JP2005161922A - Steering handle for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シートに着座した乗員が両手で握ったステアリングハンドルをステアリングシャフトの軸線まわりに回転させることで車輪を転舵する車両用ステアリングハンドルに関する。 The present invention relates to a vehicle steering handle for turning a wheel by rotating a steering handle held by a passenger seated on a seat with both hands around an axis of a steering shaft.
ステアリングシャフトに取り付けた円形のステアリングハンドルの一部を切除し、その切除部分にステアリングシャフトと平行な回転軸まわりに回転自在なノブを支持することで、ステアリングハンドルを握り変えることなく、片手でノブを握ってステアリングハンドル回転させるものが、下記特許文献1により公知である。
ところで、車両用として従来から一般的に使用されている円形のステアリングハンドルは、車体前方側が低くなるように傾斜したステアリングシャフトの後端に取り付けられているため、車両のシートに着座した乗員の上体からステアリングハンドルの各部までの距離は一定にならず、ステアリングハンドルの上部で前記距離が大きくなり、ステアリングハンドルの下部で前記距離が小さくなる。従って、車両のシートに着座した乗員がステアリングハンドルを握って回転させるときに腕を伸ばしたり縮めたりする必要があり、これが乗員にとって不自然な動きとなってステアリング操作の負担を増加させていた。しかも従来のステアリングハンドルでは、それを回転させる際に乗員の手首が不自然に捩じれるため、これも乗員のステアリング操作の負担を増加させる原因となっていた。 By the way, a circular steering handle that has been generally used for vehicles is attached to the rear end of a steering shaft that is inclined so that the front side of the vehicle body is lowered. The distance from the body to each part of the steering handle is not constant, the distance increases at the upper part of the steering handle, and the distance decreases at the lower part of the steering handle. Therefore, when an occupant seated on a vehicle seat grasps and rotates the steering wheel, his / her arm needs to be extended or contracted, which is an unnatural movement for the occupant and increases the burden of steering operation. Moreover, in the conventional steering handle, the wrist of the occupant is unnaturally twisted when the steering handle is rotated, which also increases the burden on the steering operation of the occupant.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、操作時に乗員の腕や手首に負担が掛からない車両用ステアリングハンドルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering handle that does not put a burden on an occupant's arm or wrist during operation.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、シートに着座した乗員が両手で握ったステアリングハンドルをステアリングシャフトの軸線まわりに回転させることで車輪を転舵する車両用ステアリングハンドルにおいて、ステアリングシャフトの軸線を車体前方側が高くなるように傾斜させたことを特徴とする車両用ステアリングハンドルが提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, for a vehicle that steers a wheel by rotating a steering handle that is gripped with both hands by an occupant seated in a seat around the axis of the steering shaft. A steering handle for a vehicle is proposed in which the axis of the steering shaft is inclined so that the front side of the vehicle body is higher.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、シートに着座した乗員が両手で握ったステアリングハンドルをステアリングシャフトの軸線まわりに回転させることで車輪を転舵する車両用ステアリングハンドルにおいて、ステアリングハンドルは左手で握る左グリップと右手で握る右グリップとを備え、左グリップおよび右グリップは前記ステアリングシャフトの軸線に直交する軸線まわりに回転可能であることを特徴とする車両用ステアリングハンドルが提案される。 According to the second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the wheel is steered by rotating the steering handle held by both the hands of the occupant seated on the seat around the axis of the steering shaft. In a vehicle steering handle, the steering handle includes a left grip gripped with a left hand and a right grip gripped with a right hand, and the left grip and the right grip are rotatable around an axis perpendicular to the axis of the steering shaft. A vehicle steering handle is proposed.
また請求項3に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、左グリップおよび右グリップを、相互に逆方向に回転可能なように連動機構で連結したことを特徴とする車両用ステアリングハンドルが提案される。 According to a third aspect of the invention, in addition to the configuration of the second aspect, the left grip and the right grip are connected by an interlocking mechanism so that they can rotate in opposite directions. A steering handle is proposed.
また請求項4に記載された発明によれば、請求項3の構成に加えて、連動機構を、左グリップに固定した左ベベルギヤと、右グリップに固定した右ベベルギヤと、左ベベルギヤおよび右ベベルギヤに同時に噛合するアイドルベベルギヤとで構成したことを特徴とする車両用ステアリングハンドルが提案される。 According to the invention described in claim 4, in addition to the structure of claim 3, the interlocking mechanism includes a left bevel gear fixed to the left grip, a right bevel gear fixed to the right grip, a left bevel gear and a right bevel gear. A steering handle for a vehicle is proposed, characterized by comprising an idle bevel gear that meshes simultaneously.
尚、実施例の第1ステアリングシャフト28は本発明のステアリングシャフトに対応する。
The
請求項1の構成によれば、乗員が両手で握ったステアリングハンドルをステアリングシャフトの軸線まわりに回転させる際に、ステアリングシャフトの軸線が車体前方側が高くなるように傾斜しているので、シートに着座して後方に傾斜した乗員の上体とステアリングハンドルとの距離が、ステアリングハンドルの何れの回転位置においても略一定に保たれ、乗員が腕を伸縮させることなくステアリングハンドルを回転させることが可能になってステアリング操作が楽になる。 According to the configuration of the first aspect, when the steering wheel gripped by the occupant with both hands is rotated around the axis of the steering shaft, the axis of the steering shaft is inclined so that the front side of the vehicle body is higher, so Thus, the distance between the upper body of the occupant leaning backward and the steering handle is kept substantially constant at any rotation position of the steering handle, allowing the occupant to rotate the steering handle without extending or retracting the arm. This makes steering operation easier.
請求項2の構成によれば、車輪を転舵するステアリングハンドルの左グリップおよび右グリップがステアリングシャフトの軸線に直交する軸線まわりに回転可能であるので、ステアリングハンドルを回転させたときに乗員の手首が不自然に捻られるのを防止してステアリング操作を楽にすることができる。 According to the configuration of claim 2, since the left grip and the right grip of the steering handle that steers the wheel are rotatable around an axis perpendicular to the axis of the steering shaft, the wrist of the occupant when the steering handle is rotated. The steering operation can be made easier by preventing unnatural twisting.
請求項3の構成によれば、左グリップおよび右グリップを連動機構で連結して相互に逆方向に回転可能にしたので、乗員のステアリング操作を一層楽にすることができる。 According to the third aspect of the present invention, the left grip and the right grip are connected by the interlocking mechanism so that they can rotate in the opposite directions, so that the steering operation of the occupant can be further facilitated.
請求項4の構成によれば、左グリップに固定した左ベベルギヤと、右グリップに固定した右ベベルギヤと、左ベベルギヤおよび右ベベルギヤに同時に噛合するアイドルベベルギヤとで連動機構を構成したので、簡単な構造で左右のグリップを自動的に逆方向に回転させることができる。 According to the configuration of claim 4, since the interlocking mechanism is configured by the left bevel gear fixed to the left grip, the right bevel gear fixed to the right grip, and the idle bevel gear meshing simultaneously with the left bevel gear and the right bevel gear, The left and right grips can be automatically rotated in the opposite direction.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図5は本発明の一実施例を示すもので、図1は車両用操舵装置の全体図、図2は車両の前部側面図、図3は図2の要部拡大図、図4は図3に対応する斜視図、図5はハンドルを左旋回方向に操作したときの作用説明図である。 1 to 5 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall view of a vehicle steering apparatus, FIG. 2 is a front side view of the vehicle, and FIG. 4 is a perspective view corresponding to FIG. 3, and FIG. 5 is an operation explanatory diagram when the handle is operated in the left turning direction.
図1に示すように、自動車の車輪W,Wを転舵するステアリングギヤボックス11は車体左右方向に摺動自在なラックバー12を備えており、ラックバー12の両端が左右のタイロッド13,13を介して左右の車輪W,Wに接続される。電気モータよりなる第1ステアリングアクチュエータ14により回転するピニオン15がラックバー12に形成したラック16に噛み合っており、第1ステアリングアクチュエータ14を駆動するとピニオン15およびラック16を介してラックバー12が車体左右方向に摺動し、タイロッド13,13を介して左右の車輪W,Wが転舵される。
As shown in FIG. 1, a
電気モータよりなる第2ステアリングアクチュエータ17と、それにより回転する環状のドライブギヤ18とがラックバー12の外周を囲むように配置される。ラックバー12に固定したブラケット19に支持した雌ねじ部材20に雄ねじ部材21が噛み合っており、この雄ねじ部材21の一端に設けたドリブンギヤ22が前記ドライブギヤ18に噛み合っている。従って、第2ステアリングアクチュエータ17を駆動すると、ドライブギヤ18の回転がドリブンギヤ22を介して雄ねじ部材21に伝達され、回転する雄ねじ部材21に噛み合う雌ねじ部材20が車体左右方向に移動することで、ラックバー12が車体左右方向に摺動して左右の車輪W,Wが転舵される。
A
図2〜図4に示すように、ステアリングハンドル23は、ドライバーが左手で握る左グリップ24Lと右手で握る右グリップ24Rとを備えており、左右のグリップ24L,24Rは共通の軸線Lg上に配置された左右の回転軸25,25で枠状のハウジング26に回転自在に支持される。左右の回転軸25,25の対向する端部には左右のベベルギヤ27L,27Rがそれぞれ固定されており、左右のベベルギヤ27L,27Rは前記ハウジング26が固定された第1ステアリングシャフト28(図3参照)に相対回転自在に支持された共通のアイドルベベルギヤ29に噛合する。これらの左右のベベルギヤ27L,27Rおよびアイドルベベルギヤ29は連動機構30を構成しており、この連動機構30によって左右のグリップ24L,24Rは相互に連動して逆方向に回転する。ハウジング26および連動機構30は球形のカバー部材31により覆われる。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
尚、左右のグリップ24L,24Rは、図示せぬスプリングで図4に示すニュートラル位置に向けて付勢される。
The left and
ハウジング26に一体に固定された第1ステアリングシャフト28は後部コラムカバー32に回転自在に支持される。第1ステアリングシャフト28の軸線Lsは車体前方側が高くなるように所定角度(実施例では30°)前上がりに配置されており、この軸線Lsはシート33に後傾姿勢で着座したドライバーの上半身に対して略直交している。そして左右のグリップ24L,24Rの共通の軸線Lgは、第1ステアリングシャフト28の軸線Lsに対して直交している。
The
後部コラムカバー32に回転自在に支持された第2ステアリングシャフト34の後端は、第1ステアリングシャフト28の前端にユニバーサルジョイント35を介して接続され、かつ後部コラムカバー32の前方に連なる前部コラムカバー36に回転自在に支持された第3ステアリングシャフト37の後端は、第2ステアリングシャフト34の前端にユニバーサルジョイント38を介して接続される。
The rear end of the
第3ステアリングシャフト37の前端部には、ドライバーがステアリングハンドル23に入力した操舵角δを検出する操舵角センサSaが設けられ、第3ステアリングシャフト37の中間部には、ドライバーがステアリングハンドル23に入力した操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサSbが設けられる。また第3ステアリングシャフト37の中間部には操舵反力発生手段39が設けられる。操舵反力発生手段39は電気モータあるいは油圧によりステアリングハンドル23に擬似的な操舵反力を付与するもので、その出力軸に設けた駆動ギヤ40が第3ステアリングシャフト37に設けた従動ギヤ41に噛合することで操舵反力の方向および大きさを任意に制御可能である。
A steering angle sensor Sa that detects the steering angle δ input by the driver to the
第1ステアリングアクチュエータ14の作動は第1ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットUaにより制御され、第2ステアリングアクチュエータ17の作動は第2ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットUbにより制御され、操舵反力発生手段39の作動は操舵反力発生手段用電子制御ユニットUcにより制御される。
The operation of the
第1、第2ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットUa,Ubには操舵角センサSaで検出した操舵角δと、車速センサScで検出した車速Vと、ラック位置センサSdで検出したラック位置Pとが入力され、操舵反力発生手段用電子制御ユニットUcには、操舵角センサSaで検出した操舵角δと、操舵トルクセンサSbで検出した操舵トルクTと、車速センサScで検出した車速Vとが入力される。 The first and second steering actuator electronic control units Ua and Ub have a steering angle δ detected by the steering angle sensor Sa, a vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor Sc, and a rack position P detected by the rack position sensor Sd. The steering reaction force generating means electronic control unit Uc is inputted with the steering angle δ detected by the steering angle sensor Sa, the steering torque T detected by the steering torque sensor Sb, and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor Sc. Entered.
次に、上記構成を備えた実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment having the above configuration will be described.
第1ステアリングアクチュエータ14は通常時に使用され、第2ステアリングアクチュエータ17は、第1ステアリングアクチュエータ14の故障時のバックアップに使用される。第1ステアリングアクチュエータ14が正常に機能する通常時に、ドライバーがステアリングハンドル23を操作すると、第1ステアリングシャフト28の回転がユニバーサルジョイント35、第2ステアリングシャフト34およびユニバーサルジョイント38を介して第3ステアリングシャフト37に伝達され、第3ステアリングシャフト37に接続された操舵角センサSaおよび操舵トルクTによって操舵角δおよび操舵トルクTが検出される。
The
操舵角センサSaで検出した操舵角δと、車速センサScで検出した車速Vと、ラック位置センサSdで検出したラック位置Pとが第1ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットUaに入力される。第1ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットUaは、例えば、ステアリングハンドル23の操舵角δに比例した車輪W,Wの転舵角γが得られるように第1ステアリングアクチュエータ14を駆動し、ステアリングギヤボックス11を介して車輪W,Wを転舵する。
The steering angle δ detected by the steering angle sensor Sa, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor Sc, and the rack position P detected by the rack position sensor Sd are input to the first steering actuator electronic control unit Ua. The electronic control unit Ua for the first steering actuator drives the
このとき、ラック位置センサSdで検出したラック位置P(つまり、車輪W,Wの転舵角γ)が目標位置に一致するようにフィードバック制御が行われる。また、例えば、車速センサScで検出した車速Vが大きいときには車輪W,Wの目標転舵角を減少させ、前記車速Vが小さいときには車輪W,Wの目標転舵角を増加させることで、高速時に車両の直進安定性を高めるとともに、低速時に車両の取り回しを容易にすることができる。 At this time, feedback control is performed so that the rack position P detected by the rack position sensor Sd (that is, the turning angle γ of the wheels W, W) matches the target position. For example, when the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor Sc is high, the target turning angle of the wheels W and W is decreased, and when the vehicle speed V is low, the target turning angle of the wheels W and W is increased. Sometimes, it is possible to improve the straight running stability of the vehicle and facilitate the handling of the vehicle at a low speed.
ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置ではステアリングハンドル23に車輪W,Wからの操舵反力が作用しないため、操舵反力発生手段用電子制御ユニットUcからの指令で操舵反力発生手段39を駆動し、ステアリングハンドル23に操舵反力を付与する必要がある。その際の目標操舵反力は、操舵角センサSaで検出した操舵角δおよび車速センサScで検出した車速Vをパラメータとしてマップ検索される。このマップは、操舵角δが大きくなるほど操舵反力が大きくなり、かつ車速Vが大きくなるほど操舵反力が大きくなるように設定される。そして操舵トルクセンサSbで検出した操舵トルクTが前記目標操舵反力に一致するように、操舵反力発生手段39の駆動がフィードバック制御される。このように、操舵反力発生手段39でステアリングハンドル23に擬似的な操舵反力を付与することで、ドライバーの違和感を解消することができる。
In the steer-by-wire type steering device, since the steering reaction force from the wheels W, W does not act on the
また第1ステアリングアクチュエータ14の故障時には、第2ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットUbが第2ステアリングアクチュエータ17を同様に制御することで、車輪W,Wの転舵を支障なく継続することができる。
When the
さて、図2に示すように、ドライバーがステアリングハンドル23を操作すべく左手で左グリップ24Lを握り、右手で右グリップ24Rを握ると、左右両腕の肘から先の部分が上体に対して略垂直になるため、ドライバーは自然な姿勢でステアリングハンドル23を握ることができる。図5(A)に示すニュートラル状態から、図5(B)に示すように、ステアリングハンドル23を軸線Lsまわりに左旋回方向に操作すると、左グリップ24Lは軸線Lgまわりにカバー部材31に向かって反時計方向に回転し、また右グリップ24Rは軸線Lgまわりにカバー部材31に向かって反時計方向に回転する。
As shown in FIG. 2, when the driver holds the
このようにステアリングハンドル23を軸線Lsまわりに左旋回方向に操作すると、左右のグリップ24L,24Rが軸線Lgまわりに相互に連動して逆方向に回転するため、ドライバーの左右の手首は自然に捻られて無理な角度にならず、ドライバーのステアリング操作が容易になる。そして図5(C)に示すように、ステアリングハンドル23の軸線Lsまわりに限界回転角は90°に抑えられる。また連動機構30を左右のベベルギヤ27L,27Rおよびアイドルベベルギヤ29で構成したので、簡単な構造で左右のグリップ24L,24Rを相互に連動して逆方向に回転させることができる。
When the steering handle 23 is operated in the left turning direction around the axis Ls in this way, the left and
またステアリングハンドル23により直接回転する第1ステアリングシャフト28の軸線Lsが前上がりになっているため、ステアリングハンドル23はドライバーの上体と略平行な面内で回転することになり、ステアリングハンドル23が回転してもドライバーの上体とグリップ24L,24Rとの距離が一定に保たれる。これにより、ステアリングハンドル23の回転に伴ってドライバーが腕を伸縮する必要がなくなり、上体の姿勢を一定に保ったままステアリングハンドル23を容易に操作することができる。
Further, since the axis Ls of the
ここまでステアリングハンドル23を左旋回方向に操作する場合について説明したが、ステアリングハンドル23を右旋回方向に操作する場合の作用も同じである。 Although the case where the steering handle 23 is operated in the left turning direction has been described so far, the operation when the steering handle 23 is operated in the right turning direction is the same.
以上、本発明の実施例を説明したが、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。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、本発明はステア・バイ・ワイヤ式操舵装置に限らず、ステアリングハンドルおよびステアリングギヤボックスをシャフトで接続したシャフト式の操舵装置や、ステアリングハンドルおよびステアリングギヤボックスをケーブルで接続したケーブル式の操舵装置に対しても適用することができる。 For example, the present invention is not limited to a steer-by-wire steering device, but a shaft-type steering device in which a steering handle and a steering gear box are connected by a shaft, and a cable-type steering in which a steering handle and a steering gear box are connected by a cable. It can also be applied to a device.
また実施例では第1ステアリングシャフト28が30°の角度で前上がりに配置されているが、その角度は30°に限定されるものではない。
Further, in the embodiment, the
23 ステアリングハンドル
24L 左グリップ
24R 右グリップ
27L 左ベベルギヤ
27R 右ベベルギヤ
28 第1ステアリングシャフト(ステアリングシャフト)
29 アイドルベベルギヤ
30 連動機構
33 シート
Lg ステアリングシャフトの軸線に直交する軸線
Ls ステアリングシャフトの軸線
W 車輪
23 Steering handle
29
Claims (4)
ステアリングシャフト(28)の軸線(Ls)を車体前方側が高くなるように傾斜させたことを特徴とする車両用ステアリングハンドル。 In a vehicle steering handle for turning a wheel (W) by rotating a steering handle (23) held by a passenger seated on a seat (33) with both hands around an axis (Ls) of a steering shaft (28),
A steering handle for a vehicle, wherein the axis (Ls) of the steering shaft (28) is inclined so that the front side of the vehicle body becomes higher.
ステアリングハンドル(23)は左手で握る左グリップ(24L)と右手で握る右グリップ(24R)とを備え、左グリップ(24L)および右グリップ(24R)は前記ステアリングシャフト(28)の軸線(Ls)に直交する軸線(Lg)まわりに回転可能であることを特徴とする車両用ステアリングハンドル。 In a vehicle steering handle for turning a wheel (W) by rotating a steering handle (23) held by a passenger seated on a seat (33) with both hands around an axis (Ls) of a steering shaft (28),
The steering handle (23) includes a left grip (24L) gripped by the left hand and a right grip (24R) gripped by the right hand, and the left grip (24L) and the right grip (24R) are the axis (Ls) of the steering shaft (28). A steering handle for a vehicle, which is rotatable around an axis (Lg) perpendicular to the vehicle.
The interlocking mechanism (30) is simultaneously applied to the left bevel gear (27L) fixed to the left grip (24L), the right bevel gear (27R) fixed to the right grip (24R), the left bevel gear (27L), and the right bevel gear (27R). 4. The vehicle steering handle according to claim 3, characterized in that it comprises an idle bevel gear (29) that meshes.
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