JPS6220756A - 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、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ｆｌ（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
ピッチブーりと両プーリ間に巻き掛けられた■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） ところが、上記従来のものでは、ステッピングモータの
駆動速度、すなわち伝達比の制御速度が一定であるので
、例えばモータを制御する制Ｗ装置の暴走時にその暴走
を発生から一定時間の経過後に検出するようにした場合
、その暴走を検出するまでの車輪舵角の変化量が車速に
拘らず一定に゛なり、その結果、高車速時には上記舵角
変化量が相対的に適正範囲を超えて増大して危険な状態
を招く虞れがあった。

さりとて、上記の不具合を解消すべく、モータの駆動速
度を車速の高速域に合せて低く設定すると、今度は１ｉ
速の低速域でそのモータ駆動速痘が低くなりすぎ、ハン
ドル操舵に対する車輪転舵の応答性や追従性が低下する
のは否めない。

本発明は以上の諸点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、上記の伝達比を可変制御する際に、その制御速
度を車速に応じて変化させるようにすることにより、車
速の低速域での車輪転舵の応答性、追従性を損なうこと
なく、制御装置の暴走時に高車速域での車輪の転舵量を
小さく抑え得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や
差動歯車機構等と、その歯ａｍ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、自動車の車速を検出する車速検出手段と、該車速
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コントローラとを設け、該コント
ローラにより伝達比可変手段の伝達比制御速度を車速の
増大に応じて遅くするように制御する構成とする。

（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、自動車の車速が車速検出手段により検出され
、この検出手段の出力信号は上記コントローラに入力さ
れて、コントローラにより上記伝達比可変手段における
伝達比制御速度が車速に応じて可変制御され、車速が低
いときには制御速度が速く、車速が高いときには制御速
度が遅くなるように変化する。このため、コントローラ
の暴走時にその検出遅れ時間が一定であっても高車速域
での車輪の転舵量を小さく抑制でき、一方、低車速域で
は伝達比制御速度を高速に保ってハンドル操舵に対する
車輪転舵の応答性、追従性の向上を確保できることにな
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１４．１５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２
０ａ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１
８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
回転歯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θＷの伝達比Ｒを変化させるように構成
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　　　　１舵角センサ３０と、自動
車の走行速度■（車速）を検出する車速検出手段として
の車速センサ３１との各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および車速センサ３１によりそ
れぞれ検出されたハンドル舵角θＨおよび車速Ｖを予め
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θｘ
−ｆ（θＨ，Ｖ）を演算する演算部３７と、該演算部３
７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阿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３８と、上記車速センサ３１からの出力信号を受け
、予め第７図に示す如く車速の増大に応じてステッピン
グモータ２０の駆動速度、すなわち伝達比可変手段９に
おける伝達比制御速度が低くなるように設定された特性
マツプに車速センサ３１で検出された実際の車速Ｖを照
合比較してその実車速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３８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駆動速度制御部３９とからなる。

尚、上記演算部３７で読み込まれる特性マツプは、ハン
ドル舵角θＨに対する車輪舵角θＷの伝達比Ｒが例えば
高車速時には大きく、低車速時には小さくなるように設
定されている。

ここで、さらに、上記コントローラ３３において行われ
る信号処理の手順を第６図に示すフローチャートによっ
て説明する。先ず、最初のステップで車速センサ３１に
より検出された実際の車速Ｖを読み込み、次のステップ
でその車速Ｖを第７図に示す特性マツプと比較して車速
Ｖに対応するモータ駆動速度を演算し、しかる後、次の
ステップに進んで上記演算された駆動速度になるように
伝達比可変手段９のステッピングモータ２０を駆動する
。

よって、以上のような制御特性により、上記コントロー
ラ３３は伝達比可変手段９の伝達比制御速度を車速Ｖに
応じて可変制御し、車速Ｖが遅いときには伝達比制御速
度を大きくする一方、−車速Ｖが速いときには伝達比制
御速度を小さ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、その動ぎはハン
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がハンドル舵角センサ３０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３１によっ
て検出され、これら両センサ３０．３１の出力信号を受
けたコントローラ３３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２
０が回転制御され、このモータ２０の回転によりビニオ
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に比例した角度だけ回転すると同時に
、とニオンキャリア゛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
グギヤ１５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θＨに対する車輪舵角θＷの伝達比Ｒが車速Ｖに応
じて可変制御される。

その場合、上記コントローラ３３により、ステッピング
モータ２０の駆動速度（ハンドル舵角ＯＨに対する車輪
舵角θＷの伝達比Ｒの制御速度）は第７図に示すように
車速Ｖが低いときには速く、車速Ｖが上昇するにつれて
遅くなるように制御される。このため、万一、高車速域
でコントローラ３３が暴走した場合、その暴走の検出を
発生から一定時間経過したのちに検出するシステムであ
っても、モータ２０の駆動速度が遅く保たれる分、暴走
に伴う車輪８．８の転舵量を小さく抑制することができ
、危険状態を有効に回避することができる。

また、上記モータ２０の駆動速度は車速Ｖが低いときに
速くなるように制御されるので、低車速拷でのハンドル
１の操舵に対する車輪８．８の転舵を迅速に行ってその
応答性、追従性を向上させることができる。

（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おいて、自動車の
車速を検出し、コントローラにより上記伝達比可変手段
の伝達比１１ｔＩｌ速度を車速が増大するほど遅くなる
よう可変制御するようにしたことにより、高車速域での
コントーラの暴走時に伝達比制御速度を遅く保って、暴
走の検出遅れに伴う車輪転舵量を小さく抑制でき、自動
車の走行安定性を高めることができるとともに、低車速
域での伝達比制御速度３速めてハンドル操舵に対する車
輪転舵の応答性、追従性を向上させることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

口面ば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ｌ−１１Ｉ線およびＩＶ　−ＩＶ轢断面図、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ルーチンを示すフローチャート図
、第７図はコントローラの駆動速度制御部で読み込まれ
るマツプの特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、車速を検出する車速検出手段と
   、該車速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コントローラとを備えて
   なり、上記コントローラは車速の増大に応じて伝達比可
   変手段の伝達比制御速度を遅くするよう制御信号を出力
   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。