JPH069976B2 - 自動車のステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車体と操舵系との間に緩衝器を架設してなる自
動車のステアリング装置に関するものである。

（従来技術） 自動車のステアリング装置は、ハンドルと車輪すなわち
操舵輪との間に操舵系が構成されて、ハンドル操作に伴
って操舵系を介して車輪が転舵されるものであり、高速
直進性の向上、あるいはシミー、キックバック等の異常
振動を抑制するため、車体と操舵系との間に緩衝器を架
設するようにしたものがある。そして、このような自動
車のステアリング装置のなかには、特開昭５７−５７３
１１号公報に示すように、緩衝器を減衰力可変式のもの
として、高速走行時には減衰力を大きくする一方、低速
走行時には減衰力を小さくするようにしたものがある。

ところで、ステアリング装置は、単に車両の走行速度の
みならず、路面状態の良し悪しによってもその操舵感覚
（特に操能力）やシミー、キックバック等の異常振動に
大きな影響を与えるものであり、このような観点からも
何等かの対策が望まれるものである。すなわち、例えば
工事中の通路等凹凸の激しい部分を走行する際にはキッ
クバック等が異常に大きくなってしまう。

（発明の目的） 本発明は上述のような事情を勘案してなされたもので、
走行速度のみならず、路面状態にも対応して適切な操舵
が行えるようにした自動車のステアリング装置を提供す
ることを目的とする。

（発明の構成） 前述の目的を達成するため、本発明にあっては、第１図
に示すように、減衰力可変式とされた緩衝器と操舵系と
車輪との間に架設すると共に、この緩衝器の減衰力の大
きさを調整するためモータ等の減衰力調整手段を設ける
一方、自動車の走行速度を検出する車速検出手段および
路面の凹凸状態を検出するための路面状態検出手段を設
けてある。そして、上記両検出手段からの出力を受ける
制御手段としてのコントロールユニットから、車速の大
小にかかわらず路面の凹凸が大きい悪路のときおよび路
面の凹凸の大小にかかわらず車速が大きいときはそれぞ
れ、車速が小さくかつ路面の凹凸が小さい良路のときに
比して、減衰力が大きくなるような信号を前記減衰力調
整手段に出力するようになっている。

（実施例） 第２図、第３図において、操舵車輪１は、ストラット式
のサスペンションにより懸架されるようになっており、
ロアアーム２の基端部が車体３に枢支される一方、該ロ
アアーム２の先端部に、操舵車輪１に結合されたナック
ルアーム４が回動自在に連結されている。上記ナックル
アーム４には、緩衝器５のシリンダ５ａが連結される一
方、該緩衝器５のピストンロッド５ｂが、車体３に連結
されている。そして、上記シリンダ５ａとピストンロッ
ド５ｂすなわち車体３との間には、コイルスプリング６
が介装されて、緩衝器５が伸び方向に付勢されている。

前記ナックルアーム４には、タイロッド７Ａの一端部が
結合され、該タイロッド７Ａの他端部はリレーロッド８
に連結されている。勿論、このリレーロッド８は、タイ
ロッド７Ｂを介して、図示を略す他方側の操舵車輪に対
しても操舵車輪１と同様の構造により連結されているも
ので、このリレーロッド８は、ステアリングギアボック
ス９、ステアリングシャフト１０を介して、図示を略す
ハンドルに連係されている。

前記リレーロッド８と車体３との間には緩衝器１１が架
設されており、リレーロッド８の変位方向と緩衝器１１
の緩衝力発生方向とが極力一致するように、該緩衝器１
１はその軸心がリレーロッド８とほぼ平行になるように
配設されている。この緩衝器１１は、減衰力可変式とさ
れており、その一例を第４図、第５図により以下に説明
する。

緩衝器１１は、そのシリンダ１２が内筒１３と外筒１４
とからなる内外二重構造とされ、内筒１２内に摺動自在
に嵌挿されたピストン１５により、内筒１２内が、油液
で充満された２つの油室Ａ、Ｂに画式されている。この
ピストン１５に一体化されたピストンロッド１６は、ロ
ッドガイド１７を摺動自在に貫通してシリンダ１２階に
延在され、該ピストンロッド１６の先端部が、ゴムブシ
ュ１８を介して、後述するブラケット１９と共にナット
２０を利用して車体３に固定されている。なお、第４図
中５３は、ピストンロッド１６に取付けられた保護筒で
ある。

前記外筒１４内には、内筒１３を取巻くようにゴムチュ
ーブ２１が配設され、該ゴムチューブ２１内は加圧ガス
が封入されたガス室Ｃとされている。勿論、外筒１４内
には油液が充填されてリザーバ室Ｄとされ、前記油室Ａ
とリザーバ室Ｄとは、内筒１３内低部に配設したバルブ
機構２２を介して連通されている。

前記ピストン１５には油室ＡとＢとを連通する油通孔２
３が形式されると共に、該油通孔２３の各開口側に位置
させて、ディスクバルブ２４、２５が配設されている。
また前記ピストンロッド１６には、上記油通孔２３をバ
イパスして油室ＡとＢとを連通するバイパス油通路２６
が形成され、該バイパス油通路２６は、この内部に回転
自在に配設された弁体２７により開閉されるようになっ
ている。

上記弁体２７には、第５図にも示すように、連通孔２８
が形成され、該連通孔２８が、第５図に示すように、バ
イパス油通路２６の油室Ｂに対する開口部２６ａと合致
したときに、バイパス油通路２６が開となって油室Ａと
Ｂとが連通され、また弁体２７が第５図に示す位置より
例えば９０゜回転して、その連通孔２８と上記開口部２
６ａとが合致しなくなったときに、バイパス油通路２６
が閉となって油室ＡとＢとの連通が遮断される。

したがって、バイパス油通路２６が閉となっているとき
は、伸び行程、縮み行程共に、油通孔２３を利用したデ
ィスクバルブ２４あるいは２５により設定される大きな
減衰力となり、またバイパス油通路２６が開となってい
るときは、伸び行程、縮み行程共に油通孔２３のみなら
ずバイパス油通路２６をも油液が通過するため、小さな
減衰力となる。そして、ピストンロッド１６内に回転自
在に嵌挿されたコントロールロッド２９の一端部が弁体
２７に一体化され、外部より該コントロールロッド２９
を回転操作することにより、バイパス油通路２６が開閉
されるようになっている。

なお、ピストンロッド１６の変位に伴う内室１３内の容
積変化は、リザーバ室Ｄと油室Ａとの間で油液が往き来
することにより補償され、またガス室Ｃの加圧作用によ
りキャビテーションが防止される。

このような緩衝器１１は、前述のようにそのピストンロ
ッド１６の先端部において車体３に固定され、またシリ
ンダ１２は、これに固定した連結ロッド３０を介して、
ゴムブシュ３１、軸受部材３２等を利用して、前記リレ
ーロッド８より突設した連結軸部３３（第２図参照）に
連結されている。

前記コントロールロッド２９すなわち弁体２７は、減衰
力調整手段としてのモータ３４により回転操作されるよ
うになっている。このため、前記ブラケット１９には、
モータ３４のケース３５がビス３６により固定される一
方、該モータ３４の出力軸３７がその先端部に形成され
た係合部３８によって、コントロールロッド２９の先端
部に対して互いに一体回転するように係合されている。

前記モータ３４は、第６図に示すように、制御手段とし
てのコントロールユニット３９からの切換指令信号に応
じて、前記バイパス油通路２６を開とする位置と、閉と
する位置との２つのポジションをとり得るようになって
おり、以下このモータ３４の駆動回路の一例を、第４
図、第６図により説明する。モータ３４は、その回転子
４０と一体回転する一対の摺動子４１、４２を有する。
この一対の摺動子４１、４２は、それぞれ円弧状とされ
て、一方の摺動子４１は、固定接点４３に対して常に接
触し、他方の摺動子４２は、２つの固定接点４４、４５
に対して、そのストローク端においてはいずれか一方
に、また中間ストローク位置においては両方に接触する
ようになっている。

前記固定接点４３は、切換リレー４６を介してバッテリ
４７に結線されており、該切換リレー４６のコイル４６
ａが励磁されたときは、図示するように、その接点４６
ｂ側に切換えられて、固定接点４３はバッテリイ４７の
プラス側端子に結線される。また、上記コイル４６ａが
消磁されたときは、接点４６ｃ側に切換えられて、固定
接点４３は、バッテリ４７のナイナス側端子に結線され
る。

一方、前記固定接点４４は、逆流防止用ダイオード４８
および切換リレー４９を介して、また前記固定接点４５
は、逆流防止用ダイオード５０および上記切換リレー４
９を介して、それぞれバッテリ４７に結線されており、
両逆流防止用ダイオード４８と５０とは、切換リレー４
９に対して互いに並列に接続されると共に、その電流の
流れを許容する方向が逆向きとなっている。

上記切換リレー４９は、そのコイル４９ａが励磁された
ときに、接点４９ｂ側に切換えられて、両固定接点４
４、４５が、逆流防止用ダイオード４８あるいは５０を
介して、バッテリ４７のマイナス側端子に結線される。
また、上記コイル４９ａが消磁されたときは、接点４９
ｃ側に切換えられて、両固定接点４４、４５が、逆流防
止用ダイオード４８あるいは５０を介して、バッテリ４
７のプラス側端子に結線される。

なお、前記両切換リレー４６、４９のコイル４６ａ、４
９ａに対する励磁、消磁はコントロールユニット３９に
より制御されるもので、該両コイル４６ａ、４９ａは、
共に励磁あるいは、共に消磁されるものとなっている。

前記モータ３４は、摺動子４１、４２が、その一方のス
トローク端である図中実線で示す位置にあるときに、例
えば緩衝器１１のバイパス油通路２６が閉となったいわ
ゆるハード（減衰力大）となり、逆に、他方のストロー
ク端である図中一点鎖線で示す位置にあるときに、上記
バイパス油通路２６が開となったいわゆるソフト（減衰
力小）となる。そして、いま、摺動子４１、４２が、図
中一点鎖線で示すソフトに対応した位置にあるとして、
切換リレー４６、４９のコイル４６ａ、４９ａを励磁し
て、その接点４６ｂ，４９ｂ側に切換えたとすると、バ
ッテリ４７からの電流は、リレー４６の接点４６ｂ、摺
動子４１、固定接点４３、モータ３４（のコイル）、摺
動子４２、固定接点４５、逆流防止用ダイオード５０、
リレー４９の接点４９ｂを通って、バッテリ４７のマイ
ナス側端子、というように流れるため、モータ３４した
がって摺動子４１、４２が図中時計方向へ回転する。そ
して摺動子４１、４２の上記回転が進行するにつれて、
摺動子４２が固定接点４４のみに接触する状態になる
と、逆流防止用ダイオード４８の作用によりモータ３４
への電流供給が停止され、これにより該モータ３４が停
止される。勿論、このときは、バイパス油通路２６は開
から閉へと切換えられて、緩衝器１１は、ソフトからハ
ードへと切換えられることになる。

また、上記ハードの状態から、コイル４６ａ、４９ａを
消磁した場合には、リレー４６は接点４６ｃ側に、リレ
ー４９は接点４９ｃ側にそれぞれ切換えられるため、電
流は、バッテリ４７より、リレー４９の接点４９ｃ、逆
流防止用ダイオード４８、固定接点４４、摺動子４２、
モータ３４、摺動子４１、固定接点４３、リレー４６の
接点４６ｃを通って、バッテリ４７のマイナス側端子、
というように流れるため、モータ３４したがって摺動子
４１、４２が図中反時計方向に回転する。そして、摺動
子４１、４２の上記回転が進行するにつれて、摺動子４
２が固定接点４５のみに接触する状態になると、逆流防
止用ダイオード５０の作用によりモータ３４への電流供
給が停止され、これにより該モータ３４が停止する。勿
論、このときは、バイパス油通路２６が閉から開へと切
換えられて、緩衝器１１はハードからソフトへと切換え
られることになる。

第６図中５１はコントロールユニット３９用の降圧電
源、５２、５３はセンサである。この２つのセンサのう
ち、センサ５２は自動車の走行速度を検出するための車
速センサであり、例えばスピードメータと関連させるこ
とにより車速を知るようなものとすればよい。また、セ
ンサ５３は、路面の凹凸の程度を検出する路面状態検出
センサであり、路面の凹凸の程度を知るには、例えばば
ね上重量とばね下重量との変位を知るようにすればよ
く、このため緩衝器５のシリンダ５ａとピストンロッド
５ｂとの変位量、変位速度あるいは変位加速度を検出す
るようにすればよい。

前記コントロールユニット３９は、両センサ５２、５３
からの出力を受けるもので、該両センサ５２、５２から
の出力が、低速かつ（良路路面の凹凸が小さい状態）で
ある場合には、切換リレー４６、４９の各コイル４６
ａ、４９ａを消磁して、緩衝器１１をソフトの状態とす
る。また、上記低速かつ良路でないとき、すなわち高速
走行時、路面の凹凸が激しいつまり凹凸が大きいときに
該当する場合は、上記コイル４６ａ、４９ａを励磁し
て、緩衝器１１をハードの状態とする。

このような走行速度と路面の凹凸状態との２つの因子を
パラメータとして、緩衝器１１の減衰力の大きさを調整
する場合の具体例を第７図、第８図に図式的に示してあ
る。この第７図は、ある所定速度を境として高速側、低
速側の２つの領域に分ける一方、ある所定の路面程度を
境にして良路と悪路との２つの領域に分けられて、全体
として４つの領域に分けられ、低速かつ良路走行時を示
す領域にあるときにのみ緩衝器１１をソフトにし、その
他のときはハードにする。また、第８図に示すものは、
上記２つのパラメータからなる曲線αを作成して、該曲
線αを境として低速かつ良路走行時と、その他のときと
を区別している。勿論、第７図、第８図に示すようなグ
ラフは、コントロールユニット３９を例えばマイクロコ
ンピュータにより構成して、これにプログラムしておけ
ばよい。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、例えば次のような場合をも含むものである。

減衰力調整手段としては、モータ３４以外にソレノイ
ド等適宜のものを用いることができる。

緩衝器１１は、モノチューブ式等適宜の形式のものを
採択することができる。

減衰力は、ハードとソフトの２段階にかぎらず、３段
階以上あるいは、無段階にい可変とすることもでき、こ
の場合は車速および路面の凹凸状態に応じて少なくとも
３段階以上に緩衝器１１の減衰力の大きさを調整するこ
ととなる。

緩衝器１１は車体３とタイロッド７Ａあるいは７Ｂと
の間に架設する等、車体３と操舵系の適宜部材との間に
架設することができる。

コントロールユニット３９をマイクロコンピュータに
よって構成する場合は、デジタル式、アナログ式のいず
れによっても構成することができる。

コントロールユニット３９にタイマを組込んで、セン
サ５３から路面の凹凸が大きいという出力を受けたとき
には、この出力を受けた時点から例えば１５秒間等所定
時間だけ緩衝器１１をハードにするようにしてもよい。
このようにすれば、例えば、凹凸の激しい通路が間欠的
に存在する場合に、緩衝器１１が短時間の間にハードと
ソフトとにひんぱんに切換えられるのが防止される。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、車速が大
きいときは小さいときに比して減衰力を大きくすること
により、高速走行時における直進安定性が良好になると
共に、ハンドルショックやハンドルのとられ等が防止さ
れてステアリングの安定性が確保される一方、低速時に
はステアリングのスムーズな操作性が確保される。

また、本発明では、車速に応じて上述のように設定され
る減衰力を、路面の凹凸が大きい悪路のときは路面の凹
凸の小さい良路のときに比して減衰力を大きくするよう
に変更するので、悪路走行時におけるハンドルショック
やハンドルのとられを防止しつつ、良路走行時における
ステアリングのスムーズな操作性を確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図。 第２図は本発明の一実施例を示す正面図。 第３図は第２図の平面図。 第４図は減衰力可変式の緩衝器の一例を示す断面図。 第５図は第４図のＶ−Ｖ線拡大断面図。 第６図は本発明の一実施例を示す回路図。 第７図、第８図は車速と路面状態とによって緩衝器の減
衰力を変化させる例を示すグラフ。 １……操舵車輪 ４……ナックルアーム ７Ａ、７Ｂ……タイロッド ８……リレーロッド １１……緩衝器 １５……ピストン １６……ピストンロッド ２３……油通孔 ２４、２５……ディスクバルブ ２６……バイパス油通路 ２７……弁体 ２８……連通孔 ２９……コントロールロッド ３４……モータ ３９……コントロールユニット ５２……車速センサ ５３……路面状態検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−57311（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−143969（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−174270（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−33584（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭53−16972（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪とハンドルとの間に設けられ、ハンド
   ル操作に伴って機械的に変位されて車輪を転舵させる操
   舵系と、 車体と前記操舵系との間に架設された減衰力可変式の緩
   衝器と、 前記緩衝器の減衰力を調整する減衰力調整手段と、 自動車の走行速度を検出する車速検出手段と、 路面の凹凸状態を検出する路面状態検出手段と、 前記車速検出手段および路面状態検出手段の出力を受
   け、車速の大小にかかわらず路面の凹凸が大きい悪路の
   ときおよび路面の凹凸の大小にかかわらず車速が大きい
   ときはそれぞれ、車速が小さくかつ路面の凹凸が小さい
   良路のときに比して、減衰力が大きくなるように前記減
   衰力調整手段を制御する減衰力制御手段と、 を備えていることを特徴とする自動車のステアリング装
   置。