JPS61122076A - 自動車のステアリング装置 - 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】 （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
アンドビ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（車輪舵角）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
走行時には上記ハンドル舵角から重輪舵角への減速比を
大きくして一定ハンドル舵角に対する車輪舵角を小さく
することが走行安定性を確保する上で望ましく、また低
速走行時には上記減速比を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小舵角に対する
車輪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いる。これは、第５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と両ブーり間に巻ｔ１）け
られたＶ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
により車速が上昇するほど大きくなるように制御するよ
うにしたものでおる。これによれば、ハンドルＡからス
テアリングコラム８への回転伝達比く減速比）が高速時
はど大きくなり、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、上記伝達比を車速に応じて変化させる場合に、
第６図に示すように該伝達比を車速に対して単に直線的
に（変化率一定で）変化させるだけでは次のような不具
合が生じる。つまり、走行中に車輪が転舵すると車体が
横加速度を受けてローリング等の挙動を行うが、上記横
加速度ないし車体の挙動は車輪の転蛇量が一定であって
も高速時はど大きくなる。そのため、上記のように車速
に対する伝達比の変化率が一定であり、従って一定ハン
ドル舵角において車速の変化に対する車輪舵角の変化亀
が低車速域と高車速域とで等しいと、高車速域では低車
速域よりも車体の挙動が大きくなる。そして、このよう
な車体の挙動が車速によって相違することが、旋回時、
特に高速旋回時における当該自！ＩＪ車の乗心地や運転
操作性を悪化させる原因となるのである。

（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
な問題に対処するもので、ステアリングハンドルから車
輪への操舵力伝達経路における伝達比を車速に応じて変
化させるようにしたステアリング装置において、上記伝
達比の車速に対する変化率を適切に設定することにより
、一定ハンドル舵角での旋回時に車速変化による車体の
挙動がその車速に拘らず常に略一定となるようにする。

これにより、旋回時における当該自動車の乗心地や運転
操作性を改善することを目的とする。

（発　　明　　の　　構　　成） 即ち、本発明に係る自動車のステアリング装置は、ステ
アリングハンドルとタイロッドとの間の操舵力伝達経路
中に伝達比可変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
信号を受けて上記伝達比可変機構を制御するアクチュエ
ータとを備え、これらにより上記ステアリングハンドル
とタイロッドとの間の伝達比を車速に応じて変化させる
。そして、その場合における上記伝達比の車速に対する
変化率を低車速域では大きく、高車速域では小さくする
ように構成する。

（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ステアリ
ングハンドルとタイロッド間の伝達比（減速比）を大き
くして一定ハンドル舵角に対する車輪舵角を小さくし、
また低速走行時には俊敏性を得るために上記伝達比を小
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
る等、車速に応じたステアリング特性が得られる。そし
て、特に、上記伝達比の車速に対する変化率が低車速域
では大きく、高車速域では小さくされるので、旋回時に
車速変化により車輪舵角が変化した時にその変化■が低
車速時には大きく、高車速時には小さくなり、その結果
、車体に作用する横加速度ないしローリング等の車体の
挙動が車速に拘らず常に略一定となる。これにより、旋
回時における白！！ｌＪ車の乗心地や運転操作性が改善
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１〜３図は操舵力伝達経路に設けられて、ハンドル舵
角の車輪への伝達比を変化さぼる伝達比可変薇構を示す
もので、該機構１は、ステアリングハンドル（以下、ハ
ンドルという）２の中心に一端が固看されたハンドル軸
３と、該ハンドル軸３に平行に配置され且つ該軸３との
間に一対の入力ギヤ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ｆ＊　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）のプラネタリごニオン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を夫々ビニオン軸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、上記ステラビングモ
ー９１５０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を入力し、該信号ａに基づいて上記ステッ
ピングモータ１５の回転量（回転方向を含む）を設定し
て、これを制御信号す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。

上記の構成によれば、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に制御信号すが出力
され、上記信号ａが示す車速に応じて該モータ１５が回
転されると共に、これに伴ってビニオン１６及びセクタ
ギヤ１４を介して上記差動歯車機構８におけるごニオン
キャリャ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
する苗にビニオンキャリヤ１３の回転量に応じて増減さ
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、上記ステッピングモータ１
５ないしビニオンキャリヤ１３の回転量は車速に応じて
設定されているから、上記入力軸６と出力軸７との間の
減速比、換言すればハンドル舵角と車輪舵角との間の伝
達比が車速に応じて変化されることになる。これにより
、例えば上記伝達比を車速か増大するに従って大きくな
るように設定して、一定ハンドル舵角にａ＝＋−ｉる車
輪舵角が低車速域では大ぎく、高車速域では小さくなる
ように変化させれば、低車速域では自ＯＪ車の挙動が俊
敏化され、また高車速域では良好な走行安定性が１９ら
れることになる。

然して第４図に示すように上記伝達比は車速に応じて単
に変化するだけでなく、その変化率が低車速域では大き
く、高車速域ではでは小さくなるように設定されている
。そのため、一定ハンドル舵角での旋回時において、一
定の中速変化ＡＶに対する伝達比の変化岱４Ｒ１換言す
れば車輪の転舵１が低速時（ＪＲ＋　）よりも高速時（
ＡＲ２）の方が小さくなる。

ところで、自動車の旋回時には車輪の転舵量に応じて車
体に横加速度が作用し、該加速度によって車体がローリ
ング等の挙動を行うが、この横加速度ないし車体の挙動
は車輪の転舵量が同一の場合、車速か大きいほど大きく
なる。しかし、上記のように高車速域では車速変化によ
る車輪の転舵量が低車速域よりも小さくされるので、車
体の挙動は重速に拘らず略一定となる。これにより、旋
回時における乗心地や運転操作性が改善されることにな
る。

尚、第４図に示すような車速に対する伝達比の特性は、
例えば次のようにして求められる。

つまり、ハンドル舵角：θｈ、車輪舵角：ＯＷ、伝達比
（減速比）：Ｒ−θｈ／θＷ、車速：Ｖ、ボイールベー
ス：ｆ、スタビリテイファクタ：Ａとして、定常円旋回
時の横加速度Ｇは、Ｇ＝Ｖ　２−θＷ／［ｆ　（１＋Ａ
Ｖ　２）］で示されるので、ハンドル舵角θｈに対する
横加速度ＧのゲインＧａ　　（−Ｇ／θｈ）は、Ｇａ＝
Ｖ２−θＷ／［θｈ　−Ｊｌ　（１＋ＡＶ　２）　］血
Ｖ２／［Ｒ・Ｊｌ　（１＋ＡＶ　２）　］となり、従っ
て伝達比ＲはゲインＧａに対してＲ＝Ｖ　２／　［Ｇａ
　−Ｊ！　（１＋ＡＶ　２）　］で表わされる。そして
、旋回時の車体の挙動に対応するゲインＱａを車速に拘
らず一定にするものとすると、 Ｒ＝Ｖ２／（α＋βＶ２）　　　　　　　　　（Ｉ）α
−Ｇａ−Ｊ！（正の定数） β＝Ｇａ−１１・Ａ（正の定数） となる。

従って、この式（Ｉ）を第４図の特性を示す式として採
用すれば、一定ハンドル舵角での旋回時にお番ブる車体
の挙動が車速に拘らず略一定となる。

また、上記式＜Ｉ）に代わるものとして、同様の特性を
示す次式（ＩＦ）を採用することもできる。

ここで、α′、β′　：正の定数、０＜ｎ＜１である。

Ｒ＝α′ｖｎ＋β′　　　　　　　　　　（■）

【図面の簡単な説明】 第１〜４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■−■線、
■−■線で切断した断面図、第４図は制御特性図である
。第５図は従来例を示す概略構成図、第６図は従来の制
御特性図である。 １・・・伝達比可変機構、２・・・ステアリングハンド
ル、１５・・・アクチュエータ、１７・・・コントロー
ラ、１８・・・車速検出手段（車速センサ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリングハンドルとタイロッドとの間の操舵
   力伝達経路中に設けられて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機構と、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上記伝達比可変機構を作動させる
   アクチュエータとを備え、且つ上記コントローラが、低
   車速域では上記伝達比の車速に対する変化率を大きく、
   高車速域では該変化率を小さくするように制御信号を出
   力することを特徴とする自動車のステアリング装置。