JP2000108913A - 車両用操舵装置 - Google Patents

車両用操舵装置

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JP2000108913A
JP2000108913A JP10282511A JP28251198A JP2000108913A JP 2000108913 A JP2000108913 A JP 2000108913A JP 10282511 A JP10282511 A JP 10282511A JP 28251198 A JP28251198 A JP 28251198A JP 2000108913 A JP2000108913 A JP 2000108913A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵ハンドルと操舵ギヤ機構との間に偏心式
の伝達特性可変機構を備えた車両用操舵装置において、
伝達比の変化率の変化を抑制することである。 【解決手段】 操舵ハンドルと操舵ギヤ機構15との間
に偏心式の伝達特性可変機構45を備えた車両用操舵装
置において、前記操舵ギヤ機構15は、前記操舵ハンド
ルの操舵角とタイヤの転舵角との比の所定舵角以上にお
ける変化率の変化を抑制するように、前記操舵ハンドル
の操舵角に応じて伝達比を可変する伝達比可変特性を有
する可変伝達比操舵ギヤ機構である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、伝達比(ハンド
ル操舵角/タイヤ転舵角)がハンドル操舵角の増減に応
じて変化するようにした車両用操舵装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、車両用操舵装置においては、車速
に応じた走行安定性を確保するため、伝達比を車速に応
じて変化させる伝達比可変機構を採用した操舵装置が存
在する。特開平6−227409号公報には、ハンドル
とラック&ピニオン機構との間に一対の楕円歯車を介在
させることにより非線形の操舵特性を有する操舵装置が
開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
操舵装置においては、ハンドル操舵角が±180度以内
に限定され小舵角範囲内における伝達比の変化が抑制さ
れているので、大きく操舵する場合には伝達比が急激に
変化して運転者に違和感を与えていた。
【0004】この発明の課題は、操舵ハンドルと操舵ギ
ヤ機構との間に偏心式の伝達特性可変機構を備えた車両
用操舵装置において、伝達比の変化率の変化を抑制する
ことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の車両用操
舵装置は、操舵ハンドルと操舵ギヤ機構との間に偏心式
の伝達特性可変機構を備えた車両用操舵装置において、
前記操舵ギヤ機構は、前記操舵ハンドルの操舵角とタイ
ヤの転舵角との比の所定舵角以上における変化率の変化
を抑制するように、前記操舵ハンドルの操舵角に応じて
伝達比を可変する伝達比可変特性を有する可変伝達比操
舵ギヤ機構であることを特徴とする。
【0006】この請求項1記載の車両用操舵装置によれ
ば、偏心式の伝達特性可変機構、例えば楕円歯車又は偏
心ピンを用いた伝達比可変機構と可変伝達比操舵ギヤ機
構とを組み合わせることで、例えば偏心式の伝達特性可
変機構の伝達比の変化率が小さくなる部分において、可
変伝達比操舵ギヤ機構の伝達比の変化率を大きくするこ
とで伝達比変化率の変化を抑制することができ、ハンド
ルを大きく操舵した場合においても運転者に与える操舵
違和感を低減することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態にかかる車両用操舵装置について説明す
る。図1は、この発明の実施の形態にかかる車両用操舵
装置を示す断面図である。車両用操舵装置のハウジング
10は、互いにねじ止め固定された弁ハウジング10a
及びギヤハウジング10bにより構成されている。互い
に同軸的に配置された入力軸11及びその後半部11a
は、軸受17a,17bを介して弁ハウジング10a内
に支持され、トーションバー16により相対回動可能に
弾性的に連結されている。入力軸11の後端部にはキー
11cを介して中間回転部材38が固定され、その外周
は軸受17cによりギヤハウジング10bに支持されて
いる。
【0008】ギヤハウジング10bには、中間回転部材
38の後端面と対向する出力フランジ(出力回転部材)
39が、中間回転部材38の回転軸線O1と距離eだけ
偏心した回転軸線O2回りに回転可能に、軸受18aを
介して支持されている。出力軸13の前端部は、これに
埋め込まれた滑りキー13aがキー溝39aと係合して
軸方向摺動のみ可能に出力フランジ39と同軸的に連結
されている。また出力軸13の後端部は、軸受18bの
内輪に嵌合されナット13bにより固定されている。
【0009】ギヤハウジング10bには出力軸13と立
体的に交差して軸動可能にラックバー14が支持され、
この両者13,14は、出力軸13に形成されたはす歯
ピニオン15aと、ラックバー14の一部に形成されて
ピニオン15aと噛合するラック15bよりなるラック
&ピニオン機構15により連動されている。なお、図2
に示すように、ラック15bの歯は、操舵中立位置付近
に比べてラックバー15bの両端部付近のほうが大きい
ピッチで形成され、逆バリアブルラック&ピニオン機構
を構成している。
【0010】次に、操舵中立位置から操舵角の増大に応
じて伝達比を次第に減少させながら入力軸11の回転を
出力軸13に伝達する伝達特性可変機構45の説明を行
う。図3に示すように、入力軸11に固定された中間回
転部材38の後端面には、直径方向に延びるカム溝47
が形成され、またこれと対向する出力フランジ39の前
端面には、突起(偏心ピン)48が出力軸13の回転軸
線O2から距離Rだけ偏心して軸方向に突出して設けら
れている。この距離Rは両軸11,13の回転軸線O
1,O2の間の偏心量eよりも大である。突起48は、
回転軸線O2と平行に出力フランジ39に植設固定され
たピン48aと、ニードルローラ48cを介してピン4
8aに回転自在に設けられたローラ48bにより構成さ
れ、ローラ48bの外周面はカム溝47内に実質的に隙
間なく転動可能に係合されている。
【0011】この前輪操舵装置は、サーボ弁20とパワ
ーシリンダ30よりなる油圧式の動力舵取り装置を備え
ている。サーボ弁20のロータ弁部材21は入力軸11
の入力側部分の後部に一体的に形成され、スリーブ弁部
材22は内外周面がそれぞれロータ弁部材21の外周面
と弁ハウジング10aの内周面にそれぞれ回転可能に嵌
合され、係合ピン23により入力軸11の後半部11a
に連結されている。弁ハウジング10aにはサーボ弁2
0の4つのポート、すなわち入力ポート25、排出ポー
ト26及び1対の分配ポート27a,27bが形成され
ている。
【0012】一方、パワーシリンダ30はラックバー1
4の途中に設けられており、ギヤハウジング10bと一
体的に形成されラックバー14を同軸的かつ液密に貫通
させるシリンダ31と、ラックバー14に固定されシリ
ンダ31の内周に液密に嵌合してその内部を左右の作動
室に分離するピストン32により構成されている。この
左右の作動室はそれぞれ連通路によりサーボ弁20の各
分配ポート27a,27bに連通され、また入力ポート
25及び排出ポート26はそれぞれ連通路により供給ポ
ンプ35及びリザーバ36に連通されている。
【0013】このサーボ弁20は入力軸11とその後半
部11aの間に作用するトルクによるトーションバー1
6の僅かの捩れに応じて作動し、供給ポンプ35からパ
ワーシリンダ30の各作動室への作動流体の供給及び各
作動室からリザーバ36への作動流体の排出を、各分配
ポート25,26,27a,27bを介して制御するも
のである。これにより前記トルクに応じた操舵アシスト
力がラックバー14を介して前輪に与えられる。なお、
入力軸11とその後半部11aの間には、この両者1
1,11aの間の捩りばね特性を変化させて動力操舵特
性を変化させる反力機構29が設けられている。
【0014】入力軸11がハンドル軸を介して操舵ハン
ドル(何れも図示省略)と一緒に回転すれば、後半部1
1a及び中間回転部材38はトーションバー16を介し
て共に回転される。操舵中立位置から中間回転部材38
が左右何れかに回転するにつれて、突起48のローラ4
8bはカム溝47内に沿って半径方向外向きに転動して
出力軸13は回転され、この回転はラック&ピニオン機
構15を介してラックバー14の軸動に変換され、図略
のリンクを介して前輪を操舵する。
【0015】入力軸11を介して操舵ハンドルに連結さ
れた中間回転部材38の回転角αと出力軸13の回転角
θとは、α=tan-1(sinθ/(cosθ−r))の関係を
有する。但し r=e/R であり、操舵ハンドル及び入
力軸11の回転角(操舵角)αに対する伝達比の特性は
前式の微分値dθ/dαに比例し、図4(a)に示すよう
になる。即ち、操舵中立位置では伝達比は大きく、操舵
ハンドルの左右の回転角の増大に応じて左右対称的に次
第に減少し、180度の位置で最小となり、それ以上の
操舵ハンドル回転角では増大傾向、即ち逆の特性とな
る。操舵ハンドルの回転角は左右各々180度を越えた
所定回転角の位置でストッパ(図示省略)により停止さ
れる。また、操舵角αに対する伝達比変化率は図4
(b)に示すようになる。
【0016】一方、上述の逆バリアブルラック&ピニオ
ン機構における操舵角αと比ストロークは、図5(a)
のグラフに示す関係を有する。また、操舵角αと伝達比
変化率は、図5(b)のグラフに示す関係を有する。
【0017】従って、この車両用操舵装置における操舵
角と伝達比変化率は、図6のグラフに示す関係を有す
る。即ち、この車両用操舵装置においては、伝達特性可
変機構45における伝達比変化率のピーク部(図4
(b)参照)と逆バリアブルラック&ピニオン機構にお
ける伝達比変化率の増大部(図5(b)参照)が組み合
わされるため、車両用操舵装置における伝達比変化率の
ピークを小さくすることができる(図6参照)。
【0018】従って、この車両用操舵装置においては伝
達比変化率の変化が抑制されるため、操舵ハンドルを大
きく操舵した場合においても運転者に与える操舵違和感
を低減することができる。
【0019】なお、上述の実施の形態にかかる車両用操
舵装置においては、操舵ギヤ機構を逆バリアブルラック
&ピニオン機構により構成し、伝達特性可変機構の伝達
比の変化率が小さくなる部分において、操舵ギヤ機構の
伝達比の変化率を大きくすることで伝達比変化率の変化
を抑制しているが、操舵ギヤ機構をバリアブルラック&
ピニオン機構、即ち、ラックの歯のピッチを操舵中立位
置に比べてラックバーの両端部付近において小さくした
ラック&ピニオン機構により構成し、伝達特性可変機構
の伝達比の変化率が大きくなる部分において、操舵ギヤ
機構の伝達比の変化率を小さくすることで伝達比変化率
の変化を抑制するようにしても良い。
【0020】ここで、図7にバリアブルラック&ピニオ
ン機構における操舵角αと比ストローク、操舵角αと伝
達比変化率の関係を表わすグラフを示す。また、図8に
バリアブルラック&ピニオン機構を用いた車両用操舵装
置における操舵角αと伝達比変化率の関係を表わすグラ
フを示す。この車両用操舵装置においては、伝達特性可
変機構における伝達比変化率の増加部(図4(b)参
照)とバリアブルラック&ピニオン機構における伝達比
変化率の減少部(図7(b)参照)が組み合わされるた
め、車両用操舵装置における伝達比変化率が大きくなる
部分を小さくすることができる(図8参照)従って、こ
の車両用操舵装置においても伝達比変化率の変化が抑制
されるため、操舵ハンドルを大きく操舵した場合におい
ても運転者に与える操舵違和感を低減することができ
る。
【0021】また、上述の実施の形態にかかる車両用操
舵装置においては、偏心ピンを用いた伝達特性可変機構
45を用いているが、楕円歯車を用いた伝達特性可変機
構を用いても良い。
【0022】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、偏心式の
伝達特性可変機構、例えば楕円歯車又は偏心ピンを用い
た伝達比可変機構と可変伝達比操舵ギヤ機構とを組み合
わせることにより伝達比変化率の変化を抑制することが
でき、ハンドルを大きく操舵した場合においても運転者
に与える操舵違和感を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置の
全体縦断面図である。
【図2】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置の
ラック&ピニオン機構の斜視図である。
【図3】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置
(図1)のII−II 断面図である。
【図4】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置の
偏心ピン機構における操舵角と伝達比、操舵角と伝達比
変化率の関係を示すグラフである。
【図5】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置の
ラック&ピニオン機構における操舵角と比ストローク、
操舵角と伝達比変化率の関係を示すグラフである。
【図6】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置に
おける操舵角と伝達比変化率の関係を示すグラフであ
る。
【図7】この発明の他の実施形態にかかる車両用操舵装
置のラック&ピニオン機構における操舵角と比ストロー
ク、操舵角と伝達比変化率の関係を示すグラフである。
【図8】この発明の他の実施形態にかかる車両用操舵装
置における操舵角と伝達比変化率の関係を示すグラフで
ある。
【符号の説明】
10…ハウジング、11…入力軸、13…出力軸、14
…ラックバー、15…ラック&ピニオン機構、15a…
ピニオン、15b…ラック、39…出力回転部材(出力
フランジ)、45…伝達特性可変機構。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操舵ハンドルと操舵ギヤ機構との間に偏
    心式の伝達特性可変機構を備えた車両用操舵装置におい
    て、 前記操舵ギヤ機構は、前記操舵ハンドルの操舵角とタイ
    ヤの転舵角との比の所定舵角以上における変化率の変化
    を抑制するように、前記操舵ハンドルの操舵角に応じて
    伝達比を可変する伝達比可変特性を有する可変伝達比操
    舵ギヤ機構であることを特徴とする車両用操舵装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010100191A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Toyota Motor Corp 車両用操舵力伝達装置
JP2010105434A (ja) * 2008-10-28 2010-05-13 Toyota Motor Corp 車両用操舵力伝達装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010100191A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Toyota Motor Corp 車両用操舵力伝達装置
JP2010105434A (ja) * 2008-10-28 2010-05-13 Toyota Motor Corp 車両用操舵力伝達装置

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