JPS58161668A - 自動車のステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車において通称パワーステアリングと呼
ばれるパワーアシストを備えたステアリング装置に関し
、特にハンドル舵角と車輪舵角との比すなわちステアリ
ング比が車速に応じて可変になるようにしたものに関す
る。

従来より、自動車のステアリング装置として、ハンドル
と車輪とをハンドルの回転操舵に応じて車輪を変向させ
るように連結するステアリングリンケージの途中に、上
記ハンドルの操舵力を補助するパワーアシストを介設し
て、・・ンドルの操舵力を軽減するようにしたものはよ
く知られている。

ところで、ハンドルの操舵において、低速走行時にはハ
ンドル舵角と車輪舵角との比であるステアリング比をで
きるだけ小さく設定して、ハンドルの僅かな回転操舵に
よって車輪に大きな舵角を得、運転者の疲労軽減を図る
一方、高速走行時には上記　テアリング比を大きく設定
して、ハンドルの切りすぎや横風、路面不整等の外乱に
よる影響を防止し、走行安定性を確保することが要求さ
れる。しかるに、上記従来のパワーアシストを備えたス
テアリング装置では、全車速領域に亘つてステアリング
比がほぼ一定であるため、上記低速走行時と高速走行時
との両要求を同時に満たすことは不可能であり、双方の
中間的なステアリング比に設定されていた。

そのため、従来、上記両要求を同時に満たすべく、例え
ば特開昭５５−９１４５４号公報に開示されるように、
ステアリングリンケージのハンドルとパワーアシストと
の間にあって回転によって操舵力を伝達する部分にトー
ションバー形式よりなる弾性系を介設して、ハンドルの
操舵力に応じて上記弾性系を弾性変形させて両者間に回
転変位を与えることにより、ステアリング比を車速に応
じて可変とし、低速走行時には弾性系の小弾性変形量に
よってステアリング比を小さくする一方、高速走行時に
は弾性系の大弾性変形量によってステアリング比を大き
くするようにしたものが提案されている。

しかるに、上記提案のものでは、ステアリングリンケー
ジに弾性系を介設した関係上、ステアリングリンケージ
自体の機械的な遊び（リンクの連結部での遊びやラック
とビニオンとの噛合部での遊び等）に加えて、弾性系の
撓みによる遊びが増加するため、全体としてハンドル操
舵中央付近での遊び領域（舵角不感帯）が増加すること
になり、その結果、特に高速走行時、高速直進時の外乱
修正や走路変更時の収束性等に対する応答性の悪化によ
り走行上危９食であるという問題が生じる。

そこで、本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、上
記のようにステアリングリンケージに介設した弾性部材
にセット荷重を付与することにより、・・ンドル操舵の
遊びうち弾性部材の撓みに−よる遊び・−なくして舵角
不感帯の増加を抑え、ハンドル中央付近の操舵応答性を
改善することを目的とするものである。

この目的を達成するため、本発明では、上記のようなパ
ワーアシストを備えた自動車のステアリング装置におい
て、ステアリングリンケージのハンドルとパワーアシス
トとの間にあって回転によって操舵力を伝達する部分を
分割し、両者を弾性部材によって連結するとともに、該
弾性部材にセット荷重を付与する拘束手段を設けて、ノ
・ンドルの操舵力が設定値以上のときにのみ弾性部材を
弾性変形させて両者の間に回転変位を与えるようにした
ものである。

以下、本発明の最適実施例を図面に従って詳細に説明す
る。

第１図において、１は自動車のハンドル、２Ｉ２は自動
車の前輪を構成する左右の車輪で、上記ハンドル１には
ステアリングシャフト６の上端が連結され、該ステアリ
ングシャフト６の下端には中間軸４を介して、ピニオン
とラックとからなり上記ステアリングシャフト５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のラックの左右両端はそれぞ
れタイロッド６．６を介して、車輪２，２を支持するナ
ックルアーム７．７に連結されており、上記ハンドル１
の回転操舵に応じてステアリングシャフト６および中間
軸４を回転させ、この回転をギヤ部５で左右移動に変え
タイロッド６．６を介して車輪２，２を左右方向に変向
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のラック部分に介設されたパワーアノストで
あって、該パワーアシスト９は、例えばエンジンによっ
て回転、駆動されて油圧を発生するオイルポンプ１０と
、上記ラッ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からの油圧によって
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のラック部分におい
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
ンション、１５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との間にあって、回転によって操舵力
を伝達する部分であるステアリングシャフト３／−ｉ、
上下に分割され、両者はカップリング１４を介して連結
されている。

すなわち、上記カップリング１４の構造は第２図および
第３図に示されている。同図において、上下に分割され
たステアリングシャフト５のうち上部ステアリングシャ
ツ）５ａの上端部はハンドル−に連結固定され、下端部
はベアリング１５．。

１５を介してカップリング本体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ャフト５ａの下端
部にはピン１７が、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ャフト５ａ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１７
ＥＬ、１７ａに形成されている。一方、上記カップリン
グ本体１６の下部には下部ステアリングシャツ）５ｂの
上端部が連結固定されているとともに、カップリング本
体１６の中央部には上記ピン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１
８の側端縁によって、据切りや急操舵のような操舵トル
クが太きいとき、ピン１７の會 所定回動角度以上の回動を規制するストッパ一部１９を
構成している。さらに、カップリング本体１６の上記ピ
ン頭部１’７ａ、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６７
頭部１７ａの両側に当接しスプリング装入孔２０．２１
内を摺動可能な円周状のカラー２２．２２が設けられて
いるとともに、各スプリング装入孔２０．２１の両端に
はアジャストスクリュー２５．２５が螺動可能に螺合さ
れており、各アジャストスクリュー２′５゜２５とカラ
ー２２．２２との間には弾性部材としての第１および第
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お
よび第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
する一方、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す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ャツ）５に略垂直な平面
内にかつ該ステアリングシャフト５の略周方向に位置す
るように配置されている。よって、上記上部ステアリン
グシャフト５ａと下部ステアリングシャツ）５１）とは
カップリング１４内に内蔵した相反する回転方向に対し
て弾性作用を有する二対（計４つ）のコイルスプリング
２４．２４，２５．２５によって連結されている。

さらに、上記カップリング１４において、各スプリング
装入孔２０．２１には、ビン頭部１７ａ。

１７ａに対峙して、各カラー２２．２２のコイルスプリ
ング２４．２５付勢方向の移動つまり該各コイルスプリ
ング２４．２５の撓み（伸び）を規制するストッパーピ
ン２６．２７が配設されており、各コイルスプリング２
４．２５を所定圧に圧縮して該各コイルスプリング２４
．２５に所定の七ツ゛ト荷重を付与するようにした拘束
手段２８を構成している。以上のカップリング１４およ
び拘束手段２８によって、ノ・ンドル１の操舵力が設定
値より小さいときにはコイルスプリング２４，２５のセ
ット荷重によって上部ステアリングシャフト５ａおよび
ピン１７は回転せず、ノ・ンドル１の操舵力が設定値以
上になると、コイルスツブ１ノング２４．２５のセット
荷重に抗して上部ステアリングシャフト５ａおよびピン
１７が回転し、ビン頭部１７ａ、１７ａを介してコイル
スプリング２４゜２５を弾性変形させるとともに、該コ
イルスプリング２４．２５を介してカップリング本体１
６および下部ステアリングシャフト６ｂを回転させるこ
トニより、上部ステアリングシャフト５ａと下部ステア
リングシャフト５ｂとの間に７１ンドル１の操作力に応
じた回転変位を与えるように構成されて□、る。

次に、上記実施例の作動について説明すれば、走行時、
ノ・ンドル１を設定値以上の操舵力でもって回転操舵す
ると、カップリング１４内における第１又は第２コイル
スプリング２４．２４又は２５．２５０セット荷重に抗
して上部ステアリングシャフト５ａが回転するとともに
ピン１７が該−ンヤフト己ａに略垂直な平面内を回転す
る。このピ／１７の回転に伴い、該ビン頭５１７ａ、１
７ａにカラー２２．２２を介して当接する第１又は第２
コイルスプリング２４．２４又は２５．２５が上記ハン
ドル１の操舵力に応じて弾性変形するとともに、該弾性
変形したコイルスプリング２４゜２４又は２５．２５お
よびカップリング本体１６を介して下部ステアリング７
ヤフ）３１ｊ：、上記弾性変形量に応じた回転変位の遅
れ位相差をもって回転する。そして、該下部ステアリン
グシャフト５ｂの回転により中間軸４が回転し、ギヤ部
５で左右動に変換され且つパワーアンスト９で倍力化さ
れて、左右の車輪２，２が左右方向に所定の舵角に変向
される。

その場合、一般にパワーアシスト９を備えたステアリン
グ装置ではハンドル１を回転させる操舵トルクＴは横方
向加速度Ｇが一定の場合には車速に対してほぼ一定とな
る特性を有する。また、カップリング１４の無いもので
は、ハンドル１の舵角θおよび車輪２の舵角γは横方向
加速度Ｇに対して車速に応じて特性勾配が変化し、低速
では高勾配に、高速では低勾配となる。つまり横方向加
速度Ｇが一定のときには低速でのハンドル舵角（θ逓お
よび車輪舵角（γ）ｉは各々高速でのハンドル舵角（の
ｈおよび車輪舵角（γ）ｈよりも犬となる（（θ几〉（
０）ｈ　、　（γ）、〉（γ）ｈ　）とともに、ハンド
ル舵角θと車輪舵角γとは車速に拘らず１′対１の比例
関係となる。つまりカップリング１４無しのステアリン
グ比Ｒ６が一定となる特性を有する。さらに、ハンドル
１の操舵トルクＴとカップリング１４による回転変位角
のとの関係は操舵トルクＴの増大に比例して回転変位角
〜が増大する特性を有する。それ故、低速走行時のステ
アリング比（Ｒ）１＋は、−（θ）ｉ＋（の）ｊ奈（の
）Ｊ （Ｒ）（ｉ　　　７１−−１　”　（ｒＦとなり、また
、高速走行時のステアリング比（Ｒ）ｈは 横方−」加速度Ｇ−一定のとき操舵トルクＴ＃一定から
（の）λ＝　（ｍ）ｈ　＝一定であり、また（γ）、〉
（γ）ｈであるので、よって、（’）ｉ　＜：（Ｒ）ｈ
　となる。すなわち、低速走行時にはステアリング比が
小さく、高速時にはステアリング比が大きいという可変
ステアリング比を得ることができる。

また、その際、上記上部ステアリングシャフト６ａと下
部ステアリングシャフト５ｂとを両者間に回転変位を与
えるように連結する各コイルスプリング２４．２５は、
拘束手段２８（ストッパーピン２６．２７）によって所
定のセット荷重が付与されており、ハンドル１の操舵ト
ルクＴが設定値以上のときにのみ回転変位を与えるよう
にしたので、上記コイルスプリング２４．２５のセット
荷重をステアリングリンケージ８の摩擦等の抵抗力に相
当する所定操舵トルクＴ。近傍に設定すれば、車速およ
びハンドル舵角速度が一定の場合操舵トルクＴおよび車
輪舵角γに対するノ・ンドル舵角θの関係は第４図に示
すような特性となる。すなわち、第４図で実線で示す本
発明例の特性は、コイルスプリング２４．２５にセット
荷重を付与しないもの（比較例）に較べて、車輪舵角γ
−０Ｏ（すなわちハンドル操舵中央付近）でのノ・ンド
ル舵角θ　（遊び角）が０１だけ減少し、弾性系（カッ
プリング１４）のないもの（従来例）とほぼ同等の遊び
角θ２となる。よって、弾性系（カップリング１４）の
介設による舵角不感帯の増加を小さく抑えて、ハンドル
操舵中央付近の操舵応答性を良好なものとすることがで
き、小さいハンドル１の操作に対しても車輪２，２を応
答性良く動かすことができ、その結果、特に高速走行時
、高速直進時の外乱修正や車線変更時の収束性等に対す
る応答性を良くして走行安定性の向上を図ることができ
る。

尚、上記コイルスプリング２４．２５のセット荷重は、
ステアリングリンケージ８の抵抗力に相当する操舵トル
クＴ。より若干大きく設定する方が走行安定性の点で好
ましい。

さらに、上記コイルスプリング２４１２５に対するセッ
ト荷重付与により、ハンドル舵角θに対するステアリン
グ比Ｒの関係は第５図に示すような特性となる。すなわ
ち、第°５図の如く、ハンドル１の微小舵角付近では、
ステアリング比Ｒは、コイルスプリング２４．２５の撓
みがないためにステ　リングギヤ部５によるステアリン
グ比Ｒ１に小さくなるので、ハンドル操舵中央付近の遊
び領域（舵角不感帯）をより小さくすることが可能であ
り、操舵応答性の向上を一層図ることができる。

尚、本発明は上記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、ス
テアリングリンケージ８に介設する弾性部材として、上
記実施例でのコイルスプリング２４．２５以外、トーシ
ョンビームあるいはラバー等が採用可能である。また、
上記コイルス７’　ＩＪ　７グ２４，２５に付与するセ
ット荷重は圧縮荷重の他に引張荷重でもよい。

さらに、可変ステアリング比を得るための弾性系（カッ
プリング１４）は、上記実施例の他、ステアリングリ／
ケージ８のハンドル１とパン−アシスト９との間にあっ
て回転によって操舵力を伝達する部分であれば任意の位
置に介設してもよい。

以上説明したように、本発明によれば、パワーアシスト
および可変ステアリング比を得るための弾性系を備えた
自動車のステアリング装置において、該弾性系にセット
荷重を付与して、ハンドルの操舵力が設定値以上のとき
にのみ回転変位を与えるようにしたので、ハンドル操舵
中央付近の遊び領域（舵角不感帯）を可及的に小さくし
て、その操舵応答性を向上させることができ、よって可
変ステアリング比効果と相俟って走行安定性の著しい向
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し、第１図は全体概略構成を
示す斜視図、第２図は要部のカップリング部分の拡大縦
断面図、第３図は第２図の■−■線断面図、第４図は操
舵トルクおよび車輪舵角とハンドル舵角との関係を示す
特性図、第５図はハンドル舵角に対するステアリング比
の関係を示す特性図である。 １・・ハンドル、２・・車輪、６・・ステアリングシャ
フト、５ａ・・上部ステアリングシャフト、５ｂ・・下
Ｍステアリングシャフト、５・・ギヤ部、８・・ステア
リングリンケージ、９・・パワーアシスト、１４・・カ
ップリング、１６・・カップリング本体、１７・・ピン
、１７ａ・・ピン頭部、２４・・第１コイルスプリング
、２５・・第２コイルスプリング、２６．２７・・スト
ッパーピン、２８・・拘束手段。 第５図 ノリドルＪｌｐ３角Ｑ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハンドルと車輪とを連結し、ハンドルの回転操舵
   に応じて車輪を変向させるステアリングリンケージと、
   該ステアリングリンケージの途中に介設され、上記ハン
   ドルの操舵力を補助すルハワーアシストとを喘えた自動
   車のステアリング装置において、上記ステアリングリン
   ケージのハンドルとパワーアンストとの間にあって回転
   によって操舵力を伝達する部分を分割し、両者を弾性部
   材によって連結するとともに、該弾性部材にセット荷重
   を付与する拘束手段を設け、ハンドルの操舵力が設定値
   以上のときにのみ弾性部材を弾性変形させて両者の間に
   回転変位を与えるようにしたことを特徴とする自動車の
   ステアリング装＋１（。