JP2008164421A - ステアリング操作力計 - Google Patents

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Abstract

【課題】 既存のステアリングホイールに容易に取り付け、既存のステアリングホイールおよびそれに付随する機能を阻害することなく、回転操作力を適切に計測する。
【解決手段】 センサ本体1の内部スリーブ11は、外側半筒部と内側半筒部11bとに分割されており、ステアリングホイールリムWRを挟んで、一方の起歪体13Aの一端の内部結合部13Aaおよび他方の起歪体の一端の内部結合部をそれぞれ介して筒状に結合する。この状態で、締め付けねじ11eを締め付け、締め付けスペーサと締め付けブロック11dとでステアリングホイールリムWRを挟んで締め付け、内部スリーブ11をステアリングホイールリムWRに固定する。外部スリーブ12は、外側半筒部12aと内側半筒部12bとに分割されており、一方および他方の起歪体13A等のそれぞれの他端の外部結合部13Ac等を介して筒状に結合する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、自動車等における操舵用のハンドル、すなわちステアリングホイールの操舵時の回動操作トルクを計測するためのステアリング操作力計に係り、特に、ステアリングホイールリムへの着脱が容易で簡便なステアリング操作力計に関するものである。
自動車等の操舵用のステアリングホイール(ハンドル)の操作力を計測するためのセンサシステムとしては、一般に、特許文献1(特開2002−350251号)に示されるように、ハンドルシャフト、すなわちステアリングコラムに組み込まれ、ステアリングコラムに作用する回転操作トルクに応じたねじれ変形量を電気信号として計測するものが用いられている。この場合、検出計測部は、ステアリングコラムに組み込まれ、ステアリングコラムによるトルク伝達経路の一部を構成することになるため、予め自動車等に組み込んでおくか、または既存のステアリングコラムの一部を改造する形で組み込むことになる。このような検出計測部を既存の自動車等に組み込むためには、大がかりな改造が必要となり、既存の自動車等の操舵力を計測するために簡便に適用することはできない。
これに対して、自動車等の大がかりな改造を要することなく、操舵用のステアリングホイールの操作力を計測するためのセンサシステムとして、ステアリングコラムの軸トルクを計測する計測部を有するステアリングホイール型のセンサがある。このステアリングホイール型のセンサは、一般に、既存のステアリングホイールと交換して操作トルクを計測する。すなわち、図9の(a)に示すように、既存のステアリングホイールCWをステアリングコラムSCから取り外し、それに代えて図9の(b)に示すように、ホイール部SWと計測部MSを有する計測ホイールMWをステアリングコラムSCに装着して操作トルクの計測を行う。この場合、既存のステアリングホイールCWと交換して取り付けられる計測ホイールMWの計測部MSは、計測部MSに取り付けられたホイール部SWとその裏側において計測部MSが固定されるステアリングコラムSCとの間に操舵時のホイール部SWの回転操作により生ずるねじれをひずみゲージ等により検出することによって、操作トルクを計測する。
また、上述したステアリングホイール型のセンサを、既存のステアリングホイールの上に、専用の取り付け金具を用いて取り付ける方法もある。
ところが、上述したように、ステアリングホイール型のセンサを既存のステアリングホイールと交換して用いる場合には、エアバッグおよびスイッチ類が設けられた既存のステアリングホイールを取り外す必要があるため、準備に時間がかかり、計測中は、エアバッグおよびスイッチ類が無くなるため、危険を伴う場合がある。また、ステアリングホイール型のセンサを既存のステアリングホイールの上から専用の取り付け金具を用いて取り付ける場合にも、既存のステアリングホイールに組み込まれたエアバッグを機能させることができなくなる。しかも、このように、ステアリングホイール型のセンサを既存のステアリングホイールの上から専用の取り付け金具を用いて取り付ける場合には、ドライバがステアリングホイールを握る姿勢が、非計測時と大きく異なってしまう。そのうえ、既存のステアリングホイールは、形状、質量および重心位置等が多種多様であるため、上述したステアリングホイール型のセンサを用いると、既設のステアリングホイールと大きく特性が変わってしまう場合がある。
特開2002−350251号公報
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールおよびそれに付随する機能を阻害することなしに、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することを可能とするステアリング操作力計を提供することを目的としている。
本発明の請求項1の目的は、特に、簡単な構成で、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールに関連する機能を阻害することなく、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することを可能とするステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項2の目的は、特に、簡単な構成で、容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に且つより正確に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項3の目的は、特に、簡単な構成で、容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に且つさらに正確に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項4の目的は、特に、簡単な構成で、より容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項5の目的は、特に、簡単な構成で、さらに容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項6の目的は、特に、簡単な構成で、さらに一層容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項7の目的は、特に、より簡単な構成で、容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項8の目的は、特に、簡単な構成で、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールおよびそれに付随する機能を阻害することなく、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項9の目的は、特に、簡単な構成で、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールおよびそれに付随する機能を阻害することなく、ステアリングホイールの回転操作力を適切に且つより正確に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
請求項1に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、上述した目的を達成するために、
ステアリングホイールリムを内部に挿通させて、該ステアリングホイールリムに着脱可能に締着される内部スリーブと、
前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、
これら内部スリーブと外部スリーブとの間に配設され、ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によって起歪部にひずみ変形を生ずる起歪体と、
前記起歪体の起歪部のひずみ変形を検出すべく起歪部に添着されたひずみゲージと
を具備するセンサ本体を備えることを特徴としている。
請求項2に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項1のステアリング操作力計であって、
起歪体が、ステアリングホイールリムのステアリングホイールの半径方向についての中央で且つステアリングホイールのほぼ回転軸線に沿う方向の両側部にステアリングホイールリムを挟んで対峙して配置されることを特徴としている。
請求項3に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項1または請求項2のステアリング操作力計であって、
起歪体が、ステアリングホイールの円周方向に沿うステアリングホイールリムの回転方向に沿って複数個の起歪部が配設されることを特徴としている。
請求項4に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項1〜請求項3のいずれか1項のステアリング操作力計であって、
内部スリーブが、ステアリングホイールリムを内部に挿通させてステアリングホイールリムに装着すべく筒状の少なくとも1箇所において接合されていることを特徴としている。
請求項5に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項4のステアリング操作力計であって、
内部スリーブが、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに2分割形成され、相互に接合されていることを特徴としている。
請求項6に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項5のステアリング操作力計であって、
外部スリーブが、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに2分割形成され、相互に接合されていることを特徴としている。
請求項7に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項6のステアリング操作力計であって、
起歪体が、2分割形成された内部スリーブの両半筒部の接合部近傍と、2分割形成された外部スリーブの両半筒部の接合部近傍との間に配設されることを特徴としている。
請求項8に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、上述した目的を達成するために、
ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部、内側の内側半筒部および締め付け手段を有し、ステアリングホイールリムの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、ステアリングホイールリムを内部に挿通させた状態で、前記締め付け手段によって該ステアリングホイールリムに締着される内部スリーブと、
ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部および内側の内側半筒部を有し、前記内部スリーブの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、
前記内部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の2つの結合部と前記外部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の2つの結合部との間にそれぞれ配設され、各々ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によってひずみ変形を生ずる複数の起歪部を有する一対の起歪体と、
前記一対の起歪体の各起歪部のひずみ変形を検出すべく各起歪部にそれぞれ添着されたひずみゲージと
を具備するセンサ本体を備えることを特徴としている。
請求項9に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項1〜請求項8のいずれか1項のステアリング操作力計であって、
前記ステアリング操作力計が、ステアリングホイールのステアリングホイールリムの両手で把持操作すべき部位にそれぞれ装着される2組のセンサ本体を備えて構成されることを特徴としている。
本発明によれば、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールおよびそれに付随する機能を阻害することなしに、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となるステアリング操作力計を提供することができる。
すなわち本発明の請求項1のステアリング操作力計によれば、
ステアリングホイールリムを内部に挿通させて、該ステアリングホイールリムに着脱可能に締着される内部スリーブと、前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、これら内部スリーブと外部スリーブとの間に配設され、ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によって起歪部にひずみ変形を生ずる起歪体と、前記起歪体の起歪部のひずみ変形を検出すべく起歪部に添着されたひずみゲージとを具備するセンサ本体を備えることにより、
簡単な構成で、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールに関連する機能を阻害することなく、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となる。
また、本発明の請求項2のステアリング操作力計によれば、
請求項1のステアリング操作力計において、
起歪体が、ステアリングホイールリムのステアリングホイールの半径方向についての中央で且つステアリングホイールのほぼ回転軸線に沿う方向の両側部にステアリングホイールリムを挟んで対峙して配置されることにより、
特に、簡単な構成で、容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に且つより正確に計測することが可能となる。
さらに、本発明の請求項3のステアリング操作力計によれば、
請求項1または請求項2のステアリング操作力計において、
起歪体が、ステアリングホイールの円周方向に沿うステアリングホイールリムの回転方向に沿って複数個の起歪部が配設されることにより、
特に、簡単な構成で、容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に且つさらに正確に計測することが可能となる。
本発明の請求項4のステアリング操作力計によれば、
請求項1〜請求項3のいずれか1項のステアリング操作力計において、
内部スリーブが、ステアリングホイールリムを内部に挿通させてステアリングホイールリムに装着すべく筒状の少なくとも1箇所において接合されていることにより、
特に、簡単な構成で、より容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となる。
本発明の請求項5のステアリング操作力計によれば、
請求項4のステアリング操作力計において、
内部スリーブが、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに2分割形成され、相互に接合されていることにより、
特に、簡単な構成で、さらに容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となる。
本発明の請求項6のステアリング操作力計によれば、
請求項5のステアリング操作力計において、
外部スリーブが、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに2分割形成され、相互に接合されていることにより、
特に、簡単な構成で、さらに一層容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となる。
本発明の請求項7のステアリング操作力計によれば、
請求項6のステアリング操作力計において、
起歪体が、2分割形成された内部スリーブの両半筒部の接合部近傍と、2分割形成された外部スリーブの両半筒部の接合部近傍との間に配設されることにより、
特に、より簡単な構成で、容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となる。
本発明の請求項8のステアリング操作力計によれば、
ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部、内側の内側半筒部および締め付け手段を有し、ステアリングホイールリムの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、ステアリングホイールリムを内部に挿通させた状態で、前記締め付け手段によって該ステアリングホイールリムに締着される内部スリーブと、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部および内側の内側半筒部を有し、前記内部スリーブの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、前記内部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の2つの結合部と前記外部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の2つの結合部との間にそれぞれ配設され、各々ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によってひずみ変形を生ずる複数の起歪部を有する一対の起歪体と、前記一対の起歪体の各起歪部のひずみ変形を検出すべく各起歪部にそれぞれ添着されたひずみゲージとを具備するセンサ本体を備えることにより、
特に、簡単な構成で、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールおよびそれに付随する機能を阻害することなく、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となる。
本発明の請求項9のステアリング操作力計によれば、
請求項1〜請求項8のいずれか1項のステアリング操作力計において、
前記ステアリング操作力計が、ステアリングホイールのステアリングホイールリムの両手で把持操作すべき部位にそれぞれ装着される2組のセンサ本体を備えて構成されることにより、
特に、簡単な構成で、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールおよびそれに付随する機能を阻害することなく、ステアリングホイールの回転操作力を適切に且つより正確に計測することが可能となる。
以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明のステアリング操作力計を詳細に説明する。
図1〜図5は、本発明の一つの実施の形態に係るステアリング操作力計の構成を示している。図1は、ステアリング操作力計における一方のセンサ本体の構成を示す縦断面図、図2は、図1のセンサ本体の構成を詳細に説明するための一部切欠断面図、図3は、図1のセンサ本体の構成を詳細に示す横断面図、図4は、図3の一部を詳細に示す部分拡大断面図および図5は、ステアリング操作力計のほぼ全体の構成を模式的に示す図である。
図1〜図5に示す本発明の一つの実施の形態に係るステアリング操作力計は、第1のセンサ本体1、第2のセンサ本体2、第1のケーブル3および第2のケーブル4を備えており、図5に示すように構成している。
図1〜図4に詳細を示す第1のセンサ本体1は、内部スリーブ11、外部スリーブ12、起歪体13およびひずみゲージ14を具備している。なお、明確には図示していないが、第2のセンサ本体2も第1のセンサ本体1と同様に構成されており、内部スリーブ11、外部スリーブ12、起歪体13およびひずみゲージ14とそれぞれ同様の内部スリーブ21、外部スリーブ22、起歪体23およびひずみゲージ24を具備している。
第1のセンサ本体1における内部スリーブ11は、外側半筒部11a、内側半筒部11b、締め付けスペーサ11c、締め付けブロック11dおよび締め付けねじ11eを有して構成する。外側半筒部11aは、ほぼ半筒状に形成され、ステアリングホイールの半径方向についての外側の半筒部を構成し、内側半筒部11bは、外側半筒部11aに対応してやや小径のほぼ半筒状に形成され、ステアリングホイールの半径方向についての内側の半筒部を構成する。締め付けスペーサ11c、締め付けブロック11dおよび締め付けねじ11eは、締め付け手段を構成している。締め付けスペーサ11cは、外側半筒部11aの凹曲面の底面に接着または溶着等によって固着され、ステアリングホイールSWの半径方向についての外側からステアリングホイールリムWRに当接する。締め付けブロック11dは、ステアリングホイールリムWRを挟んで締め付けスペーサ11cに対峙して配置されており、締め付けねじ11eの先端に嵌合し、締め付けねじ11eが回転自在に且つ相対的に進退しないように係合している。締め付けねじ11eは、内側半筒部11bに螺合している。
すなわち、外側半筒部11aと内側半筒部11bは、ステアリングホイールリムWRの両側から外側半筒部11aと内側半筒部11bとを着脱可能に結合して筒状をなし、ステアリングホイールリムWRを該筒状の内部に挿通させた状態で、締め付けねじ11eを締め付けて締め付けブロック11dを内側半筒部11bに対して進退移動させることによって、締め付けスペーサ11cと締め付けブロック11dによって、ステアリングホイールリムWRを押圧挟持し、筒状の内部スリーブ11をステアリングホイールリムWRに締着固定する。このような、締め付けスペーサ11c、締め付けブロック11dおよび締め付けねじ11eの組合せは、ステアリングホイールリムWRに沿って複数組、例えば図示のように3組、設けられる。
次に、起歪体13およびひずみゲージ14について説明する。尚、起歪体13A、13Bを総称して起歪体13と総称することがある。上述した内部スリーブ11の外側半筒部11aと内側半筒部11bとを相互に結合する際には、この場合、相互に直接接合せずに、図2〜図4に示すように、起歪体13Aの一端の内部結合部13Aaと起歪体13Bの一端の内部結合部13Baとをそれぞれ挟み込んで結合する。
起歪体13Aは、内部スリーブ11の外側半筒部11aと内側半筒部11bの結合箇所に介挿される内部結合部13Aaを一端に有し、後述するように外部スリーブ12の外側半筒部12aと内側半筒部12bの結合箇所に介挿される外部結合部13Acを他端に有し、そしてこれら内部結合部13Aaと外部結合部13Acとの間に複数個、この場合2個、の起歪部13Ab、13Bbを有する。これら起歪部13Ab、13Bbは、ステアリングホイールリムWRの操作方向、つまりステアリングコラムSCを回転中心とする回転円周方向への剪断応力によってひずみ変形するように形成される。これら起歪部13Ab、13Bbには、内部スリーブ11に面する内面側と外部スリーブ12に面する外面側との両面に図2に示されるように剪断応力方向に対して45°および135°の角度をなして直交する方向のひずみを検出するように形成されたひずみゲージ14、すなわちこの場合ひずみゲージ14Aaとひずみゲージ14Ab(図4を参照されたい)、が接着、スパッタリング、融着、その他の手段により添着され、上述した剪断応力によるひずみ変形を効果的に計測するように構成されている。
なお、明確には図示していない(符号を図示していない)が、起歪体13Bについても、起歪体13Aと同様に、一端の内部結合部13Baと他端の外部結合部13Bcとの間に起歪部13Bbを有して構成され、起歪部13Bbの内面側および外面側にひずみゲージ14(ひずみゲージ14Baとひずみゲージ14Bb)が添着されている。
第1のセンサ本体1における外部スリーブ12は、外側半筒部12aおよび内側半筒部12bを有して構成する。外側半筒部12aは、ほぼ半筒状に形成され、ステアリングホイールの半径方向についての外側の半筒部を構成し、内側半筒部12bは、外側半筒部12aに対応して少し小径のほぼ半筒状に形成され、ステアリングホイールの半径方向についての内側の半筒部を構成する。すなわち、外側半筒部12aと内側半筒部12bは、ステアリングホイールリムWRの両側から外側半筒部12aと内側半筒部12bとを着脱可能に結合して筒状をなす。外部スリーブ12の外側半筒部12aと内側半筒部12bとを相互に結合する際には、この場合、相互に直接接合せずに、図2〜図4に示すように、起歪体13Aの他端の外部結合部13Acと起歪体13Bの他端の外部結合部13Bcとをそれぞれ挟み込んで結合する。なお、外部スリーブ12の内側半筒部12bには、図1および図2に示すように内部スリーブ11の締め付けねじ11eに対応して開口部が形成されており、外部スリーブ12の内側半筒部12bの外側から締め付けねじ11eを締め付けたり緩めたり操作することができるようになっている。
図2は、ステアリングホイールリムWRの該当箇所に、外側半筒部11aと内側半筒部11bを設置し、内部スリーブ11の外側半筒部11aの縁部と内部スリーブ11の内側半筒部11bの縁部との間に起歪体13Aの一端の内部結合部13Aaを介挿してネジ留め固定して内部スリーブ11を筒状に形成して、この内部スリーブ11をしっかりステアリングホイールリムWRに締め付け固定し、さらに外部スリーブ12の外側半筒部12aを起歪体13Aにネジ留め固定した状態を示している。図2には、内部スリーブ11の内側半筒部11bの一部を破断して締め付けブロック11d近傍を断面により示している。
すなわち、取り付けは、次のようにして行われる。ステアリングホイールリムWRの該当箇所を図4に示すように、この内部結合部13Aaに内部スリーブ11の内側半筒部11bの縁部をねじ16によりネジ留め固定する。もちろん、他方の起歪体13Bの取り付けも起歪体13Aと同様に行われて、内部スリーブ11を筒状に形成する。さらに締め付けねじ11eにより、この内部スリーブ11をしっかりステアリングホイールリムWRに締め付け固定する。さらに外部スリーブ12の内側半筒部12bを起歪体13Aにねじ18によってネジ留め固定して、ステアリングホイールリムWRへの第1のセンサ本体1の装着を完了する。
また、第2のセンサ本体2も上述と同様にして、ステアリングホイールリムWRの該当箇所に装着され、図5に示すように、第1のセンサ本体1および第2のセンサ本体2がステアリングホイールリムWRに取り付けられる。これら第1のセンサ本体1および第2のセンサ本体2からは、それぞれ第1のセンサケーブル3および第2のセンサケーブル4が接続される。第1のセンサ本体1に接続されるケーブル3は、起歪体13Aおよび13Bの起歪部13Abおよび起歪部13Bbに接続された引き出しケーブル31と、それにコネクタを介して接続される接続ケーブル32を有して構成され、第2のセンサ本体2に接続されるケーブル4は、明確には図示していない起歪体23Aおよび23Bの起歪部23Abおよび起歪部23Bbに接続された引き出しケーブル41と、それにコネクタを介して接続される接続ケーブル42を有して構成される。なお、起歪部13Abおよび13Bbに添着されたひずみゲージ14(ひずみゲージ14Aa,14Ab等)は、上述した剪断応力によるひずみ変形を効果的に計測するように第1のセンサケーブル3および第2のセンサケーブル4に接続されている。
操舵角が小さい場合は、ケーブルを車内に設置した測定器に接続する。操舵角が大きい場合は、テレメータ送信機に接続し、これをステアリングホイール中央部またはステアリングホイール上の操作の邪魔にならない所に設置し、測定データを車内に設置した受信機に送信する。
すなわち、上述したステアリング操作力計は、図5に示したように、第1のセンサ本体1と第2のセンサ本体2からなる2個で1組のセンサとして構成され、これら第1のセンサ本体1および第2のセンサ本体2を、ステアリングホイールSWのステアリングホイールリムWRの右手および左手をかける位置にそれぞれ取り付けて使用する。
第1のセンサ本体1および第2のセンサ本体2は、左側に配置される第1のセンサ本体1と右側に配置される第2のセンサ本体2とで左右対称の構成が望ましいため、ケーブルの引き出し等はそれぞれ左側および右側としているが、実質的に同様の構成を有している。もちろん、第1のセンサ本体1および第2のセンサ本体2を対称的な構成とせずに全く同一の構成としてもよい。第1のセンサ本体1は、内部スリーブ11、外部スリーブ12、起歪体13(13A、13B)およびひずみゲージ14(14Aa,14Ab等)を有している。内部スリーブ11は、外側半筒部11aと内側半筒部11bとに分割されており、ステアリングホイールリムWRを内部に挟んで、起歪体13Aおよび13Bのそれぞれの一端の内部結合部13Aaおよび13Baを介して筒状に結合する。この状態で、締め付けねじ11eを締め付けることにより、締め付けスペーサ11cと締め付けブロック11dとでステアリングホイールリムWRを挟んで締め付けて、内部スリーブ11をステアリングホイールリムWRに固定する。
外部スリーブ12は、外側半筒部12aと内側半筒部12bとに分割されており、起歪体13Aおよび13Bのそれぞれの他端の外部結合部13Acおよび13Bcを介して筒状に結合する。この外部スリーブ12を把持してステアリングホイールSWを操作することにより、外部スリーブ12と内部スリーブ11との間に応力が発生し、起歪体13Aおよび13Bの内部結合部13Aaおよび13Baと外部結合部13Acおよび13Bcとの間の起歪部13Abおよび13BbにステアリングホイールリムWRに沿う方向に剪断応力が発生し、ステアリングホイールSWの操作トルクに応じたひずみ変形が生じ、これを起歪部13Abおよび13Bbに添着したひずみゲージ14Aa,14Ab等によって計測することによって、操舵力すなわちステアリングホイールの操作力を計測する。起歪体13Aおよび13Bの内部結合部13Aaおよび13Baと外部結合部13Acおよび13Bcとの間には、それぞれ起歪部13Abおよび13Bbが複数設けられることが望ましい。
図6および図7に模式的に示すように、センサ本体、例えば第1のセンサ本体1は、ステアリングホイールリムWRが挿通される内部スリーブ11および外部スリーブ12からなる2重のスリーブを有して構成されている。内部スリーブ11をステアリングホイールリムWRに締め付け装着することにより、第1のセンサ本体1をステアリングホイールリムWRに固定する。外部スリーブ12は、内部スリーブ11の外周面を覆っており、操作者、つまり運転者がこれを把持して操作することによって、この第1のセンサ本体1に操作力が印加される。これら内部スリーブ11と外部スリーブ12は、この場合それぞれひずみゲージ14が添着された4つの起歪部13Abおよび13Bbを有する起歪体13Aおよび13Bを介して結合されている。外部スリーブ12にステアリングホイールリムWRの接線方向への操作力が与えられたときに、これら起歪体13Aおよび13Bの起歪部13Abおよび13Bbが撓み、その撓みを起歪部13Abおよび13Bbに貼設されたひずみゲージ14(14Aa,14Ab等)によって検出し、与えられた操作トルクを計測する。
尚、起歪部13Ab、13Bbに添着されたひずみゲージ14Aa、14Ab等は、例えば、起歪体13A、13Bの長手方向に対して、45°をなすひずみゲージ同士をホイートストンブリッジ回路の対向辺または同一辺に接続し、長手方向に対して135°をなすひずみゲージ同士は、隣接する辺にそれぞれ接続する。
このホイートストンブリッジ回路の入力端に、ブリッジ電源を印加することにより出力端からステアリングホイールに作用する操作力に応じた出力を取り出すことができる。
次に、このステアリング操作力計による計測原理を、図8に示す模式図を参照して説明する。
ステアリングホイールSWのステアリングホイールリムWRに固定された第1および第2のセンサ本体1および2をそれぞれ左手および右手で握り、ステアリングホイールSWを回転操作すると、上述のようにしてステアリングホイールリムWRの接線方向に印加された操作力を検出計測することができる。これら第1および第2のセンサ本体1および2によって計測されるステアリングホイールリムWRの接線方向の操作力の合計にステアリングホイールリムWRの半径rを乗じることによって、ステアリングホイールを回転操作したときのトルクを得ることができる。
このように、ハンドル操作時のステアリングコラムに加わるトルクを計測する場合には、従来は一般的にステアリングコラム自体に直接的にひずみゲージを貼り付けて、このひずみゲージによってねじりトルクを直接測定するか、ステアリングホイールSWとステアリングコラムSCとの間にトルクを計測するためのセンサ部等の構造体を付加し、これを用いて操作力トルクを計測していた。すなわち、このことは、もともと車に設けられていたステアリングホイールに手を加えたり、センサを内蔵したステアリングホイールに交換することを意味する。
これに対し、本発明に係るステアリング操作力計におけるセンサ本体は、既存のステアリングホイールに手を加えることなくトルクを計測することができるため、省力化を可能とし、既存のステアリングホイールの機能や性能を活かすことが可能となる。
すなわち、本発明に係るステアリング操作力計は、次のような利点を有している。
(1) 既存のステアリングホイールをそのまま使用することができるので、ステアリングホイールの操作トルクの計測に際して、エアバッグおよびスイッチ類が付設された既存のステアリングホイールを取り外す必要がない。
(2) 既存のステアリングホイールをそのまま使用することができるので、既存のステアリングホイールに組み込まれたエアバッグが、ステアリングホイールの操作トルクの計測時にも、そのまま機能する。
(3) ステアリング操作力計は、既存のステアリングホイールに取り付けて計測するため、運転者がセンサ本体の外部スリーブを握る姿勢が既存のステアリングホイールを直接握る場合とほぼ同等である。
(4) ステアリング操作力計を構成するセンサ本体が小型軽量であるので、装着計測時に、既存のステアリングホイールの重心位置や慣性モーメントへ与える影響が小さい。
本発明の一つの実施の形態に係るステアリング操作力計における一方のセンサ本体の構成を示す縦断面図である。 図1のセンサ本体の構成を詳細に説明するための組み立て途中、外部スリーブの内側半筒部を取り付けていない状態、における一部切欠断面図である。 図1のセンサ本体の構成を詳細に示す横断面図である。 図3の一部を詳細に示す部分詳細断面図である。 図1のセンサ本体を用いて構成される本発明の一つの実施の形態に係るステアリング操作力計のほぼ全体の構成を模式的に示す図である。 図1のセンサ本体の動作原理を説明するための模式的横断面図である。 図1のセンサ本体の動作原理を説明するための模式的正面図である。 図1のセンサ本体を用いるステアリング操作力計の計測原理を説明するための模式的正面図である。 従来のステアリング操作計の一例を説明するための図であり、(a)は、既存のステアリングホイールを取り外した状態を模式的に示す側面図、(b)は、既存のステアリングホイールを取り外したあとに従来のステアリング操作力計を装着した状態を模式的に示す側面図である。
符号の説明
1 第1のセンサ本体
2 第2のセンサ本体
3 第1のケーブル
4 第2のケーブル
11 内部スリーブ
11a 外側半筒部
11b 内側半筒部
11c 締め付けスペーサ
11d 締め付けブロック
11e 締め付けねじ
12 外部スリーブ
12a 外側半筒部
12b 内側半筒部
13 起歪体
13A 起歪体
13Aa 内部結合部
13Ab 起歪部
13Ac 外部結合部
13B 起歪体
13Ba 内部結合部
13Bb 起歪部
13Bc 外部結合部
14 ひずみゲージ
14Aa ひずみゲージ
14Ab ひずみゲージ
15 ねじ
16 ねじ
17 ねじ
18 ねじ
SW ステアリングホイール
WR ステアリングホイールリム
SC ステアリングコラム

Claims (9)

  1. ステアリングホイールリムを内部に挿通させて、該ステアリングホイールリムに着脱可能に締着される内部スリーブと、
    前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、
    これら内部スリーブと外部スリーブとの間に配設され、ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によって起歪部にひずみ変形を生ずる起歪体と、
    前記起歪体の起歪部のひずみ変形を検出すべく起歪部に添着されたひずみゲージと
    を具備するセンサ本体を備えることを特徴とするステアリング操作力計。
  2. 起歪体は、ステアリングホイールリムのステアリングホイールの半径方向についての中央で且つステアリングホイールのほぼ回転軸線に沿う方向の両側部にステアリングホイールリムを挟んで対峙して配置されることを特徴とする請求項1に記載のステアリング操作力計。
  3. 起歪体は、ステアリングホイールの円周方向に沿うステアリングホイールリムの回転方向に沿って複数個の起歪部が配設されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のステアリング操作力計。
  4. 内部スリーブは、ステアリングホイールリムを内部に挿通させてステアリングホイールリムに装着すべく筒状の少なくとも1箇所において接合されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のステアリング操作力計。
  5. 内部スリーブは、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに2分割形成され、相互に接合されていることを特徴とする請求項4に記載のステアリング操作力計。
  6. 外部スリーブは、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに2分割形成され、相互に接合されていることを特徴とする請求項5に記載のステアリング操作力計。
  7. 起歪体は、2分割形成された内部スリーブの両半筒部の接合部近傍と、2分割形成された外部スリーブの両半筒部の接合部近傍との間に配設されることを特徴とする請求項6に記載のステアリング操作力計。
  8. ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部、内側の内側半筒部および締め付け手段を有し、ステアリングホイールリムの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、ステアリングホイールリムを内部に挿通させた状態で、前記締め付け手段によって該ステアリングホイールリムに締着される内部スリーブと、
    ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部および内側の内側半筒部を有し、前記内部スリーブの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、
    前記内部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の2つの結合部と前記外部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の2つの結合部との間にそれぞれ配設され、各々ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によってひずみ変形を生ずる複数の起歪部を有する一対の起歪体と、
    前記一対の起歪体の各起歪部のひずみ変形を検出すべく各起歪部にそれぞれ添着されたひずみゲージと
    を具備するセンサ本体を備えることを特徴とするステアリング操作力計。
  9. 前記ステアリング操作力計は、ステアリングホイールのステアリングホイールリムの両手で把持操作すべき部位にそれぞれ装着される2組のセンサ本体を備えて構成されることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のステアリング操作力計。
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