(57)【要約】【課題】操舵力の大きい領域で保舵力を低減させつつ、路面からタイヤへの入力に対し当該タイヤのふらつきを小さく抑える。【解決手段】ステアリングギア３のステアリングラック４にパワーシリンダ装置１２が介装されている。該パワーシリンダ装置１２のピストン１９には、各室１８ａ、１８ｂの油圧に応じた圧でシリンダ本体１８の内径面に押し付けられる摩擦材２１ａを備える。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵力がステアリングシャフトを介して操向輪に伝達され、上記ステアリングホイールから操向輪への上記操舵力を伝達する操舵伝達系の途中に弾性体が介在し当該弾性体を介して上記操舵力が伝達される車両の舵取り装置において、
上記弾性体の介在位置より操向輪側に位置して、当該操向輪の転舵に応じて変位する部品に対し、フリクションを付加可能なフリクション付加手段を備えることを特徴とする車両の舵取り装置。
【請求項２】
上記フリクション付加手段は、操舵力又は車両に作用する横加速度に応じたフリクションを付加し、当該操舵力又は車両に作用する横加速度が大きいほど上記フリクションを大きくすることを特徴とする請求項１に記載した車両の舵取り装置。
【請求項３】
上記フリクション付加手段は、上記部品に対し摩擦体を押し付けることでフリクションを付加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した車両の舵取り装置。
【請求項４】
ステアリングシャフトから操向輪への上記操舵伝達系にステアリングギアが配置され、該ステアリングギアよりもステアリングホイール側に上記弾性体が配置される車両の舵取り装置において、
上記フリクション付加手段がフリクションを付加する部品は、上記ステアリングギアであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した車両の舵取り装置。
【請求項５】
上記操舵伝達系に上記操舵力に応じた操舵補助力を付加するアシスト装置を備え、該アシスト装置は、流体圧を駆動源として上記操舵補助力を発生する車両の舵取り装置において、
上記フリクション付加手段は、上記アシスト装置の流体圧を利用してフリクションを付加することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した車両の舵取り装置。
【請求項６】
ステアリングシャフトから操向輪への上記操舵伝達系にラックアンドピニオン型のステアリングギアが配置され、該ステアリングギアよりもステアリングホイール側に上記弾性体が配置される車両の舵取り装置において、
上記アシスト装置は、ステアリングラックが軸方向に摺動自在に貫通する筒状のシリンダ本体、及び上記ステアリングラックに固定されて上記シリンダ本体内を２つの室に画成するピストンを備え、操舵力に応じた流体圧を上記２つの室の一方に付与することで操舵力を補助し、
上記フリクション付加手段は、上記各室に対応する２組の摩擦体と、上記ピストンに設けられて各摩擦体を径方向に移動可能に規制する溝部と、各溝部を対応する室に連通し当該室の流体圧で対応する摩擦体を径方向外方に付勢可能とする連通路とを備えることを特徴とする請求項５に記載した車両の舵取り装置。
【請求項７】
上記摩擦体は、複数の摩擦材から構成され、当該複数の摩擦材は、ステアリングラックの軸を中心として、円周上に均等間隔に配置されることを特徴とする請求項６に記載した車両の舵取り装置。
【請求項８】
上記連通路に対し、流体圧が所定以上となると閉塞する弁を設けたことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載した車両の舵取り装置。
【請求項９】
上記ステアリングシャフトから操向輪への上記操舵伝達系にラックアンドピニオン型のステアリングギアが配置され、該ステアリングギアよりもステアリングホイール側に上記弾性体が配置される車両の舵取り装置において、
上記フリクション付加手段は、アシスト装置とは別の部品であって、ステアリングラックが摺動自在に貫通し且つアシスト装置の流体圧が内部に導入される中空体と、その中空体内に配置されて、当該中空体内に導入された流体圧によってステアリングラック周面に押し付けられる摩擦体とを備えることを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載した車両の舵取り装置。
【請求項１０】
上記ステアリングシャフトから操向輪への上記操舵伝達系にラックアンドピニオン型のステアリングギアが配置され、該ステアリングギアよりもステアリングホイール側に上記弾性体が配置される車両の舵取り装置において、
上記フリクション付加手段は、アシスト装置とは別の部品であって、ピニオンギアが摺動自在に貫通し且つアシスト装置の流体圧が内部に導入される中空体と、その中空体内に配置されて、当該中空体内に導入された流体圧によってピニオンギア周面に押し付けられる摩擦体とを備えることを特徴とする請求項５〜請求項９のいずれか１項に記載した車両の舵取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の舵取り装置に係り、特にアシスト機能を有するものに有効な車両の舵取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両の舵取り装置としては、例えば特許文献１に記載の装置がある。この装置では、ステアリングシャフトの周面に摩擦体を当接して摩擦力を発生可能な装置を設け、操舵力または車両横加速度が大きくなるほど、摩擦体をステアリングシャフトに押し付ける力を大きくする構成が開示されている。また、上記押し付ける力として、アシスト装置の油圧を利用することも開示されている。
この構成によって、操舵力が軽い範囲ではフリクションを小さく、操舵力が大きい範囲ではフリクションを増大せしめることで、保舵力の小さい領域での操舵感の悪化を避けつつ走行時の操舵力特性の向上を図らんとしている。
【特許文献１】特開平４−３６８２８６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、上記従来技術では、ステアリングシャフトに摩擦体を当接させる構造となっているため、旋回中に路面外乱を受けると、ラック軸力の変動でステアリングラックが押されてピニオンギアが回転する結果、ステアリングラックのストローク量も変化し、この結果、操向輪の実舵角が変化するおそれがある。
また、上記従来技術では、ステアリングシャフトに介挿されたトーションバー（弾性体）の位置よりもステアリングホイール側の当該ステアリングシャフト周面に摩擦体が当接する構成となっているため、ラックギヤの軸力が変動した場合、トーションバーに角度変化が生じる。このとき、ステアリングホイールに操舵が発生しなくてもラックギヤが変動してトー角変化が起こる。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、操舵力の大きい領域で保舵力を低減させつつ、路面からタイヤへの入力に対し当該タイヤのふらつきを小さく抑えることを課題としている。
【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、本発明は、ステアリングホイールの操舵力がステアリングシャフトを介して操向輪に伝達され、上記ステアリングホイールから操向輪への上記操舵力を伝達する操舵伝達系の途中に弾性体が介在し当該弾性体を介して上記操舵力が伝達される車両の舵取り装置において、
上記弾性体の介在位置より操向輪側に位置して、当該操向輪の転舵に応じて変位する部品に対し、フリクションを付加可能なフリクション付加手段を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、操舵力の大きい領域で保舵力を低減させつつ、路面からタイヤへの入力に対し当該タイヤのふらつきを小さく抑えることが可能な車両の舵取り装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る舵取り装置の概要構成図である。すなわち、ステアリングホイール１の操舵が、ステアリングシャフト２を介して、ステアリングギヤであるラックアンドピニオンに伝達される。さらに、該ラックアンドピニオンのステアリングラック４は、車幅方向に延在し、その左右両端部がそれぞれタイロッド６を介して左右のナックルアーム７に連結されることで、上記ステアリングホイール１の操舵が、該ナックルアームを介して左右の各車輪８（操向輪）に伝達されて当該車輪８が転舵する。
【０００７】
また、操舵をアシストするためのアシスト装置１０を有する。該アシスト装置１０は、上記ラックアンドピニオンのギヤボックスに組み込まれたバルブユニット１１と、ステアリングラック４に車幅方向の推力を発生するパワーシリンダ装置１２と、上記バルブユニット１１を介して上記パワーシリンダ装置１２に油圧を供給可能なポンプ１３とを備え、上記バルブユニット１１によって油圧が制御される。
ここで、上記ピニオンは、ステアリングシャフト２の下端部と一体に連結する入力シャフト１４と、ピニオンギヤ５が設けられたピニオンシャフトとの二重構造になっており、両者は同軸に配置されたトーションバー１５を介して連結されている。
【０００８】
上記バルブユニット１１の構成を説明する。上記入力シャフト１４の外周側には、ギヤボックスに組み込まれたロータリバルブからなるバルブユニット１１が配置されている。そして、トーションバー１５に負荷された捻れトルクに応じた量だけ、入力シャフト１４とバルブユニット１１の弁体１１ａとの間で円周方向の角度ズレが大きくなり、この角度ズレによってパワーシリンダ装置１２に供給する油圧を制御する。
【０００９】
すなわち、該バルブユニット１１は、ポンプ１３に連通する入力ポート１１ｂ、リザーバタンク１７に連通するリターンポート１１ｃ、及びパワーシリンダ装置１２の両室１８ａ、１８ｂにそれぞれ連通する２つの供給ポート１１ｄを備える。そして、上記角度ズレがゼロの状態（図２参照）では、上記２つの供給ポート１１ｄが均等に開いていると共に、ポンプ１３からの油圧は、リターンポート１１ｃを介してリザーバタンク１７に戻されるようなっている。また、上記角度ズレが生じている状態（図３参照）では、角度ズレに応じた分だけ、上記２つの供給ポート１１ｄの一方が閉じると共に他方が開くことで、角度ズレの方向に対応した一方の室１８ａの液圧が上昇する結果、ラック推力が発生しハンドル操作を軽くする。
【００１０】
次に、上記パワーシリンダ装置１２の構成について説明すると、ステアリングラック４と同軸にシリンダ本体１８が配置され、該シリンダ本体１８を、軸方向に変位可能な状態で、上記ステアリングラック４が摺動可能に貫通している。また、ステアリングラック４に固定されたピストン１９によってシリンダ本体１８内が２つの室１８ａ、１８ｂに画成され、各室１８ａ、１８ｂは、それぞれ上記各供給ポート１１ｄと連通している。
【００１１】
そして、本実施形態のピストン１９は、シール材２０及び２組の摩擦体２１（図４では１組のみ図示）を備える。本実施形態のピストン１９の径は、図４に示すように、シリンダ本体１８の内径よりも若干小径であって、当該ピストン１９とシリンダ本体１８の内径面との間に所定のクリアランスが設定されている。さらに、ピストン１９の軸方向中央部外径面には、外径方向に突出し且つ円環状のシール材２０が配置され、該シール材２０の外径面がシリンダ本体１８の内径面に摺接することで両室１８ａ、１８ｂ間をシールしている。
【００１２】
また、軸方向に離れた２箇所にそれぞれ上記摩擦体２１が配置されている。図４では、一方の摩擦体２１だけを図示している（他方の摩擦体２１は、位相がずれているため見えない）。各摩擦体２１は、１対の摩擦材２１ａで構成され、その１対の摩擦材２１ａは、ステアリングラック４の軸に対し軸対称に配置されている。各摩擦材２１ａは、ピストン１９に設けられて外径方向に延びる溝２０に嵌め込まれることで、図５に示すように、該溝２０によって径方向にのみ移動可能に規制されている。各摩擦材２１ａは、略直方体形状であるが、シリンダ本体１８の内径面と対向する面が当該内径面に係合可能な円弧状の輪郭形状となっている。その摩擦材２１ａを嵌合する溝２０は、図４に示すように、ピストン１９内を軸方向に延びる連通路２２を通じて一方の室１８ａ、１８ｂに連通し、該一方の室１８ａ、１８ｂの油圧が当該溝２０に導入され、当該油圧に応じた力で摩擦材２１ａが外径方向に移動してシリンダ本体１８内径面に押し付けられる。
【００１３】
もう一組の摩擦材２１ａ及び溝２０についても、図６のように同一の構造となっていて、摩擦材２１ａを嵌合する溝２０が連通路２２を介して他方の室１８ａ、１８ｂに連通している。
ここで、各組の摩擦体２１に対応した溝２０への各連通路２２を確保するために、一組の摩擦材２１ａの対向方向と、他方の組摩擦材２１ａの対向方向とは直交するように配置されている。
【００１４】
次に、本実施形態の動作や作用効果について説明する。
直進走行時には、ステアリングホイール１は操舵角がゼロ若しくはゼロ近傍であることから、ポンプ１３からバルブに供給される油圧はリターンポートを介してリザーバタンク１７に戻され、パワーシリンダの各室１８ａ、１８ｂへの油圧は小さい。このため各摩擦材２１ａをシリンダ本体１８に押し付ける圧は小さい状態でありフリクションは小さい。
【００１５】
この状態でステアリングホイール１の操舵角が大きくなり、操舵力が大きくなるとその操舵力に応じた捻れトルクがトーションバー１５に負荷されて、入力シャフト１４と弁体１１ａとの間に、捻れトルクの大きさ、つまり操舵力に比例したズレ角が生じ、ズレ角方向に対応した側の室１８ａの油圧が高くなってラック推力が発生し、操舵力に応じた補助力でステアリングラック４の移動をアシストする。このとき、圧が高くなった室１８ａに連通する溝２０内の圧も高くなることで、油圧に応じた力で摩擦材２１ａがシリンダ本体１８の内径面に押し付けられてフリクションを発生する。このときフリクションとなる摩擦力は、油圧と摩擦材２１ａの油圧面積で決まるため、油圧が高くなるほどフリクションが増大することになる。
【００１６】
以上のことから、転舵時において、操舵力の大きい領域で保舵力を低減させつつ、ステアリングラック４のフリクションを大きくするので、路面からタイヤへの入力に対しステアリングラック４が動きにくくなり、タイヤのふらつきを小さく、つまり車両のふらつきを小さくすることが出来る。
また、弾性体であるトーションバー１５よりも車輪８側（操向輪側）に位置する操舵伝達経路の部分に対し、摩擦体２１によってフリクションを付加する構造となっているので、ステアリングラック４の軸力が変動しても上記摩擦体２１のフリクションで軸力変動を吸収できる結果、トーションバー１５に角度変化が生じ難い。すなわち、ステアリングラック４が動き難くなることで、車輪８の角度も変化しにくく、より車両のふらつきを小さくすることができる。
【００１７】
また、上記摩擦材２１ａの押し付けに操舵力を補助するための油圧を利用することで、アシストの油圧が高い状態でフリクションを大きくすることができる結果、操舵力が大きいほど保舵力を低下できる。
また、上記各組の摩擦体２１における一対の摩擦材２１ａをそれぞれ軸対称に配置することで、摩擦材２１ａの押し付けが軸対称にかつ均等に発生させることができるため、シリンダ本体１８に対するステアリングラック４の軸ズレを防止できる。
なお、上記実施形態では、流体圧として油圧を利用しているが、他の流体圧を利用しても構わない。
【００１８】
次に、第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記第１実施形態と同様な部品などについては同一の符号を付して説明する。
本第２実施形態は、上記第１実施形態と同様であるが、ピストン１９に設けた連通路２２に対し弁３０を設けた点だけが異なる。該弁３０は、油圧を所定以上となると連通路２２を閉塞して連通路２２内の圧を一定に保持するものである。本実施形態の弁３０は、図８に示すように、連通路２２の一部を大径としてその大径の大径部２２ａに弁本体３１を配置し、さらに、該弁本体３１を対応する室１８ａ、１８ｂ側に付勢するバネ３２を配置してなるものである。これによって、室１８ａ、１８ｂの油圧が高くなるにつれて弁が連通路２２の小径部側に変位して流路を小さくし、油圧が所定以上となると連通路２２を閉塞するように設定されている。なお、連通路２２が閉塞する油圧は、例えば据えきり操舵時や低速走行時に相当する油圧以上とする。
【００１９】
このような構成とすると、図９に示すように、油圧が所定以上となると摩擦力が一定となることから、据え切り操舵や低速走行時での操舵などであっても、摩擦材２１ａによるフリクションの上限が小さくなって、当該操舵での操舵力が重くなることを低減可能となる。すなわち、極低速や据えきり等の走行状態で、不要な操舵力の上昇を抑えることが可能となり、取り回し制を維持できる。
その他は、上記第１実施形態と同様である。
【００２０】
次に、第３実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、上記各実施形態と同様な部材などについては同一の符号を付して説明する。
本実施形態では、パワーシリンダ装置１２のピストン１９に摩擦体２１を設ける代わりに、別途、ステアリングラック４外周を囲む液室１８ａ、１８ｂ（中空体４０）を形成し、その液室１８ａ、１８ｂに上記アシスト装置１０の油圧を分岐して導入させることで油圧に応じた摩擦力をラックに付与するものである。
【００２１】
その構成を説明すると、図１０及び図１１に示すように、アシスト装置１０のパワーシリンダ装置１２とは別に、上記ステアリングラック４が摺動可能に貫通する中空体４０を設け、ポンプ１３の高圧配管を分岐してポンプ１３の吐出圧を当該中空体４０内に導入するようにしている。
上記中空体４０内には、上記ステアリングラック４を挟んで対向配置される一対の摩擦材２１ａ（摩擦体２１）と、その摩擦材２１ａを径方向のみ移動可能に規制する規制部材４１と、上記一対の摩擦材２１ａ間に配置され、当該一対の摩擦材２１ａ間の距離を無負荷時に一定に保持するためのバネ４２とを備える。上記規制部材４１は、各摩擦材２１ａの外径側の端面を開放して、中空体４０内の油圧が当該各摩擦材２１ａの外径側の端面に負荷されるようになっている。
【００２２】
なお、本実施形態では、上記中空体４０は、シリンダ本体１８を介して不図示の車体フレームに固定されているが、直接、車体フレームに固定されていても良い。
また、上記シリンダ本体１８の各室１８ａ、１８ｂ単位に上記中空体４０及び摩擦体２１を設けて、各室１８ａ、１８ｂの油圧を個別に導入するようにしても良い。
本実施形態によれば、パワーシリンダ装置１２の一方の室１８ａ、１８ｂへの油圧が高くなるにつれて、上記中空体４０に導入される油圧も高くなる。中空体４０に導入される油圧の大きさに応じた圧で各摩擦材２１ａがステアリングラック４に押し付けられて油圧に応じた摩擦力がステアリングラック４に付与されることとなる。これによって、上記第１実施形態と同様な作用・効果を奏する。
【００２３】
その他の構成などは上記第１実施形態と同様である。
ここで、上記実施形態では、上記中空体４０、規制部材４１、一対の摩擦材２１ａ、及びバネをステアリングラック４に設けたが、図１２及び図１３に示すように、ピニオンギアに設けても良い。作用効果は同様である。
また、ポンプ１３から上記中空体４０への供給管路の途中に、図１４に示すように、車速や横Ｇに応じて作動する電磁弁５０を介装して、車速や横Ｇに応じて摩擦材２１ａを押し付ける油圧の大きさを調整するようにしても良い。なお、横Ｇの代わりに操舵力の制御信号を使用しても構わない。
この場合には、中空体４０に供給される油圧と横Ｇとの関係は、図１５に示すようになる。すなわち、横Ｇ及び車速に応じて発生させるフリクションが調整され、該横Ｇ及び車速が大きいほどフリクションが増大するようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る車両の舵取り装置を説明する概要構成図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係るアシスト装置の油圧経路の状態を示す図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係るアシスト装置の油圧経路の状態を示す図である。
【図４】本発明に基づく第１実施形態に係るパワーシリンダ装置を示す部分拡大図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明に基づく第２実施形態に係るパワーシリンダ装置を示す部分拡大図である。
【図８】弁の構造を示す図である。
【図９】本発明に基づく実施形態に係る油圧と摩擦力の関係を示す図である。
【図１０】本発明に基づく第３実施形態に係る構成を示す図である。
【図１１】図１０におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】本発明に基づく第３実施形態に係る別の構成を示す図である。
【図１３】図１２におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図１４】本発明に基づく第３実施形態に係る別の構成を示す図である。
【図１５】油圧と横Ｇとの関係を示す図面である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  ステアリングギア
４  ステアリングラック
８  車輪（操向輪）
１０  アシスト装置
１１  バルブユニット
１１ａ  弁体
１２  パワーシリンダ装置
１３  ポンプ
１５  トーションバー（弾性体）
１８  シリンダ本体
１８ａ、１８ｂ  室
１９  ピストン
２０  溝
２１  摩擦体
２１ａ  摩擦材
２２  連通路
３０  弁
３１  弁本体
３２  バネ
４０  中空体
４１  規制部材
５０  電磁弁
【図１】
2006205907.tif 000003
【図２】
2006205907.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006205907.tif 000012
【図１１】
2006205907.tif 000013
【図１２】
2006205907.tif 000014
【図１３】
2006205907.tif 000015
【図１４】
2006205907.tif 000016
【図１５】
2006205907.tif 000017