JPH07257396A - ステアリング装置 - Google Patents

ステアリング装置

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JPH07257396A
JPH07257396A JP6057177A JP5717794A JPH07257396A JP H07257396 A JPH07257396 A JP H07257396A JP 6057177 A JP6057177 A JP 6057177A JP 5717794 A JP5717794 A JP 5717794A JP H07257396 A JPH07257396 A JP H07257396A
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steering
damping
rubber
column
rack
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JP6057177A
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Hiroshi Mori
宏 毛利
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 操舵応答性の向上が図れ、又ゴムを用いてこ
れを簡単、容易に実現するステアリング装置を得る。 【構成】 コラムシャフトの回転に伴い弾性変形をする
コラムカップリング５やラックハウジングを弾性支持す
るラックインシュレータ１０の様にステリングホイール
１からタイヤ迄の系の弾性体、もしくは新たに設ける弾
性体のいずれかに、バネ要素だけでなく減衰要素を付加
し、その減衰係数Ｃとバネ定数Ｋの比を、１／（１０
π）＜Ｃ／Ｋの範囲内に選定する。操舵系の弾性要素に
減衰を付加し、その減衰係数とバネ定数の比Ｃ／Ｋを上
記範囲に設定することで、一般にいわれる操安性の周波
数帯でハンドル角θに対する前輪舵角δの位相を改善
し、良好な操舵応答性が得られる。コラムアップリング
５又はインシュレータ１０のゴム材質を１／（１０π）
＜Ｃ／Ｋなる高減衰ゴムとすると好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のステアリング装
置に関するものであり、特に良好な操舵応答性を得るこ
とを可能ならしめたステアリング装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】車両のステアリング装置は、ステアリン
グホイールにより操舵系を介してドライバーの操舵入力
を車輪に伝え操舵する。こうしたステアリング装置にお
いて、ステアリングホイールによる操舵を伝達する系に
バネ要素だけでなく減衰要素を付加する技術によるもの
は、特開昭５９−１５７０９号公報、特開平２−６３９
６３号公報により、提案してある。前者のものでは、例
えば、弾性体からなるラックマウントインシュレータと
減衰シリンダとを有するものが開示される。また、後者
は、操舵軸に操舵入力角の周波数応答のゲインが高周波
になるほど大きくなるバネ要素及び減衰要素を有するも
のを開示し、ドライブフィーリングを向上させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかして、例えばそう
したコラムカップリングやラックインシュレータのよう
な操舵系の弾性要素に減衰を付加するにあたり、本発明
者による後述の如きの人間の操舵入力領域等についての
考察を加味し、操舵応答性を向上させるべき周波数（人
間の実操舵周波数領域）にあうように、減衰力やバネ力
を設定するなら、装置本来の効果を十分に発揮でき、実
際の車両操縦場面で能力を十二分に引き出し得て操舵応
答性の向上に役立たせることができることを本発明者は
見い出したものである。かかるステアリング系の弾性体
に減衰要素が付加される場合に、その減衰係数とバネ定
数の比の最適化は、操安性の周波数帯での良好な操舵応
答性を実現することを可能にする。
【０００４】本発明は、かような観点から、上記の着想
を具体化し、操舵応答性の向上を図ることのできるステ
アリング装置を提供しようとするものである。他の目的
は、ゴムを用いてこれを簡単、容易に実現するステアリ
ング装置を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によって、下記の
ステアリング装置が提供される。即ち、ステアリングホ
イールから該ステアリングホイールによって操向される
タイヤまでのステアリング系に弾性体を有し、該弾性体
が、バネ要素を有するほか、減衰要素を付加されてなる
ものであるとともに、その減衰係数Ｃとバネ定数Ｋの比
Ｃ／Ｋが、 １／（１０π）＜Ｃ／Ｋ の範囲に設定されているものである、ことを特徴とする
ステアリング装置である。
【０００６】また、上記において、弾性体は、ステアリ
ングのコラムシャフトの回転に伴い弾性変形をするコラ
ムカップリング、またはラックハウジングを弾性支持す
るラックインシュレータ、もしくはこれらのほかの前記
ステリングホイールからタイヤまでのステアリング系に
設けたバネ要素及び減衰要素をもつ弾性体の、いずれか
であるか、またはそれらのいずれか２つ以上である、こ
とを特徴とするステアリング装置である。
【０００７】また、コラムカップリング及び／又はラッ
クハウシングのインシュレータは、ゴムを用いるもので
あり、そのゴム材質を、 １／（１０π）＜Ｃ／Ｋ なる高減衰ゴムとしたことを特徴とするステアリング装
置である。
【０００８】また、コラムカップリングがチューブイン
チューブ式のものであり、ステアリング系は、第１のシ
ャフト部から第２のシャフト部へステアリングホイール
の回転を伝える当該２つのシャフト部を有し、該第１の
シャフト部と第２のシャフト部の間に、ブレンド組成の
前記高減衰ゴムが配されている、ことを特徴とするステ
アリング装置である。
【０００９】
【作用】本発明ステアリング装置においては、バネ要素
のほか、減衰要素を付加された弾性体であって、かつそ
の減衰係数Ｃとバネ定数Ｋの比Ｃ／Ｋが、１／（１０
π）＜Ｃ／Ｋの範囲に選定された弾性体をステリングホ
イールからタイヤまでのステアリング系に有して、ステ
アリングホイールへの操舵入力によりかかるステアリン
グ系を介し前輪が操舵される。よって、運転者の操舵時
において、ステアリング系のその弾性体については、こ
れに減衰要素を付加し、その減衰係数とバネ定数の比Ｃ
／Ｋを、１／（１０π）＜Ｃ／Ｋの範囲に設定したた
め、操安性の周波数帯でハンドル角に対する前輪舵角の
位相を改善し、良好な操舵応答性が得られる。ハンドル
角に対して前輪舵角の位相が進み、ゲインが増大する周
波数帯と、通常走行で発生する操舵角の周波数帯とを合
わせるように上記比を設定することで、かかる装置本来
の効果を十分に発揮させることを可能ならしめる。
【００１０】また、ステアリングのコラムシャフトの回
転に伴い弾性変形をするコラムカップリングや、ラック
ハウジングを弾性支持するラックインシュレータを対象
として、もしくは前記ステアリング系に新たに設ける弾
性体を対象として、本発明は実施でき、同様に上記のこ
とを実現することを可能ならしめる。
【００１１】また、コラムカップリング、ラックハウシ
ングのインシュレータがゴムを用いるものである場合、
そのゴム材質として、１／（１０π）＜Ｃ／Ｋなる高減
衰ゴムとすることで、本発明は実施でき、かかるゴム材
質の特性チューニングをもって、簡単に上記のことを同
様に実現することを可能ならしめる。
【００１２】また、特に、ゴムを用いたコラムカップリ
ングとして好適なものが得られ、ステアリング系の第１
のシャフト部から第２のシャフト部へステアリングホイ
ールの回転を伝えるそれら２つのシャフト部の間に、ブ
レンド組成の上記高減衰ゴムを配することで、簡単かつ
容易に上記のことを実現するチューブインチューブ式の
コラムカップリングを構成することを可能ならしめる。
１／（１０π）＜Ｃ／Ｋなる高減衰ゴムをブレンドで得
る場合、好ましくは、天然ゴムとブチルゴムとのブレン
ドによるものが効果的であり、ブチルゴムは、ロスファ
クターが高く、減衰性を持たせるのに有効である反面、
耐久性の点では劣るため、天然ゴムをブレンドして耐久
性との両立を図るのが良く、この場合、かかるステアリ
ング装置は、上記した点に加え、かかる耐久性の利点が
更に加味される。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は、本発明装置の一実施例の構成図である。ま
た、図２は、その作用説明に供する図で、本実施例を表
現するモデルを示すものである。
【００１４】図中、１はステアリングホイール（ハンド
ル）、１３はホイール（前輪）をそれぞれ示し、ステア
リングホイール１からホイール１３への該ステアリング
ホイールの操舵力を伝達する系（操舵系）は、ここで
は、対象となる後述の弾性体（弾性要素）の減衰係数の
値の設定方法を含め、次のような構成のものとする。
【００１５】ホイール１３は、そのナックルアーム１２
をサイドロッド１１を介して、ステアリングギアのラッ
ク軸８に連節する。なお、図では、前輪片側輪のみ示す
が、もう一方の前輪輪側も同様の連結構造であることは
いうまでもない。ラック軸８は、車体に取り付けられる
ラックハウジング９により支持する。
【００１６】ラック軸８のラックギア部と噛合するピニ
オン７と、ステアリングホイール１との間は、連結部を
介して連結し、ステアリングホイール１の操作によりピ
ニオン７を回転するとき、ラック軸８の並進運動をもっ
て、及び各側のサイドロッド１１及びナックルアーム１
２を介して、各ホイール１３を操舵可能とする。
【００１７】ここに、ステアリングホイール１とピニオ
ン７間の連結は、コラムシャフト２、インターミディエ
イトシャフト４、スタブシャフト６を含むものとするこ
とができ、本例ではそうするものとする。具体的には、
ステアリングホイール１には、コラムシャフト２が取付
け嵌合される。コラムシャフト２の端はジョイント３に
よりインターミディエイトシャフト４の一端と、またそ
のインターミディエイトシャフト４の他端はジョイント
３′によりスタブシャフト６と、それぞれ連結する。そ
して、該スタブシャフト６にピニオン７を取り付けて、
該ピニオンがラック軸８とかみ合う。
【００１８】本ステアリング装置は更に、ステリングホ
イール１からタイヤまでのステアリング系に弾性体（弾
性要素）を含み、これが減衰要素を付加したものであっ
て、かつその減衰係数Ｃとバネ定数Ｋの比Ｃ／Ｋを、１
／（１０π）以上のＣ／Ｋ値に選定してあるものを用い
る構成とする。好ましくは、ステアリングのコラムシャ
フトの回転に伴い弾性変形をするコラムカップリング、
及び／又はラックハウジングを弾性支持するラックイン
シュレータ（マウントインシュレータ）を用いる構成の
ときは、かかるコラムカップリングやラックインシュレ
ータのようにステリングホイールからタイヤまでのステ
アリング系に存在する弾性体、もしくは新たに設けた弾
性体のいずれかに、バネ要素だけでなく、減衰要素を付
加する場合において、その減衰係数Ｃとバネ定数Ｋの比
を、
【数１】 の範囲内に設定する。
【００１９】好ましくはまた、そのコラムカップリング
またはマウントインシュレータを有する場合においてそ
れがゴムを使用するものであれば、かかるコラムカップ
リングまたはラックハウジングのマウントインシュレー
タのゴム材質を１／（１０π）＜Ｃ／Ｋなる高減衰ゴム
とする。
【００２０】本例において、符号５で示すのは、コラム
シャフト２の回転に伴い弾性変形をするコラムカップリ
ングとしてのラバーカップリングで、インターミディエ
イトシャフト４の中間にはかかるラバーカップリングが
設けられる構成とできる。また、符号１０で示すのは、
ラックハウジング９と車体側間にあって、ラックハウジ
ング９を弾性支持するラックインシュレータ（ラックハ
ウジングのマウントインシュレータ）である。ラック軸
８はかかるラックハウジング９によって支持され、ラッ
クハウジング９は、該ラックインシュレータ１０によっ
て車体にマウントされる構成とできる。
【００２１】図１においてかかる符号を付して例示する
弾性体は、いずれか単独で、あるいは共に、高ロスファ
クターのゴムを使ったものとすることができる。この場
合においては、図２の如くに減衰要素（Ｃ0 ，Ｃ1 部
分）が付加されるとともに、その減衰係数とバネ定数の
比（Ｃ／Ｋ）につき上述した式（１）の関係（１／（１
０π）＜Ｃ／Ｋ）が成立する範囲のものに選定されたゴ
ム材質のものを用いて組み込み構成する。
【００２２】もっとも、そのように弾性体は高ロスファ
クターのゴムを使ってもよいし、前掲文献にあるよう
に、オリフィスと粘性流体等で構成してもよい。
【００２３】上記構成の実施例装置において、運転者の
ステアリングホイール操作時、その操舵入力に伴いステ
アリングホイール１が回転すると、ステアリングホイー
ル１の回転は、コラムシャフト２、ジョイント３を介し
て、該コラムシャフト２の回転に伴い弾性変形をする上
記コラムカップリング５の設けられたインターミディエ
イトシャフト４に伝えられる。更に、その回転はジョイ
ント３′を介してスタブシャフト６に伝えられる。
【００２４】既述のように、スタブシャフト６にはピニ
オン７が取り付けられ、ピニオン７は、上記ラックイン
シュレータ１０で弾性支持してなるラックハウジング９
によって支持されたラック軸８とかみ合っており、スタ
ブシャフト６の回転に伴うピニオン７の回転はラック軸
８の並進運動に変換される。かくして、その変位はサイ
ドロッド１１、ナックルアーム１２を経てホイール１３
の転舵量となる。
【００２５】このようにして前輪は所定舵角操舵される
ところ、かかる操舵において運転者は良好な操舵応答性
をもってこれを行うことができる。本例ではステアリン
グ系にある図１のコラムカップリング５やラックインシ
ュレータ１０のような操舵系の弾性要素に減衰を付加し
てあり、かつ、その減衰係数とバネ定数の比を、式
（１）のように１／（１０π）より大と設定するもので
あり、このため、一般にいわれる操安性の周波数帯でハ
ンドル角に対する前輪舵角の位相を改善し、良好な操舵
応答性が得られる。これは、ハンドル角に対して前輪実
舵角の位相が進み、ゲインが増大する周波数帯と、通常
走行で発生する操舵角の周波数帯とを合わせるようにバ
ネ定数と減衰係数の比を設定することで、上記を実現す
ることを意味する。操舵応答性を向上させるべき周波数
（人間の実操舵周波数領域）にあうように減衰力やバネ
力を最適に設定した本装置は、減衰要素を付加した弾性
体を用いるステアリング装置の効果を十分に引き出せる
ものである。
【００２６】上記のことは、式（１）の範囲に選定する
ことも含めて、次のようにしても説明できる。図２以下
をも参照して述べるに、本実施例のモデルを図２が表し
ている。また、次のものはそれぞれ下記を表す。
【００２７】Ｋ0 ：コラムカップリング（５）バネ定数 Ｃ0 ：コラムカップリング（５）減衰係数 Ｋ1 ：ラックインシュレータ（１０）バネ定数 Ｃ1 ：ラックインシュレータ（１０）減衰係数 Ｋ2 ：タイヤバネ定数 θ ：ハンドル角 δ ：前輪実舵角 Ｉ ：キングピン軸まわりの慣性モーメント ｒ ：ピニオン（７）有効半径 ｙ ：ラック軸（８）のハウジング（９）に対する変位 l（英文字Ｌの小文字） ：ナックルアーム（１２）有
効長 θ1 ：ピニオン（７）ねじれ角 Ｎ ：ステアリングギア比 Ｆ ：ラック軸（８）に加わる推力
【００２８】本実施例において、運動方程式は、次で表
される。
【数２】 Ｉ・（ｄ2 ／ｄｔ2 ）δ＋Ｋ2 ・δ＝ l・Ｆ ・・・（２） （キングピン軸まわりの式）
【数３】 Ｋ1 ・ｙ＋Ｃ1 ・（ｄ／ｄｔ）ｙ＝Ｆ ・・・（３） （インシュレータについての式）
【数４】 Ｋ0 ・（θ−θ1 ）＋Ｃ0 ・｛（ｄ／ｄｔ）θ−（ｄ／ｄｔ）θ1 ｝＝ｒ・Ｆ ・・・（４） （カップリングについての式） 但し、
【数５】δ＝（ｒ・θ1 −ｙ）／l ・・・（５）
【数６】Ｎ＝ l／ｒ ・・・（６） また、Ｉ≒０とみなす
【００２９】よって、δ／θとして、式（２）〜（６）
より、次式（７）が得られる。
【００３０】
【数７】
【００３１】ここで、以下のケースをそれぞれ考察する
と、次のようである。 （ａ）コラムカップリングだけに減衰を付加した場合 まず、この場合には、ラックインシュレータ減衰係数Ｃ
1 ＝０を、式（７）に代入して、整理すると、次式
（８）を得る。
【００３２】
【数８】
【００３３】このように、δ／θは式（８）の如く１次
／１次式となり、周波数（ｆ）応答は図３のようにな
る。これは、コラムカップリングだけに減衰を付加した
時の前輪舵角／ハンドル角周波数特性で、同図（ａ），
（ｂ）、式（８）から分かるように、ハンドル角θに対
して前輪実舵角δの位相が進み、ゲインが増大する。ゲ
インは周波数Ｆ0 〜Ｆ1 の範囲で２０ｄＢ／ｄｅｃで増
加し、かかる帯域付近でハンドル角に対する前輪舵角の
位相を進み方向のものとするが、δ／θのゲイン向上及
び位相進み効果を得る場合、進みの時定数は、式（８）
右辺分子中のＣ0／Ｋ0 になり、この値によって効果の
出る周波数帯が決まることになる。わかりやすくいう
と、Ｃ0 ／Ｋ0 が非常に小さい場合には効果のでる周波
数帯が非常に高周波域になり、このような周波数帯での
操舵角入力はないので、実際には効果がでないことにな
ってしまう。
【００３４】（ｂ）ラックインシュレータだけに減衰を
付加した場合 この場合には、コラムカップリング減衰定数Ｃ0 ＝０
を、式（７）に代入して、整理すると、次式（９）を得
る。
【００３５】
【数９】
【００３６】このように、この場合のδ／θは、前述の
コラムカップリングだけ減衰係数Ｋ 0 の減衰要素を付加
した時と同様に、１次／１次式となり、周波数応答は図
４（ラックインシュレータだけに減衰を付加した時の前
輪舵角／ハンドル角周波数特性）のようになる。この場
合には、進みの時定数はＣ1 ／Ｋ1 になり、この値によ
って効果の出る周波数帯が決まることになる。
【００３７】次の場合は、下記の通りである。 （ｃ）コラムカップリングとラックインシュレータに減
衰を付加した場合 この場合においては、θ／δは、前記式（７）式のよう
に２次式／２次式となる。ただし、その右辺分子の（Ｋ
0 ＋Ｃ0 Ｓ）（Ｋ1 ＋Ｃ1 Ｓ）の２次式は、（１次進
み）×（１次進み）のようになっているので、前述の
（ａ），（ｂ）の場合と同じく、Ｃ0 ／Ｋ0 ，Ｃ1 ／Ｋ
1 で効果の出る周波数帯が決まる。
【００３８】ここで、Ｃ0 ／Ｋ0 が非常に小さければ、
コラムカップリング５に減衰を付加した効果は小さくな
り、Ｃ1 ／Ｋ1 が非常に小さければ、ラックインシュレ
ータ１０に減衰を付加した効果は小さくなる。つまり、
この場合には、Ｃ0 ／Ｋ0 ，Ｃ1 ／Ｋ1 を共に操舵入力
が十分に大きい周波数と対応するように設定することが
望ましい。
【００３９】さて、ここで更に、次のような点に着目す
る。一般に、通常走行で運転者がステアリング操作する
とき入力される周波数帯はｆ≦５Ｈｚといわれている。
これは、種々の文献（例えば、「電動式後輪操舵システ
ムの開発」江口他，自動車技術会，学術講演会前刷集９
３３，１９９３−５）で操安性が評価されている周波数
帯が０〜５Ｈｚであることからも推察される。その他、
自動車技術会論文集等をみても、そのような報告のある
文献は多数みかけられることからも、上記のことはいえ
るものである。
【００４０】また、そうした周波数「０〜５Ｈｚ」につ
いては、人間の操舵入力限界、感度限界とも考えられ、
例えば、運転者が最大転舵スピードでステップ状に操舵
を入れた際の波形につき、縦軸にハンドル角をとり、横
軸を時間軸として示したものが図５である。これは操舵
入力周波数の最大値説明図であって、この図から、操舵
入力開始から最大舵角発生までの時間は、約０．１秒で
あり、（０．１秒とみて）これを１周期に直すと０．２
秒、即ち５Ｈｚということになる（なお、操舵入力をパ
ワースペクトル処理すると、１０Ｈｚ近辺でも微小なゲ
インがでるのをみたが、これらは無視し、主操舵周波数
成分となりうる周波数が最大５Ｈｚということであ
る。）。つまり、同図（ａ）にあわせて示す図（ｂ）の
如くに、５Ｈｚの操舵入力と考えられものであり、これ
が人間の実用操舵入力限界であると考えることができ
る。
【００４１】従って、以上のことから、人間の操舵入力
領域（０Ｈｚ〜５Ｈｚ）で、減衰要素Ｃ0 またはＣ1 に
よるδ／θのゲイン向上及び位相進み効果を発揮させよ
うとするためには、図３または図４中のＦ0 が人間の操
舵入力限界５Ｈｚ（もしくは、ほぼ５Ｈｚ）を越えない
ようにする必要がある。つまり、
【数１０】 Ｆ0 ＝Ｋ／（２πＣ）＜５（Ｈｚ） ・・・（１０）
（Ｋ＝Ｋ0 またはＫ 1 ，Ｃ＝Ｃ0 またはＣ1 ） とする必要がある。
【００４２】そして、この式（１０）を変形すると、次
が得られる。
【数１１】Ｋ／Ｃ＜１０π ・・・（１１ａ） よって、 Ｃ／Ｋ＞１／（１０π） ・・・（１１ｂ） 即ち、前記式（１）となるのである。
【００４３】こうして、本発明に従い適用弾性要素に減
衰を付加し、その減衰係数とバネ定数の比Ｃ／Ｋを式
（１）（式（１１ｂ））のように設定したステアリング
装置は、人間の実用操舵周波数領域とよく適合し、ゆえ
に装置本来の効果を十二分に引き出し、発揮せしめられ
るものであることが、上記のことからも分かる。かつま
た、装置のステアリング系の設計にあたり、使用弾性体
の特性をかかる式に従うものとして、容易に簡易かつ適
切に行うこともできる。
【００４４】特に、ゴムを用いる場合についていえば、
次のようにしてこれを効果的に実現できる。
【００４５】ゴムの材質で特性チューニングする場合に
は、ロスファクターで特性の定義をする場合が多い。こ
こで、ロスファクターは（Ｃ・ω）／Ｋである（なお、
ω＝２πｆ）。前記の式（１１ｂ）に着目し、その両辺
に２πを乗じると、
【数１２】 ｛（Ｃ・２π）／Ｋ｝＞｛２π／１０π｝（＝０．２） ・・・（１２） となる。
【００４６】上記式（１２）式は、ゴムの材質でチュー
ニングするならば、ｆ＝１Ｈｚの時のロスファクター、
即ち「（Ｃ×２π×１）／Ｋ」が０．２より大であれば
良いことを示す。
【００４７】しかして、このようなゴムは、天然ゴムと
ブチルゴムのブレンドで作ることができる。ブチルゴム
（ＩＩＲ）は、ロスファクターが高く、減衰性を持たせ
るのに有効であるが、反面耐久性に劣るため、天然ゴム
（ＮＲ）をブレンドして耐久性との両立を図ることが望
ましい。ゴムの硬度は、６０°程度であれば経験上問題
ない。
【００４８】このようなゴムを用いた具体例を挙げる
と、バネ定数及び減衰係数のそれぞれについて、例え
ば、 Ｋ＝０．３ｋｇｍ／ｄｅｇ Ｃ＝０．０１９１ｋｇｍ／（ｄｅｇ／ｓ） とするものであり、このようにチューニングすると、１
Ｈｚでのロスファクターを０．４とすることができ、上
記式（１２）式の条件を満足する。
【００４９】このように減衰要素を付加することによっ
て、ハンドル角に対する前輪舵角の位相を進み方向に改
善でき、操安性の周波数帯域で良好な操舵応答性が得ら
れる。これらの実現は、特開平２−６３９６３号公報記
載の技術をより改良でき、そのドライブフィーリング向
上効果等を一層実効あるものとし、しかも、これを前述
の如くにチューニングしたゴムで簡易に達成することが
できる。
【００５０】図６は、前述のゴムを用いた時のコラムカ
ップリング構成例を示す。本例によるものは、チューブ
インチューブ式のコラムカップリングである。同図Ａ
は、ステアリングコラムシャフト側に取り付けられるシ
ャフト部１０１（第１のシャフト部）、及びステアリン
グギアボックス側に取り付けられるシャフト部１１１
（第２のシャフト部）の連結部における一部を破断して
示す正面図であり、図Ｂは端面図である。
【００５１】ステアリングホイールの回転をシャフト部
１１１に伝えるシャフト部１０１の一端にはステアリン
グコラムシャフト側への取り付け部１０２が形成され、
また、シャフト部１１１は一端にセレーション部１１２
を有し、それぞれの他端部が、前述のゴムを用いて連結
される。即ち、図中、１３１がゴム部であり、前記した
天然ゴムとブチルゴムのブレンドによる、それぞれバネ
定数Ｋ及び減衰係数Ｃが前記値の１／（１０π）＜Ｃ／
Ｋなる高減衰ゴムからなり、これがシャフト部１１１に
加硫接着されている。ゴム部１３１の外側には、カラー
が設けられ、シャフト部１０１に圧入される。上記シャ
フト部１０１の取り付け部１０２は、ステアリングコラ
ムシャフトに、またシャフト部１１１側はステアリング
ギアボックスに、それぞれジョイントを介して取り付け
られるものであり、こうしてコラムカップリングを有す
るステアリング系を構成することができる。
【００５２】本例によると、前述してきた作用効果に加
え、上記のような簡単な構成をもって、本発明に従うチ
ューブインチューブ式のコラムカップリング（ラバーカ
ップリング）によるステアリング装置を提供できる利点
がある。なお、上記ではチューブインチューブで構成し
た具体例を示し、コラムカップリングがチューブインチ
ューブ式のもので、ステアリング系は、第１のシャフト
部から第２のシャフト部へステアリングホイールの回転
を伝える２つのシャフト部を有し、第１のシャフト部と
第２のシャフト部の間に、前記ブレンド組成の高減衰ゴ
ムが配されている構成の場合の例であったが、コラムカ
ップリングの場合に限らず、ラックインシュレータにも
同じようにしてかかるチューニングのゴムを用いること
ができ、同様の作用効果を奏し得る。
【００５３】なお、本発明は、以上の実施例に限定され
るものではない。例えば、ラックアンドピニオンステア
リング機構によるものを例として示したが、これに限定
されるものではない。また、コラムカップリングもチュ
ーブインチューブ式によるものを例として示したが、こ
れに限定されるものではなく、例えば特開平４−１５７
２１０号公報に示される形式のものでもよいことはいう
までもない。また、ゴムだけを用いた例を述べたが、先
にも触れたように、そのほか例えばオリフィスと粘性流
体等で構成されるものとしてもよい（特開昭６０−１６
１２５１号公報第１頁右下欄第１２行〜第２０行、第３
頁左下欄第１８行〜第４頁左上欄第５行，図２、第４頁
左下欄第４行〜同頁右下欄第２０行，図３、第５頁左下
欄第９行〜第６頁左上欄第９行，図５、第６頁左上欄第
１０行〜同頁右下欄第１行，図６等、特開平２−６３９
６３号公報第３頁左上欄第３行〜第１０行，図１等）。
かかるものに適用する場合も、本発明に従ったステアリ
ング装置は実現できる。また、減衰係数とバネ定数の比
Ｃ／Ｋを、人間の操舵入力限界を５Ｈｚとして１／（１
０π）＜Ｃ／Ｋとしたが、約５Ｈｚとして、ほぼ１／
（１０π）＜Ｃ／Ｋの関係が成立する範囲のものとして
実施することも妨げない。
【００５４】
【発明の効果】本発明によれば、ステリングホイールか
ら該ステアリングホイールによって操向されるタイヤま
でのステアリング系に弾性体を有するステアリング装置
において、弾性体に減衰要素が付加される場合に、その
減衰係数とバネ定数の比の最適化が提供でき、ステアリ
ング系の弾性体に減衰要素を付加し、かつその減衰係数
Ｋとバネ定数Ｃの比Ｃ／Ｋを、１／（１０π）＜Ｃ／Ｋ
の範囲に設定することにより、操安性の周波数帯でハン
ドル角に対する前輪舵角の位相を改善し、良好な操舵応
答性を得ることができ、装置本来の効果を十分に引き出
すことができ、ステアリング装置の設計，製作上も寄与
するところ、その効果は大である。
【００５５】また、ステアリングのコラムシャフトの回
転に伴い弾性変形をするコラムカップリングや、ラック
ハウジングを弾性支持するラックインシュレータを対象
として、もしくはステアリング系に新たに設けることと
なる場合の当該弾性体を対象として、実施でき、同様に
上記を実現することができる。
【００５６】また、コラムカップリング、ラックハウシ
ングのインシュレータがゴムを用いるものである場合に
おいて、そのゴム材質として、１／（１０π）＜Ｃ／Ｋ
なる高減衰ゴムとすることで、本発明は実施でき、かか
るゴム材質の特性チューニングをもって、簡単に上記を
同様に実現することができる。
【００５７】また、特に、ゴムを用いたコラムカップリ
ングとして好適なものが本発明によって実現でき、ステ
アリング系の第１のシャフト部から第２のシャフト部へ
ステアリングホイールの回転を伝えるそれら２つのシャ
フト部の間に、ブレンド組成の上記高減衰ゴムを配する
ことで、簡単かつ容易に上記のことを実現するチューブ
インチューブ式のコラムカップリングを構成することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステアリング装置の一実施例の構成図
である。
【図２】同例でのステアリング系を表すモデルを示す図
である。
【図３】同例の説明に供する図にして、コラムカップリ
ングだけに減衰を付加した時の前輪舵角δ／ハンドル角
θの周波数特性を示す図である。
【図４】ラックインシュレータだけに減衰を付加した時
の、同様の前輪舵角δ／ハンドル角θの周波数特性図で
ある。
【図５】同じく、操舵入力周波数の最大値（最大周波数
値）の説明に供する図である。
【図６】チューブインチューブ式のコラムカップリング
に適用した場合の例であって、チューブインチューブで
構成した具体例を示す図である。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール ２ コラムシャフト ３，３′ ジョイント ４ インターミディエイトシャフト ５ コラムカップリング（ラバーカップリング） ６ スタブシャフト ７ ピニオン ８ ラック軸 ９ ラックハウジング １０ ラックインシュレータ １１ サイドロッド １２ ナックルアーム １３ ホイール １０１ シャフト部 １１１ シャフト部 １３１ ゴム部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステアリングホイールから該ステアリン
    グホイールによって操向されるタイヤまでのステアリン
    グ系に弾性体を有し、 該弾性体が、バネ要素を有するほか、減衰要素を付加さ
    れてなるものであるとともに、その減衰係数Ｃとバネ定
    数Ｋの比Ｃ／Ｋが、 １／（１０π）＜Ｃ／Ｋ の範囲に設定されているものである、ことを特徴とする
    ステアリング装置。
  2. 【請求項２】 前記弾性体は、ステアリングのコラムシ
    ャフトの回転に伴い弾性変形をするコラムカップリン
    グ、またはラックハウジングを弾性支持するラックイン
    シュレータ、もしくはこれらのほかの前記ステリングホ
    イールからタイヤまでのステアリング系に設けたバネ要
    素及び減衰要素をもつ弾性体の、いずれかであるか、ま
    たはそれらのいずれか２つ以上である、ことを特徴とす
    る請求項１記載のステアリング装置。
  3. 【請求項３】 請求項２において、 コラムカップリング及び／又はラックハウシングのイン
    シュレータは、ゴムを用いるものであり、そのゴム材質
    を、 １／（１０π）＜Ｃ／Ｋ なる高減衰ゴムとしたことを特徴とするステアリング装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項３において、 コラムカップリングがチューブインチューブ式のもので
    あり、 かつ、ステアリング系は、第１のシャフト部から第２の
    シャフト部へステアリングホイールの回転を伝える当該
    ２つのシャフト部を有し、 該第１のシャフト部と第２のシャフト部の間に、ブレン
    ド組成の前記の高減衰ゴムが配されている、ことを特徴
    とするステアリング装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007269278A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Jtekt Corp 車両用操舵装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6454289B1 (en) * 2000-07-24 2002-09-24 Raymond Mullins Trailer hitch cart for a motorcycle
US7546191B2 (en) * 2004-12-20 2009-06-09 General Motors Corporation Handwheel damping control of active steering system
JP2007228689A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Denso Corp 車両用交流発電機の駆動方法
WO2011042486A1 (de) 2009-10-09 2011-04-14 Basf Se Vorrichtung zur dämpfung und übertragung eines drehmoments
JP5942726B2 (ja) * 2012-09-18 2016-06-29 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
US9664248B2 (en) * 2014-08-04 2017-05-30 GM Global Technology Operations LLC Electric power steering isolator
KR102582282B1 (ko) * 2018-08-23 2023-09-26 에이치엘만도 주식회사 조향장치의 동력 전달부재
JP7444122B2 (ja) * 2021-03-30 2024-03-06 豊田合成株式会社 ステアリングハンドル

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS585826B2 (ja) * 1978-12-29 1983-02-01 本田技研工業株式会社 車輌の動力操舵装置
US4479786A (en) * 1983-03-07 1984-10-30 The Torrington Company Shaft assembly
JPS60161251A (ja) * 1984-01-31 1985-08-22 Nissan Motor Co Ltd 操舵装置
AT384405B (de) * 1985-07-22 1987-11-10 Supervis Ets Laengenveraenderbare lenkspindel fuer lenkvorrichtungen bei kraftfahrzeugen
JPH0263963A (ja) * 1988-08-30 1990-03-05 Nissan Motor Co Ltd ステアリング装置
JPH0711291B2 (ja) * 1990-10-19 1995-02-08 東海ゴム工業株式会社 カップリング
DE4220417A1 (de) * 1992-06-22 1993-12-23 Teves Gmbh Alfred Mechanische Zahnstangenlenkung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007269278A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Jtekt Corp 車両用操舵装置

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