、操舵速度θ・、ギア
ハウジング１７の変位ｘおよび車速Ｖに基づい
て、アクチユエータ２６のソレノイド２６ｂへ通
電する電流を制御し、アクチユエータ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
で変位させ、低速走行時のオールオーバレシオよ
り高速走行時のオールオーバーレシオを大きくす
る。本実施例の場合、車両の低速走行時に、操向
ハンドル２１の操舵によつてステアリングリンケ
ージ１８がギアハウジング１７に対し変位すると
き、アクチユエータ２６によつてそのステアリン
グリンケージ１８の変位方向と同方向にギアハウ
ジング１７を変位させる。また逆に、車両の高速
走行時にあつては、操向ハンドル２１の操舵によ
るステアリングリンケージ１８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舵安定性の向
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の僅かな操舵によつても大
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１７の変位量または変位速度をアクチユエ
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１
７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。

また、上述した実施例では、ギアハウジング１
７の変位ｘを表示する信号に基づきアクチユエー
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１
７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
シヤフト１１のインターミデイエイトシヤフト１
１ｃをスプラインあるいはセレーシヨン等の結合
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
ングシヤフト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
デイエイトシヤフト１１ｃ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３
１ａと第２ユニバーサルジヨイント１１ｄに連結
した中実の第２軸部材３１ｂとをセレーシヨン
（結合手段）結合して成つている。

この操舵装置によれば、ステアリングシヤフト
１１が伸縮できるためギアハウジング１７がラツ
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の操舵各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） 以上説明したきたように、この発明によれば、
操舵反力を支えるギアハウジングの位置を調節す
る駆動手段と、該駆動手段を車両の走行速度を速
度を含んだ操舵条件に応じて制御しギアハウジン
グを所定変位位置または所定変位速度で駆動する
制御手段と、を設け、車両の低速走行時、操向ハ
ンドルの操舵によりステアリングギア機構を介し
てステアリングリンケージがギアハウジングに対
し変位したとき、該リンケージの変位方向と同方
向にギアハウジングを変位させるとともに、車両
の高速走行時、該リンケージの変位方向と反対方
向にギアハウジングを変位させるように駆動して
いるので、オールオーバレシオを低車速域で小さ
く、高車速域で大きくなるように制御することが
でき、低車速域での運転者の操舵負担を軽減する
ことができるとともに、高車速域での操縦安定性
の向上を図ることができ、良好な操舵性能を得る
ことができる。

なお、上記他の実施例のように、ステアリング
シヤフトを伸縮可能に構成してギアハウジングの
変位可能な範囲を増大させるようにすれば、オー
ルオーバーレシオの制御できる範囲がより拡大
し、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−線
矢視断面図である。 １１……ステアリングシヤフト、１４……ステ
アリングギア機構、１５……車体、１７……ギア
ハウジング、１８……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……アクチユエータ（駆動手段）、２７
……コントロールユニツト、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. 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ヤフ
   ト、該ステアリングシヤフトの回転を減速するス
   テアリングギア機構、該ステアリングギア機構と
   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機構を収納し
   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を変位
   可能に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、該駆動手段を車両
   の走行速度を含んだ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、前記制御手段
   は、車両の低速走行時、操向ハンドルの操舵によ
   りステアリングギア機構を介してステアリングリ
   ンケージがギアハウジングに対し変位したとき、
   該リンケージの変位方向と同方向にギアハウジン
   グを変位させるとともに、車両の高速走行時、該
   リンケージの変位方向と反対方向にギアハウジン
   グを変位させるように前記駆動手段を駆動するこ
   とを特徴とする操舵装置。