JPH08230693A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キックバックの低減、路面からのインフォメ
ーションの劣化防止、ステアリング応答性の向上及び直
進時の舵の座りを改善する。 【構成】 車両のステアリング操舵角をステアリング操
舵角センサ１６から読み込む。コントローラ１４におい
て予め計測されたステアリング操舵角θとステアリング
剛性Ｋとの関係を示すマップからステアリング剛性値を
選定する。ステアリング剛性値が選定されると、この値
に基づいてコントローラ１４から圧力制御弁１３に供給
する指令電流の値を演算し、この指令電流を圧力制御弁
１３に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステアリングホイール
の回転に応じて車両の前輪を転舵するステアリング装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ステアリング装置では、ステアリングホ
イールの回転に伴って軸方向移動するラック軸を収納す
るラックハウジングと車体との間に設けられたラックイ
ンシュレータや、ステアリングホイールの回転をラック
軸に伝えるステアリングシャフト間に設けられたコラム
カップリングといった弾性体が用いられ、通常ステアリ
ング剛性は一定である。

【０００３】また、例えば特開平2-63963 号公報に記載
されたものでは、ステアリングの応答性を向上させるた
めに、ダンパーを用いて過渡的にステアリング剛性を上
げている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】操舵角が大きくなるに
従って着力点のモーメントスパンが大きくなるので、操
舵角が大きくなるに従って路面からのキックバックが大
きくなる。ステアリング剛性が一定である従来のステア
リング装置では、操舵角が大きい状態で加えられるキッ
クバックを想定してステアリング剛性を設定する必要が
あり、したがってステアリング剛性を大幅に高めること
ができない。その結果、路面からのインフォメーション
の劣化を有効に防止することができない。また、ステア
リング剛性が一定の場合には、ステアリング応答性及び
直進時の舵の座りが良好でない。

【０００５】また、上記特開平2-63963 号公報に記載さ
れたステアリング装置では、操舵周波数の低周波での操
舵角に対する実舵角の位相遅れを小さくしてステアリン
グの応答性を向上させているが、このために周波数応答
の高周波でのゲインが上がるために、路面からのキック
バックが悪化するという不都合がある。

【０００６】本発明の目的は、キックバックの低減、路
面からのインフォメーションの劣化防止、ステアリング
応答性の向上及び直進時の舵の座りの改善を行うことが
できるステアリング装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による請求項１の
ステアリング装置は、運転者の操縦に応じたステアリン
グホイールの回転に基づき前輪を転舵させるステアリン
グ系と、該ステアリング系の剛性を可変制御できる可変
剛性手段と、ステアリング操舵角を検出するステアリン
グ操舵角検出手段と、該ステアリング操舵角検出手段の
検出信号を入力し、ステアリング操舵角が小さくなるに
従って前記ステアリング系の剛性が高くなるように前記
可変剛性手段を制御する剛性制御手段とを具えたことを
特徴とするものである。

【０００８】本発明による請求項２のステアリング装置
は、前記剛性制御手段は、ステアリング操舵角の増加に
対するステアリング剛性の減少割合を、車速が小さくな
るに従って小さくするものである。

【０００９】

【作用】本発明による請求項１のステアリング装置で
は、運転者がステアリングホイールを回転して前輪を転
舵させると、ステアリング操舵角が検出される。検出さ
れた信号は剛性制御手段に入力され、ステアリング操舵
角が小さくなるに従ってステアリング剛性を高くするよ
うに可変剛性制御手段を制御する。

【００１０】ステアリング操舵角が小さくなるに従って
ステアリング剛性を高くするように制御してもキックバ
ックの許容値を大きくしないことは可能である。その結
果、路面からのインフォメーションの悪化防止とキック
バックの低減を高いレベルで両立することができる。

【００１１】また、ステアリング操舵角が小さくなるに
従ってステアリング剛性を高くするように制御している
ので、ステアリングの応答性が向上する。

【００１２】ステアリング剛性が一定である場合でも、
実際にはねじれ始めの剛性は通常の場合小さい。ステア
リング操舵角が小さくなるに従ってステアリング剛性を
高くするすなわちハンドル中立付近のステアリング剛性
を高くするように制御しているので、ステアリング剛性
の低下分を補い、車両の直進時の舵の座りを向上させる
ことができる。

【００１３】本発明による請求項２のステアリング装置
では、剛性制御手段は、ステアリング操舵角の増加に対
するステアリング剛性の減少割合を、車速が小さくなる
に従って小さくしている。キックバックは車速が低くな
るにしたがって小さくなるので、このように制御するこ
とによりキックバックを有効に低減でき、かつ、車両の
低速時の小回り性を確保することができる。

【００１４】

【実施例】本発明によるステアリング装置の実施例を図
面を参照して詳細に説明する。図１は本発明によるステ
アリング装置の基本構成図である。ステアリングホイー
ル１を回転させると、ステアリングホイール１に嵌め合
わされたコラムシャフト２も回転する。この回転は、ラ
バーカップリング（コラムカップリングとも呼ばれる）
３、インターミディエイトシャフト４及び図示しないジ
ョイント等を経てピニオンギヤ５に伝動される。このピ
ニオンギヤ５はラック軸６に噛み合い、これによりピニ
オンギヤ５の回転がラック軸６の左右移動に変換され
る。このラック軸６の左右移動量はサイドロッド７及び
ナックルアーム８を経て再び回転運動に変換され、タイ
ヤ９の転舵量となる。

【００１５】ラック軸６をラックハウジング１０によっ
て支持し、このラックハウジング１０をラックインシュ
レータ１１を介して車体に載せ置く。このため、ステア
リング系の剛性はラバーカップリング３及びラックイン
シュレータ１１の剛性によって殆ど決定され、したがっ
てステアリング剛性を制御するためには、ラバーカップ
リング３及びラックインシュレータ１１の剛性を制御す
ればよい。

【００１６】本例では第１実施例として、可変剛性手段
としてのラックインシュレータ１１の剛性を制御する場
合について説明する。なお、サスペンションのリンクブ
ッシュの剛性を変化させても本発明と同様の効果を得る
ことができると考えられるが、サスペンションのリンク
ブッシュの剛性を変える場合、外力（コーナリングフォ
ース）によってタイヤ接地面の横変形が生じる。その結
果タイヤのスリップ角が変化するためにコーナリングフ
ォースの大きさが変化するのではなく、コーナリングフ
ォースの発生が遅れるという不都合がある。本発明によ
るステアリング装置では、タイヤのトー角の変化だけを
制御することができるという点でサスペンションのリン
クブッシュの剛性を制御する場合とは異なる。

【００１７】図２は、ラックインシュレータの剛性を可
変制御するための電子−油圧系の概略図である。エンジ
ン回転又は別に設けられたモータによって駆動されるポ
ンプ１２で発生する流量は、圧力制御弁１３に導かれ
る。この圧力制御弁１３は剛性制御手段としてのコント
ローラ１４からの指令電流に応じて所定の圧力を発生
し、ラックインシュレータ１１内に設けられた油圧室の
圧力を所定の圧力にする。不要な流量はリザーバタンク
１５に蓄えられ、その後ポンプ１２によって吸い上げら
れる。なお、図１には二つのラックインシュレータを示
しているが、制御するのはいずれか一方のラックインシ
ュレータでよい。コントローラ１４は、ステアリング操
舵角検出手段としてのステアリング操舵角センサ１６及
び車速センサ１７からの信号に基づいて演算を行い、上
記指令電流を圧力制御弁１３に供給する。

【００１８】図３（ａ）はラックハウジングの側面図で
あり、（ｂ）はそのＩ−Ｉ断面図である。これを用い
て、ラックインシュレータの剛性を可変制御する第１実
施例を説明する。ラックインシュレータ１１内に設けら
れた油圧室１１ａを、油圧配管１１ｂを介して圧力制御
弁１３（図２）に接続する。メンバ１８に溶接されたブ
ラケット１９ａ及び１９ｂをボルト（図示せず）によっ
て締結する。その結果、ラックハウジング１０を、ラッ
クインシュレータ１１によりメンバ１８に対して弾性支
持する。

【００１９】したがって図１において、タイヤ９にコー
ナリングフォースが発生すると、このコーナリングフォ
ースがサイドロッド７を介して伝えられ、ラックハウジ
ング１０は左右方向に移動する。この移動量はラックイ
ンシュレータ１１の剛性値によって制御される。

【００２０】図３において、ラックインシュレータ１１
を弾性体で形成し、このラックインシュレータ１１中に
油圧室１１ａを設ける。油圧室１１ａを油圧配管１１ｂ
に接続して作動油を充填し、図２の圧力制御弁１３によ
り圧力を制御する。油圧室１１ａの油圧に応じてラック
インシュレータ剛性すなわちステアリング系の剛性を変
化させる。

【００２１】コントローラ１４（図２）において、上記
指令電流及び油圧室の圧力と、ラックインシュレータ１
１の軸方向の剛性との関係を予め計測し、所定剛性値を
得るための電流をマップ化する。ステアリング系の剛性
の可変制御をこのマップに応じて行う。

【００２２】本発明によるステアリング装置の剛性の可
変制御を説明する。図４は、本発明によるステアリング
装置のステアリング系の剛性の制御のフローチャートで
ある。ステップ３１において、車両のステアリング操舵
角をステアリング操舵角センサ１６（図２）から読み込
む。

【００２３】次にステップ３２において、コントローラ
１４（図２）において予め計測されたステアリング操舵
角θとステアリング剛性Ｋとの関係を示すマップからス
テアリング剛性値を選定する。

【００２４】ステップ３２においてステアリング剛性値
が選定されると、このステアリング剛性値に基づいてコ
ントローラ１４（図２）から圧力制御弁１３（図２）に
供給する指令電流の値を演算し（ステップ３３）、この
指令電流を圧力制御弁１３（図２）に供給する（ステッ
プ３４）。

【００２５】図５は、ステアリング操舵角θとステアリ
ング剛性Ｋとの関係を示すマップの一例である。この場
合、ステアリング操舵角θが増加するにしたがってステ
アリング剛性Ｋが減少するようにしている。

【００２６】図６は、ステアリング操舵角θとステアリ
ング剛性Ｋとの関係を示すマップの別の例である。この
場合、車両の低速時に小回り性を確保するため、ステア
リング操舵角θの増加に対してステアリング剛性Ｋを減
少させる割合を、車速が小さくなるに従って小さくして
いる。その結果、ステアリングの応答性を向上し、か
つ、人間に要求される最適なステアリングのゲインを実
現することができる。

【００２７】図７は、ハンドルをｓｉｎ状に操舵したと
きの時間に対する実舵角応答を示す図である。横軸に時
間（ｓ）を示し、縦軸に実舵角（°）を示す。曲線ａは
ステアリング剛性の高いステアリング装置の実舵角応答
を、曲線ｂはステアリング剛性の低いステアリング装置
の実舵角応答を、曲線ｃは本発明によるステアリング装
置の実舵角応答をそれぞれ示す。曲線ａは実舵角の立ち
上がりが速いが、周波数応答のゲインが高くなりすぎ
る。曲線ｂは周波数応答のゲインは高くないが、実舵角
の立ち上がりが遅い。曲線ｃは実舵角の立ち上がりと周
波数応答のゲインの両方を満足している。

【００２８】図８（ａ）はラバーカップリングの側面図
であり、（ｂ）はそのII−II断面図である。これを用い
て、ラバーカップリングの剛性を可変制御する第２実施
例を説明する。なお、本例のステアリング装置の基本構
成は図１と同一であり、可変剛性手段としてのラバーカ
ップリングの剛性を可変制御するための電子−油圧系は
図２と同一のものを用いる。

【００２９】コラムシャフト２（図１）に嵌め合わされ
た入力軸２０はラバーカップリング３の外筒２１に溶接
され、コラムシャフト２（図１）に嵌め合わせ、これら
が一体となって回転するようにする。入力軸２０と出力
軸２２との間に弾性体２３を充填する。出力軸２２をイ
ンターミディエイトシャフト４（図１）に接続し、これ
らが一体となって回転するようにする。したがって、コ
ラムシャフト２（図１）とインターミディエイトシャフ
ト４（図１）との間で弾性体２３の捩じれが生じる。こ
の捩じれ変位量は弾性体２３の剛性によって変わる。

【００３０】本例では図示したように、弾性体２３の内
部に油圧室３ａを設け、この油圧室３ａ内の圧力は出力
軸２２内に設けた油圧配管３ｂ内の油圧により制御す
る。本例ではラバーカップリング３を、油圧室３ａの圧
力が増加するとラバーカップリング３の捩じれ方向の剛
性値が増加するような構成する。

【００３１】本例によっても、ステアリング操舵角の増
減に応じて、コントローラ１４（図２）の制御下で圧力
制御弁１３（図２）によってステアリング剛性を可変制
御することができ、第１実施例と同様の効果を得ること
ができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による請求
項１のステアリング装置によれば、ステアリング操舵角
が小さくなるに従ってステアリング剛性を高くするよう
に制御しているので、路面からのインフォメーションの
悪化防止とキックバックの低減を高いレベルで両立する
ことができ、かつ、ステアリングの応答性が向上する。
さらに、ハンドル中立付近のステアリング剛性を高くす
るように制御しているので、車両の直進時の舵の座りを
向上させることができる。

【００３３】本発明による請求項２記載のステアリング
装置によれば、ステアリング操舵角の増加に対するステ
アリング剛性の減少割合を、車速が小さくなるに従って
小さくしているのでキックバックを有効に低減でき、か
つ、車両の低速時の小回り性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステアリング装置の基本構成図で
ある。

【図２】ラックインシュレータの剛性を可変制御するた
めの電子−油圧系の概略図である。

【図３】（ａ）はラックハウジングの側面図であり、
（ｂ）はそのＩ−Ｉ断面図である。

【図４】本発明によるステアリング装置のステアリング
系の剛性の制御のフローチャートである。

【図５】ステアリング操舵角θとステアリング剛性Ｋと
の関係を示すマップの一例である。

【図６】ステアリング操舵角θとステアリング剛性Ｋと
の関係を示すマップの別の例である。

【図７】ハンドルをｓｉｎ状に操舵したときの時間に対
する実舵角応答を示す図である。

【図８】（ａ）はラバーカップリングの側面図であり、
（ｂ）はそのII−II断面図である。

【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 ラバーカップリング（可変剛性手段） ３ａ，１１ａ 油圧室 ３ｂ，１１ｂ 油圧配管 ４ インターミディエイトシャフト ５ ピニオンギヤ ６ ラック軸 ７ サイドロッド ８ ナックルアーム ９ タイヤ １０ ラックハウジング １１ ラックインシュレータ（可変剛性手段） １２ ポンプ １３ 圧力制御弁 １４ コントローラ（剛性制御手段） １５ リザーバタンク １６ ステアリング操舵角センサ（ステアリング操舵角
検出手段） １７ 車速センサ １８ メンバ １９ａ，１９ｂ ブラケット ２０ 入力軸 ２１ 外筒 ２２ 出力軸 ２３ 弾性体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者の操縦に応じたステアリングホイ
   ールの回転に基づき前輪を転舵させるステアリング系
   と、 該ステアリング系の剛性を可変制御できる可変剛性手段
   と、 ステアリング操舵角を検出するステアリング操舵角検出
   手段と、 該ステアリング操舵角検出手段の検出信号を入力し、ス
   テアリング操舵角が小さくなるに従って前記ステアリン
   グ系の剛性が高くなるように前記可変剛性手段を制御す
   る剛性制御手段とを具えたことを特徴とするステアリン
   グ装置。
2. 【請求項２】 前記剛性制御手段は、ステアリング操舵
   角の増加に対するステアリング剛性の減少割合を、車速
   が小さくなるに従って小さくすることを特徴とする請求
   項１記載のステアリング装置。