JPS62247973A - 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） 本発明は自動車のステアリング装置、特にステアリング
ハンドルに加えられた操舵力を増大して車輪に伝達する
パワーステアリング機構と、上記ハンドルの操舵角に対
する車輪の転舵角の比を車速に応じて変化させる伝達比
可変機構とが備えられたステアリング装置に関する。

（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
ンドルの回転操作により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を横方向に変位さ
せると共に、該タイロッドの変位によりその両端に連結
された左右の操舵用車輪の向きを変化させるように構成
したものであるが、近年においては、ステアリングハン
ドルに加えられた操舵力を増大して車輪に伝達するよう
にしたパワーステアリング機構が広く用いられるように
なっている。このパワーステアリング機構は、操舵時に
、上記タイロッドに設けたシリンダに油圧を供給するこ
とにより、該タイロッドの操舵方向にアシスト力を作用
さ往るように構成したもので、このアシスト力に相当す
る分だけステアリングハンドルに加えるべき操舵力が軽
減されることになる。

一方、従来のステアリング装置にあっては、上記ステア
リングハンドルの回転角（ハンドル舵角）に対する車輪
の転舵角（車輪舵角）の比は一定に設定されているのが
通例であるが、例えば当該向８車の高速走行時には一定
ハンドル舵角に対する車輪舵角の比を小さくして走行安
定性を向上させ、また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、車庫入れ
を容易化させる等の見地から、上記比を大きくして操縦
性を向上させるのが望ましい。そこで、このような要求
に応えるものとして、例えば特開昭５８−２２４８５２
号公報によれば、ハンドル舵角に対する車輪舵角の比（
伝達比＝車輪舵角／ハンドル舵角）を車速に応じて変化
させるようにしだ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、第８図に示すように、ステアリングハンドルａ
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ｃ１．ｃ２間にＶベルトＣ３を巻掛けてなる無段変
速機構Ｃを介設すると共に、車速センサｄからの信号を
Ｆ−Ｖ変換器ｅを介して入力するステッピングモータ［
を備え、操舵時に該モータｆを中速に応じて回転させる
ことにより上記変速機構Ｃの減速比を変化させるように
構成したちのである。これによれば、例えば高速時には
ハンドルａからステアリングコラムｂへの回転伝達比（
１／減速比）、即ち一定ハンドル舵角に対する車輪舵角
の比を小さくし、逆に低速時には該伝達比を大きくする
といった制御が可能となって、車速に応じた良好なステ
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問題点） ところで、上記の如き車速感応型のステアリング装置が
良好に機能するためには、操舵時に伝達比可変機構く上
記の従来例では無段変速機Ｃ）のアクチュエータ（ステ
ッピングモータｆ）が正確に且つ応答性良く作動するこ
とが必要であって、応答性の点では、該アクチュエータ
を所謂オーブン制御方式で制御するのが望ましい。しか
し、このアクチュエータは、操舵時にステアリングハン
ドルに加えられた操舵力と共に車輪を転舵させるもので
あるから起動時に大きな負荷が作用し、そのため、上記
のようにオーブン制御方式で制御するようにした場合、
作動量が目標値に対して精度良く制御されず、その結果
、ハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比が車速に適合
した値とならないで、所謂脱調現象を生じるのである。

この問題は、操舵時にステアリングハンドルに加えられ
る操舵力にアシスト力を付加するようにした上記の如き
パワーステアリング機構を備えたステアリング装置にお
いても、操舵開始時、即ち上記アクチュエータの起動時
においてはアシスト力が必ずしも十分に上昇していない
から、同様に生じることになる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、車速感応型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、特に伝達比可変機構の
アクチュエータをオーブン制御方式でｖ制御する場合に
、該アクチュエータの作動量が起動時に作用する大きな
負荷のために目標値に対して精度良く制御されないとい
った問題を解消することを目的とするものであり、その
目的達成のため次のように構成したことを特徴とする。

即ち、本発明は、第１図に示すように、ステアリングハ
ンドルＡの操舵に応じて車輪Ｂを転舵させる操舵力伝達
経路中に、伝達比可変機構Ｃとパワーステアリング機構
りとを設け、操舵時に、上記伝達比可変機構Ｃを作動さ
せるアクチュエータＣ′を車速センサＥからの信号を入
力している伝達比１！、制御手段Ｆによって駆動するこ
とにより、ステアリングハンドルＡの操舵角に対する車
輪Ｂの転舵角の比（伝達比）を車速に応じた値に制御す
ると共に、上記パワーステアリング機構りによりステア
リングハンドルＡに捕えられた操舵力にアシスト力を付
加して車輪Ｂを転舵させるように構成した自動車のステ
アリング装置において、上記パワーステアリング機構り
によるアシスト力を制御するアシスト力制御手段Ｇを備
える。そして、このアシスト力制御手段Ｇにより、ステ
アリングハンドルＡの操舵開始時、換言すれば伝達比可
変機構ＣにおけるアクチュエータＣ′の起動時に、上記
アシスト力を一時的に高めるように構成する。

（作　　　用） このような構成によれば、ステアリングハンドルＡの操
舵時に、その操舵量と伝達比可変機構Ｃにおけるアクチ
ュエータＣ′の作動量とに応じて車輪Ｂが転舵されて、
ハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比が車速に応じた
値に制御されると共に、車輪Ｂを転舵させるためのステ
アリングハンドルＡに加えられる操舵力と上記アクチュ
エータＣ′の駆動力とがパワーステアリング機構りによ
って発生されるアシスト力の分だけ軽減されることにな
る。そして、このアシスト力は、アシスト力制御手段Ｇ
によって操舵開始時に一時的に高められるので、上記ア
クチュエータＣ′の起動時に該アクチュエータＣ′に作
用する負荷がその分だけ軽減されることになり、従って
該アクチュエータＣ′は、伝達比制御手段Ｆからの信号
に応じて目標値まで精度良く作動することになる。

（実　　施　　例） 以下、本発明の実施例について説明する。

先ず、第２図により本実施例に係るステアリング装置の
全体構成を説明すると、このステアリング装置１は、ス
テアリングハンドル２と、該ハンドル２の回転がハンド
ル軸３及び中間軸４を介して入力されるステアリングギ
ヤ装置５と、該ギヤ装置５の出力により左右の操舵用車
輪６．６を転舵させるタイロッド７等でなるリンク機構
とで構成されている。そして、このステアリング装置１
には、上記ギヤ装置５と一体的に設けられたコントロー
ルバルブ８や上記タイロッド７上に設けられたシリンダ
９等で構成されるパワーステアリング機構１０が備えら
れており、上記ステアリングハンドル２の操舵時に、侵
述する油圧ポンプで発生される油圧が上記コントロール
バルブ８を介してシリンダ９に導入されることにより、
ステアリングハンドル２に加えられた操舵力が上記油圧
に基づくアシスト力を付加されて車輪６．６に伝達され
るようになっている。

また、このステアリング装置１においては、上記ハンド
ル軸３と中間軸４との間に、ステアリングハンドル２の
回転角くハンドル舵角：θｈ）に対する車輪６．６の転
舵角（車輪舵角：θＷ）の比（伝達比：Ｒ＝θＷ／θｈ
）を変化させる伝達比可変機構１１が備えられている。

この伝達比可変機構１１は、第３〜５図に示すように、
上記中間軸４と同一軸線上に対向配置された入力軸１２
を有し、該入力軸１２に上記ハンドル軸３の回転が一対
の入力ギャ１−３．１４を介して入力されるようになっ
ている。また、この入力軸１２と上記中間軸４との間に
は遊星歯車機構１５が介設されている。この遊星歯車機
構１５は、入力軸１２上に固着されたサンギヤ１６と、
該サンギヤ１６上に配置された複数のピニオンギヤ１７
・・・１７と、これらのピニオンギヤ１７・・・１７の
外側に配置され且つ上記中間軸４に固着されたリングギ
ヤ１８と、入力軸１２上に相対回転自在に嵌合支持され
て、とニオンシャフト１９・・・１９を介して上記各ピ
ニオンギヤ１７・・・１７を支持するキャリヤ２０とで
構成されていると共に、上記キャリヤ２０には一体的に
セクタギヤ２１が設けられ、該セクタギヤ２１にステッ
ピングモータ２２の回転軸に固着されたピニオンギヤ２
３が噛み合されている。

そして、ステアリングハンドル２ないしハンドル軸３の
回転時に、上記ステッピングモータ２２が第３図に示す
コントローラ２４からの駆動信号Ｓ１によって回転駆動
されることにより、遊星歯車機構１５においては、サン
ギヤ１６がハンドル舵角θｈに対応する量だけ回転され
ると同時に、キャリヤ２０がステッピングモータ２２の
回転に応じて回転され、これにより車輪舵角θ賓に対応
するリングギヤ１８ないし中間軸４の回転量が増減され
て、上記ハンドル舵角θｈに対する車輪舵角θＷの伝達
比Ｒが可変制御されるようになっている。

ここで、上記コントローラ２４は、車速センサ２５から
の信号＄２とハンドル舵角センサ２６からの信＠Ｓ３と
を入力し、信号Ｓ２が示す車速■に応じて予め定められ
た特性に基いてハンドル舵角θｈに対する車輪舵角θＷ
の伝達比Ｒを設定すると共に、この伝達比Ｒと、信号Ｓ
３が示すハンドル舵角θｈとから車輪舵角θＷを演算し
、この車輪舵角θＷとなるようにステッピングモータ２
２に駆動信号Ｓ１を出力するように構成されている。そ
の場合に、上記車速Ｖに対する伝達比Ｒの特性は、例え
ば車速Ｖが大きくなるに従って伝達比Ｒが小さくなるよ
うに（遊星歯車機構１５の減速比１／Ｒが大きくなるよ
うに）設定され、これにより、高速走行時には一定ハン
ドル舵角θｈに対する車輪舵角θＷが小さくなって良好
な走行安定性が得られると共に、低速走行時には一定ハ
ンドル舵角θｈに対する車輪舵角θＷが大きくなって、
車庫入れが容易になる等、操縦性が向上することになる
。

次に、第６図により上記パワーステアリング機構１０を
作動させる制御回路２７の構成を説明すると、この制御
回路２７には、エンジン２８により駆動されるメインポ
ンプ２９が備えられ、該ポンプ２９により発生される油
圧が、メイン通路３０を介してパワーステアリング機構
１０のコントロールバルブ８に供給されると共に、ステ
アリングハンドル２の操舵時には更にシリンダ９に導入
されて、タイロッド７に操舵方向のアシスト力を加える
ようになっている。また、この制御回路２７には、上記
メインポンプ２９とは別に、モータ３１により駆動され
る補助ポンプ３２が備えられていると共に、この補助ポ
ンプ３２の吐出側に設けられた補助通路３３は電ｌａ開
閉弁３４及び逆止弁３５を介して上記メインポンプ２９
からパワーステアリング機構１０に至るメイン通路３０
に合流されている。そして、上記開閉弁３４を作動させ
る開閉信号Ｓ４が上記伝達比可変機構１１のコントロー
ラ２４から出力されるようになっている。

次にステアリングハンドル２の操舵時におけるコントロ
ーラ２４の動作を第７図のフローチャートに従って説明
する。

先ず、コントローラ２４はフローチャートのステップＰ
１，１コ２に従ってハンドル舵角センサ２６からの信号
Ｓ３を入力し、その内容が変化したか否かを判定する。

そして、変化した時、即ちステアリングハンドル２が操
舵された時に、ステップＰ３を実行して第６図に示す開
閉弁３４を開作動させるように開閏信＠Ｓ４を出力する
。これにより、パワーステアリング機構１０のコントロ
ールバルブ８ないしシリンダ９には、メインポンプ２９
からの油圧に加えて、補助ポンプ３２で発生されている
油圧が上記開閉弁３４及び逆止弁３５を介して供給され
ることになる。そして、その後、ステップＰ４で上記ハ
ンドル舵角センサ２６がらの信号Ｓ３と車速センサ２５
からの信号Ｓ２とに基いて算出した車輪舵角θＷとなる
ように伝達比可変機構１１のステッピングモータ２２に
駆動信号Ｓ１を出力する。これにより、ステッピングモ
ータ２２が回転されるのであるが、その起動時において
は、上記のようにしてパワーステアリング機構１０のシ
リンダ９にメインポンプ２９による油圧に加えて補助ポ
ンプ３２による油圧が供給されるから、ステアリングハ
ンドル２に加えられた操舵力とステッピングモータ２２
の駆動力とによって車輪６．６を転舵させる際に、上記
パワーステアリング機構１０によるアシスト力が補助ポ
ンプ３２で発生される油圧弁だけ増大されることになり
、これに伴ってステッピングモータ２２に作用する負荷
がアシスト力の増大分だけ軽減されることになる。その
ため、該ステッピングモータ２２が駆動信号Ｓ１の入力
に応じて良好に作動開始すると共に、該信号Ｓ１によっ
て指示された闇だけ正確に回転されることになり、これ
によりハンドル舵角θｈに対する車輪舵角θＷの伝達比
Ｒが車速■に対応した値に精度良く設定されて、車速に
応じた良好なステアリング性能が得られることになる。

ここで、アシスト力を増大させるのはステッピングモー
タ２２の起動時における特に大きな負荷が作用する時だ
けでよいから、上記開閉弁３４はステッピングモータ２
２の起動が完了した時点で閉じられる。

尚、以上の実施例では、モータ３１により補助ポンプ３
°２を常時作動させると共に、ステッピングモータ２２
の起動時に開閉弁３４を開いてパワーステアリング機構
１０によるアシスト力を一時的に増大させるように構成
したが、ステツビングモータ２２の起動時に補助ポンプ
３２の駆動用モータ３１にコントローラ２４から作動信
号を出力することによりアシスト力を一時的に高めるよ
うにしてもよく、このように構成すれば、上記開閉弁３
４が廃止されることになる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、パワーステアリング機構
と、ハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比の可変機構
とが備えられた自動車のステアリング装置において、ス
テアリングハンドルの操舵開始時に上記パワーステアリ
ング機構によるアシスト力を一時的に高めるようにした
ので、上記伝達比可変機構を作動させるアクチュエータ
の起動時における負荷が軽減されることになる。これに
より、操舵時の良好な応答性を得るために上記アクチュ
エータをオーブン制御方式で制御するようにした場合に
も、該アクチュエータが目標値まで正確に作動されるこ
とになって所１８１１状態となることが防止され、もっ
て上記伝達比が車速に対応した所定の値に精度良く制御
されて、車速に応じた良好なステアリング性能が１りら
れることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示すブロック図である。第
２〜７図は本発明の実施例を示寸もので、第２図はステ
アリング装置の全体構成を示す概略斜視図、第３図は伝
達比可変機構の拡大縦断側面図、第４．５図は第３図Ｉ
Ｖ−ＩＶ線及びｖ−ｖ線で夫々明所した同縦断正面図、
第６図はパワーステアリング機構ｌ構の制御回路を示す
回路図、第７図はコントローラの動作を示すフローチャ
ート図である。また、第８図は従来の車速感応型ステア
リング装置の構成を示す概略図である。 １・・・ステアリング装置、２・・・ステアリングハン
ドル、６・・・車輪、１０・・・パワーステアリング機
構、１１・・・伝達比可変機構、２２・・・アクチュエ
ータ（ステッピングモータ）、２７・・・アシスト力制
御手段（制御回路）。 第８図 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリングハンドルの操舵に応じて車輪を転舵
   させる操舵力伝達経路中に、操舵力にアシスト力を付加
   させるパワーステアリング機構と、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変化させる伝達比可
   変機構とが介設された自動車のステアリング装置であっ
   て、上記伝達比可変機構を作動させるアクチュエータの
   起動時に、上記パワーステアリング機構によるアシスト
   力を一時的に高めるアシスト力制御手段が備えられてい
   ることを特徴とする自動車のステアリング装置。