JPH10329726A - ケーブル式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーブル式ステアリング装置において、ケー
ブルのフリクションを補償してハンドルの操作時と戻り
時とのフィリングを同一にする。 【解決手段】 ハンドル１とステアリングギヤボックス
３とを２本のボーデンケーブル５，６で接続し、ハンド
ル１の操舵トルクに基づいてパワーステアリング用モー
タ２４を駆動してドライバーの操舵をアシストするケー
ブル式ステアリング装置において、車輪Ｗ_L ，Ｗ_R の実
際の転舵方向と検出された操舵トルクの方向とが逆にな
ったときに、ハンドルが路面反力でニュートラル位置に
戻されるハンドル戻り時である判断し、ボーデンケーブ
ル５，６のフリクションを補償すべくパワーステアリン
グ用モータ２４を駆動してハンドル１をニュートラル位
置に戻すアシスト力を発生させ、車輪Ｗ_L ，Ｗ_R の転舵
角がゼロになったときにパワーステアリング用モータ２
４の駆動を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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】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、
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場合、操
舵トルク検出手段をケーブルのハンドル寄りの位置或い
はケーブル及びハンドル間に設けると、ケーブルのフリ
クションを含む操舵トルクを検出することができる。つ
まり、ケーブルのフリクションが大きいと、それに応じ
て検出される操舵トルクも大きくなる。従って、検出し
た操舵トルクに基づいてアクチュエータを駆動すれば、
前記ケーブルのフリクションの影響を補償してドライバ
ーが感じる渋さ感を解消することができる。

【０００７】ところで、ハンドルを操作して車輪を転舵
した後にハンドルに加える力を緩めることにより、車輪
が路面から受ける反力によってハンドルはニュートラル
位置に戻ろうとするが、ケーブルの車体へのレイアウト
によってケーブルの曲げが大きいなどすると、ケーブル
のフリクションが過大になるため、ハンドルを操作する
ときのフィーリングとハンドルを戻すときのフィーリン
グとの差が大きくなり、ドライバーの操舵フィールを悪
化させる可能性がある。そこで、前記ハンドル戻り時に
操舵トルク検出手段の出力に基づいてアクチュエータを
駆動し、ケーブルのフリクションに打ち勝ってハンドル
をニュートラル位置に戻すことが考えられる。しかしな
がら、前記ハンドル戻り時に検出された操舵トルクに基
づいてアクチュエータを駆動しても、検出される操舵ト
ルクが小さいためにケーブルのフリクションに打ち勝つ
ことはできない。

【０００８】その理由を説明すると、図２においてハン
ドル１と一体の駆動プーリ１１ｄｒが矢印Ａ方向に回転
すると、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の張力が減少し、ポテンシ
ョメータ１２が矢印Ｂ方向に回転して操舵トルクが検出
さする。またハンドルを戻すときにはハンドルに加える
力を緩めるので、一方のインナーケーブル６ｉ及び他方
のインナーケーブル５ｉの張力がほぼ同一になって操作
トルクが殆ど検出されなくなる。その結果、アクチュエ
ータがケーブルのフリクションに打ち勝つ駆動力を発生
しなくなり、フリクションが残るためにハンドル操作時
とハンドル戻り時のフィーリングが異なってしまう。

【０００９】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、ケーブルの
フリクションを補償してハンドルの操作時と戻り時との
フィリングを同一にすることを目的とする。

【００１０】

【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、ハンドルに入力され
る操舵トルクをステアリングギヤボックスに伝達するケ
ーブルと、ケーブルの中間部、或いはケーブル及びハン
ドル間に設けられた操舵トルク検出手段と、ステアリン
グギヤボックスを駆動するパワーアシスト手段と、ドラ
イバーのハンドル操作をアシストすべく、検出した操舵
トルクに基づいてパワーアシスト手段の作動を制御する
制御手段とを備えたケーブル式ステアリング装置であっ
て、車輪が受ける路面反力によるハンドル戻り時に、制
御手段はパワーアシスト手段にケーブルのフリクション
を相殺するアシスト力を発生させることを特徴とする。

【００１１】上記構成によれば、ドライバーがハンドル
に加える力を緩めて路面反力によってハンドルが戻ると
き、パワーアシスト手段がハンドルをニュートラル位置
に戻すことによりケーブルのフリクションを相殺するア
シスト力を発生するので、ケーブル式ステアリング装置
の操舵フィーリングが悪化することがない。

【００１２】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、車輪の転舵方向を検出する転舵方向
検出手段を備えてなり、制御手段は操舵トルクの方向と
車輪の転舵方向とが不一致のときに前記ハンドル戻り時
であることを判定することを特徴とする。

【００１３】上記構成によれば、ドライバーによる積極
的なハンドル切り戻し操作と、路面反力によるハンドル
戻りとを確実に識別することができる。

【００１４】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、車輪の転舵角を検出する転舵角検出
手段を備えてなり、制御手段は転舵角がゼロに戻ったと
きにパワーアシスト手段の作動を停止することを特徴と
する。

【００１５】上記構成によれば、ケーブルにフリクショ
ンがあっても操舵フィーリングに悪影響を与えることが
なくなる。

【００１６】

【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。

【００１７】図１〜図４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１の３−３
線拡大断面図、図４は推定フリクション及びアシスト比
率を検索するマップを示す図である。

【００１８】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。

【００１９】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，６
ｏ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。

【００２０】駆動プーリハウジング２の内部に、操舵ト
ルク検出手段としての第１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。第１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１
５，１５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、従って第１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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】従動プーリ１１ｄｎの回転軸１０ｄｎに第
２ポテンショメータ１６が連結される。回転軸１０ｄｎ
はピニオン２１、ラック２３、ステアリングロッド２２
及びタイロッド７_L ，７_R を介して左右の車輪Ｗ_L ，Ｗ
_R に接続されているため、第２ポテンショメータ１６の
出力に基づいて車輪Ｗ_L ，Ｗ_R の転舵角を知ることがで
き、また第２ポテンショメータ１６の出力の微分値に基
づいて車輪Ｗ_L ，Ｗ_Rの転舵方向を知ることができる。
従って、第２ポテンショメータ１６は本発明の転舵角検
出手段及び転舵方向検出手段を構成する。

【００２４】前記第１ポテンショメータ１２及び第２ポ
テンショメータ１６は電子制御ユニットＵに接続されて
おり、電子制御ユニットＵは両ポテンショメータ１２，
１６の出力に基づいてパワーステアリング用モータ２４
の作動を制御する。

【００２５】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。

【００２６】車両を右旋回させるべくハンドル１を右方
向に操作して回転軸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、該車輪Ｗ_L ，Ｗ_R を右方
向に転舵する。

【００２７】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
と共に図２の矢印Ｂ方向に回転し、その回転角が第１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，６
ｉの張力差に比例し、且つ第１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、第１
ポテンショメータ１２の出力に基づいてハンドル１の操
舵トルクを知ることができる。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】ところで、車両を右旋回させるべくハンド
ル１を右方向に操作して回転軸１０ｄｒを図２のＡ方向
に回転させると、一方のインナーケーブル６ｉが引かれ
て他方のインナーケーブル５ｉが弛められるが、その後
にハンドルに加える力が緩められて、車輪Ｗ_L ，Ｗ_R が
受ける路面反力でハンドル１が右転舵位置からニュート
ラル位置に戻されるときも、前述したハンドル１の操作
時と同じく一方のインナーケーブル６ｉが引かれて他方
のインナーケーブル５ｉが弛められる。即ち、路面反力
によるハンドル戻り時には、第２ポテンショメータ１６
で検出した転舵角の微分値から得た転舵方向が右転舵位
置からニュートラル位置への戻り方向であっても、第１
ポテンショメータ１２の出力はニュートラル位置から右
転舵位置への転舵方向を示すことになる。

【００３１】このように、第１ポテンショメータ１２で
検出した転舵方向と、第２ポテンショメータ１６で検出
した転舵方向とが不一致になったとき、つまりハンドル
戻り時にハンドル１をインナーケーブル５ｉ，６ｉのフ
リクションに抗してニュートラル位置に戻すべく、パワ
ーステアリング用モータ２４が以下のように制御され
る。

【００３２】ドライバーによるハンドル操作時には、図
４（Ａ）に示すように、インナーケーブル５ｉ，６ｉの
フリクションはその張力により変化するが、路面反力に
よるハンドル戻り時には前記張力が比較的に小さな略一
定値であることから、フリクションも比較的に小さな略
一定値ａになると推定される。また転舵角が大きい状態
では路面反力も大きくなってハンドル１がニュートラル
位置に戻り易くなることから、図４（Ｂ）のマップに基
づいて第２ポテンショメータ１６で検出した転舵角から
アシスト比率ｂを検索する。具体的には、転舵角の絶対
値が大きい領域ではアシスト比率ｂを小さく設定すると
ともに、転舵角の絶対値が小さい領域ではアシスト比率
ｂを大きく設定し、更に転舵角がゼロの状態ではアシス
ト比率ｂをゼロに設定する。

【００３３】而して、ハンドル１をニュートラル位置に
向けて駆動すべくパワーステアリング用モータ２４に供
給する戻し方向アシスト電流は、ｋを定数として、 戻し方向アシスト電流＝ｋ×ａ×ｂ により与えられる。即ち、ハンドル戻り時にパワーステ
アリング用モータ２４がハンドル１を戻し方向に駆動す
るアシスト力は、インナーケーブル５ｉ，６ｉの推定フ
リクションａに比例し、且つアシスト比率ｂに比例する
ように設定する。そしてパワーステアリング用モータ２
４の駆動力によりインナーケーブル５ｉ，６ｉのフリク
ションに打ち勝ってハンドル１がニュートラル位置に戻
ったとき、つまり転舵角がゼロになったとき、アシスト
比率ｂがゼロになってパワーステアリング用モータ２４
の駆動が停止される。このように、パワーステアリング
用モータ２４の駆動力を利用することにより、ドライバ
ーが感じるハンドル戻りの渋さ感を解消してハンドル操
作時とハンドル戻り時との操舵フィーリングを一致させ
ることができ、しかもニュートラル位置に戻ったハンド
ル１を該ニュートラル位置に確実に停止させることがで
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】例えば、実施例では操舵トルク検出手段と
しての第１ポテンショメータ１２をボーデンケーブル
５，６の中間部に設けているが、この操舵トルク検出手
段をハンドル１と駆動プーリ１１ｄｒとの間に設けるこ
とができる。この場合、ハンドル１と駆動プーリ１１ｄ
ｒとをトーションバーで接続し、このトーションバーの
捩じれに基づいて操舵トルクを検出することができる。
またパワーステアリング用モータ２４で従動プーリ１１
ｄｎ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２
４のロータを直接駆動することも可能である。更に、第
２ポテンショメータ１６で転舵角及び転舵方向を検出す
る代わりに、パワーステアリング用モータ２４に流れる
電流の方向及び電流値に基づいて転舵角及び転舵方向を
検出することも可能であり、このようにすれば第２ポテ
ンショメータ１６が不要になる。

【００３６】

【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、ドライバーがハンドルに加える力を緩めて路
面反力によってハンドルが戻るとき、パワーアシスト手
段がハンドルをニュートラル位置に戻すことによりケー
ブルのフリクションを相殺するアシスト力を発生するの
で、ケーブル式ステアリング装置の操舵フィーリングが
悪化することがない。

【００３７】また請求項２に記載された発明によれば、
車輪の転舵方向を検出する転舵方向検出手段を備えてな
り、制御手段は操舵トルクの方向と車輪の転舵方向とが
不一致のときに前記ハンドル戻り時であることを判定す
るので、ドライバーによる積極的なハンドル切り戻し操
作と、路面反力によるハンドル戻りとを確実に識別する
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、
車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段を備えてなり、
制御手段は転舵角がゼロに戻ったときにパワーアシスト
手段の作動を停止するので、ケーブルにフリクションが
あっても操舵フィーリングに悪影響を与えることがなく
なる。

【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】推定フリクション及びアシスト比率を検索する
マップを示す図

【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） １２ 第１ポテンショメータ（操舵トルク検出
手段） １６ 第２ポテンショメータ（転舵角検出手
段、転舵方向検出手段） ２４ パワーステアリング用モータ（パワーア
シスト手段） Ｕ 電子制御ユニット（制御手段） Ｗ_L 車輪 Ｗ_R 車輪

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドル（１）に入力される操舵トルク
   をステアリングギヤボックス（３）に伝達するケーブル
   （５，６）と、 ケーブル（５，６）の中間部、或いはケーブル（５，
   ６）及びハンドル（１）間に設けられた操舵トルク検出
   手段（１２）と、 ステアリングギヤボックス（３）を駆動するパワーアシ
   スト手段（２４）と、 ドライバーのハンドル操作をアシストすべく、検出した
   操舵トルクに基づいてパワーアシスト手段（２４）の作
   動を制御する制御手段（Ｕ）と、を備えたケーブル式ス
   テアリング装置であって、 車輪（Ｗ_L ，Ｗ_R ）が受ける路面反力によるハンドル戻
   り時に、制御手段（Ｕ）はパワーアシスト手段（２４）
   にケーブル（５，６）のフリクションを相殺するアシス
   ト力を発生させることを特徴とするケーブル式ステアリ
   ング装置。
2. 【請求項２】 車輪（Ｗ_L ，Ｗ_R ）の転舵方向を検出す
   る転舵方向検出手段（１６）を備えてなり、制御手段
   （Ｕ）は操舵トルクの方向と車輪（Ｗ_L ，Ｗ_R）の転舵
   方向とが不一致のときに前記ハンドル戻り時であること
   を判定す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。
3. 【請求項３】 車輪（Ｗ_L ，Ｗ_R ）の転舵角を検出する
   転舵角検出手段（１６）を備えてなり、制御手段（Ｕ）
   は転舵角がゼロに戻ったときにパワーアシスト手段（２
   ４）の作動を停止す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。