(57)【要約】【課題】剛性が高く曲げ難い長尺部材を伝達手段として採用しても、プーリを必要とせず、小型化できる回転伝達装置およびステアリング機構を提供する。【解決手段】回転中心Ｃに対して偏心した入力部１７、１８を有する入力シャフト１６と、回転中心Ｃに対して偏心した出力部２２，２３を有する出力シャフト２１と、入力部１７、１８と出力部２２，２３とを繋ぐコントロールケーブル１３、１４とを備え、入力シャフト１６が回転した際に、コントロールケーブルに沿った入力部１７、１８から出力部２２、２３までの距離を保持するようにされてなることにより、コントロールケーブル１３，１４を介して入力シャフト１６の回転を出力シャフト２１に伝達する回転伝達装置１０。その回転伝達装置１０を用いたステアリング機構。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸から半径方向外側に離れた位置に配置された入力部を有する入力シャフトと、
中心軸から半径方向外側に離れた位置に配置された出力部を有する出力シャフトと、
前記入力部と前記出力部とを繋ぐ長尺部材とを備え、
前記入力シャフトが軸周りに回転した際に、前記長尺部材に沿った前記入力部と前記出力部の距離を保持するようにされてなることにより、前記長尺部材を介して前記入力シャフトの回転が前記出力シャフトに伝達され、前記出力シャフトが軸周りに回転することを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
前記入力シャフトは、入力シャフト本体と、
前記入力部を構成する第１入力部と第２入力部と、
前記第１入力部と前記第２入力部を連結する入力連結部材とを有し、
前記第１入力部は、前記入力シャフト本体の中心軸から半径方向外側に離れた位置に配置され、
前記第２入力部は、前記入力シャフト本体の中心軸および前記入力連結部材を挟んで前記第１入力部の反対側に配置され、前記入力シャフト本体に固定されており、
前記出力シャフトは、出力シャフト本体と、
前記出力部を構成する第１出力部と第２出力部と、
前記第１出力部と前記第２出力部を連結する出力連結部材とを有し、
前記第１出力部は、前記出力シャフト本体の中心軸から半径方向外側に離れた位置に配置され、
前記第２出力部は、前記出力シャフト本体の中心軸および前記出力連結部材を挟んで前記第１出力部の反対側の位置に配置され、前記出力シャフト本体に固定されており、
前記長尺部材は、第１長尺部材と、第２長尺部材とから構成され、
前記第１長尺部材は、前記第１入力部と前記第１出力部とを繋ぎ、
前記第２長尺部材は、前記第２入力部と前記第２出力部とを繋ぐことを特徴とする請求項１記載の回転伝達装置。
【請求項３】
前記長尺部材はコントロールケーブルであることを特徴とする請求項１または２記載の回転伝達装置。
【請求項４】
前記コントロールケーブルは、押し引き操作可能なコントロールケーブルであることを特徴とする請求項３記載の回転伝達装置。
【請求項５】
前記入力シャフトはステアリングハンドルに接続され、前記出力シャフトはステアリングギヤボックスに接続された請求項１、２、３または４に記載の回転伝達装置を用いたステアリング機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転伝達装置およびそれを用いたステアリング機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転伝達装置は、入力側から入力された回転運動を、伝達部材を介して入力側とは異なる位置から回転運動として出力するものであり、二輪車の車輪とスピードメーターの間や、自動車のステアリングハンドルとステアリングギヤボックスの間に設けられたもの等が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ステアリングハンドルの軸（入力軸）に接続されるプーリとステアリングギヤボックスの軸（出力軸）に接続されたプーリとの間に一対のプルコントロールケーブルを設けた、いわば「つるべ構造」の回転伝達装置を利用するケーブル式ステアリング機構が開示されている。このものは、ステアリングハンドルを往復回転してステアリングギヤボックスの出力軸を左右に回動することにより、自動車の前輪を操舵することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５９１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のつるべ構造を用いた回転伝達装置はケーブルを巻き付けるプーリが必要である。このプーリ径を小さくするとプーリの径方向に小型化できるが、剛性が高く曲げ難いケーブルは使用できないという問題がある。また、プーリ径を大きくすると、剛性が高く曲げ難いケーブルも使用できるが、プーリの径方向に大型化してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は剛性が高く曲げ難い長尺部材を伝達手段として採用しても、プーリを必要とせず、小型化できる回転伝達装置を提供することを技術課題としている。さらに本発明は剛性が高く曲げ難い長尺部材を伝達手段として採用しても、小型化できるステアリング機構を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回転伝達装置は、中心軸から半径方向外側に離れた位置に配置された入力部を有する入力シャフトと、中心軸から半径方向外側に離れた位置に配置された出力部を有する出力シャフトと、前記入力部と前記出力部とを繋ぐ長尺部材とを備え、前記入力シャフトが軸周りに回転した際に、前記長尺部材に沿った前記入力部と前記出力部の距離を保持するようにされてなることにより、前記長尺部材を介して前記入力シャフトの回転が前記出力シャフトに伝達され、前記出力シャフトが軸周りに回転することを特徴とする。
【０００８】
本発明のステアリング機構は、前記入力シャフトがステアリングハンドルに接続され、前記出力シャフトがステアリングギヤボックスに接続された前記回転伝達装置を用いたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
（１）本発明の回転伝達装置は、長尺部材を巻き付けるプーリが必要でなく、装置の小型
化が可能となる効果がある。
【００１０】
（２）前記入力シャフトは、入力シャフト本体と、前記入力部を構成する第１入力部と第２入力部と、前記第１入力部と前記第２入力部を連結する入力連結部材とを有し、前記第１入力部は、前記入力シャフト本体の中心軸から半径方向外側に離れた位置に配置され、前記第２入力部は、前記入力シャフト本体の中心軸および前記入力連結部材を挟んで前記第１入力部の反対側に配置され、前記入力シャフト本体に固定されており、前記出力シャフトは、出力シャフト本体と、前記出力部を構成する第１出力部と第２出力部と、前記第１出力部と前記第２出力部を連結する出力連結部材とを有し、前記第１出力部は、前記出力シャフト本体の中心軸から半径方向外側に離れた位置に配置され、前記第２出力部は、前記出力シャフト本体の中心軸および前記出力連結部材を挟んで前記第１出力部の反対側の位置に配置され、前記出力シャフト本体に固定されており、前記長尺部材は、第１長尺部材と、前記第２長尺部材とから構成され、前記第１長尺部材は、前記第１入力部と前記第１出力部とを繋ぎ、前記第２長尺部材は、前記第２入力部と前記第２出力部とを繋ぐ前記回転伝達装置の場合は、回転の伝達がより安定する効果がある。
【００１１】
（３）前記長尺部材がコントロールケーブルである場合は、出力シャフトから入力シャフトに伝わる振動を吸収できる効果がある。
【００１２】
（４）前記コントロールケーブルが、押し引き操作可能なコントロールケーブルである場合は、コントロールケーブルの押し操作と引き操作の両方で入力シャフトの回転を出力シャフトへ伝達できるため、回転の伝達がより安定する効果がある。
【００１３】
（５）本発明のステアリング機構は、長尺部材を巻き付けるプーリが必要でなく、機構の小型化が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の回転伝達装置の一実施形態を示す一部断面斜視図である。
【図２】その回転伝達装置の入力装置の縦断面図である。
【図３】その入力装置の組み立て途中の要部斜視図である。
【図４】図４ａおよび図４ｂはそれぞれその入力装置の側面図および平面図である。
【図５】図５ａおよび図５ｂはそれぞれ図１の回転伝達装置のクランク部の平面図である。
【図６】図１の回転伝達装置の作動状態を示す動作説明図である。
【図７】図１の回転伝達装置の他の作動状態を示す動作説明図である。
【図８】本発明のステアリング機構の一実施形態を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示す回転伝達装置１０は、入力装置１１と、出力装置１２と、それらを連結する第１および第２コントロールケーブル（長尺部材）１３、１４とを備えている。この実施形態ではコントロールケーブル１３、１４として押し引き操作が可能なプッシュプルコントロールケーブルを採用している。前記入力装置１１は、図２に詳細に示すように、ケーシング１５と、そのケーシングに対して回転自在に支持される入力シャフト１６とを備えている。その入力シャフト１６の一端近辺で中心軸（回転中心）Ｃから半径方向外側に所定の偏心量ｅだけ離れた位置に配置された第１および第２入力部１７、１８には、それぞれ第１および第２コントロールケーブル１３、１４の一端が間接的に連結されている。
【００１６】
図１に戻って、出力装置１２は入力装置１１と実質的に同一であり、出力シャフト２１を有し、その出力シャフト２１の一端近辺で中心軸から半径方向外側に離れた位置に配置された第１および第２出力部２２、２３に、前記第１および第２コントロールケーブル１
３、１４の他端が間接的に連結されている（図６参照）。そして入力シャフト１６が軸周りに回転した際に、コントロールケーブル１３、１４に沿った前記入力部１７、１８と前記出力部２２、２３の距離を保持するようにされてなることにより、前記コントロールケーブル１３、１４を介して入力シャフト１６の回転が出力シャフト２１に伝達され、出力シャフト２１が自軸周りに回転する。
【００１７】
図３に示すように、この実施形態では入力シャフト１６は入力シャフト本体１６ａと、前記第１入力部１７および第２入力部１８と、それらの入力部１７、１８同士を互いに連結する入力連結部材２４とを有する。第１入力部１７は、入力シャフト本体１６ａの中心軸Ｃから半径方向外側に所定の偏心量ｅだけ離れた位置に配置され、第２入力部１８は、入力シャフト本体１６ａの中心軸Ｃおよび入力連結部材２４を挟んで第１入力部１７の反対側に、中心軸Ｃから偏心量ｅだけ離れて配置され、前記入力シャフト本体１６ａに固定されている。ここで反対側というのは、入力連結部材２４の第１入力部１７が設けられた上面側を基準とすると、下面側の意味である。第１入力部１７と第２入力部１８は、矢印Ｘ方向から見たときに、入力シャフト本体１６ａの中心軸Ｃを挟んで対称となる１８０度の位置に限定されるものではない。
【００１８】
この実施形態では、第１入力部１７および第２入力部１８はそれぞれクランクピンないし偏心ピンの形態を有し、入力連結部材２４はそれらのピン同士を連結する形状、例えば円板の形態を有する。入力部１７、１８のピンの半径が偏心量より大きい場合は、入力連結部材２４なしでも互いに連結させることができる。第２入力部１８を構成するピンの自由端は、入力連結部材２４とほぼ同形状の回転円板２５に固定されており、その回転円板２５はケーシング１５に対して中心軸Ｃの周りに回転自在に支持されている。図１の符号２６は入力シャフト本体２３および回転円板２５の外周とケーシング１５との間に介在される軸受けである。図２では軸受け２６としてボールベアリングを記載している。
【００１９】
図２に示すように、前記第１コントロールケーブル１３は、先端が第１入力部１７に回動自在に連結される第１入力ガイドロッド２７の基端に固定される第１インナーケーブル２８と、それを摺動自在に、押し引き操作可能にガイドする第１アウターケーシング２９とを有する。第１入力ガイドロッド２７の先端には第１入力部１７であるピンの周りに回動自在に嵌合されるリング（図３の符号２７ａ参照）が設けられている。第１ガイドロッド２７は第１入力ガイドパイプ３０によって軸方向摺動自在に支持され、第１入力ガイドパイプ３０の基端は第１入力ケーシングキャップ３１によって首振り自在に支持されている。第１入力ケーシングキャップ３１には前記第１アウターケーシング２９の端部が固定されている。
【００２０】
第２コントロールケーブル１４についても第１コントロールケーブル１３と実質的に同一であり、第２入力ガイドロッド３２に連結される第２インナーケーブル３３と、それをガイドする第２アウターケーシング３４とを備えている。第２入力ガイドロッド３２は第２入力ガイドパイプ３５によってガイドされ、その第２入力ガイドパイプ３５は第２入力ケーシングキャップ３６によって首振り自在に支持されている。
【００２１】
前記入力装置１１は、第１入力部１７および第２入力部１８の偏心量ｅが小さいため、図４ａおよび図４ｂに示すように、プーリを有する従来の回転伝達装置の入力装置に比して装置全体がきわめてコンパクトである。また、２本のコントロールケーブル１３、１４の間隔も小さくてよく、密接して配置することもできる。そのため、配索スペースも小さくて済み、配索作業も容易である。
【００２２】
図５ａは、基準状態で第１入力部１７と第２入力部１８が縦方向に並んでいる状態を示している。他方、図５ｂは、第１入力部１７と第２入力部１８が横方向に並んでいる状態
を示している。これ以外に斜めに配列してもよい。
【００２３】
前記第１コントロールケーブル１３および第２コントロールケーブル１４の他端は出力装置１２に連結されている。すなわち図６の上端に示すように、第１コントロールケーブル（第１長尺部材）１３の他端は出力装置１２の第１出力部２２に連結され、第２コントロールケーブル（第２長尺部材）１４の他端は出力装置１２の第２出力部２３に連結されている。第１および第２出力ガイドロッド４０、４１、第１および第２出力ガイドパイプ４２、４３、第１および第２出力ケーシングキャップ４４、４５は、入力装置１１側と実質的に同一であるので、詳細な説明は省略する。また、第１出力部２２と第２出力部２３の位置関係は、第１入力部１７と第２入力部１８の位置関係と同一である。なお図１および図６の符号２４ａは出力部２２、２３同士を連結する出力連結部材である。出力連結部材２４ａは、第２出力部２３を介して出力シャフト本体（図１の符号２１ａ参照）に固定される。
【００２４】
つぎに図６を参照して上記のごとく構成される回転伝達装置１０の作用を説明する。図６の回転伝達装置１０では、第１入力部１７と第１出力部２２とが同一の位相にある。すなわち、それぞれのシャフトの中心軸Ｃ（図１または図３参照）から図面上方向の半径が基準位置とすると、その基準位置からの回転角度θが位相であり、図６の場合はその角度θが同一である。そして第１入力部１７から１８０度ずれている第２入力部１８と、第１出力部２２から１８０度ずれている第２出力部２３も、同一の位相にある。そしてコントロールケーブル１３、１４に沿った入力部１６、１７と出力部２２、２３の距離を保持するようにされているため、入力シャフト１６を一方向（時計方向）に回転させると、出力シャフト２１も同方向に同調して回転する。
【００２５】
すなわち入力シャフト１６を回転させると、回転軸Ｃから偏心している第１入力部１７中心軸Ｃの周りを回転し、それに連結されている第１入力ガイドロッド２７はクランク機構のコンロッドと同一の作用で第１入力ガイドパイプ３０にガイドされながら軸方向に往復移動する。そのとき、第１入力部１７の横方向の触れは、第１入力ガイドパイプ３０の首振り運動により吸収される。それにより第１ガイドロッド２７に連結されている第１インナーケーブル２８が往復操作される。なお、第２入力部１８についても同様に回動し、第２入力ガイドロッド３２および第２インナーケーブル３３が往復操作される。このとき、第１コントロールケーブル１３および第２コントロールケーブル１４の押し操作と引き操作の両方で入力シャフト１６の回転を出力シャフト２１へ伝達できるため、回転の伝達がより安定する。
【００２６】
第１インナーケーブル２８の往復操作に基づき、出力装置１２側では第１出力ガイドロッド４０が第１出力ガイドパイプ４２によってガイドされて、首振りしながら往復移動する。それにより第１出力部２２が回転軸Ｃ周りに回動し、出力シャフト２１が回動する。図６の最上段では、第１入力部１７が真上から斜め右上に移動し、同様に第１出力部２２も真上から斜め右上に移動している。第２入力部１８は真下から斜め左下に移動し、第２出力部２３も真下から斜め左下に移動している。
【００２７】
ついで図６の２段目では、第１入力部１７が斜め右下に移動し、第１出力部２２も斜め右下に移動している。その間に第２入力部１８および第２出力部２３は斜め左上に移動している。図６の３段目および４段目も同様に同じ方向に回動しており、結局は入力シャフト１６を３６０度以上回動させても、第１コントロールケーブル１３および第２コントロールケーブル１４は往復作動を繰り返すだけであることが分かる。ただし３６０度未満で回動させてもよい。図示していないが、図６とは逆に入力シャフト１６を反時計方向に回転させると、前述と同一の理屈で出力シャフト２１も反時計方向に回転する。このように構成しているため、第１コントロールケーブル１３および第２コントロールケーブル１４
を巻き付けるプーリを必要としない。
【００２８】
図７の上段では、第１入力部１７が右上に位置し、第１出力部２２は右下に位置している。そのため、位相が９０度ずれているように見える。しかし第１出力部２２が真下を基準位置としているとすると、第１入力部１７と第１出力部２２とは同一の位相にある。また第２入力部１８の位相と第２出力部２３の位相も同一である。そして１段目から２段目、３段目、４段目の順で示すように、入力シャフト１６を時計方向に回転させると出力シャフト２１がこれとは逆に、反時計方向に回転する。他方、入力シャフト１６を反時計方向に回転させると出力シャフト２１が時計方向に回転する。
【００２９】
前記回転伝達装置１０は、図８に示すように、自動車のステアリングハンドル５１の操作をステアリングギヤボックス５２に伝達させるステアリング機構５０に使用することができる。その場合、入力シャフト１６の自由端にステアリングハンドル５１が連結され、出力シャフト２１はステアリングギヤボックス５２の回転軸に接続される。その回転軸にはたとえばピニオンが固定され、そのピニオンはステアリングロッドと連結されたラックと噛み合っている。このようなケーブル式ステアリング機構５０では、ステアリングハンドル５１を左右に回転させると、その動きがコントロールケーブル１３、１４を介してステアリングギヤボックス５２に伝達され、ラックピニオン機構およびステアリングロッドを介して操舵輪５３の操舵を行うことができる。このステアリング機構５０は、回転角度の制限がないため、回転角度範囲を考慮してステアリングハンドル５１およびステアリングギヤボックス５２へ組付ける必要がない。
【００３０】
前記実施形態では２本のプッシュプルコントロールケーブル１３、１４を介して回転を伝達しているが、１本でも可能である。その場合は安価に製造でき、軽量にすることができる。また、３本以上採用してもよく、その場合は回転の伝達がスムーズになる。入力部などの配列は３本の場合で１２０度など、同角度とする。プッシュプルコントロールケーブルに代えてプルコントロールケーブルを採用することもできる。その場合は押し方向の力を伝達できないので、２本、あるいはそれ以上のプルコントロールケーブルを採用する。この場合、例えば１本のコントロールケーブルで引き操作力を伝達して出力側を回転させ、その回転力によって他方の、あるいは残りのプルコントロールケーブルを出力側から引き操作することができる。そして入力側から引き操作していた引きコントロールケーブルが押し方向の位置に来たときは、他の引きコントロールケーブルが引き操作の位置に来るので、交互に引き操作を継続していくことができる。
【００３１】
前記実施形態では長尺部材としてコントロールケーブルを使用しており、そのため出力シャフト側の振動を吸収し、入力シャフト側に伝えにくいという利点がある。しかし周囲の状況によっては、ロッドなど、剛性が低い、あるいは可撓性を有しない長尺部材を採用することもできる。この場合は入力側のガイドロッドを出力側のガイドロッドと直接連結することもできる。その場合はガイドパイプは不要である。
【００３２】
本発明の回転伝達装置は、自動車のステアリング機構のほか、種々の産業用機器、医療用機器などに採用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  回転伝達装置
１１  入力装置
１２  出力装置
１３  第１コントロールケーブル（第１長尺部材）
１４  第２コントロールケーブル（第２長尺部材）
１５  ケーシング
１６  入力シャフト
１６ａ  入力シャフト本体
１７  第１入力部
１８  第２入力部
２１  出力シャフト
２１ａ  出力シャフト本体
２２  第１出力部
２３  第２出力部
２４  入力連結部材
２４ａ  出力連結部材
２５  回転円板
２６  軸受け
２７  第１入力ガイドロッド
２８  第１インナーケーブル
２９  第１アウターケーシング
３０  第１入力ガイドパイプ
３１  第１入力ケーシングキャップ
３２  第２入力ガイドロッド
３３  第２インナーケーブル
３４  第２アウターケーシング
３５  第２入力ガイドパイプ
３６  第２入力ケーシングキャップ
４０  第１出力ガイドロッド
４１  第２出力ガイドロッド
４２  第１出力ガイドパイプ
４３  第２出力ガイドパイプ
４４  第１出力ケーシングキャップ
４５  第２出力ケーシングキャップ
５０  ステアリング機構
５１  ステアリングハンドル
５２  ステアリングギヤボックス
５３  操舵輪
【図１】
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【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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【図８】
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