JPS6045474A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車のステアリング装置に関するものであ
る。

（従来技術） 従来より、高速直進時の走行安定性の向−１−お上びシ
ミー、キックパック等の異常振動の抑制を目的として、
操舵輪に連結されたタイロッドと重体との間にダンパー
装置を取付け、走行中に操舵輪が受ける外乱をダンパー
装置によって減衰もしくは吸収することによ１）、ステ
アリングギヤ装置を介してタイロッドに連結されたステ
アリングホイールのふらつきを防止するようにした自動
中のステアリング装置は公知である（特開昭５７−５７
３１１号公報参照）。

かかるステアリング装置は、ステアリングホイールのふ
らつきを抑制するうえでは確かに有効で、上記の目的を
満足することができる。しかしながら、その反面、」二
記のダンパー装置は操舵時においてもｉ減衰力を発生し
、タイロッドの変位を抑制するため大きな操舵力を必要
とし、特に低、中速走行時の大舵角操舵時には、その傾
向か顕著となる原理的な問題がある。

（発明の目的） 本発明は、かかる問題を解消すべくなされたものであっ
て、捏舵性を犠牲にすることなしに、高連直進安定性の
向ｈ　ｔ；よびステアリングホイールの異常振動の抑制
を図ることができる自動車のステアリング装置を提供す
ることを目的として（・る。

（発明の構成） 本発明は、シミーやキックパック等の異常振動か問題と
なるのは、主として直進走行時であることにＭ’ｉ　ｒ
ｌ腰　ステアリングホイールと操舵輪との間の力の伝達
効率を検出することによって、操舵。

非操舵（直進）状態を検出し、操舵時には、操舵輪に連
結さＪ］たタイロッドと車体との間に設けられたダンパ
ー装置ｆｆの）減衰力を）成牛させるようにした５こと
を基本的な特徴としている。

即札、本発明にかかる自動車のステアリング装置は、操
舵輪に連結されたタイロッドと、タイロッドをステアリ
ングギヤ装置を介して作動させるステアリングホイール
と、タイロッドと車体との間に設けられた滅裂力可変な
ダンパー装置と、ダンパー装置のｉ成毀力を変化させる
調整手段と、ステアリングホイールと操舵輪との間の力
の伝達効率を検出する検出手段と、検出手段の出力を受
けて、操舵時には減衰力を小さくするｆｊ　”ｊを、非
１〜１舵時には減衰力を太トくする信号を−Ｉ−記調へ
″と手段に発する制御部とによって構成される。。

したがって、本発明では、ステアリングホイールの操作
により操舵輪が実際に操舵されているか否かが検出手段
によって検出され、操舵時であることが検出されると、
その検出信号を受けて、制御部が調整手段にダンパー装
置のｉ減衰力を減少させる信号を印加し、ダンパー装置
のｉ減衰力を弱めることがでとる。そして、通常の直進
時（非操舵時）には、ダンパー装置は、本来の欠きな減
衰力によってタイロッドを介してステアリングホイール
に伝達されようとする外乱を減衰させ、或いは吸収する
ことがで外る。

（発明の効果） 本発明によれば、したがって、ステアリングホイールの
操作状態と操舵輪の操舵の状態とが、常時対比して監視
されるので、操舵、非操舵の別を実体的に正確に検出す
ることができ、特にステアリングホイールの単なる遊び
を検知することがで３− き、操舵の状態に応し′乙グンパー装置の減衰力を切（
）える、二とかでき、高速直進安定性の向」二および異
常振動の抑制という目的を、操舵性を犠牲にすることな
く１現化できる。

（実Ｊ血例） ｌ：Ｊ、下、本発明の実施例を図面を参照しながら説１
１Ｊ１する。

第１図に示すように、操舵輪１に結合されたナックル２
はそのＬ部アーム２ａが車体に設けたサスペンションタ
ワー３にラバーマウント４を介して取１．１けられたダ
ンパー５に結合され、下部アーム２１＋ｌ：ｌニスビン
ドルＧを介して車体Ｉ１１　＋こ結合されたロアアーム
゛７にラバーマウント８を介して結合されている。そし
て、操舵輪１の車軸（図示せず）に関して内向き斜め１
ｌｌ１１方に伸びるナックル２の中間部アーム２ｃには
、車体の左右方向に伸びるタイロッド０のタイ口・ンド
エン￥　１　＋１がラバーマ・ンント１１を介して結合
されている。

１−記タイロッドＳ）は、具体的に図示しないが、車体
側に固定支持されたギヤハウジング１２ａ内４− を貫通する部分にラックを有し、このラックは、ギヤハ
ウジング１２ａのピニオン軸受部１２１〕に回動自在に
支持されたピニオン１３とギヤハウシング１２ａ内にお
いて噛合って所謂ステアリングギヤ装置１２を形成して
いる。上記ピニオン１３は具体的に図示しないが、よく
知られているように中継シャフトを介してステアリング
ホイール（図示せず）により回転操作されるステアリン
グシャフトに連動するように連結されでおり、ステアリ
ングホイールを操作する、即ち操舵すると、−に記ステ
アリングギヤ装置１２のピニオン・ラック機構によりタ
イロッド９が左右いずれか一力ｔご変位され、これによ
って操舵輪１の向きか変えられるようになったステアリ
ング機構を構成している。

第１図および第２図に示すように、車体側、より具体的
には、サスペンションタワー３の下部の取付ブラケット
１４とタイロッド５］との間には、減衰力可変のダンパ
ー装置１５を車体の左右方向および−１−下方向１こ僅
かに傾けた状態１こ取付けている、 このダンパー装置１５は、ダンパー装置１５のｉ成哀力
をｉＩＴ’＆とするための可逆式ステップモータ１６を
軸Ｊｊ向の一端に備えてお１）、可逆式ステップモータ
１Ｇのハウシングを兼ねたダンパー装置１５の取１・１
ブラケット１７は、サスペンションタワー３側の取イー
１ブラケット１　＝１に溶接等により固定される一一一
方、ダンパー装置１５の他端から軸方向に伸長するダン
パーロッド１８の先端に設けたリング状の結合部１８ａ
は、タイロッド９に基部を固定した連結金具１９の軸部
１９ａに嵌合され、ナラｌ−２０で支持されｔこ抜１１
−ワッシャ２１により抜１１−された状態でタイロッド
！ｌに結合されている。

なお、第１図および第２図において、２２．２２はタイ
ロッド９の変位を許容して、ステアリングギヤ装置１２
のギ′ヤハウシング１２ａとタイロッド５〕との間をシ
ールするダストブーツである。

次に、第３図により、−１−記ダンパー装置１５の構造
を説明する。

第３図に示すように、ダンパー装置１５は、外ｆ、％　
２４と内筒２５とからなる２重筒構造のダンパには、支
持ロッド２７の先端に支持したピストンアッセンブリ２
８を相対的に摺動１１在に向合している。

」１記支持ロッド２７は、ダンパ一本体２６から突出し
て前記取付ブラケット１７に取イ］金具２９を介して支
持された可逆式ステップモータ１Ｇに向けで伸長され、
その伸長端部においてラバーマウント３０を貫通した状
態でに記取刊ブラケット１７に支持されている。なｔ）
、３１は、ラバーマウント３０にスペーサ３２を介して
支持され、ダンパ一本体２６と支持ロッド２７とを外側
からカバーするカバー筒である。

そして、支持ロッド２７の中心軸に沿って設けた貫通孔
２７ａには、小径の回転ロッド３３が回転可能に嵌合さ
れており、この回転ロッド３３は、一端がジヨイント３
４を介して可逆式ステップモータ１６の出力軸に回転に
連動するように連結されている。回転ロッド３３の一段
大径に形成された他端には、１７字状のオリフィス通路
３５を穿設７− １７た回転弁３Ｇか形成されており、後述の制御部によ
って可逆式ステップモータ１６を正逆駆動することによ
り、オリフィス通路３５とこれに対応して支持ロッド２
７に設けた連通路３７とが合致する位ｆｆ１ｆ（図示の
位置）と、両者が連通しない位置とに−１−記回転弁３
Ｇを切替え制御しうるようにしている。

この回転弁３Ｇの切替えにより、ダンパー装置１５の減
衰力は変更される。即も、回転弁３６が非合致（非連通
）位置に回転される、換言すれば、オリフィス通路３５
と連通路３７とが一致していない状態では、ダンパ一本
体２６とピストンアッセンブリ２８との間の相対変位は
、ピストンアッセンブリ２８のピストン本体２８ａの軸
方向に貫通させ′（設けた第１．第２オリフィス通路３
８゜３！）のいずれか一方によってのみ規制される。第
・１図にピストンアッセンブリ２８部分の拡大図を示す
ように、ピストン本体２８ａを軸方向に貫通させて設け
た１−記第１．第２オリフィス通路３８゜３９は互いに
逆向トに換言すれば、開放端が互違８− いに形成されており、夫々、支持ロッド２゛７の端部に
固定して支持されたリングプレー１．／１０．４１にコ
イルスプリング、４．２．４３を介して支Ｊ”４１％れ
たワッシャ状の第１．第２逆１１−弁’！、−１，４”
、＞によって開閉されるようになっている。より具体的
には、第３図に矢印Ａで示すように、ダンパ一本体２６
が図の右方に変位される場合には、内筒２５の図の左側
の室２５Ｂの油圧が−１−劉し、この油圧の上昇によっ
て、第１逆ＩＩ−弁４４が開作動され、第１オリフィス
通路３８が開放され、オイルは第１オリフィス通路３８
を通して左側の室２５■３から右側の室２５Ａに流出す
る。また、ダンパ一本体２６が−に記へ方向とは反対向
外に変位されようとすると、年度は、第２逆１１−弁４
５か開作動され、第２オリフィス通路３９が開放される
。１．記いずれの場合にも、回転弁３６の非合致位置で
は、ダンパ一本体２６の変位は、第１．第２オリフィス
通路３８．３９のいずれが一方のみによって規制される
ため、ダンパ一本体２６の変位は緩慢となる、即もダン
パー装置１５の減衰力は大となるのであ５これにム・ｊ
し、１１１１記の如く、回転弁３Ｇのオリフィス通路３
５と支持ロッド２７の連通路３７とか合致シタ場’Ｆ＞
　ニＩＪ：、内１’５１２５　内ノｌｒ−，＋　右ノ室
２５　Ｂ　。

２５Ａはオリフィス通路３５一連通路３７の経路でも連
通されるため、両室２ＳＡ、２５Ｂ間のオイル流通１ｉ
ｉは、夫Ｉ幅に増ｊＪ＋けることとなる。このため、ダ
ンパ一本体２Ｇの変位は比較的早くなり、ダンパー装置
１５の減衰力か低下される。

ｊ゛月−のように、可逆式ステップモータ１６および回
転ロッド３３に支持された回転弁３６は、ダンパー装置
１５の減衰力を変化させる調整手段を構成する。

また、上記の如きダンパ一本体２６と支持ロッド２゛７
との間の相月変位にともなう内筒２５の内部容積の増；
成は、内筒２５の外周に両端を気密に固着したラバー等
の弾性材よりなる円筒状のダイヤフラム４６１：よって
吸収される。このダイヤフラム、１６と内筒２！３との
間には、空気等のガスが旧人さね、ている。このダイヤ
フラム４６１土、ダン内の容積が支持ロッド２７によっ
て減少され、その減少分に等しいオイルが内筒２５の左
端に装着した流量調整弁４８を介して、内筒２５と外筒
２４との間の室２４　Ａ内に流入すると、その流入分だ
け収縮する。道に、ダンパ一本体２Ｇか図の左方向に変
位される場合には、流量調整弁・１３（を介して、内筒
２５と外筒２４との間の室２４　Ａ内に貯えていたオイ
ルを内筒２５の左側の室２５Ｂに送り込んで、内筒２５
内の容積の増大に対応する。

次に、上記可逆式ステップモータ１６の駆動制御回路に
ついて説明する。

第５図に示すように、可）莢式ステップモータ１６は、
該モータ１６の回転に連動する一月の円弧状可動接点４
８，４．９を備えており、一方の（第５図の左側の）可
動接点４８に対しでは、２つの固定接点５０．５１が設
けられ、他方の（右側の）可動接点４つに対しては１つ
の固定接点５２が設けられている。上記２つの固定接点
５０．５１は、対応する可動接点４８が図に実線で示す
第１回転１ｌ− ＩＩ′！置（伯にあるとｂには、両方の固定接点５０゜
５１が同時に可動接点４８に接触する一方、図に１１ｉ
ｉ想線で示す第２回転位置（ロ）では、一方の固定接点
５０は可動接点・１８と接触せず、他方の固定）ど点５
１にのみ接触するようになっている。なお、１１］すｊ
の可動接点４１Ｊはその回転位置のいかんを問わず固定
接点５２と接触するようになっている。

上記２−）の固定接点５１）、５１は、駆動電源５３の
正極、負（枳に夫々接続された切替接点５４ａ、　５４
１１を有する第１リレースイツチ５４の共通接点５４ｃ
に、止列か−）逆向トに接続された逆流防１１ユ用のダ
イオード５５．Ｆ１６を介して夫々接続されている。

また、いよ一つの固定接点５２は、」−配属動電）原５
３の正極および負販に夫々接続された切替接点５７１１
．５７１１を有する第２リレースイツチ５７の共通接点
５７ｃに接続されている。

これら第１．第２リレースイッチ５４．．５７の各リレ
ーコイルＳ４．Ｘ、５７Ｘは、例えばマイクロフンピユ
ータの一部１こよって構成されるリレー制御部５８によ
ってオン・オフが制御されるよう１２− になっており、第１．第２リレースイツチ５４゜５７は
第１リレースイツチ５４の共通接点５４．ｃが、駆動電
源５３の負極に接続されているときには、第２リレース
イツチ５７の共通接点５７ｃが駆動電源５３の正極に接
続されるようになっており（図示の状態）、図示の状態
から、第１．第２リレースイッチ５４，５７が同時に切
（与えられると、駆動電源５３に対する接続関係が逆転
するように切替えられる。

上記リレー制御部５８は、ステアリングホイールと操舵
輪１との間の力の伝達効率、換言すればステアリングホ
イールの操作状態と操舵輪１の実際の操舵状態との開の
相関を検出する検出手段としての第１．第２センサ５９
，６ｔ’ｌの出力を人力とし、ステアリング系統が操舵
状態にあるか非繰舵状態にあるかを判定して、上記２つ
のリレーフィル５４Ｘ、５７Ｘのオン、オフをその判定
にしたがって制御する。即も、このリレー制御部５８は
、検出手段の出力を受けて、ダンパー装置１５の調整手
段にステアリング系統の動作状態に応じた制御信号を発
する制御部を構成する。

１二記検出手段を構成する第１．第２センサ５９゜６０
としては、例えば、ステアリングホイール廻りの１ルク
゛ｒ　＋＋および操舵輪１のキングピン（図ボせず。）
廻りのトルクＴＴを夫々検出するトルクセンサを用いる
、二とかでトる。

いま、ステアリングホイールと操舵輪１との間の力（ト
ルク）の実際の伝達効率を、ステアリングホイール廻り
のトルクＴ　ｏと操舵輪１のキングピン廻りのトルク１
゛Ｔとの比（Ｔｌｌ／ＴＴ）で定義する。

ステアリングホイールをトルクＴＨで操作したとき（操
舵時）、１〜′−、舵輪１のキングピン廻りのトルクＴ
ｔは、ステアリング系統の固有の伝達効率をη、操舵輪
１に作用する摩擦力をａとして、Ｔｒ＝１　・Ｔ＋＋−
Ｑ　−（１） でりえられる。

したがって、−１ユ記伝達効率ＣＩ”Ｈ／ＴＴ）は、（
Ｔ　ｏ’／　Ｔ　Ｔ　）＝　Ｔ　ｕ　／　（ηＴｏ−α
）・・・（２）でりえられ、このとトの値は、分母の方
が分子より小さいから、′”１”より大きい。

即ち、（ＴＨ／ＴＴ）＞１　・・・　（３）一方、ステ
アリングホイールが操作されていない状態で、操舵輪１
が外乱を受ける場合を考えると、このとぎは、操舵輪１
側が入力側となるから、ステアリングホイールが受ける
トルクＴｏは、」−配糖（１）式と同様にして、 Ｔ　ｏ　＝η・ＴＴ−α　・・・　（・１）で与えられ
る。

したかって、」―記の伝達効率（Ｔｌｌ／ＴＴ）は、次
式で与えられる。

（Ｔｌｌ／ＴＴ）＝（η・ＴＴ−α）／ＴＴ・・・（５
）そして、この場合には、分母の方か分子より太きいか
ら、伝達効率（Ｔｌｌ／ＴＴ）は“°１゛より小さくな
る。

即ち、　（Ｔｌｌ／ＴＴ）＜１　・・・　（６）上記第
（３）式と第（６）式とを比較すれば明らかなように、
伝達効率（Ｔｌｌ／ＴＴ）は、操舵時と非操舵時とでは
異なった値をとり、したがって、伝達効率（Ｔ　ｏ　／
Ｔ　Ｔ　）の値をめれば、その値がら＝１５− 操舵時か非操舵時であるかが？ｌＩ別でトる。

−１−記の判別は、第６図に例示するハードの回路によ
っても行なうことができる。即ち、第１センサ５９によ
って検出されるステアリングホイール廻りのドルクコ゛
■と第２センサ６０によって検出される操舵輪１のキン
グピン廻りのトルクＴＴは、割り算回路６１によって両
者の比、即ち伝達効率（Ｔｏ／Ｔｒ）か演算され、その
伝達効率（Ｔｌ（／１゛Ｔ）は比較器６２において、基
準電源６３により与えられる判定基準値“１”と比較さ
れ、判定基準値との大、小に応じて、比較器６２の出力
は“。

Ｈｉｇｌ−又は”　Ｌ　ｏｕｒ”となる。そして出力が
“用ｉｇＩ＋”のときは操舵時、”Ｌｏｕ＋”のときは
非操舵時であるとすればよい。

なお、リレー制御部５８をマイクロコンピュータの一部
を利用して構成する場合には、に記の判別方式をプログ
ラムとして組込めばよい。

また、−１−記では、第１．第２センサ５９．６Ｔ’１
をトルクセンサとしたが、ステアリングホイール角度（
以下、ｔｌｔにステアリング角度という。）θ１１゜１
６− 操舵輪１のキングピン廻りの回転角θＴを夫々検出する
回転角センサとしてもよい。その場合にも、基本的には
、」１記したトルクの場合と同様の判定基準が得られる
。

即ち、ステアリングホイールが実際に操作された場合、
ステアリング角度θ■と操舵輪１のキングピン廻りの回
転角θＴとの関係は、ｒをθ■のθＴに対する減速比、
βをステアリング系統の“ガタ゛およびＫをステアリン
グギヤ系の剛性として、次式で与えられる。

したがって、トルクの場合と同様、ステアリングホイー
ルと操舵輪１との間の実際の伝達効率としで、（θｎ／
ｒ・θＴ）を定義すると、操舵時における伝達効率は次
式で与えられる。

この式の分母の値は分子に比して明らかに小さいから、 となる。

一方、操舵輪１から外力が加わる場合（外乱時）−二は
、ステアリング角度θＩ＋は、次式で与えられる。

θＩＩ”ｒ”θトー’−％１ｒ−ｒ・β　・、、（１０
）− したがって、外乱時の伝達効率は、 となり、 である。

したがって、この場合にも、第６図について説明したと
同様の論理回路もしくはこれと等価のプログラムによっ
て操舵、非操舵を検出することができるのである。

再び第５図に戻って、いま、第５図１こ示す状態が、非
操舵時に対応するとした場合、その状態から、運転者が
ステアリングホイールを操作して操舵を行なうと、リレ
ー制御部５８は、前記のプロセスで得られる伝達効率の
変化から操舵時であると判定し、第１．第２リレースイ
ッチ５．ｉ、、５７の各リレーコイル５４Ｘ、５７Ｘを
オンし、第１゜第２リレースイッチ５□１，５７を同０
、鴇こ切替える。

このため、可逆式ステンプモータ１６の給電経路が反転
され、可逆式ステップモータ１６は、第５図に可動接点
４８．４４）の回転方向として示すよう１こ、反時釦廻
ｊ）方向Ａ　Ｃｌ二回転され、可！Ｊ＋　８点４．８．
４９が仮想線で示す第２回転位置（ロ）まで回転される
と、一つの固定接点５０と可動接点４８とが非接触とな
って、可逆式ステップモータ１６が断電されその位置に
停止する。

この可逆式ステップモータ１６の一回の所定角度の回転
により、ダンパー装置１５は、第３図に示す状態、即も
、回転ロッド３３に支持した回転１９− 弁３６のオリフィス通路３５が支持ロッド２７の連通路
３７と合致した状態に切替えられ、その結果、ダンパー
装置１５の減衰力が減少される。つまり、ダンパー装置
１５の減衰力は、大から小へと切替えられる。

そして、操舵が完了して直進を開始すると、再び、リレ
ー制御部５８に上り、第１．第２リレースイッチ５４．
．５７が、第５図の状態に切替えられ可逆式ステップモ
ータ１６は、第５図の時針回り方向Ｃに回転され、いま
一つの固定接点５１と可動接点４８とが非接触となって
、可逆式ステップモータ１６が断電されてその位置に停
止し、その結果、回転弁；）６のオリフィス通路３５と
支持ロッド２７の連通路３７との連通が遮断され、ダン
パー装置１５の減衰力は再び強められる。

以−１−のように、ステアリング系統が操舵状態にある
ときには車体とタイロッド９との間に設けたダンパー装
置１５の減衰力が弱められるので、ステアリングホイー
ルの操作は、ダンパー装置１５による抵抗を受けること
なく楽に行なえる。一方、２０− ステアリング系統が非操舵状態にあると外、即ち直進時
には、ダンパー装置１５の減衰力は強められるので、ダ
ンパー装置１５により、操舵輪１に作用する外乱が減衰
もしくは吸収され、直進安定性が向上されるとともに異
常振動（ステアリングホイールのふらつき）が確実に抑
制される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、各々本発明の実施例にかかる自
動車のステアリング装置の要部背面図および平面図、第
３図は第１図、第２図に示したダンパー装置の一例を示
す断面図、第４図は第３図の一部拡大断面図、第５図は
ダンパー装置の可逆式ステップモータの駆動制御回路を
示す回路図、第６図はステアリング系統の力の伝達効率
の変化から繰舵時、非操舵時を判別する判別回路の一例
を示す回路図である。 １・・・操舵輪、　９・・・タイロッド、１２・・・ス
テアリングギヤ装置、 １５・・・ダンパー装置、 １６・・・可逆式ステップモータ、 ３３・・・回転ロッド、３６・・・回転弁、５４．５７
・・・第１．第２リレースイツチ、５；］・・・リレー
制御部、 ５９・・・第１センサ、 ６０・・・第２センサ。 特　許　出　願　入　東洋工業株式会社代　理　人　弁
理士　前出　葆ほか２名特開昭ＧＯ−４５４７４（８） 特開昭ＧＯ−４５４７４（９）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）操舵輪に連結されたタイロッドと、タイロッドを
   ステアリングギヤ装置を介して作動させるステアリング
   ホイールと、タイロッドと車体との間に設けられた減衰
   力可変なダンパー装置と、ダンパー装置の減衰力を変化
   させる調整１・段と、ステアリングホイールと操舵輪と
   の間の力の伝達効率を検出する検出手段と、検出手段の
   出力を受け、操舵時減衰力を小さくする信号を、非操舵
   時滅哀力を天外くする信号を調整手段に発する制御部と
   からなる自動車のステアリング装置。