JP3104165B2 - 車両用ステアリング装置 - Google Patents

車両用ステアリング装置

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JP3104165B2 JP08085510A JP8551096A JP3104165B2 JP 3104165 B2 JP3104165 B2 JP 3104165B2 JP 08085510 A JP08085510 A JP 08085510A JP 8551096 A JP8551096 A JP 8551096A JP 3104165 B2 JP3104165 B2 JP 3104165B2
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
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    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
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  • Steering Controls (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，ハンドルに連結さ
れた駆動プーリと車輪を操舵するギヤボックスに連結さ
れた従動プーリ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ワイヤーを介してギヤボックスに伝
達する車両用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。
【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。
【０００４】そこで，従来のステアリングシャフトに代
えて，ボーデンワイヤー等のフレキシブルな伝達手段を
採用することが考えられる。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、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場合、ワイヤーのアウター
チューブとインナーケーブルとの摺動によるフリクショ
ンは従来のステアリングシャフトのフリクションに比べ
て著しく大きくなる。従って、ハンドルの操舵トルクは
フリクションの大きいワイヤーを介してギヤボックスに
伝達されることになり、操舵トルク検出手段をギヤボッ
クスに設けると、前記フリクションによって操舵トルク
を正確に検出することが困難になる。
【０００６】即ち、ハンドルに入力される操舵トルクが
増加したとき、その操舵トルクの一部がフリクションに
よってギヤボックスに伝達されないため、結果として操
舵トルクが実際よりも小さく検出されてしまう可能性が
ある。またハンドルに入力される操舵トルクが減少した
とき、それまでの操舵トルクの一部がフリクションによ
ってギヤボックスに残存するため、結果として操舵トル
クが実際よりも大きく検出されてしまう可能性がある。
このような理由で操舵トルクが正確に検出できなくなる
と、パワーステアリング用モータの適切な制御が困難に
なって操舵フィーリングが低下する問題がある。
【０００７】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、ステアリングシャフトに代えてワイヤーを採用した
車両用ステアリング装置において、ワイヤーのフリクシ
ョンの影響を最小限に抑えて操舵トルクを正確に検出
し、操舵フィーリングの低下を防止することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に，請求項１に記載された発明は，ハンドルに連結され
た駆動プーリと車輪を操舵するギヤボックスに連結され
た従動プーリとをワイヤーで接続し，ハンドルに入力さ
れる操舵トルクをワイヤーを介してギヤボックスに伝達
する車両用ステアリング装置であって，前記操舵トルク
を検出する操舵トルク検出手段と，ハンドルの操作をア
シストするパワーステアリング用モータと，操舵トルク
検出手段で検出した操舵トルクに基づいてパワーステア
リング用モータの駆動を制御する制御手段とを備え，前
記ワイヤーは，一端部が移動自在であり且つ他端が従動
プーリハウジングに固定されたアウター部材と，該アウ
ター部材の内部に摺動自在に挿通されて一端部が駆動プ
ーリの外周に固定され且つ他端が従動プーリの外周に固
定されたインナー部材とから構成され，前記操舵トルク
検出手段は，前記インナー部材の張力変化に伴う前記ア
ウター部材一端部の縦方向の移動量に基づいて前記操舵
トルクを検出することを特徴とする。
【０００９】
【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。
【００１０】図１〜図３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
拡大断面図である。
【００１１】図１に示すように，自動車のハンドル１に
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本のボーデ
ンワイヤー５，６によって接続される。ギヤボックス３
の両端に設けたブーツ７L ，７R を貫通して車体左右方
向に延出するタイロッド８L ，８R が，左右の車輪（図
示せず）を支持するナックル９L ，９R に接続される。
【００１２】図２に示すように，ハンドル１と共に回転
する回転軸１０は駆動プーリハウジング２の内部に延び
ており，そこに駆動プーリ１１が固着される。ボーデン
ワイヤー５はアウターチューブ５ｏと，その内部に摺動
自在に嵌合するインナーケーブル５ｉとから構成され，
同様にボーデンワイヤー６はアウターチューブ６ｏと，
その内部に摺動自在に嵌合す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の一端部
は，駆動プーリ１１の外周にそれぞれ逆方向に約１周半
巻き付けられて固定される。両アウターチューブ５ｏ，
６ｏの一端部を膨出させて形成したスプリングシート１
２，１３は，駆動プーリハウジング２に形成した端壁２
1 と中間壁２2 との間に位置しており，駆動プーリハウ
ジング２の中間壁２2 と両アウターチューブ５ｏ，６ｏ
のスプリングシート１２，１３との間に，両アウターチ
ューブ５ｏ，６ｏを押し出す方向にバイアスするスプリ
ング１４，１５が縮設される。従って，両アウターチュ
ーブ５ｏ，６ｏのスプリングシート１２，１３は，スプ
リング１４，１５の伸縮に伴って縦方向（ボーデンワイ
ヤー５，６の長手方向）に移動自在である。駆動プーリ
ハウジング２の中間壁２2 に一対の差動トランス１６，
１７が設けられており，それら差動トランス１６，１７
の検出子１６1 ，１７1 がそれぞれスプリングシート１
２，１３に接続される。
【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が固着される。ギ
ヤボックス３の内部には，両端が前記タイロッド８L ，
８R に接続されたステアリングロッド２３が左右摺動自
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が噛合する。
【００１５】従動プーリ２０の外周に前記２本のボーデ
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の内周面に固着されたステータ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２７，２
８，２９を介して回転自在に支持されてステアリングロ
ッド２３の外周に嵌合するモータ出力軸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３
２が介装されており，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】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。
【００１８】例えば，車両を右旋回させるべくハンドル
１を右方向に回転させると，図２において回転軸１０が
駆動プーリ１１と共に時計方向に回転する。その結果，
ボーデンワイヤー５のインナーケーブル５ｉが引かれ，
ボーデンワイヤー６のインナーケーブル６ｉが弛められ
ることにより，駆動プーリ１１の回転が従動プーリ２０
に伝達されて回転軸２１が回転し，ピニオン２２を介し
てラック２４に操舵トルクが伝達される。
【００１９】而して，インナーケーブル５ｉの張力が増
加することによりアウターチューブ５ｏがスプリング１
４に抗して図２中左方向に引かれ，そのアウターチュー
ブ５ｏのスプリングシート１２が差動トランス１６の検
出子１６1 を左方向に移動させる。一方，インナーケー
ブル６ｉの張力が減少することによりアウターチューブ
６ｏがスプリング１５の弾発力で図２中右方向に押さ
れ，そのアウターチューブ６ｏのスプリングシート１３
が差動トランス１７の検出子１７1 を右方向に移動させ
る。
【００２０】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
一対のアウターチューブ５ｏ，６ｏの相対移動量は前記
張力差に比例するため，差動トランス１６，１７により
両アウターチューブ５ｏ，６ｏの相対移動量を検出する
ことにより前記操舵トルクを知ることができる。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，つまりアウターチューブ５ｏ，６ｏの相
対移動量が略一定になるように，パワーステアリング用
モータ２５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。而して，パワーステアリング用モータ
２５が作動してステアリングロッド２３を付勢すること
により，ドライバーによるハンドル１の操作がアシスト
される。
【００２１】尚，車両を左旋回させるべくハンドル１を
左方向に回転させた場合にも，前述の右方向に回転させ
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。
【００２２】以上説明したように，ハンドル１とギヤボ
ックス３とを可撓性を有するボーデンワイヤー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。
【００２３】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。
【００２４】更に，ボーデンワイヤー５，６の張力に基
づいてハンドル１の操舵トルクを検出しているので，簡
単な構造で操舵トルクを確実に検出することができる。
また駆動プーリ１１の近傍においてボーデンワイヤー
５，６の張力を検出しているので，該ボーデンワイヤー
５，６の伸びの影響を最小限に抑えて操舵トルクを正確
に検出することができ，ダイレクト感のある操舵アシス
トが可能となる。
【００２５】次に，図４に基づいて本発明の第２実施例
を説明する。
【００２６】第２実施例は，第１実施例の一対の差動ト
ランス１６，１７に代えて，１個のポテンショメータ３
３を用いたものであって，駆動プーリハウジング２の端
壁２1 及び中間壁２2 間にポテンショメータ３３を配置
し，その検出軸３４に固定したアーム３５の両端に形成
された一対の長孔３５1 ，３５1 に，両アウターチュー
ブ５ｏ，６ｏのスプリングシート１２，１３に設けたピ
ン３６，３７を係合させる。
【００２７】この実施例によれば，一対のインナーケー
ブル５ｉ，６ｉの張力差に応じて一対のアウターチュー
ブ５ｏ，６ｏが縦方向に相対移動すると，アーム３５を
介してポテンショメータ３３の検出軸３４が回転するの
で，このポテンショメータ３３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。尚，一対のスプ
リングシート１２，１３の移動量がアンバランスになっ
た場合にアーム３５に大きな荷重が加わらないように，
該アーム３５は弾性を有する材料で形成することが望ま
しい。
【００２８】而して，この第２実施例によっても，前記
第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】次に，図５及び図６に基づいて参考例を説
明する。
【００３０】この参考例は，ボーデンワイヤー５，６の
インナーケーブル５ｉ，６ｉの張り状態及び弛み状態に
応じてポテンショメータ３８の検出軸３９を回転させる
ことにより，操舵トルクを検出するものである。即ち，
ボーデンワイヤー５，６のインナーケーブル５ｉ，６ｉ
間に配置したポテンショメータ３８の検出軸３９に２本
のアーム４０，４１を「ハ」字状に固定し，それらアー
ム４０，４１の先端に設けたプーリ４０1 ，４１1 をイ
ンナーケーブル５ｉ，６ｉにそれぞれ当接させている。
【００３１】この参考例によれば，図５において駆動プ
ーリ１１が矢印方向に回転すると，インナーケーブル６
ｉの張力が増加してインナーケーブル５ｉの張力が減少
するため，張力が増加するインナーケーブル６ｉが直線
的に伸びようとする力がローラ４１1 を押圧することに
より，ポテンショメータ３８の検出軸３９が矢印方向に
回転して操舵トルクを検出する。逆に，図６において駆
動プーリ１１が矢印方向に回転すると，インナーケーブ
ル５ｉの張力が増加してインナーケーブル６ｉの張力が
減少するため，張力が増加するインナーケーブル５ｉが
直線的に伸びようとする力がローラ４０1 を押圧するこ
とにより，ポテンショメータ３８の検出軸３９が矢印方
向に回転して操舵トルクを検出する。
【００３２】この参考例は，前記第１実施例及び第２実
施例がアウターチューブ５ｏ，６ｏの縦方向（ボーデン
ワイヤー５，６の長手方向）の移動に基づいて操舵トル
クを検出するのに対し，インナーケーブル５ｉ，６ｉの
横方向（ボーデンワイヤー５，６の長手方向に直交する
方向）の移動に基づいて操舵トルクを検出するものであ
るが，前記第１実施例及び第２実施例と同様の作用効果
を得ることが可能である。
【００３３】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。
【００３４】例えば，実施例では操舵トルク検出手段と
して差動トランス１６，１７或いはポテンショメータ３
３を使用しているが，それらに代えて磁気的検出手段や
光学的検出手段等の任意の検出手段を採用することがで
きる。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば，ステアリ
ングシャフトに代えて，ボーデンワイヤーを用いるの
で，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。
【００３６】また前記ワイヤーは，一端部が移動自在で
あり且つ他端が従動プーリハウジングに固定されたアウ
ター部材と，該アウター部材の内部に摺動自在に挿通さ
れて一端部が駆動プーリの外周に固定され且つ他端が従
動プーリの外周に固定されたインナー部材とから構成さ
れ，そのインナー部材の張力変化に伴うアウター部材一
端部の縦方向の移動量に基づいて操舵トルクを検出し，
この検出した操舵トルクに基づいてパワーステアリング
用モータの駆動を制御するので，ワイヤーの伸びの影響
を最小限に抑えて操舵トルクを容易且つ確実に検出し，
検出誤差の発生による操舵フィーリングの低下を防止す
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】第２実施例に係る，前記図２に対応する図
【図５】参考例に係る，前記図２に対応する図（左操舵
時）
【図６】参考例に係る，前記図２に対応する図（右操舵
時）
【符号の説明】
１ ハンドル ３ ギヤボックス ５ ボーデンワイヤー（ワイヤー） ５ｉ インナーケーブル（インナー部材） ５ｏ アウターチューブ（アウター部材） ６ ボーデンワイヤー（ワイヤー） ６ｉ インナーケーブル（インナー部材） ６ｏ アウターチューブ（アウター部材） １１ 駆動プーリ ２０ 従動プーリ １６ 差動トランス（操舵トルク検出手段） １７ 差動トランス（操舵トルク検出手段） ２５ パワーステアリング用モータ ３３ ポテンショメータ（操舵トルク検出手
段） ３８ ポテンショメータ（操舵トルク検出手
段） Ｕ 電子制御ユニット（制御装置）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｂ６２Ｄ 119:00 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B62D 5/04 B62D 1/04 B62D 3/02 B62D 5/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハンドル（１）に連結された駆動プーリ
    （１１）と，車輪を操舵するギヤボックス（３）に連結
    された従動プーリ（２０）とをワイヤー（５，６）で接
    続し，ハンドル（１）に入力される操舵トルクをワイヤ
    ー（５，６）を介してギヤボックス（３）に伝達する車
    両用ステアリング装置であって， 前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（１６，
    １７，３３，３８）と，ハンドル（１）の操作をアシス
    トするパワーステアリング用モータ（２５）と，操舵ト
    ルク検出手段（１６，１７，３３，３８）で検出した操
    舵トルクに基づいてパワーステアリング用モータ（２
    ５）の駆動を制御する制御手段（Ｕ）とを備え， 前記ワイヤー（５，６）は，一端部が移動自在であり且
    つ他端が従動プーリハウジング（４）に固定されたアウ
    ター部材（５ｏ，６ｏ）と，該アウター部材（５ｏ，６
    ｏ）の内部に摺動自在に挿通されて一端部が駆動プーリ
    （１１）の外周に固定され且つ他端が従動プーリ（２
    ０）の外周に固定されたインナー部材（５ｉ，６ｉ）と
    から構成され， 前記操舵トルク検出手段（１６，１７，３３）は，前記
    インナー部材（５ｉ，６ｉ）の張力変化に伴う前記アウ
    ター部材（５ｏ，６ｏ）一端部の縦方向の移動量に基づ
    いて前記操舵トルクを検出する ことを特徴とする，車両
    用ステアリング装置。
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