JPS6218366A

JPS6218366A - 自動車のステアリング装置

Info

Publication number: JPS6218366A
Application number: JP60158633A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Miyoshi; 三好　晃彦; Hitoshi Nakajima; 中嶋　仁志; Hirotaka Kanazawa; 金澤　啓隆; Maki Watanabe; 真樹渡辺; Ken Tanaka; 建田中
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1987-01-27

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）本発咀は、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ビニオン等のステアリ
ングギヤＳａ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ｆｆ１（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
ハンドル舵角に対する車輪舵角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く、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ｎ１ｍ１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ぎ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、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
の可変ピッチブーりと両ブーり間に巻ぎ掛けられたＶベ
ルトとからなる変速機構を設けるとともに、被駆動側の
ブーりのピッチ径を車速が上がするほど大ぎくなるよう
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一時はど大きくなり、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なる。

〈発明が解決しようとする問題点〉ところで、こうしてステアリングハンドルのハンドル舵
角に対する車輪舵角の伝達比を車速に応じて可変制御す
るばかりでなく、その伝達比の可変制御について運転者
の意志を反映さけるようにすれば、例えば自動車の走行
中、前方の障害物等を避けようとして運転者が急激にハ
ンドルを操舵した際、それに応じて車輪舵角を大きく変
化させること等ができて好ましい。

本発明は以上の諸点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、上記のハンドル舵角に対づる車輪舵角
の伝達比をステアリングハンドルの操舵速度に応じて可
変制御するようにけることにより、運転者の意志に対応
した良好なステアリング特性が得られるようにすること
にある。

（問題点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力をステアリングギヤ装置を介
して車輪に伝達する操舵力伝達経路中に、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曽
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、上記ステアリングハンドルの操舵速度を検出する操
舵速度検出手段と、該検出手段からの出力信号を入力し
て上記伝達比可変手段に制御信号を出力する制御手段と
を設け、該制御手段により伝達比可変手段の伝達比をハ
ンドルの操舵速度に応じて可変制御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、該ハンドル
の操舵に伴ってその操舵速度が操舵速度検出手段により
検出され、この検出手段からの出力信号を受けた制御手
段により伝達比可変手段が作動制御されて、ハンドル舵
角に対する車輪舵角の伝達比が上記ハンドルの操舵速度
に応じて可変制御され、このことによりステアリング装
置のステアリング特性として運転者の意志にマツチした
特性を得ることができることになる。

そして、特に、上記伝達比可変手段の伝達比をステアリ
ングハンドルの操舵速度が速まるほど小さくするように
可変制御すると、危険回避のためにハンドルを急速に操
舵したときにそれに応じて車輪が素速く転舵されること
になり、危険を有効に回避することができるのである。

（第１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図は本発明の第１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（）て左右の操舵車輪
８．８に連結されたステアリングギヤ′ｌ装置であって
、上記ハンドル１とステアリングギヤ装＠３との間の操
舵力伝達経路の途中にはハンドル舵角θＨに対する車輪
舵角θＷへの伝達比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１
５と、該両ギヤ１４．１５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
のプラネタリビニオン１６，１６、・・・と、該ビニオ
ン１６．１６．・・・をビニオン軸１７，１７．・・・
を介して担持しかつ上記入力軸１２上に回転自在に外嵌
合されたビニオンキャリア１８とからなる。また、上記
ビニオンキャリア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の回転軸
２０ａに固着したビニオン２１が噛み合わされており、
ステッピングモータ２０の回転によりビニオンキャリア
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ビニオン１６゜１６、・・・をサン
ギヤ１４とリングギヤ１５との間で転勤させ、このビニ
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θＨ
に対する車輪舵角Ｏｗの伝達比Ｒを変化さぼるように構
成されている。

一方、３３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３
３には上記ステアリングハンドル１のハンドル舵角θＨ
を検出するハンドル舵角センサ３０の出力信号が入力さ
れている。上記コントローラ３３は、第５図に詳示する
ように、上記ハンドル舵角センサ３０により検出された
ハンドル舵角θＨを一定時間毎に時間微分してハンドル
１の操舵速度Ｃ）＋を検出する操舵速度検出回路として
の操舵速度検出回路３４と、該検出回路３４からの出力
信号を入力して伝達比可変手段９のステッピングモータ
２０への制御信号を出力する制御手段としての制御回路
３５とを備えてなる。

さらに、上記制御回路３５は、上記操舵速度検出回路３
４で検出された操舵速度ＯＨの信号を一時的に格納する
レジスタ３６と、該レジスタ３６に格納された操舵速度
υＨおよび上記ハンドル舵角センサ３０により検出され
たハンドル舵角θＨを、予め第８図に示すように設定さ
れた特性マツプに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の回転角θ５＝ｒ（
θＨ９υＨ）を演算する演算部３７と、該演算部３アの
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３２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回転角θ閃
に一致するように駆動するモータ駆動部３８とからなる
。そして、上記特性マツプは、図示の如くハンドル舵角
θＨに対する車輪舵角θＷの伝達比Ｒが、不感帯域２を
越えたハンドル舵角θＨに対し一定でかつ操舵速度υＨ
が速くなるほど小さくなるように設定されている。

ここで、さらに、上記コン１−ローラ３３において行わ
れる信号処理の手順を第６図および第７図に示すフロー
チャートによって説明する。メイン７０−のルーチンで
は、第６図に示すように、最初のステップＳ１でハンド
ル舵角センサ３０により検出されたハンドル舵角θＨを
読み込み、次のステップＳ２で操舵速度検出回路３４に
より求められた操舵速度υＨを読み込む。この後、ステ
ップ＄３に進んで上記読み込まれたハンドル舵角θト（
および舵角速度υＨに対応する伝達比Ｒのデータを第８
図に示す特性マツプから読み込み、しかる後のステップ
Ｓ４において上記読み込まれた伝達比Ｒのデータの信号
をステッピングモータ２゜に出力してモータ２０を駆動
する。

そして、このようなメインフローのルーチンが行われて
いる途中、一定時間毎に第７図に示すようになインタラ
ブドルーチンが割込み処理される。

このインタラブドルーチンでは、先ず、ステップＳ５で
ハンドル舵角センサ３０により検出される新しいハンド
ル舵角θＨを読み込んだのち、ステツブＳ６に進んで上
記ハンドル舵角θＨから旧データとしてのハンドル舵角
θ′Ｈを減じてその差θＨ−θ′Ｈによりハンドル１の
操舵速度ＯＨを算出し、次いで、ステップＳ７において
上記読み込んだ新しいハンドル舵角θＨを旧データθ′
Ｈに置換した後、上記メイン７０−のルーチンの割込み
後のステップにリターンする。

よって、以上のような制御特性により、上記制御回路３
５は伝達比可変手段９の伝達比Ｒをハンドル１の操舵速
度υＨに応じて可変制御し、操舵速度υＨが遅いときに
は伝達比Ｒを大きく、つまり一定ハンドル舵角θＨに対
する車輪舵角θＷを小さくする一方、操舵速度ＯＨが速
いときには伝達比Ｒを小さく、つまり一定ハンドル舵角
θＨに対する車輪舵角θＷを大きくするように構成され
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のサンギヤ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θＨがハンドル舵角ヒンサ３ｏにより検出され
るとともに、その舵角速度ＯＨが操舵速度検出回路３４
によって検出され、上記操舵速度検出回路３４の出力信
号を受けた制御回路３５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の回転によりビニ
オン２１Ｊ３よびセクタギヤ１９を介して遊星歯車機構
１３におけるビニオンキャリア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θＨに比例した角度だ（）回転すると
同時に、ごニオンキャリア１８がコントローラ３３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ψ１５およびそれと一体の中間軸４．は上記ハ
ンドル舵角θＨに対しビニオンキャリア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＠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θＨに対する車輪舵角θＷの伝達比Ｒが可変
制御される。

その場合、上記ハンドル舵角θＨに対する車輪舵角θＷ
の伝達比Ｒは上記コントローラ３３の制御回路３５によ
り第８図に示すようにハンドル１の操舵速度ＯＨが上昇
するほど小さくなるように決定されるので、運転者がハ
ンドル１を急速に操舵したときには、それに応じて車輪
舵角θ宥を素速く変化させることができて、ステアリン
グ装置の特性を運転者の意志に適正にマツチした特性と
することができ、特に、危険回避時に有効である。

（第２〜第４実施例）第９図ないし第１１図はそれぞれ本発明の第２ないし第
４の実施例を示す。すなわち、上記第１実施例では、第
８図に示すように伝達比可変手段９の伝達比Ｒを実質的
にステアリングハンドル１の操舵速１１ＩＯＨのみに応
じて可変１１ｉ＋３御するようにしたのに対し、第９図
に示す第２実施例では、伝達比Ｒをハンドル１の操舵速
度０Ｈのみならず、その舵角θＨに応じても可変制御す
ることとし、操舵速度υＨが速くなるほど、またハンド
ル舵角θＨが増大するほど、伝達比Ｒを小さくするよう
にしたものである。よって、本実施例では、上記第１実
施例に比べて運転者の意志により一層適正に対応したス
テアリング特性を得ることができる。

また、第１０図に示す第３実施例では、自動車の走行速
度■を検出して、その車速■およびハンドル１の操舵速
度ＯＨの双方に応じて伝達比Ｒを可変制御し、車速■が
低くなるほど、また操舵速度υＨが速くなるほど伝達比
Ｒを小さくするようにしたものである。

さらに、第１１図に示す第４実施例では、伝達比Ｒを車
速Ｖ、ハンドル舵角θＦ（および操舵速度υＨに応じて
可変制御し、車速Ｖが低くなるほど、またハンドル舵角
θＨが増大するほど伝達比Ｒを小さくするとともに、そ
の車速Ｖおよびハンドル舵角θＨにより設定される伝達
比Ｒを操舵速度ＯＨの上昇に応じて図で仮想線にて示す
ようにさらに小さく補正するようにしたものである。

尚、上記の各実施例において、自動車の車室の運転席前
方のインストルメントパネル等に、第１２図に示すよう
に転舵車輪８，８の転舵方向および舵角θＷの大きさを
発光帯６０ａ等で表示する車輪舵角表示装置６０や、あ
るいは第１３図に示すように自動車の停止時における車
輪８．８の最大転舵範囲を固定マーク６１ａで表示し、
かつ車速の増大等に応じて変化する車輪８．８の転舵可
能範囲を着色変動マーク６１ｂで表示する転舵可能範囲
表示装置６１を設ければ、システムの異常、操舵特性等
の情報を運転者に視覚的に教示でき、運転ミスの防止等
を図る点で好ましい。

また、第１４図に示すように、ステアリングハンドル１
′の外周部に発光ダイオードよりなる複数の発光素子６
２．６２．・・・を円周方向に等間隔をあけて埋め込み
、システムの失陥等により伝達比可変手段９のステッピ
ングモータ２０が停止した場合に、上記複数の発光素子
６２．６２．・・・のうち車輪８，８の実際の舵角が零
の状態に相当、する１個の発光素子６２を発光表示させ
るとともに、該発光する発光素子６２が所定位置（例え
ば上端位置）になるようハンドル１′を操舵すると車輪
８．８の舵角が零になるように構成することにより、運
転者に安心感を与えることができる。

（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って変化させるよ
うにした自動車のステアリング装置に対し、ステアリン
グハンドルの操舵速度を検出する検出手段を設け、該検
出手段で検出された操舵速度に応じて上記伝達比可変手
段の伝達比を可変制ｒｎ′ｒＪるようにしたことにより
、運転者の意志に適正に対応したステアリング特性を得
ることができ、特に、操舵速度の上昇に伴って伝達比を
小さくするような設定により、危険回避時に車輪を素速
く転舵させることができて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の第１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■−ｍ線およびＩＶ−ｒＶ線断
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図はコントローラで処理されるメインルーチンを示
すフローチャート図、第７図は同一定時間毎に割込み処
理されるインタラブドルーチンを示すフローチャート図
、第８図はコントローラの演算部で読み込まれるマツプ
の特性図である。第９図ないし第１１図はそれぞれ本発
圓の第２ないし第４実施例における第８図相当図である
。第１２図ないし第１４図はそれぞれ他の実施例を示し
、第１２図は車輪転舵角を表示する表示装置の説明図、
第１３図は同表示装置の変形例を示す説明図、第１４図
はステアリングハンドルの平面図である。１．１′・・・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、２６・・・ステッピング
モータ、３０・・・ハンドル舵角センサ、３３・・・コ
ントローラ、３４・・・操舵速度検出回路、３５・・・
制御回路。第９図大第１０図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ステアリングハンドルの操舵力をステアリングギ
ヤ装置を介して車輪に伝達する操舵力伝達経路中に設け
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、ステアリングハンドルの操舵速
度を検出する操舵速度検出手段と、該操舵速度検出手段
からの出力信号を入力して上記伝達比可変手段へ制御信
号を出力する制御手段とを備えてなり、上記制御手段は
伝達比可変手段の伝達比をハンドルの操舵速度に応じて
可変制御するように構成されたことを特徴とする自動車
のステアリング装置。