JP2978349B2 - 操舵装置 - Google Patents

操舵装置

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JP2978349B2
JP2978349B2 JP5009327A JP932793A JP2978349B2 JP 2978349 B2 JP2978349 B2 JP 2978349B2 JP 5009327 A JP5009327 A JP 5009327A JP 932793 A JP932793 A JP 932793A JP 2978349 B2 JP2978349 B2 JP 2978349B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車などの車輪を操
向する操舵装置、特にカム溝と突起よりなる操舵特性付
与機構を使用してステアリングギア比(ハンドル回転角
/タイヤ切れ角)がハンドル回転角の増大に応じて減少
するようにした操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の操舵装置には、例えば実開平4
−54769号公報に開示された前輪操舵装置がある。
これは図5に示すように、操舵ハンドルと共に回転する
入力軸と前輪を操舵する作動軸を操舵特性付与機構1を
介して連結し、この操舵特性付与機構1を、距離eだけ
互いに偏心して配置した入力軸と作動軸の何れか一方に
設けた回転フランジ2に直径方向に形成したカム溝3
と、他方に設けたピンシャフトに偏心して設けられてカ
ム溝3に係合される突起4により構成したものである。
このような前輪操舵装置によれば、操舵ハンドルの回転
角に対する車輪舵角を所望の特性で変化させることがで
きるので、ステアリングギア比をハンドル回転角の増大
に応じて減少するようにして、操舵中立位置付近におい
て切込み過ぎの感を与えることなしにハンドルを切った
状態では充分な切込み感を与えることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの技術
では、カム溝3の中心線が回転フランジ2の回転軸線O
2を通る直径と一致している、すなわち操舵ハンドルの
操舵中立位置(図5の実線参照)においてカム溝の中心
線が回転フランジ2の回転軸線O3と突起4の中心O4
を結ぶ直線と一致しているので、右操舵と左操舵の各場
合におけるステアリングギア比の変化特性は、図4の破
線で示すように左右対称となる。これに対し現実の路上
走行においては、道路の同一箇所でも内回り(左側通行
では左折、左カーブ:右側通行では右折、右カーブ)で
は外回りよりも旋回半径が小さくなるのでハンドル操舵
角が大きくなる。このため、右操舵と左操舵では操舵感
覚に差が生じるという問題がある。
【0004】本発明はこのような問題を解決して、右操
舵と左操舵の場合におけるハンドル操舵角の差をなくし
あるいは減少させて、右操舵と左操舵とで操舵感覚に差
が生じないようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このために、本発明によ
る操舵装置は、図1〜図3に例示するように、操舵ハン
ドルと連動して回転される入力側回転体38と、この入
力側回転体に対し偏心して回転自在に設けられ操舵リン
クを介して車輪を操舵する出力側回転体39と、前記入
力側回転体38と前記出力側回転体39の互いに対向す
る端面の何れか一方に形成されたカム溝47と、前記互
いに対向する端面の他方にその回転中心より偏心しかつ
軸方向に突出して設けられて前記カム溝47内に係合す
る突起48よりなり、前記操舵ハンドルの操舵中立位置
からの回転角の増大に応じて減速比を次第に減少させな
がら前記入力側回転体38の回転を前記出力側回転体3
9に伝達する操舵特性付与機構45を備えてなる操舵装
置において、前記カム溝47の中心線を、前記操舵ハン
ドルの操舵中立位置において、同カム溝が形成される前
記回転体38または39の回転中心と前記突起48の中
心を結ぶ直線に対し、同突起の中心位置で交差させたこ
とを特徴とするものである。
【0006】
【作用】操舵ハンドルと連動して回転される入力側回転
体38の回転はカム溝47及び突起48よりなる操舵特
性付与機構45を介して出力側回転体39に伝達され、
操舵リンクを介して車輪を操舵する。ハンドル操舵角の
増大に応じてステアリングギア比は次第に減少するが、
カム溝47の中心線は、操舵ハンドルの操舵中立位置に
おいて、それが形成される回転体38または39の回転
中心と突起48の中心位置を結ぶ直線に対し交差させて
いるので、右操舵と左操舵の各場合におけるステアリン
グギア比の変化特性は、図4の実線に示すように左右非
対称となる。そして内回りの場合には外回りの場合より
もハンドル操舵角に対するステアリングギア比の減少の
割合が大となるように、カム溝47の中心線の形状を選
択することにより、道路の同一箇所における内回りの場
合と外回りの場合のハンドル操舵角の差は減少し、ある
いは同一となる。
【0007】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、道路の
同一箇所における内回りの場合と外回りの場合のハンド
ル操舵角の差は減少し、あるいは同一となるので、右操
舵と左操舵とで操舵感覚に差が生じるという問題は軽減
あるいは解消される。
【0008】
【実施例】以下に添付図面に示す実施例により、本発明
の説明をする。図1に示すように、本実施例の操舵装置
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及びラックハウジング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
弾性的に相対回動可能に連結されている。入力軸11の
後側にはこれと平行に偏心して中間回転部材(入力側回
転体)38が軸受19を介してラックハウジング10b
により支持され、この両者11,38の回転軸線O1,
O2の間の偏心量はeである。中間回転部材38の前半
部に同軸的に形成された内歯ギア42と、入力軸11の
後半部11a後端に形成された入力ピニオン41は互い
に噛合して、入力軸11の回転を減速して中間回転部材
38に伝達する減速機構40を構成している。
【0009】後述する操舵特性付与機構45の出力フラ
ンジ39がキー39aを介して同軸的に前端に固定され
た出力軸13は、軸受18a,18bを介して入力軸1
1後方のラックハウジング10bに支持されている。本
実施例では出力軸13の回転軸線O3は入力軸11の回
転軸線O1と一致させたが、この両回転軸線O1,O2
は必ずしも一致させる必要はない。ラックハウジング1
0b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は連動機構
15により連動されている。本実施例においては、連動
機構15は、出力軸13に形成されたピニオン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により構成されている。ラック
バー14の両端はそれぞれ操舵リンク(図示省略)を介
して左右の前輪(図示省略)に連結されている。
【0010】次に図1及び図2により本実施例の操舵特
性付与機構45の説明をする。出力軸13の前端に固定
された出力フランジ(出力側回転体)39と対向する中
間回転部材(入力側回転体)38の後端面には、その回
転軸線O2からオフセット距離fだけ離れた直線を中心
線とするカム溝47が形成されている。また中間回転部
材38と対向する出力フランジ39の前端面には、カム
溝47と係合する突起48が出力軸13の回転軸線O3
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は両部材38,13の回転軸線O2,O
3の間の偏心量eよりも大とし、これにより突起48の
中心線O4とこれを設けた出力フランジ39の回転軸線
O3が、中間回転部材38の回転軸線O2に対し、互い
に反対側に位置するようにしている。
【0011】図2に示す操舵中立位置では、各軸線O
2,O3,O4は一直線上に並んでおり、この直線に対
しカム溝47の中心線は、突起48の中心O4の位置で
交差している。突起48は、回転軸線O3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48aに回転自在に支持され
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内に隙間なく転動可能に係合されている。
【0012】次に図3及び図4により、本実施例の操舵
特性の説明をする。図3に示すように、入力側回転体3
8が操舵中立位置(実線で示す)から角度αだけ回転す
れば、突起48の中心O4はO4′の位置に移動し、突
起48を支持する出力フランジ39は中立位置から角度
θだけ回転する。前述のように中立位置では、中間回転
部材38の回転軸線O2は出力フランジ39の回転軸線
O3と突起48の中心O4の間にあるので、出力フラン
ジ39の回転角θは中間回転部材38の回転角αが中立
位置から増大するにつれて加速度的に増大する。すなわ
ち、角度θの特性曲線の勾配は中立位置付近では小であ
り、回転角αが180度付近に近付くにつれて増大す
る。従って中間回転部材38と出力フランジ39の間の
減速比は、中間回転部材38の回転角αが中立位置から
離れて180度付近に近付くにつれて次第に減少する。
そして、減速機構40の減速比は一定であり、出力軸1
3の回転角に対する前輪の操舵角の減速比もほゞ一定値
であるので、ステアリングギア比は、図4の実線に示す
ように、中間回転部材38の回転角αが中立位置から離
れて180度付近に近付くにつれて次第に減少する。
【0013】前述のように中立位置では、回転軸線O3
と中心O4を結ぶ直線に対しカム溝47の中心線は中心
O4の位置で交差しているので、このステアリングギア
比の減少の特性も時計回転方向と反時計回転方向とでは
非対称となり、図示の実施例では左操舵の場合に中間回
転部材38が反時計方向に回転し、そのときの方が右操
舵のときよりもステアリングギア比の減少の程度が大で
あり、これは日本のような左側通行の国向けの仕様であ
る。なお、ステアリングギア比の減少の程度は、比r
(=e/R)の増大に応じて大となる。
【0014】図1に示すように、本実施例の前輪操舵装
置は、サーボ弁20とパワーシリンダ30よりなる動力
舵取装置を備えている。サーボ弁20のロータ弁部材2
1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1
1の後半部11aに連結されている。弁ハウジング10
aにはサーボ弁20の4つのポート25,26,27
a,27bが形成されている。パワーシリンダ30はラ
ックハウジング10bと一体的に形成されてラックバー
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に固定されてシリンダ31の内周に液密に
嵌合されるピストン32により構成されている。パワー
シリンダ30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。
【0015】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、エンジンまたはモータ
により作動される供給ポンプ35からパワーシリンダ3
0の各作動室に対する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、各ポート25,2
6,27a,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11,11aの間の
捩りばね特性を変化させて操舵特性を変化させる反力機
構29が設けられているが、詳細な構造は省略する。
【0016】次に上記実施例の作動の説明をする。入力
軸11及びその後半部11aがハンドル軸を介して操舵
ハンドル(何れも図示省略)により回転されれば、中間
回転部材38は減速機構40により減速して回転され
る。図2及び図3の実線に示す前輪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48b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、この回転は連動
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。
【0017】動力舵取装置のステアリングギア比は、図
4の実線に示すように操舵ハンドルの回転角が操舵中立
位置から増大するにつれて次第に減少し、その減少の程
度は左操舵の場合の方が右操舵の場合よりも大である。
日本のような左側通行の国では、道路の同一箇所を曲が
る場合、内側となる左回りのときの方が外側となる右回
りのときよりも旋回半径を小さくしなければならない
が、前述のように本実施例によれば左回りのときは同一
のハンドル操舵角でより小さい旋回半径が得られ、従っ
て道路の同一箇所における右操舵と左操舵の際のハンド
ル操舵角の差は減少し、これにより操舵の向きによる操
舵感覚の差も減少する。
【0018】この操舵感覚の差は図2及び図3のオフセ
ット距離fを変えることにより調整することができる。
またカム溝47の中心線を適当な曲線に変更することに
より、この操舵感覚の差を更に微細に調整しあるいはな
くすこともできる。また、右側通行国向けの仕様の場合
は、カム溝47の中心線の形状を、操舵中立位置におけ
る中間回転部材38の回転中心と突起48の中心を結ぶ
直線に対して左側通行国向け仕様のカム溝47の形状と
対称となる形状にすればよい。
【0019】なお上記各実施例では、中間回転部材38
にカム溝47を形成し出力フランジ39に突起48を設
けた例につき説明したが、本発明はこれと逆に出力フラ
ンジ39にカム溝47を形成し中間回転部材38に突起
48を設けて実施することもできる。このようにした場
合は、図4の特性曲線の形状が多少変わるが、本質的作
用効果には何の差も生じない。
【0020】また、上記実施例は、油圧式動力舵取装置
使用した場合の例について説明したが、本発明は動力舵
取装置を使用しない舵取装置に使用することもできる。
また本発明は、連動機構15としてボールスクリュー
式、ウオームピン式などラックピニオン式以外のものを
使用した前輪操舵装置に実施することもでき、更に、前
輪操舵装置に限らず、後輪操舵装置に適用することもで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による操舵装置の一実施例の全体縦断
面図である。
【図2】 図1の2−2線に沿った操舵特性付与機構の
断面図である。
【図3】 図1の実施例の操舵特性付与機構の作動の説
明図である。
【図4】 舵取装置のステアリングギア比特性の説明図
である。
【図5】 従来技術の操舵特性付与機構の図2に対応す
る断面図である。
【符号の説明】
38…入力側回転体(中間回転部材)、39…出力側回
転体(出力フランジ)、45…操舵特性付与機構、47
…カム溝、48…突起。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久代 育生 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 加藤 廉享 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田 工機株式会社内 (72)発明者 夏目 正則 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田 工機株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−178222(JP,A) 特開 平6−72344(JP,A) 特開 平6−72342(JP,A) 特開 平3−227772(JP,A) 実開 平4−54769(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 5/06 - 5/22 B62D 3/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】操舵ハンドルと連動して回転される入力側
    回転体と、 この入力側回転体に対し偏心して回転自在に設けられ操
    舵リンクを介して車輪を操舵する出力側回転体と、 前記入力側回転体と前記出力側回転体の互いに対向する
    端面の何れか一方に形成されたカム溝と、前記互いに対
    向する端面の他方にその回転中心より偏心しかつ軸方向
    に突出して設けられて前記カム溝内に係合する突起より
    なり、前記操舵ハンドルの操舵中立位置からの回転角の
    増大に応じて減速比を次第に減少させながら前記入力側
    回転体の回転を前記出力側回転体に伝達する操舵特性付
    与機構を備えてなる操舵装置において、 前記カム溝の中心線を、前記操舵ハンドルの操舵中立位
    置において、同カム溝が形成される前記回転体の回転中
    心と前記突起の中心を結ぶ直線に対し、同突起の中心位
    置で交差させたことを特徴とする操舵装置。
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