JPH0218265B2

JPH0218265B2 -

Info

Publication number: JPH0218265B2
Application number: JP58151956A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kanazawa; Seita Kanai; Shiro Nakatani
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1983-08-20
Filing date: 1983-08-20
Publication date: 1990-04-25
Also published as: JPS6045473A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車のステアリング装置に関する
ものである。

（従来技術）従来より、高速直進時の走行安定性の向上およ
びシミー、キツクバツク等の異常振動の抑制を目
的として、操舵輪に連結されたタイロツドと車体
との間にダンパー装置を取付け、走行中に操舵輪
が受ける外乱をダンパー装置によつて減衰もしく
は吸収することにより、ステアリングギヤ装置を
介してタイロツドに連結されたステアリングホイ
ールのふらつきを防止するようにした自動車のス
テアリング装置は公知である（特開昭57−57311
号公報参照）。

かかるステアリング装置は、ステアリングホイ
ールのふらつきを抑制するうえでは確かに有効
で、上記の目的を満足することができる。しかし
ながら、その反面、上記のダンパー装置は操舵時
においても減衰力を発生し、タイロツドの変位を
抑制するため大きな操舵力を必要とし、特に低、
中速走行時の大舵角操舵時には、その傾向が顕著
となる原理的な問題がある。

（発明の目的）本発明は、かかる問題を解消すべくなされたも
のであつて、操舵性を犠性にすることなしに、高
速直進安定性の向上およびステアリングホイール
の異常振動の抑制を図ることができる自動車のス
テアリング装置を堤供することを目的としてい
る。

（発明の構成）本発明は、シミーやキツクバツク等の異常振動
が問題となるのは、主として直進走行時であるこ
とに着目し、操舵、非操舵（直進）状態をステア
リング系統の動力伝達部材、例えばステアリング
ホイールやタイロツド等の変位状態から検出し、
操舵時には、操舵輪に連結されたタイロツドと車
体との間に設けられたダンパー装置の減衰力を減
少させるようにしたことを基本的な特徴としてい
る。

即ち、本発明にかかる自動車のステアリング装
置は、操舵輪に連結されたタイロツドと、タイロ
ツドをステアリングギヤ装置を介して作動させる
ステアリングホイールと、タイロツドと車体との
間に設けられた減衰力可変なダンパー装置と、ダ
ンパー装置の減衰力を変化させる調整手段と、ス
テアリング系統の動力伝達部材の変位を検出する
検出手段と、ステアリング系統の動力伝達部材の
変位の変化速度を検出する変化速度検出手段と、
該両検出手段の出力を受け、動力伝達部材の変位
が所定値以上、あるいは、動力伝達部材の変化の
変化速度が所定値上となる時に、操舵信号を出力
する判別手段と、該判別手段の出力を受け、、操
舵時には減衰力を小さくする信号を、非操舵時に
は減衰力を大きくする信号を上記調整手段に発す
る制御部とによつて構成される。

したがつて、本発明では、ステアリング系統の
動力伝達部材の変位および変位の変化速度が各検
出手段によつて検出され、操舵時であることが動
力伝達部材の変位が所定値以上あるいはその変位
の変化速度が所定値以上になると、判別手段によ
つて操舵信号が出力され、その判別手段の出力を
受けて、制御部が調整手段にダンパー装置の減衰
力を減少させる信号を印加し、ダンパー装置の減
衰力を弱めることができる。そして、通常の直進
時（非操舵）には、ダンパー装置は、本来の大き
な減衰力によつてタイロツドを介してステアリン
グホイールに伝達されようとする外乱を減衰さ
せ、或は吸収することができる。

（発明の効果）本発明によれば、ステアリング系統の動力伝達
部材の変位及びその変化速度を常時各検出手段に
よつて監視しているので操舵、非操舵の別、さら
には、操舵操作の開始から終了までを確実に検出
することができ、操舵の状態に応じて、ダンパー
装置の減衰力を切替えることができ、高速直進安
定性の向上および異常振動の抑制という目的を、
操舵性を犠性にすることなく具現化できる。

また、本発明にかかる検出手段は、ステアリン
グホイールやタイロツド等の変位を検出するもの
であればよく、また変化速度検出手段は、上記検
出手段の出力信号の微分をとるものであればよい
から、簡単な構造とすることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第１図に示すように、操舵輪１に結合されたナ
ツクル２はその上部アーム２ａが車体に設けたサ
スペンシヨンタワー３にラバーマウント４を介し
て取付けられたダンパー５に結合され、下部アー
ム２ｂはスピンドル６を介して車体側に結合され
たロアアーム７にラバーマウント８を介して結合
されている。そして、操舵輪１の車軸（図示せ
ず）に関して内向き斜め側方に伸びるナツクル２
の中間部アーム２ｃには、車体の左右方向に伸び
るタイロツド９のタイロツドエンド１０がラバー
マウント１１を介して結合されている。

上記タイロツド９は、具体的に図示しないが、
車体側に固定支持されたギヤハウジング１２ａ内
を貫通する部分にラツクを有し、このラツクは、
ギヤハウジング１２ａのピニオン軸受部１２ｂに
回転自在に支持されたピニオン１３とギヤハウジ
ング１２ａ内において噛合つて所謂ステアリング
ギヤ装置１２を形成している。上記ピニオン１３
は具体的に図示しないが、よく知られているよう
に中継シヤフトを介してステアリングホイール
（図示せず）により回転操作されるステアリング
シヤフトに連動するように連結されており、ステ
アリングホイールを操作する、即ち操舵すると、
上記ステアリングギヤ装置１２のピニオン・ラツ
ク機構によりタイロツド９が左右いずれか一方に
変位され、これによつて操舵輪１の向きが変えら
れるようになつたステアリング機構を構成してい
る。

第１図および第２図に示すように、車体側、よ
り具体的には、サスペンシヨンタワー３の下部の
取付ブラケツト１４とタイロツド９との間には、
減衰力可変のダンパー装置１５を車体の左右方向
および上下方向に僅かに傾けた状態に取付けてい
る。

このダンパー装置１５は、ダンパー装置１５の
減衰力を可変とするための可逆式ステツプモータ
１６を軸方向の一端に備えており、可逆式ステツ
プモータ１６のハウジングを兼ねたダンパー装置
１５の取付ブラケツト１７は、サスペンシヨンタ
ワー３側の取付ブラケツト１４に溶接等により固
定される一方、ダンパー装置１５の他端から軸方
向に伸長するダンパーロツド１８の先端に設けた
リング状の結合部１８ａは、タイロツド９に基部
を固定した連結金具１９の軸部１９ａに嵌合さ
れ、ナツト２０で支持された抜止ワツシヤ２１に
より抜止された状態でタイロツド９に結合されて
いる。

なお、第１図および第２図において、２２，２
２はタイロツド９の変位を許容して、ステアリン
グギヤ装置１２のギヤハウジング１２ａとタイロ
ツド９との間をシールするダストブーツである。

次に、第３図により、上記ダンパー装置１５の
構造を説明する。

第３図に示すように、ダンパー装置１５は、外
筒２４と内筒２５とからなる２重筒構造のダンパ
ー本体２６の内部にオイルを封入し、内筒２５内
には、支持ロツド２７の先端に支持したピストン
アツセンブリ２８を相対的に摺動自在に嵌合して
いる。

上記支持ロツド２７は、ダンパー本体２６から
突出して前記取付ブラケツト１７に取付金具２９
を介して支持された可逆式ステツプモータ１６に
向けて伸長され、その伸長端部においてラバーマ
ウント３０を貫通した状態で上記取付ブラケツト
１７に支持されている。なお、３１は、ラバーマ
ウント３０にスペーサ３２を介して支持され、ダ
ンパー本体２６と支持ロツド２７とを外側からカ
バーするカバー筒である。

そして、支持ロツド２７の中心軸に沿つて設け
た貫通孔２７ａには、小径の回転ロツド３３が回
転可能に嵌合されており、この回転ロツド３３
は、一端がジヨイント３４を介して可逆式ステツ
プモータ１６の出力軸に回転に連動するように連
結されている。回転ロツド３３の一段大径に形成
された他端には、Ｌ字状のオリフイス通路３５を
穿設した回転弁３６が形成されており、後述の制
御部によつて可逆式ステツプモータ１６を正逆駆
動することにより、オリフイス通路３５とこれに
対応して支持ロツド２７に設けた連通路３７とが
合致する位置（図示の位置）と、両者が連通しな
い位置とに上記回転弁３６を切替え制御しうるよ
うにしている。

この回転弁３６の切替えにより、ダンパー装置
１５の減衰力は変更される。即ち、回転弁３６が
非合致（非連通）位置に回転される、換言すれ
ば、オリフイス通路３５と連通路３７とが一致し
ていない状態では、ダンパー本体２６とピストン
アツセンブリ２８との間の相対変位は、ピストン
アツセンブリ２８のピストン本体２８ａの軸方向
に貫通させて設けた第１、第２オリフイス通路３
８，３９のいずれか一方によつてのみ規制され
る。第４図にピストンアツセンブリ２８部分の拡
大図を示すように、ピストン本体２８ａを軸方向
に貫通させて設けた上記第１、第２オリフイス通
路３８，３９は互いに逆向きに換言すれば、開放
端が互違いに形成されており、夫々、支持ロツド
２７の端部に固定して支持されたリングプレート
４０，４１にコイルスプリング４２，４３を介し
て支持されたワツシヤ状の第１、第２逆止弁４
４，４５によつて開閉されるようになつている。
より具体的には、第３図に矢印Ａで示すように、
ダンパー本体２６が図の右方に変位される場合に
は、内筒２５の図の左側の室２５Ｂの油圧が上昇
し、この油圧の上昇によつて、第１逆止弁４５が
開作動され、第１オリフイス通路３９が開放さ
れ、オイルは第１オリフイス通路３９を通して左
側の室２５Ｂから右側の室２５Ａに流出する。ま
た、ダンパー本体２６が上記Ａ方向とは反対向き
に変位されようとすると、今度は、第２逆止弁４
４が開作動され、第１オリフイス通路３８が開放
される。上記いずれの場合にも、回転弁３６の非
合致位置では、ダンパー本体２６の変位は、第
１、第２オリフイス通路３８，３９のいずれか一
方のみによつて規制されるため、ダンパー本体２
６の変位は緩慢となる、即ちダンパー装置１５の
減衰力は大となるのである。

これに対し、前記の如く、回転弁３６のオリフ
イス通路３５と支持ロツド２７の連通路３７とが
合致した場合には、内筒２５内の左、右の室２５
Ｂ，２５Ａはオリフイス通路３５一連通路３７の
経路でも連通されるため、両室２５Ａ，２５Ｂ間
のオイル流通量は、大幅に増加することとなる。
このため、ダンパー本体２６の変位は比較的早く
なり、ダンパー装置１５の減衰力が低下される。

以上のように、可逆式ステツプモータ１６およ
び回転ロツド３３に支持された回転弁３６は、ダ
ンパー装置１５の減衰力を変化させる調整手段を
構成する。

また、上記の如きダンパー本体２６と支持ロツ
ド２７との間の相対変位にともなう内筒２５の内
部容積の増減は、内筒２５の外周に両端を気密に
固着したラバー等の弾性材よりなる円筒状のダイ
ヤフラム４６によつて吸収される。このダイヤフ
ラム４６と内筒２５との間には、空気等のガスが
封入されている。このダイヤフラム４６は、ダン
パー本体２６が図の右方向Ａに変位され、内筒２
５内の容積が支持ロツド２７によつて減少され、
その減少分に等しいオイルが内筒２５の左端に装
着した流量調整弁４７を介して、内筒２５と外筒
２４との間の室２４Ａ内に流入すると、その流入
分だけ収縮する。逆に、ダンパー本体２６が図の
左方向に変位される場合には、流量調整弁４７を
介して、内筒２５と外筒２４との間の室２４Ａ内
に貯えていたオイルを内筒２５の左側の室２５Ｂ
に送り込んで、内筒２５内の容積の増大に対応す
る。

次に、上記可逆式ステツプモータ１６の駆動制
御回路について説明する。

第５図に示すように、可逆式ステツプモータ１
６は、該モータ１６の回転に連動する一対の円弧
状可動接点４８，４９を備えており、一方の（第
５図の左側の）可動接点４８に対しては、２つの
固定接点５０，５１が設けられ、他方の（右側
の）可動接点４９に対しては１つの固定接点５２
が設けられている。上記２つの固定接点５０，５
１は、対応する可動接点４８が図に実線で示す第
１回転位置イにあるときには、両方の固定接点５
０，５１が同時に可動接点４８に接触する一方、
図に仮想線で示す第２回転位置ロでは、一方の固
定接点５０は可動接点４８と接触せず、他方の固
定接点５１のみ接触するようになつている。な
お、他方の可動接点４９はその回転位置のいかん
を問わず固定接点５２と接触するようになつてい
る。

上記２つの固定接点５０，５１は、駆動電源５
３の正極、負極に夫々接続された切替接点５４
ａ，５４ｂを有する第１リレースイツチ５４の共
通接点５４ｃに、並列かつ互いに逆向きに接続さ
れた逆流防止用のダイオード５５，５６を介して
夫々接続されている。また、いま一つの固定接点
５２は、上記駆動電源５３の正極および負極に
夫々接続された切替接点５７ａ，５７ｂを有する
第２リレースイツチ５７の共通接点５７ｃに接続
されている。

これら第１、第２リレースイツチ５４，５７の
各リレーコイル５４Ｘ，５７Ｘは、例えばマイク
ロコンピユータの一部によつて構成されるリレー
制御部５８によつてオン・オフが制御されるよう
になつており、第１、第２リレースイツチ５４，
５７は第１リレースイツチ５４の共通接点５４ｃ
が、駆動電源５３の負極に接続されているときに
は、第２リレースイツチ５７の共通接点５７ｃが
駆動電源５３の正極に接続されるようになつてお
り（図示の状態）、図示の状態から、第１、第２
リレースイツチ５４，５７が同時に切替えられる
と、駆動電源５３に対する接続関係が逆転するよ
うに切替えられる。

上記リレー制御部５８は、ステアリング系統の
動力伝達部材の変位を検出する検出手段を構成す
る少なくとも一つ以上のセンサ、具体的には、ス
テアリングホイール角度（以下単にステアリング
角度という。）Θ_Hを検出するステアリング角度セ
ンサ５９、或いは前記ピニオン１３とともにステ
アリングギヤ装置１２を構成するラツクを備えた
タイロツド９の変位を検出する変位センサ６０等
の出力を入力とし、これらセンサ類５９，６０の
各出力の少なくとも一つ、或いはこれら出力の組
合せさらには各出力の微分値との組合せから、ス
テアリング系統が操舵状態にあるか非操舵状態に
あるかを判定して、上記２つのリレーコイル５４
Ｘ，５７Ｘのオン、オフをその判定にしたがつて
制御する。即ち、このリレー制御部５８は、検出
手段の出力を受けて、ダンパー装置１５の調整手
段にステアリング系統の動作状態に応じた制御信
号を発する制御部を構成する。なお、上記ステア
リング角度センサ５９および変位センサ６０は、
操舵の方向（右旋、左旋）のいかんを問わず常に
正の値（絶対値）を出力するものとする。

上記リレー制御部５８における各センサ５９，
６０の各出力信号の処理方式としては、各出力信
号とその微分信号とを併用し、両信号の組合せで
操舵時と非操舵時とを判別することが、制御の応
答性および安定性を確保するうえで好ましい。

これを、ステアリング角度センサ５９によつて
検出されるステアリング角度Θ_Hについて説明す
る。

いま、ステアリングホイールが中立位置（直進
位置）から比較的緩やかに操作されて一回の操舵
が終了した場合を考えると、第６図に示すよう
に、ステアリング角度Θ_Hが、操舵時であること
を判定するため予め設定したしきい値ａに達する
までには若干のタイムラグが存在することとな
る。しかしながら、第６図に示すように、ステ
アリング角度Θ_Hの微分値Θ〓_Hは、ステアリング操
作を開始した瞬間に、操舵時であることを判定す
るため予め設定したしきい値ｂより大きい値にな
つている。

したがつて、ステアリング操作開始時には、ス
テアリング角度Θ_Hの微分値Θ〓_Hを優先させれば、
操作の開始をタイムラグなしに検出することがで
きる。

一方、ステアリングホイールの戻りに応じてス
テアリング角度Θ_Hが最大値に達して減少し始め
ると、微分積Θ〓_Hは、プラス値からマイナスの値
に反転し、プラスのしきい値ｂからマイナスのし
きい値−ｂを越えるまの間に若干のタイムラグが
存在する。

しかしながら、その場合には、ステアリング角
度Θ_H自体は、しきい値ａより大きい値となつて
いるのでステアリング角度Θ_Hを優先させれば、
依然としてステアリング操作時であると判別する
ことができる。

また、ステアリング操作の最終段では、ステア
リング角度Θ_Hがしきい値ａ以下になつてから零
に達するまでの僅かのタイムラグの間、微分値
Θ〓_Hの絶対値は依然としてしきい値｜−ｂ｜より
大きい値を有しているので、この間においても、
ステアリング操作が完了していないことを検出す
ることができる。

以上のように、ステアリング角度Θ_Hとその微
分値Θ〓_Hとを相補的に組合せれば、操舵時を応答
性よくかつ確実に検出することができることとな
る。

この事情は、タイロツド９の変位量を検出する
場合についても同様である。

第７図に、ステアリング角度Θ_Hとその微分値
Θ〓_Hとによりステアリング操作時を判別する論理
回路の一例を示す。

第７図において、５９は前記ステアリング角度
センサ、６２は該センサ５９の出力信号を微分す
る微分回路、６３はステアリング角度Θ_Hが基準
電源によつて与えられるしきい値ａを越えて大き
くなつたとき“High”を出力する第１比較器、
６４は微分回路６２の出力即ちステアリング角度
Θ_Hの微分値Θ〓_Hが基準電源によつて与えられるし
きい値ｂより大きいときに“High”を出力する
第２比較器、６５はインバータ６６によつて反転
された微分値（−Θ〓_H）を基準電源によつて与え
られるしきい値ｂと比較してそれより大きいとき
に“High”を出力する第３比較器、６７はこれ
ら第１、第２、第３比較器６３，６４，６５の各
出力を入力とする３入力オア回路である。

上記の構成とすれば、３入力オア回路６７の出
力は、ステアリング角度Θ_Hがしきい値ａより大
きいとき、微分値Θ〓_Hがしきい値ｂより大きいと
き或いはしきい値（−ｂ）より小さいとき（絶対
値としてはしきい値ｂより大きいとき）のいずれ
かであるときには“High”となり、これによつ
てステアリング操作時であることが判別しうるこ
ととなる。

以上は、操舵時をハードとしての回路によつて
判別するものであるが、第５図に示したリレー制
御部５８では、上記論理をソフトのプログラムと
して組込んでおけばよい。

再び第５図にもどつて、いま、第５図に示す状
態が、非操舵時に対応するとした場合、その状態
から、運転者がステアリングホイールを操作して
操舵を行なうと、リレー制御部５８は、ステアリ
ング角度センサ５９、或いはタイロツド９の変位
センサ６０の出力から操舵時であると判定し、第
１、第２リレースイツチ５４，５７の各リレーコ
イル５４Ｘ，５７Ｘをオンし、第１、第２リレー
スイツチ５４，５７を同時に切替える。このた
め、可逆式ステツプモータ１６の給電経路が反転
され、可逆式ステツプモータ１６は、第５図に可
動接点４８，４９の回転方向として示すように、
反時針廻り方向ACに回転され、可動接点４８，
４９が仮想線で示す第２回転位置ロまで回転され
ると、一つの固定接点５０と可動接点４８とが非
接触となつて、可逆式ステツプモータ１６が断電
されその位置に停止する。

この可逆式ステツプモータ１６の一回の所定角
度の回転により、ダンパー装置１５は、第３図に
示す状態、即ち、回転ロツド３３に支持した回転
弁３６のオリフイス通路３５が支持ロツド２７の
連通路３７と合致した状態に切替えられ、その結
果、ダンパー装置１５の減衰力が減少される。つ
まり、ダンパー装置１５の減衰力は、大から小へ
と切替えられる。

そして、操舵が完了して直進を開始すると、再
び、リレー制御部５８により、第１、第２リレー
スイツチ５４，５７が、第５図の状態に切替えら
れ可逆式ステツプモータ１６は、第５図の時針回
り方向Ｃに回転され、いま一つの固定接点５１と
可動接点４８とが非接触となつて、可逆式ステツ
プモータ１６が断電されてその位置に停止し、そ
の結果、回転弁３６のオリフイス通路３５と支持
ロツド２７の連通路３７との連通が遮断され、ダ
ンパー装置１５の減衰力は再び強められる。

以上のように、ステアリング系統が操舵状態に
あるときには車体とタイロツド９との間に設けた
ダンパー装置１５の減衰力が弱められるので、ス
テアリングホイールの操作は、ダンパー装置１５
による抵抗を受けることなく楽に行なえる。一
方、ステアリング系統が非操舵状態にあるとき、
即ち直進時には、ダンパー装置１５の減衰力は強
められるので、ダンパー装置１５により、操舵輪
１に作用する外乱が減衰もしくは吸収され、直進
安定性が向上されるとともに異常振動（ステアリ
ングホイールのふらつき）が確実に抑制される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、各々本発明の実施例に
かかる自動車のステアリング装置の要部背面図お
よび平面図、第３図は第１図、第２図に示したダ
ンパー装置の一例を示す断面図、第４図は第３図
の一部拡大断面図、第５図はダンパー装置の可逆
式ステツプモータの駆動制御回路を示す回路図、
第６図，は夫々操舵時のステアリング角度
Θ_Hおよびその微分値の変化を示すグラフ、第７
図は操舵時を判別する判別回路の一例を示す回路
図である。１……操舵輪、９……タイロツド、１２……ス
テアリングギヤ装置、１５……ダンパー装置、１
６……可逆式ステツプモータ、３３……回転ロツ
ド、３６……回転弁、５４，５７……第１、第２
リレースイツチ、５８……リレー制御部、５９…
…ステアリング角度センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

１操舵輪に連結されたタイロツドと、タイロツ
ドをステアリングギヤ装置を介して作動させるス
テアリングホイールと、タイロツドと車体との間
に設けられた減衰力可変なダンパー装置と、ダン
パー装置の減衰力を変化させる調整手段と、ステ
アリング系統の動力伝達部材の変位を検出する検
出手段と、ステアリング系統の動力伝達部材の変
位の変化速度を検出する変化速度検出手段と、該
両検出手段の出力を受け、動力伝達部材の変位が
所定値以上あるいは、動力伝達部材の変位の変化
速度が所定値以上となる時に、操舵信号を出力す
る判別手段と、該判別手段の出力を受け、操舵時
減衰力を小さくする信号を、非操舵時減衰力を大
きくする信号を調整手段に発する制御部とからな
る自動車のステアリング装置。