JP3485676B2 - ステアリング装置の試験装置 - Google Patents

ステアリング装置の試験装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はステアリング装置の試験
装置に係り、特に、ステアリング装置に操舵反力方向の
負荷を加える負荷装置と路面反力方向の負荷を加える負
荷装置とを有するステアリング装置の試験装置に関す
る。 【0002】 【従来の技術】自動車のステアリング装置は、製造後、
実車に組付ける前に、負荷特性等の性能試験を行うよう
になっており、この試験装置の一例が、特開平4−20
4236号公報に示されている。 【0003】図4に示される如く、このステアリング装
置の試験装置70では、ステアリング装置72内のラッ
ク74を両端からクランプ部材76、78でクランプし
て負荷を加えるとともに、ステアリング装置72のピニ
オン軸80をサーボモータ82で駆動し、この時のサー
ボモータ82の軸に作用するトルク反力を、トルクトラ
ンスジューサ84で検出するようになっている。また、
ラック74に据え切り時の負荷を与える手段として、電
圧制御可能なパウダーブレーキ86、88を、クランプ
部材76、78にボール螺子ナット90、92を介して
螺合させたボール螺子軸94、96に設置している。こ
のため、ラック74に加える負荷の無段階設定が可能に
なり、容易且つ正確に任意の負荷を設定することが可能
になっている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】このステアリング装置
の試験装置70では、ラック74の両端部が、それぞれ
クランプ部材76、78に押圧体100、102を介し
て取り付けられたトランスジューサ104、106を押
圧するようになっており、これらのトランスジューサ1
04、106には、低い周波数の力を検出するため、歪
みゲージを使用したものが用いられている。 【0005】従って、ステアリング装置72に路面反力
方向の負荷を入力する場合を考えると、これらのトラン
スジューサ104、106には、操舵反力方向の負荷の
他に、路面反力方向の負荷によって生じる操舵反力方向
の力(以下、慣性反力という。)が作用してしまい、こ
の慣性反力によって歪みゲージの起歪部自身が加振され
歪みを生じる。即ち、トランスジューサ104、106
の出力Ft は、実際の操舵反力方向の力(負荷)F
o と、慣性反力によるトランスジューサ104、106
の軸方向出力Fh との和になる(Ft =Fo +Fh )。 【0006】このため、実際の操舵反力方向の負荷を正
確に検出することができない。本発明は上記事実を考慮
し、ステアリング装置に作用する操舵反力方向の負荷を
正確に検出することができるステアリング装置の試験装
置を得ることが目的である。 【0007】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明
は、ステアリング装置に操舵反力方向の負荷を加える第
1負荷装置と、前記ステアリング装置に路面反力方向の
負荷を加える第2負荷装置と、を有するステアリング装
置の試験装置において、一組の平行リンクからなる第1
リンクと、前記第1リンクと交差する方向に配設された
一組の平行リンクから成り、前記第1リンクの一方を他
方に対して路面反力方向に変位可能且つ前記第1リンク
を揺動可能にそれぞれ2点で連結された第2リンクとを
有し、前記第1リンクの一方に第2負荷装置と前記ステ
アリング装置の車輪側連結部を連結し、前記第1リンク
の他方に第1負荷装置を、該第1負荷装置の負荷により
前記第1リンクの他方を前記第2リンクとの各連結点の
中央部を回転中心に揺動可能とする連結機構を介して連
結し、前記第2リンクの一方に第1負荷検出器、前記第
2リンクの他方に第2負荷検出器をそれぞれ取り付けた
ことを特徴としている。 【0008】 【作用】請求項1記載の本発明のステアリング装置の試
験装置では、路面反力方向の負荷が、第2負荷装置より
第1リンクの一方に加わった時には、連結機構により、
第1リンクが第2リンクのリンク方向に平行移動すると
ともに第1リンクの一方が他方に対して路面反力方向へ
揺動する。 【0009】この際、第2リンクにそれぞれ取り付けた
第1負荷検出器及び第2負荷検出器には、慣性反力が作
用する。 【0010】一方、操舵反力方向の負荷が第1負荷装置
より連結機構を介して第1リンクの他方に加わった時に
は、第1リンクの他方は第2リンクとの各連結点の中央
部を回転中心に揺動し、第2リンクの一方は圧縮方向へ
移動し、他方は引張方向へ移動すると共に、第1リンク
の一方からステアリング装置のロッドへ反力が作用す
る。 【0011】従って、操舵反力方向の負荷は、第2リン
クにそれぞれ取り付けた第1負荷検出器及び第2負荷検
出器から、異方向、同負荷で検出される。 【0012】これに対して、路面反力方向の負荷によっ
て第1荷検出器及び第2負荷検出器が上下方向へ揺動す
ることによって生じる慣性反力は、第2リンクにそれぞ
れ取り付けた第1負荷検出器及び第2負荷検出器から、
同方向、同負荷として検出されるため、第1荷検出器の
検出値と第2負荷検出器の検出値との差をとれば、慣性
反力がキャンセルされる。 【0013】 【実施例】本発明のステアリング装置の試験装置の一実
施例を図1〜図3に従って説明する。 【0014】なお、図中矢印FRは試験装置の前方を、
矢印UPは試験装置の上方を、矢印Lは試験装置の左方
を示す。 【0015】図3に示される如く、本実施例のステアリ
ング装置の試験装置10は、試験するステアリング装置
12を取り付けるステアリング装置支持台14を備えて
おり、このステアリング装置支持台14上に取り付けら
れたステアリング装置12の図示しないピニオン軸が連
結されたステアリングシャフトには、舵角加振ユニット
16が連結されている。この舵角加振ユニット16は、
パソコンを使用した操作指令部18に接続されており、
この操作指令部18からの指令に基づいてステアリング
装置12の操舵を行うようになっている。 【0016】試験装置10の基部10Aには、第1負荷
装置としての舵角加振ユニット22が配設されている。
この舵角加振ユニット22には、ステアリング装置12
のラック20に連結されたタイロッド46が、第1リン
クの一方を構成するトルクレバー28、第2リンクとし
てのリレーリンク25、26、第1リンクの他方を構成
するリンク23及び連結機構としてのドライブリンク2
4を介して接続されている。また、舵角加振ユニット2
2は、操作指令部18に接続されており、舵角加振ユニ
ット22は、操作指令部18からの指令に基づいてステ
アリング装置12に操舵反力方向の負荷を加えるように
なっている。 【0017】図1に示される如く、ドライブリンク24
の前部リンク24Aには、舵角加振ユニット22の油圧
シリンダ22Aが連結されており、前部リンク24Aは
油圧シリンダ22Aの作動により、固定支持軸27を中
心に水平面内で揺動可能となっている。ドライブリンク
24の前部リンク24Aには、リンク23がドライブリ
ンク24の一部としての平行リンク24Bによって連結
されており、リンク23は、図1に想像線で示す様にリ
レーリンク25、26のリンク方向(図1の左右方向)
へ平行移動可能、更に前記前部リンク24Aの揺動に伴
い、平行リンク24Bとの連結点Pを中心に水平面内で
揺動可能となっている。 【0018】図2に示される如く、ステアリング装置1
2のラック20は、ボールジョイント48を介してタイ
ロッド46に連結されており、タイロッド46はボール
ジョイント47を介してトルクレバー28の後方側端部
に連結されている。トルクレバー28には、その前後方
向の略中央部に上下方向を軸とした加振軸32が一体的
に連結されている。 【0019】図3に示される如く、加振軸32は、上部
リンク33と下部リンク35とから成る非対称リンク
に、ボールジョイントを介して上下が連結されており、
加振軸32は、トルクレバー28の水平面内での揺動に
伴って、これらのボールジョイントを支点として、その
軸回りに回転可能になっている。 【0020】また、上部リンク33と下部リンク35は
各支点33A、35Aを中心に揺動可能に試験装置10
の基部10Aに連結されている。なお、上部リンク33
の支点33Aと、図2に示されるタイロッド46とラッ
ク20との間のボールジョイント48とを一本の双曲線
上に配置し、この双曲線と対称な双曲線上に下部リンク
35の支点35Aを配置することによって、タイロッド
46の動きを実走行に出来るかぎり近づけるようになっ
ている。また、下部リンク35には、第2負荷装置とし
ての上下加振ユニット30の油圧シリンダが連結されて
いる。 【0021】上下加振ユニット30は、操作指令部18
に接続されており、操作指令部18からの指令に基づい
て作動し、加振軸32に取り付けられたトルクレバー2
8が移動するようになっている。 【0022】図1に示される如く、トルクレバー28、
リレーリンク25、26及びリンク23は、平面視で矩
形状に配設されている。リレーリンク25、26は、前
後に平行に配置され左右両端部が、トルクレバー28
と、リンク23にそれぞれ連結されており、図2に示さ
れる如く、トルクレバー28はリンク23に対して路面
反力方向(図2の上下方向)へ揺動可能になっている。 【0023】図1に示される如く、前方のリレーリンク
25の中間部には、第1負荷検出器としてのトランスジ
ューサ42が設けられており、トランスジューサ42の
出力は圧縮時に正になるように設定されている。また、
後方のリレーリンク26の中間部には、第2負荷検出器
としてのトランスジューサ44が設けられており、トラ
ンスジューサ44の出力は圧縮時に正になるように設定
されている。 【0024】なお、図示を省略するが、ステアリング装
置12の右端にも左端と同様に舵角加振ユニット22及
び上下加振ユニット30が接続されている。 【0025】次に本実施例の作用を説明する。本実施例
のステアリング装置の試験装置10では、図2に示され
る如く、路面反力方向(例えば、図2の矢印A方向)の
負荷を上下加振ユニット30(図3参照)により加わえ
た時には、トルクレバー28が、図2に想像線で示され
る如く、リンク23に対して路面反力方向(図2の矢印
A方向)へ揺動する。これによって、リンク23が、図
1に想像線で示される如く、リレーリンク25、26の
リンク方向(図1の矢印B方向)に平行移動する。 【0026】この際、リレーリンク25、26にそれぞ
れ取り付けたトランスジューサ42、44には、図2に
示される如く、リレーリンク25、26のリンク方向の
平行移動に伴う反力(慣性反力)によるトランスジュー
サの軸方向出力Fh が作用し、この出力Fh は、絶対値
及び符号とも等しい。なお、慣性反力によるトランスジ
ューサ42、44の軸方向出力Fh は、トランスジュー
サ42、44の質量mと加速度αの積となっている(F
h =m×α)。 【0027】一方、舵角加振ユニット22により操舵反
力方向の負荷を加えると、ドライブリンク24の前部リ
ンク24Aが、支持軸27を中心に水平面内で図1の矢
印C方向へ揺動し、平行リンク24Bを介してリンク2
3が、支持軸27に連結さた平行リンク24Bとの連結
点Pを回転中心に水平面内で図1の矢印D方向へ揺動す
る。このため、リンク23の矢印D方向の上方向への揺
動によりリレーリンク25には圧縮力、リレーリンク2
6には引張力が働き、リンク23の矢印D方向の下方向
への揺動によりリレーリンク25には引張力、リレーリ
ンク26には圧縮力が働く。即ち、トランスジューサ4
2に圧縮力が負荷された場合には、トランスジューサ4
4には引張力が負荷され、トランスジューサ42に引張
力が負荷された場合には、トランスジューサ44には圧
縮力が負荷される。即ち、トランスジューサ42、44
の出力F1 、F2 は、それぞれ力の絶対値が等しく、符
号のみが反転する。 【0028】そこで、トランスジューサ42の出力F1
から、トランスジューサ44の出力F2 を減算すると慣
性反力によるトランスジューサ42、44の軸方向出力
hがキャンセルされ、ステアリング装置12のラック
20の左端に作用する実際の操舵反力方向の力(負荷)
F0のみを検出することができる。 【0029】例えば、トランスジューサ42の出力F1
は、F0/2+Fh となり、トランスジューサ44の出
力F2 は、−F0/2+Fh となる。このため、トラン
スジューサ42の圧縮力F1 からトランスジューサ44
の引張力F2 を引くと、検出される出力Ft がFt =F
0となり、ステアリング装置12のラック20の左端に
作用する実際の操舵反力方向の負荷F0を出力Ft とし
て正確に検出することができる。 【0030】また、本実施例のステアリング装置の試験
装置では、従来の装置に比べ上下方向入力を負荷でき、
且つ速い動き(高周波)でも負荷できるため、実走行時
の負荷に近づき実験精度が向上する。 【0031】 【発明の効果】請求項1記載の本発明は、ステアリング
装置に操舵反力方向の負荷を加える第1負荷装置と、ス
テアリング装置に路面反力方向の負荷を加える第2負荷
装置と、を有するステアリング装置の試験装置におい
て、一組の平行リンクからなる第1リンクと、第1リン
クと交差する方向に配設された一組の平行リンクから成
り、第1リンクの一方を他方に対して路面反力方向に変
位可能且つ第1リンクを揺動可能にそれぞれ2点で連結
された第2リンクとを有し、第1リンクの一方に第2負
荷装置とステアリング装置の車輪側連結部を連結し、第
1リンクの他方に第1負荷装置を、第1負荷装置の負荷
により第1リンクの他方を第2リンクとの各連結点の中
央部を回転中心に揺動可能とする連結機構を介して連結
し、第2リンクの一方に第1負荷検出器、第2リンクの
他方に第2負荷検出器をそれぞれ取り付けたので、ステ
アリング装置に作用する操舵反力方向の負荷を正確に検
出することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例に係るステアリング装置の試
験装置の左半分の一部を示す平面図である。 【図2】本発明の一実施例に係るステアリング装置の試
験装置の左半分の一部を示す背面図である。 【図3】本発明の一実施例に係るステアリング装置の試
験装置を示す斜視図である。 【図4】従来例に係るステアリング装置の試験装置を示
す概略正面図である。 【符号の説明】 10 ステアリング装置の試験装置 12 ステアリング装置 20 ラック 22 舵角加振ユニット(第1負荷装置) 23 リンク(第1リンク) 24 ドライブリンク(連結機構) 25 リレーリンク(第2リンク) 26 リレーリンク(第2リンク) 28 トルクレバー(第1リンク) 30 上下加振ユニット(第2負荷装置) 42 トランスジューサ(第1負荷検出器) 44 トランスジューサ(第2負荷検出器) 46 タイロッド 47 ボールジョイント 48 ボールジョイント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 要 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 松島 隆史 埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製 作所狭山事業所内 (72)発明者 飯塚 等 埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製 作所狭山事業所内 (56)参考文献 特開 平1−212332(JP,A) 特開 昭61−13132(JP,A) 特開 平4−204236(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 17/06

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ステアリング装置に操舵反力方向の負荷
    を加える第1負荷装置と、前記ステアリング装置に路面
    反力方向の負荷を加える第2負荷装置と、を有するステ
    アリング装置の試験装置において、 一組の平行リンクからなる第1リンクと、 前記第1リンクと交差する方向に配設された一組の平行
    リンクから成り、前記第1リンクの一方を他方に対して
    路面反力方向に変位可能且つ前記第1リンクを揺動可能
    にそれぞれ2点で連結された第2リンクとを有し、 前記第1リンクの一方に第2負荷装置と前記ステアリン
    グ装置の車輪側連結部を連結し、 前記第1リンクの他方に第1負荷装置を、該第1負荷装
    置の負荷により前記第1リンクの他方を前記第2リンク
    との各連結点の中央部を回転中心に揺動可能とする連結
    機構を介して連結し、 前記第2リンクの一方に第1負荷検出器、前記第2リン
    クの他方に第2負荷検出器をそれぞれ取り付けたことを
    特徴とするステアリング装置の試験装置。
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