JPS63297173A

JPS63297173A - 自動車用複合操舵装置

Info

Publication number: JPS63297173A
Application number: JP62130643A
Authority: JP
Inventors: Yasuhei Matsumoto; 松本　廉平
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1987-05-27
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1988-12-05
Also published as: DE3817746C2; US4880074A; GB2205288B; DE3817746A1; GB8812345D0; GB2205288A

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用複合操舵装置に関するものである。

従来の技術一＝一般に自１肋車のステアリング装置は、ステアリン
グホイールの回転操作をギヤ装置を用いて該ステアリン
グホイール回転角に比例したシャフト軸方向変位に変換
しそのシャフトの軸方向変位により操向車輪（通常は前
車輪）を転舵作動させるようにしたものが広く用いられ
ている（例えば実開昭５７−５５６７１号公報、実開昭
５７−７４８７６号公報参照）。

又上記のようなギヤ装置をもつステアリング装置におい
て、ギヤの歯形を工夫することにより、例えばステアリ
ングホイール回転角の小なる範囲即ち直進状態ではギヤ
レシオを小としステアリングホイール回転角が大なると
きはギヤレシオを大とする等、ステアリングホイール回
転角と操向車輪実舵角との角度比を非線形特性としたい
わゆるバリアプルギヤレシオのステアリング装置も従来
より種々開発され、例えば米国特許第３２６７７６３号
−明細書、或は実開昭５９−１６２６９号公報等にて公
開されている。

発明が解決しようとする問題点上記のようにステアリングホイール回転角と操向車輪実
舵角との比即ちステアリングギヤ比が直線関係にある従
来装置および非線形特性とした従来装置は、いずれもギ
ヤ装置の設計により一義的に定められたステアリングギ
ヤ比でしか操舵出力は得られない。

一般に自動車の操縦安定性を決定づける最大の要因の一
つはステアリングギヤ比（ステアリングホイール回転角
／操向車輪実舵角）であり、好ましいステアリングギヤ
比は車速や路面状況等の走行モードによって種々変化す
るものであるから、従来のように比例特性のものであれ
、非線形特性のものであれ、ステアリングギヤ比がギヤ
装置の設計により一義的に定められるステアリング装置
では、種々の走行モードにおけるそれぞれの最適ステア
リングギヤ比を考慮し、折中的に適当な舵角比を選択し
て妥協すると言う設計を行うことにならざるを得ない。

本発明が車速等の走行モードに応じてステアリングギヤ
比をきめこまかく制御し得る装置を提供することを目的
とするものである。

問題点を解決するための手段本発明は、ステアリングホイールの回転操作により軸方
向に移動する駆動軸を嵌装した第１ギヤボックスと、該
第１ギヤボックスの駆動軸の移動量および車両速度など
の情報に基づき信号を発する制御回路の該信号により軸
方向に移動する駆動軸を嵌装した第２ギヤボックスとを
備え、該第１ギヤボックスおよび第２ギヤボックスの両
駆動軸の移動量を複合した複合移動量にて車輪を転舵す
るようにしたことを特徴とするものである。

作　　　用上記により車速等の走行モードに応じてステアリングギ
ヤ比を広範囲に変更することができると共に、横風等の
外乱に対する自動修正操舵を容易に行わせることができ
る。

実施例本発明を附図実施例を参照して説明する。

第１図において、１はステアリングホイール、２はステ
アリングシャフトで、該ステアリングシャフト２はユニ
バーサルジヨイント３゜３′および中間シャフト２′等
を介してピニオ／４に連結されている。

５は上記ビニオン４に噛合うラック歯をもった第１ラツ
ク軸で、該第１ラツク軸５は第１キヤボツクス６に軸方
向に摺動可能に嵌装され、ステアリングホイールｌの回
転操作によりビニオン４が回転して第１ラツク軸５を軸
方向に移動させるようになっている。

７は電動モータ、８は該電動モータ７により図示しない
減速器を介して駆動されるビニオン、９は該ビニオン８
に噛合うラック歯をもった第２ラツク軸で、該第２ラツ
ク軸９は上記第１ギヤボックス６に並列に配置された第
２ギヤボックス１０に軸方向に摺動可能に嵌装され、電
動モータ７の駆動によりビニオン８が第２ラツク軸９を
軸方向に移動させるようになっている。

１１は連結ロッドで、該連結ロッド１１の一端部はヒン
ジタイプジヨイント５′を介して第１ラツク軸５の一端
部に連結され、他端部はヒンジタイプジヨイント１１’
、９’および中間ロッド１２を介して第２ラツク軸９の
一端部に連結されると共に、該連結ロッド１１のヒンジ
タイプジヨイントｌｌ′に近いところでタイロッド１３
．ナックルアーム１４を介して前車輪１５に連結されて
いるので、上記第１ラツク軸５および第２ラツク軸９の
各軸方向の移動量を複合した複合移動量によりタイロッ
ド１３゜ナックルアーム１４を介して前車輪１５が回動
し転舵が行われるようになっている。

上記電動モータ７は、ステアリングホイールｌの転舵角
を検出する舵角センサ１６、車速を検出する車速センサ
１７および横風等車両に働らく横力を検出する横方向加
速度センサ１８等の信号に基づき出力信号を発する制御
回路１９の該出力信号によって制御される。

尚上記において電動モータ７の回転は制御回路１９の出
力信号と第２ギヤボックス１０のピニオン８の回転角を
検出し出力角信号を発する出力角センサ２０の出力角信
号とによってフィードバック制御される。

」二記において制御回路１９の制御７ｇ様はたとえば次
の通りである。

第１の実施例はステアリングハンドル１の転舵による第
１ラツク軸５の移動量に対する電動モータ７により駆動
される第２ラツク軸９の移動量の比を車速が小なるとき
は１近傍の値とし車速か大となるに従って次第にＯ近傍
の値に近づくようにしたことにより総合ステアリングギ
ヤ比に速度依存性をもたせたものである。

即ち、連結ロッド１１のタイロッド１３連結点と中間ロ
ッド１２連結点間の距離を１とし、連結ロッド１１の中
間ロー２ド１２連結点と第１ラック軸５連結点間の距離
をｎとしたとき低速時たとえば３０Ｋｍ／ｈ以ｒのとき
は第１ラツク軸５の移動量に対する第２ラツク軸９の移
動量の比は１に設定すると、第２図（ａ）に示すように
第１ラツク軸５の移動量はそのままの大きさでタイロッ
ド１３に伝達され総合ステアリングギヤ比はピニオン４
と第１ラツク軸のラック歯との噛み合いで決まるステア
リングギヤ比ｉに（１／ｌ）を乗じたものとなるのに対
し、高速時たとえば１１００Ｋ／ｈ近傍では第１ラツク
軸５の移動量に対する第２ラツク軸９の移動量の比をＯ
に設定すると、第２図（ニ）に示すように第２ラツク軸
９は移動せず第１ラツク軸５の移動量に対するタイロッ
ド１３の移動量に比は（１／ｎ）となり総合ステアリン
グギヤ比は（１／ｎ）ｉとなる。

中速時たとえば６０Ｋｍ／ｈ近傍では第１ラツク軸５の
移動量に対する第２ラツク軸９の移動量の比をｌとＯと
の間の値たとえば０．５に設定することにより第２図（
ハ）に示すように総合ギヤ比をｉと（１／ｎ）ｉとの中
間値（２／ｎ）ｉとすることができると共に、超低速時
例えば３Ｋｍ／ｈ程度以下のときは第１ラツク軸５の移
動量に対する第２ラツク軸９の移動量の比を１以上に設
定することにより第２図（イ）に示すように総合ステア
リングギヤ比を（１／１）ｉ以上とすることができ、又
超高速時たとえば１２０Ｋｍ／ｈ程度以上では第１ラツ
ク軸５の移動量に対する第２ラツク軸９の移動量の比を
Ｏ近傍の負の値に設定することにより第２図（＊）に示
すように総合ステアリングギヤ比を（１／ｎ）ｉ以下と
することができる。

本発明の第２の実施例は、横方向加速度センサ１８の出
力信号が一定値を示している定常円旋回中に車速センサ
１７の車速信号が示す車速が増加したときそれに応じて
第２ラツク軸９の移動量を補正制御するようにしたもの
である。

現在市販されている自動車は多くの経験に基づきいずれ
もそれほど強くないかなり狭い範囲のアンダステア特性
を備えているにも拘らず、操縦者はステア特性の違いを
強く感じ取ることができ、又実際には自動車の性格に応
じた微妙な味付けが重視されているのが実状である。

自動車のステア特性は設計の時点でホイールアライメン
トその細目動車の主要諸元によって決定されるものであ
るので、同一構造の自動車に対し異なる性格を付与する
ことは比較的難しいとされているが、上記の補正制御す
べき第２ラツク軸９の移動量の方向をステアリングホイ
ール１の転舵による第１ラツク軸５の移動の方向と同一
にすればニュートラルステア特性に近いスポーティ車の
性格を付がすることができると共に上記第２ラツク軸９
の移動量の方向を第１ラツク軸５の移動の方向に対し逆
とすればアンダステア特性を強めることができる。

本発明の第３の実施例は、直進走行中に横風等の外乱に
より横方向加速度センサ１８が出力信号を発した場合あ
るいは旋回走行中に横方向加速度センサ１８の出力信号
が示す横方向加速度が舵角センサ゛１６の舵角信号と車
速センサ１７の車速信号とから演算された横方向加速度
を上まわり横風等の外乱を受けた場合に、Ｌ記構風等の
外乱に応じてそれに対する修正操舵を行う方向に第２ラ
ツク軸９の移動量を補正制御するようにしたものである
。

たとえば舵角センサ１６が発する舵角信号がゼロである
直進走行時の横風等の外乱により車両の右側方向への横
力を横方向加速度センサ１８が検出し右方向の出力信号
を発したとき、該出力信号を示す横力を打ち消す方向へ
第２ラツク軸９の移動量が修正制御されるので上記横風
等外乱に対して自動修正操舵作動が行われる。

尚上記実施例では第２ラツク軸９の駆動源として電動モ
ータ７を用いたが、油圧シリンダ等を用いた油圧機構あ
るいはエンジン吸入負圧を用いた空圧機構により第２ラ
ツク軸９を駆動するようにしてもよい。

又第１ギヤボックス６および第２ギヤボックスｌＯを第
１図に示すように車両進行方向に対し前後に配置する代
りにＬ下方向に配置してもよく、前後方向およびＬ下方
向の中間位置に配置してもよいことは勿論である。

発明の効果上記のように本発明によれば、ステアリングホイールの
回転操作により軸方向に移動する駆動軸を嵌装した第１
ギヤボックスと、該第１ギヤボックスの駆動軸の移動量
および車両速度などの情報に基づき信号を発する制御回
路の該信号により軸方向に移動する駆動軸を嵌装した第
２ギヤボックスとを備え、該第１ギヤボックスおよび第
２ギヤボックスの両駆動軸の移動量を複合した複合移動
量にて車輪を転舵するようにしたことにより、車両速度
などの走行モードに応じてのステアリングギヤ比の広範
囲の変更や横風等の外乱に対する自動修正操舵を容易に
行わせることができ安全性が向上すると共に、第１ギヤ
ボックスを通して常に車輪反力の一部が運転者に伝わり
、細かな操舵フィーリングが得られて、操縦がし易くな
るもので、構成の簡単なることと相俟って実用上多大の
効果をもたらし得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図（イ）
、（ａ）、（ハ）、（ニ）、（本）はそれぞれ車速の変
化に伴うタイロッドの移動状況を示す図である。ｌ・・・ステアリングホイール、２・・・ステアリング
シャフト、４・・・ビニオン、５・・・第１ラツク軸、
６・・・第１ギヤボックス、７・・・電動モータ、８・
・・ピニオン、９・・・第２ラック軸、１０・・・第２
ギヤボックス、ｌｌ・・・連結ロッド、１２・・・中間
ロッド、１３・・・タイロッド、１４・・・ナックルア
ーム、１５・・・前１ｊ輪、１６・・・舵角センサ、１
７・・・車速センサ、１８・・・横方向加速度センサ、
１９・・・制御回路、２０・・・出力角センサ。以　　　上

Claims

【特許請求の範囲】

ステアリングホイールの回転操作により軸方向に移動す
る駆動軸を嵌装した第１ギヤボックスと、該第１ギヤボ
ックスの駆動軸の移動量および車両速度などの情報に基
づき信号を発する制御回路の該信号により軸方向に移動
する駆動軸を嵌装した第２ギヤボックスとを備え、該第
１ギヤボックスおよび第２ギヤボックスの両駆動軸の移
動量を複合した複合移動量にて車輪を転舵するようにし
たことを特徴とする自動車用複合操舵装置。