JPH10100927A - ステアリングギヤボックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直進走行時のステアリングのフラッタを抑制で
きるステアリングギヤボックスを提供すること。 【解決手段】ステアリングホイールの回転運動を転舵輪
に連結された操舵軸の往復運動に変換するステアリング
ギヤボックスにおいて、操舵軸に断続手段を介して連結
された振動低減手段と、操舵状態を検出する検出手段
と、この検出手段によって検出された操舵状態に基づい
て断続手段の断続を制御する制御手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステアリングホイ
ールの回転運動を転舵輪に連結された操舵軸の往復運動
に変換するステアリングギヤボックスに関するものであ
り、特に、フラッタの抑制を考慮したステアリングギヤ
ボックスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の高速走行時に、タイヤのアンバ
ランス等に起因してステアリング系が共振し、運転者が
ステアリングホイールの周方向の不快な振動として感じ
るフラッタと呼ばれる現象が知られている。このフラッ
タを抑制するための技術として、例えば、特開平７−４
０８４０号公報に記載されステアリングダンパーがあ
る。このステアリングダンパーは、ステアリングホイー
ルとギヤボックスとの間に設けられ、トルク伝達系の途
中に弾性体を介在させることにより、ステアリングホイ
ールにフラッタが伝達されることを防止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなス
テアリングダンパーを用いると、トルク伝達系の剛性を
低下させることになり、文字通りステアリングの剛性感
が悪くなる。このステアリングの剛性感の悪さは、特に
中立付近において顕著となる。

【０００４】そこで、ステアリングの剛性感を良好に保
ちながら、フラッタを抑制できる装置が望まれていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のステアリングギ
ヤボックスは、上述したようなステアリングダンパーを
用いることなくフラッタを抑制することを可能としたも
のであり、操舵軸に断続手段を介して連結された振動低
減手段と、操舵状態を検出する検出手段と、この検出手
段によって検出された操舵状態に基づいて前記断続手段
の断続を制御する制御手段とを備えている。

【０００６】操舵が中立であるという操舵状態が検出手
段により検出されているときに振動低減手段と操舵軸を
連結するように制御手段が断続手段を制御すれば、操舵
が中立の時の操舵軸の振動が低減する。そのため、操舵
中立時のフラッタが抑制される。また、ステアリングギ
ヤボックスとステアリングホイールの間にダンパーが介
在していないためステアリングの剛性感が悪化すること
がない。

【０００７】操舵状態を示すパラメータとして舵角速度
を用い、舵角速度が所定操舵速度以上に急峻に増大した
ときに振動低減手段と操舵軸を連結するように制御手段
が断続手段を制御すれば、転舵輪が縁石等に衝突した場
合、その転舵輪が縁石等に当接した瞬間に舵角速度が急
峻に増大して振動低減手段が操舵軸に連結し、そのとき
の衝突で発生する衝撃のエネルギの一部が振動低減手段
に吸収され、ステアリングにかかる衝撃荷重が低減され
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明のステアリングギヤ
ボックスの一実施形態を示す部分切り欠き正面図であ
る。ラックハウジング１１の中に操舵軸であるラックバ
ー１２が左右方向に摺動自在に設けられている。ラック
バー１２にはステアリングシャフト１３の先端部に設け
られたステアリングギアと噛み合う不図示の第１ラック
と、後述する振動低減装置３０の原動軸３１に設けられ
たピニオンギア３２と噛み合う第２ラック１４を備え
る。なお、第２ラック１４のピッチは、第１ラックのピ
ッチよりも小さい。

【０００９】ステアリングシャフト１３にはこのシャフ
トにかかる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１５
およびステアリングシャフト１３の操舵角を検出する操
舵角センサ１６が設けられており、両センサ出力は振動
低減装置３０を制御する図３に示す電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）６０に与えられる。

【００１０】ラックバー１２の両端には図示を省略した
車輪のナックルアームに連結されるタイロッド１７、１
８が設けられている。

【００１１】図２は振動低減装置３０の内部構造および
ラックバー１２との係合関係を示す断面図である。振動
低減装置３０は断続手段である電磁クラッチ機構３３を
備え、この電磁クラッチ機構３３の原動軸３１には第２
ラック１４と噛み合うピニオンギア３２が取り付けられ
ている。原動軸３１は電磁クラッチ機構３３のオンオフ
時に発生する反力を受けても軸方向に動かないようにア
ンギュラベアリング３４、３５により回転自在にハウジ
ング１１に取り付けられている。このような構成によ
り、ラックバー１２の左右方向のストローク運動が原動
軸３１の回転運動に変換される。

【００１２】原動軸３１の上端には回転体３６がキー締
結されている。回転体３６の外周部上にはアーマチュア
３７が設けられており、アーマチュア３７は回転体３６
に対してスプライン結合され上下に摺動可能となってい
る。

【００１３】原動軸３１と同軸に配置された従動軸４０
にはロータ４１がキー締結されている。ロータ４１は従
動軸４０を中心に回転可能となっている。フランジ４２
にはロータ４１に取り付けられたベアリング４３の外側
に電磁コイル４４が固着されている。電磁コイル４４
は、通電によりアーマチュア３７を上方に引きつけてロ
ータ４１に密着させる。電磁コイル４４が非通電となれ
ば、アーマチュア３７は磁力から開放され自重で回転体
３６上に戻る。なお、アーマチュア３７と回転体３６を
バネで連結し、電磁コイルが４４が非導通となったとき
にバネで引き戻す構成としてもよい。アーマチュア３７
とロータ４１との密着部は摩擦係数が高くなっており、
アーマチュア３７が電磁コイル４４の磁力によってロー
タ４１に密着しているときに原動軸３１が回転すれば、
その回転力はアーマチュア３７、ロータ４１を介して従
動軸４０に伝達される。

【００１４】従動軸４０にはベアリング５１によりハウ
ジング１１に回転可能に取り付けられた振動低減手段で
あるウエイト５０が固着されている。したがって、この
ウエイト５０は従動軸４０と一体になって回転する。

【００１５】この電磁クラッチ機構３３のオンオフ制御
は、図３に示すようにＥＣＵ６０からの指示に基づい
て、電磁コイル４４に対する通電をオンオフ制御するこ
とにより行われる。ＥＣＵ６０はステアリング系の制御
を行う電子制御装置であり、操舵トルクセンサ１５およ
び操舵角センサ１６等からの検出出力信号に基づいて電
磁クラッチ機構３３だけでなく、たとえば、パワーステ
アリング装置のアシスト制御用モータ６１の制御などを
行う。

【００１６】つぎに、本実施形態の動作を説明する。

【００１７】直進走行時には、操舵トルクセンサ１５お
よび操舵角センサ１６の出力値が共にほぼ零となる。Ｅ
ＣＵ６０は操舵トルクセンサ１５および操舵角センサ１
６の出力を常時監視しており、両センサの出力値が共に
ほぼ零のときには電磁クラッチ機構３３をオン状態にす
る。これにより、アーマチュア３７とロータ４１とが密
着し、ピニオンギア３２とウエイト５０が直結状態とな
る。この状態で走行すると、タイヤのアンバランス等に
起因してラックバー１２に与えられる振動のエネルギ
は、ステアリングの回転運動エネルギとウエイト５０の
回転運動エネルギとに分割され、振動低減装置３０を有
しない場合と比較するとステアリングに与えられる回転
運動エネルギが小さくなる。すなわち、タイヤのアンバ
ランス等に起因して発生するステアリングの振動すなわ
ちフラッタの回転振幅および角速度が小さくなる。しか
も、直進走行時の好ましい剛性感は維持される。

【００１８】なお、既に述べたように、第２ラック１４
のピッチを第１ラックのピッチよりも小さくしているの
で、振動低減装置３０はフラッタのような微小な振幅の
振動にも十分に追従可能となっており、フラッタによる
振動エネルギを効率よく吸収できる。

【００１９】操舵トルクセンサ１５および操舵角センサ
１６の出力値の少なくとも何れか一方が所定の値（絶対
値）以上となってほぼ零であるとは言えなくなったとき
には、後述する縁石等への衝突と推定される時以外は原
則として電磁クラッチ機構３３をオフ状態にする。

【００２０】たとえば、通常の旋回時には操舵トルクセ
ンサ１５および操舵角センサ１６の出力値は共に零では
なくなり、電磁クラッチ機構３３はオフ状態となる。し
たがって、旋回操作時にはウエイト５０による不要な慣
性感がなくなり、振動低減装置３０を有しない従来のも
のと同じ操舵感を得ることができる。なお、旋回時であ
っても直進状態へ戻す際には、操舵トルクセンサ１５の
出力がほぼ零となるが直進状態に戻るまでは操舵角セン
サ１６の出力値がある程度の値を出力するのでオフ状態
が維持される。また、逆に、ドリフトによる旋回状態の
ときは、操舵角センサ１６の出力値がほぼ零のときがあ
り得るが、操舵トルクセンサ１５の出力がある程度の値
を出力するので、やはりオフ状態が維持される。

【００２１】つぎに、縁石等への衝突と推定されるとき
の動作を説明する。操舵トルクセンサ１５および操舵角
センサ１６の出力値の少なくとも何れか一方が所定の値
以上であっても、操舵速度が所定値以上となったときに
は電磁クラッチ機構３３をオン状態にする。操舵速度
は、ＥＣＵ６０が操舵角センサ１６の出力値に基づいて
操舵角の微分値を算出することにより得られる。この操
舵速度が所定の所定操舵速度値以上となったときには、
車輪が縁石等に衝突したとみなして、ＥＣＵ６０が電磁
クラッチ機構３３をオン状態にする。これにより、衝突
により発生する車輪反力のエネルギが、ステアリングの
回転運動エネルギとウエイトの回転運動エネルギに分散
され、ステアリングとラックバーとの間の操舵伝達系に
かかる衝撃荷重を小さくすることができる。これによ
り、縁石等への衝突時のステアリング操作が容易になる
とともに、ステアリングとラックバーとの間の操舵伝達
系の強度を下げることができるため小型化が可能とな
る。

【００２２】なお、本実施形態では、操舵トルクセンサ
１５および操舵角センサ１６の２つの出力値に基づいて
電磁クラッチ機構３３のオンオフ制御を行っているが、
操舵角センサ１６の出力値のみに基づいてオンオフ制御
を行ってもよい。この場合、操舵角センサ１６の出力値
がほぼ零であれば直進時とみなし、それ以外、すなわち
操舵角センサ１６の出力値が所定値以上であれば旋回時
とみなす。また、縁石等衝突時の動作は上述した実施形
態と同様に行うことができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のステアリ
ングギヤボックスによれば、操舵中立時に振動低減手段
と操舵軸を連結することにより剛性感を残したままフラ
ッタを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるステアリングギヤボ
ックスの全体構成を示す部分切り欠き正面図。

【図２】図１のステアリングギヤボックスに用いられる
振動低減装置の構成を示す断面図。

【図３】この実施形態の制御部を示すブロック図。

【符号の説明】

１１…ラックハウジング、１２…ラックバー、１３…ス
テアリングシャフト、１４…第２ラック、１５…操舵ト
ルクセンサ、１６…操舵角センサ、３０…振動低減装
置、３３…電磁クラッチ機構、４４…電磁コイル、５０
…ウエイト、６０…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールの回転運動を転舵
   輪に連結された操舵軸の往復運動に変換するステアリン
   グギヤボックスにおいて、 前記操舵軸に断続手段を介して連結された振動低減手段
   と、操舵状態を検出する検出手段と、この検出手段によ
   って検出された操舵状態に基づいて前記断続手段の断続
   を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするステア
   リングギヤボックス。
2. 【請求項２】 前記操舵状態を示すパラメータが舵角速
   度であり、前記制御手段はこの舵角速度に基づいて前記
   断続手段の断続を制御することを特徴とする請求項１に
   記載のステアリングギヤボックス。