JP3966622B2 - ケーブル式ステアリング装置における操舵角検出装置 - Google Patents
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Description
【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ケーブルで接続したケーブル式ステアリング装置に関し、特にその操舵角の検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ハンドルとステアリングギヤボックスとを接続する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)。かかるケーブル式ステアリング装置を採用すれば、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となるだけでなく、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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
かかるケーブル式ステアリング装置においてハンドルの操舵角を検出する場合に、該ハンドルと一体に回転する駆動プーリの回転軸にポテンショメータを接続することが考えられる。しかしながら、一般に自動車のハンドルはニュートラル位置から左右にそれぞれ2回転弱回転するため、駆動プーリの回転軸にポテンショメータを接続すると、略4回転に亘って回転角を検出することが可能なポテンショメータが必要となり、検出可能回転角が360°未満の一般的なポテンショメータが使用できなくなる問題がある。また検出可能回転角が360°未満のポテンショメータを使用するには、ハンドルの回転をギヤ等で減速してポテンショメータに伝達すれば良いが、このようにすると減速機構が必要になって構造が複雑化するだけでなく、減速機構において発生するガタにより検出精度が低下する虞がある。
【0004】
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において、検出可能回転角が360°未満の一般的なポテンショメータを用いてハンドルの操舵角を簡単かつ正確に検出できるように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に記載された発明は、ハンドルに接続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接続されて回転する従動プーリと、駆動プーリおよび従動プーリの外周に形成した螺旋状のプーリ溝に巻き付けられて操舵トルクを伝達する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、ポテンショメータの検出軸に設けた検出アームは、前記検出軸に固定されたアーム基端部と、このアーム基端部に摺動自在に支持されたアーム先端部と、このアーム先端部を付勢してプーリ溝に係合させる弾発手段とを備え、前記検出アームのアーム先端部を駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方のプーリ溝に係合させ、前記少なくとも一方のプーリの回転に伴う検出アームの揺動によりハンドルの操舵角を検出することを特徴とする。
【0006】
上記構成によれば、ハンドルの操作に伴って駆動プーリおよび従動プーリが回転すると、駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方のプーリの螺旋状のプーリ溝に係合するアームが揺動してポテンショメータの検出軸が回転するため、その回転角に応じてハンドルの操舵角が検出される。ハンドルの回転角が360°を越えてもポテンショメータの検出軸の回転角は360°未満に抑えられるので、検出可能な回転角が360°以上の特別のポテンショメータを用いることなく、またハンドルの回転を減速してポテンショメータに伝達する減速機構を設けることなく、簡単な構造で操舵角を正確に検出することができる。しかも検出アームは、ポテンショメータの検出軸に固定されたアーム基端部と、このアーム基端部に摺動自在に支持されたアーム先端部と、このアーム先端部を付勢してプーリ溝に係合させる弾発手段とを備えるので、検出アームが揺動しても、そのアーム先端部を常にプーリ溝に密着させてガタの発生を防止することができる。
【0007】
また請求項2に記載された発明は、請求項1の構成に加えて、前記ケーブルは前記一方のプーリの直径方向両端から略同方向に延びており、それらケーブルに挟まれる位置にポテンショメータを配置したことを特徴とする。
【0008】
上記構成によれば、2本のケーブルに挟まれる位置にポテンショメータを配置したので、2本のケーブル間のデッドスペースを利用してポテンショメータをコンパクトに配置することができる。
【0009】
また請求項3に記載された発明は、請求項1の構成に加えて、前記一方のプーリが駆動プーリであることを特徴とする。
【0010】
上記構成によれば、ハンドルに接続されて回転する駆動プーリの回転角に基づいて操舵角を検出するので、ケーブルの伸びの影響を受けずに操舵角を正確に検出することができる。
【0011】
【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。
【0012】
図1〜図6は本発明の一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は駆動プーリの斜視図、図5は図3の5−5線拡大断面図、図6は図1の6−6線拡大断面図である。
【0013】
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。
【0014】
図2〜図4に示すように、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の外周には1本のプーリ溝111 が螺旋状に形成され、また両側面にはプーリ溝111 の両端に連なる固定溝112 ,112 と、この固定溝112 ,112 の両端に連なるピン孔113 ,113 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113 ,113 に圧入した後に、固定溝112 ,112 からプーリ溝111 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。このとき、2本のインナーケーブル5i,6iは駆動プーリ11drのプーリ溝111 に軸方向外側から内側に向かって相互に接近するように巻き付けられるため、駆動プーリ11drから引き出された2本のインナーケーブル5i,6i間のプーリ溝111 に、インナーケーブル5i,6iが巻き付いていない部分が発生する(図4参照)。
【0015】
図5を併せて参照すると明らかなように、駆動プーリハウジング2の内部にブラケット13を介して操舵角センサとしてのポテンショメータ14が固定されており、このポテンショメータ14の検出軸141 の先端が駆動プーリハウジング2に固定した軸受部材15に回転自在に支持される。ポテンショメータ14の検出軸141 に固定された検出アーム16は、パイプ状のアーム基端部17と、アーム基端部17の内部に摺動自在に嵌合するロッド状のアーム先端部18と、アーム先端部18をアーム基端部17から突出する方向に付勢する弾発手段としてのスプリング19とを備えており、アーム先端部18に一体に形成したボール181 が駆動プーリ11drのプーリ溝111 に摺動自在に嵌合する。アーム先端部18はアーム基端部17にネジ結合したキャップ20を摺動自在に貫通しており、その段部182 がキャップに20に当接することにより抜け止めされる。
【0016】
図1および図6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111 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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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6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。
【0020】
図4および図5に示すように、一対のボーデンケーブル5,6のインナーケーブル5i,6iは駆動プーリ11drのプーリ溝111 にそれぞれ2回転ずつ巻き付けられており、ハンドル1がニュートラル位置にあるときに、検出アーム16のアーム先端部18のボール181 はプーリ溝111 の中央の空間部(インナーケーブル5i,6iが巻き付いていない部分)に係合している。この状態からハンドル1を操作して回転軸10drと共に駆動プーリ11drが図4の矢印A方向に回転すると、一方のインナーケーブル6iの巻き付き量が増加して他方のインナーケーブル5iの巻き付き量が減少し、プーリ溝111 の空間部が回転軸10drの軸方向(図4の矢印B方向)に移動する。これに伴ってプーリ溝111 の空間部に係合する検出アーム16のボール181 が前記矢印B方向に移動するため、検出軸141 と一体の検出アーム16が図4の矢印C方向に揺動してポテンショメータ14の出力が変化する。ハンドル1の操舵角とポテンショメータ14の検出軸141 の回転角とは一定の対応関係にあるため、ポテンショメータ14の出力に基づいて操舵角を検出することができる。
【0021】
ハンドル1を逆方向に操作して回転軸10drと共に駆動プーリ11drが図4の矢印A′方向に回転すると、プーリ溝111 の空間部が矢印B′方向に移動して検出アーム16が矢印C′方向に揺動し、前述と同様にポテンショメータ14の出力が変化することにより操舵角を検出することができる。
【0022】
以上のように、ハンドル1がニュートラル位置から左右に略2回転ずつ回転しても、ポテンショメータ14の検出軸141 の回転角は360°未満に抑えられるので、検出可能回転角が360°を越える特別のポテンショメータを用いることなく、またハンドル1の回転を特別の減速機構で減速してポテンショメータ14に伝達することなく、操舵角を正確に検出することができる。しかも検出アーム16が揺動しても、スプリング19で付勢されたアーム先端部18のボール181 がプーリ溝111 に弾発的に当接するので、検出アーム16にガタが発生するのを防止して検出精度を高めることができる。更に2本のインナーケーブル5i,6iに挟まれたデッドスペースを利用してポテンショメータ14を配置したので、駆動プーリハウジング2を小型化することが可能となる。
【0023】
而して、ケーブル式ステアリング装置では操舵角の増加に応じてケーブル張力が増加し、そのケーブル張力の増加に応じて必要な操舵トルクが増加するので、前記操舵角に比例す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を制御すれば、ボーデンケーブル5,6の張力を一定に保持して好適なパワーステアリングのアシスト特性を得ることができる。
【0024】
またニュートラル位置から左右に操舵されたハンドル1は車輪WL ,WR が路面から受ける反力でニュートラル位置に復帰するが、その際にボーデンケーブル5,6にフリクションが発生するためにスムーズな復帰が妨げられ、操舵フィーリングが低下する場合がある。このような不具合を解消すべく、パワーステアリング用モータ24を作動させてハンドル1のニュートラル位置への復帰がアシストされる。この場合、車輪WL ,WR が路面から受ける反力は操舵角の増加に応じて増加するので、ポテンショメータ14で検出した操舵角が大きいときにはハンドル1のニュートラル位置に復帰させるパワーステアリング用モータ24のアシスト力を小さく設定し、操舵角が小さいときには前記アシスト力を大きく設定し、且つ操舵角がゼロに戻ったときに前記アシスト力をゼロに設定することにより、ハンドル1がニュートラル位置に復帰するときのフィーリングを向上させることができる。
【0025】
また駆動プーリ11dr側および従動プーリ11dn側の両方にポテンショメータ14,14を設けて両ポテンショメータ14,14の出力値の偏差を算出すれば、その偏差がボーデンケーブル5,6の伸び量に相当し、かつ前記伸び量はハンドル1に加えられる操舵トルクに相当するため、特別の操舵トルクセンサを設けることなく操舵トルクを一層正確に検出してパワーステアリング装置のアシスト力を制御することができる。
【0026】
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。
【0027】
例えば、実施例ではパワーステアリング用モータ24でドライバーの操舵力をアシストするステアリング装置を説明したが、本発明は、パワーステアリング用モータ24を使用せずに、ボーデンケーブル5,6を介して伝達される荷重だけでマニュアル操舵を行うステアリング装置に対しても適用することができる。また駆動プーリ11dr側にポテンショメータ14を設ける代わりに、従動プーリ11dn側にポテンショメータを設けても操舵角を検出することが可能である。但し、従動プーリ11dn側にポテンショメータを設けるとボーデンケーブル5,6の伸びの影響で若干の誤差が発生するため、精度を高めるためには駆動プーリ11dr側に設けることが望ましい。
【0028】
【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、ハンドルの操作に伴って駆動プーリおよび従動プーリが回転すると、駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方のプーリの螺旋状のプーリ溝に係合するアームが揺動してポテンショメータの検出軸が回転するため、その回転角に応じてハンドルの操舵角が検出される。ハンドルの回転角が360°を越えてもポテンショメータの検出軸の回転角は360°未満に抑えられるので、検出可能な回転角が360°以上の特別のポテンショメータを用いることなく、またハンドルの回転を減速してポテンショメータに伝達する減速機構を設けることなく、簡単な構造で操舵角を正確に検出することができる。しかも検出アームは、ポテンショメータの検出軸に固定されたアーム基端部と、このアーム基端部に摺動自在に支持されたアーム先端部と、このアーム先端部を付勢してプーリ溝に係合させる弾発手段とを備えるので、検出アームが揺動しても、そのアーム先端部を常にプーリ溝に密着させてガタの発生を防止することができる。
【0029】
また請求項2に記載された発明は、2本のケーブルに挟まれる位置にポテンショメータを配置したので、2本のケーブル間のデッドスペースを利用してポテンショメータをコンパクトに配置することができる。
【0030】
また請求項3に記載された発明によれば、ハンドルに接続されて回転する駆動プーリの回転角に基づいて操舵角を検出するので、ケーブルの伸びの影響を受けずに操舵角を正確に検出することができる。
【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2の3−3線断面図
【図4】 駆動プーリの斜視図
【図5】 図3の5−5線拡大断面図
【図6】 図1の6−6線拡大断面図
【符号の説明】
1 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)
6 ボーデンケーブル(ケーブル)
11dr 駆動プーリ
11dn 従動プーリ
111 プーリ溝
14 ポテンショメータ
141 検出軸
16 検出アーム
17 アーム基端部
18 アーム先端部
19 スプリング(弾発手段)
WL 車輪
WR 車輪
Claims (3)
- ハンドル(1)に接続されて回転する駆動プーリ(11dr)と、車輪(WL ,WR )を転舵するステアリングギヤボックス(3)に接続されて回転する従動プーリ(11dn)と、駆動プーリ(11dr)および従動プーリ(11dn)の外周に形成した螺旋状のプーリ溝(111 )に巻き付けられて操舵トルクを伝達するケーブル(5,6)とを備えたケーブル式ステアリング装置において、
ポテンショメータ(14)の検出軸(141 )に設けた検出アーム(16)は、前記検出軸(14 1 )に固定されたアーム基端部(17)と、このアーム基端部(17)に摺動自在に支持されたアーム先端部(18)と、このアーム先端部(18)を付勢してプーリ溝(11 1 )に係合させる弾発手段(19)とを備え、前記検出アーム(16)のアーム先端部(18)を駆動プーリ(11dr)および従動プーリ(11dn)の少なくとも一方のプーリ溝(111 )に係合させ、前記少なくとも一方のプーリ(11dr,11dn)の回転に伴う検出アーム(16)の揺動によりハンドル(1)の操舵角を検出することを特徴とする、ケーブル式ステアリング装置における操舵角検出装置。 - 前記ケーブル(5,6)は前記一方のプーリ(11dr,11dn)の直径方向両端から略同方向に延びており、それらケーブル(5,6)に挟まれる位置にポテンショメータ(14)を配置したことを特徴とする、請求項1に記載のケーブル式ステアリング装置における操舵角検出装置。
- 前記一方のプーリが駆動プーリ(11dr)であることを特徴とする、請求項1に記載のケーブル式ステアリング装置における操舵角検出装置。
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