(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドル（１）に接続されて回転する駆動プーリ（１１ｄｒ）と、車輪（ＷL ，ＷR ）を転舵するステアリングギヤボックス（３）に接続されて回転する従動プーリ（１１ｄｎ）と、駆動プーリ（１１ｄｒ）および従動プーリ（１１ｄｎ）の外周に形成した螺旋状のプーリ溝（１１1 ）に巻き付けられて操舵トルクを伝達するケーブル（５，６）とを備えたケーブル式ステアリング装置において、
ポテンショメータ（１４）の検出軸（１４1 ）に設けた検出アーム（１６）は、前記検出軸（１４1 ）に固定されたアーム基端部（１７）と、このアーム基端部（１７）に摺動自在に支持されたアーム先端部（１８）と、このアーム先端部（１８）を付勢してプーリ溝（１１1 ）に係合させる弾発手段（１９）とを備え、前記検出アーム（１６）のアーム先端部（１８）を駆動プーリ（１１ｄｒ）および従動プーリ（１１ｄｎ）の少なくとも一方のプーリ溝（１１1 ）に係合させ、前記少なくとも一方のプーリ（１１ｄｒ，１１ｄｎ）の回転に伴う検出アーム（１６）の揺動によりハンドル（１）の操舵角を検出することを特徴とする、ケーブル式ステアリング装置における操舵角検出装置。
【請求項２】
前記ケーブル（５，６）は前記一方のプーリ（１１ｄｒ，１１ｄｎ）の直径方向両端から略同方向に延びており、それらケーブル（５，６）に挟まれる位置にポテンショメータ（１４）を配置したことを特徴とする、請求項１に記載のケーブル式ステアリング装置における操舵角検出装置。
【請求項３】
前記一方のプーリが駆動プーリ（１１ｄｒ）であることを特徴とする、請求項１に記載のケーブル式ステアリング装置における操舵角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルとステアリングギヤボックスとをボーデンケーブル等のケーブルで接続したケーブル式ステアリング装置に関し、特にその操舵角の検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハンドルとステアリングギヤボックスとを接続するステアリングシャフトに代えて、ボーデンケーブル等のフレキシブルな伝達手段を採用したケーブル式ステアリング装置が提案されている（特開平８−２４３１号公報参照）。かかるケーブル式ステアリング装置を採用すれば、ステアリングギヤボックスの位置に対するハンドルの相対位置を自由に選択することが可能となるだけでなく、ステアリングギヤボックスの振動がハンドルに伝達され難くなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかるケーブル式ステアリング装置においてハンドルの操舵角を検出する場合に、該ハンドルと一体に回転する駆動プーリの回転軸にポテンショメータを接続することが考えられる。しかしながら、一般に自動車のハンドルはニュートラル位置から左右にそれぞれ２回転弱回転するため、駆動プーリの回転軸にポテンショメータを接続すると、略４回転に亘って回転角を検出することが可能なポテンショメータが必要となり、検出可能回転角が３６０°未満の一般的なポテンショメータが使用できなくなる問題がある。また検出可能回転角が３６０°未満のポテンショメータを使用するには、ハンドルの回転をギヤ等で減速してポテンショメータに伝達すれば良いが、このようにすると減速機構が必要になって構造が複雑化するだけでなく、減速機構において発生するガタにより検出精度が低下する虞がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ケーブル式ステアリング装置において、検出可能回転角が３６０°未満の一般的なポテンショメータを用いてハンドルの操舵角を簡単かつ正確に検出できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、ハンド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の外周に形成した螺旋状のプーリ溝に巻き付けられて操舵トルクを伝達するケーブルとを備えたケーブル式ステアリング装置において、ポテンショメータの検出軸に設けた検出アームは、前記検出軸に固定されたアーム基端部と、このアーム基端部に摺動自在に支持されたアーム先端部と、このアーム先端部を付勢してプーリ溝に係合させる弾発手段とを備え、前記検出アームのアーム先端部を駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方のプーリ溝に係合させ、前記少なくとも一方のプーリの回転に伴う検出アームの揺動によりハンドルの操舵角を検出することを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、ハンドルの操作に伴って駆動プーリおよび従動プーリが回転すると、駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方のプーリの螺旋状のプーリ溝に係合するアームが揺動してポテンショメータの検出軸が回転するため、その回転角に応じてハンドルの操舵角が検出される。ハンドルの回転角が３６０°を越えてもポテンショメータの検出軸の回転角は３６０°未満に抑えられるので、検出可能な回転角が３６０°以上の特別のポテンショメータを用いることなく、またハンドルの回転を減速してポテンショメータに伝達する減速機構を設けることなく、簡単な構造で操舵角を正確に検出することができる。しかも検出アームは、ポテンショメータの検出軸に固定されたアーム基端部と、このアーム基端部に摺動自在に支持されたアーム先端部と、このアーム先端部を付勢してプーリ溝に係合させる弾発手段とを備えるので、検出アームが揺動しても、そのアーム先端部を常にプーリ溝に密着させてガタの発生を防止することができる。
【０００７】
また請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、前記ケーブルは前記一方のプーリの直径方向両端から略同方向に延びており、それらケーブルに挟まれる位置にポテンショメータを配置したことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、２本のケーブルに挟まれる位置にポテンショメータを配置したので、２本のケーブル間のデッドスペースを利用してポテンショメータをコンパクトに配置することができる。
【０００９】
また請求項３に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、前記一方のプーリが駆動プーリであることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、ハンドルに接続されて回転する駆動プーリの回転角に基づいて操舵角を検出するので、ケーブルの伸びの影響を受けずに操舵角を正確に検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】
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は駆動プーリの斜視図、図５は図３の５−５線拡大断面図、図６は図１の６−６線拡大断面図である。
【００１３】
図１に示すように、自動車のハンドル１の前方に設けた駆動プーリハウジング２と、ステアリングギヤボックス３の上方に設けた従動プーリハウジング４とが、２本のボーデンケーブル５，６によって接続される。ステアリングギヤボックス３の両端部から車体左右方向に延びるタイロッド７L ，７R 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。
【００１４】
図２〜図４に示すように、ハンドル１のボス部８にナット９で固定された回転軸１０ｄｒが駆動プーリハウジング２に回転自在に支持されており、この回転軸１０ｄｒに駆動プーリ１１ｄｒが固定される。２本のボーデンケーブル５，６はアウターチューブ５ｏ，６ｏと、その内部に摺動自在に収納されるインナーケーブル５ｉ，６ｉとから構成される。駆動プーリ１１ｄｒの外周には１本のプーリ溝１１1 が螺旋状に形成され、また両側面にはプーリ溝１１1 の両端に連なる固定溝１１2 ，１１2 と、この固定溝１１2 ，１１2 の両端に連なるピン孔１１3 ，１１3 とが形成される。各ボーデンケーブル５，６のインナーケーブル５ｉ，６ｉは、それらの一端に固定したピン１２，１２を駆動プーリ１１ｄｒのピン孔１１3 ，１１3 に圧入した後に、固定溝１１2 ，１１2 からプーリ溝１１1 に巻き付けられて駆動プーリ１１ｄｒの直径方向両端部から略同方向に引き出される。このとき、２本のインナーケーブル５ｉ，６ｉは駆動プーリ１１ｄｒのプーリ溝１１1 に軸方向外側から内側に向かって相互に接近するように巻き付けられるため、駆動プーリ１１ｄｒから引き出された２本のインナーケーブル５ｉ，６ｉ間のプーリ溝１１1 に、インナーケーブル５ｉ，６ｉが巻き付いていない部分が発生する（図４参照）。
【００１５】
図５を併せて参照すると明らかなように、駆動プーリハウジング２の内部にブラケット１３を介して操舵角センサとしてのポテンショメータ１４が固定されており、このポテンショメータ１４の検出軸１４1 の先端が駆動プーリハウジング２に固定した軸受部材１５に回転自在に支持される。ポテンショメータ１４の検出軸１４1 に固定された検出アーム１６は、パイプ状のアーム基端部１７と、アーム基端部１７の内部に摺動自在に嵌合するロッド状のアーム先端部１８と、アーム先端部１８をアーム基端部１７から突出する方向に付勢する弾発手段としてのスプリング１９とを備えており、アーム先端部１８に一体に形成したボール１８1 が駆動プーリ１１ｄｒのプーリ溝１１1 に摺動自在に嵌合する。アーム先端部１８はアーム基端部１７にネジ結合したキャップ２０を摺動自在に貫通しており、その段部１８2 がキャップに２０に当接することにより抜け止めされる。
【００１６】
図１および図６に示すように、従動プーリハウジング４に回転自在に支持された回転軸１０ｄｎに従動プーリ１１ｄｎが固定されており、両インナーケーブル５ｉ，６ｉの他端が従動プーリ１１ｄｎの外周に形成した螺旋状のプーリ溝１１1 に複数回巻き付けられて固定され、また両ボーデンケーブル５，６のアウターチューブ５ｏ，６ｏの他端が従動プーリハウジング４に固定される。従動プーリハウジング４からステアリングギヤボックス３の内部に突出する回転軸１０ｄｎの先端にピニオン２１が設けられており、このピニオン２１がステアリングギヤボックス３の内部に左右摺動自在に支持されたステアリングロッド２２に形成したラック２３に噛み合っている。
【００１７】
従動プーリハウジング４にパワーアシスト手段としてのパワーステアリング用モータ２４が支持されており、従動プーリハウジング４の内部で出力軸２５に設けたウオーム２６が回転軸１０ｄｎに設けたウオームホイール２７に噛み合っている。従って、パワーステアリング用モータ２４のトルクはウオーム２６およびウオームホイール２７を介して回転軸１０ｄｎに伝達される。
【００１８】
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。
【００１９】
車両を旋回させるべくハンドル１を操作して回転軸１０ｄｒを図３のＡ方向に回転させると、駆動プーリ１１ｄｒに巻き付けられたボーデンケーブル５，６の一方のインナーケーブル６ｉが引かれ、他方のインナーケーブル５ｉが弛められることにより、駆動プーリ１１ｄｒの回転が従動プーリ１１ｄｎに伝達される。その結果、図６に示す従動プーリ１１ｄｎの回転軸１０ｄｎが回転し、ステアリングギヤボックス３内のピニオン２１、ラック２３およびスアリングロッド２２を介して車輪ＷL ，ＷR に操舵トルクが伝達される。
【００２０】
図４および図５に示すように、一対のボーデンケーブル５，６のインナーケーブル５ｉ，６ｉは駆動プーリ１１ｄｒのプーリ溝１１1 にそれぞれ２回転ずつ巻き付けられており、ハンドル１がニュートラル位置にあるときに、検出アーム１６のアーム先端部１８のボール１８1 はプーリ溝１１1 の中央の空間部（インナーケーブル５ｉ，６ｉが巻き付いていない部分）に係合している。この状態からハンドル１を操作して回転軸１０ｄｒと共に駆動プーリ１１ｄｒが図４の矢印Ａ方向に回転すると、一方のインナーケーブル６ｉの巻き付き量が増加して他方のインナーケーブル５ｉの巻き付き量が減少し、プーリ溝１１1 の空間部が回転軸１０ｄｒの軸方向（図４の矢印Ｂ方向）に移動する。これに伴ってプーリ溝１１1 の空間部に係合する検出アーム１６のボール１８1 が前記矢印Ｂ方向に移動するため、検出軸１４1 と一体の検出アーム１６が図４の矢印Ｃ方向に揺動してポテンショメータ１４の出力が変化する。ハンドル１の操舵角とポテンショメータ１４の検出軸１４1 の回転角とは一定の対応関係にあるため、ポテンショメータ１４の出力に基づいて操舵角を検出することができる。
【００２１】
ハンドル１を逆方向に操作して回転軸１０ｄｒと共に駆動プーリ１１ｄｒが図４の矢印Ａ′方向に回転すると、プーリ溝１１1 の空間部が矢印Ｂ′方向に移動して検出アーム１６が矢印Ｃ′方向に揺動し、前述と同様にポテンショメータ１４の出力が変化することにより操舵角を検出することができる。
【００２２】
以上のように、ハンドル１がニュートラル位置から左右に略２回転ずつ回転しても、ポテンショメータ１４の検出軸１４1 の回転角は３６０°未満に抑えられるので、検出可能回転角が３６０°を越える特別のポテンショメータを用いることなく、またハンドル１の回転を特別の減速機構で減速してポテンショメータ１４に伝達することなく、操舵角を正確に検出することができる。しかも検出アーム１６が揺動しても、スプリング１９で付勢されたアーム先端部１８のボール１８1 がプーリ溝１１1 に弾発的に当接するので、検出アーム１６にガタが発生するのを防止して検出精度を高めることができる。更に２本のインナーケーブル５ｉ，６ｉに挟まれたデッドスペースを利用してポテンショメータ１４を配置したので、駆動プーリハウジング２を小型化することが可能となる。
【００２３】
而して、ケーブル式ステアリング装置では操舵角の増加に応じてケーブル張力が増加し、そのケーブル張力の増加に応じて必要な操舵トルクが増加するので、前記操舵角に比例するようにパワーステアリング用モータ２４が発生する操舵アシストトルクを制御すれば、ボーデンケーブル５，６の張力を一定に保持して好適なパワーステアリングのアシスト特性を得ることができる。
【００２４】
またニュートラル位置から左右に操舵されたハンドル１は車輪ＷL ，ＷR が路面から受ける反力でニュートラル位置に復帰するが、その際にボーデンケーブル５，６にフリクションが発生するためにスムーズな復帰が妨げられ、操舵フィーリングが低下する場合がある。このような不具合を解消すべく、パワーステアリング用モータ２４を作動させてハンドル１のニュートラル位置への復帰がアシストされる。この場合、車輪ＷL ，ＷR が路面から受ける反力は操舵角の増加に応じて増加するので、ポテンショメータ１４で検出した操舵角が大きいときにはハンドル１のニュートラル位置に復帰させるパワーステアリング用モータ２４のアシスト力を小さく設定し、操舵角が小さいときには前記アシスト力を大きく設定し、且つ操舵角がゼロに戻ったときに前記アシスト力をゼロに設定することにより、ハンドル１がニュートラル位置に復帰するときのフィーリングを向上させることができる。
【００２５】
また駆動プーリ１１ｄｒ側および従動プーリ１１ｄｎ側の両方にポテンショメータ１４，１４を設けて両ポテンショメータ１４，１４の出力値の偏差を算出すれば、その偏差がボーデンケーブル５，６の伸び量に相当し、かつ前記伸び量はハンドル１に加えられる操舵トルクに相当するため、特別の操舵トルクセンサを設けることなく操舵トルクを一層正確に検出してパワーステアリング装置のアシスト力を制御することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、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。
【００２７】
例えば、実施例ではパワーステアリング用モータ２４でドライバーの操舵力をアシストするステアリング装置を説明したが、本発明は、パワーステアリング用モータ２４を使用せずに、ボーデンケーブル５，６を介して伝達される荷重だけでマニュアル操舵を行うステアリング装置に対しても適用することができる。また駆動プーリ１１ｄｒ側にポテンショメータ１４を設ける代わりに、従動プーリ１１ｄｎ側にポテンショメータを設けても操舵角を検出することが可能である。但し、従動プーリ１１ｄｎ側にポテンショメータを設けるとボーデンケーブル５，６の伸びの影響で若干の誤差が発生するため、精度を高めるためには駆動プーリ１１ｄｒ側に設けることが望ましい。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、ハンドルの操作に伴って駆動プーリおよび従動プーリが回転すると、駆動プーリおよび従動プーリの少なくとも一方のプーリの螺旋状のプーリ溝に係合するアームが揺動してポテンショメータの検出軸が回転するため、その回転角に応じてハンドルの操舵角が検出される。ハンドルの回転角が３６０°を越えてもポテンショメータの検出軸の回転角は３６０°未満に抑えられるので、検出可能な回転角が３６０°以上の特別のポテンショメータを用いることなく、またハンドルの回転を減速してポテンショメータに伝達する減速機構を設けることなく、簡単な構造で操舵角を正確に検出することができる。しかも検出アームは、ポテンショメータの検出軸に固定されたアーム基端部と、このアーム基端部に摺動自在に支持されたアーム先端部と、このアーム先端部を付勢してプーリ溝に係合させる弾発手段とを備えるので、検出アームが揺動しても、そのアーム先端部を常にプーリ溝に密着させてガタの発生を防止することができる。
【００２９】
また請求項２に記載された発明は、２本のケーブルに挟まれる位置にポテンショメータを配置したので、２本のケーブル間のデッドスペースを利用してポテンショメータをコンパクトに配置することができる。
【００３０】
また請求項３に記載された発明によれば、ハンドルに接続されて回転する駆動プーリの回転角に基づいて操舵角を検出するので、ケーブルの伸びの影響を受けずに操舵角を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【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】  駆動プーリの斜視図
【図５】  図３の５−５線拡大断面図
【図６】  図１の６−６線拡大断面図
【符号の説明】
１            ハンドル
３            ステアリングギヤボックス
５            ボーデンケーブル（ケーブル）
６            ボーデンケーブル（ケーブル）
１１ｄｒ      駆動プーリ
１１ｄｎ      従動プーリ
１１1         プーリ溝
１４          ポテンショメータ
１４1         検出軸
１６          検出アーム
１７          アーム基端部
１８          アーム先端部
１９          スプリング（弾発手段）
ＷL           車輪
ＷR           車輪
【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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