JP3784492B2

JP3784492B2 - ケーブル式ステアリング装置

Info

Publication number: JP3784492B2
Application number: JP10633497A
Authority: JP
Inventors: 康夫清水; 宏田畠; 茂樹江原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: US5893426A; JPH10297508A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルとステアリングギヤボックスとをボーデンケーブル等の撓み易いケーブルで接続した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ステアリング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ステアリング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。
【０００３】
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ステアリングギヤボックスとを接続すると、ステアリング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ステアリング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。
【０００４】
そこで、従来のステアリングシャフトに代えて、ボーデンケーブル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）。
【０００５】
このようにすれば、ステアリング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、しかもステアリング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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ケーブル式ステアリング装置と電動パワーステアリング装置とを組み合わせた場合、ハンドルに入力される操舵トルクを検出して電動パワーステアリング装置のアクチュエータを駆動することにより、ドライバーの操舵をアシストすることができる。前記操舵トルクをケーブルの張力に基づいて検出する場合には、張力検出手段の検出部材をケーブルに接触させる必要があるが、一般にケーブル式ステアリング装置のケーブルには強度の高い金属縒り線が使用されるため、そのケーブルが検出部材に対して接触した状態でスライドする際に、検出部材がケーブルの表面の凹凸等により細かく振動して正確な張力の検出を妨げる問題があった。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、金属縒り線よりなるケーブルの凹凸等に起因する張力検出の精度低下を回避することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ハンドルに入力される操舵トルクを金属縒り線よりなるケーブルを介してステアリングギヤボックスに伝達するとともに、ケーブルに張力検出部材を接触させることにより該ケーブルの張力を検出する張力検出手段の出力に基づいてパワーアシスト手段を作動させるケーブル式ステアリング装置であって、基端がピンを介してハウジングに回転自在に支持された一対のリンクと、両端がピンを介してそれらのリンクの先端に回転自在に支持された連結ロッドと、により４節リンク機構を構成し、前記張力検出部材を連結ロッドの両端に取り付けるとともに、連結ロッドに対してスライド自在にカラーを設け、該カラーをセンタリングばねにより連結ロッドの中央に向けて付勢して、前記張力検出手段がカラーの動作を検出することによってケーブルの張力を検出するようにし、ケーブルの少なくとも前記張力検出部材に接触する部分に平滑加工を施したことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、金属縒り線よりなるケーブルが張力検出部材に接触しながらスライドするとき、ケーブルが平滑加工されているので張力検出部材が振動することがなくなり、正確な張力検出が可能になる。また、フローティング支持されたカラーの動作を検出することによってケーブルの張力を検出するので、連結ロッドの振動も吸収され、張力検出手段の出力を安定させることができる。
【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。
【００１１】
先ず、図１〜図４により参考例について説明する。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１の３−３線拡大断面図、図４はインナーケーブルの断面図である。
【００１２】
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、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７_Ｌ，７_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。
【００１３】
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、その内部にスライド自在に収納されるインナーケーブル５ｉ，６ｉとから構成されており、両インナーケーブル５ｉ，６ｉの一端は駆動プーリ１１ｄｒの外周に形成した螺旋状のプーリ溝に複数回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の一端は駆動プーリハウジング２に固定される。
【００１４】
駆動プーリハウジング２の内部に、ポテンショメータ１２が２本のインナーケーブル５ｉ，６ｉ間に挟まれるように設けられる。ポテンショメータ１２の検出軸１３に固定されたハ字状のアーム１４の両端に、２本のインナーケーブル５ｉ，６ｉにそれぞれ接触する一対のローラ１５，１５が回転自在に支持される。一対のローラ１５，１５の間隔は駆動プーリ１１ｄｒの直径よりも僅かに大きく設定されており、従ってポテンショメータ１２の検出軸１３が回転しても、一対のローラ１５，１５と２本のインナーケーブル５ｉ，６ｉとは常に接触状態に保たれる。ポテンショメータ１２は本発明の張力検出手段を構成し、ローラ１５，１５は本発明の張力検出部材を構成する。
【００１５】
図１及び図３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が固定されており、両インナーケーブル５ｉ，６ｉの他端が従動プーリ１１ｄｎの外周に形成した螺旋状のプーリ溝に複数回巻き付けられて固定され、また両ボーデンケーブル５，６のアウターチューブ５ｏ，６ｏの他端が従動プーリハウジング４に固定される。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の内部に左右スライド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。
【００１６】
従動プーリハウジング４にパワーアシスト手段としての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及びウオームホイール２７を介して回転軸１０ｄｎに伝達される。
【００１７】
図４（Ａ）には、ボーデンケーブル５，６のインナーケーブル５ｉ，６ｉの素材としての金属縒り線の断面が示される。インナーケーブル５ｉ，６ｉの素材は、先ず多数の細い金属線を束ねて縒り合わせたものを製造し、それを７本束ねて縒り合わせることにより構成される。かかるインナーケーブル５ｉ，６ｉの素材の表面は細かいうねりや、ほつれた金属線の突出があって平滑ではない。従って、そのインナーケーブル５ｉ，６ｉがローラ１５，１５に接触してスライドすると、アーム１４が細かく振動してポテンショメータ１２の出力が変動するため、パワーステアリング用モータ２４のトルクが変動してハンドル１に不快な振動が伝わる場合がある。
【００１８】
そこで本参考例では、図４（Ｂ）に示すようにインナーケーブル５ｉ，６ｉの素材に平滑加工としてのスェージ加工を施すことにより、その表面を平滑化してポテンショメータ１２の出力変動を防止している。スェージ加工とは、インナーケーブル５ｉ，６ｉの素材の表面に圧力を加えて直径を減少させるとともに、その断面が略円形になるように変形させる加工であり、このスェージ加工を施されたインナーケーブル５ｉ，６ｉは表面が平滑になる。
【００１９】
次に、前述の構成を備えた参考例の作用について説明する。
【００２０】
車両を旋回させるべくハンドル１を操作して回転軸１０ｄｒを図２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３に示す回転軸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及びステアリングロッド２２を介して車輪Ｗ_Ｌ，Ｗ_Ｒに操舵トルクが伝達される。
【００２１】
また、一方のインナーケーブル６ｉの張力が増加して他方のインナーケーブル５ｉの張力が減少することにより、両インナーケーブル５ｉ，６ｉにローラ１５，１５を介して接続されたアーム１４が検出軸１３と共に矢印Ｂ方向に回転し、その回転角がポテンショメータ１２により検出される。ハンドル１に入力される操舵トルクは一対のインナーケーブル５ｉ，６ｉの張力差に比例し、且つポテンショメータ１２の検出軸１３の回転角は前記張力差に比例するため、ポテンショメータ１２の出力に基づいて前記操舵トルクを知ることができる。
【００２２】
このようにして検出された操舵トルクは電子制御ユニットＵにおいて車速信号等の他の制御信号と共に演算処理され、その結果に基づいて、インナーケーブル５ｉ，６ｉの張力差が略一定になるように、パワーステアリング用モータ２４が発生する操舵アシストトルクがフィードバック制御される。このようにパワーステアリング用モータ２４がトルクを発生すると、ウオーム２６及びウオームホイール２７を介して回転軸１０ｄｎが回転し、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】
尚、ハンドル１を図２の矢印Ａ′方向に回転させた場合にも、前述の矢印Ａ方向に回転させた場合と同様にしてハンドル１の操舵トルクを検出することができる。
【００２４】
上述したように、インナーケーブル５ｉ，６ｉがローラ１５，１５に接触しながらスライドするとき、そのインナーケーブル５ｉ，６ｉの表面がスェージ加工により平滑になっていることから、ローラ１５，１５を介してインナーケーブル５ｉ，６ｉに接続されたアーム１４の振動が防止され、ポテンショメータ１２の出力が安定する。その結果、パワーステアリング用モータ２４のトルクの変動が防止され、ハンドル１に不快な振動が伝わる不具合が解消される。
【００２５】
次に、本発明の実施例を図５及び図６に基づいて説明する。
【００２６】
本実施例は、インナーケーブル５ｉ，６ｉの張力をポテンショメータ１２に伝達するための機構と、インナーケーブル５ｉ，６ｉの平滑加工の方法とに特徴があり、その他の構造は参考例と同じである。
【００２７】
図５に示すように、駆動プーリハウジング２の中央に設けられたポテンショメータ１２を挟むように、ピン３１，３１を介して一対のリンク３２，３２の基端が回転自在に支持される。一対のリンク３２，３２の先端には、それぞれピン３３，３３を介してローラ１５，１５及びローラホルダー３４，３４が回転自在に支持されており、両ローラホルダー３４，３４は連結ロッド３５で一体に連結される。従って、一対のリンク３２，３２及び連結ロッド３５は４本のピン３１，３１；３３，３３を支点とする４節リンク機構を構成し、連結ロッド３５はその長手方向に移動自在に支持される。また、ローラ１５，１５は連結ロッド３５の両端に取り付けられている。
【００２８】
連結ロッド３５の中央には環状溝３６_１を備えたカラー３６がスライド自在に支持されており、一対のローラホルダー３４，３４とカラー３６との間に、該カラー３６を連結ロッド３５の中央位置に付勢するセンタリングばね３７，３７が装着される。ポテンショメータ１２の検出軸１３に基端を固定したアーム１４の先端にはガイドピン３８が固定されており、このガイドピン３８はカラー３６の環状溝３６_１に嵌まっている。
【００２９】
図６に示すように、本実施例のインナーケーブル５ｉ，６ｉは、図４（Ａ）に示したインナーケーブル５ｉ，６ｉの素材の表面を軟質の合成樹脂３９でコーティングすることにより平滑加工を施したものである。
【００３０】
而して、この実施例によれば、ハンドル１の操作により一方のインナーケーブル６ｉの張力が増加して他方のインナーケーブル５ｉの張力が減少すると、一対のリンク３２，３２がピン３１，３１回りに回転することにより連結ロッド３５が長手方向に移動する。その結果、センタリングばね３７，３７で連結ロッド３５の中央部に保持されたカラー３６にガイドピン３８を押されたアーム１４が検出軸１３と共に回転し、その回転をポテンショメータ１２で検出することにより操舵トルクを知ることができる。すなわち、カラー３６の動作を検出することによりインナーケーブル５ｉ，６ｉの張力を検出することができる。
【００３１】
インナーケーブル５ｉ，６ｉがローラ１５，１５に接触しながらスライドするとき、そのインナーケーブル５ｉ，６ｉの表面が樹脂コーティング加工により平滑化されているため、ローラ１５，１５の振動を回避してポテンショメータ１２の出力を安定させることができる。このとき、ローラ１５，１５及び該ローラ１５，１５に接続された連結ロッド３５が若干振動したとしても、ポテンショメータ１２のアーム１４に連なるカラー３６が連結ロッド３５に対してセンタリングばね３７，３７でフローティング支持されているため、連結ロッド３５の振動をセンタリングばね３７，３７で吸収してポテンショメータ１２の出力を一層安定させることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
例えば、実施例ではインナーケーブル５ｉ，６ｉの全長に亘って平滑加工を施しているが、ローラ１５，１５に接触する部分だけに平滑加工を施しても良い。その平滑加工も、上記参考例のようにスェージ加工とすることもできる。またパワーステアリング用モータ２４で従動プーリ１１ｄｎの回転軸１０ｄｎを駆動する代わりに、パワーステアリング用モータ２４をステアリングギヤボックス３の内部に同軸に収納し、そのロータでボールねじ機構を介してステアリングロッド２２を直接駆動することができる。この場合、従動プーリ１１ｄｎを廃止して、インナーケーブル５ｉ，６ｉでパワーステアリング用モータ２４のロータを直接駆動することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金属縒り線よりなるケーブルの少なくとも張力検出部材に接触する部分に平滑加工を施したので、ケーブルが張力検出部材に接触しながらスライドするとき、その張力検出部材の振動が防止されて正確な張力検出が可能になる。また、フローティング支持されたカラーの動作を検出することによってケーブルの張力を検出するので、連結ロッドの振動も吸収され、張力検出手段の出力を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ケーブル式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】インナーケーブルの断面図
【図５】本発明の実施例に係る、前記図２に対応する図
【図６】インナーケーブルの断面図
【符号の説明】
１ハンドル
２駆動プーリハウジング（ハウジング）
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）
６ボーデンケーブル（ケーブル）
１２ポテンショメータ（張力検出手段）
１５ローラ（張力検出部材）
２４パワーステアリング用モータ（パワーアシスト手段）
３１ピン
３２リンク
３３ピン
３５連結ロッド
３６カラー
３７センタリングばね

Claims

ハンドル（１）に入力される操舵トルクを金属縒り線よりなるケーブル（５，６）を介してステアリングギヤボックス（３）に伝達するとともに、ケーブル（５，６）に張力検出部材（１５）を接触させることにより該ケーブル（５，６）の張力を検出する張力検出手段（１２）の出力に基づいてパワーアシスト手段（２４）を作動させるケーブル式ステアリング装置であって、
基端がピン（３１，３１）を介してハウジング（２）に回転自在に支持された一対のリンク（３２，３２）と、両端がピン（３３，３３）を介してそれらのリンク（３２，３２）の先端に回転自在に支持された連結ロッド（３５）と、により４節リンク機構を構成し、前記張力検出部材（１５）を連結ロッド（３５）の両端に取り付けるとともに、
連結ロッド（３５）に対してスライド自在にカラー（３６）を設け、該カラー（３６）をセンタリングばね（３７，３７）により連結ロッド（３５）の中央に向けて付勢して、前記張力検出手段（１２）がカラー（３６）の動作を検出することによってケーブル（５，６）の張力を検出するようにし、
ケーブル（５，６）の少なくとも前記張力検出部材（１５）に接触する部分に平滑加工を施したことを特徴とするケーブル式ステアリング装置。