(57)【要約】【課題】運転者が操舵フィーリングに違和感を持つことなく超軽量車両のステアリングホイール操作を行えるようにする。【解決手段】ステアリングホイールから入力される回転を、ラック軸３０およびタイロッド５０の軸方向の移動に変換して車輪の操舵を行なうステアリング装置であって、ラック軸３０およびタイロッド５０の軸方向に移動可能な作動軸８２を有する流体ダンパ８０が、作動軸８２をタイロッド５０に連結して設けられており、流体ダンパ８０に、作動軸８２の軸方向の移動に抗する反力を与えるスプリング８３、８４を設けて、ラック軸３０に連結したステアリングホイールの保持力と、ステアリングホイールの操舵に必要な操舵力とを増大させた。【選択図】図２
2009227179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールから入力される回転を、操舵輪のナックルに連結したロッドの軸方向の移動に変換して操舵を行なうステアリング装置であって、前記軸方向に移動可能な作動軸を有するダンパが、前記作動軸を前記ロッドに連結して設けられており、前記ダンパには、前記作動軸の前記軸方向の移動に抗する反力を与えるスプリングが設けられていることを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項２】
前記ダンパは、
流体が内封されたシリンダ部と、
前記シリンダ部に挿通支持されて前記軸方向に移動可能な作動軸と、を備える流体ダンパであり、
前記流体ダンパは、前記作動軸の一端を前記ロッドに連結し、前記シリンダ部を車体に連結して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ステアリング装置。
【請求項３】
前記作動軸の一端および前記シリンダ部は、それぞれ、前記ロッドおよび前記車体に、着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用ステアリング装置。
【請求項４】
前記作動軸は、前記シリンダ部を一端側から他端側に貫通して設けられており、
前記シリンダ部の一端側および他端側から露出する作動軸には、それぞれ前記スプリングが設けられており、前記シリンダ部は前記一端側と他端側とから同じ付勢力で付勢されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用ステアリング装置。
【請求項５】
前記作動軸は、前記シリンダ部を一端側から他端側に貫通して設けられており、
前記シリンダ部内の作動軸には、当該作動軸の軸方向中央部に設けたプランジャを挟んで前記一端側と他端側に前記スプリングが設けられており、前記プランジャは前記一端側と他端側とから同じ付勢力で付勢されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車体重量の軽い車両の開発が種々行われており、例えば車体重量が３００ｋｇ〜５００ｋｇ程度の超軽量車両と呼ばれるものがある。
この超軽量車両では、例えば特許文献１に開示されているような従来の普通乗用車や軽自動車などのステアリング装置をそのまま操舵系に採用している。
【特許文献１】特開２００７−１７６２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、超軽量車両と呼ばれる車両は、普通乗用車や軽自動車に比べて車体重量が非常に軽いので、普通乗用車や軽自動車の運転感覚でステアリング操作を行うと、運転者の意図していたものとは異なる操舵挙動を与えることがあり、かかる場合に、運転者が操舵フィーリングに違和感を持つことがあった。
【０００４】
本発明は、運転者が操舵フィーリングに違和感を持つことなく、超軽量車両のステアリング操作を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ステアリングホイールから入力される回転を、操舵輪のナックルに連結したロッドの軸方向の移動に変換して操舵を行なうステアリング装置であって、ロッドの軸方向に移動可能な作動軸を有するダンパが、作動軸をロッドに連結して設けられており、ダンパには、作動軸の軸方向の移動に抗する反力を与えるスプリングが設けられている構成とした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ロッドの軸方向の移動に抗する反力がダンパからロッドに作用して、操舵挙動が調整されるので、運転者が操舵フィーリングに違和感を持つことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の好ましい実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態に係る超軽量車両用ステアリング装置の斜視図である。図２は、超軽量車両用ステアリング装置の流体ダンパ８０とタイロッド５０との連結を説明する図である。図３は、図１に示す流体ダンパの構成を説明する図である。
【０００８】
図１および図２に示すように、実施形態に係る超軽量車両用ステアリング装置は、ラックアンドピニオン式のステアリング装置であり、ギヤボックス１０内において、ピニオンシャフト２０のピニオン２１と、ラック軸３０のラック３１とが噛合している。
【０００９】
ピニオンシャフト２０の上端には、図示しない自在継手を介してステアリングシャフトが接続されており、ステアリングホイール側からピニオンシャフト２０に入力される回転は、ラック３１とピニオン２１とにより、ラック軸３０の軸方向の移動に変換される。
【００１０】
ラック軸３０の両端には、ステアリングナックル４０と連結されたタイロッド５０が、図示しないボールジョイントを介して連結されている。
ここで、図１では、車体フレーム６０の一方側（左側）に位置するステアリングナックル４０とタイロッド５０のみを表示し、他方側（右側）に位置するものは記載を省略している。
【００１１】
ギヤボックス１０の両端には、ギヤボックス１０から突出するラック軸３０とボールジョイントとを、塵埃や水から保護するダストブーツ３２が設けられており、ダストブーツ３２の両端は、ギヤボックス１０の端部およびタイロッド５０の端部にそれぞれ固定されている。
【００１２】
車体フレーム６０の左側に位置するタイロッド５０の所定位置には、タイロッド５０の図示しないナット溝に螺入したナット５１により、後記する流体ダンパ８０とタイロッド５０とを連結するためのタイロッド接続部７０が取り付けられている。
【００１３】
タイロッド接続部７０には、タイロッド５０に対して略直交する方向に延出する延出部７１が形成されており、延出部７１の先端７１ａには、後記する流体ダンパ８０の連結部８６が、ボルト１００で連結されている。
【００１４】
図３は、流体ダンパ８０を説明する図である。
流体ダンパ８０は、シリンダ部８１と、作動軸８２と、スプリング８３、８４とから構成される。
【００１５】
シリンダ部８１は、両端部にシールリング８５が設けられた筒状体であり、オイルなどの流体が内封されている。
シールリング８５には、作動軸８２を挿通する挿通孔８５ａが形成されており、シールリング８５は、作動軸８２を挿通した状態でシリンダ部８１内の流体の外部へ漏出を防止しつつ、作動軸８２を軸方向に摺動可能に支持している。
【００１６】
また、シリンダ部８１の両端には、作動軸８２を挿通する挿通孔９０ｂが形成されたスプリング支持部９０が固定されており、挿通孔９０ｂを挿通した作動軸８２が、軸方向に摺動可能に支持されている。
【００１７】
作動軸８２は、シリンダ部８１を一端側から他端側に貫通して設けられた円柱部材である。
作動軸８２の一端部の連結部８６には、ピロボールジョイント８６ｂが設けられており、連結部８６は、ピロボールジョイント８６ｂのボルト挿通孔８６ａに挿通したボルト１００により、タイロッド接続部７０の延出部７１に連結される（図１、図２参照）。
【００１８】
作動軸８２の他端部には、拡径部８７が設けられており、作動軸８２の他端に設けたスプリング支持部９１の脱落を防止している。
【００１９】
作動軸８２の軸方向の略中央部には、作動軸８２の軸方向の移動を緩衝するプランジャ８８が設けられている。
シリンダ部８１内の空間は、プランジャ８８を境に二つに区画されており、これら二つの空間は、プランジャ８８に形成した調圧溝８８ａを介してのみ連通している。
【００２０】
シリンダ部８１の一端側および他端側から露出する作動軸８２には、それぞれ同じバネ定数のスプリング８３、８４が外挿されている。
スプリング８３、８４のシリンダ部８１側の端部８３ａ、８４ａは、スプリング支持部９０の取付部９０ａに外嵌して固定されている。
また、反対側の端部８３ｂ、８４ｂは、作動軸８２の連結部８６と拡径部８７の各々に固定されたスプリング支持部９１の取付部９１ａに、外嵌して固定されている。
【００２１】
スプリング８３、８４は、それぞれバネ自由長がＬＬ、ＬＲであり、バネ取付長ＬＬ’、ＬＲ’（ただし、ＬＬ＞ＬＬ’、ＬＲ＞ＬＲ’）が、同じ長さとなるように設けられている。
よって、ステアリングホイールに操舵力が作用していない場合、シリンダ部８１が、一端側と他端側とから略同じ付勢力で付勢された状態となり、付勢力よりも大きい力が作用しない限り、作動軸８２が所定位置から軸方向に移動しないようになっている。
【００２２】
ここで、作動軸８２の所定位置は、作動軸８２が所定位置に保持されてタイロッド５０およびラック軸３０の軸方向の移動を規制した際に、ラック軸３０にステアリングホイールシャフト（図示せず）を介して連結しているステアリングホイールが中立位置で保持される位置に設定されている。
【００２３】
流体ダンパ８０のシリンダ部８１には、流体ダンパ８０を車体フレーム６０側に連結支持させる支持部９２が設けられている。支持部９２は、ボルト孔９２ａに挿通した図示しないボルトを締め付けて、シリンダ部８１に外嵌固定されている。また、下端側にはジョイント部９２ｃが設けられており、支持部９２は、ジョイント部９２ｃのボルト孔９２ｂに挿通したボルト１０１により、車体フレーム６０のブラケット６１に連結されている。
【００２４】
流体ダンパ８０は、作動軸８２の連結部８６を、タイロッド接続部７０の延出部７１に連結し、シリンダ部８１に設けた支持部９２を、車体フレーム６０のブラケット６１に連結して設けられており、タイロッド５０および車体フレーム６０に対して着脱自在とされている。
この際、図２に示すように、流体ダンパ８０の作動軸８２がラック軸３０やタイロッド５０と略平行に位置するように設け、さらに連結部にピロボールジョイントを用いることで、ラック軸３０およびタイロッド５０の軸方向の移動に連動して、作動軸８２が軸方向に移動できるようにしている。
【００２５】
実施形態に係る車両用ステアリング装置の作用を説明する。
図４は、ステアリングホイールの操舵により、流体ダンパ８０の作動軸８２が、（ａ）に示す中立位置から軸方向に△Ｌだけ移動して（ｂ）に示す位置まで変位した場合に作用するバネ反力を説明する模式図である。
図５は、操舵反力を説明する図であり、（ａ）は操舵量に対する操舵反力を、（ｂ）は操舵速度に対する操舵反力を説明する図である。
【００２６】
直進走行時のようにステアリングホイールに操舵力が作用していない場合には、流体ダンパ８０のシリンダ部８１は、スプリング８３、８４により、一端側と他端側とから略同じ付勢力で付勢されている。
この際、シリンダ部８１に挿通支持されている作動軸８２は、軸方向の移動が規制されつつ所定位置に保持されており、タイロッド５０およびラック軸３０の軸方向の移動を規制している。
ここで、作動軸８２の所定位置は、前記したようにステアリングホイールを中立位置で保持させる位置に設定されているので、スプリング８３、８４による付勢力よりも大きい力がステアリングホイールに入力されない限り、ステアリングホイールは中立位置に保持される。
【００２７】
また、ステアリングホイールが操舵されて、図４の（ｂ）に示す位置まで変位させられると、スプリング８３が伸び、スプリング８４が縮むので、下記式（１）で示すバネ反力ＦＬ、ＦＲが作用する。
ＦＬ＝（ＬＬ−ＬＬ’−△Ｌ）ＫＬ、
ＦＲ＝（ＬＲ−ＬＲ’＋△Ｌ）ＫＲ・・・（１）
ここで、ＬＬはスプリング８３のバネ自由長、ＬＬ’はスプリング８３の取付長、ＫＬはスプリング８３のバネ定数、ＬＲはスプリング８４のバネ自由長、ＬＲ’はスプリング８４の取付長、ＫＲはスプリング８４のバネ定数であり、ＬＬ＝ＬＲ＝Ｌ、ＬＬ’＝ＬＲ’＝Ｌ’である。
【００２８】
そうすると、これらバネ反力ＦＬ、ＦＲの合力Ｆ（Ｆ＝ＦＬ−ＦＲ＝−２Ｋ△Ｌ）が、ラック軸３０およびタイロッド５０の軸方向の移動に抗する操舵反力として作用する。
ここで、作動軸８２の変位方向が逆方向（図４において右方向）の場合も考慮すると、ステアリングホイールの操舵量と、バネ反力ＦＲ、ＦＬおよび合力（操舵反力）Ｆとの関係は、図５の（ａ）に示すような関係となり、操舵量が大きくなるほど、操舵方向とは反対の方向に作用する力（操舵反力）が大きくなる。
例えば、作動軸８２（ラック軸３０）を左方向（＋方向）に移動させる操舵量が多くなるほど、ラック軸３０を反対方向である右方向（−方向）に移動させようとする操舵反力が大きくなっている。
【００２９】
また、流体ダンパ８０のプランジャ８８は、作動軸８２が軸方向に移動すると、シリンダ部８１の内周面８１ａ（図３参照）を摺動しながら作動軸８２と共に同方向に移動する。この際、調圧溝８８ａを通過できる流体の量が限られているので、通過できる流体の量に応じた反力が作動軸８２に作用する。
よって、実施形態の流体ダンパ８０では、このプランジャ８８により、ステアリングホイールの操舵速度が速く、作動軸８２を軸方向に変位させる力が急に作用するほど大きな反力（操舵反力）が生じ、操舵速度が遅く、作動軸８２を軸方向に変位させる力がゆっくりと作用するほど小さな反力（操舵反力）が生じる（図５の（ｂ）の符号Ｆ’参照）。例えば、ラック軸３０を図４において左方向（＋方向）に移動させる際の操舵速度が速くなるほど、反対方向である右方向（−方向）に作用する操舵反力が大きくなる。
【００３０】
このように、実施形態にかかるステアリング装置の流体ダンパ８０は、プランジャ８８による操舵反力と、スプリング８３、８４による操舵反力とにより、タイロッド５０およびラック軸３０の軸方向の移動に抗する操舵反力を生ずる。
そして、ステアリングホイールの操舵速度が速い場合には、プランジャ８８により操舵反力Ｆ’を与えて、操舵輪の急操舵やオーバステアとなることを防止するので、流体ダンパ８０は、操舵速度感応型の緩衝器として機能する。
また、スプリング８３、８４による操舵反力は、ステアリングホイールの中立位置への保持力を与えて、超軽量車両の直進走行性を向上させると共に、ステアリングホイールを操舵する際に適度な反力を与えて、操舵フィーリングを向上させる。
【００３１】
以上の通り、実施形態では、ステアリングホイールから入力される回転を、ラック軸３０およびタイロッド５０の軸方向の移動に変換して操舵を行なうステアリング装置であって、ラック軸３０およびタイロッド５０の軸方向に移動可能な作動軸８２を有する流体ダンパ８０が、作動軸８２をタイロッド５０に連結して設けられており、流体ダンパ８０には、作動軸８２の軸方向の移動に抗する反力を与えるスプリング８３、８４が設けられている構成とした。
これにより、ラック軸３０およびタイロッド５０の軸方向の移動に抗する反力が与えられて、例えば操舵加重が普通乗用車や軽自動車の場合に比べて軽くなり過ぎないように、操舵挙動が調整される。
よって、超軽量車両のようにステアリングホイールが軽い場合に、普通乗用車や軽自動車の運転感覚でステアリングホイール操作を行っても、運転者が操舵フィーリングに違和感を持つことがない。
【００３２】
また、流体ダンパ８０は、流体が内封されたシリンダ部８１と、シリンダ部８１に挿通支持されて軸方向に移動可能な作動軸８２と、を備える流体ダンパであり、作動軸８２の連結部８６をタイロッド５０に固定したタイロッド接続部７０にボルト１００で連結し、シリンダ部８１の支持部９２を車体フレーム６０にボルト１０１で連結して設けられている構成とした。
これにより、流体ダンパ８０、具体的には作動軸８２に設けたプランジャ８８が、ステアリングホイールの操舵速度が速い場合に、操舵力を緩衝する操舵反力を与えて操舵挙動を調整するので、操舵輪の急操舵やオーバステアとなることを好適に防止できる。
【００３３】
さらに、作動軸８２は、シリンダ部８１を一端側から他端側に貫通して設けられており、シリンダ部８１の一端側および他端側から露出する作動軸８２には、それぞれスプリング８３、８４が設けられており、シリンダ部８１は一端側と他端側とから同じ付勢力で付勢されて、ステアリングホイールに操舵力が作用していない場合に、作動軸８２が軸方向の移動を規制されつつ所定位置で保持されて、タイロッド５０およびラック軸３０の軸方向の移動を規制する構成とした。
ここで、作動軸８２の所定位置は、ラック軸３０にステアリングシャフト（図示せず）を介して連結しているステアリングホイールが、中立位置で保持される位置に設定されている。
よって、スプリング８３、８４による付勢力は、ステアリングホイールの中立位置への保持力を与えて、ステアリングホイールの中立位置への座りや戻りが良くなるので、超軽量車両のように操舵加重が軽いステアリングホイールであっても走行安定性が向上する。
また、ステアリングホイールを操舵する際に、スプリング８３、８４により適度な操舵反力が与えられるので、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００３４】
さらに、流体ダンパ８０は、作動軸８２の連結部８６を、タイロッド接続部７０の延出部７１にボルト１００で連結し、シリンダ部８１に設けた支持部９２を、車体フレーム６０のブラケット６１にボルト１０１で連結して設けられており、タイロッド５０および車体フレーム６０に対して着脱自在とされている構成とした。
これにより、流体ダンパ８０の交換を、短時間かつ容易に行うことができる。
また、プランジャ８８による操舵反力と、スプリング８３、８４による操舵反力とがそれぞれ異なるダンパを複数用意しておくことで、ユーザの要求する操舵反力を与えるプランジャを適宜選択して、簡単に取り付けることができるようになる。よって、ユーザの利便性を向上させることができる。
【００３５】
図６は、ダンパの変形例を説明する図である。
なお、以下の説明において、前記実施形態の流体ダンパ８０と同じものは同一の符号を付して示し、その説明は省略する。
変形例にかかる流体ダンパ８０Ａでは、シリンダ部８１内において、スプリング８３、８４が作動軸８２に外挿されている。
スプリング８３、８４のシールリング８５側の端部８３ｄ、８４ｄは、シールリング８５の取付部８５ｂに外嵌して固定されている。
また、反対側の端部８３ｃ、８４ｃは、プランジャ８９に固定されたスプリング支持部８９ｂの取付部８９ｃに外嵌して固定されている。
【００３６】
スプリング８３、８４は、それぞれバネ自由長がＬＬ、ＬＲであり、バネ取付長ＬＬ’、ＬＲ’（ただし、ＬＬ＞ＬＬ’、ＬＲ＞ＬＲ’）が同じ長さとなるように設けられている。
【００３７】
このようにすることによっても、ステアリングホイールに操舵力が作用していない場合、プランジャ８９が、一端側と他端側とから略同じ付勢力で付勢された状態となり、作動軸８２が軸方向の移動を規制されつつ所定位置で保持される。
よって、前記した実施形態の場合と同様に、作動軸８２が、タイロッド５０およびラック軸３０の軸方向の移動を規制して、ラック軸３０に図示しないステアリングシャフトを介して連結しているステアリングホイールを中立位置で保持させる。
したがって、ステアリングホイールの中立位置への座りや戻りが良くなるので、超軽量車両のようにステアリングホイールが軽い場合であっても、直進走行性が向上するなどの、前記実施形態の場合と同様の効果が奏される。
【００３８】
前記実施形態では、ラックアンドピニオン式のステアリング装置の場合を例に挙げて説明をしたが、本発明は、ステアリングホイールから入力される回転を、操舵輪のナックルに連結したロッドの軸方向の移動に変換して車輪の操舵を行なうステアリング装置であれば、例えばリサーキュレーティングボール式や遊星ギヤ式のステアリング装置にも好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施形態に係る超軽量車両用ステアリング装置の斜視図である。
【図２】実施形態に係る超軽量車両用ステアリング装置の説明図である。
【図３】超軽量車両用ステアリング装置のダンパを説明する図である。
【図４】操舵反力を説明する図である。
【図５】操舵反力を説明する図である。
【図６】ダンパの変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    ギヤボックス
２０    ピニオンシャフト
３０    ラック軸
３２    ダストブーツ
４０    ステアリングナックル
５０    タイロッド
６０    車体フレーム
６１    ブラケット
７０    タイロッド接続部
８０、８０Ａ  流体ダンパ
８１    シリンダ部
８２    作動軸
８３、８４    スプリング
８５    シールリング
８６    連結部
８７    拡径部
８８    プランジャ
９０    スプリング支持部
９１    スプリング支持部
９２    支持部
【図１】
2009227179.tif 000003
【図２】
2009227179.tif 000004
【図３】
2009227179.tif 000005
【図４】
2009227179.tif 000006
【図５】
2009227179.tif 000007
【図６】
2009227179.tif 000008