車両用舵角比可変操舵装置
【課題】ステアリングに連結される入力軸と車輪側に連結される出力軸とを有する舵角比可変ユニットにおいて、装置全体のコンパクト化及び低コスト化を図る。
【解決手段】入力軸３にボールネジ部３ａを介して連結され、該入力軸３の回転により直線移動を生じる入力側移動部材２０と、出力軸４にボールネジ部４ａを介して連結され、直線移動により出力軸４を回転させる出力側移動部材２１と、入力側移動部材２０から出力側移動部材２１への直線移動伝達を行うリンク機構３０とを備え、入力側移動部材２０の直線移動量と出力側移動部材２１の直線移動量とが非線形となるようにリンク機構３０による直線移動伝達を行うようにする。
【解決手段】入力軸３にボールネジ部３ａを介して連結され、該入力軸３の回転により直線移動を生じる入力側移動部材２０と、出力軸４にボールネジ部４ａを介して連結され、直線移動により出力軸４を回転させる出力側移動部材２１と、入力側移動部材２０から出力側移動部材２１への直線移動伝達を行うリンク機構３０とを備え、入力側移動部材２０の直線移動量と出力側移動部材２１の直線移動量とが非線形となるようにリンク機構３０による直線移動伝達を行うようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングと車輪との間の操舵力伝達経路に設けられ、ステアリングの操舵角に応じて、該操舵角に対する車輪舵角の比である舵角比を変化させる車両用舵角比可変操舵装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の車両用舵角比可変操舵装置として、ステアリング側に連結される入力軸と、車輪側に連結される出力軸とを備え、ステアリングの操舵角に応じて、入力軸及び出力軸間の入力／出力回転比（出力軸の回転量に対する入力軸の回転量の比）を変化させることで舵角比を変化させるようにしたものが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１に示す車両用舵角比可変操舵装置では、入力軸と出力軸とが非同軸に配設されていて、入力軸に対してセレーションを介してその軸心方向に移動可能に外挿された進退部材と、該進退部材と出力軸とを互いに連結する２本の直列リンク部材と、進退部材の軸心方向の位置を調整するためのモータとが設けられている。進退部材の外周面には、外輪にナット部材が一体固定されたベアリングが外嵌されており、該ナット部材に螺合するネジ棒をモータで駆動することで、進退部材の軸心方向位置を調整可能になっている。そして、該車両用舵角比可変操舵装置は、ステアリングの操舵角に応じて、進退部材を軸心方向に移動させることで、上記両リンク部材の連結部と上記入力軸及び出力軸との距離を変更して入力／出力回転比を変化させ、延いては舵角比を変化させるように構成されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２に示す車両用舵角比可変操舵装置では、入力軸に連結されて該入力軸回りに回転する入力側回転円板と、出力軸に連結されて該出力軸回りに回転する出力側回転円板と、該入力側及び出力側回転円板を互いに連動可能に連結するリンク状の揺動部材とが設けられている。揺動部材の一端部は出力側回転円板にその中心軸から所定量だけ偏心してボールジョイントを介して回動可能に固定されている一方、揺動部材の他端部は、入力側回転円板の中心から径方向外側に延びる経路に沿ってスライド可能なボールナットにボールジョイントを介して回動可能に連結されている。該揺動部材他端部の径方向位置（偏心量）は、モータを含む偏心量変更手段により調整可能になっており、上記車両用舵角比可変操舵装置は、ステアリングの操舵角に応じて、上記偏心量を変更することで入力／出力回転比を変化させ、延いては舵角比を変化させるように構成されている。
【特許文献１】特開２０００−３０９２８０号公報
【特許文献２】特開２０００−２６４２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１及び２に示す車両用舵角比可変操舵装置では、入力／出力回転比を可変とするためのモータが必要であるため、コスト増加や装置全体の大型化を招くという問題がある。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両のステアリングと車輪との操舵力伝達経路に設けられる車両用舵角比可変操舵装置に対して、その構成に工夫を凝らすことで、装置全体のコンパクト化及び低コスト化を図ろうとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明では、入力軸に連結され、該入力軸の回転により直線移動を生じる入力側移動部材と、出力軸に連結され、直線移動することにより該出力軸を回転させる出力側移動部材と、入力側移動部材の直線移動量と出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形とするように、入力側移動部材から出力側移動部材への直線移動伝達を行う機械的直線移動伝達手段とを備えるようにした。
【０００８】
具体的には、請求項１の発明では、車両のステアリングから車輪までの操舵力伝達経路に設けられる車両用舵角比可変操舵装置を対象とする。
【０００９】
そして、上記車両のステアリング側に連結されて該ステアリングの操舵に連動して回転する入力軸と、上記車両の車輪側に連結されて回転によりステアリング操舵力を車輪側に伝達する出力軸と、上記入力軸に対して、回転−直線移動変換を行う第一変換機構を介して連結され、該入力軸の回転により直線移動を生じる入力側移動部材と、上記出力軸に対して、直線−回転移動変換を行う第二変換機構を介して連結され、直線移動により該出力軸を回転させる出力側移動部材と、上記入力側移動部材及び上記出力側移動部材間に設けられ、該入力側移動部材の直線移動を該出力側移動部材に伝達して直線移動を生じさせる機械的直線移動伝達手段とを備え、上記機械的直線移動伝達手段は、上記入力側移動部材の直線移動量と上記出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形とするように構成されているものとする。
【００１０】
上記の構成により、モータ等を用いずに機械的な構成のみで、ステアリングの操舵角に応じて、ステアリングの操舵角に対する車輪舵角の比である舵角比を確実に変化させることができる。
【００１１】
すなわち、ステアリングが車両の乗員により操舵されると、これに連動して入力軸が回転し、該回転が上記第一変換機構を介して直線移動に変換されて入力側移動部材に伝達され、入力側移動部材が直線移動することとなる。この入力側移動部材の直線移動は、機械的直線移動伝達手段により出力側移動部材に伝達され、この結果、出力側移動部材が直線移動することとなる。そうして、出力側移動部材が直線移動することにより、上記第二変換機構を介して該直線移動が回転移動に変換されて出力軸に伝達され、出力軸が回転することとなる。
【００１２】
ここで、本発明では、機械的直線移動伝達手段による、入力側移動部材から出力側移動部材への直線移動伝達は、入力側移動部材の直線移動量と出力側移動部材の直線移動量との関係が非線形となるように行われる。このため、入力側移動部材の直線移動量に対応する入力軸の回転量と、出力側移動部材の直線移動量に対応する出力軸の回転量との関係も非線形となる（非線形特性を有することとなる）。従って、入力軸の回転量（つまりステアリングの操舵角）に応じて、出力軸の回転量に対する入力軸の回転量の比である入力／出力回転比を変化させることができ、延いては舵角比を変化させることができる。
【００１３】
従って、モータ等の電気的制御機器を使用することなく、機械的な構成のみで、ステアリングの操舵角に応じて舵角比を変化させることができるので、装置全体のコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。
【００１４】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記機械的直線移動伝達手段はリンク機構からなり、上記リンク機構は、上記入力側移動部材に連結される入力部と、上記出力側移動部材に連結される出力部とを有していて、該出力部の移動のうち該入力部の移動方向に対して平行な方向の成分の移動量と該入力部の移動量との関係を非線形とするように構成されているものとする。
【００１５】
この構成によれば、出力部の移動のうち、入力部の直線移動方向に対して平行な方向の成分の移動量が、該入力部の移動量との関係で非線形特性を有することとなる。このため、入力側移動部材と出力側移動部材とを、それぞれの直線移動方向が同方向になるように配設することで、入力部に連結される入力側移動部材の直線移動量と、出力部に連結される出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形にすることができる。よって該両移動部材の直線移動方向を同方向としてリンク機構の複雑化を防止しつつ、該両移動部材の直線移動量の関係を非線形にすることができる。
【００１６】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記リンク機構は、一端部が上記入力側移動部材に回動可能に連結された第一リンク部材と、一端部が上記第一リンク部材の他端部に回動可能に連結されるとともに、他端部が上記出力側移動部材に対して回動可能に且つ該出力側移動部材の直線移動方向に対して横切る方向にスライド移動可能に連結された第二リンク部材と、上記第一及び第二リンク部材をそれぞれの中間部にて、該各リンク部材の延設方向のスライド移動を許容しながら回動可能に支持する支持ピンとを備えており、上記入力部は、上記第一リンク部材の上記一端部とされ、上記出力部は、上記第二リンク部材の上記他端部とされているものとする。
【００１７】
この構成によれば、車両の乗員がステアリングを操舵することで入力軸が回転して入力側移動部材が直線移動すると、第一リンク部材の一端部（入力部）が入力側移動部材と共に直線移動し、この結果、第一リンク部材は支点ピンを支点としてその延設方向にスライドしながら回動し、これに連動して、第二リンク部材も支点ピン回りにスライドしつつ回動することとなる。これにより、入力側移動部材の直線移動と各リンク部材の支持ピン回りの回動移動とが合成されて、第二リンク部材の他端部（出力部）には非線形な移動が生じることとなる。ここで、第二リンク部材の他端部は、出力側移動部材に対してその直線移動方向を横切る方向（直線移動方向と平行でない方向）にスライド移動可能に連結されており、このため、第二リンク部材の他端部の非線形な移動を、出力側移動部材の直線移動として確実に出力させることができる。
【００１８】
そうして、上記リンク機構によって、入力側移動部材の直線移動量と出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形とすることができ、従って、請求項１の発明と同様の作用効果をより一層確実に得ることが可能となる。
【００１９】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、上記機械的直線移動伝達手段はカム機構からなり、上記カム機構は、上記入力側移動部材の直線移動を受けて回転移動を生じる入力側部と、上記入力側部の回転移動をカム面を介して直線移動に変換して上記第二変換機構に出力する出力側部とを備えており、上記カム面は、上記入力側部にて生じる回転移動量と、上記出力側部から出力される直線移動量との関係を非線形とするように形成されているものとする。
【００２０】
この構成によれば、入力側移動部材が直線移動することにより、該直線移動が上記入力側部にて回転移動に変換され、該回転移動は、上記出力側部のカム面を介して直線移動に変換されて第二変換機構に出力され、第二変換機構にてこの直線移動が回転に変換されて出力軸が回転することとなる。ここで、出力側部のカム面は、入力側部にて生じる回転移動量（つまり入力側移動部材の直線移動量）と、該出力側部から出力される直線移動量との関係を非線形とするように形成されており、このため、入力軸の回転量と出力軸の回転量との関係も非線形となる。よって、請求項１の発明と同様の作用効果を確実に得ることが可能となる。
【００２１】
請求項５の発明では、請求項４記載の発明において、上記入力側部は、上記入力側移動部材に連結され、その直線移動に連動して該直線移動方向に垂直な垂直軸回りに回動する回動部材と、上記回動部材に回転一体に取付けられた押圧ピンとで構成され、上記出力側部は、上記出力側移動部材に固定され且つ上記カム面を有する固定部材で構成されており、上記カム機構は、上記入力側移動部材の直線移動に連動して上記回動部材が上記垂直軸回りに回動することにより、上記押圧ピンが該回動部材と共に回動して上記固定部材のカム面を摺動しながら押圧することで、該固定部材が上記出力側移動部材と共に直線移動するように構成されているものとする。
【００２２】
この構成によれば、車両の乗員がステアリングを操舵することにより入力軸が回転して入力側移動部材が直線移動すると、これに連動して回動部材が上記垂直軸回りに回動し、該回動部材に回転一体に取付けられた押圧ピンが該垂直軸回りに回動する。この結果、固定部材のカム面が押圧ピンにより押圧され、この押圧力によって出力側移動部材が固定部材と共に直線移動することとなる。このように、入力側移動部材から出力側移動部材への直線移動伝達をカム機構を介して行うことで、上述の非線形特性を容易に実現することができて、請求項１と同様の作用効果をより一層確実に得ることができる。
【００２３】
請求項６の発明では、請求項１乃至５のいずれかの発明において、上記機械的直線移動伝達手段は、上記ステアリングの操舵角が大きくなるにしたがって、上記出力軸の回転量に対する上記入力軸の回転量の比を小さくするように構成されているものとする。
【００２４】
この構成によれば、ステアリングの操舵角が大きくなるにしたがって、入力軸及び出力軸間の入力／出力回転比が小さくなる。
【００２５】
従って、車両の高速走行時等のように、ステアリングの操舵角が小さくなる状況においては、入力軸及び出力軸間の入力／出力回転比を大きくして、ステアリングの舵角変化に対する車両の進路変更特性を鈍らせることで、車両の直進安定性を向上させることができる一方、車庫入れ時等のように、大きなステアリング操舵角が必要とされる状況では、入力／出力回転比を小さくしてステアリングの舵角変化に対する車両の進路変更特性を敏感にすることで、少ないステアリング操作量で車両の進路を確実に変更させることができて、操舵時の取り回し性を向上させることができる。
【００２６】
請求項７の発明では、請求項１乃至６のいずれかの発明において、上記第一及び第二変換機構は共にボールネジ機構からなるものとする。
【００２７】
この構成によれば、第一変換機構による回転−直線移動変換、及び第二変換機構による直線−回転移動変換を容易に行うことができる。
【００２８】
また、ボールネジを使用しない通常のネジ機構を採用した場合に比べて、第一変換機構による回転−直線移動変換の変換効率に対して、第二変換機構による直線−回転移動変換の変換効率が低下するのを防止することができる。
【００２９】
請求項８の発明では、請求項７の発明において、上記第二変換機構を構成するボールネジ機構のリードは、上記第一変換機構を構成するボールネジ機構のリードよりも小さいものとする。
【００３０】
この構成によれば、入力側移動部材の直線移動に起因して発生する出力側移動部材の直線移動を、その非線形特性が打ち消されぬように拡大して出力軸の回転に変換することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明の車両用舵角比可変操舵装置によると、入力軸に連結され、該入力軸の回転により直線移動を生じる入力側移動部材と、出力軸に連結され、直線移動することにより該出力軸を回転させる出力側移動部材と、入力側移動部材の直線移動量と出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形とするように、入力側移動部材から出力側移動部材への直線移動伝達を行う機械的直線移動伝達手段とを備えるようにしたことで、装置全体のコンパクト化及びその低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る車両用舵角比可変操舵装置としての舵角比可変ユニット１を備えたステアリング装置１００を示す。２は車両の乗員により回転操舵されるステアリングホイール（以下、単にステアリングという）であり、このステアリング２の回転運動は、舵角比可変ユニット１の入力軸３から出力軸４に伝達され、さらに該出力軸４から連接シャフト５を経てステアリングギヤボックス７のギヤ入力シャフト６に伝達されて、該ギヤボックス７にて車幅方向の直線運動に変換された後に、ギヤボックス７の車幅方向両側に車幅方向に延びるように配設されたタイロッド８を介して車輪９（操舵輪である前輪）に伝達される。詳しくは、上記ステアリングギヤボックス７は全体として車幅方向に長く、その内部には、図示しないが車幅方向に延びるラックとこれに噛み合うピニオンとが配設されていて、そのピニオンの回転中心部が上記ギヤ入力シャフト６に連結されている。一方、ラックの車幅方向両端部はそれぞれタイロッド８の車両内側の端部にナックルアーム１０を介して連結されており、ピニオンの回転によりラック及びタイロッド８が車幅方向に移動し、これにより車輪９が転舵される。尚、舵角比可変ユニット１の出力軸４及び連接シャフト５同士、並びに連接シャフト５及びギヤ入力シャフト６同士は、自在継手１１を介して連結されている。
【００３４】
上記舵角比可変ユニット１は、ステアリング２から車輪９までの操舵力伝達経路（本実施形態では、ステアリング２に直接結合されるステアリングシャフトに相当する部分）に設けられていて、ステアリング２の操舵角に応じて、出力軸４の回転量に対する入力軸３の回転量の比（入力／出力回転比）を変化させることで、ステアリング２の操舵角に対する車輪舵角の比である舵角比を変化させるものである。
【００３５】
具体的には、舵角比可変ユニット１は、図２に示すように、ステアリング２側に連結され（本実施形態では、ステアリング２に直結され）且つ該ステアリング２の操舵（回転操作）に連動して回転する上記入力軸３と、車輪９側（本実施形態では、連接シャフト５）に連結された上記出力軸４と、入力軸３の下端部にボールネジ機構２３（ボールネジ部３ａ及び雌ねじ部２０ｆ）を介して連結され、該シャフト３の回転によりその軸心（図２のＺ軸）方向に直進移動する入力側移動部材２０と、出力軸４の上端部にボールネジ機構２４（ボールネジ部４ａ及び雌ねじ部２１ｆ）を介して連結され、該出力軸４の軸心方向（入力軸３の軸心に一致するＺ軸方向）に直線移動することで出力軸４をその軸心回りに回転させる出力側移動部材２１と、該両移動部材２０，２１間に設けられ、入力側移動部材２０の直線移動を出力側移動部材２１に伝達して直線移動を生じさせる機械的直線移動伝達手段としてのリンク機構３０と、両移動部材２０，２１及びリンク機構３０を内部に収容する収容ボックス２２とを備えている。
【００３６】
尚、以下の説明では、舵角比可変ユニット１の入力軸３の側を入力側（図２の左側）と定義し、出力軸４の側（図２の右側）を出力側と定義して説明を行う。
【００３７】
上記収容ボックス２２は、入力側移動部材２０及び出力側移動部材２１を直線移動可能に収容するボックス本体部２２ａと、リンク機構３０を支持するべく該ボックス本体部２２ａの軸方向中間部から径方向内側に突出する支持部２２ｂ，２２ｃと、ボックス本体部２２ａの入力側開口を入力軸３が挿通可能に閉塞する入力側蓋部２２ｄと、ボックス本体部２２ａの出力側開口を出力軸４が挿通可能に閉塞する出力側蓋部２２ｅとで構成されている。
【００３８】
収容ボックス２２の入力側蓋部２２ｄには、入力側挿通孔２２ｇが形成されており、入力軸３は、その出力側端部（下端部）のボールネジ部３ａが収容ボックス２２内に位置するように入力側挿通孔２２ｇに挿通された状態で配設されている。
【００３９】
同様に、収容ボックス２２の出力側蓋部２２ｅには、出力側挿通孔２２ｈが形成されており、出力軸４は、その入力側端部（上端部）のボールネジ部４ａが収容ボックス２２内に位置するように出力側挿通孔２２ｈに挿通された状態で配設されている。
【００４０】
入力側移動部材２０は、入力軸３のボールネジ部３ａに螺合するボールネジナットからなるものであって、ボックス本体部２２ａの入力側部の内周面２０ｒに摺動可能に嵌装されたナット本体２０ａと、該ナット本体２０ａの出力側端面２０ｃの中心部から出力側に向かって延びてリンク機構３０（図２参照）に結合される延出結合部２０ｂとを有している。
【００４１】
入力側移動部材２０のナット本体２０ａの入力側部には、入力軸３のボールネジ部３ａに螺合する雌ねじ部２０ｆが形成されており、該ナット本体２０ａは、入力軸３の回転をボールネジ部３ａと該雌ねじ部２０ｆとの螺合により（ボールネジ機構２３を介して）該入力軸方向（Ｚ軸方向）の直線移動に変換して、該ナット本体２０ａを含む入力側移動部材２０を直線移動させる。具体的には、ナット本体２０ａは、本実施形態では、入力軸３のＵ方向（Ｚ軸方向の入力側から見て反時計回り方向）の回転により出力側に直線移動する一方、Ｒ方向（Ｚ軸方向の入力側から見て時計回り方向）の回動により入力側に直線移動するように構成されている。
【００４２】
同様に、出力側移動部材２１は、出力軸４のボールネジ部４ａに螺合するボールネジナットからなるものであって、ボックス本体部２２ａの出力側部の内周面に摺動可能に嵌装されたナット本体２１ａと、該ナット本体２１ａの入力側端面２１ｃから入力側に突出してリンク機構３０に結合される２つの突出結合部２１ｂとを有している。
【００４３】
出力側移動部材２１のナット本体２１ａの出力側部には、出力軸４のボールネジ部４ａに螺合する雌ねじ部２１ｆが形成されており、該ナット本体２１ａは、出力軸４の軸心方向（Ｚ軸方向）に直線移動することで、該直線移動をボールネジ部４ａと雌ねじ部２１ｆとの螺合により（ボールネジ機構２４を介して）回転移動に変換して出力軸４に伝達する。具体的には、ナット本体２１ａは、入力側に直線移動することで出力軸４をＲ方向に回転さる一方、出力側に直線移動することで出力軸４をＵ方向に回転させるように構成されている。
【００４４】
また、本実施形態においては、出力軸４のボールネジ部４ａ（出力側移動部材２１の雌ねじ部２１ｆ）の方が、入力軸３のボールネジ部３ａ（入力側移動部材２０の雌ねじ部２０ｆ）に比べてリードが小さく設定されている。
【００４５】
上記リンク機構３０は、一端部が入力側移動部材２０の延出結合部２０ｂの出力側端部に連結ピン４０を介して回動可能に連結された第一リンク部材３１と、一端部が第一リンク部材３１の他端部に、Ｚ軸と垂直な連結ピン４１を介して回動可能に連結された第二リンク部材３２とからなるリンク部３５を有していて、該リンク部３５を連結ピン４０の軸心方向から見てＺ軸に対して対称に略同一平面上に配設して構成されている。ここで、第二リンク部材３２は、ステアリング操舵角が０の状態（図２の状態）で、その出力側端部が入力側端部に比べてＺ軸に近づくように該Ｚ軸に対して傾斜して配設されている。
【００４６】
また、リンク機構３０は、該両リンク部材３１，３２の他に、第二リンク部材３２の出力側端部（各リンク部３５の出力側端部）を出力側移動部材２１に連結するための第三リンク部材３３を有している。
【００４７】
上記各リンク部材３１乃至３３の延設方向の中間部にはその延設方向に延びるガイド孔３１ａ乃至３３ａが形成されている。
【００４８】
そして、第一リンク部材３１は、その中間部のガイド孔３１ａに支持ピン４２をスライド可能に挿通するとともに収容ボックス２２の入力側支持部２２ｂに固定して支持されている。同様にして、第二リンク部材３２は、収容ボックス２２の出力側支持部２２ｃに支持ピン４３を介して支持されている。そうして、第一及び第二リンク部材３１，３２は、支持ピン４２，４３により該各リンク部材３１，３２の延設方向のスライド移動を許容しながら回動可能に支持されている。
【００４９】
上記第三リンク部材３３は、入力側移動部材２０の直線移動方向（Ｚ軸方向）に対して直交するように配設されていて、その両端部が上記出力側移動部材２１の２つの突出結合部２１ｂに結合固定されている。
【００５０】
そして、第二リンク部材３２の出力側端部は、第三リンク部材３３のガイド孔３３ａにスライド可能に挿通した連結ピン４４を介して該第三リンク部材３３（出力側移動部材２１）に対して回動可能に且つスライド移動可能に連結されている。尚、各ピン４０乃至４４は、互いに平行にＺ軸に対して垂直に配設されている。
【００５１】
以上のように構成された舵角比可変ユニット１を備えたステアリング装置１００のステアリング２をその中立位置（ステアリング２の操舵角が０で、車両が直進する状態に対応する位置）から乗員視で反時計回り方向に操舵した場合には、該ステアリング２に直結された入力軸３がＵ方向に回動し、これに伴って、該入力軸３のボールネジ部３ａに螺合する入力側移動部材２０（ナット本体２０ａ）が初期位置（ステアリング２の舵角０に対応する位置であって図２及び図３に示す位置）から出力側に向かって直線移動する。ここで、この入力側移動部材２０の直線移動量Ｘは、入力軸３の回転量とそのボールネジ部３ａのリードとから決まる量である。
【００５２】
そして、入力側移動部材２０が出力側に直線移動すると、第一リンク部材３１が支持ピン４２対してＱ方向（図３参照）にスライドしながらＶ方向に回動し、これに連動して、第二リンク部材３２が支持ピン４３に対してＫ方向にスライドしながらＲ方向に回動する。この結果、第二リンク部材３２の出力側端部に連結された連結ピン４４は、第三リンク部材３３のガイド孔３３ａにガイドされてＭ方向にスライドしつつ、第二リンク部材３２のスライド移動と回動移動とを合成した曲線状の移動経路ｔ１（図２の一点鎖線で示す経路）に沿って移動することとなる。この連結ピン４４の移動は、第三リンク部材３３を介して出力側移動部材２１に伝達されて、該出力側移動部材２１には、連結ピン４４の移動経路ｔ１をその直線移動方向（図２のＺ軸方向）に投影した非線形な（つまり直線的な比例特性を有しない）直線移動が生じることとなる。
【００５３】
同様にして、ステアリング２をその中立位置から乗員視で時計回り方向に操舵した場合には、入力軸３がＲ方向に回動して、入力側移動部材２０が初期位置から入力側に直線移動し、この結果、第一リンク部材３１が支持ピン４２対してＰ方向にスライドしながらＷ方向に回動し、第二リンク部材３２が支持ピン４３に対してＪ方向にスライドしながらＳ方向に回動する。そうして、第二リンク部材３２の出力側端部の連結ピン４４は、第三リンク部材３３のガイド孔３３ａにガイドされてＬ方向にスライドしつつ、第二リンク部材３２のスライド移動と回動移動とを合成した曲線状の移動経路ｔ２（図２の鎖線で示す経路）に沿って移動することとなり、出力側移動部材２１には、該移動経路ｔ２をその直線移動方向に投影した非線形な直線移動が生じることとなる。
【００５４】
すなわち、入力側移動部材２０の上記初期位置からの直線移動量Ｘに対する出力側移動部材２１の直線移動量Ｙは非線形特性を有することとなる（入力側移動部材２０の直線移動量Ｘと出力側移動部材２１の直線移動量との関係が非線形となる）。換言すると、該出力側移動部材２１の直線移動量Ｙは、該入力側移動部材２０の直線移動量Ｘの非線形関数として表される。
【００５５】
上述の非線形特性は、本実施形態においては、入力側移動部材２０の上記初期位置からの直線移動量Ｘが大きいほど、つまりステアリング２の操舵角が大きいほど、該直線移動量Ｘの変化に対する出力側移動部材２１の直線移動量Ｙの変化率が大きくなるような特性とされている（図４参照）。つまり、この非線形特性は、ステアリング２の操舵角が増加するにしたがって、出力側移動部材２１の直線移動量Ｙに対する入力側移動部材２０の直線移動量Ｘの比が小さくなる特性、換言すると出力軸４の回転量に対する入力軸３の回転量の比である入力／出力回転比が小さくなる特性とされている（図５参照）。
【００５６】
上記出力側移動部材２１に発生した直線移動は、ボールネジ機構２４を介して出力軸４の回転に変換され、この回転が、上述の如く上記連結シャフト（図１参照）を介してステアリングギヤボックス７へと入力される。
【００５７】
以上の如く上記実施形態１では、リンク機構３０は、一端部が入力側移動部材２０に回動可能に連結された第一リンク部材３１と、一端部が第一リンク部材３１の他端部に回動可能に連結されるとともに、他端部が出力側移動部材２１に対して第三リンク部材３３を介して回動可能に且つＺ軸方向に直交する方向にスライド移動可能に連結された第二リンク部材３２と、上記第一及び第二リンク部材３１，３２をそれぞれの中間部にて、該各リンク部材の延設方向のスライド移動を許容しながら回動可能に支持する支持ピン４２，４３とを備えていて（図２参照）、ステアリング２が乗員により操舵されて入力側移動部材２０が直線移動したときには、上述の如く、第一及び第二リンク部材３１，３２を介して、入力側移動部材２０の直線移動を出力側移動部材２１に伝達するように構成されている。ここで、リンク機構３０は、入力側移動部材２０の上記初期位置からの直線移動量Ｘに対する出力側移動部材２１の直線移動量Ｙが非線形特性を有するように直線移動伝達を行うようになっている（図４参照）。
【００５８】
従って、入力側移動部材２０の直線移動量Ｘに対応する入力軸３の回転量に対する、出力側移動部材２１の直線移動量Ｙに対応する出力軸４の回転量が非線形特性を有することとなる。よって、入力軸３の回転量（ステアリング操舵角）に応じて、入力軸３及び出力軸４間の入力／出力回転比を変化させて舵角比を変化させることができる。
【００５９】
よって、モータ等の電気的制御機器を使用せずに、リンク機構３０を介した機械的な構成のみで、ステアリング操舵角に応じて舵角比を変化させることができて、装置全体の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。また、モータを制御するためのコントロールユニット等を設ける必要もなく、車載制御ユニットの処理負担を低減することができる。
【００６０】
また、上記実施形態１では、上記リンク機構３０は、ステアリング２の操舵角が増加するにしたがって、入力軸３及び出力軸４間の入力／出力回転比を低下させるように構成されている（図５参照）。
【００６１】
従って、車両の高速走行時等のように、ステアリング２の操舵角が小さくなる状況においては、入力／出力回転比を大きくして（舵角比を小さくして）ステアリング２の舵角変化に対する車両の進路変更特性を鈍らせることで、車両の直進安定性を向上させることができる一方、車庫入れ時等のように、大きな操舵角が必要とされる状況では、入力／出力回転比を小さくして（舵角比を大きくして）ステアリング２の舵角変化に対する車両の進路変更特性を敏感にすることで、少ないステアリング操作で確実に車両の進路を変更させることができて、操舵時の取り回し性を向上させることができる。
【００６２】
また、上記実施形態１では、上記出力軸４のボールネジ部４ａ（ボールネジ機構２４）のリードは、上記入力軸３のボールネジ部３ａ（ボールネジ機構２３）のリードよりも小さくなっている。これにより、例えば、両ボールネジ部３ａ，４ａのリードを等しくした場合に比べて、入力側移動部材２０の直線移動量が同じでも（出力側移動部材２１の直線移動量が同じでも）出力軸４をより多く回転させることができる。従って、入力側移動部材２０の直線移動により生じる出力側移動部材２１の直線移動を、その非線形性を打ち消すことなく拡大して出力軸４の回転に変換することができる。
【００６３】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２を示し、入力側移動部材２０から出力側移動部材２１への直線移動伝達機構（機械的直線移動伝達手段）を上記実施形態１とは異ならせたものである。尚、図２と実質的に同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を適宜省略する。
【００６４】
すなわち、本実施形態では、直線移動伝達機構はカム機構５０で構成されている。該カム機構５０は、上記入力側移動部材２０に対してその直線移動方向（Ｚ軸方向）に垂直に回動可能に支持された回転シャフト５１と、該回転シャフト５１の先端部に該シャフト５１と同軸に回転一体に取付けられたピニオンギヤ５２と、収容ボックス２２に固定されて該ピニオンギヤ５２に噛合するラックバー５３と、回転シャフト５１の軸方向の中間部（入力側移動部材２０とピニオンギヤ５２との間）に該シャフト５１と回転一体に取付けられた回転アーム５４と、該回転アーム５４の両端部にそれぞれ取付固定された押圧ピン５５ａ，５５ｂと、該回転アーム５４の回動時に押圧ピン５５ａ，５５ｂに押圧されるカム面５６ａ，５６ｂ（図７参照）を含むカム溝５７ａ，５７ｂを有し且つ出力側移動部材２１に連結固定される固定部材５８とを備えている。
【００６５】
上記固定部材５８は、収容ボックス２２に形成されたガイド溝２２ｋに摺動可能に係合するガイド部５８ａを有していて、入力側移動部材２０の直線移動をガイド部５８ａでサポートしながら、該入力側移動部材２０と共に直線移動可能に構成されている。
【００６６】
固定部材５８のカム溝５７ａ，５７ｂは、図７に示すように、装置側面から見て、Ｚ軸方向に垂直な略矩形状に形成されており、各カム溝５７ａ，５７ｂのカム面５６ａ，５６ｂは、本実施形態では、Ｚ軸方向に垂直な平坦面とされている。
【００６７】
回転アーム５４は、ステアリング２の舵角が０の状態（図６及び図７に示す状態）では、Ｚ軸方向に略平行に延びるように配設され、この状態で、回転アーム５４の入力側に取付固定された入力側押圧ピン５５ａは、入力側のカム溝５７ａのカム面５６ａに当接し、出力側に取付固定された出力側押圧ピン５５ｂは、出力側のカム溝５７ｂのカム面５６ａに当接している。
【００６８】
以上のように構成された舵角比可変ユニット１を備えたステアリング装置１００のステアリング２をその中立位置から乗員視で反時計回り方向に操舵した場合には、該ステアリング２に直結された入力軸３がＵ方向に回転し、これに伴って、該入力軸３のボールネジ部３ａに螺合する入力側移動部材２０（ナット本体２０ａ）が初期位置（ステアリング２の舵角０に対応する位置）から出力側に向かって直線移動する。
【００６９】
そうすると、ピニオンギヤ５２がラックバー５３と噛合しながら回転シャフト５１と一体でＧ方向に回転し、これに伴って、回転アーム５４も回転シャフト５１と共にＧ方向に回転する。この結果、回転アーム５４に取付けられた出力側押圧ピン５５ｂが、回転シャフト５１回りの円軌道を描きつつ固定部材５８のカム面５６ｂを摺動しながら押圧することとなり、これによって、固定部材５８が出力側移動部材２１と共に入力側に直線移動する。
【００７０】
同様にして、ステアリング２をその中立位置から乗員視で時計回り方向に操舵した場合には、入力軸３がＲ方向に回転して、入力側移動部材２０が入力側に向かって直線移動し、回転アーム５４が、回転シャフト５１及びピニオンギヤ５２と共にＨ方向に回転する。この結果、回転アーム５４に取付けられた入力側押圧ピン５５ａが、固定部材５８のカム面５６ａを押圧しながら出力軸４回りに回動し、出力側移動部材２１が固定部材５８と共に出力側に直線移動する。そして、出力側移動部材２１に発生した直線移動は、ボールネジ機構２４を介して出力軸４の回転に変換され、この回転が上記連結シャフト（図１参照）を介してギヤボックス７へと入力される。
【００７１】
このように、上記実施形態２では、反時計回り方向に操舵した場合と時計回り方向に操舵した場合とで、力の伝達経路が異なるように構成され、これにより、操舵方向反転時の入力側移動部材２０の直線移動方向の反転を連続的、且つ滑らかなものとしている。
【００７２】
また、上記実施形態２では、押圧ピン５５ａ，５５ｂは、上述の如く、ステアリング２の操舵に連動して回転シャフト５１回りに円軌道を描きながら（図７の一点鎖線で示す経路ｔ３に沿って）移動するようになっている。このため、ステアリング操舵角が０付近にあるとき（図７の状態にあるとき）には、ステアリング２を操舵しても押圧ピン５５ａ，５５ｂの移動方向（円軌道経路ｔ３の接線方向）はＺ軸に対して垂直な方向を向くため、該押圧ピン５５，５５ｂのＺ軸方向の移動成分は略０となる一方、ステアリング２の操舵角が大きくなるにしたがって、押圧ピン５５ａ，５５ｂの移動方向（円軌道経路ｔ３の接線方向）はＺ軸方向に近づくため、押圧ピン５５ａ，５５ｂのＺ軸方向成分の移動量も大きくなる。ここで、カム面５６ａ，５６ｂは、上述の如く、Ｚ軸方向に垂直な平坦面とされているので、押圧ピン５５ａ，５５ｂのＺ軸方向の移動量はダイレクトに固定部材５８を介して出力側移動部材２１（ボールネジ機構２４）へと出力される。従って、ステアリング２の操舵角が大きいほど、同じ操舵量で移動する出力側移動部材２１の移動量が大きくなって出力軸４の回転量も増加することとなる。従って、ステアリング２の操舵角が大きいほど、出力軸４の回転量に対する入力軸３の回転量の比である入力／出力回転比が小さくなる特性を得ることができて、上記実施形態１と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００７３】
（他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記各実施形態では、上記非線形特性は、ステアリング２の操舵角が増加するにしたがって、出力軸４の回転量に対する入力軸３の回転量の比である入力／出力回転比が小さくなる特性とされているが、これに限ったものではなく、例えば、ステアリング２の操舵角が増加するにしたがって、入力／出力回転比が大きくなる特性であってもよい。こうすることで、高速走行時（直進時）のようにステアリング操舵角が小さい状況では、ステアリング２の操舵感を重たくして直進時における乗員の安心感を増すことができる一方、車庫入れ時等のように、大きな操舵角が必要とされる状況では、ステアリング２を軽い力で操作（操舵）することができる。
【００７４】
また、上記各実施形態では、上記舵角比可変ユニット１は、ステアリング２と連接シャフト５との間に設けられているが、これに限ったものではなく、例えば、ステアリング２に直結されるステアリングシャフトとギヤ入力シャフト６との間に配設する（連接シャフト５に代えて配設する）ようにしてもよい。
【００７５】
また、上記各実施形態では、ラック＆ピニオン式のステアリング装置１００を採用するようにしているが、これに限ったものではなく、例えばボール＆ナット式のステアリング装置１００を採用するようにしてもよい。
【００７６】
更に、上記実施形態１では、入力側移動部材２０及び入力軸３間の回転−直線変換機構、並びに、出力側移動部材２１及び出力軸４間の直線−回転変換機構としてボールネジ機構２３，２４を採用するようにしているが、これに限ったものではなく、例えばボールを使用しない通常のネジ機構を採用するようにしてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態１では、上記リンク機構３０は、２つのリンク部３５で構成されているが、これに限ったものではなく、１つのみで構成してもよいし、３つ以上で構成してもよい。
【００７８】
また、上記実施形態２では、カム面５６ａ，５６ｂの形状を、Ｚ軸方向に垂直な平坦面としているが、これに限ったものではなく、例えば、入力側に傾斜する平坦面としてもよいし、平坦面に限らず球面や曲面としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、車両用舵角比可変操舵装置に有用であり、特にステアリングに連結される入力軸と車輪側に連結される出力軸とを有する車両用舵角比可変操舵装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用舵角比可変操舵装置を備えたステアリング装置を車両前方斜め左側から見た斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る車両用舵角比可変操舵装置を示す、横断面図である。
【図３】リンク機構の構成を示す拡大図である。
【図４】入力側移動部材の直線移動量に対する出力側移動部材の直線移動量を示すグラフである。
【図５】入力軸及び出力軸間の入力／出力回転比を示すグラフである。
【図６】実施形態２を示す図２相当図である。
【図７】図６のVI−VI方向矢視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 舵角比可変ユニット（車両用舵角比可変操舵装置）
２ ステアリング
３ 入力軸
３ａ ボールネジ部（第一変換機構）
４ 出力軸
４ａ ボールネジ部（第二変換機構）
９ 車輪
２０ 入力側移動部材
２０ｆ 雌ねじ部（第一変換機構）
２１ 出力側移動部材
２１ｆ 雌ねじ部（第二変換機構）
２３ ボールネジ機構
２４ ボールネジ機構
３０ リンク機構（機械的直線移動伝達手段）
３１ 第一リンク部材
３２ 第二リンク部材
３３ 第三リンク部材
４２ 支持ピン
５０ カム機構
５１ 回転シャフト（入力側部）
５２ ピニオンギヤ（入力側部）
５３ ラックバー（入力側部）
５４ 回転アーム（回動部材、入力側部）
５５ａ 入力側押圧ピン（押圧ピン、入力側部）
５５ｂ 出力側押圧ピン（押圧ピン、出力側部）
５６ａ カム面
５６ｂ カム面
５８ 固定部材（出力側部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングと車輪との間の操舵力伝達経路に設けられ、ステアリングの操舵角に応じて、該操舵角に対する車輪舵角の比である舵角比を変化させる車両用舵角比可変操舵装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の車両用舵角比可変操舵装置として、ステアリング側に連結される入力軸と、車輪側に連結される出力軸とを備え、ステアリングの操舵角に応じて、入力軸及び出力軸間の入力／出力回転比（出力軸の回転量に対する入力軸の回転量の比）を変化させることで舵角比を変化させるようにしたものが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１に示す車両用舵角比可変操舵装置では、入力軸と出力軸とが非同軸に配設されていて、入力軸に対してセレーションを介してその軸心方向に移動可能に外挿された進退部材と、該進退部材と出力軸とを互いに連結する２本の直列リンク部材と、進退部材の軸心方向の位置を調整するためのモータとが設けられている。進退部材の外周面には、外輪にナット部材が一体固定されたベアリングが外嵌されており、該ナット部材に螺合するネジ棒をモータで駆動することで、進退部材の軸心方向位置を調整可能になっている。そして、該車両用舵角比可変操舵装置は、ステアリングの操舵角に応じて、進退部材を軸心方向に移動させることで、上記両リンク部材の連結部と上記入力軸及び出力軸との距離を変更して入力／出力回転比を変化させ、延いては舵角比を変化させるように構成されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２に示す車両用舵角比可変操舵装置では、入力軸に連結されて該入力軸回りに回転する入力側回転円板と、出力軸に連結されて該出力軸回りに回転する出力側回転円板と、該入力側及び出力側回転円板を互いに連動可能に連結するリンク状の揺動部材とが設けられている。揺動部材の一端部は出力側回転円板にその中心軸から所定量だけ偏心してボールジョイントを介して回動可能に固定されている一方、揺動部材の他端部は、入力側回転円板の中心から径方向外側に延びる経路に沿ってスライド可能なボールナットにボールジョイントを介して回動可能に連結されている。該揺動部材他端部の径方向位置（偏心量）は、モータを含む偏心量変更手段により調整可能になっており、上記車両用舵角比可変操舵装置は、ステアリングの操舵角に応じて、上記偏心量を変更することで入力／出力回転比を変化させ、延いては舵角比を変化させるように構成されている。
【特許文献１】特開２０００−３０９２８０号公報
【特許文献２】特開２０００−２６４２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１及び２に示す車両用舵角比可変操舵装置では、入力／出力回転比を可変とするためのモータが必要であるため、コスト増加や装置全体の大型化を招くという問題がある。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両のステアリングと車輪との操舵力伝達経路に設けられる車両用舵角比可変操舵装置に対して、その構成に工夫を凝らすことで、装置全体のコンパクト化及び低コスト化を図ろうとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明では、入力軸に連結され、該入力軸の回転により直線移動を生じる入力側移動部材と、出力軸に連結され、直線移動することにより該出力軸を回転させる出力側移動部材と、入力側移動部材の直線移動量と出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形とするように、入力側移動部材から出力側移動部材への直線移動伝達を行う機械的直線移動伝達手段とを備えるようにした。
【０００８】
具体的には、請求項１の発明では、車両のステアリングから車輪までの操舵力伝達経路に設けられる車両用舵角比可変操舵装置を対象とする。
【０００９】
そして、上記車両のステアリング側に連結されて該ステアリングの操舵に連動して回転する入力軸と、上記車両の車輪側に連結されて回転によりステアリング操舵力を車輪側に伝達する出力軸と、上記入力軸に対して、回転−直線移動変換を行う第一変換機構を介して連結され、該入力軸の回転により直線移動を生じる入力側移動部材と、上記出力軸に対して、直線−回転移動変換を行う第二変換機構を介して連結され、直線移動により該出力軸を回転させる出力側移動部材と、上記入力側移動部材及び上記出力側移動部材間に設けられ、該入力側移動部材の直線移動を該出力側移動部材に伝達して直線移動を生じさせる機械的直線移動伝達手段とを備え、上記機械的直線移動伝達手段は、上記入力側移動部材の直線移動量と上記出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形とするように構成されているものとする。
【００１０】
上記の構成により、モータ等を用いずに機械的な構成のみで、ステアリングの操舵角に応じて、ステアリングの操舵角に対する車輪舵角の比である舵角比を確実に変化させることができる。
【００１１】
すなわち、ステアリングが車両の乗員により操舵されると、これに連動して入力軸が回転し、該回転が上記第一変換機構を介して直線移動に変換されて入力側移動部材に伝達され、入力側移動部材が直線移動することとなる。この入力側移動部材の直線移動は、機械的直線移動伝達手段により出力側移動部材に伝達され、この結果、出力側移動部材が直線移動することとなる。そうして、出力側移動部材が直線移動することにより、上記第二変換機構を介して該直線移動が回転移動に変換されて出力軸に伝達され、出力軸が回転することとなる。
【００１２】
ここで、本発明では、機械的直線移動伝達手段による、入力側移動部材から出力側移動部材への直線移動伝達は、入力側移動部材の直線移動量と出力側移動部材の直線移動量との関係が非線形となるように行われる。このため、入力側移動部材の直線移動量に対応する入力軸の回転量と、出力側移動部材の直線移動量に対応する出力軸の回転量との関係も非線形となる（非線形特性を有することとなる）。従って、入力軸の回転量（つまりステアリングの操舵角）に応じて、出力軸の回転量に対する入力軸の回転量の比である入力／出力回転比を変化させることができ、延いては舵角比を変化させることができる。
【００１３】
従って、モータ等の電気的制御機器を使用することなく、機械的な構成のみで、ステアリングの操舵角に応じて舵角比を変化させることができるので、装置全体のコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。
【００１４】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記機械的直線移動伝達手段はリンク機構からなり、上記リンク機構は、上記入力側移動部材に連結される入力部と、上記出力側移動部材に連結される出力部とを有していて、該出力部の移動のうち該入力部の移動方向に対して平行な方向の成分の移動量と該入力部の移動量との関係を非線形とするように構成されているものとする。
【００１５】
この構成によれば、出力部の移動のうち、入力部の直線移動方向に対して平行な方向の成分の移動量が、該入力部の移動量との関係で非線形特性を有することとなる。このため、入力側移動部材と出力側移動部材とを、それぞれの直線移動方向が同方向になるように配設することで、入力部に連結される入力側移動部材の直線移動量と、出力部に連結される出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形にすることができる。よって該両移動部材の直線移動方向を同方向としてリンク機構の複雑化を防止しつつ、該両移動部材の直線移動量の関係を非線形にすることができる。
【００１６】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記リンク機構は、一端部が上記入力側移動部材に回動可能に連結された第一リンク部材と、一端部が上記第一リンク部材の他端部に回動可能に連結されるとともに、他端部が上記出力側移動部材に対して回動可能に且つ該出力側移動部材の直線移動方向に対して横切る方向にスライド移動可能に連結された第二リンク部材と、上記第一及び第二リンク部材をそれぞれの中間部にて、該各リンク部材の延設方向のスライド移動を許容しながら回動可能に支持する支持ピンとを備えており、上記入力部は、上記第一リンク部材の上記一端部とされ、上記出力部は、上記第二リンク部材の上記他端部とされているものとする。
【００１７】
この構成によれば、車両の乗員がステアリングを操舵することで入力軸が回転して入力側移動部材が直線移動すると、第一リンク部材の一端部（入力部）が入力側移動部材と共に直線移動し、この結果、第一リンク部材は支点ピンを支点としてその延設方向にスライドしながら回動し、これに連動して、第二リンク部材も支点ピン回りにスライドしつつ回動することとなる。これにより、入力側移動部材の直線移動と各リンク部材の支持ピン回りの回動移動とが合成されて、第二リンク部材の他端部（出力部）には非線形な移動が生じることとなる。ここで、第二リンク部材の他端部は、出力側移動部材に対してその直線移動方向を横切る方向（直線移動方向と平行でない方向）にスライド移動可能に連結されており、このため、第二リンク部材の他端部の非線形な移動を、出力側移動部材の直線移動として確実に出力させることができる。
【００１８】
そうして、上記リンク機構によって、入力側移動部材の直線移動量と出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形とすることができ、従って、請求項１の発明と同様の作用効果をより一層確実に得ることが可能となる。
【００１９】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、上記機械的直線移動伝達手段はカム機構からなり、上記カム機構は、上記入力側移動部材の直線移動を受けて回転移動を生じる入力側部と、上記入力側部の回転移動をカム面を介して直線移動に変換して上記第二変換機構に出力する出力側部とを備えており、上記カム面は、上記入力側部にて生じる回転移動量と、上記出力側部から出力される直線移動量との関係を非線形とするように形成されているものとする。
【００２０】
この構成によれば、入力側移動部材が直線移動することにより、該直線移動が上記入力側部にて回転移動に変換され、該回転移動は、上記出力側部のカム面を介して直線移動に変換されて第二変換機構に出力され、第二変換機構にてこの直線移動が回転に変換されて出力軸が回転することとなる。ここで、出力側部のカム面は、入力側部にて生じる回転移動量（つまり入力側移動部材の直線移動量）と、該出力側部から出力される直線移動量との関係を非線形とするように形成されており、このため、入力軸の回転量と出力軸の回転量との関係も非線形となる。よって、請求項１の発明と同様の作用効果を確実に得ることが可能となる。
【００２１】
請求項５の発明では、請求項４記載の発明において、上記入力側部は、上記入力側移動部材に連結され、その直線移動に連動して該直線移動方向に垂直な垂直軸回りに回動する回動部材と、上記回動部材に回転一体に取付けられた押圧ピンとで構成され、上記出力側部は、上記出力側移動部材に固定され且つ上記カム面を有する固定部材で構成されており、上記カム機構は、上記入力側移動部材の直線移動に連動して上記回動部材が上記垂直軸回りに回動することにより、上記押圧ピンが該回動部材と共に回動して上記固定部材のカム面を摺動しながら押圧することで、該固定部材が上記出力側移動部材と共に直線移動するように構成されているものとする。
【００２２】
この構成によれば、車両の乗員がステアリングを操舵することにより入力軸が回転して入力側移動部材が直線移動すると、これに連動して回動部材が上記垂直軸回りに回動し、該回動部材に回転一体に取付けられた押圧ピンが該垂直軸回りに回動する。この結果、固定部材のカム面が押圧ピンにより押圧され、この押圧力によって出力側移動部材が固定部材と共に直線移動することとなる。このように、入力側移動部材から出力側移動部材への直線移動伝達をカム機構を介して行うことで、上述の非線形特性を容易に実現することができて、請求項１と同様の作用効果をより一層確実に得ることができる。
【００２３】
請求項６の発明では、請求項１乃至５のいずれかの発明において、上記機械的直線移動伝達手段は、上記ステアリングの操舵角が大きくなるにしたがって、上記出力軸の回転量に対する上記入力軸の回転量の比を小さくするように構成されているものとする。
【００２４】
この構成によれば、ステアリングの操舵角が大きくなるにしたがって、入力軸及び出力軸間の入力／出力回転比が小さくなる。
【００２５】
従って、車両の高速走行時等のように、ステアリングの操舵角が小さくなる状況においては、入力軸及び出力軸間の入力／出力回転比を大きくして、ステアリングの舵角変化に対する車両の進路変更特性を鈍らせることで、車両の直進安定性を向上させることができる一方、車庫入れ時等のように、大きなステアリング操舵角が必要とされる状況では、入力／出力回転比を小さくしてステアリングの舵角変化に対する車両の進路変更特性を敏感にすることで、少ないステアリング操作量で車両の進路を確実に変更させることができて、操舵時の取り回し性を向上させることができる。
【００２６】
請求項７の発明では、請求項１乃至６のいずれかの発明において、上記第一及び第二変換機構は共にボールネジ機構からなるものとする。
【００２７】
この構成によれば、第一変換機構による回転−直線移動変換、及び第二変換機構による直線−回転移動変換を容易に行うことができる。
【００２８】
また、ボールネジを使用しない通常のネジ機構を採用した場合に比べて、第一変換機構による回転−直線移動変換の変換効率に対して、第二変換機構による直線−回転移動変換の変換効率が低下するのを防止することができる。
【００２９】
請求項８の発明では、請求項７の発明において、上記第二変換機構を構成するボールネジ機構のリードは、上記第一変換機構を構成するボールネジ機構のリードよりも小さいものとする。
【００３０】
この構成によれば、入力側移動部材の直線移動に起因して発生する出力側移動部材の直線移動を、その非線形特性が打ち消されぬように拡大して出力軸の回転に変換することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明の車両用舵角比可変操舵装置によると、入力軸に連結され、該入力軸の回転により直線移動を生じる入力側移動部材と、出力軸に連結され、直線移動することにより該出力軸を回転させる出力側移動部材と、入力側移動部材の直線移動量と出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形とするように、入力側移動部材から出力側移動部材への直線移動伝達を行う機械的直線移動伝達手段とを備えるようにしたことで、装置全体のコンパクト化及びその低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る車両用舵角比可変操舵装置としての舵角比可変ユニット１を備えたステアリング装置１００を示す。２は車両の乗員により回転操舵されるステアリングホイール（以下、単にステアリングという）であり、このステアリング２の回転運動は、舵角比可変ユニット１の入力軸３から出力軸４に伝達され、さらに該出力軸４から連接シャフト５を経てステアリングギヤボックス７のギヤ入力シャフト６に伝達されて、該ギヤボックス７にて車幅方向の直線運動に変換された後に、ギヤボックス７の車幅方向両側に車幅方向に延びるように配設されたタイロッド８を介して車輪９（操舵輪である前輪）に伝達される。詳しくは、上記ステアリングギヤボックス７は全体として車幅方向に長く、その内部には、図示しないが車幅方向に延びるラックとこれに噛み合うピニオンとが配設されていて、そのピニオンの回転中心部が上記ギヤ入力シャフト６に連結されている。一方、ラックの車幅方向両端部はそれぞれタイロッド８の車両内側の端部にナックルアーム１０を介して連結されており、ピニオンの回転によりラック及びタイロッド８が車幅方向に移動し、これにより車輪９が転舵される。尚、舵角比可変ユニット１の出力軸４及び連接シャフト５同士、並びに連接シャフト５及びギヤ入力シャフト６同士は、自在継手１１を介して連結されている。
【００３４】
上記舵角比可変ユニット１は、ステアリング２から車輪９までの操舵力伝達経路（本実施形態では、ステアリング２に直接結合されるステアリングシャフトに相当する部分）に設けられていて、ステアリング２の操舵角に応じて、出力軸４の回転量に対する入力軸３の回転量の比（入力／出力回転比）を変化させることで、ステアリング２の操舵角に対する車輪舵角の比である舵角比を変化させるものである。
【００３５】
具体的には、舵角比可変ユニット１は、図２に示すように、ステアリング２側に連結され（本実施形態では、ステアリング２に直結され）且つ該ステアリング２の操舵（回転操作）に連動して回転する上記入力軸３と、車輪９側（本実施形態では、連接シャフト５）に連結された上記出力軸４と、入力軸３の下端部にボールネジ機構２３（ボールネジ部３ａ及び雌ねじ部２０ｆ）を介して連結され、該シャフト３の回転によりその軸心（図２のＺ軸）方向に直進移動する入力側移動部材２０と、出力軸４の上端部にボールネジ機構２４（ボールネジ部４ａ及び雌ねじ部２１ｆ）を介して連結され、該出力軸４の軸心方向（入力軸３の軸心に一致するＺ軸方向）に直線移動することで出力軸４をその軸心回りに回転させる出力側移動部材２１と、該両移動部材２０，２１間に設けられ、入力側移動部材２０の直線移動を出力側移動部材２１に伝達して直線移動を生じさせる機械的直線移動伝達手段としてのリンク機構３０と、両移動部材２０，２１及びリンク機構３０を内部に収容する収容ボックス２２とを備えている。
【００３６】
尚、以下の説明では、舵角比可変ユニット１の入力軸３の側を入力側（図２の左側）と定義し、出力軸４の側（図２の右側）を出力側と定義して説明を行う。
【００３７】
上記収容ボックス２２は、入力側移動部材２０及び出力側移動部材２１を直線移動可能に収容するボックス本体部２２ａと、リンク機構３０を支持するべく該ボックス本体部２２ａの軸方向中間部から径方向内側に突出する支持部２２ｂ，２２ｃと、ボックス本体部２２ａの入力側開口を入力軸３が挿通可能に閉塞する入力側蓋部２２ｄと、ボックス本体部２２ａの出力側開口を出力軸４が挿通可能に閉塞する出力側蓋部２２ｅとで構成されている。
【００３８】
収容ボックス２２の入力側蓋部２２ｄには、入力側挿通孔２２ｇが形成されており、入力軸３は、その出力側端部（下端部）のボールネジ部３ａが収容ボックス２２内に位置するように入力側挿通孔２２ｇに挿通された状態で配設されている。
【００３９】
同様に、収容ボックス２２の出力側蓋部２２ｅには、出力側挿通孔２２ｈが形成されており、出力軸４は、その入力側端部（上端部）のボールネジ部４ａが収容ボックス２２内に位置するように出力側挿通孔２２ｈに挿通された状態で配設されている。
【００４０】
入力側移動部材２０は、入力軸３のボールネジ部３ａに螺合するボールネジナットからなるものであって、ボックス本体部２２ａの入力側部の内周面２０ｒに摺動可能に嵌装されたナット本体２０ａと、該ナット本体２０ａの出力側端面２０ｃの中心部から出力側に向かって延びてリンク機構３０（図２参照）に結合される延出結合部２０ｂとを有している。
【００４１】
入力側移動部材２０のナット本体２０ａの入力側部には、入力軸３のボールネジ部３ａに螺合する雌ねじ部２０ｆが形成されており、該ナット本体２０ａは、入力軸３の回転をボールネジ部３ａと該雌ねじ部２０ｆとの螺合により（ボールネジ機構２３を介して）該入力軸方向（Ｚ軸方向）の直線移動に変換して、該ナット本体２０ａを含む入力側移動部材２０を直線移動させる。具体的には、ナット本体２０ａは、本実施形態では、入力軸３のＵ方向（Ｚ軸方向の入力側から見て反時計回り方向）の回転により出力側に直線移動する一方、Ｒ方向（Ｚ軸方向の入力側から見て時計回り方向）の回動により入力側に直線移動するように構成されている。
【００４２】
同様に、出力側移動部材２１は、出力軸４のボールネジ部４ａに螺合するボールネジナットからなるものであって、ボックス本体部２２ａの出力側部の内周面に摺動可能に嵌装されたナット本体２１ａと、該ナット本体２１ａの入力側端面２１ｃから入力側に突出してリンク機構３０に結合される２つの突出結合部２１ｂとを有している。
【００４３】
出力側移動部材２１のナット本体２１ａの出力側部には、出力軸４のボールネジ部４ａに螺合する雌ねじ部２１ｆが形成されており、該ナット本体２１ａは、出力軸４の軸心方向（Ｚ軸方向）に直線移動することで、該直線移動をボールネジ部４ａと雌ねじ部２１ｆとの螺合により（ボールネジ機構２４を介して）回転移動に変換して出力軸４に伝達する。具体的には、ナット本体２１ａは、入力側に直線移動することで出力軸４をＲ方向に回転さる一方、出力側に直線移動することで出力軸４をＵ方向に回転させるように構成されている。
【００４４】
また、本実施形態においては、出力軸４のボールネジ部４ａ（出力側移動部材２１の雌ねじ部２１ｆ）の方が、入力軸３のボールネジ部３ａ（入力側移動部材２０の雌ねじ部２０ｆ）に比べてリードが小さく設定されている。
【００４５】
上記リンク機構３０は、一端部が入力側移動部材２０の延出結合部２０ｂの出力側端部に連結ピン４０を介して回動可能に連結された第一リンク部材３１と、一端部が第一リンク部材３１の他端部に、Ｚ軸と垂直な連結ピン４１を介して回動可能に連結された第二リンク部材３２とからなるリンク部３５を有していて、該リンク部３５を連結ピン４０の軸心方向から見てＺ軸に対して対称に略同一平面上に配設して構成されている。ここで、第二リンク部材３２は、ステアリング操舵角が０の状態（図２の状態）で、その出力側端部が入力側端部に比べてＺ軸に近づくように該Ｚ軸に対して傾斜して配設されている。
【００４６】
また、リンク機構３０は、該両リンク部材３１，３２の他に、第二リンク部材３２の出力側端部（各リンク部３５の出力側端部）を出力側移動部材２１に連結するための第三リンク部材３３を有している。
【００４７】
上記各リンク部材３１乃至３３の延設方向の中間部にはその延設方向に延びるガイド孔３１ａ乃至３３ａが形成されている。
【００４８】
そして、第一リンク部材３１は、その中間部のガイド孔３１ａに支持ピン４２をスライド可能に挿通するとともに収容ボックス２２の入力側支持部２２ｂに固定して支持されている。同様にして、第二リンク部材３２は、収容ボックス２２の出力側支持部２２ｃに支持ピン４３を介して支持されている。そうして、第一及び第二リンク部材３１，３２は、支持ピン４２，４３により該各リンク部材３１，３２の延設方向のスライド移動を許容しながら回動可能に支持されている。
【００４９】
上記第三リンク部材３３は、入力側移動部材２０の直線移動方向（Ｚ軸方向）に対して直交するように配設されていて、その両端部が上記出力側移動部材２１の２つの突出結合部２１ｂに結合固定されている。
【００５０】
そして、第二リンク部材３２の出力側端部は、第三リンク部材３３のガイド孔３３ａにスライド可能に挿通した連結ピン４４を介して該第三リンク部材３３（出力側移動部材２１）に対して回動可能に且つスライド移動可能に連結されている。尚、各ピン４０乃至４４は、互いに平行にＺ軸に対して垂直に配設されている。
【００５１】
以上のように構成された舵角比可変ユニット１を備えたステアリング装置１００のステアリング２をその中立位置（ステアリング２の操舵角が０で、車両が直進する状態に対応する位置）から乗員視で反時計回り方向に操舵した場合には、該ステアリング２に直結された入力軸３がＵ方向に回動し、これに伴って、該入力軸３のボールネジ部３ａに螺合する入力側移動部材２０（ナット本体２０ａ）が初期位置（ステアリング２の舵角０に対応する位置であって図２及び図３に示す位置）から出力側に向かって直線移動する。ここで、この入力側移動部材２０の直線移動量Ｘは、入力軸３の回転量とそのボールネジ部３ａのリードとから決まる量である。
【００５２】
そして、入力側移動部材２０が出力側に直線移動すると、第一リンク部材３１が支持ピン４２対してＱ方向（図３参照）にスライドしながらＶ方向に回動し、これに連動して、第二リンク部材３２が支持ピン４３に対してＫ方向にスライドしながらＲ方向に回動する。この結果、第二リンク部材３２の出力側端部に連結された連結ピン４４は、第三リンク部材３３のガイド孔３３ａにガイドされてＭ方向にスライドしつつ、第二リンク部材３２のスライド移動と回動移動とを合成した曲線状の移動経路ｔ１（図２の一点鎖線で示す経路）に沿って移動することとなる。この連結ピン４４の移動は、第三リンク部材３３を介して出力側移動部材２１に伝達されて、該出力側移動部材２１には、連結ピン４４の移動経路ｔ１をその直線移動方向（図２のＺ軸方向）に投影した非線形な（つまり直線的な比例特性を有しない）直線移動が生じることとなる。
【００５３】
同様にして、ステアリング２をその中立位置から乗員視で時計回り方向に操舵した場合には、入力軸３がＲ方向に回動して、入力側移動部材２０が初期位置から入力側に直線移動し、この結果、第一リンク部材３１が支持ピン４２対してＰ方向にスライドしながらＷ方向に回動し、第二リンク部材３２が支持ピン４３に対してＪ方向にスライドしながらＳ方向に回動する。そうして、第二リンク部材３２の出力側端部の連結ピン４４は、第三リンク部材３３のガイド孔３３ａにガイドされてＬ方向にスライドしつつ、第二リンク部材３２のスライド移動と回動移動とを合成した曲線状の移動経路ｔ２（図２の鎖線で示す経路）に沿って移動することとなり、出力側移動部材２１には、該移動経路ｔ２をその直線移動方向に投影した非線形な直線移動が生じることとなる。
【００５４】
すなわち、入力側移動部材２０の上記初期位置からの直線移動量Ｘに対する出力側移動部材２１の直線移動量Ｙは非線形特性を有することとなる（入力側移動部材２０の直線移動量Ｘと出力側移動部材２１の直線移動量との関係が非線形となる）。換言すると、該出力側移動部材２１の直線移動量Ｙは、該入力側移動部材２０の直線移動量Ｘの非線形関数として表される。
【００５５】
上述の非線形特性は、本実施形態においては、入力側移動部材２０の上記初期位置からの直線移動量Ｘが大きいほど、つまりステアリング２の操舵角が大きいほど、該直線移動量Ｘの変化に対する出力側移動部材２１の直線移動量Ｙの変化率が大きくなるような特性とされている（図４参照）。つまり、この非線形特性は、ステアリング２の操舵角が増加するにしたがって、出力側移動部材２１の直線移動量Ｙに対する入力側移動部材２０の直線移動量Ｘの比が小さくなる特性、換言すると出力軸４の回転量に対する入力軸３の回転量の比である入力／出力回転比が小さくなる特性とされている（図５参照）。
【００５６】
上記出力側移動部材２１に発生した直線移動は、ボールネジ機構２４を介して出力軸４の回転に変換され、この回転が、上述の如く上記連結シャフト（図１参照）を介してステアリングギヤボックス７へと入力される。
【００５７】
以上の如く上記実施形態１では、リンク機構３０は、一端部が入力側移動部材２０に回動可能に連結された第一リンク部材３１と、一端部が第一リンク部材３１の他端部に回動可能に連結されるとともに、他端部が出力側移動部材２１に対して第三リンク部材３３を介して回動可能に且つＺ軸方向に直交する方向にスライド移動可能に連結された第二リンク部材３２と、上記第一及び第二リンク部材３１，３２をそれぞれの中間部にて、該各リンク部材の延設方向のスライド移動を許容しながら回動可能に支持する支持ピン４２，４３とを備えていて（図２参照）、ステアリング２が乗員により操舵されて入力側移動部材２０が直線移動したときには、上述の如く、第一及び第二リンク部材３１，３２を介して、入力側移動部材２０の直線移動を出力側移動部材２１に伝達するように構成されている。ここで、リンク機構３０は、入力側移動部材２０の上記初期位置からの直線移動量Ｘに対する出力側移動部材２１の直線移動量Ｙが非線形特性を有するように直線移動伝達を行うようになっている（図４参照）。
【００５８】
従って、入力側移動部材２０の直線移動量Ｘに対応する入力軸３の回転量に対する、出力側移動部材２１の直線移動量Ｙに対応する出力軸４の回転量が非線形特性を有することとなる。よって、入力軸３の回転量（ステアリング操舵角）に応じて、入力軸３及び出力軸４間の入力／出力回転比を変化させて舵角比を変化させることができる。
【００５９】
よって、モータ等の電気的制御機器を使用せずに、リンク機構３０を介した機械的な構成のみで、ステアリング操舵角に応じて舵角比を変化させることができて、装置全体の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。また、モータを制御するためのコントロールユニット等を設ける必要もなく、車載制御ユニットの処理負担を低減することができる。
【００６０】
また、上記実施形態１では、上記リンク機構３０は、ステアリング２の操舵角が増加するにしたがって、入力軸３及び出力軸４間の入力／出力回転比を低下させるように構成されている（図５参照）。
【００６１】
従って、車両の高速走行時等のように、ステアリング２の操舵角が小さくなる状況においては、入力／出力回転比を大きくして（舵角比を小さくして）ステアリング２の舵角変化に対する車両の進路変更特性を鈍らせることで、車両の直進安定性を向上させることができる一方、車庫入れ時等のように、大きな操舵角が必要とされる状況では、入力／出力回転比を小さくして（舵角比を大きくして）ステアリング２の舵角変化に対する車両の進路変更特性を敏感にすることで、少ないステアリング操作で確実に車両の進路を変更させることができて、操舵時の取り回し性を向上させることができる。
【００６２】
また、上記実施形態１では、上記出力軸４のボールネジ部４ａ（ボールネジ機構２４）のリードは、上記入力軸３のボールネジ部３ａ（ボールネジ機構２３）のリードよりも小さくなっている。これにより、例えば、両ボールネジ部３ａ，４ａのリードを等しくした場合に比べて、入力側移動部材２０の直線移動量が同じでも（出力側移動部材２１の直線移動量が同じでも）出力軸４をより多く回転させることができる。従って、入力側移動部材２０の直線移動により生じる出力側移動部材２１の直線移動を、その非線形性を打ち消すことなく拡大して出力軸４の回転に変換することができる。
【００６３】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２を示し、入力側移動部材２０から出力側移動部材２１への直線移動伝達機構（機械的直線移動伝達手段）を上記実施形態１とは異ならせたものである。尚、図２と実質的に同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を適宜省略する。
【００６４】
すなわち、本実施形態では、直線移動伝達機構はカム機構５０で構成されている。該カム機構５０は、上記入力側移動部材２０に対してその直線移動方向（Ｚ軸方向）に垂直に回動可能に支持された回転シャフト５１と、該回転シャフト５１の先端部に該シャフト５１と同軸に回転一体に取付けられたピニオンギヤ５２と、収容ボックス２２に固定されて該ピニオンギヤ５２に噛合するラックバー５３と、回転シャフト５１の軸方向の中間部（入力側移動部材２０とピニオンギヤ５２との間）に該シャフト５１と回転一体に取付けられた回転アーム５４と、該回転アーム５４の両端部にそれぞれ取付固定された押圧ピン５５ａ，５５ｂと、該回転アーム５４の回動時に押圧ピン５５ａ，５５ｂに押圧されるカム面５６ａ，５６ｂ（図７参照）を含むカム溝５７ａ，５７ｂを有し且つ出力側移動部材２１に連結固定される固定部材５８とを備えている。
【００６５】
上記固定部材５８は、収容ボックス２２に形成されたガイド溝２２ｋに摺動可能に係合するガイド部５８ａを有していて、入力側移動部材２０の直線移動をガイド部５８ａでサポートしながら、該入力側移動部材２０と共に直線移動可能に構成されている。
【００６６】
固定部材５８のカム溝５７ａ，５７ｂは、図７に示すように、装置側面から見て、Ｚ軸方向に垂直な略矩形状に形成されており、各カム溝５７ａ，５７ｂのカム面５６ａ，５６ｂは、本実施形態では、Ｚ軸方向に垂直な平坦面とされている。
【００６７】
回転アーム５４は、ステアリング２の舵角が０の状態（図６及び図７に示す状態）では、Ｚ軸方向に略平行に延びるように配設され、この状態で、回転アーム５４の入力側に取付固定された入力側押圧ピン５５ａは、入力側のカム溝５７ａのカム面５６ａに当接し、出力側に取付固定された出力側押圧ピン５５ｂは、出力側のカム溝５７ｂのカム面５６ａに当接している。
【００６８】
以上のように構成された舵角比可変ユニット１を備えたステアリング装置１００のステアリング２をその中立位置から乗員視で反時計回り方向に操舵した場合には、該ステアリング２に直結された入力軸３がＵ方向に回転し、これに伴って、該入力軸３のボールネジ部３ａに螺合する入力側移動部材２０（ナット本体２０ａ）が初期位置（ステアリング２の舵角０に対応する位置）から出力側に向かって直線移動する。
【００６９】
そうすると、ピニオンギヤ５２がラックバー５３と噛合しながら回転シャフト５１と一体でＧ方向に回転し、これに伴って、回転アーム５４も回転シャフト５１と共にＧ方向に回転する。この結果、回転アーム５４に取付けられた出力側押圧ピン５５ｂが、回転シャフト５１回りの円軌道を描きつつ固定部材５８のカム面５６ｂを摺動しながら押圧することとなり、これによって、固定部材５８が出力側移動部材２１と共に入力側に直線移動する。
【００７０】
同様にして、ステアリング２をその中立位置から乗員視で時計回り方向に操舵した場合には、入力軸３がＲ方向に回転して、入力側移動部材２０が入力側に向かって直線移動し、回転アーム５４が、回転シャフト５１及びピニオンギヤ５２と共にＨ方向に回転する。この結果、回転アーム５４に取付けられた入力側押圧ピン５５ａが、固定部材５８のカム面５６ａを押圧しながら出力軸４回りに回動し、出力側移動部材２１が固定部材５８と共に出力側に直線移動する。そして、出力側移動部材２１に発生した直線移動は、ボールネジ機構２４を介して出力軸４の回転に変換され、この回転が上記連結シャフト（図１参照）を介してギヤボックス７へと入力される。
【００７１】
このように、上記実施形態２では、反時計回り方向に操舵した場合と時計回り方向に操舵した場合とで、力の伝達経路が異なるように構成され、これにより、操舵方向反転時の入力側移動部材２０の直線移動方向の反転を連続的、且つ滑らかなものとしている。
【００７２】
また、上記実施形態２では、押圧ピン５５ａ，５５ｂは、上述の如く、ステアリング２の操舵に連動して回転シャフト５１回りに円軌道を描きながら（図７の一点鎖線で示す経路ｔ３に沿って）移動するようになっている。このため、ステアリング操舵角が０付近にあるとき（図７の状態にあるとき）には、ステアリング２を操舵しても押圧ピン５５ａ，５５ｂの移動方向（円軌道経路ｔ３の接線方向）はＺ軸に対して垂直な方向を向くため、該押圧ピン５５，５５ｂのＺ軸方向の移動成分は略０となる一方、ステアリング２の操舵角が大きくなるにしたがって、押圧ピン５５ａ，５５ｂの移動方向（円軌道経路ｔ３の接線方向）はＺ軸方向に近づくため、押圧ピン５５ａ，５５ｂのＺ軸方向成分の移動量も大きくなる。ここで、カム面５６ａ，５６ｂは、上述の如く、Ｚ軸方向に垂直な平坦面とされているので、押圧ピン５５ａ，５５ｂのＺ軸方向の移動量はダイレクトに固定部材５８を介して出力側移動部材２１（ボールネジ機構２４）へと出力される。従って、ステアリング２の操舵角が大きいほど、同じ操舵量で移動する出力側移動部材２１の移動量が大きくなって出力軸４の回転量も増加することとなる。従って、ステアリング２の操舵角が大きいほど、出力軸４の回転量に対する入力軸３の回転量の比である入力／出力回転比が小さくなる特性を得ることができて、上記実施形態１と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００７３】
（他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記各実施形態では、上記非線形特性は、ステアリング２の操舵角が増加するにしたがって、出力軸４の回転量に対する入力軸３の回転量の比である入力／出力回転比が小さくなる特性とされているが、これに限ったものではなく、例えば、ステアリング２の操舵角が増加するにしたがって、入力／出力回転比が大きくなる特性であってもよい。こうすることで、高速走行時（直進時）のようにステアリング操舵角が小さい状況では、ステアリング２の操舵感を重たくして直進時における乗員の安心感を増すことができる一方、車庫入れ時等のように、大きな操舵角が必要とされる状況では、ステアリング２を軽い力で操作（操舵）することができる。
【００７４】
また、上記各実施形態では、上記舵角比可変ユニット１は、ステアリング２と連接シャフト５との間に設けられているが、これに限ったものではなく、例えば、ステアリング２に直結されるステアリングシャフトとギヤ入力シャフト６との間に配設する（連接シャフト５に代えて配設する）ようにしてもよい。
【００７５】
また、上記各実施形態では、ラック＆ピニオン式のステアリング装置１００を採用するようにしているが、これに限ったものではなく、例えばボール＆ナット式のステアリング装置１００を採用するようにしてもよい。
【００７６】
更に、上記実施形態１では、入力側移動部材２０及び入力軸３間の回転−直線変換機構、並びに、出力側移動部材２１及び出力軸４間の直線−回転変換機構としてボールネジ機構２３，２４を採用するようにしているが、これに限ったものではなく、例えばボールを使用しない通常のネジ機構を採用するようにしてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態１では、上記リンク機構３０は、２つのリンク部３５で構成されているが、これに限ったものではなく、１つのみで構成してもよいし、３つ以上で構成してもよい。
【００７８】
また、上記実施形態２では、カム面５６ａ，５６ｂの形状を、Ｚ軸方向に垂直な平坦面としているが、これに限ったものではなく、例えば、入力側に傾斜する平坦面としてもよいし、平坦面に限らず球面や曲面としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、車両用舵角比可変操舵装置に有用であり、特にステアリングに連結される入力軸と車輪側に連結される出力軸とを有する車両用舵角比可変操舵装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用舵角比可変操舵装置を備えたステアリング装置を車両前方斜め左側から見た斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る車両用舵角比可変操舵装置を示す、横断面図である。
【図３】リンク機構の構成を示す拡大図である。
【図４】入力側移動部材の直線移動量に対する出力側移動部材の直線移動量を示すグラフである。
【図５】入力軸及び出力軸間の入力／出力回転比を示すグラフである。
【図６】実施形態２を示す図２相当図である。
【図７】図６のVI−VI方向矢視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 舵角比可変ユニット（車両用舵角比可変操舵装置）
２ ステアリング
３ 入力軸
３ａ ボールネジ部（第一変換機構）
４ 出力軸
４ａ ボールネジ部（第二変換機構）
９ 車輪
２０ 入力側移動部材
２０ｆ 雌ねじ部（第一変換機構）
２１ 出力側移動部材
２１ｆ 雌ねじ部（第二変換機構）
２３ ボールネジ機構
２４ ボールネジ機構
３０ リンク機構（機械的直線移動伝達手段）
３１ 第一リンク部材
３２ 第二リンク部材
３３ 第三リンク部材
４２ 支持ピン
５０ カム機構
５１ 回転シャフト（入力側部）
５２ ピニオンギヤ（入力側部）
５３ ラックバー（入力側部）
５４ 回転アーム（回動部材、入力側部）
５５ａ 入力側押圧ピン（押圧ピン、入力側部）
５５ｂ 出力側押圧ピン（押圧ピン、出力側部）
５６ａ カム面
５６ｂ カム面
５８ 固定部材（出力側部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングから車輪までの操舵力伝達経路に設けられる車両用舵角比可変操舵装置であって、
上記車両のステアリング側に連結されて該ステアリングの操舵に連動して回転する入力軸と、
上記車両の車輪側に連結されて回転によりステアリング操舵力を車輪側に伝達する出力軸と、
上記入力軸に対して、回転−直線移動変換を行う第一変換機構を介して連結され、該入力軸の回転により直線移動を生じる入力側移動部材と、
上記出力軸に対して、直線−回転移動変換を行う第二変換機構を介して連結され、直線移動により該出力軸を回転させる出力側移動部材と、
上記入力側移動部材及び上記出力側移動部材間に設けられ、該入力側移動部材の直線移動を該出力側移動部材に伝達して直線移動を生じさせる機械的直線移動伝達手段とを備え、
上記機械的直線移動伝達手段は、上記入力側移動部材の直線移動量と上記出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形とするように構成されていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記機械的直線移動伝達手段はリンク機構からなり、
上記リンク機構は、上記入力側移動部材に連結される入力部と、上記出力側移動部材に連結される出力部とを有していて、該出力部の移動のうち該入力部の移動方向に対して平行な方向の成分の移動量と該入力部の移動量との関係を非線形とするように構成されていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項３】
請求項２記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記リンク機構は、
一端部が上記入力側移動部材に回動可能に連結された第一リンク部材と、
一端部が上記第一リンク部材の他端部に回動可能に連結されるとともに、他端部が上記出力側移動部材に対して回動可能に且つ該出力側移動部材の直線移動方向に対して横切る方向にスライド移動可能に連結された第二リンク部材と、
上記第一及び第二リンク部材をそれぞれの中間部にて、該各リンク部材の延設方向のスライド移動を許容しながら回動可能に支持する支持ピンと、
を備えており、
上記入力部は、上記第一リンク部材の上記一端部とされ、
上記出力部は、上記第二リンク部材の上記他端部とされていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項４】
請求項１記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記機械的直線移動伝達手段はカム機構からなり、
上記カム機構は、
上記入力側移動部材の直線移動を受けて回転移動を生じる入力側部と、
上記入力側部の回転移動をカム面を介して直線移動に変換して上記第二変換機構に出力する出力側部と、
を備えており、
上記カム面は、上記入力側部にて生じる回転移動量と、上記出力側部から出力される直線移動量との関係を非線形とするように形成されていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項５】
請求項４記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記入力側部は、
上記入力側移動部材に連結され、その直線移動に連動して該直線移動方向に垂直な垂直軸回りに回動する回動部材と、
上記回動部材に回転一体に取付けられた押圧ピンと、
で構成され、
上記出力側部は、上記出力側移動部材に固定され且つ上記カム面を有する固定部材で構成されており、
上記カム機構は、上記入力側移動部材の直線移動に連動して上記回動部材が上記垂直軸回りに回動することにより、上記押圧ピンが該回動部材と共に回動して上記固定部材のカム面を摺動しながら押圧することで、該固定部材が上記出力側移動部材と共に直線移動するように構成されていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記機械的直線移動伝達手段は、上記ステアリングの操舵角が大きくなるにしたがって、上記出力軸の回転量に対する上記入力軸の回転量の比を小さくするように構成されていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記第一及び第二変換機構は共にボールネジ機構からなることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項８】
請求項７記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記第二変換機構を構成するボールネジ機構のリードは、上記第一変換機構を構成するボールネジ機構のリードよりも小さいことを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項１】
車両のステアリングから車輪までの操舵力伝達経路に設けられる車両用舵角比可変操舵装置であって、
上記車両のステアリング側に連結されて該ステアリングの操舵に連動して回転する入力軸と、
上記車両の車輪側に連結されて回転によりステアリング操舵力を車輪側に伝達する出力軸と、
上記入力軸に対して、回転−直線移動変換を行う第一変換機構を介して連結され、該入力軸の回転により直線移動を生じる入力側移動部材と、
上記出力軸に対して、直線−回転移動変換を行う第二変換機構を介して連結され、直線移動により該出力軸を回転させる出力側移動部材と、
上記入力側移動部材及び上記出力側移動部材間に設けられ、該入力側移動部材の直線移動を該出力側移動部材に伝達して直線移動を生じさせる機械的直線移動伝達手段とを備え、
上記機械的直線移動伝達手段は、上記入力側移動部材の直線移動量と上記出力側移動部材の直線移動量との関係を非線形とするように構成されていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記機械的直線移動伝達手段はリンク機構からなり、
上記リンク機構は、上記入力側移動部材に連結される入力部と、上記出力側移動部材に連結される出力部とを有していて、該出力部の移動のうち該入力部の移動方向に対して平行な方向の成分の移動量と該入力部の移動量との関係を非線形とするように構成されていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項３】
請求項２記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記リンク機構は、
一端部が上記入力側移動部材に回動可能に連結された第一リンク部材と、
一端部が上記第一リンク部材の他端部に回動可能に連結されるとともに、他端部が上記出力側移動部材に対して回動可能に且つ該出力側移動部材の直線移動方向に対して横切る方向にスライド移動可能に連結された第二リンク部材と、
上記第一及び第二リンク部材をそれぞれの中間部にて、該各リンク部材の延設方向のスライド移動を許容しながら回動可能に支持する支持ピンと、
を備えており、
上記入力部は、上記第一リンク部材の上記一端部とされ、
上記出力部は、上記第二リンク部材の上記他端部とされていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項４】
請求項１記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記機械的直線移動伝達手段はカム機構からなり、
上記カム機構は、
上記入力側移動部材の直線移動を受けて回転移動を生じる入力側部と、
上記入力側部の回転移動をカム面を介して直線移動に変換して上記第二変換機構に出力する出力側部と、
を備えており、
上記カム面は、上記入力側部にて生じる回転移動量と、上記出力側部から出力される直線移動量との関係を非線形とするように形成されていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項５】
請求項４記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記入力側部は、
上記入力側移動部材に連結され、その直線移動に連動して該直線移動方向に垂直な垂直軸回りに回動する回動部材と、
上記回動部材に回転一体に取付けられた押圧ピンと、
で構成され、
上記出力側部は、上記出力側移動部材に固定され且つ上記カム面を有する固定部材で構成されており、
上記カム機構は、上記入力側移動部材の直線移動に連動して上記回動部材が上記垂直軸回りに回動することにより、上記押圧ピンが該回動部材と共に回動して上記固定部材のカム面を摺動しながら押圧することで、該固定部材が上記出力側移動部材と共に直線移動するように構成されていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記機械的直線移動伝達手段は、上記ステアリングの操舵角が大きくなるにしたがって、上記出力軸の回転量に対する上記入力軸の回転量の比を小さくするように構成されていることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記第一及び第二変換機構は共にボールネジ機構からなることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【請求項８】
請求項７記載の車両用舵角比可変操舵装置において、
上記第二変換機構を構成するボールネジ機構のリードは、上記第一変換機構を構成するボールネジ機構のリードよりも小さいことを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２０８６１１（Ｐ２００９−２０８６１１Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３４９３（Ｐ２００８−５３４９３）
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]