JPS6231559A - 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〔１ツ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
ハンドル舵角に対する車輪舵角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にうに、
自動車の車速に応じて上記の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瓜感応型のステ
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プーリ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、こうしてステアリングハンドルのハンドル舵
角に対する車輪舵角の伝達比を車速等に応じて可変制御
する伝達化可変システムをパワーステアリング機構を備
えたステアリング装置に適用する場合、通常、上記伝達
比の制御特性はパワーステアリング機構の出力を考慮し
て設定される。

しかし、その場合、パワーステアリング機構が故障等に
より失陥状態になってその出力が停止すると、上記設定
された伝達比の制御特性が変化する虞れがあり、より高
度の安全性を確保する上でざらに改善の余地がある。

本１発明は上記の点に１みてなされたもので、その目的
とするところは、上記の如く、ハンドル舵角に対する車
輪舵角の伝達比を変化させるシステムをパワーステアリ
ング機構を備えたステアリング装置に適用した場合にお
いて、パワーステアリングＩＦＩＮＭの失陥時に伝達比
を一定に保ち得るようにして、ステアリング装置の安全
性を高めんとすることにある。

（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、パワーステアリング機構
を備えた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伝達比可変手段を設け、該伝達比可
変手段によりハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比を
変化させるようにする。上記伝達比可変手段は、例えば
遊星歯車機構や差動歯車機構と、該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。

そして、上記伝達比可変手段を、上記パワーステアリン
グ機構の非作動時に伝達比の変化が拘束されるように構
成する。これは、伝達比可変手段が例えば差動歯型ｎ構
と７クチユエータとで構成されている場合、該アクチュ
エータの出力１〜ルクを、パワーステアリング機構の作
動時におけるステアリングギヤ装置の駆動負荷トルクよ
りも大きくて同機構の非作動時における同駆動負荷トル
クよりも小さく設定すること等により達成される。

（作用） ゛したがって、上記の構成により、本発明では、ステア
リングギヤ装置を操舵して車輪を転舵すると、該ハンド
ルの操舵に伴ってステアリングギヤ装置のパワーステア
リング機構が作動して操舵力がアシストされながら車輪
が転舵されるとと°ｂに、伝達比可変手段の作動により
、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。

そのとき、上記伝達比可変手段は、上記パワーステアリ
ング［の非作動時に伝達比の変化が拘束されるように構
成されているので、パワーステ−アリング機構が故障等
により失陥状態になると、伝達−比可変手段の作動が阻
止され、ハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比が一定
に保たれて通常のステアリング装置７＋と同様、になり
、このことにより、パワーステアリング機構の失陥時の
安全性を向上できることになる。

（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に係る自動車のステアリング装
置の全体構成を示し、１はステアリングハンドル、３は
該ステアリングハンドル１の回転運動を車輪８，８の転
舵運動に変換するラックピニオン式のステアリングギヤ
装置であって、該ステアリグギヤ装置３は、ステアリン
グギヤボックスｂ に噛み合う車体幅方向に延びるラックとを有し、上記ビ
ニオンは第１および第２の中間’Ｎ１４．５ならびにハ
ンドル軸２を介して上記ハンドル１に連結され、一方、
ラックは各タイロッド６およびナックルアーム（図示せ
ず）を介して各車輪８に連結されている。

上記ステアリングギヤ装置３にはハンドル１がら車輪８
．８に伝達される操舵力をアシストするためのパワース
テアリング機構７が装備されている。該パワーステアリ
ング機構７は、上記ラックと一方（図では左側）のタイ
［１ツド６との間に介在された油圧式のパワーシリンダ
７ａと、上記ステアリングギヤボックス３ａに連設され
、ハンドル１の操舵に応じて油圧ポンプ（図示Ｕず）か
ら上゛記パワーシリンダ７ａへ供給される圧油の供給方
向を切り換えるとともにその圧力を制御ｌｌ　するロー
タリ式のコントロールバルブ７ｂとを備えてなり、油圧
ポンプからの圧油をハンドル１の操舵入力に応じてコン
トロールバルブ７ｂで制御しながらパワーシリンダ７ａ
に供給し、そのパワーシリンダ７ａの出力により操舵力
をアシストして車輪８．８を転舵するようになされてい
る。

また、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への伝達比Ｒを変化させ−る伝達比可変手
段９が設けられている。該伝達比可変手段９は、第２図
ないし第４図に拡大詳示するように、上記第１の中間軸
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
式の差動歯車機構１３とを備えてなる。

上記差動歯車機構１３は、上記ハンドル１側に連結され
る入力軸１２に固着された入カギＶ要素としてのサンギ
ヤ１４と、上記車輪８，８側に連結される中間軸４に固
着された出力ギヤ要素としてのリングギヤ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介在された反カギＡ７要素として
の例えば３個のプラネタリビニオン１６．１６．・・・
とからなり、該ビニオン１６，１６．・・・は上記入力
軸１２上に回転自在に外嵌合されたビニオンキャリア１
８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
Ａ７１９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２
１が噛み合わされており、ステッピングモータ２０の回
転により差動歯車機構１３の反カギＶ要素としてのプラ
ネタリビニオン１６．１６．・・・を作動制御し、つま
りビニオンキＶす７１８を入力軸１２回りに回転させて
該キ１７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′動させ、このビニオン１６．１６．・・・の転動
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および中間軸４に至る回転」を増減制御することに
より、ハンドル舵角θＨに対づる車輪舵角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は上記伝達比可変手段９のステッピングモー
タ２０に制御信号を出力してそれ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
３３には上記ステアリングハンドル１のハンドル舵角θ
Ｈを検出するハンドル舵角センサ３０と、自動車の車速
Ｖを検出する車速センサ３１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５Ｔ示するように、
上記ハンドル舵角センナ３０および車速セン１す３１に
よりそれぞれ検出されたハンドル舵角θト１および車速
Ｖを予め第６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比可変
手段９で制御すべき目標伝達比Ｒを演粋する目標伝達比
演算部３５と、該演棹部３５の出力信号に基づいてステ
ッピングモータ２ｏを、上記演界された目標伝達比Ｒに
対応する回転角に一致するように駆動するモータ駆動部
３６とからなる。そして、上記特性マツプは、図示の如
くハンドル舵角θＨに対する車輪舵角θＷの伝達比Ｒが
車速Ｖが速くなるほど大きくなるように設定されている
。

そして、本発明の特徴として、上記伝達力可変手段９に
おけるステッピングモータ２０の出力トルクは上記パワ
ーステアリング機構７の作動時におけるステアリングギ
ヤ装置３の駆動負荷トルクよりも大きく、かつパワース
テアリング機構７の非作動時にお（プる同トルクよりし
小さく設定されており、この各トルクの差異により、パ
ワーステアリング機構７の作動時には伝達比可変手段９
での伝達比Ｒの可変制御が可能であるが、パワーステア
リング機構７の非作動時には伝達比可変手段９での伝達
比Ｒの変化が拘束され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、その肋ぎはハ
ンドルＩｌ＋ｔｈ２を介して伝達比可変手段９における
入ツノ軸１２に伝達されて差動歯車機構１３のサンギｒ
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θＨ１がハンドル舵角センサ３０
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９３１によって検出され、これら両センサ３０，３１
の出力信号を受けたコントローラ３３から上記差動歯＊
ｉ構１３を作動制１ａＴｌする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２１およびセ
クタギ（７１９を介してピニオンキャリア１８が回転駆
動される。すなわち、上記差動歯車機（間１３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、ピニオンキャリア１８がコントロー
ラ３３により制御されるステッピングモータ２ｏの回転
角に応じて回転されるようになる。このため、差動歯車
機構１３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Ｏｗの伝達比
Ｒが可変制御される。

また、上記ハンドル１の操舵に連動する中間軸４．５の
回転に伴いステアリングギヤ装置３のパワーステアリン
グＩＭ４７が作動して、上記ハンドル１から車輪８．８
に至る操舵力がアシストされる。

その場合、上記ステッピングモータ２０の出力トルクは
、上記パワーステアリング機構７の作動時におけるステ
アリングギヤ装置３の駆動負荷トルクと、パワーステア
リング機構７の非作動時における同トルクとの中間域に
設定されているため、パワーステアリング機構７の作動
時には、上記ステッピングモータ２０がスムーズに作動
して、上記の如くハンドル舵角θ１（に対する車輪舵角
θＷの伝達比Ｒ／ｆｉ車速Ｖに応じて可変制御されるが
、パワーステアリング機構７が故障等により失陥したと
きには、ステアリングギヤ装置３の駆動負荷トルクがモ
ータ２０の出力トルクよりも増大するので、モータ２０
がステアリングギヤ装置３を駆動できなくなり、その結
果、伝達比可変手段９での伝達比Ｒの可変制御が不可能
となって該伝達比Ｒがパワーステアリング機構７の失陥
時の伝達比に一定に保たれ、よってステアリング装置を
通常のものと同様にｎ能させてその安全性を高めること
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
輪舵角の伝達比を変化さ・せる伝達比可変手段と、パワ
ーステアリングＩ　ｈｌとを備えた自動車のステアリン
グ装置に対し、パワーステアリング機構の非作動時に伝
達比可変手段における伝達比の変化を拘束するようにし
たことにより、パワーステアリング機構の失陥時には伝
達比可変手段を作動させずにハンドル舵゛角に対する車
輪舵角の伝達比を一定に保つことができ、よってステア
リング装置の安全性を向上させることができる。

【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■−ｒＶ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、７・・・パワーステアリング機構、８・・・
車輪、９・・・伝達比可変手段、１３・・・差動歯車機
構、１４・・・サンギヤ、１５・・・リングギＶ１１６
・・・プラネタリビニメン、１８・・・ビニオンキャリ
ア、２０、・・・ステッピングモータ、３ｏ・・・ハン
ドル舵角センサ、３１・・・車速センサ、３３・・・コ
ントローラ。

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、パワーステア
   リング機構を備えた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伝達比可変手段を設けて
   、ハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比を変化させる
   ようにした自動車のステアリング装置であつて、上記伝
   達比可変手段は、上記パワーステアリング機構の非作動
   時に伝達比の変化が拘束され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）伝達比可変手段は、ステアリングハンドル側に連
   結された入力ギヤ要素と、車輪側に連結された出力ギヤ
   要素と、上記入出力ギヤ要素間に介在される反力ギヤ要
   素とからなる差動歯車機構を備えるとともに、該差動歯
   車機構の反力ギヤ要素を作動制御するアクチュエータを
   備えてなり、上記アクチュエータの出力トルクは、パワ
   ーステアリング機構の作動時におけるステアリングギヤ
   装置の駆動負荷トルクよりも大きく、かつパーステアリ
   ング機構の非作動時におけるステアリングギヤ装置の駆
   動負荷トルクよりも小さく設定されている特許請求の範
   囲第（１）項記載の自動車のステアリング装置。