(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドル（１）側の駆動プーリ（１１ｄｒ）と、ステアリングギヤボックス（３）側の従動プーリ（１１ｄｎ）と、その両プーリ（１１ｄｒ，１１ｄｎ）間を接続する一対のボーデンケーブル（５，６）とを備えていて、ドライバーからハンドル（１）に入力される操舵トルクをステアリングギヤボックス（３）に伝達するケーブル式ステアリング装置において、
一対のボーデンケーブル（５，６）のインナーケーブル（５ｉ，６ｉ）相互の張力差に基づき操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（１２）と、
ステアリングギヤボックス（３）を駆動するパワーアシスト手段（２４）と、
ドライバーのハンドル操作をアシストすべく、操舵トルク検出手段（１２）が検出した操舵トルクに基づいてパワーアシスト手段（２４）によるアシスト力を設定してパワーアシスト手段（２４）の作動を制御する制御手段（Ｕ）とを備え、
その制御手段（Ｕ）は、車輪（ＷL ，ＷR ）が受ける路面反力によるハンドル戻り時に、操舵トルク検出手段（１２）が検出した操舵トルクが小さくても、パワーアシスト手段（２４）にボーデンケーブル（５，６）のフリクションを相殺するアシスト力を発生させるように、そのハンドル戻り時とドライバーによるハンドル操作時とで操舵トルクに基づくアシスト力の設定を異ならせてい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】
車輪（ＷL ，ＷR ）の転舵方向を検出する転舵方向検出手段（１６）を備えてなり、制御手段（Ｕ）は操舵トルクの方向と車輪（ＷL ，ＷR ）の転舵方向とが不一致のときに前記ハンドル戻り時であることを判定す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。
【請求項３】
車輪（ＷL ，ＷR ）の転舵角を検出する転舵角検出手段（１６）を備えてなり、制御手段（Ｕ）は転舵角がゼロに戻ったときにパワーアシスト手段（２４）の作動を停止す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。
【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】
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、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場合、操舵トルク検出手段をケーブルのハンドル寄りの位置或いはケーブル及びハンドル間に設けると、ケーブルのフリクションを含む操舵トルクを検出することができる。つまり、ケーブルのフリクションが大きいと、それに応じて検出される操舵トルクも大きくなる。従って、検出した操舵トルクに基づいてアクチュエータを駆動すれば、前記ケーブルのフリクションの影響を補償してドライバーが感じる渋さ感を解消できる。
【０００７】
ところで、ハンドルを操作して車輪を転舵した後にハンドルに加える力を緩めることにより、車輪が路面から受ける反力によってハンドルはニュートラル位置に戻ろうとするが、ケーブルの車体へのレイアウトによってケーブルの曲げが大きいなどすると、ケーブルのフリクションが過大になるため、ハンドルを操作するときのフィーリングとハンドルを戻すときのフィーリングとの差が大きくなり、ドライバーの操舵フィールを悪化させる可能性がある。そこで、前記ハンドル戻り時に操舵トルク検出手段の出力に基づいてアクチュエータを駆動し、ケーブルのフリクションに打ち勝ってハンドルをニュートラル位置に戻すことが考えられる。しかしながら、前記ハンドル戻り時に検出された操舵トルクに基づいてアクチュエータを駆動しても、検出される操舵トルクが小さいためにケーブルのフリクションに打ち勝つことはできない。
【０００８】
その理由を説明すると、図２においてハンドル１と一体の駆動プーリ１１ｄｒが矢印Ａ方向に回転すると、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の張力が減少し、ポテンショメータ１２が矢印Ｂ方向に回転して操舵トルクが検出される。またハンドルを戻すときにはハンドルに加える力を緩めるので、一方のインナーケーブル６ｉ及び他方のインナーケーブル５ｉの張力がほぼ同一になって操舵トルクが殆ど検出されなくなる。その結果、アクチュエータがケーブルのフリクションに打ち勝つ駆動力を発生しなくなり、フリクションが残るためにハンドル操作時とハンドル戻り時のフィーリングが異なってしまう。
【０００９】
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、ボーデンケーブルのフリクションを補償してハンドルの操作時と戻り時とのフィーリングを同一にすることを目的とする。
【００１０】
【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、ハンドル側の駆動プーリと、ステアリングギヤボックス側の従動プーリと、その両プーリ間を接続する一対のボーデンケーブルとを備えていて、ドライバーからハンドルに入力される操舵トルクをステアリングギヤボックスに伝達するケーブル式ステアリング装置において、一対のボーデンケーブルのインナーケーブル相互の張力差に基づき操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ステアリングギヤボックスを駆動するパワーアシスト手段と、ドライバーのハンドル操作をアシストすべく、操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づいてパワーアシスト手段によるアシスト力を設定してパワーアシスト手段の作動を制御する制御手段とを備え、その制御手段は、車輪が受ける路面反力によるハンドル戻り時に、操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクが小さくても、パワーアシスト手段にボーデンケーブルのフリクションを相殺するアシスト力を発生させるように、そのハンドル戻り時とドライバーによるハンドル操作時とで操舵トルクに基づくアシスト力の設定を異ならせていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、ドライバーがハンドルに加える力を緩めて路面反力によってハンドルが戻るとき、パワーアシスト手段がハンドルをニュートラル位置に戻すことによりボーデンケーブルのフリクションを相殺するアシスト力を発生するので、ケーブル式ステアリング装置の操舵フィーリングが悪化することがない。
【００１２】
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、車輪の転舵方向を検出する転舵方向検出手段を備えてなり、制御手段は操舵トルクの方向と車輪の転舵方向とが不一致のときに前記ハンドル戻り時であることを判定することを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、ドライバーによる積極的なハンドル切り戻し操作と、路面反力によるハンドル戻りとを確実に識別することができる。
【００１４】
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、車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段を備えてなり、制御手段は転舵角がゼロに戻ったときにパワーアシスト手段の作動を停止することを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、ケーブルにフリクションがあっても操舵フィーリングに悪影響を与えることがなくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図４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１の３−３線拡大断面図、図４は推定フリクション及びアシスト比率を検索するマップを示す図である。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
駆動プーリハウジング２の内部に、操舵トルク検出手段としての第１ポテンショメータ１２が２本のインナーケーブル５ｉ，６ｉ間に挟まれるように設けられる。第１ポテンショメータ１２の検出軸１３に固定されたハ字状のアーム１４の両端に、２本のインナーケーブル５ｉ，６ｉにそれぞれ接触する一対のローラ１５，１５が回転自在に支持される。一対のローラ１５，１５の間隔は駆動プーリ１１ｄｒの直径よりも僅かに大きく設定されており、従って第１ポテンショメータ１２の検出軸１３が回転しても、一対のローラ１５，１５と２本のインナーケーブル５ｉ，６ｉとは常に接触状態に保たれる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
従動プーリ１１ｄｎの回転軸１０ｄｎに第２ポテンショメータ１６が連結される。回転軸１０ｄｎはピニオン２１、ラック２３、ステアリングロッド２２及びタイロッド７L ，７R を介して左右の車輪ＷL ，ＷR に接続されているため、第２ポテンショメータ１６の出力に基づいて車輪ＷL ，ＷR の転舵角を知ることができ、また第２ポテンショメータ１６の出力の微分値に基づいて車輪ＷL ，ＷR の転舵方向を知ることができる。従って、第２ポテンショメータ１６は本発明の転舵角検出手段及び転舵方向検出手段を構成する。
【００２４】
前記第１ポテンショメータ１２及び第２ポテンショメータ１６は電子制御ユニットＵに接続されており、電子制御ユニットＵは両ポテンショメータ１２，１６の出力に基づいてパワーステアリング用モータ２４の作動を制御する。
【００２５】
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。
【００２６】
車両を右旋回させるべくハンドル１を右方向に操作して回転軸１０ｄｒを図２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２２を介して車輪ＷL ，ＷR に操舵トルクが伝達され、該車輪ＷL ，ＷR を右方向に転舵する。
【００２７】
また、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、両インナーケーブル５ｉ，６ｉにローラ１５，１５を介して接続されたアーム１４が検出軸１３と共に図２の矢印Ｂ方向に回転し、その回転角が第１ポテンショメータ１２により検出される。ハンドル１に入力される操舵トルクは一対のインナーケーブル５ｉ，６ｉの張力差に比例し、且つ第１ポテンショメータ１２の検出軸１３の回転角は前記張力差に比例するため、第１ポテンショメータ１２の出力に基づいてハンドル１の操舵トルクを知ることができる。
【００２８】
こ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。
【００２９】
尚、ハンドル１を図２の矢印Ａ′方向に回転させた場合にも、前述の矢印Ａ方向に回転させた場合と同様にしてハンドル１の操舵トルクを検出することができる。
【００３０】
ところで、車両を右旋回させるべくハンドル１を右方向に操作して回転軸１０ｄｒを図２のＡ方向に回転させると、一方のインナーケーブル６ｉが引かれて他方のインナーケーブル５ｉが弛められるが、その後にハンドルに加える力が緩められて、車輪ＷL ，ＷR が受ける路面反力でハンドル１が右転舵位置からニュートラル位置に戻されるときも、前述したハンドル１の操作時と同じく一方のインナーケーブル６ｉが引かれて他方のインナーケーブル５ｉが弛められる。即ち、路面反力によるハンドル戻り時には、第２ポテンショメータ１６で検出した転舵角の微分値から得た転舵方向が右転舵位置からニュートラル位置への戻り方向であっても、第１ポテンショメータ１２の出力はニュートラル位置から右転舵位置への転舵方向を示すことになる。
【００３１】
このように、第１ポテンショメータ１２で検出した転舵方向と、第２ポテンショメータ１６で検出した転舵方向とが不一致になったとき、つまりハンドル戻り時にハンドル１をインナーケーブル５ｉ，６ｉのフリクションに抗してニュートラル位置に戻すべく、パワーステアリング用モータ２４が以下のように制御される。
【００３２】
ドライバーによるハンドル操作時には、図４（Ａ）に示すように、インナーケーブル５ｉ，６ｉのフリクションはその張力により変化するが、路面反力によるハンドル戻り時には前記張力が比較的に小さな略一定値であることから、フリクションも比較的に小さな略一定値ａになると推定される。また転舵角が大きい状態では路面反力も大きくなってハンドル１がニュートラル位置に戻り易くなることから、図４（Ｂ）のマップに基づいて第２ポテンショメータ１６で検出した転舵角からアシスト比率ｂを検索する。具体的には、転舵角の絶対値が大きい領域ではアシスト比率ｂを小さく設定するとともに、転舵角の絶対値が小さい領域ではアシスト比率ｂを大きく設定し、更に転舵角がゼロの状態ではアシスト比率ｂをゼロに設定する。
【００３３】
而して、ハンドル１をニュートラル位置に向けて駆動すべくパワーステアリング用モータ２４に供給する戻し方向アシスト電流は、ｋを定数として、
戻し方向アシスト電流＝ｋ×ａ×ｂ
により与えられる。即ち、ハンドル戻り時にパワーステアリング用モータ２４がハンドル１を戻し方向に駆動するアシスト力は、インナーケーブル５ｉ，６ｉの推定フリクションａに比例し、且つアシスト比率ｂに比例するように設定する。そしてパワーステアリング用モータ２４の駆動力によりインナーケーブル５ｉ，６ｉのフリクションに打ち勝ってハンドル１がニュートラル位置に戻ったとき、つまり転舵角がゼロになったとき、アシスト比率ｂがゼロになってパワーステアリング用モータ２４の駆動が停止される。このように、パワーステアリング用モータ２４の駆動力を利用することにより、ドライバーが感じるハンドル戻りの渋さ感を解消してハンドル操作時とハンドル戻り時との操舵フィーリングを一致させることができ、しかもニュートラル位置に戻ったハンドル１を該ニュートラル位置に確実に停止させることができる。
【００３４】
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。
【００３５】
例えば、実施例では操舵トルク検出手段としての第１ポテンショメータ１２をボーデンケーブル５，６の中間部に設けているが、この操舵トルク検出手段をハンドル１と駆動プーリ１１ｄｒとの間に設けることができる。この場合、ハンドル１と駆動プーリ１１ｄｒとをトーションバーで接続し、このトーションバーの捩じれに基づいて操舵トルクを検出することができる。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。更に、第２ポテンショメータ１６で転舵角及び転舵方向を検出する代わりに、パワーステアリング用モータ２４に流れる電流の方向及び電流値に基づいて転舵角及び転舵方向を検出することも可能であり、このようにすれば第２ポテンショメータ１６が不要になる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ケーブル式ステアリング装置において、一対のボーデンケーブルのインナーケーブル相互の張力差に基づき操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ステアリングギヤボックスを駆動するパワーアシスト手段と、ドライバーのハンドル操作をアシストすべく、操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づいてパワーアシスト手段によるアシスト力を設定してパワーアシスト手段の作動を制御する制御手段とを備え、その制御手段は、車輪が受ける路面反力によるハンドル戻り時に、操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクが小さくても、パワーアシスト手段にボーデンケーブルのフリクションを相殺するアシスト力を発生させるように、そのハンドル戻り時とドライバーによるハンドル操作時とで操舵トルクに基づくアシスト力の設定を異ならせているので、ドライバーがハンドルに加える力を緩めて路面反力によってハンドルが戻るとき、パワーアシスト手段がハンドルをニュートラル位置に戻すことによりボーデンケーブルのフリクションを相殺するアシスト力を発生させることができて、ケーブル式ステアリング装置の操舵フィーリングが悪化することがない。
【００３７】
また請求項２に記載された発明によれば、車輪の転舵方向を検出する転舵方向検出手段を備えてなり、制御手段は操舵トルクの方向と車輪の転舵方向とが不一致のときに前記ハンドル戻り時であることを判定するので、ドライバーによる積極的なハンドル切り戻し操作と、路面反力によるハンドル戻りとを確実に識別することができる。
【００３８】
また請求項３に記載された発明によれば、車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段を備えてなり、制御手段は転舵角がゼロに戻ったときにパワーアシスト手段の作動を停止するので、ケーブルにフリクションがあっても操舵フィーリングに悪影響を与えることがなくなる。
【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】  推定フリクション及びアシスト比率を検索するマップを示す図
【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
５ｉ インナーケーブル
６      ボーデンケーブル
６ｉ インナーケーブル
１１ｄｒ 駆動プーリ
１１ｄｎ 従動プーリ
１２    第１ポテンショメータ（操舵トルク検出手段）
１６    第２ポテンショメータ（転舵角検出手段、転舵方向検出手段）
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）
ＷL     車輪
ＷR     車輪
【図１】
0003803456.tif 000002
【図２】
0003803456.tif 000003
【図３】
0003803456.tif 000004
【図４】
0003803456.tif 000005