JPH0667737B2

JPH0667737B2 - 自動車のステアリング装置

Info

Publication number: JPH0667737B2
Application number: JP7963786A
Authority: JP
Inventors: 仁志中嶋
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-04-07
Filing date: 1986-04-07
Publication date: 1994-08-31
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: JPS62238166A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は自動車のステアリング装置、特にハンドル舵角
に対する車輪舵角の伝達比を車速に応じて変化させるよ
うにした車速感応型のステアリング装置に関する。

（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
ンドルの回転操作によりラックアンドピニオン等のステ
アリングギヤ装置を介してタイロッドを横方向に変位さ
せると共に、該タイロッドの変位によりその両端に連結
された左右の操舵用車輪の向きを変化させるように構成
したものであるが、上記ステアリングハンドルの回転角
（ハンドル舵角）に対する車輪のきれ角（車輪舵角）の
比は一定に設定されているのが通例である。しかし、例
えば当該自動車の高速走行時には一定ハンドル舵角に対
する車輪舵角の比を小さくして走行安定性を向上させ、
また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、車庫入れを容易化させる等
の見地から、上記比を大きくして操縦性を向上させるの
が望ましい。

そこで、このような要求に応えるものとして、例えば特
開昭58−224852号公報によれば、ハンドル舵角に対する
車輪舵角の比（伝達比＝車輪舵角／ハンドル舵角）を車
速に応じて変化させるようにした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、第11図に示すよう
に、ステアリングハンドルａとステアリングコラムｂと
の間にＶベルトc₃を巻掛けてなる無段変速機構ｃを介設
すると共に、車速センサｄからの信号をＦ−Ｖ変換器ｅ
を介して入力するステッピングモータｆを備え、該モー
タｆの作動により車速が上昇するほど上記変速機構ｃの
減速比を大きくする方向に制御するようにしたものであ
る。これによれば、高速時にはハンドルａからテアリン
グコラムｂへの回転伝達比（１／減速比）、即ち一定ハ
ンドル舵角に対する車輪舵角の比が小さくなり、逆に低
速時には該伝達比が大きくなって、車速に応じた良好な
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、上記の如き車速感応型のステアリング装置が
良好に機能するためには、車速を検出する車速センサが
正常に作動していることが最も重要なことである。つま
り、車速センサが故障して車速を正しく検出しなくなる
と、例えば高速走行時に一定ハンドル舵角に対する車輪
舵角の比が大きくなって当該自動車の走行安定性が損わ
れ、また、これとは逆に低速走行時に上記比が小さくな
って、操縦性の悪化により車庫入れが困難になる等、ス
テアリング性能が著しく悪化するのである。

（問題点を解決するための手段）本発明は、車速感応型のステアリング装置に関する上記
のような問題に対処して、車速センサの故障時における
ステアリング性能の悪化を防止することを目的とするも
のであり、その目的達成のため次のように構成したこと
を特徴とする。

即ち、本発明に係る自動車のステアリング装置は、第１
図に示すように、ステアリングハンドルＡの操舵に応じ
て車輪Ｂを転舵させる操舵力伝達経路中に、上記ハンド
ルＡの舵角に対する車輪Ｂの舵角の比（伝達比）を車速
センサＣからの信号に応じて変化させる伝達比可変手段
Ｄを設かた構成において、上記車速センサＣの故障を検
出する故障検出手段Ｅと、該検出手段Ｅが車速センサＣ
の故障を検出した時に上記伝達比可変手段Ｄに所定の動
作を行わせる制御手段Ｆとを備える。この制御手段Ｆ
は、具体的には、車速センサＣの故障時に伝達比可変手
段Ｄに対して伝達比を予め定められた設定値に固定する
ように信号を出力するのであるが、更にその設定値への
移行を、車速センサＣの故障が高速域で発生したか低速
域で発生したかによってその故障検出時から上記設定値
に固定されるまでの時間を異ならせて行わせるように動
作する。その場合に、この時間を異ならせる態様として
は、上記伝達比の設定値への移行動作を故障検出時から
遅らせて行う場合と、この移行動作を徐々に行わせる場
合とがある。

（作用）上記の構成によれば、車速センサＣの故障時に、制御手
段Ｆからの信号により伝達比可変手段Ｄによる伝達比が
設定値に固定されることになり、これにより、当該ステ
アリング装置は従来のステアリング装置と同様に、ハン
ドル舵角に対する車輪舵角の比が常に一定となる。その
場合に、上記設定値を、伝達比可変手段Ｄで変化される
伝達比の可変範囲の中間に設定すれば、車速センサの故
障時における高速走行時の走行安定性の悪化や低速走行
時の操縦性の悪化等が回避され、所謂フェールセーフ機
能として少なくとも伝達比一定の従来のステアリング装
置と同様のステアリング性能が確保されることになる。

そして、特に本発明によれば、車速センサの故障時にお
ける伝達比の上記設定値への移行が高速域でのセンサ故
障時と低速域でのセンサ故障時とでその故障検出時から
上記設定値に固定されるまでの時間を異ならせて行われ
るので、上記のようなフェールセーフ機能が故障発生時
の走行状態に適合して行われることになる。その場合
に、例えば高速域では上記設定値への移行を故障発生時
から遅らせ或いは徐々に行わせ、また低速域でのセンサ
故障時には設定値への移行を速かに行わせるといった制
御を行うようにすれば、高速域でのセンサ故障時に伝達
比が大きくなる方向に急激に変化して、車輪が予期以上
に転舵するといった不具合が防止されることになる。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

先ず、第２図により本実施例に係るステアリング装置の
全体構成を説明すると、このステアリング装置１は、ス
テアリングハンドル２と、該ハンドル２の回転がハンド
ル軸３及び中間軸４を介して入力されるステアリングギ
ヤ装置５と、該ギヤ装置５の出力により左右の操舵用車
輪6,6を転舵させるピットマンアーム７やタイロッド８
等でなるリンク機構９とで構成されていると共に、上記
ハンドル軸３と中間軸４との間には、ステアリングハン
ドル２の回転角（ハンドル舵角：θｈ）に対する車輪6,
6の転舵角（車輪舵角：θｗ）の比（伝達比:R＝θｗ／
θｈ）を変化させる伝達比可変装置10が備えられてい
る。そして、この伝達比可変装置10を制御するコントロ
ーラ11が備えられていると共に、このコントローラ11に
は、当該自動車の車車速を検出する車速センサ12からの
車速Ｖを示す信号S₁と、上記ステアリングハンドル２の
舵角θｈを検出するハンドル舵角センサ13からの信号S₂
とが入力されるようになっている。

次に、第３〜５図により上記伝達比可変装置10の構成を
説明すると、該装置10は上記中間軸４と同一軸線上に対
向配置された入力軸14を有し、該入力軸14に上記ハンド
ル軸３の回転が一対の入力ギヤ15,16を介して入力され
るようになっている。また、この入力軸14と上記中間軸
４との間には遊星歯車機構17が介設されている。この遊
星歯車機構17は、入力軸14上に固着されたサンギヤ18
と、該サンギヤ18上に配置された複数のピニオンギヤ19
…19と、これらのピニオンギヤ19…19の外側に配置され
且つ上記中間軸４に固着されたリングギヤ20と、入力軸
14上に相対回転自在に嵌合支持されて、ピニオンシャフ
ト21…21を介して上記各ピニオンギヤ19…19を支持する
キャリヤ22とで構成されていると共に、上記キャリヤ22
には一体的にセクタギヤ23が設けられ、該セクタギヤ23
にステッピングモータ24の回転軸に固着されたピニオン
ギヤ25が噛み合されている。そして、ステアリングハン
ドル２ないしハンドル軸３の回転時に、上記ステッピン
グモータ24がコントローラ11からの駆動信号S₃に応じて
回転駆動されることにより、遊星歯車機構17においては
サンギヤ18がハンドル舵角θｈに対応する量だけ回転さ
れると同時に、キャリヤ22がステッピングモータ24の回
転に応じて回転され、これにより車輪舵角θｗに対応す
るリングギヤ20ないし中間軸４の回転量が増減されて、
上記ハンドル舵角θｈに対する車輪舵角θｗの伝達比Ｒ
が可変制御されるようになっている。

一方、上記のようにして伝達比を可変制御するコントロ
ーラ11は、第６図に示すように、上記車速センサ12から
の信号S₁と、ハンドル舵角センサ13からの信号S₂とが入
力される制御量演算部26と、該演算部26で得られた演算
値に応じた駆動信号を発生させる駆動信号発生部27とを
有し、該信号発生部27から出力される信号S₃が駆動信号
として上記ステッピングモータ24に送出されると共に、
該モータ24の回転量はモータ回転角センサ28により検出
され、フィードバック信号S₄として上記駆動信号発生部
27にフィードバックされるようになっている。

ここで、上記制御量演算部26は、車速センサ12からの信
号S₁が示す車速Ｖに応じてハンドル舵角θｈに対する車
輪舵角θｗの伝達比Ｒを予め定められた特性に基いて設
定すると共に、この伝達比Ｒと上記ハンドル舵角θｈと
から車輪舵角θｗを演算し、この車輪舵角θｗとなるよ
うに駆動信号発生部27を介してステッピングモータ24に
駆動信号S₃を出力する。その場合に、上記車速Ｖに対す
る伝達比Ｒの特性は、第７図に示すように車速Ｖが大き
くなるに従って伝達比Ｒが小さくなるように（遊星歯車
機構17の減速比１／Ｒが大きくなるように）設定されて
いる。これにより、高速走行時には一定ハンドル舵角θ
ｈに対する車輪舵角θｗが小さくなって良好な走行安定
性が得られると共に、低速走行時には一定ハンドル舵角
θｈに対する車輪舵角θｗが大きくなって、車庫入れが
容易になる等、操縦性が向上することになる。

然してこのコントローラ11には、以上の構成に加えて、
車速センサ12からの信号S₁に基いて該センサ12の故障を
検出する車速センサ故障検出部29が備えられている。そ
して、この故障検出部29が車速センサ12の故障を検出し
た時に、上記制御量演算部26が伝達比Ｒを第７図に示す
可変範囲の中間に予め定められた設定値R₀に移行させる
動作を行うようになっている。次に、この車速センサ故
障検出部29の故障検出動作と制御量演算部26の故障発生
時の動作とを第８〜10図のフローチャートに従って説明
する。

先ず、車速センサ故障検出部29は、第８図のフローチャ
ートのステップP₁で、車速センサ12からの信号S₁に基い
て車速Ｖを一定サンプリング周期で繰り返し読み込むと
共に、ステップP₂で今回読み込んだ車速Ｖと前回読み込
んだ車速Ｖ′との差ｖを算出する。そして、この差ｖが
設定値v₀より小さい時は車速センサ12は正常であると判
定し、ステップP₃からステップP₄を実行して今回車速Ｖ
を前回車速Ｖ′に置換し、その上で以上の動作を繰り返
す。然るに上記差ｖが設定値v₀より大きい時、換言すれ
ばセンサ出力値としての車速Ｖが現実の車速では起り得
ないような急激さで変化した時は、上記ステップP₃から
ステップS₅を実行し、車速センサ12が故障したものと判
定して、その判定結果と故障判定直前の車速Ｖの値とを
上記制御量演算部26に送出する。

一方、制御量演算部26は、センサ故障検出部29が車速セ
ンサ12の故障を判定した時に、第９図のフローチャート
のステップQ₁からステップQ₂を実行して、その故障判定
直前の車速Ｖを入力すると共に、その値が設定値V₀より
大きいか小さいかを判定する。そして、該設定値V₀より
小さい時、即ち車速センサ12が当該自動車の低速域で故
障した時は、ステップQ₃で直ちに伝達比Ｒを第７図に示
す設定値R₀に移行させるように駆動信号発生部27を介し
てステッピングモータ24に駆動信号S₃を出力する。その
ため、第７図に矢印（イ）で示すように伝達比Ｒが大き
い状態（減速比１／Ｒが小さい状態）から上記設定値R₀
に移行されて該設定値R₀に固定されることになる。これ
により、車速センサ12の故障時に、低速域で伝達比Ｒが
徒らに小さくなって操縦性が悪化する等の不具合が回避
されることになるが、この場合は、センサ12の故障時に
伝達比Ｒが設定値R₀に直ちに移行されるので、上記の如
き不具合が確実に防止されることになる。

然して、車速センサ12の故障が判定された直前の車速Ｖ
が設定値V₀より大きい時、即ち高速域で車速センサ12の
故障が発生した時は、制御量演算部26はステップQ₂から
ステップQ₄を実行して設定時間T₀の経過を待ち、該時間
T₀が経過した後に伝達比Ｒを設定値R₀に移行させる制御
を行う。つまり、この場合は、第７図に矢印（ロ）で示
すように伝達比Ｒが小さい状態（減速比１／Ｒが大きい
状態）から設定値R₀に移行して固定されることにより、
高速域で該伝達比Ｒが徒らに大きくなって走行安定性が
著しく悪化することが回避されるのであるが、特にこの
場合は、上記伝達比Ｒの移行が車速センサ12の故障発生
時から設定時間T₀を経過した時点で行われることにな
り、この間に例えば運転者に伝達比Ｒが大きくなること
を前もって警告することが可能となる。これにより、高
速走行中に、車速センサ12の故障に伴って運転者の知ら
ない間に伝達比Ｒが大きくなり、そのため操舵時に車輪
が予期以上に転舵したり、或は操舵中に車速センサ12が
故障して伝達比Ｒないし車輪の転舵量が急に大きくなる
といった不具合が回避されることになり、このようにし
て高速走行中における車速センサ12の故障時に安定した
ステアリング性能が確保されることになる。

尚、高速域での車速センサの故障時に、上記のように伝
達比Ｒを設定時間T₀の経過後に設定値R₀に移行させる制
御に代えて、故障発生時から伝達比Ｒを徐々に設定値R₀
に移行させるようにしてもよい。この場合、制御量演算
部26は、第10図に示すようにステップQ₁′,Q₂′により
車速センサ12の故障と、その故障発生直前の車速Ｖが設
定車速V₀以上の高速域であることを判定した時に、ステ
ップQ₃′,Q₄′を繰り返して伝達比Ｒを設定値R₀に達す
るまで微小量ｒづつ徐々に移行させると共に、該設定値
R₀に達した時点で伝達比を固定するように動作する。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、ハンドル舵角に対する車
輪舵角の伝達比を車速に応じて変化させるようにした車
速感応型のステアリング装置において、車速を検出する
車速センサの故障時に上記伝達比を設定値に固定するよ
うにしたから、車速センサの故障時に当該ステアリング
装置が従来の伝達比一定のステアリング装置と同様に機
能することになって、高速走行時に伝達比が徒らに大き
くなることによる走行安定性の悪化や低速走行時に伝達
比が徒らに小さくなることによる操縦性の悪化等が回避
され、少なくとも従来の伝達比一定のステアリング装置
と同様のステアリング性能が確保されることになる。そ
して、特に本発明によれば、上記伝達比の設定値への移
行を、例えば低速域でのセンサ故障時には直ちに、高速
域でのセンサ故障時には徐々に或いは遅らせるというよ
うに、低速域と高速域とでセンサの故障検出時から伝達
比が設定値に固定されるまでの時間を異ならせて行うよ
うにしたから、伝達比が車速に対応しないことによる不
具合が効果的に防止されると共に、例えば上記のように
高速域でのセンサ故障時に伝達比の設定値への移行を徐
々に或は遅らせて行うことにより、該伝達比が設定値に
固定されるまでの時間を長くすれば、高速域でのセンサ
故障時に車輪の転舵量が予期以上に或いは急に大きくな
るといった不具合が防止され、車速センサの故障時にも
安定したステアリング性能が確保されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示すブロック図である。第
２〜10図は本発明の実施例を示すもので、第２図はステ
アリング装置の全体構成を示す概略斜視図、第３図は伝
達比可変装置の拡大縦断側面図、第4,5図は第３図IV−I
V線及びＶ−Ｖ線で夫々切断した同縦断正面図、第６図
はコントローラの構成を示すブロック図、第７図は該コ
ントローラによる制御の特性図、第８、９図は該コント
ローラの故障判定動作及び故障発生時の動作を夫々示す
フローチャート図、第10図は故障発生時の他の動作例を
示すフローチャート図である。また、第11図は従来の車
速感応型ステアリング装置の構成を示す概略図である。１……ステアリング装置、２……ステアリングハンド
ル、６……車輪、10……伝達比可変手段、11……コント
ローラ、12……車速センサ、26……制御手段（制御量演
算部）、29……故障検出手段（車速センサ故障検出
部）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングハンドルの操舵に応じて車輪
を転舵させ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車速センサの出力信号に応じて変
化させる伝達比可変手段が介設された自動車のステアリ
ング装置であって、お記車速センサの故障を検出する故
障検出手段と、該故障検出手段が車速センサの故障を検
出した時に上記伝達比を予め定められた設定値に固定さ
せると共に、その設定値への移行を高速域での車速セン
サ故障時と低速域での車速センサ故障時とでその故障検
出時から上記設定値に固定されるまでの時間を異ならせ
て行わせる制御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。