JPH0781597A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、ハンドル操作とは独立して前
輪を補助操舵する。 【構成】 入力軸２４及び出力軸２６とそれぞれ一体回
転する一対のバルブロータ２２及びバルブスリーブ２３
からなり、トーションバー２７の捩れに応じてラックバ
ー３３を駆動するためのパワーシリンダ１３に対する作
動油の給排を制御するロータリバルブが設けられてい
る。ピニオン３２を出力軸２６の外周上に回転可能に組
み付け、ピニオン３２に超音波モータ３４のロータ部３
４ａを設け、出力軸２６にステータ部３４ｂを設けてあ
る。ロータ部３４ａとステータ部３４ｂは剛に結合して
いるので、前輪は、操舵ハンドル１１の回動操作に応じ
て操舵される。超音波モータ３４を作動させると、路面
反力により出力軸２６が同モータ３４の駆動方向と反対
方向に回動されて、ロータリバルブとパワーシリンダ１
３の作用により、前輪が超音波モータ３４の回動に応じ
て操舵される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は操舵ハンドルの回動に応
じて前輪を操舵するとともに、横風などの外乱、車両の
走行状態などに応じて前輪を補助的に操舵可能な車両用
操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特公平５
−１７０６９号公報に示されているように、操舵ハンド
ルに接続された入力軸と、入力軸にトーションバーを介
して接続されるとともにピニオンを介してラックバーに
接続された出力軸と、入力軸及び出力軸とそれぞれ一体
回転する一対のバルブ部材からなって両バルブ部材の相
対的な回転変位に応じてラックバーを駆動するためのパ
ワーシリンダに対する作動油の給排を制御するロータリ
バルブとを有する制御バルブを備え、操舵ハンドルの回
動操作に応答してパワーシリンダにより助勢しながら前
輪を操舵するようにし、さらに前記パワーシリンダと平
行に補助操舵用の油圧シリンダを設け、同シリンダによ
る油圧力によってパワーシリンダ自体を軸方向に変位さ
せて前輪を補助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】しかし、前記のような
従来装置にあっては、パワーシリンダ自体を軸方向に変
位可能に車体に支持させる必要があるとともに、補助操
舵用の油圧シリンダを必要とするため、操舵装置の構成
が複雑になるという問題があった。本発明は前記問題に
対処するためになされたもので、その目的は簡単な構成
で操舵ハンドルの回動操作とは独立して前輪を補助操舵
可能な車両用操舵装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成上の特徴は、操舵ハンドルに接続され
た入力軸と、入力軸にトーションバーを介して接続され
るとともにピニオンを介してラックバーに接続された出
力軸と、入力軸及び出力軸とそれぞれ一体回転する一対
のバルブ部材からなって両バルブ部材の相対的な回転変
位に応じてラックバーを駆動するためのパワーシリンダ
に対する作動油の給排を制御するロータリバルブとから
なる制御バルブを備え、操舵ハンドルの回動に応答して
パワーシリンダにより助勢しながら前輪を操舵する車両
用操舵装置において、ピニオンを出力軸の外周上に回転
可能に組み付けるとともに同ピニオンに超音波モータの
ロータ部を設け、かつ出力軸に超音波モータのステータ
部を設けたことにある。

【０００５】

【作用】上記のように構成した本発明においては、超音
波モータのロータ部とステータ部は剛につながっている
ので、操舵ハンドルの回動は入力軸、トーションバー、
出力軸及びピニオンを介してラックバーに伝達される。
また、この操舵ハンドルの回動時にはトーションバーに
捩れが生じ、トーションバーの捩れに起因したロータリ
バルブの作用によりパワーシリンダに対する作動油の給
排が制御され、前輪は、パワーシリンダにより助勢され
ながら操舵ハンドルの回動操作に応答して操舵される。
一方、超音波モータを作動させてステータ部がロータ部
を回転させようとした場合、前輪と路面との摩擦により
ラックバーの軸方向の変位に対抗する反力が作用するの
で、超音波モータのロータ部はピニオンを介した前記反
力により前記駆動に応答して即座に回転しない。そのた
め、超音波モータのステータ部の一部（詳細にはステー
タ部の振動子）に歪が生じて、ステータ部及び出力軸は
前記ロータ部の回転駆動方向とは反対向きに回転させら
れる。この出力軸の回転に伴い、トーションバーに捩れ
が生じて出力軸と入力軸との間には相対的変位が発生
し、制御バルブが前記相対的変位に応じてパワーシリン
ダに対する作動油の給排を制御する。その結果、ラック
バーがパワーシリンダにより軸方向に駆動されて、前輪
は前記超音波モータの作動に対応して操舵される。これ
と同時に、ロータ部及びピニオンが回転して前記ステー
タ部の一部の歪が減少して、ロータ部に対する回転駆動
方向と反対方向の前記出力軸の回転量も減少する。そし
て、前記前輪の操舵による路面からの反力とトーション
バーの捩れに対応したパワーシリンダによる駆動力がほ
ぼ釣り合った状態に、前輪の操舵角は保持される。

【０００６】

【発明の効果】上記作用説明からも理解できるとおり、
本発明によれば、ピニオンを出力軸の外周上に回転可能
に組み付けるとともに、超音波モータのロータ部及びス
テータ部をそれぞれピニオン及び出力軸に設けたことの
みにより、前輪が補助操舵されるので、簡単な構成で操
舵ハンドルの回動操作とは独立して前輪を補助操舵でき
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
すると、図１は本発明に係る車両用操舵装置を示してい
る。この操舵装置は、上端にて操舵ハンドル１１を固定
したステアリングシャフト１２の下端に組み付けられた
制御バルブ２０を備えている。制御バルブ２０は、ハウ
ジング２１内にて同軸的に回転可能に組み付けたバルブ
ロータ２２及びバルブスリーブ２３からなるロータリバ
ルブを備えている。ロータリバルブは、バルブロータ２
２とバルブスリーブ２３との相対的な回転変位によっ
て、プレッシャ配管Ｐ１を介して供給される高圧の作動
油をターンチューブＰ２，Ｐ３の一方を介してパワーシ
リンダ１３の一方の油室に供給するとともに、同シリン
ダ１３の他方の油室からの作動油をターンチューブＰ
２，Ｐ３の他方を介してリターン配管Ｐ４に排出するも
のである。バルブロータ２２はステアリングシャフト１
２の下端に接続された入力軸２４と一体形成され、バル
ブスリーブ２３はピン２５を介して出力軸２６に一体回
転可能に接続されており、両軸２４，２６はトーション
バー２７を介して接続されている。

【０００８】出力軸２６の外周上には、ベヤリング３１
を介してピニオン３２が回転可能に組み付けられ、同ピ
ニオン３２の外周上には、ハウジング２１内に軸方向に
変位可能に支持されて両端にて前輪をそれぞれ操舵可能
に接続したラックバー３３が噛合している。このラック
バー３３は前述したパワーシリンダ１３を軸方向に貫通
しており、同シリンダ１３に対する作動油の給排により
軸方向に駆動される。ピニオン３２の下端面部には、図
１，２に示すように、環状の溝を含む超音波モータ３４
のロータ部３４ａが一体的に形成されている。一方、出
力軸２６には超音波モータ３４のステータ部３４ｂが一
体的に形成されている。ステータ部３４ｂの上面には円
周方向に沿ってロータ部３４ａに対向する多数の振動子
３４b1が一体的に形成されており、振動子３４b1の上端
面は摩擦部材３４ｃを介してロータ部３４ａに剛に摩擦
結合している。ステータ部３４ｂは出力軸２６の外周上
に設けたスリップリング３５を介してコントローラ３６
に接続されており、コントローラ３６は、横風などの外
乱、車両の走行状態などに応じてステータ部３４ｂに給
電してロータ部３４ａを回転させるために振動子３４b1
を微振動させる。

【０００９】上記のように構成した実施例の動作を説明
すると、運転者が操舵ハンドルを回動させると、同回動
はステアリングシャフト１２、入力軸２４、トーション
バー２７を介して出力軸２６に伝達される。超音波モー
タ３４のステータ部３４ｂとロータ部３４ａは摩擦部材
３４ｃを介して剛につながっているので、出力軸２６の
回転はピニオン３２を介してラックバー３３の軸方向の
変位に変換される。このとき、前輪と路面との摩擦によ
りラックバー３３には軸方向の変位に対抗する力が作用
するので、トーションバー２７には捩れが生じる。この
捩れにより、入力軸２４（バルブロータ２２）と出力軸
２６（バルブスリーブ２３）との間に相対的変位が生
じ、制御バルブ２０はパワーシリンダ１３に対する作動
油の給排を制御する。その結果、前輪は、操舵ハンドル
１１の回動操作に応答して、パワーシリンダ１３によっ
て助勢されながら左右に操舵される。

【００１０】一方、コントローラ３６が、横風などの外
乱、車両の走行状態などに基づく駆動信号をスリップリ
ング３５を介して超音波モータ３４のステータ部３４ｂ
に供給してロータ部３４ａを回転させようとした場合、
前輪が路面から受ける反力がラックバー３３の軸方向の
変位に対抗するので、超音波モータ３４のロータ部３４
ａはピニオン３２を介した前記反力により前記駆動に応
答して即座に回転しない。そのため、超音波モータ３４
のステータ部３４ｂに設けた振動子３４b1に歪が生じ
て、ステータ部３４ｂ及び出力軸２６は前記ロータ部３
４ａの回転駆動方向とは反対向きに回転させられる。こ
の出力軸２６の回転に伴い、トーションバー２７に捩れ
が生じることにより出力軸２６と入力軸２４との間には
相対的変位が発生し、バルブロータ２２及びバルブスリ
ーブ２３からなるロータリバルブが前記相対的変位に応
じてパワーシリンダ１３に対する作動油の給排を制御す
る。その結果、ラックバー３３が変位して前輪が前記超
音波モータ３４の作動に対応して操舵される。これと同
時に、ロータ部３４ａ及びピニオン３２の回転によって
ステータ部３４ｂの振動子３４b1における歪が減少し
て、ロータ部３４ａに対する回転駆動方向と反対方向の
前記出力軸２６の回転量も減少する。そして、前記前輪
の操舵による路面からの反力とトーションバー２７の捩
れに対応したパワーシリンダ１３による駆動力がほぼ釣
り合った状態に、前輪の操舵角は保持される。したがっ
て、操舵ハンドル１１の回動操作とは独立して、前輪が
コントローラ３６の制御に基づく超音波モータ３４によ
って補助操舵される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す車両用操舵装置の断
面図である。

【図２】 図１の超音波モータ部を円周方向に切り開い
て見た断面図である。

【符号の説明】

１１…操舵ハンドル、１３…パワーシリンダ、２０…制
御バルブ、２１…ハウジング、２２…バルブロータ（バ
ルブ部材）、２３…バルブスリーブ（バルブ部材）、２
４…入力軸、２６…出力軸、２７…トーションバー、３
２…ピニオン、３３…ラックバー、３４…超音波モー
タ、３４ａ…ロータ部、３４ｂ…ステータ部、３４b1…
振動子、３４ｃ…摩擦部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 晃 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 香川 和則 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 山内 洋司 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】 操舵ハンドルに接続された入力軸と、前
   記入力軸にトーションバーを介して接続されるとともに
   ピニオンを介してラックバーに接続された出力軸と、前
   記入力軸及び前記出力軸とそれぞれ一体回転する一対の
   バルブ部材からなって両バルブ部材の相対的な回転変位
   に応じて前記ラックバーを駆動するためのパワーシリン
   ダに対する作動油の給排を制御するロータリバルブとか
   らなる制御バルブを備え、前記操舵ハンドルの回動に応
   答して前記パワーシリンダにより助勢しながら前輪を操
   舵する車両用操舵装置において、前記ピニオンを前記出
   力軸の外周上に回転可能に組み付けるとともに同ピニオ
   ンに超音波モータのロータ部を設け、かつ前記出力軸に
   前記超音波モータのステータ部を設けてなることを特徴
   とする車両用操舵装置。