JP3668562B2 - ケーブル式ステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルとギヤボックスとをボーデンワイヤー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。
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。
【0003】
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)。
【0004】
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】
ところで上記従来のものは、ワイヤーの端部とプーリとの固定部は、ワイヤーの端部に鋳込みやカシメにより固定したピンをプーリの端面に形成したピン孔に固定する構造になっているが、プーリが回転してワイヤーが巻き戻されると、ワイヤーの張力がピンに直接作用して前記固定部の耐久性が低下する可能性があった。
【0006】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ワイヤーの端部とプーリとの固定部に荷重が加わるのを防止して耐久性の向上を図ることを目的とする。
【0007】
【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の発明は、ハンドルに連結された駆動プーリの螺旋状プーリ溝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の螺旋状プーリ溝とにワイヤーの両端部を巻き付けるとともに、前記ワイヤーの両端に固定したピンを前記駆動プーリ及び従動プーリに形成したピン孔に固定し、ハンドルに入力される操舵トルクを前記ワイヤーを介してギヤボックスに伝達するケーブル式ステアリング装置であって、ハンドルが限界回転位置にあるときに、前記ワイヤーの少なくとも一部が駆動プーリ或いは従動プーリの前記螺旋状プーリ溝の、部分的に深く形成した部分に半径方向に2重に巻き付いていて、その2重に巻き付いたワイヤー間に作用する摩擦力でワイヤーの張力が支持されることを特徴とし、また請求項2の発明は、ハンドルに連結された駆動プーリの螺旋状プーリ溝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の螺旋状プーリ溝とにワイヤーの両端部を巻き付けるとともに、前記ワイヤーの両端に固定したピンを前記駆動プーリ及び従動プーリに形成したピン孔に固定し、ハンドルに入力される操舵トルクを前記ワイヤーを介してギヤボックスに伝達するケーブル式ステアリング装置であって、ハンドルが限界回転位置にあるときに、前記ワイヤーの少なくとも一部が駆動プーリ或いは従動プーリの前記螺旋状プーリ溝の、部分的に溝幅を広くした部分に軸方向に2重に巻き付いていて、その2重に巻き付いたワイヤー間に作用する摩擦力でワイヤーの張力が支持されることを特徴とする。
【0008】
上記各特徴によれば、ハンドルの操舵トルクがワイヤーを介してギヤボックスに伝達されて車輪が操舵されるとき、ハンドルが限界回転位置に達しても、請求項1の発明ではワイヤーの少なくとも一部が螺旋状プーリ溝の、部分的に深く形成した部分に半径方向に2重に巻き付いていて、その2重に巻き付いたワイヤー間に作用する摩擦力でワイヤーの張力が支持され、また請求項2の発明ではワイヤーの少なくとも一部が螺旋状プーリ溝の、部分的に溝幅を広くした部分に軸方向に2重に巻き付いていて、その2重に巻き付いたワイヤー間に作用する摩擦力でワイヤーの張力が支持されるため、その半径方向又は軸方向に2重に巻き付くことで相互に接触するワイヤー間に作用する摩擦力により、ワイヤーとピンとの固定部に荷重が作用することが防止される。
【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。 図1〜図5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2の3−3線断面図、図4は駆動プーリの斜視図、図5は図1の5−5線拡大断面図である。
【0010】
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、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の両端部から車体左右方向に延びるタイロッド8L ,8R 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。
【0011】
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12に駆動プーリ13が固定される。ボーデンワイヤー5はアウターチューブ5oと、その内部にスライド自在に収納され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、その内部にスライド自在に収納されるインナーケーブル6iとから構成される。
【0012】
両インナーケーブル5i,6iの一端は駆動プーリ13の外周に巻き付けられて固定され、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に形成された2個のケーブル挿通孔21 ,22 を貫通し、そのフランジ部51 ,61 が駆動プーリハウジング2の内面に固定される。
【0013】
図2〜図4から明らかなように、駆動プーリ13の外周面には螺旋状のプーリ溝131 が形成されており、そのプーリ溝131 に両インナーケーブル5i,6iが巻き付けられる。即ち、両インナーケーブル5i,6iは駆動プーリ13のプーリ溝131 の軸方向中央部から該駆動プーリ13の左右の端面に向かって相互に離れるようにそれぞれ4回転プラス1/4回転ずつ巻き付けられており、その際に駆動プーリ13のプーリ溝13の深さを部分的に深く形成することにより、最後の3/4回転が駆動プーリ13の半径方向に2重に重なるように巻き付けられる。両インナーケーブル5i,6iの先端に鋳込みやカシメにより固定されたピン14,15が駆動プーリ13の左右の端面に形成されたピン孔132 ,133 に嵌め込まれており、これにより両インナーケーブル5i,6iの先端が駆動プーリ13に固定される。
【0014】
図5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が固定される。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が左右スライド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が噛み合っている。
【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。従動プーリ20に対するインナーケーブル5i,6iの他端の固定構造は、前述した駆動プーリ13に対するそれと実質的に同一であり、その重複する説明は省略する。
【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の内周面に固定されたステータ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27,28,29を介して回転自在に支持されてステアリングロッド23の外周に嵌まるモータ出力軸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32が設けられており、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、車両を左旋回させるべくハンドル1を左方向に回転させると、図2において回転軸12が駆動プーリ13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13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】
操舵トルクが図示せぬ検出手段により検出されると、その操舵トルクの検出値は電子制御ユニット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パワーステアリング用モータ25が駆動される。而して、ステアリングロッド23がパワーステアリング用モータ25により左右方向に駆動され、ドライバーによるハンドル1の操作がアシストされる。
【0020】
以上説明したように、ハンドル1とギヤボックス3とを撓み易いボーデンワイヤー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。
【0021】
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。
【0022】
さて、一般にハンドル1の限界回転角はニュートラル状態から左右に各1回転半(540°)に設定されているため、ハンドル1を限界位置まで回転させた場合に、ニュートラル状態において駆動プーリ13のプーリ溝131 に4回転プラス1/4回転ずつ巻き付けられたインナーケーブル5i,6iは、その一方が駆動プーリ13のプーリ溝131 に5回転プラス3/4回転巻き付いた状態になるが、その他方が前記プーリ溝131 に2回転プラス3/4回転巻き付いた状態になる。
【0023】
一般に駆動プーリ13に対するインナーケーブル5i,6iの巻き付き量が減少すると、そのインナーケーブル5i,6iの張力がピン14,15との固定部に直接作用するようになり、前記固定部の耐久性が低下する可能性がある。
【0024】
しかしながら、本実施例では、ハンドル1が限界位置まで回転した場合であっても、巻き戻された側のインナーケーブル5i,6iの端部が2回転以上(2回転プラス3/4回転)プーリ溝131 に巻き付いているため、インナーケーブル5i,6iとプーリ溝131 との間に充分な摩擦力が作用する。その結果、インナーケーブル5i,6iの張力がピン14,15との固定部に直接作用しなくなり、前記固定部の耐久性が向上する。
【0025】
しかも、ハンドル1が限界位置まで回転した場合に巻き戻された側のインナーケーブル5i,6iの端部が3/4回転だけ2重に巻き付いているため、該インナーケーブル5i,6iが相互に接触する部分に大きな摩擦力が作用し、その結果、インナーケーブル5i,6iの張力がピン14,15との固定部に直接作用しなくなって前記固定部の耐久性が向上する。このように、インナーケーブル5i,6iの一部を2重に巻き付けて相互に接触させるだけの簡単な構造であるため、特別の部品が不要となって低コストで実現可能である。
【0026】
尚、従動プーリ20に対するインナーケーブル5i,6iの他端の固定部も、前述した作用と同様の作用により耐久性が高められる。
【0027】
次に、図6に基づいて本発明の第2実施例を説明する。
【0028】
第2実施例はプーリ溝131 の両端部の溝幅を広くし、その部分にインナーケーブル5i,6iを駆動プーリ13の軸方向に2重に巻き付けたものである。本実施例によっても、ハンドル1が限界位置まで回転した場合に、巻き戻された側のインナーケーブル5i,6iの端部が2回転以上プーリ溝131 に巻き付いて大きな摩擦力が発生するだけでなく、インナーケーブル5i,6iが2重に巻き付けられた部分が相互に接触して大きな摩擦力が発生するため、前記第1実施例と同様の作用効果を奏することができる。
【0029】
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。
【0030】
例えば、ハンドル1が限界位置まで回転した場合に、巻き戻された側のインナーケーブル5i,6iの少なくとも一部が2重に巻き付いていれば、該インナーケーブル5i,6iの端部の巻き付き回数が2回転未満であっても、充分な作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
以上のように、ハンドルが限界回転位置にあるときに、請求項1の発明では、ワイヤーの少なくとも一部が螺旋状プーリ溝の、部分的に深く形成した部分に半径方向に2重に巻き付いていて、その2重に巻き付いたワイヤー間に作用する摩擦力でワイヤーの張力が支持され、また請求項2の発明では、ワイヤーの少なくとも一部が螺旋状プーリ溝の、部分的に溝幅を広くした部分に軸方向に2重に巻き付いていて、その2重に巻き付いたワイヤー間に作用する摩擦力でワイヤーの張力が支持されるので、その半径方向又は軸方向に2重に巻き付くことで相互に接触するワイヤー間に作用する摩擦力により、ワイヤーとピンとの固定部に荷重が作用するのを回避することができる。しかもワイヤーの一部を2重に巻き付けて相互に接触させるだけの簡単な構造であるため、特別の部品が不要となって低コストで実現可能である。
【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2の3−3線断面図
【図4】 駆動プーリの斜視図
【図5】 図1の5−5線拡大断面図
【図6】 第2実施例に係る、前記図3に対応する図
【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)
6 ボーデンワイヤー(ワイヤー)
13 駆動プーリ
131 プーリ溝
132 ピン孔
133 ピン孔
14 ピン
15 ピン
20 従動プーリ
WL 車輪
WR 車輪
Claims (2)
- ハンドル(1)に連結された駆動プーリ(13)の螺旋状プーリ溝(131 )と車輪(WL ,WR )を操舵するギヤボックス(3)に連結された従動プーリ(20)の螺旋状プーリ溝とにワイヤー(5,6)の両端部を巻き付けるとともに、前記ワイヤー(5,6)の両端に固定したピン(14,15)を前記駆動プーリ(13)及び従動プーリ(20)に形成したピン孔(132 ,133 )に固定し、ハンドル(1)に入力される操舵トルクを前記ワイヤー(5,6)を介してギヤボックス(3)に伝達するケーブル式ステアリング装置であって、
ハンドル(1)が限界回転位置にあるときに、前記ワイヤー(5,6)の少なくとも一部が駆動プーリ(13)或いは従動プーリ(20)の前記螺旋状プーリ溝(13 1 )の、部分的に深く形成した部分に半径方向に2重に巻き付いていて、その2重に巻き付いたワイヤー(5,6)間に作用する摩擦力でワイヤー(5,6)の張力が支持されることを特徴とするケーブル式ステアリング装置。 - ハンドル(1)に連結された駆動プーリ(13)の螺旋状プーリ溝(13 1 )と車輪(W L ,W R )を操舵するギヤボックス(3)に連結された従動プーリ(20)の螺旋状プーリ溝とにワイヤー(5,6)の両端部を巻き付けるとともに、前記ワイヤー(5,6)の両端に固定したピン(14,15)を前記駆動プーリ(13)及び従動プーリ(20)に形成したピン孔(13 2 ,13 3 )に固定し、ハンドル(1)に入力される操舵トルクを前記ワイヤー(5,6)を介してギヤボックス(3)に伝達するケーブル式ステアリング装置であって、
ハンドル(1)が限界回転位置にあるときに、前記ワイヤー(5,6)の少なくとも一部が駆動プーリ(13)或いは従動プーリ(20)の前記螺旋状プーリ溝(13 1 )の、部分的に溝幅を広くした部分に軸方向に2重に巻き付いていて、その2重に巻き付いたワイヤー(5,6)間に作用する摩擦力でワイヤー(5,6)の張力が支持されることを特徴とするケーブル式ステアリング装置。
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