(57)【要約】【課題】  車両用操舵装置の操作性を向上する。【解決手段】  操舵装置１は、運転席２の左右に各々設けられ運転者によって車両前後方向に操作される２つの操作レバー１０Ｌ，１０Ｒと、軸線を車幅方向に延ばして前輪３に連結され該軸線方向に移動することにより前輪３を転舵するメインラック２０と、メインラック２０と噛み合うメインピニオンと、前記メインピニオンと一体的に形成されたサブピニオンと、軸線を車両前後方向に延ばし前記サブピニオンと噛み合う２つのサブラック２５Ｌ，２５Ｒと、サブラック２５Ｌ，２５Ｒと操作レバー１０Ｌ，１０Ｒとを連結する２つのコネクティングロッド１５，１５と、を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転席の左右に各々設けられ運転者によって車両前後方向に操作される２つの操作子と、
軸線を車幅方向に延ばして転舵輪に連結され該軸線方向に移動することにより前記転舵輪を転舵するメインラックと、
前記メインラックと噛み合うメインピニオンと、
前記メインピニオンと一体的に形成されたサブピニオンと、
軸線を車両前後方向に延ばし前記サブピニオンと噛み合う２つのサブラックと、
前記サブラックと前記操作子とを連結する２つの連結部材と、
を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用操舵装置における操作子としては丸形の回転ハンドルが一般的である。
また、特許文献１には、丸形の回転ハンドルを操作子とする操舵装置であって、車両のステアリング系の舵角比（ステアリングの操舵角に対する転舵輪の転舵角の比）を車速に応じて変化させる可変舵角比装置を備えた車両用操舵装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２６０９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、回転ハンドルを操作子とする一般的な操舵装置の場合、転舵輪を大きく転舵させるときには回転ハンドルを持った両腕を交差させたり、操作途中で回転ハンドルを持ち替えなければならず、操作性が悪かった。また、可変舵角比装置を備えている場合であっても、転舵輪を最大転舵させるときには同様のハンドル操作が必要で、操作性が悪かった。
そこで、この発明は、操作子を持った腕を交差させたり操作子の持ち替えが不要で、人間工学的に操作し易い車両用操舵装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、運転席（例えば、後述する実施例における運転席２）の左右に各々設けられ運転者によって車両前後方向に操作される２つの操作子（例えば、後述する実施例における操作レバー１０Ｌ，１０Ｒ）と、軸線を車幅方向に延ばして転舵輪（例えば、後述する実施例における前輪３，３）に連結され該軸線方向に移動することにより前記転舵輪を転舵するメインラック（例えば、後述する実施例におけるメインラック２０）と、前記メインラックと噛み合うメインピニオン（例えば、後述する実施例におけるメインラック用ピニオンギヤ５１）と、前記メインピニオンと一体的に形成されたサブピニオン（例えば、後述する実施例におけるサブラック用ピニオンギヤ５２）と、軸線を車両前後方向に延ばし前記サブピニオンと噛み合う２つのサブラック（例えば、後述する実施例におけるサブラック２５Ｌ，２５Ｒ）と、前記サブラックと前記操作子とを連結する２つの連結部材（例えば、後述する実施例におけるコネクティングロッド１５，１５）と、を備えたことを特徴とする車両用操舵装置である。
このように構成することにより、運転者は操作子を持った腕を車両前後方向に動かすと、連結部材がサブラックを車両前後方向に移動し、サブラックの車両前後方向の動きがサブピニオンおよびメインピニオンを介してメインラックの車幅方向の動きに変換され、転舵輪を転舵することができる。すなわち、運転者は操作子を持った腕を車両前後方向に動かすことにより車両を操舵することができる。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に係る発明によれば、運転者は操作子を持った腕を車両前後方向に動かすことにより車両を操舵することができ、操作性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、この発明に係る車両用操舵装置の実施例を図１から図７の図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両Ｖの操舵装置１は、運転席２の左右に各々設けられた操作子としての操作レバー１０Ｌ、１０Ｒ（以下、特に左右の区別が必要ないときは操作レバー１０と記す）を車両の前後方向に操作することにより、前輪（転舵輪）３，３を転舵することができるものである。
運転席２の前方には、軸線を車幅方向に延ばすメインラック２０と軸線を車両前後方向に延ばす２本のサブラック２５Ｌ，２５Ｒとを収容したラックハウジング３０が設置されている。メインラック２０の軸方向各端部はそれぞれ、タイロッド４およびナックル５を介して左右の前輪３，３に連結されている。各サブラック２５Ｌ，２５Ｒの後端は、それぞれコネクティングロッド（連結部材）１５、１５を介して左右の操作レバー１０Ｌ，１０Ｒに連結されている。
図２に示すように、操作レバー１０は、その下端が、運転席２の左右において車体に固定したベース６に軸支され、車両前後方向に回動可能に設けられており、その支軸１１から上方に所定寸法離間した部位にコネクティングロッド１５の端部が回動可能に取り付けられている。操作レバー１０の上端にはグリップ１２が設けられている。
【０００７】
図２〜図４に示すように、ラックハウジング３０は、ギヤボックス３１と、ギヤボックス３１の下部両側から車幅方向に沿って延設されたメインラックハウジング３２と、ギヤボックス３１の上部に固定され車両後方に向かって延びるサブラックハウジング３３とを備えている。ギヤボックス３１とメインラックハウジング３２は一体に形成されており、これらとは別体に形成されたサブラックハウジング３３がギヤボックス３１にボルト３４で固定されている。
メインラック２０はギヤボックス３１を貫通してメインラックハウジング３２に挿入され、軸線方向へ摺動可能に取り付けられており、メインラックハウジング３２から突出する各端部２１にボールジョイント２２を介して左右のタイロッド４が連結されている。
【０００８】
図６に示すように、ギヤボックス３１の中央には軸線を鉛直方向に延ばした有底のピニオン挿入孔３５が設けられている。ピニオン挿入孔３５にはピニオンシャフト５０が軸線を鉛直方向にして挿入されており、ピニオンシャフト５０は軸受５５，５５により回動可能に支持されるとともに、ピニオン挿入孔３５に螺合するピニオンスクリュー５６およびピニオンスクリュー５６に螺合するロックナット５７によってギヤボックス３１から離脱不能に取り付けられている。ピニオンシャフト５０には、メインラック用ピニオンギヤ（メインピニオン）５１とサブラック用ピニオンギヤ（サブピニオン）５２が互いに上下に離間して、一体形成されており、メインラック用ピニオンギヤ５１にメインラック２０のラック歯２３が螺合している。なお、メインラック２０のラック歯２３は、ギヤボックス３１に収容される部位を含む所定範囲に形成されている。
【０００９】
ギヤボックス３１における車両後方側の端面３１ａには、ピニオン挿入孔３５に連通するラックガイド孔３６が、メインラック２０およびピニオンシャフト５０に対して直交する方向に設けられている。このラックガイド孔３６には、メインラック２０においてラック歯２３と反対側の円弧面２４に当接するラックガイド３７が挿入され、スプリング押さえ３８が螺合していて、ラックガイド３７とスプリング押さえ３８との間にスプリング３９が介装されている。スプリング３９はラックガイド３７を介してメインラック２０のラック歯２３をメインラック用ピニオンギヤ５１に付勢しており、これによりラック歯２３とメインラック用ピニオンギヤ５１との噛み合いを確実にし、且つ、異音発生を防止している。なお、スプリング押さえ３８にはロックナット６１が螺合している。
【００１０】
図４および図５に示すように、ギヤボックス３１には、ラックガイド孔３６よりも上方の部位に、左右一対のサブラック挿通孔４７，４７が軸線を車両前後方向に延ばして貫通形成されており、サブラック挿通孔４７，４７の一部はピニオン挿入孔３５と重複している。
サブラックハウジング３３には、左右一対のサブラック挿通孔４０，４０が軸線を車両前後方向に延ばして貫通形成されている。サブラックハウジング３３は、そのサブラック挿通孔４０，４０をそれぞれギヤボックス３１のサブラック挿通孔４７，４７と同心上に配置して、ギヤボックス３１における車両後方側の端面３１ａにボルト３４によって固定されている。
【００１１】
サブラック２５Ｌ，２５Ｒはピニオンシャフト５０のブラック用ピニオンギヤ５２を挟むように配置され、それぞれギヤボックス３１のサブラック挿通孔４７，４７を貫通し、サブラックハウジング３３のサブラック挿通孔４０，４０に軸線方向へ摺動可能に挿入されている。サブラック挿通孔４７，４７の車両後方側端部にはサブラック２５Ｌ，２５Ｒとの間にラックエンドブッシュ４８，４８が装着されており、サブラックハウジング３３から突出するサブラック２５Ｌ，２５Ｒの端部２６にボールジョイント２７を介してコネクティングロッド１５の一端部１５ａが連結されている。このコネクティングロッド１５の他端部１５ｂは前述の如く操作レバー１０に連結されている。なお、ギヤボックス３１のサブラック挿通孔４７の内径は、後述するようにサブラック２５Ｌ，２５Ｒの組み付け性を考慮して、サブラック２５Ｌ，２５Ｒの外径よりも所定寸法だけ大きくされている。
サブラック２５Ｌ，２５Ｒの車両前方側の端部にはラック歯２８が互いに対向して形成されており、これらラック歯２８，２８がピニオンシャフト５０のサブラック用ピニオンギヤ５２に螺合している。その結果、サブラック２５Ｌ，２５Ｒは逆位相で連動し、例えばサブラック２５Ｌを車両前方に動かすと、サブラック２５Ｒが車両後方に動く。なお、ラック歯２８はギヤボックス３１に収容される部位を含む所定範囲に形成されている。
【００１２】
ギヤボックス３１における車幅方向両側の面には、サブラック挿通孔４７，４７に連通するラックガイド孔４１，４１が、サブラック２５Ｌ，２５Ｒおよびピニオンシャフト５０に対して直交する方向に設けられている。各ラックガイド孔４１には、サブラック２５Ｌ，２５Ｒにおいてラック歯２８と反対側の円弧面２９に当接するラックガイド４２が挿入され、スプリング押さえ４３が螺合していて、ラックガイド４２とスプリング押さえ４３との間にスプリング４４が介装されている。スプリング４４はラックガイド４２を介してサブラック２５Ｌ，２５Ｒのラック歯２８，２８をサブラック用ピニオンギヤ５２に付勢しており、これによりラック歯２８，２８とサブラック用ピニオンギヤ５２との噛み合いを確実にし、且つ、異音発生を防止している。なお、スプリング押さえ４３にはロックナット６２が螺合している。
ギヤボックス３１には、ギヤボックス３１から車両前方側に突出するサブラック２５Ｌ，２５Ｒを覆うサブラックカバー６０がねじ止めされている。
【００１３】
なお、ギヤボックス３１にサブラック２５Ｌ，２５Ｒを組み付ける場合には次の手順で行う。予めギヤボックス３１にピニオンシャフト５０およびメインラック２０を取り付けておき、ギヤボックス３１のサブラック挿通孔４７，４７にサブラック２５Ｌ，２５Ｒを挿通する。その際にサブラック２５Ｌ，２５Ｒのラック歯２８とサブラック用ピニオンギヤ５２とを干渉させずにサブラック２５Ｌ，２５Ｒを挿入できるように（図７におけるサブラック２５Ｒ参照）、予めサブラック挿通孔４７の内径を設定しておく。
そして、サブラック２５Ｌ，２５Ｒを所定の位置に配置し、サブラック２５Ｌ，２５Ｒのラック歯２８，２８をサブラック用ピニオンギヤ５２に噛み合わせた後（図７におけるサブラック２５Ｌ参照）、サブラック２５Ｌ，２５Ｒをそれぞれサブラックハウジング３３のサブラック挿通孔４０，４０に挿通し、サブラックハウジング３３をギヤボックス３１に固定する。その後、ギヤボックス３１の各ラックガイド孔４１にラックガイド４２、スプリング４４を挿入し、スプリング押さえ４３を螺合する。
【００１４】
このように構成された操舵装置１においては、例えば、運転者が右側の操作レバー１０Ｒを前方に傾転すると、コネクティングロッド１５を介してサブラック２５Ｒが前方に押動され、サブラック２５Ｒのラック歯２８とサブラック用ピニオンギヤ５２との噛み合いによりピニオンシャフト５０が平面視で反時計回り方向に回転する。同時に、サブラック用ピニオンギヤ５２とサブラック２５Ｌのラック歯２８との噛み合いにより、サブラック２５Ｌが後方に移動せしめられ、コネクティングロッド１５を介して左側のレバー１０Ｌが後方に傾転せしめられる。また、ピニオンシャフト５０が平面視反時計回り方向に回転すると、ピニオンシャフト５０のメインラック用ピニオンギヤ５１とメインラック２０のラック歯２３との噛み合いにより、メインラック２０が右方向へ移動せしめられる。その結果、車両Ｖを左旋回させる方向に前輪３，３が転舵する。なお、運転者が左側の操作レバー１０Ｌを後方に傾転しても車両Ｖを左旋回することができる。車両Ｖを右旋回する場合はこれと逆であり、運転者は右側の操作レバー１０Ｒを後方に傾転するか、あるいは左側の操作レバー１０Ｌを前方に傾転すればよい。
なお、運転席２に適正に着座した運転者が姿勢を変えずに操作レバー１０Ｌ，１０Ｒを前後傾転可能な可動範囲で前輪３，３が最大転舵となるように、操作レバー１０におけるコネクティングロッド１５の端部１５ｂの取り付け位置と支軸１１との離間寸法、メインラック２０のラック歯２３とメインラック用ピニオンギヤ５１、および、サブラック２５Ｌ，２５Ｒのラック歯２８とサブラック用ピニオンギヤ５２を設定する。
【００１５】
したがって、この操舵装置１においては、運転者は操作レバー１０Ｌ，１０Ｒのグリップ１２，１２を左右の手で持ち、左右の腕を前後に曲げ伸ばしすることによって、前輪３，３を最大転舵角まで転舵させることができる。換言すると、運転者は操作レバー１０Ｌ，１０Ｒを持った腕を前後動させるだけで車両Ｖを操舵することができる。
すなわち、従来の丸形回転ハンドルにおいて大きな転舵角を得るときにはハンドルを持った両腕を交差させたりハンドルの持ち替えが必要であったが、この操舵装置１では不要であり、操作性が極めてよくなる。
また、運転者は腕を前後動するだけの単純動作で操舵することができるので、操舵速度が速くなる。また、この操作は人間の拮抗二関節動作を主体としているので操作負荷と疲労を低減することができる。
また、ピニオンシャフトの回転をラックの軸方向移動に変換して転舵輪を転舵するという構成は従来の操舵装置の考え方を踏襲しているので、車両への搭載が比較的に容易である。
【００１６】
また、メインラック用ピニオンギヤ５１の歯数（ピッチ円径Ｄ１）とサブラック用ピニオンギヤ５２の歯数（ピッチ円径Ｄ２）の設定次第で、操作レバー１０の移動量（サブラック２５Ｌ，２５Ｒのストローク）に対するメインラック２０の移動量（ストローク）の比（ギヤレシオ）を任意に変更が可能である。例えば、操作レバー１０の移動量とメインラック２０の移動量を同じにしたい場合には、メインラック用ピニオンギヤ５１のピッチ円径Ｄ１とサブラック用ピニオンギヤ５２のピッチ円径Ｄ２を同じにすればよく（Ｄ１＝Ｄ２）、操作レバー１０の移動量に対してメインラック２０の移動量を大きくしたい場合には、メインラック用ピニオンギヤ５１のピッチ円径Ｄ１をサブラック用ピニオンギヤ５２のピッチ円径Ｄ２よりも大きくすればよく（Ｄ１＞Ｄ２）、操作レバー１０の移動量に対してメインラック２０の移動量を小さくしたい場合には、メインラック用ピニオンギヤ５１のピッチ円径Ｄ１をサブラック用ピニオンギヤ５２のピッチ円径Ｄ２よりも小さくすればよい（Ｄ１＜Ｄ２）。
【００１７】
〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、メインラック２０の軸方向移動を支援するモータを設け、操作レバー１０に加えられる操作力をセンサで検知し、該センサの出力に基づいて前記モータを制御するようにして、所謂電動ステアリング装置にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係る車両用操舵装置を搭載した車両の平面図である。
【図２】前記操舵装置の側面図である。
【図３】前記操舵装置を車両前方から見た正面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図４の要部拡大図である
【図６】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】前記操舵装置におけるギヤボックスを車両後方から見た図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  車両用操舵装置
２  運転席
３  前輪（転舵輪）
１０Ｌ，１０Ｒ  操作レバー（操作子）
１５  コネクティングロッド（連結部材）
２０  メインラック
２５Ｌ，２５Ｒ  サブラック
５１  メインラック用ピニオンギヤ（メインピニオン）
５２  サブラック用ピニオンギヤ（サブピニオン）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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