(57)【要約】【課題】  操舵量の補償と車内のレイアウト自由度の確保との両立を図るケーブル式操舵装置およびケーブル巻き取り方法を提供する。【解決手段】  ステアリング側ケーブルプーリ３ｅと操向輪側ケーブルプーリ３ｆに巻き付けられたフレキシブルなケーブルを用いてステアリング操作量を操向輪へ伝えるケーブル式コラム３を有するケーブル式操舵装置において、ステアリング側ケーブルプーリ３ｅを、径方向に複数のケーブル巻き取り面（内層プーリ３ｋ，外層プーリ３ｍ，３ｎ）を有する二層構造プーリとした。【選択図】      図２
2006290166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング側ケーブルプーリと操向輪側ケーブルプーリに巻き付けられたフレキシブルなケーブルを用いてステアリング操作量を操向輪へ伝えるケーブル式コラムを有するケーブル式操舵装置において、
少なくとも前記ステアリング側ケーブルプーリを、径方向に複数のケーブル巻き取り面を有する多層構造プーリとしたことを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載のケーブル式操舵装置において、
前記操向輪側ケーブルプーリのケーブル巻き取り面を、前記ステアリング側ケーブルプーリの径変化に応じて径変化するように設定したことを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のケーブル式操舵装置において、
前記多層構造プーリを、内層プーリと外層プーリとからなる二層プーリとし、
前記外層プーリに開口部を設け、この開口部を通じて前記内層プーリにケーブルを連通させ、内層プーリと外層プーリとを互いに独立して回転可能としたことを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項４】
請求項３に記載のケーブル式操舵装置において、
前記多層構造プーリを、２つの二層プーリを軸方向に直列配置した構造とし、一方の二層プーリの内層プーリがケーブルを巻き取るとき、他方の二層プーリの外層プーリはケーブルを放出するように設定したことを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のケーブル式操舵装置において、
前記外層プーリを、ステアリング操作の据え切り時に使用するように設定したことを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項６】
請求項３または請求項４に記載のケーブル式操舵装置において、
前記２つの二層プーリを、一方向に回転してケーブルを巻き取る側と、他方向に回転してケーブルを巻き取る側とで対称な形状とし、かつ、両二層プーリの外層プーリを互いに独立して回転するように設定したことを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項７】
請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載のケーブル式操舵装置において、
前記二層プーリは、外層プーリと内層プーリの回転を同一または独立とする内外層回転切り替え機構を有し、
外層プーリを静止させた状態で内層プーリからケーブルの巻き取りを開始し、次に内層プーリと外層プーリを同時に回転させて外層プーリへケーブルを巻き取ることを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項８】
請求項７に記載のケーブル式操舵装置において、
前記内外層回転切り替え機構は、ステアリング操作に応じて回転する歯車と、この歯車に噛み合うラックと、ステアリング操作量に応じて前記ラックの軸方向移動を阻止する内外層回転干渉部材と、を備えることを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項９】
ステアリング操作量をステアリング側ケーブルプーリと操向輪側ケーブルプーリに巻き付けられたフレキシブルなケーブルを用いて操向輪へ伝えるケーブル式コラムを有するケーブル式操舵装置において、
少なくともステアリング側ケーブルプーリとして外層プーリと内層プーリとからなる二層プーリを用い、外層プーリを静止させた状態で内層プーリからケーブルの巻き取りを開始し、次に内層プーリと外側のプーリを同時に回転させて外層プーリへケーブルを巻き取ることを特徴とするケーブル巻き取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブル式コラムを用いたケーブル式操舵装置およびケーブル巻き取り方法の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとをつなぐステアリングシャフトの代わりにケーブル式コラムを用いることで、車内のレイアウト自由度の向上を図るケーブル式操舵装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−００２４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ケーブル式操舵装置では、ステアリング操作量がケーブルの巻き取り量によって決まり、巻き取り量が多くなればそれに伴いケーブルプーリサイズが大きくなるという問題があった。なお、操舵量の補償と車内のレイアウト自由度との両立を図るためには、必要なケーブル巻き取り量を確保し、車内のケーブルプーリサイズを小さくすることが望まれている。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、操舵量の補償と車内のレイアウト自由度の確保との両立を図るケーブル式操舵装置およびケーブル巻き取り方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、
ステアリング側ケーブルプーリと操向輪側ケーブルプーリに巻き付けられたフレキシブルなケーブルを用いてステアリング操作量を操向輪へ伝えるケーブル式コラムを有するケーブル式操舵装置において、
少なくとも前記ステアリング側ケーブルプーリを、径方向に複数のケーブル巻き取り面を有する多層構造プーリとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にあっては、少なくともステアリング側ケーブルプーリとして多層構造のケーブルプーリを用いたため、必要なケーブル巻き付き量を確保しつつ、プーリ自体のサイズダウンを図ることができ、操舵量の補償と車内のレイアウト自由度の確保とを両立できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のケーブル式操舵装置およびケーブル巻き取り方法を実現するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１のケーブル式操舵装置の構成図であり、実施例１のケーブル式操舵装置は、ステアリングホイール１と、ステアリングコラム２と、ケーブル式コラム３と、を備えている。
【０００９】
［ケーブル式コラム］
ケーブル式コラム３は、ステアリングコラム２側に設けられたステアリング側プーリケース３ａと、図外の操向輪（前輪）を転舵させる転舵機構のステアリングギヤボックスと連結された操向輪側プーリケース３ｂと、両プーリケース３ａ，３ｂの間に設けられた２本のアウタチューブ３ｃ，３ｄと、を備えている。
【００１０】
図２は、実施例１のケーブル式コラム３の構成図であり、ケーブル式コラム３は、ステアリングホイール１側に設けられ、ステアリングコラム２と一体に回転するステアリング側ケーブルプーリ３ｅと、前輪側に設けられた操向輪側ケーブルプーリ３ｆと、両ケーブルプーリ３ｅ，３ｆに対し互いに逆方向に巻き付けられた状態で連結する２本のインナケーブル３ｇ，３ｈと、ステアリング側ケーブルプーリ３ｅを収納するステアリング側プーリケース３ａと、操向輪側ケーブルプーリ３ｆを収納する操向輪側プーリケース３ｂと、両インナケーブル３ｇ，３ｈをそれぞれ覆い、両プーリケース３ａ，３ｂを連結する２本のアウタチューブ３ｃ，３ｄと、ケーブルの張力を調整するテンション調整部３ｉと、を備えている。
【００１１】
［ステアリング側ケーブルプーリ］
ステアリング側ケーブルプーリ３ｅは、図３にも示すように、内層プーリ３ｋとこの内層プーリ３ｋを収納し、軸方向に直列配置された２つの外層プーリ３ｍ，３ｎとを有する二層構造に形成されている。内層プーリ３ｋと外層プーリ３ｍ，３ｎは、互いに相対回転可能に設けられ、外層プーリ３ｍ，３ｎ同士も互いに相対回転可能に設けられている。
【００１２】
外層プーリ３ｍ，３ｎには、それぞれ開口部３ｊ，３ｊが設けられ、これら開口部３ｊ，３ｊから引き込んだインナケーブル３ｇ，３ｈは、まず内層プーリ３ｋのみの回転により内層プーリ３ｋに巻き付き、内層プーリ３ｋへの巻き付きが終了した時点で、次は内層プーリ３ｋと外層プーリ３ｍ，３ｎとが一体に回転し、外層プーリ３ｍ，３ｎに巻き付くように構成されている。そして、内層プーリ３ｋへの巻き付きが終了した後に、外層プーリ３ｍ，３ｎへの巻き付きを開始する構成とするために、内層プーリ３ｋのみの回転から、内層プーリ３ｋと外層プーリ３ｍ，３ｎとが一体となった回転に切り替える内外層回転切り替え機構４が、外層プーリ３ｍ，３ｎにそれぞれ設けられている。
【００１３】
［操向輪側ケーブルプーリ］
操向輪側ケーブルプーリ３ｆは、軸方向中央に大径部３ｐ、軸方向両端に小径部３ｑ，３ｑが形成され、大径部３ｐは、ステアリング側ケーブルプーリ３ｅの外層プーリ３ｍ，３ｎと同一径に設定され、小径部３ｑ，３ｑは、ステアリング側ケーブルプーリ３ｅの内層プーリ３ｋと同一径に設定されている。
【００１４】
［内外層回転切り替え機構］
図４に示すように、内外層回転切り替え機構４は、ステアリング操舵角が所定の角度になった時点で、内層プーリ３ｋのみの回転から内層プーリ３ｋと外層プーリ３ｍ，３ｎとが一体になった回転に切り替えるもので、ステアリング操舵角変化を伝える歯車４ａと、この歯車４ａに噛み合うラック４ｂと、ラック４ｂの移動を規制する内外層回転干渉部材４ｃと、を備える。
【００１５】
歯車４ａの回転に従動してラック４ｂが軸方向移動し、回転干渉部材４ｃに当接したとき、内層プーリ３ｋと外層プーリ３ｍ，３ｎとが一体となって回転する。なお、図４では説明の便宜上、歯車４ａの径に対してラック４ｂが短くなっているため、内層プーリ３ｋの回転回数が少ないが、歯車４ａの径を大きくすることで、内層プーリ３ｋの回転回数を多く取ることができる。
【００１６】
内外層回転切り替え機構４は、上下の外層プーリ３ｍ，３ｎに対し、切り替え動作タイミングが異なるように設定されている。すなわち、下側の外層プーリ３ｎが停止し、内層プーリ３のみが回転している間は、上側の外層プーリ３ｍは内層プーリ３ｋと一体化して回転し、下側の外層プーリ３ｎが内層プーリ３ｋと一体化して回転している間は、上側の外層プーリ３ｍが停止するように設定されている。
なお、上下の外層プーリ３ｍ，３ｎと内層プーリ３ｋとが全て一体化して回転させるタイミングがあっても良い。
【００１７】
また、図５に示すように、実施例１では、上下の外層プーリ３ｍ，３ｎを独立で回転させるために、ステアリング側プーリケース３ａと外層プーリ３ｍ，３ｎとの間に、それぞれ複数のベアリング５ａを介装させた回転独立機構５が設けられている。
【００１８】
次に、作用を説明する。
［プーリ二層化によるサイズダウン］
従来のケーブル式操舵装置では、ステアリングホイールの回転角を操向輪に正確に再現性良く伝える必要があるため、インナケーブルがプーリに備えられた溝に一重だけ巻き付くような構成を採っている。よって、インナケーブルはプーリの外周にらせん状に巻き付くため、プーリの半径と厚み（プーリとなる円筒の長さ）によってケーブルの巻き付き量が決まる。
【００１９】
これに対し、実施例１のケーブル式操舵装置では、インナケーブル３ｇ，３ｈが巻き付くステアリング側ケーブルプーリ３ｅを、内層プーリ３ｋと外層プーリ３ｍ，３ｎとに分けて増やし、二層構造のプーリとすることで、必要なケーブル巻き付き量を確保し、プーリ自体のサイズダウンを図り、車内レイアウトの向上を図ることができる。
【００２０】
図６は、実施例１のプーリサイズ縮小作用を示す図である。
プーリへの巻き付き量は、下記の式(1)で表される。
巻き付き量＝２π×プーリ半径×巻き付き回数  …(1)
よって、図６(a)に示す従来のプーリ半径をr1、図６(b)に示す実施例１の外層プーリ３ｍ，３ｎのプーリ半径をr3、とした場合、巻き付き量を等しくしたならば、実施例１の内層プーリ３ｋの半径をr2として、
r1<r2＋r3  …(2)
となるため、巻き付き回数が増加することで、全体のプーリサイズを小さくすることができる。
【００２１】
［上下外層プーリの独立回転作用］
ケーブル式操舵装置では、ステアリングホイールの一方向への回転と、逆方向への回転とを、それぞれ独立したケーブルで伝達するため、２本のインナケーブルを独立して備えている。このため、ステアリング側ケーブルプーリ、操向輪側ケーブルプーリは、共にインナケーブルに対応した上下２つのケーブル巻き取り部を備える。
【００２２】
実施例１のケーブル式操舵装置においても、上下２つのケーブル巻き取り部（３ｋ，３ｍと、３ｋ，３ｎ）は、一方がインナケーブルを巻き取っている間、他方はケーブルを放出しているため、一方が完全に巻き取られた場合、他方は完全に放出された状態となる。そして、図３に示したように、ステアリング側ケーブルプーリ３ｅでは、上側のケーブル巻き取り部（３ｋ，３ｍ）がインナケーブル３ｇを完全に巻き取った状態で、下側の巻き取り部（３ｋ，３ｎ）はインナケーブル３ｈを完全に放出した状態となる（ステアリングが据え切り状態となっている）。
【００２３】
この状態からステアリングを再び逆方向に回転する場合、図７に示すように、ステアリング側ケーブルプーリ３ｅでは、内層プーリ３ｋの下側部分からインナケーブル３ｇの巻き取りを開始し、外層プーリ３ｍからインナケーブル３ｈの放出を開始する。
【００２４】
このとき、実施例１では、上下外層プーリ３ｍ，３ｎをそれぞれ独立して回転可能とする回転独立機構５を設けたため、外層プーリ３ｎを回転させずに巻き取りを行うことができる。よって、実施例１のケーブル式コラム３は、ステアリングホイール１を一方向に回転させると、２本のインナケーブル３ｇ，３ｈのうち、一方がドライバから入力される操舵トルクを伝達し、他方が操向輪から入力される反力トルクを伝達することで、コラムシャフトと同等の機能を発揮し、車内のレイアウト自由度の向上を図ることができる。
【００２５】
また、実施例１では、ステアリング操舵力の大きい据え切り状態で外層プーリ３ｍ，３ｎにケーブルが巻き付くようにしたため、ケーブルに掛かる張力が低減できる効果もある。
【００２６】
次に、効果を説明する。
実施例１のケーブル式操舵装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
【００２７】
(1) ステアリング側ケーブルプーリ３ｅと操向輪側ケーブルプーリ３ｆに巻き付けられたフレキシブルなケーブルを用いてステアリング操作量を操向輪へ伝えるケーブル式コラム３を有するケーブル式操舵装置において、ステアリング側ケーブルプーリ３ｅを、径方向に複数のケーブル巻き取り面を有する多層（二層）構造プーリとした。よって、必要なケーブル巻き付き量を確保しつつ、プーリ自体のサイズダウンを図ることができ、操舵量の補償と車内のレイアウト自由度の確保とを両立できる。
【００２８】
(2) 操向輪側ケーブルプーリ３ｆに大径部３ｐと小径部３ｑ，３ｑを設け、ケーブル巻き取り面がステアリング側ケーブルプーリ３ｅの径変化に応じて径変化するように設定したため、ケーブルの巻き取り側と巻き取られ側のプーリ径を同径とすることができ、違和感の無い操舵フィーリングが得られる。
【００２９】
(3) 多層構造プーリを、内層プーリ３ｋと外層プーリ３ｍ，３ｎとからなる二層プーリとし、外層プーリ３ｍ、３ｎに開口部３ｊ，３ｊを設け、この開口部３ｊ，３ｊを通じて内層プーリ３ｋにケーブルを連通させ、回転独立機構５により内層プーリ３ｋと外層プーリ３ｍ，３ｎとを互いに独立して回転可能とした。よって、外層プーリ３ｍ，３ｎに巻き付くケーブル量の補償を内層プーリ３ｋで行い、必要なケーブル巻き付き量を確保し、かつケーブルプーリサイズを小さくできる。
【００３０】
(4) 多層構造プーリを、２つの外層プーリ３ｍ，３ｎを軸方向に直列配置した構造とし、外層プーリ３ｍ内側の内層プーリ３ｋがケーブルを巻き取るとき、外層プーリ３ｎはケーブルを放出するように設定したため、ケーブルの巻き取り操作を、スムーズに行うことができる。
【００３１】
(5) 外層プーリ３ｍ，３ｎを、ステアリング操作の据え切り時に使用するように設定した。すなわち、操舵トルクの大きな据え切り時において、内層プーリ３ｋと比較してケーブル張力が小さな外層プーリ３ｍ，３ｎにケーブルを巻き付けることで、ケーブルの張力を一定に保ち、ケーブルの寿命を延ばすことができる。
【００３２】
(6) ステアリング側ケーブルプーリ３ｅを、一方向に回転してケーブルを巻き取る側と、他方向に回転してケーブルを巻き取る側とで対称な形状とし、かつ、外層プーリ３ｍ，３ｎを互いに独立して回転するように設定した。よって、ケーブルの巻き付き、巻き取り操作を操向輪側ケーブルプーリ３ｆと同径のプーリで行うことができ、違和感の無い操舵フィーリングが得られる。
【００３３】
(7) ステアリング側ケーブルプーリ３ｅは、外層プーリ３ｍ，３ｎと内層プーリ３ｋの回転を同一または独立とする内外層回転切り替え機構４を有し、外層プーリ３ｍ，３ｎを静止させた状態で内層プーリ３ｋからケーブルの巻き取りを開始し、次に内層プーリ３ｋと外層プーリ３ｍ，３ｎを同時に回転させて外層プーリ３ｍ，３ｎへケーブルを巻き取る。すなわち、内層プーリ３ｋと外層プーリ３ｍ，３ｎの回転を操舵角に応じて独立回転、一体回転に切り替えることができるため、操舵角に応じてケーブルの巻き付くプーリを選択できる。
【００３４】
(8) 内外層回転切り替え機構４は、ステアリング操作に応じて回転する歯車４ａと、この歯車４ａに噛み合うラック４ｂと、ステアリング操作量に応じてラック４ｂの軸方向移動を阻止する内外層回転干渉部材４ｃ，４ｃと、を備える。よって、ステアリング操作とラック４ｂの移動量を関連付け、ステアリング操作量に応じて外層プーリ３ｍ，３ｎを内層プーリ３ｋに固定することで、内外層の回転を正確に切り替えることができる。
【００３５】
（他の実施例）
以上、本発明のケーブル式操舵装置を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００３６】
例えば、実施例１では、操向輪のスペースに余裕がある場合を想定し、操向輪側ケーブルプーリを多層構造としない例を示したが、ステアリング側ケーブルプーリと同様、多層構造としても良い。
実施例１では、ステアリング側ケーブルプーリを二層構造としたが、三層以上の多層構造にすることで、さらにケーブルプーリのサイズを小さくすることが可能となる。また、実施例１では、外層プーリのみを軸方向に二分割した例を示したが、内層プーリを二分割した構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１のケーブル式操舵装置の構成図である。
【図２】実施例１のケーブル式コラム３の構成図である。
【図３】実施例１のステアリング側ケーブルプーリ３ｅと操向輪側ケーブルプーリ３ｆの構成図である。
【図４】実施例１の内外層回転切り替え機構４の構成図である。
【図５】実施例１の回転独立機構５の構成図である。
【図６】実施例１のプーリ二層化によるサイズダウン作用を示す説明図である。
【図７】実施例１の上下外層プーリの独立回転作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングコラム
３  ケーブル式コラム
３ａ  ステアリング側プーリケース
３ｂ  操向輪側プーリケース
３ｃ  アウタチューブ
３ｄ  アウタチューブ
３ｅ  ステアリング側ケーブルプーリ
３ｆ  操向輪側ケーブルプーリ
３ｇ  インナケーブル
３ｈ  インナケーブル
３ｉ  テンション調整部
３ｊ  開口部
３ｋ  内層プーリ
３ｍ  外層プーリ
３ｎ  外層プーリ
３ｐ  大径部
３ｑ  小径部
４  内外層回転切り替え機構
４ａ  歯車
４ｂ  ラック
４ｃ  回転干渉部材
５  回転独立機構
５ａ  ベアリング
【図１】
2006290166.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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