JP3854179B2 - 舵角比可変ステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングハンドルと車輪との間の舵角比を可変にする舵角比可変ステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリング装置の舵角比（ステアリングハンドルの操舵角／車輪の転舵角）は、一般にステアリングギヤボックスのギヤ比によって一義的に決められてしまうが、ステアリングハンドルに接続された入力軸とステアリングギヤボックスに接続された出力軸との間のギヤ比を任意に変更可能な舵角比可変機構を設けることで舵角比を可変としたステアリング装置が、特開平１０−２５０６０７号公報により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のステアリング装置の舵角比可変機構は、舵角比の変更に伴って車体への取り付け位置に対する入力軸の位置が変化するため、その位置変化を吸収すべく入力軸とステアリングシャフトとを自在継ぎ手を介して接続する必要がある。しかしながら、自在継ぎ手を用いても入力軸の位置変化の影響を完全に補償することは難しく、ステアリングシャフトにコジリが発生して操舵フィーリングの低下や耐久性の低下の原因となる問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みなされたもので、舵角比可変機構を設けたことによるコジリの影響を軽減して操舵フィーリングの低下や耐久性の低下を回避することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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連結されて回転する駆動プーリと、車輪を転舵するステアリングギヤボックスに連結されて回転する、駆動プーリより大径の従動プーリとを、可撓性を有する操作ケーブルで接続し、前記ステアリングギヤボックスが、前記従動プーリに連結した入力軸と、その入力軸に対しオフセット配置されて連動回転する出力軸とを有していて、その出力軸に対する入力軸の偏心量を変化させて舵角比を変更する舵角比可変機構を備えており、ステアリングハンドルに入力される操舵トルクを、駆動プーリから操作ケーブルおよび従動プーリを経て、舵角比可変機構を有するステアリングギヤボックスに伝達することを特徴とする舵角比可変ステアリング装置が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、ステアリングギヤボックスが、従動プーリに連結された入力軸の、出力軸に対する偏心量を変化させて舵角比を変更する舵角比可変機構を有するので、舵角比の変更に伴って移動する入力軸に追従して従動プーリの位置が変化しても、その従動プーリが可撓性を有する操作ケーブルを介して駆動プーリに接続されていることで、ステアリングハンドルや駆動プーリにコジリが発生することが回避され、舵角比可変機構を設けたことによる操舵フィーリングの低下や耐久性の低下が最小限に抑えられる。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、ドライバーがステアリングハンドルに入力する操舵トルクをアシストすべく、ステアリングギヤボックスに補助操舵トルクモータを設けたことを特徴とする舵角比可変ステアリング装置が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、ステアリングギヤボックスに補助操舵トルクモータを設けたので、ドライバーがステアリングハンドルに入力する操舵トルクを補助操舵トルクモータの出力でアシストすることで、操作ケーブルに加わる荷重を軽減することができる。従って、舵角比可変機構の入力軸に接続された従動プーリの位置が舵角比の変更に応じて移動しても、操作ケーブルに加わる荷重が元々小さいために、前記移動の影響を最小限に抑えて耐久性を更に高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、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】
図１〜図１１は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両用操舵装置の全体斜視図、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は操舵トルクセンサの斜視図、図５は操舵トルクセンサの差動トランスの回路図、図６は操舵トルクセンサの作用説明図、図７は図１の７−７線拡大断面図、図８は図７の８−８線断面図、図９は舵角比可変機構の分解斜視図、図１０は舵角比可変機構の作動原理を説明する図、図１１は舵角比可変機構の舵角比特性線図である。
【００１２】
図１に示すように、自動車のステアリングハンドル１１の前方に設けた駆動プーリケーシング１２と、ステアリングギヤボックス１３の上方に設けた従動プーリケーシング１４とが、ボーデンケーブルよりなる第１操作ケーブル１５および第２操作ケーブル１６によって接続される。ステアリングギヤボックス１３の両端部から車体左右方向に延びるタイロッド１７Ｌ，１７Ｒ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。駆動プーリケーシング１２の内部にはステアリングハンドル１１に入力される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサＳｔが内蔵されており、検出した操舵トルクが入力される制御装置１８からの司令でステアリングギヤボックス１３と同軸に設けた補助操舵トルクモータ２０が作動し、ドライバーのステアリング操作をアシストする。また制御装置１８には車速センサＳｖで検出した車速が入力され、検出した車速に基づいて制御装置１８は舵角比可変機構１０６（図７参照）のアクチュエータ１２２の作動を制御する。
【００１３】
図２に示すように、駆動プーリケーシング１２は、リヤハウジング２１、センターハウジング２２およびフロントハウジング２３をボルト２４…で結合してなり、フロントハウジング２３の前面に図示せぬボルトでフロントカバー２５が結合される。駆動プーリケーシング１２は、リヤハウジング２１に設けたブラケット２１ａが取付ステー２６にピン２７で固定され、フロントハウジング２３に設けたブラケット２３ａが取付ステー２６にボルト２８で固定される。
【００１４】
ステアリングハンドル１１に接続される中空のステアリングシャフト２９は、２個のボールベアリング３０，３１でリヤハウジング２１に回転自在に支持される。ステアリングハンドル１１と同軸に配置される中空のプーリシャフト３２の外周に金属製のプーリボス３３が固定されており、このプーリボス３３の外周に形成したセレーション部３３ａを覆うように合成樹脂製の駆動プーリ本体３４が一体にモールドされる。プーリボス３３の両端部が２個のボールベアリング３５，３６でそれぞれフロントハウジング２３およびフロントカバー２５に回転自在に支持されるとともに、プーリシャフト３２がボールベアリング３７でセンターハウジング２２に回転自在に支持される。プーリボス３３および駆動プーリ本体３４は駆動プーリ５９を構成する。
【００１５】
プーリシャフト３２の後端部外周にステアリングシャフト２９の前端部内周が相対回転自在に嵌合しており、ステアリングシャフト２９の中空部とプーリシャフト３２の中空部とに、トーションバー３８の両端部が嵌合して各々ピン３９，４０で結合される。従って、ステアリングシャフト２９に入力された操舵トルクは、ステアリングシャフト２９からトーションバー３８を介してプーリシャフト３２に伝達されることになり、センターハウジング２２の内部に設けられた操舵トルクセンサＳｔがトーションバー３８の捩れ量に基づいて操舵トルクを検出する。
【００１６】
図２および図４から明らかなように、操舵トルクセンサＳｔは、プーリシャフト３２の外周に相対回転不能、かつ軸方向スライド可能に支持された円筒状のスライダ４２と、ステアリングシャフト２９に固定されてスライダ４２に形成した傾斜溝４２ａに嵌合するガイドピン４３と、合成樹脂製のスライダ４２の外周に固定した磁性体リング４４と、センターハウジング２２の内周に固定されて磁性体リング４４に対向する差動トランス４５と、ガイドピン４３および傾斜溝４２ａ間のガタを防止すべくスライダ４２を前方に付勢するコイルばね４６とを備える。
【００１７】
図５に示すように、操舵トルクセンサＳｔの差動トランス４５は、交流電源４７に接続された一次コイル４８と、第１二次コイル４９と、第２二次コイル５０とを備えており、磁性体リング４４は第１、第２二次コイル４９，５０間に配置された可動鉄心を構成する。
【００１８】
図２から明らかなように、プーリシャフト３２の前端部とプーリボス３３とはセレーション結合部５１において結合されるとともに、プーリシャフト３２の前端部に向かって先細になったテーパー結合部５２を介して結合される。プーリシャフト３２の前端にナット５３がねじ込まれており、ナット５３からの荷重でプーリボス３３をプーリシャフト３２に沿って後方に付勢することにより、テーパー結合部５２を充分な面圧で密着させてプーリシャフト３２およびプーリボス３３を強固に一体化することができる。これにより、セレーション結合部５１に存在する微小なガタの影響を解消し、騒音の発生を抑制することができるだけでなく操舵フィーリングを向上させることができる。ナット５３を締め付けるとき、駆動プーリ５９が軸方向に移動可能であるため、駆動プーリケーシング１２に無理な荷重が加わることが防止される。
【００１９】
図２および図３から明らかなように、第１、第２操作ケーブル１５，１６は、断面が略矩形状のコイルばねをモールドした合成樹脂製のアウターチューブ１５ｏ，１６ｏと、その内部にスライド自在に収納される金属縒り線よりなるインナーケーブル１５ｉ，１６ｉとから構成される。２本のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉの端部に固定した短円柱状のピン５４，５４が駆動プーリ本体３４の両端面に形成したピン孔３４ａ，３４ａに嵌合し、ピン５４，５４から延びる２本のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉは駆動プーリ本体３４の外周に形成した１本の螺旋溝３４ｂに沿って相互に接近する方向に巻き付けられた後、プーリシャフト３２の軸線に直交する方向に引き出される。 フロントハウジング２３には円筒状をなす２個の接続部２３ｂ，２３ｂが形成されており、それらの内部にアウターチューブ結合部材５６，５６のボス部５６ａ，５６ａが固定される。ボス部５６ａ，５６ａから接続部２３ｂ，２３ｂの外部に延びるパイプ部５６ｂ，５６ｂがアウターチューブ１５ｏ，１６ｏの外周に嵌合し、かしめ部５６ｃ，５６ｃをかしめることでアウターチューブ１５ｏ，１６ｏの端部がフロントハウジング２３に固定される。アウターチューブ結合部材５６，５６のボス部５６ａ，５６ａの内周には、インナーケーブル１５ｉ，１６ｉとボス部５６ａ，５６ａとが直接擦れるのを防止すべく、滑りの良い合成樹脂製のガイドブッシュ５７，５７が保持される。
【００２０】
図７に示すように、従動プーリケーシング１４は図示せぬボルトで結合されたアッパーハウジング６１とロアハウジング６２とから構成さる。またステアリングギヤボックス１３は、その上面に一体に形成された円筒状の固定ハウジング１０１を備えており、固定ハウジング１０１の内部に環状の可動ハウジング１０２がボールベアリング１０３を介して回転自在に支持される。可動ハウジング１０２の上面に従動プーリケーシング１４のロアハウジング６２が複数本のボルト１０４…で結合されており、固定ハウジング１０１の上端開口部とロアハウジング６２の外周面との間が環状のシール部材１０５でシールされる。
【００２１】
従動プーリケーシング１４のアッパーハウジング６１に設けたボールベアリング６６と、ロアハウジング６２に設けたボールベアリング６８とにプーリシャフト７０が回転自在に支持される。上側のボールベアリング６６は、プーリシャフト７０を直接支持しておらず、プーリシャフト７０の外周に固定したプーリボス７１を支持している。アッパーハウジング６１に設けたボールベアリング６６はナット７２で抜け止めされる。
【００２２】
プーリシャフト７０の上端部とプーリボス７１とはセレーション結合部７４において結合されるとともに、プーリシャフト７０の上端部に向かって先細になったテーパー結合部７５を介して結合される。プーリシャフト７０の上端にナット７６がねじ込まれており、ナット７６からの荷重でプーリボス７１をプーリシャフト７０に沿って下方に付勢することにより、テーパー結合部７５を充分な面圧で密着させてプーリシャフト７０およびプーリボス７１を強固に一体化することで、セレーション結合部７４に存在する微小なガタの影響を解消して騒音の発生を抑制し、また操舵フィーリングを向上させることができる。ナット７６を締め付けるとき、従動プーリ６０が軸方向に移動可能であるため、従動プーリケーシング１４に無理な荷重が加わることが防止される。
【００２３】
プーリボス７１の外周のセレーション部７１ａに合成樹脂製の従動プーリ本体７７が一体にモールドされており、第１、第２操作ケーブル１５，１６のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉの端部に固定した短円柱状のピン７８，７８が従動プーリ本体７７の両端面に形成したピン孔７７ａ，７７ａに嵌合し、ピン７８，７８から延びる２本のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉは従動プーリ本体７７の外周に形成した１本の螺旋溝７７ｂに沿って相互に接近する方向に巻き付けられた後、プーリシャフト７０の軸線に直交する方向に引き出される。プーリボス７１および従動プーリ本体７７は従動プーリ６０を構成する。
【００２４】
第１、第２操作ケーブル１５，１６のアウターチューブ１５ｏ，１６ｏは、アウターチューブ結合部材７９，７９を介して従動プーリケーシング１４に固定される。アウターチューブ結合部材７９，７９は、駆動プーリ５９側のアウターチューブ結合部材５６，５６と同じ構造である。そして従動プーリケーシング１４のアッパーハウジング６１およびロアハウジング６２とアウターチューブ結合部材７９，７９とが、防水のためのゴム製カバー８０で覆われる。プーリボス７１および従動プーリ本体７７は従動プーリ６０を構成する。
【００２５】
図２に示す駆動プーリ５９の直径Ｄ１は、図７に示す従動プーリ６０の直径Ｄ２よりも小さく設定されている。従って、ステアリングハンドル１１の回転角、つまり駆動プーリ５９の回転角に対して、従動プーリ６０の回転角、つまり舵角比可変機構１０６の入力軸１０７の回転角は小さくなり、駆動プーリ５９および従動プーリ６０により減速機構が構成される。
【００２６】
次に、図７〜図９に基づいて舵角比可変機構１０６の構造を説明する。
【００２７】
固定ハウジング１０１に支持された可動ハウジング１０２はボールベアリング１０３によって軸線Ｏ回りに回転自在に支持されており、可動ハウジング１０２の内周に入力軸１０７がボールベアリング１０８を介して回転自在に支持される。入力軸１０７の中心にはプーリシャフト７０の下端が同軸にスプライン嵌合１０９しており、入力軸１０７およびプーリシャフト７０の軸線Ａは前記可動ハウジング１０２の軸線Ｏに対して偏心している。
【００２８】
入力軸１０７の下端には直方体状の上部フランジ１１０が一体に設けられており、その下方に直方体状の下部フランジ１１１が対向するように配置される。上部フランジ１１０の下面に形成された断面略弓状の直線ガイド溝１１０ａと下部フランジ１１１の上面に配置された断面略弓状の直線ガイド溝１１１ａとに、板状のリテーナ１１２に保持された３個のボール１１３…が係合する。従って、上部フランジ１１０および下部フランジ１１１はガイド溝１１０ａ，１１１ａの方向に沿って相対移動可能である。下部フランジ１１１の下面には下向きに延びる中間軸１１４が一体に形成される。
【００２９】
ステアリングギヤボックス１３の下端に支持軸１１５がねじ結合されており、出力軸１１６の上部外周および下部外周がそれぞれボールベアリング１１７，１１８を介してステアリングギヤボックス１３および支持軸１１５に回転自在に支持される。出力軸１１６の軸線Ｂは、可動ハウジング１０２の軸線Ｏおよび入力軸１０７（プーリシャフト７０）の軸線Ａに対して偏心している。出力軸１１６の上面には、その軸線Ｂから偏心した軸線Ｃを有する軸孔１１６ａが形成されており、この軸孔１１６ａに前記中間軸１１４がニードルベアリング１１９を介して嵌合する。出力軸１１６の上面と下部フランジ１１１の下面との間にスラストベアリング１２０が配置される。
【００３０】
固定ハウジング１０１の側面に複数本のボルト１２１…で固定されたアクチュエータ１２２から延びる出力軸１２２ａが、固定ハウジング１０１の内部にボールベアリング１２３およびニードルベアリング１２４で支持されたウオーム軸１２５の一端に接続される。ウオーム軸１２５の外周に形成したウオーム１２５ａが可動ハウジング１０２の外周の一部に形成したウオームホイール１０２ａに噛み合っており、アクチュエータ１２２を駆動すると、ウオーム１２５ａおよびウオームホイール１０２ａを介して可動ハウジング１０２が軸線Ｏ回りに回転する。
【００３１】
固定ハウジング１０１の側面に複数本のボルト１２６で回転位置センサ１２７が固定されており、固定ハウジング１０１の内部に突出する検出子１２７ａの先端が可動ハウジング１０２に外周に形成したカム面１０２ｂに当接する。カム面１０２ｂの形状は可動ハウジング１０２の回転中心となる軸線Ｏを中心とする円弧からずれており、従って可動ハウジング１０２の回転に応じてカム面１０２ｂに倣う検出子１２７ａが進退することで、可動ハウジング１０２の回転位置が検出される。回転位置センサ１２７の出力信号は、アクチュエータ１２２により可動ハウジング１０２を所定位置に回転させる際のフィードバック信号として用いられる。
【００３２】
出力軸１１６の外周に形成したピニオン８４に、ステアリングギヤボックス１３のラック８５が噛み合っており、その噛み合い部においてラック８５がピニオン８４に向けて付勢される。即ち、ステアリングギヤボックス１３に形成した貫通孔１３ａにスライド部材８６がＯリング８７を介してスライド可能に嵌合しており、貫通孔１３ａにねじ結合したばね座８８とスライド部材８６との間に配置したコイルばね８９の弾発力で、スライド部材８６に設けた低摩擦部材９０がラック８５の背面に当接する。これにより、出力軸１１６の回転がピニオン８４を介してラック８５に伝達されて車輪ＷＬ，ＷＲが転舵される際に、ラック８５は大きな摺動抵抗を受けることなくガタや撓みの発生を防止されてスムーズに作動することができる。
【００３３】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００３４】
操舵トルクセンサＳｔで検出した操舵トルクは制御装置１８に入力され、制御装置１８は操舵トルクに基づいて補助操舵トルクモータ２０の作動を制御する。即ち、車両を旋回させるべくステアリングハンドル１１を操作すると、図２に示すように、操舵トルクがステアリングシャフト２９およびトーションバー３８を介してプーリシャフト３２に伝達され、駆動プーリ本体３４に巻き付けられた第１、第２操作ケーブル１５，１６の一方のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉが引かれ、他方のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉが弛められることにより、駆動プーリ５９の回転が従動プーリ６０に伝達される。その結果、図７に示すプーリシャフト７０が回転し、ステアリングギヤボックス１３内のピニオン８４、ラック８５およびタイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して車輪ＷＬ，ＷＲに操舵トルクが伝達される。
【００３５】
ステアリングハンドル１１に操舵トルクが入力されていないとき、トーションバー３８は捩れ変形せずにステアリングシャフト２９およびプーリシャフト３２は角度差無しに保持され、図６（Ｂ）に示すように、ステアリングシャフト２９のガイドピン４３は傾斜溝４２ａの中央にあってスライダ４２は上下方向中央位置に保持される。このとき、図５に示すように、スライダ４２に設けた磁性体リング４４は第１二次コイル４９および第２二次コイル５０の中間位置にあり、両二次コイル４９，５０の出力電圧が等しくなって操舵トルクがゼロであることが検出される。
【００３６】
またステアリングハンドル１１が右方向に操作されてステアリングシャフト２９に図６（Ａ）の矢印ａ方向の操舵トルクが入力されると、トーションバー３８が捩じれ変形してステアリングシャフト２９とプーリシャフト３２（即ち、プーリシャフト３２に対して相対回転不能なスライダ４２）との間に角度差が発生するため、ステアリングシャフト２９のガイドピン４３に傾斜溝４２ａを押されたスライダ４２が上方にスライドする。その結果、上側の第１二次コイル４９の出力電圧が増加するとともに下側の第２二次コイル５０の出力電圧が減少し、その電圧差に基づいて右転舵方向の操舵トルクが検出される。同様に、ステアリングハンドル１１が左方向に操作されてステアリングシャフト２９に図６（Ｃ）の矢印ｂ方向に操舵トルクが入力されると、トーションバー３８が捩じれ変形してステアリングシャフト２９とプーリシャフト３２（即ち、スライダ４２）との間に逆向きの角度差が発生するため、ステアリングシャフト２９のガイドピン４３に傾斜溝４２ａを押されたスライダ４２が下方にスライドする。その結果、上側の第１二次コイル４９の出力電圧が減少するとともに下側の第２二次コイル５０の出力電圧が増加し、その電圧差に基づいて左転舵方向の操舵トルクが検出される。
【００３７】
このように、操舵トルクセンサＳｔで操舵トルクが検出されると、制御装置１８は操舵トルクセンサＳｔで検出した操舵トルクが予め設定した所定値に保持されるように、補助操舵トルクモータ２０を駆動する。これにより、補助操舵トルクモータ２０の出力がタイロッド１７Ｌ，１７Ｒに伝達され、ドライバーによるハンドル操作がアシストされるため、操作ケーブル１５，１６に加わる荷重が減少する。差動トランス４５を有する操舵トルクセンサＳｔと補助操舵トルクモータ２０とを組み合わせたことにより、電気的な制御だけで補助操舵トルクモータ２０を作動させることが可能となり、制御系の構造が簡素化される。
【００３８】
次に、舵角比可変機構１０６の作用を説明する。
【００３９】
図９において、入力軸１０７の軸線をＡ、出力軸１１６の軸線をＢ、中間軸１１４の軸線をＣとし、ＢＣ間の距離をｂとし、入力軸１０７と出力軸１１６との間の偏心量（ＡＢ間距離）をａとし、入力軸１０７の回転角（従動プーリ６０の回転角）をαとし、出力軸１１６の回転角（ピニオン８４の回転角）をβとする。
【００４０】
図１０のＡ，Ｂ，Ｃ（Ｃ₁₈₀ ）が図９の並びに相当するが、ここでは１８０°反転したところのＣ（Ｃ₀ ）を起点として以下の説明を行う。図１０において、前記ａ，ｂ，α，β間に、
ｂ・ｓｉｎβ＝（ｂ・ｃｏｓβ−ａ）・ｔａｎα …(1)
の関係が成立するから、
α＝ｔａｎ^-1｛（ｂ・ｓｉｎβ／（ｂ・ｃｏｓβ−ａ）｝ …(2)
で表される。従って、入力軸１０７の回転角度がαのときは出力軸１１６の回転角度はβであり、入力軸１０７の回転角度がα１のときは出力軸１１６の回転角度はβ１である。
【００４１】
入力軸１０７を軸線Ａまわりに回転させると、その回転が上部フランジ１１０、ボール１１３…、下部フランジ１１１を介して中間軸１１４に伝達され、出力軸１１６の軸孔１１６ａに係合する中間軸１１４は出力軸１１６の軸線Ｂまわりに回転し、中間軸１１４により駆動された出力軸１１６は軸線Ｂまわりに回転する。出力軸１１６の回転に伴って、入力軸１０７の軸線Ａと出力軸１１６の軸線Ｃとの距離ａ＋ｂは変化するが、上部フランジ１１０および下部フランジ１１１がボール１１３…を介して相対移動することで、前記距離ａ＋ｂの変化が吸収されて入力軸１０７の回転が支障なく出力軸１１６に伝達される。
【００４２】
ここでアクチュエータ１２２を駆動して固定ハウジング１０１に対して可動ハウジング１０２を軸線Ｏまわりに回転させると、可動ハウジング１０２に支持されたプーリシャフト７０および入力軸１０７の軸線Ａは、図８および図９のＡ１〜Ａ２の範囲で軸線Ｏを中心とする円弧上を移動するため、入力軸１０７の軸線Ａおよび出力軸１１６の軸線Ｂ間の偏心量ａを変化させることができる。このように、入力軸１０７および出力軸１１６間の偏心量ａを適宜に設定して入力軸１０７および出力軸１１６どうしを相互に偏心させると、上記(2) 式の関係に基づいて入力軸１０７の回転角αおよび出力軸１１６の回転角βが不一致となる。しかも入力軸１０７を等角度ずつ回転させた際の出力軸１１６の角度変化率が漸進的に増大することになる（図１１の太線ａ１および細線ａ２参照）。
【００４３】
ここで、入力軸１０７と出力軸１１６との偏心量ａを、ａ２〜ａ０（ａ２＞ ａ１＞ａ０＝０）の範囲で連続的に変化させることにより、入力軸１０７の回転角に対する出力軸１１６の回転角の割合（β／α）、即ち実用上の舵角比を連続的に変化させることができ、入力軸１０７および出力軸１１６の偏心量ａを大きくすると、入力角αに対する出力角βの変化率の漸進性が高まり、入力軸１０７および出力軸１１６の偏心量ａを０にすれば、上記(1) 式からα＝βとなり、図１１に鎖線で示すように入力角αと出力角βとは等しくなる。
【００４４】
車速センサＳｖで検出した車速に基づいて、舵角比の変化を低速走行域で図１１のａ０側に移行させると、ステアリングの効きを鋭くして車両の取り回しを容易にすることができ、逆に高速走行域で図１１のａ２側に移行させると、ステアリングの効きを鈍くして高速走行中の車両安定性を高めることができる。
【００４５】
以上のように、舵角比を変更すべく舵角比可変機構１０６のアクチュエータ２０で可動ハウジング１０２を図７の軸線Ｏまわりに回転させると、可動ハウジング１０２の上面に固定した従動プーリケーシング１４も一体に回転するが、従動プーリケーシング１４に支持した従動プーリ６０のプーリシャフト７０および舵角比可変機構１０６の入力軸１０７の軸線Ａは前記可動ハウジング１０２の軸線Ｏに対して偏心しているため、プーリシャフト７０および入力軸１０７の軸線Ａは図８および図９のＡ１〜Ａ２間で移動することになる。
【００４６】
この場合、従来のシャフト式ステアリング装置ではステアリングハンドルがステアリングシャフトおよび自在継ぎ手を介して舵角比可変機構１０６の入力軸１０７に連結されるため、入力軸１０７が移動すると前記自在継ぎ手を介してステアリングシャフトにコジリが作用して操舵フィーリングの低下や耐久性の低下が発生する問題があり、ステアリングギヤボックス１３の位置を変更して前記操舵フィーリングの低下や耐久性の低下を最小限に抑えようとしても、スペースの関係で制約があった。
【００４７】
しかしながら、本実施例のケーブル式ステアリング装置では、舵角比可変機構１０６の入力軸１０７と一体のプーリシャフト７０に設けた従動プーリ６０が可撓性を有する操作ケーブル１５，１６で駆動プーリ５９に接続されているので、従動プーリ６０の位置が多少変化してもコジリが発生することがなく、操舵フィーリングの低下や耐久性の低下が発生する虞がない。特に、補助操舵トルクモータ２０を設けたことで操作ケーブル１５，１６の荷重が減少するため、従動プーリ６０の位置変化による操作ケーブル１５，１６の耐久性への影響を更に軽減することができる。
【００４８】
また駆動プーリ５９の直径Ｄ１を従動プーリ６０の直径Ｄ２よりも小さく設定したので、駆動プーリ５９の回転が減速して従動プーリ６０に伝達されることになり、例えば、Ｄ１／Ｄ２＝２に設定すると、図１１に示すａ０′，ａ１′，ａ２′のような特性にすることができる。その際に、出力軸１１６に設けたピニオン８４のラック８５に対する噛み合いピッチを２倍にすることで、ラック８５のストロークを同じにすることができる。その結果、入力角αに対してほぼ比例的に舵角比を変化させることができ、ステアリングハンドル１１の利きを全体的に鈍くすることができる。
【００４９】
その際に、ギヤを備えた減速機を用いることなく、駆動プーリ５９および従動プーリ６０の直径の比を変化させることで減速機の機能を発揮させているので、ギヤのバックラッシュやうねりの影響で操舵フィーリングが低下するのを回避することができる。しかも舵角比可変機構１０６による舵角比の可変量と、駆動プーリ５９および従動プーリ６０間の減速比による舵角比の可変量とを組み合わせることにより、ステアリング特性の設定自由度を容易に広げることができる。
【００５０】
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。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ステアリングギヤボックスが、従動プーリに連結された入力軸の、出力軸に対する偏心量を変化させて舵角比を変更する舵角比可変機構を有するので、舵角比の変更に伴って移動する入力軸に追従して従動プーリの位置が変化しても、その従動プーリが可撓性を有する操作ケーブルを介して駆動プーリに接続されていることで、ステアリングハンドルや駆動プーリにコジリが発生することが回避され、舵角比可変機構を設けたことによる操舵フィーリングの低下や耐久性の低下が最小限に抑えられる。
【００５２】
また駆動プーリよりも従動プーリが大径であるので、駆動プーリの回転が減速して従動プーリに伝達されることになり、ギヤを備えた減速機を用いることなく減速機能が発揮されるから、ギヤのバックラッシュやうねりの影響で操舵フィーリングが低下するのを回避できる。しかも舵角比可変機構による舵角比の可変量と、駆動プーリおよび従動プーリ間の減速比による舵角比の可変量とを組み合わせることにより、ステアリング特性の設定自由度を容易に広げることができる。
【００５３】
また請求項２に記載された発明によれば、ステアリングギヤボックスに補助操舵トルクモータを設けたので、ドライバーがステアリングハンドルに入力する操舵トルクを補助操舵トルクモータの出力でアシストすることで、操作ケーブルに加わる荷重を軽減することができる。従って、舵角比可変機構の入力軸に接続された従動プーリの位置が舵角比の変更に応じて移動しても、操作ケーブルに加わる荷重が元々小さいために、前記移動の影響を最小限に抑えて耐久性を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両用操舵装置の全体斜視図
【図２】 図１の２−２線拡大断面図
【図３】 図２の３−３線断面図
【図４】 操舵トルクセンサの斜視図
【図５】 操舵トルクセンサの差動トランスの回路図
【図６】 操舵トルクセンサの作用説明図
【図７】 図１の７−７線拡大断面図
【図８】 図７の８−８線断面図
【図９】 舵角比可変機構の分解斜視図
【図１０】 舵角比可変機構の作動原理を説明する図
【図１１】 舵角比可変機構の舵角比特性線図
【符号の説明】
１１ ステアリングハンドル
１３ ステアリングギヤボックス
１５ 操作ケーブル
１６ 操作ケーブル
２０ 補助操舵トルクモータ
５９ 駆動プーリ
６０ 従動プーリ
１０６ 舵角比可変機構
１０７ 入力軸
１１６ 出力軸
ａ 偏心量（変位量）
ＷＬ 車輪
ＷＲ 車輪

Claims (2)

1. ステアリングハンドル（１１）に連結されて回転する駆動プーリ（５９）と、車輪（ＷＬ，ＷＲ）を転舵するステアリングギヤボックス（１３）に連結されて回転する、駆動プーリ（５９）より大径の従動プーリ（６０）とを、可撓性を有する操作ケーブル（１５，１６）で接続し、
   前記ステアリングギヤボックス（１３）が、前記従動プーリ（６０）に連結した入力軸（１０７）と、その入力軸（１０７）に対しオフセット配置されて連動回転する出力軸（１１６）とを有していて、その出力軸（１１６）に対する入力軸（１０７）の偏心量（ａ）を変化させて舵角比を変更する舵角比可変機構（１０６）を備えており、
   ステアリングハンドル（１１）に入力される操舵トルクを、駆動プーリ（５９）から操作ケーブル（１５，１６）および従動プーリ（６０）を経て、舵角比可変機構（１０６）を有するステアリングギヤボックス（１３）に伝達することを特徴とする舵角比可変ステアリング装置。
2. ドライバーがステアリングハンドル（１１）に入力する操舵トルクをアシストすべく、ステアリングギヤボックス（１３）に補助操舵トルクモータ（２０）を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の舵角比可変ステアリング装置。

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