JP2004082838A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】操舵に応じた左右の操向車輪の操向角度を適宜に異ならせることができる簡素な構成の車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】操舵手段としてのステアリングホイール2の操作により回転するピニオン16に、第1のラック軸11と第2のラック軸12とを噛合させ、左方に延びる第1のラック軸11の端部を左側の操向車輪WL に連結し、右方に延びる第2のラック軸12の端部を右側の操向車輪WR に連結して、ピニオン16の回転に応じた第1のラック軸11の移動により操向車輪WL を操向し、同じく第2のラック軸12の移動により操向車輪WR を操向する。
【選択図】 図1
【解決手段】操舵手段としてのステアリングホイール2の操作により回転するピニオン16に、第1のラック軸11と第2のラック軸12とを噛合させ、左方に延びる第1のラック軸11の端部を左側の操向車輪WL に連結し、右方に延びる第2のラック軸12の端部を右側の操向車輪WR に連結して、ピニオン16の回転に応じた第1のラック軸11の移動により操向車輪WL を操向し、同じく第2のラック軸12の移動により操向車輪WR を操向する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者により行われるステアリングホイール等の操舵手段の操作に応じて車両を操舵せしめるための車両用操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部において運転者によりなされる操舵手段の操作(一般的にはステアリングホイールの回転操作)を、車両の左右に配した舵取り用の操向車輪(一般的には左右の前輪)に伝え、これらの操向車輪を各別のキングピン回りに左右に操向せしめて行われる。
【0003】
このような操舵を行わせるための車両用操舵装置として、操舵手段の操作に応じて軸回りに回転するピニオンと、車体の左右方向に延設され、その中途部に適長に亘って前記ピニオンに噛合するラック歯を形成してあるラック軸とを備え、前記ピニオンの回転を前記ラック軸の軸長方向の移動に変換し、該ラック軸の両端に各別のタイロッドを介して連結された左右の操向車輪を、夫々のキングピンに枢支されたナックルアームを介して押し引きする構成としたラックピニオン式の操作装置が広く用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図4は、以上の如き操舵により実現される車両の旋回状態の説明図である。図示の車両Aは、左右の前輪WL ,WR の操舵により右旋回している状態にあり、このとき左右の前輪WL ,WR は、夫々図中にCL ,CR として示す如く、両輪WL ,WR 間の輪距(トレッド)Tの相当分だけ異なる曲率を有する円形の軌跡上を通る。
【0005】
このような右旋回走行を理想的に行わせるには、旋回軌跡の内側に位置する右前輪WR の操向角度を外側に位置する左前輪のWL の操向角度よりも大きくし、両前輪WL ,WR を夫々の走行軌跡CL ,CR の接線方向に正しく向ける必要がある。しかしながら、前述したラックピニオン式の操舵装置においては、単一のラック軸の軸長方向移動によって左右の前輪WL ,WR の操向がなされるため、両前輪WL ,WR の操向角度は実質的に同じであり、左前輪WL は、右前輪WR の走行軌跡CR と同一曲率を有する本来の走行軌跡CL ′(図4中に2点鎖線により示す)と実際の走行軌跡CL との間にて路面に対する横滑りを伴って移行することとなり、タイヤの摩耗、運動エネルギの損失、操舵感の悪化等の種々の不具合を招来するという問題があった。
【0006】
この問題は、左旋回の場合においても、また、ボールねじ式等の他の形式の操舵装置を備える車両においても同様に発生する問題であり、特に、輪距の大きい大型車両の急旋回時に影響が大きく、左右の操向車輪の操向角度を異ならせることが可能な操舵装置の実現が切望されている。
【0007】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵に応じた左右の操向車輪の操向角度を適宜に異ならせ、路面に対する横滑りに起因する種々の不具合を解消し得る簡素な構成の車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1発明に係る車両用操舵装置は、操舵手段の操作に応じたピニオンの回転を車両の左右両側に配した操向車輪に伝え、これらの操向車輪を操向せしめて操舵を行わせる構成とした車両用操舵装置において、前記ピニオンに噛合するラック歯を有し、前記車両の左側への延長端を同側の操向車輪に連結してある第1のラック軸と、前記ピニオンに噛合するラック歯を有し、前記車両の右側への延長端を同側の操向車輪に連結してある第2のラック軸とを備えることを特徴とする。
【0009】
本発明においては、ステアリングホイール等の操舵手段の操作に応じて軸回りに回転するピニオンに2つのラック軸を噛合させ、一方のラック軸(第1のラック軸)の端部を左側の操向車輪に、また他方のラック軸(第2のラック軸)を右側の操向車輪に、従来の操舵装置におけると同様に、タイロッド及びナックルアームを介して連結し、前記ピニオンの回転に伴う第1のラック軸の移動により左側の操向車輪を操向し、同じく第2のラック軸の移動により右側の操向車輪を操向する。
【0010】
また本発明の第2発明に係る車両用操舵装置は、第1発明における第1,第2のラック軸のラック歯が、夫々の操向車輪への連結端に向けて減少又は増大する不等ピッチを有して形成してあることを特徴とする。
【0011】
この発明においては、第1,第2のラック軸に、夫々の操向車輪への連結端に向けて減少、又は増大する不等ピッチを有するラック歯を形成して、ピニオンの回転に応じた第1,第2のラック軸の移動量が、一方が大きいとき他方が小さくなるようにし、移動量が大きいラック軸により旋回軌跡の内側の操向車輪を操向し、また移動量が小さいラック軸により旋回軌跡の外側の操向車輪を操向して、左右の操向車輪が夫々の旋回軌跡の接線方向に向くようにし、横滑りのない望ましい旋回挙動を実現する。ラック歯のピッチは、形成範囲の全域に亘って連続的に変化させてもよく、また段階的に変化させてもよい。
【0012】
また本発明の第3発明に係る車両用操舵装置は、第1又は第2発明における第1,第2のラック軸を操向車輪に連結する連結部材のラック軸側の連結部が、前記第1,第2のラック軸と平行をなす同一軸心上に位置させるべく、夫々のラック軸に対してオフセットしてあることを特徴とする。
【0013】
この発明においては、第1,第2のラック軸を操向車輪に連結する連結部材のラック軸側の連結部を、一方又は両方のオフセットにより、第1,第2のラック軸と平行をなす同一の軸心上に位置させ、これらの連結端と左右の操向車輪との位置関係を同一とし、タイロッド、ナックルアーム等の連結用部品の共通化を図る。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図1は、本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。本図に示す如く、車両用操舵装置は、図示しない車体の左右に配された一対の操向車輪WL ,WR を操向せしめるための舵取機構1と、操舵のために回転操作されるステアリングホイール(操舵手段)2とを備えている。
【0015】
舵取機構1は、車体の左右方向に延設された筒形をなすラックハウジングHの内部に軸長方向への移動自在に支持された第1,第2のラック軸11,12を備え、ラックハウジングHの両端から夫々突出する第1,第2のラック軸11,12の端部を左右の操向車輪WL ,WR のナックルアーム13,13に各別のタイロッド14,14を介して連結してなり、前記第1,第2のラック軸11,12の移動により各別のタイロッド14、14を介してナックルアーム13,13を押し引きし、左,右の操向車輪WL ,WR を夫々操向せしめる構成となっている。
【0016】
ラックハウジングHの一側半部には、これと交叉するようにピニオンハウジングH1 が連設されている。該ピニオンハウジングH1 の内部には、軸心回りでの回動自在にピニオン軸15が支承されており、該ピニオン軸15の中途部には、ピニオン16が一体形成されている。
【0017】
またピニオン軸15の上端部は、ピニオンハウジングH1 の上部に突出させてあり、この突出端は、ユニバーサルジョイント3a、中間軸3b及びユニバーサルジョイント3cを介してコラム軸20に連結されている。コラム軸20は、車体の一部に軸回りでの回転自在に支持され、図示しない車室内部の運転席に向けて後上方に延長されており、この延長端には、操舵手段としてのステアリングホイール2が固着されている。
【0018】
ラックハウジングHの内部に支持された第1のラック軸11と第2のラック軸12とは、ピニオンハウジングH1 との交叉部において互いに平行をなしてオーバラップさせてある。このオーバラップ部には、夫々適長に亘ってラック歯 11a,12aが形成されており、これらのラック歯 11a,12aは、前記ピニオン16の軸長方向の異なる位置に、径方向の同側から噛合させてある。
【0019】
以上の構成により、操舵手段としてのステアリングホイール2に回転操作力が加えられた場合、コラム軸20が軸回りに回転し、この回転が、ユニバーサルジョイント3c、中間軸3b及びユニバーサルジョイント3aを介してピニオン軸15に伝達され、該ピニオン軸15及びピニオン16が軸回りに回転する。この回転は、ラック歯 11aとの噛合部において運動変換されて第1のラック軸11に伝えられ、またラック歯 12aとの噛合部において運動変換されて第2のラック軸12に伝えられ、これらのラック軸11,12が軸長方向に移動せしめられる。
【0020】
ここで第1のラック軸11と第2のラック軸12とは、前記ピニオン16の径方向の同側から噛合させてあり、該ピニオン16の回転に応じた両ラック軸11,12の移動は互いに同向きに生じ、これらが、ステアリングホイール2側から見て左向きに移動した場合、コラムハウジングH内から押し出される第1のラック軸11により左側の操向車輪WL のナックルアーム13が押され、同時に、コラムハウジングH内に引き込まれる第2のラック軸12により右側の操向車輪WR のナックルアーム13が引かれて、これらの操向車輪WL ,WR は右に操向され、車両は右方向に旋回せしめられる。
【0021】
逆に、第1,第2のラック軸11,12が右向きに移動した場合、第1のラック軸11により左側の操向車輪WL のナックルアーム13が引かれ、第2のラック軸12により右側の操向車輪WR のナックルアーム13が押される結果、これらの操向車輪WL ,WR は左向きに操向され、車両は左方向に旋回せしめられる。
【0022】
なお、ラックハウジングHの外部に突出する第1,第2のラック軸11,12の端部には、前記タイロッド14,14の連結部に向けて径方向のオフセット部 11b,12bが設けてあり、各別のタイロッド14,14による操向車輪WL ,WR への連結が、第1,第2のラック軸11,12と平行であり、略同一の軸心上にてなされるように構成されている。これにより、車体の左右に配された操向車輪WL ,WR に対する第1,第2のラック軸11,12の位置関係が略同一となり、タイロッド14,14、ナックルアーム13,13等の連結のための部品を共通化することが可能となる。
【0023】
以上の如く本発明に係る車両用操舵装置においては、操舵手段としてのステアリングホイール2の操作に応じたピニオン16の回転が、該ピニオン16に噛合する第1,第2のラック軸11,12により左,右の操向車輪WL ,WR に各別に伝えられて操舵がなされる。このとき、ピニオン16の回転量に対する第1,第2のラック軸11,12の移動量は、これらに形成されたラック歯 11a,12aの形成態様、より具体的には、ラック歯 11a,12aのピッチにより定まるから、第1,第2のラック軸11,12に異なる形態のラック歯 11a,12aを形成することにより、ステアリングホイール2の操作に応じて左,右の操向車輪WL ,WR を異なる角度にて操向させることができる。
【0024】
図2は、第1,第2のラック軸11,12におけるラック歯 11a,12aの望ましい形成態様を示す説明図である。本図は、左右の操向車輪WL ,WR が進行方向に向いた中立状態を示しており、前記ピニオン16は、第1,第2のラック軸11,12に形成されたラック歯 11a,12aに、夫々の形成域の略中央において噛合した状態にある。なお本図においては、ラック歯 11a,12aを直歯により示してあるが、これらは、図1に示す如く、第1,第2のラック軸11,12の軸長方向に対して所定角度傾斜した斜歯としてもよい。
【0025】
図示の如く第1のラック軸11のラック歯 11aは、図示の噛合部の両側に適長に亘って中間ピッチ域Xを備え、操向車輪WL への連結側となる前記中間ピッチ域Xの一側に、より大きいピッチを有する大ピッチ域Yを備え、また他側に、より小さいピッチを有する小ピッチ域Zを備えており、操向車輪WL への連結端に向けて減少する不等ピッチを有して形成されている。同様に第2のラック軸12のラック歯 12aも、図示の噛合部の両側に適長に亘って中間ピッチ域Xを備え、操向車輪WR への連結側となる前記中間ピッチ域Xの一側に、より大きいピッチを有する大ピッチ域Yを備え、また他側に、より小さいピッチを有する小ピッチ域Zを備えており、操向車輪WR への連結端に向けて減少する不等ピッチを有して形成されている。
【0026】
図3は、以上の如きラック歯 11a,12aを備える本発明に係る車両用操舵装置の動作説明図である。図3(a)には、右操舵がなされた状態が示されている。このとき、ステアリングホイール2の操作に伴うピニオン16の回転により第1,第2のラック軸11,12が図の右向きに移動するが、第1のラック軸11の移動は、ラック歯 11aに対するピニオン16の噛合位置が、中間ピッチ域Xから小ピッチ域Zへの移行を伴って生じるのに対し、第2のラック軸12の移動は、ラック歯 12aに対するピニオン16の噛合位置が、中間ピッチ域Xから大ピッチ域Yへの移行を伴って生じる。
【0027】
従って、ピニオン16の回転に応じた第1のラック軸11の移動長さは、第2のラック軸12の移動長さよりも小となり、図示の如く、第1のラック軸11により操向される左側の操向車輪WL の操向角度αL は、第2のラック軸12により操向される右側の操向車輪WR の操向角度αR よりも小となり、この状態でなされる右旋回走行においては、旋回軌跡の内,外となる右,左の操向車輪WR ,WL が夫々の旋回軌跡の接線方向に略一致し、路面に対する横滑りが抑制されて、タイヤの摩耗、運動エネルギの損失、操舵感の悪化等の不具合の発生を防止することができる。
【0028】
図3(b)には、左操舵がなされた状態が示されている。このとき、ステアリングホイール2の操作に伴うピニオン16の回転により第1,第2のラック軸11,12が図の左向きに移動するが、右操舵の場合とは逆に、第2のラック軸12の移動長さが第1のラック軸11の移動長さよりも小となる。従って、第2のラック軸12により操向される右側の操向車輪WR の操向角度αR は、第1のラック軸11により操向される左側の操向車輪WL の操向角度αL よりも小となり、この状態でなされる左旋回走行においても、右旋回走行の場合と同様、旋回軌跡の内,外となる左,右の操向車輪WL ,WR が夫々の旋回軌跡の接線方向に略一致し、路面に対する横滑りが抑制された状態でなされ、タイヤの摩耗、運動エネルギの損失、操舵感の悪化等の不具合の発生を防止することができる。
【0029】
なお図2及び図3に示すラック歯 11a,12aの形成態様は、単なる例示であり、他の形成態様を採用してもよい。例えば、図2においては、大ピッチ域Y、中間ピッチ域X及び小ピッチ域Zの並設により、ラック歯 11a,12aを、段階的にピッチを変える不等ピッチに形成してあるが、形成域の全体に亘って連続的にピッチを変える不等ピッチに形成してもよい。
【0030】
また図2においては、操向車輪との連結端に向けてピッチを増大するようにしてあるが、逆に、操向車輪との連結端に向けてピッチを減少する不等ピッチとしてもよく、このような不等ピッチは、操向車輪との連結部材の構成及び配置が相違する場合、又は、第1,第2のラック軸11,12のラック歯 11a,12aのピニオン16に対する噛合が実施の形態の逆側からなされている場合に必要となる。
【0031】
更に以上の実施の形態は、操舵手段としてのステアリングホイール2の操作をコラム軸20を介して舵取機構1に直接的に伝えるマニュアル式の操舵装置への適用例について述べたが、以上の操舵を電動アクチュエータ又は油圧アクチュエータの発生力により補助する構成としたパワーステアリング装置においても本発明の適用は可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0032】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る車両用操舵装置においては、操舵手段の操作に応じて軸回りに回転するピニオンに2つのラック軸を噛合させ、これらのラック軸を左右の操向車輪に各別に連結したから、操舵手段の操作に応じた左右の操向車輪の操向角度を、夫々のラック軸におけるラック歯の形成態様に応じて異ならせることができ、例えば、操向車輪への連結端に向けて減少又は増大する不等ピッチを有するラック歯を形成することにより、旋回軌跡の内側の操向車輪の操向角度を、外側の操向車輪の操向角度よりも大きくし、横滑りのない望ましい旋回挙動を実現し、タイヤの摩耗、運動エネルギの損失、操舵感の悪化等の不具合の発生を防止することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。
【図2】第1,第2のラック軸におけるラック歯の望ましい形成態様を示す説明図である。
【図3】本発明に係る車両用操舵装置の動作説明図である。
【図4】車両の旋回状態の説明図である。
【符号の説明】
1 舵取機構
2 ステアリングホイール(操舵手段)
11 第1のラック軸
11a ラック歯
12 第2のラック軸
12a ラック歯
14 タイロッド(連結部材)
15 ピニオン軸
16 ピニオン
20 コラム軸
H ラックハウジング
WL 操向車輪
WR 操向車輪
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者により行われるステアリングホイール等の操舵手段の操作に応じて車両を操舵せしめるための車両用操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部において運転者によりなされる操舵手段の操作(一般的にはステアリングホイールの回転操作)を、車両の左右に配した舵取り用の操向車輪(一般的には左右の前輪)に伝え、これらの操向車輪を各別のキングピン回りに左右に操向せしめて行われる。
【0003】
このような操舵を行わせるための車両用操舵装置として、操舵手段の操作に応じて軸回りに回転するピニオンと、車体の左右方向に延設され、その中途部に適長に亘って前記ピニオンに噛合するラック歯を形成してあるラック軸とを備え、前記ピニオンの回転を前記ラック軸の軸長方向の移動に変換し、該ラック軸の両端に各別のタイロッドを介して連結された左右の操向車輪を、夫々のキングピンに枢支されたナックルアームを介して押し引きする構成としたラックピニオン式の操作装置が広く用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図4は、以上の如き操舵により実現される車両の旋回状態の説明図である。図示の車両Aは、左右の前輪WL ,WR の操舵により右旋回している状態にあり、このとき左右の前輪WL ,WR は、夫々図中にCL ,CR として示す如く、両輪WL ,WR 間の輪距(トレッド)Tの相当分だけ異なる曲率を有する円形の軌跡上を通る。
【0005】
このような右旋回走行を理想的に行わせるには、旋回軌跡の内側に位置する右前輪WR の操向角度を外側に位置する左前輪のWL の操向角度よりも大きくし、両前輪WL ,WR を夫々の走行軌跡CL ,CR の接線方向に正しく向ける必要がある。しかしながら、前述したラックピニオン式の操舵装置においては、単一のラック軸の軸長方向移動によって左右の前輪WL ,WR の操向がなされるため、両前輪WL ,WR の操向角度は実質的に同じであり、左前輪WL は、右前輪WR の走行軌跡CR と同一曲率を有する本来の走行軌跡CL ′(図4中に2点鎖線により示す)と実際の走行軌跡CL との間にて路面に対する横滑りを伴って移行することとなり、タイヤの摩耗、運動エネルギの損失、操舵感の悪化等の種々の不具合を招来するという問題があった。
【0006】
この問題は、左旋回の場合においても、また、ボールねじ式等の他の形式の操舵装置を備える車両においても同様に発生する問題であり、特に、輪距の大きい大型車両の急旋回時に影響が大きく、左右の操向車輪の操向角度を異ならせることが可能な操舵装置の実現が切望されている。
【0007】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵に応じた左右の操向車輪の操向角度を適宜に異ならせ、路面に対する横滑りに起因する種々の不具合を解消し得る簡素な構成の車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1発明に係る車両用操舵装置は、操舵手段の操作に応じたピニオンの回転を車両の左右両側に配した操向車輪に伝え、これらの操向車輪を操向せしめて操舵を行わせる構成とした車両用操舵装置において、前記ピニオンに噛合するラック歯を有し、前記車両の左側への延長端を同側の操向車輪に連結してある第1のラック軸と、前記ピニオンに噛合するラック歯を有し、前記車両の右側への延長端を同側の操向車輪に連結してある第2のラック軸とを備えることを特徴とする。
【0009】
本発明においては、ステアリングホイール等の操舵手段の操作に応じて軸回りに回転するピニオンに2つのラック軸を噛合させ、一方のラック軸(第1のラック軸)の端部を左側の操向車輪に、また他方のラック軸(第2のラック軸)を右側の操向車輪に、従来の操舵装置におけると同様に、タイロッド及びナックルアームを介して連結し、前記ピニオンの回転に伴う第1のラック軸の移動により左側の操向車輪を操向し、同じく第2のラック軸の移動により右側の操向車輪を操向する。
【0010】
また本発明の第2発明に係る車両用操舵装置は、第1発明における第1,第2のラック軸のラック歯が、夫々の操向車輪への連結端に向けて減少又は増大する不等ピッチを有して形成してあることを特徴とする。
【0011】
この発明においては、第1,第2のラック軸に、夫々の操向車輪への連結端に向けて減少、又は増大する不等ピッチを有するラック歯を形成して、ピニオンの回転に応じた第1,第2のラック軸の移動量が、一方が大きいとき他方が小さくなるようにし、移動量が大きいラック軸により旋回軌跡の内側の操向車輪を操向し、また移動量が小さいラック軸により旋回軌跡の外側の操向車輪を操向して、左右の操向車輪が夫々の旋回軌跡の接線方向に向くようにし、横滑りのない望ましい旋回挙動を実現する。ラック歯のピッチは、形成範囲の全域に亘って連続的に変化させてもよく、また段階的に変化させてもよい。
【0012】
また本発明の第3発明に係る車両用操舵装置は、第1又は第2発明における第1,第2のラック軸を操向車輪に連結する連結部材のラック軸側の連結部が、前記第1,第2のラック軸と平行をなす同一軸心上に位置させるべく、夫々のラック軸に対してオフセットしてあることを特徴とする。
【0013】
この発明においては、第1,第2のラック軸を操向車輪に連結する連結部材のラック軸側の連結部を、一方又は両方のオフセットにより、第1,第2のラック軸と平行をなす同一の軸心上に位置させ、これらの連結端と左右の操向車輪との位置関係を同一とし、タイロッド、ナックルアーム等の連結用部品の共通化を図る。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図1は、本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。本図に示す如く、車両用操舵装置は、図示しない車体の左右に配された一対の操向車輪WL ,WR を操向せしめるための舵取機構1と、操舵のために回転操作されるステアリングホイール(操舵手段)2とを備えている。
【0015】
舵取機構1は、車体の左右方向に延設された筒形をなすラックハウジングHの内部に軸長方向への移動自在に支持された第1,第2のラック軸11,12を備え、ラックハウジングHの両端から夫々突出する第1,第2のラック軸11,12の端部を左右の操向車輪WL ,WR のナックルアーム13,13に各別のタイロッド14,14を介して連結してなり、前記第1,第2のラック軸11,12の移動により各別のタイロッド14、14を介してナックルアーム13,13を押し引きし、左,右の操向車輪WL ,WR を夫々操向せしめる構成となっている。
【0016】
ラックハウジングHの一側半部には、これと交叉するようにピニオンハウジングH1 が連設されている。該ピニオンハウジングH1 の内部には、軸心回りでの回動自在にピニオン軸15が支承されており、該ピニオン軸15の中途部には、ピニオン16が一体形成されている。
【0017】
またピニオン軸15の上端部は、ピニオンハウジングH1 の上部に突出させてあり、この突出端は、ユニバーサルジョイント3a、中間軸3b及びユニバーサルジョイント3cを介してコラム軸20に連結されている。コラム軸20は、車体の一部に軸回りでの回転自在に支持され、図示しない車室内部の運転席に向けて後上方に延長されており、この延長端には、操舵手段としてのステアリングホイール2が固着されている。
【0018】
ラックハウジングHの内部に支持された第1のラック軸11と第2のラック軸12とは、ピニオンハウジングH1 との交叉部において互いに平行をなしてオーバラップさせてある。このオーバラップ部には、夫々適長に亘ってラック歯 11a,12aが形成されており、これらのラック歯 11a,12aは、前記ピニオン16の軸長方向の異なる位置に、径方向の同側から噛合させてある。
【0019】
以上の構成により、操舵手段としてのステアリングホイール2に回転操作力が加えられた場合、コラム軸20が軸回りに回転し、この回転が、ユニバーサルジョイント3c、中間軸3b及びユニバーサルジョイント3aを介してピニオン軸15に伝達され、該ピニオン軸15及びピニオン16が軸回りに回転する。この回転は、ラック歯 11aとの噛合部において運動変換されて第1のラック軸11に伝えられ、またラック歯 12aとの噛合部において運動変換されて第2のラック軸12に伝えられ、これらのラック軸11,12が軸長方向に移動せしめられる。
【0020】
ここで第1のラック軸11と第2のラック軸12とは、前記ピニオン16の径方向の同側から噛合させてあり、該ピニオン16の回転に応じた両ラック軸11,12の移動は互いに同向きに生じ、これらが、ステアリングホイール2側から見て左向きに移動した場合、コラムハウジングH内から押し出される第1のラック軸11により左側の操向車輪WL のナックルアーム13が押され、同時に、コラムハウジングH内に引き込まれる第2のラック軸12により右側の操向車輪WR のナックルアーム13が引かれて、これらの操向車輪WL ,WR は右に操向され、車両は右方向に旋回せしめられる。
【0021】
逆に、第1,第2のラック軸11,12が右向きに移動した場合、第1のラック軸11により左側の操向車輪WL のナックルアーム13が引かれ、第2のラック軸12により右側の操向車輪WR のナックルアーム13が押される結果、これらの操向車輪WL ,WR は左向きに操向され、車両は左方向に旋回せしめられる。
【0022】
なお、ラックハウジングHの外部に突出する第1,第2のラック軸11,12の端部には、前記タイロッド14,14の連結部に向けて径方向のオフセット部 11b,12bが設けてあり、各別のタイロッド14,14による操向車輪WL ,WR への連結が、第1,第2のラック軸11,12と平行であり、略同一の軸心上にてなされるように構成されている。これにより、車体の左右に配された操向車輪WL ,WR に対する第1,第2のラック軸11,12の位置関係が略同一となり、タイロッド14,14、ナックルアーム13,13等の連結のための部品を共通化することが可能となる。
【0023】
以上の如く本発明に係る車両用操舵装置においては、操舵手段としてのステアリングホイール2の操作に応じたピニオン16の回転が、該ピニオン16に噛合する第1,第2のラック軸11,12により左,右の操向車輪WL ,WR に各別に伝えられて操舵がなされる。このとき、ピニオン16の回転量に対する第1,第2のラック軸11,12の移動量は、これらに形成されたラック歯 11a,12aの形成態様、より具体的には、ラック歯 11a,12aのピッチにより定まるから、第1,第2のラック軸11,12に異なる形態のラック歯 11a,12aを形成することにより、ステアリングホイール2の操作に応じて左,右の操向車輪WL ,WR を異なる角度にて操向させることができる。
【0024】
図2は、第1,第2のラック軸11,12におけるラック歯 11a,12aの望ましい形成態様を示す説明図である。本図は、左右の操向車輪WL ,WR が進行方向に向いた中立状態を示しており、前記ピニオン16は、第1,第2のラック軸11,12に形成されたラック歯 11a,12aに、夫々の形成域の略中央において噛合した状態にある。なお本図においては、ラック歯 11a,12aを直歯により示してあるが、これらは、図1に示す如く、第1,第2のラック軸11,12の軸長方向に対して所定角度傾斜した斜歯としてもよい。
【0025】
図示の如く第1のラック軸11のラック歯 11aは、図示の噛合部の両側に適長に亘って中間ピッチ域Xを備え、操向車輪WL への連結側となる前記中間ピッチ域Xの一側に、より大きいピッチを有する大ピッチ域Yを備え、また他側に、より小さいピッチを有する小ピッチ域Zを備えており、操向車輪WL への連結端に向けて減少する不等ピッチを有して形成されている。同様に第2のラック軸12のラック歯 12aも、図示の噛合部の両側に適長に亘って中間ピッチ域Xを備え、操向車輪WR への連結側となる前記中間ピッチ域Xの一側に、より大きいピッチを有する大ピッチ域Yを備え、また他側に、より小さいピッチを有する小ピッチ域Zを備えており、操向車輪WR への連結端に向けて減少する不等ピッチを有して形成されている。
【0026】
図3は、以上の如きラック歯 11a,12aを備える本発明に係る車両用操舵装置の動作説明図である。図3(a)には、右操舵がなされた状態が示されている。このとき、ステアリングホイール2の操作に伴うピニオン16の回転により第1,第2のラック軸11,12が図の右向きに移動するが、第1のラック軸11の移動は、ラック歯 11aに対するピニオン16の噛合位置が、中間ピッチ域Xから小ピッチ域Zへの移行を伴って生じるのに対し、第2のラック軸12の移動は、ラック歯 12aに対するピニオン16の噛合位置が、中間ピッチ域Xから大ピッチ域Yへの移行を伴って生じる。
【0027】
従って、ピニオン16の回転に応じた第1のラック軸11の移動長さは、第2のラック軸12の移動長さよりも小となり、図示の如く、第1のラック軸11により操向される左側の操向車輪WL の操向角度αL は、第2のラック軸12により操向される右側の操向車輪WR の操向角度αR よりも小となり、この状態でなされる右旋回走行においては、旋回軌跡の内,外となる右,左の操向車輪WR ,WL が夫々の旋回軌跡の接線方向に略一致し、路面に対する横滑りが抑制されて、タイヤの摩耗、運動エネルギの損失、操舵感の悪化等の不具合の発生を防止することができる。
【0028】
図3(b)には、左操舵がなされた状態が示されている。このとき、ステアリングホイール2の操作に伴うピニオン16の回転により第1,第2のラック軸11,12が図の左向きに移動するが、右操舵の場合とは逆に、第2のラック軸12の移動長さが第1のラック軸11の移動長さよりも小となる。従って、第2のラック軸12により操向される右側の操向車輪WR の操向角度αR は、第1のラック軸11により操向される左側の操向車輪WL の操向角度αL よりも小となり、この状態でなされる左旋回走行においても、右旋回走行の場合と同様、旋回軌跡の内,外となる左,右の操向車輪WL ,WR が夫々の旋回軌跡の接線方向に略一致し、路面に対する横滑りが抑制された状態でなされ、タイヤの摩耗、運動エネルギの損失、操舵感の悪化等の不具合の発生を防止することができる。
【0029】
なお図2及び図3に示すラック歯 11a,12aの形成態様は、単なる例示であり、他の形成態様を採用してもよい。例えば、図2においては、大ピッチ域Y、中間ピッチ域X及び小ピッチ域Zの並設により、ラック歯 11a,12aを、段階的にピッチを変える不等ピッチに形成してあるが、形成域の全体に亘って連続的にピッチを変える不等ピッチに形成してもよい。
【0030】
また図2においては、操向車輪との連結端に向けてピッチを増大するようにしてあるが、逆に、操向車輪との連結端に向けてピッチを減少する不等ピッチとしてもよく、このような不等ピッチは、操向車輪との連結部材の構成及び配置が相違する場合、又は、第1,第2のラック軸11,12のラック歯 11a,12aのピニオン16に対する噛合が実施の形態の逆側からなされている場合に必要となる。
【0031】
更に以上の実施の形態は、操舵手段としてのステアリングホイール2の操作をコラム軸20を介して舵取機構1に直接的に伝えるマニュアル式の操舵装置への適用例について述べたが、以上の操舵を電動アクチュエータ又は油圧アクチュエータの発生力により補助する構成としたパワーステアリング装置においても本発明の適用は可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0032】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る車両用操舵装置においては、操舵手段の操作に応じて軸回りに回転するピニオンに2つのラック軸を噛合させ、これらのラック軸を左右の操向車輪に各別に連結したから、操舵手段の操作に応じた左右の操向車輪の操向角度を、夫々のラック軸におけるラック歯の形成態様に応じて異ならせることができ、例えば、操向車輪への連結端に向けて減少又は増大する不等ピッチを有するラック歯を形成することにより、旋回軌跡の内側の操向車輪の操向角度を、外側の操向車輪の操向角度よりも大きくし、横滑りのない望ましい旋回挙動を実現し、タイヤの摩耗、運動エネルギの損失、操舵感の悪化等の不具合の発生を防止することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。
【図2】第1,第2のラック軸におけるラック歯の望ましい形成態様を示す説明図である。
【図3】本発明に係る車両用操舵装置の動作説明図である。
【図4】車両の旋回状態の説明図である。
【符号の説明】
1 舵取機構
2 ステアリングホイール(操舵手段)
11 第1のラック軸
11a ラック歯
12 第2のラック軸
12a ラック歯
14 タイロッド(連結部材)
15 ピニオン軸
16 ピニオン
20 コラム軸
H ラックハウジング
WL 操向車輪
WR 操向車輪
Claims (3)
- 操舵手段の操作に応じたピニオンの回転を車両の左右両側に配した操向車輪に伝え、これらの操向車輪を操向せしめて操舵を行わせる構成とした車両用操舵装置において、
前記ピニオンに噛合するラック歯を有し、前記車両の左側への延長端を同側の操向車輪に連結してある第1のラック軸と、
前記ピニオンに噛合するラック歯を有し、前記車両の右側への延長端を同側の操向車輪に連結してある第2のラック軸と
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。 - 前記第1,第2のラック軸のラック歯は、夫々の操向車輪への連結端に向けて減少又は増大する不等ピッチを有して形成してある請求項1記載の車両用操舵装置。
- 前記第1,第2のラック軸を操向車輪に連結する連結部材のラック軸側の連結部は、前記第1,第2のラック軸と平行をなす同一軸心上に位置させるべく、夫々のラック軸に対してオフセットしてある請求項1又は請求項2記載の車両用操舵装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002245446A JP2004082838A (ja) | 2002-08-26 | 2002-08-26 | 車両用操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2002245446A JP2004082838A (ja) | 2002-08-26 | 2002-08-26 | 車両用操舵装置 |
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JP2004082838A true JP2004082838A (ja) | 2004-03-18 |
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JP (1) | JP2004082838A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012214192A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Honda Motor Co Ltd | 車両用ステアリング装置 |
-
2002
- 2002-08-26 JP JP2002245446A patent/JP2004082838A/ja active Pending
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