(57)【要約】【課題】  減衰制御成分を大きくしすぎることによる粘性感を小さくし、もって操舵力が重いフィーリングをドライバに与えないようにしたステアリング装置を提供する。【解決手段】  ステアリング装置１は、ステアリングシャフト１１を備えており、ステアリングシャフト１１には、回転部材１２が設けられている。回転部材１２は、抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅを有しており、粘性流体１４が充填されたケース１３に収容されている。回転部材１２は、ステアリングシャフト１１と同軸状に回転し、ステアリングシャフト１１の回転に伴い、回転部材がケース１３内で回転する際、抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅが粘性流体１４から粘性抵抗を受けて減衰成分を与える。【選択図】  図１
2006224818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフトを備え、前記ステアリングホイールの操作で回転させられる前記ステアリングシャフトの回転によって転舵輪を転舵させるステアリング装置において、
前記ステアリングシャフトと同軸状に回転する抵抗プレートが前記ステアリングシャフトに取り付けられ、
前記抵抗プレートは、粘性流体が充填されたケース内に収容されていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記ステアリングホイールが中立位置となったときに、前記ケースにおける前記抵抗プレートが位置する部位に、前記ケースと前記抵抗プレートとの間を拡幅する切欠き部が形成されている請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
操舵補助力を付与する電動モータが前記ステアリングシャフトに接続されており、
前記ステアリングシャフトにおける前記電動モータが取り付けられている位置よりも、前記ステアリングホイール側に、前記抵抗プレートが取り付けられている請求項１または請求項２に記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング装置に係り、特に、車両におけるステアリングの操舵フィーリングの改善を図ったステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両で用いられるステアリング装置においては、システムの安定化や逆入力振動を抑制するために、ステアリングシャフトに減衰成分を持たせている。このような減衰成分を持たせるために、従来のステアリング装置では、たとえばラックガイドのエンドブッシュに摩擦機構を設け、この摩擦機構の摩擦力によって減衰成分を生成している。また、ステアバイワイヤを用いたステアリング装置では、特開平１−１５３３７９号公報に開示されるように、ダンピング機構を設けて減衰成分を付与するものもある。
【０００３】
さらに、操舵補助力を付与する電動モータを備える、いわゆる電動パワーステアリング装置においては、このような減衰成分を与えるものとして、特開２００２−１６６８４４号公報に開示された電動パワーステアリング装置の制御装置がある。この電動パワーステアリング装置の制御装置は、車速、操舵トルク、および操舵角速度に応じたダンパ電流を電動モータに出力し、ハンドルが回転する方向と逆方向にダンパ電流を加えるダンパ補償手段を有している。このダンパ電流を電動モータに加えることにより、ステアリングシャフトに減衰成分を持たせ、システムの安定化や逆入力振動を抑制している。
【特許文献１】特開平１−１５３３７９号公報
【特許文献２】特開２００２−１６６８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に開示されたステアリング装置においては、減衰成分を付与するためのダンピング機構を設けている。このダンピング機構は一般的に大型のものであるために、ダンピング機構を設けると、ステアリング装置自体が大型化してしまうという問題がある。特に、電動パワーステアリング装置では、大型のダンピング機構を設けること自体が困難となるものである。
【０００５】
また、上記特許文献２に開示された電動パワーステアリング装置の制御装置では、電動モータにダンパ電流を加えている。しかし、振動を抑制するために大きな、減衰制御成分が必要となり、ダンパ電流を大きくしすぎると、粘性的で重いフィーリングの操舵力となってしまう場合があるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、大型のダンピング機構を設けることなく、ステアリングシャフトに減衰成分を与えて、振動を好適に抑制することができるステアリング装置を提供することにある。また、他の課題は、減衰制御成分を大きくしすぎることによる粘性感を小さくし、操舵力が重いフィーリングをドライバに与えないようにした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】
【０００７】
上記課題を解決した本発明に係るステアリング装置は、ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフトを備え、ステアリングホイールの操作で回転させられるステアリングシャフトの回転によって転舵輪を転舵させるステアリング装置において、ステアリングシャフトと同軸状に回転する抵抗プレートがステアリングシャフトに取り付けられ、抵抗プレートは、粘性流体が充填されたケース内に収容されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係るステアリング装置においては、ステアリングシャフトと同軸状に回転する抵抗プレートがステアリングシャフトに取り付けられており、この抵抗プレートは、粘性流体が充填されたケース内に収容されている。このため、大型のダンピング機構を設けることなく、ステアリングシャフトに減衰成分を付与することができ、振動を好適に抑制することができる。また、減衰成分を付与するにあたり、粘性流体を充填したケース内に抵抗プレートを収容している。粘性流体を充填したケース内に抵抗プレートを収容した場合、ステアリングと同時に回転する抵抗プレートの回転速度が早い場合の外乱に対しては減衰抵抗を発生するが、ステアリングを操作する場合のゆっくりした回転の操舵に対して重くなることがない。したがって、減衰制御成分を大きくしすぎることによる粘性感を小さくし、操舵力が重いフィーリングをドライバに与えないようにすることができる。
【０００９】
ここで、ステアリングホイールが中立位置となったときに、ケースにおける抵抗プレートが位置する部位に、ケースと抵抗プレートとの間を拡幅する切欠き部が形成されている態様とすることができる。
【００１０】
このように、ステアリングホイールが中立位置となったときに、ケースにおける抵抗プレートが位置する部位に切欠き部が形成されていることにより、ステアリングホイールが中立位置となったときに操舵力が軽くなる。したがって、車両が直進状態であるときに運転者が旋回を意図してステアリングホイールを回転させ始める際に操舵力が重いフィーリングとなることを防止することができる。
【００１１】
また、操舵補助力を付与する電動モータがステアリングシャフトに接続されており、ステアリングシャフトにおける電動モータが取り付けられている位置よりも、ステアリング側に、抵抗プレートが取り付けられている態様とすることもできる。
【００１２】
油圧によってステアリングに操舵補助力を付与するいわゆる油圧式パワーステアリング装置では、油圧部分によって減衰成分を与えることができるので、電動モータによって操舵補助力を付与するいわゆる電動パワーステアリング装置では、油圧式パワーステアリング装置のような油圧部分が存在しない。このため、ステアリングシャフトに取り付けられた抵抗プレートを粘性流体が充填されたケース内に収容することで、減衰成分を付与することが有効となる。特に、この抵抗プレートが電動モータよりもステアリング側に取り付けられていることにより、電動モータによって生じる振動に対しても、減衰成分を付与することができ、
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るステアリング装置によれば、大型のダンピング機構を設けることなく、ステアリングシャフトに減衰成分を与えることができる。また、減衰制御成分を大きくしすぎることによる粘性感を小さくし、操舵力が重いフィーリングをドライバに与えないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の要素については極力同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は、本発明の第一の実施形態に係るステアリング装置の要部正断面図、図２は、図１のII−II線断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係るステアリング装置１は、ステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１の一端部には、図示しないステアリングホイールが取り付けられており、ステアリングホイールの操作でステアリングシャフト１１が回転させられる。また、ステアリングシャフト１１には、ステアリングシャフト１１と同軸状に回転する回転部材１２が取り付けられている。
【００１６】
回転部材１２は、図２に示すように、ステアリングシャフト１１に圧入される円筒部材１２Aを備えており、円筒部材１２Aの周囲に、互いに等間隔で離間して配置された４枚の抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅが取り付けられている。円筒部材１２Ａがステアリングシャフト１１に圧入されることから、回転部材１２は、ステアリングシャフト１１と同軸状に回転する。
【００１７】
４枚の抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅのうち、隣接する第一抵抗プレート１２Ｂおよび第二抵抗プレート１２Ｃを比較すると、第一抵抗プレート１２Ｂの幅は、第二抵抗プレート１２Ｃの幅よりも狭くされている。さらに、第一抵抗プレート１２Ｂに対向する位置に配置された第三抵抗プレート１２Ｄの幅は、第一抵抗プレート１２Ｂの幅と同一とされており、第二抵抗プレート１２Ｂに対向する位置に配置された第四抵抗プレート１２Ｅの幅は、第二抵抗プレート１２Ｃの幅と同一とされている。
【００１８】
また、ステアリング装置１は、ケース１３を備えている。ケース１３には、ステアリングシャフト１１が貫通するとともに、ステアリングシャフト１１に圧入された回転部材１２が収容されている。ケース１３には、グリースやオイルなどの粘性流体１４が充填されており、ステアリングシャフト１１とともに回転部材１２がケース１３内で回転する際には、抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅが粘性流体１４の粘性抵抗を受けながら回転する。また、第一，第三抵抗プレート１２Ｂ，１２Ｄは、第二，第四抵抗プレート１２Ｃ，１２Ｅよりも小さくされている。このため、第一，第三抵抗プレート１２Ｂ，１２Ｄとケース１３の内側面との間の隙間量は、第二，第四抵抗プレート１２Ｃ，１２Ｅとケース１３の内側面との間の隙間量よりも小さくされている。
【００１９】
また、ケース１３におけるステアリングシャフト１１が貫通する部位には、オイルシールなどのシール部材１５が設けられている。このシール部材１５により、ケース１３とステアリングシャフト１１との隙間からの粘性流体１４の漏洩を防止している。
【００２０】
さらに、図２に示すように、ケース１３の内側面における回転部材１２を挟んで対向する位置には、切欠き部１３Ａが形成されている。この切欠き部１３Ａは、ステアリングシャフト１１に取り付けられたステアリングホイールが中立位置にあるときに、回転部材１２における対向する２枚の抵抗プレート１２Ｂ，１２Ｄが対応する位置に形成されている。この切欠き部１３Ａにより、切欠き部１３Ａが形成された位置における抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅとケース１３との間が拡幅されている。
【００２１】
ステアリングシャフト１１の下端部には、ピニオンギア１６が取り付けられており、ピニオンギア１６は、ステアリングシャフト１１の回転に伴って回転する。また、ピニオンギア１６には、ラックバー１７におけるラック歯１７Ａが噛み合っている。ピニオンギア１６が回転すると、ピニオンギア１６に噛み合うラック歯１７Ａにより回転運動が直線運動に変換され、ラックバー１７がピニオンギア１６の回転方向に応じた左右方向に移動する。
【００２２】
また、ラックバー１７はスプリング１８によってピニオンギア１６の方向に付勢されている。このスプリング１８による付勢力により、ピニオンギア１６に対してラックバー１７のラック歯１７Ａが確実に噛み合うようにされている。これらのピニオンギア１６、ラックバー１７、およびスプリング１８等によってラックアンドピニオン機構が構成されている。
【００２３】
ラックバー１７の両端部には、図示しないタイロッド、ナックルアームなどを介して車輪がそれぞれ取り付けられている。そして、運転者がステアリングホイールを操作することによって、ステアリングシャフト１１が回転すると、この回転運動がラックアンドピニオン機構を介して直線運動に変換され、車輪が転舵される。
【００２４】
以上の構成を有する本実施形態に係るステアリング装置の作用について説明する。
【００２５】
本実施形態に係るステアリング装置１においては、運転者が旋回を意図してステアリングホイールを回転させると、ステアリングホイールの回転がステアリングシャフト１１に伝達され、ラックアンドピニオン機構を介して車輪が転舵する。この車輪の転舵によって車両が旋回する
また、本実施形態に係るステアリング装置１では、ステアリングシャフト１１に回転部材１２が設けられ、回転部材１２は、粘性流体１４が充填されたケース１３内に収容されている。このように、粘性流体１４が充填されたケース１３内で回転部材１２が回転することにより、回転部材１２における抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅには、回転速度に比例する回転方向への粘性抵抗が発生する。ただし、この粘性抵抗の大きさは、ステアリングシャフト１１に取り付けられた回転部材１２の回転速度（回転角速度）によって変動する。
【００２６】
図３に実線示すように、ステアリングシャフト１１の回転角速度が大きくなく、ゆっくりした操舵では、粘性流体の圧力は静圧のままとなることから、粘性抵抗による減衰抵抗力がほとんど発生しない。このため、操舵力を大きくすることはなく、しかも微振動を抑制した滑らかな操舵フィーリングを得ることができる。なお、図３には、ケース１３内以外で発生する摺動クーロン摩擦力の量を破線で示している。
【００２７】
一方、粘性流体１４によって発生する粘性抵抗は、回転角速度が大きくなるほど大きくなる。車輪からの逆入力では、回転角速度が大きくなることから、回転部材１２には、粘性流体１４からの粘性抵抗が大きく働き、車輪から逆入力される微振動を好適に抑制することができる。
【００２８】
このような粘性抵抗の大きさの調整は、抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅとケース１３との間の隙間量、抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅの大きさ、粘性流体の粘度などによって調整することができる。
【００２９】
また、本実施形態に係るステアリング装置１では、ステアリングホイールが中立位置にあり、車両が直進する方向に車輪が向いている際に、抵抗プレート１２Ｂ，１２Ｄが位置するケース１３の内面側に切欠き部１３Ａが形成されている。したがって、運転者が旋回を意図してステアリングホイールを回転させ始める際には、減衰を小さくすることができ、操舵力が重いフィーリングとなることを好適に防止することができる。
【００３０】
また、上記実施形態では、ステアリングシャフト１１が一回りすると、ステアリングホイールが中立となる場合と同じ位置に戻ってくる。ステアリングホイールが中立となる位置と同じ位置に戻ると、第一，第三抵抗プレート１２Ｂ，１２Ｄがケース１３における霧欠き部１３Ａに対応する位置に再び配置され、抵抗が小さくなるように変動し、操舵力の安定感が若干低くなる。ただし。このような抵抗の変動は大きな操舵角度域によって生じるものであり、ステアリング装置が電動モータによって操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置である場合などには、抵抗の変動よりも操舵補助力の方がはるかに大きくなる。したがって、抵抗の変動による操舵力の低下はほとんど感じないものとなる。
【００３１】
また、本実施形態に係るステアリング装置１における回転部材１２には、第一，第三抵抗プレート１２Ｂ，１２Ｄのほかに、およそ９０度の位相差をもった位置に第二，第四抵抗プレート１２Ｃ，１２Ｅが設けられている。これらの第二，第四抵抗プレート１２Ｃ，１２Ｅが設けられていることにより、それぞれの抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅが切欠き部１３Ａに対応する位置を通過する際に、抵抗に変動が生じることから、それぞれの抵抗プレートによる抵抗変動の大きさと位相が異なるので、変動を低減することができる。
【００３２】
特に、第二，第四抵抗プレート１２Ｃ，１２Ｅは、第一，第三抵抗プレート１２Ｂ，１２Ｄよりも大きくされている。このため、各抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅによる抵抗変動の大きさおよび位相が異なることから、抵抗の変動を低減することができる。たとえば、回転部材１２の回転速度が一定である条件の下、第一，第三抵抗プレート１２Ｂ，１２Ｄによる抵抗が図４の折れ線Ｌ１に示す変化を示し、第二，第四抵抗プレート１２Ｃ，１２Ｅによる抵抗が図４の折れ線Ｌ２に示す変化を示すとする。この場合、各抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅによる抵抗の変化は、図４に示す折れ線Ｌ３のようになる。図４の折れ線Ｌ３から分かるように、４枚の抵抗プレート１２Ｂ〜１２Ｅを用いた場合の抵抗の変化は、第一，第三抵抗プレート１２Ｂ，１２Ｄのみを設けた場合の抵抗の変化よりも小さくなっている。このように、第二，第四抵抗プレート１２Ｃ，１２Ｅをも設けることにより、抵抗の変動を小さくすることができ、もって抵抗の変動による操舵力の増減を抑制することができる。
【００３３】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。本実施形態では、上記第一の実施形態と比較して、回転部材１２を収容するケースの態様が主に異なっている。
【００３４】
本実施形態に係るステアリング装置においては、図５および図６に示すように、ケース２０には、内側面におけるきり欠き部は形成されておらず、上面および下面に切欠き部２１が形成されている。この点で、上記第一の実施形態と主に異なっている。
【００３５】
切欠き部２１は、ステアリングホイールが中立位置にあるあるときに、回転部材１２における対向する２枚の抵抗プレート１２Ｂ，１２Ｄが対応する位置に形成されている。図５および図６に示す例では、ステアリングホイールが９０度回転させられた状態が図示されており、切欠き部２１が形成されている位置に対応する位置には、第二，第四抵抗プレート１２Ｃ，１２Ｅが配置されている。ケース２０には、上記第一の実施形態と同様、粘性流体が充填されている。その他の点については、上記第一の実施形態と同様の構成を有している。
【００３６】
以上の構成を有する本実施形態に係るステアリング装置においても、上記第一の実施形態と同様、ステアリングシャフト１１の回転角速度が大きくなく、ゆっくりした操舵では、粘性流体の圧力は静圧のままとなることから、粘性抵抗による減衰抵抗力がほとんど発生しない。このため、操舵力を大きくすることはなく、しかも微振動を抑制した滑らかな操舵フィーリングを得ることができる。一方、粘性流体１４によって発生する粘性抵抗は、回転角速度が大きくなるほど大きくなる。車輪からの逆入力では、回転角速度が大きくなることから、回転部材１２には、粘性流体１４からの粘性抵抗が大きく働き、車輪から逆入力される微振動を好適に抑制することができる。
【００３７】
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図８は、本発明の第三の実施形態に係るステアリング装置は、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータを備えた電動パワーステアリング装置である。この電動パワーステアリング装置におけるステアリングシャフト１１に、上記の回転部材１２、ケース１３、およびシール部材１５等を設けたものである。また、回転部材１２はケース１３に収容され、ケース１３内には粘性流体が充填されている。
【００３８】
また、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータ３０を有している。電動モータ３０は、図示しないギア機構を介してステアリングシャフト１１に接続されており、ステアリングホイールを介して運転者が付与する操舵トルクやステアリングシャフト１１の回転角度、また車速などに応じて適宜ステアリングシャフト１１に操舵補助力を付与する。さらに、回転部材１２、ケース１３、およびシール部材１５は電動モータ３０よりもステアリングホイール側に設けられており、抵抗プレートも電動モータ３０よりもステアリングホイール側に設けられている。その他の構成については、上記第一の実施形態と同様の構成を有している。
【００３９】
以上の構成を有する本実施形態に係る電動パワーステアリング装置においては、上記第一の実施形態と同様、ステアリングシャフト１１の回転角速度が大きくなく、ゆっくりした操舵では、粘性流体の圧力は静圧のままとなることから、粘性抵抗による減衰抵抗力がほとんど発生しない。このため、操舵力を大きくすることはなく、しかも微振動を抑制した滑らかな操舵フィーリングを得ることができる。一方、粘性流体１４によって発生する粘性抵抗は、回転角速度が大きくなるほど大きくなる。車輪からの逆入力では、回転角速度が大きくなることから、回転部材１２には、粘性流体１４からの粘性抵抗が大きく働き、車輪から逆入力される微振動を好適に抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、電動モータ３０の駆動によって振動が生じ、その振動がステアリングホイールに伝達される。この点、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、電動モータ３０とステアリングホイールとの間に、ケース１３に収容された回転部材１２が設けられている。このため、電動モータ「３０で生じた振動を好適に減衰することができ、ステアリングホイールに伝達される振動を抑制することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記各実施形態では、回転部材を収容するケースに切欠き部を形成しているが、この切欠き部を形成しない態様とすることができる。また、上記第三の実施形態では、電動パワーステアリング装置を対象としているが、油圧によって操舵
補助力を付与する油圧式パワーステアリング装置に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第一の実施形態に係るステアリング装置の要部正断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】ステアリングシャフトの回転角速度と抵抗（粘性抵抗およびクーロン摩擦力）との関係を示すグラフである。
【図４】ステアリングシャフトを一定角速度で回転させた場合のステアリングシャフトの回転角度と抵抗との関係を示すグラフである。
【図５】第二の実施形態に係るステアリング装置の要部正断面図である。
【図６】図５の要部拡大正断面図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【図８】第三の実施形態に係るステアリング装置（電動パワーステアリング装置）の側面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…ステアリング装置、１１…ステアリングシャフト、１２…回転部材、１２A…円筒部材、１２Ｂ〜１２Ｅ…抵抗プレート、１３…ケース、１３Ａ…切欠き部、１４…粘性流体、１５…シール部材、１６…ピニオンギア、１７…ラックバー、１７Ａ…ラック歯、１８…スプリング、３０…電動モータ。
【図１】
2006224818.tif 000003
【図２】
2006224818.tif 000004
【図３】
2006224818.tif 000005
【図４】
2006224818.tif 000006
【図５】
2006224818.tif 000007
【図６】
2006224818.tif 000008
【図７】
2006224818.tif 000009
【図８】
2006224818.tif 000010