JPH06234368A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステアリングギア比がハンドル回転角の増大
に応じて減少する特性のラック・ピニオン式操舵装置に
おいて、構造を簡略化する。 【構成】 操舵ハンドルと連動して回転される出力軸１
３は、ラック・ピニオン機構４５及び作動ロッド１４を
介して車輪を操舵する。ラック・ピニオン機構４５は出
力軸１３に形成したピニオン４６と作動ロッド１４に形
成したラック４７よりなり、ピニオンのかみ合いピッチ
線は出力軸の回転軸線に対し偏心した円とし、ラックの
かみ合いピッチ線は前記ピニオンのかみ合いピッチ線と
転がり接触する波形の曲線とする。ピニオンとラック
は、操舵中立位置においてピニオンのかみ合いピッチ線
上の出力軸の回転軸線からの距離が最小となる点がラッ
クのかみ合いピッチ線の波形の最高となる点と接触する
よう噛合する。

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舵取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】出願人等は先に、ステアリングギア比が
ハンドル回転角の増大に応じて減少し、しかもその特性
の設計の自由度が高い操舵装置として、特願平３−２４
０３９８号に係る舵取装置を提案した。この技術は図４
にその主要部を示すように、入力ピニオン５ａと内歯ギ
ア５ｂからなる減速機構５により、操舵ハンドルと連動
して回転される入力軸１の回転を減速して中間回転部材
２に伝達し、また中間回転部材２に直径方向に形成した
カム溝４ａ内に出力軸３に偏心して設けた突起４ｂを係
合してなる偏心ピン・カム溝機構４を設けて、操舵ハン
ドルの回転角の増大に応じてステアリングギア比を次第
に減少させながら出力軸３に回転を伝達し、出力軸３の
回転をラック・ピニオン機構６により作動ロッド７の軸
動に変換して車輪を操舵するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記舵取装置によれ
ば、ステアリングギア比がハンドル回転角の増大に応じ
て減少する特性が得られるが、偏心ピン・カム溝機構の
ため構造が複雑で部品点数が多くなり、このため製造コ
ストが大となり、また小型化が難しいという問題があ
る。本発明は、この種の舵取装置が備えているラック・
ピニオン機構に工夫を加えることにより偏心ピン・カム
溝機構を省略して、このような問題を解決することを目
的とする。

【０００４】

【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出力軸１３と、この出力軸と
交差する方向に軸動可能に設けられ操舵リンクを介して
車輪を操舵する作動ロッド１４と、前記出力軸１３に一
体的に設けられたピニオン４６と前記作動ロッド１４に
一体的に設けられて前記ピニオン４６と噛合するラック
４７よりなり前記出力軸１３の回転を前記作動ロッド１
４の軸動に変換するラック・ピニオン機構４５を備えて
なる操舵装置において、前記ピニオン４６のかみ合いピ
ッチ線は前記出力軸１３の回転軸線に対し偏心した円と
し、前記ラック４７のかみ合いピッチ線は前記ピニオン
４６のかみ合いピッチ線と転がり接触する波形の曲線と
し、前記ピニオン４６とラック４７とは操舵中立位置に
おいて前記ピニオン４６のかみ合いピッチ線上の前記出
力軸１３の回転軸線からの距離が最小となる点が前記ラ
ック４７のかみ合いピッチ線の波形の最高となる点と接
触するよう噛合したことを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】操舵ハンドルを回転して出力軸１３を回転すれ
ば、ラック・ピニオン機構４５を介して作動ロッド１４
が軸動されて車輪は操舵される。ピニオン４６のかみ合
いピッチ線がラック４７のかみ合いピッチ線と接触する
点と出力軸１３の回転軸線の間の距離は、操舵中立位置
において最小となり、それから離れるに従って次第に増
大する。従って出力軸１３の一定角度の回転に対する作
動ロッド１４の移動量及び車輪の切れ角は操舵中立位置
からのハンドル回転角の増大に応じて増大し、従ってス
テアリングギア比は減少する。

【０００６】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、操舵中
立位置からのハンドル回転角の増大に応じてステアリン
グギア比が減少する特性となるが、この特性は舵取装置
が本来備えているラック・ピニオン機構のピニオン及び
ラックのかみ合いピッチ線の形状を変えることにより得
られ、偏心ピン・カム溝機構のような特別な機構を必要
とせず、しかもピニオンは通常の円形歯車を偏心させた
だけであるので加工は容易である。従って舵取装置の構
造は大幅に簡略化され、製造コストを低下させると共に
小型化を達成することができる。

【０００７】

【実施例】以下に図１〜図３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及びギアハウジング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、多少の角度だけ相対回動可能
にトーションバー１６により連結されている。入力軸１
１の後半部１１ａの後部には、先端部に入力ピニオン４
１が形成されたボス部材１２が、キー１１ｃ及びナット
１１ｂを介して固定されている。ボス部材１２は、入力
ピニオン４１に隣接する中間部が、軸受１７ｃ及び軸受
押え１９を介して弁ハウジング１０ａに支持されてい
る。

【０００８】ギアハウジング１０ｂ内には、キー３９ａ
介して同軸的に一体結合された出力軸１３と出力フラン
ジ３９が、軸受１８ａ，１８ｂにより入力軸１１と平行
に偏心して支持され、両軸１１，１３の各回転軸線Ｏ
１，Ｏ２の間の偏心量はｅである。この出力フランジ３
９の前半部に同軸的に形成された内歯ギア４２はボス部
材１２に形成した入力ピニオン４１と互いに噛合して、
入力軸１１の回転を減速して出力フランジ３９に伝達す
る減速機構４０を構成している。

【０００９】ギアハウジング１０ｂには出力軸１３と立
体的に交差して軸動可能に作動ロッド１４が支持され、
この両者１３，１４はラック・ピニオン機構４５により
連動されている。作動ロッド１４の両端はそれぞれ操舵
リンクを介して左右の前輪（何れも図示省略）に連結さ
れている。

【００１０】図１及び図２に示すように、ラック・ピニ
オン機構４５は、出力軸１３及び作動ロッド１４にそれ
ぞれ一体的に形成したピニオン４６及びラック４７によ
り構成されている。ピニオン４６の中心線Ｏ３は出力軸
１３の回転軸線Ｏ２に対し距離ｄだけ偏心しており、従
ってピニオン４６のかみ合いピッチ線４６ｐは回転軸線
Ｏ２に対し偏心距離ｄを有する偏心円である。ピニオン
４６と噛合するラック４７のかみ合いピッチ線４７ｐ
は、ピニオン４６のかみ合いピッチ線４６ｐと転がり接
触する緩い波形の曲線である。

【００１１】両かみ合いピッチ線４６ｐ，４７ｐが接触
する点Ｐと出力軸１３の回転軸線Ｏ２の間の距離ｒは、
図２(a) に示す操舵中立位置では最小であり、出力軸１
３が回転するにつれて次第に増大し、出力軸１３が操舵
中立位置から１８０度回転した図２(b) に示す位置で最
大となる。従って出力軸１３の一定角度の回転に対する
作動ロッド１４の移動量は、操舵中立位置では最小であ
り、出力軸１３が回転するにつれて次第に増大し、出力
軸１３が操舵中立位置から１８０度回転した位置で最大
となる。これにより、ステアリングギア比は操舵ハンド
ルの回転角の増大に応じて、例えば図３の実線に示すよ
うに減少する。この実線は減速機構４０の減速比ｇが
１．４の場合のステアリングギア比の特性を示すが、こ
の減速比ｇを変えればその他の二点鎖線に示すような特
性となる。

【００１２】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。パワーシリンダ３
０はラックハウジング１０ｂと一体的に形成されて作動
ロッド１４を同軸的かつ液密に貫通させるシリンダ３１
と、作動ロッド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、弁ハウジング１０ａに形成したサーボ弁２０の各
分配ポート２７ａ，２７ｂに連通され、サーボ弁２０の
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の間に作用する操舵トルクによるトーションバ
ー１６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３０
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作動ロッド
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。

【００１４】次に上記実施例の作動の説明をする。

【００１５】入力軸１１が図略の操舵ハンドルと連動し
て回転されれば、後半部１１ａもトーションバー１６を
介して共に回転され、出力フランジ３９は入力ピニオン
４１及び内歯ギア４２よりなる減速機構４０により減速
して回転される。出力軸１３は出力フランジ３９と共に
回転し、ラック・ピニオン機構４５を介して作動ロッド
１４を軸動し、図略の操舵リンクを介して前輪を操舵す
る。この操舵の際に、サーボ弁２０、反力機構２９、パ
ワーシリンダ３０及び供給ポンプ３５などよりなる動力
舵取装置が作動して作動ロッド１４に操舵アシスト力を
与える。前述のように、ステアリングギア比は操舵ハン
ドルの回転角の増大に応じて減少するので、ハンドル中
立位置付近において切込み過ぎの感を与えることなく、
所望の最大前輪操舵角を得るのに必要な最大ハンドル回
転角を減少することができる。

【００１６】ステアリングギア比を操舵ハンドルの回転
角の増大に応じて減少させるこの種の操舵装置では、従
来はそのような操舵特性を与えるために特別な機構を設
けていたが、上記実施例ではこの特性はこの種の舵取装
置が本来備えているラック・ピニオン機構のピニオン及
びラックのかみ合いピッチ線の形状を前述のように変え
ることにより得ており、偏心ピン・カム溝機構のような
特別な機構を必要としない。従ってこれが不要となった
分だけ舵取装置の構造は簡略化され、またかみ合いピッ
チ線４６ｐが単純な偏心円形であるピニオン４６は加工
が容易であるので製造コストは低下し、また小型化が達
成される。

【００１７】なお本発明は、前輪操舵装置に限らず、後
輪操舵装置に適用すること可能である。

【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】 ラック・ピニオン機構の構造を示す図１の２
−２線に沿った断面図であり、(a)は操舵中立位置にお
ける状態を、(b)は出力軸がそれから１８０度回転した
状態を示す。

【図３】 本発明による操舵装置のステアリングギア比
特性の一例を示す図である。

【図４】 従来技術による操舵装置の要部を破断した側
面図である。

【符号の説明】

１３…出力軸、１４…作動ロッド、４５…ラック・ピニ
オン機構、４６…ピニオン、４７…ラック。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河上 清治 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 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 丹羽 悟 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【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出力
   軸と、この出力軸と交差する方向に軸動可能に設けられ
   操舵リンクを介して車輪を操舵する作動ロッドと、前記
   出力軸に一体的に設けられたピニオンと前記作動ロッド
   に一体的に設けられて前記ピニオンと噛合するラックよ
   りなり前記出力軸の回転を前記作動ロッドの軸動に変換
   するラック・ピニオン機構を備えてなる操舵装置におい
   て、前記ピニオンのかみ合いピッチ線は前記出力軸の回
   転軸線に対し偏心した円とし、前記ラックのかみ合いピ
   ッチ線は前記ピニオンのかみ合いピッチ線と転がり接触
   する波形の曲線とし、前記ピニオンとラックとは操舵中
   立位置において前記ピニオンのかみ合いピッチ線上の前
   記出力軸の回転軸線からの距離が最小となる点が前記ラ
   ックのかみ合いピッチ線の波形の最高となる点と接触す
   るよう噛合したことを特徴とする操舵装置。