JPH0231974A - 車両用パワステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は車両用パワステアリング装置に関するものであ
る。

従来の技術 自動車等の車両において、ステアリングホイールと操舵
車輪とを一定の減速ギヤを介して結合しステアリングホ
イールの回転操作により操舵車輪を転舵作動させるよう
構成すると共に、ステアリングホイールから操舵車輪に
至る操舵トルク伝達系統に電動モータ或は油圧シリンダ
等の操舵補助力附与手段を設け、ステアリングホイール
の操舵トルクに応じて上記操舵補助力附与手段が作動し
操舵方向へのパワアシストを行うよう構成し、これによ
り操舵力の軽減をはかるようにしたものは、パワステア
リング装置と称されて従来より種々のものが開発され（
例えば実開昭６２−４００７７号公報参照）一般に用い
られている。

発明が解決しようとする課題 操舵補助力附与手段をもたない旧来のステアリング装置
においては、操舵力の関係から操舵車輪の左右最大転舵
角（ロック中トウ令ロック）までステアリングホイール
を２回転〜２．５回転まわさなければならない程度の減
速比が必要であり、従来のパワステアリング装置はこの
ような減速比に設定されているステアリング装置に操舵
補助力附与手段を設けた構成となっているので、操舵力
は軽減されるとは言うものの、ステアリングホイールの
操作角は依然として大きいままであると言う課題を有し
ている。

課題を解決するための手段 本発明は、ステアリングホイールを操舵車輪を転舵させ
る為のステアリング機構から切離し、操舵車輪はモータ
或は油圧機器等のアクチュエータにて転舵するよう構成
すると共に、ステアリングホイールの右および左への操
舵力を受けて弾性変形しその弾性変形量に応じて電気的
性質を変える感圧弾性部材を車体側部材にスプリングに
よりばね支持させて取付け、該感圧弾性部材の電気的性
質の変化量から操舵車輪を転舵させるべき方向と転舵角
を演算回路が演算にて求め、該演算回路の信号によって
上記アクチュエータが作動して操舵車輪を転舵させるよ
う構成したものである。

又上記において、スプリングと並列にダンパを介装した
構造としたものである。

作　　　用 上記により、ステアリングホイールの操舵力および操舵
量を共に少なくすることができ、運転操舵が容易となる
と共に、感圧弾性部材を支持するスプリングのばね定数
を変えることにより好みの操舵フィーリングを得ること
ができる。

又ダンパをスプリングと並列に介装したことにより、急
速操舵時の初期の感圧弾性部材の弾性変形量が大きくな
り、それによりアクチュエータ作動の立ち上りが良くな
り、操舵車輪の転舵速度が速くなり、追従性が良好とな
る。

実施例 以下本発明の実施例を対間を参照して説明する。

第１，２図において、１はステアリングホイール、２は
シャフトであり、該シャフト２は例えば車体部材に固定
されたコラム等の車体側部材に軸受４を介して回転可能
に支持され、ステアリングホイール１をまわすと該シャ
フト２は一体となって回転する。

上記シャフト２の先端部分には平板状のブレード３が例
えば左右に突設されている。

５は圧力に応じて弾性変形する弾性体よりなり該弾性変
形量に応じて電気的性質例えば電気抵抗値を変える感圧
弾性部材である。

該感圧弾性部材５は４個それぞれスプリング７により車
体側部材９にばね支持され、上記左右のブレード３の表
裏両面にそれぞれ所定の圧力にて圧接した状態に組付け
られる。６はスプリングシートである。

第２図において、例えば左側のブレードを３１、右側の
ブレードを３Ｒとし、該左右のブレード３Ｌ、３Ｒのそ
れぞれの上面および下面に圧接する感圧弾性部材を５１
　＊　５２　Ｉ　５３ｒ　５　ａとし、これらをばね支
持するスプリングシートおよびスプリングを６１．６２
，６３．６４および７１゜７２．７３，７．　　とする
・ ８Ｌ１８Ｒは左側の上下いずれか一方および右側の上下
いずれか一方のスプリングシートと車体側部材９との間
に介装されたダンパである。

尚上記各感圧弾性部材はブレードへの圧接面において該
ブレードにそれぞれ固着され、各感圧弾性部材と各スプ
リングシート、および該各スプリングシートと各スプリ
ング、更には各スプリングと車体側部材とはそれぞれ固
定されており、又ダンパはその一端をスプリングシート
に他端を車体側部材にそれぞれ揺動可能に結合されてい
るものとする。

上記ステアリングホイール１およびシャフト２は操舵車
輪とは連結されておらず、該ステアリングホイールｌを
回動させるとシャフト２およびブレード３１，３Ｒが一
体となって回動しその回動力つまりステアリングホイー
ル１の操舵力を感圧弾性部材５１，５２，５３．５４の
電気的性質変化量として取り出させるものである。

即ち、ステアリングホイールｌを例えば右方向に回動操
作するとブレード３Ｌ、３Ｒは第２図において時計廻り
方向に回動して左上および右下の感圧弾性部材５１と５
４に作用する圧力は増大して圧縮方向に変形し左下およ
び右上の感圧弾性部材５２と５３に作用する圧力は減少
して伸び方向に変形し、それぞれの電気的性質例えば電
気抵抗値がその弾性変形量に応じて変化する。ステアリ
ングホイールｌを左方向に回動操作したときは上記とは
逆に左下および右上の感圧弾性部材５２と５３に作用す
る圧力が増大し左上および右下の感圧弾性部材５１　と
５４に作用する圧力は減少してそれぞれの電気抵抗値が
変化する。

上記各感圧弾性部材５１　＋　５２　＋　５３−５４の
各電気抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ，の変化は、例えば
第３図に示すようなブリー、ジ回路１０の出力として検
出される。該出力はアンプｌ　１　、　Ａ−Ｄコンバー
タ１２を介して演算回路１３に入力され、該演算回路１
３は予じめ記憶しているデータに基づき該入力値から操
舵すべき方向と操舵すべき角度を演算にて求め、その求
めた値と実際の操舵車輪の転舵角度（転舵方向を含む）
を検出する転舵角センサ１４よりＡ−Ｄコンバータ１５
を介して入力される信号から求めた操舵車輪のその時点
での実舵角との差δを演算し、その差δに応じた信号を
モータ駆動回路１６に出力し、モータ１７を駆動させる
。

操舵車輪を実際に転舵させるステアリング機構としては
、図示は省略しているが、ラックピニオン式又はボール
スクリュ式等従来より公知の任意のステアリング機構が
用いられ、上記モータ１７はラックピニオン式の場合は
ラックシャフトに噛合うビニオンを、ボールスクリュ式
の場合はボールスクリュに噛合うウオームを、ウオーム
ギヤとウオームホイール等よりなる公知の減速機構を介
して回転駆動し、操舵車輪を転舵させ上記差δがゼロに
なると演算回路１３の信号出力はゼロとなりモータ１７
は停止し転舵作動は停止する。

転舵状態からステアリングホイール１を中立状態に戻し
て行くと感圧弾性部材５１，５２，５３゜５４に作用す
る圧力は上記転舵状態から相互間の圧力差が減少して行
く方向に変化し、その変化に応じて電気抵抗値Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ＋も変化し、ブリッジ回路１０の出力もゼ
ロに向かって変化し、演算回路１３が信号を発してモー
タ１７を前記転舵時とは逆方向に駆動させ、操舵車輪を
中立状態に戻す。

上記のように本発明においては、ステアリングホイール
１を操舵車輪と連結せず、該ステアリングホイール１の
操舵力を検知する感圧弾性部材の電気的性質の変化から
操舵車輪を転舵させようとする転舵角を演算する演算回
路の指令信号によってモータが操舵車輪を転舵作動させ
るよう構成したもので、これにより操舵力の軽減に加え
ステアリングホイールの必要操舵角を従来のものよりは
るかに小さくすることができるものである。

又本発明では４個の感圧弾性部材をそれぞれスプリング
を介して車体側部材に取付けた構造としているので、該
感圧弾性部材に直列に配設されているスプリングのばね
反力がステアリングホイールに作用し、該スプリングの
ばね定数を変えることによって種々の操舵フィーリング
を選定することができ、容易に好みの操舵フィーリング
を持ったステアリング装置を得ることができる。

更に上記スプリングと並列にダンパ８を設けたことによ
り、ステアリングホイール１の回動速度があまり速くな
い通常運転時は該ダンパ８はスプリングの伸縮に追従し
てほとんど抵抗なく伸縮作動し、スプリングと感圧弾性
部材とが直列ばねとして弾性変形し感圧弾性部材が自身
の弾性変形量に応じて電気抵抗値を変化させることは前
述した通りであるが、ステアリングホイールｌを急速に
回動操作した緊急操舵時は、ダンパ８の伸縮抵抗が増大
し、瞬間的には感圧弾性部材５１　と５４の各スプリン
グシート６１　と６４が車体側部材９にほとんど固定さ
れた状態となって操舵力に対する感圧弾性部材５１と５
４の圧縮方向および伸び方向の弾性変形量は大きくなり
、その後ダンパが追従して伸縮作動することによって感
圧弾性部材５１．５４とスプリング７１．７４　との直
列ばねの状態に戻り感圧弾性部材の弾性変形量は前記し
た通常運転時の場合と同じ状態に戻り、上記急速操舵し
たときの操舵初期の感圧弾性部材５１．５４の瞬間的な
大きな弾性変形量によってブリッジ回路１０の操舵初期
の出力は瞬間的に大となり、モータ駆動の立ち上りが速
くなり急速操舵に対応して操舵車輪の急速転舵が行われ
る。

又車速を検出する車速センサの車速信号を上記演算回路
１３にインプットし、ブリッジ回路１０の出力即ちステ
アリングホイールの操舵力に対する操舵車輪を転舵させ
るべき転舵角の比を車速に応じて変更制御させるように
することもできる。

上記感圧弾性部材としては、上記実施例のように弾性変
形量に応じて電気抵抗Ｒが変るもののほか、弾性変形量
に応じて電気容量Ｃ１或はインダクタンスＬが変る電気
容量型或は差動変圧器型等、弾性変形量に応じて電気的
性質が変わる任意のものを採用し得る。又上記感圧弾性
部材の電気的性質の変化を電気的信号に変換する回路も
第３図示のブリッジ回路に限らず上記電気的性質の種類
に応じて従来より公知の任意の回路を使用できる。

更に図示実施例では操舵車輪を転舵作動させるアクチュ
エータとしてモータを使用した例を示しているが、該ア
クチュエータとしてはモータ以外に例えば油圧シリンダ
等の油圧機器を用いて操舵車輪を転舵させるようにして
も良く、この場合は演算回路１３の信号によって油圧機
器の作動用バルブの開閉制御或は供給油圧通路の開度制
御を行うことにより上記モータの場合と同様の機能を果
すことができる。ダンパ８としては、シリンダ内に流体
を充填しピストンに設けた流体流通路を通る該流体の流
通抵抗によって減衰力を発生する従来より公知のダンパ
を使用できる。

転舵角センサ１４としては、例えばラックピニオン式の
ステアリング機構であればラックシャフトの軸方向摺動
変位量を、ボールスクリュ式の場合はピットマンアーム
又はアイドラアーム等の揺動アームの揺動角変位量を、
上記のようにアクチュエータとして油圧シリンダを用い
る場合は油圧シリンダのピストンの摺動変位量を検出す
るポテンショメータ等、ステアリング機構の作動変位量
を検出できる従来より公知の任意のものを採用できる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、ステアリングホイールの
操舵力を感圧弾性部材とスプリングとの直列ばねにて受
け、該ステアリングホイールから加えられる回転力によ
り上記感圧弾性部材が弾性変形してその電気的性質が弾
性変形量に応して変化し、その電気的性質の変化量から
操舵車輪を転舵させるべき転舵方向と転舵角を演算回路
が演算にて求めて信号を発し、該信号によってモータ等
の７クチユエータが作動して操舵車輪を上記演算にて求
めた転舵方向と転舵角通りに転舵させるようにしたこと
により、ステアリングホイールの操舵力の軽減に加え、
従来に比し小なるステアリングホイール操作角であらゆ
る転舵操作を行うことができ、車両の運転が非常に楽に
なると共に、感圧弾性部材と直列のスプリングのばね定
数を変えることにより好みの操舵フィーリングを持った
ステアリング装置を得ることができる。

又上記スプリングと並列にダンパを配設することにより
、ステアリングホイールを急速操舵したときのアクチュ
エータ作動の立ち上りを良くシ、操舵速度に応じた操舵
車輪の転舵速度を得ることができ、又演算回路に車速の
情報をインプットさせることにより操舵力に対する転舵
角の比を車速に応じて変更制御することも容易である等
、実用上多大の効果をもたらし得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すものでステアリングホ
イール部の側面概略図であり、第２図は第１図のｘ−ｘ
断面図である。第３図は制御回路の一例を示すブロック
図である。 １・・・ステアリングホイール、２・・・シャフト、３
・・・ブレード、５・・・感圧弾性部材、６・・・スプ
リングシート、７・・・スプリング、８・・・ダンパ、
９・・・車体側部材、１０・・・ブリッジ回路、１３・
・・演算回路、１４・・・転舵角センサ、１７・・・モ
ータ。 以　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ステアリングホィールと、該ステアリングホィ
   ールの右および左への操舵力を受けて弾性変形しその弾
   性変形量に応じて電気的性質を変える感圧弾性部材と、
   該感圧弾性部材と車体側部材との間に介装されたスプリ
   ング と、上記感圧弾性部材の電気的性質の変化量から操舵車
   輪を転舵させるべき転舵方向と転舵角を演算にて求め信
   号を発する演算回路 と、該演算回路の信号によって作動し操舵車輪を転舵さ
   せるアクチュエータとからなることを特徴とする車両用
   パワステアリング装 置。
2. （２）、請求項（１）において感圧弾性部材と車体側部
   材との間にスプリングと並列にダンパを介装したことを
   特徴とする車両用パワステアリング装置。