JPH0238427B2 - Jidoshanosutearingusochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車において通称パワーステアリ
ングと呼ばれるパワーアシストを備えたステアリ
ング装置に関し、特にハンドル舵角と車輪舵角と
の比すなわちステアリング比が車速に応じて可変
になるようにしたものに関する。

従来より、自動車のステアリング装置として、
ハンドルと車輪とをハンドルの回転操舵に応じて
車輪を変向させるように連結するステアリングリ
ンケージの途中に、上記ハンドルの操舵力を補助
するパワーアシストを介設して、ハンドルの操舵
力を軽減するようにしたものはよく知られてい
る。

ところで、ハンドルの操舵において、低速走行
時にはハンドル舵角と車輪舵角との比であるステ
アリング比をできるだけ小さく設定して、ハンド
ルの僅かな回転操舵によつて車輪に大きな舵角を
得、運転者の疲労軽減を図る一方、高速走行時に
は上記ステアリング比を大きく設定して、ハンド
ルの切りすぎや横風、路面不整等の外乱による影
響を防止し、走行安定性を確保することが要求さ
れる。しかるに、上記従来のパワーアシストを備
えたステアリング装置では、全車速領域に亘つて
ステアリング比がほぼ一定であるため、上記低速
走行時と高速走行時との両要求を同時に満たすこ
とは不可能であり、双方の中間的なステアリング
比に設定されていた。

そのため、従来、上記両要求を同時に満たすべ
く、例えば特開昭55−91454号公報に開示される
ように、ステアリングリンケージのハンドルとパ
ワーアシストとの間にあつて回転によつて操舵力
を伝達する部分にトーシヨンバー形成よりなる弾
性系を介設して、ハンドルの操舵力に応じて上記
弾性系を弾性変形させて両者間に回転変位を与え
ることにより、ステアリング比を車速に応じて可
変とし、低速走行時には弾性系の小弾性変形量に
よつてステアリング比を小さくする一方、高速走
行時には弾性系の大弾性変形量によつてステアリ
ング比を大きくするようにしたものが提案されて
いる。

しかるに、上記提案のものでは、ステアリング
リンケージに弾性系を介設した関係上、ステアリ
ングリンケージ自体の機械的な遊び（リンクの連
結部での遊びやラツクとピニオンとの噛合部での
遊び等）に加えて、弾性系の撓みによる遊びが増
加するため、全体としてハンドル操舵中央付近で
の遊び領域（舵角不感帯）が増加することにな
り、その結果、特に高速走行時、高速直進時の外
乱修正や走路変更時の収束性等に対する応答性の
悪化により走行上危険であるという問題が生じ
る。

そこで、本発明は斯かる点に鑑みてなされたも
ので、上記のようにステアリングリンケージに介
設した弾性部材にセツト荷重を付与することによ
り、ハンドル操舵の遊びうち弾性部材の撓みによ
る遊びをなくして舵角不感帯の増加を抑え、ハン
ドル中央付近の操舵応答性を改善することを目的
とするものである。

この目的を達成するため、本発明では、上記の
ようなパワーアシストを備えた自動車のステアリ
ング装置において、ステアリングリンケージのハ
ンドルとパワーアシストとの間にあつて回転によ
つて操舵力を伝達する部分を分割し、両者を弾性
部材によつて連結するとともに、左右操舵方向の
各々に設けた弾性部材にセツト荷重を付与し操舵
の中立位置において互いに他方側への撓みを規制
する拘束手段を設けて、ハンドルの操舵力が設定
値以上のときにのみ弾性部材を弾性変形させて両
者の間に回転変位を与えるようにしたものであ
る。

以下、本発明の最適実施例を図面に従つて詳細
に説明する。

第１図において、１は自動車のハンドル、２，
２は自動車の前輪を構成する左右の車輪で、上記
ハンドル１にはステアリングシヤフト３の上端が
連結され、該ステアリングシヤフト３の下端には
中間軸４を介して、ピニオンとラツクとからなり
上記ステアリングシヤフト３の回転運動を車体左
右方向の直線運動に変換するギヤ部５が連結さ
れ、さらに該ギヤ部５のラツクの左右両端はそれ
ぞれタイロツド６，６を介して、車輪２，２を支
持するナツクルアーム７，７に連結されており、
上記ハンドル１の回転操舵に応じてステアリング
シヤフト３および中間軸４を回転させ、この回転
をギヤ部５で左右移動に変えタイロツド６，６を
介して車輪２，２を左右方向に変向させるように
したステアリングリンケージ８が構成されてい
る。

また、９は上記ステアリングリンケージ８の途
中においてギヤ部５のラツク部分に介設されたパ
ワーアシストであつて、該パワーアシスト９は、
例えばエンジンによつて回転駆動されて油圧を発
生するオイルポンプ１０と、上記ラツクと一体に
構成され、ハンドル１の操舵入力を検知した際に
該オイルポンプ１０からの油圧によつて作動する
シリンダ部１１とを備え、ハンドル１の操舵時、
該ハンドル１の操舵力をギヤ部５のラツク部分に
おいて倍力化して補助するように構成されてい
る。尚、１２，１２は左右の車輪２，２に設けら
れたサスペンシヨン、１３はオイルポンプ１０の
オイルパイプである。

そして、上記ステアリングリンケージ８のハン
ドル１とパワーアシスト９との間にあつて、回転
によつて操舵力を伝達する部分であるステアリン
グシヤフト３は上下に分割され、両者はカツプリ
ング１４を介して連結されている。

すなわち、上記カツプリング１４の構造は第２
図および第３図に示されている。同図において、
上下に分割されたステアリングシヤフト３のうち
上部ステアリングシヤフト３ａの上端部はハンド
ル１に連結固定され、下端部はベアリング１５，
１５を介してカツプリング本体１６に回転自在に
支承されている。また、上部ステアリングシヤフ
ト３ａの下端部にはピン１７が、両端をステアリ
ングリンケージ８の回転軸としての該シヤフト３
ａに直交する方向に突出せしめて挿着され、該ピ
ン１７の両端部は球形状頭部１７ａ，１７ａに形
成されている。一方、上記カツプリング本体１６
の下部には下部ステアリングシヤフト３ｂの上端
部が連結固定されているとともに、カツプリング
本体１６の中央部には上記ピン１７の所定範囲の
回動を許容する扇形状の切欠き部１８が設けら
れ、該切欠き部１８の側端縁によつて、据切りや
急操舵のような操舵トルクが大きいとき、ピン１
７の所定回動角度以上の回動を規制するストツパ
ー部１９を構成している。さらに、カツプリング
本体１６の上記ピン頭部１７ａ，１７ａの回動周
方向には一対の平行なスプリング装入孔２０，２
１が貫通して穿設されている。該各スプリング装
入孔２０，２１内には、各々ピン頭部１７ａの両
側に当接しスプリング装入孔２０，２１内を摺動
可能な円周状のカラー２２，２２が設けられてい
るとともに、各スプリング装入孔２０，２１の両
端にはアジヤストスクリユー２３，２３が螺動可
能に螺合されており、各アジヤストスクリユー２
３，２３とカラー２２，２２との間には弾性部材
としての第１および第２コイルスプリング２４，
２５が介装されている。つまり、各スプリング装
入孔２０，２１に装着された第１および第２コイ
ルスプリング２４，２５は互いに相反する回転方
向に対して弾性作用を有し、第１コイルスプリン
グ２４は第３図で反時計方向の回転力に対して弾
性変形する一方、第２コイルスプリング２５は第
３図で時計方向の回転力に対して弾性変形するよ
うに配置されているとともに、各コイル中心がス
テアリングリンケージ８の回転軸としてのステア
リングシヤフト３に略垂直な平面内にかつ該ステ
アリングシヤフト３の略周方向に位置するように
配置されている。よつて、上記上部ステアリング
シヤフト３ａと下部ステアリングシヤフト３ｂと
はカツプリング１４内に内蔵した相反する回転方
向に対して弾性作用を有する二対（計４つ）のコ
イルスプリング２４，２４，２５，２５によつて
連結されている。

さらに、上記カツプリング１４において、各ス
プリング装入孔２０，２１には、ピン頭部１７
ａ，１７ａに対峙して、各カラー２２，２２のコ
イルスプリング２４，２５付勢方向の移動つまり
該各コイルスプリング２４，２５の撓み（伸び）
を規制するストツパーピン２６，２７が配設され
ており、各コイルスプリング２４，２５を所定圧
に圧縮して該各コイルスプリング２４，２５に所
定のセツト荷重を付与し操舵の中立位置において
互いに他方側への撓みを規制するようにした拘束
手段２８を構成している。以上のカツプリング１
４および拘束手段２８によつて、ハンドル１の操
舵力が設定値より小さいときにはコイルスプリン
グ２４，２５のセツト荷重によつて上部ステアリ
ングシヤフト３ａおよびピン１７は回転せず、ハ
ンドル１の操舵力が設定値以上になると、コイル
スプリング２４，２５のセツト荷重に抗して上部
ステアリングシヤフト３ａおよびピン１７が回転
し、ピン頭部１７ａ，１７ａを介してコイルスプ
リング２４，２５を弾性変形させるとともに、該
コイルスプリング２４，２５を介してカツプリン
グ本体１６および下部ステアリングシヤフト３ｂ
を回転させることにより、上部ステアリングシヤ
フト３ａと下部ステアリングシヤフト３ｂとの間
にハンドル１の操作力に応じた回転変位を与える
ように構成されている。

次に、上記実施例の作動について説明すれば、
走行時、ハンドル１を設定値以上の操舵力でもつ
て回転操舵すると、カツプリング１４内における
第１又は第２コイルスプリング２４，２４又は２
５，２５のセツト荷重に抗して上部ステアリング
シヤフト３ａが回転するとともにピン１７が該シ
ヤフト３ａに略垂直な平面内を回転する。このピ
ン１７の回転に伴い、該ピン頭部１７ａ，１７ａ
にカラー２２，２２を介して当接する第１又は第
２コイルスプリング２４，２４又は２５，２５が
上記ハンドル１の操舵力に応じて弾性変形すると
ともに、該弾性変形したコイルスプリング２４，
２４又は２５，２５およびカツプリング本体１６
を介して下部ステアリングシヤフト３ｂは、上記
弾性変形量に応じた回転変位の遅れ位相差をもつ
て回転する。そして、該下部ステアリングシヤフ
ト３ｂの回転により中間軸４が回転し、ギヤ部５
で左右動に変換され且つパワーアシスト９で倍力
化されて、左右の車輪２，２が左右方向に所定の
舵角に変向される。

その場合、一般にパワーアシスト９を備えたス
テアリング装置ではハンドル１を回転させる操舵
トルクＴは横方向加速度Ｇが一定の場合には車速
に対してほぼ一定となる特性を有する。また、カ
ツプリング１４の無いものでは、ハンドル１の舵
角θおよび車輪２の舵角γは横方向加速度Ｇに対
して車速に応じて特性勾配が変化し、低速では高
勾配に、高速では低勾配となる、つまり横方向加
速度Ｇが一定のときには低速でのハンドル舵角
（θ）_lおよび車輪舵角（γ）_lは各々高速でのハンド
ル舵角（θ）_hおよび車輪舵角（γ）_hよりも大とな
る。（（θ）_l＞（θ）_h、（γ）_l＞（γ）_h）とともに
、ハ
ンドル舵角θと車輪舵角γとは車速に拘らず１対
１の比例関係となる、つまりカツプリング１４無
しのステアリング比R₀が一定となる特性を有す
る。さらに、ハンドル１の操舵トルクＴとカツプ
リング１４による回転変位角θ〓との関係は操舵ト
ルクＴの増大に比例して回転変位角θ〓が増大する
特性を有する。それ故、低速走行時のステアリン
グ比（Ｒ）_lは、 （Ｒ）_l＝（θ）_l＋（θδ）_l／（γ）_l＝（θ）_l／
（γ）_l＋（θδ）_l／（γ）_l となり、また、高速走行時のステアリング比
（Ｒ）_hは （Ｒ）_h＝（θ）_h＋（θδ）_h／（γ）_h＝（θ）_h／
（γ）_h＋（θδ）_h／（γ）_h となるが、ここで（θ）_l／（γ）_l＝（θ）_h／（γ）_h
＝R₀（一定）で あり、横方向加速度Ｇ＝一定のとき操舵トルクＴ
≒一定から（θδ）_l＝（θδ）_h＝一定であり、また
（γ）_l＞（γ）_hであるので、よつて、（Ｒ）_l＜（Ｒ
）_h
となる。すなわち、低速走行時にはステアリング
比が小さく、高速時にはステアリング比が大きい
という可変ステアリング比を得ることができる。

また、その際、上記上部ステアリングシヤフト
３ａと下部ステアリングシヤフト３ｂとを両者間
に回転変位を与えるように連結する各コイルスプ
リング２４，２５は、拘束手段２８（ストツパー
ピン２６，２７）によつて所定のセツト荷重が付
与されており、ハンドル１の操舵トルクＴが設定
値以上のときにのみ回転変位を与えるようにした
ので、上記コイルスプリング２４，２５のセツト
荷重をステアリングリンケージ８の摩擦等の抵抗
力に相当する所定操舵トルクT₀近傍に設定すれ
ば、車速およびハンドル舵角速度が一定の場合操
舵トルクＴおよび車輪舵角γに対するハンドル舵
角θの関係は第４図に示すような特性となる。す
なわち、第４図で実線で示す本発明例の特性は、
コイルスプリング２４，２５にセツト荷重を付与
しないもの（比較例）に較べて、車輪舵角γ＝0゜
（すなわちハンドル操舵中央付近）でのハンドル
舵角θ（遊び角）がθ₁だけ減少し、弾性系（カツ
プリング１４）のないもの（従来例）とほぼ同等
の遊び角θ₂となる。よつて、弾性系（カツプリン
グ１４）の介設による舵角不感帯の増加を小さく
抑えて、ハンドル操舵中央付近の操舵応答性を良
好なものとすることができ、小さいハンドル１の
操作に対しても車輪２，２を応答性良く動かすこ
とができ、その結果、特に高速走行時、高速直進
時の外乱修正や車線変更時の収束性等に対する応
答性を良くして走行安定性の向上を図ることがで
きる。尚、上記コイルスプリング２４，２５のセ
ツト荷重は、ステアリングリンケージ８の抵抗力
に相当する操舵トルクT₀より若干大きく設定す
る方が走行安定性の点で好ましい。

さらに、上記コイルスプリング２４，２５に対
するセツト荷重付与により、ハンドル舵角θに対
するステアリング比Ｒの関係は第５図に示すよう
な特性となる。すなわち、第５図の如く、ハンド
ル１の微小舵角付近では、ステアリング比Ｒは、
コイルスプリング２４，２５の撓みがないために
ステアリングギヤ部５によるステアリング比R₁
に小さくなるので、ハンドル操舵中央付近の遊び
領域（舵角不感帯）をより小さくすることが可能
であり、操舵応答性の向上を一層図ることができ
る。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その他種々の変形例をも包含するものであ
る。例えば、ステアリングリンケージ８に介設す
る弾性部材として、上記実施例でのコイルスプリ
ング２４，２５以外、トーシヨンビームあるいは
ラバー等が採用可能である。また、上記コイルス
プリング２４，２５に付与するセツト荷重は圧縮
荷重の他に引張荷重でもよい。

さらに、可変ステアリング比を得るための弾性
系（カツプリング１４）は、上記実施例の他、ス
テアリングリンケージ８のハンドル１とパワーア
シスト９との間にあつて回転によつて操舵力を伝
達する部分であれば任意の位置に介設してもよ
い。

以上説明したように、本発明によれば、パワー
アシストおよび可変ステアリング比を得るための
弾性系を備えた自動車のステアリング装置におい
て、該弾性系にセツト荷重を付与して、ハンドル
の操舵力が設定値以上のときにのみ回転変位を与
えるようにしたので、ハンドル操舵中央付近の遊
び領域（舵角不感帯）を可及的に小さくして、そ
の操舵応答性を向上させることができ、よつて可
変ステアリング比効果と相俟つて走行安全性の著
しい向上を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概
略構成を示す斜視図、第２図は要部のカツプリン
グ部分の拡大縦断面図、第３図は第２図の−
線断面図、第４図は操舵トルクおよび車輪舵角と
ハンドル舵角との関係を示す特性図、第５図はハ
ンドル舵角に対するステアリング比の関係を示す
特性図である。 １……ハンドル、２……車輪、３……ステアリ
ングシヤフト、３ａ……上部ステアリングシヤフ
ト、３ｂ……下部ステアリングシヤフト、５……
ギヤ部、８……ステアリングリンケージ、９……
パワーアシスト、１４……カツプリング、１６…
…カツプリング本体、１７……ピン、１７ａ……
ピン頭部、２４……第１コイルスプリング、２５
……第２コイルスプリング、２６，２７……スト
ツパーピン、２８……拘束手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハンドルと車輪とを連結し、ハンドルの回転
   操舵に応じて車輪を変向させるステアリングリン
   ケージと、該ステアリングリンケージの途中に介
   設され、上記ハンドルの操舵力を補助するパワー
   アシストとを備えた自動車のステアリング装置に
   おいて、上記ステアリングリンケージのハンドル
   とパワーアシストとの間にあつて回転によつて操
   舵力を伝達する部分を分割し、両者を弾性部材に
   よつて連結するとともに、左右操舵方向の各々に
   設けた弾性部材にセツト荷重を付与し操舵の中立
   位置において互いに他方側への撓みを規制する拘
   束手段を設け、ハンドルの操舵力が設定値以上の
   ときにのみ弾性部材を弾性変形させて両者の間に
   回転変位を与えるようにしたことを特徴とする自
   動車のステアリング装置。