(57)【要約】かじ取り角度比が少なくともドライバーによって入力されるかじ取りハンドル角度と車両速度の両方の関数として変化する車両用のラック（１）・ピニオン（４）かじ取り歯車。かじ取り歯車はかじ取り歯車ハウジングに関して横に変位可能のラック（１）と、ラック（１）と掛合している間に、実質上ラック（１）の行程方向にハウジング内で横に可動であるピニオン（４）とを含む。かじ取り角度比はラック（１）の行程の中心領域で、その両側の領域と比べたとき、増し、そしてかじ取り角度比は、車両速度が増すにつれて、中心領域で更に増す。
2004516177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
かじ取り角度比が少なくともドライバーによって提供されるかじ取りハンドル角度入力と車両速度の両方の関数として変わる車両用のラック・ピニオンかじ取り歯車であって、該かじ取り歯車が、かじ取り歯車ハウジングに関して横に変位可能のラックを含んで成るかじ取り歯車において、上記かじ取り歯車が更に、上記ラックと掛合している間に、実質上上記ラックの行程方向に上記ハウジング内で横に可動のピニオンを含み、上記かじ取り角度比は、上記ラックの行程の中心領域の両側の領域と比べたとき、上記ラックの行程の中心領域で増し、かつ上記かじ取り角度比は、車両速度が増すにつれて、上記中心領域内で更に増すことを特徴とするラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項２】
上記ピニオンは、実質上上記ラックの行程方向に上記かじ取り歯車ハウジング内で横に可動のピニオンハウジング内に回転するよう軸支され、かくして上記トラックの行程から引き算され、かつ或る可変量だけそれらの間の行程比を最少限となし、上記量は中心の直線前進位置からのピニオンの回転と共に減少し、また車両の速度と共に減少することを特徴とする請求項１に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項３】
上記ラックの上記行程の中心領域内で作動可能の予定の伝動パターンに従って上記ハウジング内で上記ピニオンを動かすよう上記ピニオンに連結されかつ上記中心領域の両側の領域でそれから外される第１の機械的リンク仕掛け手段と、上記中心領域内で上記かじ取り角度比を更に増すよう車両速度の関数として上記伝動パターンを増すようにされる上記第１の機械的リンク仕掛け手段に連結される第２の機械的リンク仕掛け手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項４】
ピニオンからラックにまたはその逆に伝達される荷重が予定値を超えたとき、上記第１と第２の機械的リンク仕掛け手段を介して伝達される荷重を制限するようにされる上記第２の機械的リンク仕掛け手段に連結された迂回手段を含み、上記荷重はその後、上記ラックと上記ピニオンのみによって担持されることを特徴とする請求項３に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項５】
上記迂回手段は上記ハウジングに連結された戻り止機構を含むことを特徴とする請求項４に記載の車両用のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項６】
上記第１の機械的リンク仕掛け手段は、第１のシャフトをもつゼネバ機構を含み、上記ピニオンは上記第１シャフトの軸から片寄った第１のピンを担持しており、上記第１のピンは第２の軸によって担持された部材内の径方向のスロットに掛合するよう作動可能であり、上記第２シャフトの軸は第１シャフトの軸と平行でありかつその軸から片寄っており、上記第１の機械的リンク仕掛け手段は更に、上記第２シャフトと共に回転可能の部材中の追加の径方向スロットと、車両速度に従って可変の上記第２シャフトの軸に関して或る距離をおいた個所で上記ハウジングに関して横に動かないようにされた上記第２スロットに掛合する第２のピンを含むことを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の車両用のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項７】
上記ハウジングに関して枢着されたレバーを更に含み、上記第２のピンが上記レバーに定着されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の車両用のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項８】
車両はかじ取りハンドルのドライバー位置によって指示される方向コースからの車両の外れを検出するための検出手段を含み、車両速度に関して、上記検出手段は上記出力信号応答して上記ハウジング内で横に上記第２ピンを動かすために、作動器手段に出力信号を提供することを特徴とする請求項６に記載の車両用のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項９】
上記第１の機械的リンク仕掛けは１対のデスモドロミックカムを含むことを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車
【請求項１０】
少なくともドライバーによって提供されるかじ取りハンドル角度入力と車両速度の関数として車両の路面車輪かじ取り角度を制御するためのラック・ピニオンかじ取り歯車において、該かじ取り歯車が、固定したラックハウジング内で横に変位可能のラックと、ピニオンハウジング内に回転するよう軸支されたピニオンとを含み、上記ラックハウジング内におけるラックの変位は、路面車輪角度と、かじ取りハンドル角度によって決定されるピニオンハウジング内のピニオンの回転を決定し、かじ取りハンドル角度の変化と路面車輪角度の変化の間の瞬間比は、かじ取りハンドル角度と車両速度の関数として変化するかじ取り比特性を限定し、ピニオンハウジングはラックハウジングに関して横変位するよう軸支されており、作動手段は、少なくともかじ取り角度と車両速度の大きさの関数としてラックハウジングに関するピニオンハウジングの横変位を決定し、それによってかじ取り比特性を決定することを特徴とするラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項１１】
作動手段は機械的リンク仕掛けを含み、かじ取りハンドル角度の大きさに関する変位入力と車両速度が上記リンク仕掛けに適用されたとき、上記リンク仕掛けはラックへ出力される運動学的特性をもち、それ故、この特性は上記変位入力の大きさにと共に変化することを特徴とする請求項１０に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項１２】
変位入力の１方または両方は電気的または液圧的作動器によって提供されることを特徴とする請求項１１に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項１３】
機械的リンク仕掛けはピン・スロット機構を含むことを特徴とする請求項１１に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項１４】
機械的リンク仕掛けはカム・従動子機構を含むことを特徴とする請求項１１に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項１５】
機械的リンク仕掛けはばね負荷素子を含み、上記素子は高荷重状態の間上記リンク仕掛けに撓みを提供し、それによってこれらの状態の間該機構を破損しないよう保護するすることを特徴とする請求項１１に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項１６】
作動手段は、ドライバーによって提供されるかじ取りハンドル角度入力から独立した追加入力の関数としてラックハウジングに関するピニオンハウジングの横変位を決定することを特徴とする請求項１１に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項１７】
作動手段は液圧的または電気的作動器であることを特徴とする請求項１０に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項１８】
かじ取り比特性はオンセンター駆動（ｏｎ−ｃｅｎｔｒｅ ｄｒｉｖｉｎｇ）に関連するかじ取り歯車の中心作動領域に或るかじ取り比を提供し、そのかじ取り比は、この中心作動領域の両側のかじ取り歯車の他の作動領域において提供されるかじ取り比より、所定の最大増分だけ大きいことを特徴とする請求項１０に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項１９】
上記増分は、より高い車両速度では、大きさがより大きいことを特徴とする請求項１８に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【請求項２０】
上記増分は、低車両速度では、ゼロまたは負数となることを特徴とする請求項１８に記載のラック・ピニオンかじ取り歯車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、ドライバーの制御装置と路面車輪の間の比が第１に車両速度に従って、第２に路面車輪の中心からのターンの角度に従って変化する可変比かじ取り歯車に関するものである。更に詳細には、本発明は、可変比かじ取り歯車を対称とするものである。制御装置へのドライバー入力の大きさと路面車輪の旋回（ｔｕｒｎｉｎｇ）の間の比（以後かじ取り比と称する）はラックの中心領域内で増大しそして、更に、車両速度が増すにつれて、ラックの中心領域は増す。
【０００２】
技術的背景
種々の装置が、かじ取りハンドルまたは“ジョイスティク”（ｊｏｙ ｓｔｉｃｋ）または類似物であろうとなかろうと何れにしろ、ドライバーの制御装置間に直接的な機械連結を利用しない電子装置に基づいて上述の目的物を完成しようとする文献や特許に説明されている。
【０００３】
しかしかかる装置の絶対的信頼性には懸念があり、重大な機能不全が生じる可能性を減らすために余分なシステムを提供するために１つまたは２つにさえもなる追加の電子システムを使用することが提案されてきた。代案として、電子装置の重大な機能不全が生じた場合に引き継ぐ機械的連結をドライバーの制御装置と路面車輪間に備えることもまた、提案されてきた。
【０００４】
しかし機械的バックアップ装置に電子装置の性能を合理的に真似させることに問題が生じ、その結果、もし機械的作動から電子作動への移行が高速度でまたはコーナーで生じるならば、ドライバーは車両の制御を維持する最良のチャンスをもつことになる。
【０００５】
また、かじ取りハンドルに対する路面車輪の旋回角度に関する適切な比パターン（ｒａｔｉｏ ｐａｔｔｅｒｎ）を考慮しなければならない。或る一定の機械的リンク仕掛けのみがこの機能を果たすのに適しており、その１つは周知のゼネバピン・スロット（Ｇｅｎｅｖａ Ｐｉｎ ａｎｄ Ｓｌｏｔ）装置であり、その使用については以下説明する。カム機構を使用する代案としての設計についても説明する。
【０００６】
かじ取りハンドルリムに正確な力レベル（ｆｏｒｃｅ ｌｅｖｅｌ）（“感じ”である）を提供する実際的手段は機械的および電子的装置の両方に要求される。
動力の補助がすべてのしかし最小の車のかじ取りシステムに提供されること、および電力補助器が多くの場合に液圧的補助器に取って代わることは今では容認されている。
【０００７】
富士重工業株式会社名の出願の日本特許公報第６０１３１３６６Ａはドライバーの制御装置と路面車輪間の比が第１には、車両速度に従って、第２には、路面車輪の中心からの旋回角度に従って変化する可変比かじ取り歯車を開示している。しかし、この文献に記載されたかじ取り歯車は、ピニオンとハウジングの動きを同時に生じるリンク仕掛け手段を利用することによって、かじ取り歯車比がラックの中心領域上で減少する型式の手動式かじ取り歯車についてのもににすぎない。この用されているリンク仕掛け手段は、車両速度が増すにつれて、ラックの中心領域上でかじ取り歯車比が更に減少する結果をもたらす。かかる装置は、動力補助されるかじ取り歯車に使用するのには適せず、かつ中心近くで出力を増すための信号は、変更された出力から得られ、入力から得られるのではないという望ましくない構成である。
【０００８】
以下の説明は、液圧的および電気的の両方の動力かじ取りに適する適切な機械的構造に関するものであり、この両方のかじ取りは、本発明により、実質上同じ構造に基づくものである。
これらの機構内には電子装置から得られ補足的かじ取り入力を提供する準備がなされるが、好適実施例によれば、かかる入力は大きさが極めて制限され、その結果、たとえそれらが機能不全となっても、ドライバーの制御に与える効果は最小限度となるだろう。
【０００９】
発明の要約
第１の態様では、本発明は、かじ取り角度比が少なくともドライバーによって提供されるかじ取りハンドル角度入力と車両速度の両方の関数として変わる車両用のラック・ピニオンかじ取り歯車であって、該かじ取り歯車が、かじ取り歯車ハウジングに関して横に変位可能のラックを含んで成るかじ取り歯車において、上記かじ取り歯車が更に、上記ラックと掛合している間に、実質上上記ラックの行程方向に上記ハウジング内で横に可動のピニオンを含み、上記かじ取り角度比は、上記ラックの行程の中心領域の両側の領域と比べたとき、上記ラックの行程の中心領域で増し、かつ上記かじ取り角度比は、車両速度が増すにつれて、上記中心領域内で更に増すことを特徴とするラック・ピニオンかじ取り歯車にある。
【００１０】
好適には、上記ピニオンは、実質上上記ラックの行程方向に上記かじ取り歯車ハウジング内で横に可動のピニオンハウジング内に回転するよう軸支され、かくして上記トラックの行程から引き算され、かつ或る可変量だけそれらの間の行程比を最少限となし、上記量は中心の直線前進位置からのピニオンの回転と共に減少し、また車両の速度と共に減少する。
【００１１】
好適には、上記ラック・ピニオンかじ取り歯車は、上記ラックの上記行程の中心領域内で作動可能の予定の伝動パターンに従って上記かじ取り歯車ハウジング内で上記ピニオンを動かすよう上記ピニオンに連結されかつ上記中心領域の両側の領域でそれから外される第１の機械的リンク仕掛け手段と、上記中心領域内で上記かじ取り角度比を更に増すよう車両速度の関数として上記伝動パターンを増すようにされる上記第１の機械的リンク仕掛け手段に連結される第２の機械的リンク仕掛け手段を含む。
【００１２】
好適には、上記ラック・ピニオンかじ取り歯車は、ピニオンからラックにまたはその逆に伝達される荷重が予定値を超えたとき、上記第１と第２の機械的リンク仕掛け手段を介して伝達される荷重を制限するようにされる上記第２の機械的リンク仕掛け手段に連結された迂回手段を含み、上記荷重はその後、上記ラックと上記ピニオンのみによって担持される。
好適には、上記迂回手段は上記ハウジングに連結された戻り止機構を含む。
【００１３】
第１実施例では、上記第１の機械的リンク仕掛け手段は、第１のシャフトをもつゼネバ機構を含み、上記ピニオンは上記第１シャフトの軸から片寄った第１のピンを担持しており、上記第１のピンは第２の軸によって担持された部材内の径方向のスロットに掛合するよう作動可能であり、上記第２シャフトの軸は第１シャフトの軸と平行でありかつその軸から片寄っており、上記第１の機械的リンク仕掛け手段は更に、上記第２シャフトと共に回転可能の部材中の追加の径方向スロットと、車両速度に従って可変の上記第２シャフトの軸に関して或る距離をおいた個所で上記ハウジングに関して横に動かないようにされた上記第２スロットに掛合する第２のピンを含む。
好適には、上記第１実施例は、上記ハウジングに関して枢着されたレバーを含み、上記第２のピンが上記レバーに定着されている。
【００１４】
好適には、上記車両はかじ取りハンドルのドライバー位置によって指示される方向コースからの車両の外れを検出するための検出手段を含み、車両速度に関して、上記検出手段は上記出力信号応答して上記ハウジング内で横に上記第２ピンを動かすために、作動器手段に出力信号を提供する。
第２実施例では、上記第１の機械的リンク仕掛けは１対のデスモドロミックカムを含む。
【００１５】
第２の態様では、本発明は、少なくともドライバーによって提供されるかじ取りハンドル角度入力と車両速度の関数として車両の路面車輪かじ取り角度を制御するためのラック・ピニオンかじ取り歯車において、該かじ取り歯車が、固定したラックハウジング内で横に変位可能のラックと、ピニオンハウジング内に回転するよう軸支されたピニオンとを含み、上記ラックハウジング内におけるラックの変位は、路面車輪角度と、かじ取りハンドル角度によって決定されるピニオンハウジング内のピニオンの回転を決定し、かじ取りハンドル角度の変化と路面車輪角度の変化の間の瞬間比は、かじ取りハンドル角度と車両速度の関数として変化するかじ取り比特性を限定し、ピニオンハウジングはラックハウジングに関して横変位するよう軸支されており、作動手段は、少なくともかじ取り角度と車両速度の大きさの関数としてラックハウジングに関するピニオンハウジングの横変位を決定し、それによってかじ取り比特性を決定することを特徴とするラック・ピニオンかじ取り歯車にある。
【００１６】
好適には、作動手段は機械的リンク仕掛けを含み、かじ取りハンドル角度の大きさに関する変位入力と車両速度が上記リンク仕掛けに適用されたとき、上記リンク仕掛けはラックへ出力される運動学的特性をもち、それ故、この特性は上記変位入力の大きさにと共に変化する。
好適には、変位入力の１方または両方は電気的または液圧的作動器によって提供される。
【００１７】
第１実施例では、機械的リンク仕掛けはピン・スロット機構を含む。
第２実施例では、機械的リンク仕掛けはカム・従動子機構を含む。
【００１８】
好適には、機械的リンク仕掛けはばね負荷素子を含み、上記素子は高荷重状態の間上記リンク仕掛けに撓みを提供し、それによってこれらの状態の間該機構を破損しないよう保護するする。
好適には、作動手段は、ドライバーによって提供されるかじ取りハンドル角度入力から独立した追加入力の関数としてラックハウジングに関するピニオンハウジングの横変位を決定する。
【００１９】
好適には、作動手段は液圧的または電気的作動器である。
好適には、かじ取り比特性はオンセンター駆動（ｏｎ−ｃｅｎｔｒｅ ｄｒｉｖｉｎｇ）に関連するかじ取り歯車の中心作動領域に或るかじ取り比を提供し、そのかじ取り比は、この中心作動領域の両側のかじ取り歯車の他の作動領域に提供されるかじ取り比より、所定の最大増分だけ大きい。
好適には、上記増分は、より高い車両速度では、大きさがより大きい。
好適には、上記増分は、低車両速度では、ゼロまたは負数となる。
【００２０】
本発明によれば、典型的には、車両かじ取りにおいて生じる極めて広い範囲の力レベルと感度にわたって理想化されたものにできるだけ近いかじ取り比特性を提供するために、少なくとも２つの機械的装置が連続して使用される。好適には、かじ取りハンドルの使用が維持される。
【００２１】
本発明の１態様では、かじ取り制御運動は、３つの別々の領域内で起こっているとき、中心領域で扱われる。そこでは、感度は車両速度と制御装置の旋回角度の両方に従って変化する。この関係は、横加速度（これは実際上路面に対するタイヤの接着力によって制限される）は旋回半径の逆数と速度の二乗として変化するという周知の原理からもたらされる。。旋回半径（ｔｕｒｎ ｒａｄｉｕｓ）は路面に対する前タイヤの角度、それ故かじ取りハンドル角度によって主として決定される。この様式は約 ３０ ｋｐｈ より上の速度でのかじ取りを支配するが、低速度のコーナー入りやパーキングにおいて時折使用される限界停止角度に対する旋回角度の約 １／５ｔｈ の前輪の旋回を必要とするに過ぎない。前輪の旋回の 残りの ４／５では、動力補助システムが失敗した場合にもかじ取り作用力が過剰にならないように、典型的には、適切なかじ取り比が選択される。そしてこれは通常、約 １０ または １２ 乃至 １のかじ取り比を要求する。
【００２２】
好適には、本発明によれば、或る一定の領域内の制御はゼネバ原理を使用する。この原理は、車両が典型的にはかじ取りハンドルの回転角度に相当する旋回半径の制限速度で作動されるとき、かじ取りハンドルの回転角度と車両の片揺れ率（ｙａｗ ｒａｔｅ）の間に線形関係を得るのに必要とされるものに近いかじ取りハンドルのかじ取り比対旋回の特性線図を提供する。この線図は時にはベル曲線（ｂｅｌｌ ｃｕｒｖｅ）と称される。ゼネバ（Ｇｅｎｅｖａ）配置は、ピンがゼネバ運動の２つの軸間にあり、それ故 Ｈｏｎｄａ に与えられた、米国特許第５，４８９，００４号、および第５，４８２，１３０号に示されかつ ＳＡＥ 論文 １９９９−０１−０３９５；“車両速度とかじ取り角度でかじ取りゲインを変えることによるドライバー車両システム性能の改良”に、また、Ｂｉｓｈｏｐｓ の特許第２，５０８，０５７号、第２，６８２，３１１号および第２，８６５，２１５号（最初の２つのＢｉｓｈｏｐｓ特許は航空機ノーズギヤ（ｎｏｓｅｇｅａｒ）かじ取りに、最後の特許は自動車動力かじ取りに関するものである）にも記載されているように、外側にあるのではない。
【００２３】
ピンが２つの軸の外側にあるこの機構の後者の配置では、オン−センター（ｏｎ−ｃｅｎｔｒｅ）に適切な高かじ取り比を提供することおよび同時に、ロック（ｌｏｃｋ）に向かう望ましくない低い比を回避することに困難性がある。更に、自動車仕様に従ってかじ取りシステムが耐えることができなければならない極めて高いテスト荷重に耐えるシステムを設計することに困難性がある。
【００２４】
本発明によれば、慣例のラック・ピニオンかじ取り歯車が側方−転位ピニオンと共同して使用される。本発明の教えに従って作られたかじ取りシステムのピニオンの側方−転位の必要量は極めて小さく、かじ取り歯車入力シャフトとドライバーのかじ取りシャフトとの連接部は簡単な継ぎ手装置内に容易に収容することができることは幸運である。
【００２５】
このかじ取りシステムは、ドライバー入力に遅く応答する型式の減少した感度の懸架装置への信頼性のない状態で、車両が直線状に前進するかまたは旋回しているときに、かじ取り感度を調整することができる。これはまた、正常なコーナーリングにおいてかじ取りハンドルの旋回感度をかなり減少させることができ、スキッドが生じる差し迫った場合にかじ取りハンドルを即座に旋回させるドライバーの能力を改善する。
【００２６】
上述した如き中心と、２つの側方領域の３つの様式が提供され、その結果理想的な比は３つのすべての作動で選択することができる。かじ取り歯車が時折曝されることがある極めて高い荷重は、狭い中心領域で敏感な比変化装置に影響しないように迂回させることができ、その場合、かじ取り歯車はかかる過剰の負荷を容易に吸収することができる慣例の動力ラック・ピニオンかじ取りに瞬間的に復帰する。
【００２７】
ピニオンの側方転位は、それがラック・ピニオンの出力から減じるように配置され、かつ要求されるかもしれない任意の大きさの中心かじ取り比を提供するように全く容易になされることができる。
【００２８】
発明の実施形態
図１、２、３は本発明により造られたかじ取り歯車の第１実施例の１形態の主な構成要素を示す。
【００２９】
ラック１とピニオン４はラック・ピニオンかじ取り歯車に利用される広く受け入れられた配置に従って構成されている。ロッド（図示せず）はラックの各端に連結され、車両の枢着された前輪から前または後に延びるかじ取りアームに枢着されている。ラック１は、車両の１側でハウジング３（図２、３）中に合体されているラック案内２内で、かつ車両の反対側でジャーナル（図示せず）内で摺動する。ピニオン４は慣例の手法でラック１に掛合し、かじ取りコラム６によってかじ取りハンドル５と共に回転するよう連結されている。
【００３０】
上述のかじ取り歯車形式では、電気モータで駆動される動力の補助が電気モータ８から提供される。モータ８の作動はトルク感知装置９によって制御される。代案として、慣例の手法で、トルク変換器の代わりの回転弁システムとラック１の延長上に設けたシリンダ・ピストンを利用することによって、液圧式動力補助器が提供される。
【００３１】
慣例の動力かじ取りピニオン４はかじ取り歯車ハウジング内に軸支されるが、本発明によれば、図２、３に示す如く、それは軸受１２、１３によってピニオンキャリヤ１１内に軸支される。ピニオンキャリヤ１１はラック１の軸の方向にまたは、車両内における設置を簡便ならしめるのに必要な如く、その軸に対して或る角度をなして案内ロッド１４、１５上でハウジング３内で横に摺動するよう配置される。ピニオンキャリヤ１１の行程は、ハウジング３内に設けられた受け台１２１に関してその各側にある隙間１６によって制限される。
【００３２】
１７で示すピニオンシャフトはピニオン４から延び、そのシャフトの上に据え付けられているのはオルダム（ｏｌｄｈａｍ）継ぎ手１８の１構成要素である。オルダム継ぎ手１８の他の構成要素はトルクセンサー９を介してかじ取りコラム６に回転可能に連結されている。この手段によって、弛み無しの連結がシャフト１７と１９の間に提供され、これはピニオンキャリヤ１１の小さい横の移動に順応することを可能にする。
【００３３】
ピニオンキャリヤ１１はピニオンキャリヤ１１の上部に形成された案内スロット２０によって案内ロッド１４、１５の軸を中心として回転することを制止され、上記案内スロットはハウジング３内に固定された案内ピン２１に掛合する。代案として、図示していない実施例においては、低摩擦様式での横移動を可能にし、同時にピニオンキャリヤ１１の回転を阻止するために、ハウジング３内にローラ−軸受滑り面を備えることができる。
【００３４】
ピニオン４はかじ取り歯車内で軸受１２を越えて下方に延びるシャフト２２をもちかつそれにゼネバ（ｇｅｎｅｖａ）機構７が強固に固定されており、この機構はゼネバピン駆動プレート２３、鎖錠プレートセクター２４、ゼネバ駆動ピン２５、およびゼネバ被動プレート２７を含む。
ゼネバ駆動ピン２５はゼネバ被動プレート２７に形成された下部スロット２６ｂに掛合し、このプレートは軸４１を中心としてピニオンキャリヤ１１内に軸支された被動プレートシャフト２８を合体している。
【００３５】
ゼネバピン駆動プレート２３の回転は、ピン２５が図８に示す如くスロット２８ｂから出る個所に到達するまで、被動プレート２７をゼネバ機構に周知の手法で回転させる。これについては後述する。ピン２９は速度レバー３０に定着され、かつゼネバ被動プレート２７に形成された上部スロット２６ａと掛合する。
【００３６】
サーボ−モータ作動器３１はリンク３２の一端に連結され、そのリンクは次いで、速度レバー３０に連結されている。作動器３１はリンク３２を上方に変位させ、かつ速度レバー３０を車両の電子制御ユニットＥＣＵまたは別の車両速度感知装置（図示せず）から受信した信号に応答して速度レバー３０を傾斜させる。
【００３７】
速度レバー３０の反対端は戻り止装置３３まで延び、この戻り止装置はばね３６、Ｖ形切欠き３７をもつプランジャ３５、受け台３８、および速度レバー３０に定着されたピン１０に軸支されたローラ３４を含む。ローラ３４は受け台３８上で自由に転がる。ローラ３４の自由運動を拘束するのはばね負荷されたプランジャ３５であり、このプランジャはばね３６によって下方に負荷されており、かつその下端にＶ形切欠き３７をもつ。ローラは３９で示されたその横行程距離内に制限されかつ、それは、行程距離３９がハウジング３内のピニオンキャリヤの両側の隙間１６を超えるよう配置される。
【００３８】
図４は図２に示すかじ取り歯車の簡単化した図を示し、かじ取り角度比がかじ取りハンドル角度１０１と車両速度の両方の関数として変わる仕方を説明するのに必要な構成要素のみを示している。
垂直距離１０３は軸４１とピン１０４の軸間の距離であり、このピンはローラ２９を軸支する。ピン１０４は速度レバー３０に定着されている。距離１０３は速度レバー３０の傾斜によって変えられる。このことは作動器３１を作動させることによって行われる。高車両速度では、距離１０３は低車両速度におけるより大きい。
【００３９】
もう１つの図示していない実施例において、被動プレート２７中の上部と下部のスロット２６ａ、２６ｂは両ピン２５、２９が掛合する単一のスロットを形成するよう延びることができることは容易に理解されるだろう。
【００４０】
図５は図４に示す機構についての３つ例の“かじ取り角度比”特性曲線を示す。図５の水平図表軸１０５は図４の矢印１０１として示されるかじ取りハンドル角度を表す。垂直図表軸１０６はかじ取り角度比を表す。曲線１０７、１０８および１０９は種々の車両速度における特性の例である。曲線１０７は、距離１０３がその最大設計位置（ａｔ ｉｔｓ ｍａｘｉｍｕｍ ｄｅｓｉｇｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）にある結果としての高速におけるかじ取り角度比特性である。曲線１０９は、距離１０３がその最小設計位置にある結果としての低速におけるかじ取り角度比特性である。曲線１０８は、距離１０３がその中間設計位置近くにある結果としての中位の速度におけるかじ取り角度比特性である。すべての曲線は対称形である。曲線１０７と１０９の間には無限の数の曲線が存在可能である。
【００４１】
正常な駆動状態の下では、車両速度が高ければ高い程、より小さいかじ取りハンドル角度範囲が使用される。例えば、曲線１０７上のかじ取り角度範囲１２３は典型的には、高い車両速度におけるものになるだろう。曲線１０８上のかじ取り角度範囲１２４は典型的には、中位の速度におけるものになるだろう。曲線１０９上のかじ取り角度範囲１２５は典型的には、遅い速度におけるものになるだろう。
【００４２】
領域１１１はその上にわたってゼネバ機構７が作動するラック１の中心領域を表す。中心領域１１１の外側で、曲線１０７、１０８および１０９はすべて同じであり、中心領域１１１の両側に一定のかじ取り角度比の領域１１０によって表される。中心領域１１１内では、かじ取り角度比は常に、より高い車両速度においてより高くなる。かじ取り角度比は直線前進駆動位置において最大かじ取り角度比で、ベル形曲線内で滑らかに変化する。この直線前進駆動位置は図５の図表に水平軸１０５上に０°のかじ取りハンドル角度として描かれている。
【００４３】
曲線１０７、１０８および１０９によって表される中心領域１１１にまたがるベル形曲線の性質は、かじ取りハンドル角度とピニオンキャリヤ１１の小さい横運動の間に“予定の伝動パターン”を造るゼネバ機構７の設計の結果として生ぜしめられる。
【００４４】
図６、７、８および９は４つの異なるかじ取りハンドル角度１０１における図４の簡単化したかじ取り歯車を夫々示す。図６、７、８および９は同じ車両速度にあり、すべてが同じ距離１０３をもつ。この例では、距離１０３は高速度用のものであり、かじ取り角度比特性は曲線１０７である。
【００４５】
図１０は高速かじ取り角度比特性曲線１０７であり、図６、７、８および９の異なったかじ取りハンドル角度に相当する曲線上のポイントを示す。曲線１０７上のポイント１１２は図６に示すかじ取歯車の位置についてのかじ取り角度比である。同様に、ポイント１１３は図７に対応し、ポイント１１４は図８に対応し、ポイント１１５は図９に対応する。
【００４６】
図６は直線前進駆動位置におけるかじ取り歯車を示し、かじ取りハンドル角度１０１は０°であり、ゼネバピン２５は軸４１およびピニオン４と整列している。
【００４７】
図７は直線前進駆動位置とゼネバ機構７の離脱位置の間のほヾ中間点におけるかじ取りハンドル角度１０１を示す。ゼネバ駆動ピン２５はゼネバ駆動プレート２７を軸４１を中心としてかじ取りハンドル角度１０１と反対の回転方向に回す。正常な駆動状態では、ピボット１０は横に動かないよう固定されており、従ってローラ２９もまた実質上横に動かないよう固定されている。ローラ２９はゼネバ被動プレート２７中のスロット２６ａと掛合したままに留まっており、ゼネバ被動プレート軸４１を横変位１１６だけ動かす。軸４１はピニオンキャリヤ１１に固定されており、従ってピニオン４もまた距離１１６だけ横に変位させられる。そのとき、ラックの行程１０２は、かじ取りハンドル角度１０１掛けピニオンピッチ半径（ｐｉｔｃｈ ｒａｄｉｕｓ）１１７マイナス距離１１６となる。
【００４８】
これは下式によって表すことができる：
Ｙ＝（θ×γｐ）−△
ここで、 Ｙ＝ ラック行程１０２
θ＝かじ取りハンドル角度１０１
γｐ ＝ピニオンピッチ半径１１７
△ ＝横変位１１６
【００４９】
それ故ゼネバ機構７は、ラック行程１０２を、それが同じ量のかじ取りハンドル角度１０１で別な場合に生じるものよりは小さくなし、それ故かじ取り角度比は増大する。
【００５０】
図８はゼネバ機構７が掛合の限界にある状態でのかじ取りハンドル角度１０１を示す。図９は可能な最大かじ取りハンドル角度を示す。図８と９に示す位置間のかじ取り角度では、ゼネバ被動プレート２７は鎖錠プレートセクター２４によって回転しないよう固定されており、それ故かじ取り角度比は、図５に示す図表上の領域１１０によって表される如く一定である。
【００５１】
かじ取り角度比は、かじ取りハンドル角度（θ）に関する横変位（△）の変化率に比例して増す。かじ取りハンドル角度１０１に関する横変位１１６のこの変化率はかじ取りハンドル角度（θ）に関するゼネバ被動プレート２７の回転の変化に実質上比例する。この変化率は、図８に示すゼネバ機構掛合の限界におけるゼロから図６に示す直線前進駆動位置における最大まで変化する。それ故、かじ取り角度比の増大もまた、ゼネバ機構掛合の限界におけるゼロから直線前進駆動位置における最大まで変化する。
【００５２】
変化する距離１０３はかじ取り角度比の増大を増す。距離１０３が最大のとき、横変位（△）の変化対ゼネバ機構被動プレート２７の回転の変化の比率は最大になり、それ故かじ取り角度比の増大は最大になる。勿論、距離１０３は、距離１１６が、図６における如く直線前進位置にあるときに担持されるピニオンによって進められる距離に等しくなるまで、更に増大することができる。この位置で、かじ取り角度は瞬間的に無限大になる。
【００５３】
動力かじ取り歯車の作動においては、トルクセンサー（図１）はかじ取りコラム６に加えた入力トルクに応じた信号を発生する電気装置を含む。典型的には、最大信号が発生して、電気モータ８から必要とされる程度の出力補助トルクを要求する。正常な駆動条件下で、ラック１に最大出力を生じるのに必要とされるこのトルクは１０Ｎｍ程度である。
【００５４】
このトルクはピニオン４によってピニオンキャリヤ１１に伝達される。このピニオンは正常には、もし戻り止装置３３の作用がなかったら、図３に示す如く、速度レバー３０とピニオンキャリヤ１１を横に動かす。しかしこれは、１０Ｎｍの入力トルクになるまで、かかる動きを防止するよう配置されている。その後、その戻り止装置は、ピニオンキャリヤ１１が例えば受け台１２１において止まるまで、ピニオンキャリヤ１１が横に動くことを許すべく撓む。
【００５５】
図１１はゼネバ機構７を保護するために過剰の荷重がそのゼネバ機構を迂回する位置において図３に示すかじ取り歯車を示す。戻り止装置３３の作用を以下詳細に説明する。
【００５６】
正常な駆動条件下で、ローラ３４の位置はＶ形切欠き３７によって固定され、該機構内の横荷重が速度レバー３０に、次いでローラ３４に伝えられる。軸方向ラック荷重１１８が、正常な駆動状態のために必要なものより大きいかじ取りハンドルトルク１１９に一致する予定の限界を越えたとき、プランジャ３５がローラ３４によって上方に押され、かつピニオンキャリヤ１１は、それが受け台１２１においてハウジング３に接触するまで、横に動く。次いで過剰の軸方向ラック荷重が荷重経路１２２によって示す如く、ハウジング３に伝えられる。ゼネバ駆動ピン２５、ゼネバ被動プレート２７、速度レバー３０およびかじ取り歯車中の他の構成要素はそのとき、この過剰の線方向ラック荷重を及ぼされない。該機構はそれを両方向の線方向ラック荷重から保護するために、対称的に作動する。
【００５７】
ゼネバ機構７上に及ぼされる荷重を制限するための迂回路として作用する戻り止装置３３を設けることは、１００Ｎｍを十分に超えるかも知れない極めて高いトルクがかじ取りハンドルに加わるか、または道路の窪みまたは縁石に前輪が衝突して同じ程度のものがラックに加わるような場合に、有益である。かじ取り歯車設計の仕様は、かじ取り歯車が上記のものを十分に超える試験力に耐え得ることを要求する。
【００５８】
上述の実施例は、かじ取りハンドル角度とピニオンキャリヤ１１の小さい横運動間の“予定の伝動パターン”を生じるゼネバ機構７につき説明したが、このゼネバ機構７は同様の予定の伝動パターンを生じることができる他の機構と置き換えることができる。かかる機構の１つは、デスモドロミック（ｄｅｓｍｏｄｒｏｍｉｃ）カム機構である。
【００５９】
図１２はゼネバ機構の代わりにデスモドロミックカム機構を用いたかじ取り歯車の第２の実施例の簡単化した図を示す。図１２に示されていないかじ取り歯車の構成要素は図２、３に示すかじ取り歯車のものと同じである。
【００６０】
図１２に示すデスモドロミックカム機構を図４に示す簡単化したゼネバ機構と比較すると、デスモドロミックカム１２６ａと１２６ｂはゼネバ駆動ピン２５と鎖錠プレートセクター２４に取って代わり、従動子アーム１２７はゼネバ被動プレート２７に取って代わる。
【００６１】
速度レバー３０に取り付けられたピン２９は従動子アーム１２７に形成されたスロット１３０に掛合する。従動子アーム１２７から突出するシャフト２８は軸４１を中心としてピニオンキャリヤ１１内に軸支される。垂直距離１０３は軸４１とピン２９の軸１０４間の距離である。第１実施例と同様に、距離１０３は、ピボット１０を中心として速度レバー３０を傾斜させるためにサーボモータ３１によって変えられる。同様に、高い車両速度では、距離１０３は低い車両速度におけるよりも大きい。
【００６２】
従動子アーム１２７に取り付けられたローラ１２８ａはカム１２６ａに従動し、ローラ１２８ｂはカム１２６ｂに従動する。カム１２６ａと１２６ｂは従動子アーム１２７をかじ取りハンドル角度（θ）１０１に依存する予定の量だけ回転させる。両アーム１２６ａ、１２６ｂは、ばね等を用いてカム表面にローラ１２８ａと１２８ｂを押しつける必要なしに、従動子アーム１２７の回転が常に制御されるように使用される。１つの従動子アームの回転を制御するために２つのカムを用いるこの配置はデスモドロミックカム機構として一般に知られている。
【００６３】
カム１２６ａと１２６ｂのプロフィル１３１ａと１３１ｂは夫々、図４に示すかじ取り歯車の第１実施例のゼネバ被動プレート２７と同様な、かじ取りハンドル角度（θ）１０１に関する動きを、従動子アーム１２７に与えるように設計される。中心領域１１１の外側では、カムプロフィルは、ゼネバ駆動ピン２５がスロット２６から外れたとき、鎖錠プレートセクター２４によってゼネバ被動プレート２７を回転しないようになすのと同様な手法で、従動子アーム１２７を回転しないように保つよう設計される。これは、図１２に示すデスモドロミックカム機構が図５に示す第１実施例について記載したものと同様な予定の伝動パターンを与えることを意味する。
【００６４】
図１３は中心領域１１１の限界にあるにおけるデスモドロミックカム機構を示し、図１４は最大かじ取りハンドル角度１０１にあるデスモドロミックカム機構を示す。
【００６５】
本文中で使用する用語“かじ取りハンドル”は任意の、旋回するまたは回転可能のドライバーかじ取り入力装置を含むものである。
発明の精神と範囲を逸脱することなく多くの変形および変更を本発明になし得ることは当業者には理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による車両用のラック・ピニオンかじ取り歯車の斜視図である。
【図２】図１の線 Ｉ−Ｉ 上の横断面図である。
【図３】図２の線 ＩＩ−ＩＩ 上の横断面図である。
【図４】第１実施例のゼネバ機構の部分を示す、図２の簡単化した拡大図である。
【図５】図１に示す第１実施例によって得られるかじ取り角度比対かじ取りハンドル角度の図表である。
【図６】図４のゼネバ機構の１つの位置を示す図である。
【図７】図４のゼネバ機構の他の位置を示す図である。
【図８】図４のゼネバ機構の更に他の位置を示す図である
【図９】図４のゼネバ機構の更に他の位置を示す図である。
【図１０】図５中の単一の高速曲線を表す図表である。
【図１１】かじ取り歯車に加わる過剰の荷重が迂回させられている、図２と同様の横断面図である。
【図１２】本発明の第２実施例において、図２の第１実施例のゼネバ機構に取って代わるデスモドロミックカム機構の簡単化した図である。
【図１３】図１２に示すデスモドロミックカム機構の１つの位置を示す図である。
【図１４】図１２に示すデスモドロミックカム機構の他の位置を示す図である。
【図５】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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