JP3715040B2 - ケーブル式ステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルに連結されたワイヤー駆動手段と車輪を操舵するギヤボックスに連結されたワイヤー従動手段とをワイヤーで接続し、ハンドルに入力される操舵トルクを前記ワイヤーを介してギヤボックスに伝達するケーブル式ステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用ステアリング装置は、上端にハンドルを有するステアリングシャフトの下端をギヤボックスに接続し、ハンドルに入力される操舵トルクをステアリングシャフトを介してギヤボックス内に設けたラックアンドピニオン機構に伝達するようになっていた。
しかしながら、ステアリングシャフトを用いてハンドルとギヤボックスとを接続すると、ギヤボックスの位置に対するハンドルの相対位置を自由に選択することが難しいため、設計自由度が大幅に制限されるばかりか、右ハンドル車と左ハンドル車とでギヤボックスを共用することができないという問題がある。しかも、路面からタイヤに入力される振動やエンジンの振動がステアリングシャフトを介してハンドルに入力されるため、その振動によって室内の静粛性や乗り心地が阻害されるという問題がある。
【０００３】
そこで、従来のステアリングシャフトに代えて、ボーデンワイヤー等のフレキシブルな伝達手段を採用したケーブル式ステアリング装置が提案されている（特開平８−２４３１号公報参照）。
【０００４】
このようにすれば、ギヤボックスの位置に対するハンドルの相対位置を自由に選択することが可能になり、しかもギヤボックスの振動がハンドルに伝達され難くなるため、上述した各問題を解消することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハンドルの回転軸に設けたプーリとギヤボックスの回転軸に設けたプーリとの間にはエンジンルームの後壁を構成する隔壁が介在するため、両プーリを接続するワイヤーを前記隔壁を貫通するように取り付ける必要があり、その組み付けが面倒であった。しかも、従来のものは車室側に設けられたハンドルのニュートラル位置とエンジンルーム側に設けられたギヤボックスのニュートラル位置とを一致させるべく、車室及びエンジンルームの両方から同時に調整する必要があり、その作業性が悪いとういう問題があった。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ハンドルとギヤボックスとを接続するワイヤーの処理を容易にするとともに、そのニュートラル位の調整を容易にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明では、ハンドルに連結されたワイヤー駆動手段と中間連動手段とが第１ワイヤーで接続され、ギヤボックスに連結されたワイヤー従動手段と中間連動手段とが第２ワイヤーで接続されるので、ハンドルの操作が第１ワイヤー、中間連動手段及び第２ワイヤーを介してギヤボックスに伝達される。第１、第２ワイヤーの組み付けがハンドル側及びギヤボックス側で別個に行えるので、ハンドル及びギヤボックス間に隔壁が存在するような場合でも、第１、第２ワイヤーの組み付けを支障なく行うことができる。
【０００７】
特に、予め中間従動プーリに第１ワイヤーの他端を接続するとともに中間駆動プーリに第２ワイヤーの他端を接続しておき、その後に中間従動プーリ及び中間駆動プーリをスプライン軸及びスプライン孔で一体に結合すればハンドル及びギヤボックス間の駆動力伝達系が確立される。
【０００８】
また請求項２に記載された発明では、中間従動プーリ及び中間駆動プーリを加熱した金属製のスプライン軸及び樹脂製のスプライン孔により結合することで、ハンドルの中立位置とギヤボックスの中立位置とが一致するように微調整を行うことができる。
【０００９】
また請求項３に記載された発明では、第１ワイヤーの変位に対する第２ワイヤーの変位が、中間従動プーリ及び中間駆動プーリの有効半径の比率によって変化するため、前記有効半径の比率を所定の設定することにより、ハンドルの操作量に対するギヤボックスの作動量を任意に変化させることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付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は車両用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１の３−３線拡大断面図、図４は図１の４−４線拡大断面図、図５は図４の５−５拡大断面図である。
【００１１】
図１に示すように、自動車のハンドル１の前方に設けた駆動プーリハウジング２と、ギヤボックス３に設けた従動プーリハウジング４とが、２本の第１ボーデンワイヤー５，６と、中間連動手段７と、２本の第２ボーデンワイヤー５′，６′とによって接続される。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８_L ，８_R が、左右の車輪Ｗ_L ，Ｗ_R を支持するナックル（図示せず）に接続される。駆動プーリハウジング２とギヤボックス３との間に、電子制御ユニットＵが設けラレル。
【００１２】
図２に示すように、駆動プーリハウジング２に回転自在に支持されてハンドル１と共に回転する回転軸１２に駆動プーリ１３が固定される。第１ボーデンワイヤー５はアウターチューブ５ｏと、その内部にスライド自在に収納されるインナーケーブル５ｉとから構成され、同様に第１ボーデンワイヤー６はアウターチューブ６ｏと、その内部にスライド自在に収納されるインナーケーブル６ｉとから構成される。
【００１３】
両インナーケーブル５ｉ，６ｉの一端は駆動プーリ１３の外周に形成した螺旋状のプーリ溝に巻き付けられて固定され、アウターチューブ５ｏ，６ｏの一端は駆動プーリハウジング２に形成された２個のケーブル挿通孔２₁ ，２₂ を貫通し、そのフランジ部５₁ ，６₁ が駆動プーリハウジング２の内面に固定される。
【００１４】
図３に示すように、ギヤボックス３は左側のモータ収納室１８と右側のラックアンドピニオン収納室１９とに分割されており、そのラックアンドピニオン収納室１９に前記従動プーリハウジング４が支持される。従動プーリハウジング４内に設けた従動プーリ２０と一体の回転軸２１がラックアンドピニオン収納室１９内に延びており、そこにピニオン２２が固定される。ギヤボックス３の内部には、両端が前記タイロッド８_L ，８_R に接続されたステアリングロッド２３が左右スライド自在に支持されており、このステアリングロッド２３に形成したラック２４に前記ピニオン２２が噛み合っている。
【００１５】
従動プーリ２０の外周に２本の第２ボーデンワイヤー５，６のインナーケーブル５ｉ，６ｉの他端が巻き付けられて固定されるとともに、アウターチューブ５ｏ，６ｏの他端が従動プーリハウジング４の適宜位置に固定される。
【００１６】
ギヤボックス３のモータ収納室１８に収納されたパワーステアリング用モータ２５は、モータ収納室１８の内周面に固定されたステータ２６と、モータ収納室１８の内周面に３個のボールベアリング２７，２８，２９を介して回転自在に支持されてステアリングロッド２３の外周に嵌まるモータ出力軸３０と、モータ出力軸３０に固着されて前記ステータ２６に対向するロータ３１とを備える。モータ出力軸３０の内周面とステアリングロッド２３の外周面との間にボールネジ機構３２が設けられており、モータ２５を駆動してモータ出力軸３０を正逆転させることにより、ステアリングロッド２３を左右方向に往復移動させる操舵アシスト力を発生させることができる。
【００１７】
図４及び図５に示すように、中間連動手段７はダッシュボードロア部材等の車体の隔壁３５を挟んで一体に結合される第１ハウジング３６及び第２ハウジング３７を備える。第１ハウジング３６には中間従動プーリ３８が第１回転軸３９により回転自在に支持されるとともに、第２ハウジング３７には前記中間従動プーリ３８と同一直径の中間駆動プーリ４０が第２回転軸４１により回転自在に支持される。
【００１８】
中間従動プーリ３８は第１回転軸３９の反対側の側面にテーパしたスプライン軸４２を備えており、このスプライン軸４２は第１ハウジング３６、隔壁３５及び第２ハウジング３７に形成した通孔４３を貫通し、中間駆動プーリ４０の第２回転軸４１の反対側の側面に形成したプライン孔４４に係合する。これにより、中間従動プーリ３８及び中間駆動プーリ４０は同軸に結合されて一体に回転する。図５から明らかなように、スプライン軸４２及びスプライン孔４４のスプライン歯は欠歯により円周方向に非対称になっており、従って中間従動プーリ３８及び中間駆動プーリ４０は必ず一定の位相で結合されるようになっている。
【００１９】
第１ボーデンワイヤー５，６は、アウターチューブ５ｏ，６ｏが第１ハウジング３６に固定され、インナーケーブル５ｉ，６ｉの他端が第１ハウジング３６の内部で中間従動プーリ３８の外周に巻き付けられて固定される。同様に、第２ボーデンワイヤー５′，６′は、アウターチューブ５ｏ，６ｏが第２ハウジング３７に固定され、インナーケーブル５ｉ，６ｉの他端が第２ハウジング３７の内部で中間駆動プーリ４０の外周に巻き付けられて固定される。
【００２０】
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。
【００２１】
例えば、車両を旋回させるべくハンドル１を回転させると、図２において回転軸１２が駆動プーリ１３と共に回転し、第１ボーデンワイヤー５のインナーケーブル５ｉが引かれ、第１ボーデンワイヤー６のインナーケーブル６ｉが弛められる。その結果、図４において中間連動手段４の中間従動プーリ３８が回転し、その回転がスプライン軸４２及びスプライン孔４４を介して中間駆動プーリ４０に伝達される。中間駆動プーリ４０の回転は第２ボーデンワイヤー５′，６′を介してギヤボックス３の従動プーリ２０に伝達され、図３において回転軸２１と一体のピニオン２２が回転してラック２４に操舵トルクが伝達される。
【００２２】
ハンドル１の操舵トルクが図示せぬ検出手段により検出されると、その操舵トルクの検出値は電子制御ユニットＵにおいて他の制御信号と共に演算処理され、その結果に基づいてパワーステアリング用モータ２５が駆動される。而して、ステアリングロッド２３がパワーステアリング用モータ２５により左右方向に駆動され、ドライバーによるハンドル１の操作がアシストされる。
【００２３】
以上説明したように、ハンドル１とギヤボックス３とを撓み易い第１ボーデンワイヤー５，６及び第２ボーデンワイヤー５′，６′で接続したので、ギヤボックス３に対してハンドル１を任意の位置に配置することが可能になり、設計自由度が大幅に向上する。これにより、例えば右ハンドル車と左ハンドル車とでギヤボックス３を共用したり、ハンドル１のチルト機構やテレスコピック機構の構造を簡略化することができる。
【００２４】
また、ハンドル１とギヤボックス３とを接続する従来のステアリングシャフトが廃止されるため、ギヤボックス３の振動やエンジンの振動がハンドル１に伝達され難くなって乗り心地が向上するだけでなく、ドライバーの足元の空間を充分に確保して居住性を高めることができ、しかも車両の衝突時にハンドル１を車体前方に向けて充分なストロークで移動させることができるので、大きな衝撃吸収効果を発揮させることができる。
【００２５】
更に、中間連動手段７の第１ハウジング３６及び第２ハウジング３７は隔壁３５を挟んで分離可能であるため、予め第１ボーデンワイヤー５，６を組み付けた中間従動プーリ３８を収納した第１ハウジング３６と、予め第２ボーデンワイヤー５′，６′を組み付けた中間駆動プーリ４０を収納した第２ハウジング３７とを、隔壁３５挟んで結合するだけで、ハンドル１とギヤボックス３との接続が完了するため、作業性が大幅に向上する。しかも、その際に中間従動プーリ３８と中間駆動プーリ４０とが結合される位相がスプライン軸４２及びスプライン孔４４によって一定に保持されるため、ハンドル１の中立位置とギヤボックス３の中立位置とがずれることがない。
【００２６】
次に、図６に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００２７】
第２実施例は中間従動プーリ３８の有効半径Ｒ₁ に対して中間駆動プーリ４０の有効半径Ｒ₂ を大きく設定したものである。これにより、第１ボーデンワイヤー５，６の変位がＲ₂ ／Ｒ₁ の比率で拡大されて第２ボーデンワイヤー５′，６′に伝達されるため、ハンドル１の操作量に対するギヤボックス３の作動量を増幅することができる。勿論、必要に応じて中間従動プーリ３８の有効半径Ｒ₁ に対して中間駆動プーリ４０の有効半径Ｒ₂ を小さく設定しても良い。
【００２８】
次に、図７に基づいて本発明の第３実施例を説明する。
【００２９】
第３実施例は中間従動プーリ３８がテーパした金属製のスプライン４２′を備えるとともに、中間駆動プーリ４０がスプライン歯を持たない樹脂製のスプライン孔４４′を備えている。ハンドル１及びギヤボックス３をそれぞれ中立位置に位置決めした状態で、加熱したスプライン軸４２′をスプライン孔４４′に圧入すれば、スプライン孔４４′が溶融してスプライン軸４２に結合される。このように中間従動プーリ３８と中間駆動プーリ４０とを任意の位相で結合できるようにすれば、ハンドル１の中立位置とギヤボックス３の中立位置とを一致させるべく微調整を行うことが可能となる。
【００３０】
次に、図８及び図９に基づいて本発明の第４実施例を説明する。
【００３１】
第４実施例は中間連動手段７の構造において第１実施例と異なっている。図８に示すように、第４実施例の中間連動手段７は、ヒンジ４５によって開閉自在に連結された第１ホルダー４６及び第２ホルダー４７を備えており、両ホルダー４６，４７は３本のボルト４８…で閉状態に固定される。
【００３２】
図９から明らかなように、第１ボーデンワイヤー６及び第２ボーデンワイヤー６′を接続する断面円形の長溝４９が両ホルダー４６，４７間に形成される。長溝４９の両端近傍には一対の環状溝４９₁ ，４９₁ が形成されており、これら環状溝４９₁ ，４９₁ に第１、第２ボーデンワイヤー６，６′のアウターチューブ６ｏ，６ｏのフランジ部６₂ ，６₂ が着脱自在に嵌め込まれる。長溝４９の中央部にはスライダー５０がスライド自在に収納されており、第１、第２ボーデンワイヤー６，６′のインナーケーブル６ｉ，６ｉの端部が前記スライダー５０に着脱自在に結合される。他の第１、第２ボーデンワイヤー５，５′も、前記第１、第２ボーデンワイヤー６，６′と同じ構造により中間連動手段７の内部で結合される。
【００３３】
この第４実施例によれば、ボルト４８…を外して第１ホルダー４６及び第２ホルダー４７をヒンジ４５回りに開くことにより、第１ボーデンワイヤー５，６及び第２ボーデンワイヤー５′，６′を容易に連結或いは連結解除することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、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。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載された発明によれば、ワイヤー駆動手段に一端を接続された第１ワイヤーの他端と、ワイヤー従動手段に一端を接続された第２ワイヤーの他端とを、ハンドル及びギヤボックス間に設けた中間連動手段を介して接続したので、第１、第２ワイヤーの組み付けがハンドル側及びギヤボックス側で別個に行えるようになり、ハンドル及びギヤボックス間に隔壁が存在する場合でも、組み付けを支障なく行うことが可能となって組付作業性が向上する。
【００３６】
特に、中間連動手段が相互に結合・分離可能な中間従動プーリ及び中間駆動プーリを備えてなり、中間従動プーリに第１ワイヤーの他端に接続し、中間駆動プーリに第２ワイヤーの他端を接続したので、予め中間従動プーリに第１ワイヤーの他端を接続し、予め中間駆動プーリに第２ワイヤーの他端を接続しておけば、中間従動プーリ及び中間駆動プーリをスプライン軸及びスプライン孔で一体に結合するだけでハンドル及びギヤボックス間の駆動力伝達系を確立することができ、組付作業性が一層向上する。
【００３７】
また請求項２に記載された発明によれば、加熱した金属製の前記スプライン軸を、樹脂製の前記スプライン孔に圧入して結合したので、中間従動プーリ及び中間駆動プーリを結合する際に、ハンドルの中立位置とギヤボックスの中立位置とが一致するように微調整を行うことができる。
【００３８】
また請求項３に記載された発明によれば、中間従動プーリの回転中心から第１ワイヤーまでの有効半径と、中間駆動プーリの回転中心から第２ワイヤーまでの有効半径とを異ならせたので、ハンドルの操作量に対するギヤボックスの作動量を任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両用ステアリング装置の全体斜視図
【図２】 図１の２−２線拡大断面図
【図３】 図１の３−３線拡大断面図
【図４】 図１の４−４線拡大断面図
【図５】 図４の５−５拡大断面図
【図６】 本発明の第２実施例に係る、前記図４に対応する図
【図７】 本発明の第３実施例に係る、中間従動プーリ及び中間駆動プーリの結合部を示す図
【図８】 本発明の第４実施例に係る車両用ステアリング装置の全体斜視図
【図９】 図８の９−９線拡大断面図
【符号の説明】
１ ハンドル
３ ギヤボックス
５ 第１ボーデンワイヤー（第１ワイヤー）
５′ 第２ボーデンワイヤー（第２ワイヤー）
６ 第１ボーデンワイヤー（第１ワイヤー）
６′ 第２ボーデンワイヤー（第２ワイヤー）
７ 中間連動手段
１３ 駆動プーリ（ワイヤー駆動手段）
２０ 従動プーリ（ワイヤー従動手段）
３８ 中間従動プーリ
４０ 中間駆動プーリ
３８ 中間軸
４２ スプライン軸
４２′ スプライン軸
４４ スプライン孔
４４′ スプライン孔
Ｒ₁ 有効半径
Ｒ₂ 有効半径

Claims (3)

1. ハンドル（１）に連結されたワイヤー駆動手段（１３）と車輪を操舵するギヤボックス（３）に連結されたワイヤー従動手段（２０）とをワイヤー（５，５′，６，６′）で接続し、ハンドル（１）に入力される操舵トルクを前記ワイヤー（５， 5′，６，６′）を介してギヤボックス（３）に伝達するケーブル式ステアリング装置であって、
   前記ワイヤー駆動手段（１３）に一端を接続された第１ワイヤー（５，６）の他端と、前記ワイヤー従動手段（２０）に一端を接続された第２ワイヤー（５′，６′）の他端とを、ハンドル（１）及びギヤボックス（３）間に設けた中間連動手段（７）を介して接続し、前記中間連動手段（７）が相互に結合・分離可能な中間従動プーリ（３８）及び中間駆動プーリ（４０）を備えてなり、中間従動プーリ（３８）に第１ワイヤー（５，６）の他端を接続し、中間駆動プーリ（４０）に第２ワイヤー（５′，６′）の他端を接続し、かつ中間従動プーリ（３８）及び中間駆動プーリ（４０）を結合するスプライン軸（４２，４２′）およびスプライン孔（４４，４４′）を備えたことを特徴とするケーブル式ステアリング装置。
2. 加熱した金属製の前記スプライン軸（４２′）を、樹脂製の前記スプライン孔（４４′）に圧入して結合したことを特徴とする、請求項１記載のケーブル式ステアリング装置。
3. 中間従動プーリ（３８）の回転中心から第１ワイヤー（５，６）までの有効半径（Ｒ₁ ）と、中間駆動プーリ手段（４０）の回転中心から第２ワイヤー（５′，６′）までの有効半径（Ｒ₂ ）とを異ならせたことを特徴とする、請求項２記載のケーブル式ステアリング装置。

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