JP4382623B2 - バーハンドル車両におけるパワーステアリング及びバーハンドル車両 - Google Patents

Description

本発明は、バーハンドル車両におけるハンドル操舵力をアシストさせるパワーステアリングと、そのパワーステアリングを備えたバーハンドル車両に関する。

鞍乗りタイプの車両として、例えば、四輪バギーがある。この四輪バギーは、バーハンドルを備えたステアリング機構を介して前輪を操舵するように構成されている。

しかしながら、丸ハンドルを備えた車両は、比較的に車両重量が重い為に、ハンドル角に対し、前輪の操舵角を所要のギア比で減速させて前輪を倍力させているのに対し、四輪バギーのような軽量な車は、ハンドル操作入力が比較的に軽い為、ギア比で減速させて前輪を倍力する必要もないことと、車両のコンセプト上、バーハンドルが適している為、当構造が採用されている。
しかしながら、より快適性を向上するにあたり、ハンドル操作荷重を軽くすることも望まれている。

そこで、快適性をより向上する為に、例えば、ステアリングシャフトの上部側を支持する支持部とステアリングシャフトの下部側を支持する支持部との間に、上部側フレームパイプに支持された電動式パワーステアリング装置を介挿して、操舵力をアシストさせることが提案されている。

この電動式パワーステアリング装置は、回動自在に軸支された入力軸と出力軸が、トーションバーによって弾性的に結合され、そのトーションバーの捻れ量に基づいてトルク量を検出し、そのトルク量等に基づいて出力軸と噛合されたギアを電動モータで駆動して操舵力をアシストするものである（例えば特許文献１参照）。

特許２６６３４５４号（第２頁、図１）

しかしながら、上記したように快適性をより向上させてはいるものの、四輪バギーのような小型の車両は、ステアリングパワーアシスト装置を取り付けるに当たり、スペースに制限がある為、小型の装置が必要となる。

そこで本発明は、例えば四輪バギーのような車両に対しても、広く用いられている小型のトルクセンサを実装することができるバーハンドル車両におけるパワーステアリングと、バーハンドル車両を提供することを目的とする。

上記技術的課題を達成するために、本発明にかかるパワーステアリングは、下記の技術的手段を講じた。
すなわち、請求項１にかかるバーハンドル車両におけるパワーステアリングは、入力軸と出力軸とを備え夫々の軸が回動可能に支持されたステアリングシャフト部と、前記入力軸と前記出力軸との間を連結するトーションバーと前記トーションバーにかかるトルク量を検出するトルクセンサとからなるトルクセンサ部と、前記出力軸と係合され、前記トルクセンサ部でセンシングされた前記トルク量等に基づいて操舵力をアシストさせるパワーアシスト部とを備えたバーハンドル車両におけるパワーステアリングにおいて、前記トルクセンサ部を迂回して一端が前記入力軸に係合されると共に他端が前記出力軸に係合された連結杆を前記トーションバーとは別に備え、前記トーションバーと前記連結杆に前記トルク量が同時にかかるようにして前記トルク量を分散させ、前記トルク量を低減させるサブステアリング部を備えたことを特徴とする。
請求項２にかかるバーハンドル車両におけるパワーステアリングは、請求項１において、前記連結杆は、前記入力軸と前記出力軸の双方から軸交差方向に向かって突出された支持アームを介して、前記入力軸と前記出力軸とに接続されていることを特徴とする。
請求項３にかかるバーハンドル車両におけるパワーステアリングは、請求項２において、前記連結杆は、少なくとも１本で構成されていることを特徴とする。
請求項４にかかるバーハンドル車両におけるパワーステアリングは、請求項２又は３において、前記連結杆は、前記トルクセンサ部を挟んで対向して配設されていることを特徴とする。
請求項５にかかるバーハンドル車両におけるパワーステアリングは、請求項２〜４の何れかにおいて、前記支持ア−ムは、前記入力軸又は前記出力軸の嵌合される嵌合孔が中央部に設けられ、両先端に凹部が形成されると共に、該中央部から両先端に向かって漸次肉薄となっており、前記連結杆は、コ字状に折り曲げ形成されると共に両端部を圧潰されて肉薄にされており、前記両端部間に位置したストレート部が前記支持アームの前記凹部に嵌着させると共に前記端部が前記支持アームの中央部に螺着されて、対となる前記連結杆とで前記トルクセンサ部を挟んで対向するように、かつ、迂回するように両前記支持アーム間に架設されていることを特徴とする。
請求項６にかかるバーハンドル車両は、請求項１〜５の何れか１項に記載のバーハンドル車両におけるパワーステアリングと、バーハンドルとを備えたことを特徴とする。

請求項１によれば、トルクセンサ部に負荷されるトルクを低減させるようにトルクセンサ部を迂回して入力軸と出力軸とを結ぶように連結されたサブステアリング部を設けたことによって、どのようなタイプの車両においても、小型のトルクセンサを実装することができる。

請求項２によれば、トルクセンサ部に負荷されるトルクを、一端を入力軸に係合され他端が出力軸に係合された連結杆で低減させたから、簡素な構成でもってサブステアリング部を構成することができ、したがって、生産性の良い小型のトルクセンサを実装できるバーハンドル車両におけるパワーステアリングを提供できる。

請求項３によれば、入力軸と出力軸の双方から軸交差方向に向かって突出された支持アーム間に連結杆を架設する構成にしたから、支持アームの長さ、連結杆の機械的強度（軸径や長さも含む）等に基づいて、トルクセンサに作用する本来の負荷（サブステアリング部を設けていない場合の負荷）から低減させる量が容易に算出することができ、設計の容易性を向上することができる。

請求項４および５によれば、上記した効果は、少なくとも１本の連結杆で構成されていれば達成することができ、さらに、トルクセンサ部を挟んで対向して連結杆を配設することで、入力軸や出力軸、連結杆などに、バランス良く負荷がかかり、したがって、耐久性のあるサブステアリング部を構成することができる。

請求項６によれば、丸ハンドルを備えた自動車用のトルクセンサを用いることで、生産性の良いパワーステアリングを提供できる。
請求項７によれば、小型のトルクセンサを実装したパワーステアリングを採用したことで、生産性の優れたバーハンドル車両を提供できる。

次に、本発明にかかるバーハンドル車両におけるパワーステアリングの実施の形態を説明する。なお、本実施の形態は、本発明にかかるパワーステアリングを組み込んだ、所謂鞍乗りタイプの四輪バギーＡを例示しており、要部であるパワーステアリング以外の構成の詳細な説明は省略する。なお、図中、符号Ａは四輪バギーを、符号７はパワーステアリングを示す。

本実施の形態にかかる四輪バギーＡは、図１に示すように、骨組みとなる車体フレーム１と、車体フレーム１に基部が接続された懸架装置２と、その懸架装置２と車体フレーム１に支持された２本１組の前輪３及び２本１組の後輪４と、伝達機構（図示せず）を介して後輪４と接続され減速機構（図示せず）が内装されたエンジン部（図示せず）と、運転者が鞍乗り状に着座するシート部５と、車体フレーム１に支持され伝達機構６を介して前輪３と接続されたパワーステアリング７と、パワーステアリング７の頂部に設けられたバーハンドル８と、を備えて構成され、シート部５に着座した運転者のハンドル操作、スロットル操作、ギア操作などによって自走するように構成されている。

次に、図２及び図３を参照しながら、本発明の要部であるパワーステアリング７について説明する。
本実施の形態にかかるパワーステアリング７は、図２に示すように、ステアリングシャフト部７ａと、トルクセンサ部７ｂと、サブステアリング部７ｃと、パワーアシスト部７ｄと、を備えてなる。

ステアリングシャフト部７ａは、略U字状に形成され車体フレーム１に支持されたステアリングホルダ７ｅで回動可能に支持された中空状の第１入力軸７０１と、その第１入力軸７０１の下部に固着された第２入力軸７０２とその第２入力軸７０２に挿嵌され段付き形成された第３入力軸７０３とで構成された入力軸７０４と、その入力軸７０４の中心線上、下方に，後述するパワーアシスト部７ｄに枢着され車体フレーム１に支持された伝達機構６を介して前輪３と接続された出力軸７０５とを備えてなる。

トルクセンサ部７ｂは、丸ハンドルを備えた自動車用のトルクセンサであり、第３入力軸７０３の下端面に設けられた所要深さのセレーション孔７０６に噛合されると共に連通孔７０７が設けられた第１タイロッド７０８と、その第１タイロッド７０８の連通孔７０７に挿通されると共に上部が第１タイロッド７０８上部と平行ピン（図示せず）で軸着され、軸中央域が第１タイロッド７０８の連通孔７０７周面に接触しないように両軸端より縮径されたトーションバー７０９と、第１タイロッド７０８の下部が遊挿されると共にトーションバー７０９の下部が嵌着され、下端面に設けられた所要深さのセレーション孔７１０に出力軸７０５の上部が噛合された第２タイロッド７１１と、第１タイロッド７０８の中途部に遊挿される共に平行ピンで第２タイロッド７１１上部と止着され第１タイロッド７０８を覗くセンシング用のスリット等が周方向に亘って設けられたリング状の被検出体７１２と、センシング用のコイル７１３が内部に周設されると共にそのコイル７１３と接続されたコネクタ部７１４が形成され、ベアリング７１５を介して第１タイロッド７０８の上部を回動可能に支持させた上ケース７１６と、上ケース７１６と螺合されベアリング７１７を介して第２タイロッド７１１の中途部を回動可能に支持させた下ケース７１８と、を備えて構成される。

このように構成されたトルクセンサ部７ｂは、上ケース７１６または下ケース７１８が車体フレーム１に止着されており、入力軸７０４と出力軸７０５とを連結したトーションバー７０９の縮径部分に、前輪３部分等の抵抗によって生じる入力軸７０４と出力軸７０５と回転角の差、すなわち、歪を起こさせ、入力軸７０４と連動する第１タイロッド７０８と、出力軸７０５と連動する被検出体７１２との回転角の差を、電圧の変化として、入力軸７０４の回動方向の情報も備えた信号（トルク量）を出力するようになっている。

サブステアリング部７ｃは、嵌合孔７１９が中央部に設けられ両先端に略C字状の凹部７２０が形成されると共に該中央部から両先端に向かって正面視漸次幅狭となるように上面中途域が傾斜された一対の支持アーム７２１と、トルクセンサ部７ｂに負荷されるトルクを低減させる所要の機械的性質を有した棒材が正面視略コ字状に折り曲げ形成されると共に両端部を平面状に圧潰させた一対の連結杆７２２とを備えて構成されている。

この一対の支持アーム７２１は、その支持アーム７２１の平面同士が向き合うように、第３入力軸７０３及び第２タイロッド７１１を嵌合孔７１９にそれぞれ挿嵌させ、第３入力軸７０３の段部と第２入力軸７０２の下端面とに、及び、第２タイロッド７１１の下端面と出力軸７０５の段部とに、向きを揃えて挟持され、入力軸７０４と出力軸７０５の双方から水平方向に向かって突出されている。

また、一対の連結杆７２２は、図２及び図３に示すように、その連結杆７２２のストレート部の端部を支持アーム７２１の凹部７２０に嵌着させると共に平面状の端部が支持アーム７２１の中央部近傍に螺着されて、トルクセンサ部７ｂを挟んで対向するように、かつ、迂回するように上下の支持アーム７２１間に平行に架設されている。

パワーアシスト部７ｄは、トルクセンサ部７ｂの出力信号と車速信号等の各種の信号に基づいて駆動信号を決定し電動モータ７２３に印加させる制御部（図示せず）と、その電動モータ７２３を備えると共にその電動モータ７２３に連結されたウォームギア７２４とそのウォームギア７２４に噛合されると共に出力軸７０５に挿嵌されたウォームホイール７２５とがケース７２６に内装されてなり、操舵力をアシストさせるようになっている。

以上のように構成された本実施の形態にかかる四輪バギーＡは、シート部５に鞍乗り状に着座した運転者がバーハンドル８を操作することで、出力軸７０５と連動した前輪３部分等の抵抗によって入力軸７０４と出力軸７０５とを連結したトーションバー７０９の縮径部分にねじり応力が生じる。このとき、連結杆７２２のストレート部分に、トーションバー７０９と同時に負荷がかかり、力が分散されることでトーションバー７０９に生じる歪量を低減する。

そして、トーションバー７０９に生じた歪量に基づいてトルクセンサ部７ｂから出力した信号（入力軸７０４の回動方向の情報も備えている）と、現在の車速信号等の各種信号とに基づいて制御部が演算し、その演算結果に基づいて電動モータ７２３に駆動信号を出力してウォームギア７２４、ウォームホイール７２５を駆動し、出力軸７０５を介して操舵力をアシストする。

このように、サブステアリング部７ｃを設けたパワーステアリング７を四輪バギーＡに組み込むことで、本来であれば、自動車用のトルクセンサでは約１０倍もの負荷がかかるところを、サブステアリング部７ｃが負荷を低減して、大量生産がされている自動車用の小型のトルクセンサを実装することが可能となり、したがって、生産コストを抑えた四輪バギーＡを提供できる。

以上、本実施の形態にかかる四輪バギーを説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

例えば、本実施の形態では、上下の支持アーム７２１を同じアーム長さのものを例示しているが、たとえば、出力軸７０５側の支持アーム７２１を、入力軸７０４側の支持アーム７２１より短くしても良い。
さらに、本実施の形態では、支持アーム７２１を設けて構成しているが、このものに限定されず、たとえば、連結杆７２２を略コ字状またはＣ字状に折り曲げ形成したものを、支持アーム７２１を介さずに、直接、入力軸７０４と出力軸７０５に止着させても良い。

また、入力軸７０４と出力軸７０５とを結ぶ連結杆７２２は、少なくとも１本あれば良く、その本数は特に限定されない。
また、本実施の形態では四輪バギーを例示しているが、このものに限定されず、どのような車両に対しても適用可能である。つまり、丸ハンドルタイプの車両に本発明のパワーステアリングを用いれば、より小型のトルクセンサを用いることができる。

本実施の形態にかかる四輪バギーの概略を示した正面側斜視図である。 要部であるパワーステアリングの縦断正面図である。 図２におけるＸ−Ｘ線に沿える一部切欠した横断平面図である。

符号の説明

Ａ 四輪バギー
１ 車体フレーム
２ 懸架装置
３ 前輪
４ 後輪
５ シート部
６ 伝達機構
７ パワーステアリング
７ａ ステアリングシャフト部
７ｂ トルクセンサ部
７ｃ サブステアリング部
７ｄ パワーアシスト部
７０４ 入力軸
７０５ 出力軸
７０９ トーションバー
７２０ 凹部
７２１ 支持アーム
７２２ 連結杆
８ バーハンドル

Claims (6)

1. 入力軸と出力軸とを備え夫々の軸が回動可能に支持されたステアリングシャフト部と、
   前記入力軸と前記出力軸との間を連結するトーションバーと前記トーションバーにかかるトルク量を検出するトルクセンサとからなるトルクセンサ部と、
   前記出力軸と係合され、前記トルクセンサ部でセンシングされた前記トルク量等に基づいて操舵力をアシストさせるパワーアシスト部とを備えたバーハンドル車両におけるパワーステアリングにおいて、
   前記トルクセンサ部を迂回して一端が前記入力軸に係合されると共に他端が前記出力軸に係合された連結杆を前記トーションバーとは別に備え、前記トーションバーと前記連結杆に前記トルク量が同時にかかるようにして前記トルク量を分散させ、前記トルク量を低減させるサブステアリング部を備えたことを特徴とするバーハンドル車両におけるパワーステアリング。
2. 前記連結杆は、
   前記入力軸と前記出力軸の双方から軸交差方向に向かって突出された支持アームを介して、前記入力軸と前記出力軸とに接続されていることを特徴とする請求項１記載のバーハンドル車両におけるパワーステアリング。
3. 前記連結杆は、少なくとも１本で構成されていることを特徴とする請求項２記載のバーハンドル車両におけるパワーステアリング。
4. 前記連結杆は、前記トルクセンサ部を挟んで対向して配設されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のバーハンドル車両におけるパワーステアリング。
5. 前記支持ア−ムは、前記入力軸又は前記出力軸の嵌合される嵌合孔が中央部に設けられ、両先端に凹部が形成されると共に、該中央部から両先端に向かって漸次肉薄となっており、
   前記連結杆は、コ字状に折り曲げ形成されると共に両端部を圧潰されて肉薄にされており、前記両端部間に位置したストレート部が前記支持アームの前記凹部に嵌着させると共に前記端部が前記支持アームの中央部に螺着されて、対となる前記連結杆とで前記トルクセンサ部を挟んで対向するように、かつ、迂回するように両前記支持アーム間に架設されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のバーハンドル車両におけるパワーステアリング。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載のバーハンドル車両におけるパワーステアリングと、バーハンドルとを備えたことを特徴とするバーハンドル車両。

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