JP3741959B2 - 車両のステアリング装置の耐久性能試験方法及び試験装置 - Google Patents
車両のステアリング装置の耐久性能試験方法及び試験装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、右最大舵角と左最大舵角との間の往復動を繰り返して、自動車など車両のステアリング装置の耐久性能を調べる耐久性能試験方法及び試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の操舵機構について、図８および図９を用いて簡単に説明する。図８は自動車の操舵機構の概略の斜視図である。図９はラックバーとラックエンドボールジョイントとの連結部付近の説明図で、（ａ）が要部外観図で、（ｂ）が（ａ）のＢ部拡大断面図である。なお、図９の（ｂ）において、ラックバーとタイロッドとを連結するボールジョイントを左側に図示している。
ステアリングホイール（所謂、ハンドル）１が取り付けられているハンドル軸２は、自在継手３などを介してピニオン４に連結されており、ステアリングホイール１を回転すると、ハンドル軸２や自在継手３などを介してピニオン４が回転する。ピニオン４に係合するラックバー６は筒状のシリンダ７に覆われているとともに、その左右両端部は各々ボールジョイント８を介してタイロッド９が連結されている。なお、ボールジョイント８付近は、シリンダ７の端部に取り付けられている蛇腹部材１０で覆われている。そして、タイロッド９にナックルアーム１１が連結され、このナックルアーム１１が車輪１２を左右に回動させる。シリンダ７の内部には、図９（ｂ）に図示するように、オイルシール１６が設けられているとともに、シリンダ７内にオイルが充填されている。そして、オイルシール１６の配置部の左側には、シリンダ７の内面に段部１７が形成されており、この段部１７がラックエンドストッパー１８の受部となっている。ラックエンドストッパー１８は筒状をしており、ラックバー６に摺動自在に嵌合しているとともに、その外周面にはリング状の突条１８ａが一体に形成されている。このラックエンドストッパー１８の突条１８ａの左側には、Ｃリング１９がシリンダ７に固定されている。この様にして、ラックエンドストッパー１８の突条１８ａは、シリンダ７の段部１７とＣリング１９との間に配置され、かつ、ラックエンドストッパー１８の先端は、突条１８ａからボールジョイント８配置側〔図９（ｂ）においては左側〕に延在している。そして、ステアリング装置であるステアリングアッシィは、上記ピニオン４、ラックバー６、シリンダ７、継手であるボールジョイント８、タイロッド９および舵角抑制手段であるラックエンドストッパー１８などで構成されており、ステアリング装置は舵角抑制手段を具備している。
【０００３】
この様にして構成されている自動車の操舵装置において、ステアリングホイール１を回転すると、ピニオン４が回転し、ラックバー６およびタイロッド９が左右に移動し、ナックルアーム１１を介して、車輪１２を左右に回動すなわち転舵する。そして、右または左に目一杯に操舵すると、ボールジョイント８がラックエンドストッパー１８に当たり、ラックエンドストッパー１８を押圧する。押圧されたラックエンドストッパー１８は段部１７側にガタ分スライドし当接し、係止される。この様に、ステアリングアッシィには左右の操舵の上限角度を規制するストッパー部材が設けられている。そのため、ピニオン４に加わるトルクは、ボールジョイント８がラックエンドストッパー１８に当接する最大舵角において急激に増大する。なお、この明細書において、舵角は中立状態からのピニオン４の回転角度の絶対値で、その向きは右側を＋、左側を−としている。
【０００４】
この様に構成されているステアリングアッシィの耐久性の試験をする際には、タイロッド９の端部に荷重負荷装置を設けるとともに、ピニオン４をサーボモータなどで回転駆動させる。このサーボモータは、図１０（ａ）に図示するような信号に追随する様に制御されている。図１０は従来のステアリングアッシィの性能試験における模式的グラフで、（ａ）がサーボモータへの入力信号のグラフ、（ｂ）がピニオントルクのグラフである。なお、図１０において、右側を＋で、左側を−で表示している。サーボモータは右側の最大舵角Ａｒまで回転し、その状態を保持時間Ｔｈの間維持し、ついで、左側に最大舵角Ａｒまで回転し、その状態を保持時間Ｔｈの間維持することを順次繰り返している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この様に、ボールジョイント８がラックエンドストッパー１８に当接し、このラックエンドストッパー１８が押圧されて段部１７に係止される最大舵角Ａｒの状態を維持していると、図１０（ｂ）に図示するように、最大舵角Ａｒにおける最大トルクＴｄが保持時間Ｔｈの間維持されることになる。ところが、実際に人間がステアリングホイール１を操作して車庫入れなどを行う際は、最大舵角Ａｒまで操舵し、この最大舵角Ａｒを保持時間Ｔｈの間維持するが、図１１（ｂ）に図示するように、最大トルクＴｄは一時的である。図１１は人間が操舵する際の模式的グラフで、（ａ）は人間が操舵の目標としている舵角のグラフ、（ｂ）がピニオントルクのグラフである。なお、図１１（ａ）は人間が意識している舵角のグラフであり、実際に測定した舵角ではない。
すなわち、最大舵角Ａｒまでの転舵時には、勢いを付けてステアリングホイール１を回転しているため、最大舵角Ａｒに達した直後は慣性により過大なトルクが出るが、それ以降は、ステアリングホイール１をそれ以上回転する必要がなくなり、力を緩めている。したがって、ピニオン４に加わるピニオントルクは低下する。そして、最大舵角Ａｒに達した時に、ボールジョイント８がラックエンドストッパー１８を押圧している。そのため、従来のステアリングアッシィ性能試験と、人間が実際に行う操舵行為とに差が生じる。したがって、性能試験の精度が低下することになる。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、試験の精度を向上させることができる車両のステアリング装置の耐久性能試験方法及び試験装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両のステアリング装置の耐久性能試験方法は、ピニオン駆動装置（２３）によりステアリング装置のピニオン（４）を回転駆動し、このピニオンの回転をラックバー（６）を介して左右のタイロッド（９）に伝達させて、右最大舵角と左最大舵角との間の往復動を繰り返させてステアリング装置の性能試験を行う車両のステアリング装置の耐久性能試験方法であって、左右の最大舵角の一方まで漸次回動し、最大舵角になると、最大舵角よりも少し小さな舵角である保持舵角まで戻して、この保持舵角を保持時間維持し、保持時間経過後、前記左右の最大舵角の他方に向かって漸次回動することを特徴としている。
【０００８】
また、ピニオンに加わるピニオントルクが最大トルク設定値になった時の舵角が、前記最大舵角となる様に振幅制御されている場合がある。
【０００９】
本発明の車両のステアリング装置の耐久性能試験装置は、ピニオンと、このピニオンに係合して往復駆動されるラックバーと、このラックバーの左右の端部に連結されている左右のタイロッドとを有するステアリング装置の性能試験を行う。そして、前記ステアリング装置のピニオンを回転駆動するピニオン駆動装置と、前記タイロッドに負荷を加える荷重負荷装置（２２）と、左右の最大舵角の一方まで漸次回動し、最大舵角になると、最大舵角よりも少し小さな舵角である保持舵角まで戻して、この保持舵角を保持時間維持し、保持時間経過後、前記左右の最大舵角の他方に向かって漸次回動させ、最大舵角になると、最大舵角よりも少し小さな舵角である保持舵角まで戻して、この保持舵角を保持時間維持し、保持時間経過後、前記左右の最大舵角の一方に向かって漸次回動させることを順次行いながら、右最大舵角と左最大舵角との間の往復動を繰り返す様に前記ピニオン駆動装置を制御するピニオン駆動制御装置（３３）とを備えている。
また、前記ピニオンに加わるピニオントルクを検出するピニオントルク検出装置（４７）が設けられ、このピニオントルク検出装置の検出したピニオントルクが最大トルク設定値になった時の舵角が、前記最大舵角となる様に振幅制御する振幅制御手段（５１）が設けられている場合がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明におけるステアリング装置の耐久性能試験方法及び試験装置の実施の一形態を説明する。図１は本発明の実施の一形態のステアリング装置の性能試験装置のブロック図である。図２は実車の舵角およびラック荷重のグラフで、（ａ）が舵角とラック荷重のグラフ、（ｂ）が舵角の時間変化のグラフ、（ｃ）がラック荷重の時間変化のグラフである。図３は正入力試験におけるグラフで、（ａ）が舵角波形発生部の出力のグラフ、（ｂ）が左側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｃ）が右側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｄ）がピニオントルクのグラフである。図４は舵角波形発生部の出力のグラフの拡大図である。図５は舵角波形発生部の出力波形の作成のフローチャートである。図６はステアリング装置の性能試験方法のフローチャートである。図７は据え切り試験におけるグラフで、（ａ）が舵角波形発生部の出力のグラフ、（ｂ）が左側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｃ）が右側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｄ）がピニオントルクのグラフである。なお、グラフにおいて、右側を＋で、左側を−で表示している。
【００１２】
ステアリングアッシィ性能試験装置は、ステアリングホイール１、車輪１２やナックルアーム１１などは設けられておらず、その代わりに、自動車の操舵装置の左右のタイロッド９にリンク２１を介して、油圧式のアクチュエータ２２が連結され、ピニオン４にダイレクトドライブ形式のサーボモータ２３が連結されている。ステアリングアッシィ２４の構造は、図８および図９と略同じ構造をしている。この荷重負荷装置としてのアクチュエータ２２および、ピニオン駆動装置としてのサーボモータ２３を制御する制御装置は、ホストコンピュータ３１と、このホストコンピュータ３１にＬＡＮで接続されている設定管理コンピュータ３２と、ホストコンピュータ３１に接続されているピニオン駆動制御装置としてのサーボモータ制御部３３およびラック荷重制御装置としてのアクチュエータ制御部３４とを備えている。アクチュエータ制御部３４は、左右のアクチュエータ２２に対して各々設けられている。
【００１３】
サーボモータ制御部３３には、舵角波形発生部４１、ＡＧＣ（Automatic Gain Control)部５１およびＡＭＣ（Automatic Mean Control)部５２が設けられ、舵角波形発生部４１から舵角信号としてのピニオン角度信号が、ＡＧＣ部５１およびＡＭＣ部５２を介して出力される。この出力信号は、Ｄ／Ａ変換部４０ａを介して舵角制御用加算部４２に入力される。そして、この舵角制御用加算部４２からの出力は、調整部４３で増幅などを行って、サーボモータ２３に入力されている。このサーボモータ２３がピニオン４を回転駆動する。そして、ピニオン４の回転量を検出するロータリーエンコーダなどからなるピニオン角度検出装置４６および、ピニオン４の軸に加わるピニオントルクを検出するピニオントルク検出装置４７が設けられている。このピニオン角度検出装置４６の出力信号は、センサ用アンプ４８で増幅され舵角制御用加算部４２に入力されるとともに、Ａ／Ｄ変換部４０ｂを介してサーボモータ制御部３３に入力される。また、ピニオントルク検出装置４７の出力信号は、センサ用アンプ４９で増幅され、Ａ／Ｄ変換部４０ｃを介して、サーボモータ制御部３３のＡＧＣ部５１およびＡＭＣ部５２に入力されている。そして、振幅制御手段としてのＡＧＣ部５１は舵角波形発生部４１からのピニオン角度信号の振幅を調整し、ＡＭＣ部５２は舵角波形発生部４１からのピニオン角度信号の平均値を調整している。このＡＧＣ部５１およびＡＭＣ部５２は同時に作動しており、サーボモータ制御部３３からは舵角波形発生部４１のピニオン角度信号をＡＧＣ部５１およびＡＭＣ部５２で調整して出力される。そして、舵角制御用加算部４２はサーボモータ制御部３３の信号とピニオン角度検出装置４６の信号との差信号をサーボモータ２３に出力している。この様にして、サーボモータ制御部３３、舵角制御用加算部４２、サーボモータ２３、ピニオン角度検出装置４６などを有する舵角制御のフィードバック制御部が構成されている。そして、サーボモータ２３は舵角波形発生部４１の出力に追随するようにピニオン角度でフィードバック制御されているとともに、ピニオントルクでＡＧＣ制御およびＡＭＣ制御され、ピニオントルクの最大値Ｐｍおよび平均値が設定された値となるように調整されている。
【００１４】
アクチュエータ制御部３４には、ラック荷重波形発生部６１、ＡＧＣ部７１およびＡＭＣ部７２が設けられ、このラック荷重波形発生部６１がラック荷重信号を、ＡＧＣ部７１およびＡＭＣ部７２を介して出力する。この出力信号は、Ｄ／Ａ変換部６０ａを介してラック荷重制御用加算部６２に入力される。そして、このラック荷重制御用加算部６２からの出力は、調整部６３で増幅などを行って、アクチュエータ２２のサーボバルブ６４に入力されている。このサーボバルブ６４によりアクチュエータ２２が駆動しタイロッド９を移動させる。そして、アクチュエータ２２の駆動量すなわちタイロッド９の移動量を検出するラック変位量検出装置６６および、アクチュエータ２２に加わる荷重すなわちラック荷重を検出するラック荷重検出装置６７が設けられている。このラック変位量検出装置６６の出力信号は、センサ用アンプ６８で増幅され、Ａ／Ｄ変換部６０ｂを介して、アクチュエータ制御部３４に入力されている。また、ラック荷重検出装置６７の出力信号は、センサ用アンプ６９で増幅されてラック荷重制御用加算部６２に入力されるとともに、Ａ／Ｄ変換部６０ｃを介してアクチュエータ制御部３４に入力される。そして、アクチュエータ制御部３４に入力されたラック荷重検出装置６７からの信号は、ＡＧＣ部７１およびＡＭＣ部７２に入力される。そして、ＡＧＣ部７１はラック荷重波形発生部６１のラック荷重信号の振幅を調整し、ＡＭＣ部７２はラック荷重波形発生部６１のラック荷重信号の平均値を調整している。このＡＧＣ部７１およびＡＭＣ部７２は同時に作動しており、アクチュエータ制御部３４からは、ラック荷重検出装置６７のラック荷重信号をＡＧＣ部７１およびＡＭＣ部７２で調整して出力される。そして、ラック荷重制御用加算部６２はアクチュエータ制御部３４の信号とラック荷重検出装置６７の信号との差信号を荷重負荷装置の入力部であるサーボバルブ６４に出力している。この様にして、アクチュエータ制御部３４、ラック荷重制御用加算部６２、サーボバルブ６４、ラック荷重検出装置６７などを有するラック荷重制御のフィードバック制御部が構成されている。そして、アクチュエータ２２はラック荷重波形発生部６１の出力に追随するようにラック荷重でフィードバック制御されているとともに、このラック荷重でＡＧＣ制御およびＡＭＣ制御され、ラック荷重の最大値および平均値が設定された値となるように調整されている。
【００１５】
この様に構成されているステアリングアッシィ性能試験装置で、耐久性などの性能試験を行う際には、前もって、実車のデータを入手する。停車している実車のステアリングホイール１を回転させて、右最大舵角Ａｍと左最大舵角−Ａｍとの間で往復動し、ラックバー６の両端部に加わるラック荷重を検出する。その際の舵角の時間変化を図２（ｂ）のグラフに、左側のラック荷重の時間変化を図２（ｃ）のグラフに、また、舵角と左側のラック荷重との関係を図２（ａ）のグラフ（すなわち、リサージュ波形図）に各々図示している。この図２（ｃ）のグラフから、ラック荷重の最大値Ｂｍ（圧縮側または引っ張り側の向きに関係なく荷重の絶対値の最大値）を得る。
【００１６】
そして、ステアリングアッシィ性能試験方法には正入力試験と据え切り試験とがある。この両試験において、アクチュエータ２２がタイロッド９を介してラックバー６に加えるラック荷重が異なっている。その詳細は後述するが、正入力試験においては、ラック荷重が圧縮側の最大値Ｂｍと引っ張り側の最大値Ｂｍとの間を往復動する矩形波形となっている。一方、据え切り試験では、図２（ｃ）のグラフに基づいて、整形された波形となっている。
【００１７】
また、正入力試験および据え切り試験において、舵角の時間変化は同じである。舵角波形発生部４１は、図３（ａ）、図４および図７（ａ）のグラフに図示する時間変化の波形を出力している。すなわち、右側の設定された第２の舵角である最大舵角Ａ０（以下、最大舵角Ａ０と称する）まで一定の傾斜ｂで増大し、最大舵角Ａ０に達すると、小さな角度ａ戻る。この下げ幅である角度ａの移動時間はｔａである。そして、保持舵角（設定された第１の舵角）である舵角（以下、保持舵角と称する）（Ａ０−ａ）を保持時間Ｔｈ維持している。この保持時間Ｔｈ経過後、左側の最大舵角−Ａ０まで一定の傾斜ｂで減少し、最大舵角−Ａ０に達すると、角度ａ戻る。この下げ幅である角度ａの移動時間はｔａである。そして、保持舵角である舵角−（Ａ０−ａ）を保持時間Ｔｈ維持している。この保持時間Ｔｈ経過後、右側の最大舵角Ａ０に向かって傾斜ｂで増大する。これを繰り返している。
【００１８】
この舵角波形発生部４１の出力波形の作成のフローチャートを図５で簡単に説明する。ステップ１において、出力波形信号としての舵角信号Ｙに傾斜ｂを加算し、新しい舵角信号Ｙとする。なお、舵角信号Ｙの初期値は所定の値（たとえば、０）とする。ついで、ステップ２において、舵角信号Ｙが最大舵角Ａ０か否かを判定し、最大舵角Ａ０でない場合には、ステップ１に戻り、傾斜ｂを加算する。一方、最大舵角Ａ０になった場合には、ステップ３に行く。ステップ３において、舵角信号Ｙから傾斜ｄ（ａ÷ｔａ）を減算し、新しい舵角信号Ｙとし、ステップ４に行く。ステップ４において、移動時間ｔａが経過したか否かを判定し、経過していない場合には、ステップ３に戻り、傾斜ｄを減算する。一方、移動時間ｔａが経過した場合には、ステップ５に行く。ステップ５において、舵角信号Ｙは保持舵角Ａ０−ａとなっている。そして、保持時間Ｔｈが経過したか否かを判定し、経過していない場合には、ステップ５に戻り、舵角信号Ｙを維持する。一方、保持時間Ｔｈが経過した場合には、ステップ６に行く。ステップ６において、舵角信号Ｙに傾斜ｂを減算し、新しい舵角信号Ｙとする。ついで、ステップ７において、舵角信号Ｙが左側の最大舵角−Ａ０か否かを判定し、最大舵角−Ａ０でない場合には、ステップ６に戻り、傾斜ｂを減算する。一方、最大舵角−Ａ０になった場合には、ステップ８に行く。ステップ８において、舵角信号Ｙから傾斜ｄを加算し、新しい舵角信号Ｙとし、ステップ９に行く。ステップ９において、移動時間ｔａが経過したか否かを判定し、経過していない場合には、ステップ８に戻り、傾斜ｄを加算する。一方、移動時間ｔａが経過した場合には、ステップ１０に行く。ステップ１０において、舵角信号Ｙは保持舵角−（Ａ０−ａ）となっている。そして、保持時間Ｔｈが経過したか否かを判定し、経過していない場合には、ステップ１０に戻り、舵角信号Ｙを維持する。一方、保持時間Ｔｈが経過した場合には、ステップ１に行く。この様にして作成された波形は、右側の最大舵角Ａ０と左側の最大舵角−Ａ０との間を往復するとともに、この往復動の最中に最大舵角に達すると、保持舵角に戻り、この保持舵角を保持時間Ｔｈ維持した後に、反対側の最大舵角に向かって移動している。この波形データは、ホストコンピュータ３１で１周期分作成され、データファイルに保存される。
【００１９】
また、正入力試験の際には、図３（ｂ）に図示するように、左側のラック荷重波形発生部６１の出力波形は、舵角信号Ｙの右回転時の保持時間Ｔｈ経過までは、ラック荷重の圧縮側の最大値−Ｂｍを維持する。保持時間Ｔｈの経過後、ラック波形の立ち上がり時間Ｔｒで引っ張り側の最大値Ｂｍまで移行する。そして、舵角信号Ｙの左回転時の保持時間Ｔｈ経過までは、ラック荷重の引っ張り側の最大値Ｂｍを維持する。保持時間Ｔｈの経過後、ラック波形の立ち上がり時間Ｔｒで圧縮側の最大値−Ｂｍまで移行する。一方、右側のラック荷重波形発生部６１の出力波形は、図３（ｃ）に図示するように、左側のラック荷重波形発生部６１の圧縮側と引っ張り側とを反転させた出力波形となっている。これらの出力波形はホストコンピュータ３１で１周期分作成され、データファイルに保存される。
【００２０】
次に、試験全体のフローを図６のフローチャートに基づいて説明する。まず最初に、ステップ２１において、設定管理コンピュータ３２で条件を入力し、試験条件を設定する。正入力試験の場合には、保持時間Ｔｈおよび移動時間ｔａが設けられていない状態での左側最大舵角から右側最大舵角に移行するまでに要する時間Ｔｖ／２、最大舵角Ａ０、下げ幅角度ａ、移動時間ｔａ、ピニオントルク最大値Ｐｍ、保持時間Ｔｈ、ラック荷重の最大値Ｂｍ、立ち上がり時間Ｔｒを設定する。また、ラック荷重平均値およびピニオントルク平均値は所定の値（たとえば、０）に設定される。なお、最大トルク設定値（所定のピニオントルク）であるピニオントルク最大値Ｐｍはストッパーに衝突している際、すなわち、ボールジョイント８が舵角抑制手段であるラックエンドストッパー１８を押圧している際の値を設定する。もちろん、前記ラックエンドストッパー１８の代わりに、任意のストローク位置で別途ストッパーを用いて良く、これに伴い前記最大舵角Ａ０も、適宜変更されて良い。なお、Ｔｖは、保持時間Ｔｈおよび移動時間ｔａが設けられていない状態での左側最大舵角から右側最大舵角そして左側最大舵角に戻るのに要する時間〔すなわち、保持時間Ｔｈおよび移動時間ｔａが設けられていない状態での往復周期（以下、「保持時間を含まない往復周期Ｔｖ」と呼ぶ）である。また、Ｔは、保持時間Ｔｈおよび移動時間ｔａが設けられている状態での左側最大舵角から右側最大舵角そして左側最大舵角に戻るのに要する時間（すなわち、保持時間Ｔｈおよび移動時間ｔａが設けられている状態での往復周期）である。
【００２１】
この様にして、試験条件が設定されると、この設定値が設定管理コンピュータ３２からホストコンピュータ３１に転送され、ホストコンピュータ３１で前述のように舵角波形発生部４１およびラック荷重波形発生部６１の出力波形を作成し、データファイルに保存する。なお、傾斜ｂは（２×Ａ０）÷（Ｔｖ／２）で計算される。データファイルに保存された出力波形のデータは、舵角波形発生部４１およびラック荷重波形発生部６１が逐次読み出して出力し、１周期分の読み出しが終了すると、再度１周期分を読み出して出力することを繰り返す。そして、サーボモータ制御部３３はピニオン４を舵角でフィードバック制御を行い、舵角波形発生部４１の出力信号である舵角信号に追随してサーボモータ２３が回転する。また、アクチュエータ制御部３４はアクチュエータ２２をラック荷重でフィードバック制御を行い、ラック荷重波形発生部６１の出力信号であるラック荷重信号に追随してアクチュエータ２２がタイロッド９に荷重を加える。そして、ステップ２２に行く。
【００２２】
ステップ２２において、ラック荷重検出装置６７の検出するラック荷重の振幅が、設定値すなわちラック荷重の最大値Ｂｍになっているかを判定し、なっていない場合には、ステップ２３に行き、ＡＧＣ部７１がラック荷重波形発生部６１の出力の振幅を増減して調整する。なお、アクチュエータ２２はラック荷重でフィードバック制御されているので、本来は略一致するはずであるが、ラック荷重波形発生部６１から出力されたラック荷重信号と、ラック荷重検出装置６７が検出するラック荷重には微妙にズレが発生し、振幅に誤差が生じる。この振幅の誤差を調整している。
【００２３】
ついで、ステップ２４において、ラック荷重検出装置６７の検出するラック荷重の平均値が設定値（たとえば、０）になっているかを判定し、なっていない場合には、ステップ２５に行き、ＡＭＣ部７２がラック荷重波形発生部６１の出力の平均値を増減して調整する。
【００２４】
ついで、ステップ２６において、ピニオントルク検出装置４７の検出するピニオントルクの振幅が設定されたピニオントルク最大値Ｐｍになっているかを判定し、なっていない場合には、ステップ２７に行き、ＡＧＣ部５１が舵角波形発生部４１の出力の振幅を増減して調整する。なお、稼働初期において、ピニオン４に大きなトルクがかからないように、ＡＧＣ部５１は初期においては、舵角波形発生部４１の出力波形の振幅を小さめに調整している。
【００２５】
ついで、ステップ２８において、ピニオントルク検出装置４７の検出するピニオントルクの平均値が設定値（たとえば、０）になっているかを判定し、なっていない場合には、ステップ２９に行き、ＡＭＣ部５２が舵角波形発生部４１の出力の平均値を増減して調整する。
【００２６】
この様にして、調整が終了すると、ステップ３０において、本試験を開始する。この本試験の際にも、ＡＧＣ部５１，７１およびＡＭＣ部５２，７２の調整は行われ、Ｃリング１９やラックエンドストッパー１８などの部材の消耗などによるラック荷重やピニオントルクの変動を防止している。
【００２７】
次に、据え切り試験の場合には、舵角に関しては正入力試験と同じであり、一方、ラック荷重は実車試験に合わせて設定される。このラック荷重波形発生部６１から出力されるラック荷重の出力波形信号は、舵角波形発生部４１の出力波形信号から、図２（ａ）の舵角とラック荷重とのグラフに基づいて決定される。したがって、据え切り試験の左側のラック荷重の信号は、図７（ｂ）に図示する様に、図２（ｃ）に図示する左側のラック荷重のグラフと略同じになるが、保持時間Ｔｈの間は、ラック荷重は変動せずに一定に維持されている。そして、左側のラック荷重波形発生部６１の出力波形として、図７（ｂ）に図示する左側のラック荷重のグラフのデータを作成しデータファイルに保存され、一方、右側のラック荷重波形発生部６１の出力波形として、図７（ｃ）に図示する右側のラック荷重のグラフのデータを作成しデータファイルに保存される。
【００２８】
据え切り試験における試験条件の設定は、設定管理コンピュータ３２で行われ、保持時間を含まない往復周期Ｔｖの半周期Ｔｖ／２、最大舵角Ａ０、下げ幅角度ａ、移動時間ｔａ、ピニオントルク最大値Ｐｍ、保持時間Ｔｈおよび、図２（ａ）の舵角とラック荷重との関係を示すグラフが設定される。そして、ホストコンピュータ３１はこの設定値から、図７（ｂ）に図示する左側のラック荷重のグラフに示す波形の１周期のデータ、および、図７（ｃ）に図示する右側のラック荷重のグラフに示す波形の１周期のデータを作成し、データーファイルに保存する。また、ホストコンピュータ３１は、ラック荷重平均値およびラック荷重振幅値を、図７（ｂ）に図示する左側のラック荷重のグラフのデータ、および、図７（ｃ）に図示する右側のラック荷重のグラフのデータから演算し、ＡＭＣ部７２およびＡＧＣ部７１に各々設定する。また、ピニオントルク平均値は所定の値（たとえば、０）に設定される。なお、ピニオントルク最大値Ｐｍはストッパーに衝突している際、すなわち、ボールジョイント８がラックエンドストッパー１８を押圧している際の値を設定する。そして、傾斜ｂは（２×Ａ０）÷（Ｔｖ／２）で計算される。
試験条件が設定された以降のフローは、正入力試験と略同じである。
【００２９】
そして、正入力試験および据え切り試験の何れにおいても、ピニオントルクは図３（ｄ）および図７（ｄ）に図示するように、最大舵角Ａ０時に最大トルクＰｍになるが、速やかに低下しており、保持時間Ｔｈの間も最大トルクＰｍよりも小さな値となっている。したがって、人間が操舵した時と同様な作動となっている。このステアリングアッシィ性能試験により、ラックエンドストッパー１８、段部１７やＣリング１９などの信頼性を検証することができる。
【００３０】
前述のように、舵角波形発生部４１などを具備するピニオン駆動制御装置（サーボモータ制御部３３）は、ピニオン４を右側の最大舵角まで漸次回動させる手段と、右側の最大舵角に達した後、移動時間の間に下げ幅である小角度戻して右側の保持舵角とする手段と、この右側の保持舵角を保持時間維持する手段と、この保持時間経過後、左側の最大舵角まで漸次回動させる手段と、左側の最大舵角に達した後、移動時間の間に下げ幅である小角度戻して左側の保持舵角とする手段と、この左側の保持舵角を保持時間維持する手段と、この保持時間経過後、右側の最大舵角まで漸次回動させる手段と、上記右側の最大舵角と左側の最大舵角との往復動を繰り返させる手段とを備えている。
また、ピニオン駆動装置のＡＧＣ部５１は、ピニオンに加わるピニオントルクが最大トルク設定値になった時の舵角が、前記最大舵角となる様に振幅制御する手段であり、ＡＭＣ部５２は、ピニオンに加わるピニオントルクの平均値が設定値となる様に、前記右側の最大舵角と左側の最大舵角との往復動の振幅の平均値を制御する手段である。
ラック荷重負荷制御装置（アクチュエータ制御部３４）は、ラックバーにラック荷重を負荷する荷重負荷装置（アクチュエータ２２）を制御しており、矩形波形のラック荷重をラックバーに加える手段を備えている。また、実車試験で得た舵角とラック荷重との関係を示すデータに基づいて、ピニオンの回転量に応じたラック荷重をラックバーに加える手段を備えている。
さらに、ラック荷重負荷制御装置のＡＧＣ部７１は、前記荷重負荷装置が加えるラック荷重の振幅が、予め設定された設定値となる様に振幅制御する手段であり、ＡＭＣ部７２は、前記荷重負荷装置が加えるラック荷重の平均値が、予め設定された値となる様に制御する手段である。
この様に、ステアリングアッシィ性能試験装置は、上記手段以外にも、実行される各作用に対応して各々、作用を実行する手段が、作用を行う各構成要素に設けられている。また、保持舵角は、舵角抑制手段すなわちラックエンドストッパー１８が作動し始める舵角の近辺の舵角になるように設定されている。
【００３１】
なお、ラック荷重負荷装置は、ラック荷重を負荷することができるならば、その構成を適宜変更することが可能で、油圧アクチュエータ以外の構成でも可能である。また、ピニオン駆動装置は、ピニオンを回動することができるならば、その構成を適宜変更することが可能で、サーボモータ以外の構成でも可能である。そして、保持時間を含まない往復周期Ｔｖなどは適宜変更可能である。その際には、図２（ａ）に図示する舵角とラック荷重との関係を示すグラフのデータは、保持時間を含まない往復周期Ｔｖ毎に取得することが好ましい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、左右の最大舵角の一方まで漸次回動し、最大舵角になると、最大舵角よりも少し小さな舵角である保持舵角まで戻して、この保持舵角を保持時間維持し、保持時間経過後、前記左右の最大舵角の他方に向かって漸次回動している。そして、最大舵角ではピニオントルクが急激に増大して最大値となるが、舵角が少し戻るので、ピニオントルクが減少している。したがって、人間が車庫入れなどの際に最大舵角まで操舵した時と同じ様な作動となり、試験時にステアリング装置に加わる負荷を、実際の値に近づけることができる。その結果、ステアリング装置の性能試験の精度を向上させることができる。
【００３３】
また、ピニオンに加わるピニオントルクが最大トルク設定値になった時の舵角が、前記最大舵角となる様に振幅制御されている場合には、ピニオンに加わるトルクの振幅を、長期間の試験の最中において、略一定に維持することができる。したがって、ステアリング装置の部品に磨耗などが生じても、略一定の負荷をステアリング装置に加えることができる。その結果、ステアリング装置の性能試験の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の一形態のステアリング装置の性能試験装置のブロック図である。
【図２】図２は実車の舵角およびラック荷重のグラフで、（ａ）が舵角とラック荷重のグラフ、（ｂ）が舵角の時間変化のグラフ、（ｃ）がラック荷重の時間変化のグラフである。
【図３】図３は正入力試験におけるグラフで、（ａ）が舵角波形発生部の出力のグラフ、（ｂ）が左側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｃ）が右側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｄ）がピニオントルクのグラフである。
【図４】図４は舵角波形発生部の出力のグラフの拡大図である。
【図５】舵角波形発生部の出力波形の作成のフローチャートである。
【図６】図６はステアリング装置の性能試験方法のフローチャートである。
【図７】図７は据え切り試験におけるグラフで、（ａ）が舵角波形発生部の出力のグラフ、（ｂ）が左側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｃ）が右側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｄ）がピニオントルクのグラフである。
【図８】図８は自動車の操舵機構の概略の斜視図である。
【図９】図９はラックバーとラックエンドボールジョイントとの連結部付近の説明図で、（ａ）が要部外観図で、（ｂ）が（ａ）のＢ部拡大断面図である。
【図１０】図１０は従来のステアリングアッシィの性能試験における模式的グラフで、（ａ）がサーボモータへの入力信号のグラフ、（ｂ）がピニオントルクのグラフである。
【図１１】図１１は人間が操舵する際の模式的グラフで、（ａ）は人間が操舵の目標としている舵角のグラフ、（ｂ）がピニオントルクのグラフである。
【符号の説明】
４ ピニオン
６ ラックバー
９ タイロッド
１８ ラックエンドストッパー（舵角抑制手段）
２２ アクチュエータ（荷重負荷装置）
２３ サーボモータ（ピニオン駆動装置）
２４ ステアリングアッシィ（ステアリング装置）
３３ サーボモータ制御部（ピニオン駆動制御装置）
４７ ピニオントルク検出装置
５１ ピニオン駆動制御装置のＡＧＣ部（振幅制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、右最大舵角と左最大舵角との間の往復動を繰り返して、自動車など車両のステアリング装置の耐久性能を調べる耐久性能試験方法及び試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の操舵機構について、図８および図９を用いて簡単に説明する。図８は自動車の操舵機構の概略の斜視図である。図９はラックバーとラックエンドボールジョイントとの連結部付近の説明図で、（ａ）が要部外観図で、（ｂ）が（ａ）のＢ部拡大断面図である。なお、図９の（ｂ）において、ラックバーとタイロッドとを連結するボールジョイントを左側に図示している。
ステアリングホイール（所謂、ハンドル）１が取り付けられているハンドル軸２は、自在継手３などを介してピニオン４に連結されており、ステアリングホイール１を回転すると、ハンドル軸２や自在継手３などを介してピニオン４が回転する。ピニオン４に係合するラックバー６は筒状のシリンダ７に覆われているとともに、その左右両端部は各々ボールジョイント８を介してタイロッド９が連結されている。なお、ボールジョイント８付近は、シリンダ７の端部に取り付けられている蛇腹部材１０で覆われている。そして、タイロッド９にナックルアーム１１が連結され、このナックルアーム１１が車輪１２を左右に回動させる。シリンダ７の内部には、図９（ｂ）に図示するように、オイルシール１６が設けられているとともに、シリンダ７内にオイルが充填されている。そして、オイルシール１６の配置部の左側には、シリンダ７の内面に段部１７が形成されており、この段部１７がラックエンドストッパー１８の受部となっている。ラックエンドストッパー１８は筒状をしており、ラックバー６に摺動自在に嵌合しているとともに、その外周面にはリング状の突条１８ａが一体に形成されている。このラックエンドストッパー１８の突条１８ａの左側には、Ｃリング１９がシリンダ７に固定されている。この様にして、ラックエンドストッパー１８の突条１８ａは、シリンダ７の段部１７とＣリング１９との間に配置され、かつ、ラックエンドストッパー１８の先端は、突条１８ａからボールジョイント８配置側〔図９（ｂ）においては左側〕に延在している。そして、ステアリング装置であるステアリングアッシィは、上記ピニオン４、ラックバー６、シリンダ７、継手であるボールジョイント８、タイロッド９および舵角抑制手段であるラックエンドストッパー１８などで構成されており、ステアリング装置は舵角抑制手段を具備している。
【０００３】
この様にして構成されている自動車の操舵装置において、ステアリングホイール１を回転すると、ピニオン４が回転し、ラックバー６およびタイロッド９が左右に移動し、ナックルアーム１１を介して、車輪１２を左右に回動すなわち転舵する。そして、右または左に目一杯に操舵すると、ボールジョイント８がラックエンドストッパー１８に当たり、ラックエンドストッパー１８を押圧する。押圧されたラックエンドストッパー１８は段部１７側にガタ分スライドし当接し、係止される。この様に、ステアリングアッシィには左右の操舵の上限角度を規制するストッパー部材が設けられている。そのため、ピニオン４に加わるトルクは、ボールジョイント８がラックエンドストッパー１８に当接する最大舵角において急激に増大する。なお、この明細書において、舵角は中立状態からのピニオン４の回転角度の絶対値で、その向きは右側を＋、左側を−としている。
【０００４】
この様に構成されているステアリングアッシィの耐久性の試験をする際には、タイロッド９の端部に荷重負荷装置を設けるとともに、ピニオン４をサーボモータなどで回転駆動させる。このサーボモータは、図１０（ａ）に図示するような信号に追随する様に制御されている。図１０は従来のステアリングアッシィの性能試験における模式的グラフで、（ａ）がサーボモータへの入力信号のグラフ、（ｂ）がピニオントルクのグラフである。なお、図１０において、右側を＋で、左側を−で表示している。サーボモータは右側の最大舵角Ａｒまで回転し、その状態を保持時間Ｔｈの間維持し、ついで、左側に最大舵角Ａｒまで回転し、その状態を保持時間Ｔｈの間維持することを順次繰り返している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この様に、ボールジョイント８がラックエンドストッパー１８に当接し、このラックエンドストッパー１８が押圧されて段部１７に係止される最大舵角Ａｒの状態を維持していると、図１０（ｂ）に図示するように、最大舵角Ａｒにおける最大トルクＴｄが保持時間Ｔｈの間維持されることになる。ところが、実際に人間がステアリングホイール１を操作して車庫入れなどを行う際は、最大舵角Ａｒまで操舵し、この最大舵角Ａｒを保持時間Ｔｈの間維持するが、図１１（ｂ）に図示するように、最大トルクＴｄは一時的である。図１１は人間が操舵する際の模式的グラフで、（ａ）は人間が操舵の目標としている舵角のグラフ、（ｂ）がピニオントルクのグラフである。なお、図１１（ａ）は人間が意識している舵角のグラフであり、実際に測定した舵角ではない。
すなわち、最大舵角Ａｒまでの転舵時には、勢いを付けてステアリングホイール１を回転しているため、最大舵角Ａｒに達した直後は慣性により過大なトルクが出るが、それ以降は、ステアリングホイール１をそれ以上回転する必要がなくなり、力を緩めている。したがって、ピニオン４に加わるピニオントルクは低下する。そして、最大舵角Ａｒに達した時に、ボールジョイント８がラックエンドストッパー１８を押圧している。そのため、従来のステアリングアッシィ性能試験と、人間が実際に行う操舵行為とに差が生じる。したがって、性能試験の精度が低下することになる。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、試験の精度を向上させることができる車両のステアリング装置の耐久性能試験方法及び試験装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両のステアリング装置の耐久性能試験方法は、ピニオン駆動装置（２３）によりステアリング装置のピニオン（４）を回転駆動し、このピニオンの回転をラックバー（６）を介して左右のタイロッド（９）に伝達させて、右最大舵角と左最大舵角との間の往復動を繰り返させてステアリング装置の性能試験を行う車両のステアリング装置の耐久性能試験方法であって、左右の最大舵角の一方まで漸次回動し、最大舵角になると、最大舵角よりも少し小さな舵角である保持舵角まで戻して、この保持舵角を保持時間維持し、保持時間経過後、前記左右の最大舵角の他方に向かって漸次回動することを特徴としている。
【０００８】
また、ピニオンに加わるピニオントルクが最大トルク設定値になった時の舵角が、前記最大舵角となる様に振幅制御されている場合がある。
【０００９】
本発明の車両のステアリング装置の耐久性能試験装置は、ピニオンと、このピニオンに係合して往復駆動されるラックバーと、このラックバーの左右の端部に連結されている左右のタイロッドとを有するステアリング装置の性能試験を行う。そして、前記ステアリング装置のピニオンを回転駆動するピニオン駆動装置と、前記タイロッドに負荷を加える荷重負荷装置（２２）と、左右の最大舵角の一方まで漸次回動し、最大舵角になると、最大舵角よりも少し小さな舵角である保持舵角まで戻して、この保持舵角を保持時間維持し、保持時間経過後、前記左右の最大舵角の他方に向かって漸次回動させ、最大舵角になると、最大舵角よりも少し小さな舵角である保持舵角まで戻して、この保持舵角を保持時間維持し、保持時間経過後、前記左右の最大舵角の一方に向かって漸次回動させることを順次行いながら、右最大舵角と左最大舵角との間の往復動を繰り返す様に前記ピニオン駆動装置を制御するピニオン駆動制御装置（３３）とを備えている。
また、前記ピニオンに加わるピニオントルクを検出するピニオントルク検出装置（４７）が設けられ、このピニオントルク検出装置の検出したピニオントルクが最大トルク設定値になった時の舵角が、前記最大舵角となる様に振幅制御する振幅制御手段（５１）が設けられている場合がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明におけるステアリング装置の耐久性能試験方法及び試験装置の実施の一形態を説明する。図１は本発明の実施の一形態のステアリング装置の性能試験装置のブロック図である。図２は実車の舵角およびラック荷重のグラフで、（ａ）が舵角とラック荷重のグラフ、（ｂ）が舵角の時間変化のグラフ、（ｃ）がラック荷重の時間変化のグラフである。図３は正入力試験におけるグラフで、（ａ）が舵角波形発生部の出力のグラフ、（ｂ）が左側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｃ）が右側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｄ）がピニオントルクのグラフである。図４は舵角波形発生部の出力のグラフの拡大図である。図５は舵角波形発生部の出力波形の作成のフローチャートである。図６はステアリング装置の性能試験方法のフローチャートである。図７は据え切り試験におけるグラフで、（ａ）が舵角波形発生部の出力のグラフ、（ｂ）が左側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｃ）が右側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｄ）がピニオントルクのグラフである。なお、グラフにおいて、右側を＋で、左側を−で表示している。
【００１２】
ステアリングアッシィ性能試験装置は、ステアリングホイール１、車輪１２やナックルアーム１１などは設けられておらず、その代わりに、自動車の操舵装置の左右のタイロッド９にリンク２１を介して、油圧式のアクチュエータ２２が連結され、ピニオン４にダイレクトドライブ形式のサーボモータ２３が連結されている。ステアリングアッシィ２４の構造は、図８および図９と略同じ構造をしている。この荷重負荷装置としてのアクチュエータ２２および、ピニオン駆動装置としてのサーボモータ２３を制御する制御装置は、ホストコンピュータ３１と、このホストコンピュータ３１にＬＡＮで接続されている設定管理コンピュータ３２と、ホストコンピュータ３１に接続されているピニオン駆動制御装置としてのサーボモータ制御部３３およびラック荷重制御装置としてのアクチュエータ制御部３４とを備えている。アクチュエータ制御部３４は、左右のアクチュエータ２２に対して各々設けられている。
【００１３】
サーボモータ制御部３３には、舵角波形発生部４１、ＡＧＣ（Automatic Gain Control)部５１およびＡＭＣ（Automatic Mean Control)部５２が設けられ、舵角波形発生部４１から舵角信号としてのピニオン角度信号が、ＡＧＣ部５１およびＡＭＣ部５２を介して出力される。この出力信号は、Ｄ／Ａ変換部４０ａを介して舵角制御用加算部４２に入力される。そして、この舵角制御用加算部４２からの出力は、調整部４３で増幅などを行って、サーボモータ２３に入力されている。このサーボモータ２３がピニオン４を回転駆動する。そして、ピニオン４の回転量を検出するロータリーエンコーダなどからなるピニオン角度検出装置４６および、ピニオン４の軸に加わるピニオントルクを検出するピニオントルク検出装置４７が設けられている。このピニオン角度検出装置４６の出力信号は、センサ用アンプ４８で増幅され舵角制御用加算部４２に入力されるとともに、Ａ／Ｄ変換部４０ｂを介してサーボモータ制御部３３に入力される。また、ピニオントルク検出装置４７の出力信号は、センサ用アンプ４９で増幅され、Ａ／Ｄ変換部４０ｃを介して、サーボモータ制御部３３のＡＧＣ部５１およびＡＭＣ部５２に入力されている。そして、振幅制御手段としてのＡＧＣ部５１は舵角波形発生部４１からのピニオン角度信号の振幅を調整し、ＡＭＣ部５２は舵角波形発生部４１からのピニオン角度信号の平均値を調整している。このＡＧＣ部５１およびＡＭＣ部５２は同時に作動しており、サーボモータ制御部３３からは舵角波形発生部４１のピニオン角度信号をＡＧＣ部５１およびＡＭＣ部５２で調整して出力される。そして、舵角制御用加算部４２はサーボモータ制御部３３の信号とピニオン角度検出装置４６の信号との差信号をサーボモータ２３に出力している。この様にして、サーボモータ制御部３３、舵角制御用加算部４２、サーボモータ２３、ピニオン角度検出装置４６などを有する舵角制御のフィードバック制御部が構成されている。そして、サーボモータ２３は舵角波形発生部４１の出力に追随するようにピニオン角度でフィードバック制御されているとともに、ピニオントルクでＡＧＣ制御およびＡＭＣ制御され、ピニオントルクの最大値Ｐｍおよび平均値が設定された値となるように調整されている。
【００１４】
アクチュエータ制御部３４には、ラック荷重波形発生部６１、ＡＧＣ部７１およびＡＭＣ部７２が設けられ、このラック荷重波形発生部６１がラック荷重信号を、ＡＧＣ部７１およびＡＭＣ部７２を介して出力する。この出力信号は、Ｄ／Ａ変換部６０ａを介してラック荷重制御用加算部６２に入力される。そして、このラック荷重制御用加算部６２からの出力は、調整部６３で増幅などを行って、アクチュエータ２２のサーボバルブ６４に入力されている。このサーボバルブ６４によりアクチュエータ２２が駆動しタイロッド９を移動させる。そして、アクチュエータ２２の駆動量すなわちタイロッド９の移動量を検出するラック変位量検出装置６６および、アクチュエータ２２に加わる荷重すなわちラック荷重を検出するラック荷重検出装置６７が設けられている。このラック変位量検出装置６６の出力信号は、センサ用アンプ６８で増幅され、Ａ／Ｄ変換部６０ｂを介して、アクチュエータ制御部３４に入力されている。また、ラック荷重検出装置６７の出力信号は、センサ用アンプ６９で増幅されてラック荷重制御用加算部６２に入力されるとともに、Ａ／Ｄ変換部６０ｃを介してアクチュエータ制御部３４に入力される。そして、アクチュエータ制御部３４に入力されたラック荷重検出装置６７からの信号は、ＡＧＣ部７１およびＡＭＣ部７２に入力される。そして、ＡＧＣ部７１はラック荷重波形発生部６１のラック荷重信号の振幅を調整し、ＡＭＣ部７２はラック荷重波形発生部６１のラック荷重信号の平均値を調整している。このＡＧＣ部７１およびＡＭＣ部７２は同時に作動しており、アクチュエータ制御部３４からは、ラック荷重検出装置６７のラック荷重信号をＡＧＣ部７１およびＡＭＣ部７２で調整して出力される。そして、ラック荷重制御用加算部６２はアクチュエータ制御部３４の信号とラック荷重検出装置６７の信号との差信号を荷重負荷装置の入力部であるサーボバルブ６４に出力している。この様にして、アクチュエータ制御部３４、ラック荷重制御用加算部６２、サーボバルブ６４、ラック荷重検出装置６７などを有するラック荷重制御のフィードバック制御部が構成されている。そして、アクチュエータ２２はラック荷重波形発生部６１の出力に追随するようにラック荷重でフィードバック制御されているとともに、このラック荷重でＡＧＣ制御およびＡＭＣ制御され、ラック荷重の最大値および平均値が設定された値となるように調整されている。
【００１５】
この様に構成されているステアリングアッシィ性能試験装置で、耐久性などの性能試験を行う際には、前もって、実車のデータを入手する。停車している実車のステアリングホイール１を回転させて、右最大舵角Ａｍと左最大舵角−Ａｍとの間で往復動し、ラックバー６の両端部に加わるラック荷重を検出する。その際の舵角の時間変化を図２（ｂ）のグラフに、左側のラック荷重の時間変化を図２（ｃ）のグラフに、また、舵角と左側のラック荷重との関係を図２（ａ）のグラフ（すなわち、リサージュ波形図）に各々図示している。この図２（ｃ）のグラフから、ラック荷重の最大値Ｂｍ（圧縮側または引っ張り側の向きに関係なく荷重の絶対値の最大値）を得る。
【００１６】
そして、ステアリングアッシィ性能試験方法には正入力試験と据え切り試験とがある。この両試験において、アクチュエータ２２がタイロッド９を介してラックバー６に加えるラック荷重が異なっている。その詳細は後述するが、正入力試験においては、ラック荷重が圧縮側の最大値Ｂｍと引っ張り側の最大値Ｂｍとの間を往復動する矩形波形となっている。一方、据え切り試験では、図２（ｃ）のグラフに基づいて、整形された波形となっている。
【００１７】
また、正入力試験および据え切り試験において、舵角の時間変化は同じである。舵角波形発生部４１は、図３（ａ）、図４および図７（ａ）のグラフに図示する時間変化の波形を出力している。すなわち、右側の設定された第２の舵角である最大舵角Ａ０（以下、最大舵角Ａ０と称する）まで一定の傾斜ｂで増大し、最大舵角Ａ０に達すると、小さな角度ａ戻る。この下げ幅である角度ａの移動時間はｔａである。そして、保持舵角（設定された第１の舵角）である舵角（以下、保持舵角と称する）（Ａ０−ａ）を保持時間Ｔｈ維持している。この保持時間Ｔｈ経過後、左側の最大舵角−Ａ０まで一定の傾斜ｂで減少し、最大舵角−Ａ０に達すると、角度ａ戻る。この下げ幅である角度ａの移動時間はｔａである。そして、保持舵角である舵角−（Ａ０−ａ）を保持時間Ｔｈ維持している。この保持時間Ｔｈ経過後、右側の最大舵角Ａ０に向かって傾斜ｂで増大する。これを繰り返している。
【００１８】
この舵角波形発生部４１の出力波形の作成のフローチャートを図５で簡単に説明する。ステップ１において、出力波形信号としての舵角信号Ｙに傾斜ｂを加算し、新しい舵角信号Ｙとする。なお、舵角信号Ｙの初期値は所定の値（たとえば、０）とする。ついで、ステップ２において、舵角信号Ｙが最大舵角Ａ０か否かを判定し、最大舵角Ａ０でない場合には、ステップ１に戻り、傾斜ｂを加算する。一方、最大舵角Ａ０になった場合には、ステップ３に行く。ステップ３において、舵角信号Ｙから傾斜ｄ（ａ÷ｔａ）を減算し、新しい舵角信号Ｙとし、ステップ４に行く。ステップ４において、移動時間ｔａが経過したか否かを判定し、経過していない場合には、ステップ３に戻り、傾斜ｄを減算する。一方、移動時間ｔａが経過した場合には、ステップ５に行く。ステップ５において、舵角信号Ｙは保持舵角Ａ０−ａとなっている。そして、保持時間Ｔｈが経過したか否かを判定し、経過していない場合には、ステップ５に戻り、舵角信号Ｙを維持する。一方、保持時間Ｔｈが経過した場合には、ステップ６に行く。ステップ６において、舵角信号Ｙに傾斜ｂを減算し、新しい舵角信号Ｙとする。ついで、ステップ７において、舵角信号Ｙが左側の最大舵角−Ａ０か否かを判定し、最大舵角−Ａ０でない場合には、ステップ６に戻り、傾斜ｂを減算する。一方、最大舵角−Ａ０になった場合には、ステップ８に行く。ステップ８において、舵角信号Ｙから傾斜ｄを加算し、新しい舵角信号Ｙとし、ステップ９に行く。ステップ９において、移動時間ｔａが経過したか否かを判定し、経過していない場合には、ステップ８に戻り、傾斜ｄを加算する。一方、移動時間ｔａが経過した場合には、ステップ１０に行く。ステップ１０において、舵角信号Ｙは保持舵角−（Ａ０−ａ）となっている。そして、保持時間Ｔｈが経過したか否かを判定し、経過していない場合には、ステップ１０に戻り、舵角信号Ｙを維持する。一方、保持時間Ｔｈが経過した場合には、ステップ１に行く。この様にして作成された波形は、右側の最大舵角Ａ０と左側の最大舵角−Ａ０との間を往復するとともに、この往復動の最中に最大舵角に達すると、保持舵角に戻り、この保持舵角を保持時間Ｔｈ維持した後に、反対側の最大舵角に向かって移動している。この波形データは、ホストコンピュータ３１で１周期分作成され、データファイルに保存される。
【００１９】
また、正入力試験の際には、図３（ｂ）に図示するように、左側のラック荷重波形発生部６１の出力波形は、舵角信号Ｙの右回転時の保持時間Ｔｈ経過までは、ラック荷重の圧縮側の最大値−Ｂｍを維持する。保持時間Ｔｈの経過後、ラック波形の立ち上がり時間Ｔｒで引っ張り側の最大値Ｂｍまで移行する。そして、舵角信号Ｙの左回転時の保持時間Ｔｈ経過までは、ラック荷重の引っ張り側の最大値Ｂｍを維持する。保持時間Ｔｈの経過後、ラック波形の立ち上がり時間Ｔｒで圧縮側の最大値−Ｂｍまで移行する。一方、右側のラック荷重波形発生部６１の出力波形は、図３（ｃ）に図示するように、左側のラック荷重波形発生部６１の圧縮側と引っ張り側とを反転させた出力波形となっている。これらの出力波形はホストコンピュータ３１で１周期分作成され、データファイルに保存される。
【００２０】
次に、試験全体のフローを図６のフローチャートに基づいて説明する。まず最初に、ステップ２１において、設定管理コンピュータ３２で条件を入力し、試験条件を設定する。正入力試験の場合には、保持時間Ｔｈおよび移動時間ｔａが設けられていない状態での左側最大舵角から右側最大舵角に移行するまでに要する時間Ｔｖ／２、最大舵角Ａ０、下げ幅角度ａ、移動時間ｔａ、ピニオントルク最大値Ｐｍ、保持時間Ｔｈ、ラック荷重の最大値Ｂｍ、立ち上がり時間Ｔｒを設定する。また、ラック荷重平均値およびピニオントルク平均値は所定の値（たとえば、０）に設定される。なお、最大トルク設定値（所定のピニオントルク）であるピニオントルク最大値Ｐｍはストッパーに衝突している際、すなわち、ボールジョイント８が舵角抑制手段であるラックエンドストッパー１８を押圧している際の値を設定する。もちろん、前記ラックエンドストッパー１８の代わりに、任意のストローク位置で別途ストッパーを用いて良く、これに伴い前記最大舵角Ａ０も、適宜変更されて良い。なお、Ｔｖは、保持時間Ｔｈおよび移動時間ｔａが設けられていない状態での左側最大舵角から右側最大舵角そして左側最大舵角に戻るのに要する時間〔すなわち、保持時間Ｔｈおよび移動時間ｔａが設けられていない状態での往復周期（以下、「保持時間を含まない往復周期Ｔｖ」と呼ぶ）である。また、Ｔは、保持時間Ｔｈおよび移動時間ｔａが設けられている状態での左側最大舵角から右側最大舵角そして左側最大舵角に戻るのに要する時間（すなわち、保持時間Ｔｈおよび移動時間ｔａが設けられている状態での往復周期）である。
【００２１】
この様にして、試験条件が設定されると、この設定値が設定管理コンピュータ３２からホストコンピュータ３１に転送され、ホストコンピュータ３１で前述のように舵角波形発生部４１およびラック荷重波形発生部６１の出力波形を作成し、データファイルに保存する。なお、傾斜ｂは（２×Ａ０）÷（Ｔｖ／２）で計算される。データファイルに保存された出力波形のデータは、舵角波形発生部４１およびラック荷重波形発生部６１が逐次読み出して出力し、１周期分の読み出しが終了すると、再度１周期分を読み出して出力することを繰り返す。そして、サーボモータ制御部３３はピニオン４を舵角でフィードバック制御を行い、舵角波形発生部４１の出力信号である舵角信号に追随してサーボモータ２３が回転する。また、アクチュエータ制御部３４はアクチュエータ２２をラック荷重でフィードバック制御を行い、ラック荷重波形発生部６１の出力信号であるラック荷重信号に追随してアクチュエータ２２がタイロッド９に荷重を加える。そして、ステップ２２に行く。
【００２２】
ステップ２２において、ラック荷重検出装置６７の検出するラック荷重の振幅が、設定値すなわちラック荷重の最大値Ｂｍになっているかを判定し、なっていない場合には、ステップ２３に行き、ＡＧＣ部７１がラック荷重波形発生部６１の出力の振幅を増減して調整する。なお、アクチュエータ２２はラック荷重でフィードバック制御されているので、本来は略一致するはずであるが、ラック荷重波形発生部６１から出力されたラック荷重信号と、ラック荷重検出装置６７が検出するラック荷重には微妙にズレが発生し、振幅に誤差が生じる。この振幅の誤差を調整している。
【００２３】
ついで、ステップ２４において、ラック荷重検出装置６７の検出するラック荷重の平均値が設定値（たとえば、０）になっているかを判定し、なっていない場合には、ステップ２５に行き、ＡＭＣ部７２がラック荷重波形発生部６１の出力の平均値を増減して調整する。
【００２４】
ついで、ステップ２６において、ピニオントルク検出装置４７の検出するピニオントルクの振幅が設定されたピニオントルク最大値Ｐｍになっているかを判定し、なっていない場合には、ステップ２７に行き、ＡＧＣ部５１が舵角波形発生部４１の出力の振幅を増減して調整する。なお、稼働初期において、ピニオン４に大きなトルクがかからないように、ＡＧＣ部５１は初期においては、舵角波形発生部４１の出力波形の振幅を小さめに調整している。
【００２５】
ついで、ステップ２８において、ピニオントルク検出装置４７の検出するピニオントルクの平均値が設定値（たとえば、０）になっているかを判定し、なっていない場合には、ステップ２９に行き、ＡＭＣ部５２が舵角波形発生部４１の出力の平均値を増減して調整する。
【００２６】
この様にして、調整が終了すると、ステップ３０において、本試験を開始する。この本試験の際にも、ＡＧＣ部５１，７１およびＡＭＣ部５２，７２の調整は行われ、Ｃリング１９やラックエンドストッパー１８などの部材の消耗などによるラック荷重やピニオントルクの変動を防止している。
【００２７】
次に、据え切り試験の場合には、舵角に関しては正入力試験と同じであり、一方、ラック荷重は実車試験に合わせて設定される。このラック荷重波形発生部６１から出力されるラック荷重の出力波形信号は、舵角波形発生部４１の出力波形信号から、図２（ａ）の舵角とラック荷重とのグラフに基づいて決定される。したがって、据え切り試験の左側のラック荷重の信号は、図７（ｂ）に図示する様に、図２（ｃ）に図示する左側のラック荷重のグラフと略同じになるが、保持時間Ｔｈの間は、ラック荷重は変動せずに一定に維持されている。そして、左側のラック荷重波形発生部６１の出力波形として、図７（ｂ）に図示する左側のラック荷重のグラフのデータを作成しデータファイルに保存され、一方、右側のラック荷重波形発生部６１の出力波形として、図７（ｃ）に図示する右側のラック荷重のグラフのデータを作成しデータファイルに保存される。
【００２８】
据え切り試験における試験条件の設定は、設定管理コンピュータ３２で行われ、保持時間を含まない往復周期Ｔｖの半周期Ｔｖ／２、最大舵角Ａ０、下げ幅角度ａ、移動時間ｔａ、ピニオントルク最大値Ｐｍ、保持時間Ｔｈおよび、図２（ａ）の舵角とラック荷重との関係を示すグラフが設定される。そして、ホストコンピュータ３１はこの設定値から、図７（ｂ）に図示する左側のラック荷重のグラフに示す波形の１周期のデータ、および、図７（ｃ）に図示する右側のラック荷重のグラフに示す波形の１周期のデータを作成し、データーファイルに保存する。また、ホストコンピュータ３１は、ラック荷重平均値およびラック荷重振幅値を、図７（ｂ）に図示する左側のラック荷重のグラフのデータ、および、図７（ｃ）に図示する右側のラック荷重のグラフのデータから演算し、ＡＭＣ部７２およびＡＧＣ部７１に各々設定する。また、ピニオントルク平均値は所定の値（たとえば、０）に設定される。なお、ピニオントルク最大値Ｐｍはストッパーに衝突している際、すなわち、ボールジョイント８がラックエンドストッパー１８を押圧している際の値を設定する。そして、傾斜ｂは（２×Ａ０）÷（Ｔｖ／２）で計算される。
試験条件が設定された以降のフローは、正入力試験と略同じである。
【００２９】
そして、正入力試験および据え切り試験の何れにおいても、ピニオントルクは図３（ｄ）および図７（ｄ）に図示するように、最大舵角Ａ０時に最大トルクＰｍになるが、速やかに低下しており、保持時間Ｔｈの間も最大トルクＰｍよりも小さな値となっている。したがって、人間が操舵した時と同様な作動となっている。このステアリングアッシィ性能試験により、ラックエンドストッパー１８、段部１７やＣリング１９などの信頼性を検証することができる。
【００３０】
前述のように、舵角波形発生部４１などを具備するピニオン駆動制御装置（サーボモータ制御部３３）は、ピニオン４を右側の最大舵角まで漸次回動させる手段と、右側の最大舵角に達した後、移動時間の間に下げ幅である小角度戻して右側の保持舵角とする手段と、この右側の保持舵角を保持時間維持する手段と、この保持時間経過後、左側の最大舵角まで漸次回動させる手段と、左側の最大舵角に達した後、移動時間の間に下げ幅である小角度戻して左側の保持舵角とする手段と、この左側の保持舵角を保持時間維持する手段と、この保持時間経過後、右側の最大舵角まで漸次回動させる手段と、上記右側の最大舵角と左側の最大舵角との往復動を繰り返させる手段とを備えている。
また、ピニオン駆動装置のＡＧＣ部５１は、ピニオンに加わるピニオントルクが最大トルク設定値になった時の舵角が、前記最大舵角となる様に振幅制御する手段であり、ＡＭＣ部５２は、ピニオンに加わるピニオントルクの平均値が設定値となる様に、前記右側の最大舵角と左側の最大舵角との往復動の振幅の平均値を制御する手段である。
ラック荷重負荷制御装置（アクチュエータ制御部３４）は、ラックバーにラック荷重を負荷する荷重負荷装置（アクチュエータ２２）を制御しており、矩形波形のラック荷重をラックバーに加える手段を備えている。また、実車試験で得た舵角とラック荷重との関係を示すデータに基づいて、ピニオンの回転量に応じたラック荷重をラックバーに加える手段を備えている。
さらに、ラック荷重負荷制御装置のＡＧＣ部７１は、前記荷重負荷装置が加えるラック荷重の振幅が、予め設定された設定値となる様に振幅制御する手段であり、ＡＭＣ部７２は、前記荷重負荷装置が加えるラック荷重の平均値が、予め設定された値となる様に制御する手段である。
この様に、ステアリングアッシィ性能試験装置は、上記手段以外にも、実行される各作用に対応して各々、作用を実行する手段が、作用を行う各構成要素に設けられている。また、保持舵角は、舵角抑制手段すなわちラックエンドストッパー１８が作動し始める舵角の近辺の舵角になるように設定されている。
【００３１】
なお、ラック荷重負荷装置は、ラック荷重を負荷することができるならば、その構成を適宜変更することが可能で、油圧アクチュエータ以外の構成でも可能である。また、ピニオン駆動装置は、ピニオンを回動することができるならば、その構成を適宜変更することが可能で、サーボモータ以外の構成でも可能である。そして、保持時間を含まない往復周期Ｔｖなどは適宜変更可能である。その際には、図２（ａ）に図示する舵角とラック荷重との関係を示すグラフのデータは、保持時間を含まない往復周期Ｔｖ毎に取得することが好ましい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、左右の最大舵角の一方まで漸次回動し、最大舵角になると、最大舵角よりも少し小さな舵角である保持舵角まで戻して、この保持舵角を保持時間維持し、保持時間経過後、前記左右の最大舵角の他方に向かって漸次回動している。そして、最大舵角ではピニオントルクが急激に増大して最大値となるが、舵角が少し戻るので、ピニオントルクが減少している。したがって、人間が車庫入れなどの際に最大舵角まで操舵した時と同じ様な作動となり、試験時にステアリング装置に加わる負荷を、実際の値に近づけることができる。その結果、ステアリング装置の性能試験の精度を向上させることができる。
【００３３】
また、ピニオンに加わるピニオントルクが最大トルク設定値になった時の舵角が、前記最大舵角となる様に振幅制御されている場合には、ピニオンに加わるトルクの振幅を、長期間の試験の最中において、略一定に維持することができる。したがって、ステアリング装置の部品に磨耗などが生じても、略一定の負荷をステアリング装置に加えることができる。その結果、ステアリング装置の性能試験の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の一形態のステアリング装置の性能試験装置のブロック図である。
【図２】図２は実車の舵角およびラック荷重のグラフで、（ａ）が舵角とラック荷重のグラフ、（ｂ）が舵角の時間変化のグラフ、（ｃ）がラック荷重の時間変化のグラフである。
【図３】図３は正入力試験におけるグラフで、（ａ）が舵角波形発生部の出力のグラフ、（ｂ）が左側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｃ）が右側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｄ）がピニオントルクのグラフである。
【図４】図４は舵角波形発生部の出力のグラフの拡大図である。
【図５】舵角波形発生部の出力波形の作成のフローチャートである。
【図６】図６はステアリング装置の性能試験方法のフローチャートである。
【図７】図７は据え切り試験におけるグラフで、（ａ）が舵角波形発生部の出力のグラフ、（ｂ）が左側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｃ）が右側のタイロッドに加わるラック荷重のグラフ、（ｄ）がピニオントルクのグラフである。
【図８】図８は自動車の操舵機構の概略の斜視図である。
【図９】図９はラックバーとラックエンドボールジョイントとの連結部付近の説明図で、（ａ）が要部外観図で、（ｂ）が（ａ）のＢ部拡大断面図である。
【図１０】図１０は従来のステアリングアッシィの性能試験における模式的グラフで、（ａ）がサーボモータへの入力信号のグラフ、（ｂ）がピニオントルクのグラフである。
【図１１】図１１は人間が操舵する際の模式的グラフで、（ａ）は人間が操舵の目標としている舵角のグラフ、（ｂ）がピニオントルクのグラフである。
【符号の説明】
４ ピニオン
６ ラックバー
９ タイロッド
１８ ラックエンドストッパー（舵角抑制手段）
２２ アクチュエータ（荷重負荷装置）
２３ サーボモータ（ピニオン駆動装置）
２４ ステアリングアッシィ（ステアリング装置）
３３ サーボモータ制御部（ピニオン駆動制御装置）
４７ ピニオントルク検出装置
５１ ピニオン駆動制御装置のＡＧＣ部（振幅制御手段）
Claims (4)
- ピニオン駆動装置によりステアリング装置のピニオンを回転駆動し、このピニオンの回転をラックバーを介して左右のタイロッドに伝達させて、右最大舵角と左最大舵角との間の往復動を繰り返させてステアリング装置の性能試験を行う車両のステアリング装置の耐久性能試験方法であって、
左右の最大舵角の一方まで漸次回動し、最大舵角になると、最大舵角よりも少し小さな舵角である保持舵角まで戻して、この保持舵角を保持時間維持し、保持時間経過後、前記左右の最大舵角の他方に向かって漸次回動することを特徴としている車両のステアリング装置の耐久性能試験方法。 - 前記ピニオンに加わるピニオントルクが最大トルク設定値になった時の舵角が、前記最大舵角となる様に振幅制御されていることを特徴としている請求項１記載の車両のステアリング装置の耐久性能試験方法。
- ピニオンと、このピニオンに係合して往復駆動されるラックバーと、このラックバーの左右の端部に連結されている左右のタイロッドとを有するステアリング装置の性能試験を行う車両のステアリング装置の耐久性能試験装置において、
前記ステアリング装置のピニオンを回転駆動するピニオン駆動装置と、
前記タイロッドに負荷を加える荷重負荷装置と、
左右の最大舵角の一方まで漸次回動し、最大舵角になると、最大舵角よりも少し小さな舵角である保持舵角まで戻して、この保持舵角を保持時間維持し、保持時間経過後、前記左右の最大舵角の他方に向かって漸次回動させ、最大舵角になると、最大舵角よりも少し小さな舵角である保持舵角まで戻して、この保持舵角を保持時間維持し、保持時間経過後、前記左右の最大舵角の一方に向かって漸次回動させることを順次行いながら、右最大舵角と左最大舵角との間の往復動を繰り返す様に前記ピニオン駆動装置を制御するピニオン駆動制御装置とを備えていることを特徴とする車両のステアリング装置の耐久性能試験装置。 - 前記ピニオンに加わるピニオントルクを検出するピニオントルク検出装置が設けられ、
このピニオントルク検出装置の検出したピニオントルクが最大トルク設定値になった時の舵角が、前記最大舵角となる様に振幅制御する振幅制御手段が設けられていることを特徴としている請求項３記載の車両のステアリング装置の耐久性能試験装置。
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