(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵輪を回転自在に支持するナックルブロックと、ナックルブロックに設けられたナックルアームと、ナックルアームに連結されたタイロッドとを備えた車両の操舵装置において、
左右の操舵輪に連結する左右のタイロッドに、軸方向に作用するキックバック力を吸収するための油圧シリンダ式のダンパー機構を当該タイロッドと同軸にそれぞれ介装し、これらシリンダ間で油を流通させるパイプを当該シリンダ間に連結したことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の操舵装置において、
ステアリングホイールの回転力をタイロッドに直接的に伝達して当該タイロッドを軸方向移動させるリンク機構を備えたことを特徴とする車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者によるステアリング操作によって操舵輪の向きを変更する車両の操舵装置に関し、特に、１人或いは２人程度が乗車する簡易な構造の小型車両に用いて好適な操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、排気ガスの低減や消費エネルギーの低減などの観点から、１人或いは２人程度が乗車して移動することができる小型車両が開発され、実用にも供されている。
このような小型車両は４輪車や３輪車などの自立し得る形式で構成され、例えば特開平９―２８６３４８号公報に記載されるように、小排気量のエンジンを動力源として、少人数が低燃費にして低排出ガス量で手軽に移動することができる手段として利用される。
【０００３】
このような小型車両を始めとして車両一般には、車両の走行方向を変更するために運転者によるステアリング操作によって操舵輪の向きを変更する操舵装置が備えられている。
このような操舵装置は、操舵輪を回転自在に支持するナックルブロックにナックルアームを設け、ナックルアームに連結されたタイロッドをステアリングホイールの回転力によって軸方向移動させ、これによって、ナックルブロックとともに操舵輪の向きを変更するものである。
【０００４】
そして、このステアリングホイールの回転力によってタイロッドを軸方向移動させる機構としては、ステアリングホイールの回転をギアボックスによりピットマンアームの揺動に変換して当該ピットマンアームによりタイロッドを軸方向移動させるギアボックス式、ステアリングホイールの回転をピニオンによりラックの軸方向移動に変換して当該ラックによりタイロッドを軸方向移動させるラックピニオン式、ステアリングホイールの回転をリンクによって往復動に変換して当該リンクによりタイロッドを軸方向移動させるリンク式など、種々な形式のものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような操舵装置にあっては、車両走行中に操舵輪が突起物に乗り上げたり窪みに嵌まるたりすると路面反力より操舵輪の向きを変えさせようとする力が発生し、これによって、ステアリングホイールにも向きを変えさせようとする力（すなわち、キックバック）が生じて当該ステアリングホイールを把持する運転者に不快感や疲労を与えてしまうことがあった。
この対策として、ラックピニオン式の操舵装置では、ラックに平行に油圧ダンパーを設けてラックに生じるキックバック力を干渉する方法が考えられるが、ラックピニオン式の操舵装置自体でも構造複雑で大型にして重力が嵩むものであるのに、これに油圧ダンパーを設けると更に構造が複雑化し重力が増大するのは言うに及ばず、油圧ダンパーの設置方法や形式を工夫しないとかなり大型化してしまう。
【０００６】
ここで、上記のような小型車両では、構造簡易にして小型軽量化が特に要求されることから、ラックピニオン式やギアボックス式に比べて構造簡易で小型軽量なリンク式の操舵装置を採用するのが有利である。また、リンク式の操舵装置はステアリングホイールの回転力をタイロッドの軸方向移動力に変換するときのレシオがラックピニオン式やギアボックス式に比べて小さいことから操舵荷重が大きくなるが、小型車両は元々操舵荷重が小さいのでリンク式の操舵装置を採用しても操舵荷重についての問題はない。
しかしながら、リンク式の操舵装置では、変換レシオが小さいことからキックバック力がステアリングホイールに伝わり易く、ラックピニオン式やギアボックス式に比べて特に緩衝に対する対策が要望される。
【０００７】
本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたもので、キックバックに対する緩衝機能を有した車両の操舵装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、特に小型車両に適用して好適な車両の操舵装置を提供することを目的とする。
なお、本発明の更なる目的は、以下の説明において明らかなところである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両の操舵装置は、操舵輪を回転自在に支持するナックルブロックと、ナックルブロックに設けられたナックルアームと、ナックルアームに連結されたタイロッドとを備え、軸方向に作用するキックバック力を吸収するためのダンパー機構がタイロッドに同軸に介装されている。
したがって、タイロッドを介して伝達されるキックバック力をダンパー機構によって緩衝することができ、しかも、このダンパー機構はタイロッドに介装されて同軸に配されているので、装置を大型化せずに緩衝機能を付加することができる。
【０００９】
更に、本発明の操舵装置では、左右の操舵輪に連結する左右のタイロッドに油圧シリンダ式のダンパー機構をそれぞれ介装し、これらシリンダ間で油を流通させるパイプを当該シリンダ間に連結した。
したがって、ダンパー機構は空気などの圧縮性流体や弾性体を用いた種々な形式のものを用いることができるが、特に油圧シリンダ式のものを用いることによって、通常の操舵時にはダンパー機能を発生させずに運転者に操舵違和感を与えず且つキックバックに対しては大きな緩衝効果を発生するように容易に調整設定することができる。更に、これら油圧シリンダ間で油を流通させるようにしているため、キックバック力によって一方のタイロッドが縮んだ時には他方のタイロッドが伸びるといったように動作させることができ、これによって、トー角などのホイールアライメントが常に一定に保たれる。
【００１０】
更に、本発明は、ステアリングホイールの回転力をタイロッドに直接的に伝達して当該タイロッドを軸方向移動させるリンク機構を備えており、すなわち、リンク式の操舵装置に適用している。
したがって、構造簡易にして小型軽量なことが利点であるリンク式操舵装置の利点を損なうことなくキックバックに対する緩衝機能を付加することができ、例えば小型車両に求められる要求を満足させることができる操舵装置を実現することができる。
なお、本発明は、リンク式操舵装置に適用して好適であるがラックピニオン式やギアボックス式などの他の形式の操舵装置に適用しても所期の作用効果を得ることができ、また、小型車量に限らず操舵装置を有する一般の車両に適用しても所期の作用効果を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を、図に示す一実施形態を用いて具体的に説明する。なお、本例は、本発明を小型車量に用いられるリンク式（特にセンターアーム式）の操舵装置に適用したものである。
図１〜図３に示すように、本例の小型車両は前輪１と後輪２とにそれぞれ２つ車輪を備えた四輪車であり、中央部に１人の乗員（運転者）が着座する単座運転シート３が備えられている。
この小型車両の基本的な車体構造は、アルミニュームなどの金属製パイプ材で構成した枠型の車体フレーム４に樹脂製ボディーカバー５を被せたものであり、更に、このボディーカバー５の上方に樹脂製のルーフパネル６を配して乗員の着座シート３上方を覆ってキャビンを構成している。
【００１２】
運転席には、ステアリングホイール７が設けられており、ステアリングホイール７からの操舵力を後述する操舵装置を介して加えることにより、操舵輪としての左右の前輪１が向きを変えて車両の走行方向が任意に変更できるようになっている。
なお、車体フレーム４の後部には枠型のスイングフレーム８が上下に揺動自在に取り付けられ、このスイングフレーム８上にエンジン、変速機、ディファレンシャル機構などを一体化したパワーユニット９が設けられており、駆動輪としての左右の後輪２は、このパワーユニット９に連結されてスイングフレーム８の揺動により懸架されるとともにパワーユニット９からの出力により駆動される。
【００１３】
車体フレーム４の前部には一対のリーディングアーム１０が設けられており、これらリーディングアーム１０はそれぞれピボット１１を中心として上下に揺動自在に取り付けられている。なお、各リーディングアーム１０と車体フレーム４との間には、サスペンションスプリングとショックアブソーバとを組み付けたサスペンションユニット（図示せず）が設けられている。
各リーディングアーム１０の先端にはそれぞれナックルブロック１２が操舵方向へ回動自在に設けられており、これらナックルブロック１２にそれぞれ操舵輪１が回転自在に支持されている。
【００１４】
図４に詳示するように、ナックルブロック１２はリーディングアーム１０の先端に中心軸１３（取り付けピン：図示せず）を中心として操舵方向へ回動自在に設けられており、各ナックルブロック１２から突設されたナックルアーム１４に操舵装置のタイロッド１５の先端が連結されている。
この操舵装置は、ステアリングホイール７から伸びるステアリングコラム１７の下端に板状のセンターアーム１８を固定し、このセンターアーム１８にタイロッド１５の基端を連結したものであり、ステアリングホイール７の回転によってセンターアーム１８をステアリングコラム１７を中心として回転変位させ、これによって、タイロッド１５を右又は左へ軸方向移動させてナックルブロック１２を右又は左へ旋回させるものである。
【００１５】
なお、タイロッド１５の先端はピン１９を介してナックルアーム１４に回転自在に連結され、タイロッド１５の基端はピン２０を介してセンターアーム１８に回転自在に連結されており、センターアーム１８、タイロッド１５、ナックルアーム１４により、ステアリングホイール７の回転力を伝達して操舵輪１を旋回させるリンク機構が構成されている。
【００１６】
図５及び図６に詳示するように、タイロッド１５は油圧シリンダを同軸に介装した構造であり、シリンダボディー２２の基端がセンターアーム１８に連結され、シリンダボディー２２から同軸に伸びるピストンロッド２３の先端がナックルアーム１４に連結される。
シリンダボディー２２内部の略中央位置には環状の段部２４によって小径部が形成されており、図５に示す通常時には、ピストンロッド２３の基端に設けられたピストン２５はこの小径部に摺動自在に収まっている。
【００１７】
シリンダボディー２２内部の小径部２４を挟む両側には油を収容した油室２６ａ、２６ｂが形成されており、これら油室２６ａ、２６ｂ内にはピストン２５を図５に示す通常位置に保持するように付勢するリターンスプリング２７ａ、２７ｂが設けられている。
なお、図中の２８はリターンスプリング２７ａ、２７ｂをピストン２５に係合させるためのスプリングシートである。また、図中の２９はシリンダボディー２２の先端開口を塞ぐ蓋部材であり、ピストンロッド２３は蓋部材２９を貫通して軸方向移動自在であるとともに、蓋部材２９に設けられたシール材３０によって油室２６ａの油密が保持されている。
【００１８】
ピストン２５には油室２６ａ、２６ｂ間を連通するオリフィス３１が形成されており、図６に示すようにキックバック力によってピストン２５が移動する際には、油室２６ａ、２６ｂ間でオリフィス３１を通して油が流れ、これによって、ピストン２５の移動（すなわち、シリンダボディー２２とピストンロッド２３との間の相対移動）に対して減衰力を発生する。
シリンダボディー２２には油室２６ａ、２６ｂにそれぞれ通じるポート３３ａ、３３ｂが形成されており、これらポートポート３３ａ、３３ｂは他方のタイロッド１５を構成している油圧シリンダの同じポート３３ａ、３３ｂにそれぞれパイプ３４ａ、３４ｂを介して連通している。
【００１９】
したがって、ピストン２５の移動に伴う油室２６ａ、２６ｂの容量変化に対し、例えば、図６に示すように一方のタイロッドの油室２６ｂの容量が小さくなるときには、他方のタイロッドの油室２６ｂへパイプ３４ｂを介して余剰油を一時的に流してその容量を大きくさせ、これによって、他方のタイロッドの油室２６ａの容量が小さくなることによる余剰油をパイプ３４ａを介して一方のタイロッドの油室２６ａへ流してその容量を一時的に大きくさせ、総じて、一方のタイロッド１５が縮まるときには他方のタイロッド１５が若干伸びてホイールアライメントが一定に保持されるようになっている。
【００２０】
ここで、上記リターンスプリング２７ａ、２７ｂの付勢力は、通常の操舵操作によりタイロッド１５に加わる軸方向力に対しては図５に示すようにピストン２５を中立位置に保持し、この通常操舵力を上回るキックバック軸力に対しては図６に示すようにピストン２５の移動を許容するように設定されており、操舵輪１からキックバック力が加わった時には上記のようなタイロッド１５の伸縮による減衰力で緩衝効果を発生し、通常の操舵操作時にはタイロッド１５の伸縮を抑えて操舵操作に違和感のないようにしている。
【００２１】
次に、本例の操舵装置による動作を説明する。
まず、通常の操舵時には、運転者がステアリングホイール７を回転させるとセンターアーム１８が回転し、これによってタイロッド１５が右又は左へ軸方向移動してナックルブロック１２をピン１３回りに右又は左へ旋回させて、左右の操舵輪１を所望の方向へ旋回させることができる。
そして、走行中の路面反力により操舵輪１の向きを急激に変化させるキックバックが生じたときには、このキックバック力をタイロッド１５の油圧シリンダ機構による減衰力で緩衝し、ステアリングホイール７へ伝わらないようになっている。
【００２２】
更に、このような緩衝動作では図７に示すように一方（右操舵輪側）のタイロッド１５が縮むと、他方（左操舵輪）のタイロッド１５との間でパイプ３４ａ、３４ｂを通して油が流通し、他方（左操舵輪）のタイロッド１５が伸張して、左右の操舵輪１間に設定されているトー角などのホイールアライメントが一定に保たれる。
なお、このような路面反力によるキックバックは一時的に生じるため、キックバック力がなくなったときには、直ちにリターンスプリング２７ａ、２７ｂによってピストン２５が図５に示す中立位置に戻され、左右のタイロッド１５が均等な長さとなる通常の状態に復帰する。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、キックバック力を吸収するためのダンパー機構をタイロッドに同軸に介装したため、ラックピニオン式、ギアボックス式、リンク式などの形式を問わず、当該ダンパー機構をステアリング装置の構成部材にはみ出すことなく組み込むことができ、操舵装置を大型化することなく緩衝機能を付加することができる。
また、本発明によると、左右のタイロッドに油圧シリンダ式のダンパー機構を介装し、これらシリンダ間で油を流通させるパイプを設けたため、油圧による優れた減衰効果を得られるとともに、油圧によってこれらタイロッドを同期して伸縮させることができ、左右の操舵輪間に設定されたトー角などのホイールアライメントを常に一定に保つことができる。
また、本発明によると、ステアリングホイールの回転力をタイロッドに直接的に伝達するリンク式の操舵装置としたため、構造簡易にして小型軽量なリンク式操舵装置を用いることにより小型車両に求められる要求を満足させることができるとともにキックバックに対する緩衝機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明の一実施形態に係る小型車両の正面側から見た斜視図である。
【図２】   本発明の一実施形態に係る小型車両の背面側から見た斜視図である。
【図３】  本発明の一実施形態に係る小型車両の平面視した底面図である。
【図４】   本発明の一実施形態に係る操舵装置の全体構成を示す斜視図である。
【図５】  本発明の一実施形態に係る油圧ダンパー機構を通常時の状態で示す断面図である。
【図６】  本発明の一実施形態に係る油圧ダンパー機構を減衰力発生時の状態で示す断面図である。
【図７】  本発明の一実施形態に係る操舵装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１：前輪（操舵輪）、  ７：ステアリングホイール、
１２：ナックルブロック、  １４：ナックルアーム、
１５：タイロッド、  １７：ステアリングコラム、
１８：センターアーム、  ２２：シリンダボディー、
２３：ピストンロッド、  ２５：ピストン、
２６ａ、２６ｂ：油室、  ２７ａ、２７ｂ：リターンスプリング、
３１：オリフィス、  ３３ａ、３３ｂ：ポート、
３４ａ、３４ｂ：パイプ、
【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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