JPS58183350A - 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、自動車のステアリング装置に関し、特にハン
ドルの操舵速度に応じてハンドル舵角と市軸舵角との比
すなわちステアリング比か変化するようにしたものに関
する。

一般に、自動車のステアリング装置は、ノ１ンドルと車
輪とをステアリングリ／ケージで連結し、ハンドルの回
転操舵に応して小輪を変向させるようになされており、
市軸舶用はノ１ンドルの操舵速度には無関係で、川にハ
ンドル舵角に依存するものであった。

ところで、ハンドル操舵においては、障害物回避性等か
ら緊急操舵時には車・論の変向応答性を敏感−にしたい
という要求かある。すなわち、緊急操舵時には通常操舵
時に比へて小さなハンドル舵角て大きな重輪舵角を得る
、つまりステアリング比を小さくすることか望ましい。

そこで、従来、特公昭、５３−７０７３７号公報にも開
示されている如く、ステアリングリンケージ途中の回転
によって操舵力を伝達する部分に、粘性又は電磁力、プ
リングとハｌ、部材とを有する差動機構を介設し、ハン
ドルの操舵速度に応じてステアリング比を変化させるこ
とにより、緊急操舵時には通常操舵時よりもステアリン
グ比を小さくして車輪の応答性を高めるようにしたもの
か提案されている。

しかし、Ｆ記提案のものでは、粘性又は電磁カップリン
グを使用する関係で構造か複雑となり、かつ大型になる
たけてなく、ステアリングリンケーンにバネ部材を介設
した関係でハンドルの遊びか大きくなるという問題かあ
る。つまり、かかるステアリング装置では、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
遊びゃラックとピニオンとの噛合部ての遊び等）にｈ（
ｌえて、バネ部材の撓みによる遊ひが増加するため、全
体としてハンドル操舵中央付近での遊び領域、つまり舵
角不感帯か増加することになり、その結果、車輪の応答
性か低下するという問題が生しるものであり、このよう
な点について、従来は充分な配慮かなされていない。

（本発明は、かかる点に鑑み、ステアリングリ・ケージ
途中に弾性体と、ハンドル操舵力の伝達を変化させるダ
ンパーとを介設するとともに、ト記弾性体にセット荷重
を付１すする拘束手段を設けることにより、ハンドル操
舵の遊びのうち弾性体の撓みによる遊びをなくしてハン
ドル操舵中央付近での舵角不感帯の増加を抑え、節用な
構造でもって車輪の応答性向Ｆを図った自動車のステア
リング装置を提供するものである。

以下、本発明の構成を実施例につき図面に基ついて説明
する。

第１図において、１は自動車のハンドル、２゜２は自動
車の前輪を構成する左右の小輪、６はハンドル１の回転
操舵に応して重輪２，２を左右方向に変向させるステア
リングリ／ケージである。

ト記ステアリングリンケージ乙において、４はハンドル
１にＦ端か連結されたステアリングシャフトで、下端は
中間軸５を介してギヤ部側に連結されている。ギヤ部６
は、ピニオンとラックとがらなり、ラックの左右両端は
それぞれタイ口、ドア、７を介して、車輪２，２を支持
するす、クルｙ−ム８．Ｂに連結されている。

９はステアリングリンケージ乙の途中においてギヤ部６
のラック部分に介設されたパワーアシストでする。パワ
−アシスト９は、本例ではエンジンによって回転駆動さ
れるオイルポンプ１０と、上記ラックと一体に構成され
たシリンダ部１１とからなり、ハンドル１の操舵入力を
検知した際にオイルポンプ１０の油圧によってシリンダ
部１１を作動せしめ、ハンドル１の操舵力をギヤ部５０
）う、り部分において倍力化して補助するようになされ
ている。１２はサスペンション、１３はオイルポンプ１
０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６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４は」二部
ステアリングシャフト４ａと下部ステアリングシャフト
４ｂに分割され、雨音はカップリング１４を介して連結
されている。

すなわち、Ｆ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、上部ステアリ
ングシャフト４ａは、上端部かハンドル１に連結固定さ
れ、下端部はベアリング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、Ｆ部ステアリ
ングシャフト４ａの下端部にはピン１７が両端を該シャ
ツ１−４ａと直交する方向へ突出せしめて挿着され、ピ
ン１７の両端部は球形状頭部１７ａ　ｌ　１７ａに形成
されており、ピン１７は上゛部ステアリングシャフト４
ｄを同転軸として該シャツ）４ａと一体′に回転するよ
うになされている。

一方、Ｆ記カップリング本体１６の下部には、Ｆ部ステ
アリングシャフト４ａと同軸に配置された下部ステアリ
ングシャフト４ｂの上端部か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Ｆ記ビン１７の
設定範囲の回動を許容する扇形状の切欠き部１８か設け
られており、該切欠き部１８の側面によってハンドルの
据切り時や急操舵のような操舵トルクが大きいとき、ピ
ン１７が所定角度以上回動するのを規制する規制手段１
９か構成されている。

そうして、カップリング本体１６の上記ピン頭部１７ａ
、１７ａの回動周方向には、スプリング装入孔２０とオ
イル孔２１とが貫通して平行に穿設され、このスプリン
グ装入孔２０とオイル孔２１には、各々ピン頭部１７ａ
、１７ａの両側に当接してスプリング装入孔２０．２１
内を摺動可能な円筒状のカラー２２．２２が設けられて
いる。

−Ｆ記スプリング装入孔２ｏは、その両端にアジャスト
スクリュー２３．２３が螺動自在に螺合されており、各
アジャストスクリュー２３．２３とカラー２２．２２と
の間には、ステアリングリンケージ６の途中に弾性変形
によって回転変位を起こす弾性体として第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
、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（復帰作用）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して復帰力を生ノ　じる一方′、
第２コイルスプリング２５は時計方向の回転力に対して
弾性変形して復帰力を生じるようになされるとともに、
各コイル中心がステアリングシャフト４に略垂直な平面
内に、かつ該ステアリングシャフト４の略周方向に位置
するように配置されている。

そうして、上記スプリング装入孔２０には、ピン頭部１
７ａに対峙して該スプリング装入孔２１の内壁面の一部
を突出形成することにより、コイルスプリング２４．２
５にセット荷重を付与する拘束手段２６が設けられてい
る。すなわち、上記拘束手段２６は、カラー２２．２２
のコイルスプリング２４．２５による付勢方向の移動、
つまり、各コイルスプリング２４．２５の伸ひを規制す
るように形成されており、この拘束手段２６と前記アジ
ャストスクリュー２３．２３とによりコイルスプリング
２４．２５を所定圧で圧縮して各コイルスプリング２４
．２５に所定のセット荷重を付与するようになされてい
る。

一方、オイル孔２１は、その両端にオイルを密封するね
し２７．２７が螺合されている。そして、前記カラー２
２．２２とねじ２７．２７との間にそれぞれ第１ダンパ
ー室２８および第２ダンパー室２９が形成されており、
両ダンパー室２８．２９はカップリング本体１６内に形
成した連通路３０を介して連通されているとともに、該
連通路６０の途中にはオリフィス６１か設けられている
。そして、両ダンパー室２８．２９および連通路３０に
はオイルが充填されており、カラー２２．２２の移動に
よる各ダンパー室２８．２９の容積変化によって、オイ
ルが一方のダンパー室から他方のダンパー室へオリフィ
ス３１を通って移動するオイルダンパー３２を構成して
いる。このダンパー６２は、オリフィス６１の遅延作用
により、ピン頭部１７ａの回転速度（すなわちｌＸンド
ル１の操舵速度）に応じてピン頭部１７ａの回転力（）
１ンドル１の操舵力）のカップリング本体１６（下部ス
テアリングシャフト４ｂ）への伝達力を変化させ、ハン
ドル１の操舵速度が増大するに従って操舵力の伝達力を
増大させるものである。

よって１．上記−Ｅ部ステアリングシャフト４ａと下部
ステアリングシャフト４ｂとは、上記セット荷重を付与
した一対のコイルスプリング２４　、２５と、このコイ
ルスプリング２４．２５と並列に設けたダンパー６２と
によって連結されていることになる。

従って、ハンドル操舵力か設定値より小さいときは、コ
イル、スプリング２４．２５のセット荷重により上部ス
テアリングシャフト４ａと下部ステアリングシャフト４
ｂとの間の回転変位は生じない。ハンドル操舵力が設定
値を越えると、コイルスプリング２４．２５のセント荷
重に抗して上部ステアリングシャフト４ａおよびピン１
７か回転し、ピン頭部１７６．１７ａを介してコイルス
プリング２４．２５が弾性変形し、Ｌ部ステアリングン
ヤフト４４と下部ステアリングシャフト４ｂとの間に回
転変位を生じることになる。

次に上記実施例の作動を説明すれば、走行時、ハンドル
１を設定値以上の操舵力をもって回転操舵すると、上部
ステアリングシャフト４ａおよびピン１７か回転し、第
７コイルスプリング２４゜２４又は第２コイルスプリン
グ２５．２５が弾性変形する。そして、下部ステアリン
グシャフト４ｂはト記弾性変形量の遅れ位相差をもって
回転し、この回転により中間軸５か回転し、ギヤ部６で
左右動に変換され且つパワーアシスト９で倍力化されて
、左右の車輪２，２か左右方向に所定の舵角に変向され
る。

その際、ハンドル１の操舵力のダンパー３２による伝達
力は、オリフィス３１による遅延作用により・・ンドル
操舵速度ｉが増大するに従って増大変化し、逆にダンパ
ー６２によって生しる上部ステアリングシャフト４ａと
下部ステアリングシャツ）４ｂとの回転変位角θＳは、
操舵速度θが増大するに°従って減少変化する。従って
、ハンドル舵角θと車輪舵角γとの比であるステアリン
グ比Ｒは、第グ図に示す如く操舵速度θに応じて変化し
、操舵速度θか小さいときには太き（、操舵速度θが増
大するに従って減少し、ダンパー３２によるダンパー作
用がなくなる所定操舵速度以上では、ギヤ部６による一
定のステアリング比Ｒ１になる。

を 従って、このギヤ部６によるステアリング比Ｒ１を通常
操舵時のステアリング比よりも小さくなるように設定し
ておけば、障害物回避等の緊急操舵時にはステアリング
比Ｒが小さくなることにより、小さなハンドル舵角θで
大きな車輪舵角γとなって敏感な応答性か得られ、危険
回避か図れる。

一方、上記ダンパー作用が生しないハンドル舵角中央の
微小角変位付近についてみれば、上記スプリング装入孔
２０に装入したコイルスプリング２４．２５は、拘束手
段２６にて所定のセット荷重が付与され、ハンドル１の
操舵トルクＴが設定値以上のときにのみ弾性変形して回
転変位を与えるようにしである。つまり、この回転変位
によりステアリング比が大きくなるのであるが、上記セ
クト荷重の付与により、ハンドル舵角中央付近ではコイ
ルスプリング２４．２５の撓みかないため、車速か一定
の場合、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、ハンド
ル１の微小舵角付近ではステアリング比Ｒは小さく、ギ
ヤ部６によるステアリング比Ｒ１となる。

さらに、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３の摩擦等による抵抗力に相
当する所定操舵トルクＴ、近傍付近に設定すれば、車速
およびハンドル操舵速度θが一定の場合、操舵トルクＴ
および車輪舵角γに対するハンドル舵角θの関係は第を
図に示す特性となる。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
荷重を付与しない比較例に比べて、車輪舵角γ−θ度、
すなわち、ハンドル操舵中央付近でのハンドル舵角θ（
遊ひ角）が０１だけ減少し、弾性体のない場合と略同等
の遊び角θ２となる。

よって、弾性体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、小さなハンドル操作で車輪２，２を
応答性良く動かすことができる。なお、上記セット荷重
はステアリングリンケージ６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全性の上で
好ましい。

また、−ト記実施例では、パワーアシスト９を備えたス
テアリング装置に適用したものであるため、上記第１お
よび第２コイ・ルスプリング２４　、２５は、上述の如
きリターンスプリングとしての機能と共に、車速に応じ
た可変ステアリング比を得る手段を兼ねるものである。

すなわち、カップリング１４かない場合の低速走行時の
ハンドル舵角（ρル、車輪舵角（γ）、、高速走行時の
ハンドル舵角（ρ入車輪舵角（γ）にとすると、カップ
リング１４がある場合の実際のハンドル舵角は、カップ
リング１４がない場合の舵角θとカップリング１４によ
る回転変位角Ｉ、との和で表わすことかできる。それ故
、低速走行時のステアリング比（Ｒ）ｌは となり、また、高速走行時のステアリング比（Ｒ）ｔは 、となるが、カップリング１４がない場合のハンドル舵
角θと車輪舵角γは車速に拘らず／対／の比例関係にあ
るため、 ドル舵角θと車輪舵角γは横方向加速度Ｇｌこ対して車
速に応じて特性勾配が変化し、低速では高勾配に、高速
では低勾配となるが、運転者は通常の旋回走行時には低
速、高速のいずれでも上記Ｇか一定となるような運転を
行なうことから、その場合には（γ＞１＞（γλ　とな
る。さらに、パワーアシスト９を備えたステアリング装
置では横方向加速度Ｇ−一定のときハンドル１を回転さ
・せる操舵トルクＴは車速に拘らず略一定となる特性を
有するから　（７ｓ）１＝　（’ｔｈ−一定となる。従
って、ステアリング比（Ｒ）、、（Ｒ為　　は・・ンド
ル舵角（１）ｔ　、　Ｕ）ａの値によって決まり、（υ
ｌン（γルであるから（Ｒ）、／＜（ｋ）４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
走行時にはステアリング比か大きいという車速に対応し
た可変ステアリング、　　比を得ることができる。

次に本発明の他の実施例を第２図に基づき説明する。す
なわち、第７図に示すカップリング４０において、カッ
プリング本体４１はピン１７の頭部１７ａの回動周方向
に貫通孔４２が穿設され、該貫通孔４２には各々ピン頭
部１７ａに当接して貫通孔４２内を摺動可能な円筒状カ
ラー４３．４３が設けられ、また、貫通孔４２の両端は
ねじ４４゜４４にて液密状に閉塞されており、このカラ
ー４３．４３とねし４４．４４との間にそれぞれ第１ダ
ンパー室４５および第２ダンパー室４６か形成されてい
る。そして、両ダンパー室４５．４６はカップリング本
体４１内に形成した連通路３０を介して連通され、該連
通路６０の途中にオリフィス３１か形成されており、こ
の両ダンパー室４５．４６および連通路３０にオイルを
充填してオイルダンパー４７が構成されている。

そうして、上記カラー４３．４３はピン頭部１７ａに当
接した端面部の外周にフランジ４６ａ。

４３ａが形成され、一方、貫通孔４２は、ピン頭部１７
ａを中心としてその両側の内壁面に段差をもって大径に
くりぬいたスプリング装入部４８゜４９が形成されてお
り、該スプリング装入部４８゜４９に第１コイルスプリ
ング５０および第２コイルスプリング５１が装入され、
各コイルスプリング５０．５１とカラー４３．４３のフ
ランジ４３ｄ。

４５ａとの間に環状のスプリングシート５２．−５２が
介装され、スプリング装入部４８．４９のピン頭部１７
ａ側の段差部がコイルスプリング５０゜５１にセット荷
重を付与する拘束手段５３．５３を構成している。

すなわち、」１記スプリングシート５２．５２は、ハン
ドル１の操舵力、つまりピン１７の回転力をカラー４５
．４３のフランジ４３ａ　、４３ａを介して受けること
により、コイルスプリング５０゜５１の圧縮方向へ移動
し、つまり、コイルスプリ：／１−５０．５１を弾性変
形させて該コイルスプリング５０．５１に復帰力を生せ
しめるようになされている。一方、拘束手段５３．５３
は、上記スプリングシート５２．５２のコイルスプリン
グ５０．５１による付勢力向の移動を規制し、つまり、
コイルスプリング５０．５１の伸びを規制することによ
り、該コイルスプリング５０．５１にセット荷重を付与
するようになされている。従って、本実施例においても
、第７図乃至第乙図に示す特性が得られる。なお、本実
施例は第７図にカブプリング４０の片側のみを示したか
、反対側も同様の構成である。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではな（
、種々の変形例をも包含するものである。

例えば、ハンドル操舵速度に応した可変ステアリングを
得るためのカップリング１４．４０（分割部分）ハ、パ
ワーアシスト９を備えたものにおいてはステアリングリ
ンケージ乙のパワーアシスト９よりもハンドル側であっ
て回転によって操舵力を伝達する部分の任意の箇所に、
また、パワーアシスト９のないものにおいてはステアリ
ングリンケージ３の回転によって操舵力を伝達する部分
の任意の箇所に設ければよ（、例えばｌ・ンドル１内に
組み込んでもよい。

また、上記実施例はコイルスプリングを用いた例を示し
たが、コイルスプリングの代わりにラバー等を用いても
よい。さらに、上記実施例では、ダンパーをカップリン
グ１４．４０内にコイルスプリングと並設して内蔵させ
たが、コイルスプリングとは別個に例えばカップリング
１４．４０外に独立して設けてもよく、ダンパーも液体
封入式に限らず気体封入式等を用いてもよい。

また、上記実施例では、拘束手段をカップリング本体１
６．４１と一体に形成したが、カフプリング本体外方よ
りねじ込んだねじ部材の先端をピン頭部に対峙せしめる
ようにしてもよい。

以上のように、本発明によれば、ステアリングリンケー
ジ途中に弾性体とダンパーとを介設するという簡単な構
造によってハンドル操舵速度に対応した可変ステアリン
グ比を得ることができるとともに、上記弾性体にセット
荷重を付与したことにより、ハンドル操舵中央付近の遊
び領域（舵角不感帯）を小さくして車輪の操舵応答性を
向上させることかでき、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という
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示し、第１図はステアリン
グ装置の全体構成を示す斜視図、第２図はカップリング
の拡大縦断面図、第３図は第、２図の厘一層線における
断面図、第グ図はハンドルの操舵速度とステアリング比
との関係を示す特性図、第６図はハンドル舵角とステア
リング比との面係を示す特性図、第２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
７図はカップリングの他の実施例を示す一部省略した断
面図である。 １・・・・・・ハンドル、２・・・・・・車輪、３・・
・・・・ステアリングリンケージ、４・・・・・・ステ
アリングシャフト、４ａ・・・・・・上部ステアリング
シャフト、４ｂ・・・・・・下部ステアリングシャフト
、６・・曲・ギヤ部、９・・・・・・パワーアシスト、
１４．４０・・曲・力、プリング、１６．４１・旧・・
カップリング本体、１７・・曲・ピン、１７ａ・・・・
・・ピン頭部、２４．５０・・・・・・第１コイルスプ
リング、２５．５１・・曲−第２コイルスプリング、２
６，５３・・・・・・拘束手段、２８．４５・・・・・
・第１タンバー室、２９．４６・・・・・・第２ダンパ
ー室、３０・・・・・・連通路、６１・・・・・・オリ
フィス、５２　、４７・・・・・・ダンパー 特許出願人　　東洋工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハンドルと車輪とをステアリングリンケージで連
   結し、ハンドルの回転操舵に応して車輪を変向させるよ
   うにした自動車において、上記ステアリングリンケージ
   途中の回転によって操舵力を伝達する部分を分割し、こ
   の分割した両者を、弾性変形によって両者間に回転変位
   を起こす弾性体と、ハンドルの操舵速度に応じて操舵力
   の伝達を変化させるダンパーとによって連結するととも
   に、上記弾性体にセ／ト荷重４付与する拘束手段を設け
   、ハンドルの操舵力か設定値以上のときにのみ弾性体を
   弾性変形せしめるようにしたことを特徴とする自動車の
   ステアリング装置。