JPH0633044B2 - 自動車のステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車のステアリング装置、特にステアリング
ハンドルに加えられた操舵力を増大して車輪に伝達する
パワーステアリング機構と、上記ハンドルの操舵角に対
する車輪の転舵角の比を車速に応じて変化させる伝達比
可変機構とが備えられたステアリング装置に関する。

（従来の技術） 一般に、自動車のステアリング装置は、ステアリングハ
ンドルの回転操作によりラックアンドピニオン等のステ
アリングギヤ装置を介してタイロッドを横方向に変位さ
せると共に、該タイロッドの変位によりその両端に連結
された左右の操舵用車輪の向きを変化させるように構成
したものであるが、近年においては、ステアリングハン
ドルに加えられた操舵力を増大して車輪に伝達するよう
にしたパワーステアリング機構が広く用いられるように
なっている。このパワーステアリング機構は、操舵時
に、上記タイロッドに設けたシリンダに油圧を供給する
ことにより、該タイロッドの操舵方向にアシスト力を作
用させるように構成したもので、このアシスト力に相当
する分だけステアリングハンドルに加えるべき操舵力が
軽減されることになる。

一方、従来のステアリング装置にあっては、上記ステア
リングハンドルの回転角（ハンドル舵角）に対する車輪
の転舵角（車輪舵角）の比は一定に設定されているのが
通例であるが、例えば当該自動車の高速走行時には一定
ハンドル舵角に対する車輪舵角の比を小さくして走行安
定性を向上させ、また低速走行時には自動車の挙動を俊
敏化させて良好な運転フィーリングを得たり、車庫入れ
を容易化させる等の見地から、上記比を大きくして操縦
性を向上させるのが望ましい。そこで、このような要求
に応えるものとして、例えば特開昭５８−２２４８５２
号公報によれば、ハンドル舵角に対する車輪舵角の比
（伝達比＝車輪舵角／ハンドル舵角）を車速に応じて変
化させるようにした車速感応型のステアリング装置が提
案されている。これは、第８図に示すように、ステアリ
ングハンドルａとステアリングコラムｂとの間に、一対
の可変ピッチプーリｃ_１，ｃ_２間にＶベルトｃ_３を巻掛
けてなる無段変速機構ｃを介設すると共に、車速センサ
ｄからの信号をＦ−Ｖ変換器ｅを介して入力するステッ
ピングモータｆを備え、操舵時に該モータｆを車速に応
じて回転させることにより上記変速機構ｃの減速比を変
化させるように構成したものである。これによれば、例
えば高速時にはハンドルａからステアリングコラムｂへ
の回転伝達比（１／減速比）、即ち一定ハンドル舵角に
対する車輪舵角の比を小さくし、逆に低速時には該伝達
比を大きくするといった制御が可能となって、車速に応
じた良好なステアリング特性が得られることになる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記の如き車速感応型のステアリング装置が
良好に機能するためには、操舵時に伝達比可変機構（上
記の従来例では無段変速機ｃ）のアクチュエータ（ステ
ッピングモータｆ）が正確に且つ応答性良く作動するこ
とが必要であって、応答性の点では、該アクチュエータ
を所謂オープン制御方式で制御するのが望ましい。しか
し、このアクチュエータは、操舵時にステアリングハン
ドルに加えられた操舵力と共に車輪を転舵させるもので
あるから起動時に大きな負荷が作用し、そのため、上記
のようにオープン制御方式で制御するようにした場合、
作動量が目標値に対して精度良く制御されず、その結
果、ハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比が車速に適
合した値とならないで、所謂脱調現象を生じるのであ
る。この問題は、操舵時にステアリングハンドルに加え
られる操舵力にアシスト力を付加するようにした上記の
如きパワーステアリング機構を備えたステアリング装置
においても、操舵開始時、即ち上記アクチュエータの起
動時においてはアシスト力が必ずしも十分に上昇してい
ないから、同様に生じることになる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、車速感応型のステアリング装置に関する上記
のような実情に対処するもので、特に伝達比可変機構の
アクチュエータをオープン制御方式で制御する場合に、
該アクチュエータの作動量が起動時に作用する大きな負
荷のために目標値に対して精度良く制御されないといっ
た問題を解消することを目的とするものであり、その目
的達成のため次のように構成したことを特徴とする。

即ち、本発明は、第１図に示すように、ステアリングハ
ンドルＡの操舵に応じて車輪Ｂを転舵させる操舵力伝達
経路中に、伝達比可変機構Ｃとパワーステアリング機構
Ｄとを設け、操舵時に、上記伝達比可変機構Ｃを作動さ
せるアクチュエータＣ′を車速センサＥからの信号を入
力している伝達比制御手段Ｆによって駆動することによ
り、ステアリングハンドルＡの操舵角に対する車輪Ｂの
転舵角の比（伝達比）を車速に応じた値に制御すると共
に、上記パワーステアリング機構Ｄによりステアリング
ハンドルＡに加えられた操舵力にアシスト力を付加して
車輪Ｂを転舵させるように構成した自動車のステアリン
グ装置において、上記パワーステアリング機構Ｄによる
アシスト力を制御するアシスト力制御手段Ｇを備える。
そして、このアシスト力制御手段Ｇにより、ステアリン
グハンドルＡの操舵開始時、換言すれば伝達比可変機構
ＣにおけるアクチュエータＣ′の起動時に、上記アシス
ト力を一時的に高めるように構成する。

（作 用） このような構成によれば、ステアリングハンドルＡの操
舵時に、その操舵量と伝達比可変機構Ｃにおけるアクチ
ュエータＣ′の作動量とに応じて車輪Ｂが転舵されて、
ハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比が車速に応じた
値に制御されると共に、車輪Ｂを転舵させるためのステ
アリングハンドルＡに加えられる操舵力と上記アクチュ
エータＣ′の駆動力とがパワーステアリング機構Ｄによ
って発生されるアシスト力の分だけ軽減されることにな
る。そして、このアシスト力は、アシスト力制御手段Ｇ
によって操舵開始時に一時的に高められるので、上記ア
クチュエータＣ′の起動時に該アクチュエータＣ′に作
用する負荷がその分だけ軽減されることになり、従って
該アクチュエータＣ′は、伝達比制御手段Ｆからの信号
に応じて目標値まで精度良く作動することになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

先ず、第２図により本実施例に係るステアリング装置の
全体構成を説明すると、このステアリング装置１は、ス
テアリングハンドル２と、該ハンドル２の回転がハンド
ル軸３及び中間軸４を介して入力されるステアリングギ
ヤ装置５と、該ギヤ装置５の出力により左右の操舵用車
輪６，６を転舵させるタイロッド７等でなるリンク機構
とで構成されている。そして、このステアリング装置１
には、上記ギヤ装置５と一体的に設けられたコントロー
ルバルブ８や上記タイロッド７上に設けられたシリンダ
９等で構成されるパワーステアリング機構１０が備えら
れており、上記ステアリングハンドル２の操舵時に、後
述する油圧ポンプで発生される油圧が上記コントロール
バルブ８を介してシリンダ９に導入されることにより、
ステアリングハンドル２に加えられた操舵力が上記油圧
に基づくアシスト力を付加されて車輪６，６に伝達され
るようになっている。

また、このステアリング装置１においては、上記ハンド
ル軸３と中間軸４との間に、ステアリングハンドル２の
回転角（ハンドル舵角：θｈ）に対する車輪６，６の転
舵角（車輪舵角：θｗ）の比（伝達比：Ｒ＝θｗ／θ
ｈ）を変化させる伝達比可変機構１１が備えられてい
る。この伝達比可変機構１１は、第３〜５図に示すよう
に、上記中間軸４と同一軸線上に対向配置された入力軸
１２を有し、該入力軸１２に上記ハンドル軸３の回転が
一対の入力ギヤ１３，１４を介して入力されるようにな
っている。また、この入力軸１２と上記中間軸４との間
には遊星歯車機構１５が介設されている。この遊星歯車
機構１５は、入力軸１２上に固着されたサンギヤ１６
と、該サンギヤ１６上に配置された複数のピニオンギヤ
１７…１７と、これらのピニオンギヤ１７…１７の外側
に配置され且つ上記中間軸４に固着されたリングギヤ１
８と、入力軸１２上に相対回転自在に嵌合支持されて、
ピニオンシャフト１９…１９を介して上記各ピニオンギ
ヤ１７…１７を支持するキャリヤ２０とで構成されてい
ると共に、上記キャリヤ２０には一体的にセクタギヤ２
１が設けられ、該セクタギヤ２１にステッピングモータ
２２の回転軸に固着されたピニオンギヤ２３が噛み合さ
れている。そして、ステアリングハンドル２ないしハン
ドル軸３の回転時に、上記ステッピングモータ２２が第
３図に示すコントローラ２４からの駆動信号Ｓ_１によっ
て回転駆動されることにより、遊星歯車機構１５におい
ては、サンギヤ１６がハンドル舵角θｈに対応する量だ
け回転されると同時に、キャリヤ２０がステッピングモ
ータ２２の回転に応じて回転され、これにより車輪舵角
θｗに対応するリングギヤ１８ないし中間軸４の回転量
が増減されて、上記ハンドル舵角θｈに対する車輪舵角
θｗの伝達比Ｒが可変制御されるようになっている。

ここで、上記コントローラ２４は、車速センサ２５から
の信号Ｓ_２とハンドル舵角センサ２６からの信号Ｓ_３と
を入力し、信号Ｓ_２が示す車速Ｖに応じて予め定められ
た特性に基いてハンドル舵角θｈに対する車輪舵角θｗ
の伝達比Ｒを設定すると共に、この伝達比Ｒと、信号Ｓ
_３が示すハンドル舵角θｈとから車輪舵角θｗを演算
し、この車輪舵角θｗとなるようにステッピングモータ
２２に駆動信号Ｓ_１を出力するように構成されている。
その場合に、上記車速Ｖに対する伝達比Ｒの特性は、例
えば車速Ｖが大きくなるに従って伝達比Ｒが小さくなる
ように（遊星歯車機構１５の減速比１／Ｒが大きくなる
ように）設定され、これにより、高速走行時には一定ハ
ンドル舵角θｈに対する車輪舵角θｗが小さくなって良
好な走行安定性が得られると共に、低速走行時には一定
ハンドル舵角θｈに対する車輪舵角θｗが大きくなっ
て、車庫入れが容易になる等、操縦性が向上することに
なる。

次に、第６図により上記パワーステアリング機構１０を
作動させる制御回路２７の構成を説明すると、この制御
回路２７には、エンジン２８により駆動されるメインポ
ンプ２９が備えられ、該ポンプ２９により発生される油
圧が、メイン通路３０を介してパワーステアリング機構
１０のコントロールバルブ８に供給されると共に、ステ
アリングハンドル２の操舵時には更にシリンダ９に導入
されて、タイロッド７に操舵方向のアシスト力を加える
ようになっている。また、この制御回路２７には、上記
メインポンプ２９とは別に、モータ３１により駆動され
る補助ポンプ３２が備えられていると共に、この補助ポ
ンプ３２の吐出側に設けられた補助通路３３は電磁開閉
弁３４及び逆止弁３５を介して上記メインポンプ２９か
らパワーステアリング機構１０に至るメイン通路３０に
合流されている。そして、上記開閉弁３４を作動させる
開閉信号Ｓ_４が上記伝達比可変機構１１のコントローラ
２４から出力されるようになっている。

次にステアリングハンドル２の操舵時におけるコントロ
ーラ２４の動作を第７図のフローチャートに従って説明
する。

先ず、コントローラ２４はフローチャートのステップＰ
_１，Ｐ_２に従ってハンドル舵角センサ２６からの信号Ｓ
_３を入力し、その内容が変化したか否かを判定する。そ
して、変化した時、即ちステアリングハンドル２が操舵
された時に、ステップＰ_３を実行して第６図に示す開閉
弁３４を開作動させるように開閉信号Ｓ_４を出力する。
これにより、パワーステアリング機構１０のコントロー
ルバルブ８ないしシリンダ９には、メインポンプ２９か
らの油圧に加えて、補助ポンプ３２で発生されている油
圧が上記開閉弁３４及び逆止弁３５を介して供給される
ことになる。そして、その後、ステップＰ_４で上記ハン
ドル舵角センサ２６からの信号Ｓ_３と車速センサ２５か
らの信号Ｓ_２とに基いて算出した車輪舵角θｗとなるよ
うに伝達比可変機構１１のステッピングモータ２２に駆
動信号Ｓ_１を出力する。これにより、ステッピングモー
タ２２が回転されるのであるが、その起動時において
は、上記のようにしてパワーステアリング機構１０のシ
リンダ９にメインポンプ２９による油圧に加えて補助ポ
ンプ３２による油圧が供給されるから、ステアリングハ
ンドル２に加えられた操舵力とステッピングモータ２２
の駆動力とによって車輪６，６を転舵させる際に、上記
パワーステアリング機構１０によるアシスト力が補助ポ
ンプ３２で発生される油圧分だけ増大されることにな
り、これに伴ってステッピングモータ２２に作用する負
荷がアシスト力の増大分だけ軽減されることになる。そ
のため、該ステッピングモータ２２が駆動信号Ｓ_１の入
力に応じて良好に作動開始すると共に、該信号Ｓ_１によ
って指示された量だけ正確に回転されることになり、こ
れによりハンドル舵角θｈに対する車輪舵角θｗの伝達
比Ｒが車速Ｖに対応した値に精度良く設定されて、車速
に応じた良好なステアリング性能が得られることにな
る。ここで、アシスト力を増大させるのはステッピング
モータ２２の起動時における特に大きな負荷が作用する
時だけでよいから、上記開閉弁３４はステッピングモー
タ２２の起動が完了した時点で閉じられる。

尚、以上の実施例では、モータ３１により補助ポンプ３
２を常時作動させると共に、ステッピングモータ２２の
起動時に開閉弁３４を開いてパワーステアリング機構１
０によるアシスト力を一時的に増大させるように構成し
たが、ステッピングモータ２２の起動時に補助ポンプ３
２の駆動用モータ３１にコントローラ２４から作動信号
を出力することによりアシスト力を一時的に高めるよう
にしてもよく、このように構成すれば、上記開閉弁３４
が廃止されることになる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、パワーステアリング機構
と、ハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比の可変機構
とが備えられた自動車のステアリング装置において、ス
テアリングハンドルの操舵開始時に上記パワーステアリ
ング機構によるアシスト力を一時的に高めるようにした
ので、上記伝達比可変機構を作動させるアクチュエータ
の起動時における負荷が軽減されることになる。これに
より、操舵時の良好な応答性を得るために上記アクチュ
エータをオープン制御方式で制御するようにした場合に
も、該アクチュエータが目標値まで正確に作動されるこ
とになって所謂脱調状態となることが防止され、もって
上記伝達比が車速に対応した所定の値に精度良く制御さ
れて、車速に応じた良好なステアリング性能が得られる
ことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示すブロック図である。第
２〜７図は本発明の実施例を示すもので、第２図はステ
アリング装置の全体構成を示す概略斜視図、第３図は伝
達比可変機構の拡大縦断側面図、第４，５図は第３図IV
−IV線及びＶ−Ｖ線で夫々切断した同縦断正面図、第６
図はパワーステアリング機構の制御回路を示す回路図、
第７図はコントローラの動作を示すフローチャート図で
ある。また、第８図は従来の車速感応型ステアリング装
置の構成を示す概略図である。 １……ステアリング装置、２……ステアリングハンド
ル、６……車輪、１０……パワーステアリング機構、１
１……伝達比可変機構、２２……アクチュエータ（ステ
ッピングモータ）、２７……アシスト力制御手段（制御
回路）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングハンドルの操舵に応じて車輪
   を転舵させる操舵力伝達経路中に、操舵力にアシスト力
   を付加させるパワーステアリング機構と、ハンドル舵角
   に対する車輪舵角の伝達比を車速に応じて変化させる伝
   達比可変機構とが介設された自動車のステアリング装置
   であって、上記伝達比可変機構を作動させるアクチュエ
   ータの起動時に、上記パワーステアリング機構によるア
   シスト力を一時的に高めるアシスト力制御手段が備えら
   れていることを特徴とする自動車のステアリング装置。