JP3668564B2

JP3668564B2 - ケーブル式ステアリング装置

Info

Publication number: JP3668564B2
Application number: JP22647496A
Authority: JP
Inventors: 康夫清水; 宏田畠
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2016-08-28
Also published as: JPH1067330A; DE19737382A1; DE19737382C2; US5941339A

Description

【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、かかるケーブル式ステアリング装置を電動パワーステアリング装置と組み合わせた場合、ケーブル式ステアリング装置による操舵トルクを例えばラックアンドピニオン機構を介して車輪に伝達する操舵トルク伝達系と、パワーステアリング装置のモータによる操舵トルクを例えばボールネジ機構を介して伝達する操舵トルク伝達系とが必要になり、これら２系統の操舵トルク伝達系によって構造の複雑化や操舵トルクの伝達ロスを招く問題がある。
【０００６】
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を電動パワーステアリング装置と組み合わせたものにおいて、操舵トルクの伝達系を簡素化して操舵トルクの伝達ロスを減少させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ギヤボックスと、そのギヤボックス内を貫通していて、該ギヤボックスに対する左右方向の移動により左右の車輪を転舵するステアリングロッドと、ハンドルに連結された駆動プーリと、ギヤボックス内にステアリングロッドと同心状に設けられた従動プーリと、その両プーリに一端側及び他端側がそれぞれ巻き付けられて両プーリ間を接続するワイヤーと、前記ギヤボックス内に設けられ、出力軸が従動プーリに対し同軸且つ相対回転不能に結合されるハンドル操作アシスト用モータと、そのモータの出力軸内周面とステアリングロッド外周面との間に設けられたボールネジ機構とを備え、ハンドルに入力される操舵トルクが、駆動プーリ、ワイヤー、従動プーリ、出力軸及びボールネジ機構を介してステアリングロッドに伝達され、またモータの駆動トルクが出力軸及びボールネジ機構を介してステアリングロッドに伝達されることを第１の特徴とし、またこの特徴に加えて、従動プーリが出力軸に軸方向スライド自在且つ相対回転不能にスプライン結合され、従動プーリをステアリングロッドと共に左右方向に移動させ且つ従動プーリのステアリングロッドに対する相対回転を許容すべく、従動プーリとステアリングロッドとが連結され、従動プーリ外周に形成されてワイヤーを巻き付けさせる螺旋状のプーリ溝のピッチと、ボールネジ機構のピッチとが等しく設定されることを第２の特徴とする。
【０００８】
上記特徴によれば、ハンドルに入力された操舵トルクがワイヤーを介してギヤボックス内のステアリングロッドに伝達されて車輪を操舵するとき、ギヤボックスに設けたモータにより前記操舵トルクがアシストされる。この場合、ギヤボックスの内部においてハンドル操作アシスト用モータの出力軸が従動プーリに対し同軸且つ相対回転不能に結合され、該出力軸内周面とステアリングロッド外周面との間にボールネジ機構が設けられるため、モータからステアリングロッドへの操舵トルク伝達と、従動プーリからステアリングロッドへの操舵トルク伝達とを共通のボールネジ機構で賄い（即ち、ワイヤー従動手段からの操舵トルクとモータからの操舵トルクとを共通の操舵トルク伝達系を介して車輪に伝達することが可能となり）、これにより操舵トルク伝達系の構造が簡略化され、しかも操舵トルクの伝達ロスが削減される。
【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４は本発明の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、図４は図１の４−４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とが、２本の第１ボーデンワイヤー５，６と、中間連動手段７と、２本の第２ボーデンワイヤー５′，６′と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８_L，８_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。駆動プーリハウジング２とギヤボックス３との間に、電子制御ユニットＵが設けられる。
【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。第１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、同様に第１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の外周に形成した螺旋状のプーリ溝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３に示すように、中間連動手段７はダッシュボードロア部材等の車体の隔壁３５を挟んで一体に結合される第１ハウジング３６及び第２ハウジング３７を備える。第１ハウジング３６には中間従動プーリ３８が第１回転軸３９により回転自在に支持されるとともに、第２ハウジング３７には前記中間従動プーリ３８よりも直径が大きい中間駆動プーリ４０が第２回転軸４１により回転自在に支持される。
【００１４】
中間従動プーリ３８は第１回転軸３９の反対側の側面にテーパしたスプライン軸４２を備えており、このスプライン軸４２は第１ハウジング３６、隔壁３５及び第２ハウジング３７に形成した通孔４３を貫通し、中間駆動プーリ４０の第２回転軸４１の反対側の側面に形成したスプライン孔４４に係合する。これにより、中間従動プーリ３８及び中間駆動プーリ４０は同軸に結合されて一体に回転する。
【００１５】
第１ボーデンワイヤー５，６の他端は、アウターチューブ５ｏ，６ｏが第１ハウジング３６に固定され、インナーケーブル５ｉ，６ｉが第１ハウジング３６の内部で中間従動プーリ３８の外周に巻き付けられて固定される。同様に、第２ボーデンワイヤー５′，６′の他端は、アウターチューブ５ｏ，６ｏが第２ハウジング３７に固定され、インナーケーブル５ｉ，６ｉが第２ハウジング３７の内部で中間駆動プーリ４０の外周に巻き付けられて固定される。
【００１６】
図４に示すように、ギヤボックス３の内部は隔壁１７によってモータ収納室１８と従動プーリ収納室１９とに分割される。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２０は、モータ収納室１８の内周面に固定されたステータ２１と、モータ収納室１８に２個のボールベアリング２２，２３を介して回転自在に支持されてステアリングロッド２４の外周に嵌まる筒状のモータ出力軸２５と、モータ出力軸２５に固着されて前記ステータ２１に対向するロータ２６とを備える。モータ出力軸２５の内周面とステアリングロッド２４の外周面との間にボールネジ機構２７が設けられており、モータ２０を駆動してモータ出力軸２５を正逆転させることにより、ステアリングロッド２４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】
ギヤボックス３の従動プーリ収納室１９に収納された従動プーリ２８は、モータ出力軸２５の外周に軸方向スライド自在、且つ相対回転不能にスプライン結合される。従動プーリ２８をステアリングロッド２４と共に左右方向に移動させ、且つ従動プーリ２８のステアリングロッド２４に対する相対回転を許容すべく、従動プーリ２８の内周に形成した環状溝とステアリングロッド２４の外周に形成した環状溝とが、両環状溝に対してスリップ可能なリング部材２９によって連結される。
【００１８】
２本の第２ボーデンワイヤー５′，６′のアウターチューブ５ｏ，６ｏはギヤボックス３の壁面に固定され、インナーケーブル５ｉ，６ｉはギヤボックス３の内部に導かれて従動プーリ２８の外周に螺旋状に形成された１本のプーリ溝に巻き付けられて固定される。ギヤボックス内に延びる２本のインナーケーブル５ｉ，６ｉは従動プーリ２８の直径上両端の２点に最初に接触し、そこから一方のインナーケーブル５ｉが従動プーリ２８の軸方向一端側に向けて巻き付けられて固定されるとともに、他方のインナーケーブル６ｉが従動プーリ２８の軸方向他端側に向けて巻き付けられて固定される。従って、従動プーリ２８が回転すると２本のインナーケーブル５ｉ，６ｉの一方はプーリ溝に巻き取られ、他方はプーリ溝から巻き戻される。
【００１９】
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。
【００２０】
車両を旋回させるべくハンドル１を回転させると、図２において回転軸１２が駆動プーリ１３と共に回転し、第１ボーデンワイヤー５，６のインナーケーブル５ｉ，６ｉが押し引きされる。その結果、図３において中間連動手段７の中間従動プーリ３８が回転し、その回転がスプライン軸４２及びスプライン孔４４を介して中間駆動プーリ４０に伝達される。このとき、中間従動プーリ３８と中間駆動プーリ４０との直径差により、第１ボーデンワイヤー５，７の変位が拡大されて第２ボーデンワイヤー５′，６′に伝達される。
【００２１】
図４において第２ボーデンワイヤー５′，６′の変位によりギヤボックス３の従動プーリ２８が回転すると、その従動プーリ２８と一体のモータ出力軸２５が回転するため、ボールネジ機構２７を介してステアリングロッド２４が左右に移動して車輪Ｗ_L，Ｗ_Rが転舵される。ステアリングロッド２４が左右に移動すると、このステアリングロッド２４にリング部材２９を介して連結された従動プーリ２８も一体に左右方向に移動する。このとき、ボールネジ機構２７のピッチと従動プーリ２８のプーリ溝のピッチとが等しく設定されているため、従動プーリ２８がギヤボックス３に対して左右方向に所定距離移動しても、従動プーリ２８からインナーケーブル５ｉ，６ｉが引き出される部分も従動プーリ２８に対して前記所定距離と同距離だけ逆方向に移動する。その結果、従動プーリ２８からインナーケーブル５ｉ，６ｉが引き出される部分をギヤボックス３に対して常に一定位置に保持し、アウターチューブ５ｏ，６ｏとインナーケーブル５ｉ，６ｉとを同心に保持することができる。
【００２２】
上述のようにしてハンドル１の操舵トルクが従動プーリ２８に伝達されると同時に、その操舵トルクが駆動プーリハウジング２内に設けた図示せぬ検出手段により検出される。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パワーステアリング用モータ２０が駆動される。而して、モータ出力軸２５が回転してステアリングロッド２４が左右方向に付勢され、ドライバーによるハンドル１の操作がアシストされる。
【００２３】
以上説明したように、ハンドル１とギヤボックス３とを撓み易い第１ボーデンワイヤー５，６及び第２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。
【００２４】
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。
【００２５】
更に、ギヤボックス３の内部において従動プーリ２８がモータ出力軸２５と一体に設けられているため、モータ２０からステアリングロッド２４への操舵トルク伝達と、従動プーリ２８からステアリングロッド２４への操舵トルク伝達とを共通のボールネジ機構２７で賄い、部品点数の削減による構造の簡略化を図るとともに、操舵トルクの伝達ロスを減少させることができる。
【００２６】
図５〜図７は参考例を示すもので、図５は参考例に係る車両用ステアリング装置の全体斜視図、図６は図５の６−６線拡大断面図、図７はピニオン及びインナーケーブルの噛み合い部の斜視図である。
【００２７】
図５に示すように、この参考例も、一端が駆動プーリハウジング２に連なる２本の第１ボーデンワイヤー５，６と、一端がギヤボックス３に連なる２本に第２ボーデンワイヤー５′，６′とを備える。第１ボーデンワイヤー５，６のインナーケーブル５ｉ，６ｉは参考例と同じ通常のケーブルであるが、第２ボーデンワイヤー５′，６′のインナーケーブル５ｉ，６ｉは複数の歯を軸方向に等間隔に形成したギヤドケーブルから構成される（図７参照）。第１ボーデンワイヤー５，６の他端と第２ボーデンワイヤー５′，６′の他端とは、中間連動手段４５の２本のガイド筒４６，４７の内部で直列に連結される。
【００２８】
図６及び図７に示すように、ギヤボックス３のモータ出力軸２５の外周に参考例のワイヤー従動手段を構成するピニオン４８が固定されており、このピニオン４８に前記ギヤドケーブルよりなるインナーケーブル５ｉ，６ｉが噛み合っている。
【００２９】
従って、ハンドル１の操作に伴う第１ボーデンワイヤー５，６が変位が中間連動手段４５により第２ボーデンワイヤー５′，６′に伝達され、この第２ボーデンワイヤー５′，６′に噛み合うピニオン４８と共にモータ出力軸２５が回転すると、ボールネジ機構２７を介してステアリングロッド２４が左右に移動して車輪Ｗ_F，Ｗ_Rが操舵される。このとき、電子制御ユニットＵがハンドル１の操舵トルクに応じてモータ２０を駆動すると、モータ出力軸２５が回転してステアリングロッド２４が左右方向に付勢され、ドライバーによるハンドル１の操作がアシストされる。
【００３０】
この参考例によれば、ピニオン４８がモータ出力軸２５と一体に設けられているため、モータ２０からステアリングロッド２４に操舵トルクを伝達するボールネジ機構２７を、従動プーリ２８からステアリングロッド２４への操舵トルクの伝達に共用し、構造の簡略化と操舵トルクの伝達ロスの減少とを図ることができる。
【００３１】
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。
【００３２】
例えば、実施例における中間連動手段７，４５は必須ではなく、場合により省略することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ギヤボックスの内部においてハンドル操作アシスト用モータの出力軸が従動プーリに対し同軸且つ相対回転不能に結合され、そのモータの出力軸内周面とステアリングロッド外周面との間にボールネジ機構が設けられ、ハンドルに入力される操舵トルクが、駆動プーリ、ワイヤー、従動プーリ、出力軸及びボールネジ機構を介してステアリングロッドに伝達され、またモータの駆動トルクが出力軸及びボールネジ機構を介してステアリングロッドに伝達されるので、モータからステアリングロッドへの操舵トルク伝達と、従動プーリからステアリングロッドへの操舵トルク伝達とを共通のボールネジ機構で賄い（即ち、ハンドルからワイヤーを介して従動プーリに伝達される操舵トルクと、モータからモータ出力軸を介して伝達される操舵トルクとを、共通の操舵トルク伝達系を介して車輪に伝達することが可能となり）、これにより操舵トルク伝達系の構造が簡略化され、しかも操舵トルクの伝達ロスが削減される。また従動プーリは、ワイヤーの往復運動を該プーリの回転運動（従ってモータ出力軸及びボールネジ機構を介してステアリングロッドの回転運動）に確実に変換することができる。
【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】図１の４−４線拡大断面図
【図５】参考例に係る車両用ステアリング装置の全体斜視図
【図６】図５の６−６線拡大断面図
【図７】ピニオン及びインナーケーブルの噛み合い部の斜視図
【符号の説明】
１ハンドル
３ギヤボックス
５第１ボーデンワイヤー（ワイヤー）
６第１ボーデンワイヤー（ワイヤー）
１３駆動プーリ
２０モータ
２４ステアリングロッド
２５モータ出力軸
２７ボールネジ機構
２８従動プーリ
Ｗ_L 車輪
Ｗ_R 車輪

Claims

ギヤボックス（３）と、
そのギヤボックス（３）内を貫通していて、該ギヤボックス（３）に対する左右方向の移動により左右の車輪（Ｗ _L ，Ｗ _R ）を転舵するステアリングロッド（２４）と、
ハンドル（１）に連結された駆動プーリ（１３）と、
ギヤボックス（３）内にステアリングロッド（２４）と同心状に設けられた従動プーリ（２８）と、
その両プーリ（１３，２８）に一端側及び他端側がそれぞれ巻き付けられて両プーリ（１３，２８）間を接続するワイヤー（５，６）と、
前記ギヤボックス（３）内に設けられ、出力軸（２５）が従動プーリ（２８）に対し同軸且つ相対回転不能に結合されるハンドル操作アシスト用モータ（２０）と、
そのモータ（２０）の出力軸（２５）内周面とステアリングロッド（２４）外周面との間に設けられたボールネジ機構（２７）とを備え、
ハンドル（１）に入力される操舵トルクが、駆動プーリ（１３）、ワイヤー（５，６）、従動プーリ（２８）、出力軸（２５）及びボールネジ機構（２７）を介してステアリングロッド（２４）に伝達され、
またモータ（２０）の駆動トルクが出力軸（２５）及びボールネジ機構（２７）を介してステアリングロッド（２４）に伝達されることを特徴とする、ケーブル式ステアリング装置。
従動プーリ（２８）は出力軸（２５）に軸方向スライド自在且つ相対回転不能にスプライン結合され、従動プーリ（２８）をステアリングロッド（２４）と共に左右方向に移動させ且つ従動プーリ（２８）のステアリングロッド（２４）に対する相対回転を許容すべく、従動プーリ（２８）とステアリングロッド（２４）とが連結され、従動プーリ（２８）外周に形成されてワイヤー（５，６）を巻き付けさせる螺旋状のプーリ溝のピッチと、ボールネジ機構（２７）のピッチとが等しく設定され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。