JPS6246771A - 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
グハンドルの回転量（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。

そして、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、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き掛けられた■ベルトと
からなるベルト式無段変速１ｆｉ４１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にな
る。

（発明が解決しようとする問題点）・ ところで、自動車がカーブ走行する場合、通常、ハンド
ルの操舵により車輪が転舵されるとともに車速が減速さ
れる。このため、上記従来のように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システ
ムでは、例えば一定のハンドル舵角で自動車がカーブ走
行していてし、走行中速の減速変化に伴う伝達比の変化
により車輪舵角が変化することになり、こうした伝達比
の変化を緩やかに行わせることが走行安定性を高める点
で好ましい。

そこで、上記の車速変化に対する伝達比変化の応答性を
低く設定してもよいが、その場合、自動車の加速時には
伝達比変化の応答性が低くなり過ぎ、転舵後の車輪の戻
り速度が遅くなってハンドル操舵に対する車輪転舵の追
従性に悪影響が生じるのは免れ得ない。

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、上記の伝達比を車速およびハンドル舵角に応じ
て可変制御する際に、その車速に対１゛る伝達比変化の
応答性と自動車の車速の加減速状態との間に関連性を持
たせるようにすることにより、加速時のハンドル操舵に
対する車輪転舵の追従性を損なうことなく、減速時の車
速変化に伴う伝達比の急激な変化を抑制し得るようにす
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。ざら
に、自動車の車速に対応させて上記伝達比可変手段を作
動制御するコントローラと、自動車の車速の加減速状態
を検出する加減速検出手段とを設け、上記コントローラ
により、加減速検出手段からの信号に基づき中速変化に
対する伝達比変化の応答性を自動車の加減速状態に応じ
て変化させるように構成する。

（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、コントロー
ラにより伝達比可変手段が車速に応じて作動制御されて
、ハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比が可変Ｚ！ｌ
　６１１される。

その場合、上記コントローラでは、車速変化に対す、る
伝達比変化の応答性が加減速検出手段により検出される
自動車の加減速状態に応じて変化するように構成されて
いるので、自動車の加速時、ハンドル舵角に対する伝達
比変化の応答性を高く保って、ハンドル操舵に対する中
輪転舵の追従性を良好に確保できる一方、減速時には、
車速変化に対する伝達比変化の応答性を相対的に低く保
ち得、車速変化に伴って伝達比が急激に変化するのを抑
えて操縦安定性の向上を図ることができることになる。

（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置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を変化させる伝達化可変手段９が設けられてい
る。

上記伝達化可変手段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
記遊里歯車Ｒ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、・・・とを有し、上
記ビニオン１６．１６．・・・は上記入力軸１２上に回
転自在に外嵌合したビニオンキャリア１８にビニオン軸
１７．１７．・・・を介して担持されている。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
出力軸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１
８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との間で転動させなが
ら移動さぜ、このビニオン１６，１６．・・・の移動に
よりハンドル軸２ないしサンギヤ１４からリングギヤ１
５および中間軸４に至る回転は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、３０は上記伝達化可変手段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
０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３１と、自動車の走行速
度Ｖ（車速）を検出する車速センサ３２との各出力信号
が入力されている。上記コントローラ３０は、第５図に
詳示するように、上記ハンドル舵角センサ３１および車
速センサ３２によりそれぞれ検出されたハンドル舵角θ
ト（および車速Ｖを、ハンドル舵角θＨに対り°る車輪
舵角θＷの伝達比Ｒが例えば高車速時に大きくて低車速
時には小さくなるように予め設定された特性マツプに照
合比較して、伝達化可変手段９で制御すぺぎ目標伝達比
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の目標制御量（回転角）θｘ＝ｆ（θ
Ｈ，Ｖ）を演算する制御量演算部３４と、該演算部３４
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３３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制御量６
問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３５とを有しており、このコントローラ３０の構成に
より、伝達化可変手段９のステッピングモータ２０を車
速■およびハンドル舵角θＨに対応させて制御するよう
になされている。

さらに、上記コントローラ３０には、車速セン・す３２
で検出された車速Ｖの時間的な増減変化により自動車の
加減速状態を判定する加減速判定部３７と、該判定部３
７の出力を受け、上記ステッピングモータ２０の駆動速
度θ閂を自動車の加減速状態に応じて制御する駆動速度
制御部３６が設けられている。該駆動速度制御部３６は
、上記加減速判定部３７で判定された加減速状態にχ４
応するモータ駆動速度υ開を演算し、そのモータ駆動速
麿θ閂になるように上記モータ駆動部３５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。そして、上記駆動速度演算部３６は、車速Ｖの変化
に伴ってモータ２０の駆動速度υＨが変化するときのゲ
インを自動車の加減速状態に伴って変化させるように設
定されており、この設定により、車速変化に対する伝達
比変化の応答性を自動車の加減速状態に応じて変化させ
、加速時には伝達比の変化率を大きくして伝達比変化の
応答性を高める一方、減速時には伝達比の変化率を小さ
くして伝達比変化の応答性を低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を介して伝達化可変手段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３１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３２によっ
て検出され、これら両センサ３１，３２の出力信号を受
けたコントローラ３０から上記伝達化可変手段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２１およびセクタギヤ１９を介して遊星歯車機構１
３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、上記伝達化可変手段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、ビニオンキャリア１８がコントローラ３０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、伝達化可変手段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１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が舵角θＨ
および車速Ｖに応じて可変制御される。

その場合、上記コントローラ３０における加減速判定部
３７により自動車の加減速状態が判定され、この判定部
３７の出力を受けた駆動速度制御部３６によりモータ２
０の駆動速度θＨが制御される。そして、上記駆動速度
制御部３６でのゲイン特性により、車速■の変化に対す
る伝達比Ｒの変化の応答性が自動車の加減速状態に応じ
て変化して、自動車の減速時には低く、加速時には高く
なるように設定されているので、自動車のカーブ走行時
、第６図に示すように、その曲がる前に自動車が減速さ
れたときには、車速変化に対する伝達比変化の応答性が
鈍くなって、車速■の変化に伴う伝達比Ｒの急激な変化
を回避できる一方、その減速後、ハンドル１が戻し操舵
されながら自動車が加速状態に移行すると、車速変化に
対する伝達比変化の応答性が敏感になって、ハンドル１
（車輪８．８）の戻り速度が速まり、ハンドル操舵に対
する車輪転舵の追従性を良好に保つことができる。よっ
て、自動車のカーブ走行時の操縦安定性を向上させるこ
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化可変手段により車速に応じて変
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
、車速変化に対する伝達比変化の応答性を自動車の加減
速状態に応じて変化させるようにしたことにより、自動
車の加速時のハンドル操舵に対する車輪転舵の追従性を
良好に保ちつつ、減速時の車速変化に伴う伝達比の急激
な変化を抑制でき、自動車のカーブ走行時の操縦安定性
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は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図は伝達化可変手段の
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Ｉ［［−Ｉ［［線およびＩＶ−ＩＶ線断面図、第５
図はコン１〜〇−ラの構成を示すブロック図、第６図は
自動車のカーブ走行時における加減速域を示す説明図で
ある。 １・・・ステアリングハンドル、３・・・ステアリング
ハンドル、８・・・車輪、９・・・伝達化可変手段、１
３・・・遊星歯車機構、２０・・・ステッピングモータ
、３Ｏ・・・コントローラ、３１・・・ハンドル舵角セ
ンサ、３２・・・車速センサ、３６・・・駆動速度制御
部、３７・・・加減速判定部。

Claims (2)

【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、該伝達比可変手段の作動を車速
   に対応させて制御するコントローラと、自動車の加減速
   状態を検出する加減速検出手段とを備えてなり、上記コ
   ントローラは、加減速検出手段からの信号により、自動
   車の加減速状態に応じて車速変化に対する伝達比変化の
   応答性を変化させるように構成されていることを特徴と
   する自動車のステアリング装置。
2. （２）コントローラは、自動車の加速時には車速変化に
   対する伝達比の変化率が大きくなる一方、減速時には車
   速変化に対する伝達比の変化率が小さくなるように応答
   性が変化する特許請求の範囲第（１）項記載の自動車の
   ステアリング装置。