JPH0438269A - Steering system for vehicle - Google Patents

Steering system for vehicle

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JPH0438269A
JPH0438269A JP2140517A JP14051790A JPH0438269A JP H0438269 A JPH0438269 A JP H0438269A JP 2140517 A JP2140517 A JP 2140517A JP 14051790 A JP14051790 A JP 14051790A JP H0438269 A JPH0438269 A JP H0438269A
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motor
steering
angle
speed
rotation
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Atsushi Umemura
厚 梅村
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Abstract

PURPOSE:To make a speed transmission ration adjustable with a motor small in output by making a turning angle of the motor so as to be driven and controlled on the basis of the detected value of a speed sensor when the steering angle detected value is less than the value equivalent to the specified steering angle. CONSTITUTION:In a power steering system provided with a power assist mechanism, a second input shaft 12 being connected to a first input shaft 11 by a torsion bar 13 and an output shaft 14 are coupled together by a speed transmission mechanism which consists of a countershaft 15, an angular speed ratio variable gear train A and a speed-up gear train B transmitting its speed to the output shaft 14. A worm gear 33 is rotated and driven by an electric motor 34, through which a speed transmission ratio between these input-output shafts 12, 14 is made variable. The motor 34 is controlled by a controller 53 on the basis of a speed sensor 52 when the detected value of a steering angle sensor 51 is less than the value equivalent to the specified steering angle.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は回転伝達比:すなわちステアリンクホイールの
操舵角に対する車輪転舵角の比か可変な車両用操舵装置
に関する。例えば車両か停止ないし微速走行している場
合には回転伝達比を大きくすることにより、駐車等のた
めに車輪を大きく転舵させるに要するステアリングホイ
ールの操舵角を小さくしてステアリンクホイールの操作
性を良くし、一方高速走行時には回転伝達比を小さくし
て操縦安定性を良くすることかできる車両用操舵装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a vehicle steering system in which the rotational transmission ratio, that is, the ratio of the wheel turning angle to the steering angle of the steering link wheel, is variable. For example, when the vehicle is stopped or running at a slow speed, by increasing the rotation transmission ratio, the steering angle of the steering wheel required to turn the wheels significantly for parking etc. is reduced, making the steering link wheel easier to operate. The present invention relates to a vehicle steering system that can improve steering stability by reducing the rotational transmission ratio during high-speed driving.

[従来の技術] 従来の回転伝達比の可変な車両用操舵装置の一例が特開
昭63−17180号公報、あるいは特開昭61−12
2071号公報に開示されている。
[Prior Art] An example of a conventional vehicle steering device with a variable rotational transmission ratio is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 17180/1983 or Japanese Patent Laid-Open No. 12/1983.
It is disclosed in the No. 2071 publication.

これら技術では、ステアリングホイールに連結された入
力軸と、転舵機構に連結された出力軸間を遊星歯車装置
で・連携し、特開昭63−17180号公報の技術では
遊星歯車列中のリングキャを、特開昭61−1.220
71号公報に記載の技術ではプラネタリギヤのキャリヤ
ーをモータで回転させ、これによって回転伝達比を可変
としている。
In these technologies, an input shaft connected to a steering wheel and an output shaft connected to a steering mechanism are linked by a planetary gear device. , JP-A-61-1.220
In the technique described in Japanese Patent No. 71, a carrier of a planetary gear is rotated by a motor, thereby making the rotation transmission ratio variable.

すなわちこの方式は、ステアリングホイールの操舵角に
、モータの回転角を加え、この合成回転角に比例して出
力軸を回転させるものであり、大きな回転伝達比を得る
ためには、モータの回転数を上昇させる。このため大出
力のモータが用いられる。
In other words, in this method, the rotation angle of the motor is added to the steering angle of the steering wheel, and the output shaft is rotated in proportion to this combined rotation angle.In order to obtain a large rotational transmission ratio, the rotation speed of the motor must be increased. to rise. For this reason, a high output motor is used.

ところで一般に回転伝達比は低速では大きな値、高速で
は小さな値に調整されることが望ましい。
By the way, it is generally desirable that the rotational transmission ratio be adjusted to a large value at low speeds and a small value at high speeds.

ことに車両停止中に車輪の方向を変えるいわゆるすえぎ
り中に大きくステアリングホイールを操舵したとき、最
大の回転伝達比となるのが望ましい。
In particular, it is desirable that the maximum rotational transmission ratio be achieved when the steering wheel is turned significantly during a so-called swerve, in which the direction of the wheels is changed while the vehicle is stopped.

そこで本出願人はステアリングホイールの操舵角に応じ
て回転伝達比が機械式に可変な操舵装置を提案している
。この構造は特開平2−14971公報に開示されてい
る。この装置は入力軸と出力軸間を楕円歯車で連携し、
ステアリングホイールが中立位置にあるときには小さな
回転伝達比となり、それから回転するにつれて大きな回
転伝達比が得られるようにしている。そしてこの装置で
は楕円歯車の一方をモータによって公転させることによ
り、車速に応じて回転伝達比を修正できるようにしてい
る。
Therefore, the present applicant has proposed a steering device in which the rotational transmission ratio is mechanically variable according to the steering angle of the steering wheel. This structure is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-14971. This device connects the input shaft and output shaft with an elliptical gear,
When the steering wheel is in the neutral position, a small rotational transmission ratio is obtained, and as the steering wheel rotates thereafter, a larger rotational transmission ratio is obtained. In this device, one of the elliptical gears is caused to revolve by a motor, so that the rotation transmission ratio can be corrected depending on the vehicle speed.

[発明が解決しようとする課題] この方式によれば、据切り・低速走行のようにステアリ
ングを大きく操舵する場合には楕円歯車・増速歯車の作
用により比較的小さいステアリングホイール回転角で済
むことに加えモータの公転によって更にステアリングホ
イール回転角を縮小できるとともに、ステアリングホイ
ール回転角が小さい中・高速走行時には車速に応じモー
タの公転によってステアリング回転伝達比を適度に設定
できる。
[Problems to be Solved by the Invention] According to this method, when the steering wheel is turned significantly such as when stationary or driving at low speed, a relatively small rotation angle of the steering wheel is sufficient due to the action of the elliptical gear and the speed increasing gear. In addition, the rotation angle of the steering wheel can be further reduced by the revolution of the motor, and when driving at medium or high speeds where the rotation angle of the steering wheel is small, the steering rotation transmission ratio can be appropriately set by the revolution of the motor according to the vehicle speed.

しかしながら、据切りのときに、ステアリングホイール
回転角が大きい領域では、ステアリングの回転角が大き
くなるにつれて回転伝達比を増大せしめているためモー
タにかかる負荷か大きくなりそれに対応した大出力化か
要求される。一方モータのもうひとつの動作領域である
中・高速時には一般にステアリング操作はさほど早く行
われず、回動に要する力も据切りに比べ軽い。そのため
中・高速走行時にはモータは小出力でよい。すなわち一
方では大出力か要求され、もう一方では小出力でよい非
常に格差の大きい特性かモータに要求される。
However, in a region where the steering wheel rotation angle is large when the steering wheel is stationary, the rotation transmission ratio increases as the steering rotation angle increases, which increases the load on the motor and requires a correspondingly large output. Ru. On the other hand, at medium and high speeds, which is the other operating range of the motor, the steering operation is generally not performed as quickly, and the force required for turning is lighter than when the steering is stationary. Therefore, when driving at medium or high speeds, the motor only requires a small output. In other words, on the one hand, a large output is required, and on the other hand, a motor is required to have very different characteristics that require only a small output.

そこで本発明では、モータの出力を小さくすることので
きる操舵装置を実現しようとするものである。
Therefore, the present invention aims to realize a steering device that can reduce the output of the motor.

[課題を解決するための手段] 上記手段は車両のステアリングホイールに連結された入
力軸と、車両方向に対する車輪方向を変化させる転舵機
構に連結された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸間を
回転伝達可能に連携する回転伝達機構と、該回転伝達機
構の一部分に回転を付与して、前記入力軸の回転角とそ
れに追従して回転する前記出力軸の回転角の比を可変と
するモータと、前記ステアリングホイールの中立位置か
らの操舵角を検出する舵角センサと、車両の走行スピー
ドを検出するスピードセンサと、前記舵角センサの検出
値か所定操舵角に相当する値以下のときに、前記スピー
ドセンサによって検出された値に基ついて前記モータの
回転角を駆動制御するモータ制御手段とを有する車両用
操舵装置で解決される。
[Means for Solving the Problem] The above means includes an input shaft connected to a steering wheel of a vehicle, an output shaft connected to a steering mechanism that changes the wheel direction with respect to the vehicle direction, and the input shaft and the output shaft. a rotation transmission mechanism that cooperates to enable rotation transmission between the input shaft and the rotation transmission mechanism; and a rotation transmission mechanism that rotates a part of the rotation transmission mechanism to vary the ratio of the rotation angle of the input shaft to the rotation angle of the output shaft that rotates in accordance with the rotation angle. a steering angle sensor that detects the steering angle from the neutral position of the steering wheel; a speed sensor that detects the running speed of the vehicle; Sometimes, the problem is solved by a vehicle steering system having a motor control means for driving and controlling the rotation angle of the motor based on the value detected by the speed sensor.

[作 用] さて上記構造の操舵装置では、ステアリンクホイールの
操舵角か所定角以下のときにのみモータか駆動される。
[Operation] Now, in the steering device having the above structure, the motor is driven only when the steering angle of the steering link wheel is equal to or less than a predetermined angle.

操舵角か所定値以下のとき、すなわち中立位置の近傍で
は車輪の方向を変化させるに要する力は低い領域にあり
、モータに掛かる負荷トルクは小さい。このためモータ
は小出力のもので間に合うことになる。
When the steering angle is below a predetermined value, that is, near the neutral position, the force required to change the direction of the wheels is in a low range, and the load torque applied to the motor is small. For this reason, a motor with a low output will suffice.

そしてこの範囲において、回転伝達比が変えられること
から、例えば車輪の方向を30度変えるに要するステア
リングホイールの操舵角を低速時には30度、高速時に
は60度といったように設定することができる。このた
め操舵角が所定角以上になったときにモータの回転を停
止しても、車輪を許容限度−杯に転舵させるに要するス
テアリングホイールの操舵角を低速時には小さく、高速
時には大きくすることができる。このようにして本発明
の操舵装置によると、出力の小さいモータで、回転伝達
比可変式操舵装置を実現できるのである。
Since the rotation transmission ratio can be changed within this range, for example, the steering angle of the steering wheel required to change the direction of the wheels by 30 degrees can be set to 30 degrees at low speeds and 60 degrees at high speeds. Therefore, even if the motor stops rotating when the steering angle exceeds a predetermined angle, the steering angle of the steering wheel required to steer the wheels to the permissible limit can be reduced at low speeds and increased at high speeds. can. In this way, according to the steering system of the present invention, a variable rotation transmission ratio type steering system can be realized using a motor with a small output.

[発明の効果] さて本発明によると、出力の小さなモータで回転伝達比
を可変とすることができる。操舵角が大きくなるとモー
タは停止されるが、車両が高速で走行している場合には
大きく操舵されないため、モータが停止されても問題は
全くない。車両が停止ないし微速で走行している場合に
は、所定角操舵されるとそれ以後モータが停止されるが
、それ以前に、すなわち中立位置の近傍で回転伝達比が
大きな値に調整されており、所定角操舵したときにはす
でに太き(車輪方向が変化しているため、例えば車輪を
右限界から左限界位置にまですえぎすする際に必要なス
テアリングホイールの操舵角は減少し、駐車作業時の車
両取りまわしか著しく良好となるのである。
[Effects of the Invention] According to the present invention, the rotation transmission ratio can be made variable using a motor with a small output. When the steering angle becomes large, the motor is stopped, but if the vehicle is traveling at high speed, the steering is not large, so there is no problem even if the motor is stopped. When the vehicle is stopped or running at a slow speed, the motor is stopped after the vehicle is steered by a predetermined angle, but before that, the rotational transmission ratio has been adjusted to a large value near the neutral position. , when the steering wheel is steered by a predetermined angle, it is already wide (because the wheel direction has changed, the steering angle of the steering wheel required to move the wheel from the right limit position to the left limit position, for example, decreases; Vehicle handling is significantly improved.

[実施例] 以下、図面を参照して本発明を具現化した一実施例につ
いて説明する。
[Example] Hereinafter, an example embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、第2図、第3図を参照して本実施例で用いられる
ステアリングギヤボックスの構造を説明する。
First, the structure of the steering gear box used in this embodiment will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図は油圧ポンプP、ロータリバルブ式制御弁V、パ
ワーシリンダC、リザーバR等からなる公知のパワーア
シスト機構を備えた車両用う、ツクピニオン式動力舵取
装置に本発明を実施した例を示していて、同装置におい
ては、ステアリングホイール10に連結される第1人内
軸11とこれに対して同軸的かつ所定範囲内(トーショ
ンバー13のねじれ分の範囲内)で相対回転可能に配設
された第2人内軸12がトーションバー13によって連
結されている。また、第1人内軸11及び第2人内軸1
2に対して出力軸14が同軸的かつ相対回転可能に配設
されている。出力軸14にはピニオン16が一体的に設
けられていて、同ピニオン16によってパワーシリンダ
Cのピストンロッドを兼ねるラックパー17がその軸方
向へ移動されるように構成され、ラックパー17を含む
公知の転舵機構により車輪Wが転舵されるようになって
いる。
Fig. 2 shows an example in which the present invention is applied to a power steering system of a two-pinion type for use in a vehicle equipped with a known power assist mechanism consisting of a hydraulic pump P, a rotary valve type control valve V, a power cylinder C, a reservoir R, etc. In this device, a first intrahuman shaft 11 connected to a steering wheel 10 is arranged coaxially with the first inner shaft 11 and rotatable relative thereto within a predetermined range (within the range of torsion of the torsion bar 13). A second intrahuman shaft 12 provided therein is connected by a torsion bar 13. In addition, the first intrapersonal axis 11 and the second intrapersonal axis 1
An output shaft 14 is disposed coaxially and rotatably relative to the output shaft 2 . A pinion 16 is integrally provided on the output shaft 14, and the rack par 17, which also serves as the piston rod of the power cylinder C, is moved in the axial direction by the pinion 16. The wheels W are steered by a rudder mechanism.

第2人力・軸12と出力軸14は、次に述べる回転伝達
機構によって回転伝達可能に連携されている。この回転
伝達機構は、入出力軸12.14と平行でかつ後述する
キャリヤ31に固定された中間軸15と、入力軸12の
回転を中間軸15を中心とする回転に変換する角速度比
可変歯車列Aと、中間軸15を中心とする回転を出力軸
14に伝える増速歯車列Bとを有している。
The second human power shaft 12 and the output shaft 14 are linked so that rotation can be transmitted by a rotation transmission mechanism described below. This rotation transmission mechanism consists of an intermediate shaft 15 that is parallel to input/output shafts 12 and 14 and fixed to a carrier 31 (described later), and a variable angular velocity ratio gear that converts the rotation of the input shaft 12 into rotation about the intermediate shaft 15. It has a gear train A and a speed increasing gear train B that transmits rotation about the intermediate shaft 15 to the output shaft 14.

角速度比可変歯車列Aは、第2図及び第3図に示したよ
うに、一対の非円形歯車、すなわち焦点を回転中心とす
る楕円歯車21.22によって構成されており、一方の
楕円歯車21は第2人内軸12上に一体回転可能に組付
けられ、また他方の楕円歯車22は中間軸15上に回転
可能に組付けられている。この角速度比可変歯車列Aに
おいては、第2人内軸12の中立位置、すなわちステア
リングホイール10の中立位置において楕円歯車21.
22か第3図のごとく噛み合うようにされていて、第2
人内軸12の中立位置からの回転量に応して楕円歯車2
1に対する楕円歯車22の角速度比か増大するようにな
っている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the variable angular velocity ratio gear train A is composed of a pair of non-circular gears, that is, elliptical gears 21 and 22 whose rotation center is the focal point. is mounted on the second intrapersonal shaft 12 so as to be integrally rotatable, and the other elliptical gear 22 is mounted on the intermediate shaft 15 so as to be rotatable. In this variable angular velocity ratio gear train A, the elliptical gear 21.
22 or Fig. 3, the second
The elliptical gear 2 is
The angular velocity ratio of the elliptical gear 22 to 1 is increased.

増速歯車列Bは、第2図に示すように、大小−対の円形
歯車23.24によって構成されており、大径歯車23
は楕円歯車22と一体的に形成されて中間軸15上に回
転可能に組付けられ、また小径歯車24は出力軸14と
一体に形成されて出力軸14と一体的に回転する。この
増速歯車列Bにおいては、大径歯車23の回転か所定量
(両歯車23.24の径によって決定される)増速され
て小径歯車24に伝達される。
As shown in FIG. 2, the speed-increasing gear train B is composed of a pair of large and small circular gears 23 and 24.
is formed integrally with the elliptical gear 22 and rotatably assembled on the intermediate shaft 15, and the small diameter gear 24 is formed integrally with the output shaft 14 and rotates integrally with the output shaft 14. In this speed increasing gear train B, the rotation of the large diameter gear 23 is increased by a predetermined amount (determined by the diameters of both gears 23 and 24) and is transmitted to the small diameter gear 24.

また、本実施例においては、中間軸15かキャリヤ31
に固定されており、キャリヤ31はハウジング30中で
第1人内軸11、第2入力軸12及び出力軸14の軸線
回りに回動する(公転する)ようになっていて、セクタ
ギヤ32を一体的に有しており、同ギヤ32に係合する
ウオームギヤ33によってハウジング30と当接するま
での範囲(第3図参照)において回動されるようになっ
ている。ウオームギヤ33は、ハウジング30に回転可
能に組付けられていて、正逆回転可能な電動モータ34
によって回転駆動されるようになっている。なお、電動
モータ34はコントローラ53によって通電方向と通電
電流値が制御される構成となっており、コントローラ5
3には舵角センサ51、スピードセンサ52からの信号
か入力される構成となっている。
Further, in this embodiment, the intermediate shaft 15 or the carrier 31
The carrier 31 rotates (revolutions) around the axes of the first internal shaft 11, the second input shaft 12, and the output shaft 14 in the housing 30, and integrally rotates the sector gear 32. It has a worm gear 33 that engages with the gear 32, and is rotated within a range until it comes into contact with the housing 30 (see FIG. 3). The worm gear 33 is rotatably assembled to the housing 30 and is connected to an electric motor 34 that can rotate in forward and reverse directions.
It is designed to be rotationally driven by. Note that the electric motor 34 has a configuration in which the current direction and the current value are controlled by the controller 53.
3 receives signals from a steering angle sensor 51 and a speed sensor 52.

上記のように構成したギヤボックスにおいては、ステア
リングホイール10を回転操作すると2、第1人刃軸1
1及び第2人内軸12が回転し角速度比可変歯車列A及
び増速歯車列Bを介して出力軸14に回転が伝わり、出
力軸14の回転に応じてラックパー17が軸方向へ移動
されて転舵機構を介して車輪Wが転舵される。また、こ
のときには、操舵トルクに応じて第1人刃軸11と第2
入力軸12間に僅かな相対回転が発生して制御弁Vが作
動し、パワーシリンダCかラックパー17の軸方向移動
をアシストする。
In the gearbox configured as described above, when the steering wheel 10 is rotated, the first blade shaft 1
The first and second inner shafts 12 rotate, and the rotation is transmitted to the output shaft 14 via the variable angular velocity ratio gear train A and the speed increasing gear train B, and the rack par 17 is moved in the axial direction in accordance with the rotation of the output shaft 14. The wheels W are steered via the steering mechanism. In addition, at this time, the first human blade shaft 11 and the second blade shaft
A slight relative rotation occurs between the input shafts 12 and the control valve V operates, assisting the power cylinder C or the rack par 17 to move in the axial direction.

本実施例ではパワーステアリング装置に発明を適用して
いるので、ステアリングホイール10と第2入力軸12
間に小さな相対回転が発生する。
In this embodiment, since the invention is applied to a power steering device, the steering wheel 10 and the second input shaft 12
A small relative rotation occurs in between.

しかしながら、この差は僅かであり実質上第2入力軸1
2はステアリングホイールlOの操舵に従動して回転す
る。また本発明をマニュアルステアリングに適用したと
きにはトーションバーのねじれに起因する相対回転は生
じない。
However, this difference is small and substantially the second input shaft 1
2 rotates following the steering of the steering wheel IO. Further, when the present invention is applied to manual steering, relative rotation due to twisting of the torsion bar does not occur.

しかして、上記伝達系においては、角速度比可変歯車列
Aが第2人内軸12の中立位置からの回転量に応じて楕
円歯車21に対する楕円歯車22の角速度比を増大させ
る構成であるためステアリングホイールIOの中立位置
からの回転操作量が小さい場合(中立位置近傍での操作
時)には、楕円歯車21に対する楕円歯車22の角速度
比が小さい値とされる。したがって、角速度比可変歯車
列Aを介して伝わる第2人内軸12の回転か増速歯車列
Bによって所定量増速されても、出力軸14の回転量は
ステアリングホイールIOの回転操作量と略等しくてさ
ほど大きな値とならず、走行安定性か向上する。これは
第6図実線に示すグラフにおいて、操舵角θ□の値が小
さな範囲では車輪転舵角かゆるやかに変化する特性とな
って表れる。
In the above transmission system, since the variable angular velocity ratio gear train A is configured to increase the angular velocity ratio of the elliptical gear 22 to the elliptical gear 21 in accordance with the amount of rotation of the second inner shaft 12 from the neutral position, the steering When the amount of rotational operation of the wheel IO from the neutral position is small (when operating near the neutral position), the angular velocity ratio of the elliptical gear 22 to the elliptical gear 21 is set to a small value. Therefore, even if the rotation of the second inner shaft 12 transmitted via the variable angular velocity ratio gear train A is increased by a predetermined amount by the speed increasing gear train B, the amount of rotation of the output shaft 14 is the same as the amount of rotational operation of the steering wheel IO. The values are approximately equal and not very large, and driving stability is improved. In the graph shown by the solid line in FIG. 6, this appears as a characteristic in which the wheel turning angle changes gradually in a range where the value of the steering angle θ□ is small.

ところで、ステアリングホイール10の中立位置からの
回転操作量か増大すると、それに伴って楕円歯車21に
対する楕円歯車22の角速度比か大きくなり、増速歯車
列Bとの相乗作用により出力軸14の回転量が大きくな
り、操作性が向上する。これは第6図の実線が操舵角θ
□が大きくなるほど急に上昇する特性となって表れる。
By the way, as the amount of rotational operation of the steering wheel 10 from the neutral position increases, the angular velocity ratio of the elliptical gear 22 to the elliptical gear 21 increases accordingly, and due to the synergistic effect with the speed increasing gear train B, the amount of rotation of the output shaft 14 increases. becomes larger, improving operability. This means that the solid line in Figure 6 is the steering angle θ.
This appears as a characteristic that increases rapidly as □ increases.

次に第1図を参照してコントローラ53及びこれによっ
て制御されるモータ34の作動を説明する。
Next, the operation of the controller 53 and the motor 34 controlled thereby will be explained with reference to FIG.

第1図はコントローラ53で実行される処理手順を示す
図であり、この処理がごく短い所定時間間隔をおいて繰
り返し実行される。
FIG. 1 is a diagram showing a processing procedure executed by the controller 53, and this processing is repeatedly executed at very short predetermined time intervals.

ステップ102ではスピードセンサ52の信号を入力し
て車速Vを人力する。ステップ103ては舵角センサ5
1の信号を入力して舵角θ8を入力する。ステップ10
4では入力された舵角θ8の絶対値が所定舵角θHMA
Xの絶対値と比較される。
In step 102, the signal from the speed sensor 52 is input and the vehicle speed V is determined manually. Step 103 is the steering angle sensor 5
1 signal is input and the steering angle θ8 is input. Step 10
4, the absolute value of the input steering angle θ8 is the predetermined steering angle θHMA.
It is compared with the absolute value of X.

ここで所定舵角θHMAXは、それ以下の舵角では車輪
の方向を転舵するに要する力か比較的小さな範囲にある
ように設定されている。ステップ104での判定がイエ
スのとき、すなわち操舵角か中立位置近傍にある間は、
角度比Kを読み出す。ここで角度比は、ステップ105
中に併せて表示されているように車速Vの関数としてマ
ツプ化されて予めコントローラ53に記憶されている。
Here, the predetermined steering angle θHMAX is set so that the force required to steer the direction of the wheels is within a relatively small range at a steering angle smaller than the predetermined steering angle θHMAX. When the determination in step 104 is YES, that is, while the steering angle is near the neutral position,
Read out the angle ratio K. Here, the angle ratio is determined in step 105.
As shown in the figure, it is mapped as a function of the vehicle speed V and stored in advance in the controller 53.

ステップ105ではステップ102で入力された車速〜
′の値に応じてマツプを検索し、当該速度における角度
比Kを検索するのである。
In step 105, the vehicle speed input in step 102 ~
The map is searched according to the value of , and the angle ratio K at the relevant speed is searched.

ステップ106では、ステップ103で入力された舵角
θ□と、ステップ105で検索された角度比Kを乗じて
モータ34の回転角θつを演算する。そしてステップ1
07ではコントローラ53からモータ34に駆動信号を
出力してモータ34の回転角をθ、とする。ステップ1
08ではステップ106で演算されたモータの回転角を
θ。とする。そして以上の処理がlθ、1≦1θHMA
Xの間繰り返し実施される。
In step 106, the rotation angle θ of the motor 34 is calculated by multiplying the steering angle θ□ input in step 103 by the angle ratio K retrieved in step 105. and step 1
At step 07, the controller 53 outputs a drive signal to the motor 34 to set the rotation angle of the motor 34 to θ. Step 1
In step 08, the rotation angle of the motor calculated in step 106 is set to θ. shall be. And the above processing is lθ, 1≦1θHMA
It is executed repeatedly for X.

そして1θ)+1>  oHMAX lとなると、今度
はステップ106がスキップされ、その代わりにモータ
34の回転角θ、にθMBが代入される。ここでθ。は
]θH1〉1θHMAX lとなる直前の段階における
θ、の値である。すなわち θ141〉θ)IMAX 
lとなると、モータ34の回転角はそのときの角度に固
定されるのである。
When 1θ)+1>oHMAX l, step 106 is skipped and θMB is substituted for the rotation angle θ of the motor 34 instead. Here θ. ]θH1>1θHMAX is the value of θ at the stage immediately before it becomes l. That is, θ141〉θ)IMAX
1, the rotation angle of the motor 34 is fixed to the angle at that time.

なおモータ34の回転角を一定値に保つためには単にモ
ータ34の通電を停止すればよい。第3図から明らかな
ように、キャリヤ31はモータ34に対しウオーム歯車
を介して接続されているために、キャリヤ31を公転さ
せる力が働いても摩擦によりモータ34を回転させるこ
とはないからである。
Note that in order to maintain the rotation angle of the motor 34 at a constant value, it is sufficient to simply stop energizing the motor 34. As is clear from FIG. 3, since the carrier 31 is connected to the motor 34 via a worm gear, even if a force that causes the carrier 31 to revolve acts, the motor 34 will not be rotated due to friction. be.

次に第1図の処理によって営まれる作動を第4゜5.6
図を参照して説明する。
Next, the operation carried out by the process shown in Fig. 1 is explained in Fig. 4.5.6.
This will be explained with reference to the figures.

第4図はステアリングホイールの舵角θHを横軸にとり
、そのときのモータ34の回転角θ、を低速時と高速時
について示したものである。ここで低速時には第1図の
ステップ105中に併せて表示したように角度比Kかプ
ラスであり、高速時にはマイナスとなる。
FIG. 4 shows the rotation angle θ of the motor 34 at low speed and high speed, with the horizontal axis representing the steering angle θH of the steering wheel. Here, when the speed is low, the angle ratio K is positive, as shown in step 105 in FIG. 1, and when the speed is high, it is negative.

第5図はモータ34の回転によって生じる影響を模式的
に示すものであり、第5図(a)は入力軸12と圧力軸
15かともに中立位置にあり、かつモータ34が中立位
置にある状態を示している。
FIG. 5 schematically shows the influence caused by the rotation of the motor 34, and FIG. 5(a) shows a state in which both the input shaft 12 and the pressure shaft 15 are in the neutral position, and the motor 34 is in the neutral position. It shows.

第5図(b−2)は車両が高速で走行しており、角度比
Kが負の場合を示し、入力軸12の回転角θH(反時計
方向にプラスとする)に対しモータ34の回転角θMに
よってキャリヤ31ないし中間軸15の位置が同方向に
回転する場合を示している。このときの中間軸15側の
回転角がαで示される。
FIG. 5(b-2) shows a case where the vehicle is running at high speed and the angle ratio K is negative, and the rotation of the motor 34 with respect to the rotation angle θH of the input shaft 12 (assumed to be positive in the counterclockwise direction). A case is shown in which the positions of the carrier 31 and the intermediate shaft 15 rotate in the same direction due to the angle θM. The rotation angle on the intermediate shaft 15 side at this time is indicated by α.

第5図(c−2)は車両が中速であって、角度比Kかゼ
ロの場合を示している。この時の中間軸15側の回転角
かβで示される。
FIG. 5(c-2) shows a case where the vehicle is at medium speed and the angle ratio is K or zero. The rotation angle on the intermediate shaft 15 side at this time is represented by β.

第5図(d−2)は車両が低速であって角度比Kか正の
場合を示し、入力軸12の回転方向に対しモータ34に
よってキャリヤ31ないし中間軸15の位置か逆方向に
回転する。このときの中間軸15側の回転角がγで示さ
れる。
FIG. 5(d-2) shows a case where the vehicle is at low speed and the angle ratio K is positive, and the motor 34 rotates the carrier 31 or the intermediate shaft 15 in the opposite direction with respect to the rotation direction of the input shaft 12. . The rotation angle on the intermediate shaft 15 side at this time is indicated by γ.

以上から明らかなように、角度比が正ならキャリヤ31
か入力軸12と反対方向に、負なら同方向に回転する側
にモータ34の駆動電流が制御される。この場合図示か
らも明らかなように、α〈β〈γである。すなわち角度
比Kか車速によって変化されることにより車両か低速で
あるほど中間軸15ないし出力軸14は太き(回転し、
高速になると出力軸14の回転角が小さくなることが理
解される。
As is clear from the above, if the angle ratio is positive, the carrier 31
If the input shaft 12 is negative, the drive current of the motor 34 is controlled to rotate in the same direction. In this case, as is clear from the illustration, α<β<γ. That is, the angle ratio K is changed depending on the vehicle speed, so that the lower the vehicle speed, the thicker the intermediate shaft 15 or the output shaft 14 (rotates,
It is understood that the rotation angle of the output shaft 14 becomes smaller as the speed increases.

第6図は横軸に操舵角(すなわち入力軸12の回転角)
、縦軸に車輪の転舵角を図示したものであり、操舵角θ
8が所定操舵角θHMA!以下の範囲で、低速時はど大
きく車輪が転舵されることか理解される。なお第6図中
b−2. c−2,cl−2で示される点は第5図の(
b−2)、 (c−2)、 (d−2)の状態に相当す
る。
In Fig. 6, the horizontal axis represents the steering angle (i.e., the rotation angle of the input shaft 12).
, the vertical axis shows the steering angle of the wheels, and the steering angle θ
8 is the predetermined steering angle θHMA! It is understood that the wheels are steered significantly at low speeds within the following range. Note that b-2 in Figure 6. The points indicated by c-2 and cl-2 are (
This corresponds to the states b-2), (c-2), and (d-2).

操舵角θ、(か所定操舵角θl(MAX以上になるとモ
ータ34はその位置で固定されるため、それ以上操舵さ
れたときには、モータ34の回転の影響を除いたものと
考えればよい。第5図中(b−1,)、(cl)、 (
d−1)はそれぞれ(b−2L (c−2L (d−2
)の状態における楕円歯車の関係のみを抽出したもので
あり、それぞれの状態は第6図中b−1. c−1,d
−1に示す点に対応する。そこで車両か低速の状態てθ
)IMAI操舵された結果第6図d−2に示す状態にな
った後、さらに操舵されると、その後のカーブ(操舵角
θ8と車輪転舵角間の特性カーブ)は図示(1−1以後
のカーブと等しくなる。同様に車両が高速状態でθH□
8操舵された結果第6図b−2に示す状態になった後、
さらに操舵されると、その後のカーブは図示b−i以後
のカーブと等しくなる。
When the steering angle θ, (or the predetermined steering angle θl (MAX) or more, the motor 34 is fixed at that position, so when it is steered further, it can be considered that the influence of the rotation of the motor 34 has been removed. Fifth In the figure (b-1,), (cl), (
d-1) are respectively (b-2L (c-2L (d-2
), and the respective states are shown in b-1.) in Fig. 6. c-1,d
- Corresponds to the point shown in 1. There, the vehicle is in a low speed state θ
) After the IMAI steering results in the state shown in Figure 6 d-2, when further steering is performed, the subsequent curve (characteristic curve between the steering angle θ8 and the wheel turning angle) is as shown in the figure (1-1 onwards). It becomes equal to the curve.Similarly, when the vehicle is at high speed, θH□
8 After being steered to the state shown in Figure 6 b-2,
When the vehicle is further steered, the subsequent curve becomes equal to the curve after b-i shown in the drawing.

すなわち、車両が低速であればoHMAXにまで操舵さ
れる間に楕円歯車の位置関係か大きな回転伝速比を実現
する状態になっているので、その後モータ34を停止し
ても、全操舵領域で高速時に比して高い回転伝達比が実
現されるのである。
In other words, if the vehicle is at low speed, the positional relationship of the elliptical gears will achieve a large rotational transmission ratio while the vehicle is being steered to oHMAX, so even if the motor 34 is stopped afterwards, the rotational transmission ratio will not be maintained in the entire steering range. This results in a higher rotational transmission ratio than at high speeds.

このため中立位置近傍でのみモータ34を回転させても
、車輪を最大限転舵させるに要するステアリングホイー
ルの操舵角は低速時ならθ1で済むのに対し高速時には
θ2必要とされることになり、低速時の操作性と高速時
の操縦安定性の両者が良好に実現されることがわかる。
Therefore, even if the motor 34 is rotated only near the neutral position, the steering angle of the steering wheel required to steer the wheels to the maximum is θ1 at low speeds, but θ2 at high speeds. It can be seen that both maneuverability at low speeds and steering stability at high speeds are achieved satisfactorily.

なお本実施例の場合、モータ34の回転角は最大でもK
MAX *θHMAXとなる。ここでKMAXは予めマ
ツプ化されている角度比中の最大値である。
In the case of this embodiment, the rotation angle of the motor 34 is at most K.
MAX *θHMAX. Here, KMAX is the maximum value among the angle ratios mapped in advance.

従ってモータ34はそれ以上の回転を禁止しておくこと
ができる。
Therefore, further rotation of the motor 34 can be prohibited.

このため万一モータに異常か生じてその回転が制御でき
なくなっても、モータは回転禁止部材に規制されてその
暴走を禁止することができ、操縦を不可能とするといっ
た事態の発生が予防される。
Therefore, even if an abnormality occurs in the motor and its rotation becomes uncontrollable, the motor will be regulated by the rotation inhibiting member and will be prevented from running out of control, preventing a situation where it becomes impossible to operate. Ru.

以上説明したように、本実施例では入力軸と出力軸の間
に入力軸が中立位置から回転されるに従って回転伝達比
が大きくなる回転伝達機構を設けるとともに、車輪を回
転させるに要する力が小さい中立位置近傍でのみモータ
を駆動する。このために出力の小さなモータを使用する
ことができる。
As explained above, in this embodiment, a rotation transmission mechanism is provided between the input shaft and the output shaft in which the rotation transmission ratio increases as the input shaft is rotated from the neutral position, and the force required to rotate the wheels is small. Drives the motor only near the neutral position. Motors with low power can be used for this purpose.

そして操舵角が大きくなるとモータが停止されるが、モ
ータが駆動されている間に低速時には大きな回転伝達比
が得られる状態、高速時には小さな回転伝達比が得られ
る状態に設定されていることがらモータが停止されてい
ても、全操舵領域で低速時には大きな回転伝達比、高速
時には小さな回転伝達比を得ることができるのである。
When the steering angle increases, the motor is stopped, but while the motor is being driven, the motor is set to a state where a large rotational transmission ratio is obtained at low speeds and a small rotational transmission ratio at high speeds. Even if the steering wheel is stopped, it is possible to obtain a large rotational transmission ratio at low speeds and a small rotational transmission ratio at high speeds in the entire steering range.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はコントローラ53によって実施されるモータ3
4の制御手順を示す図、第2図は本発明で用いられるキ
ヤボックスの全体構成を示す図、第3図は第2図の■−
■線に沿う断面図、第4図はステアリングホイール操舵
角θ、とモータ34の回転角の関係を示す特性線図、第
5図は実施例の作動を説明する図、第6図はステアリン
グホイールの操舵角と車輪の転舵角の特性線図である。 ステアリングホイール 第2入力軸 出力軸 中間軸 ラックバ−(転舵機構) 楕円歯車(非円形歯車) 円形歯車 モータ 舵角センサ スピードセンサ コントローラ 舵角比較処理 A 角速度比可変歯車列 B 増速歯車列 W−車輪 第1図
FIG. 1 shows the motor 3 implemented by the controller 53.
4 is a diagram showing the control procedure of step 4, FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the carrier box used in the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the control procedure of FIG.
■A cross-sectional view taken along the line, FIG. 4 is a characteristic line diagram showing the relationship between the steering wheel steering angle θ and the rotation angle of the motor 34, FIG. 5 is a diagram explaining the operation of the embodiment, and FIG. 6 is a steering wheel FIG. 3 is a characteristic line diagram of the steering angle of the vehicle and the turning angle of the wheels. Steering wheel 2nd input shaft output shaft intermediate shaft rack bar (steering mechanism) Oval gear (non-circular gear) Circular gear motor Rudder angle sensor Speed sensor controller Rudder angle comparison processing A Variable angular velocity ratio gear train B Speed-up gear train W- Wheel diagram 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 車両のステアリングホィールに連結された入力軸と、 車両方向に対する車輪方向を変化させる転舵機構に連結
された出力軸と、 前記入力軸と前記出力軸間を回転伝達可能に連携する回
転伝達機構と、 該回転伝達機構の一部分に回転を付与して、前記入力軸
の回転角とそれに追従して回転する前記出力軸の回転角
の比を可変とするモータと、前記ステアリングホィール
の中立位置からの操舵角を検出する舵角センサと、 車両の走行スピードを検出するスピードセンサと、 前記舵角センサの検出値が所定操舵角に相当する値以下
のときに、前記スピードセンサによって検出された値に
基づいて前記モータの回転角を駆動制御するモータ制御
手段と、 を有する車両用操舵装置。
[Scope of Claims] An input shaft connected to a steering wheel of a vehicle; an output shaft connected to a steering mechanism that changes the direction of the wheels with respect to the vehicle direction; rotation transmission between the input shaft and the output shaft. a rotation transmission mechanism that cooperates; a motor that imparts rotation to a portion of the rotation transmission mechanism to vary the ratio of the rotation angle of the input shaft to the rotation angle of the output shaft that rotates following the rotation transmission mechanism; and the steering wheel. a steering angle sensor that detects a steering angle from a neutral position of a wheel; a speed sensor that detects a running speed of a vehicle; A vehicle steering device comprising: a motor control means for driving and controlling the rotation angle of the motor based on a value detected by the motor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6220756A (en) * 1985-07-22 1987-01-29 Mazda Motor Corp Steering device for car

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