JP2002154448A - 操舵装置 - Google Patents

操舵装置

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JP2002154448A
JP2002154448A JP2000356595A JP2000356595A JP2002154448A JP 2002154448 A JP2002154448 A JP 2002154448A JP 2000356595 A JP2000356595 A JP 2000356595A JP 2000356595 A JP2000356595 A JP 2000356595A JP 2002154448 A JP2002154448 A JP 2002154448A
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JP
Japan
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pinion
steering
rack
swing arm
actuator
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JP2000356595A
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English (en)
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Takashi Kato
貴史 加藤
Yoshiyasu Akuta
好恭 飽田
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転者のハンドル操作から独立して転舵車輪
の転舵角を制御することができるようにした操舵装置を
小型化すること。 【解決手段】 操舵装置10は、ステアリングハンドル
21に連結したピニオン31と転舵車輪27,27に連
結したラック軸33とからなるラックアンドピニオン機
構25を、ハウジング35に収納したものである。ピニ
オン31をラック軸33の軸方向へ変位可能にハウジン
グ35に取付けた。ピニオン31をラック軸33の軸方
向へ変位させることで、ラック軸33を軸方向へ移動さ
せて転舵車輪27,27を転舵することができる。ラッ
クアンドピニオン機構25を収納したハウジング35を
変位させる必要はなく、ハウジング35を移動可能に支
持する機構も不要である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、運転者のハンドル
操作から独立して、転舵車輪の転舵角を制御することが
できるようにした操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両の運転中において、走行路面の状況
や風向きなどの外的要因は頻繁に変化する。種々の外的
要因により車両の走行状態や操舵状態は急激に変化し得
る。このような変化に対し、運転者はハンドル操作によ
って安定した走行状態を維持しなければならない。例え
ば、高速走行中の車両の側面に向って吹く横風は、車両
の直進を妨げようとする。このような外的要因に対し、
運転者はハンドル操作によって直進走行を維持しなけれ
ばならず、面倒である。この点を踏まえて近年、車両の
走行状態や操舵状態に応じて運転者の操縦を支援するこ
とにより、操縦安定性や車両の運動性能をより高めるよ
うにした操舵装置の開発が進んでいる。この種の操舵装
置としては、例えば特許第2501606号公報「操舵
装置」が知られている。以下、この従来の技術について
説明する。
【0003】図5は特許第2501606号公報の図1
に基づき作成した説明図である。なお、各構成要素の名
称や符号については適宜変更した。従来の操舵装置10
0は、車体101に左右2個のリンク102,102を
介してギヤハウジング103を車幅方向(図の左右方
向)へスイング可能に連結するとともに、車体101に
左右2個の弾性部材104,104を介してギヤハウジ
ング103を車幅方向及び径方向に変位可能に支持した
というものである。さらに操舵装置100は、車体10
1に弾性部材105を介してアクチュエータ106を支
持し、アクチュエータ106の駆動用ロッド107にL
字状のアーム108の一端を連結し、アーム108の他
端をギヤハウジング103に固定したというものであ
る。
【0004】ギヤハウジング103はラックアンドピニ
オン機構111を収納したものである。ラックアンドピ
ニオン機構111は、ステアリングハンドル112にス
テアリングシャフト113及び軸継手114,114を
介して連結したピニオン115と、転舵車輪116,1
16にタイロッド117,117を介して連結したラッ
ク軸118とからなる。
【0005】このような操舵装置100は、ステアリン
グハンドル112を操舵することにより、ラックアンド
ピニオン機構111を介して転舵車輪116,116を
転舵させることができる。しかも、アクチュエータ10
6の駆動用ロッド107を進退させ、アーム108を介
してギヤハウジング103を車幅方向へ移動させること
で、ラックアンドピニオン機構111を車幅方向へ移動
させることによっても、転舵車輪116,116を転舵
させることができる。運転者のハンドル操作をアクチュ
エータ106で支援することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、ギ
ヤハウジング103を車幅方向へ移動させるようにした
構造である。操舵装置100は、ギヤハウジング103
を移動可能に支持するためのリンク102,102や弾
性部材104,104といった支持機構を、ギヤハウジ
ング103の周囲に設けることになる。このような支持
機構はギヤハウジング103を移動可能に支持するもの
であるから、比較的大型の部材である。従って、大型の
支持機構を有する操舵装置100も大型にならざるを得
ない。
【0007】そこで本発明の目的は、運転者のハンドル
操作から独立して転舵車輪の転舵角を制御することがで
きるようにした操舵装置を、小型化できる技術を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1は、ステアリングハンドルに連結したピニオ
ンと転舵車輪に連結したラック軸とからなるラックアン
ドピニオン機構を、ハウジングに収納した操舵装置にお
いて、ピニオンをラック軸の軸方向へ変位可能にハウジ
ングに取付けたことを特徴とする。
【0009】ピニオンをラック軸の軸方向へ変位させる
ことで、ラック軸を軸方向へ移動させて転舵車輪を転舵
することができる。ラックアンドピニオン機構を収納し
たハウジングを変位させる必要はなく、ハウジングを移
動可能に支持する機構も不要である。従って、操舵装置
を小型にできる。
【0010】請求項2は、ステアリングハンドルに連結
したピニオンと転舵車輪に連結したラック軸とからなる
ラックアンドピニオン機構を、ハウジングに収納した操
舵装置において、ハウジングにスイングアームをラック
軸の軸方向へスイング可能に連結し、スイングアームの
スイング中間部にピニオンを回転可能に支持し、スイン
グアームのスイング先端部にアクチュエータの出力部を
連結し、アクチュエータでスイングアームをスイング駆
動することで、ピニオンをラック軸の軸方向へ変位させ
るように構成したことを特徴とする。
【0011】アクチュエータでスイングアームをラック
軸の軸方向へスイングさせることで、ピニオンをラック
軸の軸方向へ変位させることができる。この結果、ラッ
ク軸を軸方向へ移動させて転舵車輪を転舵することがで
きる。ラックアンドピニオン機構を収納したハウジング
を変位させる必要はなく、ハウジングを移動可能に支持
する機構も不要である。従って、操舵装置を小型にでき
る。
【0012】請求項3は、アクチュエータとスイングア
ームとの間に、セルフロック機能を有する動力伝達機構
を介在させることで、負荷側のスイングアームからの力
によってアクチュエータが駆動されることを阻止するよ
うに構成したことを特徴とする。「セルフロック機能」
とは、入力側から出力側への動力伝達を許容し、出力側
から入力側への動力伝達を阻止する機能のことを言う。
【0013】セルフロック機能を有する動力伝達機構
は、負荷側のスイングアームからの力をアクチュエータ
へ伝達することを阻止する。従って、停止状態のアクチ
ュエータが外力によって駆動されることはなく、スイン
グアームもスイングしない。転舵車輪からの反力でピニ
オンが変位することはない。このときであっても、ステ
アリングハンドルを操舵することにより、ラックアンド
ピニオン機構を介して転舵車輪を転舵させることができ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、
「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向
に従う。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【0015】図1は本発明に係る操舵装置の模式図であ
る。操舵装置10は、車両のステアリングハンドル21
から転舵車輪27,27に至るステアリング系20と、
このステアリング系20に補助トルクを加える補助トル
ク機構40と、運転者のハンドル操作から独立して転舵
車輪27,27の転舵角を制御することができる補助操
舵機構50とからなる、エンドテイクオフ型操舵装置で
ある。
【0016】ステアリング系20は、ステアリングハン
ドル21にステアリングシャフト22及び自在軸継手機
構23を介してピニオン軸24を連結し、ピニオン軸2
4に第1ラックアンドピニオン機構25を連結し、第1
ラックアンドピニオン機構25に左右のタイロッド2
6,26を介して左右の転舵車輪27,27を連結した
ものである。
【0017】第1ラックアンドピニオン機構25は、ピ
ニオン軸24に設けた第1ピニオン31と、第1ピニオ
ン31に噛み合う第1ラック32を設けて車幅方向に延
びたラック軸33とからなり、ハウジング35に収納し
たものである。言い換えれば第1ラックアンドピニオン
機構25は、ステアリングハンドル21に連結した第1
ピニオン31と転舵車輪27,27に連結したラック軸
33とからなる。ハウジング35は、ブラケット36及
びハウジング支持台37を介して車体38に取付けたも
のである。
【0018】ところで自在軸継手機構23は、ラック軸
33の軸方向への第1ピニオン31の変位を許容するも
のである。言い換えると自在軸継手機構23は、ステア
リングハンドル21の回転トルクをピニオン軸24に伝
達するとともに、ピニオン軸24の軸方向には伸縮可能
な機構である。
【0019】補助トルク機構40は、ステアリングハン
ドル21で発生したステアリング系20の操舵トルクを
検出する操舵トルクセンサ41と、操舵トルクセンサ4
1の検出信号に基づき制御信号を発生する制御部42
と、制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルクを
発生する電動機43と、電動機43に連結した第2ラッ
クアンドピニオン機構44とからなる。操舵トルクセン
サ41及び電動機43は、ハウジング35に取付けたも
のである。
【0020】第2ラックアンドピニオン機構44は、電
動機43の出力軸43aに設けた第2ピニオン45と、
第2ピニオン45に噛み合う第2ラック46とからな
る。第2ラック46は、第1ラックアンドピニオン機構
25のラック軸33に設けたものである。すなわち、第
1ラックアンドピニオン機構25のラック軸33が、第
2ラックアンドピニオン機構44のラック軸を兼ねる。
【0021】このような操舵装置10によれば、運転者
がステアリングハンドル21を操舵することにより発生
した操舵トルクを、ピニオン軸24及び第1ラックアン
ドピニオン機構25を介して、ラック軸33に伝達する
ことができる。さらには、操舵トルクを操舵トルクセン
サ41で検出し、この検出信号に基づき制御部42で制
御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応
じた補助トルクを電動機43で発生し、第2ラックアン
ドピニオン機構44を介して、ラック軸33に伝達する
ことができる。従って、運転者の操舵トルクに電動機4
3の補助トルクを加えた複合トルクにより、ラック軸3
3及びタイロッド26,26を介して左右の転舵車輪2
7,27を転舵させることができる。
【0022】補助操舵機構50は、補助制御部51にて
予め設定した所定の操舵条件に基づいてアクチュエータ
52を駆動することで、アクチュエータ52にて第1ピ
ニオン31をラック軸33の軸方向へ変位させるように
したものである。補助制御部51は例えば、ステアリン
グハンドル21の操舵角を検知する操舵角センサ53、
車両の走行速度を検知する車速センサ54、第1ピニオ
ン31の変位量を検知する変位量検知センサ55の各検
知信号に応じてアクチュエータ52を駆動制御する機能
を有する。以下、補助操舵機構50の構成を詳しく説明
する。
【0023】図2は本発明に係る補助操舵機構の斜視図
である。補助操舵機構50は、ハウジング35にスイン
グアーム61の基部62を支軸63にてラック軸33の
軸方向へスイング可能に連結し、スイングアーム61の
スイング中間部64に第1ピニオン31(すなわちピニ
オン軸24)を回転可能に支持し、スイングアーム61
のスイング先端部65に駆動リンク66並びに動力伝達
機構70を介してアクチュエータ52の出力部を連結し
たものである。アクチュエータ52は電動機である。
【0024】スイングアーム61は、基部62からスイ
ング先端部65へ向って延びる上下2つのアーム部61
a,61aと、これらのアーム部61a,61a同士を
基部62及びスイング先端部65で上下繋いだ連結部6
1b,61cとからなる、側面視略矩形状の中空部材で
ある。
【0025】このようなスイングアーム61は、中空部
61dにラック軸33を貫通させるとともに第1ピニオ
ン31を配置し、上下のアーム部61a,61aでピニ
オン軸24を回転可能に取付けることができる。従っ
て、スイングアーム61の中空部61dに第1ラックア
ンドピニオン機構25を収納することことで、補助操舵
機構50を小型化することができる。しかも、第1ラッ
クアンドピニオン機構25にスイングアーム61が干渉
することはない。小型化した補助操舵機構50をハウジ
ング35に収納するので、ハウジング35の小型化を図
ることができる。
【0026】さらには、スイングアーム61は側面視略
矩形状の部材あるから、ねじり剛性や曲げ剛性が大き
い。従って、第1ピニオン31を回転可能に取付けたス
イングアーム61をスイング駆動しても 、スイングア
ーム61がこじれる心配はなく、極めて円滑にスイング
動作させることができる。
【0027】動力伝達機構70は、アクチュエータ52
の出力軸52aに取付けた小ギヤ71と、小ギヤ71に
噛み合うべく支軸72に回転可能に取付けた大ギヤ73
と、からなるギヤ減速機構である。小ギヤ71及び大ギ
ヤ73はハイポイドギヤである。
【0028】ところで、スイングアーム61のスイング
先端部65は、駆動リンク66の一端を連結ピン67で
スイング可能に連結したものである。駆動リンク66の
他端は、大ギヤ73のディスク73aに且つ大ギヤ73
の回転中心から所定距離だけ離れた位置に、連結ピン7
4でスイング可能に連結したものである。第1ピニオン
31、支軸63,72及び連結ピン67,74は互いに
平行である。
【0029】図3は本発明に係る補助操舵機構の平面断
面図兼作用図であり、補助操舵機構50をハウジング3
5に収納するとともに、アクチュエータ52をハウジン
グ35に取付けたことを示す。この図に示すように、ス
イングアーム61はラック軸33に対し直交する方向に
延びているときに中立状態にある。この中立状態におい
て、アクチュエータ52で動力伝達機構70を介してス
イングアーム61をラック軸33の軸方向へスイングさ
せることができる。補助操舵機構50は例えば次の図4
のように作動する。
【0030】図4は本発明に係る補助操舵機構の作用図
である。操舵条件に応じて、アクチュエータ52で動力
伝達機構70の大ギヤ73を図時計回りに所定角度だけ
回転させると、駆動リンク66は図左へ変位する。スイ
ングアーム61は駆動リンク66に押されて図左へスイ
ングする。スイングアーム61と共に第1ピニオン31
も、左へスイングしつつラック軸33の軸方向左へ変位
する。運転者がステアリングハンドル21(図1参照)
を握っているときには、第1ピニオン31は回転しな
い。従って、変位した第1ピニオン31によってラック
軸33は軸方向左へ変位する。このようにして、転舵車
輪27,27(図1参照)を転舵することができる。
【0031】この状態から大ギヤ73を図反時計回りに
回転させると、スイングアーム61並びに第1ピニオン
31が中立位置に復帰して、ラック軸33を中立位置に
復帰させる。一方、中立位置にあるスイングアーム61
を図右へスイングさせることで、変位した第1ピニオン
31によってラック軸33を軸方向右へ変位させること
ができる。このようにして、転舵車輪27,27(図1
参照)を転舵することができる。
【0032】さらには、ステアリングハンドル21(図
1参照)を操舵しつつ、操舵条件に応じてアクチュエー
タ52で動力伝達機構70の大ギヤ73を回転させるこ
とができる。ラック軸33の軸方向への全移動量S0
は、運転者のハンドル操作によるラック軸33の移動量
S1に、アクチュエータ52によるラック軸33の移動
量S2を合成したものになる(S0=S1±S2)。従
って、ラック軸33の移動量を加算して転舵車輪27,
27を大きく転舵させたり、又はラック軸33の移動量
を減算して小さく転舵させることができる。
【0033】以上の説明をまとめる。上記図3に示すよ
うにラック軸33を軸方向へ移動させるのに、第1ラッ
クアンドピニオン機構25を収納したハウジング35を
変位させる必要はない。しかも、ハウジング35を移動
可能に支持する機構を設ける必要もない。従って、操舵
装置10を小型にすることができる。さらには、ハウジ
ング35を変位させない分、小出力のアクチュエータ5
2を採用することができるので、アクチュエータ52を
小型にすることができる。
【0034】さらにまた、スイングアーム61のスイン
グ基端である支軸63からピニオン軸24までの距離に
対し、支軸63からスイング先端の連結ピン67までの
距離の比率(アーム比)を大きく設定することにより、
アクチュエータ52の出力を小さくすることができる。
その分、アクチュエータ52を小型にすることができ
る。例えば、アーム比を1:2とすれば、1:1の場合
に比べてアクチュエータ52の出力を半減できる。な
お、スイングアーム61のスイング角が小さいので、第
1ピニオン31と第1ラック32との噛み合い状態に影
響はない。
【0035】ところで本発明は、スイングアーム61と
アクチュエータ52との間に、セルフロック機能を有す
る動力伝達機構70を介在させることで、負荷側のスイ
ングアーム61からの力によってアクチュエータ52が
駆動されることを阻止するようにしたことを特徴とす
る。「セルフロック機能」とは、入力側から出力側への
動力伝達を許容し、出力側から入力側への動力伝達を阻
止する機能のことを言う。
【0036】具体的には、動力伝達機構70の小ギヤ7
1並びに大ギヤ73にハイポイドギヤを採用した。ハイ
ポイドギヤの組合せは、負荷側から駆動側への逆方向の
動力伝達効率(逆伝達効率)が一般に小さい。この動力
伝達効率を更に、負荷側のスイングアーム61からの力
によってアクチュエータ52が駆動されることを阻止す
るように設定した。
【0037】セルフロック機能を有する動力伝達機構7
0によって、負荷側のスイングアーム61からの力をア
クチュエータ52へ伝達することを阻止することができ
る。従って、停止状態のアクチュエータ52が外力によ
って駆動されることはなく、スイングアーム61もスイ
ングしない。このため、転舵車輪27,27(図1参
照)からの反力で第1ピニオン31の位置が変わること
はない。このときであっても、ステアリングハンドル2
1(図1参照)を操舵することにより、第1ラックアン
ドピニオン機構25を介して転舵車輪27,27を転舵
させることができる。
【0038】なお、上記本発明の実施の形態において、
操舵装置10はエンドテイクオフ型操舵装置に限定され
るものではなく、センタテイクオフ型操舵装置であって
もエンドテイクオフ形式と同様の効果を発揮することが
できる。さらには、補助トルク機構40の有無は任意で
ある。さらにまた、補助操舵機構50において駆動リン
ク66の有無は任意である。例えば、スイングアーム6
1を動力伝達機構70に直接に連結してもよい。また、
アクチュエータ52は電動機に限定されるものではな
く、例えば油圧モータ、リニアモータ、エアシリンダ、
電動シリンダ、油圧シリンダ、ソレノイドであってもよ
い。
【0039】さらには、動力伝達機構70は、セルフロ
ック機能を有してアクチュエータ52の動力を負荷側に
伝達するものであればよい。例えばアクチュエータ52
に取付けたウォームと負荷側のウォームホイールの組合
せからなるウォームギヤ機構であってもよい。その場合
の動力伝達効率も、負荷側のスイングアーム61からの
力によってアクチュエータ52が駆動されることを阻止
するように設定すればよい。また、請求項1の操舵装置
は、第1ピニオン(ピニオン)31をラック軸33の軸
方向へ変位可能にハウジング35に取付けたものであれ
ばよく、例えば、ラック軸33の軸方向へ第1ピニオン
31が平行移動するようにしてもよい。
【0040】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項1は、ピニオンをラック軸の軸方向へ変位
可能にハウジングに取付けたので、ピニオンをラック軸
の軸方向へ変位させることで、ラック軸を移動させて転
舵車輪を転舵することができる。ラック軸を軸方向へ移
動させるのに、ラックアンドピニオン機構を収納したハ
ウジングを変位させる必要はない。しかも、ハウジング
を移動可能に支持する機構を設ける必要もない。従っ
て、操舵装置を小型にすることができる。
【0041】請求項2は、ハウジングにスイングアーム
をラック軸の軸方向へスイング可能に連結し、スイング
アームのスイング中間部にピニオンを回転可能に支持
し、スイングアームのスイング先端部にアクチュエータ
の出力部を連結し、アクチュエータでスイングアームを
スイング駆動することで、ピニオンをラック軸の軸方向
へ変位させるように構成したので、アクチュエータでス
イングアームをラック軸の軸方向へスイングさせること
で、ピニオンをラック軸の軸方向へ変位させることがで
きる。このようにして、ラック軸を移動させて転舵車輪
を転舵することができる。ラック軸を軸方向へ移動させ
るのに、ラックアンドピニオン機構を収納したハウジン
グを変位させる必要はない。しかも、ハウジングを移動
可能に支持する機構を設ける必要もない。従って、操舵
装置を小型にすることができる。
【0042】請求項3は、アクチュエータとスイングア
ームとの間に、セルフロック機能を有する動力伝達機構
を介在させたので、負荷側のスイングアームからの力を
アクチュエータへ伝達することを阻止することができ
る。従って、停止状態のアクチュエータが外力によって
駆動されることはなく、スイングアームもスイングしな
い。転舵車輪からの反力でピニオンの位置が変わること
はない。このときであっても、ステアリングハンドルを
操舵することにより、ラックアンドピニオン機構を介し
て転舵車輪を転舵させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る操舵装置の模式図
【図2】本発明に係る補助操舵機構の斜視図
【図3】本発明に係る補助操舵機構の平面断面図兼作用
【図4】本発明に係る補助操舵機構の作用図
【図5】特許第2501606号公報の図1に基づき作
成した説明図
【符号の説明】
10…操舵装置、21…ステアリングハンドル、24…
ピニオン軸、25…ラックアンドピニオン機構(第1ラ
ックアンドピニオン機構)、27…転舵車輪、31…ピ
ニオン(第1ピニオン)、32…ラック(第1ラッ
ク)、33…ラック軸、35…ハウジング、50…補助
操舵機構、52…アクチュエータ、61…スイングアー
ム、66…駆動リンク、70…動力伝達機構。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62D 113:00 B62D 113:00 119:00 119:00 Fターム(参考) 3D032 CC02 CC06 DA03 DA15 DA16 EB05 EC31 GG01 3D033 CA02 CA03 CA04 CA16 CA17 CA18 CA21 JB03 JB19

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステアリングハンドルに連結したピニオ
    ンと転舵車輪に連結したラック軸とからなるラックアン
    ドピニオン機構を、ハウジングに収納した操舵装置にお
    いて、前記ピニオンを前記ラック軸の軸方向へ変位可能
    に前記ハウジングに取付けたことを特徴とする操舵装
    置。
  2. 【請求項2】 ステアリングハンドルに連結したピニオ
    ンと転舵車輪に連結したラック軸とからなるラックアン
    ドピニオン機構を、ハウジングに収納した操舵装置にお
    いて、前記ハウジングにスイングアームを前記ラック軸
    の軸方向へスイング可能に連結し、前記スイングアーム
    のスイング中間部に前記ピニオンを回転可能に支持し、
    前記スイングアームのスイング先端部にアクチュエータ
    の出力部を連結し、アクチュエータでスイングアームを
    スイング駆動することで、ピニオンをラック軸の軸方向
    へ変位させるように構成したことを特徴とする操舵装
    置。
  3. 【請求項3】 前記アクチュエータと前記スイングアー
    ムとの間に、セルフロック機能を有する動力伝達機構を
    介在させることで、負荷側のスイングアームからの力に
    よってアクチュエータが駆動されることを阻止するよう
    に構成したことを特徴とする請求項2記載の操舵装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114657900A (zh) * 2022-03-25 2022-06-24 黑龙江工程学院 一种桥梁加固用具有开凿深度测量功能的加固剔凿机
CN114657900B (zh) * 2022-03-25 2024-02-09 黑龙江工程学院 一种桥梁加固用具有开凿深度测量功能的加固剔凿机

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