JPH0214972A - 車両用ステアリング装置 - 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、パワーステアリング装置とバーハンドルを備
える車両用のステアリング装置に関するものである。

［従来の技術］ バーハンドル型車両にパワーステアリング装置を備えた
ものかあり、例えば特開昭６２−４６７８７号公報にて
公知である。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来はハンドルの回転角度に対する制御の構
造が複雑であり、バーハンドル型車両用のパワーステア
リング装置として、構造が簡易でコスト面からも有利と
なるような制御装置の実現が望まれる。

そこで本発明の目的は、ステアリングシャフトに捩れ位
相差を発生させ、その位相差を検出して動力アシスト用
のアクチュエータの伝達力が可変となるようにし、構造
簡易にしてコスト面からも有利であり、操舵角の小さな
バーハンドルに対する動力アシストの制御の設定自由度
を増大するようにした車両用ステアリング装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を達成すべく本発明は、バーハンドルと一体
に回転する上部ステアリングシャフトと、操向車輪に連
結されたリンク機構の取付部を有する下部ステアリング
シャフトと、該下部ステアリングシャフトと前記上部ス
テアリングシャフト間に配設した捩れ位相差発生部と、
該捩れ位相差発生部の相対変位を検出する位相差検出部
と、該位相差検出部に連動して前記下部ステアリングシ
ャフトを動力アシストするアクチュエータとを設けると
ともに、該アクチュエータの伝達力をステアリングシャ
フトの軸心な中心として一体に回動するアームのアーム
レシオの変化により可変としたことを特徴とする。

具体的には、位相差検出部を上部ステアリングシャフト
に配設したアームとし、アクチュエータの作動を制御す
るコントロール部の一端を該アームに連結して、コント
ロール部の他端を車体に揺動自在に取り付けている。

また下部ステアリングシャフトにアームを配設し、アク
チュエータの一端を該アームに連結して、アクチュエー
タの他端を車体に揺動自在に取り付けている。

［作用］ バーハンドルの操舵操作により上部ステアリングシャフ
トと下部ステアリングシャフト間に捩れ位相差が発生し
、その相対変位の検出に基づき、アームのアームレシオ
の変化によりアクチュエータの伝達力が可変・となり、
アクチュエータの作動により下部ステアリングシャフト
が動力アシストされ、即ち操舵力の軽減が行われる。

このように構造が簡易でコスト面からも有利でありなが
ら、ステアリングシャフトに発生させた捩れ位相差に基
づいて、アームのアームレシオの変化により動力アシス
ト用アクチュエータの作動の可変制御が行えるため、位
相差発生度合及びアームの揺動半径の変化により操舵角
の小さなバーハンドルに対する動力アシストの制御の設
定自由度を増大できる。

そして位相差検出部を上部ステアリングシャフトに配設
したアームとし、アクチュエータの作動を制御するコン
トロール部の一端を該アームに連結して、コントロール
部の他端を車体に揺動自在に取り付けたり、下部ステア
リングシャフトにアームを配設し、アクチュエータの一
端を該アームに連結して、アクチュエータの他端を車体
に揺動自在に取り付けることで、バーハンドルの操舵角
が大きくなるに従って、アクチュエータによる下部ステ
アリングシャフトへのアシスト力またはコントロール部
の作動レシオが小さくなる。

これによりバーハンドルの勤カアシスト範囲において、
操舵中立位置から操舵角が大きくなるに従い大きな操舵
力が必要となるので、通常走行時の使用範囲である小操
舵角範囲では軽い操舵力てバーハンドルを操作できる一
方、低速時に行われる大操舵角範囲では操舵力を重くし
てハンドルの切れ過ぎ防止に寄与できる。

［実施例］ 以下に添付図面を基に実施例を説明する。

本発明を適用した鞍乗型四輪車の外観側面を示す第１図
において、エンジン１を中央に搭載した車体の前後に低
圧タイヤを装着した左右の前輪２及び後輪３が第２図の
ように懸架され、エンジン動力は前輪２及び後輪３に伝
達され、４はフロントフェンダ、５はシート、６はリヤ
フェンダであり、運転者はシート５に跨がって車体前部
を覆うフロントフェンダ４上方に配設したバーハンドル
７を操作する。バーハンドル７はステアリングシャフト
２０の上端に図示の如く固設され、ステアリングシャフ
ト２０下部にアクチュエータボディ３０が連結され、ス
テアリングシャフト２０下端に固設したステアリングア
ーム２９と操向車輪をなす前輪２を支持するナックルア
ーム８間にタイロッド９が夫々架設されている。

このようにバーハンドル７を備える鞍乗型四輪車であっ
てステアリングシャフト２０からステアリングリンク機
構をなすタイロッド９及びナックルアーム８への伝達か
ステアリングアーム２９であり、大径タイヤあるいはワ
イドタイヤになる程に大きな操舵力を要するため、油圧
式パワーステアリング装置が装備されている。

第３図及び第４図に示す如く車体フレーム１０前部はメ
インバイブ１１、アンダーバイブ１２、フロントバイブ
１３．フロントクツションバイブ１４、ステアリングア
ンダーホールドバイブ１５から構成され、このフレーム
１１の前部空間内にアクチュエータボディ３０が配置さ
れる。ステアリングシャフト２０は上部をメインバイブ
１１前端にホルダ１８で支持されるとともに下部をステ
アリングアンダーホールドバイブ１５間に架設したブラ
ケット１９に支持され、アクチュエータボディ３０は後
部でステアリングアンダーホールドバイブ１５から延長
した右側のバイブエンド１６上に縦軸１７を介して枢支
されている。

そして油圧式パワーステアリング装置はアクチュエータ
ボディ３０に内蔵されたコントロールバルブ部Ｖ及びパ
ワーアシストシリンダ部Ｓ、オイルのりザーバータンク
Ｔ、オイルポンプＰ等から構成される。リザーバータン
クＴはフロントパイプ１３上部間に固定され、オイルポ
ンプＰはエンジンｌのシリンダヘット１ａに固設されて
カムシャフトｌｂと一体または図示しないジヨイントを
介して駆動され、このオイルポンプＰとリザーバータン
クＴはサクションホース旧で接続され、オイルポンプＰ
とアクチュエータボディ３０はフィートホースＨ２で接
続され、アクチュエータボディ３０とリザーバータンク
Ｔは戻りホースＨ３で接続される。

ところで、ステアリングシャフト２０は第５図のように
アウターシャフト２１及びインナーシャフト２２とシャ
フトエンド２５から成り、ともにパイプ製のアウターシ
ャフト２１とインナーシャフト２２は上端でバイブコネ
クター２４の割り締めによりバーハンドル７を固設する
ステアリングブリッジ２３に結合される。そしてインナ
ーシャフト２２下端内にシャフトエンド２５上端が挿入
されて溶接結合部２６により固着され、上部ステアリン
グシャフトをなすアウターシャフト２１の下部内周と下
部ステアリングシャフトをなすシャフトエンド２５の上
部外周とは第６図（ｂ）の如く互いに回転方向両側へ所
定の隙間Ｃ，Ｃを設けたスプライン嵌合部２７により結
合されている。この隙間Ｃ，Ｃによりインナーシャフト
２２の捩れ位相差発生部をなすスプライン嵌合部２７の
上方及び下方間に軸受２８が介装され、またシャフトエ
ンド２５下端にステアリングアーム２９が固設されてい
る。

そしてアクチュエータボディ３０は第６図（ａ）及び（
Ｃ）と第７図以降にも拡大して示す如く構成されている
。アクチュエータボディ３０はバルブボディ３１をシリ
ンダボディ４１上にボルト結合して成り、バルブボディ
３１に設けた前面開口するバルブ穴３２とシリンダボデ
ィ４１に設けた後面開口するシリンダ４２とは上下並列
となりている。

バルブ穴３２内に組み込んだスプールバルブ３３の前方
突出部にスプールロッド３４が縦ビン３５で枢着連結さ
れて、シリンダ４２内にシールを介して組み込んだピス
トン４３のロッド４４前部は前方に突出したシリンダボ
デイ４１前部のロット穴４５内に臨んでいる。バルブボ
ディ３１とスプールロッド３４間にブーツ３６が設けら
れ、バルブボディ３１の上部内にチエツクバルブ３７が
組み込まれて上面には前記ホースＨ２，Ｈ：ｌを接続す
るジヨイント３８．３９が起設されている。ピストンロ
ッド４４後部はシリンダ４２にロッドガイド４６等でシ
ールされて後方突出部に設けたロッドエンド４７がカラ
ー付ラバーブツシュ４８を介して前記縦軸１７に枢支さ
れており、シリンダボディ４１とロットエンド４７間に
ブーツ４９が設けられる。

そしてステアリングシャフト２０のアウタ−シャフト２
１下部外周に溶接等で固設したステイア１に位相差検出
部をなす第１アーム７２がボルト結合され、この第１ア
ーム７２は右側に突出してその右端にスプールロッド３
４前端が縦ピン７３て枢着連結されている。またステア
リングシャフト２０下部のシャフトエンド２５中間部外
周には第２アーム７５が溶接にて固定され、この第２ア
ーム７５も右側に突出してその右端に縦ボルト７６で軸
受７７を介しシリンダボデイ４１前端部が枢着連結され
ている。実施例では車両直進時において、縦ピン７３及
び縦ボルト７６は同一軸線に一致する。

以上のようにしてパワーアシストシリンダ部Ｓがアクチ
ュエータをなしており、その作動を制御するコントロー
ル部はスプール式のコントロールバルブ部Ｖとなってい
る。

次に作動を説明する。

オイルポンプＰから吐出されたオイルはフィートホース
■２を通ってアクチュエータボディ３０内のスプールバ
ルブ３３等を通過して戻りホースＨ３からリザーバータ
ンクＴへ戻され、フィルターにより濾過されてからサク
ションホース旧な通ってオイルポンプＰへ循環される。

アクチュエータボディ３０に設けた入り油路５１及び戻
り油路５９間のバイパス油路５８に設置されて戻り油路
５９から入り油路５１への流れのみを許容するチエツク
バルブ３７によりポンプ停止時にアクチュエータボディ
３０内でオイルの循環が行われる。

パーハンドル７を切らない直進時においては、第７図の
矢印のように入り油路５１からバルブ穴３２内に流入し
たオイルが、スプールバルブ３３の中央ラント６１から
バルブ穴３２中夫の左右に設けた前後の油路５５，５２
を介して前後のランド８２．６４に振り分けられ、各油
孔６３，６５からスプール中央油路６６を通って戻り油
路５９よりリザーバータンクＴに戻される。

バーハンドル７を右へ切ると、操舵力に応じてインナー
シャフト２２が捩れ、ステアリングシャフトエンド２５
に第６図（ｂ）の如く隙間Ｃを設けたスプライン嵌合部
２７により結合したアウターシャフト２１が先ずその捩
れ分だけ同図（ａ）の矢印凡の如く時計回りに回転し、
このアウターシャフト２１と一体の第１アーム７２に枢
着したスプールロッド３４が第８図のように後方へ移動
する、シャフトエンド２５と一体のインナーシャフト２
２には前記隙間０分に応じた捩れが生じ、即ちインナー
シャフト２２はアウターシャフト２１の回転に遅れる位
相差を持ったトーションバーとして機能する。このため
、シャフトエンド２５にはインナーシャフト２２の捩れ
分の操舵力が伝わり、このシャフトエンド２５と一体の
第２アーム７５からアクチュエータボディ３０へもイン
ナーシャフト捩れ分の操舵力が伝わる。このように操舵
の初期に入力側の第１アーム７２は出力側の第２アーム
７５とある位相差を持ってステアリングシャフトセンタ
ーを中心として回転する。

そしてステアリングアウターシャフト２１と同インナー
シャフト２２の位相差は第１アーム７２の揺動半径によ
り増幅されてスプールロット３４からスプールバルブ３
３に伝達される。このスプールバルブ３３の作動により
オイルの流れは第８図の如く変化する。

即ちスプールバルブ３３が後方へ移動すると、オイルは
矢印のように入り油路５１、中央ランド６１、油路５２
からシリンダボディ４１内の油路５３．５４を介してシ
リンダ４２の後方油圧室に送り込まれる。またシリンダ
４２の前方油圧室内のオイルはシリンダボディ４１内の
油路５６から油路５５を介して前方ラント６２に流れ込
むとともに、ロッド穴４５内のオイルもシリンダボディ
４１内の油路５７から同じく前方ラント６２に流れ込み
、油孔６３、油路６６、戻り油路５９へと流れる。

このようにしてシリンダ４２の後方油圧室に送り込まれ
たオイルの圧力によりピストン４３がシリンダ４２内を
前方へ移動するが、ピストンロット４４はロッドエンド
４７て車体に支持されているため、アクチュエータボデ
ィ３０が後方へ移動することとなる。アクチュエータボ
ディ３０の後方移動によりこのボディ３０前部に枢着連
結した第２アーム７５を介して一体のステアリングシャ
フトエンド２５に力が伝達され、このステアリングシャ
フトエンド２５を油圧で回転することで操舵力が軽減さ
れる。

この場合において、ピストンロッドエンド４７はラバー
ブツシュ４８を介して車体フレームｌＯ（右側のステア
リングアンダーホールドパイプエンド１６）に対し縦軸
１７廻り揺動可能に枢支されているため、第１アーム７
２と第２アーム７５の回転に伴うアクチュエータボディ
３０の左右揺動が吸収される。

またバーハンドル７からの入力が前記隙間Ｃを越える場
合は、スプライン嵌合部２７から操舵力かダイレクトに
ステアリングシャフトエンド２５へ伝達される。

バーハンドル７を左へ切ると、先ず操舵力に応じたイン
ナーシャフト２２の捩れ分だけ第６図（ａ）の矢印りの
如く反時計回りに回転するアウターシャフト２１から第
１アーム７２、スプールロッド３４を介してスプールバ
ルブ３３が第９図のように前方へ移動する。アウターシ
ャフト２１の回転に遅れる位相差を持ったトーションバ
ーとして機能するインナーシャフト２２の捩れ分の操舵
力がシャフトエンド２５、第２アーム７５、アクチュエ
ータボディ３０へと伝わり、操舵初期に入力側第１アー
ム７２が出力側第２アーム７５とある位相差を持ってス
テアリングシャフトセンターを中心に回転する。

スプールバルブ３３の後方移動によってオイルは矢印の
ように入り油路５１、中央ランド６１゜油路５５，５６
からシリンダ４２前方油圧室に送り込まれる。またシリ
ンダ４２後方油圧室内のオイルは油路５４，５３，５２
．後方ランド６４、油孔６５から油路６６に流れ込み、
ここで前後に振り分けられて油孔６３、前方ランド６２
及び油路５７からロッド穴４５内に流れ込むとともに、
油路６６から戻り油路５９へと流れる。

シリンダ４２前方油圧室に送り込まれたオイルの圧力で
ピストン４３がシリンダ４２内を後方へ移動し、つまり
アクチュエータボディ３０が前方へ移動して第２アーム
７５からステアリングシャフトエンド２５に力が伝達さ
れる。

以上において、第２アーム７５とアクチュエータ（パワ
ーアシストシリンダ部Ｓ）との枢着連結点か第１Ｏ図の
如く操舵中立位置Ｎからバーハンドル７の操舵角によっ
て左右最大操舵位置ａ、ｂへと円弧状に移動する軌跡（
ステアリングシャフトセンター０点を中心とする円弧軌
跡）を描く。

このため、アクチュエータの中心線が中立位置Ｃｎから
支点Ｐ廻りに揺動して方向が変化する（Ｃａ、Ｃｂ参照
）。従ってアクチュエータのパワーアシスト力Ｆａは操
舵力のモーメントに対しその分力Ｆｓの分しかステアリ
ングシャフトに作用せず、パワーアシスト力はＦＳ−Ｒ
となって操舵中立位置Ｎ付近の力Ｆａ−Ｒよりも減少す
る。即ち直進付近からの操舵角の増加に応じてパワーア
シスト力が減少するものとなっている。

また第１０図において、コントロール部（スプール式コ
ントロールバルブ部Ｖ）と一体ボデイのアクチュエータ
の中心線が中立位置Ｃｎから最大操舵位置Ｃａ、Ｃｂま
での範囲内で変化することから解るように、直進付近か
らの操舵角の増加に応じてコントロール部の作動レシオ
が減少するものとなっている。

以上の第１０図の説明から明らかなようにバーハンドル
７の動力アシスト範囲において、操舵中立位置から操舵
角が大きくなるに従い大きな操舵力が必要となるため、
通常走行時の使用範囲である小操舵角範囲は軽い操舵力
によりバーハンドル７を操作できるとともに、低速時に
行われる大操舵角範囲では操舵力を重くしてバーハンド
ル７の切れ過ぎ防止に寄与できるものとなっている。

以上の油圧式パワーステアリング装置は市販車において
もステアリング系を交換するだけで簡単に装備できるも
のである。

そしてシリンダ４２前方にピストンロット４４が進退す
るロット穴４５を設けているのて、シリンダ４２前壁で
のシール対策が不要となり、且つ油路５７を設けたこと
で、ピストンロッド４４の移動時にΣけるロット穴４５
内のオイルの給排が行え、ピストンロット４４の前後移
動が抵抗なくスムーズに行える。

尚、実施例では鞍乗型四輪車に装備したが、本発明ステ
アリング装置は他のバーハンドル型車両に適用すること
も可能である。

［発明の効果］。

以上のように本発明によれば、バーハンドルの操舵操作
によりステアリングシャフトに発生する捩れ位相差に基
づいて、アームのアームレシオの変化により動力アシス
ト用アクチュエータの作動の可変制御を行うステアリン
グ装置のため、構造が簡易でプスト面からも有利であり
ながら、位相差発生度合及びアームの揺動半径の変化に
より操舵角の小さなバーハンドルに対する動力アシスト
の制御の設定自由度を増大することができる。

そして請求項２及び請求項３のようにすることで、操舵
角が大きくなるに従いアクチュエータによるアシスト力
、コントロール部の作動レシオが小さくなり、つまりバ
ーハンドルの動力アシスト範囲において、操舵角が大き
くなるに従い大きな操舵力が必要となるため、通常走行
時の使用範囲である小操舵角ａ囲は軽い操舵力でバーハ
ンドルを操作できるとともに、低速時に行われる大操舵
角範囲では操舵力を重くしてハンドルの切れ過ぎ防止に
寄与・することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を装備した鞍乗型四輪車の外観側面
図、第２図はステアリング系と動力伝達系及び懸架装置
を示す概略斜視図、第３図はアクチュエータボディ等の
配置を示す車体フレーム前部の概略側面図、第４図は第
３図の矢印■方向からの正面図、第５図はステアリング
シャフトを含むアクチュエータボディ部分の縦断側面図
、第６図（ａ）乃至（ｃ）は第５図の矢印Ａ−Ａ線に沿
った部分平面図と同矢印Ｂ−Ｂ線に沿った部分断面図と
同矢印Ｃ方向からの部分正面図、第７図は直進時におけ
るアクチュエータボディ内の拡大縦断側面図、第８図と
第９図は夫々ハンドルを右と左に切った場合の同縦断側
面図、第１Ｏ図はステアリングシャフトとアクチュエー
タとの連結点の軌跡を説明する線図である。 尚１図面中、２は操向車輪、７はバーハンドル８．９は
ステアリングリンク機構、２１は上部ステアリングシャ
フト、２５は下部ステアリングシャフト、２７は捩れ位
相差発生部、２９はステアリングリンク機構取付部、■
はコントロール部Ｓはアクチュエータ、７２は第１アー
ム（位相差検出部）、７５は第２アームである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バーハンドルと一体に回転する上部ステアリングシ
   ャフトと、操向車輪に連結されたリンク機構の取付部を
   有する下部ステアリングシャフトと、該下部ステアリン
   グシャフトと前記上部ステアリングシャフト間に配設し
   た捩れ位相差発生部と、該捩れ位相差発生部の相対変位
   を検出する位相差検出部と、該位相差検出部に連動して
   前記下部ステアリングシャフトを動力アシストするアク
   チュエータとを設けるとともに、該アクチュエータの伝
   達力をステアリングシャフトの軸心を中心として一体に
   回動するアームのアームレシオの変化により可変とした
   ことを特徴とする車両用ステアリング装置。 ２、前記位相差検出部を前記上部ステアリングシャフト
   に配設した前記アームとし、前記アクチュエータの作動
   を制御するコントロール部の一端を該アームに連結して
   、前記コントロール部の他端を車体に揺動自在に取り付
   けたことを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリン
   グ装置。 ３、前記下部ステアリングシャフトに前記アームを配設
   し、前記アクチュエータの一端を該アームに連結して、
   前記アクチュエータの他端を車体に揺動自在に取り付け
   たことを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリング
   装置。