DE60306002T2

DE60306002T2 - Lenkung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE60306002T2
Application number: DE60306002T
Authority: DE
Inventors: Masayasu Chuo-ku Higashi; Shingo Chuo-ku Maeda; Masaya Chuo-ku Segawa; Shuuji Chuo-ku Kimura; Ryouhei Chuo-ku Hayama; Tomoyasu Chuo-ku Kada
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2003-03-29
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2023-03-30
Also published as: US7147080B2; US20030183438A1; EP1350706B1; DE60306002D1; JP2003291821A; EP1350706A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Sachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, die dem Lenken des Fahrzeugs entsprechend den von einem Fahrer an einer Lenkeinrichtung ausgeführten Lenkbetätigungen dient.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein Fahrzeug wird durch Übertragen der durch einen Fahrer in der Fahrgastzelle mit einer Lenkeinrichtung ausgeführten Lenkbetätigungen an einen außerhalb der Fahrgastzelle angeordneten Lenkmechanismus gelenkt, um die lenkbaren Räder (im allgemeinen das rechte und das linke Vorderrad) durch Bewegen des Lenkmechanismus zu lenken.
Von der Anmelderin wurde in jüngerer Zeit als Lenkvorrichtung für ein derartiges Lenken in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-218000 (1998) eine Lenkvorrichtung vom separaten oder sogenannten "Steer-by-Wire"-Typ vorgeschlagen, bei dem die in der Fahrgastzelle angeordnete Lenkeinrichtung mechanisch getrennt von einem Lenkmechanismus außerhalb der Fahrgastzelle vorgesehen ist. Bei der Lenkvorrichtung vom separaten Typ wird eine Lenkbetätigungseinrichtung, die an einem Teil des Lenkmechanismus angebracht ist, auf der Basis von Ergebnissen der Erkennung der Betätigungsrichtung und des Betätigungsgrades der Lenkeinrichtung bewegt, wodurch eine Lenkung entsprechend den mit der Lenkeinrichtung durchgeführten Lenkbetätigungen erreicht wird.
Die Lenkvorrichtung vom separaten Typ hat den Vorteil, dass die Entsprechung zwischen dem Lenkbetrag der Lenkeinrichtung und dem Bewegungsbe trag der Betätigungseinrichtung, das sogenannte Lenkübertragungsverhältnis, ohne mechanische Beschränkung frei eingestellt werden kann, und dass die Lenkeigenschaften gesteuert und in Reaktion auf einen Betriebszustand, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Auslenkgeschwindigkeit und das Vorhandensein von Fahrzeuggeschwindigkeitsänderungen, flexibel verändert werden können. Es sei darauf hingewiesen, dass als Betätigungseinrichtung verbreitet ein Elektromotor aufgrund der leichten Steuerbarkeit und der leichten Veränderbarkeit der Lenkeigenschaften verwendet wird.
Die genannte Lenkvorrichtung vom separaten Typ hat den Vorteil, dass für die Struktur und die Anordnung der Lenkeinrichtung keine Beschränkungen existieren, und dass geeignete zu verwendende Lenkeinrichtungen gewählt werden können. Jedoch können zahlreiche der herkömmlichen vorgeschlagenen Lenkvorrichtungen des separaten Typs, einschließlich der in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-218000 offenbarten Lenkvorrichtung, Lenkeinrichtungen (im folgenden als lenkradförmige Steuereinrichtungen bezeichnet) verwenden, die einem Lenkrad nachgebildet sind, wie es allgemein bei Lenkvorrichtungen des nicht separaten Typs verwendet wird.
Bei einer Lenkvorrichtung vom nicht separaten Typ, wie beispielsweise in der Anmeldung DE 19621023 und dem US-Patent 3312123, ist ein ringförmiges Lenkrad an einem Ende einer Säulenwelle angebracht, die mechanisch mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, und eine Drehung der Säulenwelle entsprechend der Drehbetätigung des Lenkrades wird mechanisch an den Lenkmechanismus übertragen, wodurch eine Lenkung durch Bewegen des Steuermechanismus entsprechend der Übertragung erfolgt. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Lenkvorrichtung, die als Servolenkvorrichtung mit einer Betätigungseinrichtung zum Verringern des Kraftaufwands des Fahrers ausgebildet ist, in der Praxis verwendet wird, wobei die Betätigungseinrichtung angetrieben wird, um auf der Basis eines Erkennungsergebnisses des Drehmoments, das auf die Säulenwelle durch die mit dem Lenkrad ausgeführten Lenkbetätigungen aufgebracht wird, eine Lenkunterstützungskraft auf einen Lenkmechanismus aufzubringen.
Die bei der Lenkvorrichtung vom separaten Typ verwendete lenkradförmige Lenkeinrichtung, die mit einem Ringelement versehen ist, das an einem Ende einer mechanisch von dem Lenkmechanismus getrennten Drehwelle angebracht ist, erkennt die Drehrichtung und den Drehbetrag aufgrund der Drehbetätigung des Ringelements und bewegt die an dem Lenkmechanismus angebrachte Betätigungseinrichtung zum Lenken basierend auf den Erkennungsergebnissen. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Reaktionskraftmotor im Mittelbereich der Drehwelle als Einrichtung zum Aufbringen von Reaktionskraft angebracht ist. Die Drehkraft des Reaktionskraftmotors wird über Untersetzungseinrichtungen an die Drehwelle übertragen, um die Drehbetätigung des Ringelements entgegen der Drehkraft zu ermöglichen, wodurch der Fahrer eine Reaktionskraft gegen das Lenken spürt, das in der Praxis auf den Lenkmechanismus aufgebracht wird.
Die mit der genannten Lenkeinrichtung versehene Lenkvorrichtung vom separaten Typ hat den Vorteil, das gleiche Lenkgefühl zu vermitteln, wie die Lenkvorrichtung vom nicht separaten Typ, hat jedoch den Nachteil, dass die Belastung des Fahrers bei wiederholtem Lenken groß ist, und das Auftreten von Müdigkeit nach langen Fahrten ist unvermeidlich, da das Lenken mit einer derartigen Steuereinrichtung einen großen Betätigungseinsatz erfordert. Es ergibt sich ferner als ein weiteres Problem, dass ein körperbehinderter Fahrer beim Lenken mit einer derartigen Lenkvorrichtung Schwierigkeiten hat.
Überblick über die Erfindung
Die vorliegende Erfindung dient der Lösung der genannten Probleme und es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen, die mit einer Lenkeinrichtung versehen ist, welche in der Lage ist, die Lenklast zu verringern, die Ermüdung durch das Fahren zu reduzieren und körperbehinderten Fahrern leicht durchzuführende Lenkbetätigungen zu ermöglichen, wobei der Vorteil der Lenkvorrichtungen des separaten Typs genutzt wird, dass keine Beschränkungen für den Aufbau und die Anordnung der Lenkeinrichtung existiert.
Eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug weist eine Lenkeinrichtung auf, welche mechanisch von dem Lenkmechanismus des Fahrzeugs getrennt ist und den Lenkmechanismus auf der Basis von Ergebnissen der Erkennung der Betätigungsrichtung und des Betätigungsbetrags der Lenkeinrichtung bewegt. Bei dieser Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst die Lenkeinrichtung ein plattenförmiges oder stabförmiges Betätigungselement, das frei schwenkbar angeordnet ist, wobei sein Mittelbereich fixiert ist, und eine Erkennungseinrichtung zum Erkennen der Schwenkrichtung und des Schwenkwinkels des Betätigungselements als die Betätigungsrichtung bzw. den Betätigungsbetrag.
Bei dieser Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug kann die Lenkeinrichtung ferner eine erste Welle, die von einem Teil der Karosserie des Fahrzeugs absteht, eine das Betätigungselement stützende zweite Welle, die mit der ersten Welle in bezug auf die erste Welle verschiebbar gekoppelt ist, und einen Verschiebungsdetektor zum Erkennen der Verschiebungsrichtung und des Verschiebungsbetrags der zweiten Welle aufweisen. In diesem Fall arbeitet der Lenkmechanismus auf der Basis der von der Erkennungseinrichtung erkannten Schwenkrichtung und des Schwenkwinkels des Betätigungselements und der von dem Verschiebungsdetektor erkannten Verschiebungsrichtung und des Verschiebungsbetrags der zweiten Welle arbeitet.
Ferner weist bei der Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug die Lenkeinrichtung eine von einem Teil der Karosserie des Fahrzeugs abstehende Stützwelle, welche das Betätigungselement derart trägt, dass dieses um eine Mittelachse derselben drehbar ist, und einen Rotationsdetektor zum Erkennen der Drehrichtung und des Drehbetrags des Betätigungselements auf. In diesem Fall arbeitet der Lenkmechanismus auf der Basis der von der Erkennungseinrichtung erkannten Schwenkrichtung und des Schwenkwinkels des Betätigungselements und der von dem Rotationsdetektor erkannten Drehrichtung und des Drehbetrags des Betätigungselements.
Bei dieser Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug erfolgt das Lenken durch Erkennen der Schwenkrichtung und des Schwenkwinkels eines platten- oder stabförmigen Betätigungselements, das bei fixiertem Mittelbereich schwenkbar ist und den Lenkmechanismus entsprechend dem erkannten Schwenkwinkel in die erkannte Richtung bewegt. Da die Schwenkbewegung des Betätigungselements einfach ist und einen geringen Betätigungsbetrag erfordert, kann die Lenklast verringert und die Ermüdung beim Fahren reduziert werden. Ferner kann eine derartige Lenkvorrichtung körperbehinderten Fahrern die Möglichkeit eröffnen, zu fahren. Das Betätigungselement kann an einer geeigneten Stelle in der Fahrgastzelle angeordnet sein, beispielsweise an der Vorderseite des Armaturenbretts, auf der Oberseite der Armlehne, im unteren Bereich des Sitzes oder in dem Raum um die Füße des Fahrers, wodurch der Fahrer das Element in einer bequemen Position betätigen kann.
Bei einer anderen erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst die Lenkeinrichtung ein Betätigungselement, das frei entlang eines linearen Verschiebungswegs bewegbar ist, und eine Erkennungseinrichtung zum Erkennen der Verschiebungsrichtung und des Verschiebungsbetrags des Betätigungselements als die Betätigungsrichtung bzw. den Betätigungsbetrag.
Bei dieser Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug erfolgt das Lenken durch das Erkennen einer Verschiebungsrichtung und eines Verschiebungsbetrags des Betätigungselements, das linear verschoben wird, und durch Bewegen des Lenkmechanismus in der gewünschten Richtung entsprechend des erkannten Verschiebungsbetrags. Da das Verschieben des Betätigungselements einfach ist und einen geringen Betätigungsbetrag erfordert, können die Lenklast und die Ermüdung beim Fahren verringert werden. Ferner kann eine derartige Lenkvorrichtung körperlich behinderten Fahrern die Möglichkeit des Fahrens eröffnen. Das Betätigungselement kann an einer geeigneten Stelle in der Fahrgastzelle angeordnet sein, beispielsweise an der Vorderseite des Armatu renbretts oder auf der Oberseite der Armlehne, wodurch der Fahrer das Element in einer bequemen Position betätigen kann.
Bei einer anderen erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung weist die Lenkeinrichtung zwei Griffelemente, die entsprechend den Betätigungsrichtungen angeordnet sind, und Erkennungseinrichtungen zum Erkennen der Stärke der auf die Griffelemente aufgebrachten Griffkräfte als Betätigungsbeträge in dem jeweiligen Griffelement entsprechenden Betätigungsrichtungen.
Bei dieser Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug erfolgt das Lenken durch Erkennen der Stärke von Griffkräften, die auf zwei entsprechend einer linken und einer rechten Betätigungsrichtung angeordnete Griffelemente aufgebracht werden, und durch Bewegen des Lenkmechanismus in die dem jeweiligen Griffelement entsprechende Richtung gemäß der Stärke der erkannten Griffkräfte. Da das Greifen der Griffelemente einfach ist und einen geringen Betätigungsbetrag erfordert, können die Lenklast und die Ermüdung beim Fahren reduziert werden. Ferner kann eine derartige Lenkvorrichtung körperlich behinderten Fahrern die Möglichkeit des Fahrens eröffnen. Die Griffelemente können an einer geeigneten Stelle in der Fahrgastzelle angeordnet sein, wodurch der Fahrer das Element in einer bequemen Position greifen und betätigen kann.
Bei einer anderen erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst die Lenkeinrichtung eine Drehscheibe, die um ihre Mittelachse drehbar gelagert ist, und Erkennungseinrichtungen zum Erkennen der Drehrichtung und des Drehbetrags der Drehscheibe als die Betätigungsrichtung bzw. den Betätigungsbetrag.
Bei dieser Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug erfolgt das Lenken durch Erkennen der Drehrichtung und des Drehbetrags der Drehscheibe, die um ihre Mittelachse gedreht wird, und durch Bewegen des Lenkmechanismus in der erkannten Richtung entsprechend dem erkannten Drehbetrag. Da das Drehen der Drehscheibe einfach ist und einen geringen Betätigungsbetrag erfordert, können die Lenklast und die Ermüdung beim Fahren reduziert werden. Ferner kann eine derartige Lenkvorrichtung körperlich behinderten Fahrern die Möglichkeit des Fahrens eröffnen. Die Drehscheibe kann an einer geeigneten Stelle in der Fahrgastzelle angeordnet sein, beispielsweise an einem Teil des Lenkrades oder auf der Oberseite der Armlehne, wodurch der Fahrer das Fahrzeug in bequemer Position lenken kann.
Bei einer anderen erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst die Lenkeinrichtung ein Betätigungselement, das aus einem bahnförmigen Element mit separat abgestützten Endbereichen und einem U-förmigen Betätigungsbereich zwischen den abgestützten Endbereichen gebildet ist, und Erkennungseinrichtungen zum Erkennen von auf die beiden abgestützten Endbereiche durch ein Ziehen des Betätigungselements aufgebrachten Kräften als Betätigungsbetrag in dem jeweiligen gestützten Endbereich entsprechender Richtung.
Bei dieser Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug erfolgt das Lenken durch das Erkennen von Kräften, die auf die gestützten Endbereiche durch das Ziehen eines U-förmigen Elements, das durch die stützenden Endbereiche eines bahnförmigen Elements gebildet ist, auf zwei der rechten und der linken Betätigungsrichtung entsprechenden Stützbereichen aufgebracht werden, und durch Bewegen des Lenkmechanismus in dem jeweiligen gestützten Endbereich entsprechender Richtung gemäß der Stärke der erkannten Kräfte. Da das Ziehen des Betätigungselements einfach ist und einen geringen Betätigungsbetrag erfordert, können die Lenklast und die Ermüdung beim Fahren verringert werden.
Die genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der mehreren Ansichten der Zeichnungen
1A und 1B sind Darstellungen des ersten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
2A und 2B sind Darstellungen des zweiten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
3A und 3B sind Darstellungen des dritten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
4A und 4B sind Darstellungen des vierten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
5 ist eine Ansicht zur Darstellung des fünften Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
6 ist eine Ansicht zur Darstellung des sechsten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
7 ist eine Ansicht zur Darstellung des siebten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
8A und 8B sind Darstellungen des achten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
9A und 9B sind Darstellungen des neunten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
10A und 10B sind Darstellungen des zehnten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
11 ist eine Ansicht zur Darstellung des elften Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
12 ist eine Ansicht zur Darstellung des zwölften Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
13 ist eine Ansicht zur Darstellung des dreizehnten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
14 ist eine Ansicht zur Darstellung des vierzehnten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug; und
15 ist eine erklärende Ansicht zur Darstellung eines Zustands während des Lenkens, der durch ein Fahrzeug mit einer der Lenkeinrichtungen der 1A bis 14 erreichbar ist.
Detaillierte Erfindungsbeschreibung
Die folgende Beschreibung erläutert die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die einige Ausführungsbeispiele derselben zeigen. 1A ist eine perspektivische Ansicht von außen zur Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. 1B ist eine geschnittene Seitenansicht der Lenkeinrichtung.
Die in diesen Figuren dargestellte Lenkeinrichtung 1 umfasst eine Stützwelle 10, die von einem Teil der Karosserie, beispielsweise der Vorderseite eines Armaturenbretts D, in Richtung eines (in den Figuren nicht dargestellten Fahrers) absteht, welcher auf dem Fahrersitz in der Fahrgastzelle sitzt, und eine rechteckige plattenförmige Betätigungsplatte (Betätigungselement) 11, die an einem Ende der Stützwelle 10 abgestützt ist. Wie in 1B dargestellt, durchdringt ein Stützstift 12 einen Endbereich der Stützwelle 10 von oben nach unten, derart, dass er die Stützwelle 10 ungefähr rechtwinklig kreuzt. Ein Stützbügel 13 ist ungefähr im Mittelbereich einer Seite der Betätigungsplatte 11 vorgesehen. Die Abstützung der Betätigungsplatte 11 am Ende der Stützwelle 10 wird durch das drehbare Stützen des Stützbügels 13 an dem Stützstift 12 erreicht, wobei die Längserstreckung der Betätigungsplatte 11 nach links und rechts gerichtet ist.
Die derart abgestützte Betätigungsplatte 11 kann frei um die Achse des Stützstifts 12 schwenken. Ein Fahrer, dessen Sitz der Betätigungsplatte 11 zugewandt ist und der den rechten und den linken Randbereich der Betätigungsplatte 11 ergreift, kann durch Drücken und Ziehen der ergriffenen Bereiche ein Schwenken nach rechts und links ausführen. 1A zeigt in strichpunktierten Linien einen Zustand, in den die Betätigungsplatte 11 durch Drücken der rechten Seite verschwenkt wurde.
Wie in 1B dargestellt, sind ein Lenkwinkelsensor 14 und eine Kraftaufbringeinrichtung 15 an einem Stützbereich einer derartigen Betätigungsplatte 11 angebracht. Die genannten Druck- und Zugbewegungen verschwenken die Betätigungsplatte 11, wobei dem Stützbereich durch die Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 Widerstand entgegengesetzt wird. Der Lenkwinkelsensor 14 erkennt den Schwenkwinkel sowie die Schwenkrichtung.
Der Lenkwinkelsensor 14 ist beispielsweise derart ausgebildet, dass ein Drehwinkeldetektor, beispielsweise eines Drehgebers, an dem Stützbereich der Betätigungsplatte 11 angebracht ist, so dass er eine relative Winkelverschiebung zwischen dem Stützstift 12 und dem Stützbügel 13 erkennt. Die Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 besteht beispielsweise aus einem Motor, der derart angebracht ist, dass er eine Drehkraft auf den Stützbereich der Betätigungsplatte 11 aufbringt, und einer Neutralisierungsfeder zum Aufbringen einer Federkraft auf den Stützbereich, um die Betätigungsplatte 11 in eine neutrale Stellung vorzuspannen. Bei der neutralen Stellung handelt es sich hier um eine Position, in der die Betätigungsplatte 11 die Stützwelle 10 ungefähr rechtwinklig kreuzt und in keine Richtung verschwenkt ist, wie durch die durchgezogenen Linien in 1A dargestellt. Ein Fahrer, der die Betätigungsplatte 11 aus der neutralen Stellung heraus verschwenkt, spürt die Drehkraft des Motors und die Federkraft der Neutralisierungsfeder als Reaktionskraft gegen das Lenken.
Ein in den Figuren nicht dargestellter Lenkmechanismus, der mechanisch von der Lenkeinrichtung 1 angeordnet ist, erkennt die Betätigungsrichtung des in der Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 vorhandenen Motors und eine von der Straßenoberfläche entsprechend der Betätigung aufgebrachte Reaktionskraft. Der Motor wird steuerbar auf der Basis der Erkennungsergebnisse angetrieben. Die Schwenkrichtung und der Schwenkwinkel der Betätigungsplatte 11, welche von dem Lenkwinkelsensor 14 erkannt wurden, werden als die Richtung und der Betrag der zum Lenken erfolgten Betätigung der Betätigungseinrichtung 1 gehandhabt und werden zum Steuern der Betätigung einer in dem Lenkmechanismus vorgesehenen Lenkbetätigungseinrichtung verwendet, welche in den Figuren nicht dargestellt ist. Die Steuerung kann durch Steuervorgänge erfolgen, wie in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-218000 der Anmelderin als Steuervorgänge für eine Lenkvorrichtung vom separaten Typ mit lenkradförmiger Lenkeinrichtung beschrieben.
Bei einem Fahrzeug mit einer wie zuvor beschrieben aufgebauten Lenkeinrichtung 1 kann ein auf dem Fahrersitz befindlicher Fahrer das Fahrzeug lenken, indem er beide Ränder der im vorderen Bereich angeordneten Betätigungsplatte 11 greift und die Betätigungsplatte 11 nach links und rechts verschwenkt. Im Vergleich mit dem Drehen eines allgemein als Lenkeinrichtung verwendeten Lenkrads ist das Schwenken einer derartigen Betätigungsplatte 11 einfach und erfordert einen geringen Betätigungsbetrag, weshalb die Lenklast und die Ermüdung bei langen Fahrten verringert werden können. Ferner kann eine derartige Lenkvorrichtung körperbehinderten Personen die Möglichkeit des Fahrens eröffnen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorangehenden Erklärungen zwar einen Fall beschreiben, bei dem die in den 1A und 1B dargestellte Lenkeinrichtung 1 allein vorgesehen ist, jedoch kann die Lenkeinrichtung 1 auch zum Unterstützen der lenkradförmigen Lenkeinrichtung vorgesehen sein und beispielsweise nur zum Lenken mit einem sehr kleinen Winkel während des Fahrens auf offener Straße oder dergleichen dienen.
2A ist eine perspektivische Außenansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. 2B ist eine geschnittene Seitenansicht der Lenkeinrichtung. Die Lenkeinrichtung 1 weist, ähnlich der Lenkeinrichtung 1 der 1A und 1B, eine Stützwelle 10 auf, die von der Vorderseite eines Armaturenbretts D absteht, und eine Betätigungsplatte 11 auf, die an einem Ende der Stützwelle 10 ungefähr im Mittelbereich abgestützt ist, um nach rechts und links verschwenkbar zu sein. Das Lenken mit der Lenkeinrichtung 1 erfolgt durch das von einem Lenkwinkelsensor 14 vorgenommene Erkennen der Schwenkrichtung und des Schwenkwinkels der Betätigungsplatte 11 unter von der Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 aufgebrachter Reaktionskraft und durch Bewegen der an dem Lenkmechanismus angebrachten Lenkbetätigungseinrichtung auf der Basis des Erkennungsergebnisses. Da die Stützstruktur der Betätigungsplatte 11 und die Strukturen sowie der Betrieb des Lenkwinkelsensors 14 und der Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 gleich denjenigen des in den 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiels sind, entfällt hier eine detaillierte Beschreibung.
Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels ist, dass die Stützwelle 10 aus einer hohlen unteren Welle 10a und einer oberen Welle 10b zum Stützen der Betätigungsplatte 11 besteht, welche teleskopierbar miteinander verbunden sind, so dass ein die Betätigungsplatte 11 ergreifender Fahrer die Betätigungsplatte 11 nach links und rechts verschwenken kann und die Betätigungsplatte 11 in axialer Richtung der Stützwelle 10 durch eine Teleskopbewegung der unteren Welle 10a und der oberen Welle 10b schieben und ziehen kann. Der Betrag jeder Betätigung wird durch einen Verschiebungssensor 16 erkannt, der zwischen der unteren Welle 10a und der oberen Welle 10b angeordnet ist, wie in 2B schematisch dargestellt. 2A zeigt in doppelt strichpunktierten Linien den Zustand, in dem die Betätigungsplatte 11 herausgezogen ist, in durchgezogenen Linien den Zustand, in dem die Betätigungsplatte 11 herausgezogen ist, und in einfach strichpunktierten Linien den Zustand, in dem die Betätigungsplatte 11 in der eingeschobenen Position durch Druck auf die rechte Seite verschwenkt ist.
Das Erkennungsergebnis des Verschiebungssensors 16 kann beispielsweise zum Steuern der Entsprechung zwischen dem Schwenkbetrag der Betätigungsplatte 11 und dem Bewegungsbetrag der Lenkbetätigungseinrichtung, dem sogenannten Lenküberstragungsverhältnis, verwendet werden. In diesem Fall kann eine große Vielzahl von Lenkarten vorgesehen werden, einschließlich eines Beispiels, bei dem ein weitreichendes Lenken durch eine Kombination des Einschiebens und des Verschwenkens der Betätigungsplatte 11 erfolgt, während ein engeres Lenken durch eine Kombination von Herausziehen und Schwenken erreicht wird.
Ferner können die Erkennungsergebnisse des Verschiebungssensors 16 beispielsweise zum Steuern des Anstiegs und der Verringerung der Fahrgeschwindigkeit verwendet werden, indem das Einschieben als Beschleunigungsvorgang und das Herausziehen als Bremsvorgang verwendet wird. In diesem Fall kann nahezu das gesamte Betätigungsspektrum für das Fahren eines Fahrzeugs durch die Kombination von Schwenkbetätigungen und Einschub- und Ausziehbetätigungen der Schwenkplatte 11 zur Verfügung gestellt werden.
3A ist eine perspektivische Außenansicht des dritten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. 3B ist eine geschnittene Seitenansicht der Lenkeinrichtung. Die Lenkeinrichtung 1 weist, ähnlich der Lenkeinrichtung 1 der 1A und 1B, eine Stützwelle 10 auf, die von der Vorderseite eines Armaturenbretts D absteht, und eine Betätigungsplatte 11 auf, die an einem Ende der Stützwelle 10 ungefähr im Mittelbereich abgestützt ist, um nach rechts und links verschwenkbar zu sein. Das Lenken mit der Lenkeinrichtung 1 erfolgt durch das von einem Lenkwinkelsensor 14 vorgenommene Erkennen der Schwenkrichtung und des Schwenkwinkels der Betätigungsplatte 11 unter von der Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 aufgebrachter Reaktionskraft und durch Bewegen der an dem Lenkmechanismus angebrachten Lenkbetätigungseinrichtung auf der Basis des Erkennungsergebnisses. Da die Stützstruktur der Betätigungsplatte 11 am Ende der Stützwelle 10 und die Strukturen sowie der Betrieb des Lenkwinkelsensors 14 und der Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 gleich denjenigen des in den 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiels sind, entfällt hier eine detaillierte Beschreibung.
Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels liegt darin, dass die Stützwelle 10 frei auf einer Achse derselben drehbar gestützt ist, so dass ein die Betätigungsplatte 11 greifender Fahrer zusätzlich zum Verschwenken der Betätigungsplatte 11 nach links und rechts, die Betätigungsplatte 11 mit der Stützwelle 10 drehen kann. 3A zeigt in doppelt strichpunktierten Linien den Zustand, in dem die Betätigungsplatte 11 durch Druck auf die rechte Seite verschwenkt ist, während 3B in doppelt strichpunktierten Linien einen Zustand zeigt, in dem die Betätigungsplatte 11 gedreht wurde.
Ein am Mittelbereich der Stützwelle 10 angebrachter Drehwinkelsensor 17 erkennt den Betrag einer derartigen Drehbewegung der Betätigungsplatte 11 sowie die Drehrichtung. Das Erkennungsergebnis kann zum Steuern der Betä tigung der Lenkbetätigungseinrichtung dienen, ähnlich dem Erkennungsergebnis des Lenkwinkelsensors 14, so dass ein weites Lenken durch ein Drehen und ein enges Lenken durch ein Schwenken erfolgt. Ähnlich dem zweiten Ausführungsbeispiel kann das Erkennungsergebnis des Drehwinkelsensors 17 ferner zum Steuern der Entsprechung zwischen dem Schwenkbetrag der Betätigungsplatte 11 und dem Bewegungsbetrag der Lenkbetätigungseinrichtung, dem sogenannten Lenküberstragungsverhältnis, verwendet werden, so dass ein weites Lenken durch eine Kombination einer Schwenk- und einer Drehbetätigung in der gleichen Richtung erfolgt, während ein enges Lenken nur durch Schwenken erfolgt. Auf diese Weise können zahlreiche verschiedene Lenkarten bereitgestellt werden.
4A ist eine perspektivische Außenansicht des vierten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. 4B ist eine geschnittene Seitenansicht entlang der Linie B-B in 4A.
Die in diesen Figuren gezeigte Lenkeinrichtung 1 umfasst eine Stützwelle 10, die im wesentlichen vertikal auf der Oberfläche einer Armlehne A an der Innenseite einer in den Figuren nicht dargestellten Seitentür vorgesehen ist, und eine rechteckige plattenförmige Betätigungsplatte (Betätigungselement) 11, die an einem Ende der Stützwelle 10 abgestützt ist. Wie in 4B dargestellt, durchsetzt ein Stützstift 12 einen Endbereich der Stützwelle 10 nach vorn und hinten, so dass er die Stützwelle 10 ungefähr im rechten Winkel kreuzt. Ein Stützbügel 13 ist ungefähr im Mittelbereich einer Seite der Betätigungsplatte 11 vorgesehen. Die Abstützung der Betätigungsplatte 11 am Ende der Stützwelle 10 wird durch drehbares Stützen des Stützbügels 13 an dem Stützstift 12 erreicht. Die derart gestützte Betätigungsplatte 11 kann um die Achse des Stützstifts 12 nach rechts und links verschwenkt werden, wie durch Pfeile in der 4A dargestellt.
Wie in 4B dargestellt, sind ein Lenkwinkelsensor 14 und eine Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 an einem Stützbereich Betätigungsplatte 11 ange bracht. Die vorgenannten Schwenkbewegungen der Betätigungsplatte 11 erfolgen unter Widerstand, der von der Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 auf den Stützbereich aufgebracht wird. Der Lenkwinkelsensor 14 erkennt den Schwenkwinkel sowie die Schwenkrichtung. Die Strukturen sowie der Betrieb des Lenkwinkelsensors 14 und der Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 sind gleich denjenigen des in den 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiels, so dass hier eine detaillierte Beschreibung entfällt. Es sei darauf hingewiesen, dass die 4A nur die Position der Stützwelle 10 an der Rückseite der Betätigungsplatte 11 darstellt und der Stützstift 12, der Stützbügel 13, der Lenkwinkelsensor 14 und die Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 in dieser Figur nicht gezeigt sind.
In einem Fahrzeug, das mit einer derart aufgebauten Lenkeinrichtung 1 versehen ist, kann ein auf dem Fahrersitz befindlicher Fahrer einen gewünschten Lenkvorgang durchführen, indem er die Betätigungsplatte 11 nach links oder rechts verschwenkt, wobei sein Arm auf der Armlehne A und die Handfläche auf der Oberseite der Betätigungsplatte 11 liegt. Da eine derartige Schwenkbetätigung der Betätigungsplatte 11 einfach ist und einen im Vergleich mit einer Drehbetätigung einer allgemein verwendeten lenkradförmigen Lenkeinrichtung geringen Betätigungsbetrag erfordert, können die Lenklast und die Ermüdung beim Fahren reduziert werden. Ferner kann eine derartige Lenkvorrichtung körperbehinderten Fahrern die Möglichkeit bieten, zu fahren. Des weiteren kann bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem der auf dem Fahrersitz befindliche Fahrer das Fahrzeug in einer bequemen Position lenken kann, in der sein Arm wie erwähnt auf der Armlehne A ruht, die Ermüdung beim Fahren weiter verringert werden.
5 ist eine Ansicht des fünften Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Die in der Figur gezeigte Lenkeinrichtung 1 weist eine Stützwelle 10, die unter den Füßen des Fahrers angeordnet ist und ungefähr vertikal vom Boden F der Fahrgastzelle absteht, und eine Betätigungsplatte 11 auf, die an einem Ende der Stützwelle 10 im Mittelbereich abgestützt ist, so dass sie nach rechts und links ver schwenkbar ist. Die Lenkeinrichtung 1 ermöglicht das Lenken durch Bewegen einer an dem Lenkmechanismus angebrachten Lenkbetätigungseinrichtung auf der Basis von Ergebnissen der Erkennung der Schwenkrichtung und des Schwenkwinkels der Betätigungsplatte 11. Da die Stützstruktur der Betätigungsplatte 11 und die Strukturen sowie der Betrieb des Lenkwinkelsensors 14 und der Reaktionskraftaufbringeinrichtung 15 zum Aufbringen einer Reaktionskraft auf die Betätigungsplatte 11 gleich denjenigen des in den 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiels sind, entfällt hier eine detaillierte Beschreibung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem die Betätigungsplatte 11 auf dem Boden F der Fahrgastzelle unter den Füßen eines Fahrers angeordnet ist, kann ein auf einem Sitz S sitzender Fahrer 6 seine Füße auf den linken und den rechten Endbereich der Betätigungsplatte 11 setzen und die Betätigungsplatte 11 verschwenken, indem er wie in der Figur gezeigt durch Treten auf die Platte Druck auf diese aufbringt, um so durch das Verschwenken das gewünschte Lenken in die jeweilige Richtung zu erreichen. Da eine derartige Schwenkbetätigung der Betätigungsplatte 11 einfach ist und einen im Vergleich mit einer Drehbetätigung einer allgemein verwendeten lenkradförmigen Lenkeinrichtung geringen Betätigungsbetrag erfordert, können die Lenklast und die Ermüdung beim Fahren reduziert werden.
6 ist eine Ansicht des sechsten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. 7 ist eine Ansicht des siebten Ausführungsbeispiels derselben.
Die in 6 dargestellte Lenkeinrichtung 1 weist eine großformatige Betätigungsplatte 11, die an einem Ende auf dem Boden F der Fahrgastzelle stehenden Stützwelle 10 abgestützt ist, und einen daran angebrachten Sitz S für den Fahrer auf, wobei die Betätigungsplatte 11 als Stützbasis dient. Der auf dem Sitz S sitzende Fahrer führt die gewünschte Lenkung in die jeweilige Richtung aus, indem er die Betätigungsplatte durch Gewichtsverlagerung nach links oder rechts verschwenkt. Bei einem derartigen Aufbau kann der Fahrer das Fahrzeug mit dem gleichen Gefühl lenken, wie er es beim Lenken eines Zweirads hätte, wobei die Lenklast und die Ermüdung beim Fahren verringert werden können.
Neutralisierfedern 18 sind zwischen der rechten Seite der Betätigungsplatte 11 und dem Boden F und zwischen der linken Seite der Betätigungsplatte 11 und dem Boden F vorgesehen. Die Betätigungsplatte 11 ist derart aufgebaut, dass sie gegen die von den Neutralisierfedern 18 aufgebrachte Federkraft nach rechts und links verschwenkbar ist. Da der Aufbau und die Betätigung anderer Teile, beispielsweise des Stützbereichs der Betätigungsplatte 11 und der Lenkwinkelsensor 14 zum Erkennen des Schwenkwinkels der Betätigungsplatte 11, gleich denjenigen des in den 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiels sind, entfällt hier eine detaillierte Beschreibung.
Ähnlich der in den 4A und 4B dargestellten Lenkeinrichtung 1 ist die in 7 dargestellte Lenkeinrichtung 1 derart aufgebaut, dass die Betätigungsplatte 11 an einem Ende einer (in der Figur nicht dargestellten) Stützwelle abgestützt ist, welche von der Oberseite einer Armlehne A aufragt, wobei ein Modell 19 eines Fahrzeugs an der Oberseite der Betätigungsplatte 11 angebracht ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, teilweise zur Freude, das Lenken in jeweilige Richtungen durch Ergreifen des Fahrzeugmodells 19 und Verschwenken der Betätigungsplatte 11 nach links oder rechts erfolgen, so dass die Lenklast und die Ermüdung beim Fahren verringert werden können. Es sei darauf hingewiesen, dass die Figur eine perspektivische Darstellung der Struktur von der Vorderseite des Fahrzeugs zeigt, d.h. in zu 4A entgegengesetzter Richtung.
Bei den in den 5 bis 7 dargestellten Strukturen kann die Betätigungsplatte 11 ebenfalls derart gestützt sein, dass sie nach links und rechts schwenkbar, aber auch nach hinten oder vorn verschwenkbar oder auf der Stützwelle drehbar ist. In diesem Fall können zahlreiche Formen des Lenkens bereitgestellt werden, wobei Kombinationen eines Schwenkens nach hinten oder vorn und eines Schwenkens nach rechts oder links oder eine Kombination von Schwenken und Drehen verwendet werden.
8A ist eine perspektivische Außenansicht des achten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. 8B ist eine geschnittene Seitenansicht der Lenkeinrichtung. Die in diesen Figuren dargestellte Lenkeinrichtung 2 ist an einem Teil des Armaturenbretts D durch einen in der Fahrgastzelle sitzenden Fahrer verschiebbar angeordnet. Wie in 8B gezeigt, umfasst die Lenkeinrichtung 2 ein lineares stangenförmiges Führungselement 20, dessen Längserstreckung von links nach rechts verläuft, einen Schieber 21, der auf dem Führungselement 20 in Längsrichtung frei verschiebbar gehalten ist, und einen Betätigungshebel (Betätigungselement) 22, das in Richtung des Fahrers vorsteht, wobei dessen Basis an dem Schieber 21 abgestützt ist. Ein Griff 23 ist an einem Ende des Betätigungshebels 22 vorgesehen.
Wie in 8B dargestellt, ist der Schieber 21 in Richtung auf einen Mittelbereich des Führungsteils 20 durch zwei Neutralisierfedern vorgespannt, die in federndem Kontakt mit beiden Seiten des Schiebers 21 stehen, so dass dieser in eine Neutralstellung verbracht wird, in der sich die Federkräfte der Neutralisierfedern 24 ausgleichen, d.h. in eine Längsmittenposition des Führungsteils 20. Der derart aufgebaute Betätigungshebel 22 kann in Längsrichtung des Führungsteils 20, d.h. nach rechts und links für das Fahrzeug, entgegen der von den Neutralisierfedern 24 beim Gleiten des Schiebers 21 aufgebrachten Gegenkraft verschoben werden. 8A zeigt in doppelt strichpunktierten Linien den nach links verschobenen Betätigungshebel 22.
Wie in der Figur schematisch dargestellt, erkennt ein als lineares Potentiometer ausgebildeter Verschiebungssensor 25 die Verschiebungsposition des Betätigungshebels 22, der wie beschrieben verschoben werden kann, sowie die Verschiebungsrichtung. Die erkannte Position wird als die Richtung und der Betrag der Betätigung der Lenkeinrichtung 2 zum Lenken behandelt und zum Steuern der Betätigung einer in der Figur nicht dargestellten Lenkbetätigungs einrichtung verwendet. Die Steuerung kann durch Steuervorgänge erfolgen, wie in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-218000 der Anmelderin als Steuervorgänge für eine Lenkvorrichtung vom separaten Typ mit lenkradförmiger Lenkeinrichtung beschrieben.
Bei einem Fahrzeug, das mit einer derart aufgebauten Lenkeinrichtung 2 versehen ist, kann ein auf dem Fahrersitz sitzender Fahrer das Fahrzeug lenken, indem er den Griff 23 an einem Ende des im vorderen Bereich angeordneten Betätigungshebels 22 greift und den Betätigungshebel 22 nach links oder rechts verschiebt. Da eine derartige Verschiebung des Betätigungshebels 22 einfach ist und einen im Vergleich mit einer Drehbetätigung einer allgemein verwendeten lenkradförmigen Lenkeinrichtung geringen Betätigungsbetrag erfordert, können die Lenklast und die Ermüdung beim Fahren reduziert werden. Ferner kann eine derartige Lenkvorrichtung körperbehinderten Fahrern die Möglichkeit bieten, zu fahren.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorangehenden Erklärungen zwar einen Fall beschreiben, bei dem die in den 8A und 8B dargestellte Lenkeinrichtung 2 allein vorgesehen ist, jedoch kann die Lenkeinrichtung 2 auch zum Unterstützen der lenkradförmigen Lenkeinrichtung auf einem Polsterbereich des in den Figuren nicht dargestellten Lenkrads vorgesehen sein und beispielsweise nur zum Lenken mit einem sehr kleinen Winkel während des Fahrens auf offener Straße oder dergleichen dienen.
Die Position der Lenkeinrichtung 2 ist nicht auf das in den 8A und 8B dargestellte Armaturenbrett D beschränkt, und die Lenkeinrichtung 2 kann an einer geeigneten Position angeordnet sein, beispielsweise die Oberseite einer ein den 4A und 5B dargestellten Armlehne A, solange der Fahrer die Lenkeinrichtung 2 betätigen kann.
9A ist eine perspektivische Außenansicht des neunten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug und 9B ist eine geschnittene Seitenansicht der Lenkeinrichtung.
10A ist eine perspektivische Außenansicht des zehnten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug und 10B ist eine geschnittene Seitenansicht der Lenkeinrichtung. Die in diesen Figuren dargestellte Lenkeinrichtung 2 umfasst, ähnlich wie die in den 8A und 8B dargestellte Lenkeinrichtung 2, ein sich in einem Teil des Armaturenbretts D nach links und rechts erstreckendes lineares stangenförmiges Führungsteil 20, einen frei in Längsrichtung verschiebbar auf dem Führungsteil gehaltenen Schieber 21 und einen Betätigungshebel (Betätigungselement) 22, dessen Basis an dem Schieber 21 abgestützt ist. Da der Stützaufbau des Schiebers 21 an dem Führungsteil 20, der Aufbau und die Betätigung der Neutralisierfedern 24, des Verschiebungssensors 25 und der Inhalt der Lenksteueroperationen basierend auf der von dem Verschiebungssensor 25 erkannten Position gleich dem achten Ausführungsbeispiel der 8A und 8B sind, entfällt hier eine detaillierte Beschreibung.
Das Merkmal dieser Ausführungsbeispiele liegt in der Stützstruktur des Führungsteils 20 an dem Schieber 21. Der in den 9A und 9B dargestellte Betätigungshebel 22 ist in einen Gleitbügel 27 eingesetzt und dort gestützt, der an dem Schieber 21 vorgesehen ist, so dass er in bezug auf den Gleitbügel 27 durch axiales Ziehen und Schieben in einer Teleskopbewegung aus dem Schieber 21 heraus und in diesen hinein bewegbar ist. Eine derartige Teleskopbewegung kann zwischen einer in 9A in durchgezogenen Linien dargestellten Position und einer in strichpunktierten Linien in der Figur dargestellten Position erfolgen. Der Betätigungsbetrag wird durch einen (in der Figur nicht dargestellten) Teleskopbewegungssensor erkannt, der zwischen dem Betätigungshebel 22 und dem Schieber 21 angeordnet ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der den Griff 23 ergreifende Fahrer eine Verschiebung des Betätigungshebels 22 entlang dem Führungsteil 20 sowie eine Teleskopbetätigung des Betätigungshebels 22 an jeweiligen Verschiebungspositionen durchführen. Das Ergebnis der Erkennung des Betrags der von dem Teleskopbewegungssensor erkannten Teleskopbewegung des Betätigungshebels 22 kann beispielsweise zum Steuern der Entsprechung zwischen dem Verschiebungsbetrag des Betätigungshebels 22 und dem Bewegungsbetrag der Lenkbetätigungseinrichtung, des sogenannten Lenkübertragungsverhältnisses, verwendet werden. In diesem Fall kann eine Vielzahl verschiedener Lenkformen bereitgestellt werden, einschließlich eines Beispiels, bei dem ein weites Lenken durch eine Kombination von Einschieben und Verschieben des Betätigungshebels 22 durchgeführt wird, während ein enges Lenken durch eine Kombination von Herausziehen und Verschieben erreicht wird.
Ferner kann das Erkennungsergebnis der von dem Teleskopbewegungssensor erkannten Teleskopbewegung beispielsweise zum Steuern der Erhöhung oder Verringerung der Fahrgeschwindigkeit verwendet werden, indem das Einschieben als Beschleunigung und das Herausziehen als Bremsen dient. In diesem Fall kann nahezu die gesamte Bandbreite der zum Fahren eines Fahrzeugs erforderlichen Operationen durch die Kombination von Verschiebungsbewegungen und Teleskopbewegungen des Betätigungshebels 22 bereitgestellt werden.
Der in den 10A und 10B dargestellte Betätigungshebel 22 ist an der Oberseite des Schiebers 21 derart abgestützt, dass er frei um eine Drehachse 26 schwenkbar ist, und er ist an dem Schieber 21 derart angebracht, dass er nach oben und unten verschwenkbar ist. Der Schwenkbetrag wird von einem (in den Figuren nicht dargestellten) Schwenkwinkelsensor erkannt, der am Stützbereich des Betätigungshebels 22 vorgesehen ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der den Griff 23 ergreifende Fahrer eine Verschiebung des Betätigungshebels 22 entlang dem Führungsteil 20 sowie ein auf- und abwärts gerichtetes Verschwenken des Betätigungshebels 22 an jeweiligen Verschiebungspositionen durchführen. Das Ergebnis der Erkennung des Schwenkwinkels der von dem Schwenkwinkelsensor erkannten auf- und abwärts gerichteten Schwenkbewegung des Betätigungshebels 22 kann beispielsweise zum Steuern der Entsprechung zwischen dem Verschiebungsbetrag des Betätigungshebels 22 und dem Bewegungsbetrag der Lenkbetätigungseinrichtung, des sogenannten Lenkübertragungsverhältnisses, verwendet werden. In diesem Fall kann eine Vielzahl verschiedener Lenkformen be reitgestellt werden, einschließlich eines Beispiels, bei dem ein weites Lenken durch eine Kombination von Aufwärtsschwenken und Verschieben des Betätigungshebels 22 nach rechts oder links durchgeführt wird, während ein enges Lenken durch eine Kombination von Abwärtsschwenken und Verschieben nach rechts oder links erreicht wird.
Ferner kann das Erkennungsergebnis der von dem Schwenkwinkelsensor erkannten Auf- und Abwärtsschwenkbewegung beispielsweise zum Steuern der Erhöhung oder Verringerung der Fahrgeschwindigkeit verwendet werden, indem das Aufwärtsschwenken als Beschleunigung und das Abwärtsschwenken als Bremsen dient. In diesem Fall kann nahezu die gesamte Bandbreite der zum Fahren eines Fahrzeugs erforderlichen Operationen durch die Kombination von Verschiebungsbewegungen und Auf- und Abwärtsschwenkbewegungen des Betätigungshebels 22 bereitgestellt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Schwenkrichtungen des Betätigungshebels 22 nicht auf die in den Figuren dargestellte Auf- bzw. Abwärtsrichtung beschränkt sind, sondern andere Richtungen, beispielsweise links und rechts, sein können.
11 ist eine Ansicht des elften Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Wie in der Figur dargestellt, umfasst die Lenkeinrichtung 3 ein Lenkrad 30 und einen linken Griff 31, sowie einen rechten Griff 32, die jeweils an einem linken und einem rechten Teil eines Ringbereichs des Lenkrads 30 vorgesehen sind.
Das Lenkrad 30 ist eine bekannte Lenkeinrichtung, die an einem Ende einer in der Figur nicht dargestellten Säulenwelle angebracht ist und auf der Achse der Säulenwelle gedreht wird. Der Betätigungsbetrag desselben wird von einem an der Säulenwelle angebrachten Drehwinkeldetektor erkannt. Das Erkennungsergebnis dient der Steuerung der Betätigung einer in der Figur nicht dargestellten Lenkbetätigungseinrichtung, die in einem Lenkmechanismus angebracht ist. Die Steuerung kann nach Steuervorgängen erfolgen, wie sie in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-218000 der Anmelderin offenbart sind.
Der linke Griff 31 und der rechte Griff 32, die an einem derartigen Lenkrad 30 angebracht sind, sind so aufgebaut, dass sie von einem sie ergreifenden Fahrer gedreht werden können. Der Drehbetrag wird separat von (in der Figur nicht dargestellten) Sensoren erkannt, die jeweils in inneren Bereichen derselben angeordnet sind. Jedes Erkennungsergebnis wird zu einem Drehbetätigungsbetrag des Lenkrads 30 in der selben Richtung als ein Signal addiert, das den Korrekturlenkbetrag in dieser Richtung angibt und zum Steuern der Betätigung einer Lenkbetätigungseinrichtung dient.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Fahrer durch Drehen des Lenkrads nach rechts und links lenken und durch Drehen des linken Griffs 31 und des rechten Griffs 32 in diesem Zustand korrigierend lenken. Infolgedessen kann ein Lenken mit hoher Genauigkeit leicht erreicht werden. Da ein Lenken in einem kleinen Winkel nach rechts oder links durch bloßes Drehen des linken Griffs 31 oder des rechten Griffs 32 erfolgen kann, können die Lenklast und die Ermüdung durch das Fahren verringert werden.
12 ist eine Ansicht des elften Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Wie in der Figur dargestellt, umfasst die Lenkeinrichtung 3 eine stabförmige Lenkstange 34, die an einem Ende der Säulenwelle 33 derart angebracht ist, dass sie diese rechwinklig kreuzt, und einen linken Griff sowie einen rechten Griff 32, die gleich denen des Ausführungsbeispiels von 11 sind und an dem linken bzw. rechten Ende der Lenkstange 34 angebracht sind.
Die Lenkstange 34 ist ein Ersatz für das Lenkrad des Ausführungsbeispiels von 11 und ist auf der Achse der Säulenwelle 33 in einem vorbestimmten Winkelbereich drehbar. Der Drehbetrag wird von einem An der Säulenwelle 33 angebrachten Drehwinkeldetektor 35 erkannt. Der linke Griff 31 und der rechte Griff 32 an den Enden der Lenkstange 34 sind derart aufgebaut, dass sie von einem sie ergreifenden Fahrer gedreht werden können. Der Drehbetrag wird separat von Sensoren erkannt, die jeweils in inneren Bereichen des linken Griffs 31 und des rechten Griffs 32 angeordnet sind. Jedes Erkennungsergebnis wird beispielsweise zu einem Drehbetätigungsbetrag der Lenkstange 34 in der selben Richtung als ein Signal addiert, das den Korrekturlenkbetrag in dieser Richtung angibt, und das Additionsergebnis wird zum Steuern der Betätigung einer in der Figur nicht dargestellten einer in dem Lenkmechanismus angeordneten Lenkbetätigungseinrichtung verwendet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel greift der Fahrer den linken Griff 31 und den rechten Griff 32 an den Enden der Lenkstange 34 und dreht die Lenkstange 34 nach rechts und links durch Drücken und Ziehen der entsprechenden Seiten, um entsprechend dieser Betätigungen zu lenken. Der Fahrer führt ferner eine Drehbetätigung des linken Griffs 31 oder des rechten Griffs 32 in diesem Zustand durch, um ein korrigierendes Lenken mit einem kleinen Winkel durchzuführen. Infolgedessen kann ein Lenken mit hoher Genauigkeit leicht erreicht werden. Da ein Lenken in einem kleinen Winkel nach rechts oder links durch bloßes Drehen des linken Griffs 31 oder des rechten Griffs 32 erfolgen kann, können die Lenklast und die Ermüdung durch das Fahren verringert werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Lenkrad 30 oder die Lenkstange 34 in diesen Ausführungsbeispielen drehfest fixiert sein kann, so dass das Lenken nur durch ein Drehen des linken Griffs 31 oder des rechten Griffs 32 erfolgt. Es ist ebenfalls möglich, Drucksensoren 36 und 37 an dem linken Griff 31 und dem rechten Griff 32 anzubringen, die auf die Griffe 31 und 32 aufgebrachte Griffkraft zu erkennen und das Lenken nach links oder rechts basierend auf dem Erkennungsergebnis auszuführen.
Bei dem vorgenannten Aufbau zum Erkennen der auf den linken Griff 31 und den rechten Griff 32 aufgebrachten Griffkraft können der linke Griff 31 und der rechte Griff 32 separat von dem Lenkrad 30 oder der Lenkstange 34 vorgesehen sein, so dass der Fahrer das Fahrzeug durch Greifen und Betätigen des an einer geeigneten Position in der Fahrgastzelle angebrachten Betätigungselements lenken kann. Bei diesem Aufbau bestehen keine Einschränkungen hin sichtlich der Fahrposition des Fahrers und die Ermüdung durch langes Fahren kann weiter verringert werden.
13 ist eine Ansicht des dreizehnten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Wie in der Figur dargestellt, umfasst die Lenkeinrichtung 4 ein Lenkrad 40 und Drehrad 41, das an der Oberfläche des Speicherbereichs des Lenkrads 40 nahe dem Ringbereich angeordnet ist.
Das Lenkrad 40 ist eine bekannte Lenkeinrichtung, die an einem Ende einer in der Figur nicht dargestellten Säulenwelle angebracht und auf der Achse der Säulenwelle gedreht wird. Der Drehbetrag desselben wird von einem an der Säulenwelle angebrachten Drehwinkeldetektor erkannt. Das Erkennungsergebnis dient dem Steuern der Betätigung einer in der Figur nicht dargestellten Lenkbetätigungseinrichtung, die in einem Lenkmechanismus angeordnet ist. Der Steuervorgang ist in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-218000 der Anmelderin beschrieben.
Das an einem derartigen Lenkrad 40 angebrachte Drehrad 41 ist derart aufgebaut, dass es auf einer Mittelwelle 42 drehbar ist, die sich ungefähr in radialer Richtung des Lenkrads 40 erstreckt und in radialer Richtung der Mittelwelle 42 gedrückt werden kann. Die Richtung und der Betrag der Drehbetätigung und die Druckbetätigung werden von einer Sensoreinheit 43 erkannt, die auf einer Seite der Mittelwelle 42 angebracht ist. Die Drehrichtungen des Drehrads 41 sind jeweils der linken und der rechten Lenkrichtung zugeordnet. Das Erkennungsergebnis des Drehbetrags wird beispielsweise dem Drehbetätigungsbetrag des Lenkrads 40 in der gleichen Richtung als Signale hinzu addiert, welche den Korrekturbetätigungsbetrag zu der jeweiligen Seite hin angeben und zur Steuerung der Betätigung der Lenkbetätigungseinrichtung dienen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Fahrer das Lenken nach links und rechts durch Drehen des Lenkrads 40 und korrigierendes Lenken durch Drehen des Drehrades 41 in diesem Zustand durchführen. Infolgedessen kann ein Lenken mit hoher Genauigkeit leicht erreicht werden. Da ein Lenken in einem kleinen Winkel nach rechts oder links durch bloßes Drehen des Drehrads 41 erfolgen kann, können die Lenklast und die Ermüdung durch langes Fahren verringert werden.
Das von der Sensoreinheit 43 erkannte Drücken des Drehrads 41 dient als Signal, das die Zulässigkeit und das Lösen des Drehens des Drehrads 41 angibt. Anders ausgedrückt: das Lenken oder das korrigierende Lenken durch das Drehen des Drehrads 41 erfordert für die Zulässigkeit das Drücken desselben. Die Ergebnisse der Erkennung der Richtung und des Betrags des Drehens nach dem Drücken des Drehrads 41 dienen dem Lenken oder dem korrigierenden Lenken. Das derart ausgeführte Lenken wird durch ein nochmaliges Drücken aufgehoben. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass ein Lenken oder korrigierendes Lenken durch unbeabsichtigtes Betätigen des Drehrads 41 erfolgt.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Lenkrad 40 in diesem Ausführungsbeispiel drehfest fixiert sein kann, so dass das Lenken nur durch ein Drehen des Drehrads 41 erfolgt. In diesem Fall ist es ebenfalls möglich, das Drehrad 41 separat von dem Lenkrad 40 vorzusehen, so dass der Fahrer das Fahrzeug durch Drehen an einer geeigneten Position in der Fahrgastzelle lenken kann. Bei diesem Aufbau bestehen keine Einschränkungen hinsichtlich der Fahrposition des Fahrers und die Ermüdung durch langes Fahren kann weiter verringert werden. Ferner kann anstelle des Drehrads 41 ein Rad vorgesehen sein, das nicht durch Drücken betätigbar ist.
14 ist eine Ansicht des vierzehnten Ausführungsbeispiels der Lenkeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Wie in der Figur dargestellt, ist die Lenkeinrichtung 5 durch das Verbinden der Endbereiche eines Betätigungselements 53, das als bahnförmiges Teil mit vorbestimmter Länge ausgebildet ist, mit zwei vorstehenden Stangen 51 und 52 gebildet, die aus beiden Seiten eines Stützkastens 50 ragen, um so durch das zwischen den Stützstangen 51 und 52 befindliche Betätigungselement 53 einen U förmigen Betätigungsbereich zu bilden. Die Lenkeinrichtung 5 ist an einer geeigneten, in der Figur nicht dargestellten Stelle in einem Fahrzeug angeordnet, wobei sich die Stützstangen 51 und 52 nach links und rechts erstrecken.
Ein linker und ein rechter Kraftsensor 54 und 55 zum Erkennen von auf die Stützstangen 51 und 52 aufgebrachten Aktionskräften ist in dem Stützkasten 50 vorgesehen. Wenn an der linken Hälfte des U-förmigen Betätigungselements 53 gezogen wird, erkennt der Kraftsensor 54 eine auf die Stützstange 51 aufgebrachte Aktionskraft auf der gleichen Seite, während beim Ziehen an der rechten Hälfte des Betätigungselements 53 der Kraftsensor 55 eine auf die Stützstange 52 auf der gleichen Seite aufgebrachte Aktionskraft erkennt. Die Stärke der auf diese Weise erkannten Aktionskräfte dient als Betätigungsbetrag in die den jeweiligen Stützstangen 51 und 52 entsprechenden Richtungen und der Steuerung einer in der Figur nicht dargestellten Lenkbetätigungseinrichtung, die in einem Lenkmechanismus angeordnet ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sitzt der Fahrer der Vorderseite des Stützkastens 50 gegenüber, greift den Mittelbereich des U-förmigen Betätigungselements 53 von der linken und der rechten Seite her mit der linken und der rechten Hand und zieht entweder den linken oder den rechten Griffbereich, um in die dem Zug entsprechende Richtung zu lenken. Da das Lenken in die entsprechende Richtung quantitativ entsprechend der von den Kraftsensoren 54 und 55 erkannten Stärke der Betätigungskraft erfolgt, kann der Lenkbetrag auf der Basis der Stärke der Zugbetätigung des rechten oder linken Griffbereichs eingestellt werden.
Dieses Ausführungsbeispiel kann derart aufgebaut sein, dass das Fahrzeug gebremst wird, wenn der rechte und der linke Griffbereich gleichzeitig gezogen werden und die Kraftsensoren 54 und 55 ungefähr die gleichen Aktionskräfte erkennen. Ein derartiger Aufbau kann zum Steuern der Verringerung der Fahrgeschwindigkeit dienen. Ferner kann dieses Ausführungsbeispiel derart aufgebaut sein, dass das Fahrzeug beschleunigt wird, wenn die Kraftsensoren 54 und 55 eine periodische Kraftveränderung erkennen. Ein derartiger Aufbau kann auch zum Steuern des Anstiegs der Fahrgeschwindigkeit verwendet werden. Eine derartige periodische Kraftveränderung wird erzeugt, wenn eine "Pferdeantreibbewegung" (eine Schwenkbewegung mit den Zügeln des Pferdes zum Antreiben desselben) mit dem Betätigungselement 53 ausgeführt wird. Der Fahrer kann das Fahrzeug mit einer derartigen "Pferdeantreibbewegung" und einer Zugbewegung beschleunigen und abbremsen. Ferner können nahezu sämtliche Betätigungen zum Fahren eines Fahrzeugs durch eine Kombination dieser Betätigungen und das Lenken durch das Ziehen des Betätigungselements 53 nach rechts oder links bereitgestellt werden.
Die vorgenannte Betätigung des Betätigungselements 53 ist mit der Handhabung eines Pferdes identisch. Infolgedessen kann der Fahrer das Fahrzeug mit dem Gefühl des Reitens fahren und lenken, wobei die Lenklast und die Ermüdung beim Fahren verringert werden können.
15 ist eine erklärende Ansicht eines Lenkzustands, der mit einem Fahrzeug erreichbar ist, das mit der vorgenannten Lenkvorrichtung versehen ist. Wie in der Figur dargestellt, liegt der Fahrer 6 auf dem Rücken auf einem zurückgeklappten Sitz 5, wobei er eine Brille 7 trägt, welche ein vorbestimmtes Bild auf der Innenfläche der Linsen abbildet, so dass er die Lenkeinrichtung 8 haltend eine bestimmte Operation ausführt. Auf der Innenseite der Brille 7 wird ein Bild 70 angezeigt, das die Frontsicht aus dem Fahrzeug wiedergibt, Bilder 71 und 72, welche die Sicht nach hinten und die Sicht aus den Seiten des Fahrzeugs heraus zeigen, und ein Bild 73, welche Anzeigen darstellen, die zum Fahren eines Fahrzeugs erforderlich sind, beispielsweise Anzeigen für die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motordrehzahl. Bei diesem Aufbau kann das gewünschte Lenken durch Betätigen der Lenkeinrichtung 8 durch den die Bilder sehenden Fahrer 6 erfolgen.
Die in 15 dargestellte Lenkeinrichtung 8 ist separat von Strukturteilen in der Fahrgastzelle aufgebaut und kann so aufgebaut sein, dass an einem Betätigungskasten, welchen der Fahrer auf dem Rücken liegend, wie in 15 dargestellt, ergreifen kann, die Lenkeinrichtung 1 der 1A bis 7 mit der nach links oder rechts verschwenkbaren Betätigungsplatte 11, die Lenkeinrichtung 2 der 8A bis 10B mit dem nach rechts und links verschiebbaren Betätigungshebel 22, die Lenkeinrichtung 3 der 11 und 12 mit den zur Betätigung zu drehenden oder zu ergreifenden linken und rechten Griffen 31, 32, oder die Lenkeinrichtung 4 der 13 mit einem zu drehenden Rad, beispielsweise dem Drehrad 41 angebracht ist.
Wie zuvor im Detail anhand einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug beschrieben, die einen geringen Betätigungsbetrag erfordert und das Lenken eines Fahrzeugs durch leicht auszuführende Betätigungen eines Betätigungselements ermöglicht, können die Lenklast und die Ermüdung durch das Fahren verringert werden. Ferner kann eine derartige Lenkvorrichtung körperbehinderten Fahrern die Möglichkeit des Fahrens eröffnen. Wenn das Betätigungselement an einer geeigneten Position in der Fahrgastzelle angeordnet ist, kann der Fahrer des weiteren das Element in einer bequemen Position betätigen.

Claims

Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einer Lenkeinrichtung (1), welche mechanisch von dem Lenkmechanismus des Fahrzeugs getrennt ist und den Lenkmechanismus auf der Basis von Ergebnissen der Erkennung der Betätigungsrichtung und des Betätigungsbetrags der Lenkeinrichtung (1) bewegt, wobei die Lenkeinrichtung (1) ein plattenförmiges oder stabförmiges Betätigungselement (11) umfasst, das frei schwenkbar angeordnet ist, wobei sein Mittelbereich fixiert ist, und einer Erkennungseinrichtung (14) zum Erkennen der Schwenkrichtung und des Schwenkwinkels des Betätigungselements (11) als die Betätigungsrichtung bzw. den Betätigungsbetrag, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (11) einen rechten und einen linken Randbereich aufweist, die von einem Fahrer gegriffen werden können.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkeinrichtung (1) ferner aufweist: eine erste Welle (10a), die von einem Teil der Karosserie des Fahrzeugs absteht; eine das Betätigungselement (11) stützende zweite Welle (10b), die mit der ersten Welle (10a) in bezug auf die erste Welle (10a) verschiebbar gekoppelt ist; und einen Verschiebungsdetektor (16) zum Erkennen der Verschiebungsrichtung und des Verschiebungsbetrags der zweiten Welle (10b), wobei der Lenkmechanismus auf der Basis der von der Erkennungseinrichtung (14) erkannten Schwenkrichtung und des Schwenkwinkels des Betätigungselements (11) und der von dem Verschiebungsdetektor (16) erkannten Verschiebungsrichtung und des Verschiebungsbetrags der zweiten Welle (10b) arbeitet.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkeinrichtung (1) ferner aufweist: eine von einem Teil der Karosserie des Fahrzeugs abstehende Stützwelle (10), welche das Betätigungselement (11) derart trägt, dass dieses um eine Mittelachse derselben drehbar ist; und einen Rotationsdetektor (17) zum Erkennen der Drehrichtung und des Drehbetrags des Betätigungselements (11), wobei der Lenkmechanismus auf der Basis der von der Erkennungseinrichtung (14) erkannten Schwenkrichtung und des Schwenkwinkels des Betätigungselements (11) und der von dem Rotationsdetektor (17) erkannten Drehrichtung und des Drehbetrags des Betätigungselements (11) arbeitet.