(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルから操舵トルクを受けて回転する入力軸と、操向車輪にラックアンドピニオン機構を介して操舵トルクを伝達する出力軸とを、互いに偏心可能に配置するとともに、出力軸に対する入力軸の偏心量を変えることにより、ステアリングハンドルの操舵角に対する操向車輪の操舵角の割合を変えるようにした可変舵角比操舵装置において、前記出力軸に前記ラックアンドピニオン機構を構成するピニオンを設け、このピニオンとピニオンに噛み合うラックと前記入力軸と出力軸とを一括してハウジングに収納し、このハウジングに、前記出力軸を回転可能に支持するとともにその回転角に応じた移動量だけ前記ラックの延方向へ移動可能に案内する、支持機構を設けることにより、前記入力軸の回転角に応じた回転角並びに移動量だけ、出力軸を回転させつつラックの延方向へ移動させるように構成したことを特徴とする可変舵角比操舵装置。
【請求項２】
前記支持機構は、前記ラックの移動方向に対して、前記出力軸の移動方向を逆向きに設定した機構であることを特徴とした請求項１記載の可変舵角比操舵装置。
【請求項３】
前記支持機構は、前記ラックの移動方向に前記出力軸の移動方向を一致させた機構であることを特徴とした請求項１記載の可変舵角比操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に搭載した可変舵角比操舵装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のパワーステアリングシステムには、ステアリングハンドルの操舵角に対する操向車輪の操舵角の割合、すなわち、舵角比を車速に応じて自動的に変化させるものがあり、例えば特開平７−２５７４０６号「車両用可変舵角比操舵装置」の技術がある。
この技術は、その公報の図１〜図３及び図８によれば、ステアリングホイール１（番号は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）に連結した入力軸１１を、支持部材１４に偏心して回転可能に支持し、支持部材１４を車速に応じてモータ２７にて回転させることで、出力軸１７に対する入力軸１１の偏位量ａを調整するというものである。この結果、公報の図４及び図５に示すように、入力軸１１の入力角αに対する出力軸１７の出力角βの割合は、車速に応じて変化する。この結果、舵角比（ステアリングハンドルの操舵角に対する車輪の操舵角の比）も、車速に応じて変化する。
【０００３】
上記図５によれば、入力軸１１の入力角αが１８０゜のときに、出力軸１７の出力角βは１８０゜となる。
そして、上記図５の舵角比の特性（舵角比特性）は、公報第４頁左欄第３７行〜同第４８行に示されるように、下式で求められる。但し、同公報の記載事項に適宜修正を加えた。
α＝ｔａｎ-1（ｂ×ｓｉｎβ／（ｂ×ｃｏｓβ−ａ））
但し、α；入力軸１１の回転角度
β；出力軸１７の回転角度
ａ；出力軸１７に対する入力軸１１の偏位量
ｂ；出力軸１７の回転中心Ｂに対する中間軸１９の作用点Ｃの偏位量
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両に搭載したパワーステアリングシステムには、一般に車両のタイプに適した固有の舵角比特性がある。車種毎に操舵感覚等が異なるからである。車種毎に任意の操舵感覚等を自由に設定するには、舵角比特性の設定自由度を高めればよく、この設定自由度を高めるには、舵角比特性を設定するための設定要因の数を増やすことが考えられる。
上記従来の技術は、偏位量ａと偏位量ｂの２つの設定要因だけで、舵角比特性を設定するものであり、設定自由度を高めるには限界がある。可変舵角比操舵装置の構成を複雑なものにすれば、設定要因の数を増やすことができる。しかし、これでは、可変舵角比操舵装置が大型化、高価格化にならざるを得ず、改良の余地がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、舵角比特性の設定自由度を高めることによって、車種毎の操舵感覚特性等を、より一層自由に設定することができる可変舵角比操舵装置を、簡単な構成によって提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１は、ステアリングハンドルから操舵トルクを受けて回転する入力軸と、操向車輪にラックアンドピニオン機構を介して操舵トルクを伝達する出力軸とを、互いに偏心可能に配置するとともに、出力軸に対する入力軸の偏心量を変えることにより、ステアリングハンドルの操舵角に対する操向車輪の操舵角の割合を変えるようにした可変舵角比操舵装置において、出力軸にラックアンドピニオン機構を構成するピニオンを設け、このピニオンとピニオンに噛み合うラックと入力軸と出力軸とを一括してハウジングに収納し、このハウジングに、出力軸を回転可能に支持するとともにその回転角に応じた移動量だけラックの延方向へ移動可能に案内する、支持機構を設けることにより、入力軸の回転角に応じた回転角並びに移動量だけ、出力軸を回転させつつラックの延方向へ移動させるように構成したことを特徴とする。
【０００７】
「出力軸の移動方向とその移動量」という、舵角比特性を設定するための設定要因を加えた。出力軸の位置が移動すれば、車速に対応した、すべての舵角比特性曲線は、入力軸の回転角が１８０゜のときに互いに交わり、しかも、この交わった点における出力軸の回転角が変動する。この結果、舵角比特性も変わる。このように、舵角比特性を設定するための設定要因数が増せば、舵角比特性の設定自由度は高まる。
【０００８】
請求項２は、支持機構が、ラックの移動方向に対して、出力軸の移動方向を逆向きに設定した機構であることを特徴とする。
入力軸の回転角が１８０゜のときに出力軸の回転角が１８０゜未満である特性を有した、舵角比特性となる。入力軸の回転角が１８０゜に対して、出力軸の回転角が１８０゜未満であるから、ハンドル操舵角の変化に対して舵角比が緩やかに変化する。
【０００９】
請求項３は、支持機構が、ラックの移動方向に出力軸の移動方向を一致させた機構であることを特徴とする。
入力軸の回転角が１８０゜のときに出力軸の回転角が１８０゜を越える特性を有した、舵角比特性となる。入力軸の回転角が１８０゜に対して、出力軸の回転角が１８０゜を越えるので、ハンドル操舵角の変化に対して舵角比が大きく変化する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車両用ステアリングシステムの全体構成図である。
車両用ステアリングシステム１は、車両のステアリングハンドル２から操向車輪３，３に至るステアリング系４に、可変舵角比操舵機構１０を備えた電動パワーステアリングシステムである。詳しくは、車両用ステアリングシステム１は、ステアリングハンドル２にステアリングシャフト５、自在継手６，６を介して、可変舵角比操舵機構１０を連結したものである。可変舵角比操舵機構１０は操舵トルクセンサ３０を備える。
【００１１】
これにより、ステアリングハンドル２で発生したステアリング系４の操舵トルクを操舵トルクセンサ３０で検出し、この検出信号に基づいて制御手段７が制御信号を発生し、この制御信号に基づいて、操舵トルクに応じた補助トルクを電動機１２が発生し、補助トルクを可変舵角比操舵機構１０のラック軸１８に付加することができる。
また、車両用ステアリングシステム１は、車速センサ８で検出した車速信号と、変位センサ８４で検出した可変舵角比操舵機構１０の入力軸２２の偏心量信号とに基づいて、制御手段７が車速に応じた舵角比制御信号を発生し、この舵角比制御信号に基づいて、舵角比制御用電動機８１にて可変舵角比操舵機構１０を駆動して、舵角比を制御するものである。
【００１２】
図２は本発明に係る可変舵角比操舵装置の全体構成図であり、要部を断面したものである。
可変舵角比操舵装置１０は、ラックアンドピニオン機構１１、電動機１２、ボールねじ１３を車幅方向に延びる固定ハウジング１４に収納したものである。
電動機１２は、固定ハウジング１４の一部をなす副ハウジング１４ａ内に収納した環状のステータ１５と、ステータ１５内に同心的に配置したロータ１６と、ロータ１６に固定した管状の電動機出力軸１７とからなる。
ラックアンドピニオン機構１１のラック軸１８は、電動機出力軸１７内に挿通するとともに、ボールねじ１３によって電動機出力軸１７と連結したものである。
【００１３】
図３は図２の３−３線断面図である。
可変舵角比操舵装置１０は、固定されたハウジング（固定ハウジング）１４内の上部に略円筒状の可動ハウジング２１を回転可能に支持し、可動ハウジング２１内に入力軸２２を回転可能に支持し、入力軸２２の下部に出力軸２３の上部をカップリング４０によって連結し、さらに、出力軸２３を支持機構５０を介して固定ハウジング１４内の下部に支持したものである。
【００１４】
可動ハウジング２１の回転中心に対して、入力軸２２の心（回転中心）は図左右方向に偏心している。この偏心については、後述する。
可動ハウジング２１は、上部可動ハウジング２４と下部可動ハウジング２５とを同心上に重ねてボルト結合した、複合ハウジングである。
【００１５】
入力軸２２は、図１に示すステアリングハンドル２に自在継手６，６を介して連結した軸であり、直列に連結した第１入力軸部２６とトーションバー２７と第２入力軸部２８とからなる。詳しくは、入力軸２２は、管状の第１入力軸部２６内にトーションバー２７を挿入し、トーションバー２７の上部を第１入力軸部２６の上部にピン２９で結合し、トーションバー２７の下部を第２入力軸部２８の上部にセレーション結合したものである。
【００１６】
出力軸２３は、入力軸２２に平行な軸であり、上端外周面の支承部２３ａと、支承部２３ａの下方に連なる大径のピニオン２３ｂ（以下、「第１ピニオン２３ｂ」と言う。）と、第１ピニオン２３ｂから下方へ延びた支軸２３ｃと、支軸２３ｃの下端に連なる雄ねじ部２３ｄと、雄ねじ部２３ｄから下方へ延びた小径のピニオン２３ｅ（以下、「第２ピニオン２３ｅ」と言う。）とを、同心で一体に形成したものである。第１ピニオン２３ｂは、ラック軸１８のラック１８ａに噛み合うものである。
トーションバー（弾性部材）２７は、文字通りトルクに対して正確にねじれ角が発生するメンバーであって、操舵トルクが作用すると、第１入力軸部２６と第２入力軸部２８との間での相対ねじり変位を発生する。
【００１７】
操舵トルクセンサ３０は、第１入力軸部２６と第２入力軸部２８とに掛け渡すことで、両軸部２６，２８間の相対ねじれ変位に応じて軸方向へ変位可能なコア３１付きスライダ３２と、このスライダ３２の変位量、すなわち、コア３１の変位量を電気信号に変換するべく上部可動ハウジング２４に取付けたコイル３３とからなる、可変インダクタンス式センサである。
【００１８】
カップリング４０は、（１）入力軸２２に対して、軸直角方向に相対移動可能に且つ相対回転不能に連結し、（２）入力軸２２に対して偏心して設けられた出力軸２３の、更に偏心する部位に、軸直角方向に相対移動不能に且つ相対回転可能に連結したものである。
具体的には、カップリング４０は、入力軸２２の下端に一体に形成した上部フランジ４１と、上部フランジ４１に複数のボール４２…（…は複数を示す。以下同じ。）を介して連結した下部フランジ４３と、下部フランジ４３の下端から下方へ延びて出力軸２３の連結孔２３ｆに連結した連結軸（中間軸）４４とからなる。
【００１９】
さらに詳しくは、カップリング４０は、上部フランジ４１の下端面に側面断面視テーパ形状の連結溝４１ａを形成し、また、下部フランジ４３の上端面に側面断面視テーパ形状の連結溝４３ａを形成し、これら連結溝４１ａ，４３ａに３つのボール４２…を１列に並べて、連結溝４１ａ，４３ａのテーパ面に当てることで、上・下部フランジ４１，４３間を連結したものである。連結孔２３ｆは出力軸２３から偏心した位置にあり、また、連結軸４４は入力軸２２から偏心した位置にある。これら連結孔２３ｆと連結軸４４は、互いに回転可能に連結したものである。
【００２０】
支持機構５０は、出力軸２３を回転可能に支持するとともに、その回転角に応じた移動量だけラック１８ａの延びる方向（延方向。すなわち、図の表裏方向）へ移動可能に案内する機構であり、この機構によって、入力軸２２の回転角に応じた回転角並びに移動量だけ、出力軸２３を回転しつつラック１８ａの延方向へ移動させることができる。
従って、固定ハウジング１４は、出力軸２３を回転可能に且つラック１８ａの延びる方向へ移動可能に支持することになる。
【００２１】
支持機構５０の具体的な構造は、次の（１）〜（６）の構成からなる。
（１）固定ハウジング１４内の下部に支持盤５１を、出力軸２３の心に沿って上下移動可能を嵌合にて支持した。
（２）支持盤５１に下細りテーパ断面の支持孔５１ａを形成した。
（３）支持孔５１ａの図左右の内壁面に、２個の平形ニードルベアリング５２Ｌ，５２Ｒを介して、支持スライダ５３の下部を嵌合にて支持した。これにより、支持盤５１で平形ニードルベアリング５２Ｌ，５２Ｒを介して、支持スライダ５３をラック１８ａの延びる方向（図表裏方向）へ、移動可能に支持した。
（４）固定ハウジング１４内で１個の平形ニードルベアリング５４を介して、支持スライダ５３の上部をラック１８ａの延びる方向へ、移動可能に支持した。なお、平形ニードルベアリング５４は、落下防止のために、保持器５４ａの上端を略逆Ｌ字状に形成してある。
（５）支持スライダ５３内で上下３個の軸受５５，５５，５６を介して、出力軸２３の支承部２３ａ及び支軸２３ｃを回転可能に支持した。
（６）出力軸２３の第２ピニオン２３ｅを、固定ラック５１ｄに噛み合せた。第２ピニオン２３ｅと固定ラック５１ｄの噛み合い構造については、後述する。
【００２２】
なお、ラック軸１８の背面をラックガイド５７で押すようにしたので、支持スライダ５３の上部の支持については、ラック１８ａと対向する１個の平形ニードルベアリング５４だけでよい。ラックガイド５７は当て部材５７ａ、ガイド部５７ｂ、圧縮ばね５７ｃ及び調整ボルト５７ｄからなる。
【００２３】
固定ハウジング１４は、下端面に調整ボルト６１をねじ込み、この調整ボルト６１にて出力軸２３を軸方向に調整するようにしたものである。調整ボルト６１にてワッシャ６２を軸方向に適切な押圧力で押すことにより、この押圧力はワッシャ６２→支持盤５１→下部の平形ニードルベアリング５２Ｌ，５２Ｒ→支持スライダ５３→ロックナット６３→軸受５５，５５→出力軸２３→スラストベアリング６４→下部フランジ４３→ボール４２…→上部フランジ４１→第２入力軸２８→軸受６５，６５→下部可動ハウジング２５→ロックナット６６→軸受６７→ロックナット６８→固定ハウジング１４の経路で作用し、この結果、これら各部材間の余分な隙間を解消することができる。このため、１つの調整ボルト６１を調整するだけで、各部材間を良好な作動状態に容易に設定することができる。
【００２４】
図中、３４はコネクタ、４５は板状のボール保持器、７１，７２はオイルシール、７３は軸受、７４はニードルベアリング、７５はナット、Ｓは、後述するウォーム軸８３の軸線である。
【００２５】
図４は図３の４−４線断面図であり、平面視において、ウォーム軸８３の軸直角方向へ且つ可動ハウジング２１の回転中心Ｏからウォーム軸８３と反対方向へ距離Ｌだけ偏心した位置に、入力軸２２（第２入力軸部２８）の回転中心Ａを設けたことを示す。
可変舵角比操舵機構１０は、駆動手段としての舵角比制御用電動機８１にてウォームギヤ機構８２を介して可動ハウジング２１を回転させることで、入力軸２２の回転中心Ａを変位させて、操舵角の割合を変えるようにしたものである。舵角比制御用電動機８１は、制御手段７（図１参照）の舵角比制御信号に応じて正・逆転する。
ウォームギヤ機構８２は、舵角比制御用電動機８１の出力軸８１ａに連結したウォーム軸８３と、ウォーム軸８３のウォーム８３ａに噛み合うホイール２５ａとからなる。ホイール２５ａは下部可動ハウジング２５の外周面の一部に形成した歯である。
【００２６】
固定ハウジング１４は、入力軸２２の変位量を検出する変位センサ８４を取付けたものである。詳しくは、変位センサ８４は、下部可動ハウジング２５の外周面に形成したカム面２５ｂの変化量を検出することにより、回転中心Ａの変位量を間接的に検出するものであり、カム面２５ｂに接した先端部８４ａが進退するポテンショメータからなる。下部可動ハウジング２５の回転角と回転中心Ａの変位量とは対応し、また、回転中心Ａの変位量とカム面２５ｂの変位量とは対応する関係にある。このため、変位センサ８４でカム面２５ｂの変化量を検出すれば、回転中心Ａの変位量を確実に検出することができる。
図中、８５は中空偏心スリーブ、８６は軸受、８７はニードルベアリング、８８はナットである。
【００２７】
図５は本発明に係るウォームギヤ機構、可動ハウジング及び入力軸の関係説明図である。
ウォーム８３ａは、車速に応じて舵角比制御用電動機８１（図４参照）で回転されるものである。ウォーム８３ａが正・逆転すると、可動ハウジング２１は回転角θの範囲で正・逆転する。回転中心Ａは、可動ハウジング２１の回転中心Ｏから偏心しているので、この回転中心Ｏを通る２つの線Ａ1〜線Ａ2の範囲で、可動ハウジング２１の回転角θに応じて移動する。すなわち、回転中心Ａは、線Ａ1の位置から回転角θだけ反時計方向へ移動すると、線Ａ2の位置に一致する。例えば、（１）高速域の車速では線Ａ1の位置に一致し、（２）低速域の車速では線Ａ2の位置に一致する。
なお、回転中心Ａの変位軌跡は、正確には回転中心Ｏを中心とした円弧である。しかし、回転中心Ａの径方向の変位量Ｚは、無視できる程度である。従って、以下の説明においては、回転中心Ａの変位軌跡が、この図の左右方向の直線である（回転中心Ａの径方向の変位量Ｚ＝０）として、説明する。
【００２８】
図６は本発明に係る支持機構の分解斜視図であり、支持盤と支持スライダとの関係を示す。
支持盤５１は、平面視略矩形状のボックスであり、上方に開口した角孔状の支持孔５１ａと、支持孔５１ａの底部５１ｂに開けた角孔状の貫通孔５１ｃと、貫通孔５１ｃの縁に形成した固定のラック５１ｄ（固定ラック５１ｄ）とを一体に形成したものである。
支持孔５１ａは、ラック軸１８の延びる方向に細長い孔であり、この孔におけるテーパ状の左右の内壁面５１ｅ，５１ｅに、平形ニードルベアリング５２Ｌ，５２Ｒを取付けたものである。
固定ラック５１ｄは、貫通孔５１ｃの縁のうち、ラック１８ａに接近した縁に且つラック１８ａの延びる方向に多数の歯を刻んだものである。
【００２９】
支持スライダ５３は、上下に延びる角筒状部材である。この部材の下部に形成したテーパ状の左右の側壁５３ａ，５３ａを、平形ニードルベアリング５２Ｌ，５２Ｒを介して支持孔５１ａに嵌合することによって、支持盤５１にて支持スライダ５３をラック１８ａの延びる方向へ移動可能に支持したものである。さらに、支持スライダ５３は、ラック軸１８が通る開口５３ｂを有する。
【００３０】
図７は本発明に係る入力軸、カップリング、出力軸、ラック軸及び固定ラックの関係を示す分解斜視図であり、入力軸２２の回転中心Ａが線Ａ1の位置にあるとき、入力軸２２の回転中心Ａと、出力軸２３の心（回転中心）Ｂと、連結軸４４の心（作用点）Ｃとを、平面視で一直線上に配列したことを示す。回転中心Ａは、回転中心Ｂと作用点Ｃの間に配列したものである。
ここで、回転中心Ａ，Ｂ並びに作用点Ｃを通る直線をＸとしたとき、線Ｘに同一平面上で直交する線をＹとする。また、回転中心Ｂを基準にして、ラック１８ａ側を０゜としたとき、反時計回りに９０゜、１８０゜、２７０゜とする。
【００３１】
すなわち、線Ｘは図の０゜−１８０゜の方向に延び、線Ｙは図の９０゜−２７０゜の方向に延びる。線Ｙは、ラック１８ａ（ラック軸１８）に平行であり、このラック１８ａに固定ラック５１ｄも平行である。従って、線Ｘはラック１８ａ並びに固定ラック５１ｄの延びる方向と直交する方向に延びることになる。さらに、固定ラック５１ｄは、出力軸２３の回転中心Ｂよりもラック１８ａ寄り（方位０゜側）に配置したものである。
【００３２】
入力軸２２が回転すると、カップリング４０のボール４２…の連結作用により、連結軸４４は出力軸２３の回転中心Ｂを旋回中心として旋回する。この結果、入力軸２２の回転力によって、出力軸２３は回転する。
出力軸２３が回転すれば、固定ラック５１ｄに噛み合う第２ピニオン２３ｅが入力軸２２の回転角に応じて線Ｙ方向に移動するとともに、第１ピニオン２３ｂに噛み合うラック１８ａが線Ｙ方向に移動する。例えば、入力軸２２を矢印Ｒ1にて示す反時計回り方向に回転すると、出力軸２３も同方向に回転する。この結果、第２ピニオン２３ｅは回転しつつ固定ラック５１ｄに案内されて２７０゜の方向（矢印Ｒ2方向）に移動し、ラック１８ａは第１ピニオン２３ｂに駆動されて９０゜の方向（矢印Ｒ3方向）に移動する。従って、ラック１８ａの移動方向に対して、出力軸２３の移動方向は逆向きになる。逆向きに移動した分だけ出力軸２３の回転角が小さくなるので、入力軸２２の回転に対してラック１８ａの進みは遅くなる。
以上の説明から明らかなように、支持機構５０は、ラック１８ａの移動方向に対して、出力軸２３の移動方向を逆向きに設定した機構である。
【００３３】
ところで、出力軸２３の回転中心Ｂに対する入力軸２２の回転中心Ａの偏位量をａとし、出力軸２３の回転中心Ｂに対する連結軸４４の作用点Ｃの偏位量をｂとする。上述のように、入力軸２２の回転中心Ａは線Ａ1〜線Ａ2の範囲で線Ｘ上を変化するものである。一方、出力軸２３の回転中心Ｂは線Ｘに対して固定であって、線Ｙに沿って変化するものである。
以下、偏位量ａ並びに出力軸２３の移動量の変化に伴う、舵角比の変化について、図８に基づき説明する。
【００３４】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る可変舵角比操舵機構の作動原理説明図であり、舵角比の変化を模式的に示す。
（ａ）は上記図７の構成を模式的に表したものである。▲１▼高速域の車速では、入力軸の回転中心Ａが、可動ハウジングの回転中心Ｏを通る線Ａ1の上にあり、このときの偏位量ａは最大値である。▲２▼低速域の車速では、入力軸の回転中心Ａが可動ハウジングの回転中心Ｏを通る線Ａ2の上にあり、このときの偏位量ａは最小値、例えばａ＝０である。
【００３５】
（ａ）に示すように、入力軸の回転中心Ａが線Ａ1の上にあるとき、出力軸の回転中心Ｂと、入力軸の回転中心Ａと、連結軸の作用点Ｃとは、図右から左へこの順に一直線上にあり、この状態を模式的平面図として表したものが（ｂ）である。すなわち、図７におけるＡ，Ｂ，Ｃの並びが（ｂ）のＡ，Ｂ，Ｃの並びに相当する。
回転中心Ｂを旋回中心として、作用点Ｃが図反時計回り（矢印方向）に旋回した場合について、以下の説明を行う。
なお、以下に「入力軸の回転角α」と言うときには、上記図３にて示す第２入力軸２８の回転角のことを言う。すなわち、第１入力軸２６の回転角に第２入力軸２８の回転角が一致するとして、考えたものである。
【００３６】
図８（ｂ）において、Ａを回転中心として入力軸を図反時計回りに回転角αだけ回転したとき、出力軸の回転中心Ｂは方位２７０゜へ向って点Ｂ0まで直線的に移動し、その移動量はΔである。このとき、回転中心Ｂを旋回中心として、連結軸の作用点Ｃが図反時計回りに点Ｃ0まで旋回するので、出力軸の回転角はβである。点Ｂ0から点Ｃ0までの距離は、偏位量ｂと同一である。
【００３７】
△Ｂ0ＱＣ0において、斜辺Ｂ0Ｃ0の長さは上記した通りｂであるから、底辺Ｂ0Ｑの長さは （ｂ×ｃｏｓβ） となる。
この （ｂ×ｃｏｓβ） は点Ｂと点Ｐとの間の長さに相当する。このことから、△ＡＰＣ0の底辺ＡＰの長さは （ｂ×ｃｏｓβ−ａ） となり、辺ＰＣ0の長さＭは （ｂ×ｃｏｓβ−ａ）×ｔａｎα となる。
一方、△Ｂ0ＱＣ0において、辺ＱＣ0の長さは （ｂ×ｓｉｎβ） であり、また、辺ＱＣ0の長さは （Ｍ＋Δ） であることから、 Ｍ＝ｂ×ｓｉｎβ−Δ となる。これらをまとめると次式（１）となる。
【００３８】
【数１】
0004190637.tif 000002
【００３９】
図９は本発明に係る可変舵角比操舵機構の舵角比特性線図である。
この図は、横軸を入力軸２２の回転角α、すなわち、第２入力軸部２８の回転角αとし、縦軸を出力軸２３の回転角βとして、上記（２）式又は（５）式に基づいて表したものであって、入力軸の回転角αに対する、出力軸の回転角βの割合を示す。なお、この図は条件を次のように設定した例示である。
▲１▼線Ｖ1は、低速域の車速（ａ＝ｂ／４）における舵角比特性曲線。
▲２▼線Ｖ2は、中速域の車速（ａ＝２×ｂ／４）における舵角比特性曲線。
▲３▼線Ｖ3は、高速域の車速（ａ＝３×ｂ／４）における舵角比特性曲線。
▲４▼出力軸の回転中心Ｂの移動量Δ＝１０×α／２７０ ｍｍ
但し、ａ，ｂは偏位量である。
【００４０】
図９から明らかなように、線Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3は、入力軸の回転角αの広範囲に渡り図右肩上がりで、しかも下方へ極めて緩く湾曲した舵角比特性曲線である。車速に対応した、すべての舵角比特性曲線Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3は、入力軸の回転角αが１８０゜のときに互いに交わり、
しかも、この交わった点における出力軸の回転角βが１８０゜未満である特性を有する。
換言すれば、入力軸の回転角αに対する出力軸の回転角βの比が緩やかに変化するので、ハンドル操舵角の変化に対して舵角比も緩やかに変化する。
このように、本発明の実施の形態では、回転角αが１８０゜以上の広範囲に渡って、特性曲線の勾配が極めて緩い領域を確保することができる。舵角比の変化が緩やかなので、特に、ハンドル操舵角の変化に対して、操向車輪の操舵角の変化量を緩やかにしたい場合に有利な、全操舵角範囲に渡って極めて操舵感覚特性の優れた可変舵角比操舵装置になる。
【００４１】
図１０は本発明に係る可変舵角比操舵装置の変形例図である。
この変形例は、支持機構５０が、ラック１８ａの移動方向に出力軸２３の移動方向を一致させた機構であることを特徴とする。すなわち、上記図３，図６，図７に示す構成に対して、第２ピニオン２３ｅと固定ラック５１ｄの配置関係を変えた。具体的には、出力軸２３の回転中心Ｂに対し、ラック１８ａと反対側（方位１８０゜側）に固定ラック５１ｄを配置した。
なお、他の構成については上記図１〜図７と同一構成であり、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４２】
例えば、入力軸２２を矢印Ｒ1にて示す反時計回り方向に回転すると、出力軸２３も同方向に回転する。この結果、第２ピニオン２３ｅは回転しつつ固定ラック５１ｄに案内されて９０゜の方向（矢印Ｒ4方向）に移動し、ラック１８ａは第１ピニオン２３ｂに駆動されて９０゜の方向（矢印Ｒ3方向）に移動する。
このように、変形例の支持機構５０は、ラック１８ａの移動方向に出力軸２３の移動方向を一致させる機構であるといえる。
【００４３】
図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る可変舵角比操舵機構（変形例）の作動原理説明図であり、舵角比の変化を模式的に示す。
（ａ）は上記図１０の構成を模式的に表し、この（ａ）において回転中心Ａが線Ａ1の位置にあるときの状態を、模式的平面図として表したものが（ｂ）である。
（ｂ）において、Ａを回転中心として入力軸を図反時計回りに回転角αだけ回転したとき、回転中心Ｂは方位９０゜へ向って点Ｂ0まで直線移動し、その移動量はΔである。このとき、回転中心Ｂを中心として作用点Ｃが図反時計回りに点Ｃ0まで旋回するので、出力軸の回転角はβである。点Ｂ0から点Ｃ0までの距離は、偏位量ｂと同一である。
【００４４】
２つの直角三角形（△ＡＰＣ0と△Ｂ0ＱＣ0）に基づき、点Ｐと点Ｃ0との間の距離Ｍが、次の関係式から導かれる。なお、詳しい解析法は、前記（１）式〜（５）式で説明したので、省略する。
【００４５】
【数２】
0004190637.tif 000003
【００４６】
図１２は本発明に係る可変舵角比操舵機構（変形例）の舵角比特性線図である。
この図は、横軸を入力軸２２の回転角α、すなわち、第２入力軸部２８の回転角αとし、縦軸を出力軸２３の回転角βとして、上記（１２）式又は（１３）式に基づいて表したものであって、入力軸の回転角αに対する、出力軸の回転角βの割合を示す。なお、例示条件は上記図９の場合と同一である。
【００４７】
図１２から明らかなように、線Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3は、入力軸の回転角αの広範囲に渡り図右肩上がりで、しかも下方へ湾曲した舵角比特性曲線である。車速に対応した、すべての舵角比特性曲線Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3は、入力軸の回転角αが１８０゜のときに互いに交わり、しかも、この交わった点における出力軸の回転角βが１８０゜を越える特性を有する。回転角αが１８０゜のときに回転角βが１８０゜を越えるので、ハンドル操舵角の変化に対して舵角比が大きく変化する。
さらに、これらの舵角比特性曲線は、入力軸の回転角αが概ね９０°以下において勾配が緩く、概ね９０°を越えると勾配がきつくなる特性を有する。
このように、変形例では、入力軸の回転角αが概ね９０°から１８０゜までの範囲に渡って、特性曲線の勾配が上記従来の技術よりもきつい領域を、確保することができる。すなわち、所定以上の操舵角に達すると、舵角比が大きく変化する。舵角比の変化が大きいので、ハンドル操舵角が大きくなるにつれて、操向車輪の操舵角を大きくしたい場合に有利な、可変舵角比操舵装置にすることができる。
【００４８】
以上の説明から明らかな如く、本発明は、上記図７に示す構成及び図１０に示す変形例のように、舵角比特性を設定するための設定要因の数を増やしたことを特徴とする。
すなわち、従来においては、偏位量ａと偏位量ｂの２つの設定要因だけであった。
本発明においては、さらに、「出力軸の移動方向とその移動量Δ」という設定要因を追加した。設定要因数が増せば、舵角比特性の設定自由度は高まる。従って、車種毎の操舵感覚特性を、より一層自由に設定することが可能である。この結果、車速に応じて、偏位量ａを制御するとともに、入力軸の回転角αに応じて、回転中心Ｂの移動方向とその移動量Δを変化させることにより、車種毎のより一層最適な舵角比特性で操舵することができる。
【００４９】
なお、上記本発明の実施の形態及び変形例において、（１）可動ハウジング２１は、上部・下部可動ハウジング２４，２５を一体的に形成したものであってもよい。
（２）可変舵角比操舵装置１０に、操舵トルクセンサ３０を組込むか分離するかについては任意である。分離した場合には、可変舵角比操舵装置１０にトーションバー２７を設ける必要がなく、入力軸２２は第１・第２入力軸部２６，２８を一体的に形成すればよい。
（３）支持機構５０は、出力軸２３を回転可能に支持するとともに、その回転角に応じた移動量だけラック１８ａの延方向へ移動可能に案内するものであればよく、固定ハウジング１４に支持盤５１並びに支持スライダ５３を介して出力軸２３を支持する構成や、固定ラック５１ｄと第２ピニオン２３ｅとの噛み合わせ構成に限定するものではない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、ラックアンドピニオン機構と入・出力軸とを一括して収納するハウジングに、出力軸を回転可能に支持するとともにその回転角に応じた移動量だけラックの延方向へ移動可能に案内する、支持機構を設けることにより、入力軸の回転角に応じた回転角並びに移動量だけ、出力軸を回転させつつラックの延方向へ移動させることができる。
このようにして、「出力軸の移動方向とその移動量」という、舵角比特性を設定するための設定要因を加えたので、出力軸の位置が移動すれば、車速に対応した、すべての舵角比特性曲線は、入力軸の回転角が１８０゜のときに互いに交わり、しかも、この交わった点における出力軸の回転角が変動する。この結果、舵角比特性も変わる。
舵角比特性を設定するための設定要因数を増したので、舵角比特性の設定自由度は高まる。従って、簡単な構成によって、車種毎の操舵感覚特性等を、より一層自由に設定することが可能である。
【００５１】
請求項２は、ラックの移動方向に対して、出力軸の移動方向を逆向きに設定することにより、入力軸の回転角が１８０゜のときに出力軸の回転角が１８０゜未満である特性を有した、舵角比特性となる。入力軸の回転角が１８０゜に対して、出力軸の回転角が１８０゜未満であるから、ハンドル操舵角の変化に対して舵角比が緩やかに変化する。舵角比の変化が緩やかなので、特に、ハンドル操舵角の変化に対して、操向車輪の操舵角の変化量を緩やかにしたい場合に有利な、全操舵角範囲に渡って極めて操舵感覚特性の優れた可変舵角比操舵装置になる。
【００５２】
請求項３は、ラックの移動方向に出力軸の移動方向を一致させることにより、入力軸の回転角が１８０゜のときに出力軸の回転角が１８０゜を越える特性を有した、舵角比特性となる。入力軸の回転角が１８０゜に対して、出力軸の回転角が１８０゜を越えるので、ハンドル操舵角の変化に対して舵角比が大きく変化する。舵角比の変化が大きいので、特に、ハンドル操舵角が大きくなるにつれて、操向車輪の操舵角を大きくしたい場合に有利な、可変舵角比操舵装置にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用ステアリングシステムの全体構成図
【図２】本発明に係る可変舵角比操舵装置の全体構成図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】本発明に係るウォームギヤ機構、可動ハウジング及び入力軸の関係説明図
【図６】本発明に係る支持機構の分解斜視図
【図７】本発明に係る入力軸、カップリング、出力軸、ラック軸及び固定ラックの関係を示す分解斜視図
【図８】本発明に係る可変舵角比操舵機構の作動原理説明図
【図９】本発明に係る可変舵角比操舵機構の舵角比特性線図
【図１０】本発明に係る可変舵角比操舵装置の変形例図
【図１１】本発明に係る可変舵角比操舵機構（変形例）の作動原理説明図
【図１２】本発明に係る可変舵角比操舵機構（変形例）の舵角比特性線図
【符号の説明】
１…車両用ステアリングシステム、２…ステアリングハンドル、３…操向車輪、１０…可変舵角比操舵装置、１１…ラックアンドピニオン機構、１４…ハウジング（固定ハウジング）、１８…ラック軸、１８ａ…ラック、２２…入力軸、２３…出力軸、２３ｂ…ピニオン（第１ピニオン）、２３ｅ…第２ピニオン、４０…カップリング、５０…支持機構、５１…支持盤、５１ｄ…固定ラック、５３…支持スライダ、α…入力軸の回転角、β…出力軸の回転角、ａ…出力軸の回転中心に対する入力軸の回転中心の偏位量、ｂ…出力軸の回転中心に対する連結軸の作用点の偏位量、Δ…出力軸の移動量。
【図１】
0004190637.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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