JP2005219690A - ケーブル式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケーブル式ステアリング装置の舵角比を簡単な構造で変更可能にする。
【解決手段】 駆動プーリにトルクを入力可能な操舵反力付加用モータ１７と従動プーリにトルクを入力可能なパワーステアリング用モータ２４とを相互に逆方向に駆動して張り側のケーブル５，６の張力を増減することで、そのケーブル５，６の伸び量を変化させて舵角比を任意に変更することができ、その際にパワーステアリング用モータ２４および操舵反力付加用モータ１７のトルクの差分および方向を変化させることで、ドライバーのステアリング操作をアシストするアシストトルクとドライバーがステアリングハンドル１から受ける操舵反力とを制御して操舵フィーリングの変化を防止することができる。しかも通常のケーブル式ステアリング装置が操舵反力付加用モータ１７を付加するだけの簡単な構造であるため、コストアップを最小限に抑えることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステアリングハンドルに接続された駆動プーリと、ステアリングギヤボックスに接続された従動プーリと、駆動プーリおよび従動プーリに巻き掛けられたケーブルとを備えたケーブル式ステアリング装置に関する。

かかるケーブル式ステアリング装置において、従動プーリとステアリングギヤボックスとの間に舵角比可変機構を配置し、その入力軸および出力軸間の偏心量をアクチュエータで変更することで、舵角比（ステアリングハンドルの操舵角／車輪の転舵角）を任意に変更可能にしたものが、下記特許文献１により公知である。
特開２００３−２７６６１７号公報

ところで上記従来のものは、入力軸および出力軸間の偏心量をアクチュエータで変更する舵角比可変機構の構造が極めて複雑であり、多くの部品点数を必要とするためにコストアップの要因となる問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ケーブル式ステアリング装置の舵角比を簡単な構造で変更可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ステアリングハンドルに接続された駆動プーリと、ステアリングギヤボックスに接続された従動プーリと、駆動プーリおよび従動プーリに巻き掛けられたケーブルと、駆動プーリにトルクを入力可能な第１アクチュエータと、従動プーリにトルクを入力可能な第２アクチュエータとを備えたケーブル式ステアリング装置において、ステアリングハンドルの操作時に、第１、第２アクチュエータを相互に逆方向に駆動してケーブルの張力を制御することを特徴とするケーブル式ステアリング装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、ステアリングハンドルに接続された駆動プーリと、ステアリングギヤボックスに接続された従動プーリと、駆動プーリおよび従動プーリに巻き掛けられたケーブルとを備えたケーブル式ステアリング装置において、ケーブルはアウターチューブの内部にインナーケーブルを摺動自在に収納してなり、インナーケーブルはプリロードを付与しない金属縒り線で構成されたことを特徴とするケーブル式ステアリング装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、ステアリングハンドルに接続された駆動プーリと、ステアリングギヤボックスに接続された従動プーリと、駆動プーリおよび従動プーリに巻き掛けられたケーブルとを備えたケーブル式ステアリング装置において、ケーブルはステアリングハンドルの非操作時に弛みを有することを特徴とするケーブル式ステアリング装置が提案される。

尚、実施例のボーデンケーブル５，６は本発明のケーブルに対応し、実施例の操舵反力付加用モータ１７は本発明の第１アクチュエータに対応し、実施例パワーステアリング用モータ２４は本発明の第２アクチュエータに対応する。

請求項１の構成によれば、駆動プーリにトルクを入力可能な第１アクチュエータと従動プーリにトルクを入力可能な第２アクチュエータとを相互に逆方向に駆動して張り側のケーブルの張力を増減することで、そのケーブルの伸び量を変化させて舵角比を任意に変更することができる。その際に第１、第２アクチュエータのトルクの差分および方向を変化させることで、ドライバーのステアリング操作をアシストするアシストトルクとドライバーがステアリングハンドルから受ける操舵反力とを制御して操舵フィーリングの変化を防止することができる。しかも通常のケーブル式ステアリング装置に第１アクチュエータを付加するだけの簡単な構造であるため、コストアップを最小限に抑えることができる。

請求項２の構成によれば、ケーブル式ステアリング装置の駆動プーリおよび従動プーリに巻き掛けられたケーブルをアウターチューブおよびインナーケーブルで構成し、そのインナーケーブルをプリロードを付与しない金属縒り線で構成したので、ステアリングハンドルがニュートラル近傍にあって操舵角が小さい状態では、インナーケーブルが伸び易いためにステアリングハンドルの操作がステアリングギヤボックスに伝達され難くなってセンターダルの操舵特性が得られ、またステアリングハンドルが回転端近傍にあって操舵角が大きい状態では、インナーケーブルが伸び難くなるためにステアリングハンドルの操作がステアリングギヤボックスに伝達され易くなってエンドクイックの操舵特性が得られる。しかもインナーケーブルのプリロードを無くすだけの簡単な構造なので、極めて低コストで実現可能である。

請求項３の構成によれば、ケーブル式ステアリング装置の駆動プーリおよび従動プーリに巻き掛けられたケーブルがステアリングハンドルの非操作時に弛みを有するので、ステアリングハンドルがニュートラル近傍にあってケーブルが弛んでいる間は、ステアリングハンドルの操作がステアリングギヤボックスに伝達され難くなってセンターダルの操舵特性が得られ、またステアリングハンドルが回転してケーブルの弛みが消滅すると、ステアリングハンドルの操作がステアリングギヤボックスに伝達され易くなってエンドクイックの操舵特性が得られる。しかもインナーケーブルに緩みを与えるだけの簡単な構造なので、極めて低コストで実現可能である。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の第１実施例を示すもので、図１はケーブル式ステアリング装置の全体斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図１の５−５線拡大断面図である。

図１に示すように、自動車のステアリングハンドル１の前方に設けた駆動プーリハウジング２と、ステアリングギヤボックス３の上方に設けた従動プーリハウジング４とが、２本のボーデンケーブル５，６によって接続される。ステアリングギヤボックス３の両端部から車体左右方向に延びるタイロッド７Ｌ，７Ｒが、左右の車輪ＷＬ，ＷＲを支持するナックル（図示せず）に接続される。

図２〜図４に示すように、ステアリングハンドル１のボス部８にナット９で固定された回転軸１０ｄｒが駆動プーリハウジング２に回転自在に支持されており、この回転軸１０ｄｒに駆動プーリ１１ｄｒが固定される。２本のボーデンケーブル５，６はアウターチューブ５ｏ，６ｏと、その内部に摺動自在に収納されるインナーケーブル５ｉ，６ｉとから構成される。駆動プーリ１１ｄｒの外周面には１本のプーリ溝１１ａが螺旋状に形成され、また両端面にはプーリ溝１１ａの両端に連なる渦巻き状のケーブル案内溝１１ｂ，１１ｂと、このケーブル案内溝１１ｂ，１１ｂに連なるピン孔１１ｃ，１１ｃとが形成される。

各ボーデンケーブル５，６のインナーケーブル５ｉ，６ｉは、それらの一端に固定したピン１２，１２を駆動プーリ１１ｄｒのピン孔１１ｃ，１１ｃに圧入した後に、ケーブル案内溝１１ｂ，１１ｂからプーリ溝１１ａに巻き付けられて駆動プーリ１１ｄｒの直径方向両端部から略同方向に引き出される。

駆動プーリ１１ｄｒの回転軸１０ｄｒにウオームホイール１３が固定されており、駆動プーリハウジング２に一対のボールベアリング１４，１４で支持した駆動軸１５に一体に形成したウオーム１６がウオームホイール１３に噛合する。駆動プーリハウジング２に設けたモータ支持部２ａに操舵反力付加用モータ１７がボルト１８…で固定されており、操舵反力付加用モータ１７の出力軸１９と駆動軸１５とがトルクリミッタ２０を介して結合される。

図１および図５に示すように、従動プーリハウジング４に回転自在に支持された回転軸１０ｄｎに従動プーリ１１ｄｎが固定される。従動プーリ１１ｄｎに対する両インナーケーブル５ｉ，６ｉの巻き付き構造および固定構造は、図２および図３で説明した駆動プーリ１１ｄｒのそれと同一であり、両インナーケーブル５ｉ，６ｉの他端に固定したピン１２，１２は従動プーリ１１ｄｎのピン孔１１ｃ，１１ｃに圧入され、そのピン１２，１２に連なるインナーケーブル５ｉ，６ｉは従動プーリ１１ｄｎの端面に形成した渦巻き状のケーブル案内溝１１ｂ，１１ｂと、従動プーリ１１ｄｎの外周面に形成した螺旋状のプーリ溝１１ａとに巻き付けられる。

従動プーリハウジング４からステアリングギヤボックス３の内部に突出する回転軸１０ｄｎの先端にピニオン２１が設けられており、このピニオン２１がステアリングギヤボックス３の内部に左右摺動自在に支持されたステアリングロッド２２に形成したラック２３に噛み合っている。従動プーリハウジング４にパワーステアリング用モータ２４が支持されており、従動プーリハウジング４の内部で出力軸２５に設けたウオーム２６が回転軸１０ｄｎに設けたウオームホイール２７に噛み合っている。従って、パワーステアリング用モータ２４のトルクはウオーム２６およびウオームホイール２７を介して回転軸１０ｄｎに伝達される。

図１に戻り、電子制御ユニットＵには操舵トルクセンサＳａで検出した操舵トルクＴと、操舵角センサＳｂで検出した操舵角δと、車速センサＳｃで検出した車速Ｖとが入力され、電子制御ユニットＵは操舵トルクＴ、操舵角δおよび車速Ｖに応じてパワーステアリング用モータ２４および操舵反力付加用モータ１７の作動を制御する。

次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。

車両を旋回させるべくステアリングハンドル１を操作し、例えば回転軸１０ｄｒを図３のＡ方向に回転させると、駆動プーリ１１ｄｒに巻き付けられたボーデンケーブル５，６の一方のインナーケーブル６ｉが引かれ、他方のインナーケーブル５ｉが弛められることにより、駆動プーリ１１ｄｒの回転が従動プーリ１１ｄｎに伝達される。その結果、図５に示す従動プーリ１１ｄｎの回転軸１０ｄｎが回転し、ステアリングギヤボックス３内のピニオン２１、ラック２３およびスアリングロッド２２を介して車輪ＷＬ，ＷＲに操舵トルクが伝達される。

このとき、操舵トルクセンサＳａで検出した操舵トルクＴおよび車速センサＳｃで検出車速Ｖをパラメータとするマップに基づいてパワーステアリング用モータ２４の駆動力を制御することで、ドライバーのステアリング操作がアシストされる。具体的には、車速センサＳｃで検出した車速Ｖが大きいときにはパワーステアリング用モータ２４の駆動力を減少させてドライバーによるステアリング操作を重くし、逆に車速Ｖが小さいときにはパワーステアリング用モータ２４の駆動力を増加させてドライバーによるステアリング操作を軽くし、車速に応じた操舵フィーリングが得られるようになっている。

更に、ステアリングハンドル１のニュートラル近傍では利きが鈍く、ステアリングハンドル１の左右の回転端近傍では利きが鋭くなるような操舵特性（センターダル・エンドクイック）が得られるように、操舵角センサＳｂで検出した操舵角δに基づいてパワーステアリング用モータ２４および操舵反力付加用モータ１７の作動を相互に連携させる舵角比可変制御が行われる。

上述した舵角比可変制御は、ボーデンケーブル５，６のインナーケーブル５ｉ，６ｉに積極的に張力を加えて伸び量を制御することで行われる。即ち、ステアリングハンドル１のニュートラル近傍ではボーデンケーブル５，６の張り側の張力を増加させて伸びを促進することで、駆動プーリ１１ｄｒの回転が従動プーリ１１ｄｎに伝わり難くしてセンターダルの特性を得るとともに、ステアリングハンドル１の回転端近傍ではボーデンケーブル５，６の張り側の張力を減少させて伸びを抑制させることで、駆動プーリ１１ｄｒの回転が従動プーリ１１ｄｎに伝わり易くしてエンドクイックの特性を得ることができる。

ボーデンケーブル５，６の張り側の張力を増加させて伸びを促進するには、パワーステアリング用モータ２４および操舵反力付加用モータ１７を相互に逆方向に駆動して張り側のボーデンケーブル５，６を牽引すれば良く、パワーステアリング用モータ２４および操舵反力付加用モータ１７の出力トルクを増加させることで前記張り側の張力を任意に増加させることができる。このとき、パワーステアリング用モータ２４および操舵反力付加用モータ１７の出力トルクの大きさに差を持たせ、その差に相当するトルクがパワーステアリング用モータ２４が本来発生すべきアシストトルクに一致するようにすれば、ドライバーが受ける操舵反力を何ら変化させることなく、ボーデンケーブル５，６の張り側の張力を増加させて伸びを促進し、センターダルの特性を得ることができる。

逆に、ボーデンケーブル５，６の張り側の張力を減少させて伸びを抑制するには、パワーステアリング用モータ２４および操舵反力付加用モータ１７を相互に逆方向に駆動して張り側のボーデンケーブル５，６を圧縮すれば良く、パワーステアリング用モータ２４および操舵反力付加用モータ１７の出力トルクを増加させることで前記張り側の張力を任意に減少させることができる。このとき、パワーステアリング用モータ２４および操舵反力付加用モータ１７の出力トルクの大きさに差を持たせ、その差に相当するトルクがパワーステアリング用モータ２４が本来発生すべきアシストトルクに一致するようにすれば、ドライバーが受ける操舵反力を何ら変化させることなく、ボーデンケーブル５，６の張り側の張力を減少させて伸びを抑制し、エンドクイックの特性を得ることができる。

以上のように、駆動プーリ１１ｄｒに接続された操舵反力付加用モータ１７と、従動プーリ１１ｄｎに接続されたパワーステアリング用モータ２４とを逆方向に駆動することでボーデンケーブル５，６の張力を任意に調整し、その伸びを促進してダルな操舵特性を与えたり、その伸びを抑制してクイックな操舵特性を与えたりすることができる。またパワーステアリング用モータ２４の出力トルクおよび操舵反力付加用モータ１７の出力トルクの差分によって通常どおりのアシストトルクを付与することができるので、ドライバーが受ける操舵フィーリングが変化することがない。しかも通常のケーブル式ステアリング装置に操舵反力付加用モータ１７を追加するだけの簡単な構造であるため、コストの増加を最小限に抑えることができる。

次に、図６および図７に基づいて本発明の第２実施例を説明する。

図６（第２実施例）および図１（第１実施例）を比較すると明らかなように、第２実施例は操舵反力付加用モータ１７および操舵角センサＳｂを備えていない。一般にボーデンケーブル５，６のインナーケーブル５ｉ，６ｉは多数本の細い金属線を縒り合わせた後に引き伸ばした縒り線（プリロード有り）で構成されるが、本実施例のインナーケーブル５ｉ，６ｉは前記金属線を単に縒り合わせただけの縒り線（プリロード無し）で構成される。そのため、プリロードを有する従来のインナーケーブル５ｉ，６ｉは張力が加わったときに伸び難い特性を有しているが、本実施例のプリロードを有さないインナーケーブル５ｉ，６ｉは張力が加わったときに伸び易い特性を有しており、かつ加わる張力が増加するに伴って伸び率が次第に減少する特性を有している。

しかして、この第２実施例によれば、ステアリングハンドル１がニュートラル近傍にあって操舵角が小さい状態では、インナーケーブル５ｉ，６ｉが伸び易いためにステアリングハンドル１の操作がステアリングギヤボックス３に伝達され難くなってセンターダルの操舵特性が得られる。またステアリングハンドル１が回転端近傍にあって操舵角が大きい状態では、インナーケーブル５ｉ，６ｉが伸び難くなるためにステアリングハンドル１の操作がステアリングギヤボックス３に伝達され易くなってエンドクイックの操舵特性が得られる。つまり図７に実線で示すように、入力角（駆動プーリ１１ｄｒの回転角）が小さいときは出力角（従動プーリ１１ｄｎの回転角）の増加率が小さく、入力角が大きくなるにつれて出力角の増加率が大きくなり、極めて簡単な構造でセンターダル・エンドクイックの操舵特性が実現される。

次に、本発明の第３実施例を説明する。第３実施例のケーブル式ステアリング装置の構成は、図１に示す第１実施例のものと同じであるが、そのボーデンケーブル５，６の組付後に、従動プーリ１１ｄｎを固定した状態で駆動プーリ１１ｄｒに大きなトルクを加えることで、インナーケーブル５ｉ，６ｉを塑性伸び変形させて初期張力がゼロの状態（インナーケーブル５ｉ，６ｉが弛んだ状態）にしたものである。

従って、ステアリングハンドル１をニュートラル位置から操作すると、張り側のインナーケーブル５ｉ，６ｉの弛みが消滅するまでの間は車輪Ｗ，Ｗは転舵されず、インナーケーブル５ｉ，６ｉの弛みが消滅した後に車輪Ｗ，Ｗが転舵されるため、極めて簡単な構造でセンターダル・エンドクイックの操舵特性が実現される。そしてステアリングハンドル１がニュートラル近傍にあってマニュアルによる転舵が行われない間、パワーステアリング用モータ２４を駆動して車輪Ｗ，Ｗを転舵するとともに操舵反力付加用モータ１７を駆動して操舵反力を発生させてステア・バイ・ワイヤ式操舵装置と同様の制御を行えば、操舵特性を更にきめ細かく制御することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、第１実施例ではセンターダル・エンドクイックの操舵特性を得ているが、センクイック・エンドダルの操舵特性や他の任意の操舵特性を得ることができる。

ケーブル式ステアリング装置の全体斜視図 図１の２−２線拡大断面図 図２の３−３線断面図 図２の４−４線断面図 図１の５−５線拡大断面図 第２実施例に係る、前記図１に対応する図 第２実施例の操舵特性を示す図

符号の説明

１ ステアリングハンドル
３ ステアリングギヤボックス
５ ボーデンケーブル（ケーブル）
５ｉ インナーケーブル
５ｏ アウターチューブ
６ ボーデンケーブル（ケーブル）
６ｉ インナーケーブル
６ｏ アウターチューブ
１１ｄｒ 駆動プーリ
１１ｄｎ 従動プーリ
１７ 操舵反力付加用モータ（第１アクチュエータ）
２４ パワーステアリング用モータ（第２アクチュエータ）

Claims (3)

1. ステアリングハンドル（１）に接続された駆動プーリ（１１ｄｒ）と、
   ステアリングギヤボックス（３）に接続された従動プーリ（１１ｄｎ）と、
   駆動プーリ（１１ｄｒ）および従動プーリ（１１ｄｎ）に巻き掛けられたケーブル（５，６）と、
   駆動プーリ（１１ｄｒ）にトルクを入力可能な第１アクチュエータ（１７）と、
   従動プーリ（１１ｄｎ）にトルクを入力可能な第２アクチュエータ（２４）と、
   を備えたケーブル式ステアリング装置において、
   ステアリングハンドル（１）の操作時に、第１、第２アクチュエータ（１７，２４）を相互に逆方向に駆動してケーブル（５，６）の張力を制御することを特徴とするケーブル式ステアリング装置。
2. ステアリングハンドル（１）に接続された駆動プーリ（１１ｄｒ）と、
   ステアリングギヤボックス（３）に接続された従動プーリ（１１ｄｎ）と、
   駆動プーリ（１１ｄｒ）および従動プーリ（１１ｄｎ）に巻き掛けられたケーブル（５，６）と、
   を備えたケーブル式ステアリング装置において、
   ケーブル（５，６）はアウターチューブ（５ｏ，５ｉ）の内部にインナーケーブル（５ｉ，６ｉ）を摺動自在に収納してなり、インナーケーブル（５ｉ，６ｉ）はプリロードを付与しない金属縒り線で構成されたことを特徴とするケーブル式ステアリング装置。
3. ステアリングハンドル（１）に接続された駆動プーリ（１１ｄｒ）と、
   ステアリングギヤボックス（３）に接続された従動プーリ（１１ｄｎ）と、
   駆動プーリ（１１ｄｒ）および従動プーリ（１１ｄｎ）に巻き掛けられたケーブル（５，６）と、
   を備えたケーブル式ステアリング装置において、
   ケーブル（５，６）はステアリングハンドル（１）の非操作時に弛みを有することを特徴とするケーブル式ステアリング装置。

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