(57)【要約】      （修正有）【課題】構成が簡易でありながら、実車搭載時のタイヤ負荷を忠実に再現可能なステアリング装置の性能評価用の負荷装置を提供する。【解決手段】圧縮負荷ばね装置１２は、シリンダ内１７を軸方向に移動可能なピストン１８と、ピストンがシリンダ内の中立位置に力バランスが保たれた状態で止まるように弾力付勢する一対のばね２０、２１とを有する。ピストンには、ロッド１９が接続されており、ロッドの一端１９ａが負荷出力部となっている。負荷出力部から出力される負荷は、テコ機構により所定係数倍してステアリング装置の負荷として与えられる。【選択図】図２
2008157678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を軸方向に移動可能なピストンと、このピストンに連結され、シリンダから一端が負荷出力部として突出しており、ピストンの移動に伴って軸方向に移動するロッドと、前記ピストンがシリンダ内の予め定める中立位置に力バランスが保たれた状態で止まるように、軸方向の両側から前記ピストンにそれぞれ弾性力を付与している一対の弾性体と、を含む負荷発生機構、および
前記負荷発生機構の負荷出力部に一端が連結されており、他端は性能評価をすべきステアリング装置の操舵出力部と連結可能であって、前記負荷出力部の負荷を所定係数倍して操舵出力部へ伝達するための負荷伝達機構、
を有することを特徴とするステアリング装置の性能評価用の負荷装置。
【請求項２】
前記シリンダ内には、粘性体が充満されていることを特徴とする請求項１記載のステアリング装置の性能評価用の負荷装置。
【請求項３】
前記負荷伝達機構は、支点、作用点および力点を含むテコ機構を含み、作用点が前記負荷出力部に連結されており、力点が操舵出力部に連結されることを特徴とする、請求項１または２記載のステアリング装置の性能評価用の負荷装置。
【請求項４】
前記支点および作用点間の長さと、前記支点および力点間の長さの比率が変更可能であることを特徴とする、請求項３記載のステアリング装置の性能評価用の負荷装置。
【請求項５】
ステアリング装置の操舵出力部と連結可能であって、操舵出力部に対して所定の摩擦力を付与する摩擦力付与機構をさらに有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のステアリング装置の性能評価用の負荷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアリング装置の性能評価用の負荷装置に関し、特に、実車搭載前のステアリング装置の性能を評価・試験するための試験装置に適用可能な負荷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるステアリング装置は、車両走行時に路面反力を受け、その路面反力によって操舵フィーリング等が異なってくるため、一般に、実車搭載前のステアリング装置の性能を試験装置を用いて評価・試験することが行われている。
従来、図５に示すように、ステアリング装置１の一方のタイヤ装着部２にばね負荷装置３を連結し、ばね負荷装置３によってタイヤ負荷を再現し、ステアリング装置１の操作性を評価・試験している。
【０００３】
しかしながら、係るばね負荷装置３を用いた場合、
ａ．ばね負荷装置３は、実車のタイヤ負荷を忠実に再現不可能であり、特に、車速に応じたタイヤ負荷の変化、タイヤの摩耗、車両のロールやヨーなどの影響、に関しては評価することができないという欠点がある。
ｂ．ばね負荷装置３は、ステアリング装置１の操舵中央付近（操舵中立位置）でばねのガタによる負荷変動があり、操舵中央付近（操舵中立位置）の詳細測定には不向きという欠点もある。
【０００４】
ところで、特許文献１には、電動パワーステアリング装置の性能評価に用いられる試験システムが開示されている。特許文献１に開示の試験システムは、操舵反力を車両シミュレーションモデルにより求め、求めた操舵反力に対応する負荷を電動パワーステアリング装置における操舵出力部に付与するという構成である。特許文献１に記載の試験システムでは、操舵反力の付与を正確にシミュレーションすることで、電動パワーステアリング装置の適正な性能評価が行える。
【特許文献１】特開２００５−１７２５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ステアリング装置の性能評価用の負荷装置として、前述したばね負荷装置３を用いると、実車搭載時のタイヤ負荷を忠実に再現ができないという課題がある。
一方、特許文献１に記載の構成では、車両シミュレーションモデルに基づいて車速に応じたタイヤ負荷（操舵反力）を正確に再現することはできるけれども、試験システムの構成が複雑で、応答性能が遅い等の課題がある。
【０００６】
この発明は、このような背景のもとになされたもので、構成が比較的簡易でありながら、実車搭載時のタイヤ負荷を忠実に再現可能なステアリング装置の性能評価用の負荷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、シリンダ（１７）内を軸方向に移動可能なピストン（１８）と、このピストンに連結され、シリンダから一端が負荷出力部（１９ａ）として突出しており、ピストンの移動に伴って軸方向に移動するロッド（１９）と、前記ピストンがシリンダ内の予め定める中立位置に力バランスが保たれた状態で止まるように、軸方向の両側から前記ピストンにそれぞれ弾性力を付与している一対の弾性体（２０、２１）と、を含む負荷発生機構（１２）、および前記負荷発生機構の負荷出力部に一端が連結されており、他端は性能評価をすべきステアリング装置（３０）の操舵出力部（３５ａ）と連結可能であって、前記負荷出力部の負荷を所定係数倍して操舵出力部へ伝達するための負荷伝達機構（１３）、を有することを特徴とするステアリング装置の性能評価用の負荷装置である。
【０００８】
なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
上記の構成によれば、負荷発生機構（１２）は、シリンダ内を軸方向に移動可能なピストン（１８）と、このピストンが、シリンダ内の予め定める中央位置、たとえば軸方向略中央の位置で力バランスが保たれた状態で止まるように、軸方向両側からピストンに作用し、弾性力を付与する一対の弾性体（２０、２１）とを含んでいる。ピストンが軸方向に変位すると、変位量（移動量）に応じた負荷が発生し、その負荷は、ピストンに連結されたロッドの一端（１９ａ）から出力される。ピストンは、シリンダ内の中立位置から、軸方向に、左または右のいずれの方向に動く場合もがたつきなく負荷を生じる。
【０００９】
負荷発生機構（１２）は、ピストンが中立位置のときに、ステアリング装置が操舵中央（舵角中点）の状態を再現し、ステアリング操作に応答して、ピストンが軸方向に左または右に変位されるので、ピストンの動きによって滑らかにタイヤ負荷を再現することができる。よって、ステアリング装置の操舵中央付近（舵角中点近傍）の操舵フィーリング評価を、精度良く行うことができる。
【００１０】
負荷発生機構（１２）は、直接ステアリング装置と連結されるのではなく、負荷伝達機構（１３）を介して連結される。よって、ピストンの移動により生じる負荷は、所定係数倍されてステアリング装置に与えられる。
このため、負荷伝達機構（１３）において、係数値を可変すれば、車速に応じたタイヤ負荷の変化を忠実に再現することが可能となる。
【００１１】
よって、上記構成に係る負荷装置は、実車搭載前のステアリング装置の性能を正確に評価・試験するために有効である。
請求項２記載の発明は、前記シリンダ内には、粘性体（２３）が充満されていることを特徴とする請求項１記載のステアリング装置の性能評価用の負荷装置である。
上記構成では、シリンダ内のピストン（１８）は、一対の弾性体（２０、２１）により弾力が付与されているのに加えて、シリンダ内には粘性体（２３）が充満されているから、ピストンの変位に伴い弾性体に生じ得る振動を制動するダンピング効果を達成し、より実車のタイヤ負荷に近い状態を再現することができる。
【００１２】
つまり、ダンピング効果を達成することにより、実車搭載時のロールやヨーによる時間的な遅れを負荷発生機構（１２）から出力される負荷に加えることができ、より忠実に実車のタイヤ負荷の変化を再現可能である。
請求項３記載の発明は、前記負荷伝達機構（１３）は、支点（４２）、作用点（４５）および力点（４３）を含むテコ機構を含み、作用点（４５）が前記負荷出力部（１９ａ）に連結されており、力点（４３）が操舵出力部（３５ａ）に連結されることを特徴とする、請求項１または２記載のステアリング装置の性能評価用の負荷装置である。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記支点（４２）および作用点（４５）間の長さと、前記支点（４２）および力点（４３）間の長さの比率が変更可能であることを特徴とする、請求項３記載のステアリング装置の性能評価用の負荷装置である。
負荷伝達機構を、いわゆるテコ機構により実現することにより、簡単な構成で、負荷を所定係数倍し、かつ、その所定係数倍を任意の倍数に容易に変更することができるという効果がある。そして、所定係数倍を変化させることにより、負荷発生機構（１２）のばね定数を変化させることができるので、異なる車速域でのタイヤ負荷を再現することができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、ステアリング装置の操舵出力部と連結可能であって、操舵出力部に対して所定の摩擦力を付与する摩擦力付与機構（１４）をさらに有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のステアリング装置の性能評価用の負荷装置である。
上述の構成によれば、ステアリング装置に対して、負荷発生機構（１２）により負荷が付与されるのみならず、摩擦力付与機構（１４）により所定の摩擦力が付与される。この摩擦力は、タイヤ摩擦によるヒステリシス損を再現し、より実車に近いタイヤの摩擦特性を再現して、ステアリング装置の性能評価を正しく行えるようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係るステアリング装置の性能評価用の負荷装置の構成例を示す概略ブロック図であり、平面図として表わされている。
負荷装置１０は、たとえば上面が平面をした、平面視矩形のベース盤１１を有しており、ベース盤１１上に、負荷発生機構としての圧縮負荷ばね装置１２、負荷伝達機構としてのテコ機構１３、および摩擦力付与機構としての摩擦装置１４が所定の位置関係で配置されている。そして、性能評価をするステアリング装置３０は、テコ機構１３および摩擦装置１４に連結できるようになっている。
【００１６】
より具体的には、ステアリング装置３０は、ステアリングホイール３１、ステアリングシャフト３２、３３、ピニオンおよびラック軸を含むステアリング機構３４、および、操舵出力部としての一対のタイロッド３５ａ、３５ｂを有している。そして、一方のタイロッド３５ａには、たとえばユニバーサルジョイント１５を介してテコ機構１３が連結されている。また、他方のタイロッド３５ｂには、ユニバーサルジョイント１６を介して摩擦装置１４が連結されている。
【００１７】
この状態で、ステアリング装置３０のステアリングホイール３１が操作されることにより、タイロッド３５ａ、３５ｂが同期して左右方向へ変位する。そして各タイロッド３５ａ、３５ｂにはテコ機構１３および摩擦装置１４が連結されているので、テコ機構１３に連結された圧縮負荷ばね装置１２および摩擦装置１４が、ステアリング装置３０に対して、ステアリング装置３０が実車に搭載された際のタイヤ負荷を与える。
【００１８】
図２は、圧縮負荷ばね装置１２の構成例を示す図解的な図である。負荷発生機構としての圧縮負荷ばね装置１２には、たとえば円筒状や角筒状をしたシリンダ１７と、シリンダ１７内に、シリンダ１７の軸方向に移動可能に設けられたピストン１８と、ピストン１８に連結されており、シリンダ１７の軸方向に延びているロッド１９とが備えられている。そして、ピストン１８は、たとえばシリンダ１７の軸方向略中央の位置（図２に示す位置：中立位置）で力バランスが保たれた状態で止まるように、軸方向の両側からそれぞればね２０、２１による弾性力（ばね２０、２１が圧縮状態から伸張状態になろうとするために生じる弾性力）が付与されている。より具体的には、ばね２０は、たとえばコイルばねであり、その右端２０ａはシリンダ１７の右壁１７ａに係合しており、ばね２０の左端は、ピストン１８の右面１８ａと係合している。そしてばね２０は所定の縮小状態に圧縮されている。同様に、ばね２１は、その左端２１ｂがシリンダ１７の左壁１７ｂに係合され、ばね２１の右端２１ａはピストン１８の左面１８ｂに係合されている。そしてばね２１は所定の圧縮状態に縮められている。
【００１９】
なお、図２は、図解的な図であるので、シリンダ１７内の下方にばね２０、２１が配置されている構成を示しているが、実際の取付構造としては、たとえば、ばね２０、２１を、ロッド１９を中心に、ロッド１９の周囲を囲むように配置するのが望ましい。
上述の構成において、ばね２０、２１は、ばね定数の等しいものが用いられており、ピストン１８は、シリンダ１７内の軸方向ほぼ中央部において、力バランスの保たれた状態で止まっている。すなわち、ピストン１８は、その右側から、ばね２０による左方向に向かった弾性付勢力が与えられていて、その左側からはばね２１により右側に向かった弾性付勢力が与えられていて、両弾性付勢力が釣り合った状態になっている。
【００２０】
ロッド１９は、シリンダ１７を軸方向に貫通するように、かつ、ピストン１８の中心部と結合するように設けられていて、その右側は、シリンダ１７から突出していて、その右端１９ａは負荷出力部となっている。負荷出力部１９ａに対して、たとえば左方向の力を加えると、ピストン１８はシリンダ１７内でばね２１の力に抗して左方向へ変位する。また、負荷出力部１９ａに対し右方向の力を加えると、ピストン１８はシリンダ１７内をばね２０の力に抗して右方向へ移動する。シリンダ１７内におけるピストン１８の軸方向への移動は、ばね２０、２１による弾性力に抗しての移動であり、所定の負荷を伴うため、タイヤ負荷とみなすことができる。
【００２１】
圧縮負荷ばね装置１２には、さらに、シリンダ１７内を軸方向に左右に移動するピストン１８の移動量を規制するためのストッパ２２が備えられている。
さらに、シリンダ１７内には、予め定める粘度を有する粘性体２３が充満されている。粘性体２３は、ピストン１８が軸方向に移動する際に、ばね２０、２１に生じ得る振動をダンピングする効果を達成する。そしてこのダンピング効果は、ステアリング装置３０が実車に搭載された際の、ロールやヨーによる時間的な遅れを再現するのに寄与する。
【００２２】
ロッド１９の右端である負荷出力部１９ａは、たとえばユニバーサルジョイント２４によってテコ機構１３と連結されている。
図３は、テコ機構１３の構成例を示す図解図である。テコ機構１３には、図において上下方向に長手に延びるメインバー４１を有し、メインバー４１の長さ方向所定位置が、支点４２としてベース盤１１に回転自在に取り付けられている。メインバー４１は、支点４２を中心にベース盤１１の表面に沿って矢印Ａ１方向に回動自在である。
【００２３】
メインバー４１の一端側（図３において下側）には、力点４３が備えられており、力点４３には補助バー４４の一端が回動自在に取り付けられ、補助バー４４の他端にはユニバーサルジョイント１５が取り付けられている。このユニバーサルジョイント１５に前述したように性能評価用のステアリング装置３０の一方のタイロッド３５ａが連結される。
メインバー４１の他端側（図３において上側）には、作用点４５が設けられている。作用点４５には、補助バー４６の一端が回動自在に取り付けられており、補助バー４６の他端にはユニバーサルジョイント２４が備えられている。このユニバーサルジョイント２４を介して、前述したように、圧縮負荷ばね装置１２のロッド１９の一端である負荷出力部１９ａが連結されている。
【００２４】
作用点４５は、メインバー４１の長さ方向に、矢印Ａ２で示すように変位可能になっている。作用点４５を変位させることにより、支点４２から作用点４５までの距離Ｌ1 と、支点４２から力点４３までの距離（固定距離）Ｌ2 との割合、すなわちＬ1 ：Ｌ2 の比率を変えることができる。テコ機構１３における上記Ｌ1 ：Ｌ2 の比率を変えることによって、圧縮負荷ばね装置１２で生じる負荷をステアリング装置３０に伝達する際に、その負荷を所定係数倍することができる。これにより、圧縮負荷ばね装置１２におけるばね定数を見かけ上変化させ、ステアリング装置３０に与える負荷を変化させて、各車速でのタイヤ負荷の特性を忠実に再現することができる。
【００２５】
作用点４５を矢印Ａ２方向に移動する際には、図１に示すように、圧縮負荷ばね装置１２も、矢印Ａ２方向に一緒に移動される。
図４は、摩擦装置１４の構成例を示す図解的な断面構造図である。摩擦装置１４は、ベース盤１１に固定されたケーシング５１と、ケーシング５１を水平方向に貫通するように設けられたロッド５２と、ロッド５２を上方から押圧する上パッド５３およびロッド５２を下方から押圧する下パッド５４と、上パッド５３を押圧方向に付勢するためのばね５５と、下パッド５４を押圧方向に付勢するためのばね５６とを有している。上パッド５３および下パッド５４には、それぞれ、ロッド５２に接する部分に、所定の摩擦係数の摩擦材５７が積層されている。
【００２６】
このような構成であるから、ロッド５２は、その長さ方向である矢印Ａ３方向に摺動される際に、摩擦材５７による摩擦力を受ける。
ロッド５２の右端にはユニバーサルジョイント１６が取り付けられており、このユニバーサルジョイント１６を介して前述したようにステアリング装置３０の左側のタイロッド３５ｂが連結される。
【００２７】
図１を再び参照して、性能評価をするステアリング装置３０には、圧縮負荷ばね装置１２および摩擦装置１４により再現される実車のタイヤ負荷が与えられるから、ステアリング装置３０の性能を正しく評価することができる。
特に、圧縮負荷ばね装置１２は、ばね２０、２１が伸縮する際に、ばねの自然長付近で生じるガタが生じることはなく、ステアリングホイール３１操作時の操舵中央付近（舵角中点）の操舵フィーリング評価を適切に行うことができる。また、圧縮負荷ばね装置１２には、粘性体が充満されており、粘性体によって、ステアリング装置３０を実車に搭載した際のロールやヨーによる時間的な遅れを負荷特性として再現することができる。
【００２８】
さらに、テコ機構１３により、圧縮負荷ばね装置１２の発生する負荷を所定係数倍し、この係数倍を変化させることによって、車速が変化する場合のタイヤ負荷の変化を再現することができる。
また、摩擦装置１４により、タイヤ摩耗によるヒステリシス損を再現することができ、より実車に近い摩擦特性を評価に組み込むことができる。
【００２９】
この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施形態に係るステアリング装置の性能評価用の負荷装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図２】圧縮負荷ばね装置の構成例を示す図解図である。
【図３】テコ機構の構成例を示す図解図である。
【図４】摩擦装置の構成例を示す図解的な断面構造図である。
【図５】従来のステアリング装置の性能評価用のばね負荷装置の構成を示す図解図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０：負荷装置、１１：ベース盤、１２：圧縮負荷ばね装置、１３：テコ機構、１４：摩擦装置、１７：シリンダ、１８：ピストン、１９：ロッド、２０、２１：ばね、２３：粘性体、３０：ステアリング装置、４２：支点、４３：力点、４５：作用点、５７：摩擦材
【図１】
2008157678.tif 000003
【図２】
2008157678.tif 000004
【図３】
2008157678.tif 000005
【図４】
2008157678.tif 000006
【図５】
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