(57)【要約】【課題】ハンドル中立位置付近で切込み過ぎの感を与えずハンドル中立位置付近以外で充分な切込み感を与え、所望の最大車輪操舵角を得るに必要な最大ハンドル回転角を減少可能な車両用操舵装置にて、ハンドル中立位置へのハンドル戻り性能を向上させる。【解決手段】入力軸１１の先端部に同入力軸の回転軸線Ｏ１に対し所定距離Ａ偏心して平行かつ軸線方向に突出して突起４１を設け、入力軸１１に対し所定距離Ａより小さい距離Ｂだけ偏心して平行となるようにハウジング１０に軸支されるカム軸４５を入力軸１１のハンドル軸側に配設し、カム軸４５の入力軸１１の先端と対向する端面に略半径方向に形成されて突起４１が摺動可能に係合するカム溝４６を設け、カム軸４５を介してハンドル軸１９と入力軸１１とを連結した車両用操舵装置にて、カム軸４５の回転軸線Ｏ２に向けて突起４１をカム軸４５の略半径方向に付勢する付勢手段５０をカム溝４６内に配設した。【選択図】  図１
2009061983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルと操舵ギヤ機構との間に配設した偏心式の伝達特性可変機構を介して前記操舵ハンドルと前記操舵ギヤ機構が連結されていて、前記伝達特性可変機構が、前記操舵ギヤ機構側に設けられた出力側回転軸の入力側端部に同出力側回転軸の回転軸線に対し所定距離偏心して平行にかつ軸線方向に突出して設けた突起と、前記出力側回転軸より前記操舵ハンドル側に設けられて前記出力側回転軸に対し前記所定距離よりも小さい距離だけ偏心して平行となるように配置され前記出力側回転軸の入力側端部と対向する端面に略半径方向に形成されて前記突起と実質的に隙間なく摺動可能に係合するカム溝を有するカム軸を備えている車両用操舵装置において、
前記カム軸の回転軸線に向けて前記突起を前記カム軸の略半径方向に付勢する付勢手段を前記カム溝内に配設したことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、前記付勢手段は、前記カム溝の径外方端部に固着したキャップと、前記カム溝に同カム溝の長手方向に沿って摺動可能に組付けられて前記突起を前記カム軸の回転軸線に向けて押動可能なスペーサと、このスペーサと前記キャップ間に介装されて前記スペーサを前記突起に向けて押圧するスプリングを備えている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】
本発明は、自動車などの車両において操舵輪（前輪）を操向するための車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用操舵装置の一つとして、操舵ハンドルと操舵ギヤ機構との間に配設した偏心式の伝達特性可変機構を介して前記操舵ハンドルと前記操舵ギヤ機構が連結されていて、前記伝達特性可変機構が、前記操舵ギヤ機構側に設けられた出力側回転軸の入力側端部に同出力側回転軸の回転軸線に対し所定距離偏心して平行にかつ軸線方向に突出して設けた突起と、前記出力側回転軸より前記操舵ハンドル側に設けられて前記出力側回転軸に対し前記所定距離よりも小さい距離だけ偏心して平行となるように配置され前記出力側回転軸の入力側端部と対向する端面に略半径方向に形成されて前記突起と実質的に隙間なく摺動可能に係合するカム溝を有するカム軸を備えている車両用操舵装置がある。
【０００３】
かかる車両用操舵装置の一例として、操舵ハンドルと共に回転するハンドル軸の回転を伝達される入力軸と、操舵リンクを介して操舵輪を操舵する出力作動部材と、前記入力軸と出力作動部材の間に設けられた連動機構と、これらを支持するハウジングを備えていて、前記入力軸の先端部に同入力軸の回転軸線に対し所定距離偏心して平行にかつ軸線方向に突出して突起を設けるとともに、前記入力軸に対し前記所定距離よりも小さい距離だけ偏心して平行となるように前記ハウジングに軸支されるカム軸を前記入力軸のハンドル軸側に配設し、このカム軸の前記入力軸の先端と対向する端面に略半径方向に形成されて前記突起を実質的に隙間なく摺動可能に係合するカム溝を設け、前記カム軸を前記ハンドル軸に連結することにより、前記カム軸を介して前記ハンドル軸と前記入力軸とを連結した車両用操舵装置があり、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平３−２２７７７２号公報
【発明の開示】
【０００４】
上記した車両用操舵装置（一例が上記特許文献１に記載されている）では、種々な利点があるものの、ハンドル中立位置へのハンドル戻りが良くない可能性があり、改善の余地がある。このため、本発明では、上記した車両用操舵装置の種々な利点を損なうことなく、ハンドル中立位置へのハンドル戻り性能を向上させることを課題としている。
【０００５】
本発明は、上記した課題に対処すべく、操舵ハンドルと操舵ギヤ機構との間に配設した偏心式の伝達特性可変機構を介して前記操舵ハンドルと前記操舵ギヤ機構が連結されていて、前記伝達特性可変機構が、前記操舵ギヤ機構側に設けられた出力側回転軸の入力側端部に同出力側回転軸の回転軸線に対し所定距離偏心して平行にかつ軸線方向に突出して設けた突起と、前記出力側回転軸より前記操舵ハンドル側に設けられて前記出力側回転軸に対し前記所定距離よりも小さい距離だけ偏心して平行となるように配置され前記出力側回転軸の入力側端部と対向する端面に略半径方向に形成されて前記突起と実質的に隙間なく摺動可能に係合するカム溝を有するカム軸を備えている車両用操舵装置において、前記カム軸の回転軸線に向けて前記突起を前記カム軸の略半径方向に付勢する付勢手段を前記カム溝内に配設したことに特徴がある。
【０００６】
この場合において、前記付勢手段は、前記カム溝の径外方端部に固着したキャップと、前記カム溝に同カム溝の長手方向（カム軸の径方向）に沿って摺動可能に組付けられて前記突起を前記カム軸の回転軸線に向けて押動可能なスペーサと、このスペーサと前記キャップ間に介装されて前記スペーサを前記突起に向けて押圧するスプリングを備えていることが望ましい。
【０００７】
本発明による車両用操舵装置においては、付勢手段による付勢力が最小である状態をハンドル中立位置と一致させることで、操舵ハンドルをハンドル中立位置から回転操作する際に、付勢手段による付勢力によってハンドル中立位置への戻り力を発生させることができる。このため、当該車両における操舵ハンドルのハンドル中立位置へのハンドル戻り性能を向上させることが可能であるとともに、ハンドル中立位置付近での操舵感を向上させることが可能である。また、本発明は、当該車両用操舵装置が備えるカム軸のカム溝内に付勢手段を配設することで実施でき、カム溝内の空間を有効に活用することが可能である。このため、当該車両用操舵装置が備える種々な利点を損なうことなく、本発明を実施することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の一実施形態を図面に基づいて説明をする。図１に示すように、本実施形態の車両用操舵装置におけるハウジング１０は、互いにねじ止め固定された弁ハウジング１０ａ、ラックハウジング１０ｂ及びカムハウジング１０ｃにより構成されている。互いに同軸的に配置された入力軸１１及び出力軸１２は、それぞれ弁ハウジング１０ａ及びラックハウジング１０ｂ内に回転自在に支持され、この両者１１，１２はトーションバー１５により連結されている。
【０００９】
また、ラックハウジング１０ｂには出力軸１２と交差して軸動可能にラックバー（出力作動部材）１３が支持され、この両者１２，１３は連動機構１４により連動されている。本実施形態において、連動機構（操舵ギヤ機構）１４は、出力軸１２の後部に形成されたピニオン１４ａと、ラックバー１３の一部に形成されてピニオン１４ａと噛合するラック１４ｂにより構成されている。ラックバー１３の両端はそれぞれ操舵リンク１６ａ，１６ｂを介して左右の前輪１７ａ，１７ｂに連結されている。
【００１０】
本実施形態の車両用操舵装置は、サーボ弁２０とパワーシリンダ３０よりなる動力舵取り装置を備えている。サーボ弁２０のロータ弁部材２１は入力軸１１の後部に一体的に形成され、スリーブ弁部材２２は内外周面がそれぞれロータ弁部材２１の外周面と弁ハウジング１０ａの内周面にそれぞれ回転可能に嵌合され、係合ピン２４により出力軸１２に連結されている。弁ハウジング１０ａにはサーボ弁２０の４つのポート、すなわち入力ポート２６、排出ポート２７及び一対の分配ポート２８ａ，２８ｂが形成されている。
【００１１】
一方、パワーシリンダ３０は、ラックバー１３の途中に設けられ、ラックバー１３を同軸的かつ液密に貫通させるシリンダ３１と、ラックバー１３に固定されシリンダ３１の内周に液密に嵌合してその内部を左右の作動室に分離するピストン３２により構成されている。この左右の作動室はそれぞれ連通路によりサーボ弁２０の各分配ポート２８ａ，２８ｂに連通され、また入力ポート２６及び排出ポート２７はそれぞれ連通路により供給ポンプ３５及びリザーバ３６に連通されている。
【００１２】
このサーボ弁２０は、入力軸１１と出力軸１２の間に作用するトルクによるトーションバー１５の僅かの捩れに応じて作動し、供給ポンプ３５からパワーシリンダ３０の各作動室への作動流体の供給及び各作動室からリザーバ３６への作動流体の排出を、各分配ポート２８ａ，２８ｂを介して制御するものである。これにより前記トルクに応じた操舵アシスト力がラックバー１３を介して前輪１７ａ，１７ｂに与えられる。
【００１３】
入力軸１１の先端部（図１において左端部）は、以下に詳述する構成にて、操舵ハンドル１８を設けたハンドル軸１９に連結されている。入力軸１１の先端部にセレーション係合されワッシャ４２及びナット４３により締め付け固定されたピンシャフト４０には、突起４１が入力軸１１の回転軸線Ｏ１に対し所定距離Ａだけ偏心して設けられている。突起４１は、回転軸線Ｏ１と平行にピンシャフト４０先端の突出部に嵌合固定されたピン４１ａと、このピン４１ａに回転自在に嵌合されたローラ４１ｂにより構成されている。
【００１４】
一方、入力軸１１に対しハンドル軸側となるハウジング１０先端のカムハウジング１０ｃには、回転軸線Ｏ１に対し平行でかつ所定距離Ａよりも小さい距離Ｂだけ偏心して、カム軸４５が回転自在に支持されている。図１及び図２に示すように、カム軸４５の入力軸１１側に一体形成したフランジ部４５ａの端面には、ローラ４１ｂの外径と実質的に同一幅のカム溝４６が形成され、ローラ４１ｂの外周面はカム溝４６内に摺動可能に係合されている。カム軸４５は直接に（または減速比一定の減速機構（図示省略）を介して）操舵ハンドル１８を設けたハンドル軸１９に連結されている。
【００１５】
ところで、本実施形態においては、カム溝４６内に付勢手段５０が配設されている。付勢手段５０は、突起４１をカム軸４５の回転軸線Ｏ２に向けてカム軸４５の略半径方向に付勢するものであり、その付勢力が最小である状態（図１および図２に示したように、カム軸４５の回転軸線Ｏ２とローラ４１ｂの回転軸線Ｏ３が、入力軸１１の回転軸線Ｏ１から入力軸１１の径外方に延びる直線Ｌｏ上にあって、各回転軸線Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３が互に平行である状態）をハンドル中立位置と一致させてある。また、付勢手段５０は、カム溝４６の径外方端部に固着したキャップ５１と、カム溝４６に同カム溝４６の長手方向（カム軸４５の径方向）に沿って摺動可能に組付けられて突起４１をカム軸４５の回転軸線Ｏ２に向けて押動可能なスペーサ５２と、このスペーサ５２とキャップ５１間に介装されてスペーサ５１を突起４１に向けて押圧する圧縮コイルスプリング５３を備えている。
【００１６】
上記した本実施形態においては、操舵ハンドル１８の回転に伴ってカム軸４５が回転すれば、カム溝４６、突起４１及びピンシャフト４０を介して入力軸１１は回転される。図２に示すハンドル中立位置においては、入力軸１１及びカム軸４５の回転軸線Ｏ１，Ｏ２とローラ４１ｂの回転軸線Ｏ３は、入力軸１１の回転軸線Ｏ１から入力軸１１の径外方に延びる直線Ｌｏ上にあって、互に平行である。このハンドル中立位置からカム軸４５が左右何れかに回転するにつれて、突起４１のローラ４１ｂはカム溝４６に沿って半径方向外向きに転動し、またローラ４１ｂの回転軸線Ｏ３と各回転軸線Ｏ１，Ｏ２とを結ぶ面の間の角度もゼロから次第に増大する。その結果、カム軸４５の回転角θ（ハンドル回転角）に対する入力軸１１の回転角φ（操舵角）の比率は、ハンドル中立位置付近では比較的小であるが、操舵ハンドル１８を回転するにつれて次第に増大する特性となる。この特性は両距離Ａ，Ｂを変更することにより変えることができる。
【００１７】
入力軸１１の回転は、トーションバー１５により出力軸１２に伝達され、連動機構１４を介してラックバー１３の軸動に変換される。従って、操舵ハンドル１８の回転角に対するラックバー１３のストロークは、図３の実線で示す特性曲線のように、ハンドル中立位置付近では傾斜が緩やかであるが、操舵ハンドル１８を回転するにつれて次第に傾斜が増大するものとなる。
【００１８】
これにより、操舵リンク１６ａ，１６ｂを介してラックバー１３の両端に連結された左右の前輪１７ａ，１７ｂのハンドル回転角θに対する操舵角φの比率も同様に、操舵ハンドル１８をハンドル中立位置から回転するにつれて次第に増大するものとなる。従って、ハンドル中立位置付近では切込み過ぎの感を与えることなしにハンドル中立位置付近以外では充分な切込み感を与えることができる。また、ハンドル中立位置付近の切込み過ぎがなくなるため、ピニオン１４ａの回転角に対するラックバー１３のストロークの比率を今までより大きくすることができ、この結果、所望の最大前輪操舵角を得るのに必要な最大ハンドル回転角を従来の値（例えば５４０度）に比して小さい値（例えば１８０度）とすることができ、大きな操舵が容易となる。
【００１９】
上述のごとく、本実施形態によれば、操舵ハンドル１８の回動角に対するに対するラックバー１３のストローク（出力作動部材の移動量）の比率がハンドル中立位置から離れるにつれて次第に増大する特性となるので、ハンドル中立位置付近において切込み過ぎの感を与えることなしにハンドル中立位置付近以外では充分な切込み感を与え、所望の最大前輪操舵角を得るのに必要な最大ハンドル回転角を減少させることができる。しかもこの特性を得るための構成は、入力軸１１の先端部に設けた突起４１をカム軸４５の端面に半径方向に形成したカム溝４６に摺動可能に係合したものであるので極めて簡単であり、実施も容易である。
【００２０】
ところで、上記した操舵の際（操舵ハンドル１８をハンドル中立位置から回転操作する際）には、カム軸４５がハンドル中立位置から左右何れかに回転するにつれて、突起４１のローラ４１ｂがカム溝４６に沿って半径方向外向きに転動するため、圧縮コイルスプリング５３が圧縮されてその付勢力ｆが増大する。また、突起４１に対する圧縮コイルスプリング５３（付勢手段５０）の付勢力ｆによってハンドル中立位置への戻り力Ｆを発生させることができる。
【００２１】
この戻り力Ｆは、カム軸４５のハンドル中立位置からの回転角がθであるときを図４に例示したように、圧縮コイルスプリング５３の付勢力ｆとsin（θ−φ）の積で求められる。なお、付勢力ｆは、ハンドル中立位置での圧縮コイルスプリング５３の付勢力ｆｏ（初期荷重）と、圧縮コイルスプリング５３のばね定数ｋと、カム軸４５がハンドル中立位置からθ回転される間の圧縮コイルスプリング５３の圧縮量ｒ（上記した両距離Ａ，Ｂと回転角θから幾何学的に求められる）から、ｆ＝ｋ・ｒ+ｆｏで求められる。
【００２２】
このため、当該車両における操舵ハンドル１８のハンドル中立位置へのハンドル戻り性能を向上させることが可能であるとともに、ハンドル中立位置付近での操舵感（中立保持機能）を向上させることが可能である。また、本実施形態では、当該車両用操舵装置が備えるカム軸４５のカム溝４６内に付勢手段５０を配設することで実施でき、カム溝４６内の空間を有効に活用することが可能である。このため、当該車両用操舵装置が備える種々な利点を損なうことなく、本実施形態を実施することが可能である。
【００２３】
なお、上記した操舵の際には、トーションバー１５に加わるトルクに応じてサーボ弁２０が作動し、パワーシリンダ３０によりラックバー１３にはアシスト力が与えられる。しかしながら、本実施形態は、動力舵取り装置を使用しない車両用操舵装置に実施することもできる。また、動力舵取り装置として、電動式の動力舵取り装置など油圧式の動力舵取り装置（サーボ弁２０とパワーシリンダ３０よりなる）以外のものを採用することも可能である。また本実施形態は、連動機構１４（操舵ギヤ機構）としてボールスクリュ式、ウオームピン式などラックピニオン式以外のものを使用した車両用操舵装置に実施することも可能である。
【００２４】
また、上記した実施形態においては、操舵ハンドル（１８）と操舵ギヤ機構（連動機構１４）との間に配設される偏心式の伝達特性可変機構として、入力軸１１（前記操舵ギヤ機構側に設けられた出力側回転軸）の入力側端部に設けた突起４１と、ハンドル軸１９側に設けたカム軸４５を備えた偏心式の伝達特性可変機構（すなわち、動力舵取り装置より入力側に配置されている入力軸１１とハンドル軸１９間に配設される偏心式の伝達特性可変機構）が採用されている車両用操舵装置に本発明を実施したが、これに代えて、動力舵取り装置より出力側に配置されている入力側回転軸と出力側回転軸間に配設される偏心式の伝達特性可変機構（例えば、特開２０００−１０８９１３号公報に記載されている偏心式の伝達特性可変機構）が採用されている車両用操舵装置にも本発明は上記実施形態と同様に実施することが可能である。
【００２５】
特開２０００−１０８９１３号公報に記載されている偏心式の伝達特性可変機構が採用されている車両用操舵装置に本発明を実施する場合には、動力舵取り装置より出力側に配置されている入力側回転軸に上記したカム軸４５に相当するカム軸が設けられ、前記入力側回転軸より出力側に配置されている出力側回転軸の入力側端部に上記した突起４１に相当する突起が設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による車両用操舵装置の一実施形態を示した全体構成図である。
【図２】図１の２−２線に沿って切断した拡大断面図である。
【図３】図１に示した車両用操舵装置によって得られる作動特性の説明図である。
【図４】ハンドル回転角（θ）、操舵角（φ）、付勢手段の付勢力（ｆ）、ハンドル中立位置への戻り力（Ｆ）の関係を示した説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０…ハウジング、１１…入力軸、１２…出力軸、１３…ラックバー（出力作動部材）、１４…連動機構、１６ａ，１６ｂ…操舵リンク、１７ａ，１７ｂ…前輪（操舵輪）、１８…操舵ハンドル、１９…ハンドル軸、４１…突起、４１ａ…ピン、４１ｂ…ローラ、４５…カム軸、４６…カム溝、５０…付勢手段、５１…キャップ、５２…スペーサ、５３…圧縮コイルスプリング、Ｏ１…入力軸の回転軸線、Ｏ２…カム軸の回転軸線、Ｏ３…突起におけるローラの回転軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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