JPS6246770A - 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ａ（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きくなり、
その結果、一定のハンドル舵角に対づる車輪の転舵角が
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、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づる場合、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操縦安定性を高める点で好まし
い。

そこで、上記した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、カーブ走行の際の曲がり初め
や曲がり終わり等、ハンドル舵角が小さいときには、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
ことは免れ得ない。

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、その車速変化に対する伝達比変化
の応答性とハンドル舵角との間に関連性を持たせるよう
にすることにより、小舵角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、大舵角時の車速変化
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。さら
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、ハンドル舵角を検出する舵
角検出手段とを設け、上記コントローラにより、舵角検
出手段からの信号に基づき、車速変化に対する伝達比変
化の応答性をハンドル舵角に応じて変化させるように構
成する。

く作用） 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、化の応答性が舵角検出手段により検出されるハ
ンドル舵角の変化に応じて変化するように構成されてい
るので、ハンドル舵角の小舵角時、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
する車輪転舵の追従性を良好に確保できる一方、大舵角
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、ビットマンアーム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
記遊星歯車機構１３は、上記入力軸１２に固着されたサ
ンギ（７１４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Ｖす７１８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
ながら移動させ、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
ｒ１５および中間軸４に至る回転け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
を検出する舵角検出手段としてのハンドル舵角センサ３
１と、自動車の走行速１’ｆＶ（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θＨおよび車速■を、ハンドル
舵角θＨ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、伝達化可変手段９で
制御すべき目標伝達比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の目標制御陸（
回転角＞７７Ｍ＝ｆ（θ＋、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θＮ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■およびバンドル舵角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０Ｍ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３６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に対応するモータ駆
動速度０間を演算し、そのモータ駆動速度θ開になるよ
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の駆動速度が変化するときのゲインをハ
ンドル舵角θＨの変化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
化の応答性をハンドル舵角に応じて変化させ、ハンドル
舵角θＨが増大するに従って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ｒ１４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θ１（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
２ｏ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におけるピニオンキャリア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づると同時
に、ごニオンキャリア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に対しピニオンキャリア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φ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の変化に応じ
て変化し、ハンドル舵角θＨが増大するほど伝達比変化
の応答性が低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、その曲がり初め
や曲がり終わりでハンドル舵角θＨが小さいときには、
車速変化に対する伝達比変化の応答性が敏感になって、
ハンドル操舵に対する車輪転舵の追従性を良好に確保で
きる一方、曲がりの中間域でハンドル舵角θ１（が大き
いときには、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Ｖの変化に伴う伝達比Ｒの急激な変化を
回避できる。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。

（Ｑ明の効果） 以」二の如く、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中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
角に応じて変化させるようにしたことにより、小舵角時
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、大舵角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■−■線およびＩＶ　−ＩＶ線断面図、第５図はコ
ントローラの構成を示リブロック図、第６図は自動車の
カーブ・走行時における舵角変化の状態を示す説明図で
ある。 １・・・ステアリングハンドル、３・・・ステアリング
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・・・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。

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、ハンドル舵角を
   検出する舵角検出手段とを備えてなり、上記コントロー
   ラは、舵角検出手段からの信号により、ハンドル舵角に
   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、ハンドル舵角の増大に伴って車
   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。