(57)【要約】【課題】  不等ピッチのラックを用いることなく、操舵角が大きくなると転舵角が増すようにした車両用可変操舵装置を提供すること。【解決手段】  タイロッドが操作されることにより車輪の向きを変えて舵取りを行う車両用可変操舵装置であって、操舵角が大きくなると転舵角が増加する可変操舵装置において、ヘリカルラックが設けられ、前記タイロッドにリンクされたラックシャフト２０２，２１２と、前記ヘリカルラックと係合し、かつ軸方向移動可能に支持され、操舵回転力が与えられて前記ラックシャフトを軸方向に移動させるヘリカルピニオン３０１，３１１，３６１と、前記ヘリカルピニオンの回転に応じて前記ヘリカルピニオンを軸方向に移動させるように操作するピニオンガイド機構３０４−３０７とをそなえたことを特徴とする車両用可変操舵装置。ラック・ピニオン方式はウォーム・ウォームホイール方式またはスクリュー付きラックに替えてもよい。【選択図】  図１
2006168559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイロッドが操作されることにより車輪の向きを変えて舵取りを行う車両用可変操舵装置であって、操舵角が大きくなると転舵角が増加する可変操舵装置において、
ヘリカルラックが設けられ、前記タイロッドにリンクされたラックシャフトと、
前記ヘリカルラックと係合し、かつ軸方向移動可能に支持され、操舵回転力が与えられて前記ラックシャフトを軸方向に移動させるヘリカルピニオンと、
前記ヘリカルピニオンの回転に応じて前記ヘリカルピニオンを軸方向に移動させるように操作するピニオンガイド機構と
をそなえたことを特徴とする車両用可変操舵装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用可変操舵装置において、
前記ピニオンガイド機構は、前記ヘリカルピニオンの回転に従動して回転するフォロワと、
前記フォロワの作動を規制する溝を持ったカム部材と
を有する車両用可変操舵装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両用可変操舵装置において、
前記ピニオンガイド機構は、前記ヘリカルピニオンの軸に設けられた円筒状ラックと、
前記円筒状ラックと係合し、操作力に応じて前記ヘリカルピニオンを軸方向に駆動するギアと
を有する車両用可変操舵装置。
【請求項４】
タイロッドが操作されることにより車輪の向きを変えて舵取りを行う車両用可変操舵装置であって、操舵角が大きくなると転舵角が増加する可変操舵装置において、
ウォームを有し、前記タイロッドに軸周り回転可能にリンクされたウォームシャフトと、
前記ウォームと係合し、操舵操作力が与えられて前記ウォームシャフトを軸周り回転および軸方向移動させるように操作するウォームホイールと、
前記ウォームの軸方向移動に伴い、前記ウォームシャフトに回転力を与えるウォームシャフトガイド機構と
をそなえたことを特徴とする車両用可変操舵装置。
【請求項５】
請求項４記載の車両用可変操舵装置において、
前記ウォームシャフトガイド機構は、前記ウォームのスクリュー溝よりも緩やかな捻れ度合いで前記ウォームシャフトに巻き付くように設けられたフォロワと、
前記フォロワを回転規制するカムと
を有する車両用可変操舵装置。
【請求項６】
請求項４記載の車両用可変操舵装置において、
前記ウォームは、その周面が回転軸を中心にして巻き付くように切削されたガイド面を有し、このガイド面を利用して回転規制がなされるようにした車両用可変操舵装置。
【請求項７】
請求項４記載の車両用可変操舵装置において、
前記ウォームシャフトに設けられた軸方向に長い溝を有するロングギアと、
このロングギアに噛み合うショートギアと、
前記ショートギアを駆動するモータと
を有する車両用可変操舵装置。
【請求項８】
タイロッドが操作されることにより車輪の向きを変えて舵取りを行う車両用可変操舵装置であって、操舵角が大きくなると転舵角が増加する可変操舵装置において、
ヘリカルスクリューを有し、前記タイロッドにリンクされたスクリューシャフトと、
外周の少なくとも一部にラックが形成され、前記スクリューシャフトに螺合したラック付き移動体と、
前記ラック付き移動体を回転しないように支持するガイド部材と、
前記スクリューシャフトに設けられたフォロワと、
前記フォロワと係合して該フォロワの軸方向移動に伴って前記スクリューシャフトの回転を規制するガイド機構と
をそなえたことを特徴とする車両用可変操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に係り、とくに操舵角が大きい領域で転舵角が増加する可変操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵は、一般に操作角に比例して転舵角が変化し車両の向きを変える構成となっている。例えば、ステアリング・ホイールを半回転したときに比べ１回転したときは、操舵角つまり実際に向きが変る角度は２倍になる関係にある。
【０００３】
図９および図１０は、従来のラック・アンド・ピニオン方式およびウォーム・アンド・ウォームホイール方式の操舵機構を示したものである。図９に示したラック・アンド・ピニオン方式では、車輪１に連結されたラック２ａを、ステアリングホール（図示せず）に連結されたピニオン３ａによってその軸方向に移動させることにより車輪の向きを変えている。図１０に示したウォーム・アンド・ピニオン方式は、図９のラック２がウォーム２ｂに、ピニオン３ａがウォームホイール３ｂに替わっているが、同様に車輪の向きを変える機構となっている。
【０００４】
ここで、操舵角を大きくするときは、急激に車両の向きを変える場合であるから、操作角に対して転舵角をより大きくできると操作感を向上できる。そして、運転者の疲労が少なく、安全で快適な走行、とくに高速走行が可能になる。
【０００５】
このような操舵装置は、特許文献１に示すように、可変ギア比機構を用いることにより実現することができる。
【特許文献１】特公平４−３３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、可変ギア比機構は、不等ピッチのラックを用いるため、その製作が煩雑であり、コスト高になる。その結果、一部の車種に限って実装されている状況にある。
【０００７】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、不等ピッチのラックを用いることなく、操舵角が大きくなると転舵角が増すようにした車両用可変操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的達成のため、本発明では、
タイロッドが操作されることにより車輪の向きを変えて舵取りを行う車両用可変操舵装置であって、操舵角が大きくなると転舵角が増加する可変操舵装置において、ヘリカルラックが設けられ、前記タイロッドにリンクされたラックシャフトと、前記ヘリカルラックと係合し、かつ軸方向移動可能に支持され、操舵回転力が与えられて前記ラックシャフトを軸方向に移動させるヘリカルピニオンと、前記ヘリカルピニオンの回転に応じて前記ヘリカルピニオンを軸方向に移動させるように操作するピニオンガイド機構とをそなえたことを特徴とする車両用可変操舵装置、
タイロッドが操作されることにより車輪の向きを変えて舵取りを行う車両用可変操舵装置であって、操舵角が大きくなると転舵角が増加する可変操舵装置において、ウォームを有し、前記タイロッドに軸周り回転可能にリンクされたウォームシャフトと、前記ウォームと係合し、操舵操作力が与えられて前記ウォームシャフトを軸周り回転および軸方向移動させるように操作するウォームホイールと、前記ウォームの軸方向移動に伴い、前記ウォームシャフトに回転力を与えるウォームシャフトガイド機構とをそなえたことを特徴とする車両用可変操舵装置、および
タイロッドが操作されることにより車輪の向きを変えて舵取りを行う車両用可変操舵装置であって、操舵角が大きくなると転舵角が増加する可変操舵装置において、ヘリカルスクリューを有し、前記タイロッドにリンクされたスクリューシャフトと、外周の少なくとも一部にラックが形成され、前記スクリューシャフトに螺合したラック付き移動体と、前記ラック付き移動体を回転しないように支持するガイド部材と、前記スクリューシャフトに設けられたフォロワと、前記フォロワと係合して該フォロワの軸方向移動に伴って前記スクリューシャフトの回転を規制するガイド機構とをそなえたことを特徴とする車両用可変操舵装置、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は上述のように、操舵回転力を車輪に伝達するにつき、操舵角が大きな範囲では転舵角が増すように構成したため、車両の方向転換がより俊敏に行え、操作性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図１ないし図８を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１(a)は、本発明の一実施例の要部を示す斜視図であり、ラック・アンド・ピニオン方式による部分のみを示しており、車輪に連結する部分は図示省略している。
【００１２】
すなわち、車両の固設された支持部材１０１に、図示しないタイロッドに連結され図示左右方向に移動可能に支持された等ピッチのヘリカルラック２０１を持つラックシャフト２０２、およびヘリカルラック２０１を軸方向移動させるためのヘリカルピニオン３０１を図示下端に持ったピニオンシャフト３０２が、回転可能および軸方向移動可能に支持されている。
【００１３】
ピニオンシャフト３０２は、中間部材を介してステアリングシャフト３０３に連結されており、図示しないステアリング・ホイールの回転操作に応じて回転し、かつ軸方向に移動する。
【００１４】
中間部材は、スプライン継手３０４、ピニオンシャフト３０２の図示上端に固設されたスプライン３０５、回転ガイド３０６およびガイド部材３０７により構成されている。スプライン継手３０４は、ステアリングシャフト３０３の図示下端に固設されており、ピニオンシャフト３０２の図示上端に固設されたスプライン３０５と噛み合っている。また、回転ガイド３０６は、ピニオンシャフト３０２の中間位置に固設されており、ガイド部材３０７は、支持部材１０１の図示上端に固設されており、回転ガイド３０６がガイド部材３０７に設けられた螺旋溝に沿って移動し、カム機構としての機能を果たす。
【００１５】
そして、スプライン継手３０４とスプライン３０５との組み合わせによりピニオンシャフト３０２が回転および軸方向移動ができ、また回転ガイド３０６およびガイド部材３０７により回転および回転に伴う軸方向移動の両動作が形成される。
【００１６】
図１(b)は、回転ガイド３０７の正面形状を示している。回転ガイド３０７には、螺旋状の溝が形成されており、この溝に沿ってピニオンシャフト３０２に固定された回転ガイド３０６が移動する。その結果、ピニオンシャフト３０２は、回転に伴って軸方向移動を行う。
【００１７】
この構成において、いまステリングホイール（図示せず）が回転操作されると、ステアリングシャフト３０３、スプライン継手３０４、スプライン３０５およびピニオンシャフト３０２を介して回転ガイド３０６に回転力が伝達される。
【００１８】
これにより、回転ガイド３０６は、ガイド部材３０７に設けられた螺旋溝に沿って移動する。この際、回転ガイド３０６が固設されているピニオンシャフト３０２は、回転力および軸方向移動力を受け、ヘリカルピニオン３０１に両者を伝達する。
【００１９】
ヘリカルピニオン３０１の回転力および軸方向移動力は、ヘリカルラック２０１に伝達され、回転力に応じてヘリカルラック２０１を図示左右方向（軸方向）に移動させるとともに、軸方向移動力によりヘリカルピニオン３０１の歯の、軸方向の異なる位置がヘリカルラック２０１の歯と噛み合うようになるため、両者の噛み合い位置関係を変化させる。
【００２０】
この噛み合い位置関係は、ヘリカルピニオン３０１およびヘリカルラック２０１の歯の設計により適宜選定でき、ヘリカル状態の大小により噛み合い関係の変化を大きくも小さくもできる。そして、ラックシャフト２０２を例えば図示左右方向の一方に移動させるとして、ヘリカルピニオン３０２を図示右方向に移動させるとき、ヘリカルピニオン３０１を反時計方向（θ１方向）に回転させる。
【００２１】
このとき、回転ガイド３０６は、ガイド部材３０７の螺旋溝を図示左方向に向かって反時計方向（θ２方向）に移動する。このため、ピニオンシャフト３０２は、図示上方に引き上げられていき、ヘリカルピニオン３０１の図示下側部分がヘリカルラック２０１と噛み合う。
【００２２】
ガイド部材３０７の螺旋溝の傾斜度合がヘリカルピニオン３０１とヘリカルラック２０１との噛み合い変化を決定する。すなわち、ガイド部材３０７の螺旋溝の傾斜度合により、ラックシャフト２０２の移動量変化度合が変わる。
【００２３】
したがって、ガイド部材３０７の螺旋溝の傾斜度合を適宜決定することにより転舵角の変化具合を決めることができる。螺旋溝の傾斜度合を直線的に設計すればステリングホイールの回転操作角に比例して転舵角が変化するし、非直線的にすれば回転操作角に対して転舵角が非直線的に変化することになる。
【００２４】
図２は、本発明の第２の実施例における機構部分を示している。この実施例では、図１の実施例における転舵角変化機構である回転ガイド３０６、ガイド部材３０７に替えて円筒状ラック３１６を用いている。この円筒状ラック３１６は、ギア３１８ａとモータ３１８ｂとの組み合わせにより軸方向の移動力が与えられ、ピニオンシャフト３１１を軸方向に移動させるものである。
【００２５】
したがって、ステアリング・ホイールの操作角が所定値以上になったら、モータ３１８ｂを駆動して円筒状ラック３１６を軸方向に移動させ、ピニオン３１１の歯の異なる位置でヘリカルラック２１１と噛み合うようにできる。
【００２６】
図３(a)は、本発明の第３の実施例における機構部分を示している。この実施例では、第１および第２の実施例におけるラック・ピニオン機構に替えて、タイロッドに連結されたウォームおよびステアリング・ホイールに連結されたウォームホイールを用いたウォーム・ウォームホイール機構にしており、転舵角変化機構をウォーム側に設けている。
【００２７】
ウォーム２２１をタイロッドに連結するために、左右一対のボールジョイント２２２を設け、一方のボールジョイント２２２の近傍に、カム機構としての機能を果たす回転ガイド２２３を設け、この回転ガイド２２３と対向する位置にガイドピン２２４を配する。以後の実施例においても、異なる符号を付しているが、タイロッドに連結するための機構は同様の構成である。
【００２８】
ウォーム２２１、ウォーム２２１と噛み合うウォーム・ホイール３２１およびガイドピン２２４は、支持部材１２１により支持されており、ウォーム２２１およびウォーム・ホイール３２１は回転可能に支持され、ガイドピン２２４は固設されている。
【００２９】
図３(b)は、ガイドシャフトの回転ガイド２２３の構造を、また図３(c)はガイド部材２２４の構造をそれぞれ異なる角度からの斜視図として示している。
【００３０】
この場合、ウォームホイール３２１の回転角とウォーム２２１の回転角とは比例関係にあり、ステアリング・ホイールのθ１方向への回転操作角に応じてウォームホイール３２１が回転し、ウォームホイール３２１と噛み合っているウォーム２２１が軸方向移動、例えば図示左方向への移動を行う。
【００３１】
この結果、ガイドシャフトの回転ガイド２２３も図示左方向に移動し、回転ガイド２２３の可変ガイド面がガイド部材２２４に規制されつつ摺動すると、回転ガイド２２３にφ１方向の回転力が働く。これは、ウォーム２２１をφ１方向に回転させる作用であるから、ステアリング・ホイールのθ１方向への回転を促進するものである。すなわち、ステアリング・ホイールの操作に応じた転舵動作を増大することになり、操舵操作に対する転舵効果は増進されたものとなる。
【００３２】
ステアリング・ホイールをθ２方向に回転すると、逆方向つまり回転ガイド２２３をφ２方向に回転させる場合も同様である。
【００３３】
図４(a)ないし(f)は、種々のガイド面を有する回転ガイド２２３ａないし２２３ｆおよびそれらに対応する種々のガイド部材２２４ａないし２２４ｆを示している。
【００３４】
まず図４(a)および(b)は、図３に示したものと基本的に共通する構造であり、図４(c)は横断面が扁平平行な回転ガイド２２３ｃ、および回転ガイド２２３ｃの扁平平行面に当接するガイド面を持ったガイド部材２２４ｃを示している。
【００３５】
続いて図４(d)は、回転ガイド２２３ｄにリング状のローラが先端に設けられたピンを突設してガイド部材とし、ローラを溝状の固定側ガイド面に沿って転動させることにより、回転ガイド２２３ｄに回転作用を与えるものである。
【００３６】
図４(e)は、図４(a)の場合と凹凸関係が反対に構成された回転ガイド２２３ｅおよびガイド部材２２４ｅとして構成されたものであり、図４(f)は回転ガイド２２３ｆに横断面形状が扇形のガイド溝が設けられ、このガイド溝に固定側に設けたガイドローラ２２４ｆが係合したものである。
【００３７】
このように、回転ガイド２２３とガイド部材２２４との関係は種々のものが選べる。そして、これら回転ガイド２２３がガイド部材２２４に係合しつつ軸方向移動する際に、捻り動作が加わって回転作用を行う点で共通する。
【００３８】
図５(a)ないし(c)は、本発明の第４の実施例を示したものである。この例は、基本的には図４(a),(b)および(e)に示した構造に近いものであり、回転ガイド２２３にローラ付きのピンが突設され、このピンがガイド部材２３４のガイド溝に係合している。
【００３９】
図６(a)および(b)は、本発明の第５の実施例を示したものである。この例は、図４(f)のものと共通する構造であり、図４(f)では凹面と凸面との係合であったものを平面同士の係合に変えものである。
【００４０】
そして、ガイド部材に相当するウォーム２４１の歯面を、周面に巻き付くように、換言すれば、渦巻き形に緩く捻れた平面状に削ぎ落としてガイド面とし、固定側のガイド面も平面状に形成している。
【００４１】
図７は、本発明の第６の実施例を示したものである。この実施例は、上記第２の実施例と同様に、機構的に捻転作用を生み出すのではなく、ガイドシャフトに設けられたギア２５３ａを、固定側のモータＭで駆動されるギア２５３ａにより回転させてガイドシャフトを回転させ、ウォーム２５１を回転させるものである。
【００４２】
図８は、図５に示した実施例におけるウォームをスクリュー付きラック機構に置き換えた本発明の第７の実施例を示したものである。すなわち、ステアリング・ホイールの操舵力は、ピニオン３６１に伝達され、ピニオン３６１と噛み合うラック２６１ａを図示左右方向に移動させる。ラック２６１ａは、スクリューシャフトに設けられたスクリュー２６１ｂと噛み合ってガイドシャフト上に支持されており、スクリューシャフト周りを回転可能に支持されている。
【００４３】
この結果、スクリューシャフト２６３とガイド部材２６４との協働によりスクリューシャフトに回転力が与えられると、スクリュー２６１ｂが回転してラック２６１ａを軸方向に移動させる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す斜視図。
【図２】本発明の第２の実施例の構成を示す斜視図。
【図３】図３(a)は本発明の第３の実施例における機構部分を示す斜視図、図３(b)は回転ガイド２２３の構造を、また図３(c)はガイド部材２２４の構造を異なる角度から示した斜視図。
【図４】図４(a)ないし(f)は、種々のガイド面を有する回転ガイド２２３ａないし２２３ｆおよびそれらに対応する種々のガイド部材２２４ａないし２２４ｆを示す説明図。
【図５】図５(a)は本発明の第４の実施例を示す斜視図、図５(b)は回転ガイド２３３ａおよびその支持部材２３３ｂを示す斜視図、図５(c)はガイド部材２３４を示す斜視図。
【図６】図６(a)は本発明の第５の実施例における回転ガイド２４３を示す斜視図、図６(b)は回転ガイド２４３とガイド部材２４４との係合状態を示す説明図。
【図７】本発明の第６の実施例を示す斜視図。
【図８】本発明の第７の実施例を示す斜視図。
【図９】従来のラック・アンド・ピニオン方式の操舵機構を示す斜視図。
【図１０】従来のウォーム・アンド・ウォームホイール方式の操舵機構を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４５】
１  車輪
１０１，１１１，１２１，１３１，１５１，１６１  支持体
２ａ，２０１，２１１，２６１ａ  ラック
２０２，２１２  ラックシャフト
２ｂ，２２１，２３１，２４１  ウォーム
３ａ，３０１，３１１，３６１  ピニオン
２６１ｂ  スクリュー
３０２  ピニオンシャフト
３ｂ，３３１，３５１  ウォームホイール
３０３，３１３，３２３  ステアリングシャフト
３０４，３１４  スプライン継手
３０５，３１５  スプライン
３０６，２２３，２３３ａ、２４３，２５３ａ，２６３  回転ガイド
３０７，２２４，２３４，２６４  ガイド部材
３１６  円筒状ラック
３１８ａ，２５３ｂ  ギア
３１８ｂ，２５３ｃ  モータ
２２２，２３２，２５２，２６２  ボールジョイント
θ  操舵方向
φ  ウォーム回転方向
【図１】
2006168559.tif 000003
【図２】
2006168559.tif 000004
【図３】
2006168559.tif 000005
【図４】
2006168559.tif 000006
【図５】
2006168559.tif 000007
【図６】
2006168559.tif 000008
【図７】
2006168559.tif 000009
【図８】
2006168559.tif 000010
【図９】
2006168559.tif 000011
【図１０】
2006168559.tif 000012