JPH04283168A - 車両用ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用ステアリング装
置に係り、特に、ステアリングホイールとステアリング
リンク間に、ホイール操舵角に対する車輪転舵角の伝達
比（ステアリングギヤ比）をアクチュエータの作動によ
って増減可能な伝達比可変機構が介装されてなる車両用
ステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の車両用ステアリング装置は、例
えば、特開昭６１−１２２０７３号公報に示されており
、同公報の装置においては、車速に応じてホイール操舵
角に対する車輪転舵角の伝達比を変えるようにしている
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の装置に
おいては、路面状態を全く考慮しておらず、上記伝達比
を高μ路に適した値に設定してステアリングホイールを
所定量操舵操作した場合に高μ路において許容される限
界横Ｇが当該車両に発生するように設定すると、低μ路
においてステアリングホイールを所定量操舵操作した場
合に低μ路において許容される限界横Ｇ（一般的に、高
μ路の許容限界横Ｇより小さい）以上の横Ｇが当該車両
に発生することがあって、いわゆる切り過ぎの状況が生
じる場合があり、操舵時に注意が必要であった。なお、
上記伝達比を低μ路に適した値に設定すれば、上記した
問題は解消されるものの、かかる場合には高μ路におい
て旋回性能が低下するといった問題が生じる。本発明は
、上記した問題に対処すべくなされたものであり、車速
と路面状態に応じてホイール操舵角に対する車輪転舵角
の伝達比を設定可能として、車速及び路面状態に拘らず
常に適正な旋回性能が得られるようにした車両用ステア
リング装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、当該車両用ステアリング装
置が、ステアリングホイールとステアリングリンク間に
介装されてホイール操舵角に対する車輪転舵角の伝達比
をアクチュエータの作動によって増減可能な伝達比可変
機構と、当該車両の車速を検出する車速検出手段と、タ
イヤと路面との摩擦係数を検出する路面状態検出手段と
、前記両検出手段からの信号に基づいて目標伝達比を演
算する伝達比演算手段と、前記伝達比可変機構の現実の
伝達比を検出する伝達比検出手段と、前記伝達比可変機
構の現実の伝達比を前記目標伝達比に近似させるべく前
記アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備える
構成とした。

【０００５】

【発明の作用・効果】本発明による車両用ステアリング
装置においては、車速検出手段と路面状態検出手段から
の信号に基づいて伝達比演算手段が目標伝達比を演算し
、また伝達比検出手段が伝達比可変機構の現実の伝達比
を検出して、伝達比可変機構の現実の伝達比を目標伝達
比に近似させるべく制御手段がアクチュエータの作動を
制御する。したがって、ステアリングホイールを所定量
（例えば、９時１５分の位置に握った状態から持ち替え
なく操作できる９０度）操舵操作した場合に車輪転舵角
が当該車両に設定限界横Ｇ（路面状態に合わせて例えば
、低μ路で０．２５Ｇ，中μ路で０．５　Ｇ，高μ路で
１．０　Ｇに設定される）を発生させる値となる伝達比
（車速に応じて変化する）に目標伝達比を設定すれば、
如何なる車速及び如何なる路面状態においても、ステア
リングホイールを持ち替えることなく操作できる範囲に
おいて、各路面状態の設定限界横Ｇ内での操舵が可能で
あり、安全性及び操作性を大幅に向上させることができ
る。

【０００６】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図１は本発明による車両用ステアリング装置
を概略的に示していて、このステアリング装置は油圧サ
ーボ機構による油圧式の駆動力伝達手段と遊星歯車機構
による機械式の駆動力伝達手段を備えていて、いずれか
一方の伝達手段を介してステアリングホイール１０とス
テアリングリンク２０が連結されるように構成されてい
る。なお、ステアリングリンク２０は、リレーロッド２
１と左右一対のタイロッド２２等を備えた公知のもので
あり、リレーロッド２１の軸方向移動により各タイロッ
ド２２及び各ナックルアーム（図示省略）を介して各車
輪（図示省略）が転舵されるように構成されている。

【０００７】油圧サーボ機構による駆動力伝達手段は、
サーボ弁Ａと、パワーシリンダＢと、フィードバック伝
達機構（以下、単に伝達機構という）Ｃを主たる構成と
するものであり、伝達機構Ｃ中には伝達比可変機構Ｄが
設けられている。サーボ弁Ａは、油圧ポンプＰ，パワー
シリンダＢ及びリザーバＲに接続される各ポートを備え
た周知のロータリー式サーボ弁であり、ステアリングホ
イール１０と一体のシャフト１１に一体的に設けたバル
ブロータ１２と、この外周に相対回転可能に設けられて
バルブロータ１２との相対回転によりパワーシリンダＢ
への圧油の給排を制御するバルブスリーブ１３によって
構成されている。パワーシリンダＢは、ステアリングリ
ンク２０の一構成部材であるリレーロッド２１をピスト
ンロッドとするものであり、サーボ弁Ａを通して給排さ
れる圧油に応じてステアリングリンク２０を駆動する。

【０００８】伝達機構Ｃは、ステアリングリンク２０の
動きをサーボ弁Ａのバルブスリーブ１３に回転運動とし
て伝達するものであり、揺動レバー３１と一対の連結ピ
ン３２，３３とラックバー３４によって構成されていて
、揺動レバー３１は両端に長孔３１ａ，３１ｂを有し中
央にて支持体３５により支持ピン３６を介して揺動自在
に支持され、連結ピン３２はリレーロッド２１に一体的
に設けられて揺動レバー３１の長孔３１ａに摺動可能に
嵌合し、連結ピン３３はラックバー３４に一体的に設け
られて揺動レバー３１の長孔３１ｂに摺動可能に嵌合し
ている。また、ラックバー３４のラック３４ａはバルブ
スリーブ１３に設けたピニオン１３ａに噛合している。

【０００９】伝達比可変機構Ｄは、揺動レバー３１によ
る現実の伝達比Ｋｏ（ａ：ｂ）を変化させるものであり
、揺動レバー３１を軸支する支持体３５を図示上下方向
に移動させるねじ送り機構４１と、これを駆動するアク
チュエータとしてのモータ４２によって構成されている
。モータ４２はその正逆回転及び停止をコントローラ４
３によって制御されるように構成されていて、同コント
ローラ４３には、当該車両の車速Ｖを検出する車速セン
サ４４，タイヤと路面との摩擦係数μを検出する路面状
態検出センサ４５，支持体３５の図示上下方向の位置か
ら現実の伝達比Ｋｏを検出する伝達比検出センサ４６及
びリレーロッド２１の図示左右方向の位置から車輪転舵
角θを検出する転舵角検出センサ４７から各信号が入力
されるように構成されている。なお、車速センサ４４と
しては周知のものが採用され、また伝達比検出センサ４
６及び転舵角検出センサ４７としては周知の位置検出セ
ンサが採用され、また路面状態検出センサ４５としては
例えば湿度，温度，水滴等を検出する回路と同回路の検
出結果に基づいて路面の水分，凍結等の状態すなわち摩
擦係数μを推定する回路からなるもの、或いは予め所定
のブレーキ力を付与した第５の車輪を路面に接触させ同
車輪の回転数と車速Ｖとを比較して同車輪のスリップ率
を計算することにより摩擦係数μを検出するものが採用
される。

【００１０】コントローラ４３は、前記各センサ４４，
４５，４６，４７に接続され図２，図３に示すフローチ
ャートに対応したプログラムを記憶するとともに同プロ
グラムの実行に必要な各種データを一時的に記憶するマ
イクロコンピュータと、同マイクロコンピュータとモー
タ４２に接続されマイクロコンピュータからの出力信号
に基づいてモータ４２を駆動する駆動回路を備えており
、車速センサ４４と路面状態検出センサ４５の両センサ
からの信号に基づいて目標伝達比Ｋｍを演算する伝達比
演算手段としての機能と、伝達比可変機構Ｄの現実の伝
達比Ｋｏを目標伝達比Ｋｍに近似させるべくモータ４２
の作動を制御する制御手段としての機能とを備えている
。

【００１１】一方、遊星歯車機構による駆動力伝達手段
は、遊星歯車Ｅとロック機構Ｆによって構成されている
。遊星歯車Ｅは、サンギヤ５１を入力要素としリングギ
ヤ５２を出力要素としキャリア５３を反力要素とするも
のであり、サンギヤ５１はシャフト１１の先端に一体的
に固定され、リングギヤ５２はリレーロッド２１のラッ
ク２１ａに噛合するピニオン５２ａを一体的に備えてい
る。また、キャリア５３は、プラネタリギヤ５４を回転
自在に軸支していて、上端外周にはロック機構Ｆによっ
てロック状態又はフリー状態とされるための切欠５３ａ
が多数形成されている。（図１の（ロ）参照）

【００１
２】ロック機構Ｆは、サーボ弁Ａの油圧供給回路に設け
られて油圧が設定値以上のときキャリア５３をフリー状
態としかつ油圧が設定値未満のときキャリア５３をロッ
ク状態とするものであり、油圧を受けて図示左方に移動
するプランジャ５５とこれを図示右方に付勢するスプリ
ング５６によって構成されていて、プランジャ５５がス
プリング５６によって図示右方に押動されるとプランジ
ャ５５の右端がキャリア５３の切欠５３ａに嵌合してキ
ャリア５３を回転不能にロックするようになっている。 なお、ロック機構Ｆがロック状態であるときには運転席
近傍に設けた警告灯（図示省略）が点灯するようにする
のが望ましい。

【００１３】上記のように構成した本実施例の車両用ス
テアリング装置においては、サーボ弁Ａを含む油圧回路
が正常であって油圧供給回路の油圧が設定値以上の場合
、ロック機構Ｆが遊星歯車Ｅのキャリア５３（反力要素
）をフリー状態とするため、遊星歯車Ｅを介して駆動力
は伝達されない。しかして、このときには、ステアリン
グホイール１０が操舵されると、サーボ弁Ａにおけるバ
ルブロータ１２がバルブスリーブ１３に対して回転して
サーボ弁Ａが開き、ステアリングホイール１０の操舵方
向に応じてパワーシリンダＢが作動して、ステアリング
リンク２０が駆動され車輪が転舵される。これと同時に
、ステアリングリンク２０の動きは、伝達機構Ｃを介し
てサーボ弁Ａにおけるバルブスリーブ１３に回転運動と
して伝達されるため、バルブスリーブ１３の回転がバル
ブロータ１２の回転と同じとなったときサーボ弁Ａが閉
じて、車輪の転舵が保持される。

【００１４】ところで、上記伝達機構Ｃ中には、モータ
４２の正逆回転によって現実の伝達比Ｋｏを変化させる
伝達比可変機構Ｄが設けられているため、モータ４２が
コントローラ４３によって回転させられると、揺動レバ
ー３１による現実の伝達比Ｋｏが変化して、ステアリン
グホイール１０の回転量（ホイール操舵角）に対するス
テアリングリンク２０の移動量（車輪転舵角）が変化す
る。しかして、揺動レバー３１による現実の伝達比Ｋｏ
は、図２，図３に示すフローチャートに対応したプログ
ラムの実行により、コントローラ４３がモータ４２の回
転を制御し、支持体３５の位置が制御されることにより
変化させられる。

【００１５】一方、サーボ弁Ａを含む油圧回路がフェイ
ルして油圧供給回路の油圧が設定値未満となった場合に
は、上述した油圧サーボ系による作動が得られないもの
の、ロック機構Ｆが遊星歯車Ｅのキャリア５３を自動的
にロック状態とするため、遊星歯車Ｅを介して駆動力が
伝達されるようになり、遊星歯車Ｅの各ギヤにより設定
されるステアリングギヤ比（伝達比）にてステアリング
ホイール１０の回転量はステアリングリンク２０の移動
量に変換されて伝達される。

【００１６】次に、上記した本実施例の伝達比可変動作
を図２，図３のフローチャートを参照して詳細に説明す
る。当該車両のイグニッションスイッチ（図示省略）が
ＯＮ作動されると、コントローラ４３にてそのマイクロ
コンピュータのＣＰＵが図２，図３のフローチャートに
対応したプログラムを実行する。コントローラ４３のプ
ログラムは、図２のステップ１０１にてイグニッション
スイッチのＯＮ作動に基づいて実行を開始され、ステッ
プ１０２にて初期化される。この初期化において、摩擦
係数μが高μとされる。

【００１７】この初期化後にステップ１０３にて車速セ
ンサ４４からの車速Ｖを表す信号が読み込まれて記憶さ
れ、またステップ１０４にて転舵角検出センサ４７から
の車輪転舵角θを表す信号が読み込まれて記憶され、ス
テップ１０５にて転舵角検出センサ４７からの信号に基
づいて車輪転舵角θがゼロに近似しているか否かが判定
され、当該車両が直進状態であれば「ＹＥＳ」との判定
に基づいてステップ１０６に進み、また当該車両が直進
状態でなければ「ＮＯ」との判定に基づいてステップ１
０７に進む。ステップ１０６においては、路面状態検出
センサ４５からの摩擦係数μを表す信号が読み込まれ、
同信号に基づいて摩擦係数μが低μ，中μ，高μのいず
れに属するかを更新されて記憶され、ステップ１０７に
進む。

【００１８】ステップ１０７においては、上記した摩擦
係数μの程度すなわち低μ，中μ，高μと上記した車速
Ｖに基づいて予め記憶させてあるマップを参照して目標
伝達比Ｋｍが算出されて記憶され、ステップ１０８に進
む。ステップ１０７にて参照されるマップは、当該車両
において高μ路での旋回時に横Ｇが設定限界値１．０　
Ｇとなる限界時車輪転舵角と中μ路での旋回時に横Ｇが
設定限界値０．５　Ｇとなる限界時車輪転舵角と低μ路
での旋回時に横Ｇが設定限界値０．２５Ｇとなる限界時
車輪転舵角と、上記各限界時車輪転舵角をステアリング
ホイール１０の９０度の回転量で実現するための伝達比
とを車速に応じてそれぞれ表す図４のグラフに、当該車
両における車輪の転舵角限度（機械的に制限されるもの
であり、例えば３５度）を考慮して作成したものである
。

【００１９】また、ステップ１０８においては、伝達比
検出センサ４６からの現実の伝達比Ｋｏを表す信号が読
み込まれて記憶され、ステップ１０９にてＫｍ−Ｋ＞Ｋ
ｏ（Ｋは設定値）か否かが判定され、現実の伝達比Ｋｏ
が目標伝達比Ｋｍより設定値Ｋ以上に小さければ「ＹＥ
Ｓ」との判定に基づいてステップ１１０に進み、また現
実の伝達比Ｋｏが目標伝達比Ｋｍより設定値Ｋ以上に小
さくなければ「ＮＯ」との判定に基づいてステップ１１
１に進む。ステップ１１０においては、現実の伝達比Ｋ
ｏの値に補正値α（但し、α＜Ｋ）が加算されて制御目
標伝達比Ｋｎの値が特定されて記憶される。

【００２０】また、ステップ１１１においては、Ｋｍ＋
Ｋ＜Ｋｏか否かが判定され、現実の伝達比Ｋｏが目標伝
達比Ｋｍより設定値Ｋ以上に大きければ「ＹＥＳ」との
判定に基づいてステップ１１２に進み、また現実の伝達
比Ｋｏが目標伝達比Ｋｍより設定値Ｋ以上に大きくなけ
れば「ＮＯ」との判定に基づいてステップ１１３に進む
。ステップ１１２においては、現実の伝達比Ｋｏの値に
補正値αが減算されて制御目標伝達比Ｋｎの値が特定さ
れて記憶され、またステップ１１３においては、制御目
標伝達比Ｋｎの値が目標伝達比Ｋｍの値に特定されて記
憶される。

【００２１】上記した各ステップ１１０，１１２，１１
３の実行後においては、図３のステップ１１４において
伝達比検出センサ４６からの現実の伝達比Ｋｏを表す信
号が読み込まれて記憶され、ステップ１１５にて現実の
伝達比Ｋｏと制御目標伝達比Ｋｎとの差の絶対値が許容
値β（ゼロに近い小さな値）以下か否かが判定され、現
実の伝達比Ｋｏが制御目標伝達比Ｋｎに近似していなけ
れば「ＮＯ」との判定に基づいてステップ１１６に進み
、また現実の伝達比Ｋｏが制御目標伝達比Ｋｎに近似し
ておれば「ＹＥＳ」との判定に基づいてステップ１１７
に進む。

【００２２】ステップ１１６においては、現実の伝達比
Ｋｏと制御目標伝達比Ｋｎが比較されてＫｎ＞Ｋｏであ
れば「ＹＥＳ」との判定に基づいてステップ１１８に進
み、Ｋｎ＞Ｋｏでなければ「ＮＯ」との判定に基づいて
ステップ１１９に進む。ステップ１１８においては、モ
ータ正転信号が出力されてモータ４２が正転され、現実
の伝達比Ｋｏが順次増大される。一方、ステップ１１９
においては、モータ逆転信号が出力されてモータ４２が
逆転され、現実の伝達比Ｋｏが順次減少される。上記各
ステップ１１８，１１９の実行後にプログラムは上記ス
テップ１１４に戻り、ステップ１１５にて「ＹＥＳ」と
の判定がなされてステップ１１７に進むまでステップ１
１４，１１５，１１６，１１８または１１９を繰り返し
実行する。

【００２３】ステップ１１７においては、モータ停止信
号が出力されてモータ４２が停止状態に保持され、現実
の伝達比Ｋｏが制御目標伝達比Ｋｎに近似した値に維持
される。しかして、このステップ１１７の実行後にプロ
グラムは図２の上記ステップ１０３に戻り、上述したス
テップ１０３以降の各ステップを繰り返し実行する。し
たがって、本実施例においては、ステアリングホイール
１０を９時１５分の位置に握った状態から９０度操舵操
作した場合に車輪転舵角θが当該車両に設定限界横Ｇ（
低μ路で０．２５Ｇ，中μ路で０．５　Ｇ，高μ路で１
．０　Ｇに設定されている）を発生させる値となる伝達
比（車速に応じて変化する）に近似するように現実の伝
達比Ｋｏが制御され、如何なる車速及び如何なる路面状
態においても、ステアリングホイール１０を持ち替える
ことなく操作できる範囲（９０度）において、各路面状
態の設定限界横Ｇ内での操舵が可能であり、安全性及び
操作性を大幅に向上させることができる。なお、上記し
た横Ｇの限界設定に不満があっても、ステアリングホイ
ール１０は９０度以上に回転操作することができるため
、運転者の技量によっては十分なスポーティ走行も可能
である。

【００２４】上記実施例においては、図２のステップ１
０４，１０５の実行によって旋回状態では摩擦係数μが
更新されないようにして現実の伝達比Ｋｏが大幅に変更
（急変）されないようにし、また図２のステップ１０８
〜１１３の実行によって現実の伝達比Ｋｏと目標伝達比
Ｋｍが設定値Ｋ以上に異なっている場合には、制御目標
伝達比Ｋｎを目標伝達比Ｋｍとしないで現実の伝達比Ｋ
ｏが大幅に変更されないようにしたが、本発明の実施に
際しては上記ステップ１０４，１０５を省略してプログ
ラムを実行させること、及び上記ステップ１０９〜１１
３を省略してプログラムを実行させることも可能である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明による車両用ステアリング装置の一
実施例を概略的に示すもので、（イ）は全体構成図、（
ロ）は（イ）のＸ−Ｘ線に沿う平面図である。

【図２】　　コントローラにて実行されるプログラムの
一部に対応したフローチャートである。

【図３】　　コントローラにて実行されるプログラムの
残部に対応したフローチャートである。

【図４】　　車両において高μ路での旋回時に横Ｇが設
定限界値１．０　Ｇとなる限界時車輪転舵角と中μ路で
の旋回時に横Ｇが設定限界値０．５　Ｇとなる限界時車
輪転舵角と低μ路での旋回時に横Ｇが設定限界値０．２
５Ｇとなる限界時車輪転舵角と、上記各限界時車輪転舵
角をステアリングホイールの９０度の回転量で実現する
ための伝達比をそれぞれ表すグラフである。

【符号の説明】 １０…ステアリングホイール、２０…ステアリングリン
ク、４２…モータ（アクチュエータ）、４３…コントロ
ーラ（伝達比演算手段，制御手段）、４４…車速センサ
、４５…路面状態検出センサ、４６…伝達比検出センサ
、Ｄ…伝達比可変機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ステアリングホイールとステアリング
   リンク間に介装されてホイール操舵角に対する車輪転舵
   角の伝達比をアクチュエータの作動によって増減可能な
   伝達比可変機構と、当該車両の車速を検出する車速検出
   手段と、タイヤと路面との摩擦係数を検出する路面状態
   検出手段と、前記両検出手段からの信号に基づいて目標
   伝達比を演算する伝達比演算手段と、前記伝達比可変機
   構の現実の伝達比を検出する伝達比検出手段と、前記伝
   達比可変機構の現実の伝達比を前記目標伝達比に近似さ
   せるべく前記アクチュエータの作動を制御する制御手段
   とを備えてなる車両用ステアリング装置。