JP2005199849A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置のコンパクト化を図りつつワイヤーに張力を付加するとともに、その張力を調整できるステアバイワイヤータイプの車両用操舵装置の提供を図る。
【解決手段】 ステアリングホイール１１の操舵量を電気的駆動手段１５を介して操舵輪１３に伝達するとともに、ステアリングホイール１１側に設けた第１プーリ３０と操舵輪１３の駆動側に設けた第２プーリ３１にプシュプル式のワイヤー３３の各端部を巻回し、第１プーリ３０を周方向に複数に分割形成し、それぞれの分割部分３０ａ，３０ａ…を半径方向に移動制御してプーリ３０のワイヤー巻回径を変化させ、このプーリ３０の径変化によりワイヤー３３の張力を調整する張力調整手段３７を設けたことにより、張力調整部分をプーリ３０と同軸上に配置してコンパクト化を図るとともに、分割したプーリのワイヤー巻回径を調節してワイヤーの張力を精度良く調整できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステアリングホイールの操舵量を電気的駆動手段を介して操舵輪に伝達するステアバイワイヤータイプの車両用操舵装置に関する。

一般に車両の操舵装置はステアリングホイールの操舵量をステアリングシャフトを介してステアリングギアボックスから操舵輪に伝達するが、近年ではステアリングシャフトを介した操舵量の機械式伝達手段を用いることなく、電気的駆動手段を用いてステアリングホイールのレイアウトの自由度の拡大を図るとともに、操舵輪側からの振動や衝撃がステアリングホイールに伝達されないようにしたステアバイワイヤータイプの操舵装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この場合、ステアリングホイールの操舵量はボーデンケーブル等のワイヤーおよび電気的駆動手段であるパワーステアリング用モータを介してステアリングギアボックスに伝達されて操舵輪を転舵するようになっており、このとき、操舵輪が路面から受ける抵抗による反力は前記ワイヤーを介してステアリングホイールに入力される。

また、ワイヤーを介して操舵輪の操舵反力をステアリングホイールに入力する際、ワイヤーの張力をポテンショメータによって検出し、このポテンショメータの検出値に基づいて操舵トルクを算出するようになっている。
特開平１０−３１００６８号公報（第３頁、第１図）

しかしながら、かかる従来のステアバイワイヤータイプの操舵装置では、ワイヤーの張力をポテンショメータで検出するようになっているが、このポテンショメータはワイヤーの張力を十分に検出される位置、つまり、ワイヤーを巻回するプーリから離れた部分に配置して、ワイヤーを配索方向の直角方向に押しつけてワイヤーをく字状に折曲させてある。

従って、前記ワイヤーの張力が小さい場合はく字状の折曲量が大きくなる一方、張力が大きくなるに従ってその折曲量が小さくなってポテンショメータを回転させ、この回転量で張力を検出することになる。

ところで、前記ポテンショメータはワイヤーをく字状に押しつけた際に、ワイヤーに張力を負荷するようになっており、このようにワイヤーに張力を負荷することによりプーリの巻回部分の滑りを防止することができる。

しかし、このようにワイヤーの張力を負荷する手段として用いたポテンショメータは、プーリから離れた部位に配置せざるを得ないため、装置のコンパクト化を達成し辛くなってしまうとともに、ワイヤーに負荷する張力はポテンショメータの押しつけ力によって決定され、その張力を調整することができない構造となっていた。

そこで、本発明は装置のコンパクト化を図りつつワイヤーに張力を付加するとともに、その張力を調整できるようにしたステアバイワイヤータイプの車両用操舵装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用操舵装置は、ステアリングホイールの操舵量を電気的駆動手段等の間接駆動手段を介して操舵輪に伝達するとともに、ステアリングホイール側に設けた第１プーリと操舵輪の駆動側に設けた第２プーリとを備え、これら両プーリにプシュプル式のワイヤーの各端部を巻回してあり、前記第１プーリまたは前記第２プーリの少なくとも一方を周方向に複数に分割形成し、それぞれの分割部分を半径方向に移動制御してプーリのワイヤー巻回径を変化させ、このプーリの径変化によりワイヤーの張力を調整する張力調整手段を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、張力調整手段はワイヤーを巻回するプーリを周方向に分割して、このプーリ自体でワイヤーの張力を調整できるようにしたので、ワイヤーの張力調整部分をプーリと同軸上に配置できるようになり、コンパクト化を図って装置の小型化を達成できるとともに、分割したプーリのワイヤー巻回径を調節することによりワイヤーの張力を精度良く調整することができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図８は本発明の車両用操舵装置の一実施形態を示し、図１は操舵装置の全体構造を示す斜視図、図２は図１中Ａ部の要部を断面とした拡大平面図、図３は図２中Ｂ部の拡大断面図、図４は通常使用状態のプーリの拡大斜視図、図５は分割状態にあるプーリの拡大斜視図、図６はプーリに設けたクラッチ部分を示す拡大斜視図、図７はクラッチの切断および接続の状態を（ａ），（ｂ）に示す要部断面図、図８は図６中矢視Ｃから見た端面図である。

本実施形態の車両用操舵装置１０は、図１に示すように、ステアリングホイール１１の回転軸１２と操舵輪１３の駆動機構１４とを分離し、ステアリングホイール１１の操舵量を間接駆動手段としての電気的駆動手段１５を介して操舵輪１３に伝達するようにしてある。

電気的駆動手段１５は、前記駆動機構１４内に組み込んだ図外の操舵用モータを備え、この操舵用モータは前記回転軸１２に設けたトルクセンサ１６やロータリーエンコーダ１７の検出信号を、インタフェース１８を介して導入した制御回路１９で演算し、この制御回路１９から駆動回路２０を介して出力した駆動信号で操舵用モータを駆動し、この操舵用モータの駆動により駆動機構１４のラック軸２１が車幅方向に移動して操舵輪１３を転舵するようになっている。

また、前記駆動機構１４に連動する出力軸２２には、回転量および回転方向を検出するロータリーエンコーダ２３を設けてあるとともに、前記ラック軸２１には軸方向の移動量を検出するストロークセンサ２４を設けてあり、これらロータリーエンコーダ２３およびストロークセンサ２４の検出信号は前記インタフェース１８を介して前記制御回路１９に出力される。

前記回転軸１２には反力発生用のモータ２５を設けてあり、この反力発生モータ２５には前記制御回路１９で演算した作動信号が駆動回路２６を介して入力され、操舵輪１３の転舵に伴う反力をステアリングホイール１１に付与するようになっている。

また、前記回転軸１２には第１プーリ３０を設けるとともに、前記駆動機構１４に連動する出力軸２２には第２プーリ３１を設け、これら両プーリ３０，３１に各端部を巻回したプシュプル式のワイヤー３３を介して操舵輪１３の反力をステアリングホイール１１に入力するようになっている。

ワイヤー３３は、図３に示すように、可撓性のインナケーブル３３ａと、このインナケーブル３３ａを移動自在に収納する可撓性のアウタチューブ３３ｂとで構成してあり、アウタチューブ３３ｂの各端部を前記第１プーリ３０および前記第２プーリ３１のハウジング３４（図３，図４参照）に固定した状態で、インナケーブル３３ａの各端部を前記第１プーリ３０および前記第２プーリ３１に巻回してある。

前記第１プーリ３０および第２プーリ３１の外周には、例えば図３に第１プーリ３０で示すように、インナケーブル３３ａを周回案内するための螺旋状の巻回溝３５を形成してある。

また、前記ワイヤー３３は図示省略したが２本が設けられ、それぞれの各端部は前記被動側，第２プーリ３０，３１に互いに逆方向に複数回巻回され、ステアリングホイール１１の回転に伴って一方のインナケーブル３３ａが巻き取られる一方、他方のインナケーブル３３ａが巻き戻されるようになっている。

ここで、本実施形態では図５に示すように、前記第１プーリ３０を周方向に複数に分割形成し、それぞれの分割部分３０ａ，３０ａ…を半径方向に移動制御してプーリ３０のワイヤー巻回径を変化させ、このプーリ３０の径変化によりインナケーブル３３ａの張力を調整する張力調整手段３７を設けてある。

張力調整手段３７は、前記第１プーリ３０の各分割部分３０ａ，３０ａ…の中心部に摺動自在に密接嵌合したテーパ軸３８を備え、このテーパ軸３８の軸方向移動により第１プーリ３０を径変化させるようになっている。

また、前記テーパ軸３８は、図３に示すように、ステアリングホイール１１に連結したドライブプレート４０と前記テーパ軸３８に連結したドリブンプレート４１とを対向配置した電磁クラッチ４２を介して軸方向移動させてある。

即ち、前記電磁クラッチ４２は、前記ドライブプレート４０および前記ドリブンプレート４１をテーパ軸３８に対して同軸配置し、ドライブプレート４０のドリブンプレート４１とは反対側（図３中下側）に配置したソレノイドコイル４３を励磁することにより、ドリブンプレート４１はテーパ軸３８とともにドライブプレート４０方向に移動する。

このとき、テーパ軸３８の上・下テーパ部３８ａ，３８ｂにより、前記第１プーリ３０の各分割部分３０ａ，３０ａ…を外径方向に押し出し、第１プーリ３０の外径を拡径するようになっている。

また、前記ドリブンプレート４１には、図７に示すように、弾発力をもって出没自在に突出する出没部材４４を設け、図７に示すように、この出没部材４４を電磁クラッチ４２の作動時に相手側のドライブプレート４０に形成した係合穴４５に係合させるようになっている。

前記出没部材４４の弾発力は、この出没部材４４の突出を抑制する引張りスプリング４４ａによって付与してあり、また、出没部材４４は鉄などの感磁性体によって形成し、前記ソレノイドコイル４３が励磁されることにより突出して前記係合穴４５に係合し、第１プーリ３０の回転をステアリングホイール１１に伝達する。

前記出没部材４４および前記係合穴４５は、図８に示すように、ドリブンプレート４１およびドライブプレート４０の周方向にそれぞれ等間隔をもって複数設けてある。

このとき、前記係合穴４５は出没部材４４よりもステアリングホイール１１の遊び分だけ周方向に大きく形成してある。

前記ソレノイドコイル４３が励磁されて電磁クラッチ４２が接続されることにより、張力調整手段３７が作動されることになる。

ところで、本実施形態では前記電磁クラッチ４２は、電気的駆動手段１５の失陥、つまり、トルクセンサ１６，ロータリーエンコーダ１７，インターフェース１８，制御回路１９，駆動回路２０，ロータリーエンコーダ２３，ストロークセンサ２４，反力発生モータ２５，駆動回路２６等の不良、およびそれらの配線の断線などにより作動し、操舵輪１３の操舵反力をワイヤー３３を介してステアリングホイール１１に機械的に伝達するようになっている。

従って、前記電気的駆動手段１５の正常作動時、つまり、通常運転時は電磁クラッチ４２を切断して、張力調整手段３７が作動しないようになっており、このため、本実施形態ではワイヤー３３のインナケーブル３３ａを、電気的駆動手段１５の正常作動時は第１プーリ３０に弛み状態で巻回し、電気的駆動手段１５の異常時に張力調整手段３７を作動してインナケーブル３３ａの張力を調整するようになっている。

また、通常運転時は、ワイヤー３３はインナケーブル３３ａがアウターチューブ３３ｂとの摺動抵抗を極力減ずる程度まで弛んだ状態で組み付けてあり、駆動機構１４内の操舵用モータの出力が前記ワイヤー３３部分で損失することを低減し、この操舵用モータの駆動力が効率良くラック軸２１に伝達できるようにしてある。

このとき、前記第１プーリ３０は、インナケーブル３３ａの巻回溝３５をインナケーブル３３ａの弛み状態で十分にガイドできるように深く形成してある。

以上の構成により本実施形態の車両用操舵装置１０によれば、通常の運転時はステアリングホイール１１の操舵量をトルクセンサ１６，ロータリーエンコーダ１７で検出し、制御回路１９から駆動機構１４内の操舵用モータを駆動して操舵輪１３を転舵するとともに、ステアリングホイール１１には反力発生モータ２５から操舵反力が入力される。

そして、電気的駆動手段１５が失陥した場合には、電磁クラッチ４２を接続して第１プーリ３０をステアリングホイール１１の回転軸１２に連結することにより、第１プーリ３０と第２プーリ３１とに巻回したワイヤー３３を介してステアリングホイール１１の操舵量を駆動機構１４に伝達し、操舵輪１３を転舵することができる。

このとき、操舵輪１３が路面から受ける操舵反力は、前記ワイヤー３３を介してステアリングホイール１１に入力されることになり、このときに入力される反力はワイヤー３３の張力調整手段３７によって制御されることになる。

本実施形態では前記張力調整手段３７は、ワイヤー３３を巻回する第１プーリ３０を周方向に分割して、このプーリ３３自体でインナケーブル３３ａの張力を調整できるようにしたので、ワイヤー３３の張力調整部分を第１プーリ３０と同軸上に配置できるようになり、コンパクト化を図って装置の小型化を達成できるとともに、分割したプーリ３３のワイヤー巻回径を調節することによりワイヤー３３の張力を精度良く調整することができる。

また、前記張力調整手段３７は、プーリ３０の各分割部分３０ａ，３０ａ…の中心部に摺動自在に密接嵌合したテーパ軸３８を備え、このテーパ軸３８の軸方向移動によりプーリ３０を径変化させるようにしたので、張力調整手段３７の更なるコンパクト化を図りつつプーリ３３を精度良く径変化させることができる。

更に、前記テーパ軸３８は、ステアリングホイール１１に連結したドライブプレート４０と前記テーパ軸３８に連結したドリブンプレート４１とを面方向に対向配置した電磁クラッチ４２を介して軸方向移動するようにしてあり、ドリブンプレート４１はワイヤー３３の張力と励磁されたソレノイドコイル４３の電磁力とが釣り合う位置までドライブプレート４０側に移動することになる。

このとき、それらドライブプレート４０とドリブンプレート４１とが釣り合う位置、つまり、ワイヤー３３の張力調整が完了する位置は必ずしも一定ではなく、張力調整のためのテーパ軸３８の移動が前記両プレート４０，４１同士が接合しない状態で完了される場合がある。

ここで、ドライブプレート４０に弾発力をもって出没自在に突出する出没部材４４を設け、この出没部材４４を電磁クラッチ４２の作動時に相手側に形成した係合穴４５に係合させるようになっているので、ドライブプレート４０とドリブンプレート４１とが未接合状態であっても、係合穴４５に係合した出没部材４４を介して両プレート４０，４１間に操舵力を確実に伝達することができる。

また、ワイヤー３３は、電気的駆動手段１５の正常作動時は第１プーリ３０に弛み状態で巻回し、電気的駆動手段１５の異常時に張力調整手段３７を作動してワイヤー３３の張力調整するようにしたので、通常時にはインナケーブル３３ａの張力を弛めた状態を保持できるので、ワイヤー３３の伝達系の摩擦による損失を低減できるため、駆動機構１４の操舵用モータの出力を効率良くラック軸２１に伝達することができる。

更に、第１プーリ３０は、インナケーブル３３ａの巻回溝３５をワイヤー３３の弛み状態で十分にガイドできるように深く形成してあるので、通常運転状態で弛んだワイヤー３３は、電気的駆動手段１５の失陥時に張力調整手段３７を作動する際にインナケーブル３３ａを前記巻回溝３５から外れることなく巻き付けることができ、ワイヤー３３の張力調整を正常に行うことができる。

ところで、本発明の車両用操舵装置は前記実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができ、例えば、張力調整手段３７を第１プーリ３０に設けることなく、第２プーリ３１またはこれら両プーリ３０，３１に設けてワイヤー３３の張力調整を行うようにすることもできる。

本発明の一実施形態における操舵装置の全体構造を示す斜視図である。 図１中Ａ部の要部を断面とした拡大平面図である。 図２中Ｂ部の拡大断面図である。 本発明の一実施形態における通常使用状態のプーリの拡大斜視図である。 本発明の一実施形態における分割状態にあるプーリの拡大斜視図である。 本発明の一実施形態におけるプーリに設けたクラッチ部分を示す拡大斜視図である。 本発明の一実施形態におけるクラッチの切断および接続の状態を（ａ），（ｂ）に示す要部断面図である。 図６中矢視Ｃから見た端面図である。

符号の説明

１０ 車両用操舵装置
１１ ステアリングホイール
１３ 操舵輪
１４ 駆動機構
１５ 電気的駆動手段（間接駆動手段）
３０ 第１プーリ
３０ａ 分割部分
３１ 第２プーリ
３３ ワイヤー
３３ａ インナケーブル
３３ｂ アウタチューブ
３５ 巻回溝
３７ 張力調整手段
３８ テーパ軸
４０ ドライブプレート
４１ ドリブンプレート
４２ 電磁クラッチ
４４ 出没部材
４５ 係合穴

Claims (5)

1. ステアリングホイールの操舵量を電気的駆動手段等の間接駆動手段を介して操舵輪に伝達するとともに、
   ステアリングホイール側に設けた第１プーリと操舵輪の駆動側に設けた第２プーリとを備え、これら両プーリにプシュプル式のワイヤーの各端部を巻回したステアバイワイヤータイプの車両用操舵装置において、
   前記第１プーリまたは前記第２プーリの少なくとも一方を周方向に複数に分割形成し、それぞれの分割部分を半径方向に移動制御してプーリのワイヤー巻回径を変化させ、このプーリの径変化によりワイヤーの張力を調整する張力調整手段を設けたことを特徴とする車両用操舵装置。
2. 張力調整手段は、プーリの各分割部分の中心部に摺動自在に密接嵌合したテーパ軸を備え、このテーパ軸の軸方向移動によりプーリを径変化させることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. テーパ軸は、ステアリングホイールに連結したドライブプレートと前記テーパ軸に連結したドリブンプレートとを面方向に対向配置した電磁クラッチを介して軸方向移動させるとともに、ドライブプレートまたはドリブンプレートの一方に弾発力をもって出没自在に突出する出没部材を設け、この出没部材を電磁クラッチの作動時に相手側に形成した係合穴に係合させることを特徴とする請求項２に記載の車両用操舵装置。
4. ワイヤーは、電気的駆動手段の正常作動時はプーリに弛み状態で巻回し、電気的駆動手段の異常時に張力調整手段を作動してワイヤーの張力調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用操舵装置。
5. プーリは、ワイヤーの巻回溝をワイヤーの弛み状態で十分にガイドできるように深く形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用操舵装置。

Images