JPH0674053B2 - 自動車のステアリング装置 - Google Patents

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い。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、或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、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
ーリと両プーリ間に巻き掛けられたＶ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ほど大きくなり、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になる。

（発明が解決しようとする課題） 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及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。

（課題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量をステアリングギヤ装置を介
して車輪に伝達する操舵量伝達経路中に、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、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し、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
うに構成されているので、ハンドル舵角の小舵角時、車
速変化に対する伝達比変化の変化率が大きくなってその
応答性が高く保たれ、このことで、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変化率が小さく
なってその応答性が相対的に低く保たれ、このことで、
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、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る。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θ_Ｈ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とを備えている。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14,1
5間に両ギヤ14,15とそれぞれ噛み合うように等角度間隔
で配意された例えば３個のプラネタリピニオン16,16,…
とを有し、上記ピニオン16,16,…は上記入力軸12上に回
転自在に外嵌合したピニオンキャリア18にピニオン軸1
7,17,…を介して担持されている。また、上記ピニオン
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
たピニオン21が噛み合わされている。そして、ステッピ
ングモータ20の回転によりピニオンキャリア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
リピニオン16,16,…をサンギヤ14とリングギヤ15との間
で転動させながら移動させ、このピニオン16,16,…の移
動によりハンドル軸２ないしサンギヤ14からリングギヤ
15及び中間軸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θ_Ｈに対する車輪舵角θ_Ｗ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30には
上記ステアリングハンドル１のハンドル舵角θ_Ｈを検出
する舵角検出手段としての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及
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及び車速Ｖを、ハンドル舵角θ_Ｈに対する車輪舵角
θ_Ｗ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ップと照合比
較して、伝達比可変手段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の目標制御量（回転角）θ_Ｍ＝ｆ（θ_Ｈ,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θ_Ｍ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とを有してい
る。このコントローラ30の構成により、伝達比可変手段
９のステッピングモータ20を車速Ｖ及びハンドル舵角θ
_Ｈ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_Ｍを車速Ｖ及びハンドル舵角θ_Ｈ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及び車
速センサ32でそれぞれ検出された実際のハンドル舵角θ
_Ｈ及び車速Ｖに対応するモータ駆動速度_Ｍを演算し、
そのモータ駆動速度_Ｍ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θ_Ｈ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θ_Ｈ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θ_Ｈ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の回転によりピニオン21及びセクタギヤ19
を介して遊星歯車機構13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、上記伝達比可変手段９で
は、サンギヤ14がハンドル１の舵角θ_Ｈに比例した角度
だけ回転すると同時に、ピニオンキャリア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及びそれと一体の中間軸４は上記
ハンドル舵角θ_Ｈ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より、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θ_Ｈに対する車輪舵角θ_Ｗの伝達比Ｒがハンド
ル舵角θ_Ｈ及び車速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θ_Ｈの変化に応じて変化
し、ハンドル舵角θ_Ｈ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θ_Ｈ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θ_Ｈ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。

（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
角に応じて変化させ、ハンドル舵角が増大するほど車速
変化に対する伝達比の変化率を小さくして応答性を低く
す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図は伝達比可変手段の
構成を示す断面図、第３図及び第４図はそれぞれ第２図
のIII−III線及びIV−IV線における断面図、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……伝達比可変手段、13……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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 真樹 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−167372（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングハンドルの操舵量をステアリ
   ングギヤ装置を介して車輪に伝達する操舵量伝達経路中
   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。