(57)【要約】【課題】  操舵トルクセンサの構造や配置の自由度を確保しながら、操作ケーブルのフリクションを補償して操舵フィーリングの低下を防止する。【解決手段】  ステアリングホイールを操作して駆動プーリ２１が回転すると、駆動プーリ２１の螺旋状のプーリ溝２１ａに巻き付けられたインナーケーブル１５ｉが該プーリ溝２１ａから離脱する離脱点が、ニュートラル時のＰ点からＰａ点あるいはＰｂ点に移動するため、インナーケーブル１５ｉが引き伸ばされて張力が増加することでアウターチューブとの間のフリクションが増加する。このフリクションはステアリングホイールの操舵角に応じて変化するため、操舵トルクに基づいてアシストモータにアシストトルクを発生させてドライバーのステアリング操作をアシストする際に、操舵角に基づいてアシストモータが発生するアシストトルクを補正することにより、前記フリクションを的確に相殺して操舵フィーリングの低下を防止することができる。【選択図】        図５
2006076340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイール（１１）に接続されて回転する駆動プーリ（２１）と、
車輪（ＷＬ，ＷＲ）を転舵するステアリングギヤボックス（１３）に接続されて回転する従動プーリ（２６）と、
駆動プーリ（２１）および従動プーリ（２６）を接続して操舵トルクを伝達する一対の操作ケーブル（１５，１６）と、
ドライバーがステアリングホイール（１１）に入力する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ（Ｓａ）と、
ドライバーのステアリング操作をアシストするアシストトルクを発生するアシストモータ（２９）と、
操舵トルクセンサ（Ｓａ）で検出した操舵トルクに基づいてアシストモータ（２９）に所定のアシストトルクを発生させる制御手段（Ｕ）とを備えてなり、
前記一対の操作ケーブル（１５，１６）はそれぞれアウターチューブ（１５ｏ，１６ｏ）およびインナーケーブル（１５ｉ，１６ｉ）から構成され、アウターチューブ（１５ｏ，１６ｏ）の両端部は駆動プーリ（２１）を収納する駆動プーリハウジング（１２）および従動プーリ（２６）を収納する従動プーリハウジング（１４）に固定されるとともに、インナーケーブル（１５ｉ，１６ｉ）の両端部は駆動プーリ（２１）および従動プーリ（２６）の外周面に形成された螺旋状のプーリ溝（２１ａ，２６ａ）に軸方向中央部から両端部に向かって巻き付けられたケーブル式ステアリング装置において、
ステアリングホイール（１１）の操舵角を検出する操舵角センサ（Ｓｂ）を備え、制御手段（Ｕ）は操舵角センサ（Ｓｂ）で検出したステアリングホイール（１１）の操舵角に基づいてアシストモータ（２９）が発生するアシストトルクを補正することを特徴とするケーブル式ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライバーがステアリングホイールに入力する操舵トルクを操作ケーブルを介してステアリングギヤボックスに伝達するとともに、ドライバーのステアリング操作をアシストモータでアシストするケーブル式ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アウターチューブの内部にインナーケーブルを摺動自在に収納した操作ケーブルを用いて、ステアリングホイールに接続した駆動プーリの回転をステアリングギヤボックスに接続した従動プーリに伝達するケーブル式ステアリング装置では、操作ケーブルのアウターチューブおよびインナーケーブル間にフリクションが発生することが避けられず、このフリクションによって操舵フィーリングが低下する問題がある。そこで、ステアリングホイールと駆動プーリとの間に前記フリクションを含む操舵トルクを検出する操舵トルクセンサを設け、この操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいてアシストモータにアシストトルクを発生させることで、前記フリクションを相殺して操舵フィーリングの低下を防止するものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平１０−３１００６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来のものは、操舵トルクセンサをステアリングホイールと駆動プーリとの間に配置する必要があるため、操舵トルクセンサの構造や配置に大きな制約が加わる問題があった。
【０００４】
そこで操作ケーブルにフリクションが発生する原因を解析した結果、この明細書の「発明を実施するための最良の形態」の欄で詳述するように、以下のような知見を得ることができた。操作ケーブルのフリクションは張力を有するインナーケーブルがアウターチューブに押し付けられることにより発生するが、その張力はステアリングホイールに入力される操舵トルクにより発生するだけでなく、駆動プーリおよび従動プーリの螺旋状のプーリ溝に巻き付けられたインナーケーブルが、該プーリの回転角に応じて軸方向に移動することにより発生することが確かめられた。従って、プーリの回転角に応じて変動する操作ケーブルのフリクションをアシストモータにより適切に相殺することができれば、操舵トルクセンサの構造や配置の自由度を大幅に高めることができる。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、操舵トルクセンサの構造や配置の自由度を確保しながら、操作ケーブルのフリクションを補償して操舵フィーリングの低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ステアリングホイールに接続されて回転する駆動プーリと、車輪を転舵するステアリングギヤボックスに接続されて回転する従動プーリと、駆動プーリおよび従動プーリを接続して操舵トルクを伝達する一対の操作ケーブルと、ドライバーがステアリングホイールに入力する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、ドライバーのステアリング操作をアシストするアシストトルクを発生するアシストモータと、操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいてアシストモータに所定のアシストトルクを発生させる制御手段とを備えてなり、前記一対の操作ケーブルはそれぞれアウターチューブおよびインナーケーブルから構成され、アウターチューブの両端部は駆動プーリを収納する駆動プーリハウジングおよび従動プーリを収納する従動プーリハウジングに固定されるとともに、インナーケーブルの両端部は駆動プーリおよび従動プーリの外周面に形成された螺旋状のプーリ溝に軸方向中央部から両端部に向かって巻き付けられたケーブル式ステアリング装置において、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサを備え、制御手段は操舵角センサで検出したステアリングホイールの操舵角に基づいてアシストモータが発生するアシストトルクを補正することを特徴とするケーブル式ステアリング装置が提案される。
【０００７】
尚、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の構成によれば、ステアリングホイールを操作して駆動プーリが回転し、この駆動プーリに操作ケーブルを介して接続された従動プーリが回転すると、両プーリのプーリ溝に巻き付けられたインナーケーブルが該プーリ溝から離脱する離脱点が軸方向中央部から端部側に移動するため、インナーケーブルが引き伸ばされて張力が増加することでアウターチューブとの間のフリクションが増加する。このフリクションはステアリングホイールの操舵角に応じて変化するため、操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいてアシストモータにアシストトルクを発生させてドライバーのステアリング操作をアシストする際に、操舵角センサで検出したステアリングホイールの操舵角に基づいてアシストモータが発生するアシストトルクを補正することにより、前記フリクションを的確に相殺して操舵フィーリングの低下を防止することができる。
【０００９】
このように、操舵トルクセンサで操作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なく、前記フリクションを効果的に相殺することができるので、操舵トルクセンサの構造や配置の自由度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図６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２の３−３線断面図、図４は図１の４−４線拡大断面図、図５は操舵時の駆動プーリの状態を示す図、図６は制御系のブロック図である。
【００１２】
図１に示すように、自動車のステアリングホイール１１の前方に設けた駆動プーリハウジング１２と、ステアリングギヤボックス１３の上方に設けた従動プーリハウジング１４とが、ボーデンケーブルよりなる２本の操作ケーブル１５，１６によって接続される。ステアリングギヤボックス１３の両端部から車体左右方向に延びるタイロッド１７，１７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。
【００１３】
図２および図３に示すように、ステアリングホイール１１のボス部１８にナット１９で固定された回転軸２０が駆動プーリハウジング１２に回転自在に支持されており、この回転軸２０に駆動プーリ２１が固定される。２本の操作ケーブル１５，１６はアウターチューブ１５ｏ，１６ｏと、その内部に摺動自在に収納されるインナーケーブル１５ｉ，１６ｉとから構成される。駆動プーリ２１の外周には１本のプーリ溝２１ａが螺旋状に形成され、また両端面にはプーリ溝２１ａの両端に連なる固定溝２１ｂ，２１ｂと、この固定溝２１ｂ，２１ｂの端部に連なるピン孔２１ｃ，２１ｃとが形成される。各操作ケーブル１５，１６のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉは、それらの一端に固定したピン２２，２２を駆動プーリ２１のピン孔２１ｃ，２１ｃに圧入した後に、固定溝２１ｂ，２１ｂからプーリ溝２１ａに巻き付けられて駆動プーリ２１の直径方向両端部から略同方向に引き出される。
【００１４】
言い換えると、一方のインナーケーブル１５ｉは駆動プーリ２１の軸方向中間部から共通のプーリ溝２１ａの軸方向一方側に巻き付けられ、他方のインナーケーブル１６ｉは駆動プーリ２１の軸方向中間部から共通のプーリ溝２１ａの軸方向他方側に巻き付けられ、それぞれの端部が駆動プーリ２１の両端面にピン２２，２２で固定されることになる。
【００１５】
アウターチューブ１５ｏ，１６ｏの端部をそれぞれ駆動プーリハウジング１２に固定する固定部材２３，２３の内部には、インナーケーブル１５ｉ，１５ｏをスムーズに案内するためのガイドブッシュ２４，２４が装着される。
【００１６】
図１および図４に示すように、従動プーリハウジング１４に回転自在に支持された回転軸２５に従動プーリ２６が固定されており、両インナーケーブル１５ｉ，１６ｉの他端が従動プーリ２６の外周に形成した螺旋状のプーリ溝２６ａに複数回巻き付けられて固定される。インナーケーブル１５ｉ，１６ｉの他端の従動プーリ２６への巻付構造および固定構造は、上述した駆動プーリ２１に対する巻付構造および固定構造と同じである。また両操作ケーブル１５，１６のアウターチューブ１５ｏ，１６ｏの他端が従動プーリハウジング１４に固定されるが、その固定構造は上述した駆動プーリハウジング１２に対する固定構造と同じである。
【００１７】
従動プーリハウジング１４からステアリングギヤボックス１３の内部に突出する回転軸２５の先端にピニオン２７が設けられており、このピニオン２７がステアリングギヤボックス１３の内部に左右摺動自在に支持されたラックバー２８に形成したラック２８ａに噛み合っている。
【００１８】
従動プーリハウジング１４にアシストモータ２９が支持されており、従動プーリハウジング１４の内部でアシストモータ２９の出力軸２９ａに設けたウオーム３０が回転軸２５に設けたウオームホイール３１に噛み合っている。従って、アシストモータ２９のトルクはウオーム３０およびウオームホイール３１を介して回転軸２５に伝達される。
【００１９】
図１に示すように、駆動プーリハウジング１２の内部に操舵トルクセンサＳａおよび操舵角センサＳｂが設けられており、これら操舵トルクセンサＳａおよび操舵角センサＳｂからの信号が入力される電子制御ユニットＵは、ドライバーのステアリング操作をアシストするアシストモータ２９の作動を制御する。操舵トルクセンサＳａとしては、例えば一対のインナーケーブル１５ｉ，１５ｏの張力差から操舵トルクを検出するものを採用することができ、また操舵角センサＳｂとしては、例えば駆動プーリ２１の回転軸２０の回転角から操舵角を検出するものを採用することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
車両を旋回させるべくステアリングホイール１１を操作して回転軸２０を図３のＡ方向に回転させると、駆動プーリ２１に巻き付けられた操作ケーブル１５，１６の一方のインナーケーブル１６ｉが引かれ、他方のインナーケーブル１５ｉが弛められることにより、駆動プーリ２１の回転が従動プーリ２６に伝達される。その結果、図４に示す従動プーリ２６の回転軸２５が回転し、ステアリングギヤボックス１３内のピニオン２７、ラック２８ａおよびラックバー２８を介して車輪ＷＬ，ＷＲに操舵トルクが伝達される。逆に回転軸２０を図３のＡ′方向に回転させると、操作ケーブル１５，１６の他方のインナーケーブル１５ｉが引かれ、一方のインナーケーブル１６ｉが弛められることにより、駆動プーリ２１の回転が従動プーリ２６に逆方向に伝達されるため、車輪ＷＬ，ＷＲに逆方向の操舵トルクが伝達される。
【００２２】
ところで、図５（Ａ）に示すように、駆動プーリ２１を反時計方向に回転させると、一方のインナーケーブル１５ｉが駆動プーリ２１のプーリ溝２１ａから巻き戻され、インナーケーブル１５ｉがプーリ溝２１ａから離脱する離脱点は、駆動プーリ２１がニュートラル位置にあるときの離脱点Ｐから上側のＰａに上向きに移動する。逆に、図５（Ｂ）に示すように、駆動プーリ２１を時計方向に回転させると、一方のインナーケーブル１５ｉが駆動プーリ２１のプーリ溝２１ａに巻き取られ、インナーケーブル１５ｉがプーリ溝２１ａから離脱する離脱点は、駆動プーリ２１がニュートラル位置にあるときの離脱点Ｐから下側のＰｂに下向きに移動する。
【００２３】
その結果、駆動プーリ２１がニュートラル位置にあるときの離脱点Ｐと、インナーケーブル１５ｉのアウターチューブ１５ｏからの離脱点Ｑとの距離ＰＱに対し、駆動プーリ２１が回転したときの前記距離ＰａＱ，ＰｂＱは共に増加することになる。つまり、ステアリングホイール１１をニュートラル位置から左右何れの方向に回転させても、アウターチューブ１５ｏ，１６ｏから露出するインナーケーブル１５ｉ，１６ｉが引き伸ばされる。そのため、インナーケーブル１５ｉ，１６ｉの張力が増加することになり、このインナーケーブル１５ｉ，１６ｉの張力増加によってアウターチューブ１５ｏ，１６ｏとの間のフリクションが増加して操舵フィーリングが低下してしまう。
【００２４】
尚、操舵角に応じて発生する操作ケーブル１５，１６のフリクションは、上述した駆動プーリ２１だけでなく、従動プーリ２６においても同様に発生する。また図５では、一方のインナーケーブル１５ｉだけを図示し、他方のインナーケーブル１６ｉの図示を省略している。
【００２５】
次に、電子制御ユニットＵによるアシストモータ２９の制御を、図６に基づいて説明する。
【００２６】
ドライバーがステアリングホイール１１に入力した入力トルクと、ラックバー２８の推力がステアリングホイール１１側に逆伝達される反力トルクとの合力である操舵トルクが操舵トルクセンサＳａで検出されると、電子制御ユニットＵは前記操舵トルクに出力ゲイン３２を乗算してアシストモータ２９の目標電流を算出する、これと並行して電子制御ユニットＵの補償器３３は操舵トルクに応じた補正電流を算出する。この補正電流は、操舵トルクが増加すると、それに応じて操作ケーブル１５，１６のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉの張力が増加し、アウターチューブ１５ｏ，１６ｏとの間のフリクションが増加するのを、アシストモータ２９が出力するアシストトルクで補償するためのものである。
【００２７】
更に本実施例では、操舵角センサＳｂで検出したステアリングホイール１１の操舵角を電子制御ユニットＵの補償器３４に入力し、そこでステアリングホイール１１の操舵角に応じて発生する操作ケーブル１５，１６のフリクションの影響を補償するための補正電流を算出する。即ち、図５において既に説明したように、ステアリングホイール１１の操舵角が増加すると、インナーケーブル１５ｉ，１６ｉと駆動プーリ２１（および従動プーリ２６）のプーリ溝２１ａと離脱点Ｐａ，Ｐｂが軸方向に移動し、インナーケーブル１５ｉ，１６ｉが引き伸ばされて張力が増加することで、アウターチューブ１５ｏ，１６ｏとの間のフリクションが増加するが、前記補償器３４によってその影響を補償することができる。
【００２８】
しかして、操舵トルクに出力ゲインを乗算して算出したアシストモータ２９の目標電流に、操舵トルクに応じた補正電流および操舵角に応じた補正電流を加算器３５において加算し、その加算値でアシストモータ２９を駆動することでドライバーのステアリング操作をアシストすることができ、その際に操作ケーブル１５，１６のフリクションを相殺して操舵フィーリングの低下を防止することができる。
【００２９】
しかも操舵トルクセンサＳａは操作ケーブル１５，１６のフリクションを含む操舵トルクを検出する必要がないため、それをステアリングホイール１１と駆動プーリ２１との間に配置する必要がなくなり、操舵トルクセンサＳａの構造や配置に制約が加わるのを回避することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施例を説明したが、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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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２の３−３線断面図
【図４】図１の４−４線拡大断面図
【図５】操舵時の駆動プーリの状態を示す図
【図６】制御系のブロック図
【符号の説明】
【００３２】
１１        ステアリングホイール
１２        駆動プーリハウジング
１３        ステアリングギヤボックス
１４        従動プーリハウジング
１５        操作ケーブル
１６        操作ケーブル
１５ｉ      インナーケーブル
１６ｉ      インナーケーブル
１５ｏ      アウターチューブ
１６ｏ      アウターチューブ
２１        駆動プーリ
２１ａ      プーリ溝
２６        従動プーリ
２６ａ      プーリ溝
２９        アシストモータ
Ｓａ        操舵トルクセンサ
Ｓｂ        操舵角センサ
Ｕ          電子制御ユニット（制御手段）
ＷＬ        車輪
ＷＲ        車輪
【図１】
2006076340.tif 000003
【図２】
2006076340.tif 000004
【図３】
2006076340.tif 000005
【図４】
2006076340.tif 000006
【図５】
2006076340.tif 000007
【図６】
2006076340.tif 000008