JPH0672344A

JPH0672344A - 操舵装置

Info

Publication number: JPH0672344A
Application number: JP23197992A
Authority: JP
Inventors: Akira Onishi; 晶大西; Masanori Natsume; 正則夏目; Satoru Niwa; 悟丹羽; Seiji Kawakami; 清治河上; Ikuo Kushiro; 育生久代
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1994-03-15
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JP2963584B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ハンドル回転角の増大に応じてステアリング
ギア比が変化するようにした操舵装置において、操舵特
性を左右対称とするための調整を可能とする。【構成】回転角の増大に応じて減速比を次第に変化さ
せながら回転を伝達する操舵特性付与機構４５を介して
入力軸１１に連結された出力軸１３の回転を、はす歯ピ
ニオン１５ａを有するラック・ピニオン機構１５を介し
てラックバー１４に伝達して車輪を操舵する。出力軸１
３の後部を回転のみ可能に支持する調整用ブッシュ１９
をハウジング１０に進退可能に螺合して、出力軸１３を
軸方向に移動可能とする。出力軸１３の前端は、操舵特
性付与機構４５からの回転を伝える出力回転部材３９
に、回転は伝達するが軸動は許容するように連結する。

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操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラック・ピニオン式の前輪操舵装置は、
操舵ハンドルに連結された入力軸の回転角に対するラッ
クバーのストロークの減速比がほぼ一定であるので、ハ
ンドル中立位置付近以外では操舵ハンドルを切り込んだ
際の切込み感が不足すると共に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が大（例えば５４０
度）となる。この問題を解決しようとして前記減速比を
小さくすれば、ハンドル中立位置付近において切込み過
ぎの感となる。

【０００３】このような問題を解決する技術として、特
開平２−１４９７１号公報に示すように前輪舵取装置の
入力軸及び出力軸と平行に中間軸を設け、この中間軸と
入力軸及び出力軸の間にそれぞれ１対の楕円歯車と１対
の円形歯車を設けて、入力軸の操舵中立位置からの回転
角の増大に応じてステアリングギア比が左右対称的に次
第に減少するようにしたものがある。しかしながらこの
技術は、１対の楕円歯車を用いているため加工が困難で
あり、また組み付けたときの２対の歯車の歯当たり状態
により、所望のハンドルトルクを得ることが困難であ
る。さらに、楕円歯車のバックラッシュ調整と円形歯車
のバックラッシュ調整を個々に行うことは困難であるな
どの問題がある。

【０００４】この問題を解決するために、出願人は先
に、図４にその主要部を示すように、入力軸１と出力軸
３を互いに所定量偏心して設け、この両軸の対向する端
部に固定した中間回転部材２と出力フランジ４の間に、
カム溝５ａと突起５ｂよりなる操舵特性付与機構５を設
けてこれらの問題を解決することを提案した。入力軸１
の回転は、操舵特性付与機構５により、図３に示すよう
に回転角の増大に応じてステアリングギア比を左右対称
的に次第に減少させながら中間回転部材２から出力軸３
に伝達され、ラック・ピニオン機構７によりラックバー
６の軸動に変換され、操舵リンクを介して車輪を操舵す
る。このラック・ピニオン機構７は通常ははす歯式のも
のが使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記各従来技術によれ
ば、図３の実線に示すような、回転角の増大に応じて増
大するステアリングギア比特性曲線が得られる。しかし
ながら第２の従来技術では、操舵中立位置においては図
２に示すように、中間回転部材２の回転軸線Ｏ１と、出
力フランジ４の回転軸線Ｏ２と、突起５ｂの中心Ｏ３と
は一直線上にあることが必要であり、これが狂うと図３
の破線に示すように特性曲線がずれて操舵特性が左右非
対称となる。この操舵中立位置における軸線Ｏ１，Ｏ
２、中心Ｏ３の配置の狂いは、各部品の制作誤差や組立
誤差などにより生じる。第１の従来技術でも操舵中立位
置において１対の楕円歯車の長軸と短軸が同一線上にあ
ることが必要であり、これが狂うとやはり操舵特性が左
右非対称となる。そして、前記各従来技術では、ラック
バー６の軸方向位置を所定の中立位置とした状態でこの
ような狂いを除いて、操舵装置単体として操舵特性が左
右対称となるように調整することはできないので、車体
への取付後の調整が面倒になるという問題があった。本
発明は、操舵装置単体としての操舵特性を左右対称とす
る調整を可能として、このような問題を解決することを
目的とする。

【０００６】

【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
ドルに連結されて共に回転する入力軸１１と、この入力
軸に連結されて回転される出力軸１３と、この出力軸と
立体的に交差して軸動可能に支持され操舵リンクを介し
て車輪を操舵するラックバー１４と、前記出力軸１３に
形成されたはす歯ピニオン１５ａと前記ラックバー１４
に形成され前記ピニオン１５ａと噛合するラック１５ｂ
よりなり、出力軸１３の回転をラックバー１４の軸動に
変換するラック・ピニオン機構１５と、これら各部材を
支持するハウジング１０を備えてなる操舵装置におい
て、前記入力軸１１と出力軸１３の間で前記出力軸１３
の一端部が同軸的にかつ回転は伝達するが軸動は許容す
るように連結された出力回転部材３９と、前記ハウジン
グ１０に前記出力軸１３と同軸的に進退可能に組付けら
れ、前記出力軸１３の他端部を回転のみ可能に支持する
調整用支持手段１９と、前記入力軸１１と出力回転部材
３９の間に設けられて操舵中立位置からの回転角の増大
に応じて減速比を左右対称的に変化させながら同入力軸
の回転を同出力回転部材に伝達する操舵特性付与機構４
５を備えたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】操舵ハンドルと共に回転する入力軸１１の回転
は操舵特性付与機構４５を介して出力軸１３に伝達さ
れ、ラック・ピニオン機構１５及びラックバー１４を介
して車輪を操舵する。

【０００８】ラックバー１４の軸方向位置をハウジング
１０に対し所定の操舵中立位置に位置決めした状態で調
整用支持手段１９をハウジング１０に対し出力軸１３を
軸方向に移動させれば、互いに噛合するはす歯ピニオン
１５ａとラック１５ｂにより、出力軸１３はその軸方向
移動量に応じて回動し、これに応じて操舵特性付与機構
４５の各部材の位置関係も変化する。そしてこの位置関
係の状態が所定の操舵中立位置となったところで調整用
支持手段１９を停止してハウジング１０に対し固定すれ
ば、操舵装置の操舵特性は単体として左右対称となる。

【０００９】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、操舵装
置の操舵特性が左右対称となるように単体として調整す
ることができるので、車体への組み付け後の調整を大幅
に簡略化することができる。

【００１０】

【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、本実施例の前輪操舵
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、トーションバー１６によ
り相対回動可能に弾性的に連結されている。入力軸１１
の後端部にはキー１１ｃを介して中間回転部材３８が固
定され、その外周は軸受１７ｃによりギアハウジング１
０ｂに支持されている。

【００１１】ギアハウジング１０ｂには、中間回転部材
３８の後端面と対向する出力フランジ（出力回転部材）
３９が、中間回転部材３８の回転軸線Ｏ１と距離ｅだけ
偏心した回転軸線Ｏ２回りに回転可能に、軸受１８ａを
介して支持されている。出力軸１３の前端部は、これに
埋め込まれた滑りキー１３ａがキー溝３９ａと係合して
軸方向摺動のみ可能に出力フランジ３９と同軸的に連結
されている。ギアハウジング１０ｂの後端に出力軸１３
と同軸的に形成されたねじ孔１０ｃには調整用ブッシュ
（調整用支持手段）１９が進退可能にねじ込まれ、所望
の位置でロックナット１９ａにより固定可能である。こ
の調整用ブッシュ１９の内周に押さえねじ１９ｂにより
外輪が固定された軸受１８ｂの内輪には出力軸１３の後
端部が嵌合され、ナット１３ｂにより固定されている。
これによりロックナット１９ａを緩め調整用ブッシュ１
９を回動してギアハウジング１０ｂに対し進退動させれ
ば、出力フランジ３９との嵌合部分が摺動して出力軸１
３は調整用ブッシュ１９と共に進退動する。

【００１２】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ラックバー１４が支持され、
この両者１３，１４は、出力軸１３に形成されたはす歯
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よりなるラック
・ピニオン機構１５により連動されている。

【００１３】次に図１及び図２により、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
ら入力軸１１の回転を出力軸１３に伝達する操舵特性付
与機構４５の説明をする。入力軸１１に固定された中間
回転部材３８の後端面には、直径方向に延びるカム溝４
７が形成され、またこれと対向する出力フランジ３９の
前端面には、突起４８が出力軸１３の回転軸線Ｏ２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は両軸１１，１３の回転軸線Ｏ１，Ｏ２の間
の偏心量ｅよりも大である。突起４８は、回転軸線Ｏ２
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
在に設けられたローラ４８ｂにより構成され、ローラ４
８ｂの外周面はカム溝４７内に実質的に隙間なく転動可
能に係合されている。

【００１４】本実施例では操舵特性付与機構４５のカム
溝４７を中間回転部材３８側に、突起４８を出力フラン
ジ３９側に設けたが、これと逆に突起４８を中間回転部
材３８側に、カム溝４７を出力フランジ３９側に設けて
もよい。また、操舵特性付与機構４５はこのようなカム
溝４７と突起４８よりなるものに限らず、その他の形式
のものでもよい。

【００１５】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よりなる油圧式の動力舵取り装置
を備えている。サーボ弁２０のロータ弁部材２１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１１の後半部
１１ａに連結されている。弁ハウジング１０ａにはサー
ボ弁２０の４つのポート、すなわち入力ポート２５、排
出ポート２６及び１対の分配ポート２７ａ，２７ｂが形
成されている。

【００１６】一方パワーシリンダ３０はラックバー１４
の途中に設けられており、ギアハウジング１０ｂと一体
的に形成されラックバー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に固定されシリン
ダ３１の内周に液密に嵌合してその内部を左右の作動室
に分離するピストン３２により構成されている。この左
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２
５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。

【００１７】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、供給ポンプ３５からパ
ワーシリンダ３０の各作動室への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、各分配
ポート２５，２６，２７ａ，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１
１，１１ａの間の捩りばね特性を変化させて動力操舵特
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。

【００１８】次に上記実施例の作動の説明をする。

【００１９】入力軸１１がハンドル軸を介して操舵ハン
ドル（何れも図示省略）と一緒に回転すれば、後半部１
１ａ及び中間回転部材３８はトーションバー１６を介し
て共に回転される。図２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、この回転はラッ
ク・ピニオン機構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。

【００２０】入力軸１１を介して操舵ハンドルに連結さ
れた中間回転部材３８の回転角αに対する出力軸１３の
回転角θは、次の通りとなる。

【００２１】

【数１】α＝tan^-1（sinθ／（cosθ−ｒ））但しｒ＝ｅ／Ｒ操舵ハンドル及び入力軸１１の回転角αに対するステア
リングギア比の特性は前式の微分値dθ／dαに比例し、
図３に示すようになる。すなわち、操舵中立位置ではス
テアリングギア比は大きく、操舵ハンドルの左右の回転
角の増大に応じて左右対称的に次第に減少し、１８０度
の位置で最小となり、それ以上の操舵ハンドル回転角で
は増大傾向、すなわち逆の特性となる。操舵ハンドルの
回転角は左右各々１８０度を越えた所定回転角の位置で
ストッパ（図示省略）により停止される。

【００２２】ラックバー１４の軸方向位置をハウジング
１０に対し所定の操舵中立位置に位置決めした状態でロ
ックナット１９ａを緩め、調整用ブッシュ１９をハウジ
ング１０に対し回動すれば、出力軸１３は調整用ブッシ
ュ１９と共に軸方向に移動し、出力フランジ３９との嵌
合部が相対的に軸方向に摺動する。位置決めされたラッ
クバー１４のラック１５ｂと噛合するはす歯ピニオン１
５ａにより、出力軸１３はその軸方向移動量に応じて回
動し、滑りキー１３ａにより連結された出力フランジ３
９も出力軸１３と共に回動する。従って、操舵特性付与
機構４５の突起４８も回転軸線Ｏ２回りに回動し、カム
溝４７を介して中間回転部材３８及び入力軸１１も同時
に回動する。これにより操舵装置単体としてのステアリ
ングギア比の特性は図３において左右方向に移動し、中
心Ｏ３が両回転軸線Ｏ１，Ｏ２の丁度延長線上となった
位置で調整用ブッシュ１９を停止してロックナット１９
ａによりギアハウジング１０ｂに固定すれば、操舵装置
の操舵特性はラックバー１４の軸方向位置が所定の操舵
中立位置となった状態で単体として左右対称となる。こ
のように単体としての操舵特性が左右対称となった操舵
装置を車体に組み付ければ、その後の操舵中立位置の調
整はきわめて簡単となる。

【００２３】なお本発明は、前輪操舵装置に限らず後輪
操舵装置にも適用することができる。この場合は入力軸
１１は、操舵ハンドルにより作動される前輪操舵装置の
ラックバーにラック・ピニオン機構を介して連結した
り、後輪操舵用アクチュエータと連結するなどして使用
され、前後の車輪の操舵中立位置合わせが簡単になる。

【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及び図４の２−２断面図である。

【図３】ステアリングギア比特性の変化状態の説明図
である。

【図４】従来技術による操舵装置の一例の全体縦断面
図である。

【符号の説明】

１０…ハウジング、１１…入力軸、１３…出力軸、１４
…ラックバー、１５…ラック・ピニオン機構、１５ａ…
ピニオン、１５ｂ…ラック、１９…調整用支持手段（調
整用ブッシュ）、３９…出力回転部材（出力フラン
ジ）、４５…操舵特性付与機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操舵ハンドルに連結されて共に回転する
入力軸と、この入力軸に連結されて回転される出力軸と、この出力軸と立体的に交差して軸動可能に支持され操舵
リンクを介して車輪を操舵するラックバーと、前記出力軸に形成されたはす歯ピニオンと前記ラックバ
ーに形成され前記ピニオンと噛合するラックよりなり、
出力軸の回転をラックバーの軸動に変換するラック・ピ
ニオン機構と、これら各部材を支持するハウジングを備えてなる操舵装
置において、前記入力軸と出力軸の間で前記出力軸の一端部が同軸的
にかつ回転は伝達するが軸動は許容するように連結され
た出力回転部材と、前記ハウジングに前記出力軸と同軸的に進退可能に組付
けられ、前記出力軸の他端部を回転のみ可能に支持する
調整用支持手段と、前記入力軸と出力回転部材の間に設けられて操舵中立位
置からの回転角の増大に応じて減速比を左右対称的に変
化させながら同入力軸の回転を同出力回転部材に伝達す
る操舵特性付与機構を備えたことを特徴とする操舵装
置。