(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオンと噛み合い且つ軸方向および周方向に移動可能なラック軸と、ラック軸を周方向に変位させる駆動手段とを備え、
上記ラック軸は周方向位置に応じてピニオンとのギヤ比を変化させることができるように、周方向位置に応じてラック歯のピッチが変更されていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
車両に設けられて所定の状態量を検出する状態量検出手段からの信号に応じてラック軸を周方向に変位させるように駆動手段を制御する制御手段をさらに備え、上記所定の状態量は、車両の走行速度および操舵角度の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１記載のステアリング装置。
【請求項３】
車両に設けられてユーザが操作するスイッチと、このスイッチの操作信号に応じてラック軸を周方向に変位させるように駆動手段を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のステアリング装置。
【請求項４】
上記駆動手段は圧油の供給を受けてラック軸に周方向への回転モーメントを与えるプランジャを含むことを特徴とする請求項１，２又は３記載のステアリング装置。
【請求項５】
操舵補助力を発生するパワーシリンダに圧油を供給する油圧源をさらに備え、この油圧源から制御バルブを介して上記プランジャに圧油が供給されることを特徴とする請求項４記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ラックアンドピニオン式のステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
一般に、パワーステアリング装置において、操舵補助力を車両の走行速度に応じて変更する速度感応型のものがある。低速走行時には、アシスト力を大きくしてステアリングホイールの操作力を軽くし、高速走行時にはアシスト力を小さくしてステアリングホイールの操作力を重くするようにしている。
【０００３】
一方、ステアリングの切れがシャープであり、リンケージが簡単でＦＦ車への搭載が容易であることから、ラックアンドピニオン式のステアリング装置が多用されている。
このラックアンドヒニオン式のステアリング装置において、ラック歯のピッチをラック軸の軸方向に関して変更してあるギヤ比変更型のものがある（例えば特公昭５２−２９０４９号公報参照）。ギヤ比の変更の態様としては、操舵角度が小さい中立点付近の領域でギヤ比を相対的に高くする場合と、操舵角度が大きい領域でギヤ比を相対的に高くする場合とがある。しかしながら、操舵角度に関するギヤ比特性が、製造時に一義的に設定されてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、所望のギヤ比に自由に設定することができるステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための課題解決手段として、請求項１記載の発明の態様は、ピニオンと噛み合い且つ軸方向および周方向に移動可能なラック軸と、ラック軸を周方向に変位させる駆動手段とを備え、上記ラック軸は周方向位置に応じてピニオンとのギヤ比を変化させることができるように、周方向位置に応じてラック歯のピッチが変更されていることを特徴とするものである。本態様では、駆動手段によってラック軸を所要の周方向位置に変位させ、変位させた周方向位置に応じたギヤ比を得ることができる。
【０００６】
請求項２記載の発明の態様は、請求項１において、車両に設けられて所定の状態量を検出する状態量検出手段からの信号に応じてラック軸を周方向に変位させるように駆動手段を制御する制御手段をさらに備え、上記所定の状態量は、車両の走行速度および操舵角度の少なくとも一つを含むことを特徴とするものである。本態様では、例えば車両の走行速度や操舵角度に応じて、ギヤ比を変更することができる。
【０００７】
請求項３記載の発明の態様は、請求項１において、車両に設けられてユーザが操作するスイッチと、このスイッチの操作信号に応じてラック軸を周方向に変位させるように駆動手段を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とするものである。本態様では、ユーザーのスイッチ操作によって、ギヤ比を変更することができる。
【０００８】
請求項４記載の発明の態様は、請求項１，２又は３において、上記駆動手段は圧油の供給を受けてラック軸に周方向への回転モーメントを与えるプランジャを含むことを特徴とするものである。本態様では、油圧式のプランジャを用いるのでラック軸を周方向に変位させるための十分な力を得ることができる。
請求項５記載の発明の態様は、請求項４において、操舵補助力を発生するパワーシリンダに圧油を供給する油圧源をさらに備え、この油圧源から制御バルブを介して上記プランジャに圧油が供給されることを特徴とするものである。本態様では、プランジャへの圧油の供給源として、パワーシリンダのための油圧源を利用するので、構造を簡素化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態のステアリング装置の概略構成図である。本実施の形態では、本発明が油圧式のパワーステアリグ装置に適用された場合に則して説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明をマニュアル式のステアリング装置や、電動式のバワーステアリング装置にも適用することができる。
【００１０】
図１を参照して、本ステアリング装置１は、ラック軸２とピニオン３とを含むパワーアシスト付きのラックアンドピニオン機構を備えている。
ラック軸２の周囲は筒状のラックハウジング４によって覆われており、ラック軸２はこのラックハウジング４によって軸方向にスライド自在に支持されている。ラック軸２の両端は、それぞれボールジョイント５を介してタイロッド６に連結され、このタイロッド６が操舵輪７に連結されている（図１ではラック軸２の一方の端部のみを示す。）。８はラックハウジング４の端部からタイロッド６のエンド付近までを覆う伸縮自在なダストブーツである。ダストブーツ８はボールジョイント５やラック軸２に汚れが付着することを防止する。
【００１１】
９は図示しない舵輪に連結される本ステアリング装置１の入力軸であり、入力軸９の上端部は主ハウジング１０から突出している。この主ハウジング１０内には、ピニオン３を形成する出力軸１１と、入力軸９および出力軸を互いに相対角変位可能に連結するトーションバー（図示せず）とが収容されている。
また、主ハウジング１０内には、入、出力軸間の相対角変位に基づいて油圧ポンプＰからの圧油をパワーシリンダ１２の左右のシリンダ室１３，１４の一方に択一的に供給するとともに、他方のシリンダ室からの油を油タンクＴに戻すコントロールバルブが内蔵されている。
【００１２】
パワーシリンダ１２は、ラックハウジング４の一部を構成するラックチューブ１５内を液密的に封止して上記の油室１３，１４を形成したものからなる。この油室１３，１４には、ラック軸２の途中部に固定したピストン１６が摺動自在に嵌め合わされている。このピストン１６の両側の油室１３，１４間の差圧によってラック軸２に与えられる油圧力が、ラック軸２の軸長方向に沿ってなされる舵取り動作を直接的に補助する。
【００１３】
ラック軸２の軸方向の所定の範囲にラック歯１７が形成されている。図１のII−II線に沿う断面を示す図２を参照して、ラック歯１７は周方向に関して、ピッチが変更されている。ラインＬＡをピニオン３と噛み合う位置まで回転させて中央ラインＣＬに沿わせた場合に、最も高いギヤ比Ａを達成でき、ラインＬＢをピニオン３と噛み合う位置まで回転させて中央ラインＣＬに沿わせた場合に、最も低いギヤ比Ｂが達成できるようにしてある。
【００１４】
図２において、４０はラック軸２をピニオン３に押圧するためのプリロード付与機構であり、このプリロード付与機構４０は、ラック軸２の背面に押圧される押圧部材４１と、この押圧部材４１をラック軸２側に弾性付勢する付勢部材４２と、付勢部材４２を介して押圧部材４１を位置決めすることによりプリロードを調整する調整ねじ４３とを備えている。
【００１５】
図２および図１のIII −III 線に沿う断面である図３を参照して、ラック軸２は、ラック歯１７が形成されている部分と、パワーシリンダ１２との間の中間位置において、ラック軸２と一体に回転し且つラック軸２の軸方向にスライド自在なリング１８を装着している。このリング１８の内周面１９には突起２０が形成され、この突起２０が、ラック軸２の軸方向に延びる溝２１に、ラック軸２の軸方向に移動自在に嵌め入れられている。
【００１６】
また、リング１８の外周面２２には径方向外方に延びるカンチレバー２３が一体に形成されている。リング１８はラックチューブ１５の一部を拡径して形成された環状の第１ケーシング２４内に収容され、第１ケーシング２４の内周面によって回転自在に支持されている。また、第１ケーシング２４の周方向の一部は開口しており、この開口部分を覆う態様にて、第２ケーシング２５が取り付けられている。カンチレバー２３は第２ケーシング２５内に延びている。
【００１７】
一方、第２ケーシング２５は、カンチレバー２３を収容して扇形のカンチレバー作動室２６を区画する第１の部分２７と、駆動手段としてのプランジャ２８のシリンダ室２９を区画する第２の部分３０を有している。プランジャ２８は、シリンダ室２９内に収容されるピストン３１と、このピストン３１と一体移動可能に連結されてシリンダ室２９からカンチレバー作動室２６に進退自在に突出するロッド３２とを有している。また、カンチレバー作動室２６には、プランジャ２８に抗してカンチレバー２３を押す付勢手段としての圧縮コイルばね３３が収容されている。
【００１８】
パワーシリンダ１２に圧油を供給する油圧ポンプＰと上記のコントロールバルブとを接続する経路３４は、途中部から分岐する経路３５を介してプランジャ２８のシリンダ室２９に接続されている。経路３５には、油圧ポンプＰからシリンダ室２９へ供給される圧油を制御する油圧制御弁Ｖが介在している。
この油圧制御弁Ｖは、舵角センサ３６からの信号を受けたコントローラＣによって制御される。コントローラＣは、例えばマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを内蔵している。
【００１９】
コントローラＣは、内蔵するＲＯＭに記憶された舵角と圧力制御弁Ｖの圧力との関係を示すデータ（テーブルとして記憶されていても良いし、両者の関係式として記憶されていても良い）に基づいて、舵角に応じて圧力制御弁Ｖを制御する。
例えば、舵角が中立位置を含む所定の範囲内にある場合に最も低いギヤ比Ｂを達成し、左右のストロークエンド側で最も高いギヤ比Ａを達成するタイプ１の特性を得るようにしても良い。また、舵角が中立位置を含む所定の範囲内にある場合に最も高いギヤ比Ａを達成し、左右のストロークエンド側で最も低いギヤ比Ｂを達成するタイプ２の特性を得るようにしても良い。
【００２０】
ＲＯＭに記憶する制御テーブルまたは制御式を変更するのみで、上記の２点鎖線で囲まれる領域（図ではハッチングを施してある）内で、ギヤ比のあらゆる変化特性を実現することが可能である。
このように本実施の形態によれば、ラック軸２を所要の周方向位置に変位させることにより、変位させた周方向位置に応じたギヤ比を自在に得ることができる。ラック軸２の回転はボールジョイント５内で吸収されるので、タイロッド６が回転することはない。
【００２１】
共通のラック軸２およびピニオン３を用いて、所望の特性に容易に変更することができるので、複数の車種で、本ステアリング装置を共通化し、車種毎に異なるギヤ比の変化特性を得ることが可能となる。
特に、ラック軸２を回転変位させるために、油圧式のプランジャ２８を用いるので、小型でもラック軸２を回転変位させるための十分な力を得ることができる。
【００２２】
また、プランジャ２８への圧油の供給源としてパワーシリンダ１２用の油圧ポンプＰを利用するので、構造を簡素化することができる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、舵角センサ３６に代えて、図５（ａ）に示すように車速センサ３７を設け、車両の走行速度が所定の速度（例えば２０Km/h) 以下の場合に、相対的に高いギヤ比を採用するようにしても良い。
【００２３】
また、図５（ｂ）に示すように、舵角センサ３６および車速センサ３７を設けて、両センサ３６，３７からの信号に基づいてギヤ比を変更するようにしても良い。
さらに、図５（ｃ）に示すように、ユーザが手動で操作するスイッチ３８を設け、このスイッチ３８からの信号に基づいて、ギヤ比を複数段階又は無段階に調整したり、舵角や車速に関するギヤ比の変化態様を選択したりするようにしても良い。
【００２４】
また、プランジャ２８に圧油を供給する油圧源を、パワーシリンダ１２用の油圧ポンプＰとは別に設けても良い。また、電動モータを用いて、ラック軸２を周方向に変位させるようにしても良い。
また、ラック軸２の回転位置を検出する手段を設け、ラック軸２の回転位置をフィードバック制御するようにしても良い。その他、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、駆動手段によってラック軸を所要の周方向位置に変位させ、変位させた周方向位置に応じたギヤ比を得ることができる。
請求項２記載の発明では、例えば車両の走行速度や操舵角度に応じて、ギヤ比を変更することができる。
【００２６】
請求項３記載の発明では、ユーザーのスイッチ操作によって、ギヤ比を変更することができる。
請求項４記載の発明では、油圧式プランジャを用いるので、小型でもラック軸を周方向に変位させるための十分な力を得ることができる。
請求項５記載の発明では、プランジャへの圧油の供給源としてパワーシリンダのための油圧源を利用するので、構造を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のステアリング装置の概略構成図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】舵角とギヤ比との関係を示すグラフ図である。
【図５】（ａ），（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ本発明の他の実施の形態のステアリング装置の要部の概略図である。
【符号の説明】
１    ステアリング装置
２    ラック軸
３    ピニオン
４    ラックハウジング
５    ボールジョイント
６    タイロッド
１７  ラック歯
１８  リング
２０  突起
２１  溝
２３  カンチレバー
２８  プランジャ（駆動手段）
２９  シリンダ室
３５  油圧制御弁
３６  舵角センサ
３７  車速センサ
３８  スイッチ
Ｐ    油圧ポンプ
Ｃ    コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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