JPS6246768A - 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力向の変位運Ｃ）
に変換し、該タイロッドの両端部に連結された左右の操
舵中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）と中輪のきれ角
（中輪舵角）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一ト記
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＠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
ピッチブーりと両ブーり間に巻き掛けられたＶ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ＩＩ　１０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、上記従来のもののように、伝達比をｉ１ｉ速
に応じて変化させる場合に、車速に対する伝達比の変化
率が一定であり、従って一定ハンドル舵角において車速
の変化に対する車輪舵角の変化間が低車速域と高車速域
とで等しくＳ−と、走行中に車輪が転舵した際、車体に
作用する横加速度ないしその挙動は車輪の転舵端が一定
であっても高速時はど人きくなるので、高車速域では低
車速域よりも車体の挙動が大きくなり、このような車体
の挙動が車速によって相違することが、旋回時、特に高
速旋回時における自動車の乗心地や運転操作性を悪化さ
せる原因となる。このことから、車速に対する伝達比の
変化率を低車速域では大きく、高車速域では小さくなる
ように設定し、一定ハンドル舵角での旋回時に車速変化
による車体の挙動が常に略一定になるにうにすることが
望ましい。

しかし、そのように設定しても理論上の設定値と走行中
における実際の伝達比の変化率とは必ずしも一致し難く
、車速変化に応じて車体の挙動が微妙に変動することが
考えられる。

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、車速に対する伝達比の変化率特性を適切に補正
するようにすることにより、一定ハンドル舵角での旋回
時に車速変化に伴う車体の挙動が常に一定に精度良く設
定されるようにし、旋回時における自動車の乗心地や運
転操作性の向上を一段と図ってより安定したステアリン
グ特性を得んとすることにある。

（問題点を解決するだめの手段） 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
して車輪に伝達づ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化可変手段
を設ける。この伝達化可変手段は例えばＭ星歯車機構や
差動歯車Ｒ構等と、その南中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。さら
に、自動車の中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化可変手段に
制御信号を出力するコントローラとを設けるとともに、
自動車の旋回時における車体の挙動状態を検出する挙動
状態検出手段と、該挙動状態検出手段の検出信号を入力
して上記コントローラでの伝達比制御特性を補正する補
正手段とを設ける構成とする。

（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
ラにより伝達化可変手段が作動制御されて、ハンドル舵
角に対する重輪舵角の伝達比が車速に応じて可変制御さ
れる。

その場合、自動車の旋回時に車体に作用する横加速度や
ヨーレイト等の車体の挙動状態が挙動状態検出手段によ
り検出され、この検出信号を受けた補正手段により上記
コントローラでの伝達化可変手段に対する伝達比の制御
特性が実際の車体挙動状態に対応して補正され、一定ハ
ンドル舵角での車速変化に伴う車体の挙動が常に一定に
精度良く保たれる。よって、旋回時における自動車の乗
心地や運転操作性の向上が一段と図られ、より安定した
ステアリング特性が（ｑられることとなる。

（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８ＵＪ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′Ｔ１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Ａ
７１５と、該両ギセ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１２１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１つが形成さ
れ、該セクタギヤ１９にはステッピングモータ２０の回
転ｌｌｌ１ｈ２０ａに固着したビニオン２１が噛み合わ
されており１、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回りに回転ざぜて該キ
ｔ・リア１８に担持されたプラネタリビニオン１６゜１
Ｇ、・・・をサンギヤ１４とリングギヤ１５との間で転
勤さけ、このビニＡン１６．１６．川の転勤によりハン
ドル軸２ないしサンギヤ１４からリングギｒ１５および
中間軸４に至る回転量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は上記伝達化可変手段９に制御信号を出力し
てそのステッピングそ一夕２０を作動制６１１　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と、自動車の
走行速度Ｖ（車速）を検出する車速検出手段としての車
速センｆす３１と、自動車の旋回時における車体の挙動
状態としての横加速度を検出する横加速度レンサ３５（
挙動状態検出手段）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Ｊ：
りそれぞれ検出されたハンドル舵角θＨおよび車速Ｖを
、予め第７図に示すように設定されて特性記憶部３４に
記憶されている特性マツプに照合比較して伝達化可変手
段って制御すべき目標伝達比Ｒを演ｔｊｉする目標伝達
比演算部３７と、上記横加速度センサ３５の出力信号を
受け、実測された横加速度を予め設定された車体挙動特
性マツプと照合比較してその差に対応する補正伝達比ｒ
を演算するとともに、上記ｉＡ算部３７で演算された目
標伝達比Ｒを該補正伝達比ｒにより第７図に破線で、示
すように横加速度が大きいときには伝達比Ｒが小さくな
るように、逆に横加速度が小さいときには伝達比Ｒが大
きくなるように補正し、これにより得られた伝達比Ｒ’
（＝Ｒ＋ｒ）に対応する信号を上記モータ駆動部３８に
与える補正部３６と、該補正部３６の出力信号に填づい
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伝達比Ｒ′に対応する回転角に
一致するようにパルス信号にて駆動するモータ駆動部３
８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、図示の如く、ハンドル舵角θ！（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ぎく、低
車速時には小さくなるように設定されており、しかも、
その変化率は車体の挙動が車速に拘らず常に一定になる
ように低車速域では大きく、高車速域では小さくなるよ
うに設定されている。

ここで、さらに、−に記コントローラ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、ステップＳ＋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、ステップ＄２
で演算部３７によりハンドル舵角θ１（４５よび車速Ｖ
を第７図に実線にて示す特性マツプと比較して伝達化可
変手段９で制御すべき目標伝達比Ｒを演算する。次に、
ステップＳ３で横加速度センサ３５により検出された車
体に加わる横加速度を読み込み、ステップ＄４でその読
み込まれた横加速度を補正部３６により予め設定された
車体挙動特性マツプと比較して、その差に対応する補正
伝達比ｒ　（第７図におｔ」る実線と破線どの差に相当
り゛る）を演算する。さらに、ステップＳ５で上記ステ
ップＳ２で演算された目標伝達比ＲをステップＳ４で演
算された補正伝達比ｒにより補正し、実際に伝達化可変
手段９で制り１寸べき新たな目標伝達比Ｒ’　＝Ｒ＋ｒ
を演算する。しかる後、ステップＳ６で該伝達比Ｒ′に
対応するステッピングモータ２０の制御量（回転角）を
演算した後、ステップＳ７に進ん・で上記演算された制
御１ｆｆｉになるようにステッピングモータ２０を駆動
する。

よって、以上のようなυＩｔＩｔｌＢｊ性により、上記
」ントローラ３３は、自動車の旋回時における車体への
横加速度に応じて演粋部３７で求めた目標伝達比Ｒを補
正するように槙成されている。

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８きはハン
ドル軸２を介して伝達化可変手段９にお番ノる入力軸１
２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θＦ」がハンドル舵角センサ３ｏ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Ｃ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、この七−タ２０の回転によりピ
ニオン２１３′３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、上記伝達化可変手段９では、サンギヤ１
４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、ビニオンキキ・リア１８がコン］−ローラ３
３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θ１１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の回転により中輪８，８が転舵され、このことによ
ってハンドル舵角θト（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。

モの場合、横加速度センサ３５により、自動車の旋回時
における車体への横加速度が検出され、この検出信号を
基にしてコン１−　ｏ−ラ３３の補正部３６で演算され
た補正伝達比ｒにより演算部３７で演膣された伝達比Ｒ
が補正される。このため、一定ハンドル舵角θ１（での
車速変化に伴う車体の挙動が常に一定に粘度良く設定さ
れて、旋回時における自動車の乗心地や運転操作性の向
」−を一段と図ることができ、より安定したステアリン
グ特性を（ｑることがでさることとなる。

尚、上記実施例では、車体の挙動状態を検出づる挙動状
態検出手段として横加速１珪センサ３５を採用したが、
これに限らず、例えば３−レイ１−を検出してこれを基
に伝達比の制御１１４性を補正することも採用可能であ
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化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０重の
旋回時における車体の挙動状態を検出して、それに応じ
て上記伝達化可変手段の伝達比特性を補正するようにし
たことにより、一定ハンドル舵角での車速変化に伴う車
体の挙動が常に一定に精度良く設定されて、より安定し
たステアリング特性を得ることができる。

【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■−■線および［Ｖ　−ＩＶ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図はコントローラの演算部で読み込まれるマツプの特
性図である。 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・・・伝達化可変手段、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、３１・・・車速セン
サ、３３・・・コントローラ、３５・・・横加速度セン
サ、３６・・・補正部。 特　許　出　願　人　　マツダ株式会社代　　　　　理
　　　　　人　　　　前　　１）　　　　弘　　ζ−１
・・　　１１第１図 ］へ 第２″図 左ｒ乙ロア定ヰＶン）

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、自動車
   の旋回時における車体の挙動状態を検出する挙動状態検
   出手段と、該挙動状態検出手段の検出信号を入力して上
   記コントローラでの伝達比制御特性を補正する補正手段
   とを備えたことを特徴とする自動車のステアリング装置
   。