JPH0431912B2 - - Google Patents

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上およ
びシミー、キツクバツ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ツドと車体
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つて減衰もしく
は吸収することにより、ステアリングギヤ装置を
介してタイロツ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車のス
テアリング装置は公知である（特開昭57−57311
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、上記のダンパー装置は操舵時
においても減衰力を発生し、タイロツドの変位を
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、その傾向が顕著
となる原理的な問題がある。

本出願人は、かかる問題を解消すべく、操舵性
を犠性にすることなしに、高速直進安定性の向上
お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、
昭和58年８月20日出願の特許出願において提案し
ている。

即ち、この提案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ツドと、タイ
ロツ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、タイロツドと車体と
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手段と、
ステアリング系統の動作状態を検出する状態検出
手段と、状態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信号を、操舵時には減衰力
を大きくする信号を上記調整手段に発する制御部
とによつて構成されており、ステアリング系統の
動作状態が状態検出手段によつて検出され、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減衰力
を減少させる信号を印加し、ダンパー装置の減衰
力を弱めることができる。そして、通常の直進時
（非操舵時）には、ダンパー装置は、本来の大き
な減衰力によつてタイロツ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きる。

（発明の目的） 本発明は、上記のように、ステアリング系統の
操舵の状態に応じてタイロツドと車体との間に設
けるダンパー装置の減衰力を切替えるという技術
的思想を依拠しつつ、さらにその改良を図つたも
のである。

即ち、自動車の走行状態のいかんを問わず、操
舵時において一率にダンパー装置の減衰力を弱め
てしまうと、操舵中の加速や減速に際し、それに
応じてステアリング特性が変化し、その変化が操
舵フイーリングの変化として直接に運転者に伝達
されとしまうといつた問題がある。一般に、この
変化は加速時には操舵力が急に重くなり、減速時
には逆に急に軽くなる現象として表われ、特に
FF車では、駆動力が加わつているときのセルフ
アライニングトルク（SAT）が大きく、制動時
にはSATが逆に小さくなるため、上記操舵フイ
ーリングの変化が顕著となる。

本発明は、操舵時であつても加速時や減衰時等
の非定常走行時には、タイロツドと車体との間に
設けるダンパー装置の減衰力を大きくしてステア
リング特性の変化がステアリングホイールに伝達
されるのを抑制して、操舵フイーリングの急変を
防止することを目的としている。

（発明の構成） このため、本発明においては、ステアリング系
統の動作状態を検出する操舵状態検出手段ととも
に、自動車の走行状態が定常走行か否かを検出す
る走行状態検出手段を設け、操舵状態検出手段に
よつて検出される操舵、非操舵と走行状態検出手
段によつて検出される走行状態、つまり定常走行
か加、減速かの別とを組合せて、操舵時でかつ定
常走行時にはダンパー装置の減衰力を減少させる
一方、操舵時でかつ加、減速時および非操舵時
（定常、非定常を問わない）には、操舵時でかつ
定常走行時よりダンパー装置の減衰力を増大させ
るようにしたことを基本的な特徴としている。

（発明の効果） 本発明によれば、定常走行時において操舵する
際にはダンパー装置の減衰力が小さくなつてステ
アリングホイールの操作性が向上され、加速若し
くは減速を行ないながらの操舵に際しては、ダン
パー装置の減衰力が大きい状態に保持され、加速
や減速に伴うステアリング特性の変化がダンパー
装置によつて吸収若しくは緩和されるとともに、
ステアリングホイールの操作に際して適当な手応
え感が得られ、走行安定性が保証される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に参照しながら説
明する。

第１図に示すように、操舵輪１に結合されたナ
ツクル２はその上部アーム２ａが車体に設けたサ
スペンシヨンタワー３にラバーマウント４を介し
て取付けられたダンパー５に結合され、下部アー
ム２ｂはスピンドル６を介して車体側に結合され
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側方に伸びるナツクル２
の中間部アーム２ｃには、車体の左右方向に伸び
るタイロツド９のタイロツドエンド１０がラバー
マウント１１を介して結合されている。

上記タイロツド９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
を貫通する部分にラツクを有し、このラツクは、
ギヤハウジング１２ａのピニオン軸受部１２ｂに
回動自在に支持されたピニオン１３とギヤハウジ
ング１２ａ内において噛合つ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
に中継シヤ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
シヤフトに連動するように連結されており、ステ
アリングホイールを操作する、即ち操舵すると、
上記ステアリングキヤ装置１２のピニオン・ラツ
ク機構によりタイロツド９が左右いずれか一方に
変位され、これによつて操舵輪１の向きが変えら
れるようになつ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、サスペンシヨンタワー３の下部の
取付ブラケツト１４とタイロツド９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
および上下方向に僅かに傾けた状態に取付けてい
る。

このダンパー装置１５は、ダンパー装置１５の
減衰力を可変とするための可逆式ステツプモータ
１６を軸方向の一端に備えており、可逆式ステツ
プモータ１６のハウジングを兼ねたダンパー装置
１５の取付ブラケツト１７は、サスペンシヨンタ
ワー３側の取付ブラケツト１４に溶接等により固
定される一方、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ツド１８の先端に設けた
リング状の結合部１８ａは、タイロツド９に基部
を固定した連結金具１９の軸部１９ａに嵌合さ
れ、ナツト２０で支持された抜止ワツシヤ２１に
より抜止された状態でタイロツド９に結合されて
いる。

なお、第１図および第２図において、２２，２
２はタイロツド９の変位を許容して、ステアリン
グギヤ装置１２のギヤハウジング１２ａとタイロ
ツド９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、上記ダンパー装置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
筒２４と内筒２５とからなる２重筒構造のダンパ
ー本体２６の内部にはオイルを封入し、内筒２５
内には、支持ロツド２７の先端に支持したピスト
ンアツセンブリ２８を相対的に摺動自在に嵌合し
ている。

上記支持ロツド２７は、ダンパー本体２６から
突出して前記取付ブラケツト１７に取付金具２９
を介して支持された可逆式ステツプモータ１６に
向けて伸長され、その伸長端部においてラバーマ
ウント３０を貫通した状態で上記取付ブラケツト
１７に支持されている。なお、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
ンパー本体２６と支持ロツド２７とを外側からカ
バーするカバー筒である。

そして、支持ロツド２７の中心軸に沿つて設け
た貫通孔２７ａには、小径の回転ロツド３３が回
転可能に嵌合されており、この回転ロツド３３
は、一端ジヨイント３４を介して可逆式ステツプ
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。回転ロツド３３の一段大径に形成さ
れた他端には、Ｌ字状のオリフイス通路３５を穿
設した回転弁３６が形成されており、後述の制御
部によつて可逆式ステツプモータ１６を正逆駆動
することにより、オリフイス通路３５とこれに対
応して支持ロツド２７に設けた連通路３７とが合
致する位置（図示の位置）と、両者が連通しない
位置とに上記回転弁３６を切替え制御しうるよう
にしている。

この回転弁３６の切替えにより、ダンパー装置
１５の減衰力は変更される。即ち、回転弁３６が
非合致（非連通）位置に回転される、換言すれ
ば、オリフイス通路３５と連通路３７とが一致し
ていない状態では、ダンパー本体２６とピストン
アツセンブリ２８との間の相対変位は、ピストン
アツセンブリ２８のピストン本体２８ａの軸方向
に貫通させて設けた第１、第２オリフイス通路３
８，３９のいずれか一方によつてのみ規制され
る。第４図にピストンアツセンブリ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上記第１、第２オリフイス通
路３８，３９は互いに逆向きに換言すれば、開放
端が互違いに形成されており、夫々、支持ロツド
２７の端部に固定して支持されたリングプレート
４０，４１にコイルスプリング４２，４３を介し
て支持されたワツシヤ状の第１、第２の逆止弁４
４，４５によつて開閉されるようになつている。
より具体的には、第３図に矢印Ａで示すように、
ダンパー本体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の油圧が上昇
し、この油圧の上昇によつて、第１逆止弁４４が
開作動され、第１オリフイス通路３８が開放さ
れ、オイルは第１オリフイス通路３８を通して左
側の室２５Ｂから右側の室２５Ａに流出する。ま
た、ダンパー本体２６が上記Ａ方向とは反対向き
に変位されようとすると、今度は、第２逆止弁４
５が開作動され、第２オリフイス通路３９が開放
される。上記いずれの場合にも、回転弁３６の非
合致位置では、ダンパー本体２６の変位は、第
１、第２オリフイス通路３８，３９のいずれか一
方のみによつて規制されるため、ダンパー本体２
６の変位は緩慢となる、即ちダンパー装置１５の
減衰力は大となるのである。

これに対し、前記の如く、回転弁３６のオリフ
イス通路３５と支持ロツド２７の連通路３７とが
合致した場合には、内筒２５内の左、右の室２５
Ｂ，２５Ａはオリフイス通路３５−連通路３７の
経路でも連通されるため、両室２５Ａ，２５Ｂ間
のオイル流通量は、大幅に増加することとなる。
このため、ダンパー本体２６の変位は比較的早く
なり、ダンパー装置１５の減衰力が低下される。

以上のように、可逆式ステツプモータ１６およ
び回転ロツド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、上記の如きダンパー本体２６と支持ロツ
ド２７との間の相対変位にともなう内筒２５の内
部容積の増減は、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４６によつて吸収される。このダイヤフ
ラム４６と内筒２５との間には、空気等のガスが
封入されている。このダイヤフラム４６は、ダン
パー本体２６が図の右方向Ａに変位され、内筒２
５内の容積が支持ロツド２７によつて減少され、
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４７を介して、内筒２５と外筒２４
との間の室２４Ａ内に流入すると、その流入分だ
け収縮する。逆に、ダンパー本体２６が図の左方
向に変位される場合には、流量調整弁４７を介し
て、内筒２５と外筒２４との間の室２４Ａ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、上記可逆式ステツプモータ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、可逆式ステツプモータ１
６は、該モータ１６の回転に連動する一対の円弧
状可動接点４８，４９を備えており、一方の（第
５図の左側の）可動接点４８に対しては、２つの
固定接点５０，５１が設けられ、他方の（右側
の）可動接点４９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５０，５
１は、対応する可動接点４８が図に実線で示す第
１回転位置イにあるときには、両方の固定接点５
０，５１が同時に可動接点４８に接触する一方、
図に仮想線で示す第２回転位置ロでは、一方の固
定接点５０は可動接点４８と接触せず、他方の固
定接点５１にのみ接触するようになつている。な
お、他方の可動接点４９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つてい
る。

上記２つの固定接点５０，５１は、駆動電源５
３の正極、負極に夫々接続された切替接点５４
ａ，５４ｂを有する第１リレースイツチ５４の共
通接点５４ｃに、並列かつ逆向きに接続された逆
流防止用のダイオード５５，５６を介して夫々接
続されている。また、いま一つの固定接点５２
は、上記駆動電源５３の正極および負極に夫々接
続された切替接点５７ａ，５７ｂ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リレースイツチ５４，５７の
各リレーコイル５４Ｘ，５７Ｘは、例えばマイク
ロコンピユータの一部によつて構成されるリレー
制御部５８によつてオン・オフが制御されるよう
になつており、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５４ｃ
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つてお
り（図示の状態）、図示の状態から、第１、第２
リレースイツチ５４，５７が同時に切替えられる
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、ステアリング系統の
動作状態を検出する操舵状態検出手段を構成する
少なくとも一つ以上のセンサ、具体的には、ステ
アリングホイール角度（以下、単に、ステアリン
グ角度という。）Θ_Hの大、小を検出するステアリ
ング角度センサ５９の出力或いはその微分値との
組合せから、ステアリング系統が操舵状態にある
か非操舵状態にあるかを判定するとともに、自動
車の走行状態が定常走行であるか否かを検出する
走行状態検出手段を構成する、例えば加速度セン
サ６０の出力から、定常走行か非定常走行（つま
り、加、減速時）かを判定して、上記２つのリレ
ーコイル５４Ｘ，５７Ｘのオン、オフをその判定
にしたがつて制御する。即ち、このリレー制御部
５８は、操舵状態検出手段としてのステアリング
角度センサ５９及び走行状態検出手段としての加
速度センサ６０の出力を受けて、ダンパー装置１
５の調整手段にステアリング系統の動作状態及び
自動車の走行状態に応じた制御信号を発する制御
部を構成する。

第６図にリレー制御部５８の制御論理を示す。
即ち、リレー制御部５８は操舵時でかつ定常走行
時には、ダンパー装置１５の減衰力を小さくして
操舵性を優先し、その他の時、つまり操舵時でか
つ加速若しくは減速時及び非操舵時（直進時、こ
の場合には定常、非定常を問わない。）には、ダ
ンパー装置１５の減衰力を大きくして走行安定性
を優先する。

より具体的に、上記可逆式ステツプモータ１６
の制御方式を説明すると以下の通りである。

いま、第５図に示す状態が、非操舵時でかつ定
常走行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、ステアリング角
度センサ５９及び加速度センサ６０の出力等から
操舵時でかつ定常走行時であると判定し、第１、
第２リレースイツチ５４，５７の各リレーコイル
５４Ｘ，５７Ｘをオンし、第１、第２リレースイ
ツチ５４，５７を同時に切替える。このため、可
逆式ステツプモータ１６の給電経路が反転され、
可逆式ステツプモータ１６は、第５図に可動接点
４８，４９の回転方向として示すように、反時針
廻り方向ACに回転され、可動接点４８，４９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
なつて、可逆式ステツプモータ１６が断電されそ
の位置に停止する。

この可逆式ステツプモータ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、即ち、回転ロツド３３に支持した回転
弁３６のオリフイス通路３５が支持ロツド２７の
連通路３７と合致した状態から、オリフイス通路
３５が連通路３７に対して所定角度ずれた非合致
位置に切替えられ、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１
５の減衰力は、大から小へと切替えられる。

そして、操舵を終了して直進を開始すると、再
び、リレー制御部５８により、第１、第２リレー
スイツチ５４，５７が、第５図の状態に切替えら
れ可逆式ステツプモータ１６は、第５図の時針回
り方向Ｃに回転され、一つの固定接点５１と可動
接点４８とが非接触となつて、可逆式ステツプモ
ータ１６が断電され、その位置に停止する。その
結果、回転弁３６のオリフイス通路３５と支持ロ
ツド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。

また、加速走行中にステアリングホイールを操
作する場合、或いは、操舵しつつ同時にアクセル
ペダルを踏込んで加速運転を行なう場合、その操
作に応じて操舵状態検出手段を構成するステアリ
ング角度センサ５９の出力は操舵時であることを
示すが、走行状態検出手段としての加速度センサ
６０が非定常走行時であることを示すので、リレ
ー制御部５８は第１、第２リレースイツチ５４，
５７に切替信号を出力せず、第５図の実線で示す
状態に維持する。即ち、ダンパー装置１５の減衰
力は直進時（非操舵時）と同様大きい状態のまま
に維持される。したがつて、操舵時でかつ非定常
走行時の操舵力は、操舵時でかつ定常走行時の場
合に比して一段大きくなり、非定常走行時に問題
となるステアリング特性の変化を緩和、吸収する
ことができる。

上記の如き論理制御は、第７図に示す如き論理
回路によつても実行することができる。

即ち、加速度センサ６０によつて検出される走
行状態が定常のときは“Low”、非定常のときは
“High”となる第１比較器６１と、ステアリング
角度センサ５９によつて検出されるステアリング
角度Θ_Hが設定角度以下の非操舵時“Low”とな
り、設定角度より大きい操舵時“High”となる
第２比較器６２と、第１比較器６１の出力を抑止
入力とし、第２比較器６２の出力を他方入力とす
るアンド回路６３と、第１比較器６１の出力をイ
ンバータ６４で判定したうえで、一方の入力と
し、上記アンド回路６３の出力を他方入力とする
いま一つのアンド回路６５とによつて上記論理回
路を構成する。

上記論理回路の構成によれば、第１比較器６１
の出力が“Low”（定常）で第２比較器６２の出
力が“High”（操舵時）の場合にのみ、アンド回
路６４の両方の入力が“High”となつて出力が
“High”となり、それ以外の場合には出力が
“Low”となる。したがつて、この論理回路を用
いれば、操舵時でかつ定常走行時にのみダンパー
装置１５の減衰力を小とし、それ以外のときには
減衰力を大とする制御を行なうことができる。

なお、以上の実施例では、操舵状態検出手段と
してステアリング角度Θ_Hを検出するステアリン
グ角度センサ５９を例にとつて説明したが、ステ
アリングホイールに作用する握力を検出する握力
センサやステアリング系統の振動の大小を検出す
る振動センサを用いることができ、またこれらセ
ンサ類を組合せて用いるようにしてもよい。

また、例えばステアリング角度Θ_Hの時間微分
値を求めるようにすれば、操舵の開始や終了時点
を応答性より検出することができるので、ステア
リング角度Θ_H及びそのそ微分値Θ〓_Hを組合せて、
操舵時か非操舵時かを判定するようにしてもよ
い。

同様に、平行状態検出手段としては、加速度セ
ンサ６０に限定されるものではなく、スロツトル
開度や吸気負圧の変化を検出する手段や、回転数
の変化を検出する手段等を用いることができる。

なお、第８図に示すように、走行状態を、定
常、緩和、減速及び急加、減速の計３段に区分け
し、操舵時におけるダンパー装置１５の減衰力を
この３段階に対応させて、小、中、大といつたよ
うに切替えるようにしてもよい。この場合には、
可逆式ステツプモータ１６を３段にステツプしう
る構造とするとともに、第９図に示すように、可
逆式ステツプモータ１６によつて駆動される回転
ロツド３３に設ける回転弁３６のオリフイス通路
３５′の軸方向部分３５′ａに対し、径を異ならせ
た定常走行用、緩和、減速用オリフイス通路３
５′ｂ，３５′ｃを半径方向に角度を異ならせて設
け、定常走行時でかつ操舵時には、径の大きい定
常走行用オリフイス通路３５′ｂを支持ロツド２
７の連通路３７に合致させ、緩和、減速時でかつ
操舵時には、径の小さい緩和、減速用オリフイス
通路３５′ｃを連通路３７に合致させるようにす
ればよい。

【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
式ステツプモータの駆動制御回路を示す回路図、
第６図はダンパー装置の減衰力の切替方式を示す
ダイヤグラム、第７図はダンパー装置の減衰力の
切替えに用いる論理回路の一例を示す回路図、第
８図は第６図に示す切替方式の他の例を示す第６
図に対応したダイヤグラム、第９図は回転弁３６
の変形例を示す拡大断面図である。 １……操舵輪、９……タイロツド、１２……ス
テアリングギヤ装置、１５……ダンパー装置、１
６……可逆式ステツプモータ、３３……回転ロツ
ド、３６……回転弁、５４，５７……第１、第２
リレースイツチ、５８……リレー制御部、５９…
…ステアリング角度センサ、６０……加速度セン
サ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 操舵輪に連結されたタイロツドと、タイロツ
   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、タイロツドと車体との間
   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手段と、自動
   車の走行状態が定常状態か否かを検出する走行状
   態検出手段と、ステアリング系統の動作状態を検
   出する操舵状態検出手段と、走行状態検出手段及
   び操舵状態検出手段の出力を受け、操舵時でかつ
   定常走行時減衰力を小さくする信号を、その他の
   時には操舵時でかつ定常走行時より減衰力を大き
   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。