JP4355277B2 - ケーブル式ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングハンドル側とステアリングギアボックス側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する。

近年、ステアリングハンドルとステアリングギア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ケーブルを用いたケーブル式ステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１）。このケーブル式ステアリング装置を自動車のステアリング装置に用いることにより、ステアリングギアボックスの位置に対するステアリング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、路面からタイヤ（転舵車輪）に伝わる振動等がステアリングギアボックスを介してステアリングハンドルに伝達され難くすることができる。

このようなケーブル式ステアリング装置は、ステアリングハンドル側に連結されて回転する駆動プーリと、転舵車輪（前輪）を転舵するステアリングギアボックス側に接続されて回転する従動プーリと、前記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、ステアリングハンドルに入力される操舵トルクをステアリングギアボックスに伝達する２本のケーブルとを備えている。前記２本のケーブルは、外側のアウターチューブとその内側に摺動自在に挿通された金属縒り線からなるインナーケーブルとで構成されており、ステアリングハンドルに入力される操舵トルクを、駆動プーリと従動プーリ間に巻き付けられたインナーケーブルを介してステアリングギアボックス側に伝達することができる。

ところで、前記ケーブル式ステアリング装置では、ステアリングハンドルに操舵トルクが入力されていないときにおいて、インナーケーブルには所定の設定張力が付与されており、この張力によってステアリングハンドルの遊びが必要以上に大きくなるのを防止している。ところで、金属縒り線からなるインナーケーブルは、長期の使用に伴って伸びが生じてくる。インナーケーブルが伸びると、ステアリングハンドルの遊びが必要以上に大きくなって、いわゆるステアリング剛性が低下し、運転者がステアリングハンドルを操舵したときの操舵フィーリングが悪くなってしまう。

このため、従来のケーブル式ステアリング装置では、２本のインナーケーブルの間に張力調整手段を設けて、インナーケーブルの伸びによる張力の低下を補正して設定張力に戻すように張力調整するものが知られている（例えば、特許文献２）。この張力調整手段は、コイルばねで付勢された一対の弾圧部材を各インナーケーブルに押し付けて、インナーケーブルの伸びによる張力低下を修正するようにしている。
特開平８−２４３１号公報（段落番号［００１２］〜［００１９］、図１〜図３） 特開平１０−１０９６５７号公報（段落番号［００１４］〜［００１８］、図３）

ところで、前記特許文献２のような張力調整手段に用いるコイルばねによる弾圧部材に対する付勢力は、操舵時にステアリングハンドルに入力される操舵トルクよりも大幅に小さい。

このため、ステアリングハンドルを操舵して操舵トルクを入力すると、インナーケーブルの張力が急激に設定張力よりも大きくなるので、インナーケーブルの張力調整用の前記コイルばねが縮められて弾圧部材への付勢力が急に減少する。特に、ステアリングハンドルを急激に操舵したときには、より顕著となる。この結果、ステアリングハンドルを操舵して操舵トルクを入力したときに、インナーケーブルに当接している弾圧部材が付勢力を解除する方向に急激に動くので、その急激な弾圧部材の動きがインナーケーブルに伝わることによってステアリングハンドルの遊びが急に増加し、運転者はステアリングの操舵フィーリングが悪くなったと感じる不具合が生じる。

そこで、本発明は、張力調整手段を備えたケーブル式ステアリング装置において、ステアリングハンドルを操舵して操舵トルクを入力したときの操舵フィーリングの悪化を防止することができるケーブル式ステアリング装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明は、ステアリングハンドル側に連結されて回転する駆動プーリと、転舵車輪を転舵するステアリングギアボックス側に連結されて回転する従動プーリと、前記駆動プーリの回転を前記従動プーリに伝達する操作ケーブルとを備えてなり、前記操作ケーブルは、前記駆動プーリを収納する駆動プーリハウジングに一端を支持されるとともに、前記従動プーリを収納する従動プーリハウジングに他端を支持された一対のアウター部材と、前記各アウター部材の内部に摺動自在に挿通され、張力を付与した状態で両端が前記駆動プーリと前記従動プーリにそれぞれ巻き付けられて固定された一対のインナーケーブルとから構成されたケーブル式ステアリング装置において、前記一対のインナーケーブルに揺動自在に当接して、設定した所定張力を保持するように直接張力を付与する張力調整手段と、前記張力調整手段に揺動自在に接続した減衰力発生手段とを有し、前記減衰力発生手段は、前記ステアリングハンドルに入力された操舵トルクで前記一対のインナーケーブルの張力が前記所定張力より増加したときにおける前記張力調整手段の揺動に対して減衰力を発生させることを特徴としている。

本発明によれば、ステアリングハンドルに入力された操舵トルクで一対のインナーケーブルの張力が所定張力より増加すると、張力調整手段が張力解除方向に急激に揺動しようとするのを、減衰力発生手段で発生される減衰力で張力調整手段の前記急激な揺動を緩やかに抑制することができるので、運転者がステアリングハンドルの操舵フィーリングが悪くなったと感じるのを防止することができる。

本発明によれば、ステアリングハンドルに入力された操舵トルクで一対のインナーケーブルの張力が所定張力よも増加したときに、インナーケーブルに当接している張力調整手段が張力解除方向に急激に揺動しようとするのを、減衰力発生手段で発生される減衰力で張力調整手段の前記急激な揺動を緩やかに抑制することにより、運転者がステアリングハンドルの操舵フィーリングが悪くなったと感じるのを防止することができる。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るケーブル式ステアリング装置を示す概略斜視図である。

図１に示すように、本実施形態のケーブル式ステアリング装置（以下、ステアリング装置という）１は、車両のステアリングハンドル（以下、ハンドルという）２にステアリングシャフト３を介して連結された駆動プーリハウジング４と、ステアリングギアボックス５に連結機構（不図示）を介して連結された従動プーリハウジング６との間を一対のボーデンケーブル７，８で接続している。ステアリングギアボックス５の両側には、タイロッド９ａ，９ｂ等を介して左右の転舵車輪（前輪）１０ａ，１０ｂが取付けられている。

駆動プーリハウジング４内には、図２に示すように、ステアリングシャフト３と連結されている回転軸１１が軸受部材（不図示）を介して回転自在に支持されており、この回転軸１１に駆動プーリ１２が取付けられている。駆動プーリ１２の外周面には、螺旋状のプーリ溝１２ａが形成されている。このプーリ溝１２ａには、一対のボーデンケーブル７，８を構成する各アウターチューブ７ａ，８ａ内に挿通されたインナーケーブル７ｂ，８ｂの一方の先端側が複数回巻き付けられている。金属縒り線からなるインナーケーブル７ｂ，８ｂは、アウターチューブ７ａ，８ａ内にそれぞれ摺動自在に挿通されている。駆動プーリ１２のプーリ溝１２ａに巻き付けられた各インナーケーブル７ｂ，８ｂの先端部は、駆動プーリ１２の両側面に形成した各固定穴１２ｂ，１２ｃにそれぞれ固定されている。

駆動プーリハウジング４側に位置する各ボーデンケーブル７，８のアウターチューブ７ａ，８ａの先端側は、中空状のケーブルジョイント部材１３，１４を介して駆動プーリハウジング４の側面にそれぞれ取付けられている。

駆動プーリハウジング４内には、一対のインナーケーブル７ｂ，８ｂの間に位置するようにして張力調整装置１５が設置されている。張力調整装置１５は、各インナーケーブル７ｂ，８ｂに当接する一対のローラ部材１６ａ，１６ｂと、このローラ部材１６ａ，１６ｂを嵌合した各回転軸１７ａ，１７ｂの両側を回転自在に軸支した一対の支持板１８ａ，１８ｂと、各支持板１８ａ，１８ｂの中心部に揺動自在に取付けた揺動軸１９と、各支持板１８ａ，１８ｂのローラ部材１６ａ側に固着したばね受け部材２０に一端側を取付けたコイルばね２１を備えている。

揺動軸１９は、インナーケーブル７ｂ，８ｂの中間位置に軸支されており、ローラ部材１６ａ，１６ｂは、揺動軸１９を中心にして対称位置にある。コイルばね２１の他端側は、駆動プーリハウジング４内に固着されている固定ピン２２に取付けられている。固定ピン２２は、インナーケーブル７ｂ，８ｂの中間位置よりもインナーケーブル８ｂ側に位置している。図２に示すように、インナーケーブル７ｂ，８ｂに操舵トルクが入力されていないときには、コイルばね２１のばね力で支持板１８ａ，１８ｂには矢印Ａ方向（時計方向）の付勢力が作用した状態にあり、インナーケーブル７ｂ側に当接するローラ部材１６ａが揺動軸１９よりも駆動プーリ１２側に位置するようにして傾斜している。図２の状態は、コイルばね２１による付勢力で支持板１８ａ，１８ｂの両端に設けた各ローラ部材１６ａ，１６ｂがインナーケーブル７ｂ，８ｂにそれぞれ圧接して、インナーケーブル７ｂ，８ｂの張力が設定した所定張力（以下、設定張力という）となるように調整されているときである。

駆動プーリハウジング４内の駆動プーリ１２と前記した張力調整装置１５との間には、減衰力発生手段としてのダンパー装置２３が設置されており、張力調整装置１５の支持板１８ａ，１８ｂ（ローラ部材１６ａ，１６ｂ）の動きに対して減衰力を付与するようにしている（詳細は後記する）。ダンパー装置２３としては、例えば、オイルの粘性抵抗を利用したオイルダンパーなどを用いることができる。ダンパー装置２３の伸縮自在なピストンロッド２３ａの先端は、張力調整装置１５のローラ部材１６ａ近傍に位置する支持板１８ａ，１８ｂ間の連結部１８ｃに揺動自在に支持されている。また、ダンパー装置２３の装置本体２３ｂの基端部２３ｃは、インナーケーブル７ｂ，８ｂの中間位置よりもインナーケーブル８ｂ側で、かつ駆動プーリ１２近傍に揺動自在に支持されている。

従動プーリハウジング６内には、軸受部材（不図示）を介して回転自在に支持された回転軸２４に取付けられた従動プーリ２５（図１参照）が設けられており、従動プーリ２５の回転軸２４の下部は、不図示の連結機構（例えばラック・ピニオン）を介してステアリングギアボックス５に連結されている。従動プーリ２５の外周面にも、前記駆動プーリ１２と同様に螺旋状のプーリ溝（不図示）が形成されており、このプーリ溝には、前記各ボーデンケーブル７，８のインナーケーブル７ｂ，８ｂの他方の先端側が複数回巻き付けられている。また、従動プーリ２５の回転軸２４の中間部には、運転者のハンドル操舵時にアシスト力を付与するためのアシスト用モータ２６が連結されている。

従動プーリ２５のプーリ溝に巻き付けられた各インナーケーブル７ｂ，８ｂの先端部は、従動プーリ２５の両側面に形成した固定部（不図示）にそれぞれ固定されている。なお、従動プーリハウジング６側に位置するボーデンケーブル７，８（アウターチューブ７ａ，８ａ）の先端は、中空状のケーブルジョイント部材２７，２８を介して従動プーリハウジング６の側面に接続されている。このように、一対のボーデンケーブル７，８の各インナーケーブル７ｂ，７ｂの両端側は、略同様に構成された駆動プーリ１２と従動プーリ２５の外周面にそれぞれ張力を付与された状態で巻き付けられている。なお、一対のボーデンケーブル７，８は、緩やかな曲線状態で車体（不図示）に固定保持されている。

前記したステアリング装置１では、運転者がこのステアリング装置１を有する車両を旋回させるべくハンドル２を操舵すると、ハンドル２に入力される操舵トルクがステアリングシャフト３を介して駆動プーリ１２に伝達され、このときの操舵トルクの大きさに応じて駆動プーリ１２が回転する。駆動プーリ１２が回転すると、駆動プーリ１２のプーリ溝１２ａに張力を付与して巻き付けられた各インナーケーブル７ｂ，８ｂにもそれに応じて移動する力が伝達され、これにより、従動プーリ２５がこのときの操舵トルクの大きさに応じて駆動プーリ１２の回転方向と同方向に回転する。

インナーケーブル７ｂ，８ｂの移動によって従動プーリ２５が回転することにより、伝達機構（不図示）を介して前記操舵トルクがステアリングギアボックス５に伝達され、更に、ステアリングギアボックス５から前記操舵トルクがタイロッド９ａ，９ｂ等を介して左右の転舵車輪（前輪）１０ａ，１０ｂに伝達される。なお、前記したハンドル２を操舵時において、不図示の操舵トルクセンサや車速センサ等から入力される信号に基づいて、アシスト用モータ２６を回転駆動させ、運転者のハンドル操舵に対して所定のアシスト力を付与している。

また、本実施形態に係るステアリング装置１では、張力調整装置１５によりインナーケーブル７ｂ，８ｂに付与される張力が設定張力に保持されるように調整している。即ち、図２に示すように、ハンドル２に操舵トルクが入力されていないときにおいて、所定のばね力（ばね定数）を有するコイルばね２１により支持板１８ａ，１８ｂに対して矢印Ａ方向（時計方向）の付勢力を作用させて、各ローラ部材１６ａ，１６ｂをインナーケーブル７ｂ，８ｂの内側にそれぞれ圧接させ、インナーケーブル７ｂ，８ｂに設定張力を付与している。

そして、長期の使用等により各ボーデンケーブル７，８のインナーケーブル７ｂ，８ｂが伸びて張力が前記設定張力より小さくなると、その張力の減少に応じてインナーケーブル７ｂ，８ｂが緩む。この際、コイルばね２１により支持板１８ａ，１８ｂには矢印Ａ方向（時計方向）の付勢力が常に作用しているので、揺動軸１９を中心にして支持板１８ａ，１８ｂが張力の減少に応じて矢印Ａ方向（時計方向）に揺動する。

これにより、各ローラ部材１６ａ，１６ｂがインナーケーブル７ｂ，８ｂをそれぞれ外側方向に押し広げてインナーケーブル７ｂ，８ｂの張力を増加させ、設定張力に戻す。このように、支持板１８ａ，１８ｂに対するコイルばね２１の矢印Ａ方向（時計方向）の付勢力により、インナーケーブル７ｂ，８ｂが伸びて張力が減少したときでも、当接する各ローラ部材１６ａ，１６ｂでインナーケーブル７ｂ，８ｂを外側に押し広げることにより、インナーケーブル７ｂ，８ｂの張力を常に設定張力に調整することができる。

ところで、前記したようにハンドル２を操舵して操舵トルクを入力すると、この操舵トルクが駆動プーリ１２を介してインナーケーブル７ｂ，８ｂに伝達されることによって、インナーケーブル７ｂ，８ｂの張力が急激に設定張力よりも大きくなる。これにより、張力調整用のコイルばね２１が縮められて支持板１８ａ，１８ｂへの付勢力が急に減少する。特に、ステアリングハンドル２を急激に操舵したときには、より顕著となる。この結果、インナーケーブル７ｂ，８ｂに当接するローラ部材１６ａ，１６ｂを先端に設けた支持板１８ａ，１８ｂが、コイルばね２１による付勢力を解除する方向（矢印Ｂ方向（反時計方向））に急激に揺動する。このため、この急激な支持板１８ａ，１８ｂの付勢力解除方向（矢印Ｂ方向）への揺動が、ローラ部材１６ａ，１６ｂを介してインナーケーブル７ｂ，８ｂに伝わると、ハンドル２の遊びが急に増加して、運転者はハンドル２の操舵フィーリングが悪くなったと感じてしまう。

そこで、本発明では、図２に示すように、ダンパー装置２３の伸縮自在なピストンロッド２３ａの先端を、張力調整装置１５のローラ部材１６ａ近傍に位置する支持板１８ａ，１８ｂ間の連結部１８ｃに揺動自在に支持して、前記した急激な支持板１８ａ，１８ｂの付勢力解除方向（矢印Ｂ方向）への揺動に対して抗力となる減衰力を発生させるようにしている。

即ち、ハンドル２を操舵して操舵トルクを入力したときに、張力調整装置１５の支持板１８ａ，１８ｂが付勢力解除方向（矢印Ｂ方向）へ急激に揺動しようとしても、連結しているダンパー装置２３のピストンロッド２３ａによって抗力となる減衰力を発生させて、支持板１８ａ，１８ｂの付勢力解除方向（矢印Ｂ方向）への急激な揺動を緩やかにしている。

これにより、支持板１８ａ，１８ｂの付勢力解除方向（矢印Ｂ方向）への揺動を緩やかにすることができるので、ローラ部材１６ａ，１６ｂのインナーケーブル７ｂ，８ｂに対する付勢力解除方向（矢印Ｂ方向）への揺動も緩やかになるので、ハンドル２の遊びが急に増加することが抑制され、運転者はハンドル２の操舵フィーリングが悪くなったと感じることを防止することができる。

また、前記張力調整装置１５は、支持板１８ａ，１８ｂをローラ部材１６ａ側が駆動プーリ１２に近接するようにして傾斜させて、ローラ部材１６ａ，１６ｂをインナーケーブル７ｂ，８ｂに当接させているので、ハンドル２の操舵によりインナーケーブル７ｂ，８ｂに最大操舵トルクが入力された場合でも、張力調整装置１５の支持板１８ａ，１８ｂ（ローラ部材１６ａ，１６ｂ）は、揺動軸１９を中心にしてインナーケーブル７ｂ，８ｂ間で矢印Ｂ方向に揺動するだけで、インナーケーブル７ｂ，８ｂから張力調整装置１５の支持板１８ａ，１８ｂ（ローラ部材１６ａ，１６ｂ）に作用する力を逃がすことができる。

よって、張力調整装置１５を、インナーケーブル７ｂ，８ｂに入力される最大操舵トルクに耐えられるような強度に形成する必要がないので、張力調整装置１５の小型軽量化を図ることができる。

本発明の実施形態に係るケーブル式ステアリング装置を示す概略斜視図。 本実施形態におけるケーブル式ステアリング装置の駆動プーリハウジングを示す概略断面図。

符号の説明

１ ステアリング装置（ケーブル式ステアリング装置）
２ ハンドル（ステアリングハンドル）
４ 駆動プーリハウジング
５ ステアリングギアボックス
６ 従動プーリハウジング
７，８ ボーデンケーブル（操作ケーブル）
７ｂ，８ｂ インナーケーブル
１０ａ，１０ｂ 転舵車輪
１２ 駆動プーリ
１５ 張力調整装置（張力調整手段）
１６ａ，１６ｂ ローラ部材
１８ａ，１８ｂ 支持板
２１ コイルばね
２３ ダンパー装置（減衰力発生手段）
２３ａ ピストンロッド
２５ 従動プーリ

Claims (1)

1. ステアリングハンドル側に連結されて回転する駆動プーリと、転舵車輪を転舵するステアリングギアボックス側に連結されて回転する従動プーリと、前記駆動プーリの回転を前記従動プーリに伝達する操作ケーブルとを備えてなり、前記操作ケーブルは、前記駆動プーリを収納する駆動プーリハウジングに一端を支持されるとともに、前記従動プーリを収納する従動プーリハウジングに他端を支持された一対のアウター部材と、前記各アウター部材の内部に摺動自在に挿通され、張力を付与した状態で両端が前記駆動プーリと前記従動プーリにそれぞれ巻き付けられて固定された一対のインナーケーブルとから構成されたケーブル式ステアリング装置において、
   前記一対のインナーケーブルに揺動自在に当接して、設定した所定張力を保持するように直接張力を付与する張力調整手段と、
   前記張力調整手段に揺動自在に接続した減衰力発生手段とを有し、
   前記減衰力発生手段は、前記ステアリングハンドルに入力された操舵トルクで前記一対のインナーケーブルの張力が前記所定張力より増加したときにおける前記張力調整手段の揺動に対して減衰力を発生させる、
   ことを特徴とするケーブル式ステアリング装置。

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