JP3216484B2 - 自動車用操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用操舵装置に
係り、特に自在継手を用いた自動車用操舵装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にステアリングの回転操作により車
輪に操舵角を与える装置として自動車用操舵装置が知ら
れている。この自動車用操舵装置は、大略すると運転者
が操作するステアリングと、このステアリングに接続さ
れ回転するステアリングシャフトと、このステアリング
シャフトの回転力をラックバーの直線移動に変換するギ
ヤボックスと、ラックバーの移動に伴い車輪を操舵させ
るナックルアーム等により構成されている。

【０００３】また、上記のステアリングシャフトは、ス
テアリングに上端が接続された入力軸と、ギヤボックス
に下端が接続された出力軸と、この入力軸と出力軸との
間に配設される中間軸と、入力軸の下端と中間軸とを接
続する第１のフック継手と、出力軸の上端と中間軸とを
接続する第２のフック継手等により構成されている。

【０００４】更に、第１のフック継手は入力軸に配設さ
れた入力軸側ヨークと中間軸に配設された中間軸側ヨー
クとを十字ピンにより接合した構成とされており、第２
のフック継手は出力軸に配設された出力軸側ヨークと中
間軸に配設された中間軸側ヨークとを十字ピンにより接
合した構成とされている。

【０００５】この種の自動車用操舵装置として、例えば
特開平６−３２１１１８号公報に開示されたものがあ
る。同公報に開示された自動車用操舵装置は、ステアリ
ング操舵角がゼロであるとき、入力軸側ヨークを入力軸
と中間軸とを含む平面に対して垂直となるよう配置する
と共に、出力軸側ヨークを中間軸と出力軸とを含む平面
に対して垂直となるよう配置し、かつ入力軸と中間軸と
の交差角が中間軸と出力軸との交差角と相違するよう構
成したものである。この構成とすることにより、ステア
リングトルクをトルク変動の山または谷に容易に設定す
ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、走行中にス
テアリングが周方向に振動する現象としてフラッタが知
られている。このフラッタは、車輪のアンバランス，ノ
ンユニフォーミティーに起因してサスペンション，ステ
アリング系が共振することにより発生する。

【０００７】ここで、タイヤの振動によりフラッタが発
生する理由について図２５及び図２６を用いて説明す
る。尚、各図において１はステアリングであり、ステア
リングシャフト２を構成する入力軸３，中間軸４，出力
軸５を介してギヤボックス６に接続されている。また、
入力軸３と中間軸４とは第１のフック継手７により、中
間軸４と出力軸５とは第２のフック継手８により接続さ
れている。更に、ギヤボックス６は内部にラックバー９
が挿通されたサブフレーム１０（ラックハウジング１１
を有する）に配設されており、ラックバー９に形成され
たラック１２と出力軸５の下端部に配設されたピニオン
１３とはギヤボックス６内で噛合した構成とされてい
る。

【０００８】タイヤの振動によりフラッタが発生する理
由は次の２種類が考えられる。その一つはピニオン１３
の回転により発生するフラッタであり（図２５に示
す）、もう一つはギヤボックス６の並進振動により発生
するフラッタである（図２６に示す）。

【０００９】先ず、ピニオン１３の回転により発生する
フラッタについて説明する。上記のように車輪にアンバ
ランスやノンユニフォーミティーが有ると、車両走行
中、これに起因して車輪に強制振動が発生する。この強
制振動はナックルアーム（図示せず）を介してラックバ
ー９に伝達され、よってラックバー９は軸方向（左右方
向）に振動する。

【００１０】すると、ラックハウジング１１の内部にお
いてラックバー９の軸方向への相対振動（図２５に矢印
で示す）が発生し、この相対振動に起因してピニオン１
３に回転振動が発生する。ピニオン１３の回転振動は、
ステアリングシャフト２を介してステアリング１に伝達
され、その結果ステアリング１に周方向の振動（フラッ
タ）が発生する。

【００１１】続いて、ギヤボックス６の並進振動により
発生するフラッタについて説明する。上記のように車輪
に強制振動が発生すると、この強制振動によりサブフレ
ーム１０は軸方向（図２６に矢印Ａで示す）へ振動し、
これによりサブフレーム１０に設けられているギヤボッ
クス６も車体（図示せず）に対し軸方向に並進振動す
る。また、この強制振動は上記した軸方向以外にも上下
方向及び車両前後方向にも同様に発生し、従ってギヤボ
ックス６の並進振動は上下方向及び車両前後方向にも発
生する。

【００１２】一方、ステアリングシャフト２を構成する
入力軸３は車体に支持された構成とされているため、ギ
ヤボックス６が上記のように並進振動すると、ギヤボッ
クス６と入力軸３との間に相対振動が発生する。この相
対振動は各フック継手７，８で回転振動に変換され、そ
の結果ステアリング１に周方向の振動（フラッタ）が発
生する。

【００１３】しかるに、先に述べた公報に開示された自
動車用操舵装置は、図２５及び図２６を用いて説明した
理由により発生するフラッタを抑制するための対策は何
ら講じられておらず、よってステアリングトルクをトル
ク変動の山または谷に容易に設定できるものの、フラッ
タの発生を有効に防止することができないという問題点
があった。

【００１４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、車輪の強制振動により出力軸に発生する回転振動
を入力軸，中間軸或いは出力軸に配設された低剛性部材
で曲げ変形として吸収することにより、また入力軸，中
間軸，出力軸を同一平面内に配置すると共に入力軸側及
び出力軸側の各ヨークを上記平面に対して垂直となるよ
う配置して車輪の強制振動により発生するギヤボックス
の並進振動が各継手で回転振動に変換されないよう構成
することにより、フラッタの発生を防止した自動車用操
舵装置を提供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では下記の手段を講じたことを特徴とするも
のである。請求項１記載の発明では、少なくともステア
リングに連結された入力軸とギヤボックスに接続された
出力軸とを含む２本以上の軸を有すると共に、連結され
る一対の軸が自在継手により連結された構成を有する自
動車用操舵装置において、上記車両直進時、上記一対の
軸を含む平面に対して該自在継手を構成するヨークの一
方が略垂直となるよう配置し、かつ、上記略垂直となる
よう配置されたヨークを持つ軸側にその軸の曲げ方向の
剛性を下げる低剛性部材を配設したことを特徴とするも
のである。

【００１６】また、請求項２記載の発明では、ステアリ
ングに連結された入力軸を第１の自在継手を介して中間
軸に連結すると共に、上記中間軸を第２の自在継手を介
してギヤボックスに連結された出力軸に連結した構成を
有する自動車用操舵装置において、車両直進時、上記第
１の自在継手手と第２の自在継手で連結される上記入力
軸，中間軸，出力軸を夫々同一平面内に配置すると共
に、上記入力軸側及び出力軸側の各ヨークを上記平面に
対して略垂直となるよう配置したことを特徴とするもの
である。

【００１７】更に、請求項３記載の発明では、上記請求
項２記載の自動車用操舵装置において、上記入力軸と出
力軸の少なくとも一方に、その軸の曲げ方向の剛性を下
げる低剛性部材を配設したことを特徴とするものであ
る。

【００１８】上記した手段は下記のように作用する。請
求項１記載の発明によれば、車両直進時、一対の軸を含
む平面に対して自在継手を構成するヨークの一方が略垂
直となるよう配置することにより、この自在継手におい
てトルク伝達が行われる際、上記の平面に対し略垂直な
ヨークを有する軸に曲げモーメントが発生する。

【００１９】また、この略垂直となるよう配置されたヨ
ークを持つ軸、即ち曲げモーメントが発生する軸に低剛
性部材を配設することにより、低剛性部材は曲げモーメ
ントが印加されることにより曲げ変形し等価捩じりバネ
定数が低下する。従って、車輪の強制振動によりピニオ
ンに回転振動が発生した場合、この回転振動は等価捩じ
りバネ定数が低減した低剛性部材で吸収され、上記回転
振動がステアリングに伝達されることを遮断できるため
フラッタの発生を防止することができる。

【００２０】また、請求項２記載の発明によれば、車両
直進時、第１及び第２の自在継手で連結される上記入力
軸，中間軸，出力軸を夫々同一平面内に配置すると共
に、入力軸側及び出力軸側の各ヨークを上記平面に対し
て垂直となるよう配置することにより、入力軸側及び出
力軸側の各ヨークに枢軸されたピンは平行配置された状
態となる。

【００２１】また、中間軸の入力軸側及び出力側に配設
さたれ各ヨークは、入力軸側及び出力軸側のヨークに対
して垂直に配設されるため、中間軸の各ヨークに枢軸さ
れたピンは上記平面に対して平行に配置された状態とな
る。即ち、第１の自在継手を構成する入力軸側のヨーク
と中間軸側のヨークとの間に配設される各ピンと、第２
の自在継手を構成する出力軸側のヨークと中間軸側のヨ
ークとの間に配設される各ピンとは互いに３次元で平行
に配置された構成となる。この構成では、上記のように
ギヤボックスに並進振動が発生しても各継手においてこ
の並進振動が回転振動に変換されることはなく、よって
フラッタの発生を防止することができる。

【００２２】更に、請求項３記載の発明によれば、上記
した請求項２記載の自動車用操舵装置の構成において、
請求項１記載の発明と同様に曲げモーメントが発生する
入力軸或いは出力軸の少なくとも一方に低剛性部材を配
設したことにより、上記した請求項１の作用及び請求項
２の作用を共に奏しうる自動車用操舵装置を実現するこ
とができる。

【００２３】即ち、車輪の強制振動によりピニオンに回
転振動が発生した場合は、この回転振動は曲げモーメン
トが発生する軸に配設されることにより等価捩じりバネ
定数が低減した低剛性部材において吸収されるため、フ
ラッタの発生を防止することができる。また、車輪の強
制振動によりギヤボックスに並進振動が発生した場合
は、各自在継手は並進振動を回転振動に変換しないた
め、この並進振動は遮断され、よってフラッタの発生を
防止することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面と共に説明する。図１は本発明の第１実施例である
自動車用操舵装置２０の全体構成図である。同図におい
て２１はステアリングであり、ステアリングシャフト２
２を介してギヤボックス２６に接続されている。本実施
例に係るステアリングシャフト２２は、入力軸２３，中
間軸２４，出力軸２５の３本の軸により構成されてい
る。入力軸２３の上端部にはステアリング２１が配設さ
れ、また出力軸２５の下端には後述するピニオン３５が
配設されている。

【００２５】また、ステアリング２１が取り付けられた
入力軸２３は車両に軸支された構成とされており、従っ
てギヤボックス２６に振動が生じても、入力軸２３はこ
の振動により変位しない構成とされている。更に、入力
軸２３と中間軸２４は第１のフック継手３０により連結
され、また中間軸２４と出力軸２５は第２のフック継手
３１により連結された構成とされている。

【００２６】第１のフック継手３０は、入力軸２３と一
体的に回転する入力軸側ヨーク２７と、中間軸２４の上
端部に形成され中間軸２４と一体的に回転する中間軸側
ヨーク２８と、この両ヨーク２７，２８に回転自在に連
結された十字ピン２９等により構成されている。また、
第２のフック継手３１は、中間軸２４の下端部に形成さ
れ中間軸２４と一体的に回転する中間軸側ヨーク３２
と、出力軸２５と一体的に回転する出力軸側ヨーク３３
と、この両ヨーク３２，３３に回転自在に連結された十
字ピン３４等により構成されている。

【００２７】一方、ギヤボックス２６は、内部にラック
バー３６が挿通されたサブフレーム３７（ラックハウジ
ング３９を有する）に配設されており、ラックバー３６
に形成されたラック３８と出力軸２５の下端部に形成さ
れたピニオン３５は、このギヤボックス２６内で噛合す
る構成とされている。また、ラックバー３６の両端部は
ナックルアーム（図示せず）を介して車輪に接続されて
いる。尚、出力軸２５には本実施例の要部の一つとなる
低剛性部材であるゴムカップリング４０が配設されてい
るが、説明の便宜上、このゴムカップリング４０につい
ては後述するものとする。

【００２８】上記構成とされた自動車用操舵装置２０に
よれば、運転者がステアリング２１を操作すると、この
操作力は入力軸２３，第１のフック継手３０，中間軸２
４，第２のフック継手３１，出力軸２５を介してギヤボ
ックス２６に伝達される。そして、ギヤボックス２６で
は、出力軸２５の下端部に配設されたピニオン３５とラ
ックバー３６に形成されているラック３８が噛合してい
ることにより、出力軸２５の回転はラック３８の直線方
向（図中、矢印Ａ１，Ａ２で示す方向）の移動に変換さ
れ、よってラックバー３６の両端部に配設されたナック
ルアームを介して車輪の操舵が行われる。

【００２９】ここで、第２のフック継手３１の配設位置
近傍を図２及び図３に拡大して示し、本実施例における
各ヨーク３２，３３の配置、及びゴムカップリング４０
の機能について説明する。本実施例では、対をなす中間
軸２４と出力軸２５を含む平面Ｓ１を想定した場合、車
両直進時のステアリング２１の操舵角がゼロである時に
おいて、この平面Ｓ１に対して第２のフック継手３１を
構成するヨークの一方が略垂直となるよう配置した構成
とされている。具体的には、本実施例に係る自動車用操
舵装置２０では、出力軸２５に配設された出力軸側ヨー
ク３３が上記平面Ｓ１に対して略垂直となるよう構成さ
れている。また、出力軸側ヨーク３３を平面Ｓ１に対し
て略垂直な構成とすることにより、必然的に中間軸２４
に配設された中間軸側ヨーク３２は平面Ｓ１に対して略
平行な構成となる。

【００３０】次に、上記した構成された各ヨーク３２，
３３を有する第２のフック継手３１において、トルク伝
達が行われる際の力の釣合いについて考察する。いま、
出力軸２５にゴムカップリング４０が配設されていない
構成を想定し、また中間軸２４と出力軸２５との交差角
をφとし、更にトルク伝達時に出力軸２５にトルクＴ ₀
が中間軸２４にトルクＴ₁ が発生したとする。

【００３１】この際、中間軸２４に設けられた中間軸側
ヨーク３２は上記平面Ｓ１に平行であるため曲げ成分は
発生せず、純トルクＴ1 のみが発生する。この中間軸２
４に発生するトルクＴ1 は、中間軸側ヨーク３２の長さ
をＬ，回転力をＦ1 とするとＴ1 ＝Ｆ1 ×Ｌで示され
る。一方、中間軸２４の回転力Ｆ1 に釣り合うための抗
力としては、出力軸２５のトルクＴ0 が出力軸側ヨーク
３３に交差角φに基づく図示する方向に回転力Ｆ1 を発
生させることとなる。

【００３２】この場合、出力軸２５の回転力Ｆ1 は、出
力軸２５のトルクＴ0 に基づいて出力軸２５を回転させ
るための分力Ｆ0 と、出力軸２５の曲げモーメントとし
て作用する分力ＦM とを発生する。この分力Ｆ0 は、出
力軸２５のトルクＴ0 に基づくものであり、よって出力
軸２５のトルクＴ0 は出力軸側ヨーク３３の長さをＬと
するとＴ0 ＝Ｆ0 ×Ｌで示される。また、上記のように
出力軸２５には分力ＦM が発生し、この分力ＦM は出力
軸２５に曲げモーメントを発生させ、出力軸２５に発生
する曲げモーメントＭは、Ｍ＝ＦM ×Ｌで示される。

【００３３】上記したように、２本の軸２４，２５をフ
ック継手３１で連結した場合、何れか一方の軸に曲げモ
ーメントＭが発生し、また曲げモーメントＭが発生する
軸は各軸２４，２５を含む平面Ｓ１に対し垂直なヨーク
を持った軸（図２の例では出力軸２５）である。

【００３４】ここで、再びゴムカップリング４０が配設
されている構成を想定すると、上記のように発生する曲
げモーメントＭを曲げ剛性の低いゴムカップリング４０
に印加し、このゴムカップリング４０に曲げ変形を発生
させることにより、ゴムカップリング４０の等価捩じり
剛性を低減させることが可能となる。また、ゴムカップ
リング４０の等価捩じり剛性が低減されると、前記した
ピニオン３５の回転振動はゴムカップリング４０で吸収
されるため、フラッタの発生を防止することができる。

【００３５】これについて更に詳述すると、前述したよ
うにピニオン３５の回転により発生するフラッタは、車
輪に発生した強制振動がラックバー３６に伝達されてラ
ックハウジング３９とラックバー３６が相対振動し、こ
れに起因してピニオン３５に回転振動が発生し、このピ
ニオン３５の回転振動がステアリングシャフト２２を介
してステアリング２１に伝達されることにより発生す
る。従って、ピニオン３５からステアリング２１に至る
途中位置に捩じり剛性の低い部材（低剛性部材）を配設
し、この低剛性部材でピニオン３５の回転振動を吸収さ
せることによりフラッタの発生を防止することができ
る。

【００３６】本実施例は、フック継手３１において出力
軸２５に発生する曲げモーメントをゴムカップリング４
０に印加し、これによりゴムカップリング４０の等価捩
じり剛性を低減させ、車輪が強制振動した際に発生する
ピニオン３５の回転振動をゴムカップリング４０で吸収
させることによりフラッタの発生を防止するよう構成し
たものである。

【００３７】図３は、曲げモーメントを印加した状態の
ゴムカップリング４０及びこの時の各軸２４，２５の挙
動を示している。尚、図３（Ａ）は自動車用操舵装置２
０の平面図であり、（Ｂ）は自動車用操舵装置２０の側
面図である。図３（Ａ）に示されるように、ゴムカップ
リング４０に曲げモーメントＭを印加すると、ゴムカッ
プリング４０には曲げ変形が発生する。いま、ゴムカッ
プリング４０の折れ曲がり角をΔθ_M ，ゴムカップリン
グ４０の曲げ剛性をＫθ_M とすると、折れ曲がり角をΔ
θ_M はΔθ_M ＝Ｍ／Ｋθ_M として求められる。また、図
３（Ｂ）に示されるように、ゴムカップリング４０に曲
げモーメントＭを印加することにより、中間軸２４には
軸回転量ΔＮが発生し、この軸回転量ΔＮは交差角φを
用いてΔＮ＝Δθ_M ・ｓinφとして求められる。

【００３８】上記のように、フック継手３１において発
生する曲げモーメントによりゴムカップリング４０は曲
げ変形され、これによりゴムカップリング４０の等価捩
じり剛性を低減することが可能となる。ここで、ゴムカ
ップリング４０の配設位置とゴムカップリング４０の曲
げ変形の有無によるステアリング系の等価捩じり剛性が
どのように変化するかについて考察する。尚、以下の説
明では等価捩じり剛性の変化をステアリング系の等価捩
じりバネ定数の変化として判断している。

【００３９】図４乃至図７は、ゴムカップリング４０の
配設位置を各種変更した自動車用操舵装置を示してい
る。尚、各図において図１に示した構成と対応する構成
については同一符号を附している。図４に示される自動
車用操舵装置２０Ａ及び図５に示される自動車用操舵装
置２０Ｂは、車両直進時のステアリング操舵角がゼロで
あるとき、第１のフック継手３０の中間軸側ヨーク２８
を入力軸２３と中間軸２４を含む平面に対して垂直とな
るよう配置すると共に、第２のフック継手３１の中間軸
側ヨーク３２を中間軸２４と出力軸２５を含む平面に対
して垂直となるよう配置した構成とされている。

【００４０】また、図６に示される自動車用操舵装置２
０Ｃ及び図７に示される自動車用操舵装置２０Ｄは、ス
テアリング操舵角がゼロであるとき、第１のフック継手
３０の入力軸側ヨーク２７を入力軸２３と中間軸２４を
含む平面に対して垂直となるよう配置すると共に、第２
のフック継手３１の出力軸側ヨーク３３を中間軸２４と
出力軸２５を含む平面に対して垂直となるよう配置した
構成とされている。

【００４１】従って、図４及び図５に示される自動車用
操舵装置２０Ａ，２０Ｂでは、図２を用いて説明した理
由により、中間軸２４に曲げモーメントが発生する。ま
た同様の理由により、図６及び図７に示される自動車用
操舵装置２０Ｃ，２０Ｄでは入力軸２３及び出力軸２５
に曲げモーメントが発生する。よって、ゴムカップリン
グ４０の配設位置を曲げモーメントが発生する軸に配設
する構成と、曲げモーメントが発生しない軸に配設する
構成が考えられる。

【００４２】そこで、図４及び図６に示される自動車用
操舵装置２０Ａ，２０Ｃは曲げモーメントが発生しない
軸にゴムカップリング４０を配設した構成とされてお
り、また図５及び図７に示される自動車用操舵装置２０
Ｂ，２０Ｄは曲げモーメントが発生する軸にゴムカップ
リング４０を配設した構成とされている。尚、図４に示
す構成ではゴムカップリング４０を出力軸２５に配設し
た構成を示しているが、ゴムカップリング４０を入力軸
２３に配設しても等価捩じりバネ定数は等しい値とな
る。同様に、図７においてゴムカップリング４０を入力
軸２３に配設しても、等価捩じりバネ定数は出力軸２５
に配設した構成と等しい値となる。

【００４３】上記のように、各フック継手３０，３１の
構成及びゴムカップリング４０の配設位置により、自動
車用操舵装置の構成は図４乃至図７に示される４つのケ
ースに分類される。そこで、この各構成の自動車用操舵
装置２０Ａ〜２０Ｄの夫々に対して等価捩じりバネ定数
を求める公式を算出し、これに自動車用操舵装置２０Ａ
〜２０Ｄの特性（例えば、交差角φ等）及びゴムカップ
リング４０の特性（例えば曲げ剛性をＫθ_M 等）の具体
的値を代入してステアリング系の等価捩じりバネ定数を
求めた。そして、ステアリング系の各フック継手が所定
の交差角φを持った時のゴムカップリング４０の単体バ
ネ定数を１００とした場合の上記各等価捩じりバネ定数
を指数表示した結果を下表に示す。尚、下表の結果は、
交差角φを一定とした時の値である。そのため、交差角
φが変われば下表も変化する。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１の結果より、図７に示した自動車用操
舵装置２０Ｄが最も等価捩じりバネ定数が低いことが判
る（この構成は、図２に示す自動車用操舵装置２０と同
一の構成である）。即ち、車両直進時のステアリング操
舵角がゼロであるとき、第１のフック継手３０の入力軸
側ヨーク２７を入力軸２３と中間軸２４を含む平面に対
して垂直となるよう配置すると共に、第２のフック継手
３１の出力軸側ヨーク３３を中間軸２４と出力軸２５を
含む平面に対して垂直となるよう配置した構成とし、か
つ曲げモーメントが発生する軸（出力軸２５或いは入力
軸２３）にゴムカップリング４０を配設することによ
り、等価捩じりバネ定数を低くすることができる。

【００４６】このように、等価捩じりバネ定数を低くす
ることができることにより、車輪が強制振動した際に発
生するピニオン３５の回転振動をゴムカップリング４０
で吸収させることが可能となり、よってゴムカップリン
グ４０よりステアリング側においては振動は発生せずフ
ラッタの発生を防止することができる。

【００４７】また、上記したように図７に示した自動車
用操舵装置２０Ｄが最も等価捩じりバネ定数が低く、よ
って最も有効にフラッタの発生を防止することができる
が、図５に示した自動車用操舵装置２０Ｂにおいても等
価捩じりバネ定数の低減が認められる。即ち、車両直進
時のステアリング操舵角がゼロであるとき、第１のフッ
ク継手３０の中間軸側ヨーク２８を入力軸２３と中間軸
２４を含む平面に対して垂直となるよう配置すると共
に、第２のフック継手３１の中間軸側ヨーク３２を中間
軸２４と出力軸２５を含む平面に対して垂直となるよう
配置し、かつ曲げモーメントが発生する軸（中間軸２
４）にゴムカップリング４０を配設した構成であって
も、自動車用操舵装置２０Ｄに対して若干その特性は悪
いものの、フラッタの発生を防止することができる。

【００４８】一方、観点を変えると、図４及び図６に示
した自動車用操舵装置２０Ａ，２０Ｃは等価捩じりバネ
定数が大きいため、ステアリング操舵角がゼロ近傍（即
ち、ニュートラル付近）におけるハンドル操作の剛性を
高めることができる。よって、図４及び図６に示す自動
車用操舵装置２０Ａ，２０Ｃは、ニュートラル付近のス
テアリングフィールを重視する車両に適用した場合に効
果が大である。

【００４９】ところで、自動車用操舵装置２０Ｄの構成
では、上記のように等価捩じりバネ定数が低く有効にフ
ラッタの発生を防止することができるが、等価捩じりバ
ネ定数の低下はフラッタが発生するステアリング操舵角
がゼロ近傍領域（以下、この領域をフラッタ領域とい
う）ばかりではなく、車両方向を変更するためにステア
リング２１を操作した領域（以下、この領域を操舵領域
という）においても影響を及ぼす。このように操舵領域
においても等価捩じりバネ定数が低いと、ステアリング
操作力がゴムカップリング４０で吸収され応答性が悪化
し操安性が低下するおそれがある。

【００５０】しかるに、この問題点は図８に示すゴムカ
ップリングユニット４５を用いることにより解決するこ
とができる。このゴムカップリングユニット４５は、第
２のフック継手３１の一部を構成するフランジ４６と出
力軸２５に一体的に形成された鍔部４７との間にゴムカ
ップリング４０を配設した構成とされている。また、フ
ランジ４６の中央位置には所定の径寸法を有した小孔４
８が形成されており、この小孔４８内に出力軸２５の先
端部に軸方向に延出するよう設けられたセンタリングシ
ャフト４９が挿入されるよう構成されている。尚、小孔
４８の内壁には耐磨耗性に優れたストッパー５０が配設
されている。

【００５１】ゴムカップリングユニット４５を上記構成
とすることにより、センタリングシャフト４９は小孔４
８の内部において変位可能な構成となる。即ち、センタ
リングシャフト４９とストッパー５０との間に形成され
る間隙分だけセンタリングシャフト４９は小孔４８内で
変位することができる。この間隙の大きさは、上記した
フラッタ領域に対応するよう構成されている。

【００５２】従って、上記構成のゴムカップリングユニ
ット４５では、センタリングシャフト４９がフランジ４
６と当接する前と当接した後とでゴムカップリング４０
の等価捩じりバネ定数を変化させることができる。即
ち、センタリングシャフト４９がフランジ４６と当接す
る前においては、ゴムカップリング４０は出力軸２５で
発生する曲げモーメントにより折れ曲がり可能な状態と
なっており、よって等価捩じりバネ定数は低い値とな
る。

【００５３】また、センタリングシャフト４９がフラン
ジ４６と当接した後においては、フランジ４６と鍔部４
７との相対変位が規制されることによりゴムカップリン
グ４０は折れ曲がりができない状態となる。よって、ゴ
ムカップリング４０の等価捩じりバネ定数はゴムカップ
リング本来の（折れ曲がりが生じていない場合の）捩じ
りバネ定数となる。

【００５４】図９は、ゴムカップリングユニット４５の
等価捩じりバネ特性を示している。前記したように、セ
ンタリングシャフト４９とストッパー５０との間に形成
される間隙の大きさはフラッタ領域と対応するよう構成
されている。従って、ゴムカップリングユニット４５の
等価捩じりバネ特性は、フラッタの発生するおそれのあ
るフラッタ領域においては、ゴムカップリング４０の等
価捩じりバネ定数は小さく、また車輪の操舵を行う操舵
領域においては大きい非線形の特性を有している。

【００５５】この構成とすることにより、フラッタ領域
においてはゴムカップリング４０の等価捩じりバネ特性
が小さいことより、車輪の強制振動によりピニオン３５
に回転振動が発生しても、この回転振動はゴムカップリ
ング４０で吸収できるためフラッタの発生を防止するこ
とができる。また、操舵領域においては、センタリング
シャフト４９がフランジ４６と当接することによりゴム
カップリング４０の等価捩じりバネ特性は本来の値とな
っており、よって応答性の良好な操舵フィーリングを得
ることができる。

【００５６】即ち、上記構成とされたゴムカップリング
ユニット４５を設けることにより、フラッタの低減と操
舵フィーリングの向上とを両立した自動車用操舵装置を
実現することができる。また、ゴムカップリングユニッ
トの構成は図８に示される構成に限定されるものではな
く、フラッタ領域と操舵領域においてゴムカップリング
の等価捩じりバネ定数を変更できるものであれば他の構
成としてもよい。図１９乃至図２４は、その具体例を示
している。尚、各図に示される部位は、図８に示した小
孔４８とセンタリングシャフト４９に相当する部位であ
る。

【００５７】図１９乃至図２１に示す例は、円筒状の外
筒９５内に円筒状の内筒９６を挿入すると共に、この外
筒９５と内筒９６とをピン９７により揺動可能に接続し
た構成としたものである。また、図２０に示されるよう
に、外筒９５の内壁には内筒９６と対向するよう緩衝材
９８（例えば、ゴム等によりなる）が配設されており、
この緩衝材９８と内筒９６との間には隙間ｄが形成され
るよう構成されている。

【００５８】上記構成とすることにより、図２１に示さ
れるように、外筒９５と内筒９６とはピン９７を回動中
心として１自由度に回転変位することが可能となる。ま
た回転しうる範囲は隙間ｄ及び緩衝材９８の変形量の範
囲となる。しかるに、緩衝材９８の変形量は微小である
ため、回転しうる範囲は隙間ｄと近似することができ
る。

【００５９】また、ピン９７の配設位置から外筒９５の
端部までの距離をＬとすると、外筒９５と内筒９６との
回転角度θ（以下、微小曲げ角θという）は、 tanθ＝
ｄ／Ｌで示される式で近似することができる。即ち、外
筒９５と内筒９６との微小曲げ角θは、隙間ｄとピン９
７の配設位置（距離Ｌと等価）を適宜選定することによ
り任意に設定することが可能となる。

【００６０】上記構成において、外筒９５と内筒９６と
からなる軸に曲げモーメントが発生した場合、内筒９６
はピン９７を回転中心として緩衝部材９８を介して外筒
９５と当接するまでを変位可能範囲として回転変位す
る。また当接した後は、外筒９５と内筒９６との回転は
規制され、両者９５，９６は剛体として見做すことがで
きる。

【００６１】従って、図１９乃至図２１に示す構成で
は、内筒９６が外筒９５と当接するまでの領域がフラッ
タ領域となり、内筒９６が外筒９５と当接した後は操舵
領域となる。また、上記した微小曲げ角θは内筒９６が
外筒９５と当接した時の角度であるため、微小曲げ角θ
の大きさはフラッタ領域の範囲を規定することとなる。
更に、前記したように、微小曲げ角θは隙間ｄと距離Ｌ
を適宜選定することにより任意に設定することができ
る。よって、フラッタ領域の範囲は、隙間ｄと距離Ｌを
適宜選定することにより任意に設定することができる。

【００６２】一方、図２２乃至図２４に示す例は、角柱
状の外筒９９内に、角柱状の内筒１００を挿入すると共
に、この外筒９９と内筒１００とを連結部材１０１（梨
地で示す）により揺動可能に接合した構成としたもので
ある。また、外筒９９の端部近傍の内壁には内筒１００
と対向するよう緩衝材１０２（例えば、ゴム等によりな
る）が配設されており、この緩衝材１０２と内筒１００
との間には隙間が形成されるよう構成されている。

【００６３】即ち、内筒１００は連結部材１０１に支持
されることにより、後述するように曲げモーメント等の
外力が印加されていない状態においては、外筒９９に対
し対向離間した状態となるよう構成されている。尚、図
２３は図２２におけるＡ−Ａ矢視図であり、図２４は図
２２におけるＢ−Ｂ矢視図である。

【００６４】連結部材１０１は、ゴム等のバネとして機
能する材料により形成されており、そのバネ定数は印加
される負荷の方向により異方性を有する構成とされてい
る。具体的には、図２２に矢印Ｘで示す軸方向に対する
バネ定数Ｋ_X は小さく設定されており、よって連結部材
１０１のＸ方向に対する剛性は小さくなっている。ま
た、図２２に矢印Ｙで示す軸方向に対するバネ定数Ｋ_Y
は大きく設定されており、よって連結部材１０１のＹ方
向に対する剛性は大きくなっている。更に、図２２に矢
印Ｍで示す曲げ方向に対するバネ定数Ｋ_M は小さく設定
されており、よって連結部材１０１の曲げ方向に対する
剛性は小さくなっている。

【００６５】尚、緩衝材１０２は、外筒９９と内筒１０
０との衝突を防止するために設けられたものであり、連
結部材１０１と異なりバネ定数は異方性を有してはおら
ず、またそのバネ定数も小さく設定されている。上記構
成において、外筒９９と内筒１００とからなる軸に曲げ
モーメントが発生した場合、内筒１００は連結部材１０
１に接続されているため、連結部材１０１を可撓変形さ
せつつ緩衝部材１０２を介して外筒９９と当接するまで
変位する。また当接した後は、外筒９９と内筒１００の
変位は規制されるため、剛体として見做すことができ
る。

【００６６】従って、図２２に示す構成では、内筒１０
０が外筒９９と当接するまでの領域がフラッタ領域とな
り、内筒１００が外筒９９と当接した後は操舵領域とな
る。また、図２２に示す構成では、前記した図１９乃至
図２１に示した構成と異なり内筒１００と外筒９９との
相対変位は１自由度に限定させるものではなく自在に変
位できるため、自動車用操舵装置に対する取り付け性を
向上、及びピン９７に過剰な負荷が印加されることを防
止することができる。

【００６７】更に、図２２に示す構成においてフラッタ
領域の範囲を調整するには、連結部材１０１のＹ方向に
対するバネ定数Ｋ_Y の大きさ，曲げ方向に対するバネ定
数Ｋ _M の大きさを調整することにより、また前記した図
１９乃至図２１に示した構成と同様に隙間ｄと距離Ｌを
適宜選定することにより任意に設定することができる。
よって、フラッタ領域の範囲を自由度を持って設定する
ことができる。

【００６８】一方、前記したように、連結部材１０１の
矢印Ｘで示す軸方向に対するバネ定数Ｋ_X は小さく設定
されており、よって連結部材１０１のＸ方向に対する剛
性は小さくなっている。従って、ギヤボックス２６等か
ら出力軸２５を介して外筒９９に伝達してくる振動（図
中Ｘ方向に伝達される振動。所謂、縦振動）は、連結部
材１０１によって吸収される。このため、上記縦振動が
内筒１００（中間軸２４）に伝達することを防止できる
ため、この縦振動に起因して室内に発生する騒音（例え
ば、シュー音）を防止することができる。

【００６９】上記したように、図１９乃至図２４に示す
構成をゴムカップリングに代えて用いることによって
も、フラッタ領域においてフラッタの発生を防止するこ
とができ、また操舵領域においては応答性の良好な操舵
フィーリングを得ることができる。また、図１９乃至図
２４に示す構成は、図８に示したゴムカップリングに比
べて簡単な構成となっているため、自動車用操舵装置の
コスト低減及び組み立て作業の容易化を図ることができ
る。

【００７０】尚、図１９乃至図２４において、外筒９
５，９９及び内筒９６，１００の形状は円筒状及び角柱
状に限定されるものではなく、他の形状（例えば、三角
柱形状）にしてもよい。また、図２２乃至図２４に示す
例では、内筒１００の先端部に連結部材１０１を配設す
ると共に外筒９９の端部に緩衝材１０２を配設した構成
としたが、連結部材１０１と緩衝材１０２の配設位置は
これに限定されるものではなく、例えば連結部材１０１
と緩衝材１０２との位置を逆に配置した構成としても同
様の効果を得ることができる。

【００７１】図１０乃至図１３は、図１に示した自動車
用操舵装置２０（これは、前記したように図７に示した
自動車用操舵装置２０Ｄと同一構成である）に対し、フ
ラッタの低減を実証する実験を行った際の実験結果を示
している。図１０は、自動車用操舵装置２０においてギ
ヤボックス２６を固定し、ラックバー３６を加振した場
合における、ステアリング回転角とピニオン回転角との
比を示している。同図において、横軸はラックバー３６
に印加した加振周波数を示しており、縦軸はステアリン
グ回転角とピニオン回転角との比を示している。また、
実線で示す特性が自動車用操舵装置２０の特性であり、
破線で示すのが従来の自動車用操舵装置の特性である。

【００７２】同図に示されるように、本実施例に係る自
動車用操舵装置２０では従来構成の自動車用操舵装置に
比べ、略全体にわたりステアリング回転角とピニオン回
転角との比は低くなっており、特にフラッタが発生する
フラッタ周波数においては約６．７ｄＢも低くなってい
ることがわかる。よって、同図より従来構成の自動車用
操舵装置に比べて本実施例に係る自動車用操舵装置２０
の方がフラッタの発生が抑制されていることが判る。

【００７３】また図１１は自動車用操舵装置２０を車両
に実車した場合の特性を示しており、具体的にはフラッ
タを強制的に発生させるために予めアンバランスとされ
た車輪を自動車用操舵装置２０に取り付け、この自動車
用操舵装置２０を車両に搭載した場合におけるフラッタ
の発生状態を調べた結果を示している。実験方法として
は、上記の自動車用操舵装置２０を搭載した車両をシャ
シーローラ上で走行させ、この際発生するフラッタをス
テアリング周方向加速度として検出した。尚、同図には
比較のために従来構成の自動車用操舵装置の特性も示し
ている（左側に示す）。

【００７４】同図から明らかなように、実車状態におて
も従来構成の自動車用操舵装置に比べて本実施例に係る
自動車用操舵装置２０の方がフラッタの発生が低減され
ていることが判る。また、その低減率も４４％と非常に
大きな低減率となっている。従って図１１に示す実験結
果より、実車状態であっても本実施例に係る自動車用操
舵装置２０を適用することにより大幅にフラッタの発生
を抑制できることが実証された。

【００７５】更に、図１２及び図１３は操舵フィーリン
グへの影響について行った実験結果を示している。尚、
図１２は本実施例に係る自動車用操舵装置２０の操舵フ
ィーリング特性を示しており、図１３は従来の自動車用
操舵装置の操舵フィーリング特性を示している。また、
各図において横軸は操舵角ＭＡであり、縦軸は操舵トル
クＭＴを示している。

【００７６】操舵フィーリングは、操舵角ＭＡに対する
操舵トルクＭＴの傾きと、ヒステリシス幅とにより判断
することができる。そこで、図１２に示す本実施例に係
る自動車用操舵装置２０の操舵フィーリング特性と図１
３に示す従来の自動車用操舵装置の操舵フィーリング特
性とを比べると、各特性は類似しており、操舵角ＭＡに
対する操舵トルクＭＴの傾き及びヒステリシス幅は略等
しい値となっている。従って、ゴムカップリング４０を
設けた本実施例に係る自動車用操舵装置２０も従来構成
の自動車用操舵装置と略同等の操舵フィーリングを得る
ことができることが判る。

【００７７】よって、上記した各実験結果より、本実施
例に係る自動車用操舵装置２０によれば、フラッタの発
生を確実に抑制できると共に良好な操舵フィーリング特
性を維持することができることが実証された。尚、上記
してきた実施例では、自動車用操舵装置２０として入力
軸２３，中間軸２４及び出力軸２５の３本の軸によりス
テアリングシャフト２２を構成した例を示したが、本発
明は２本の軸を一つのフック継手で連結した構成の自動
車用操舵装置（いわゆる２リンク式の操舵装置）に適用
することも可能である。

【００７８】即ち、車両直進時のステアリングの操舵角
がゼロである時、上記２本の軸を含む平面に対してフッ
ク継手を構成するヨークの一方が略垂直となるよう配置
し、この垂直となるよう配置されたヨークを持つ軸側に
ゴムカップリング（低剛性部材）を配設することによ
り、曲げモーメントによりゴムカップリングに曲げ変形
を生じさせることができ、よって等価捩じりバネ定数を
低減することができる。これにより、ピニオンの回転振
動をゴムカップリングで吸収することが可能となり、ス
テアリングにフラッタが発生することを防止することが
できる。

【００７９】続いて、本発明の第２実施例について説明
する。図１４及び図１５は本発明の第２実施例である自
動車用操舵装置６０を示している。図１４は自動車用操
舵装置６０の要部を拡大して示しており、また図１５は
自動車用操舵装置６０の全体構成を示している。尚、図
１４及び図１５において第１実施例に係る自動車用操舵
装置２０と同一構成については同一符号を附してその説
明を省略する。

【００８０】本実施例においてもステアリングシャフト
６２は、入力軸６３，中間軸６４，出力軸６５の３本の
軸により構成されており、入力軸２３の上端部にはステ
アリング２１が配設され、また出力軸２５の下端はギヤ
ボックス２６に接続されている。また、ステアリング２
１が取り付けられた入力軸６３は車両に軸支された構成
とされており、従って後述するようにギヤボックス２６
に並進振動が生じても、入力軸６３はこの振動により変
位しない構成とされている（但し、中間軸６４，出力軸
６５はギヤボックス２６に並進振動により変位する）。
また、入力軸６３と中間軸６４は第１のフック継手７０
により連結され、また中間軸６４と出力軸６５は第２の
フック継手７１により連結された構成とされている。

【００８１】第１のフック継手７０は、入力軸６３と一
体的に回転する入力軸側ヨーク６７と、中間軸６４の上
端部に形成され中間軸６４と一体的に回転する中間軸側
ヨーク６８と、この両ヨーク６７，６８に回転自在に連
結された十字ピン６９（ピン６９ａ，６９ｂにより構成
される）等により構成されている。

【００８２】また、第２のフック継手７１は、中間軸６
４の下端部に形成され中間軸６４と一体的に回転する中
間軸側ヨーク７２と、出力軸６５と一体的に回転する出
力軸側ヨーク７３と、この両ヨーク７２，７３に回転自
在に連結された十字ピン７４（ピン７４ａ，７４ｂによ
り構成される）等により構成されている。

【００８３】上記各構成要素よりなる自動車用操舵装置
６０において、本実施例では車両直進時のステアリング
の操舵角がゼロである時、上記第１のフック継手７１と
第２のフック継手７２で連結される入力軸６３，中間軸
６４，出力軸６５を夫々同一平面Ｓ２（図１４に示す）
内に配置すると共に、入力軸側ヨーク６７と出力軸側ヨ
ーク７３を共に平面Ｓ２に対して垂直となるよう配置し
たことを特徴とするものである。

【００８４】上記のように入力軸６３，中間軸６４，出
力軸６５，第１及び第２のフック継手７１，７２を構成
することにより、図１４に示されるように第１のフック
継手７０を構成する十字ピン６９と第２のフック継手７
１を構成する十字ピン７４とは、互いに３次元で平行に
対向した状態となる。詳述すれば、十字ピン６９の縦方
向に延在するピン６９ａと十字ピン７４の縦方向に延在
するピン７４ａとは互いに平行となり、十字ピン６９の
横方向に延在するピン６９ｂと十字ピン７４の横方向に
延在するピン７４ｂも互いに平行となる。従って上記構
成することにより、ピン６９ａとピン７４ａは四節平行
リンク形成し、同様にピン６９ｂとピン７４ｂも四節平
行リンク形成する。

【００８５】続いて、車輪に強制振動が発生しギヤボッ
クス２６が並進振動した場合における自動車用操舵装置
６０の動作について説明する。車輪に強制振動が発生し
ギヤボックス２６に並進振動が発生すると、この並進振
動は各軸６３〜６５及び第１及び第２のフック継手７
０，７１に作用する。しかるに、前記したように第１の
フック継手７０を構成する十字ピン６９と第２のフック
継手７１を構成する十字ピン７４とは互いに３次元で平
行に対向した状態となっている。従って、ギヤボックス
２６に並進振動により出力軸６５が上下方向，前後方
向，左右方向（図１５に夫々矢印で示す）に移動して
も、この並進振動は各フック継手７０，７１で回転振動
に変換されることはない。

【００８６】ここで、上記の事項を明確化するために、
図１４に示す状態より各十字ピン６９，７４を夫々９０
°回転させた構成の自動車用操舵装置８０を図１８に示
す。尚、同図において図１４に示した構成と対応する構
成については同一符号を附している。

【００８７】このように、各十字ピン６９，７４を９０
°回転させた構成の自動車用操舵装置８０では、交差角
φに起因して、十字ピン６９を構成するピン６９ｂと十
字ピン７４を構成するピン７４ｂとが平行にならなくな
る。よって、この構成の自動車用操舵装置８０において
ギヤボックス２６に左右方向の変位（図中、矢印Ｈで示
す）が発生すると、この変位は第１及び第２のフック継
手７０，７１において入力軸６３の回転成分に変換され
てしまい、入力軸６３には図に矢印Ｎで示す回転が発生
してしまう。よって、ギヤボックス２６の並進振動によ
り入力軸６３には回転振動が発生し、ステアリング２１
にフラッタが発生する。

【００８８】従って、第１及び第２のフック継手７０，
７１においてギヤボックス２６の並進振動を回転成分に
変換させないためには、換言すればステアリング２１に
フラッタが発生しないようにするには、第１のフック継
手７０を構成する十字ピン６９と第２のフック継手７１
を構成する十字ピン７４とを互いに３次元で平行に対向
させる必要がある。よって、自動車用操舵装置６０を前
記した図１４に示す構成とすることにより、フラッタの
発生を防止することができる。

【００８９】図１６は、入力軸６３，中間軸６４，出力
軸６５を同一平面内にあるよう構成し、前記した図１８
に示された状態の十字ピン６９，７４の角度をゼロと
し、この状態より十字ピン６９，７４の角度を徐々に変
化させた場合におけるフラッタの回転角感度をシミュレ
ーションにより求めた結果を示している。ここで、フラ
ッタの回転角感度とは、ギヤボックス２６を図１５に示
す通り、１ｍｍ所定方向（上下方向，前後方向，左右方
向）に移動させた場合のステアリング２１の回転角度を
示している。従って、この回転角感度が大きい程大きな
フラッタが発生していることになる。 図１６から明ら
かなように、十字ピン６９，７４の角度を徐々に回転変
化させると、十字ピン６９，７４を９０°変化させた状
態において、上下方向，前後方向，左右方向の全ての方
向に対しフラッタの回転角感度がゼロとなる点が発生し
た。この点では、ギヤボックス２６が上下方向，前後方
向，左右方向の何れの方向に変位してもステアリング２
１に回転は発生しない。よって、十字ピン６９，７４の
角度をこの点に一致させることによりフラッタの発生を
防止することができる。

【００９０】前記したように、図１８に示した自動車用
操舵装置８０は、図１４に示した自動車用操舵装置６０
において各十字ピン６９，７４を９０°回転させたもの
である。従って、ギヤボックス２６が上下方向，前後方
向，左右方向の何れの方向に変位してもステアリング２
１に回転が発生しない構成は、図１４に示した自動車用
操舵装置６０そのものである。よって、図１６に示した
シミュレーションの結果からも、図１４及び図１５に示
される構成とした自動車用操舵装置６０によればフラッ
タの発生を防止することが実証される。

【００９１】続いて、本発明の第３実施例について説明
する。図１７は本発明の第３実施例である自動車用操舵
装置９０を示している。尚、図１７において、第１及び
第２実施例に係る自動車用操舵装置２０，６０と同一構
成については同一符号を附してその説明を省略する。

【００９２】上記した第１実施例に係る自動車用操舵装
置２０では、車両直進時のステアリング２１の操舵角が
ゼロである時、出力軸２５及び中間軸２４を含む平面Ｓ
１に対して出力軸側ヨーク３３が略垂直となるよう配置
すると共に、この出力軸側ヨーク３３を持つ出力軸２５
にゴムカップリング４０を設けることにより、ピニオン
３５の回転により発生するフラッタを防止する構成とし
た（図１及び図２参照）。

【００９３】一方、上記した第２実施例に係る自動車用
操舵装置６０では、車両直進時のステアリングの操舵角
がゼロである時、入力軸６３，中間軸６４，出力軸６５
を夫々同一平面Ｓ２内に配置すると共に、入力軸側ヨー
ク６７と出力軸側ヨーク７３を共に平面Ｓ２に対して垂
直となるよう配置することにより、ギヤボックス２６の
並進振動により発生するフラッタを防止する構成とした
（図１４及び図１５参照）。

【００９４】本実施例に係る自動車用操舵装置９０は、
第１実施例に係る自動車用操舵装置２０と第２実施例に
係る自動車用操舵装置６０とを融合させた構成を有して
おり、具体的には入力軸６３，中間軸６４，出力軸６５
を夫々同一平面Ｓ３内に配置すると共に入力軸側ヨーク
６７と出力軸側ヨーク７３を共に平面Ｓ３に対して垂直
となるよう配置し、かつ曲げモーメントが発生する出力
軸６５にゴムカップリング４０を設けた構成とした。

【００９５】自動車用操舵装置９０を上記構成とするこ
とにより、第１実施例に係る自動車用操舵装置２０の効
果と、第２実施例に係る自動車用操舵装置６０の効果と
を共に享受することができ、よってピニオン３５の回転
により発生するフラッタ及びギヤボックス２６の並進振
動により発生するフラッタを共に防止することが可能と
なる。

【００９６】尚、本発明の適用は、上記してきた十字ピ
ンを用いた構成のフック継手に限定されるものではな
く、他の構成の自在継手にも適用できるものである。図
２７は本発明を適用できる他の構成の自在継手１１０を
示している。同図に示す自在継手１１０は、中間軸１１
１に縦軸１１５を介して第１の連結部材１１３が接続さ
れており、この第１の連結部材１１３は縦軸１１５を中
心に回転可能な構成とされている。

【００９７】また、出力軸１１２は第１の横軸１１６を
介して第２の連結部材１１４が接続されており、この第
２の連結部材１１４は第１の横軸１１６を中心に回転可
能な構成とされている。更に、第１の連結部材１１３と
第２の連結部材１１４は、第２の横軸１１７により接続
されており、各連結部材１１３，１１４は第２の横軸１
１７を中心に回転可能な構成とされている。

【００９８】上記構成とされた自在継手１１０において
も、車両直進時において中間軸１１１及び出力軸１１２
を含む平面に対して自在継手１１０を構成する軸１１
６，１１７が略垂直となるよう配置することができ、よ
って上記垂直となるよう配置された軸１１６，１１７を
持つ軸に低剛性部材を配設することにより、フラッタの
発生を抑制することができる。

【００９９】更に、以上説明してきた各実施例に係る自
動車用操舵装置２０，６０，９０の構成は、自動車用操
舵装置以外のフック継手を用いてトルク伝達を行う装置
に適用することが可能であり、この場合にはトルク伝達
に伴う振動の抑制を図ることができる。

【０１００】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、下記の種々
の効果を実現することができる。請求項１記載の発明に
よれば、車輪の強制振動によりピニオンに回転振動が発
生した場合、この回転振動は曲げモーメントが発生する
軸に配設されることにより等価捩じりバネ定数が低減し
た低剛性部材で吸収される。よって、ピニオンの記回転
振動は低剛性部材で遮断されるため、ステアリングにフ
ラッタが発生することを防止することができる。

【０１０１】また、請求項２記載の発明によれば、ギヤ
ボックスに並進振動が発生しても各フック継手は並進振
動を回転振動に変換しないため、並進振動は各フック継
手で遮断され、よってフラッタの発生を防止することが
できる。更に、請求項３記載の発明によれば、上記した
請求項１記載の発明の効果と請求項２記載の発明の効果
を共に享受することができ、よってピニオンの回転振動
により発生するフラッタ及びギヤボックスの並進振動に
より発生するフラッタを共に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である自動車用操舵装置の
全体構成図である。

【図２】本発明の第１実施例である自動車用操舵装置の
要部拡大図である。

【図３】出力軸に発生する曲げモーメントを印加した状
態のゴムカップリング及び中間軸，出力軸の挙動を説明
するための図である。

【図４】ゴムカップリングの配設位置を各種変更した自
動車用操舵装置を示す構成図である。

【図５】ゴムカップリングの配設位置を各種変更した自
動車用操舵装置を示す構成図である。

【図６】ゴムカップリングの配設位置を各種変更した自
動車用操舵装置を示す構成図である。

【図７】ゴムカップリングの配設位置を各種変更した自
動車用操舵装置を示す構成図である。

【図８】フラッタ領域及び操舵領域の双方において良好
な捩じりバネ特性を得られるゴムカップリングユニット
を示す図である。

【図９】図８に示すゴムカップリングユニットの特性を
示す図である。

【図１０】自動車用操舵装置においてギヤボックスを固
定し、ラックバーを加振した場合における、ステアリン
グ回転角とピニオン回転角との比の変化を示す図であ
る。

【図１１】フラッタを発生させるために予めアンバラン
スとされた車輪を自動車用操舵装置に取り付けると共
に、この自動車用操舵装置を車両に実車した場合におけ
るフラッタの発生状態を調べた実験結果を示す図であ
る。

【図１２】本発明に係る自動車用操舵装置の操舵フィー
リングへの影響を調べた実験結果を示す図である。

【図１３】従来の自動車用操舵装置の操舵フィーリング
への影響を調べた実験結果を示す図である。

【図１４】本発明の第２実施例である自動車用操舵装置
の要部拡大図である。

【図１５】本発明の第２実施例である自動車用操舵装置
の全体構成図である。

【図１６】十字ピンの回転角度を変化させたときのフラ
ッタの回転角感度をシミュレーションした結果を示す図
である。

【図１７】本発明の第３実施例である自動車用操舵装置
の全体構成図である。

【図１８】図１４に示す状態より各十字ピンを９０°回
転させた構成の自動車用操舵装置を示す構成図である。

【図１９】外筒と内筒をピンを用いて連結したジョイン
ト構造を示す図である。

【図２０】図１９に示す構成の断面図である。

【図２１】図１９に示す構成の動作を説明するための図
である。

【図２２】外筒と内筒をバネ性を有する連結部材を用い
て連結したジョイント構造を示す図である。

【図２３】図２２におけるＡ−Ａ矢視図である。

【図２４】図２２におけるＢ−Ｂ矢視図である。

【図２５】ピニオンの回転により発生するフラッタを説
明するための図である。

【図２６】ギヤボックスの並進振動により発生するフラ
ッタを説明するための図である。

【図２７】本発明が適用しうる他の構成の自在継ぎ手を
示す図である。

【符号の説明】

２０，６０，９０ 自動車用操舵装置 ２３，６３ 入力軸 ２４，６４ 中間軸 ２５，６５ 出力軸 ２６ ギヤボックス ２７，６７ 入力軸側ヨーク ２８，３２，６８，７２ 中間軸側ヨーク ２９，３４，６９，７４ 十字ピン ３０，７０ 第１のフック継手 ３１，７１ 第２のフック継手 ３３，７３ 出力軸側ヨーク ３５ ピニオン ３６ ラックバー ３８ ラック ４０ ゴムカップリング ４５ ゴムカップリングユニット ４６ フランジ ４８ 小孔 ４９ センタリングシャフト ９５，９９ 外筒 ９６，１００ 内筒 ９７ ピン ９８，１０２ 緩衝材 １０１ 連結部材 １１０ 自在継手

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともステアリングに連結された入
   力軸とギヤボックスに接続された出力軸とを含む２本以
   上の軸を有すると共に、連結される一対の軸が自在継手
   により連結された構成を有する自動車用操舵装置におい
   て、 車両直進時、上記一対の軸を含む平面に対して該自在継
   手を構成するヨークの一方が略垂直となるよう配置し、 かつ、上記略垂直となるよう配置されたヨークを持つ軸
   側にその軸の曲げ方向の剛性を下げる低剛性部材を配設
   したことを特徴とする自動車用操舵装置。
2. 【請求項２】 ステアリングに連結された入力軸を第１
   の自在継手を介して中間軸に連結すると共に、該中間軸
   を第２の自在継手を介してギヤボックスに連結された出
   力軸に連結した構成を有する自動車用操舵装置におい
   て、 車両直進時、上記第１の自在継手と第２の自在継手で連
   結される上記入力軸，中間軸，出力軸を夫々同一平面内
   に配置すると共に、 上記入力軸側及び出力軸側の各ヨークを上記平面に対し
   て略垂直となるよう配置したことを特徴とする自動車用
   操舵装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の自動車用操舵装置におい
   て、 上記入力軸と出力軸の少なくとも一方に、その軸の曲げ
   方向の剛性を下げる低剛性部材を配設したことを特徴と
   する自動車用操舵装置。