JPS61122072A

JPS61122072A - 自動車のステアリング装置

Info

Publication number: JPS61122072A
Application number: JP59244212A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kanazawa; 金澤　啓隆
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-11-19
Filing date: 1984-11-19
Publication date: 1986-06-10
Also published as: JPH0457545B2

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】（産業上の利用分野）本発明は車速に応じてハンドル舵角の車輪への伝達比を
変化させるようにした自動車のステアリング装置に関す
る。

（従　　来　　技　　術）自動車のステアリング装置は、ハンドルの回転をラック
アンドと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に変換し、該タイロッドの両端部
に連結された左右の車輪の向きを変化させるものである
が、その場合におけるハンドルの回転量（ハンドル舵角
）と車輪のきれ角（転舵角）とは常に一定の対応関係に
保持されているのが通例である。しかし、例えば高速走
行時にはハンドル舵角に対する転舵角の比を小さ、くす
ることが走行安定性を確保する上で望ましく、また低速
走行時には上記比を大きくして自動車の挙動を俊敏化さ
せることが良好な運転フィーリングを得たり、車庫入れ
を容易化する等の上で望ましい。

そこで、例えば特開昭５８−２２４８５２号公報に開示
されているように、車速に応じてハンドル舵角に対りる
転舵角の比を変化させるようにした速度感応型のステア
リング装置が提案されてぃる。これは、第４図に示すよ
うにハンドル八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，Ｄと両プーリ間に巻掛けられた
■ベルトＥとでなる変速機構Ｆを介設すると共に、被動
側のプーリＤのピッチ径をステッピングモータＧにより
車速か上昇するほど大きくなるように制御するようにし
たものでる。これによれば、ハンドルＡからステアリン
グコラムＢへの回転伝達比が高速時はど小さくなり、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。しか
し、このステアリング装置によると、上記可変ピッチプ
ーリＣ，Ｄを用いた変速機構Ｆが大掛りな構造であるた
め、装置全体が大型化し、またベルトＥのスリップによ
ってハンドルＡの回動がステアリングコラム巳ないし車
輪に正確に伝達されない可能性がある。特に、上記ステ
ッピングモータＧが故障し或いは該モータＧの制御系統
に異常が生じて、該モータＧが可変ピッチプーリＤに対
する拘束力を失った場合、変速機構Ｆが中立状態、即ち
入力回転が出力側に伝達されない状態となり、その結果
、ハンドル操作による自動車の操向制御が不能となる場
合が生じる。

（発　　明　　の　　目　　的）本発明は自動車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、ハンドル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ことができるステ
アリング装置として、コンパクトに構成され、しかも操
舵力の車輪側への伝達及びその伝達比の可変制御が確実
に行われるステアリング装置を実現する。そして、特に
上記伝達比の可変制御を行うアクチュエータの故障時に
も操舵力が車輪側に伝達されるようにして、自動車の操
向制御を可能とすることを目的とする。

（発　　明　　の　　構　　成）本発明に係る自動車のステアリング装置は、上記目的達
成のため次のように構成される。

先ず、ステアリングハンドルとステアリングギヤ装置と
の間の操舵力伝達経路中に、上記ステアリングハンドル
に連結された入力ギヤ要素と、上記ステアリングギヤ装
置に連結された出力ギヤ要素と、反力ギヤ要素とでなる
遊星歯車式或いは傘歯車式の差動歯車機構を設けると共
に、車速を検出する車速検出手段と、該検出手段からの
信号を受けて制御信号を出力するコントローラと、該コ
ントローラからの制御信号を受けて上記差動歯車機構に
おける反力ギヤ要素の回転を制御するアクチュエータと
を備え、この反力ギヤ要素の回転制御により入力ギヤ要
素から出力ギヤ要素への回転伝達比、即ちハンドル舵角
に対する車輪の転舵角の比を車速に応じて変化させる。

そして、このような構成に加えて、上記反力ギヤ要素を
中立位置に付勢するバネ手段を設ける。このバネ手段は
、アクチュエータが正常に作動する時は該アクチュエー
タの作動に従って伸張して、反力ギヤ要素の回転による
回転伝達比の制御を妨げることがないが、アクチュエー
タの故障によって反力ギヤ要素に対する拘束力が失われ
た時には該反力ギヤ要素を中立位置に保持し、これによ
り入力ギヤ要素から出力ギヤ要素への操舵力の伝達を可
能とする。

（発　　明　　の　　効　　果）上記のような構成のステアリング装置によれば、例えば
高速走行時には良好な走行安定性を得るためにハンドル
舵角に対する車輪の転舵角の比を小さくし、また低速走
行時には俊敏性を得るために上記比を大きくする等、車
速に応じたステアリング特性が得られると共に、該ステ
アリング装置の全体がコンパクトに構成され且つハンド
ルとステアリングギヤ装置との間のステアリングコラム
上に設けられるので、エンジンルームや車苗内に大きな
スペースを要することなく装備することができ、更にハ
ンドルから車輪への操舵力の伝達及びその伝達比の可変
制御が確実に行われることになる。

特に本発明のステアリング装置によれば、上記伝達比の
制御を行うアクチュエータが故障して差動歯車機構にお
ける反力ギヤ要素に対する拘束力が失われても、この反
力ギヤ要素がバネ手段により中立位置に保持されるので
、車速に応じたステアリング特性の制御は不能となるが
、操舵力を車輪側に伝達することは可能となる。従って
、このような異常発生時にもハンドル操作による自動車
の通常の操向制御が可能となる。

（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１〜３図に示すように、このステアリング装置におけ
る操舵力伝動機構１は、ステアリングハンドル（以下、
ハンドルという）２の中心に一端が固着されたハンドル
軸３と、該ハンドル軸３に平行に配置され且つ該軸３と
の間に一対の入力ギャ４．５が介設された入力軸６と、
この入力軸６と同一線上に配置された出力軸７と、入力
軸６と出力軸７との間に設けられた遊星歯車式の差動歯
車機構８とで構成されている。そして、上記出力軸７が
図示しないステアリングギヤ装置に連結され、更にタイ
ロッド等でなるリンク機構を介して左右の車輪に連結さ
れている。

上記差動歯車機構８は、入力軸６に固着されたサンギヤ
９と、出力軸７に固着されたリングギヤ１０と、両ギヤ
９．１０間に等角度間隔で配置された複数個（図例では
３個〉のプラネタリビニオン１１・・・１１と、入力軸
６上に回転自在に嵌合されて上記ビニオン１１・・・１
１を夫々ごニオン軸１２・・・１２を介して担持するビ
ニオンキャリヤ１３とで構成されている。そして、該キ
ャリヤ１３には一体的にセクタギヤ１４が設けられ、該
セクタギヤ１４にステッピングモータ１５の回転軸に固
着されたごニオン１６が噛合されている。

一方、このステアリング装置には、上記ステッピングモ
ータ１５の回転を制御するコントローラ１７が備えられ
ている。このコントローラ１７は、車速センサ１８から
の車速信号ａと、上記ハンドル２の回転角を検出する舵
角センサからの舵角信号すとを入力し、これらの信％ａ
　、　ｂに基づいて上記ステッピングモータ１５の回転
ｍ（回転方向を含む）を設定して、これを制御信号Ｃと
してステッピングモータ１５に出力するようになってい
る。

更に、このステアリング装置には、以上の構成に加えて
、一端が上記差動歯車機構８のビニオンキャリヤ１３に
おける１つのビニオン＠１２に掛止され、且つ他端が適
宜固定部に突設されたビン２０に掛止されたスプリング
２１が備えられている。このスプリング２１は、その弾
性収縮力によってごニオンキャリャ１３を第１．２図に
示す中立位首に付勢する。

次に上記実施例の作用を説明する。

自動車の走行中において、ハンドル２を回転させると、
その回転はハンドル軸３から一対の入力ギャ４，５を介
して入力軸６に伝達され、差動歯車機構８におけるサン
ギヤ９を回転させる。この時、車速センサ１８からの信
号ａと舵角センサ１９からの信号すとが入力されている
コントローラ１７からステッピングモータ１５に制御信
号Ｃが出力され、上記信号ａ、ｂが夫々示す車速とハン
ドル舵角とに応じて該モータ１５が回転されると共に、
これに伴ってごニオン１６及びセクタギヤ１４を介して
上記差８歯車ｉ構８におけるビニオンキャリヤ１３が回
転される。そのため、該差動歯車機構８においては、サ
ンギヤ９がハンドル２の操舵量に比例した量だけ回転さ
れると同時に、ビニオンキャリヤ１３がステッピングモ
ータ１５の回転量に応じて回転されることになり、従っ
て該差動歯車機構８におけるリングギヤ１０ないし出力
軸７は上記ハンドル２の操舵量に比例する句にビニオン
キャリヤ１３の回転ｍに応じて増減された量だけ回転さ
れることになる。そして、この出力軸７の回転量に応じ
てステアリングギヤ装置を介して車輪が転舵される。そ
の場合に、上記ステアリングモータ１５ないしビニオン
キャリヤ１３の回転量は車速及びハンドル舵角に応じて
設定されているから、上記入力軸６と出力軸７との間の
回転伝達比、換言すればハンドル舵角に対する車輪の転
舵角の比が該ハンドル舵角の大きざ及び車速に応じて変
化され′ることになる。これにより、車速とハンドル舵
角に対応させてステッピングモータ１５の回転量を予め
適切に設定しておくことにより、例えば一定のハンドル
舵角に対する車輪の転舵角を高速走行時には小さく、低
速走行時には大きくし、またハンドル舵角に対する転舵
角の比をハンドル舵角が小さい時には更に小さく、ハン
ドル舵角が大きい時には更に大きくする等の制御が可能
となり、高速走行時或いはハンドル舵角が小さい場合に
は良好な走行安定性を得、また低速走行時或いはハンド
ル舵角が大きい場合には良好な操向性を得て自動車の挙
動を俊敏化させるといったステアリング特性の制御が可
能となる。

然して、上記ごニオンキャリャ１３にはこれを中立位置
に付勢するスプリング２１が連結されているが、ステッ
ピングモータ１５によりビニオンキャリヤ１３が駆動さ
れると、該スプリング１３は第２図に鎖線で示すように
伸張するので該スプリング２１によりごニオンキャリャ
１３の回転が妨げられることはなく、従って上記の如き
車速やハンドル舵角に応じたステアリング特性の制御が
行われることになる。一方、ステッピングモータ１５の
故障等によって該モータ１５による上記ビニオンキャリ
ヤ１３に対する拘束力が失われると、差動歯車機構８は
一般にサンギヤ９の回転をリングギヤ１０に伝達するこ
とができない状態となるが、この時、上記スプリング２
１がビニオンキャリヤ１３を中立位置に保持するので、
差動歯車機構８はサンギＡ７９からプラネタリビニオン
１２・・・１２を介してリングギヤ１０に回転を伝達す
る固定的なギヤ列となる。これにより、ステッピングモ
ータ１５の故障時にもハンドル２の操舵力を車輪側に伝
達することが可能となり、自動車の操向制御を行えるよ
うになる。

尚、以上の実施例においては、ハンドル舵角と車輪の転
舵角の比を車速及びハンドル舵角の大きさに応じて変化
させるようにしたが、車速のみに対応させて変化させる
ようにしてもよい。また、上記比をハンドル舵角に応じ
て変化させることについては、これを可能とするステア
リングギヤ装置が実用化されているので、このギヤ装置
を用いることにより実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の実施例を示すもので、第１図はス
テアリング装置の要部の構成とこれに付随する制御回路
を示す横断平面図、第２，３図は夫々第１図ＩＩ−ＩＩ
線、■−■線で切断した断面図である。第４図は従来例
を示す概略構成図である。２・・・ステアリングハンドル、８・・・差動歯車機構
、９・・・入力ギヤ要素（サンギヤ）、１０・・・出力
ギヤ要素（リングギヤ）、１１．１３・・・反カギψ要
素（１１・・・プラネタリビニオン、１３・・・ビニオ
ンキャリヤ）、１５・・・アクチュエータ（ステッピン
グモータ）、１７・・・コントローラ、１８・・・重速
検出手段（車速センサ）、２１・・・バネ手段（スプリ
ング）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ステアリングハンドルとステアリングギヤ装置と
の間の操舵力伝達経路中に、ステアリングハンドルに連
結された入力ギヤ要素と、ステアリングギヤ装置に連結
された出力ギヤ要素と、反力ギヤ要素とでなる差動歯車
機構を設けると共に、車速を検出する車速検出手段と、
該車速検出手段からの信号を入力して制御信号を出力す
るコントローラと、該コントローラの出力信号を受けて
作動して上記反力ギヤ要素の回転を制御するアクチュエ
ータと、該反力ギヤ要素を中立位置に付勢するバネ手段
とを備えたことを特徴とする自動車のステアリング装置
。