(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドル（１）に入力される操舵トルクを２本のケーブル（５，６）を介してステアリングギヤボックス（３）に伝達するとともに、前記操舵トルクに基づいて制御手段（Ｕ）がパワーアシスト手段（２４）の作動を制御するケーブル式ステアリング装置であって、
２本のケーブル（５，６）は弾性体（１６）の両端に接続されたケーブルガイド部材（１４L ，１４R ）で付勢されており、前記ケーブルガイド部材（１４L ，１４R ）にアーム（１３L ，１３R ）を介して接続された２個の張力検出手段（１２L ，１２R ）で前記２本のケーブル（５，６）の張力をそれぞれ検出し、制御手段（Ｕ）は前記２本のケーブル（５，６）の張力差に基づいて操舵トルク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。
【請求項２】
ハンドル（１）に入力される操舵トルクを２本のケーブル（５，６）を介してステアリングギヤボックス（３）に伝達するとともに、前記操舵トルクに基づいて制御手段（Ｕ）がパワーアシスト手段（２４）の作動を制御するケーブル式ステアリング装置であって、
２本のケーブル（５，６）の張力をそれぞれ検出する２個の張力検出手段（１２L ，１２R ）を備えてなり、制御手段（Ｕ）は前記２本のケーブル（５，６）の張力差に基づいて操舵トルクを検出するとともに、２個の張力検出手段（１２L ，１２R ）の出力が一致するときの該出力を基準値として、２個の張力検出手段（１２L ，１２R ）の出力が共に前記基準値よりも高くなった場合及び共に前記基準値よりも低くなった場合に故障判定を行うことを特徴とするケーブル式ステアリング装置。
【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撓み易いケーブルで接続したケーブル式ステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用ステアリング装置は、上端にハンドルを有するステアリングシャフトの下端をステアリングギヤボックスに接続し、ハンドルに入力される操舵トルクをステアリングシャフトを介してステアリングギヤボックス内に設けたラックアンドピニオン機構に伝達するようになっていた。
【０００３】
しかしながら、ステアリングシャフトを用いてハンドルとステアリングギヤボックスとを接続すると、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難しいため、設計自由度が大幅に制限されるばかりか、右ハンドル車と左ハンドル車とでステアリングギヤボックスを共用することができないという問題がある。しかも、路面からタイヤに入力される振動やエンジンの振動がステアリングシャフトを介してハンドルに入力されるため、その振動によって室内の静粛性や乗り心地が阻害されるという問題がある。
【０００４】
そこで、従来の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）。
【０００５】
このようにすれば、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になり、しかも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ため、上述した各問題を解消することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ケーブル式ステアリング装置と電動パワーステアリング装置とを組み合わせた場合、ハンドルに入力される操舵トルクを検出して電動パワーステアリング装置のアクチュエータを駆動することにより、ドライバーの操舵をアシストすることができる。一般に電動パワーステアリング装置では、ステアリングシャフトに組み込んだトーションバーの捩じれに基づいて操舵トルクを検出しているが、トーションバーを用いた操舵トルク検出手段は構造が複雑でコストが嵩む問題がある。
【０００７】
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、トーションバーを使用せずに操舵トルクを検出できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【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、ハンドルに入力される操舵トルクを２本のケーブルを介してステアリングギヤボックスに伝達するとともに、前記操舵トルクに基づいて制御手段がパワーアシスト手段の作動を制御するケーブル式ステアリング装置であって、２本のケーブルは弾性体の両端に接続されたケーブルガイド部材で付勢されており、前記ケーブルガイド部材にアームを介して接続された２個の張力検出手段で前記２本のケーブルの張力をそれぞれ検出し、制御手段は前記２本のケーブルの張力差に基づいて操舵トルクを検出することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、ハンドルを操作すると２本のケーブルの一方の張力が増加して他方の張力が減少し、前記操舵トルクに比例する張力差が発生する。従って、２個の張力検出手段で２本のケーブルの張力をそれぞれ検出して張力差を算出することにより操舵トルクを検出することができる。しかもトーションバーを使用しないために構造が簡単で低コストであるばかりか、ケーブルの伸びが発生しても操舵トルクを正しく検出することができる。しかも２本のケーブルは弾性体の両端に接続されたケーブルガイド部材で付勢されているので、ケーブルの伸びが発生してもケーブルガイド部材をケーブルに押し付け、ケーブルガイド部材にアームを介して接続された張力検出手段で操舵トルクを正しく検出することができる。
【００１０】
また請求項２に記載された発明は、ハンドルに入力される操舵トルクを２本のケーブルを介してステアリングギヤボックスに伝達するとともに、前記操舵トルクに基づいて制御手段がパワーアシスト手段の作動を制御するケーブル式ステアリング装置であって、２本のケーブルの張力をそれぞれ検出する２個の張力検出手段を備えてなり、制御手段は前記２本のケーブルの張力差に基づいて操舵トルクを検出するとともに、２個の張力検出手段の出力が一致するときの該出力を基準値として、２個の張力検出手段の出力が共に前記基準値よりも高くなった場合及び共に前記基準値よりも低くなった場合に故障判定を行うことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、ハンドルを操作すると２本のケーブルの一方の張力が増加して他方の張力が減少し、前記操舵トルクに比例する張力差が発生する。従って、２個の張力検出手段で２本のケーブルの張力をそれぞれ検出して張力差を算出することにより操舵トルクを検出することができる。しかもトーションバーを使用しないために構造が簡単で低コストであるばかりか、ケーブルの伸びが発生しても操舵トルクを正しく検出することができる。ハンドルを操作しないときは２本のケーブルの張力が一致し、その時の出力が基準値とされる。ハンドルを操作すると一方のケーブルの張力が増加して基準値よりも高い張力が検出され、他方のケーブルの張力が減少して基準値よりも低い張力が検出されるはずである。それにも関わらず、２個の張力検出手段の出力が共に前記基準値よりも高くなった場合及び共に前記基準値よりも低くなった場合には、何らかの故障が発生したと判定することができる。
【００１２】
【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。  図１〜図６は本発明の第１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１の３−３線拡大断面図、図４は操舵時の状態を示す前記図２に対応図、図５は作用を説明するフローチャート、図６は張力検出の作用説明図である。
【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に示すように、駆動プーリハウジング２に回転自在に支持されてハンドル１と共に回転する回転軸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、その内部にスライド自在に収納されるインナーケーブル５ｉ，６ｉとから構成されており、両インナーケーブル５ｉ，６ｉの一端は駆動プーリ１１ｄｒの外周に形成した螺旋状のプーリ溝に複数回巻き付けられて固定されるとともに、アウターチューブ５ｏ，６ｏの一端は駆動プーリハウジング２に固定される。
【００１５】
駆動プーリハウジング２の内部に、張力検出手段としての左右のポテンショメータ１２L ，１２R が設けられる。両ポテンショメータ１２L ，１２R の検出軸に固定されたアーム１３L ，１３R の先端に、左右のインナーケーブル５ｉ，６ｉにそれぞれ接触する円柱状のケーブルガイドピン１４L ，１４R が一体に形成される。両ケーブルガイドピン１４L ，１４R は捩じりばね１６の弾発力によって相互に離反する方向に付勢されており、左右のインナーケーブル５ｉ，６ｉの内面（相互に対向する側面）に接触する。
【００１６】
ハンドル１が操作されていないとき、図２に示すように左右のインナーケーブル５ｉ，６ｉ及び左右のポテンショメータ１２L ，１２R のアーム１３L ，１３R は対称な状態にあり、しかも両ケーブルガイドピン１４L ，１４R は共通の捩じりばね１６で付勢されて左右のインナーケーブル５ｉ，６ｉに同じ圧力で押し付けられるため、左右のインナーケーブル５ｉ，６ｉには同じ張力（これを初期張力という）が作用する。
【００１７】
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４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。その結果、一方のポテンショメータ１２L のアーム１３L が駆動プーリハウジング２の中央から見て内側に回転し、他方のポテンショメータ１２R のアーム１３R が駆動プーリハウジング２の中央から見て外側に回転する。逆に、回転軸１０ｄｒを図２のＡ′方向に回転させると、他方のインナーケーブル５ｉが引かれ、一方のインナーケーブル６ｉが弛められるため、他方のポテンショメータ１２R のアーム１３R が駆動プーリハウジング２の中央から見て内側に回転し、一方のポテンショメータ１２L のアーム１３L が駆動プーリハウジング２の中央から見て外側に回転する。
【００１８】
図１及び図３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の内部に左右スライド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。
【００１９】
車両を旋回させるべくハンドル１を操作すると、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３に示す回転軸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及びスアリングロッド２３を介して車輪ＷL ，ＷR に操舵トルクが伝達される。
【００２０】
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及びウオームホイール２７を介して回転軸１０ｄｎに伝達される。
【００２１】
また、図４において一方のインナーケーブル６ｉの張力が増加して他方のインナーケーブル５ｉの張力が減少することにより、アーム１３L ，１３R を介してポテンショメータ１２L ，１２R の検出軸が回転し、その出力が変化する。そして両ポテンショメータ１２L ，１２R の出力の変化に基づいて、電子制御ユニットＵはハンドル１に入力される操舵トルクを検出する。尚、両ポテンショメータ１２L ，１２R の出力は、何れもアーム１３L ，１３R が内側に回転したとき（張力が増加したとき）に増加し、外側に回転したとき（張力が減少したとき）に減少するように設定されるが、逆にアーム１３L ，１３R が内側に回転したときに減少し、外側に回転したときに増加するように設定しても良い。
【００２２】
以下、本実施例の作用を図５及び図６に基づいて説明する。
【００２３】
図５のフローチャートのステップＳ１で左ポテンショメータ１２L の出力電圧Ｖ1 及び右ポテンショメータ１２R の出力電圧Ｖ2 を読み込んだ後、ステップＳ２で両出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 を比較し、Ｖ1 ＝Ｖ2 になったとき、即ちハンドル１に加えられる操舵トルクＴがゼロであって左右のアーム１３L ，１３R が図６（Ａ）の位置にあるとき、ステップＳ３でＶ1 ＝Ｖ2 ＝Ｖｉに設定する。初期電圧Ｖｉは、操舵トルクＴがゼロのときの両インナーケーブル５ｉ，６ｉの張力（初期張力）に対応するものである。ハンドル１の操作によりＶ1 ≠Ｖ2 になっても、再びＶ1 ＝Ｖ2 になるまで前記初期電圧Ｖｉの値は保存され、再びＶ1 ＝Ｖ2 になるとＶｉの値が更新される。尚、最初にＶ1 ＝Ｖ2 になるまでは、予め設定した値を初期電圧Ｖｉとして使用する。
【００２４】
そしてステップＳ４で左ポテンショメータ１２L の出力電圧Ｖ1 から右ポテンショメータ１２R の出力電圧Ｖ2 を減算して偏差ΔＶ（＝Ｖ1 −Ｖ2 ）を算出するとともに、ステップＳ５で前記偏差ΔＶに所定の係数Ｋを乗算することにより操舵トルクＴ（＝Ｋ×ΔＶ）を算出する。偏差ΔＶは正値の場合と負値の場合とがあり、ハンドル１を操作すると、例えば図６（Ｂ）に示すように、左ポテンショメータ１２L の出力電圧Ｖ1 が初期電圧Ｖｉから増加し、右ポテンショメータ１２R の出力電圧Ｖ2 が初期電圧Ｖｉから減少するため、偏差ΔＶは正値になる。ハンドル１を逆方向に操作すると、図６（Ｃ）に示すように、左ポテンショメータ１２L の出力電圧Ｖ1 が初期電圧Ｖｉから減少し、右ポテンショメータ１２R の出力電圧Ｖ2 が初期電圧Ｖｉから増加するため、偏差ΔＶは負値になる。而して、偏差ΔＶの符号と絶対値とによって、ハンドル１に加えられた操舵トルクＴを検出することができる。
【００２５】
ハンドル１に操舵トルクＴが加えられると、左右のポテンショメータ１２L ，１２R の出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の一方は初期電圧Ｖｉから増加し、他方は初期電圧Ｖｉから減少する。従って、ステップＳ６で左右のポテンショメータ１２L ，１２R の出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が共に初期電圧Ｖｉを上回るか、ステップＳ７で左右のポテンショメータ１２L ，１２R の出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が共に初期電圧Ｖｉを下回れば、ステップＳ８でポテンショメータ１２L ，１２R に何らかの異常が発生したと判断して警報が発せられる。
【００２６】
長期の使用に伴ってインナーケーブル５ｉ，６ｉが伸びると、図６（Ｄ）に示すように左右のアーム１３L ，１３R は共に外側に回転するため、初期電圧Ｖｉが低下する。しかしながら、操舵トルクＴは左右のポテンショメータ１２L ，１２R の出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の偏差ΔＶに基づいて算出されるため、初期電圧Ｖｉの変化が操舵トルクＴの検出精度に影響を及ぼすことはない。しかも、前記ステップＳ６，Ｓ７では、初期電圧Ｖｉを基準とした出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の大小関係に基づいてポテンショメータ１２L ，１２R の異常を検出するので、初期電圧Ｖｉが変化しても異常検出の精度が低下することがない。
【００２７】
以上のようにして検出された操舵トルクは電子制御ユニットＵにおいて車速信号等の他の制御信号と共に演算処理され、その結果に基づいて、インナーケーブル５ｉ，６ｉの張力差が略一定になるように、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がフィードバック制御される。このようにパワーステアリング用モータ２４がトルクを発生すると、ウオーム２６及びウオームホイール２７を介して回転軸１０ｄｎが回転し、ドライバーによるハンドル１の操作がアシストされる。
【００２８】
而して、２個のポテンショメータ１２L ，１２R の出力で２本のケーブルの張力をそれぞれ検出して張力差を算出することにより操舵トルクを検出するので、従来必要であったトーションバーが不要になって構造の簡略化とコストの削減とが達成される。
【００２９】
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。
【００３０】
例えば、図７に示すように、左右のポテンショメータ１２L ，１２R のアーム１３L ，１３R にそれぞれ捩じりばね１６，１６を接続すれば、張力の検出精度を一層高めることができる。またパワーステアリング用モータ２４で従動プーリ１１ｄｎの回転軸１０ｄｎを駆動する代わりに、パワーステアリング用モータ２４をステアリングギヤボックス３の内部に同軸に収納し、そのロータでボールねじ機構を介してステアリングロッド２２を直接駆動することができる。この場合、従動プーリ１１ｄｎを廃止して、インナーケーブル５ｉ，６ｉでパワーステアリング用モータ２４のロータを直接駆動することも可能である。
【００３１】
【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、２本のケーブルの張力をそれぞれ検出する２個の張力検出手段を備えてなり、制御手段は前記２本のケーブルの張力差に基づいて操舵トルクを検出するので、構造が複雑でコストが嵩むトーションバーを用いずに操舵トルクを検出することができるばかりか、ケーブルに伸びが発生しても操舵トルクを正しく検出することができる。しかも２本のケーブルは弾性体の両端に接続されたケーブルガイド部材で付勢されているので、ケーブルの伸びが発生してもケーブルガイド部材をケーブルに押し付け、ケーブルガイド部材にアームを介して接続された張力検出手段で操舵トルクを正しく検出することができる。
【００３２】
また請求項２に記載された発明によれば、２本のケーブルの張力をそれぞれ検出する２個の張力検出手段を備えてなり、制御手段は前記２本のケーブルの張力差に基づいて操舵トルクを検出するので、構造が複雑でコストが嵩むトーションバーを用いずに操舵トルクを検出することができるばかりか、ケーブルに伸びが発生しても操舵トルクを正しく検出することができる。しかも前記制御手段は、２個の張力検出手段の出力が一致するときの該出力を基準値として、２個の張力検出手段の出力が共に前記基準値よりも高くなった場合及び共に前記基準値よりも低くなった場合に故障判定を行うので、ケーブルの伸びの影響を受けずに確実な故障判定を行うことができる。
【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１の３−３線拡大断面図
【図４】  操舵時の状態を示す前記図２に対応する図
【図５】  作用を説明するフローチャート
【図６】  張力検出の作用説明図
【図７】  第２実施例に係る、前記４に対応する図
【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）
１２L         ポテンショメータ（張力検出手段）
１２R         ポテンショメータ（張力検出手段）
１３L  アーム
１３R  アーム
１４L  ケーブルガイドピン（ケーブルガイド部材）
１４R  ケーブルガイドピン（ケーブルガイド部材）
１６ 捩じりばね（弾性体）
２４          パワーステアリング用モータ（パワーアシスト手段）
Ｕ            電子制御ユニット（制御手段）
【図１】
0003751111.tif 000002
【図２】
0003751111.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003751111.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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