JP2007168723A - ステアリングホイール位置調整装置及び位置調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイールアライメントを測定、調整する際に、ステアリングホイールを水平位置に迅速かつ正確に調整する。
【解決手段】ステアリングホイール１に傾斜検出器６及び駆動装置７を装着する。傾斜検出器６によってステアリングホイール１の傾斜を検出し、これに基づいてコントローラ８によってステッピングモータ１５を制御してステアリングホイール１を回転させる。ステアリングホイール１が右側に傾斜している場合にはステアリングホイール１を左に回転させ、ステアリングホイール１が左側へ傾斜している場合にはステアリングホイール１を右に回転させて水平位置に調整する。このように、ステアリングホイール１を一定方向に回転させて水平位置に調整することにより、ステアリング装置の遊びによる調整精度のバラツキを低減することができ、迅速かつ正確に水平位置の調整を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のホイールアライメントを測定、調整を行う際にステアリングホイールを水平位置に調整して保持するためのステアリングホイール位置調装置及び位置調整方法に関するものである。

自動車の組立ラインにおいて、トーイン等のホイールアライメントを測定、調整する際、ステアリングホールを水平位置（直進位置）に保持しておく必要がある。従来のステアリングホイールの水平位置調整方法について、図６及び図７を参照して説明する。図６に示すように、ステアリングホイール１に傾斜計２を取付け、作業者が傾斜計２の表示を見ながら、手動でステアリングホイール１を水平位置に調整する。そして、図７に示すように、ステアリングホイール１とステアリングコラムカバー３との隙間に、ウレタン等の弾性体からなる楔形の固定治具４を差込んでステアリングホイール１を水平位置で固定する。なお、特許文献１には、水平位置に調整されたステアリングホイールを固定するためのステアリングホイールの固定治具が記載されている。
特開平７−１９７９１３号公報

しかしながら、上述の手動によってステアリングホイールを水平位置に調整する方法では、次のような問題がある。手動によるため調整精度にバラツキがある。固定治具４を差込んでステアリングホイール１を固定する際、ズレが生じやすい。調整に時間がかかる。また、ステアリング装置には、ステアリングリンクのガタ、ステアリングギヤのバックラッシュ、ブッシュの撓み等によって遊びが設けられており、この遊びが調整精度のバラツキの原因となっているため、調整精度を高めることが困難である。そして、ステアリングホイールの水平位置が不正確であると、操舵輪の直進方向とステアリングホイールの直進位置とが一致しないオフセンターの問題を生じることになる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ステアリングホイールの水平位置の調整を迅速かつ正確に行うことができるステアリングホイール位置調整装置及び位置調整方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、自動車のステアリングホイールを水平位置に調整するためのステアリングホイール位置調整装置であって、
ステアリングホイールの傾斜を検出する傾斜検出手段と、ステアリングホイールを回転させるための回転駆動手段と、前記傾斜検出手段の検出に基づいて前記回転駆動手段を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記ステアリングホイールを調整前の位置から所定の目標位置へ向って一定方向に回転させて前記目標位置に位置決めするように前記回転駆動手段を制御することを特徴とする。
請求項２の発明に係るステアリングホイール位置調整装置は、上記請求項１の構成において、前記目標位置は、前記ステアリングホイールの調整前の位置から前記目標位置への回転方向に応じて、水平位置に対して所定方向に所定量だけオフセットされていることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、自動車のステアリングホイールを水平位置に調整するためのステアリングホイール位置調整方法であって、
位置調整前のステアリングホイールを、水平位置から一定方向に傾斜させるように回転させた状態とし、該ステアリングホイールを、前記回転させた状態から水平位置に戻す方向へ回転させつつ、その傾斜角度を検出し、前記ステアリングホイールが水平位置に到達したとき、その回転を停止し、その停止した位置を水平位置とすることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、自動車のステアリングホイールを水平位置に調整するためのステアリングホイール位置調整方法であって、
位置調整前のステアリングホイールを、水平位置から一定方向に傾斜させるように回転させた状態とし、水平位置から、前記回転された状態のステアリングホイールの傾斜方向とは反対方向に所定の角度だけオフセットした位置を目標位置とし、前記回転された状態のステアリングホイールを水平位置に戻す方向へ回転させつつ、その傾斜角度を検出し、前記ステアリングホイールが前記目標位置に到達したとき、その回転を停止し、その停止した位置を水平位置とすることを特徴とするステアリング位置調整方法。自動車のホイールアライメントを測定又は調整するためにステアリングホイールを水平位置に調整するためのステアリングホイールの水平位置調整方法であって、前記ステアリングホイールを調整前の位置から所定の目標位置へ向って一定方向に回転させて前記目標位置に位置決めすることを特徴とする。
なお、上記のオフセット量は、ステアリングホイールと操舵車輪とを連結するステアリング機構全体のガタ及び撓み等の総和によって生じるステアリング装置の遊びに基づいて決定することができる。

本発明に係るステアリングホイール位置調整装置及び位置調整方法によれば、ステアリングホイールを調整前の位置から水平位置又は目標位置へ向って一定方向に回転させて調整を行うことにより、調整精度のバラツキを低減することができ、ステアリングホイールの水平位置の調整を迅速かつ正確に行うことができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るステアリングホイール位置調整装置５は、ステアリングホール１の水平位置（直進位置）に対する傾斜を検出するための傾斜検出器６（傾斜検出手段）と、ステアリングホイール１を回転させるための駆動装置７（回転駆動手段）と、傾斜検出器６の検出に基づいて駆動装置７を制御するためのコントローラ８（制御手段）とを備えている。

傾斜検出器６は、ステアリングホイール１の水平位置に対する傾斜を検出して、その傾斜に応じた電気信号を出力するものであり、ステアリングホイール１への取付角度を正確に位置決めするための位置決め治具９及びステアリングホイール１に取付けるためのクランプ１０を備えている。

駆動装置７は、本体フレーム１１と、本体フレーム１１の一側に回転可能に取付けられた一対の駆動プーリ１２及び案内プーリ１３と、本体フレーム１１の他側に取付けられた保持ロッド１４とを備えている。駆動プーリ１２及び案内プーリ１３は、ステアリングホイール１の外周部に係合する断面形状が略円弧状の外周溝を有しており（図２参照）、また、滑止め及びステアリングホイール１の損傷防止のため、ウレタンゴム製となっている。駆動プーリ１２には、ステッピングモータ１５が連結されている。ステッピングモータ１５は、コントローラ８からの制御信号に応じて所望の角度だけ回転させることができ、また、所望の位置で回転をロックすることができるようになっている。

保持ロッド１４は、本体フレーム１１に固定されたボールスプラインを有する固定ロッド１６によって可動ロッド１７が伸縮可能に案内される構造であり、可動ロッド１７は、バネによって伸長方向に付勢されている。可動ロッド１７の先端部には、左右両側へ延びるアーム１８が取付けられており、アーム１８の両端部上面には、硬質ウレタンゴム製の一対のストッパゴム１９が取付けられている。本体フレーム１１の中央部及び可動ロッド１７の先端部には、これらに対して垂直方向に延びる把持棒２０、２１が取付けられている。そして、把持棒２０、２１を把持してバネ力に抗して可動ロット１４を短縮させた状態で駆動プーリ１２及び案内プーリ１３をステアリングホイール１に係合させ、バネ力によって可動ロッド１７を伸長させてストッパゴム１９をフロントガラス２２に押圧することにより、駆動装置７をステアリングホイール１に装着することができる。

コントローラ８は、傾斜検出器９からの検出信号を受信してステアリングホイール１の水平位置に対する傾斜を出力するセンサドライバ２３と、センサドライバ２３から出力されたステアリングホイール１の傾斜に基づいてステッピングモータ１５を駆動するための制御信号を出力する制御回路２４と、制御回路２４からの制御信号を増幅してステッピングモータ１５を駆動するアンプ２５とを備えている。

次に、コントローラ８による制御について説明する。コントローラ８は、傾斜検出器６によって検出されたステアリングホイール１の水平位置に対する傾斜に基づいてステッピングモータ１５を駆動する。ステアリングホイール１が水平位置に対して右側に傾斜している場合には、ステッピングモータ１５を一方へ回転させてステアリングホイール１を左に回転させ、ステアリングホイール１が所定の第１目標位置まで回転したとき、ステッピングモータ１５を停止して、その回転をロックする。また、ステアリングホイール１が水平位置に対して左側に傾斜している場合には、ステッピングモータ１５を他方へ回転させてステアリングホイール１を右に回転させ、ステアリングホイール１が所定の第２調整目標位置まで回転したとき、ステッピングモータ１５を停止して、その回転をロックする。そして、ステアリングホイール１の水平位置の調整完了を表示する。

このとき、ステアリング装置の遊び（すなわち、ステアリングホイール１と操舵車輪とを連結するステアリング機構全体のガタ及び撓み等の総和によって生じる）を考慮して、ステアリングホイール１が右側へ傾斜している場合の第１目標位置は、水平位置に対して所定量だけ左側へオフセットした位置とし、また、ステアリングホイール１が左側へ傾斜している場合の第２目標位置は、水平位置に対して所定量だけ右側へオフセットした位置とする。あるいは、一旦、ステアリングホイールを一方へ回転させた後、水平位置からその反対方向に所定量だけオフセットした位置を第１目標位置又は第２目標位置として設定するようにしてもよい。なお、ステアリング装置の遊びが無視できる場合には、第１及び第２目標位置を水平位置としてもよい。

コントローラ８による制御を実行するための制御フローの一例について図３を参照して説明する。
ステップ（１）で、傾斜検出器６によってステアリングホイール１の水平位置に対する傾斜を検出する。ステップ（２）で、検出したステアリングホイール１の傾斜方向を判断する。ステアリングホイール１が右に傾斜している場合、ステップ（３）へ進む。そして、ステップ（３）でステッピングモータ１５を駆動してステアリングホイール１を左に回転させ、ステップ（４）で傾斜検出器６によってステアリングホイール１の傾斜を検出してステップ（５）へ進む。ステップ（５）では、ステアリングホイール１が第１目標位置に達したか否かを判断する。第１目標位置に達していればステップ（６）へ進み、達していなければステップ（３）へ戻る。

一方、ステップ（２）で、ステアリングホイール１が右に傾斜していない（左に傾斜している）場合、ステップ（３´）へ進む。そして、ステップ（３´）でステッピングモータ１５を駆動してステアリングホイール１を右に回転させ、ステップ（４´）で傾斜検出器６によってステアリングホイール１の傾斜を検出して、ステップ（５´）へ進む。ステップ（５´）では、ステアリングホイール１が第２目標位置に達したか否かを判断する。第２目標位置に達していればステップ（６）へ進み、達していなければステップ（３´）へ戻る。

そして、ステップ（５）又は（５´）でステアリングホイール１が第１又は第２目標位置に達していれば、ステップ（６）でステッピングモータ１５を停止してロックし、ステップ（７）でステアリングホイール１の水平位置の調整完了を表示する。

以上のように構成した、本実施形態の作用について次に説明する。
傾斜検出器６を位置決め治具９で位置決めしてクランプ１０によってステアリングホイール１に取付ける。把持棒２０、２１を把持して、バネ力に抗して可動ロット１４を短縮させた状態で駆動プーリ１２及び案内プーリ１３をステアリングホイール１に係合させ、バネ力によって可動ロッド１７を伸長させてストッパゴム１９をフロントガラス２２に押圧することによって駆動装置７をステアリングホイール１に装着する。

ステアリングホイール位置調整装置５を起動させると、コントローラ８は、傾斜検出器６によってステアリングホイール１の水平位置に対する傾斜を検出し、その傾斜に基づいてステッピングモータ１５を駆動してステアリングホイール１を一定方向へ回転させる。ステアリングホイール１が水平位置に対して右側へ傾斜している場合、ステアリングホイール１を左に回転させ、ステアリングホイール１が第１目標位置まで回転したとき、ステッピングモータ１５を停止して、その回転をロックする。また、ステアリングホイール１が水平位置に対して左側へ傾斜している場合には、テアリングホイール１を右に回転さて、ステアリングホイール１が第２目標位置まで回転したとき、ステッピングモータ１５を停止して、その回転をロックする。そして、ステアリングホイール１の水平位置の調整完了を表示する。

このようにして、ステアリングホイール１を水平位置に自動的に調整することができる。これにより、従来、手動により１人で１６秒程度かかっていた調整時間を４秒程度に短縮することが可能となる。ステアリングホイール１を一定方向に回転させて第１及び第２目標位置に移動させるので、ステアリング装置の遊びによる調整結果のバラツキを低減して、調整精度を高めることができる。従来の手動による水平位置の調整では、調整結果に±０.５°程度の誤差及び３σ程度のバラツキがあるのに対して、ステアリングホイール位置調整装置５を用いた場合、調整精度を±０．０５°程度に向上させることができ、また、調整結果のバラツキを大幅に低減することができる。その結果、トーイン等のホイールアライメントを正確に測定、調整することができ、ステアリングホイールのオフセンターの問題を解消することができる。

図６及び図７に示すように、傾斜計２を用いて手動でステアリングホイール１の水平位置の調整を行った場合、図５中の曲線Ａで示すように、水平位置付近でステアリングホイール１を左右に振りながら調整を行うことになる。一般的にステアリング装置には、ステアリングリンクのガタ、ステアリングギヤのバックラッシュ、ブッシュの撓み等によって遊びが設けられているため、このようにステアリングホイール１を左右に振りながら調整を行うと、調整結果にバラツキが生じることになる。同一車両において、ステアリングホイール１を左右に振りながら水平位置の調整を１０回繰返して行った場合の右側前輪のトーインを測定した結果を図４中の折線ａで示す。

これに対してステアリングホイール位置調整装置５を用いた場合には、図４中の曲線Ｂで示すように、ステアリングホイール１を一定方向に回転させることによって調整が行われる。同一車両において、右側に傾斜したステアリングホイール１を左に回転させ水平位置の調整を１０回繰返して行った場合の右側前輪のトーインを測定した結果を図４中の折線ｂで示す。また、同一車両において、左側に傾斜したステアリングホイール１を右に回転させ水平位置の調整を１０回繰返して行った場合の右側前輪のトーインを測定した結果を図４中の折線ｃで示す。

図４から、ステアリングホイール１を右又は左の一方向に回転させて水平位置の調整を行うことにより、調整結果のバラツキを小さくすることができることが分る。このことから、ステアリングホイール位置調整装置５を用いてステアリングホイール１を一定方向に回転させることによって水平位置の調整を行うことにより、ステアリング装置の遊びによる調整結果のバラツキを低減することができ、調整精度を高めることができることがわかる。

なお、上記実施形態において、水平位置調整前にステアリングホイール１を右又は左に予め所定量だけ回転させて、ステアリング装置の遊びの調整結果に対する影響が一定になるようにすることにより、調整結果のバラツキを確実に低減することができる。上記実施形態では、回転角を制御可能なステッピングモータ１５によって、ステアリングホイール１の回転を調整しているが、通常のモータと回転位置センサとを組合わせてステアリングホイール１の回転を調整するようにしてもよい。また、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）、可変ギヤ比ステアリング（ＶＧＲＳ）、サスペンション制御システム、あるいは、車両安定性制御システム（ＶＳＣ）等の作動のためにステアリングホイール１の操舵角（回転位置）を検出する回転位置センサを搭載している車両においては、傾斜検出器６の代りにこれらの回転位置センサを使用するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係るステアリングホイール位置調整装置の概略構成を示す正面図である。 図１に示す装置の側面図である。 図１に示す装置のコントローラによる制御を示すフローチャートである。 ステアリングホイールの水平位置の調整におけるステアリングホイールの回転方向によるトーインの測定値のバラツキを示すグラフ図である。 ステアリングホイールの水平位置の調整における従来技術及び本発明のステアリングホイールの回転方向を示す図である。 従来のステアリングホイールの水平位置調整方法を示す図である。 従来のステアリングホイールの水平位置調整方法において、ステアリングホイールの回転をロックする方法を示す図である。

符号の説明

１ ステアリングホイール、５ ステアリングホイール位置調整装置、６ 傾斜検出器（傾斜検出手段）、７ 駆動装置（回転駆動手段）、８ コントローラ（制御手段）

Claims (4)

1. 自動車のステアリングホイールを水平位置に調整するためのステアリングホイール位置調整装置であって、
   ステアリングホイールの傾斜を検出する傾斜検出手段と、ステアリングホイールを回転させるための回転駆動手段と、前記傾斜検出手段の検出に基づいて前記回転駆動手段を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記ステアリングホイールを調整前の位置から所定の目標位置へ向って一定方向に回転させて前記目標位置に位置決めするように前記回転駆動手段を制御することを特徴とするステアリングホイール位置調整装置。
2. 前記目標位置は、前記ステアリングホイールの調整前の位置から前記目標位置への回転方向に応じて、水平位置に対して所定方向に所定量だけオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載のステアリングホイール位置調整装置。
3. 自動車のステアリングホイールを水平位置に調整するためのステアリングホイール位置調整方法であって、
   位置調整前のステアリングホイールを、水平位置から一定方向に傾斜させるように回転させた状態とし、該ステアリングホイールを、前記回転させた状態から水平位置に戻す方向へ回転させつつ、その傾斜角度を検出し、前記ステアリングホイールが水平位置に到達したとき、その回転を停止し、その停止した位置を水平位置とすることを特徴とするステアリングホイール位置調整方法。
4. 自動車のステアリングホイールを水平位置に調整するためのステアリングホイール位置調整方法であって、
   位置調整前のステアリングホイールを、水平位置から一定方向に傾斜させるように回転させた状態とし、水平位置から、前記回転された状態のステアリングホイールの傾斜方向とは反対方向に所定の角度だけオフセットした位置を目標位置とし、前記回転された状態のステアリングホイールを水平位置に戻す方向へ回転させつつ、その傾斜角度を検出し、前記ステアリングホイールが前記目標位置に到達したとき、その回転を停止し、その停止した位置を水平位置とすることを特徴とするステアリング位置調整方法。
   

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