(57)【要約】【課題】  トルクセンサを用いることなく、運転者のステアリング操作力を正確に求めることができるケーブル式操舵装置を提供する。【解決手段】  ステアリング操作力を操向輪に伝えるインナーケーブル３ｇ，３ｈを覆うアウターチューブ３ｃ，３ｄを備えたケーブル式操舵装置において、アウターチューブ３ｃ，３ｄと操向輪側プーリケース３ｂとの間に介装した弾性部材３ｉと、アウターチューブ３ｃ，３ｄとステアリング側プーリケース３ａとの間に介装した弾性部材３ｊと、弾性部材３ｉ，３ｊの変位量を検出する変位検出手段３ｋ，３ｍと、検出された弾性部材３ｉ，３ｊとの変位量に基づいて、操舵トルクを検出するコントロールユニット５と、を備える。【選択図】      図３
2007022165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング操作力を操向輪に伝えるインナーケーブルを覆うアウターチューブを備えたケーブル式操舵装置において、
前記アウターチューブの第１の端部と車両との間に介装した第１の弾性部材と、
前記アウターチューブの第２の端部と車両との間に介装した第２の弾性部材と、
前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材の軸方向変位量に基づいて、ステアリング操作力を検出するステアリング操作力検出手段と、
を備えることを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載のケーブル式操舵装置において、
前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材を、その変位方向が互いに交差するように車体に取り付け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、
前記ステアリング操作力検出手段は、前記第１の弾性部材の軸方向変位量と前記第２の弾性部材の軸方向変位量との差に応じて、前記アウターチューブと前記インナーケーブルとの間の摩擦力を算出し、算出した摩擦力に基づいてステアリング操作力を推定することを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のケーブル式操舵装置において、
前記ステアリング操作力検出手段は、前記アウターチューブと前記インナーケーブルとの間の摩擦力が静摩擦力を超えて動摩擦力に変化するときを除く所定の範囲で、ステアリング操作力を検出することを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のケーブル式操舵装置において、
運転者の操舵負担を軽減するアシスト力を出力するアシスト手段と、
前記ステアリング操作力検出手段により検出されたステアリング操作力に基づいて、前記アシスト手段を制御するアシスト制御手段と、
を備えることを特徴とするケーブル式操舵装置。
【請求項６】
ステアリング操作力を操向輪に伝えるインナーケーブルを覆うアウターチューブを備えたケーブル式操舵装置において、
前記アウターチューブの両端と車体との間に弾性部材をそれぞれ介装し、両弾性部材の軸方向変位量に基づいて、ステアリング操作力を検出することを特徴とするケーブル式操舵装置。
【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の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来のケーブル式操舵装置では、ステアリングホイール近傍に設けられるトルクセンサに代えて、ステアリング操作力に応じて弾性変形する弾性部材を設け、弾性部材の変形により生じる操舵角と転舵角との角度偏差に基づいて、ステアリング操作力を推定している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−３５２１１１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、上記従来技術にあっては、弾性部材の剛性が高すぎると変位量が小さくなるため、分解能の高い舵角センサを用いなければ正確なステアリング操作力が推定できないという問題があった。一方、弾性部材の剛性を低くした場合、操舵に遊びが生じて操舵感の悪化を招くという問題があった。
【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、トルクセンサを用いることなく、運転者のステアリング操作力を正確に求めることができるケーブル式操舵装置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、
ステアリング操作力を操向輪に伝えるインナーケーブルを覆うアウターチューブを備えたケーブル式操舵装置において、
前記アウターチューブの第１の端部と車両との間に介装した第１の弾性部材と、
前記アウターチューブの第２の端部と車両との間に介装した第２の弾性部材と、
前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材の変位量に基づいて、ステアリング操作力を検出するステアリング操作力検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にあっては、２つの弾性部材の変位量に基づいて操舵トルクを算出するため、ステアリングホイール近傍にトルクセンサを設けることのない省コスト、省スペースの構成としながら、アウターチューブとインナーケーブルとの間に発生する摩擦力の影響を考慮して、インナーケーブルに掛かる真の張力に基づいて正確な操舵トルクを検出できる。
【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。
［全体構成］
図１は、実施例１のケーブル式操舵装置の全体構成図であり、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、アシストモータ（アシスト手段）４と、コントロールユニット（ステアリング操作力検出手段およびアシスト制御手段に相当）５と、を備えている。
【０００９】
［ケーブル式コラムの構成］
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、図外の前輪（操向輪）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本のアウターチューブ３ｃ，３ｄと、を備えている。
【００１０】
ケーブル式コラム３は、図２に示すように、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（操向輪）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本のインナーケーブル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、両インナーケーブル３ｇ，３ｈをそれぞれ覆い、両プーリケース３ａ，３ｂを連結する２本のアウターチューブ３ｃ，３ｄと、操舵トルクにより変位する弾性部材（第１の弾性部材，第２の弾性部材）３ｉ，３ｊと、弾性部材３ｉ，３ｊの軸方向変位量をそれぞれ測定する変位検出手段３ｋ，３ｍと、を備えている。
【００１１】
両プーリケース３ａ，３ｂは、車体に固定されている。ステアリング側プーリケース３ａはステアリングポスト等を介して車体に固定され、操向輪側プーリケース３ｂはシャシ等を介して車体に固定されている。
【００１２】
弾性部材３ｉは、アウターチューブ３ｃ，３ｄの操向輪側端部（第１の端部）と操向輪側プーリケース３ｂとの間に介装され、弾性部材３ｊは、アウターチューブ３ｃ，３ｄのステアリング側端部（第２の端部）とステアリング側プーリケース３ａとの間に介装されている。これら弾性部材３ｉ，３ｊとしては、アウターチューブ３ｃ，３ｄの軸方向に弾性変形可能なバネ等を用いることができる。
【００１３】
インナーケーブル３ｇ，３ｈは、両ケーブルプーリ３ｅ，３ｆに巻き付けられ、ケーブルプーリ３ｅ，３ｆの回転中心はプーリケース３ａ，３ｂに対して一体となっているため、アウターチューブ３ｃ，３ｄの内部をインナーケーブル３ｇ，３ｈが動くとき、アウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈとの間に発生する摩擦力のため、アウターチューブ３ｃ，３ｄはプーリケース３ａ，３ｂに対して弾性部材３ｉ，３ｊの弾性方向に相対的に動くことになる。
【００１４】
変位検出手段３ｋ，３ｍは、図３に示すように、運転者のステアリング操作に応じた弾性部材３ｉ，３ｊの変位量をそれぞれ検出し、コントロールユニット５に出力する。
【００１５】
コントロールユニット５は、変位検出手段３ｋにより検出された弾性部材３ｉの変位量、または変位検出手段３ｍにより検出された弾性部材３ｊの変位量から、例えば、図４に示す変位量と操舵トルクとの関係を用いて操舵トルク（ステアリング操作力）を推定する。
【００１６】
そして、コントロールユニット５は、推定した操舵トルクと車速等の走行状態に応じて、運転者の操舵負荷を軽減する目標アシストトルクを算出し、実アシストトルクを目標アシストトルクと一致させる指令電流値をアシストモータ４へ供給する。
【００１７】
次に、作用を説明する。
［弾性部材の変位量に基づく操舵トルク算出ロジック］
まず、図２のようにアウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈとが真っ直ぐに取り付けられている場合を考える。
【００１８】
前述でも少しふれたように、アウターチューブ３ｃ，３ｄの内径側とインナーケーブル３ｇ，３ｈの外径側には摩擦力が生じており、ステアリングホイール１を回した時に静摩擦力を超えない範囲では、アウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈは一体となって動き、アウターチューブ３ｃ，３ｄに取り付けた弾性部材３ｉ，３ｊに弾性力が発生する。
【００１９】
そして、さらにステアリングホイール１を回すことで、弾性部材３ｉ，３ｊの弾性力がさらに大きくなり、アウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈ間の静摩擦力を超えた後、動摩擦力で釣り合った状態でアウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈは滑る。つまり、摩擦力が静摩擦力を超えない範囲ではアウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈは一体となって動き、ステアリングホイール１を回す力は弾性部材３ｉ，３ｊを変位させる力に比例することになるため、弾性部材３ｉ，３ｊの変位を測定することで、操舵トルクを計測することができる。
【００２０】
ここで、図２のようにアウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈとが真っ直ぐ（直線上）に取り付けられている場合には、摩擦力が静摩擦力を超えた以降はアウターチューブ３ｃ，３ｄ内でインナーケーブル３ｇ，３ｈが滑るため、操舵トルクを計測できないが、図３に示すように、弾性部材３ｉ，３ｊの変位の方向が交差するように、アウターチューブ３ｃ，３ｄを湾曲した状態で配策することで、ステアリングホイール１を回す力がアウターチューブ３ｃ，３ｄを真っ直ぐにする方向に作用し（図３の点線の状態）、アウターチューブ３ｃ，３ｄが真っ直ぐにされる方向への変位により、弾性部材３ｉ，３ｊが変位する。したがって、アウターチューブ３ｃ，３ｄを湾曲させて弾性部材３ｉ，３ｊの変位を測定することで、操舵トルクを測定することができる。
【００２１】
［摩擦力を考慮したアシスト制御作用］
なお、アウターチューブ３ｃ，３ｄを図３のように湾曲させた場合、静摩擦力と動摩擦力の全ての範囲でアウターチューブ３ｃ，３ｄを真っ直ぐにしようとする力が作用する。ここで、図３のようにアウターチューブ３ｃ，３ｄを湾曲させた状態で操舵トルクを作用させた場合には、図の矢印で示すように、弾性部材３ｉ，３ｊはプーリケース側に変位するが、摩擦力（静摩擦力、動摩擦力にかかわらず）が作用することによって弾性部材３ｉ，３ｊの変位量に差が生じる（インナーケーブル３ｇ，３ｈが引っ張られる側の変位量が大きい）ので、弾性部材３ｉ，３ｊの変位量の差を取ることによって摩擦力分を算出することができる。
【００２２】
言い換えれば、ステアリング操作中にアウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈの接触状態が変化することにより摩擦力が変化しても常に正確な操舵トルクを算出することができる。また、操舵トルクからこの摩擦力分を除くことによって、操向輪を作動させるための操舵トルクを求めることができ、操向輪のトルクアシストをする際に正確な制御を行うことができる。
【００２３】
［操舵フィーリング向上作用］
例えば、検出した操舵トルクをアシストするようにアシストモータ４を制御する際、アウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈ間の摩擦力が分かっていれば、その摩擦力が変動した際にその変動量に応じてアシスト量を変化させる。これにより、操舵トルクを一定にでき、摩擦力の変動分を運転者が感じなくなるので、良好な操舵フィーリングが得られる。
【００２４】
［操舵トルクの誤検出防止］
アウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈ間の摩擦力が静摩擦力を超えて動摩擦力に変化する際、一般に静摩擦力よりも動摩擦力は小さいため、操舵トルクが一瞬不安定になるが、実施例１では、このような場合に備え、操舵トルクが最大の静摩擦力（所定の値）を超えて動摩擦力に移る場合を予測し、この所定の値を通過する領域では操舵トルクの算出を行わない。これにより、不正確な操舵トルクが検出されるのを抑制できる。
【００２５】
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。
【００２６】
(1) 操舵トルクを操向輪に伝えるインナーケーブル３ｇ，３ｈを覆うアウターチューブ３ｃ，３ｄを備えたケーブル式操舵装置において、アウターチューブ３ｃ，３ｄと操向輪側プーリケース３ｂとの間に介装した弾性部材３ｉと、アウターチューブ３ｃ，３ｄとステアリング側プーリケース３ａとの間に介装した弾性部材３ｊと、弾性部材３ｉ，３ｊの軸方向変位量に基づいて、操舵トルクを検出するコントロールユニット５と、を備える。よって、ステアリングホイール１の近傍にトルクセンサを設けることなく、アウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈとの間に発生する真の摩擦力に基づいて、操舵トルクを正確に算出できる。
【００２７】
(2) 弾性部材３ｉ，３ｊを、その変位方向が互いに交差するように車体に取り付けたため、アウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈとの間に発生する摩擦力にかかわらず（静摩擦力、動摩擦力によらず）、全ての領域で操舵トルクを検出できる。
【００２８】
(3) コントロールユニット５は、弾性部材３ｉ，３ｊの軸方向変位量の差に応じて、アウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈとの間の摩擦力を算出し、算出した摩擦力に基づいて操舵トルクを推定する。よって、ステアリング操作中にアウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈの接触状態が変化して摩擦力が変化した場合でも、常に正確な操舵トルクを算出できる。
【００２９】
(4) コントロールユニット５は、アウターチューブ３ｃ，３ｄとインナーケーブル３ｇ，３ｈとの間の摩擦力が静摩擦力を超えて動摩擦力に変化するときを除く所定の範囲で、操舵トルクを検出するため、不安定な操舵トルクが算出されるのを抑制できる。
【００３０】
(5) 運転者の操舵負担を軽減するアシスト力を出力するアシストモータ４を備え、コントロールユニット５は、検出された操舵トルクに基づいて、アシストモータ４を制御するため、摩擦力を考慮したアシストを実現できる。例えば、摩擦力を無くすようにアシストすることで、摩擦力の変動分を運転者に感じさせることのない、良好な操舵フィーリングが得られる。
【００３１】
（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１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。
【００３２】
例えば、実施例１では、弾性部材３ｉ，３ｊの変位量を検出する変位検出手段３ｋ，３ｍをアウターチューブ３ｄ側に設けた例を示したが、アウターチューブ３ｃ側に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１のケーブル式操舵装置の全体構成図である。
【図２】実施例１のケーブル式コラム３の構成を示す平面図である。
【図３】実施例１のケーブル式コラム３の車両組み付け時の状態を示す図である。
【図４】実施例１の弾性部材３ｉ，３ｊの変位量差と操舵トルクとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
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，３ｄ  アウターチューブ
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，３ｈ  インナーケーブル
３ｉ，３ｊ  弾性部材
３ｋ，３ｍ  変位検出手段
４  アシストモータ
５  コントロールユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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