JPS5918064A - 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・・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・ンドルと車
輪とをステアリングリンケージで連結して、ハンドルの
回転操舵に応じて車輪を偏向させるようになされており
、車輪舵角はノ・ンドルの操舵速度には無関係で、単に
ノ・ンドル舵角に依存するものであった。

ところで、ハンドルの操舵において、障害物回避性等か
ら緊急操舵時には車輪の偏向応答性を敏感にしたいとい
う要求があるδすなわち、緊急操舵時には通常操舵時に
較べて、小さなノ・ンドル舵角によって大きな車輪舵角
を得る、つまりステアリング比を小さくすることが望ま
しい。

そこで、従来、上記のような要求を満たすために、例え
ば特公昭５３−１０’ｉ’３１号公報に開示されている
ように、ステアリングリンケージにおける回転によって
操舵力を伝達する部分に、粘性又は電磁カップリングを
有する差動機構を介設して、・・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が小さくなって
車輪の応答性を高め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、可変ステアリング比特
性は車速の高低には無関係であるため、高速走行時にハ
ンドルを低速走行時と同様に回転操舵すると、自動車が
その速度差分相対的に急激に旋回することになり、運転
上危険になるという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ステア
リングリンケージの途中に弾性体とダンパーとを介設し
、該ダンパーの伝達特性を調整手段により車速に応じて
変化させることにより、ハンドルの操舵速度に応じたス
テアリング比の変化を簡単な構造でもって行い得るとと
もに、この可変ステアリング比特性を車速に応じて変化
させて、高速走行時のステアリング比を太きくし、操縦
安定性の向上を図り得るようにすることを目的とするも
のである。

そのため、本発明の構成は、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じ
て車輪を偏向させるようにし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回転によっ
て操舵力を伝達する部分を分割し、分割した両者を、弾
性変形によって両者の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、上記ダンパーの
伝達特性を車速に応じて変化させる調整手段を設けたこ
とを特徴とするものであり、そのことにより、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ととも
に、この可変ステアリング比特性を車速に応じて変化さ
せるようにしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図ないし第３図は本発明をノ・ンドルの操舵力を補
助するパワーアシストを備えたステアリング装置（通称
パワーステアリングという）に適用した第１実施例を示
す。第１図において、１は自動車の・・ンドル、２，２
は自動車の前輪を構成する左右の車輪で、上記ノ・ンド
ル１にはステアリングシャフト５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、
ビニオンとラックとからなり上記ステアリングシャフト
６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、上記ノ
・ンドル１の回転操舵に応シ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
方向に偏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シストで
あって、該パワーアシスト９は、例えばエンジン（図示
せず）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、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かも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りに構成されている。

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６は上下に
分割され、分割された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６のうち上！ステアリングシャ
ツ）′５１ａの上端部はハンドル１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
ングシャツ１−５　ａの下端部にはビン１７が、両端を
ステアリングリンケージ８０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１
７の両端部は球形状頭部１７ａ、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
テアリングシャフト６ｂ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の中央部には上記ビン
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１８の側端縁によって、据切り
や車輪２に過大負荷がかかったとき等のように操舵トル
クが設定以上のときにピン１７の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１７ａ、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、各々ピン頭部１７ａの両側に当接し
スプリング装入孔２０．２１内を摺動可能な円筒状のカ
ラー２２．２２か液密状に嵌合されているとともに、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が螺動可能に螺合ぜれており、各アジ
ャストスクリュー２５＋　２３とカラー２２．２２との
間には第］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２４．２
５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じる一
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して復帰力を生じるように配置さ
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フト６に略垂
直な平面内にかつ該ステアリングシャフト６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
テアリングシャツ）５ａと下部ステアリングシャツ）５
ｂ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（復帰作用）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、第３図で手前側の上記スプリング装入孔２１に
おいて、各カラー２２．２２とアジャストスクリュー２
５．２５との間には第１および第２ダンパー室２６．２
７が形成されており、該第１ダ／パー室２６と第２ダン
パー室２７とはカップリング本体１６内に形成された連
通路２８を介して連通されているとともに、該連通路２
８の途中にはオリフィス２９が設けられている。そして
、上記第１．第２ダンパー室２６．２７および連通路２
８にはオイルが充填されており、カラー２２゜２２０移
動による２つのダンパー室２６．２７の容積変化によっ
て、オイルが一方の室から他方の室へオリフィス２９を
通って移動する、いわゆるオイルダンパー５０を構成し
ている。このダンパー６０は上記オリフィス２９の遅延
作用により、ピン頭部１７ａの回転速度（すなわち・・
ンドル１の操舵速度）に応じてピン頭部１７ａの回転力
（ハンドル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６ｂ）への伝達を変化させ、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を増
大させるものである。よって、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とは、上記
二対のコイルスプリング２４，２４，２５．２５に併せ
てダンパー６０によって連結されている。

また、上記連通路２８のオリフィス２９間には、該オリ
フィス２９の通路面積を変化させる電磁式の流量制御弁
５１が介設されている。該流量制御弁ろ１は、カップリ
ング本体１６にオリフィス２９と直交して形成された円
筒状の弁室５２と、該弁室６２内に上記オリフィス２９
と直交する方向に摺動可能に嵌挿されたスプール６５と
、該スプール５５を図で上方に付勢するスプリング３４
と、上記スプール６６を励磁時スプリング６４の付勢方
向と反対方向（図で下方）に吸引するソレノイド５５と
を備え、上記スプール６５の一端側外周部には、オリフ
ィス２９に対応して２つの溝深さの異なる第１および第
２項状凹溝５６．！＋７が上下に形成されており、上側
の第１環状凹溝５６はその溝深さが深く通路面積が大き
く設定されている一方、下側の第２環状凹溝６７はその
溝深さが第１環状凹溝６６よりも浅く通路面積が小さく
設定されている。また、上記ソレノイド５５には、第４
図に示すように車速を検出し車速か設定値以上のと＠Ｋ
ｏＮ作動する車速検出器としての車速スイッチ５８を介
してバッテリー６９が接続されている。以上により−１
車速か設定値以下のとき（低速時）には、上記車速スイ
ッチ５８がＯＦＦ作動してソレノイド５５を非励磁状態
とすることにより、スプール５５をスプリング５４の付
勢力により上方へ移動させ、該スプール５！１の第２環
状凹溝５７をオリフィス２９に対向するように位置付け
、そのことにより該オリフィス２９の通路面積すなわち
オリフィス径を小さくする一方、車速が設定値以上のと
き（高速時）には、車速スイッチ５８かＯＮ作動して上
記ソレノイド５５を励磁させることにより、スプール６
５をステリング６６の付勢力に抗して下方に吸引し、該
スプール６６の第１ＪＪ状凹溝６６をオリフィス２９に
対向させるように位置付け、そのことにより該オリフィ
ス２９のオリフィス径を太きくシ、よってこのオリフィ
ス径の変化により上記ダンパー５０の伝達特性を車速に
応じて変化させるようにした調整手段４０が構成されて
いる。尚、第４図中、４１はキースイッチである。

次に、上記実施例の作動について説明するに、一定速度
での走行時、ハンドル１を回転操舵すると、上部ステア
リングシャツ１−５ａと共にピン１７が第１又は第２コ
イルスプリング２４．２４又は２５．２５の付勢力に抗
して該シャツ）５ａに略垂直な平面内を回転する。この
ピン１７の回転力（・・ンドル１の操舵力）はダンパー
６０を介してカップリング本体１６および下部ステアリ
ングシャフト！＋ｂに伝達されて、該下部ステアリング
シャツ）５ｂを回転させる。この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
右動に変換されかつパワーアシスト９で倍力化されて、
左右の車輪２，２が左右方向に偏向される。

その際、上記ハンドル１の操舵力は、ダンパー５０にお
いてオリフィス２９の遅延作用により操舵速度に応じて
下部ステアリングシャフト５ｂに伝達されるだめ、ハン
ドル舵角と車輪舵角との比であるステアリング比は、そ
れに伴って変化し、操舵速度が小さいときには大きく、
操舵速度が増大するに従って減少することになる。した
がって、障害物回避等の緊急操舵時にはステアリング比
が小さいことによシ、小さいハンドル舵角に対して大き
な車輪舵角となり、敏感な応答性が得られ、危険回避が
図られる。一方、ハンドル１の操舵速度が比較的遅い通
常操舵時には、ステアリング比が比較的大きいことによ
り、ハンドル１の操舵に対して車輪２，２が緩かに応答
して偏向されることになり、操縦安定性が確保される。

そして、上記可変ステアリング比の特性は、車速スイッ
チ６８からの検出信号に応じてダンパー５０の伝達特性
が変化することにより２通りに変化する。すなわち、車
速か設定値以下の低速時には、流量制御弁′５１の非作
動によりオリフィス２９のオリフィス径がスプール６５
の第２環状凹溝５７によって小さく規制され、そのこと
により、オリフィス２９の遅延作用が大きくなり、ステ
アリング比特性は、第５図における特性線ａのｙ口きも
のとなる。一方、車速か設定値以上の高速時になると、
流量制御弁５１の作動によりオリフィス２９のオリフィ
ス径がスプール３５の第１環状凹溝６６によって大きく
なり、そのことにより、オリフィス２９の遅延作用が比
較的小さくなり、ステアリング比特性は、第５図におけ
る特性線すの如くすり、各操舵速度でのステアリング比
が上記特性線ａよりも大きなものとなる。

しだがって、このように、可変ステアリング比特性が車
速に応じて変化するので、低速走行時には車輪の応答性
を高めて良好な操縦性を確保することができる一方、高
速走行時には車輪の応答性をやや緩慢にして操縦安定性
を良好なものとすることができる。

また、上記可変ステアリング比は、ステアリンクリンケ
ージ８に介設したコイルスプリング２４゜２５とダンパ
ー５０とによって得られるので、構造が簡単であり、容
易にかつ安価に実施することができる。

第６図は本発明の第２実施例を示し、ダンパーの伝達特
性を調整手段４０’により車速と車の横方向加速度とに
応じて連続的に変化させるようにしたものである。すな
わち、上記調整手段４０’は、オリフィス径を連続的に
変化きせる流量制御弁４２と、車速を検出する車速検出
器４５と、車の進行方向と直角方向の横方向の加速度を
検出する横方向加速度検出器４４と、上記雨検出器４６
，４４かもの検出信号に応じて上記流量制御弁４２を作
動制御する制御装置４５とを備え、上記制御装置４５か
らの出力に応じて流量制御弁４６によりオリフィス径を
変化させ、よって車速の増加と横方向加速度の増加とに
応じてダンパー６０のオリフィス径を連続的に大きくさ
せるように構成している。したがって、この場合には、
車速の増加に伴ってダンパー特性が連続的に変化する。

また、ダンパー６０の伝達特性つまり可変ステアリング
比特性が車速だけでなく横方向加速度にも応じて変化す
るので、車両の走行状態に応じた操安性能が得られ、よ
り一層操縦安定性の向上を図ることができる。−上記横
方向加速度検出器４４は、直接加速度を検出するもので
あるが、舵角又は舵角速度を検出し、これと車速との演
算によって近似的に横方向加速度を検出するようにして
もよい。

尚、本発明は、上記第１および第２実施クリに限定され
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、上記第１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場合について述
べたが、パワーアシスト９のないものに対しても適用で
きるのは勿論である。

また、ハンドル１の操舵速度に応じた可変ステアリング
比を得るだめのカップリン・グ１４は（分割部分）は、
パワーアシスト９を備えたものにおいてμ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８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い。

また、上記実施例では、弾性体としてコイルスプリング
を用いたが、トーションバーやゴム等でもよい。

さらに、上記実施例では、ダンパー５０をカップリング
１４内にコイルスプリング２４．２５と並設して内蔵さ
せたが、コイルスプリング２４゜２５とは独立して例え
ばカップリング１４外に独立して設けるようにしてもよ
く、ダンパー５０も液体封入式に限らず気体封入式等を
用いてもよいのは言うまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、ステアリングリ
ンケージの回転によって操舵力を伝達する部分を分割し
、両者を弾性体と・・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、上記ダンパーの伝達特性を車速に応じて変化させる
調整手段を設けたことにより、ハンドルの操舵速度に対
応した可変ステアリング比を簡単な構造でもって得るこ
とができ、障害物回避等の緊急操舵時における車輪の応
答性の向上を容易にかつ安価に実現することができると
ともに、上記可変ステアリング比特性を車速に応じて変
化させることができ、高速走行時での操縦安定性の向上
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すもので、第１図ないし第５
図は第１実施例を示し、第１図は全体概略構成を示す斜
視図、第２図はカップリング部分の要部拡大縦断面図、
第３図は第２図の■１−　ＩＩ線における断面図、第４
図は調整手段の電気回路図、第５図は操舵速度に対する
ステアリング比特性を示す図であり、第６図は第２実施
例を示す調整手段の模式構成図である。 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
部ステアリングシャフト、８・・ステアリング−リンケ
ージ、１４・・カップリング、１６・・カップリング本
体、１７・・ビン、１７ａ・・頭部、２０゜２１・・ス
プリング装入孔、２２・・カラー、２４・・第１コイル
スプリング、２５・・第２コイルスプリング、２６・・
第１ダンパー室、２７・・第２ダンパー室、２８・・連
通路、６０・・ダンパー、′５１・・流量制御弁、５２
・・弁室、５！１・・スプーノペ６４・・スプリング、
５５・・ソレノイド、６６・・第１環状凹溝、５７・・
第２環状凹溝、！＋８・・車速スイッチ、ろ９・・バッ
テリ、４０．４０’・・調整手段、４２・・流量制御弁
、４己・・車速検出器、４４・・横方向加速度検出器、
４５・・制御装置。 第５図 第６図 ３６９−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　　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じて車輪を偏向させ
   るようにし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回転によって操舵力を伝達す
   る部分を分割し、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、上記ダンパーの伝達特性を車速に
   応じて変化させる調整手段を設けたことを特徴とする自
   動車のステアリング装置。 （２）調整手段は、車速を検出する車速検出器と、該車
   速検出器の検出信号に応じてダンパーのオリフィス径を
   変化させる流量制御弁とで構成されている特許請求の範
   囲第＋１１項記載の自動車のステアリング装置。