JP2867820B2 - 車両用可変ステアリングコンプライアンス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両に用い
て好適の、ステアリングコンプライアンス装置に関し、
車両の走行状態に応じてステアリングコンプライアンス
を変化させて、ステア特性を調整できる車両用可変ステ
アリングコンプライアンス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車のステアリング装置では、
パワーステアリング装置を用いて操舵力を低減している
ことが多い。このようなパワーステアリング装置では、
例えば油圧を利用して操舵に必要な力をアシストしてい
る。例えばラック・アンド・ピニオン式のステアリング
装置では、ステアリング軸とステアリングギア（ピニオ
ンギア）との間にトーションバーを設けたパワーステア
リング装置がある。これは、ステアリングホイールから
の操舵力を、ステアリング軸とトーションバーとに伝達
し、このステアリング軸とトーションバーとの位相差、
すなわちトーションバーの捩じれを利用して操舵力のア
シスト量を決定するものである。

【０００３】このようなパワーステアリング装置では、
ステアリング軸にステアリングホイールが剛体として連
結され、トーションバーは、このステアリング軸に接続
されている。また、このトーションバーは、ステアリン
グギア及びタイロッドを介して操舵輪に連結されてい
る。このステアリングギアには、ロータリバルブが固定
されており、このロータリバルブはトーションバーが操
舵力を伝達することにより開閉されるようになってい
る。

【０００４】そして、運転者がステアリングホイールを
操作すると、ステアリング軸が回転し、トーションバー
を介して、ステアリングギアを回転させる。この時、ス
テアリングギアは、操舵輪が路面から受ける路面抵抗に
より回転が妨げられ、この路面抵抗分だけトーションバ
ーが捩じられる。また、ロータリバルブはステアリング
ギアに固定されているので、ステアリング軸はトーショ
ンバーの捩じれ角度分だけロータリバルブに対して余分
に回転する。これにより、ステアリング軸とロータリバ
ルブとの間に角度差が生じるが、この角度差によりロー
タリバルブが開閉され、作動油が供給されてステアリン
グホイールの操舵力が低減される。

【０００５】ところで、一般に自動車の車両には、ステ
アリング特性として、アンダステア特性やオーバステア
特性という運動特性がある。そして、一般には車両がア
ンダーステア特性であると、運動特性としては軽快感が
あまり強調されず高速安定性の高い車両となり、車両が
オーバステア特性の場合は、主に中低速域での操舵感が
軽快な車両となる。

【０００６】通常、このような中低速域での軽快感と高
速域での安定感とを同時に両立するのは困難であり、一
般には、自動車のステア特性としては弱アンダーステア
特性となっていることが多い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車のス
テア特性を決定付ける要因としては、前後輪のサスペン
ションにおける形式や各リンク類の配置（サスペンショ
ンジオメトリー）あるいは車両の前後重量バランス等複
数の要因があり、これらの要因が複雑に関係している。

【０００８】これらの要因の１つとしてコンプライアン
ス特性があり、このコンプライアンス特性もステア特性
に大きく影響するものである。すなわち、車両のサスペ
ンション装置やステアリング装置を構成する各リンク類
は、通常、ゴムブッシュ等の弾性部材によって車体に弾
性支持されているが、これらの弾性部材を通じてコンプ
ライアンスを与えることによりステア特性を設定するこ
とができるのである。

【０００９】しかし、このようなブッシュ類の特性は、
設計段階で好みのものに設定できるが、その特性を変化
させることはできない。このため、サスペンション装置
やステアリング装置にブッシュ類を組み込んだ時点でそ
の車両のステア特性が決定されてしまい、走行中の車両
のコンプライアンス特性を積極的に変更することは不可
能であった。

【００１０】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、車両のステア特性を積極的に変更できるよう
にした、車両用可変ステアリングコンプライアンス装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の車両
用可変ステアリングコンプライアンス装置は、ステアリ
ングホイールからの操舵力モーメントをタイロッド側に
伝達するステアリング軸をそなえ、該ステアリング軸
が、該ステアリングホイール側からの操舵力モーメント
を入力される第１のステアリング軸部分と、該タイロッ
ド側に該操舵力モーメントを出力する第２のステアリン
グ軸部分と、該第１のステアリング軸部分と該第２のス
テアリング軸部分との間に介設された操舵力伝達機構と
を、それぞれステアリング軸心上に直列に配設されて構
成され、該操舵力伝達機構が、該操舵力モーメントを自
ら捩じり変形しながら伝達しうるようにステアリング軸
心上に配設されたトーションバーと、該トーションバー
と並列的で且つ同軸的に設けられて該操舵力モーメント
を直接的に伝達しうる剛体軸と、該操舵力モーメントを
該第１のステアリング軸部分から該トーションバーを経
て該第２のステアリング軸部分へ伝達される第１の伝達
操舵力モーメント要素と該第１のステアリング軸部分か
ら該剛体軸を経て該第２のステアリング軸部分へ伝達さ
れる第２の伝達操舵力モーメント要素とに配分しこの配
分状態を調整することでステアリングコンプライアンス
調整を行なう伝達操舵力モーメント配分調整手段とから
構成され、該トーションバーの一端及び該剛体軸の一端
がいずれも上記第２のステアリング軸部分に結合される
とともに、該伝達操舵力モーメント配分調整手段が、該
トーションバーの他端と該剛体軸の他端との間に介設さ
れて、該操舵力モーメントが該第１のステアリング軸部
分から該操舵力モーメント配分調整手段に入力されるよ
うに構成されていることを特徴としている。

【００１２】また、該伝達操舵力モーメント配分調整手
段が、該トーションバーの他端と上記剛体軸の他端とを
連結するように上記ステアリング軸心から離隔して且つ
該ステアリング軸心と平行に介設された複数のロッド
と、該第１のステアリング軸部分と該ロッドとの間で操
舵力モーメントを伝達しうるように、一端を該第１のス
テアリング軸部分にスプライン係合し他端を該ロッドに
係合するとともに、該第１のステアリング軸部分及び該
ロッドに対して軸方向に移動できるように設けられた可
動軸と、該可動軸が該ロッドの所要の軸方向位置で接続
するように該可動軸を位置調整する可動軸位置調整手段
とから構成され、該ロッドにおける該可動軸との連絡部
から該トーションバーとの結合部までのレバー長と、該
連絡部から該剛体軸との結合部までのレバー長との比に
応じて、上記の第１の伝達操舵力モーメント要素と第２
の伝達操舵力モーメント要素との配分状態を調整するよ
うに構成してもよい（態様１）。

【００１３】また、上記態様１の構成に加えて、上記ト
ーションバーの一端が上記剛体軸の一端にピン結合さ
れ、該トーションバーの他端に継手部材が設けられて、
上記の複数のロッドの一端が該継手部材にピン結合され
るとともに、該複数のロッドの他端が上記剛体軸にピン
結合されるように構成してもよい（態様２）。

【００１４】また、上記態様１の構成に加えて、上記の
ロッドと可動軸との連絡部を、上記ロッドに形成された
軸方向に滑らかな外周面と、上記可動軸の一端に設けら
れた係合用部材と、該係合用部材に設けられて該外周面
上を滑らかに摺動するスライダとから構成してもよい
（態様３）。

【００１５】また、上記態様１の構成に加えて、上記可
動軸を駆動する可動軸駆動モータをそなえるように構成
してもよい（態様４）。

【００１６】

【作用】上述の本発明の車両用可変ステアリングコンプ
ライアンス装置では、ステアリングホイールからの操舵
力モーメントは、第１のステアリング軸部分から操舵力
伝達機構に伝達される。そして、この操舵力伝達機構の
伝達操舵力モーメント配分調整手段により、この操舵力
モーメントは、第１のステアリング軸部分からトーショ
ンバーを経て第２のステアリング軸部分へ伝達される第
１の伝達操舵力モーメント要素と第１のステアリング軸
部分から剛体軸を経て第２のステアリング軸部分へ伝達
される第２の伝達操舵力モーメント要素とに配分され
る。この時、この伝達操舵力モーメント配分調整手段に
より、伝達操舵力モーメントの配分状態が調整され、こ
れにより、ステアリングコンプライアンスが積極的に調
整される。ここで、伝達操舵力モーメント配分調整手段
をトーションバーの他端側に近づけることにより、上記
第１の伝達操舵力モーメント要素の割合が増加し、また
これとは逆に、伝達操舵力モーメント配分調整手段を剛
体軸の他端側に近づけることにより、上記第２の伝達操
舵力モーメント要素の割合が増加する。そして、伝達操
舵力モーメント配分調整手段がトーションバーの他端に
位置すると、第２の伝達操舵力モーメント要素の割合が
略ゼロとなり、トーションバーの略全長がバネ有効長と
なって、ステアリングホイールからの操舵力モーメント
が第２のステアリング軸部分へ弾性的に伝達される。一
方、伝達操舵力モーメント配分調整手段が剛体軸の他端
に位置すると、第１の伝達操舵力モーメント要素の割合
が略ゼロとなり、トーションバーが作用することなく剛
性的に操舵力モーメントが第２のステアリング軸部分へ
伝達される。

【００１７】また、上述の態様１では、伝達操舵力モー
メント配分調整手段を構成する可動軸は、可動軸位置調
整手段により、ロッドの所要の軸方向位置で接続するよ
うに、この可動軸の軸方向に位置調整される。これによ
り、第１のステアリング軸部分に入力された操舵力モー
メントは、トーションバーを経由する第１の伝達操舵力
モーメント要素と、剛体軸を経由する第２の伝達操舵力
モーメント要素とに所要の配分状態で伝達される。

【００１８】このトーションバーの一端は、第２のステ
アリング軸部分に結合されているので、第１の伝達操舵
力モーメント要素は、このトーションバーの捩じれを伴
いつつ第２のステアリング軸部分に操舵力モーメントと
して伝達される。また、剛体軸に伝達された第２の操舵
力モーメント要素は、この剛体軸から第２のステアリン
グ軸部分へ、剛な状態で、すなわち捩じれを伴うことな
く伝達される。

【００１９】そして、可動軸と複数のロッドとの連絡部
からトーションバー側端部までのレバー長と、上記可動
軸との連絡部から剛体軸の一端までのレバー長との比に
応じて、伝達操舵力モーメントの配分が行なわれる。ま
た、上述の態様２では、複数のロッドに入力された操舵
力モーメントの一部は、第１の伝達操舵力モーメント要
素として、このロッドの一端から継手部材を介してトー
ションバーに伝達される。そして、このトーションバー
の一端は上記剛体軸の一端にピン結合されているので、
このトーションバーがその一端からは自由に捩じれを生
じることができ、第１の伝達操舵力モーメント要素は、
トーションバーの捩による位相遅れを伴いつつ剛体軸の
一端に操舵力モーメントとして伝達される。

【００２０】一方、ロッドの他端は剛体軸にピン結合さ
れているので、ロッドに入力された操舵力モーメントの
残りは、第２の伝達操舵力モーメント要素としてロッド
の他端から剛体軸に伝達され、位相遅れを伴うことなく
剛体軸の一端に操舵力モーメントとして伝達される。そ
して、これらの操舵力モーメントが合成されて、剛体軸
の一端から第２のステアリング軸部分へ伝達される。

【００２１】また、上述の態様３では、上記のロッドと
可動軸との連絡部が、上記ロッドの外周面が軸方向に滑
らかに形成されるので、スライダが外周面上を滑らかに
摺動する。さらに、上述の態様４では、可動軸位置調整
手段において、可動軸は可動軸駆動モータにより駆動さ
れる。

【００２２】

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例につい
て説明すると、図１はその構造を示す模式的な構造図、
図２はその動作を説明するための模式的な作動原理図、
図３はその構造を具体的に示す断面図，図４〜図８はい
ずれもその作用を説明するための模式的な特性図であ
る。

【００２３】まず、図１に示すように、本発明の車両用
可変ステアリングコンプライアンス装置では、ステアリ
ング軸１５が、操舵力モーメントを入力される第１のス
テアリング軸部分２と、図示しないタイロッド側に操舵
力モーメントを出力する第２のステアリング軸部分３
と、これら第１のステアリング軸部分２と第２のステア
リング軸部分３との間に設けられた操舵力伝達機構１と
の３つの部分から構成されている。もちろん、これらの
第１のステアリング軸部分２，第２のステアリング軸部
分３及び操舵力伝達機構１は、それぞれ同一軸心（ステ
アリング軸心１５Ａ）上に直列に配設されている。

【００２４】この第１のステアリング軸部分２は上方
（図１おいて右方）で図示しないステアリングホイール
（ハンドル）に結合されており、このステアリングホイ
ールから第１のステアリング軸部分２へ入力された操舵
力モーメントは、操舵力伝達機構１を介して第２のステ
アリング軸部分３から出力されて、図示しないステアリ
ングギアを回転させるようになっている。そして、これ
により、車両の図示しない操舵輪が転舵されるようにな
っている。

【００２５】ここで、この操舵力伝達機構１について説
明すると、この操舵力伝達機構１は、伝達操舵力モーメ
ント配分調整手段１２と、ともに後述するトーションバ
ー９と可動軸５とから構成されている。図１及び図３に
示すように、この伝達操舵力モーメント配分調整手段１
２は、第１のステアリング軸部分２から操舵力モーメン
トを入力される操舵力入力部４を有しており、この操舵
力入力部４はステアリング軸心１５Ａと同軸上に配設さ
れている。そして、操舵力入力部４は第１のステアリン
グ軸部分２に剛体結合されている。

【００２６】また、この操舵力入力部４は中空軸状にな
っており、この操舵力入力部４の内部には可動軸５が配
設されている。この可動軸５は操舵力入力部４にスプラ
イン嵌合により接続しており、このスプライン嵌合によ
り、操舵力入力部４と可動軸５との軸回りの相対的な回
転が規制され、軸長手方向にのみ相対移動が許容される
ようになっている。これにより、操舵力入力部４は可動
軸５と一体になって回転できるようになっている。ま
た、このスプライン嵌合は、ボールスプライン構造４Ａ
になっており、このような軸長手方向の相対移動を円滑
に行なうことができるようになっている。

【００２７】また、この伝達操舵力モーメント配分調整
手段１２には、後述する可動軸位置調整手段５１も設け
られており、可動軸５は、この可動軸位置調整手段５１
により長手方向に駆動されるようになっている。また、
これらの操舵力入力部４及び可動軸５は剛体であり、入
力された操舵力モーメントによって操舵力入力部４及び
可動軸５に捩じれ変形が生じないようになっている。

【００２８】ところで、この操舵力伝達機構１のステア
リング軸心１５Ａ上には、操舵力入力部４とともに剛体
軸６が設けられている。図１，図３に示すように、この
剛体軸６は、操舵力入力部４に対して直列的に配設され
ており、操舵力入力部４の下方側に設けられている。ま
た、剛体軸６は、互いに径の異なる中空軸部分６Ａ，６
Ｂからなっており、この中空軸部分６Ａと中空軸部分６
Ｂとは一体に形成されている。また、中空軸部分６Ｂの
下端側（図中左側端部）は第２のステアリング軸部分３
に剛体結合されている。そして、中空軸部分６Ａの上端
側（図中右側端部）縁部では、この中空軸部分６Ａの中
空部分を閉塞するような軸直面６Ｄが形成されている。
ここで、軸直面６Ｄは、ステアリング軸心１５Ａに対し
軸直方向に設けられた平面である。そして、この軸直面
６Ｄには、上述した可動軸５がこの中空軸部分６Ａ内を
進退できるように、開口部６Ｃが設けられている。

【００２９】これにより、可動軸５が可動軸位置調整手
段５１によって軸長手方向に駆動されると、この可動軸
５は開口部６Ｃを通じて中空軸部分６Ａ内を進退できる
ようになっている。また、中空軸部分６Ａの内部には、
複数のロッド７がステアリング軸心１５Ａから一定の距
離を隔ててステアリング軸心１５Ａに対して平行に設け
られており、これらのロッド７の上端部は、軸直面６Ｄ
に設けられたボールジョイント６Ｅにより、この軸直面
６Ｄに回動可能に支持されている。そして、このロッド
７は、後述する連絡部５Ａにより可動軸５と接続してい
る。なお、この実施例では、上記ロッド７は２本設けら
れている。

【００３０】ところで、これらのロッド７の下方にはト
ーションバー９が設けられており、このトーションバー
９とロッド７とは、円板状の継手部材８により接続され
ている。そして、ロッド７の下端部は、ボールジョイン
ト８Ａにより継手部材８に回動可能に支持されている。
また、継手部材８は、剛体軸６の内部に設けられてお
り、中空軸部分６Ａと中空軸部分６Ｂとの境界近傍に配
設されている。

【００３１】ところで、上述の可動軸５の下端部には、
ロッド７と連絡する連絡部５Ａが設けられており、この
操舵力伝達機構１における剛体軸６と操舵力入力部４と
は、この可動軸５の連絡部５Ａを介して接続されるよう
になっている。この連絡部５Ａは、ロッド７の外径より
僅かに大きい内径を有するスライダ５Ｃとこのスライダ
５Ｃを可動軸５に結合するスライダ支持部５Ｄとから構
成されている。そして、連絡部５Ａはロッド７がこのス
ライダ５Ｃ内を貫通するように設けられており、これに
より、可動軸５が軸心１５Ａ方向に移動すると、連絡部
５Ａのスライダ５Ｃがロッド７に摺接しながら移動する
ようになっている。

【００３２】一方、中空軸部分６Ｂ内では、トーション
バー９がステアリング軸心１５Ａ上に中空軸部分６Ｂと
並列的に設けられている。また、上述の継手部材８には
トーションバー支持部８Ｂが設けられており、このトー
ションバー支持部８Ｂは、ステアリング軸心１５Ａ上に
設けられている。そして、このトーションバー９の一端
９Ａが上述のトーションバー支持部８Ｂに固定されてい
る。

【００３３】このトーションバー９は、軸回り方向に所
定の捩じりバネ定数を有するバネ部材であって、このト
ーションバー９の他端部９Ｂは、ピン１０により中空軸
部分６Ｂに固定されている。これにより、継手部材８に
捩じりモーメントが入力されると、この捩じりモーメン
トによりトーションバー９が捩じられながらこの捩じり
モーメントをピン１０を介して中空軸部分６Ｂに伝達す
るようになっている。

【００３４】そして、この中空軸部分６Ｂの捩じりモー
メントが第２のステアリング軸部分３に伝達され、この
第２のステアリング軸部分３の先端に設けられた図示し
ないステアリングギアを回転させるようになっている。
これにより、やはり図示しないタイロッドが駆動され
て、このタイロッドに連結された図示しない操舵輪が操
舵される。

【００３５】また、この第２のステアリング軸部分３へ
出力される捩じりモーメントは、可動軸５の連絡部５Ａ
の位置に応じて、第１のステアリング軸部分２に入力さ
れた捩じりモーメントに対して、出力部分の位相遅れを
調整できるようになっている。そして、可動軸５の位置
調整は、可動軸位置調整手段５１により行なわれるが、
この可動軸位置調整手段５１は、例えば、図３に示すよ
うな可動軸駆動モータ５Ｂと図示しないセンサ部とやは
り図示しない制御値指令部とから構成されており、セン
サ部から入力された情報、例えばこの実施例では車速を
制御値指令部に送るようになっている。

【００３６】そして、この制御値指令部では、図７に示
すような３次元の制御マップにしたがって、入力された
情報から可動軸５を移動させる量を演算し、この値を電
気信号等で可動軸駆動モータ５Ｂに送るようになってい
る。そして、この制御値指令部から出力された信号によ
って可動軸駆動モータ５Ｂが駆動され、可動軸５が所定
量移動するようになっている。

【００３７】これにより、例えば、可動軸５が図１，図
３中右側一杯に駆動されると、第１のステアリング軸部
分２に入力された捩じりモーメントは、この第１のステ
アリング軸部分２から操舵力入力部４，可動軸５及び剛
体軸６を経て第２のステアリング軸部分３へ捩じり変形
を介することなく剛状態で伝達されるようになってい
る。

【００３８】したがって、第２のステアリング軸部分３
に伝達された捩じりモーメントは、入力された捩じりモ
ーメントに対して位相遅れを生じることなく伝達される
ようになっている。また、これとは逆に、可動軸５が図
１，図３中左側一杯に駆動されると、第１のステアリン
グ軸部分２に入力された捩じりモーメントは、第１のス
テアリング軸部分２からトーションバー９を経て第２の
ステアリング軸部分３へ伝達され、第２のステアリング
軸部分３に伝達される捩じりモーメントは、入力に対し
て、トーションバー９が捩じられる分だけ位相遅れが生
じるようになっている。

【００３９】すなわち、可動軸５がボールジョイント８
Ａ側に近づくと、トーションバー９の捩じれによるステ
アリングコンプライアンスが増大し、可動軸５がボール
ジョイント６Ｅ側に近づくと、トーションバー９の捩じ
れが減少してステアリングコンプライアンスが減少する
ようになっている。なお、図３中の部材１４（可動軸駆
動モータ５Ｂの右側）はチルト機構におけるチルトレバ
ーである。

【００４０】さらに、この操舵力伝達機構１には、フリ
クションコントロールスプリング機構１１が設けられて
いる。このフリクションコントロールスプリング機構１
１は、スプリングの付勢力を利用してステアリングホイ
ールの操舵力を変化させるものである。図３に示すよう
に、このフリクションコントロールスプリング機構１１
には、フリクションコントロールスプリング１１Ａとフ
リクションコントロールスプリング駆動モータ１１Ｂと
が設けられており、このモータ１１Ｂによりスプリング
１１Ａの付勢力を調整することができるようになってい
る。

【００４１】スプリング１１Ａは、コイルスプリングで
あって、その軸心はステアリング軸心１５Ａと一致して
設けられている。また、スプリング１１Ａの内側を中空
軸部分６Ｂが貫通するように配設されており、スプリン
グ１１Ａの一端側（図３中右端側）は中空軸部分６Ａと
中空軸部分６Ｂとの境界の段部１３に接している。ま
た、スプリング１１Ａの他端側（図３中左端側）はスプ
リングシート１１Ｃに接している。そして、このスプリ
ングシート１１Ｃの外周側は、モータ１１Ｂに接続して
おり、このモータ１１Ｂを駆動することによりスプリン
グシート１１Ｃの位置を軸心１５Ａ方向沿って調整でき
るようになっている。

【００４２】したがって、モータ１１Ｂを作動させてス
プリングシート１１Ｃを図中右側に移動させると、スプ
リング１１Ａが所要の長さだけ圧縮される。そして、ス
プリング１１Ａは、この圧縮量に応じた付勢力で中空軸
部分６Ａを押圧するので、この付勢力がフリクション
（又は、抵抗力）となって、操舵力が重くなり、また、
これとは逆に、スプリングシート１１Ｃを図中左側に移
動させると、スプリング１１Ａの付勢力が小さくなっ
て、中空軸部分６Ａの回転に対してフリクションがなく
なり、操舵力が軽くなるようになっている。

【００４３】本発明の一実施例としての車両用可変ステ
アリングコンプライアンス装置は、上述のように構成さ
れているので、車両のコンプライアンスを積極的に変更
することができ、これによりステア特性を変更すること
ができる。ここで、図２に示すように、スライダ５Ｃの
位置をＳ点、ボールジョイント６Ｅの位置をＡ点、ボー
ルジョイント８Ａの位置をＢ点、操舵力モーメントが出
力される第２のステアリング軸部分３上の点をＣ点とす
る。

【００４４】この時、図２に示すように、連絡部５Ａが
ロッド７に対して加える力をＰ，Ａ点での反力をＲ１，
Ｂ点での反力をＲ２とすると、次のような式が成り立
つ。 Ｐ＝Ｒ１＋Ｒ２・・・・・（１） Ｒ１及びＲ２は、スライダ５ＣがＡ−Ｂ間を分割する
比、つまりレバー比ρにより決定されるものである。

【００４５】ここで、上記のレバー比ρは次式（１′）
で表される。 ρ＝Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）・・・・・（１′） なお、Ｌ１はＡ点からスライダ５Ｃまでの距離、Ｌ２は
スライダ５ＣからＢ点までの距離である。したがって、
例えば、スライダ５ＣがＡ点に近い場合は、第１のステ
アリング軸部分２に入力された捩じりモーメントは、操
舵力入力部４，可動軸５及び剛体軸６を経て第２のステ
アリング軸部分３へ剛性的に伝達される。

【００４６】この場合、スライダ５ＣがＡ点にあり、レ
バー比が０であるので、 Ｒ１＝Ｐ，Ｒ２＝０・・・・・（２） となる。したがって、トーションバー９には捩じりモー
メントが伝達されず、トーションバー９に捩じれ変形等
が生じない。これにより、トーションバー９に入力され
る捩じりモーメントをｍとすると、次のようになる。

【００４７】ｍ＝０・・・・・（３） つまり、トーションバー９に入力される捩じりモーメン
トｍが０となり、Ｃ点に伝達される捩じりモーメント
は、可動軸５から中空軸部分６Ａを介して伝達される。
そして、中空軸部分６Ａ，６Ｂでは捩じれ変形等が生じ
ないので、この捩じりモーメントは、入力に対して位相
遅れを生じずに伝達される。

【００４８】このように、本装置では、スライダ５Ｃが
Ａ点に近いほどトーションバー９が弾性部材として作用
しなくなり、ラックマウントの剛性が高くなる。これ
は、ステアリング系のコンプライアンスが小さくなるの
と同等である。したがって、操舵に対して車両が応答遅
れすることなく反応するので、軽快な運動特性を得るこ
とができる。これにより、車両のアンダステア特性を弱
めることができる。

【００４９】また、これとは逆に、スライダ５ＣがＢ点
に近いほどトーションバー９が弾性部材として作用し、
ラックマウント剛性を低くすることができる。これは、
ステアリング系のコンプライアンスが大きくなるのと同
等であり、これにより、車両のステア特性を、アンダス
テア特性とすることができる。つまり、スライダ５Ｃが
Ｂ点にあると、第１のステアリング軸部分２に入力され
た捩じりモーメントＭの大部分は、第１のステアリング
軸部分２からトーションバー９を経て第２のステアリン
グ軸部分３へ伝達される。この時、ロッド７は、ボール
ジョイント６Ｅ，８ＡによりＡ点を支点に傾いて、軸心
線１５Ａとは平行を保持しなくなる。そして、第２のス
テアリング軸部分３に伝達された捩じりモーメントＭ
は、トーションバー９が捩じられる分だけ位相遅れが生
じる。

【００５０】この時、上述のレバー比が１となるので、
上述の（２）式に対して下記のような（４）式が成り立
つ。 Ｒ１＝０，Ｒ２＝Ｐ・・・・・（４） したがって、第１のステアリング軸部分２に入力された
捩じりモーメントＭと、トーションバー９に入力される
捩じりモーメントｍとの関係は、次のようになる。

【００５１】ｍ＝Ｍ・・・・・（５） つまり、（４）式に示すように、Ａ点には捩じりモーメ
ントＭは伝達されず、ロッド７からＢ点の継手部材８を
介してトーションバー９に伝達される。そして、このト
ーションバー９の端部９Ｂを介して中空軸部分６Ｂに伝
達され、第２のステアリング軸部分３に捩じりモーメン
トＭが出力される。

【００５２】ここで、捩じりモーメントＭ（＝ｍ）がト
ーションバー９に伝達されてから図示しないステアリン
グギアに作用するまでの経過について説明すると次のよ
うになる。まず、トーションバー９に伝達された捩じり
モーメントＭは、中空軸部分６Ｂ及び第２のステアリン
グ軸部分３を回転させようとするが、ステアリングギア
は、路面抵抗等により回転が妨げられ、この路面抵抗等
の分だけトーションバー９が捩じられる。

【００５３】これにより、捩じりモーメントＭの入力側
である第１のステアリング軸部分２側と出力側である第
２のステアリング軸部分３側とでは、操舵に対して位相
遅れが生じる。ただし、この位相遅れは、大きなもので
はなく、車両の走行安全性が損なわれるようなものでは
ない。また、位相遅れはトーションバー９により弾性的
に生じるので、急激に操舵輪に捩じりモーメントが伝達
されることなく、入力された操舵角に対して操舵輪が自
然に反応する。これにより、運転者に違和感を感じさせ
ない。

【００５４】そして、この後、トーションバー９の弾性
力によりステアリングギアが回転して、操舵輪が操舵さ
れる。このように、入力された操舵力に対して、操舵輪
の反応に位相遅れが生じ、車両のステア特性としては、
アンダステア傾向となる。したがって、運転者は安定感
のある操舵感覚を得ることができ、例えば、高速走行時
での進路変更等を安心して行なうことができる。

【００５５】ここで、図４にスライダ５Ｃの位置とラッ
クマウント剛性との関係を示すが、このグラフに示すよ
うに、スライダ５ＣがＢ点からＡ点に移動するにしたが
ってラックマウント剛性が大きくなる傾向となる。つま
り、入力された操舵力は、トーションバー９を介して剛
体軸６の中空軸部分６Ｂへ伝達される経路と、ロッド７
から剛体６の中空軸部分６Ａへ伝達される経路との２つ
の伝達経路により、出力側である第２のステアリング軸
部分３へ伝達されるが、スライダ５ＣがＡ点に近い程、
直接中空軸部分６Ｂへ伝達される操舵力モーメントの比
率が大きくなる。つまり、操舵力がダイレクトに剛体軸
６に伝達される比率が大きくなるので、ラックマウント
剛性が大きくなる傾向となるのである。

【００５６】また、これとは逆に、スライダ５ＣがＢ点
に近い程、トーションバー９を介して中空軸部分６Ｂへ
伝達される操舵力モーメントの比率が大きくなる。した
がってトーションバー９が捩じられる分だけ、入力され
る操舵力に対して出力される操舵力が位相差を生じ、ラ
ックマウント剛性が小さくなる傾向になる。また、図５
は、スライダ５Ｃの位置とステアリングコンプライアン
スとの関係を示してしいるが、このグラフに示すよう
に、スライダ５ＣがＡ点からＢ点に移動するにしたがっ
てコンプライアンスは増大していく傾向となる。これ
は、ラックマウント剛性とステアリングコンプライアン
スとは反比例の関係にあるため、上述の図４とは逆の傾
向となる。つまり、ステアリング系のコンプライアンス
が大きいとラックマウント剛性は、一般には、低下する
傾向にあり、コンプライアンスが小さいとラックマウン
ト剛性は大きくなるのである。

【００５７】また、図６は、スライダ５Ｃの位置と操舵
輪のコーナリングパワーとの関係を示しているが、コー
ナリングパワーは、一般にラックマウント剛性とほぼ対
応した特性となり、スライダ５ＣがＡ点に近いほどコー
ナリングパワーは大きくなり、Ｂ点に近いほどコーナリ
ングパワーは小さくなる。また、自動車は、コーナリン
グパワーが大きくなると、ステア特性としてはアンダス
テア特性が弱くなり、コーナリングパワーが小さくなる
と、ステア特性は、アンダステア特性が強くなるので、
例えば、スライダ５ＣをＡ点に近付けることにより、車
両のアンダステアを弱めて、弱アンダステアやニュート
ラルステアにすることができ、Ｂ点に近付けることによ
り、車両のステア特性を一般的なアンダステア特性とす
ることができる。

【００５８】このように、本装置では、スライダ５Ｃを
Ａ点からＢ点までの間で移動させることにより、剛体軸
６とトーションバー９とに伝達される操舵力の割合を変
化させることができ、これにより、ステアリングのコン
プライアンスを変更することができる。また、上述の可
動軸位置調整手段５１の動作について説明すると、ま
ず、図示しないセンサ部から入力された情報、例えばこ
の実施例では車速の情報をやはり図示しない制御値指令
部に送信する。次に、制御値指令部では、図８に示すよ
うな制御マップにしたがって、入力された車速から可動
軸５を移動させる量（ストローク）を演算して、この値
を電気信号等で可動軸駆動モータ５Ｂに送信する。そし
て、制御値指令部では、例えば高速走行時には、安定感
の高いステア特性とすべくアンダーステア特性になるよ
うな位置に可動軸５は駆動され、中低速時には、軽快な
ステア特性とすべくアンダーステアを弱めるような位置
に可動軸５は駆動される。

【００５９】ところで、図７のマップは車速Ｖから、ス
ライダ５Ｃのストローク（スライダストローク）Ｓとラ
ックマウント剛性Ｍｔとを決定する３次元マップであ
る。なお、スライダストロークＳは、すなわち可動軸５
の移動量である。そして、図中、ｂ線は車速Ｖとラック
マウント剛性Ｍｔとの関係を示すものであり、車速Ｖが
小さい（低い）時は、ラックマウント剛性Ｍｔを比較的
高くして、車両のステア特性をアンダステアとし、これ
とは逆に、車速Ｖが大きい（高い）時は、ラックマウン
ト剛性Ｍｔを比較的低くして、車両のステア特性を軽快
なものとすべくアンダステアを弱める方向へ調整するよ
うになっている。

【００６０】また、図７のｃ線は、スライダストローク
Ｓとラックマウント剛性Ｍｔとの関係を示すもので、図
４で説明したように、スライダ５ＣがＢ点からＡ点に移
動するにしたがってラックマウント剛性Ｍｔが大きくな
る傾向になっている。このような関係から、図７のｄ線
及び図８に示すような、車速Ｖからスライダストローク
Ｓを決定するマップを設定することができる。

【００６１】したがって、上述の制御値指令部では、図
８により、車速Ｖに応じたスライダストロークＳを求め
て、このスライダストロークＳにより、ラックマウント
剛性Ｍｔが決定されるのである。そして、この制御値指
令部から出力された信号によって可動軸駆動モータ５Ｂ
が駆動され、所要のステア特性となるような位置にスラ
イダ５Ｃが移動して、車両は走行状態に適したステア特
性で旋回することができる。

【００６２】したがって、車両のコンプライアンスを積
極的に変化させて車両のステア特性を変更することがで
き、これにより、中低速域での軽快感と高速域での安定
感とを両立でき、車両の運動特性を向上させることがで
きる。また、本装置はこのような構造により、比較的小
型，軽量なものとすることができ、ステアリング装置に
アッセンブリユニットとして組み込むことができる。こ
れにより、比較的低コストで実現することができる。

【００６３】さらに、トーションバー９をステアリング
コラム内に配設することにより、ステアリングギアやラ
ックは従来の構造のままとすることができ、本装置とパ
ワーステアリング装置との組み合わせも容易となる。ま
た、本発明では、第１のステアリング軸部分２を入力側
とし、第２のステアリング軸部分３を出力側として説明
しているが、第２のステアリング軸部分３を入力側とす
る構造も考えられる。この場合は、第２のステアリング
軸部分３にステアリングホイールを結合し、第１のステ
アリング軸部分２にステアリングギアを接続するという
構成になる。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の車両用可
変ステアリングコンプライアンス装置によれば、ステア
リングホイールからの操舵力モーメントをタイロッド側
に伝達するステアリング軸をそなえ、該ステアリング軸
が、該ステアリングホイール側からの操舵力モーメント
を入力される第１のステアリング軸部分と、該タイロッ
ド側に該操舵力モーメントを出力する第２のステアリン
グ軸部分と、該第１のステアリング軸部分と該第２のス
テアリング軸部分との間に介設された操舵力伝達機構と
を、それぞれステアリング軸心上に直列に配設されて構
成され、該操舵力伝達機構が、該操舵力モーメントを自
ら捩じり変形しながら伝達しうるようにステアリング軸
心上に配設されたトーションバーと、該トーションバー
と並列的で且つ同軸的に設けられて該操舵力モーメント
を直接的に伝達しうる剛体軸と、該操舵力モーメントを
該第１のステアリング軸部分から該トーションバーを経
て該第２のステアリング軸部分へ伝達される第１の伝達
操舵力モーメント要素と該第１のステアリング軸部分か
ら該剛体軸を経て該第２のステアリング軸部分へ伝達さ
れる第２の伝達操舵力モーメント要素とに配分しこの配
分状態を調整することでステアリングコンプライアンス
調整を行なう伝達操舵力モーメント配分調整手段とから
構成され、該トーションバーの一端及び該剛体軸の一端
がいずれも上記第２のステアリング軸部分に結合される
とともに、該伝達操舵力モーメント配分調整手段が、該
トーションバーの他端と該剛体軸の他端との間に介設さ
れて、該操舵力モーメントが該第１のステアリング軸部
分から該操舵力モーメント配分調整手段に入力されるよ
うに構成されているので、ステアリングコンプライアン
スを積極的に調整することができ、車両のステア特性を
調整することができるという利点がある。これにより、
車両の高速安定性と中低速時の軽快感を両立することが
できる。また、本装置は、ステアリング装置にアッセン
ブリユニットとして組み込むことができるので、コスト
を低減することができる。さらに、上述したように、第
１のステアリング軸部分と第２のステアリング軸部分と
操舵力伝達機構とがそれぞれステアリング軸心上に直列
に配設されるので、トーションバーをステアリングコラ
ム内に配設することができ、ステアリングギアやラック
は従来の構造のままとすることが可能となり、これによ
り、本装置とパワーステアリング装置との組み合わせも
容易となる。さらに、本発明の車両用可変ステアリング
コンプライアンス装置によれば、トーションバーがほと
んど作用せず、入力された操舵力モーメントが剛性的に
第２のステアリング軸部分に伝達されるような状態か
ら、トーションバーの略全長をバネ有効長として作用さ
せ、操舵力モーメントが位相遅れをともなって第２のス
テアリング軸部分に伝達される状態にまで、広範囲に亘
ってステアリングコンプライアンスを変更することがで
きるという利点がある。すなわち、トーションバーの全
長を有効に利用してバネ定数の設定が可能であり、これ
によりステアリングコンプライアンスの設定範囲が広い
という利点がある。

【００６５】また、該伝達操舵力モーメント配分調整手
段が、トーションバーの他端と上記剛体軸の他端とを連
結するように上記ステアリング軸心から離隔して且つ該
ステアリング軸心と平行に介設された複数のロッドと、
該第１のステアリング軸部分と該ロッドとの間で操舵力
モーメントを伝達しうるように、一端を該第１のステア
リング軸部分にスプライン係合し他端を該ロッドに係合
するとともに、該第１のステアリング軸部分及び該ロッ
ドに対して軸方向に移動できるように設けられた可動軸
と、該可動軸が該ロッドの所要の軸方向位置で接続する
ように該可動軸を位置調整する可動軸位置調整手段とか
ら構成され、該ロッドにおける該可動軸との連絡部から
該トーションバーとの結合部までのレバー長と、該連絡
部から該剛体軸との結合部までのレバー長との比に応じ
て、上記の第１の伝達操舵力モーメント要素と第２の伝
達操舵力モーメント要素との配分状態を調整するように
構成した場合（態様１）であっても、やはり、ステアリ
ングから入力された操舵力モーメントを位相遅れなく剛
性的にタイロッド側に伝達する状態から、トーションバ
ーを介して位相遅れを任意に生じさせてタイロッド側に
伝達する状態までを調整することができるという利点が
ある。これにより、ステアリングコンプライアンスを積
極的に調整することができ、車両のステア特性をアンダ
ーステアの弱い特性からアンダーステア特性まで積極的
に調整することができる。

【００６６】また、上記トーションバーの一端が上記剛
体軸の一端にピン結合され、該トーションバーの他端に
継手部材が設けられて、上記の複数のロッドの一端が該
継手部材にピン結合されるとともに、該複数のロッドの
他端が上記剛体軸にピン結合されるように構成した場合
（態様２）には、ロッドに入力された操舵力モーメント
を、トーションバーを介して剛体軸に伝達すると同時
に、この操舵力モーメントを、直接剛体軸に伝達するこ
とができる。

【００６７】また、上記のロッドと可動軸との連絡部
を、上記ロッドに形成された軸方向に滑らかな外周面
と、上記可動軸の一端に設けられた係合用部材と、該係
合用部材に設けられて該外周面上を滑らかに摺動するス
ライダとから構成した場合（態様３）には、伝達操舵力
モーメントの配分調整を速やかに、且つ、滑らかに行な
うことができる。

【００６８】さらに、上記可動軸位置調整手段が、上記
可動軸を駆動する可動軸駆動モータをそなえるように構
成した場合（態様４）には、可動軸の位置制御を正確に
行なうことができ、本装置を比較的軽量，小型で実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての車両用可変ステアリ
ングコンプライアンス装置の構造を示す模式的な構造図
である。

【図２】本発明の一実施例としての車両用可変ステアリ
ングコンプライアンス装置の動作を説明するための模式
的な作動原理図である。

【図３】本発明の一実施例としての車両用可変ステアリ
ングコンプライアンス装置の構造を示す模式的な断面図
である。

【図４】本発明の一実施例としての車両用可変ステアリ
ングコンプライアンス装置の作用を説明するための模式
的なグラフである。

【図５】本発明の一実施例としての車両用可変ステアリ
ングコンプライアンス装置の作用を説明するための模式
的なグラフである。

【図６】本発明の一実施例としての車両用可変ステアリ
ングコンプライアンス装置の作用を説明するための模式
的なグラフである。

【図７】本発明の一実施例としての車両用可変ステアリ
ングコンプライアンス装置の作用を説明するための模式
的なグラフである。

【図８】本発明の一実施例としての車両用可変ステアリ
ングコンプライアンス装置の作用を説明するための模式
的なグラフである。

【符号の説明】

１ 操舵力伝達機構 ２ 第１のステアリング軸部分 ３ 第２のステアリング軸部分 ４ 操舵力入力部 ４Ａ ボールスプライン構造 ５ 可動軸 ５Ａ 連絡部 ５Ｂ 可動軸駆動モータ ５Ｃ スライダ ５Ｄ スライダ支持部 ６ 剛体軸 ６Ａ，６Ｂ 中空軸部分 ６Ｃ 開口部 ６Ｄ 軸直面 ６Ｅ，８Ａ ボールジョイント ７ ロッド ８ 継手部材 ８Ｂ トーションバー支持部 ９ トーションバー ９Ａ，９Ｂ トーションバー端部 １０ ピン １１ フリクションコントロールスプリング機構 １１Ａ フリクションコントロールスプリング １１Ｂ フリクションコントロールスプリング駆動モー
タ １１Ｃ スプリングシート １２ 伝達操舵力モーメント配分調整手段 １３ 段部 １４ チルトレバー １５ ステアリング軸 １５Ａ ステアリング軸心 ５１ 可動軸位置調整手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大崎 正喜 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 増田 広之 愛知県岡崎市橋目町字中新切１番地 三 菱自動車エンジニアリング株式会社 岡 崎事業所内 (72)発明者 杉浦 正 愛知県岡崎市橋目町字中新切１番地 三 菱自動車エンジニアリング株式会社 岡 崎事業所内 (72)発明者 後藤 伸一 愛知県岡崎市橋目町字中新切１番地 三 菱自動車エンジニアリング株式会社 岡 崎事業所内 (56)参考文献 特開 平４−266569（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−132579（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 5/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールからの操舵力モー
   メントをタイロッド側に伝達するステアリング軸をそな
   え、 該ステアリング軸が、 該ステアリングホイール側からの操舵力モーメントを入
   力される第１のステアリング軸部分と、 該タイロッド側に該操舵力モーメントを出力する第２の
   ステアリング軸部分と、 該第１のステアリング軸部分と該第２のステアリング軸
   部分との間に介設された操舵力伝達機構とを、 それぞれステアリング軸心上に直列に配設されて構成さ
   れ、 該操舵力伝達機構が、 該操舵力モーメントを自ら捩じり変形しながら伝達しう
   るようにステアリング軸心上に配設されたトーションバ
   ーと、 該トーションバーと並列的で且つ同軸的に設けられて該
   操舵力モーメントを直接的に伝達しうる剛体軸と、 該操舵力モーメントを該第１のステアリング軸部分から
   該トーションバーを経て該第２のステアリング軸部分へ
   伝達される第１の伝達操舵力モーメント要素と該第１の
   ステアリング軸部分から該剛体軸を経て該第２のステア
   リング軸部分へ伝達される第２の伝達操舵力モーメント
   要素とに配分しこの配分状態を調整することでステアリ
   ングコンプライアンス調整を行なう伝達操舵力モーメン
   ト配分調整手段とから構成され、 該トーションバーの一端及び該剛体軸の一端がいずれも
   上記第２のステアリング軸部分に結合されるとともに、 該伝達操舵力モーメント配分調整手段が、該トーション
   バーの他端と該剛体軸の他端との間に介設されて、該操
   舵力モーメントが該第１のステアリング軸部分から該操
   舵力モーメント配分調整手段に入力されるように構成さ
   れている ことを特徴とする、車両用可変ステアリングコ
   ンプライアンス装置。