JP5645061B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
また、操舵モータの回転を、ピニオンおよび操向ギヤによる減速を経てキングピンに伝達することにより、キングピンを回動させて前輪を操舵する車両用操舵装置が提案されている(例えば特許文献2を参照)。
また、ハンドルの回転角の検出信号に基づいて演算された転舵輪角度信号に応じて、転舵輪の舵角を変える旋回機構を設けたフォークリフトが提案されている(例えば特許文献4を参照)。
また、上記転舵軸の上記端部を中心とする、上記タイロッドの揺動方向および上記第1のリンクの揺動方向が、互いに逆向きになるようにしてある場合がある(請求項2)。この場合、転舵輪の転舵角の増大に応じて、転舵軸の軸方向に対するタイロッドの傾斜角が増大するときに、転舵軸の軸方向に対する第1のリンクの傾斜角を増大させることができる。したがって、転舵に際して、路面反力によるラジアル荷重の増大に応じて、上記ラジアル荷重に抗する反対荷重を増大させることができ、転舵軸のラジアル負荷の低減に寄与することができる。
例えば、上記付勢機構としては、上記ナックルアームおよび上記第1のリンクに係合し、上記ナックルアームおよび上記第1のリンクの交差角度を拡げるばね部材であってもよい。その場合、簡単な構成で枢軸を長孔の第1の端部に付勢することができる。
また、本発明は、操舵部材の操作に伴って、軸方向に駆動される転舵軸と、上記転舵軸の端部にタイロッドを介して連結され、転舵輪をキングピン回りに揺動可能に支持するナックルアームと、路面から上記転舵軸の上記端部に伝達されるラジアル荷重に抗する反対荷重を、上記転舵軸の上記端部に付与する反対荷重付与機構と、を備え、上記反対荷重付与機構(124A)は、上記転舵軸の軸方向移動に連動する第1の要素としての第1のリンク(32)と、上記キングピンの変位に連動し、上記第1の要素と係合する第2の要素としての第2のリンク(33)と、を含み、上記第1のリンクは、上記転舵軸の上記端部に回転可能に支持された第1の端部(321)と、上記第2の端部(322)と、を含み、上記第2のリンクは、上記キングピン回りに回転可能に支持された第1の端部(331)と、第2の端部(332)と、を含み、上記第1のリンクの上記第2の端部および上記第2のリンクの上記第2の端部が、所定の軸線(C1)回りに相対回転可能に連結され、上記所定の軸線回りに、上記第1のリンクを上記第2のリンクに対して回転駆動可能な回転アクチュエータ(34)を備える場合がある(請求項4)。
図1は本発明の第1の実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、本車両用操舵装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2と左右の転舵輪3A,3Bとの機械的な結合が解除された、いわゆるステアバイワイヤシステムを構成している。
転舵用アクチュエータ4の駆動力(出力軸の回転力)は、転舵軸6に関連して設けられた運動変換機構(たとえば、ボールねじ機構)により、転舵軸6の軸方向X1(車幅方向)の直線運動に変換される。この転舵軸6の直線運動は、転舵軸6の両端から突出して設けられた左右のタイロッド7A,7Bに伝達され、左右のナックルアーム8A,8Bの回動を引き起こす。これにより、対応するナックルアーム8A,8Bに支持された転舵輪3A,3Bの転舵が達成される。
転舵軸6、タイロッド7A,7Bおよびナックルアーム8A,8Bなどにより、転舵輪3A,3Bを転舵するための転舵機構100が構成されている。転舵軸6を支持するハウジング5は、図示しないブラケット等を介して車体に固定されている。
回転シャフト9の操作部材2とは反対側の端部には、例えば渦巻きばね等からなる弾性部材11が車体との間に結合されている。この弾性部材11は、反力用アクチュエータ10が操舵部材2にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、操舵部材2を直進操舵位置に復帰させる。
上記のセンサ類12〜18の各検出信号は、マイクロコンピュータを含む構成の電子制御ユニット(ECU)からなる車両制御手段としての制御装置19に入力されるようになっている。
一方、制御装置19は、センサ類12〜18が出力する検出信号に基づいて、操舵部材2の操舵方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路20Bを介して、反力用アクチュエータ10を駆動制御(反力制御)する。
第2のリンク26は、キングピン21の回りに回転可能に支持された第1の端部261と、第2の端部262とを有している。また、第2のリンク26の第2の端部262に設けられた枢軸29が、第1のリンク25の長孔28に、回転可能に且つ長手方向Y1に摺動可能に嵌合され連結されている。第1のリンク25の長孔28は、第1のリンク25の第1の端部251に近接する第1の端部281と、第2の端部282とを有している。
具体的には、図3は、転舵角がゼロであるニュートラルの状態であり、転舵輪3Aを右転舵するために、転舵軸6の左側の端部61が、左方に伸長するためにタイロッド7Aおよび第1のリンク25を左方に押している状態(転舵輪3Aの右転舵を開始しようとする状態)である。
図3に示すニュートラルの状態から図4の状態を経て図5に示す最大転舵角まで転舵される状態まで、後輪である転舵輪3Aが右転舵(車両が左操舵)されるときに、タイロッド7Aは、ジョイント23を中心として、右回りに揺動される。一方、第1のリンク25は、枢軸27を中心として、左回りに揺動されるようになっている。すなわち、転舵のときに、タイロッド7Aの揺動方向と、第1のリンク25の揺動方向とが、互いに逆向きになる。
また、第1のリンク25が、転舵軸6の端部61に回転可能に支持された第1の端部251と第2の端部252とを含み、第2のリンク26が、キングピン21回りに回転可能に支持された第1の端部261と第2の端部262とを含む。第1のリンク25に長手方向に延びる長孔28が形成され、その長孔28に、第2のリンク26の第2の端部262に設けられた枢軸27が、回転可能に且つ長手方向に摺動可能に連結されている。したがって、図3〜図5に示すように、枢軸27が長孔28の第2の端部281に達した状態で、すなわち、第1および第2のリンク25,26の拘束条件の数が1つ増えて第1および第2のリンク25,26が限定運動を行う状態で、長孔28の第2の端部281から転舵軸6の端部61に向かう第1のリンク25の軸力Rを用いて、転舵軸の端部に、路面反力によるラジアル荷重F1に抗する反対荷重R1を付与することができる。
なお、図6の最大転舵角の状態で、第1のリンク25および第2のリンク26が、直線状に連結されたときに、図7に示す第2の実施の形態のように、第1のリンク25および第2のリンク26が逆方向に折れ曲がることを防止するためのストッパ31を設けるようにしてもよい。ストッパ31としては、第1のリンク25および第2のリンク26の何れか一方に固定され、他方の側縁に当接可能な規制部材であってもよい。図7の例では、ストッパ31は、第1のリンク25に固定され、第2のリンク26の側縁に当接して、両リンク25,26のなす角度が180°を超えないようにする。
図10に示すニュートラルの状態では、転舵軸6の軸方向X1に対するタイロッド7Aの傾斜角が非常に小さくされている。また、図11に示すように、転舵輪3Aが最大転舵角で左転舵された状態では、軸方向X1に対するタイロッド7Aの傾斜角はゼロにされている。すなわち、ニュートラルから左転舵されるときに、路面反力によるラジアル荷重は非常に小さいので、反対荷重を付与する必要がない。
右転舵の転舵角が大きくなるほど、転舵軸6の軸方向X1に対するタイロッド7Aの傾斜角が大きくなるので、制御装置19は、転舵角センサ14により検出された転舵角δW が大きいほど、回転アクチュエータ34としての電動モータの制御電流を増大させて回転アクチュエータ34の発生トルクが大きくなるように、回転アクチュエータ34を駆動制御する。
本実施の形態において、反対荷重付与機構224Aは、第1の要素としてのセクタギヤ35と、第2の要素としてのラック36とを含んでいる。セクタギヤ35は、キングピン21と同伴回転可能に設けられている。セクタギヤ35を用いるのは小型化のためである。ラック36は、転舵軸6の端部61から転舵軸6の軸方向X1に延設された延設軸37に設けられている。図14に示すニュートラルの状態では、セクタギヤ35とラック36とは、離間しており、噛み合っていない。図15および図16に示すように、転舵輪3Aが所定の転舵角以上で右転舵されたときに、セクタギヤ35とラック36が噛み合うようにしてある。
また、図17に示すように、ナックルアーム8Aの端部およびタイロッド7Aの端部を回転可能に連結する連結軸38が設けられている。その連結軸38は、ナックルアーム8Aの端部に設けられた長孔39に、長孔39の長手方向K2に摺動可能に且つ回転可能に連結されている。また、長孔39内に収容された付勢部材40によって、連結軸38が長孔39の端部に付勢されている。図15に示すように、転舵輪3Aが上記所定の転舵角をなして、タイロッド7Aの延びる方向K1と転舵軸6の軸方向X1が一致するときに、図17に示すように、長孔39の長手方向K2が、タイロッド7Aの延びる方向K1に対して直交している。
また、転舵輪3Aが上記所定の転舵角をなすときに、タイロッド7Aの延びる方向K1が転舵軸6の軸方向X1に一致している。したがって、タイロッド7Aが転舵軸6の軸方向X1に対して傾斜角をゼロから増加させていくときに、セクタギヤ35とラック36の噛み合わせを開始することができ、噛み合いの抗力の成分として、路面反力によるラジアル荷重F1に抗する反対荷重R2を転舵軸6の端部61に付与することができる。
Claims (7)
- 操舵部材の操作に伴って、軸方向に駆動される転舵軸と、
上記転舵軸の端部にタイロッドを介して連結され、転舵輪をキングピン回りに揺動可能に支持するナックルアームと、
路面から上記転舵軸の上記端部に伝達されるラジアル荷重に抗する反対荷重を、上記転舵軸の上記端部に付与する反対荷重付与機構と、を備え、
上記反対荷重付与機構は、上記転舵軸の軸方向移動に連動する第1の要素としての第1のリンクと、上記キングピンの変位に連動し、上記第1の要素と係合する第2の要素としての第2のリンクと、を含み、
上記第1のリンクは、上記転舵軸の上記端部に回転可能に支持された第1の端部と、第2の端部と、を含み、
上記第2のリンクは、上記キングピン回りに回転可能に支持された第1の端部と、第2の端部と、を含み、
上記第1のリンクに長手方向に延びる長孔が形成され、
上記第2のリンクの上記第2の端部に設けられた枢軸が、上記第1のリンクの上記長孔に、回転可能に且つ上記長手方向に摺動可能に連結されている車両用操舵装置。 - 請求項1において、上記転舵軸の上記端部を中心とする、上記タイロッドの揺動方向および上記第1のリンクの揺動方向が、互いに逆向きになるようにしてある車両用操舵装置。
- 請求項2において、上記長孔は、上記第1のリンクの上記第1の端部に近接する第1の端部と、第2の端部と、を含み、
上記第2のリンクの上記第2の端部の上記枢軸を、上記長孔の上記第1の端部に付勢する付勢機構を備える車両用操舵装置。 - 操舵部材の操作に伴って、軸方向に駆動される転舵軸と、
上記転舵軸の端部にタイロッドを介して連結され、転舵輪をキングピン回りに揺動可能に支持するナックルアームと、
路面から上記転舵軸の上記端部に伝達されるラジアル荷重に抗する反対荷重を、上記転舵軸の上記端部に付与する反対荷重付与機構と、を備え、
上記反対荷重付与機構は、上記転舵軸の軸方向移動に連動する第1の要素としての第1のリンクと、上記キングピンの変位に連動し、上記第1の要素と係合する第2の要素としての第2のリンクと、を含み、
上記第1のリンクは、上記転舵軸の上記端部に回転可能に支持された第1の端部と、上記第2の端部と、を含み、
上記第2のリンクは、上記キングピン回りに回転可能に支持された第1の端部と、第2の端部と、を含み、
上記第1のリンクの上記第2の端部および上記第2のリンクの上記第2の端部が、所定の軸線回りに相対回転可能に連結され、
上記所定の軸線回りに、上記第1のリンクを上記第2のリンクに対して回転駆動可能な回転アクチュエータを備える車両用操舵装置。 - 操舵部材の操作に伴って、軸方向に駆動される転舵軸と、
上記転舵軸の端部にタイロッドを介して連結され、転舵輪をキングピン回りに揺動可能に支持するナックルアームと、
路面から上記転舵軸の上記端部に伝達されるラジアル荷重に抗する反対荷重を、上記転舵軸の上記端部に付与する反対荷重付与機構と、を備え、
上記反対荷重付与機構は、上記転舵軸の軸方向移動に連動する第1の要素としてのセンクギヤと、上記キングピンの変位に連動し、上記第1の要素と係合する第2の要素としてのラックと、を含み、
上記セクタギヤは、上記キングピンと同伴回転可能に設けられ、
上記ラックは、上記転舵軸の上記端部から上記転舵軸の上記軸方向に延設された延設軸に設けられ、
所定の転舵角以上で、上記セクタギヤおよび上記ラックが噛み合うようにしてある車両用操舵装置。 - 請求項5において、転舵角の増加に伴って上記セクタギヤおよび上記ラックが噛み合いを始めるときに、上記タイロッドの延びる方向が上記転舵軸の軸方向に一致するようにしてある車両用操舵装置。
- 請求項6において、上記ナックルアームの端部および上記タイロッドの端部を回転可能に連結する連結軸を備え、
上記連結軸は、上記ナックルアームの上記端部に設けられた長孔に、当該長孔の長手方向に摺動可能に且つ回転可能に連結されており、
転舵角の増加に伴って上記セクタギヤおよび上記ラックが噛み合いを始めるときに、上記長孔の長手方向が、上記タイロッドの延びる方向に対して直交するようにしてある車両用操舵装置。
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