JPH0372505B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車のステアリング装置に関し、
特にハンドルの操舵速度に応じてハンドル舵角と
車輪舵角との比すなわちステアリング比が変化す
るようにしたものに関する。

従来より、この種のステアリング装置として、
例えば特公昭53−10731号公報等に開示されてい
るように、ハンドルと車輪とを連結するステアリ
ングリンケージにおける回転によつて操舵力を伝
達する部分に、粘性又は電磁カツプリングを有す
る差動機構を介設して、ハンドルの操舵速度に応
じてステアリング比を変化させることにより、障
害物回避等の緊急操舵時には通常操舵時よりもス
テアリング比が小さくなつて車輪の応答性を高め
るようにしたものは知られている。

しかしながら、上記従来のものでは、粘性又は
電磁カツプリングを有する作動機構を使用する関
係上、構造が複雑で、かつ部品点数が多いため、
大型化し、また高価となるという問題があつた。

そこで、このような問題を解決するために、上
記ステアリングリンケージの回転によつて操舵力
を伝達する部分を分割し、分割した両者を、弾性
変形によつて両者の間に回転変位を起こす弾性体
と、ハンドルの操舵速度に応じて操舵力の伝達を
変化させるダンパーとによつて連結するという簡
単な構造でもつて、ハンドルの操舵速度に応じて
ステアリング比を変化させるようにしたもの（実
開昭55−4999号公報）が提案されている。

しかるに、この従来のものでは、ステアリング
リンケージの分割した両者を弾性体とダンパーと
によつて回転方向に対して弾性的に連結している
関係上、その両者の回転方向の位相差を設定値以
下に規制するためのストツパーを設けている。つ
まり、据切り等のように大きな操舵トルクでハン
ドル側の部分が車輪側の部分よりも所定以上に回
動されると、該ハンドル側の部分が上記ストツパ
ーに当接することによりその回動を規制するよう
にしている。そのため、この場合には、ハンドル
にストツパーから反力が衝撃力として作用するこ
とになり、運転者に不快感を与えるという不具合
がある。

本発明はかかる点に鑑み、上記従来のものを更
に改善するために、上記ダンパーの減衰力特性を
操舵トルクに応じて変化させるようにすることに
より、ハンドルの操舵速度に応じたステアリング
比の変化を簡単な構造でもつて行い得るようにし
つつ、操舵トルクが設定値以上になつたときにス
トツパーからハンドルに作用する衝撃力を緩和
し、運転者に不快感を与えないようにすることを
目的とするものである。

この目的を達成するため、本発明の構成は、ハ
ンドルと車輪とをステアリングリンケージで連結
し、ハンドルの回転操舵に応じて車輪を偏向させ
るようにし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回転によつて
操舵力を伝達する部分を分割し、分割した両者
を、弾性変形によつて両者の間に回転変位を起こ
す弾性体と、ハンドルの操舵速度に応じて操舵力
の伝達を変化させるダンパーとによつて連結する
とともに、上記ダンパーの減衰力特性を操舵トル
クに応じて変化させる調整手段を設けることによ
り、ハンドルの操舵速度に応じてステアリング比
を変化させるとともに、上記調整手段によりダン
パーの減衰力特性を操舵トルクに応じて変化させ
るようにしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図ないし第３図は本発明をハンドルの操舵
力を補助するパワーアシストを備えたステアリン
グ装置（通称パワーステアリングという）に適用
した実施例を示す。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を左右方向に偏
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（図示せず）によつて回転駆動さ
れるオイルポンプ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、分割された両者
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
車輪２に過大負荷がかかつたとき等のように操舵
トルク（すなわち、上部ステアリングシヤフト３
ａと下部ステアリングシヤフト３ｂとの回転方向
の位相差）が設定以上のときにピン１７の所定回
動角度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２０，２１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内を摺動可能な円筒状の
カラー２２，２２が嵌合されているとともに、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
いる。

そして、第３図で上側の上記スプリング装入孔
２０において、各アジヤストスクリユー２３，２
３とカラー２２，２２との間には弾性体としての
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、上記各コイルスプリング
２４，２５は互い相反する回転方向に対して回転
変位（復帰弁）を起こし、第１コイルスプリング
２４は図で反時計方向の回転力に対して弾性変形
して復帰弁を生じる一方、第２コイルスプリング
２５は図で時計方向の回動力に対して弾性変形し
て復帰弁を生じ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とはカツプリング本体１
４に内蔵した相反する回転方向に対して回転変位
（復帰力）を起こす一対のコイルスプリング２４，
２５によつて連結されている。尚、上記装入孔２
０の中央部分にはカラー２２，２２の他方側への
動きを規制する突起２０ａが設けられており、回
転変位が起つたとき一方のスプリングのみの弾性
力が作用するように形成されている。

一方、第３図で下側の上記スプリング装入孔２
１において、挿入孔２１に液密状に嵌合された各
カラー２２，２２とアジヤストスクリユー２３，
２３との間には第１および第２ダンパー室２６，
２７が形成され、該ダンパー室２６，２７内には
各カラー２２，２２をピン頭部１７ａ側に押圧す
るスプリング２８，２８が挿入されている。ま
た、上記カラー２２，２２とピン頭部１７ａとの
間にはシール部材３３，３３が配置されており、
該シール部材３３は、ピン頭部１７ａに当接する
側がピン頭部１７ａの球形状に一致する凹曲面で
形成され、反対側でカラー２２の底壁面と平面で
当接している。上記両ダンパー室２６，２７は、
カラー２２，２２の底壁部および上記シール部材
３３，３３に穿設された小孔３０，３０または３
３ａ，３３ａと、該小孔３０，３３ａに対応して
ピン頭部１７ａに穿設された連通孔３１とを介し
て連通されており、これらの孔３０，３３ａ，３
１によつて形成された連通路３４および両ダンパ
ー室２６，２７にはオイルが充填され、カラー２
２，２２の移動によるダンパー室２６，２７の容
積変化によつてオイルが比較的通路面積の小さい
連通路３４を通つて一方の室から他方の室へ移動
する、いわゆるオイルダンパー２９を構成してい
る。上記ダンパー２９は、連通路３４の遅延作用
によりピン頭部１７ａの回転速度（すなわちハン
ドル１の操舵速度）に応じてピン頭部１７ａの回
転力（ハンドル１の操舵力）のカツプリング本体
１６（下部ステアリングシヤフト３ｂ）への伝達
を変化させ、ハンドル１の操舵速度が増大するに
従つて操舵力の伝達を増大させるように構成され
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、上記
一対のコイルスプリング２４，２５に併せてダン
パー２９によつて連結されている。

そして、上記連通路３４は、ステアリングシヤ
フト３ａ，３ｂ間の回転変位が増加するに従つ
て、その通路面積を減少させるように構成されて
いる。すなわち、ピン１７が図で上下方向に平行
なとき（操舵トルクが零で回転変位がないとき）
には、両カラー２２，２２の小孔３０，３０とシ
ール部材３３，３３の小孔３３ａ，３３ａとピン
頭部１７ａの連通孔３１とが一致して通路面積を
最大とし、操舵トルクが増大してピン１７がスト
ツパー部１９に近づくと、第５図に示すように、
ピン頭部１７ａがシール部材３３に対して回転変
位し、ピン頭部１７ａおよびシール部材３３，３
３がカラー２２，２２の中心からずれることによ
つて連通孔３１と小孔３３ａ、および小孔３３ａ
と小孔３０がずれて、通路面積を徐々に小さくす
るように設定されており、よつて上記ダンパー２
９の減衰力特性を回転変位、換言すれば操舵トル
クに応じて変化させるようにした調整手段３２を
構成している。

次に、上記実施例の作動について説明するに、
一定速度での走行時、ハンドル１を回転操舵する
と、上部ステアリングシヤフト３ａと共にピン１
７が第１又は第２コイルスプリング２４又は２５
の付勢力に抗して該シヤフト３ａに略垂直な平面
内を回転する。このピン１７の回転力（ハンドル
１の操舵力）はダンパー２９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
に伝達されて、該下部ステアリングシヤフト３ｂ
を回転させる。この下部ステアリングシヤフト３
ｂの回転により中間軸４が回転し、ギヤ部５で左
右動に変換されかつパワーアシスト９で倍力化さ
れて、左右の車輪２，２が左右方向に偏向され
る。

その際、上記ハンドル１の操舵力は、ダンパー
２９において連通路３４の遅延作用により操舵速
度に応じて下部ステアリングシヤフト３ｂに伝達
されるため、ハンドル舵角と車輪舵角との比であ
るステアリング比は、それに伴つて変化し、操舵
速度が小さいときには大きく、操舵速度が増大す
るに従つて減少することになる。したがつて、障
害物回避等の緊急操舵時にはステアリング比が小
さいことにより、小さいハンドル舵角に対して大
きな車輪舵角となり、敏感な応答性が得られ、危
険回避が図られる。一方、ハンドル１の操舵速度
が比較的遅い通常操舵時には、ステアリング比が
比較的大きいことにより、ハンドル１の操舵に対
して車輪２，２が緩やかに応答して偏向されるこ
とになり、操縦安定性が確保される。

また、上記連通路３４の通路面積は、舵角速度
が一定の下では、調整手段３２によつてピン１７
の回動すなわち操舵トルクの増大に伴つて減少変
化するため、ダンパー２９の減衰力特性（伝達特
性）は連通路３４の通路面積の減少つまり操舵ト
ルクの増大に伴つて増大変化し、第４図に示す特
性線ａの如きものとなる。尚、第４図中、ｂは従
来例のダンパーの減衰力特性を示す特性線、Ht
はピン１７がストツパー部１９に当接する点であ
る。この結果、ピン１７がストツパー部１９に当
接したときには、ダンパー２９の大きな減衰作用
により該ストツパー部１９からの反力がピン１７
および上部ステアリングシヤフト３ａを介してハ
ンドル１に衝撃力として作用することがほとんど
なく、運転者に不快感を与えることはない。

しかも、操舵トルクと舵角とが対応する関係
上、通常舵角の小さい（操舵トルクの小さい）高
速走行時には、第４図からも判るようにダンパー
２９の減衰力（すなわち連通路３４の遅延作用）
が小さく、このことにより、ステアリング比特性
が小さくなるので、車輪２の応答性をやや緩慢に
して操縦安定性を良好なものとすることができ
る。

その上、上記可変ステアリング比特性は、ステ
アリングリンケージ８に介設したコイルスプリン
グ２４，２５とダンパー２９とによつて得られる
ので、構造が簡単であり、容易にかつ安価に実施
することができる。また、ダンパー２９の減衰力
特性を操舵トルクに応じて変化させる調整手段３
２は、オリフイスとしての機能を有するピン頭部
１７ａの連通孔３１自体によつて構成されている
ため、構造を簡単にして、実施の容易化を一層図
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、上記実施例では、パワーアシスト
９を備えたステアリング装置に適用した場合につ
いて述べたが、パワーアシスト９のないものに対
しても適用できるのは勿論である。

また、ハンドル１の操舵速度に応じた可変ステ
アリング比を得るためのカツプリング１４は（分
割部分）は、パワーアシスト９を備えたものにお
いては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の任意の箇所に、また、パワ
ーアシスト９のないものにおいてはステアリング
リンケージ８の回転によつて操舵力を伝達する部
分の任意の箇所に設ければよい。

また、上記実施例では、弾性体としてコイルス
プリング２４，２５を用いたが、トーシヨンバー
やゴム等でもよい。

さらに、上記実施例では、ダンパー２９をカツ
プリング１４内にコイルスプリング２４，２５と
を並設して内蔵させたが、コイルスプリング２
４，２５とは独立して例えばカツプリング１４外
に独立して設けるようにしてもよく、ダンパー２
９も液体封入式に限らず気体封入式等を用いても
よいのは言うまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、ステア
リングリンケージの回転によつて操舵力を伝達す
る部分を分割し、両者を弾性体とハンドルの操舵
速度に応じて操舵力の伝達を変化させるダンパー
とによつて連結するとともに、上記ダンパーの減
衰力特性を操舵トルクに応じて変化させる調整手
段を設けたことにより、ハンドルの操舵速度に対
応した可変ステアリング比を簡単な構造でもつて
得ることができ、障害物回避等の緊急操舵時にお
ける車輪の応答性の向上を容易にかつ安価に実現
することができるとともに、据切り時等、操舵ト
ルクが設定値以上のとき最大操舵トルク規制用の
ストツパーからハンドルに作用する衝撃力を緩和
することができ、運転者に不快感を与えるのを防
止することができる。しかも、通常舵角の小さい
高速走行時にはステアリング比が小さくなるの
で、操縦安定性の向上を併せ図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
全体概略構成を示す斜視図、第２図はカツプリン
グ部分の要部拡大縦断面図、第３図は第２図の
−線における断面図、第４図は操舵トルクに対
するダンパーの減衰力特性を示す図、第５図はス
テアリングシヤフト間に回転変位が生じた状態を
示す断面図である。 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、８……
ステアリングリンケージ、１４……カツプリン
グ、１６……カツプリング本体、１７……ピン、
１７ａ……頭部、１９……ストツパー部、２０，
２１……スプリング装入孔、２２……カラー、２
４……第１コイルスプリング、２５……第２コイ
ルスプリング、２６……第１ダンパー室、２７…
…第２ダンパー室、２８……スプリング、２９…
…ダンパー、３０……小孔、３１……連通孔、３
２……調整手段、３３……シール部材、３３ａ…
…小孔、３４……連通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハンドルと車輪とをステアリングリンケージ
   で連結し、ハンドルの回転操舵に応じて車輪を偏
   向させるようにし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回転によ
   つて操舵力を伝達する部分を分割し、分割した両
   者を、弾性変形によつて両者の間に回転変位を起
   こす弾性体と、ハンドルの操舵速度に応じて操舵
   力の伝達を変化させるダンパーとによつて連結す
   るとともに、上記ダンパーの減衰力特性を操舵ト
   ルクに応じて変化させる調整手段を設けたことを
   特徴とする自動車のステアリング装置。