JPS585826B2 - 車輌の動力操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車輌の動力操舵装置、特に操舵輪の操舵角と車
輪の転舵角の比が操舵角によって可変となるいわゆる可
変舵角比操舵装置に関する。

油圧等によって操舵力を補助する動力操舵装置において
は、舵角比は停車中又は低速走行中の操舵性と高速走行
中の直進安定性を考慮して定められる。

しかしこの両者を充分満足させる一つの舵角比を得る事
は不可能である。

即ち停車中又は低速走行中の操舵においては舵角比を出
来るだけ小さく定めて操舵輪のわずかな回動で転舵輪の
大きな転舵角を得るようにする方が望ましいのに反し高
速走行中の操舵においては舵角比を大きく定め、いわゆ
るハンドルのきりすぎを防止して直進安定性を保証する
必要がある。

この矛盾を解決する手段としてギア装置のギアレシオを
操舵角に依存して変更せしめ、操舵角の小さい直進進行
状態に近い所では比較的大きいギアレシオに設定し、操
舵角が犬なるにつれてギアレシオを小に設定する可変ギ
アレシオ操舵装置がすでに実用に供されている。

しかしながら従来知られているこれらの装置は、ラック
とピニオンから成る操舵ギア装置のラックのピッチを変
えて可変のギアレシオを得る等、きわめて複雑かつ精密
な加工を要するのみでなく、操舵の際の操作感を良好に
維持しながら必要なギアレシオの可変巾を設定する事は
不可能であった。

又可変舵角比の要求が前記した如く本来車速に関連して
生ずるものでありながらこれを操舵角に依存して可変に
するという点に従来の装置が充分に要求を充足し得ない
原因がある。

勿論、実用に供されてはいないものの車速に依存して舵
角比を可変にする試みもなされており、操向リンクの一
部に油圧シリンダとピストンから構成される可変長リン
クを組込み、このシリンダーに車速に比例した油圧を導
入して可変舵角比を得ようとするもの等が知られている
が、これ等は装置自体が複雑、大型化するという欠点が
ある。

本発明者は従来の以上の如き問題点に鑑み、これを有効
に解決すべく本発明をなしたものである。

本発明の目的は、従来の可変舵角比操舵装置の有すを欠
点を解消し、車速に依存した可変舵角比を具現化しうる
構造簡易な可変舵角比動力操舵装置を提供する。

又本発明の他の目的は、小型、軽量でかつ耐久性に富み
、舵角比の可変巾設定の自由度を最大限に得られ、しか
も現在量産中の車輌へも小数の部，品変更のみで適用し
うる可変舵角比動力操舵装置牽提供する。

次に本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述する
。

これにより本発明の更なる目的及び利点を明らかにする
。

第１図は本発明による操舵装置の一実施例を示す操舵軸
、ギアボックスの一部断面図、第２図は本発明による操
舵装置の特性線図、第３図は安全機構の拡大図である。

第１図において操舵輪３０と共に回動する操舵軸１０は
両端を回転軸受１１，１３により軸管９内に軸支されて
おり、その端部（図の左端）はセレーション１２を付設
された出力軸１４と一体に結合１５されている。

該結合部１５は操舵軸１０の左端に出力軸１４の一部を
押入するインロー加工が施され、かつ油圧動力装置の故
障時に過大な力が作用する点を考慮して出力軸１４側に
スプライン状の凸起１６を、又操舵軸１０側にこの凸起
を受け入れるスリット１７がそれぞれ軸上に放射状に設
けてあり、操舵軸１０と出力軸１４は以上の機械的結合
により接合された後、更にロウ付等により一体に結合さ
れる。

出力軸１４の軸心部にはトーションバー１８を嵌合する
凹部１９が設けられ、トーションバー１８が適切な手段
により該凹部に固定される。

操舵軸１０はその全長に亘ってトーションバー１８を収
納しうるよう中空状に形成され、その右端は操舵輪３０
と一体的に結合された入力軸２２を回転自在に収納する
軸受インロー２０が設けられる。

入力軸２２はトーションバー１８の右端とスプリングピ
ン２４により結合されており、操舵軸１０とトーション
バー１８を介して回転力向に弾性的に連結される。

更に第３図に示す如くトーションバーにかトるトルクを
或を限度内に押え、油圧動力装置故障時にトーションバ
ーの破損を防止するために入力軸２２と操舵軸１０との
相対回転運動をある角度以内に制限するストッパー機構
が設けられる。

即ち第３図において、入力軸２２端には所定の巾Ｗをも
った軸方向の溝２６が１８０°の位相間隔で２本設けら
れ、一方操舵軸１０の対向端には溝巾Ｗよりも巾の狭い
巾Ｗ１をもつ２本の爪２８が付設されており、この爪２
８は溝２６中に両側に等しい角度回転しうる位置に設置
され、その後スプリングピン２４の穴を加工すると好ま
しい両者間の結合が得られる。

操舵軸１０は前記の如く出力軸１４、入力軸２２と結合
された後管９内に組込まれ、出力軸１４は適切な接合部
材により動力操舵部３２に結合される。

管９には適当なブラケット３４，３３が溶着されており
、ボルト等の手段により車体に固定される。

動力操舵部３２はラックアンドピニオン形式のもので、
図示するケーシング３６内で操舵軸１０と一体に回動す
るピニオン軸３８の回転はラック軸４０の直線運動に変
換され、良く知られた方法によりリンクを介して接地輪
を転舵する。

それと共にピニオン軸３８は四方向切換弁３７を作動す
る事により、図示しないラック軸４０と一体のピストン
を収納するシリンダーの両側と油圧源及び油リザバーを
接続又は断続する事により油圧による補助動力を得るよ
う構成されている。

更に該動力操舵部３２には操舵者に車速の増大につれて
増加する操舵反力を与え、且つ中立位置に切換弁３７を
付勢する為の油圧室３５ａ、プランジャ３５ｂ３５ｂ及
びこの間に介設された中立位置復帰用バネ装置をなすス
プリング３５ｃからなる反力機構３５が設けられる。

更に該反力機構３５には路面抵抗に比例して上昇する反
力を所定の路面抵抗値以上において一定反力に制限する
図示しない既知の制限弁を備える。

かゝる動力操舵装置は、本出願人が既に提寥せる米国特
許第３９９４３６１等によりすでに知られている。

第２図にこのような動力操舵部を有する操舵装置の特性
を示す。

図から明らかなように車輌停止中（Ｖ＝Ｏ）の場合、そ
の操舵トルクは転舵輪に働く路面抵抗とは無関係にフラ
ットな特性を示し、高速走行中の操舵においては操舵ト
ルクは路面抵抗の増大に比例する第一の比例領域０−Ａ
と、それ以降路面抵抗が増大する場合Ｏ−Ａ区間よりも
小さい比例定数をもつ領域Ａ−Ｖ∞からなる特性を示し
、中間の車速においてはその車速に応じた操舵トルクの
最大値でフラットになる特性を示す。

図中Ｏ−Ｍ直線は油圧動力が作動しない場合の操舵トル
ク特性でその勾配はギアレシオに逆比例する。

第４図は本発明による操舵装置の他の実施例を示す。

図においてピニオン軸は入力軸１３９と出力軸１３８に
２分割され、互いにトーションバー１１８を介して軸方
向には摺動不能かつ回転方向には互いに回動しうるよう
連結される。

そして軸１３９と１３８は既述と同様の溝１２６と爪１
２８で結合している。

入力軸１３９の曲がり等を防止するため、ケーシング１
３６に延出部１３７が設けられ、合成樹脂製又はローラ
等による回転軸受１４２により入力軸１３９を支承し、
かつ泥水等の侵入を防ぐシール１４４が設けられる。

延出部材１３７はケーシング１３６にインローで芯出し
された後ボルト等で固定される。

本実施例は動力舵取装置側にトーションバー１１８を設
置するもので、操舵軸側に特別な細工を必要とせず、同
一の車種で動力舵取装置を適用する仕様としない仕様を
生産する場合等はきわめて有利な構造となる。

次に本発門にかかる装置の作動を説明する。

まず停車中の操舵の場合について説明する。

動力舵取装置が正常に作動している場合、特性は第２図
のＶ＝Ｑ０）特性を示すので操舵トルクは最も少く路面
抵抗に比例して操舵トルクが大きくなる領域はＯ−Ｂ区
間にすぎない。

即ち操舵輪を操舵しはじめてから、操舵トルクが増加す
るにつれてトーションバ−１８，１１８が捩れて入力軸
２２，１３９が出力軸１ ４ ， １ ３８よりも位相
角が進む区間はＯ−Ｂ区間に限られておりその後の路面
抵抗の増加に対してはもはやトーションバ−１８，１１
８はそれ以上の位相角進みを生じないから入出力軸は同
期して回るようになる。

この領域では操舵輪３０と転舵輪の回転比である舵角比
は操舵ギアボックスのギアレシオ及びリンクの幾何学的
要素で決まる。

しかるにＯ−Ｂ区間においては前記の如く入出力軸間で
位相角進みを生じるので操舵輪３０の操舵角と転舵角の
比は大きくなっており、つまり舵角比は大きくなってい
る。

通常舵角比が太きいと入出力軸間の力も舵角比に比例し
て犬となるが、本発明の説明における舵角比は変位の面
のみであり力の変換は全く無関係である。

以上の如く停車中の操舵においては大半の領域を小なる
舵角比により操舵しうるので軽く且つ俊敏な操舵性を得
る事が出来る。

車速か第２図におけるＶ＝ｖｌの場合については、この
場合操舵トルクは０−Ａという比例区間とＡ−Ｃ１とい
う第２の比例区間、操舵トルクの一定なＣ１−Ｖ１区間
より成っている。

従って舵角比もそれぞれの区間に応ずる舵角比を示す。

０−Ａ区間においては前述したＯ−Ｂ区間と同様舵角比
が犬となり、Ａ一Ｃ１区間ではＯ二Ａ区間よりも入出力
軸の位相進み度合４ｓ幾分小さ．くなり舵角比が小さく
なる。

Ｃ１以降の一定操舵トルク領域では舵角比は最も小さい
値となる。

この様に走行中大きな舵角比から小さなレシオヘ移行す
る中間に、中間の舵角比の区間があるため操舵感覚の急
変が避けられ自然な操舵感を得る事が出来る。

高速走行の場合は第２図の操舵トルク特性（Ａ−Ｖ∞）
区間）と前記の説明から明らかな如く舵角比の最も小さ
い領域がなく、更に高速時には路面抵抗が小さな部分し
か実際には使われないため全体の舵角比は大きなものと
なる。

動力舵取装置が故障等により補助動力が得られない場合
は、トーションバ−１８，１１８が充分に撓んだ後更に
操舵トルクが増大する場合には爪２８が入力軸の溝２６
の側壁に圧接してトーションバーの破損を防止し、過大
トルクの伝達を行いうる。

以上の説明の如く本発明による可変舵角比操舵装置は、
従来の動力操舵装置にトーションバーの如き弾性装置と
いう簡易な装置を付加するのみで車速に応じて舵角比が
可変であるという理想的な操舵装置を得る事が出来、更
にバラツキが少く耐久性にとみきわめて製造容易である
等の利点を発揮する。

特に操舵ギアのギアレシオを可変にする場合には、操舵
輪の戻りトルクが小さくなるのに反し、本発明において
は操舵輪の戻りトルクには何等の影響もないという効果
をも有する。

尚本発明の実施例においては車速応動型の操舵反力機構
を有する動力舵取装置について開示したが、エンジン回
転数応動型等路面抵抗に関連のある信号によって操舵反
力を制御する動力舵取装置においても同様に本発明を採
用しうる事は明らかであり、更に反動機構を備えておら
すとも操舵トルク特性が路面抵抗と関連する単一の特性
の動力操舵装置にも適用しうる事も明らかである。

本発明による弾性装置として実施例ではトーションバー
を用いたが、これに限定されるものではなく、ゴム等の
材料を用いることも可能であり高速走行時における操舵
輪の最大舵角（一般には±４５°位）に対応する操舵ト
ルクの範囲内において、略々線型のバネ定数の範囲で回
転変位を与えるような弾性装置であれば充分に使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
にかかる操舵装置の一実施例を示す操舵軸、ギアボック
スの一部断面図、第２図は本発明にかかる操舵装置の特
性線図、第３図は第１図に示す本実施例の安全機構の拡
大図、第４図は本発明の他の実施例を示す要部を破断し
た側面図である。 尚図中１０は操舵軸、１８はトーションバー、２２は入
力軸、３２は動力操舵部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車輛の車輪の転舵時に補助動力を与える動力装置と
   、該動力装置を操舵輪の操向方向により軸を介して制−
   する切換弁と、該切換弁を常に中立位置に付勢するバネ
   装置を備えるとともに、車輪の路面抵抗に比例した操舵
   友力を与える友力機構とから成る動力操舵裟置において
   、切換弁の操作軸と操舵輪との間に操舵トルクに応じて
   略々線型のバネ定数の範囲で回転変位を与える弾性手段
   を介在げしめて可変舵角比を得るように構成したことを
   特徴とする車輌の動力操舵装置。 ２ 前記弾性手段は操舵軸又は操作軸の一つを中空に構
   成し、その内部に収納したトーションバーより成る前記
   特許請求の範囲第１項記載の車輌の動力操舵装置。 ３ 車輛の車輪の転舵時に補助動力を与え若動力装置と
   、該動力装置を操舵輪の操向方向により軸を介して制御
   する切換弁と、該切換弁を常に中立位置に付勢するバネ
   装置を備えるとともに、車速又はエンジンの回転数に比
   例した操舵反力を与える反力機構とから成る動力操舵装
   置’ｖ＝おいて、切換弁の操作軸と操舵輪との間を連結
   する操舵トルク伝達系路中に操舵トルクに応じて略々線
   型のバネ定数の範囲で回転変位を与える弾性手段を介在
   せしめて可変舵角比を得るように構成したことを特徴と
   する車輛の動力操舵装置。 ４ 前記弾性手段は操蛇軸又は操作軸の一つを中空に構
   成し、その内部に収納したトーションバーにより成る前
   記特許藷求の範囲第３項記載の車輛の動力操舵装置。 ５ 車輛の車輪の転舵時に補助動力を与える動力１装置
   と、該動力装置を操舵輪の操向方向により軸を介して制
   御する切換弁と、該切換弁を常に中立位置に付勢するバ
   ネ装置を備えるとともに、車輪の路面抵抗に比例した操
   舵反力を与える反力機構とから成る動力操舵装置におい
   て、切換弁の操作軸と操舵輪との間に操舵トルクに応じ
   て略々線型のバネ定数の範囲で回転変位を与える弾性手
   段を介在せしめて可変舵角比を得るように構成し、且つ
   上記弾性手段が略々線型のバネ定数の範囲を超えて変形
   するような過大トルクが付与された場合に機械的に結合
   してトルクを伝達するクラッチ手段を有することを特徴
   とする車輛の動力操舵装置。 ６ 前記弾性手段は操舵軸又は操作軸の一つを中空に構
   成し、その内部に収納したトーションバーより成る前記
   特許請求の範囲第５項記載の車輌の動力操舵装置。