JPH07112823B2 - 自動車のステアリング装置 - Google Patents

自動車のステアリング装置

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JPH07112823B2
JPH07112823B2 JP18638385A JP18638385A JPH07112823B2 JP H07112823 B2 JPH07112823 B2 JP H07112823B2 JP 18638385 A JP18638385 A JP 18638385A JP 18638385 A JP18638385 A JP 18638385A JP H07112823 B2 JPH07112823 B2 JP H07112823B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車のハンドル舵角に対する車輪舵角の伝
達比(減速比)を変化させ得るようにしたステアリング
装置に関するものである。
(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
ンドルの回転運動を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の横方向の変位運動に
変換し、該タイロッドの両端部に連結された左右の操舵
車輪の向きを変化させるものであるが、上記ステアリン
グハンドルの回転量(ハンドル舵角)と車輪のきれ角
(車輪舵角)とは通常、常に一定の対応関係に保持され
ている。しかし、例えば自動車の高速走行時には上記ハ
ンドル舵角から車輪舵角への伝達比を大きくして一定ハ
ンドル舵角に対する車輪舵角の大きさを小さくすること
が走行安定性を確保する上で望ましい。一方、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、あるいは車庫入れを容易化する等の見
地から、上記伝達比を逆に小さくして一定ハンドル舵角
に対する車輪舵角を大きくすることが望ましい。
そこで、かかる要求を満たすために、従来、例えば特開
昭58−224852号公報に開示されているように、自動車の
車速に応じて上記のハンドル舵角に対する車輪舵角の伝
達比を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、ステアリングハンドル
とステアリングコラムとの間に、対向する一対の可変ピ
ッチプーリと両プーリ間に巻き掛けられたVベルトとか
らなるベルト式無段変速機構を設けるとともに、被駆動
側のプーリのピッチ径を車速が上昇するほど大きくなる
ようにステッピングモータにより制御するようにしたも
のである。これによれば、ハンドルからステアリングコ
ラムへの回転伝達比が車速の高速時ほど大きくなり、そ
の結果、一定のハンドル舵角に対する車輪の転舵角が高
速時には小さく、低速時には大きくなり、車速に対応し
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課題) ところで、このようにハンドル舵角に対する車輪舵角の
伝達比を車速等に応じて可変制御する場合、例えば一定
のハンドル舵角で自動車がカーブ走行していても、その
走行車速が変化すると、それに伴う伝達比の変化により
車輪舵角が変化することになり、こうした伝達比の変化
を緩やかに行わせることが走行安定性を高める点で好ま
しい。
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、上記の伝達比を車速およびハンドル舵角に応じて
可変制御する際に、その車速およびハンドル舵角に対す
る伝達比変化の各応答性に差異を持たせるようにするこ
とにより、ハンドル操舵に対する車輪転舵の応答性を損
なうことなく、車速変化に伴う伝達比の急激な変化を抑
制して自動車の走行安定性の向上を図り得るようにする
ことにある。
(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、ステ
アリングハンドルの操舵量をステアリングギヤ装置を介
して車輪に伝達する操舵量伝達経路中に、ハンドル舵角
に対する車輪舵角の伝達比を変化させる伝達比可変手段
を設ける。この伝達比可変手段は例えば遊星歯車機構や
差動歯車機構等と、その歯車機構を作動制御するステッ
ピングモータ等のアクチュエータとで構成される。さら
に、自動車の車速およびハンドル舵角に対応させて上記
伝達比可変手段を作動制御するコントローラを設け、該
コントローラの設定により車速変化に対する伝達比変化
の応答性をハンドル舵角変化に対する伝達比変化の応答
性に対し低くするように構成する。
(作用) したがって、本発明では、上記の構成により、ステアリ
ングハンドルを操舵して車輪を転舵すると、コントロー
ラにより伝達比可変手段が車速およびハンドル舵角に応
じて作動制御されて、ハンドル舵角に対する車輪舵角の
伝達比が可変制御される。
その場合、上記コントローラでは車速変化に対する伝達
比変化の応答性がハンドル舵角の変化に対する伝達変化
の応答性よりも低く設定されているので、ステアリング
特性を運転者の意志により正確に合致させるべくハンド
ル舵角に対する伝達比変化の応答性を高くしたとして
も、車速変化に対する伝達比変化の応答性は相対的に低
く保たれることになり、車速変化に伴って伝達比が急激
に変化するのが抑えられて走行安定性の向上が維持され
ることになる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施例の全体構成を示し、1は中心に
ハンドル軸2の一端が固着されたステアリングハンド
ル、3は、上記ハンドル軸2の他端に中間軸4を介して
連結されるとともに、ピットマンアーム5、タイロッド
6等よりなるリンク機構7を介して左右の操舵車輪8,8
に連結されたステアリングギヤ装置である。上記ハンド
ル1とステアリングギヤ装置3との間の操舵量伝達経路
の途中にはハンドル舵角θに対する車輪舵角θの伝
達比Rを変化させる伝達比可変手段9が設けられてい
る。
上記伝達比可変手段9は、第2図ないし第4図に拡大詳
示するように、上記中間軸4と同一軸線上に対向配置さ
れかつ中間軸4と反対側の端部において上記ハンドル軸
2に対し互いに噛み合う入力ギヤ10,11を介して駆動連
結された入力軸12と、該入力軸12と中間軸4との間に配
設された遊星歯車機構13とを備えてなる。上記遊星歯車
機構13は、上記入力軸12に固着されたサンギヤ14と、上
記中間軸4に固着されたリングギヤ15と、該両ギヤ14,1
5間に両ギヤ14,15とそれぞれ噛み合うように等角度間隔
で配置された例えば3個のプラネタリピニオン16,16,…
とを有し、上記ピニオン16,16,…は上記入力軸12上に回
転自在に外嵌合したたピニオンキャリア18にピニオン軸
17,17,…を介して担持されている。また、上記ピニオン
キャリア18にはセクタギヤ19が形成され、該セクタギヤ
19にはステッピングモータ20の回転出力軸20aに固着し
たピニオン21が噛み合わされている。そして、ステッピ
ングモータ20の回転によりピニオンキャリア18を入力軸
12回りに回転させて該キャリア18に担持されたプラネタ
リピニオン16,16,…をサンギヤ14とリングギヤ15との間
で転動させながら移動させ、このピニオン16,16,…の転
動によりハンドル軸2ないしサンギヤ14からリングギヤ
15および中間軸4に至る回転量を増減制御することによ
り、ハンドル舵角θに対する車輪舵角θの伝達比R
を変化させるように構成されている。
一方、30は上記伝達比可変手段9に制御信号を出力して
そのステッピングモータ20を作動制御するコンピュータ
よりなるコントローラであって、該コントローラ30には
上記ステアリングハンドル1のハンドル舵角θを検出
するハンドル舵角センサ31と、自動車の走行速度V(車
速)を検出する車速センサ32との各出力信号が入力され
ている。上記コントローラ30は、第5図に詳示するよう
に、上記ハンドル舵角センサ31および車速センサ32によ
りそれぞれ検出されたハンドル舵角θおよび車速V
を、第6図に示すようにハンドル舵角θに対する車輪
舵角θの伝達比Rが例えば高車速時に大きくて低車速
速時には小さくなるように予め設定された特性マップと
照合比較して、伝達比可変手段9で制御すべき目標伝達
比Rを求めるとともに、該目標伝達比Rに対応するステ
ッピングモータ20の目標制御量(回転角)θ=f(θ
H,V)を演算する制御量演算部34と、該演算部34の出力
信号に基づいてステッピングモータ20を、モータ回転角
センサ33により検出されたステッピングモータ20の実際
の回転角が上記演算された目標の制御量θに一致する
ようにパルス信号にて駆動するモータ駆動部35とを有し
ている。このコントローラ30の構成により、伝達比可変
手段9のステッピングモータ20を車速Vおよびハンドル
舵角θに対応させて制御するようになされている。
さらに、上記コントローラ30には、上記ステッピングモ
ータ20の駆動速度を車速Vおよびハンドル舵角θ
に応じて制御する駆動速度制御部36が設けられている。
該駆動速度制御部36は、上記ハンドル舵角センサ31およ
び車速センサ32でそれぞれ検出された実際のハンドル舵
角θおよび車速Vを予め設定された特性マップと照合
比較してそれらの実舵角θおよび実車速Vに対応する
モータ駆動速度を演算し、そのモータ駆動速度
になるように上記モータ駆動部35におけるモータ駆動用
パルス信号の一定時間内のパルス数を変化させる。そし
て、上記駆動速度演算部36で読み込まれる特性マップ
は、車速Vの変化に伴ってモータ20の駆動速度を変化さ
せるときのゲインがハンドル舵角θの変化に伴って同
モータ20の駆動速度を変化させるときのゲインよりも低
くなるように設定されており、この設定により車速変化
に対する伝達比変化の応答性がハンドル舵角変化に対す
る伝達比変化の応答性に対し低くなるように構成されて
いる。
したがって、上記実施例においては、自動車の走行中、
ステアリングハンドル1を操舵すると、その動きはハン
ドル軸2を介して伝達比可変手段9における入力軸12に
伝達されて遊星歯車機構13をサンギヤ14が回転する。ま
た、上記ハンドル1の操舵に伴って変化するハンドル舵
角θがハンドル舵角センサ31により検出されるととも
に、そのときの車速Vが車速センサ32によって検出さ
れ、これら両センサ31,32の出力信号を受けたコントロ
ーラ30から上記伝達比可変手段9のステッピングモータ
20に制御信号が出力されて該モータ20が回転制御され、
このモータ20の回転によりピニオン21およびセクタギヤ
19を介して遊星歯車機構13におけるピニオンキャリア18
が回転駆動される。すなわち、上記伝達比可変手段9で
は、サンギヤ14がハンドル1の舵角θに比例した角度
だけ回転すると同時に、ピニオンキャリア18がコントロ
ーラ30により制御されるステッピングモータ20の回転角
に応じて回転されるようになる。このため、伝達比可変
手段9のリングギヤ15およびそれと一体の中間軸4は上
記ハンドル舵角θに対しピニオンキャリア18の回転角
を増減した角度だけ回転することになり、この中間軸4
の回転により車輪8,8が転舵され、このことによってハ
ンドル舵角θに対する車輪舵角θの伝達比Rがハン
ドル舵角θおよび車速Vに応じて可変制御される。
その場合、上記コントローラ30における駆動速度制御部
36のゲイン特性により、車速Vの変化に対する伝達比R
の変化の応答性がハンドル舵角θの変化に対する伝達
比Rの変化の応答性よりも相対的に低く設定されている
ので、ステアリング特性を運転者の意志に合致させるた
めにハンドル操舵に対する車輪転舵の応答性を高めつ
つ、車速Vの変化に伴う伝達比Rの急激な変化を回避で
き、自動車の走行安定性を向上維持することができる。
尚、上記実施例では、車速変化に対するモータ20の駆動
速度変化のゲインをハンドル舵角変化に対する同ゲイン
よりも低く設定することにより、伝達比Rの応答性を車
速Vに対して鈍くし、ハンドル舵角θに対して敏感に
するようにしたが、一定の時間間隔をあけて検出された
車速Vが変化する途中のデータに基づいて伝達比を変化
させるようにすることにより、車速Vに対する伝達比変
化の応答性を低下させることもできる。
すなわち、上記実施例のように、コントローラ30の駆動
速度制御部36によってモータ20の駆動速度を制御するの
ではなく、第7図に示すような制御手順でもってモータ
20の目標制御量θを求めて、その制御量θになるよ
う、モータ20を駆動することとする。上記制御手順を説
明すると、先ず、ステップS1において、車速センサ32お
よびハンドル舵角センサ31によりそれぞれ検出された車
速Vおよびハンドル舵角θを読み込み、次のステップ
S2で上記読み込まれた車速Vと前回に読み込まれて記憶
されている車速V′との大小を判定する。この判定がV
=V′のときには、ステップS3に進んで、上記車速Vお
よび上記読み込まれたハンドル舵角θに対応するモー
タ20の目標制御量θ=f(θH,V)をマップに基づい
て演算し、しかる後、ステップS4において上記演算され
た目標制御量θになるように伝達比可変手段9のステ
ッピングモータ20を駆動制御する。
一方、上記ステップS2での判定がV>V′,つまり車速
Vが上昇しているときには、ステップS5において前回の
車速V′をV′+1に更新したのち、ステップS7に移っ
てハンドル舵角θおよび更新後の車速V′に対する目
標制御量θ=f(θH,V′)を演算し、次いで、ステ
ップS8においてその演算された制御量θになるように
ステッピングモータ20を駆動制御する。しかる後、上記
ステップS2に戻って、判定がV=V′になるまでステッ
プS2,S5,S7,S8を繰り返す。
また、上記ステップS2での判定がV<V′,つまり車速
Vが低下しているときには、ステップS6に進んで車速
V′をV′−1に更新したのち、上記ステップS7,SS8
進み、以後、判定がV=V′になるまでステップS2,S6,
S7,S8を繰り返す。尚、上記ステップS5,S6において車速
V′に加減される“1"(=1km/時)は車速変化途中のデ
ータに関する分解能と対応し、コンピュータで扱うデー
タの制約上、その分解能を整数化したものであり、分解
能が例えば0.1km/時、つまり1km/の1/10倍に設定したと
きには、ステップS1で読み込む車速Vを10倍化しておく
必要がある。
したがって、以上の如き制御により、第6図に示すよう
に、車速センサ32が車速V′から車速Vへの変化を検出
しても、モータ20の回転角θは車速V′の対応値から
車速Vへの対応値へ直ちに可変制御されず、上記分解能
に対応する値だけ加減されながら徐々に変化することに
なり、このことにより車速変化に対する伝達比変化の応
答性が舵角変化に対する伝達比変化の応答性よりも低く
なり、よって上記実施例と同様の作用効果を奏すること
ができる。
(発明の効果) 以上の如く、本発明によれば、ハンドル舵角に対する車
輪舵角の伝達比を伝達比可変手段により車速およびハン
ドル舵角に応じて変化させるようにした自動車のステア
リング装置において、車速変化に対する伝達比変化の応
答性をハンドル舵角変化に対する伝達比変化の応答性よ
りも相対的に低く設定するようにしたことにより、ハン
ドル操舵に対する車輪転舵の応答性を良好に保って運転
者の意志にステアリング特性を合致させつつ、車速変化
に伴う伝達比の急激な変化を抑制して自動車の走行安定
性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図はステアリング装
置の全体構成を示す斜視図、第2図は伝達比可変手段の
構成を示す断面図、第3図および第4図はそれぞれ第2
図のIII−III線およびIV−IV線における断面図、第5図
はコントローラの構成を示すブロック図、第6図はコン
トローラの演算部で読み込まれるマップの特性図であ
る。第7図は他の実施例においてコントローラで処理さ
れるルーチンを示すフローチャート図である。 1……ステアリングハンドル、3……ステアリングギヤ
装置、8……車輪、9……伝達比可変手段、13……遊星
歯車機構、20……ステッピングモータ、30……コントロ
ーラ、31……ハンドル舵角センサ、32……車速センサ、
36……駆動速度制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 真樹 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−167372(JP,A)

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量をステアリ
    ングギヤ装置を介して車輪に伝達する操舵量伝達経路中
    に設けられ、ハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比を
    変化させる伝達比可変手段と、該伝達比可変手段の作動
    を車速およびハンドル舵角に応じて制御するコントロー
    ラとを備えてなり、上記コントローラは、車速変化に対
    する伝達比変化の応答性がハンドル舵角変化に対する伝
    達比変化の応答性に対し低くなるように設定されている
    ことを特徴とする自動車のステアリング装置。
JP18638385A 1985-08-24 1985-08-24 自動車のステアリング装置 Expired - Fee Related JPH07112823B2 (ja)

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