JP3838082B2

JP3838082B2 - Steering angle ratio variable device

Info

Publication number: JP3838082B2
Application number: JP2001376396A
Authority: JP
Inventors: 一男原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: JP2003175841A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリング操作による操舵角と操向車輪の転舵角との舵角比が変更可能な舵角比可変装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、運転者の操作により操舵されるステアリングの操舵角と転舵される操向車輪の転舵角との舵角比を車速に応じて変化させる舵角比可変装置として、例えば、特開平７−２５７４０６号公報に記載されているものが提案されている。
この公報に記載されている車両用可変舵角比操舵装置は、ステアリングホイールの回転力が伝達される入力軸と、操向車輪に転舵力を伝達する出力軸との間に設けられ、入力軸と出力軸との一方に連結される第１の軸と、相対移動可能に第１の軸に連結された第２の軸と、第１の軸と第２の軸とを相対移動させる駆動手段と、第２の軸に偏心的に一体結合される第３の軸とを有する。駆動手段の構成をケーシングに回動可能に支持され、かつ自身の回動中心と偏心した位置で前記第１の軸又は第２の軸を回動可能に支持した支持部材と支持部材を回動させる駆動源とを有する構成により、低速域では少ない操舵量で大舵角が得られ、高速域では過度に過敏にならないように制御されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例における車両用可変舵角比操舵装置は、ステアリングホイールの操舵角θ_Sと操向車輪の転舵角θ_Wとの関係が、図９に示すように、車速が低速域にあるときは、原点０から操舵角θ_Sが増加すると、これに比例して転舵角θ_Wが増加するのに対し、車速が高速域に達すると、原点０からの操舵角θ_Sの増加に対する転舵角θ_Wの増加特性は弓形状に変化するという、単に車速に基づいて舵角比を変更する構成とされていたが、車両における積載状況を考慮した制御がなされていないので、人員の乗車や荷物等の積載による積載荷重の増加及び重量配分の変化に対応することができなかった。
【０００４】
そのため、特にワンボックスやステーションワゴン等の車両においては、積載状況により全体重量の増減や前後での重量配分の差が大きいので、車両走行の安定性は低下し、運転者がゆっくりとしたステアリング操作を心がけなければならないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ステアリング操作の操舵角と操向車輪の転舵角との舵角比を変更可能にする舵角比可変装置において、車両における全重量や前後での重量配分の変化に対応して、ステアリング操作の負担を軽減できる舵角比可変装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の請求項１に係る舵角比可変装置は、運転者によるステアリング操作により操舵される入力軸と転舵される操向車輪に連結された出力軸との間に、両者の舵角比を変更可能にする舵角比可変機構を介装し、該舵角比可変機構の舵角比を舵角比制御手段で制御するようにした舵角比可変装置において、車両における積載状況に応じた前後の重量配分を検出する重量配分検出手段と、該重量配分検出手段で検出した車両における前後の重量配分が後寄りになるほど前記舵角比可変機構の舵角比を小さくなるように補正する舵角比補正手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明の請求項２に係る舵角比可変装置は、運転者によるステアリング操作により操舵される入力軸と転舵される操向車輪に連結された出力軸との間に、両者の舵角比を変更可能にする舵角比可変機構を介装し、該舵角比可変機構の舵角比を舵角比制御手段で制御するようにした舵角比可変装置において、車両における積載状況に応じた前後の重量配分を検出する重量配分検出手段と、車両の全重量を検出する全重量検出手段と、前記重量配分検出手段で検出した車両における前後の重量配分が後寄りになるほど、且つ前記全重量検出手段で検出した車両の全重量が増加するほど、前記舵角比可変機構の舵角比を小さくなるように補正する舵角比補正手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の請求項３に係る舵角比可変装置は、請求項１又は２に係る発明において、車両における前輪側及び後輪側の車高を検出する車高検出手段を有し、前記重量配分検出手段は、前記車高検出手段で検出した前輪側及び後輪側の車高を基に、前輪側及び後輪側の車高と車両における重量配分との関係を示した制御マップを参照して、車両における重量配分を検出することを特徴としている。
【０００９】
なおさらに、本発明の請求項４に係る舵角比可変装置は、請求項２に係る発明において、車両における前輪側及び後輪側の車高を検出する車高検出手段を有し、前記全重量検出手段は、前記車高検出手段で検出した前輪側及び後輪側の車高を基に、前輪側及び後輪側の車高と車両の全重量との関係を示した制御マップを参照して、車両の全重量を検出することを特徴としている。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１に係る舵角比可変装置によれば、重量配分検出手段で検出した車両における前後の重量配分が後寄りになるほど前記舵角比可変機構の舵角比を小さくなるように補正する構成とされているので、車両における前後重量配分の偏りにより、ゆっくりとしたステアリング操作が必要な場合も、ステアリングホイールの操舵角と操向車輪の転舵角との舵角比を補正することにより、ゆっくりとしたステアリング操作と同様の効果を車両側で実現することができ、安定した走行を維持できるという効果が得られる。
【００１２】
さらに、請求項２に係る舵角比可変装置によれば、重量配分検出手段で検出した車両における前後の重量配分が後寄りになるほど、且つ全重量検出手段で検出した車両の全重量が増加するほど、前記舵角比可変機構の舵角比を小さくなるように補正する構成とされているので、車両における前後重量配分に偏りがなくとも、積載荷重の増加によって、ゆっくりとしたステアリング操作が必要な場合も、ステアリングホイールの操舵角と操向車輪の転舵角との舵角比を補正することにより、ゆっくりとしたステアリング操作と同様の効果を車両側で実現することができ、安定した走行を維持できるという効果が得られる。
【００１３】
さらに、請求項３に係る舵角比可変装置によれば、車両における重量配分を、前輪側及び後輪側の車高と車両における重量配分との関係を示した制御マップを参照して、車高検出手段で検出した前輪側及び後輪側の車高に基づいて検出するので、車両における重量配分を容易に検出することができるという効果が得られる。
【００１４】
なおさらに、請求項４に係る舵角比可変装置によれば、車両の全重量を、前輪側及び後輪側の車高と車両の全重量との関係を示した制御マップを参照して、車高検出手段で検出した前輪側及び後輪側の車高に基づいて検出するので、車両の全重量を容易に検出することができるという効果が得られる。
【００１５】
舵角比可変機構３は、図２に示すように、舵角比を変更するアクチュエータとしてのステッピングモータで構成される電動モータ９と、サンギヤＳＧ、プラネタリギヤＰＧ及びリングギヤＲＧを有する遊星歯車機構１０とで構成されており、サンギヤＳＧはステアリングシャフト２に連結され、プラネタリギヤＰＧがピニオンシャフト４に連結されており、リングギヤＲＧに電動モータ９の回転駆動力が伝達されることにより、入力軸と出力軸との舵角比が変更可能に構成されている。
【００１６】
そして、ステアリングシャフト４には運転者により操作されるステアリングホイール１の操舵角θ_Sを検出する操舵角センサ１１が装着されている。この操舵角センサ１１は、ステアリングホイール１が中立位置にあるときを零度として、右に操舵されたときは正の値、左に操舵されたときは負の値として操舵角θ_Sを検出している。また、例えば、図示しない変速機の出力側に、その回転速度に応じた周波数の車速検出信号Ｖ_Dを出力する車速センサ１２が装着されている。さらに、図示しない前輪側及び後輪側のスタビライザーに、その回転角度を検出して前輪側車高Ｈ_F及び後輪側車高Ｈ_Rを検出する車高センサ１３が装着されている。
【００１７】
そして、舵角比可変機構３の電動モータ９が、制御装置１４によって駆動制御される。この制御装置１４は、例えばマイクロコンピュータで構成され、電動モータ９に取付けられた図示しないロータリエンコーダにより検出される回転角及び回転方向と、操舵角センサ１１で検出する操舵角θ_Sと、車速センサ１２で検出する車速信号Ｖ_Dと、車高センサ１３で検出する前輪側車高Ｈ_F及び後輪側車高Ｈ_Rとが入力され、後述する図３の舵角比補正処理手順を実行して、舵角比可変機構３の電動モータ９に対して補正された駆動指令を出力する。
【００１８】
次に、上記の一実施形態の動作を、制御装置１４で実行する図３の舵角比制御処理手順を示すフローチャートを用いて説明する。
制御装置１４では、常時、図３に示す舵角比制御処理手順を実行する。この舵角比制御処理手順は、先ず、ステップＳ１では操舵角センサ１１で検出する操舵角θ_Sを読込み、次いで、ステップＳ２では車速センサ１２で検出した車速検出信号Ｖ_Dを読込み、これに基づいて車速Ｖを算出してからステップＳ３に移行する。更に、ステップＳ３に移行して、車高センサ１３で検出する前輪側車高Ｈ_F及び後輪側車高Ｈ_Rを読込んでからステップＳ４に移行する。
【００１９】
このステップＳ４では、前記ステップＳ２で算出した車速Ｖが零を超えているか否かを判定する。この判定結果が車速Ｖ＞０であるときは、車両が走行状態であるものと判断して、ステップＳ５に移行する。
このステップＳ５では、制御装置１４が有するメモリに予め記憶されている、図４及び図５に示す、重量配分検出用制御マップ及び全重量検出用制御マップを参照して、前記ステップＳ３で読込んだ前輪側車高Ｈ_F及び後輪側車高Ｈ_Rを基に、車両における積載荷重の重量配分Ｄ及び全重量Ｗを算出する。
【００２０】
重量配分検出用制御マップは、図４に示すとおり、横軸に後輪側車高Ｈ_Rを、縦軸に前輪側車高Ｈ_Fをとり、空車時では、エンジン、変速機及びステアリング機構等が配置されている前輪側に大きな負荷荷重が掛かるので、例えば、●で図示した、前輪側５５％に対して後輪側４５％となる重量配分を標準状態としている。このときの前輪側車高Ｈ_F及び後輪側車高Ｈ_Rを夫々の初期位置として、この状態から人員乗車及び荷物等の積載による前輪側車高Ｈ_Fと後輪側車高Ｈ_Rとの変化の割合に基づいて、前後の重量配分Ｄを検出している。
【００２１】
次に、全重量検出用制御マップは、図５に示すとおり、横軸に後輪側車高Ｈ_Rを、縦軸に前輪側車高Ｈ_Fをとり、定員乗車数の重量（一人あたり約５５ｋｇ）の他、水、オイル及び９０％以上の燃料を含めた車両重量が、例えば、●で図示した、１５００ｋｇのときを標準状態としている。このときの前輪側車高Ｈ_F及び後輪側車高Ｈ_Rを夫々の初期位置として、この状態から人員の乗降及び荷物等の積載による前輪側車高Ｈ_F及び後輪側車高Ｈ_Rの変化に基づいて、全重量の増加量Ｗを検出している。
【００２２】
次いで、ステップＳ６に移行し、制御装置１４が有するメモリに予め記憶されている、図６及び図７に示す重量配分用舵角比補正制御マップ及び全重量用舵角比補正制御マップを参照して、前記ステップＳ５で検出した重量配分Ｄ及び全重量Ｗを基に、舵角比補正係数α及βを夫々算出する。
重量配分用補正係数算出制御マップは、図６に示すとおり、横軸に重量配分Ｄを、縦軸に重量配分用補正係数αをとり、●で図示した前輪側５５％に対して後輪側４５％となる標準状態のときの補正係数αを１とする。この状態から重量配分Ｄが前寄りになるときは、これに応じて補正係数αは１を超えて増加し、また、重量配分Ｄが後寄りになるときは、逆に補正係数αは１を下回り減少してゆくように設定されている。
【００２３】
次に、全重量用補正係数算出制御マップは、図７に示すとおり、横軸に全重量Ｗを、縦軸に全重量用補正係数βをとり、全重量が１５００ｋｇである標準状態のときに補正係数βを１とする。この状態から全重量Ｗが減少するときは、これに応じて補正係数βは１を超えて増加し、また、全重量Ｗが増加するときは、逆に補正係数βは１を下回り減少してゆくように設定されている。
一方、前記ステップＳ４の判定結果が車速Ｖ＝０であるときは、車両が停車状態であるものと判断して、前記ステップＳ７に移行する。このステップＳ７では、停車状態の車両におけるステアリング操作に対して、積載状況の影響は無視できるものとして、前述した補正係数α及びβを夫々１としてから、ステップＳ８に移行する。
【００２４】
前記ステップＳ６及びステップＳ７で舵角比補正係数α及びβを算出してから移行するステップＳ８では、図８に示す舵角比算出制御マップを参照して、前記ステップＳ２で算出した車速Ｖを基に、ステアリング操作による入力角θ_INと操向車輪を転舵する出力角θ_OUTとの舵角比Ｒ（θ_OUT／θ_IN）を算出し、これに前記ステップＳ６で算出された舵角比補正係数を乗じて目標舵角比Ｒ^*を算出する。
【００２５】
この舵角比算出制御マップは、制御装置１４が有するメモリに予め記憶されており、図８に示すとおり、横軸に車速Ｖを、縦軸に舵角比Ｒをとり、車速Ｖが０から或る設定車速Ｖ₁までの低車速域にあるときに舵角比Ｒは一定の最大値Ｒ_MAXとなり、車速Ｖがこの設定車速Ｖ₁を越えて徐々に増加すると、初期段階では舵角比Ｒが比較的大きく減少し、その後緩やかに減少する非線形特性に設定されている。
【００２６】
次いで、ステップＳ９に移行して、前記ステップＳ１で読込んだ操舵角θ_Sの符号及び前記ステップＳ８で算出された目標舵角比Ｒ^*に基づいた舵角比制御量Ｃを算出し、この舵角比制御量Ｃを舵角比可変機構３の電動モータ９に出力してから、前記ステップＳ１に戻る。
この図３の舵角比補正処理において、ステップＳ１の処理と操舵角センサ１１とが操舵角検出手段に対応し、ステップＳ２の処理と車速センサ１２とが車速検出手段に対応し、ステップＳ３の処理と前輪側及び後輪側の車高センサ１３とが車高検出手段に対応し、ステップＳ５〜ステップＳ８の処理が舵角比補正手段に対応している。
【００２７】
したがって、今、車両が車速Ｖ＝０で停車状態にあるときは、図８に示すように、車速Ｖに基づいて算出される舵角比Ｒ_MAXとされている。このとき制御装置１４は重量配分用補正係数α及び全重量用補正係数βを１とするので、舵角比Ｒ_MAXを維持することになる。この状態で運転者がステアリングホイール１を操作する、つまり、据切りするときは、操舵角θ_S及び舵角比Ｒ_MAXに基づいて、電動モータ９に対する舵角比制御量Ｃを算出し、出力する。この舵角比制御量Ｃは、サンギヤＳＧの回転方向とは逆方向の、リングギヤＲＧの回転速度を制御する電流値となっている。
【００２８】
すなわち、ステアリングホイール１が、例えば右（左）に操舵されると、電動モータ９を反時計方向（時計方向）に回転駆動させることによって、時計方向（反時計方向）に回転するリングギヤＲＧ及びステアリングシャフト２を介して時計方向（反時計方向）に回転するサンギヤＳＧに噛合したプラネタリギヤＰＧの時計方向（反時計方向）への回転を増進することができるので、操舵角θ_Sに対して舵角比Ｒ_MAXに基づいた、転舵角θ_Wを得ている。
【００２９】
そして、この停車している車両が走行を開始すると、制御装置１４は車速Ｖに応じてベースとなる舵角比Ｒを算出すると共に、車両における積載状況に基づいて舵角比Ｒに対する補正処理を実行する。
先ず、車高センサ１３により検出した前輪側車高Ｈ_F及び後輪側車高Ｈ_Rに基づいて、図４に示す重量配分検出制御マップを参照して、車両における前後の重量配分Ｄを検出する。このとき、例えば、後部座席への人員の乗車若しくはラゲージスペースへの荷物の積載等により、後輪側車高Ｈ_Rの沈下率が前輪側車高Ｈ_Fの車体沈下率を上回ると、●で図示した重量配分の標準状態から逸脱し、◎で示すように、前輪側５０％に対し後輪側５０％となり、重量配分Ｄは後寄りになる。
【００３０】
この重量配分Ｄに基づいて、図６に示す重量配分用補正係数算出制御マップを参照して、重量配分用補正係数αを算出する。すなわち、重量配分Ｄが標準状態の前輪側５５％を下回り、後寄りとなるときは、コーナーリング時に車両走行を安定させる必要があるので、ゆっくりとしたステアリング操作を車両側で実現するために、舵角比Ｒを下げるべく、補正係数αは１を下回る値として算出される。
【００３１】
続いて、車高センサ１３により検出した前輪側車高Ｈ_F及び後輪側車高Ｈ_Rに基づいて、図５に示す全重量検出制御マップを参照して、車両の全重量Ｗを検出する。このとき、例えば、定員乗車数の乗車、さらに荷物の積載等により、前輪側車高Ｈ_F及び後輪側車高Ｈ_Rが沈下して、●で図示した全重量１５００ｋｇの標準状態から、◎で示した全重量が１７５０ｋｇ増加したとする。
この全重量Ｗに基づいて、図７に示す全重量用補正係数算出制御マップを参照して、全重量用補正係数βを算出する。すなわち、全重量Ｗが標準状態の１５００ｋｇを超えて増加するときは、コーナーリング時に車両走行を安定させる必要があるので、ゆっくりとしたステアリング操作を車両側で実現するために、舵角比Ｒを下げるべく、補正係数βは１を下回る値として算出される。
【００３２】
こうして算出された、重量配分用補正係数α及び全重量用補正係数βを、図８に示した舵角比算出用制御マップに基づいて算出された舵角比Ｒに乗じることにより、目標舵角比Ｒ^*が算出される。この目標舵角比Ｒ^*及び操舵角θ_Sに基づいて、電動モータ９に対する舵角比制御量Ｃを算出し、出力する。
また、例えば、運転席及び助手席のみの人員乗車や助手席への荷物の積載等により、後輪側車高Ｈ_Rの沈下率が前輪側車高Ｈ_Fの車体沈下率を下回ると、今度は逆に重量配分Ｄは前寄りになる。これにより、コーナーリング時の走行が安定する分、ステアリング操作を鋭くすることができるので、補正係数αは１を超える値として算出され、舵角比Ｒを大きくすることができる。
【００３３】
さらに、乗車人数が定員乗車数に満たない場合や荷物の積載等が少ない場合は、標準状態の全重量１５００ｋｇを下回ることになる。これにより、コーナーリング時の走行が安定する分、ステアリング操作を鋭くすることができるので、補正係数βは１を超える値として算出され、舵角比Ｒを大きくすることができる。
このように、上記の一実施形態によれば、走行している車両において、その車速に応じて決定される舵角比Ｒを、前輪側車高Ｈ_F及び後輪側車高Ｈ_Rから検出される車両における重量配分Ｄ及び全重量Ｗに基づいて補正する構成とされているので、車両の積載状況に応じて、運転者がゆっくりとしたステアリング操作を行うのと同様の効果を、舵角比可変機構３により実現することができる。
【００３４】
なお、上記の一実施形態において、前輪側及び後輪側の重量を検出するのにスタビライザーの回転角を検知する車高センサを使用したが、これに限定されるものではなく、車輪と車体との間に設けられたサスペンションリンクの角度を検出してもよいし、また荷重センサ等を使用して積載状況を判断してもよい。
また、上記の一実施形態における遊星歯車機構１０において、サンギヤＳＧにステアリングシャフト２を、リングギヤＲＧに電動モータ９を、プラネタリギヤＰＧにピニオンシャフト４を夫々連結した構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、リングギヤＲＧにステアリングシャフト２を、サンギヤＳＧに電動モータ９を、プラネタリギヤＰＧにピニオンシャフト４を夫々連結する構成でもよい。
【００３５】
さらに、上記の一実施形態において、車両の積載状況に応じて補正するためのベースとなる舵角比を車速に応じて決定する構成について説明したが、これに限定されるものではく、ステアリング操作の負荷を軽減すべく、ステアリング操作の負荷トルクに応じて舵角比を制御する構成としてもよい。
さらに、上記の一実施形態においては、舵角比可変機構３における舵角比を制御する手段として電動モータの回転駆動力を利用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、流体圧モータ等の回転駆動源を使用してもよい。
【００３６】
なおさらに、上記の一実施形態において、舵角比可変機構３が遊星歯車機構によって構成された場合について説明したが、これに限定されるものではなく、入力側に対して出力側の回転量を変更可能なボールネジ機構等を用い、電動モータで出力側の回転量を加算するような構成でもよく、要は入力軸と出力軸との舵角比の制御が可能であれば、いかなる舵角比可変機構であっても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】舵角比可変機構における遊星歯車機構を示す拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態における制御装置で実行する舵角補正処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態において、前輪側車高と後輪側車高との関係を示した重量配分検出用制御マップである。
【図５】本発明の一実施形態において、前輪側車高と後輪側車高との関係を示した全重量検出用制御マップである。
【図６】本発明の一実施形態において、車両における重量配分と重量配分用補正係数との関係を示した重量配分用補正係数算出制御マップである。
【図７】本発明の一実施形態において、車両全重量と全重量用補正係数との関係を示した全重量用補正係数算出制御マップである。
【図８】本発明の一実施形態において、車速と舵角比との関係を示した舵角比算出用制御マップである。
【図９】従来例において、操舵角と転舵角との関係が、単に車速に応じて変化することを示した説明図である。
【符号の説明】
１ステアリングホイール（操舵機構）
３舵角比可変機構
９電動モータ
１０遊星歯車機構
１１操舵角センサ（操舵角検出手段）
１２車速センサ（車速検出手段）
１３前輪側及び後輪側の車高センサ
１４制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering angle ratio variable device capable of changing a steering angle ratio between a steering angle by a steering operation and a steering angle of a steered wheel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a steering angle ratio variable device that changes a steering angle ratio between a steering angle of a steering wheel steered by a driver's operation and a steering angle of a steered wheel to be steered in accordance with the vehicle speed, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7 -257406 has been proposed.
The variable steering angle ratio steering device for a vehicle described in this publication is provided between an input shaft that transmits a rotational force of a steering wheel and an output shaft that transmits a steering force to a steered wheel. A first shaft coupled to one of the shaft and the output shaft, a second shaft coupled to the first shaft so as to be relatively movable, and a drive for relatively moving the first shaft and the second shaft Means and a third shaft eccentrically and integrally coupled to the second shaft. The structure of the drive means is rotatably supported by the casing, and the support member and the support member that rotatably support the first shaft or the second shaft at a position eccentric from the rotation center of the drive means and the support member are rotated. With the configuration including the drive source to be controlled, a large steering angle is obtained with a small steering amount in the low speed range, and control is performed so as not to be excessively sensitive in the high speed range.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the variable steering angle ratio steering device for a vehicle in the above-described conventional example has a relationship between the steering angle θ _S of the steering wheel and the steering angle θ _W of the steered wheel, as shown in FIG. In some cases, when the steering angle θ _S increases from the origin 0, the steering angle θ _W increases in proportion to this, whereas when the vehicle speed reaches the high speed range, the steering angle θ _S increases from the origin 0. The increase characteristic of the steering angle θ _W with respect to the vehicle changes to a bow shape, which is simply configured to change the rudder angle ratio based on the vehicle speed, but because it is not controlled taking into account the loading situation in the vehicle, It was not possible to cope with the increase in loading load and the change in weight distribution due to the loading of passengers and luggage.
[0004]
Therefore, especially in vehicles such as one-boxes and station wagons, the overall weight increases or decreases depending on the loading status, and the difference in weight distribution between the front and rear is large. There is an unresolved issue that we must keep in mind.
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and the steering angle ratio variable that makes it possible to change the steering angle ratio between the steering angle of the steering operation and the steering angle of the steered wheels. An object of the present invention is to provide a steering angle ratio variable device that can reduce the burden of steering operation in response to changes in the total weight of the vehicle and the weight distribution before and after the vehicle.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a steering angle ratio variable device according to claim 1 of the present invention includes an input shaft steered by a steering operation by a driver and an output shaft coupled to a steered wheel to be steered. A steering angle ratio variable device that interposes a steering angle ratio variable mechanism that can change the steering angle ratio between them, and controls the steering angle ratio of the steering angle ratio variable mechanism by a steering angle ratio control means. The weight distribution detecting means for detecting the weight distribution before and after the vehicle according to the loading condition in the vehicle, and the rudder angle of the steering angle ratio variable mechanism as the front and rear weight distribution in the vehicle detected by the weight distribution detecting means becomes closer to the rear A steering angle ratio correcting means for correcting the ratio to be small is provided.
[0007]
Furthermore, the steering angle ratio variable device according to claim 2 of the present invention is configured such that the rudder between the input shaft steered by the steering operation by the driver and the output shaft coupled to the steered wheel to be steered. interposed a variable steering ratio mechanism that enables changing the angular ratio, the steering angle ratio varying device which is adapted to control the steering angle ratio control means steering angle ratio of該舵angle ratio varying mechanism, the loading conditions of the vehicle A weight distribution detecting means for detecting front and rear weight distribution according to the vehicle, a total weight detecting means for detecting the total weight of the vehicle, and a weight distribution before and after the vehicle detected by the weight distribution detecting means, And a rudder angle ratio correcting unit that corrects the rudder angle ratio of the rudder angle ratio variable mechanism to be smaller as the total weight of the vehicle detected by the total weight detecting unit increases.
[0008]
Furthermore, the steering angle ratio variable device according to claim 3 of the present invention is the invention according to claim 1 or 2 , further comprising vehicle height detection means for detecting the vehicle height of the front wheel side and the rear wheel side of the vehicle, The weight distribution detection means is a control map showing the relationship between the front wheel side and rear wheel side vehicle heights and the weight distribution in the vehicle based on the front wheel side and rear wheel side vehicle heights detected by the vehicle height detection means. It is characterized by detecting the weight distribution in the vehicle with reference.
[0009]
Still further, the steering angle ratio varying device according to claim 4 of the present invention is the invention according to claim 2 , further comprising vehicle height detecting means for detecting vehicle heights on the front wheel side and the rear wheel side of the vehicle, The weight detection means refers to a control map showing the relationship between the front wheel side and rear wheel side vehicle heights and the total vehicle weight based on the front wheel side and rear wheel side vehicle heights detected by the vehicle height detection means. Thus, the total weight of the vehicle is detected.
[0010]
【The invention's effect】
According to the steering angle ratio varying device according to claim 1, corrected so as to reduce the steering angle ratio of the steering angle ratio varying mechanism as will rear deviation in weight distribution between the front and rear of the vehicle detected by Weight Distribution detecting means Even if a slow steering operation is required due to the deviation of the front and rear weight distribution in the vehicle, the steering angle ratio between the steering angle of the steering wheel and the steering angle of the steered wheels is corrected. Thus, the same effect as that of the slow steering operation can be realized on the vehicle side, and the effect of maintaining stable running can be obtained.
[0012]
Furthermore, according to the steering angle ratio varying device according to claim 2, as the weight distribution between the front and rear of the vehicle detected by Weight distribution detecting means becomes the trailing deviation, and the total weight of the vehicle detected by the total weight detecting means increases As the steering angle ratio of the variable steering angle ratio mechanism is corrected, the steering angle ratio is corrected to be smaller. Even when necessary, by correcting the steering angle ratio between the steering angle of the steering wheel and the steering angle of the steered wheels, the same effect as a slow steering operation can be realized on the vehicle side, which is stable. The effect that the running can be maintained is obtained.
[0013]
Further, according to the steering angle ratio variable device according to claim 3 , the vehicle weight distribution is determined by referring to a control map showing the relationship between the vehicle height on the front wheel side and the rear wheel side and the weight distribution in the vehicle. Since it detects based on the vehicle height of the front-wheel side and rear-wheel side detected by the high detection means, the effect that the weight distribution in a vehicle can be detected easily is acquired.
[0014]
Still further, according to the rudder angle ratio variable device according to claim 4 , the total weight of the vehicle is referred to the control map showing the relationship between the vehicle height on the front wheel side and the rear wheel side and the total weight of the vehicle, Since it detects based on the vehicle height of the front-wheel side and rear-wheel side detected by the vehicle height detection means, the effect that the total weight of a vehicle can be detected easily is acquired.
[0015]
As shown in FIG. 2, the steering angle ratio variable mechanism 3 includes an electric motor 9 including a stepping motor as an actuator that changes the steering angle ratio, and a planetary gear mechanism 10 having a sun gear SG, a planetary gear PG, and a ring gear RG. The sun gear SG is connected to the steering shaft 2, the planetary gear PG is connected to the pinion shaft 4, and the rotational driving force of the electric motor 9 is transmitted to the ring gear RG, whereby the input shaft and the output shaft The rudder angle ratio can be changed.
[0016]
A steering angle sensor 11 for detecting the steering angle θ _S of the steering wheel 1 operated by the driver is mounted on the steering shaft 4. This steering angle sensor 11 detects the steering angle θ _S as a zero value when the steering wheel 1 is in the neutral position, a positive value when steered to the right, and a negative value when steered to the left. Yes. Further, for example, a vehicle speed sensor 12 that outputs a vehicle speed detection signal V _D having a frequency corresponding to the rotational speed is mounted on the output side of a transmission (not shown). Furthermore, the stabilizer of the front wheel side and rear wheel side (not shown), a vehicle height sensor 13 for detecting the rotation angle detected by the front-wheel-side vehicle height H _F and a rear-wheel-side vehicle height H _R is mounted.
[0017]
The electric motor 9 of the steering angle ratio variable mechanism 3 is driven and controlled by the control device 14. The control device 14 is composed of, for example, a microcomputer, and includes a rotation angle and a rotation direction detected by a rotary encoder (not shown) attached to the electric motor 9, a steering angle θ _S detected by the steering angle sensor 11, and a vehicle speed sensor. a vehicle speed signal V _D to be detected by 12, the front-wheel-side vehicle height H _F and a rear-wheel-side vehicle height H _R detected by the vehicle height sensor 13 is input, executes the steering angle ratio correction procedure of FIG. 3 to be described later The corrected drive command is output to the electric motor 9 of the steering angle ratio variable mechanism 3.
[0018]
Next, the operation of the above-described embodiment will be described with reference to the flowchart showing the steering angle ratio control processing procedure of FIG.
The control device 14 always executes the steering angle ratio control processing procedure shown in FIG. In this steering angle ratio control processing procedure, first, the steering angle θ _S detected by the steering angle sensor 11 is read in step S1, and then the vehicle speed detection signal V _D detected by the vehicle speed sensor 12 is read in step S2. After calculating the vehicle speed V, the process proceeds to step S3. Furthermore, the process moves to step S3, the transition from crowded read the front-wheel-side vehicle height H _F and a rear-wheel-side vehicle height H _R detected by the vehicle height sensor 13 to the step S4.
[0019]
In step S4, it is determined whether or not the vehicle speed V calculated in step S2 exceeds zero. When the determination result is vehicle speed V> 0, it is determined that the vehicle is in a traveling state, and the process proceeds to step S5.
In step S5, the weight distribution detection control map and the total weight detection control map shown in FIGS. 4 and 5 and stored in advance in the memory of the control device 14 are read in step S3. based on the front-wheel-side vehicle height H _F and a rear-wheel-side vehicle height H _R, to calculate the weight distribution D, and the total weight W of the movable load of the vehicle.
[0020]
Weight distribution detection control map, as shown in FIG. 4, the high H _R rear wheel side wheel on the horizontal axis, taking a front-wheel-side vehicle height H _F on the vertical axis, the bare, engine, transmission and steering mechanism, etc. Since a large load is applied to the front wheel side where the wheel is disposed, for example, the weight distribution shown by ●, which is 45% on the rear wheel side with respect to 55% on the front wheel side, is set to the standard state. As the initial position of the respective front-wheel-side vehicle height H _F and a rear-wheel-side vehicle height H _R of this time, the high H _R front-wheel-side vehicle height H _F and the rear-wheel-side vehicle by loading personnel ride and such baggage from the state The weight distribution D before and after is detected on the basis of the rate of change.
[0021]
Next, as shown in FIG. 5, the total weight detection control map has the rear wheel side vehicle height H _R on the horizontal axis and the front wheel side vehicle height H _F on the vertical axis. 55 kg), and the vehicle weight including water, oil, and 90% or more of the fuel is, for example, 1500 kg illustrated by ●, as a standard state. As the initial position of the respective front-wheel-side vehicle height H _F and a rear-wheel-side vehicle height H _R of this time, the front-wheel-side vehicle height H _F and a rear-wheel-side vehicle height H _R by boarding and loading of such cargo personnel from the state Based on this change, an increase W in the total weight is detected.
[0022]
Next, the process proceeds to step S6, and the weight distribution steering angle ratio correction control map and the total weight steering angle ratio correction control map shown in FIGS. 6 and 7 are stored in advance in the memory of the control device 14. Then, the steering angle ratio correction coefficients α and β are calculated based on the weight distribution D and the total weight W detected in step S5.
As shown in FIG. 6, the weight distribution correction coefficient calculation control map has weight distribution D on the horizontal axis and weight distribution correction coefficient α on the vertical axis, and the rear wheel side with respect to the front wheel side 55% shown by ●. The correction coefficient α in the standard state of 45% is set to 1. When the weight distribution D becomes forward from this state, the correction coefficient α increases in response to this, and when the weight distribution D becomes backward, the correction coefficient α is set to 1. It is set to decrease below.
[0023]
Next, as shown in FIG. 7, the total weight correction coefficient calculation control map has a total weight W on the horizontal axis, a total weight correction coefficient β on the vertical axis, and in a standard state where the total weight is 1500 kg. The correction coefficient β is 1. When the total weight W decreases from this state, the correction coefficient β increases in response to this, and when the total weight W increases, the correction coefficient β decreases below 1 on the contrary. It is set to go.
On the other hand, when the determination result of step S4 is the vehicle speed V = 0, it is determined that the vehicle is in a stopped state, and the process proceeds to step S7. In this step S7, it is assumed that the influence of the loading condition is negligible for the steering operation in the stopped vehicle, and the above-described correction coefficients α and β are set to 1, respectively, and then the process proceeds to step S8.
[0024]
In step S8, which proceeds after calculating the steering angle ratio correction coefficients α and β in steps S6 and S7, the vehicle speed V calculated in step S2 is determined with reference to the steering angle ratio calculation control map shown in FIG. Based on the steering angle ratio R (θ _OUT / θ _IN ) between the input angle θ _IN by steering operation and the output angle θ _OUT for turning the steered wheel, the steering angle calculated in step S6 is calculated. The target steering angle ratio R ^* is calculated by multiplying by the ratio correction coefficient.
[0025]
This steering angle ratio calculation control map is stored in advance in a memory included in the control device 14, and as shown in FIG. 8, the horizontal axis represents the vehicle speed V, the vertical axis represents the steering angle ratio R, and the vehicle speed V is from 0. When the vehicle is in a low vehicle speed range up to a certain set vehicle speed V ₁ , the steering angle ratio R becomes a certain maximum value R _MAX , and when the vehicle speed V gradually increases beyond the set vehicle speed V ₁ , the steering angle ratio R is initially set. R is set to a non-linear characteristic in which R decreases relatively large and then gradually decreases.
[0026]
Next, the process proceeds to step S9, and the steering angle ratio control amount C is calculated based on the sign of the steering angle θ _S read in step S1 and the target steering angle ratio R ^* calculated in step S8. After the steering angle ratio control amount C is output to the electric motor 9 of the steering angle ratio variable mechanism 3, the process returns to step S1.
In the steering angle ratio correction process of FIG. 3, the process of step S1 and the steering angle sensor 11 correspond to the steering angle detection means, the process of step S2 and the vehicle speed sensor 12 correspond to the vehicle speed detection means, and in step S3 The processing and the front wheel side and rear wheel side vehicle height sensors 13 correspond to the vehicle height detection means, and the processing in steps S5 to S8 corresponds to the steering angle ratio correction means.
[0027]
Therefore, when the vehicle is currently stopped at the vehicle speed V = 0, the steering angle ratio R _MAX calculated based on the vehicle speed V is set as shown in FIG. At this time, since the control device 14 sets the weight distribution correction coefficient α and the total weight correction coefficient β to 1, the steering angle ratio R _MAX is maintained. In this state, when the driver operates the steering wheel 1, that is, when the driver leaves the steering wheel, the steering angle ratio control amount C for the electric motor 9 is calculated based on the steering angle θ _S and the steering angle ratio R _MAX and output. To do. The steering angle ratio control amount C is a current value that controls the rotational speed of the ring gear RG in the direction opposite to the rotational direction of the sun gear SG.
[0028]
That is, when the steering wheel 1 is steered, for example, to the right (left), the ring gear RG that rotates clockwise (counterclockwise) and the steering by rotating the electric motor 9 counterclockwise (clockwise). Since the rotation of the planetary gear PG meshed with the sun gear SG rotating clockwise (counterclockwise) via the shaft 2 can be increased in the clockwise direction (counterclockwise), the steering angle with respect to the steering angle θ _S A steering angle θ _W based on the ratio R _MAX is obtained.
[0029]
When the stopped vehicle starts traveling, the control device 14 calculates the rudder angle ratio R serving as a base according to the vehicle speed V, and performs a correction process for the rudder angle ratio R based on the loading condition in the vehicle. Execute.
First, based on the high H _F and the rear-wheel-side vehicle height H _R front wheel side wheel is detected by the vehicle height sensors 13, with reference to the weight distribution detection control map shown in FIG. 4, detecting the weight distribution D of the front and rear of the vehicle To do. In this case, for example, by loading such luggage to ride or luggage space of personnel to the rear seat, the sink rate of the rear-wheel-side vehicle height H _R is above the vehicle sink rate of the front-wheel-side vehicle height H _F, with ● Deviating from the standard state of the weight distribution shown in the figure, as indicated by ◎, the rear wheel side is 50% with respect to the front wheel side 50%, and the weight distribution D is rearward.
[0030]
Based on the weight distribution D, the weight distribution correction coefficient α is calculated with reference to the weight distribution correction coefficient calculation control map shown in FIG. That is, when the weight distribution D is less than 55% of the front wheel side in the standard state and rearward, it is necessary to stabilize the vehicle traveling during cornering. Therefore, in order to realize a slow steering operation on the vehicle side, In order to reduce the angle ratio R, the correction coefficient α is calculated as a value less than 1.
[0031]
Subsequently, the front wheel side wheel is detected by the vehicle height sensors 13 high H _F and the rear-wheel-side vehicle based on the high H _R, with reference to the total weight detection control map shown in FIG. 5, to detect the total weight W of the vehicle . In this case, for example, ride capacity ride number, further by stacking like luggage, and front-wheel-side vehicle height H _F and a rear-wheel-side vehicle height H _R is subsidence, the standard state of the total weight 1500kg illustrated in ●, ◎ Suppose that the total weight shown in FIG.
Based on the total weight W, the total weight correction coefficient β is calculated with reference to the total weight correction coefficient calculation control map shown in FIG. That is, when the total weight W increases beyond 1500 kg in the standard state, it is necessary to stabilize the vehicle traveling during cornering, so the steering angle ratio R is lowered in order to realize a slow steering operation on the vehicle side. Accordingly, the correction coefficient β is calculated as a value less than 1.
[0032]
By multiplying the weight distribution correction coefficient α and the total weight correction coefficient β thus calculated by the steering angle ratio R calculated based on the steering angle ratio calculation control map shown in FIG. The ratio R ^* is calculated. Based on the target steering angle ratio R ^* and the steering angle θ _S , a steering angle ratio control amount C for the electric motor 9 is calculated and output.
Further, for example, by loading such luggage to the driver's seat and the front passenger's seat only persons boarding and passenger seat, the rear-wheel-side vehicle height H _R of the sink rate is below the vehicle body sink rate of the front-wheel-side vehicle height H _F, now On the contrary, the weight distribution D becomes closer to the front. As a result, the steering operation can be sharpened as much as the traveling during cornering is stabilized. Therefore, the correction coefficient α is calculated as a value exceeding 1, and the steering angle ratio R can be increased.
[0033]
Furthermore, when the number of passengers is less than the number of passengers, or when the load of luggage is small, the total weight in the standard state is less than 1500 kg. As a result, the steering operation can be sharpened as much as the traveling during cornering is stabilized. Therefore, the correction coefficient β is calculated as a value exceeding 1, and the steering angle ratio R can be increased.
Thus, according to one embodiment of the above, in the vehicle traveling, the steering angle ratio R that is determined according to the vehicle speed, front-wheel-side vehicle detected from the high H _F and the rear-wheel-side vehicle height H _R Since the correction is made based on the weight distribution D and the total weight W in the vehicle to be operated, the same effect as the driver performing a slow steering operation according to the loading condition of the vehicle This can be realized by the ratio variable mechanism 3.
[0034]
In the above embodiment, the vehicle height sensor that detects the rotation angle of the stabilizer is used to detect the weight of the front wheel side and the rear wheel side, but the present invention is not limited to this. The angle of the suspension link provided between the two may be detected, or the load status may be determined using a load sensor or the like.
In the planetary gear mechanism 10 according to the above-described embodiment, the configuration in which the steering shaft 2 is connected to the sun gear SG, the electric motor 9 is connected to the ring gear RG, and the pinion shaft 4 is connected to the planetary gear PG has been described. For example, the steering shaft 2 may be connected to the ring gear RG, the electric motor 9 may be connected to the sun gear SG, and the pinion shaft 4 may be connected to the planetary gear PG.
[0035]
Furthermore, in the above-described embodiment, the configuration has been described in which the steering angle ratio serving as a base for correction according to the loading condition of the vehicle is determined according to the vehicle speed. However, the present invention is not limited to this. In order to reduce the load, the steering angle ratio may be controlled in accordance with the load torque of the steering operation.
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the rotational driving force of the electric motor is used as a means for controlling the steering angle ratio in the steering angle ratio variable mechanism 3 has been described. A rotational drive source such as a pressure motor may be used.
[0036]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the rudder angle ratio variable mechanism 3 is configured by a planetary gear mechanism has been described. However, the present invention is not limited to this, and the amount of rotation on the output side relative to the input side is not limited to this. A changeable ball screw mechanism, etc., may be used to add the rotation amount on the output side with an electric motor. In short, any steering angle ratio can be used as long as the steering angle ratio between the input shaft and the output shaft can be controlled. Even a variable mechanism can be applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing a planetary gear mechanism in a steering angle ratio variable mechanism.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a steering angle correction processing procedure executed by the control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a weight distribution detection control map showing a relationship between a front wheel side vehicle height and a rear wheel side vehicle height in an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a total weight detection control map showing a relationship between a front wheel side vehicle height and a rear wheel side vehicle height in an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a weight distribution correction coefficient calculation control map showing a relationship between weight distribution and weight distribution correction coefficient in a vehicle in an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a total weight correction coefficient calculation control map showing the relationship between the total vehicle weight and the total weight correction coefficient in an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a steering angle ratio calculation control map showing a relationship between a vehicle speed and a steering angle ratio in an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing that the relationship between the steering angle and the turning angle is simply changed according to the vehicle speed in the conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Steering wheel (steering mechanism)
3 Steering angle ratio variable mechanism 9 Electric motor 10 Planetary gear mechanism 11 Steering angle sensor (steering angle detecting means)
12 Vehicle speed sensor (vehicle speed detection means)
13 Front height sensor and rear wheel height sensor 14 Control device

Claims

Between the input shaft that is steered by the steering operation by the driver and the output shaft that is connected to the steered wheel to be steered, a steering angle ratio variable mechanism that makes it possible to change the steering angle ratio of both is interposed, In the rudder angle ratio variable device that controls the rudder angle ratio of the rudder angle ratio variable mechanism with the rudder angle ratio control means,
Weight distribution detection means for detecting front and rear weight distribution according to the loading situation in the vehicle, and the steering angle ratio of the steering angle ratio variable mechanism as the weight distribution in the front and rear in the vehicle detected by the weight distribution detection means becomes closer to the rear. A rudder angle ratio variable device comprising rudder angle ratio correcting means for correcting to be small.

Between the input shaft that is steered by the steering operation by the driver and the output shaft that is connected to the steered wheel to be steered, a steering angle ratio variable mechanism that makes it possible to change the steering angle ratio of both is interposed, In the rudder angle ratio variable device that controls the rudder angle ratio of the rudder angle ratio variable mechanism with the rudder angle ratio control means,
Weight distribution detection means for detecting front and rear weight distribution according to loading conditions in the vehicle, total weight detection means for detecting the total weight of the vehicle, and front and rear weight distribution in the vehicle detected by the weight distribution detection means And a rudder angle ratio correcting unit for correcting the rudder angle ratio of the rudder angle ratio variable mechanism to be smaller as the total weight of the vehicle detected by the total weight detecting unit increases. The rudder angle ratio variable device.

Vehicle height detection means for detecting vehicle height on the front wheel side and rear wheel side in the vehicle, the weight distribution detection means based on the vehicle height on the front wheel side and the rear wheel side detected by the vehicle height detection means, The steering angle ratio according to claim 1 or 2 , wherein the weight distribution in the vehicle is detected with reference to a control map showing a relationship between the vehicle height on the front wheel side and the rear wheel side and the weight distribution in the vehicle. Variable device.

Vehicle height detection means for detecting vehicle height on the front wheel side and rear wheel side in the vehicle, the total weight detection means based on the vehicle height on the front wheel side and the rear wheel side detected by the vehicle height detection means, The steering angle ratio variable device according to claim 2, wherein the total weight of the vehicle is detected with reference to a control map showing a relationship between the vehicle height on the front wheel side and the rear wheel side and the total weight of the vehicle. .