(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに連結されたステアリングメインシャフトと、
ステアリングギヤボックスを含み、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためのステアリング機構部と、
前記ステアリングメインシャフトと前記ステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトとを、入出力の回転速度に等速性を有さない複数の自在継手を介して連結するインタミディエイトシャフトと、
前記ステアリングメインシャフトに設けられ前記ステアリングホイールの回転角速度を検出する回転角センサと、
前記シャフトの何れかに設けられた舵角比可変機構部と、
前記回転角センサの検出信号に基づいて前記舵角比可変機構部を作動させるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記ステアリングホイールの操舵速度と同一速度で前記ステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトを回転させるよう、前記舵角比可変機構部の出力部の回転速度を制御する
ことを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の操舵輪を転舵するための車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に概略的に示す如く、ステアリングホイール５２を備えた一般的な車両の操舵装置５０においては、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためのステアリング機構部５４とステアリングホイール５２とを、ステアリングメインシャフト５６及びインタミディエイトシャフト５８によって連結する構成が一般的である。しかもこの場合、ステアリングホイール５２とステアリング機構部５４のギヤボックス（その入力シャフト６０）の車両搭載位置の関係から、複数（例えば、２個）の自在継手６２、６４によってインタミディエイトシャフト５８を連結した構成となっている。
【０００３】
ところで、このような車両の操舵装置５０は、基本的（理想的）には、ステアリングホイール５２の操舵速度（入力Ｗ１）とステアリング機構部５４のギヤボックス入力シャフト６０の回転角速度（出力Ｗ２）とが同一速度であることが望ましい。しかしながら、前述の如く２個の自在継手６２、６４を介してインタミディエイトシャフト５８を連結した構成であるため、単純に当該インタミディエイトシャフト５８や自在継手６２、６４を配置したのでは、自在継手６２、６４の構造上、図４に示す如く、入出力の回転に角速度差を生じ、ステアリング機構部５４のギヤボックス入力シャフト６０の回転角速度（出力Ｗ２）がステアリングホイール５２の操舵速度（入力Ｗ１）と常には同一角速度にならない（入力Ｗ１≠出力Ｗ２）。
【０００４】
このため、この種の従来の操舵装置５０では、ステアリングジオメトリ（前記自在継手６２、６４の位相や連結部分の角度θ１乃至θ３等）を吟味して調整・設定することにより、極力、ステアリングホイール５２の操舵速度（入力Ｗ１）とギヤボックス入力シャフト６０の回転角速度（出力Ｗ２）とが常に同一となるようにしていた。
【０００５】
しかしながら、このように自在継手６２、６４における入出力の回転の位相や角度θ１乃至θ３等を吟味して調整することによりステアリングホイール５２の操舵速度（入力Ｗ１）とギヤボックス入力シャフト６０の回転角速度（出力Ｗ２）とが同一速度となるように構成すると、ステアリングメインシャフト５６やインタミディエイトシャフト５８の搭載位置（ステアリングジオメトリ）に大きな制約を受けることになり、操舵装置５０の設計の自由度が阻害される原因であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、ステアリングホイールの操舵速度（入力）とステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトの回転角速度（出力）とを常に同一にできるのみならず、ステアリングジオメトリに大きな制約を受けることがなく、設計の自由度が拡大する車両用操舵装置を得ることが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の車両用操舵装置は、ステアリングホイールに連結されたステアリングメインシャフトと、ステアリングギヤボックスを含み、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためのステアリング機構部と、前記ステアリングメインシャフトと前記ステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトとを、入出力の回転速度に等速性を有さない複数の自在継手を介して連結するインタミディエイトシャフトと、前記ステアリングメインシャフトに設けられ前記ステアリングホイールの回転角速度を検出する回転角センサと、前記シャフトの何れかに設けられた舵角比可変機構部と、前記回転角センサの検出信号に基づいて前記舵角比可変機構部を作動させるコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記ステアリングホイールの操舵速度と同一速度で前記ステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトを回転させるよう、前記舵角比可変機構部の出力部の回転速度を制御することを特徴としている。
【０００８】
請求項１記載の車両用操舵装置では、ステアリングホイールが操舵されると、この操舵力は、ステアリングメインシャフト及びインタミディエイトシャフトを介してギヤボックス入力シャフトに入力され、ステアリング機構部のステアリングギヤボックスが操作されて、左右のナックルアームを介して操舵輪が転舵される。
【０００９】
この場合、ステアリングホイールの操舵角及び操舵速度すなわちステアリングメインシャフトの回転角及び回転角速度が回転角センサによって検出され、この検出信号に基づいてコントローラによって舵角比可変機構部が作動される。これにより、インタミディエイトシャフトを介して操舵力が入力されて回転されるステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトは、当該操舵系（各シャフト）が複数の入出力の回転速度に等速性を有さない自在継手を介して連結されていても、ステアリングホイールの操舵速度と同一速度で回転される。
【００１０】
このように、請求項１記載の車両用操舵装置では、各シャフトを連結する入出力の回転速度に等速性を有さない自在継手における入出力の回転の位相や連結角度等（ステアリングジオメトリ）を調整することなく、ステアリングホイールの操舵速度（入力）とギヤボックス入力シャフトの回転角速度（出力）とを常に同一速度とできるため、ステアリングメインシャフトやインタミディエイトシャフトの搭載位置（ステアリングジオメトリ）に大きな制約を受けることがなく、装置の設計の自由度が大幅に向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施の形態に係る車両用操舵装置１０の全体構成が概略的な斜視図にて示されている。
【００１２】
車両用操舵装置１０では、ステアリングホイール２２にステアリングメインシャフト２４が連結されており、常に一体に回転する。このステアリングメインシャフト２４には、入出力の回転速度に等速性を有さない自在継手（例えば、フックスジョイント）２６を介してインタミディエイトシャフト２８の一端が連結されており、さらに、インタミディエイトシャフト２８の他端は、同じく入出力の回転速度に等速性を有さない自在継手（例えば、フックスジョイント）３０を介して上部入力シャフト３２に連結されている。また、上部入力シャフト３２は、舵角比可変機構部３８に接続されており、さらに、この舵角比可変機構部３８には、ギヤボックス入力シャフト３３が接続されている。
【００１３】
また、ギヤボックス入力シャフト３３は、ステアリング機構部１２に接続されている。このステアリング機構部１２は、ステアリングギヤボックス１４を有しており、ギヤボックス入力シャフト３３のピニオン（図示省略）がステアリングギヤボックス１４に内蔵されたラックバー１５に噛合している。
【００１４】
さらに、ラックバー１５の両端部はそれぞれタイロッド１８に連結されており、さらに、各タイロッド１８はナックルアーム１６を介して操舵輪２０に連結されている。
【００１５】
以上により、ステアリングホイール２２の操舵力は、ステアリングメインシャフト２４、インタミディエイトシャフト２８、上部入力シャフト３２、舵角比可変機構部３８、及びギヤボックス入力シャフト３３を介してステアリング機構部１２のステアリングギヤボックス１４に入力され、ステアリングギヤボックス１４が操作されてラックバー１５が軸線方向に移動することによって、操舵輪２０が転舵される構成である。
【００１６】
一方、ステアリングメインシャフト２４には、回転角センサ３４が設けられている。この回転角センサ３４は、ステアリングメインシャフト２４すなわちステアリングホイール２２の回転角を検出することができ、コントローラ３６に接続されている。コントローラ３６は、回転角センサ３４からの入力信号（検出信号）に基づいて（微分して）、ステアリングメインシャフト２４すなわちステアリングホイール２２の回転角速度を演算する。そして、回転角及び回転角速度に基づいて、舵角比可変機構部３８を作動させることができる。
【００１７】
ここで、舵角比可変機構部３８は、入出力比（所謂、ステアリングギヤ比）を変更することが可能であり、例えば、特開平１１−４９００３号公報に示されたものや、特願２００２−４２４６５号に提案したもの等を適用することができるが、その一例を図２に示す断面図にて説明する。
【００１８】
この舵角比可変機構部３８は、モータ７０及び減速機７２によって構成されている。モータ７０は、モータケース７４内に固定されたステータ７６及びロータ７８を備えており、減速機７２は、遊星歯車機構を２段に連結して構成されている。すなわち、ロータ７８と共に回転する回転軸８０が１段目の遊星歯車機構を構成するサンギヤ８２に固定されると共に、キャリア８４に回転自在に保持されたプラネタリギヤ８６が、サンギヤ８２及びモータケース７４の内周面に形成されたリングギヤ８８と噛合している。また、プラネタリギヤ８６を保持するキャリア８４は、２段目の遊星歯車機構を構成するサンギヤ９０に固定されると共に、キャリア９２に回転自在に保持されたプラネタリギヤ９４が、サンギヤ９０及びモータケース７４の内周面に形成されたリングギヤ９６と噛合している。
【００１９】
以上の構成の舵角比可変機構部３８は、この舵角比可変機構部３８の入力部であるモータケース７４が上部入力シャフト３２に接続されており、出力部であるキャリア９２がギヤボックス入力シャフト３３に接続された構成となっている。また、この舵角比可変機構部３８のモータ７０はコントローラ３６に接続されており、コントローラ３６からの信号に基づいて作動（制御）される構成である。しかもこの場合、ステアリングホイール２２の操舵速度と同一速度でギヤボックス入力シャフト３３（すなわち、キャリア９２）が回転されるように、換言すれば、舵角比可変機構部３８の作動による舵角比の変更で、ステアリングホイール２２の操舵速度とギヤボックス入力シャフト３３の回転角速度とが常に一致するように、制御プログラムが設定されている。
【００２０】
上記構成の車両用操舵装置１０では、ステアリングホイール２２が操舵されると、この操舵力は、ステアリングメインシャフト２４、インタミディエイトシャフト２８、上部入力シャフト３２、舵角比可変機構部３８、及びギヤボックス入力シャフト３３を介してステアリング機構部１２のステアリングギヤボックス１４に入力され、ステアリングギヤボックス１４が操作されて操舵輪２０が転舵される。
【００２１】
この場合、ステアリングホイール２２の操舵角すなわちステアリングメインシャフト２４の回転角が回転角センサ３４によって検出され、この検出信号に基づいてコントローラ３６によって回転角速度が演算される。コントローラ３６は、ステアリングホイール２２の操舵角及び操舵角速度に基づき、舵角比可変機構部３８を作動（制御）する。これにより、インタミディエイトシャフト２８等の操舵系（各シャフト）が複数の自在継手２６、３０を介して連結されていても、ギヤボックス入力シャフト３３は、常にステアリングホイール２２の操舵速度と同一速度で回転される。
【００２２】
このように、本実施の形態に係る車両用操舵装置１０では、各シャフトを連結する自在継手２６、３０における入出力の回転の位相や連結角度等（ステアリングジオメトリ）を調整することなく、ステアリングホイール２２の操舵速度（入力）とギヤボックス入力シャフト３３の回転角速度（出力）とを常に同一速度とできるため、ステアリングメインシャフト２４やインタミディエイトシャフト２８の搭載位置（ステアリングジオメトリ）に大きな制約を受けることがなく、装置の設計の自由度が大幅に向上する。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る車両用操舵装置は、ステアリングホイールの操舵速度（入力）とステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトの回転角速度（出力）とを常に同一にできるのみならず、ステアリングジオメトリに大きな制約を受けることがなく、設計の自由度が拡大するという優れた効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用操舵装置の全体構成を示す概略的な斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両用操舵装置の舵角比可変機構部の構成を示す断面図である。
【図３】従来の一般的な車両用操舵装置のステアリングジオメトリを示す概略図である。
【図４】従来の一般的な車両用操舵装置におけるステアリングホイールの操舵速度（入力Ｗ１）とステアリング機構部のギヤボックス入力シャフトの回転角速度（出力Ｗ２）との関係を示す線図である。
【符号の説明】
１０    車両用操舵装置
１２    ステアリング機構部
１４    ステアリングギヤボックス
２２    ステアリングホイール
２０    操舵輪
２４    ステアリングメインシャフト
２６    自在継手
２８    インタミディエイトシャフト
３０    自在継手
３２    上部入力シャフト
３３    ギヤボックス入力シャフト
３４    回転角センサ
３６    コントローラ
３８    舵角比可変機構部
【図１】
0003947040.tif 000002
【図２】
0003947040.tif 000003
【図３】
0003947040.tif 000004
【図４】
0003947040.tif 000005