(57)【要約】【課題】操舵部材と操舵機構との間で動力を伝達するケーブルに伸びが生じると、操舵部材と操舵機構との間で動力の伝達遅れが生じてしまう。【解決手段】ステアリングホイールに連なる第１のプーリ２６と伝達ケーブルのインナーケーブル２５の一端部２５ａとを、インナーケーブル２５の伸びを吸収するための吸収機構３０を介して連結する。吸収機構３０は、第１のプーリ２６に同行回転可能に保持されたシリンダ３１に収容されたピストン３２と、ピストン３２をシリンダ３１の第２の油室３８側へ付勢する付勢部材３３と、第２の油室３８に収容され、且つインナーケーブル２５の一端部２５ａに接続された弁体３４と、ピストン３２に設けられ、弁体３４により閉塞可能な弁孔４０と、を含む。【選択図】図４
2008280003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材と操舵機構とを動力伝達可能に連結するケーブルを含む伝達機構と、
上記ケーブルの伸びを吸収するための吸収機構と、を備え、
この吸収機構は、軸方向に移動可能なピストンを収容し、このピストンにより仕切られた第１および第２の油室を区画するシリンダと、
上記ピストンを第２の油室側へ付勢する付勢部材と、
第２の油室に収容され、且つケーブルの端部に接続された弁体と、
上記ピストンに設けられ、上記弁体により閉塞可能な弁孔と、を含み、
上記シリンダは、ケーブル巻き取り部材に同行回転可能に保持されていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、上記付勢部材は、第１の油室に収容されている車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１または２において、上記弁孔が閉塞されるときに、上記弁孔の周縁に形成された弁座によって、弁体の球面状部または円錐状テーパ面が受けられる車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項において、上記ケーブル巻き取り部材は、操舵部材に連動して回転可能な第１のプーリ、および操舵機構に連動して回転可能な第２のプーリの少なくとも一方を含む車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵部材と、操舵部材の操作に応じて操舵輪を操舵する操舵機構との間の動力の伝達を、ケーブルによって行うことのできる車両用操舵装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２２５７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の構成では、操舵部材および操舵機構の何れか一方がケーブルを引っ張ることにより、他方を駆動することができる。しかしながら、ケーブルに引っ張り力が作用する結果、ケーブルに伸びが生じることがある。ケーブルに伸びが生じると、操舵部材と操舵機構との間で動力の伝達遅れが生じてしまう。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、操舵部材と操舵機構との間で動力の伝達遅れが生じることを防止できる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）と操舵機構（３）とを動力伝達可能に連結するケーブル（２５）を含む伝達機構（１８）と、上記ケーブルの伸びを吸収するための吸収機構（３０）と、を備え、この吸収機構は、軸方向（Ｘ１）に移動可能なピストン（３２）を収容し、このピストンにより仕切られた第１および第２の油室（３７，３８）を区画するシリンダ（３１）と、上記ピストンを第２の油室側へ付勢する付勢部材（３３）と、第２の油室に収容され、且つケーブルの端部（２５ａ）に接続された弁体（３４；３４ａ）と、上記ピストンに設けられ、上記弁体により閉塞可能な弁孔（４０）と、を含み、上記シリンダは、ケーブル巻き取り部材（２６，２７）に同行回転可能に保持されていることを特徴とする車両用操舵装置（１）を提供するものである（請求項１）。
【０００５】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施の形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本発明によれば、ケーブルの伸びを吸収することができる。具体的には、ケーブルが伸びることに伴い、ケーブルの端部および弁体が第１の油室から離れる方向に移動することにより、弁孔の閉塞が解除されて第１および第２の油室が互いに連通する。その結果、ピストンは、シリンダ内で軸方向に移動可能となり、付勢部材の付勢力によって第２の油室側に移動する。ピストンが第２の油室側へ移動することで弁孔が再び塞がれると、ピストンの移動が規制され、且つ、ピストンに受けられた弁体およびケーブルが、第１の油室側への移動を規制される。以上のようにしてケーブルの伸びを吸収できる結果、操舵部材と操舵機構との間で動力の伝達遅れが生じることを防止できる。
【０００６】
また、本発明において、上記付勢部材は、第１の油室に収容されている場合がある（請求項２）。この場合、第１の油室に付勢部材を収容するとともに第２の油室に弁体を収容でき、シリンダ内の空間を有効利用できる。
また、本発明において、上記弁孔が閉塞されるときに、上記弁孔の周縁に形成された弁座（４１）によって、弁体の球面状部（４２）または円錐状テーパ面（４２Ａ）が受けられる場合がある（請求項３）。この場合、弁体のうちの球面状部または円錐状テーパ面が弁座に受けられることにより、弁体と弁座との間のシール性を高くできる。
【０００７】
また、本発明において、上記ケーブル巻き取り部材は、操舵部材に連動して回転可能な第１のプーリ（２６）、および操舵機構に連動して回転可能な第２のプーリ（２７）の少なくとも一方を含む場合がある（請求項４）。この場合、操舵部材と連動して回転する部材や操舵機構と連動して回転する部材にシリンダを保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本実施の形態に係る車両用操舵装置１は、操舵部材と操舵機構とが機械的に連結されていないステアバイワイヤ式の車両用操舵装置であり、操舵部材としてのステアリングホイール２と、ラックアンドピニオン機構を含む操舵機構３とを備える。
【０００９】
ステアリングホイール２は、図示しない車体に回転可能に支持されたステアリングシャフト４の一端に連結されている。ステアリングシャフト４の途中部には、ステアリングホイール２の操舵量等に応じた操舵反力をステアリングホイール２に付与するための反力用の電動モータ６が同軸的に結合されている。
また、電動モータ６とステアリングホイール２との間には、ステアリングホイール２の操舵方向および操舵角を検出するための操舵角センサ７と、運転者がステアリングホイール２に加えた操舵トルクを検出するためのトルクセンサ８とが、ステアリングシャフト４に沿って設けられている。操舵角センサ７およびトルクセンサ８によって検出された検出値は、ＥＣＵ９（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）に入力されるようになっている。
【００１０】
操舵機構３は、車両の左右方向に延びる操舵軸としてのラック軸１０と、ラック軸１０に形成されたラック１１に噛み合うピニオン１２が一端に連結されたピニオン軸１３と、ラック軸１０に同軸的に連結され、当該ラック軸１０に操舵力を付与するための操舵アクチュエータ１４とを含む。
ラック軸１０は、車体に固定された図示しないハウジング内で軸方向移動可能に支持されている。また、ラック軸１０の両端部にはそれぞれタイロッド１５が結合されており、各タイロッド１５はナックルアーム（図示せず）を介して操舵輪５に連結されている。操舵アクチュエータ１４は、電動モータ１６と、電動モータ１６の回転軸の回転をラック軸の軸方向移動に変換するための例えばボールねじ機構等の変換機構（図示せず）と、を含む。
【００１１】
ステアリングホール２が操舵（回転）されると、ステアリングホイール２の操舵角および操舵トルクがそれぞれ操舵角センサ７およびトルクセンサ８によって検出され、検出された値がＥＣＵ９に入力される。そして、入力された操舵角および操舵トルク、ならびに車速センサ３３から入力された車速等に基づいてラック軸１０に付与する操舵力を決定する。その後、ＥＣＵ９は、決定された操舵力から電動モータ１６に供給する電流値を決定し、ＥＣＵ９内の駆動回路（図示せず）を介して、この決定された値の電流を電動モータ１６に供給させる。
【００１２】
これにより、操舵角等の値から決定された操舵力が操舵アクチュエータ１４からラック軸１０に付与され、ラック軸１０がその軸方向に移動することにより操舵輪５の操舵が達成される。
また、一方で、ＥＣＵ９は、ステアリングホイール２の操舵角等から決定される操舵反力に基づく値の電流を反力用の電動モータ６に供給する。これにより、反力用の電動モータ６が駆動され、ステアリングホイール２の操舵角等に基づく操舵反力がステアリングホイール２に付与される。
【００１３】
また、電動モータ１６に供給された電流は、モータ電流検出装置１７によって検出されるようになっており、このモータ電流検出装置１７によって検出された電流値は、ＥＣＵ９に入力されるようになっている。
図２は、車両用操舵装置１の要部の模式的な拡大図である。図１および図２を参照して、車両用操舵装置１は、当該車両用操舵装置１の異常時（例えば、操舵アクチュエータ１４やこれに関連する構成の故障によって、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置とし機能しなくなったとき）に、ステアリングホイール２と操舵機構３とを機械的に連結して、操舵輪５の操舵を達成するための伝達機構１８および連結機構１９を備えている。
【００１４】
連結機構１９は、ステアリングシャフト４の他端（ステアリングホイール２が連結された側と反対側の端部）に連結されており、ステアリングシャフト４と伝達機構１８とを連結することができるようになっている。
具体的には、連結機構１９は、互いに対向する第１の部材１９ａと第２の部材１９ｂとを有し、第１の部材１９ａは、ステアリングシャフト４の他端に一体回転可能に連結されている。また、第２の部材１９ｂは、伝達機構１８から延びる回転軸１８ａに一体回転可能に連結されている。
【００１５】
これら第１の部材１９ａおよび第２の部材１９ｂが、ＥＣＵ９の制御により互いに連結されることによって、ステアリングシャフト４と回転軸１８ａとが連結され、ステアリングシャフト４の回転を伝達機構１８に伝達することができる。連結機構としては、例えば、電磁クラッチ、摩擦クラッチ、噛み合いクラッチ等が挙げられる。
伝達機構１８は、第１のケーシング２０内に回転可能に保持されたケーブル巻き取り部材としての第１のプーリ２６と、第２のケーシング２１内に回転可能に保持されたケーブル巻き取り部材としての第２のプーリ２７と、一対の伝達ケーブル２２，２３とを有する。
【００１６】
第１のプーリ２６は、上記回転軸１８ａに一体回転可能、且つ、同軸的に連結されている。また、第２のプーリ２７は、ピニオン軸１３の他端（ピニオン１２が連結された側と反対側の端部）に一体回転可能、且つ、同軸的に連結されている。
図２を参照して、一対の伝達ケーブル２２，２３は、それぞれ、可撓性を有しており、アウターチューブ２４と、アウターチューブ２４内を移動可能に挿通するインナーケーブル２５とを有する。各伝達ケーブル２２，２３のアウターチューブ２４は、一端が第１のケーシング２０に接続され、他端が第２のケーシング２１に接続されている。
【００１７】
各伝達ケーブル２２，２３のインナーケーブル２５は、ステアリングホイール２と操舵機構３とを動力伝達可能に連結するためのものであり、ワイヤーを用いて形成されている。各伝達ケーブル２２，２３のインナーケーブル２５の一端は、第１のプーリ２６に連結されている。
図３を参照して、一方の伝達ケーブル２２のインナーケーブル２５と、他方の伝達ケーブル２３のインナーケーブル２５とは、第１のプーリ２６に互いに逆方向に巻き付けられている。
【００１８】
再び図２を参照して、各伝達ケーブル２２，２３のインナーケーブル２５の他端は、第２のプーリ２７に取り付けられている。一方の伝達ケーブル２２のインナーケーブル２５と、他方の伝達ケーブル２３のインナーケーブル２５とは、第１のプーリ２６に巻きつけられているのと同様にして、第２のプーリ２７に互いに逆方向に巻きつけられている。
図１および図２を参照して、車両用操舵装置１に上記異常が発生し、ＥＣＵ９がこの異常を検出すると、ＥＣＵ９は、ステアリングシャフト４と伝達機構１８とを連結機構１９によって連結させるための信号を連結機構１９に出力する。これにより、ステアリングシャフト４と伝達機構１８とが連結される。ステアリングホイール２および操舵機構３が、ステアリングシャフト４、連結機構１９および伝達機構１８を介して機械的に連結される。
【００１９】
そして、この状態でステアリングホイール２を右回転させると、ステアリングシャフト４および第１のプーリ２６が右回転し、一方の伝達ケーブル２２のインナーケーブル２５の一端側が第１のプーリ２６に巻き取られ、当該インナーケーブル２５の他端側が第２のプーリ２７から繰り出される。
これにより、第１のプーリ２６の回転が第２のプーリ２７に伝達される。第２のプーリ２７が回転するとこれに伴ってピニオン軸１３も回転する。ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１２およびラック１１によって、車両の左右方向に沿うラック軸１０の軸方向移動に変換される。これにより、操舵輪５の操舵が達成される。
【００２０】
一方、連結機構１９等によってステアリングホイール２と操舵機構３とが機械的に連結された状態で、ステアリングホイール２を左回転させると、ステアリングシャフト４および第１のプーリ２６が左回転し、他方の伝達ケーブル２３のインナーケーブル２５の一端側が第１のプーリ２６に巻き取られ、当該インナーケーブル２５の他端側が第２のプーリ２７から繰り出される。これにより、ステアリングホイール２を右回転させたときと逆方向への操舵輪５の操舵が達成される。
【００２１】
すなわち、車両用操舵装置１に上記異常が発生した場合であっても、ステアリングホイール２と操舵機構３とを機械的に連結することにより、確実に操舵輪５の操舵を達成することができる。また、上記異常が発生していない状態では、ステアリングシャフト４と伝達機構１８とが連結されていない。このとき、各伝達ケーブル２２，２３のインナーケーブル２５は、ラック軸１０の軸方向移動に伴うピニオン軸１３および第２のプーリ２７の回転に従動して、アウターチューブ２４内を移動する。
【００２２】
本実施の形態の特徴とするところは、各伝達ケーブル２２，２３のインナーケーブル２５，２５に伸びが生じたときにこの伸びを吸収するための吸収機構３０が設けられている点にある。
図４は、吸収機構３０の断面図である。図３および図４を参照して、吸収機構３０は、各伝達ケーブル２２，２３のインナーケーブル２５，２５のそれぞれに対応して設けられている。なお、伝達ケーブル２２側の吸収機構３０と、伝達ケーブル２３側の吸収機構３０とはそれぞれ同様の構成を有しているので、伝達ケーブル２２側の吸収機構３０について説明する。
【００２３】
吸収機構３０は、伝達ケーブル２２のインナーケーブル２５の一対の端部のそれぞれに設けられており、互いに同様の構成を有している。以下では、伝達ケーブル２２のインナーケーブル２５の一端部２５ａに設けられた吸収機構３０について説明する。
図４を参照して、吸収機構３０は、第１のプーリ２６に保持された筒状のシリンダ３１と、ピストン３２と、付勢部材３３と、インナーケーブル２５の一端部２５ａに一体的に移動可能に接続された弁体３４と、を含む。第１のプーリ２６とインナーケーブル２５の一端部２５ａとは、吸収機構３０を介して連動回転可能に連結されている。
【００２４】
シリンダ３１は、当該シリンダ３１の軸方向Ｘ１（以下、単に軸方向Ｘ１ともいう）の一対の端部にそれぞれ端壁３５，３６が形成され、内部に油が封入された部材であり、第１のプーリ２６と同行回転可能である。シリンダ３１の外周面は、第１のプーリ２６の一端面２６ａに固定されて第１のプーリ２６と一体回転する。
ピストン３２は、シリンダ３１内に収容された板状のフリーピストンであり、シリンダ３１内を軸方向Ｘ１に移動可能である。シリンダ３１内には、ピストン３２によって仕切られた第１および第２の油室３７，３８が区画されている。ピストン３２の外周面とシリンダ３１の内周面との間は、弾性体を含むＯリング等のシール部材３９によって液密的に封止されている。
【００２５】
ピストン３２には、このピストン３２を軸方向Ｘ１に沿って貫く弁孔４０が形成されており、第１および第２の油室３７，３８を互いに連通するようになっている。ピストン３２の弁孔４０の周縁には、弁体３４を受けるための環状の弁座４１が形成されている。
第２の油室３８に上記弁体３４が収容されている。弁体３４は、弁孔４０を閉塞するためのものであり、球体等、滑らかな表面を含む形状をなしている。この弁体３４の表面は、球面の一部を含む形状に形成された球面状部４２を含んでいる。弁孔４０が閉塞するとき、球面状部４２が上記弁座４１に受けられる。これにより、第１および第２の油室３７，３８間の油の移動が規制される。ピストン３２の移動を規制するオイルロック効果が生じる。
【００２６】
インナーケーブル２５は、シリンダ３１の一方の端壁３５に形成された挿通孔４３、第１の油室３７および弁孔４０を貫通して弁体３４に接続されている。挿通孔４３の内周面とインナーケーブル２５の外周面との間は、弾性体を含むＯリング等のシール部材４４によって液密的に封止されている。
付勢部材３３は、圧縮コイルばね等の弾性体を用いて形成された部材であり、第１の油室３７に収容されている。付勢部材３３の付勢力によって、ピストン３２が、第２の油室３８側に付勢されている。これにより、弁座４１が弁体３４の球面状部４２に所定の力で圧接している。インナーケーブル２５は、付勢部材３３の径方向内方の空間を挿通している。
【００２７】
吸収機構３０によるインナーケーブル２５の伸びの吸収は、以下のようにして行われる。すなわち、インナーケーブル２５に伸びが生じることにより、このインナーケーブル２５の全長が増すと、インナーケーブル２５の一端部２５ａが、図５Ａに示すように軸方向Ｘ１の一方（第１の油室３７から離れる方向）に移動する。この一端部２５ａと共に弁体３４が軸方向Ｘ１の一方に移動する。
【００２８】
弁体３４が軸方向Ｘ１の一方に移動することにより、弁体３４の球面状部４２がピストン３２の弁座４１から離隔すると、弁孔４０の閉塞が解除され、第１および第２の油室３７，３８が互いに連通する。その結果、ピストン３２のオイルロックが解除され、ピストン３２が軸方向Ｘ１に移動可能となる。このとき、ピストン３２は、付勢部材３３の付勢力によって軸方向Ｘ１の一方（第２の油室３８側）に移動する。図５Ｂに示すように、ピストン３２の弁座４１が再び弁体３４の球面状部４２を受けるまで、ピストン３２が軸方向Ｘ１の一方に移動する。
【００２９】
これにより、弁孔４０が再び閉塞される。第１および第２の油室３７，３８間の油の移動が規制され、ピストン３２が再びオイルロック効果により軸方向移動を規制される。シリンダ３１内でのピストン３２の軸方向移動が規制される。これにより、弁体３４およびインナーケーブル２５の一端部２５ａが軸方向Ｘ１の他方側に移動することが規制される。以上より、インナーケーブル２５のうち、シリンダ３１の外側にある部分の全長は、このインナーケーブル２５が伸びる前と略同じのままとなる。
【００３０】
ピストン３２がオイルロックされている結果、インナーケーブル２５に引張力が作用した場合でも、シリンダ３１内におけるインナーケーブル２５の一端部２５ａの位置は変化しない。
以上の次第で、本実施の形態によれば、インナーケーブル２５の伸びを吸収できる。その結果、ステアリングホイール２と操舵機構３とが機械的に連結されているときに、ステアリングホイール２と操舵機構３との間で動力の伝達遅れが生じることを防止できる。
【００３１】
具体的には、ステアリングホイール２に付与された操舵力をタイムラグなく操舵機構３に伝達でき、また、路面から操舵輪５を介して操舵機構３に入力された逆入力をタイムラグなくステアリングホイール２に伝えることができる。
また、ステアリングホイール２と操舵機構３とが機械的に連結されていないときでも、インナーケーブル２５の伸びを吸収でき、上記異常時にステアリングホイール２と操舵機構３とを機械的に連結した瞬間から、ステアリングホイール２の操舵に対する操舵機構３の応答をタイムラグなく行うことができる。
【００３２】
また、第１の油室３７に付勢部材３３を収容するとともに第２の油室３８に弁体３４を収容でき、シリンダ３１内の空間を有効利用できる。
さらに、弁体３４のうちの球面状部４２が弁座４１に受けられることにより、弁体３４と弁座４１との間のシール性を高くできる。
また、ステアリングホイール２と連動して回転する部材としての第１のプーリ２６や操舵機構３と連動して回転する部材としての第２のプーリ２７にシリンダ３１を保持することができる。
【００３３】
さらに、インナーケーブル２５の伸びを吸収する結果、第１および第２のプーリ２６，２７間のインナーケーブル２５の経路が経時変化しないようにでき、対応するアウターチューブ２４と過度に摩擦接触することを抑制できる。ステアリングホイール２と操舵機構３とが機械的に連結されているときにおいて、操舵フィーリングの悪化を防止できる。
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【００３４】
例えば、吸収機構３０は、各伝達ケーブル２２，２３のインナーケーブル２５，２５のそれぞれにおいて、一対の端部の一方にのみ設けられていてもよい。また、第１のプーリ２６に設けられた吸収機構３０または第２のプーリ２７に設けられた吸収機構３０を廃止してもよい。
さらに、弁体３４の球面状部４２に代えて、図６に示す円錐状テーパ面４２Ａを設けてもよい。円錐状テーパ面４２Ａは、円錐の一部を含む円錐台形形状をなしており、第１の油室３７側に進むに従い先細りにされている。円錐状テーパ面４２Ａが弁座４１に受けられることにより、弁孔４０が閉塞される。
【００３５】
また、一端が弁体３４に接続され、他端がピストン３２に接続された付勢部材を用いてもよい。さらに、付勢部材は、コイルばね以外の他のばね部材であってもよい。
また、本発明は、操舵部材と操舵機構とがケーブルを介して常時動力伝達可能に連結された車両用操舵装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】車両用操舵装置の要部の模式的な拡大図である。
【図３】図２の要部の一部断面図である。
【図４】吸収機構の断面図である。
【図５】吸収機構の動作について説明するための断面図であり、Ａは弁体が移動することにより弁孔の閉塞が解除された状態を示しており、Ｂはピストンが移動することにより弁孔が閉塞された状態を示している。
【図６】本発明の別の実施の形態の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…車両用操舵装置、２…ステアリングホイール（操舵部材）、３…操舵機構、１８…伝達機構、２５…インナーケーブル、２５ａ…一端部（ケーブルの端部）、２６…第１のプーリ（ケーブル巻き取り部材）、２７…第２のプーリ（ケーブル巻き取り部材）、３０…吸収機構、３１…シリンダ、３２…ピストン、３３…付勢部材、３４，３４ａ…弁体、３７…第１の油室、３８…第２の油室、４０…弁孔、４１…弁座、４２…球面状部、４２Ａ…円錐状テーパ面、Ｘ１…軸方向。
【図１】
2008280003.tif 000003
【図２】
2008280003.tif 000004
【図３】
2008280003.tif 000005
【図４】
2008280003.tif 000006
【図５】
2008280003.tif 000007
【図６】
2008280003.tif 000008