JPS6220755A - 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
対の可変ピッチプーリと両ブーり間に巻き掛けられたＶ
ベル１〜とからなる変速機構を設けるとともに、被駆動
側のプーリ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） ところで、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かできる
ようにするために、上記ハンドル舵角に対する車輪舵角
の伝達比を車速以外にハンドルの操舵速度に応じても可
変制御するようにすることが考えられる。

しかし、上記のようにハンドル舵角に対する車輪舵角の
伝達比を車速や操舵速度に応じて可変制ｉする場合、ハ
ンドルの切り時と戻し時とで車速や操舵速度が変化する
と、それに応じてステッピングモータの作動量も変化す
るので、戻し時の伝達比が切り時と異なってハンドルが
元の位置に正確に戻らなくなり、車輪の転舵角が零とな
るハンドル位置が不安定になるという問題が生じる。

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する車輪舵角
の伝達比特性をハンドルの切り時と戻し時とで同じに制
御するようにすることにより、ハンドルの切り時と戻し
時とで車速や操舵速度が変化しても車輪舵角が零となる
ハンドル位置を常に一定に保ち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伝達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、ハンドル舵輪
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
を設けるとともに、この伝達比可変手段を作動制御する
コントローラを設ける。上記伝達比可変手段は例えば遊
星歯重機溝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。そして、上記コントローラにハンドル操舵時に
おける伝達比可変手段の伝達比を記憶する記憶部を設け
て、コントローラにより上記記憶部からの信号に基づい
てハンドルの戻し時における伝達比可変手段の伝達比特
性をハンドルの切り時の同特性に対応させるように制御
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、自動車の
走行中、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ハン
ドルの操舵速度や車速に応じて可変制御される。そして
、このハンドルの操舵時における伝達比可変手段の伝達
比がコントローラの記憶部により記憶され、この記憶部
の記憶データに基づいてハンドル戻し時の伝達比特性が
切り時と対応するように制御される。このため、ハンド
ルの戻し時の操舵速度や車速がハンドル切り時と異なっ
ていても両状態でのギヤ比特性は一致し、車輪舵角が零
となるハンドル位ｗ１誉常に一定に保つことができるこ
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ャ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。またい上記ビ
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
回転農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ＩＩＪｉＩＩ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３３には上記ステアリングハ　　　　１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３
０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ＯＨを検出する操舵速
度検出手段としての操舵速度検出回路３４と、該検出回
路３４および上記舵角センサ３０からの各出力信号を入
力し、ハンドル１の操舵速度（ｊＨおよびハンドル舵角
θＨを予め特性記憶部３５に記憶されている特性マツプ
に照合比較して伝達比可変手段９で１ｌｉｌｊｌｌｌす
べき目標伝達比Ｒを演算する目標伝達比演算部３７と、
該演算部３７で演算された目標伝達比Ｒ１つまりハンド
ル操舵時における伝達比可変手段９の伝達比を記憶する
伝達化記憶部３６と、上記目標伝達比演算部３７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（図示せず）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伝達比Ｒ
に対応する回転角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、ハンド
ル舵角θＨに対する車輪舵角θＷの伝達比Ｒが、ハンド
ル舵角θＨに対し一定でかつ操舵速度６Ｈ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Ｓ＋で上記ハンドル
舵角センサ３０の出力信号によりハンドル舵角θＨを読
み込み、次のステップＳ２でハンドル１の舵角変化量Δ
θＨを演算する。その際、上記ハンドル舵角θＨおよび
舵角変化量ΔθＨは、例えば第７図に示すようにハンド
ル１が右方向（時計回り方向）に操舵されたときに正の
値で、左方向（反時計回り方向）に操舵されたときに負
の値でそれぞれ表される。この慢、ステップＳ３に進み
、上記型められたハンドル舵角θＨおよび舵角変化量Δ
θＨの８値に基づいてハンドル１の操舵が「切り側」か
「戻し側」がを判定する。この判定は、上記舵角変化量
ΔθＨの正負号をハンドル舵角θＨの正負号と比較して
、両者が同じであればｒ切り側」に、逆であれば「戻し
側」にそれぞれ判定する。具体例を示すと、ハンドル１
が右方向に９０°操舵されて舵角θＨがθ＋−９０”で
ある場合に、舵角変化量ΔθＨがΔθ）４−４５’であ
ると、ハンドルの切り操舵（詳しくは切り増し操舵）が
行われてθＨ−１３５゛となり、ΔθＨ−−４５’であ
れば戻し操舵が行われてθＨ−４５°になったと判定す
る。

そして、上記ステップＳ３での判定が「切り側」のとき
にはステップＳ４に進んで、上記操舵速度検出回路３４
により算出された操舵速度ＯＨを特性記憶部３５の特性
マツプと比較して目標伝達比Ｒ（ギヤレシオ）を演算に
より決定するとともに、その目標伝達比Ｒを伝達化記憶
部３６に記憶させ、しかる後、ステップＳ６において伝
達比可変手段９の伝達比が上記目標伝達比Ｒになるよう
にそのモータ２０（アクチュエータ）を駆動制御する。

一方、ステップＳ３での判定が「戻し側」のときにはス
テップＳ６に進んで、上記伝達化記憶部３６に記憶され
た切り時の目標伝達比Ｒの中からハンドル舵角θＨに対
応する値の信号をコントローラ３３から出力させ、しか
る後、上記ステップＳ６において伝達比可変手段９の伝
達比が上記切り時の目標伝達比Ｒになるようにモータ２
０を制御する。

よって、コントローラ３３は、その伝達化記憶部３６か
らの信号に基づいてハンドル１の戻し時における伝達比
可変手段９の伝達比特性をハンドル１の切り時に対応さ
せて制御するように構成される。

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がハンドル舵角センサ３０により検出され
るとともに、その舵角速１１Ｊｉ（１＞＋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３
４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２０が回転ＩＩＩ御され、このモータ２
０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、ビニオンキャリア１８がコント
０−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１
８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。

が可変制御される。

その場合、上記伝達比Ｒは上記コントローラ３３の演算
部３７によりハンドル１の操舵速度ｌＪＨ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
Ｗ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。

また、上記ハンドル１の操舵に際しその切り時と戻し時
とが判定され、ハンドル１の切り時には、コントローラ
３３の演算部３７で演算された伝達比Ｒが伝達化記憶部
３６に記憶される一方、戻し時には、上記記憶された伝
達比Ｒに基づいて伝達比可変手段９がｌ１ｉＩｌされる
。このため、第８図に示すように、切り時と戻し時のハ
ンドル１の操舵速度ＯＨが異なっていても戻し時の伝達
比特性が切り時と同じに制御されることになり、よって
車輪舵角θＷが零（θＷ＝Ｏ）となるハンドル１の位置
を常に一定に保つことができる。

尚、上記実施例は、ハンドル舵角θＨに対する車輪舵角
θＷの伝達比Ｒをハンドル１の操舵速度ＯＨに応じて可
変制御するようにしたステアリング装置に適用したもの
であるが、本発明は、上記伝達比Ｒを自動車の車速に応
じて可変制御するようにしたステアリング装置にも適用
できるのは勿論である。

（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、ハンドル
の操舵時における伝達比可変手段の伝達比を記憶させて
、ハンドルの戻し時の伝達比特性を切り時に対応させる
ようにしたことにより、切り操舵した後のハンドルを元
の位置に正確に戻すことができ、車輪舵角が零となるハ
ンドル位置を常に一定に保つことができて、運転者に安
心感を与えることができる。

【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■−■翰および■−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
で処理されるルーチンを示すフローチャート図、第７図
はハンドルの切り時および戻し時を判定するための概念
を示す図、第８図はコントローラで演算される伝達比特
性の説明図である。 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、１
３・・・遊星歯車機構、２０・・・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、３６・・・伝達化
記憶部。 第１図 第２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
   られた伝達比可変手段により、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自動車のステア
   リング装置であって、上記伝達比可変手段を作動制御す
   るコントローラが設けられ、該コントローラは、操舵時
   の伝達比可変手段の伝達比を記憶する記憶部を備えてい
   て、該記憶部からの信号に基づいてハンドルの戻し時に
   おける伝達比可変手段の伝達比特性をハンドルの切り時
   に対応させて制御す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。