CN111645751A - 车辆操舵装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆操舵装置。车辆操舵装置(100)具有方向盘(12)和横向移动机构(200)，其中，方向盘(12)与车辆(10)的操舵机构机械式分离；横向移动机构(200)使方向盘在操作位置(20)和退避位置(22)之间移动，其中，操作位置(20)被设定于驾驶座(32)的前方，退避位置(22)被设定于比操作位置靠副驾驶座(34)的前方位置侧。据此，能够提高就座于驾驶座上的乘员(驾驶员)的乘坐舒适性,并且能够确保驾驶座前方的视认性。

Description

车辆操舵装置

技术领域

本发明涉及一种车辆操舵装置，其通过线控转向(steer-by-wire)系统来控制车轮的舵角。

背景技术

日本发明专利公开公报特开2011-225128号公开了一种车辆转向系统，该车辆转向系统能够在车辆停止的状态下使方向盘从操作位置(驾驶员能进行操作的位置)弹起，从而易于驾驶员上车和下车。

发明内容

目前开发出一种自动驾驶车辆，其能够将车辆的驾驶状态从手动驾驶状态切换到自动驾驶状态，并且能够从自动驾驶状态切换到手动驾驶状态。在自动驾驶车辆中进行自动驾驶的情况下，为了提高就座于驾驶座上的乘员(驾驶员)的乘坐舒适性，期望扩大驾驶座前方的空间。在日本发明专利公开公报特开2011-225128号的系统中，在使方向盘弹起的情况下，驾驶座的前方的空间扩大。但是，由于弹起的方向盘遮挡驾驶座的前方，因此前方的视认性恶化。该系统最初是在车辆停止时使用的系统，在车辆行驶时无法使用。

本发明是考虑到上述的技术问题而做出的，其目的在于，提供一种车辆操舵装置，其能够通过扩大驾驶座前方的空间来提高驾驶员的乘坐舒适性，并且能够确保驾驶座前方的视认性。

在本发明的技术方案中，具有方向盘和横向移动机构，其中，所述方向盘与车辆的操舵机构(steering mechanism：转向机构)机械式分离；所述横向移动机构使所述方向盘在操作位置和退避位置之间移动，其中所述操作位置被设定于驾驶座的前方，所述退避位置被设定于比所述操作位置靠副驾驶座的前方位置侧。

根据本发明，能够提高就座于驾驶座上的乘员(驾驶员)的乘坐舒适性。另外，能够确保驾驶座前方的视认性。

根据参照附图对以下实施方式进行的说明，上述的目的、特征和优点应易于被理解。

附图说明

图1是在手动驾驶时从车厢中央观察到的前座的前方的示意图。

图2是自动驾驶时从车厢中央观察到的前座的前方的示意图。

图3是从上方观察到的车厢的示意图。

图4是车辆操舵装置的立体图。

图5是从下方观察到的自动驾驶时的横向移动机构的示意图。

图6是从下方观察到的手动驾驶时的横向移动机构的示意图。

图7是从左方观察到的自动驾驶时的前后移动机构的示意图。

图8是从左方观察到的手动驾驶时的前后移动机构的示意图。

图9是从左方观察到的自动驾驶时的可倒机构的示意图。

图10是从左方观察到的手动驾驶时的可倒机构的示意图。

图11是从左方观察到的自动驾驶时的托盘移动机构的示意图。

图12是从左方观察到的手动驾驶时的托盘移动机构的示意图。

图13是车辆操舵装置的控制系统的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图，举出优选的实施方式，详细说明本发明所涉及的车辆操舵装置。

[1.车辆操舵装置100的概要]

参照图1、图2说明车辆操舵装置100(图4)的概要。在以下的说明中，假定为设置在驾驶座32位于行进方向左侧的车辆10上的车辆操舵装置100。在驾驶座32位于行进方向右侧的车辆10的情况下，车辆操舵装置100的结构和动作左右相反。

如图1、图2所示，车辆操舵装置100使方向盘12在被设定于驾驶座32的前方的操作位置20和被设定于比操作位置20靠副驾驶座34的前方位置侧(行进方向右侧)的退避位置22之间移动。另外，车辆操舵装置100在操作位置20将方向盘12向驾驶座32侧推出，另外，在退避位置22将方向盘12拉向仪表板16侧。另外，车辆操舵装置100使方向盘12在操作位置20向驾驶座32侧立起而与驾驶座32相向，另外，使方向盘12在退避位置22倒向驾驶座32的相反侧。

[2.操作位置20和退避位置22]

使用图3说明操作位置20和退避位置22。在本实施方式中，操作位置20和退避位置22被设定在仪表板16附近。操作位置20被设定在驾驶座32的前方。

另一方面，退避位置22被设定在车辆10的所有乘员均能够视觉确认的位置。通常，就座于驾驶座32上的乘员和就座于副驾驶座34上的乘员能够视觉确认整个仪表板16。因此，退避位置22优选设定在仪表板16中特别是就座于后座40的所有乘员能视觉确认的位置。退避位置22例如如下那样设定。

如图3所示，在各后座40上假定乘员的头部位置42，并假定连接仪表板16和各头部位置42的直线路径44。接着，针对各头部位置42，抽取未被规定的遮挡物(前座30的头枕30h)遮挡的直线路径44。而且，能够设定与所有的头部位置42相连的直线路径44的仪表板16的范围为退避位置22的可设定范围。本实施方式的退避位置22被设定在仪表板16的宽度方向的中央位置。

在退避位置22，形成有仪表板16的凹部18。凹部18向车辆10的前方凹进。凹部18的形状是可以收纳倒向驾驶座32的相反侧(车辆10的前方)的状态的方向盘12的形状。例如，凹部18的形状比方向盘12大一圈，与方向盘12的形状相似。

[3.车辆操舵装置100的结构]

如图4所示，车辆操舵装置100大致具有横向移动机构200、前后移动机构300、可倒机构400和方向盘12。而且，车辆操舵装置100具有图11所示的托盘移动机构500。在以下的说明中，只要没有特别说明，前后、左右、上下这样的方向是指以车辆操舵装置100为基准的方向。此外，左右方向也称为宽度方向。以车辆操舵装置100为基准的方向与以车辆10为基准的方向相同或者大致相同。

[3.1.横向移动机构200]

如图5、图6所示，横向移动机构200具有第1马达202、第1滚珠丝杠204、第1导轨210和第1工作台212。横向移动机构200被设置在仪表板16的内侧。

第1马达202被配置在横向移动机构200的右侧。第1马达202的输出轴与第1滚珠丝杠204的第1丝杠轴206连结。第1丝杠轴206通过轴承以与左右方向平行的轴线为中心自如旋转地被支承。第1滚珠丝杠204的第1螺母208与第1工作台212连接。第1导轨210与左右方向平行，限制第1工作台212前后的移动范围。

[3.2.前后移动机构300]

如图4、图7、图8所示，前后移动机构300具有右托架302、左托架304(图4)、马达托架312、第2马达314、杆316、第1臂320和第2臂330。此外，为了易于理解前后移动机构300的说明，图7、图8表示省略了左托架304的前后移动机构300。另外，虽然未图示，但在图7、图8中，纸面近前侧为左，纸面纵深侧为右。

右托架302和左托架304是彼此形状相同的板材。在右托架302和左托架304上形成有前孔306和后孔308。前孔306和后孔308是引导沿前后方向移动的第1臂320的长孔。

如图4所示，在右托架302的上部和左托架304的上部之间固定有第1工作台212。另外，在右托架302的前部与左托架304的前部之间，以与左右方向平行的方式设置有托架支承轴310。马达托架312通过托架支承轴310以与左右方向平行的轴线为中心自如摆动地被支承。

第2马达314被安装在马达托架312的前表面。杆316被设置成穿过形成于马达托架312的孔(未图示)而沿前后方向延伸。在第2马达314的输出轴上设置有小齿轮(未图示)，在杆316上沿长度方向设置有齿条(未图示)。

第1臂320是连结左右的臂的部件。第1臂320被配置在右托架302与左托架304之间，并通过设置在杆316的后端的臂支承轴318，以与左右方向平行的轴线为中心自如摆动地被支承。第1臂320沿着右托架302的左侧面和左托架304的右侧面自如移动。在第1臂320的左侧前端嵌合有从左托架304的左方向贯插于前孔306的前突起322。另外，在第1臂320的左侧后端嵌合有从左托架304的左方向贯插于后孔308的后突起324。第1臂320的右侧的结构也相同。

第2臂330通过被嵌合于第1臂320的左右后端的后突起324，以与左右方向平行的轴线为中心自如摆动地被支承。第2臂330的前端被配置在构成第1臂320的左右的臂的内侧。

[3.3.可倒机构400]

如图9、图10所示，可倒机构400具有轴支承部402、转向柱盖(cvolumn cover)404、第3马达406、蜗杆408和蜗轮410。可倒机构400相当于转向柱。另外，虽然未图示，但在图9、图10中，纸面近前侧为左，纸面纵深侧为右。

轴支承部402将与方向盘12连接的转向轴14以自如旋转的方式支承。轴支承部402被安装在转向柱盖404上。转向柱盖404收纳第3马达406、蜗杆408和蜗轮410。转向柱盖404与盖支承轴412一起以与左右方向平行的轴线为中心摆动。第3马达406被固定在转向柱盖404上。第3马达406的输出轴与蜗杆408连结。蜗杆408与蜗轮410啮合。在蜗轮410的中心连接或贯穿有盖支承轴412，蜗轮410被固定于盖支承轴412。

[3.4.托盘移动机构500]

如图11、图12所示，托盘移动机构500具有基台502、第2导轨504、第4马达506、第2滚珠丝杠508、腿部514、第2工作台516、车厢内工作台518和托盘520。

基台502被配置在底板522的下侧，并被安装在车身上。第2导轨504在以前方比后方高的方式倾斜的状态下被基台502支承。第4马达506被配置在第2导轨504的前端侧。第4马达506的输出轴与第2滚珠丝杠508的第2丝杠轴510连结。第2丝杠轴510沿着第2导轨504设置，并通过轴承以自如旋转的方式被支承。第2滚珠丝杠508的第2螺母512与第2工作台516连接。腿部514以后方比前方高的方式倾斜。腿部514的下端被固定在第2工作台516上，腿部514的上端被固定在车厢内工作台518上。

在车厢内工作台518的前部上安装有托盘520。托盘520向车厢的上方开口。托盘520是能够从车厢内取出物品或将物品放入车厢内的收纳部件。

[4.车辆操舵装置100的控制系统的结构]

参照图13说明车辆操舵装置100的控制系统的结构。在以下的说明中，作为车辆10，假定为能够进行手动驾驶与自动驾驶的切换的自动驾驶车辆。此外，车辆10可以是能够通过手动或自动仅切换操舵的自动驾驶车辆(驾驶辅助车辆)。车辆10使用方向盘12和操舵机构被机械式分离的线控转向系统(steer-by-wire system)。

车辆操舵装置100具有舵角传感器602、触控板604、各种开关606、驾驶ECU610和操舵系统622。

舵角传感器602是检测转向轴14的旋转角度的旋转角传感器。舵角传感器602被设置在转向轴14的附近，例如轴支承部402或转向柱盖404上。触控板604是检测乘员进行的触摸操作的静电容量式或感压式触摸传感器。触控板604被设置在方向盘12的轮辋的内侧。各种开关606是车辆10的操作开关，例如均未图示的显示器、汽车导航装置、音频/视频装置等的操作开关。开关606被设置在方向盘12的轮辋的内侧、仪表板16、托盘520等上。舵角传感器602、触控板604、各种开关606将检测信号输出给驾驶ECU610。

驾驶ECU610具有输入输出装置612、运算装置614和存储装置616。输入输出装置612由A/D转换电路、通信接口、驱动器等构成。运算装置614例如由具有CPU等的处理器构成。运算装置614通过执行被存储在存储装置616中的程序来实现各种功能。存储装置616由RAM、ROM等构成。存储装置616存储各种程序和在运算装置614进行的处理中使用的各种信息。

当规定条件成立时，或者当接收到从驾驶模式切换开关(未图示)输出的切换信号时，运算装置614将车辆10的驾驶状态从手动驾驶状态切换到自动驾驶状态，或者从自动驾驶状态切换到手动驾驶状态。运算装置614在手动驾驶时，将响应于方向盘12的操作的控制信号输出给操舵系统622的ECU(未图示)，并将响应于加速踏板、制动踏板的操作的控制信号输出给驱动力输出系统624和制动系统626的ECU(未图示)。运算装置614在自动驾驶时根据输入各种传感器(未图示)的各种信息来计算最佳的行驶轨迹和车速。然后，运算装置614将用于实现行驶轨迹的控制信号输出给操舵系统622的ECU(未图示)，并将用于实现车速的控制信号输出给驱动力输出系统624和制动系统626的ECU(未图示)。

操舵系统622具有横向移动机构200、前后移动机构300、可倒机构400和托盘移动机构500。各机构的马达接受从驾驶ECU610供给的电功率而驱动。

[5.车辆操舵装置100的动作]

当车辆10的驾驶状态是手动驾驶状态时，如图1所示，方向盘12被配置在操作位置20，托盘520被配置在退避位置22。在该状态下，如图6所示，横向移动机构200的第1螺母208和第1工作台212位于移动范围的最左端的位置。因此，前后移动机构300位于移动范围的最左端的位置。另外，如图8所示，前后移动机构300的杆316、第1臂320和第2臂330位于移动范围的最后端的位置。因此，可倒机构400位于移动范围的最后端的位置。另外，如图10所示，可倒机构400和方向盘12被抬起。如图11所示，托架移动机构500的第2螺母512、第2工作台516、腿部514、车厢内工作台518和托架520位于移动范围的最前端且最上端的位置。

在本实施方式中，当将车辆10的驾驶状态从手动驾驶状态(图1)切换到自动驾驶状态(图2)时，驾驶ECU610的运算装置614使方向盘12的位置和姿态变化。以下说明其动作。

运算装置614控制输入输出装置612的驱动器，开始对横向移动机构200的第1马达202供电。于是，第1马达202向一方旋转，第1螺母208、第1工作台212和前后移动机构300从图6所示的位置向右方移动。如图5所示，当第1螺母208、第1工作台212和前后移动机构300移动到移动范围的最右端时，运算装置614控制输入输出装置612的驱动器，停止对第1马达202供电。

运算装置614控制输入输出装置612的驱动器，开始对前后移动机构300的第2马达314供电。于是，第2马达314向一方旋转，杆316、第1臂320、第2臂330和可倒机构400从图8所示的位置向前方移动。如图7所示，当杆316、第1臂320、第2臂330和可倒机构400移动到移动范围的最前端时，运算装置614控制输入输出装置612的驱动器，停止对第2马达314供电。

运算装置614控制输入输出装置612的驱动器，开始对可倒机构400的第3马达406供电。于是，第3马达406向一方旋转，可倒机构400和方向盘12从图10所示的位置向前方倾倒。如图9所示，当可倒机构400和方向盘12达到最大的倾倒状态时，运算装置614控制输入输出装置612的驱动器，停止对第3马达406供电。

运算装置614控制输入输出装置612的驱动器，开始对托盘移动机构500的第4马达506供电。于是，第4马达506向一方旋转，第2螺母512、第2工作台516、腿部514、车厢内工作台518和托盘520从图11所示的位置向后方且向下方移动。如图12所示，当第2螺母512、第2工作台516、腿部514、车厢内工作台518和托盘520移动到移动范围的最后端且最下端时，运算装置614控制输入输出装置612的驱动器，停止对第4马达506供电。

运算装置614使横向移动机构200、前后移动机构300、可倒机构400和托盘移动机构500的各马达以预先设定的顺序和时间动作。但是，运算装置614在使托盘520从退避位置22移动后，将方向盘12移动到退避位置22，使得方向盘12和托盘520彼此不接触。方向盘12在被配置在退避位置22的状态下露出于车厢内。

如上所述，当将车辆10的驾驶状态从手动驾驶状态(图1)切换到自动驾驶状态(图2)时，运算装置614使方向盘12从操作位置20移动到退避位置22，并进一步向前方倾倒。另外，运算装置614使托盘520从退避位置22移动到前座30的中间位置24。中间位置24位于比退避位置22靠车辆10的后方的位置。

当将车辆10的驾驶状态从自动驾驶状态(图2)切换到手动驾驶状态(图1)时，运算装置614使方向盘12的位置和姿态变化。各机构使各部件向与从手动驾驶状态(图1)向自动驾驶状态(图2)切换时的动作方向相反的方向动作。

即使车辆10的驾驶状态是自动驾驶状态，运算装置614也优先进行乘员的操舵操作。被收纳在凹部18中的方向盘12不能进行操舵操作。在本实施方式中，即使是自动驾驶状态，乘员也能够通过操作触控板604来向运算装置614传达操舵和加减速的意图。例如，在能车道变更的状况下，当乘员在触控板604上进行横向的滑动操作时，运算装置614检测到乘员的意图，并实现与该意图对应的车辆10的操舵。另外，当乘员在触控板604上进行纵向的滑动操作时，运算装置614检测到乘员的意图，并实现与该意图对应的车辆10的加减速。

[6.变形例]

在上述实施方式中，方向盘12的退避位置22是车辆10的宽度方向上的中央位置。但是，退避位置22也可以不是车辆10的中央位置。另外，退避位置22也可以被设定于一部分乘员无法视觉确认方向盘12的位置。例如，也可以将退避位置22设定在驾驶座32的前方位置和副驾驶座34的前方位置之间且中央位置以外的位置。在该情况下，横向移动机构200的第1丝杠轴206的长度和第1导轨210的长度根据操作位置20与退避位置22之间的距离来设定。

在上述实施方式中，驾驶ECU610的运算装置614控制各机构的马达，使方向盘12的横向位置、前后位置、倾斜角度变化。也可以代替于此，而手动改变方向盘12的横向位置、前后位置、倾斜角度中的至少一个。

[7.从实施方式获得的技术思想]

从上述实施方式和变形例中能够掌握的技术思想记载如下。

本发明的方式中，具有方向盘12和横向移动机构200，其中，方向盘12与车辆10的操舵机构机械式分离；横向移动机构200使所述方向盘12在操作位置20和退避位置22之间移动，其中所述操作位置20被设定于驾驶座32的前方，所述退避位置22被设定于比所述操作位置20靠副驾驶座34的前方位置侧。

根据上述结构，由于方向盘12能够从操作位置20移动到被设定于副驾驶座34的前方位置侧的退避位置22，因此能够通过扩大驾驶座32前方的空间来提高就座于驾驶座32的乘员(驾驶员)的乘坐舒适性。另外，由于被配置于退避位置22的方向盘12不遮挡驾驶座32的前方，因此能够确保驾驶座32前方的视认性。

在本发明的方式中，也可以是，在所述车辆10的各后座40上设定有乘员的头部位置42，所述退避位置22被设定为，从所述方向盘12到各所述头部位置42为止的直线路径44不被遮挡物(头枕30h)遮挡的位置。

根据上述结构，各乘员易于视觉确认被配置于退避位置22的方向盘12。

在本发明的方式中，也可以是，所述退避位置22被设定在所述车辆10在宽度方向上的中央位置。

根据上述结构，各乘员易于视觉确认被配置在退避位置22的方向盘12，并且能够提高就座于驾驶座32上的乘员和就座于副驾驶座34上的乘员的乘坐舒适性。

在本发明的方式中，也可以是，所述方向盘12在所述退避位置22处露出于车厢内。

根据上述结构，各乘员更易于视觉确认被配置于退避位置22的方向盘12。

在本发明的方式中，也可以是，具有移动控制部(驾驶ECU610)，该移动控制部控制所述横向移动机构200的动作，所述车辆10能切换手动操舵和自动操舵，在从手动操舵切换到自动操舵时，所述移动控制部(驾驶ECU610)将所述方向盘12从所述操作位置20移动到所述退避位置22。

根据上述结构，当车辆10的驾驶状态是自动驾驶状态时，驾驶座32前方的空间扩大，从而能够提高就座于驾驶座32上的乘员(驾驶员)的乘坐舒适性。另外，各乘员易于视觉确认被配置于退避位置22的方向盘12。

在本发明的方式中，也可以是，所述方向盘12具有指示部，该指示部输出响应乘员进行的输入操作的车辆操作信号。

在本发明的方式中，也可以是，所述指示部是触控板604。

根据上述结构，代替被配置于退避位置22的方向盘12，乘员能够使用触控板604进行操舵操作。

在本发明的方式中，也可以是，在所述退避位置22形成有仪表板16的凹部18，该凹部18朝向所述车辆10的前方凹进。

根据上述结构，由于被配置在退避位置22的方向盘12被收纳在仪表板16的凹部18内，因此方向盘12不会占有驾驶座32与副驾驶座34之间的空间。另外，提高了车厢的美观。

在本发明的方式中，也可以是，具有其他部件，当所述方向盘12位于所述操作位置20时，所述其他部件被收纳在所述凹部18内，当所述方向盘12在退避位置22处被收纳在所述凹部18内时，所述其他部件位于所述凹部18的外部。

根据上述结构，能够有效地利用凹部18。

在本发明的方式中，也可以是，所述其他部件是能从车厢内取放物品的收纳部件(托盘520)。

在本发明的方式中，也可以是，当所述方向盘12在所述退避位置22处被收纳在所述凹部18内时，所述收纳部件(托盘520)位于比所述方向盘12靠所述车辆10的后方的位置。

根据上述结构，就座于驾驶座32的乘员和就座于副驾驶座34的乘员均能够利用收纳部件(托盘520)。

此外，本发明所涉及的车辆操舵装置不限于上述实施方式，当然，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够采用各种结构。

Claims (11)

1.一种车辆操舵装置(100)，其特征在于，

具有方向盘(12)和横向移动机构(200)，其中，

所述方向盘(12)与车辆(10)的操舵机构机械式分离；

所述横向移动机构(200)使所述方向盘在操作位置(20)和退避位置(22)之间移动，其中，所述操作位置(20)被设定于驾驶座(32)的前方，所述退避位置(22)被设定于比所述操作位置靠副驾驶座(34)的前方位置侧。

2.根据权利要求1所述的车辆操舵装置，其特征在于，

在所述车辆的各后座(40)上设定有乘员的头部位置(42)，

所述退避位置被设定在从所述方向盘到各所述头部位置为止的直线路径(44)不被遮挡物(30h)遮挡的位置。

3.根据权利要求1所述的车辆操舵装置，其特征在于，

所述退避位置被设定在所述车辆在其宽度方向上的中央位置。

4.根据权利要求1所述的车辆操舵装置，其特征在于，

所述方向盘在所述退避位置露出于车厢内。

5.根据权利要求1所述的车辆操舵装置，其特征在于，

具有移动控制部(610)，该移动控制部(610)控制所述横向移动机构的动作，

所述车辆能切换手动操舵和自动操舵，

当从手动操舵切换到自动操舵时，所述移动控制部将所述方向盘从所述操作位置移动到所述退避位置。

6.根据权利要求1所述的车辆操舵装置，其特征在于，

所述方向盘具有指示部，该指示部输出响应乘员进行的输入操作的车辆操作信号。

7.根据权利要求6所述的车辆操舵装置，其特征在于，

所述指示部是触控板(604)。

8.根据权利要求1所述的车辆操舵装置，其特征在于，

在所述退避位置形成向所述车辆的前方凹进的仪表板(16)的凹部(18)。

9.根据权利要求8所述的车辆操舵装置，其特征在于，

具有其他部件，当所述方向盘位于所述操作位置时，所述其他部件被收纳在所述凹部内，当所述方向盘在所述退避位置被收纳在所述凹部内时，所述其他部件位于所述凹部的外部。

10.根据权利要求9所述的车辆操舵装置，其特征在于，

所述其他部件是能从车厢内取放物品的收纳部件(520)。

11.根据权利要求10所述的车辆操舵装置，其特征在于，

当所述方向盘在所述退避位置被收纳在所述凹部内时，所述收纳部件位于比所述方向盘靠所述车辆的后方的位置。

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