JPH042466B2 - - Google Patents

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し、
特にハンドルの操舵速度に応じてハンドル舵角に
対する車輪舵角が変化するようにしたものに関す
る。

（従来の技術） 一般に、自動車のステアリング装置は、ハンド
ルと車輪とをステアリングリンケージで連結し
て、ハンドルの回転操舵に応じて車輪を偏向させ
るようになされている。車輪舵角はハンドルの操
舵速度には無関係で、単にハンドル舵角に依存す
るものであつた。

ところで、ハンドルの操舵において、障害物回
避性等から緊急操舵時には車輪の偏向応答性を敏
感にしたいという要求がある。すなわち、緊急操
舵時には通常操舵時に較べて、小さなハンドル舵
角によつて大きな車輪舵角を得る、つまりハンド
ル舵角と車輪舵角との比（ハンドル舵角／車輪舵
角）であるステアリング比を小さくすることが望
ましい。

そこで、従来、上記のような要求を満たすため
に、例えば特公昭53−10731号公報に開示されて
いるように、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、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が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、上記提案のものでは、可変ステアリ
ング比特性は車速の高低には無関係であるため、
車速走行時にハンドルを低速走行時と同様に回転
操舵すると、自動車がその速度差分相対的に急激
に旋回することになるという問題があつた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであ
り、ステアリングリンケージの途中に弾性対のダ
ンパーとを介設し、該ダンパーの伝達特性を調整
手段により車速に応じて変化させることにより、
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とともに、この
可変ステアリング比特性を車速に応じて変化させ
て、高速走行時のステアリング比を大きくし、つ
まり高速走行時のハンドル舵角に対する車輪舵角
を低速走行時よりも小さくして操縦安定性の向上
を図り得るようにすることを目的とするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段
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する。分割した
両者を、弾性変形によつて両者間に回転変位を起
こす弾性体と、ハンドルの操舵速度が大きいとき
にはハンドル舵角に対する車輪舵角が大きく、ハ
ンドルの操舵速度が小さいときにはハンドル舵角
に対する車輪舵角が小さくなるようにハンドルの
操舵速度が増大するに従つて操舵力の伝達を増大
させるダンパーとによつて連結する。さらに、上
記ダンパーの伝達特性を車速に応じて変化させる
調整手段を設けたものとする。

（作用） このことにより、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、ハンドルの操舵速度
が大きいときにはハンドル舵角に対する車輪舵角
を大きくし、ハンドルの操舵速度が小さいときに
はハンドル舵角に対する車輪舵角を小さくする。
さらに、この可変ステアリング比特性を車速に応
じて変化させるようにしたものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
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
した第１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
る左右の車輪である。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に連結されている。以上により、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及び中間軸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
ワーアシストである。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、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
図及び第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１５，１
５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、その両端をステア
リングリンケージ８の回転軸としての該シヤフト
３ａ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１
６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の中央部には上部ピン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
トルクが設定以上のときにピン１７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２０，２１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に両側に当接しスプ
リング装入孔２０，２１内を摺動可能な円筒状の
カラー２２，２２が液密状に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。各アジヤストスクリユー２３，２
３とカラー２２，２２との間には第１及び第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及び第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（復帰作
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して復帰
力を生じる一方、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して復
帰力を生じ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（復帰作用）
を有する二対（計４つ）のコイルスプリング２
４，２４，２５，２５によつて連結されている。

さらに、第３図で手前側の上記スプリング装入
孔２１において、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及び第２
ダンパー室２６，２７が形成されている。該第１
ダンパー室２６と第２ダンパー室２７とはカツプ
リング本体１６内に形成された連通路２８を介し
て連通されているとともに、該連通路２８の途中
にはオリフイス２９が設けられている。そして、
上記第１、第２ダンパー室２６，２７及び連通路
２８にはオイルが充填されており、カラー２２，
２２の移動による２つのダンパー室２６，２７の
容積変化によつて、オイルが一方の室から他方の
室へオリフイス２９を通つて移動する、いわゆる
オイルダンパー３０を構成している。このダンパ
ー３０は上記オリフイス２９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ものである。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、上記二対のコイル
スプリング２４，２４，２５，２５に併せてダン
パー３０によつて連結されている。

また、上記連通路２８のオリフイス２９間に
は、該オリフイス２９の通路面積を変化させる電
磁式の流量制御弁３１が介設されている。該流量
制御弁３１は、カツプリング本体１６にオリフイ
ス２９と直交して形成された円筒状の弁室３２
と、該弁室３２内に上記オリフイス２９と直交す
る方向に摺動可能に嵌挿されたスプール３３と、
該スプール３３を図で上方に付勢するスプリング
３４と、上記スプール３３を励磁時スプリング３
４の付勢方向と反対方向（図で下方）に吸引する
ソレノイド３５とを備える。上記スプール３３の
一端側外周部には、オリフイス２９に対応して２
つの溝深さの異なる第１及び第２環状凹溝３６，
３７が上下に形成されており、上側の第１環状凹
溝３６はその溝深さが深く通路面積が大きく設定
されている一方、下側の第２環状凹溝３７はその
溝深さが第一環状環状凹溝３６よりも浅く通路面
積が小さく設定されている。また、上記ソレノイ
ド３５には、第４図に示すように車速を検出し車
速が設定値以上のときにON作動する車速検出器
としての車速スイツチ３８を介してバツテリー３
９が接続されている。以上により、車速が設定値
以下のとき（低速時）には、上記車速スイツチ３
８がOFF作動してソレノイド３５を非励磁常態
とすることにより、スプール３３をスプリング３
４の付勢力により上方へ移動させ、該スプール３
３の第２環状凹溝３７をオリフイス２９に対向す
るように位置付け、そのことにより該オリフイス
２９の通路面積すなわちオリフイス径を小さくす
る一方、車速が設定値以上のとき（高速時）に
は、車速スイツチ３８がON作動して上記ソレノ
イド３５を励磁させることにより、スプール３３
をスプリング３６の付勢力に抗して下方に吸引
し、該スプール３３の第１環状凹溝３６をオリフ
イス２９に対向させるように位置付け、そのこと
により該オリフイス２９のオリフイス径を大きく
する。よつて、このオリフイス径の変化により上
記ダンパー３０の伝達特性を車速に応じて変化さ
せるようにした調整手段４０が構成されている。
尚、第４図中、４１はキースイツチである。

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２４，２４又
は２５，２５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３０を介し
てカツプリング本体１６及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３ｂの回転により中間軸４が回転し、ギ
ヤ部５で左右方向の移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
３０においてオリフイス２９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
（ハンドル舵角／車輪舵角）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。

そして、上記可変ステアリング比の特性は、車
速スイツチ３８からの検出信号に応じてダンパー
３０の伝達特性が変化することにより２通りに変
化する。すなわち、車速が設定値以下の低速時に
は、流量制御弁３１の非作動によりオリフイス２
９のオリフイス径がスプール３３の第２環状凹溝
３７によつて小さく規制される。そのことによ
り、オリフイス２９の遅延作用が大きくなり、ス
テアリング比特性は、第５図における特性線ａの
如きものとなる。一方、車速が設定値以上の高速
時になると、流量制御弁３１の作動によりオリフ
イス２９のオリフイス径がスプール３３の第１環
状凹溝３６によつて大きくなる。そのことによ
り、オリフイス２９の遅延作用が比較的小さくな
り、ステアリング比特性は、第５図における特性
線ｂの如くなり、各操舵速度でのステアリング比
が上記特性線ａよりも大きなものとなる。

したがつて、このように、可変ステアリング比
特性が車速に応じて変化するもので、低速走行時
には車輪の応答性を高めて良好な操縦性を確保す
ることができる一方、高速走行時には車輪の応答
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。

また、上記可変ステアリング比は、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２
４，２５とダンパー３０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。

第６図は本発明の第２実施例を示し、ダンパー
の伝達特性を調整手段４０′により車速と車の横
方向加速度とに応じて連続的に変化させるように
したものである。すなわち、上記調整手段４０′
は、オリフイス径を連続的に変化させる流量制御
弁４２と、車速を検出する車速検出器４３と、車
の進行方向と直角方向の横方向の加速度を検出す
る横方向加速度検出器４４と、上記両検出器４
３，４４からの検出信号に応じて上記流量制御弁
４２を作動制御する制御装置４５とを備え、上記
制御装置４５からの出力に応じて流量制御弁４２
によりオリフイス径を変化させ、よつて車速の増
加と横方向加速度の増加とに応じてダンパー３０
のオリフイス径を連続的に大きくさせるように構
成している。したがつて、この場合には、車速の
増加に伴つてダンパー特性が連続的に変化する。
また、ダンパー３０の伝達特性つまり可変ステア
リング比特性が車速だけでなく横方向加速度にも
応じて変化するので、車両の走行状態に応じた操
安性能が得られ、より一層操縦安定性の向上を図
ることができる。上記横方向加速度検出器４４
は、直接、横方向加速度を検出するものである
が、舵角又は舵角速度を検出し、これと車速との
演算によつて近似的に横方向加速度を検出するよ
うにしてもよい。

尚、本発明は、上記第１及び第２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、上記第１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（分割
部分）では、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
プリングを用いたが、トーシヨンバーやゴム等を
用いてもよい。

さらに、上記実施例では、ダンパー３０をカツ
プリング１４内にコイルスプリング２４，２５と
並設して内蔵させたが、コイルスプリング２４，
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い。ダンパー３０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。

（発明の効果） 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
速度が増大するに従つて操舵力の伝達を増大させ
るダンパーとによつて連結するとともに、上記ダ
ンパーの伝達特性を車速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、上記可変ステアリ
ング比特性を車速に応じて変化させることがで
き、高速走行時での操縦安定性の向上を図ること
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すもので、第１図な
いし第５図は第１実施例を示し、第１図は全体概
略構成を示す斜視図、第２図はカツプリング部分
の要部拡大縦断面図、第３図は第２図−線に
おける断面図、第４図は調整手段の電気回路図、
第５図は操舵速度に対するステアリング比特性を
示す図であり、第６図は第２実施例を示す調整手
段の模式構成図である。 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、２０，２１……スプリング装入
孔、２２……カラー、２４……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
……連通路、３０……ダンパー、３１……流量制
御弁、３２……弁室、３３……スプール、３４…
…スプリング、３５……ソレノイド、３６……第
１環状凹溝、３７……第２環状凹溝、３８……車
速スイツチ、３９……バツテリ、４０，４０′…
…調整手段、４２…流量制御弁、４３……車速検
出器、４４……横方向加速度検出器、４５……制
御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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に偏
   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間に回転変位を起こ
   す弾性体と、ハンドルの操舵速度が大きいときに
   はハンドル舵角に対する車輪舵角が大きく、ハン
   ドルの操舵速度が小さいときにはハンドル舵角に
   対する車輪舵角が小さくなるようにハンドルの操
   舵速度が増大するに従つて操舵力の伝達を増大さ
   せるダンパーとによつて連結するとともに、上記
   ダンパーの伝達特性を車速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。 ２ 調整手段は、車速を検出する車速検出器と、
   該車速検出器の検出信号に応じてダンパーのオリ
   フイス径を変化させる流量制御弁とで構成されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の自動車のステア
   リング装置。