JP2596134B2 - 可変剛性ステアリングマウントブッシュ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車体に対する支持剛性を外部から可変制御
するフロントやリヤのステアリング機構に適用される可
変剛性ステアリングマウントブッシュに関する。

（従来技術及び解決しようとする課題） 従来、一般に知られているステアリングマウントブッ
シュは、バネ定数が一定であり、支持剛性が固定された
１つの支持剛性しか持つことができない。

その為、直進及び低横加速度旋回時における車両安定
性能及び音振性能の向上を図るべく、支持剛性を低剛性
（バネ定数K₁）に設定した場合には、横加速度に対する
ヨーレイト変化量特性が、第９図の点線特性に示すよう
になり、横加速度が高くなるほどフロントタイヤの切れ
戻り量が大きくなり、又、タイヤのコーナリングパワー
特性も減少する為、回頭方向の動きが鈍る、即ち、舵の
効きが悪くなる。

尚、ヨーレイト変化量とは、旋回時に一定の舵切り増し
を行なった場合、舵の切り増し前後でのヨーレイトの差
であり、この大きさは舵の効き度合をあらわすことにな
る。

また、高横加速度旋回時における回頭性の向上を図るべ
く、支持剛性を高剛性（バネ定数K₂）に設定した場合に
は、横加速度に対するヨーレイト変化量特性が、第９図
の１点鎖線特性に示すようになり、直進及び低横加速度
旋回時にフロントタイヤが動き過ぎて車両安定性が悪く
なるし、振動伝達力が大きくシミー等の音振性能が悪化
する。即ち、直進走行時や旋回時等において、操舵状況
や車両状況に応じた最適なステアリング支持剛性を得る
ことが出来ない。

一方、ステアリングマウントブッシュ内に複数の液室
を形成し、これら複数の液室間にバルブを設け、このバ
ルブを外部から開閉制御することにより、複数の液室を
全て通過することで低剛性とし、複数の液室の遮断する
ことで高剛性とする案がある。

しかし、この場合には、剛性変化が段階的になり操舵
違和感を招くし、また、操舵違和感を軽減させるために
液室を多数形成した場合には、構造が複雑になり、大型
化や大幅なコスト増を招く。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、ステアリング機構を車体に対して支持する可変剛性
ステアリングマウントブッシュにおいて、操舵違和感や
大型化や大幅なコスト増を招くことなく、操舵状況や車
両状況に応じた最適なステアリング支持剛性が得られる
ステアリングマウントブッシュを提供することを課題と
する。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明の可変剛性ステアリ
ングマウントブッシュでは、直列配置の２つのブッシュ
を持ち、２つのブッシュによるバネ定数効果を支持部材
間の相対移動に拘束を与えることで変更する手段とし
た。

即ち、車体に固定される車体側支持部材と、 タイヤを転舵するステアリング機構を支持し、タイヤ
からの操舵反力を受けるステアリングハウジングに固定
されるステアリング側支持部材と、 前記車体側支持部材とステアリング側支持部材との間
に配置される中間支持部材と、 前記車体側支持部材と中間支持部材との間に介装され
る第１ブッシュと、 前記ステアリング側支持部材と中間支持部材との間に
介装される第２ブッシュと、 前記第１ブッシュと第２ブッシュの少なくとも一方と
は並列に設けられ、ステアリング側支持部材に作用する
操舵反力を直列に配置された両ブッシュを介して車体側
支持部材により受けることで生じるブッシュ変形を、外
部油圧の油圧レベルに応じて規制することにより、車体
側支持部材に対してステアリング側支持部材が移動する
相対移動に拘束を与えるフリーピストンと、 を備えている事を特徴とする。

（作用） フリーピストンに供給される外部油圧の油圧レベルが
零の時には、ステアリング側支持部材に作用する操舵反
力は、変形規制のない直列配置の両ブッシュを介して車
体側支持部材により受けられることで、両ブッシュの変
形を伴って車体側支持部材に対してステアリング側支持
部材が相対移動する。この時、フリーピストンによる相
対移動の拘束がなく、バネ定数としては両ブッシュの和
となり、支持剛性が最も低剛性となる。

フリーピストンに供給される外部油圧の油圧レベルを
上昇させると、フリーピストンが並列に設けられた少な
くとも一方のブッシュ変形が規制され、ステアリング側
支持部材に作用する操舵反力は、直列配置の両ブッシュ
を介して車体側支持部材により受けられるが、ブッシュ
の変形規制により同じ操舵反力が作用しても油圧零の時
より小さい変形量となり、このブッシュ変形を伴って車
体側支持部材に対してステアリング側支持部材が相対移
動する。この時、フリーピストンによる相対移動の拘束
は、フリーピストンに供給される外部油圧の油圧レベル
が高いほど強く、支持剛性は油圧レベルに対応して高ま
る。

例えば、第２ブッシュと並列にフリーピストンが設け
てある場合、フリーピストンに供給される外部油圧の油
圧レベルを最大油圧にすると、第２ブッシュが介装され
るステアリング側支持部材と中間支持部材とが一体化す
る拘束が与えられることになり、第１ブッシュのみの変
形が許容され、第１ブッシュの変形のみにより車体側支
持部材に対してステアリング側支持部材が相対移動する
することになり、高剛性支持状態となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

第１図〜第４図は実施例の可変剛性ステアリングマウ
ントブッシュ３を示す図であり、ラックチューブ16（ス
テアリングハウジング）を操舵反力を受けながら車体２
に対して支持するマウント構造部と、支持剛性を可変と
する可変剛性アクチュエータ部とにより構成されてい
る。

前記マウント構造部は、車体２にボルト８で固定される
ステム30（車体側支持部材）と、該ステム30の外周に接
着された第１ブッシュ31と、該第１ブッシュ31が挿着さ
れる第１サポートメンバ32（中間支持部材）と、該第１
サポートメンバ32の内側に相対回動可能に設けられた第
２サポートメンバ33（ステアリング側支持部材）と、第
１サポートメンバ32と第２サポートメンバ33との間に介
装された第２ブッシュ34とを有し、第２サポートメンバ
33はラックチューブ16の外周に挿着される。

尚、第１ブッシュ31は操舵反力Ｆに対し圧縮・引張変形
によるバネ定数で受けるべくラック軸直交方向に配置さ
れ、その外面にはステム35を有する。また、第２ブッシ
ュ34は操舵反力Ｆに対し剪断変形によるバネ定数で受け
るべくラックチューブ軸方向に配置され、その内外面に
はステム36,37を有する。

前記可変剛性アクチュエータ部は、操舵反力に対する第
１サポートメンバ33と第２サポートメンバ33と相対移動
を制御油圧P_Cの油圧レベルに応じて拘束を与えることで
可変剛性を得る部分であり、第１サポートメンバ32と第
２サポートメンバ33との間にチューブ軸方向に移動可能
に設けられた第１フリーピストン45と第２フリーピスト
ン46と、両ピストン45,46の間に形成されるピストン室4
7に制御油圧P_Cを導くべく第１サポートメンバ32に形成
された油供給ポート48と、両ピストン45,46の端部に形
成された油溝49から作動油を排出するべく第１サポート
メンバ32に形成された油排出ポート50と、第１サポート
メンバ32と第２サポートメンバ33とを油密状態に保つオ
イルシール51と、第１サポートメンバ32に螺合固定され
るストップナット52を有する。

第５図は実施例の可変剛性ステアリングマウントブッ
シュ３が適用されたフロントステアリングの全体システ
ムを示す図である。

まず、フロントステアリング機構１は、ドライバによ
る操舵入力の方向及び大きさに応じてフロントタイヤ７
を転舵させる機構で、ハンドル10、ステアリングシャフ
ト11、ピニオン12、ラックギヤ13、サイドロッド14、ナ
ックルアーム15、ラックチューブ16を有して構成されて
いる。

前記可変剛性ステアリングマウントブッシュ３へ供給
する制御油圧P_Cを作り出す制御油圧発生装置４は、油圧
制御バルブ40、リザーブタンク41、オイルポンプ42、油
供給パイプ43、油返送パイプ44とを有し、油供給パイプ
43が前記油供給ポート48に接続され、油返送パイプ44が
前記油排出ポート50に接続される。

前記油圧制御バルブ40に制御電流Ｉを印加するステア
リング支持剛性コントローラ６は、電子制御回路による
構成で、横加速度センサ５からの横加速度Y_Gの増大に応
じて前記可変剛性ステアリングマウントブッシュ３によ
る支持剛性を高めることで、横加速度Y_Gの大きさに応じ
た最適な支持剛性を得る制御プログラムが設定されてい
る。

次に、作用を説明する。

まず、可変剛性ステアリングマウントブッシュ３によ
るバネ定数変更作用について説明する。

第１フリーピストン45と第２フリーピストン46の間に
形成されるピストン室47に供給される制御油圧P_Cの油圧
レベルが零の時には、両サポートメンバ32,33間での拘
束が無く、ステム30と第１サポートメンバ32と第２サポ
ートメンバ33の操舵反力Ｆに対する相対移動が、直列に
配置された第１ブッシュ31と第２ブッシュ34の両方の変
形を伴なって行なわれる。

従って、第６図の特性に示すように、バネ定数としては
両ブッシュ31,34の和によるバネ定数K₁となり、支持剛
性が最も低剛性となる。

第１フリーピストン45と第２フリーピストン46の間に
形成されるピストン室47に供給される制御油圧P_Cの油圧
レベルを上昇させると、両サポートメンバ32,33間に設
けられたフリーピストン45,46が油圧力で両サポートメ
ンバ32,33に押し付けられることで、操舵反力Ｆに対す
る両サポートメンバ32,33の相対移動が制御油圧P_Cの油
圧レベルに応じて拘束されることになる。

従って、第６図の点線特性に示すように、操舵反力Ｆが
油圧力による拘束力より小さい領域では、第１ブッシュ
31によるバネ定数K₂が効き、操舵反力Ｆが油圧力による
拘束力を超えると、K₁特性と平行な傾きを持つバネ定数
特性を示し、制御油圧P_Cの上昇に応じて支持剛性が徐々
に高まることになる。

そして、第１フリーピストン45と第２フリーピストン
46の間に形成されるピストン室47に供給される制御油圧
P_Cの油圧レベルを最大油圧P_CMAXにすると、第２ブッシ
ュ34を挟んで設けられた両サポートメンバ32,33が一体
化してしまう拘束が与えられることになる。

従って、第１ブッシュ31のみの変形が許容されることに
なり、第６図の特性に示すように、バネ定数としては最
大のバネ定数K₂となり、支持剛性が最も高剛性となる。

次に、可変剛性ステアリングマウントブッシュ３を適
用した支持剛性可変制御例について説明する。

第７図は前記ステアリング支持剛性コントローラ６で
行なわれる支持剛性可変制御の作動の流れを示すフロー
チャートであり、以下、各ステップについて説明する。

ステップ70では、横加速度センサ５から横加速度Y_Gが
読み込まれる。

ステップ71では、ステップ70で読み込まれた横加速度
Y_Gに基づいて、第８図に示すような横加速度Y_Gの増大に
応じてバネ定数を高めるマップからのルックアップや横
加速度Y_Gの関数であらわされたバネ定数演算式による演
算等により、読み込まれた横加速度Y_Gに最適のバネ定数
Ｋが設定される。

ステップ72では、ステップ71で設定されたバネ定数Ｋ
が得られる制御油圧P_Cが、第６図に示す油圧をパラメー
タとするバネ定数特性により求められる。

ステップ73では、予め設定されたP_C−Ｉ特性に基づい
て、ステップ72で求められた制御油圧P_Cが得られる制御
電流Ｉが設定される。

ステップ74では、ステップ73で求められた制御電流Ｉ
が油圧制御バルブ40に出力される。以上の制御作動は、
所定の制御起動時間毎に繰り返し行なわれる。

従って、車両走行時には、ステアリング支持剛性コン
トローラ６において、車両に発生する横加速度Y_Gの増大
に応じてフロントステアリング機構１のラックチューブ
16を車体２に対して支持する可変剛性ステアリングマウ
ントブッシュ３による支持剛性を高める制御が行なわれ
ることになり、横加速度Y_Gに対するヨーレイト変化量Δ
の特性は、第９図の実線特性に示すように、低横加速
度Y_G側では、固定バネ定数K₁特性と近似し、高横加速度
Y_G側では固定バネ定数K₂特性と近似する可変バネ定数K_G
による特性を示す。

この結果、高横加速度旋回時には、フロントステアリ
ング機構１のラックチューブ16の支持剛性が高支持剛性
となり、フロントタイヤ７の切れ戻り量が小さくなり、
又、フロントタイヤ７のコーナリングパワー特性も増大
する為、回頭方向の動きが敏感で舵の効きが良くなり、
旋回回頭性が向上する。

また、直進及び低横加速度旋回時には、フロントステ
アリング機構１のラックチューブ16の支持剛性が低支持
剛性となり、フロントタイヤ７の動きが抑えられて車両
安定性が良くなるし、又、振動伝達力が小さくシミー等
の音振性能が向上する。

以上説明してきたように、実施例の可変剛性ステアリ
ングマウントブッシュにあっては、直列配置の２つのブ
ッシュ31,34を持ち、２つのブッシュ31,34によるバネ定
数効果を両サポートメンバ32,33間に拘束を与えること
で変更する構成とした為、下記に列挙する特徴を有す
る。

支持剛性の変化が無段階である為、ドライバに操舵違
和感を与えることが無い。

特に、剛性可変制御をバネ定数の小さい剪断力で働く第
２ブッシュ34で行なっているため、運転状況に応じたき
めの細かな剛性可変制御を可能としている。

多数の液室を形成するようなマウントブッシュに比
べ、小型化が達成されるし、部品点数も少なくなること
でコスト的にも有利である。

上記のように、横加速度Y_Gに応じた最適なステアリン
グ支持剛性に制御することで、高横加速度旋回時におけ
る回頭性の向上と直進及び低横加速度旋回時における車
両安定性能及び音振性能の向上との両立を達成する等、
操舵状況や車両状況等に応じて最適のステアリング支持
剛性を得ることが出来る。

以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体
的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても
本発明に含まれる。

例えば、実施例では両サポートメンバ32,33に拘束を
与える例を示したが、ステム30と第１サポートメンバ32
に拘束を与えるような例であっても、また、両サポート
メンバ32,33及びステム30と第１サポートメンバ32の両
方に拘束を与える例としても良い。

また、実施例では、ピニオン・ラック型のステアリン
グ機構への適応例を示したが、リサーキュレーティング
ボール型等、他のステアリングギヤタイプの機構にも適
用できるのは勿論であるし、更に、フロントステアリン
グ機構に限らず、油圧パワーシリンダーや電動モータア
クチュエータ等によるリヤステアリング機構にも適用で
きる。

また、実施例では、支持剛性の可変制御例として横加
速度対応の制御例を示したが、操舵角や車速等、他の制
御情報に基づいて支持剛性の可変制御を行なうものにも
適用できる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の可変剛性ステアリ
ングマウントブッシュにあっては、車体側支持部材と中
間支持部材との間に第１ブッシュが介装され、ステアリ
ング側支持部材と中間支持部材との間に第２ブッシュが
介装されたものにおいて、第１ブッシュと第２ブッシュ
の少なくとも一方とは並列にフリーピストンを設け、ス
テアリング側支持部材に作用する操舵反力を直列に配置
された両ブッシュを介して車体側支持部材により受ける
ことで生じるブッシュ変形を、外部油圧の油圧レベルに
応じて規制することにより、車体側支持部材に対してス
テアリング側支持部材が移動する相対移動に拘束を与え
る構成とした為、操舵違和感や大型化や大幅なコスト増
を招くことなく、操舵状況や車両状況に応じた最適なス
テップ支持剛性が得られるステアリングマウントブッシ
ュを提供することが出来るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の可変剛性ステアリングマウント
ブッシュを示す側面図、第２図は第１図Ｉ−Ｉ線による
可変剛性ステアリングマウントブッシュの縦断正面図、
第３図は第２図II−IIによる断面図、第４図は第１図II
I−III線による断面図、第５図は実施例の可変剛性ステ
アリングマウントブッシュが適用されたフロントステア
リングの全体システムを示す図、第６図はステアリング
支持剛性コントローラでの支持剛性可変制御の作動の流
れを示すフローチャート、第７図は油圧をパラメータと
した可変剛性ステアリングマウントブッシュのバネ定数
特性図、第８図は横加速度に対するバネ定数制御特性
図、第９図は横加速度に対するヨーレイト変化量特性図
である。 ２…車体 ３…可変剛性ステアリングマウントブッシュ ８…ボルト 16…ラックチューブ（ステアリングハウジング） 30…ステム（車体側支持部材） 31…第１ブッシュ 32…第１サポートメンバ（中間支持部材） 33…第２サポートメンバ（ステアリング側支持部材） 34…第２ブッシュ 45…第１フリーピストン 46…第２フリーピストン 47…ピストン室 48…油供給ポート 49…油溝 50…油排出ポート 51…オイルシール 52…ストップナット

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体に固定される車体側支持部材と、 タイヤを転舵するステアリング機構を支持し、タイヤか
   らの操舵反力を受けるステアリングハウジングに固定さ
   れるステアリング側支持部材と、 前記車体側支持部材とステアリング側支持部材との間に
   配置される中間支持部材と、 前記車体側支持部材と中間支持部材との間に介装される
   第１ブッシュと、 前記ステアリング側支持部材と中間支持部材との間に介
   装される第２ブッシュと、 前記第１ブッシュと第２ブッシュの少なくとも一方とは
   並列に設けられ、ステアリング側支持部材に作用する操
   舵反力を直列に配置された両ブッシュを介して車体側支
   持部材により受けることで生じるブッシュ変形を、外部
   油圧の油圧レベルに応じて規制することにより、車体側
   支持部材に対してステアリング側支持部材が移動する相
   対移動に拘束を与えるフリーピストンと、 を備えている事を特徴とする可変剛性ステアリングマウ
   ントブッシュ。