JPS6246769A - 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１ｑ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・ングギャ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
グコラムが提案されている。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
変ピッチブーりど両ブーり間に巻き掛けられたＶベルト
とからなるペル１〜式無段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さくな
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１ｑ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、こ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場合、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も、その走
行車速が変化すると、それ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魚で好まし
い。

本発明は以上の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、その中速およびハンドル舵角に対す
る伝達比変化の各応答性に差巽を持たせるようにするこ
とにより、ハンドル操舵に対する車輪転舵の応答性を損
なうことなく、車速変化に伴う伝達比の急激な変化を抑
ｆｆ、ｌ　ｔ、て自動車の走行安定性の向上を図り得る
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Ｔ−夕とで構成される。さら
に、自動車の車速およびハンドル舵角に対応させて上記
伝達比可変手段を作動制御するコントローラを設け、該
コントローラの設定により車速変化に対する伝達比変化
の応答性をハンドル舵角変化に対する伝達比変化の応答
性に対し低くするように構成する。

（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およびハンドル舵角に応
じて作動制御されて、ハンドル舵角に対する車輪舵角の
伝達比が可変制御される。

その場合、上記コントローラでは車速変化に対する伝達
比変化の応答性がハンドル舵角の変化に対する伝達変化
の応答性よりも低く設定されているので、ステアリング
特性を運転者の意志により正確に合致させるべくハンド
ル舵角に対する伝達比変化の応答性を高くしたとしても
、車速変化に対する伝達比変化の応答性は相対的に低く
保たれることになり、車速変化に伴って伝達比が急激に
変化するのが抑えられて走行安定性の向上が維持される
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リ−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、ビット、マンアーム５．タイロッド
６等よりなるリンク＋ｉ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θ
Ｗ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Ａ７１４とリングギ１７１５との間で転勤させ
ながら移動させ、このビニＡ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１５ａ３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、３０は上記伝達比可変手段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
Ｈおよび車速■を、第６図に示すようにハンドル舵角θ
Ｈに対する車輪舵角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、伝達比可変手段９で制御す
べぎ目標伝達比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ωく回転角
）θ５＝ｆ（θＨ，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θＭ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Ｊ二り、伝達比可変手段９のステッピン
グモータ２０を重速Ｖ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、上記ステッピング
モータ２０の駆動速度υＭを車速Ｖおよびハンドル舵角
θＨ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３Ｇは、上記ハンドル舵角セン
サ３１および車速センサ３２でそれぞれ検出された実際
のハンドル舵角θＨおよび車速Ｖを予め設定された特性
マツプに照合比較してそれらの実舵角θト（および実車
速Ｖに対応する七−タ駆動速度υ閃を演算し、そのモー
タ駆動速度ＯＭ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で読み込
まれる特性マツプは、車速■の変化に伴ってモータ２０
の駆動速度を変化されるときのゲインがハンドル舵角θ
ト］の変化に伴って同モータ２０の駆動速度を変化させ
るときのゲインよりも低くな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が
ハンドル舵角変化に対する伝達比変化の応答性に対し低
くな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を介して伝達比可変手段９における入力軸１２
に伝達されてｙｆｉ星歯車機構１３のサンギ＼７１４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θト（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３
２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が回転制御され、このモータ２０の回転によ
りビニオン２１Ｆ３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における駆動速度制御
部３６のゲイン特性により、車速Ｖの変化に対する伝達
比Ｒの変化の応答性がハンドル舵角θＨの変化に対する
伝達比Ｒの変化の応答性よりも相対的に低く設定されて
いるので、ステアリング特性を運転者の意志に合致させ
るためにハンドル操舵に対する車輪転舵の応答性を高め
つつ、車速Ｖの変化に伴う伝達比Ｒの急激な変化を回避
でき、自動車の走行安定性を向上維持することができる
。

尚、上記実施例では、車速変化に対するモータ２０の駆
動速度変化のゲインをハンドル舵角変化に対する同ゲイ
ンよりも低く設定することにより、伝達比Ｒの応答性を
車速Ｖに対して鈍くし、ハンドル舵角θＨに対して敏感
にするようにしたが、一定の時間間隔をあけて検出され
た車速■が変化する途中のデータに基づいて伝達比を変
化させるようにすることにより、車速Ｖに対する伝達比
変化の応答性を低下させることもできる。

すなわら、上記実施例のように、コントローラ３ｏの駆
動速度制御部３６によってモータ２０の駆動速度を制御
するのではなく、第７図に示すような制御手順でもって
モータ２０の目標制御機θ開を求めて、その制御ωθ間
になるよう、モータ２０を駆動することとする。上記制
御手順を説明すると、先ず、ステップＳ１において、車
速センサ３２およびハンドル舵角センサ３１によりそれ
ぞれ検出された車速Ｖおよびハンドル舵角θＨを読み込
み、次のステップＳ２で上記読み込まれた車速Ｖと前回
に読み込まれて記憶されている車速Ｖ′との大小を判定
する。この判定がｖ＝ｖ’のときには、ステップＳ３に
進んで、上記車速Ｖおよび上記読み込まれたハンドル舵
角θ１（に対応するモータ２０の目標制Ｗａθｘ＝ｆ（
θＨ，Ｖ）をマツプに基づいて演算し、しかる後、ステ
ップＳ４において上記演算された目標制御量θ開になる
ように伝達比可変手段９のステッピングモータ２０を駆
動制御する。

一方、上記ステップＳ２での判定がＶ＞Ｖ’　。

つまり車速Ｖが上昇しているときには、ステップＳ５に
おいて前回の車速Ｖ′をｖ′・←１に更新したのち、ス
テップＳ７に移ってハンドル舵角θＨおよび更新後の重
速Ｖ′に対応する目標制御量θ閂＝「（θＨ，Ｖ’）を
演算し、次いで、ステップＳ８においてその演算された
制御１ｆｆｉθ閃になるようにステッピングモータ２０
を駆動制御する。

しかる後、上記ステップ＄２に戻って、判定が■−ｖ’
　になるまｒステラフＳ２．Ｓｓ　、８７　、Ｓ８を繰
り返す。

また、上記ステップＳ２での判定がＶ＜Ｖ’　。

つまり車速Ｖが低下しているときには、ステップＳ６に
進んで車速Ｖ′をＶ’　−１に更新したのち、上記ステ
ップＳｙ　、Ｓｓに進み、以後、判定がＶ＝ｖ′になる
までステップＳ２．Ｓ６．Ｓ７．Ｓ８を繰り返す。尚、
上記ステップＳｓ　、Ｓ６において車速Ｖ′に加減され
る’１”（＝１ｋｍ／時）は車速変化途中のデータに関
する分解能と対応し、コンピュータで扱うデータの制約
上、その分解能を整数化したものであり、分解能が例え
ば０．１ｋｍ／時、つまり１　ｋｍ／時の１／１０倍に
設定したときには、ステップＳ１で読み込む車速Ｖを１
゜倍化しておく必要がある。

したがって、以上の如き制御により、第６図に示づよう
に、車速センサ３２が車速Ｖ′から車速Ｖへの変化を検
出しても、モータ２０の回転角θＮは車速Ｖ′の対応値
から車速■への対応値へ直ちに可変制御されず、上記分
解能に対応する値だけ加減されながら徐々に変化するこ
とになり、このことにより車速変化に対する伝達比変化
の応答性が舵角変化に対する伝達比変化の応答性よりも
低くなり、よって上記実施例と同様の作用効果を秦する
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比可変手段により車速およびハン
ドル舵角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
答性をハンドル舵角変化に対する伝達比変化の応答性よ
りも相対的に低く設定するようにしたことにより、ハン
ドル操舵に対する車輪転舵の応答性を良好に保って運転
者の意志にステアリング特性を合致させつつ、車速変化
に伴う伝達比の急激な変化を抑制して自動車の走行安定
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■−■線およびＩＶ　−ＴＶ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
ーラの演算部で読み込まれるマツプの特性図である。第
７図は他の実施例においてコント０−ラで処即されるル
ーチンを示すフローチャート図である。 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・・・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ｉ１
ｉ！Ｉ　ｆｉ１部。

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、該伝達比可変手段の作動を車速
   およびハンドル舵角に応じて制御するコントローラとを
   備えてなり、上記コントローラは、車速変化に対する伝
   達比変化の応答性がハンドル舵角変化に対する伝達比変
   化の応答性に対し低くなるように設定されていることを
   特徴とする自動車のステアリング装置。