JP2009113689A - 操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができると共に、中立位置付近以外で操舵ハンドルの切り返し操作を行っても、車輪を緩やかに転舵することができる操舵装置を提供すること。
【解決手段】操舵ハンドルの操舵に応じて回転する入力軸11と、入力軸11に対し所定距離Aだけ偏心して設けられ、車輪を転舵する車輪転舵機構13を作動する出力軸12と、入力軸11に連結され、直径方向のカム溝44を端面に有する回転部材41と、出力軸12に対し所定距離Aよりも大きく偏心して出力軸12に連結され、カム溝44へ摺動可能に係合する突起43とを備え、操舵ハンドルの中立位置付近では、入力軸11の回転角αに対する出力軸12の回転角θの減速比dα/dθが大きくなる操舵装置において、カム溝44は、回転部材41の径方向外側ほど、幅方向に大きく弾性変形可能な左右一対の弾性部材51を備える。
【選択図】図2
【解決手段】操舵ハンドルの操舵に応じて回転する入力軸11と、入力軸11に対し所定距離Aだけ偏心して設けられ、車輪を転舵する車輪転舵機構13を作動する出力軸12と、入力軸11に連結され、直径方向のカム溝44を端面に有する回転部材41と、出力軸12に対し所定距離Aよりも大きく偏心して出力軸12に連結され、カム溝44へ摺動可能に係合する突起43とを備え、操舵ハンドルの中立位置付近では、入力軸11の回転角αに対する出力軸12の回転角θの減速比dα/dθが大きくなる操舵装置において、カム溝44は、回転部材41の径方向外側ほど、幅方向に大きく弾性変形可能な左右一対の弾性部材51を備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、車両用操舵ハンドルの操舵に応じて車輪を転舵する操舵装置に関し、特に操舵ハンドルの中立位置付近では、操舵ハンドルの操舵量Mに対する車輪の転舵量Rの減速比dM/dRが小さくなる操舵装置に関する。
従来から、車両用操舵ハンドルの操舵に応じて車輪を転舵する操舵装置において、操舵ハンドルの中立位置付近では、操舵ハンドルの操舵量Mに対する車輪の転舵量Rの減速比dM/dRが小さくなる操舵装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
図9は、上記従来の操舵装置の構成を示した断面図で、(b)は(a)の矢視D−Dから見た断面図である。従来の構成の操舵装置は、操舵ハンドルと共に回転するハンドル軸に連結される入力軸1と、入力軸1に対し所定距離Aだけ偏心して設けられ、車輪を転舵する車輪転舵機構(図示せず)を作動する出力軸2と、入力軸1と出力軸2とを連結する操舵特性付与機構3を備える。この操舵特性付与機構3は、入力軸1に連結された回転部材4と、ピンシャフト5を介して出力軸2に連結された突起6とを備える。回転部材4は、突起6と対向する面にカム溝7を備える。突起6は、出力軸2に対し所定距離B(所定距離Bは所定距離Aより大きい)だけ偏心して設けられ、カム溝7へ摺動可能に係合している。
操舵ハンドルの操舵に応じて、カム溝7を端面に有する回転部材4が回転すると、カム溝7に係合した突起6を介して出力軸2も回転する。出力軸2が回転するにつれて、突起6は、カム溝7に沿って半径方向外向きに移動する。このため、操舵ハンドルの中立位置付近では、入力軸1の回転角αに対する出力軸2の回転角θの減速比dα/dθを大きく、操舵ハンドルの中立位置付近以外では、減速比を小さくすることができる。したがって、上記従来の構成の操舵装置は、操舵ハンドルの操舵量Mに対する車輪の転舵量Rの減速比dM/dRを中立位置付近で大きく、中立位置付近以外で小さくすることができ、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができる。
また、突起6は、ピンシャフト5に設けられた円筒状の突起部5aに同軸的に取り付けられたピン6aと、ピン6aの先端部にニードルローラ軸受け6cを介して支持されたローラ6bとから構成される。このピン6aは、弾性支持部材8を介して突起部5aに取り付けられているため、ピン6aが突起部5aに対して所定量以上変位すると、突起部5aがカム溝8に設けた外側溝9と当接する。したがって、前輪が縁石などに衝突した場合には、突起部5aが外側溝9に当接してこの衝撃荷重を受け止めるので、ピン6aが折れ曲がることを防止又は抑制できる。
実開平4−54769号公報
しかしながら、上記従来の構成の操舵装置では、中立位置付近以外で操舵ハンドルの切り返し操作を行うと、入力軸回転角αに対する出力軸回転角θの減速比dα/dθが小さくなっているため、車輪が急激に転舵され、慣性力が生じ、運転者が違和感を覚える。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができると共に、中立位置付近以外で操舵ハンドルの切り返し操作を行っても、車輪を緩やかに転舵することができる操舵装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明は、操舵ハンドルの操舵に応じて回転する入力軸と、前記入力軸に対し所定距離だけ偏心して設けられ、車輪を転舵する車輪転舵機構を作動する出力軸と、前記入力軸に連結され、直径方向のカム溝を端面に有する回転部材と、前記出力軸に対し前記所定距離よりも大きく偏心して前記出力軸に連結され、前記カム溝へ摺動可能に係合する突起とを備え、前記操舵ハンドルの中立位置付近では、前記入力軸の回転角に対する前記出力軸の回転角の減速比が大きくなる操舵装置において、
前記カム溝は、前記回転部材の径方向外側ほど、幅方向に大きく弾性変形可能な左右一対の弾性部材を備える。
前記カム溝は、前記回転部材の径方向外側ほど、幅方向に大きく弾性変形可能な左右一対の弾性部材を備える。
本発明によれば、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができると共に、中立位置付近以外で操舵ハンドルの切り返し操作を行っても、カム溝の弾性変形により、カム溝に係合された突起の回転を吸収することができ、出力軸の回転を吸収することができ、車輪を緩やかに転舵することができる。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
図1は、本発明の操舵装置の構成の一例を示した断面図である。操舵装置は、図1に示すように、操舵ハンドル(図示せず)と共に回転するハンドル軸(図示せず)に連結される入力軸11と、入力軸11の回転軸線01に対し所定距離Aだけ偏心して設けられ、車輪を転舵する車輪転舵機構13を作動する出力軸12と、入力軸11と出力軸12とを連結する操舵特性付与機構40を備える。運転者が操舵ハンドルを操舵すると、入力軸11が回転し、操舵特性付与機構40を介して、出力軸12が回転する。尚、操舵特性付与機構40の詳細については、後述する。
車輪転舵機構13は、例えば、図1に示すように、出力軸12の側面に形成されたピニオン15a、及びピニオン15aに噛合するラック15bからなるラック&ピニオン機構15と、ラック15bを略中央に備えるラックバー14と、ラックバー14の両端に設置され左右の前輪に連結される操舵リンク(図示せず)とから構成される。
出力軸12が回転すると、ラック&ピニオン機構15により出力軸12の回転力が直線方向の力に変換され、ラックバー14が車幅方向に駆動される。ラックバー14が車幅方向に駆動されると、操舵リンクを介して、左右の前輪が転舵される。
このように、運転者が操舵ハンドルを操舵すると、操舵特性付与機構40、車輪転舵機構13を介して、左右の前輪が転舵され、車両の進行方向が変更される。
図2は、図1の矢視D−Dからみた断面図である。操舵特性付与機構40は、図2に示すように、入力軸11に同軸的に連結された回転部材41と、出力軸12に対し所定距離B(所定距離Bは所定距離Aより大きい)だけ偏心した位置に、ピンシャフト42を介して出力軸12に連結された突起43とを備える。
回転部材41は、略円板状の形状であって、突起43と対向する面には、カム溝44を備える。
突起43は、ピンシャフト42に圧入固定されたピン43aと、ニードルローラ43cを介してピン43aに同軸的に回転自在に支持されるローラ43bとから構成される。突起43は、カム溝44へ摺動可能に係合されている。
カム溝44は、その特徴的な構成として、図2に示すように、回転部材41の径方向外側ほど、幅方向(径方向に対して略直交する方向)へ大きく弾性変形可能な左右一対の弾性部材51により形成されている。
弾性部材51は、例えば、図2に示すように、回転部材41の径方向外側ほど、径方向に対して略直交方向に肉厚なゴムで形成される。
弾性部材51は、弾性部材51の摩耗を防止すべく、図2に示すように、突起43と対向する面に、板状の摩耗防止部材52を備えてよい。摩耗防止部材52には、例えば、SUS等の金属を用いることができる。
ここで、操舵特性付与機構40の具体的な作用、機能について説明するが、まずは、運転者が操舵ハンドルを一方向へ切り込み操作し、入力軸11が中立位置から方向L(図3参照)へ回転した場合について説明する。
図3は、図1の矢視D−Dから見た操舵特性付与機構の動作を示した断面図である。尚、図3において、実線で示される状態が中立位置の状態であり、2点鎖線で示される状態が中立位置から方向Lへ回転した状態である。
図4は、操舵特性付与機構の特性の一例を示した図であり、(a)は入力軸回転角αと出力軸回転角θとの関係を示した図で、(b)は入力軸回転角αと出力軸回転角θの減速比dα/dθとの関係を示した図である。尚、図4において、実線は本実施例の操舵特性付与機構の特性を示し、2点鎖線は入力軸回転角αと出力軸回転角θとが常に一定の状態を示している。
中立位置の状態では、図3に示すように、突起43の軸線03は、入力軸11の回転軸線01に対して、出力軸12の回転軸線02とは反対側に位置している。
中立位置から回転方向Lへ、入力軸11が回転軸線01を中心として角度αだけ回転すると、カム溝44を備える回転部材41も回転軸線01を中心として角度αだけ回転する。これに伴って、カム溝44に係合する突起43は、カム溝44に沿って径方向外側に摺動しつつ、回転軸線02を中心として角度θだけ回転する。このとき、突起43に連結された出力軸12は、回転軸線02を中心として角度θだけ回転する。尚、弾性部材51で形成されたカム溝44は、突起43により押圧され、回転方向Lとは反対方向Rへ弾性変形している。
中立位置付近では、図3に示すように、出力軸回転角θは入力軸回転角αより小さくなっている。しかし、出力軸回転角θと入力軸回転角αとの差は、図4(a)に示すように、入力軸11が方向Lへ回転するにつれ、徐々に縮まる。そして、入力軸回転角αが180°を所定量超えると、出力軸回転角θは入力軸回転角αより大きくなる。このため、入力軸回転角αに対する出力軸回転角θの減速比dα/dθは、図4(b)に示すように、中立位置付近で大きくなり、中立位置付近以外で小さくなっている。
このように、本実施例の操舵装置では、入力軸回転角αに対する出力軸回転角θの減速比dα/dθを中立位置付近で大きく、中立位置付近以外で小さくすることができ、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができる。尚、所定距離Aと所定距離Bとの比を変更することにより、入力軸回転角αに対する出力軸回転角θの減速比dα/dθを変更することができ、操舵装置の操舵特性を変更することができる。
次に、運転者が操舵ハンドルを切り返し操作し、入力軸11の回転方向が方向Lから方向Rへ反転した場合について、操舵特性付与機構40の動作を説明する。
図5は、図1の矢視D−Dから見た操舵特性付与機構の動作の一例を示した図であり、(a)は入力軸11の回転方向が方向L(切り込み操舵時)の状態を示した図で、(b)は入力軸11の回転方向が方向R(切り戻し操舵時)の状態を示した図である。
図6は、切り返し操舵時の入力軸回転角αと出力軸回転角θとの関係の一例を示した図である。尚、図6において、実線で示される関係が本実施例の操舵装置における関係を示し、1点鎖線で示される関係が上記従来の構成の操舵装置における関係を示している。
従来の操舵措置では、カム溝44が弾性変形しないため、図6に示すように、入力軸回転角αと出力軸回転角θとの関係は、切り込み操舵時と切り戻し操舵時とで同一となる。このため、中立位置付近以外で切り返し操作を行うと、入力軸回転角αに対する出力軸回転角θの減速比が小さくなっているため、左右の前輪が急激に転舵され、運転者が加速度を受けて違和感を覚える。
これに対し、本実施例の操舵装置では、カム溝44が弾性変形するため、入力軸回転角αと出力軸回転角θとの関係は、従来の場合とは異なる。
図5(a)に示すように、入力軸11の回転方向が方向Lの状態では、突起43に押圧されたカム溝44は、回転方向Lとは反対方向Rへ弾性変形し、突起43の方向Lへの回転を吸収する。このため、突起43に連結された出力軸12の出力軸回転角θは、従来の場合より小さくなる。
入力軸11が中立位置から方向Lへ回転するにつれて、突起43は、前述したように、カム溝44に沿って徐々に径方向外側へ摺動する(図3参照)。これに伴い、突起43に押圧されたカム溝44の弾性変形は、徐々に大きくなり、入力軸回転角αに対する出力軸回転角θは、図6に示すように、従来の場合より徐々に小さくなる。
尚、図3に示すように、カム溝44に係合された突起43は、入力軸回転角α=0°(中立位置)の状態で、回転部材41に対して最も径方向内側に位置し、入力軸回転角α=180°の状態で、最も径方向外側に位置する。このため、カム溝44の弾性変形は、中立位置付近の状態で小さく、中立位置付近以外の状態で大きくなる。
また、図5(b)に示すように、入力軸11の回転方向が方向Rの状態では、突起43に押圧されたカム溝44は、回転方向Rとは反対方向Lへ弾性変形し、突起43の方向Rへの回転を吸収する。このため、突起43に連結された出力軸12の出力軸回転角θは、従来の場合より大きくなる。
入力軸11が図5(b)の状態から中立位置へ向けて方向Rへ回転するにつれて、突起43がカム溝44に沿って径方向内側へ摺動する。これに伴って、弾性部材51で形成されたカム溝44の弾性変形は、徐々に解除され、入力軸回転角αに対する出力軸回転角θは、図6に示すように、従来の場合に徐々に近づく。
また、図5(a)、(b)から明らかなように、回転部材41に連結された入力軸11の回転方向が方向Lから方向Rへ反転すると、回転部材41に形成されたカム溝44の弾性変形方向が方向Rから方向Lへ反転する。このカム溝44の弾性変形により、カム溝44に係合された突起43の方向Rへの回転を吸収することができ、図6に示すように、突起43に連結された出力軸12の出力軸回転角θを緩やかに変化することができる。
このカム溝44の弾性変形は、前述したように、中立位置付近の状態で小さく、中立位置付近以外の状態で大きくなる。このため、本実施例の操舵装置では、運転者が中立位置付近以外で操舵ハンドルの切り返し操作を行っても、カム溝44の弾性変形により、出力軸12の回転を吸収することができ、左右の前輪を緩やかに切り返すことができる。
したがって、本実施例の操舵装置では、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができると共に、中立位置付近以外で操舵ハンドルの切り返し操作を行っても、左右の前輪を緩やかに切り返すことができる。
また、本実施例の操舵装置では、カム溝44の弾性変形により、ラックバー14がラックエンドに達して瞬間的に止められた場合に操舵特性付与機構40に発生する衝撃荷重(以下、「ラックエンド時の衝撃荷重」)を低減することができる。図7は、ラックエンド時の衝撃荷重の様子の一例を示した図である。尚、図7において、実線で示される状態が本実施例の状態を示し、2点鎖線で示される状態が従来の状態を示している。
運転者が操舵ハンドルを一方向へ操舵し、ラックバー14がラックエンドに達して瞬間的に止められると、ラック&ピニオン機構15を介して出力軸12の回転が瞬間的に止められる。このとき、操舵特性付与機構40では、出力軸12に連結された突起43が、カム溝44を介して、回転部材41の回転を妨げるため、衝撃荷重が発生する。
このラックエンド時の衝撃荷重が発生したとき、操舵ハンドルは中立位置から操舵された状態にあり、突起43はカム溝44に沿って径方向外側へ移動している。このため、カム溝44の弾性変形により、ラックエンド時の衝撃荷重を吸収することができる。
このように、本実施例の操舵装置では、カム溝44の弾性変形により、ラックエンド時の衝撃荷重を吸収することができ、従来の操舵装置と比較して、ラックエンド時の衝撃荷重を低減することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、本実施例のカム溝44は、図2に示すように、回転部材41の直径方向に沿って一方の外周から他方の外周まで延設したが、カム溝44に係合する突起43が径方向に摺動しつつ回転できる限り、その延設位置に制限はなく、例えば、回転部材41の直径方向に沿って回転軸線01から一方の外周まで延設してもよい。
また、本実施例の弾性部材51は、回転部材41の径方向外側ほど、径方向に直交する方向に肉厚なゴムで形成したが、例えば、径方向に直交する方向の肉厚を一定とし、径方向外側ほど柔らかい材質のゴムで形成してもよい。
また、本実施例の弾性部材51にはゴムを用いたが、回転部材41の径方向外側ほど、幅方向に大きく弾性変形可能な弾性部材である限り、その構成に制限はなく、例えば、図12に示すように、板バネを用いてもよい。板バネは、例えば、図12に示すように、回転部材41の中心付近で固定される。このため、板バネは、突起43により押圧される押圧位置が回転部材41の径方向外側であるほど、幅方向Wに大きく弾性変形する。尚、この場合、板バネが摩耗防止部材52の機能も兼ねる。
11 入力軸
12 出力軸
13 車輪転舵機構
41 回転部材
43 突起
44 カム溝
51 弾性部材
12 出力軸
13 車輪転舵機構
41 回転部材
43 突起
44 カム溝
51 弾性部材
Claims (1)
- 操舵ハンドルの操舵に応じて回転する入力軸と、前記入力軸に対し所定距離だけ偏心して設けられ、車輪を転舵する車輪転舵機構を作動する出力軸と、前記入力軸に連結され、直径方向のカム溝を端面に有する回転部材と、前記出力軸に対し前記所定距離よりも大きく偏心して前記出力軸に連結され、前記カム溝へ摺動可能に係合する突起とを備え、前記操舵ハンドルの中立位置付近では、前記入力軸の回転角に対する前記出力軸の回転角の減速比が大きくなる操舵装置において、
前記カム溝は、前記回転部材の径方向外側ほど、幅方向に大きく弾性変形可能な左右一対の弾性部材を備える操舵装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007290097A JP2009113689A (ja) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | 操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007290097A JP2009113689A (ja) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | 操舵装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009113689A true JP2009113689A (ja) | 2009-05-28 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007290097A Pending JP2009113689A (ja) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | 操舵装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2009113689A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN103909966A (zh) * | 2012-12-28 | 2014-07-09 | 株式会社昭和 | 转向装置和定位件 |
-
2007
- 2007-11-07 JP JP2007290097A patent/JP2009113689A/ja active Pending
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