JPS6045473A - 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−におよびシミ
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
置によって：成製もしくは吸収することにより、ステア
リングギヤ装置を資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トを防屯するＪ：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５７−５７
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
らっぎを抑制するうえでは確かに有効で、−１−記の目
的を満足することがでとる。しかしながら、その反面、
−に記のダンパー装置は操舵時においても減衰力を発生
し、タイロッドの変位を抑制するため大トな操舵力を必
要とし、特１こ低、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。

（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、操舵性を犠牲にすることなしに、高速直進安定性の
向」−およびステアリングホイールの異常振動の抑制を
図ることがでトる自動車のステアリング装置を提供する
ことを目的としでいる。

（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が問題と
なるのは、主として直進走行時であることに着目し、捏
舵、非操舵（直進）状態をステアリング系統の動力伝達
部材、例えばステアリングホイールやタイロッド等の変
位状態から検出し、操舵時には、操舵輪に連結されたタ
イロッドと車体との間に設けられたダンパー装置の減衰
力を減少させるようにしたことを基本的な特徴としてい
る。

即ち、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力伝達部材の変位を検
出する検出手段と、検出手段の出力を受けて、操舵時に
はｉ減衰力を小さくする信号を、非操舵時には減衰力を
ｋＦ−くする信号をＬ記調整手段に発する制御部とによ
って構成される１゜ したかって、本発明では、ステアリング系統の動力伝達
部材の変位か検出手段によって検出され、操舵時である
ことか検出されると、その検出信号を受け゛乙制御部か
調整手段にダンパー装置の滅、ば力を減少さぜる信号を
印加し、ダンパー装置のｉ減衰力を弱める、二とがでと
る。そして、通常の直進時（非操舵時）には、ダンパー
装置は、本来の大トなｊ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、二とかできる。

（発明の効果） 本発明によれば、ステアリング系統の動力伝達部材の変
位を常時検出手段によって監視しているので繰舵、非操
舵を硫実に検出することができ、操舵の状態に応じて、
ダンパー装置の減衰力を切賛えることかでと１、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、
操舵時を犠牲に３− することなく具現化できる。

また、本発明にががる検出手段は、ステアリングホイー
ルやタイロッド等の変位を検出するものであればよいか
呟簡酢な構造とすることがでたる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図に示すように、操舵輪１に結合されたナックル２
はその上部アーム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９のタイロッドエンド１０がラバーマウント１１を
介して結合されている。

上記タイロッド９は、具体的に図示しないが、４− 車体側に固定支持されたギヤハウジング１２ａ内を貝通
する部分にラックを有し、このラックは、ギャハウシ゛
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とギヤハウジング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
。−１二記ピニオン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１）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が左右いずれか一方に変位され、これによっ
て操舵輪１の向きが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１−下方向に僅かに傾
けた状態に取付けていこのダンパー装置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ップ
モータ１６を軸方向の一端に備えており、可逆式ステッ
プモータ１６のハウシングを兼ねたダンパー装置１５の
取付ブラケット１７は、す又ペンションタワー３側の取
ｆτｊブラケッ）　］　４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、ナツト２０で支持された抜１１−ワ
ッシャ２１により抜止された状態でタイロッド９に結合
されている。

なお、第１図および＄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、−１１記グンパー装置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に１２
・１と内筒２５とからなる２重筒構造のダンパ一本体２
Ｇの内部にオイルを封入し、内筒２５内には、支持ロッ
ド２°７の先端に支持したピストンアンセンブリ２３）
を４旧・ｊ的に摺動自在に嵌合している。

１−記支１１１ロッド２７は、ダンパ一本体２６から突
出して１）１ｊ記収（・ｌブラケッ）・１７に取（＝１
金具２つを介して支持された可逆式ステップモータ１６
に向けて伸長され、その伸長端部においでラバーマウン
１３０をｒ１通した状態で−１−記取付ブラケット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日通孔
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、一端がノヨイント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！１Ｗロッド３３の
一段大径に形成され７− た他端には、■−字状のオリフィス通路３５を穿設した
回転弁３６が形成されており、後述の制御部によって回
遊式ステップモータ１６を正道駆動することにより、オ
リフィス通路３５とこれに月応して支持ロッド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Ｉ）、ダンパー装置１５の
ｉ成製力は変更される。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
の軸方向に直通させて設けた＠１．第２オリフィス通路
３８゜３９のいずれか一方によってのみ規制される。第
４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
上記第１．第２オリフィス通路３８゜＝８− ３１月土互いに逆向ぎに換言すれば、開放端が互違いに
形成されており、夫々、支持ロッド２７の端部に固定し
で支持されたリングプレー）４０．４１にフィルスプリ
ング４．２，４．３を介して支持されたワッシャ状の第
１．第２逆市弁４４．．４５によっ一ζ開閉されるよう
になっている。より具１体的には、第３図に矢印へで示
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−
外し、この油圧の−１−ν１．によって、第１逆市弁４
４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
Ｂから右側の室２５　Ａに流出する。また、ダンパ一本
体２６が１−記Ａ方向とは反対向きに変位されようとす
ると、年度は、第２逆市弁４５が開作動され、第２オリ
フィス通路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、ダンパ一本体２６の変位
は、第１．＠２オリフィス通路３ｆｉ、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のオリフィス通路
３５と支持ロッド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２５Ｂ。

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、画室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、ダンパ一本体
２６の変位は比較的〒、くなり、ダンパー装置１５の減
衰力が低下される。

以」−の上）に、可）莢式ステップモータ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、」−記の始終ダンパ一本体２６と支持ロッド２７
との間の相対変位にともなう内筒２５の内部容積の増ｊ
威は、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Ｉ）なる円筒状のダイヤフラム４６によって
吸収される。このダイヤフラム４６と内筒２５との開に
は、空気等のガスが１Ｊ入されている。、二のダイヤフ
ラム４６１よ、ダンパ一本体２６か図の右方向Ａに変位
され、内筒２５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
着した流計調１．・ト弁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。逆に、ダンパ一本体２６か図の左方向に変
信される場合には、流量調整弁４８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、−に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、可逆式ステップモータ１６は、該
モータ１６の回転に連動する一対の円弧状可動接点４Ｌ
、１９を備えでおり、一方の（第５図の左側の）可動接
点４８に月しては、２つの固定接点５０．５１が設けら
れ、地方の（右１１１１１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。」二記２つの固
定接点５０．５１は、１１一 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５０゜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１よ、−力の固定接点５０は可動接点
４８と接触ぜず、他方の固定接点５１にのみ接触するよ
うになっている。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
っている。

に記２つの固定接点５（’）、５１は、駆動電源５３の
正極、負極に夫々接続された切替接点５４ａ、　５４１
１を有する第１リレースイツチ５４の共通接点５４ｃに
、１列かつ互いに逆向ト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、−１−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リレースイッチ５４．．５’７の各リ
レーコイル５４．Ｘ、５７Ｘは、例えばマイクロコンピ
ュータの一部によって構成されるリレー−１２＝ 制御部５８によってオン・オフが制御されるようになっ
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５・４の共通接点５４ｃが、駆動型）原５
：（の負極に接続されていると外には、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５＝１．５７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力伝達
部材の変位を検出する検出手段を構成する少なくとも一
つ以」〕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。）θ１１を検
出するステアリング角度センサ５９、或いは前記ピニオ
ン１３とともにステアリングギヤ装置１２を構成するラ
ックを備えたタイロッド９の変位を検出する変位センサ
６０等の出力を入力とし、これらセンサ類５９．６０の
各出力の少なくとも一つ、或いはこれら出力の紺合せさ
らには各出力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して、
−１―記２−〕のリレーコイル５４Ｘ。

５７Ｘのオン、オフをその判定にしたがって制御する。

即ち、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
動作状態に応した制御信号を発する制御部を構成する。

なお、−１−記ステアリング角度センサ５９および変位
センサ６０は、操舵の方向（右旋、左旋）のいかんを問
わず常に正の値（絶対値）を出力するものとする。

−１−記リレー制御部５８における各センサ５９゜６０
の各出力信号の処理方式としては、各出力信号とその微
分信号とを併用し、両信号の組合せで操舵時と非操舵時
とを判別することが、制御の応答性および安定性を確保
するうえで好ましい。

これを、ステアリング角度センサ５９によって検出され
るステアリング角度θ１１について説明する。

いま、ステアリングホイールが中立位置（直進か終了し
た場合を考えると、第６図（Ｉ）に示すように、ステア
リング角度ｏＩ量が、操舵時であることを判定するため
予め設定したしきい値ａに達するまでには若干のタイム
ラグが存在することとなる。しかしなか呟第６図（ＩＩ
）に示すように、ステアリング角度θ１１の微分値θ１
１は、ステアリング操作を開始した瞬間に、操舵時であ
ることを判定するため予め設定したしきい値１）よ１）
大きい値になっている。

したがって、ステアリング操作開始時には、ステアリン
グ角度θ１１の微分値θ■を優先させれば、操作の開始
をタイムラグなしに検出することができる。

一方、ステアリングホイールの戻りに応じてステアリン
グ角度θ１１が最大値に達して減少し始めると、微分値
θ■は、プラス値からマイナスの値に反転し、プラスの
しきい値１〕からマイナスのしとい値−１〕を越えるま
での間に若干のタイムラグが存在する。

１５− しかしなから、その場合には、ステアリング角度θ１１
　自体は、し外い値ａより大とい値となっているのでス
テアリング角度θＨを優先させれば、依然としてステア
リング操作時であると判別することができる。

また、ステアリング操作の最終段では、ステアリング角
度ｅＩＩ　カルきい値ａ以下になってから零に達するま
での僅かのタイムラグの間、微分値θ１１の絶対値は依
然としてしきい値１−１）ｌより大きい値を有している
ので、この間においても、ステアリング操作か完了して
いないことを検出することがでとる。

以にのように、ステアリング角度θ１１とその微分値θ
Ｈとを相補的に組合せれば、操舵時を応答性よくかつ確
実に検出することができることとなる。

この事情は、タイロッド９の変位量を検出する場合につ
いても同様である。

第７図に、ステアリング角度θＨとその微分値θ１１と
により゛ステアリング繰作時を’Ｉ’ｌｌ別する論理１
６− 回路の一例を示す。

第７図において、５９は前記ステアリング角度センサ、
６２は該センＭ５９の出力信号を微分する微分回路、６
：（はステアリング角度□ｏか基準電）原によってりえ
られるし外い値ａを越えて大とくなったとと“’　Ｉ−
１ｉ　Ｂｈ”を出力する第１比較器、６．１は微分回路
６２の出力即ちステアリング角度θＩＩの微分値θ■が
基準電源によって与えられるし外い値１）より天外いと
きに“’　Ｈｉ　Ｈ１＋”を出力する第２比較器、６５
はインバータ６６によって反転された微分値（−θＨ）
を基準電）原によって与えられるし外い値すと比較して
それより天外いときに”Ｉｌｉｇｂ”を出力する第３比
較器、６７はこれら第１．第２．第３比較器６３，６４
．６５の各出力を入力とする３人カオア回路である。

上記の構成とすれば、３人カオア回路６７の出力は、ス
テアリング角度θ１１がし外いイ直ａより大きいと外、
微分値ｅＩＩ力化カル値１）より大熱いとと或いはしき
い値（−ｂ　）より小さいとぎ（絶対値としてはしきい
値１〕上り天外いとき）のいずれかであるとぎには“１
ＩｉＨｈ”となり、これによってステアリング操作時で
あることが判別しうろこととなる。

以」二は、操舵時をハードとしての回路によって判別す
るものであるが、第５図に示したリレー制御部５８では
、」−記論理をソフトのプログラムとして糾込んでおけ
ばよい。

再び第５図にもどって、いま、第５図に示す状態が、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、ステアリング角度センサ５９．或いは
タイロッド９の変位センサ６０の出力から操舵時である
と判定し、第１、　第２リレースイッチ５４．．５７の
各リレーコイル５４Ｘ、５７Ｘをオンし、第１．第２リ
レースイッチ５４．．５７を同時に切替える。このため
、可逆式ステップモータ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４８．４
．９の回転方向としで示すように、反時金１廻り方向Ａ
Ｃに回転され、可動接点４．８，４．９が仮想線で示す
第２回転位置（ロ）まで回転されると、−・っの固定接
点５０と可動接点・１８とが非接触となって、可逆式ス
テップモータ１Ｇが断電されその位置に停車する。

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、即ち
、回転ロッド３３に支持した回転弁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ｊ減衰力は、火
が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により、第１．第２リレースイッチ５．１
．．５７か、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５１回り方向Ｃに回転され、
いま−っの固定接点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３６のオリフィス通路３５
と支持１９− ロッド２７の連通路３７との連通か遮断され、ダンパー
装置１５の減衰力は再び強められる。

１′：Ｌ−Ｌ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、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ｊ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」二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ト）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
動ヰ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、２０− 第６図（Ｔ）、　（ＩＩ）は夫々操舵時のステアリング
角度Ｑ　ＩＩおよびその微分値の変化を示すグラフ、第
７図は操舵時を４’ｌｌ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、．５
７・・・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。 特許出願人　東洋工業株式会社 代　理　人　弁理士　青白　葆はが２名特開昭ＧＯ−４
５４７３（８）

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
   させる調整手段と、ステアリング系統の動力伝達部材の
   変位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。