JP2017217935A - ステアリングスイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に手動運転又は自動運転のいずれかに移行してしまわないように構成されたステアリングスイッチ装置を提供する。【解決手段】自動運転と手動運転とに用いられるステアリングスイッチ装置２０は、ステアリングホイール１に対して分離自在に設けられたステアリングスイッチ２１と、自動運転及び手動運転の切り替え操作、及びステアリングホイール１に対してステアリングスイッチ２１を分離する操作を行うための手動操作レバー２２とをステアリングホイール１に設けている。【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリングスイッチ装置に係り、特に、車両の自動運転と手動運転とに用いられるステアリングホイールのステアリングスイッチ装置に関する。

車両のステアリングホイールの一例として、自動運転と手動運転とに用いられるステアリングホイールが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１に記載されたステアリングホイールは、円環状のリムと、リムの中央に配置されたハブとを分離可能に構成しており、ハブの左右両側にタッチスクリーンパネルを装着している。自動運転時においては、リムがハブから離れてステアリングコラムに沿って運転者から離れる方向に移動するとともに、ハブが運転者側に向けて移動する構成となっている。車両の旋回時においては、リムは車両の旋回運動に追従して回転するが、タッチスクリーンパネルが装着されたハブは、リムと一緒に回転しないようになっている。

米国特許出願公開第２０１４／０２７７８９６号明細書

ところで、手動運転時には運転者の手でステアリングホイールを操舵するため、ステアリングホイールを操舵する手の位置とステアリングスイッチの位置との位置関係が一定に保てるようにステアリングホイールにステアリングスイッチを搭載しており、ステアリングホイールと運転者の手とが一緒に回転しても、運転者がスイッチ操作しやすいようにしている。

一方、自動運転時においては、ステアリングホイールから運転者の手を放すことが許容される。手動運転時と同じ位置にあるステアリングスイッチがステアリングホイールと一緒に回転することから、ステアリングスイッチの押下げ操作は行いにくくなる。

運転者が、例えばステアリングホイールの左右両側に配置されたステアリングスイッチを押下げ操作する瞬間にステアリングホイールが自動回転すると、正確にステアリングスイッチを押下げ操作することはできない。自動運転中において、運転者がステアリングホイールを操舵すると、自動運転が解除されることから、ステアリングスイッチの押下げ操作がステアリングホイールの操舵として伝達されてしまうと、運転者の意思に反して自動運転を解除させてしまう場合もある。

従って、本発明の目的は、簡単に手動運転又は自動運転のいずれかに移行してしまわないように構成されたステアリングスイッチ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明により提供されるステアリングスイッチ装置は、ステアリングホイールに対して分離自在に設けられたステアリングスイッチと、自動運転及び手動運転の切り替え操作、及び前記ステアリングホイールに対して前記ステアリングスイッチを分離する分離操作を行うための手動スイッチとを前記ステアリングホイールに設けたことを特徴としている。

本発明に係るステアリングスイッチ装置において、前記手動スイッチは、前記ステアリングホイールの両側に設けられた一対の手動スイッチからなり、各手動スイッチからの信号が同時に出力された場合に前記切り替え操作及び前記分離操作を行わせるように構成されたことが好適である。

更に、本発明に係るステアリングスイッチ装置において、手動運転時は前記手動スイッチと前記ステアリングスイッチとを係合する係合機構と、自動運転時は前記係合機構の係合状態を解除する分離機構とを備えたことが好適である。

更にまた、本発明に係るステアリングスイッチ装置において、前記手動スイッチは、前記ステアリングホイールの両側に車体前後方向に揺動操作自在に設けられた操作レバーからなることが好適である。

本発明によると、簡単な構成で、運転者の誤操作等によって簡単に手動運転又は自動運転のいずれかに移行しない構成のステアリングスイッチ装置が得られる。

本発明に好適な第１の実施の形態に係るステアリングスイッチ装置を備えたステアリングホイールの一例を説明するための模式図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切欠したステアリングスイッチ装置を模式的に示す要部拡大説明図である。 自動運転時のステアリングスイッチ装置を説明するための図２に相当する模式図である。 第２の実施の形態に係るステアリングスイッチ装置を示す図２に相当する説明図である。 自動運転時のステアリングスイッチ装置を説明するための図４に相当する説明図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、実施の形態の説明に用いる図において、各構成部材の寸法比などは、実際の寸法比とは異なる大きさ等で示されており、図示例に限定されるものではない。

［第１の実施の形態］
図１において、全体を示す符号１は、第１の実施の形態に係る典型的なステアリングスイッチ装置２０を備えた自動車のステアリングホイールを模式的に示している。なお、以下の説明において、ステアリングホイール１の表面を前部ともいい、ステアリングホイール１の裏面を後部ともいい、ステアリングホイール１を表面からみて上下左右という。

ステアリングホイール１は、自動車の運転状態を手動運転と自動運転とに切り替え可能に構成されている。手動運転は、運転者がステアリングホイール１を回転操作することでステアリングホイール１の操作に応じて操舵機構を動作する。一方の自動運転は、運転者がステアリングホイール１を回転操作しない場合であっても、操舵機構を自動で動作する。

ステアリングホイール１は、図１及び図２に示すように、中空筒状のステアリングコラム２の先端に配置された中央のハブ３と、円環状のリム４と、ハブ３及びリム４を互いに連結する３本のスポーク５，５，５とにより構成されたハンドル本体６を備えている。ハンドル本体６の前部には、ハンドルカバー７が取り付けられている。

図１、図２、及び図３に示すように、ハンドルカバー７の左右両側のそれぞれには、特徴部となるステアリングスイッチ装置２０が装着されている。左側のステアリングスイッチ装置２０は、右側のステアリングスイッチ装置２０に対して左右対称形状に構成されている。

各ステアリングスイッチ装置２０は、スアリングスイッチ２１と手動操作レバー２２とを備えており、手動操作レバー２２の揺動操作により自動運転と手動運転とに切り替わるとともに、ハンドル本体６に対してステアリングスイッチ２１の前後方向の位置を変更する構成とされている。

ステアリングコラム２の筒内には、車体に固定されたコラムポスト８が延設されており、ステアリングスイッチ２１は、コラムポスト８の前端に形成されたプレート部９の左右両側に配置されている。

ステアリングスイッチ２１は、例えば自動速度制御用スイッチ、オーディオ用スイッチ、エアコン用スイッチ等の各種の操作スイッチや複数の操作スイッチからなるスイッチ群として構成されている。ステアリングスイッチ２１から延びる図示しない配線は、同じく図示を省略した車載機器に接続される。

手動操作レバー２２は、ステアリングホイール１を自動運転と手動運転とに切り替える機能を有するとともに、ステアリングスイッチ２１をハンドル本体６から分離する機能を有している。

手動操作レバー２２は、ハンドル本体６に支持軸２２１を介して揺動自在に取り付けられている。支持軸２２１には、復帰バネであるトーションばね２２２が装着されており、手動操作レバー２２の揺動操作を解除すると、トーションばね２２２の弾性復帰力により、手動操作レバー２２が自動的に回転復帰するようになっている。

ハンドル本体６には、手動操作レバー２２の操作状態を図示しないコントローラに伝達するためのプッシュ式のリミットスイッチ１０が備えられている。リミットスイッチ１０は、手動操作レバー２２の揺動操作に基づきオンオフ操作されることで自動運転又は手動運転に切り替えられて、オン信号とオフ信号とをコントローラへ出力する。コントローラは、マイクロコンピュータにより構成される。

手動操作レバー２２は、左右に設けられていることから、左右一対のリミットスイッチ１０を同時にオンオフ操作しなければならない。この構成により、運転者の誤操作などによって、自動車の運転状態を手動運転又は自動運転に簡単に移行することが防止されている。それに加えて、手動運転又は自動運転に切り替えるときは、ステアリングホイール１が手動運転モードに設定されるか、あるいは自動運転モードに設定されるかということを運転者に確実に認識させることができる。

手動操作レバー２２には、ステアリングスイッチ２１をコラムポスト８のプレート部９から前方に向けて移動させることでハンドル本体６から分離するためのスイッチ分離機構２３が備えられている。

スイッチ分離機構２３は、手動操作レバー２２の基端部から前方に向けて延設された取付片部２２３と、ステアリングスイッチ２１の後面から後方に向けて垂設された係合片部２１１とにより構成されている。係合片部２１１の先端に形成された係合爪２１２は、手動操作レバー２２の取付片部２２３の先端に形成された取付爪２２４に係合及び係合解除自在に固定されており、手動操作レバー２２とステアリングスイッチ２１とを係合する係合機構として構成されている。

コラムポスト８のプレート部９とステアリングスイッチ２１との間には、コイルばね２１３が装着されている。ステアリングスイッチ２１の係合片部２１１の係合爪２１２と手動操作レバー２２の取付片部２２３の取付爪２２４との係合を解除すると、コイルばね２１３の弾性力により、ステアリングスイッチ２１がハンドル本体６から外れて運転者側に向けて分離するように構成されている。

手動操作レバー２２の取付片部２２３は、ハンドル本体６に形成されたストッパ部１１に当接することで初期の停止位置に位置決めされる。一方、ステアリングスイッチ２１の係合片部２１１は、コラムポスト８のプレート部９に形成されたストッパ部１２に当接することで、ハンドル本体６に対するステアリングスイッチ２１の乗員側移動量を規制されている。

ハンドル本体６と分離した状態にあるステアリングスイッチ２１を元の状態に戻すときは、ステアリングスイッチ２１の係合片部２１１の係合爪２１２をコイルばね２１３の弾性力に抗して手動操作レバー２２の取付片部２２３の取付爪２２４に押し込む。

手動操作レバー２２の取付爪２２４は、トーションばね２２２の弾性力に抗してステアリングスイッチ２１の係合爪２１２により押し拡げられながら、支持軸２２１を中心として回転する。これにより、ステアリングスイッチ２１の係合爪２１２は、手動操作レバー２２の取付爪２２４に滑り込むようにして係合され、手動操作レバー２２に固定される。

以上のように構成されたスイッチ分離機構２３を備えることで、手動運転時においては、図２に示すように、ステアリングスイッチ２１がハンドル本体６内に配置される。自動運転時においては、図３に示すように、ステアリングスイッチ２１がハンドル本体６から前方に移動することで、運転者に接近して配置される。手動運転又は自動運転のいずれの場合にも、ステアリングホイール１の表面側にステアリングスイッチ２１が配置されるため、入出力位置が大きく変わることはない。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態におけるステアリングスイッチ装置２０によると、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。

自動運転と手動運転とが簡単に切り替わらない構成になっているため、運転者の意思をもって自動運転と手動運転との切り替え操作を行うことができるようになり、運転者の誤操作を未然に防止することができる。

手動運転又は自動運転のいずれの場合にも、運転者の意思に反してステアリングスイッチ２１の位置が変わらないため、ステアリングスイッチ２１の操作性を良好に保つことができる。

自動運転と手動運転との切り替わりに応じてステアリングスイッチ２１の位置が変わるため、車両の運転状態が自動であるか、あるいは手動であるかを運転者の目視により容易に判断することが可能になる。

［第２の実施の形態］
図３及び図４を参照すると、これらの図には、第２の実施の形態に係るステアリングスイッチ装置２０を備えたステアリングホイール１が模式的に示されている。なお、これらの図において、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を用いることで、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態にあっては、自動車の運転状態を手動運転と自動運転とに切り替えるときに、ステアリングスイッチ２１がハンドル本体６から電動的に分離する構成を備えた点で、上記第１の実施の形態と異なっている。

図３及び図４において、コラムポスト８のプレート部９には、自動運転と手動運転との切り替えに応じてハンドル本体６に対してステアリングスイッチ２１を電動的に前後往復動させるスイッチ分離機構２３が備えられている。

このスイッチ分離機構２３は、特に限定されるものではないが、回転センサを備えた正逆回転可能なモータ２４と、モータ２４の正逆回転運動を直線運動に変換するラックピニオン機構２５とを備えている。ラックピニオン機構２５は、コラムポスト８のプレート部９に取り付けられたモータ２４の出力軸に固定されたピニオン２６と、ステアリングスイッチ２１の係合片部２１１に形成されたラック２７とを備えている。

このようなスイッチ分離機構２３は、ステアリングホイール１に取り付けられた図示しない舵角センサで検出されるハンドル角、回転センサで検出するモータ２４の回転角、リミットスイッチ１０のオンオフ信号等に基づいてコントローラにより制御される。コントローラは、手動運転及び自動運転を行うためにハンドル本体６に対するステアリングスイッチ２１の前後方向移動位置を制御する。

図５に示すように、自動運転において手動操作レバー２２が揺動操作されたとき、ステアリングスイッチ２１をラックピニオン機構２５で押し上げる。これにより、ステアリングスイッチ２１の係合片部２１１の係合爪２１２と、手動操作レバー２２の取付片部２２３の取付爪２２４との係合が解除され、ステアリングスイッチ２１がハンドル本体６から外れる構造としている。なお、ステアリングスイッチ２１を元の状態に戻すときは、手動操作レバー２２を揺動操作すればよい。

ステアリングホイール１が回転しても、ステアリングスイッチ２１は、回転するステアリングコラム２と離れており、回転しないコラムポスト８のプレート部９に搭載されたままの状態に保持することができる。

なお、図示例では、ラックピニオン機構２５を用いてステアリングスイッチ２１をハンドル本体６の前後方向に移動する構成を備えているが、例えばリニアモータを用いてダイレクトに直線運動を得るように構成してもよく、リニアモータに代えて、ハンドル本体６の前後方向に駆動するためのソレノイドやシリンダ等の伸縮型アクチュエータであっても構わない。

（第２の実施の形態の効果）
以上のように構成された第２の実施の形態におけるステアリングスイッチ装置２０によれば、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。

運転者の意思に反して手動運転又は自動運転に切り替えられるのを未然に防止することができることから、手動運転又は自動運転のいずれの場合にあっても、ステアリング操作性を良好に保つことができる。

運転者の意思でスイッチ操作しやすい位置にステアリングスイッチ２１を電動的に配置することができることから、手動運転又は自動運転のいずれの場合にあっても、ステアリングスイッチ２１を確実に操作することができる。

なお、上記各実施の形態における手動操作レバー２２は、ハンドル本体６に揺動自在に取り付ける構成となっているが、これに限定されるものではなく、例えばコラムポスト８のプレート部９に揺動自在に取り付ける構成であってもよい。この構成により、自動運転時において、ステアリングホイール１が回転しても、手動操作レバー２２をハンドル本体６と一緒に回転させることなく、回転しないコラムポスト８に固定したままの状態に保持することができる。

また、本発明に係るステアリングスイッチ装置２０の代表的な構成例では、自動車に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば建設機械や農業機械などの各種の作業用車両に効果的に適用することができることは勿論である。

以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な各実施の形態、変形例、及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記各実施の形態、変形例、及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…ステアリングホイール、２…ステアリングコラム、３…ハブ、４…リム、５…スポーク、６…ハンドル本体、７…ハンドルカバー、８…コラムポスト、９…プレート部、１０…リミットスイッチ、１１，１２…ストッパ部、２０…ステアリングスイッチ装置、２１…スアリングスイッチ、２２…手動操作レバー、２３…スイッチ分離機構、２４…モータ、２５…ラックピニオン機構、２６…ピニオン、２７…ラック、２１１…係合片部、２１２…係合爪、２１３…コイルばね、２２１…支持軸、２２２…トーションばね、２２３…取付片部、２２４…取付爪

Claims (4)

1. ステアリングホイールに対して分離自在に設けられたステアリングスイッチと、自動運転及び手動運転の切り替え操作、及び前記ステアリングホイールに対して前記ステアリングスイッチを分離する分離操作を行うための手動スイッチとを前記ステアリングホイールに設けたことを特徴とするステアリングスイッチ装置。
2. 前記手動スイッチは、前記ステアリングホイールの両側に設けられた一対の手動スイッチからなり、各手動スイッチからの信号が同時に出力された場合に前記切り替え操作及び前記分離操作を行わせるように構成された請求項１に記載のステアリングスイッチ装置。
3. 手動運転時は前記手動スイッチと前記ステアリングスイッチとを係合する係合機構と、自動運転時は前記係合機構の係合状態を解除する分離機構とを備えた請求項１又は２に記載のステアリングスイッチ装置。
4. 前記手動スイッチは、前記ステアリングホイールの両側に車体前後方向に揺動操作自在に設けられた操作レバーからなる請求項１〜３のいずれか１項に記載のステアリングスイッチ装置。

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