JP2017217993A - ステアリングスイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】意図しない自動運転解除の問題点を解消するとともに、自動運転時と手動運転時とで適切なスイッチ操作となる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ホイール１のステアリングスイッチ装置１０は、自動運転時はステアリングホイール１の中央位置にステアリングスイッチ１１を操作可能にさせ、手動運転時はステアリングホイール１の中央位置以外の位置にステアリングスイッチ１１の操作位置を変更させる変更手段を備えている。
【選択図】図１

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自体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が回転中であっても、運転者がスイッチ操作しやすいようにしている。ステアリングホイールと運転者の手とは同時に回転するため、ステアリングスイッチは、ステアリングホイールと一緒に回転する方が操作しやすい。

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、運転者が意図していないにもかかわらず、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、意図しない自動運転解除の問題点を解消するとともに、自動運転時と手動運転時とで適切なスイッチ操作となる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、本発明は、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おいて、自動運転時は前記ステアリングホイールの中央位置にステアリングスイッチを操作可能にさせ、手動運転時は前記ステアリングホイールの前記中央位置以外の位置に前記ステアリングスイッチの操作位置を変更させる変更手段を備え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、自動運転時は前記ステアリングホイールの中央位置に前記ステアリングスイッチを操作可能に移動させ、手動運転時は前記ステアリングホイールの中央位置以外の位置に前記ステアリングスイッチを移動させる移動機構を備え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、前記ステアリングスイッチは、前記中央位置以外の位置にあるステアリングスイッチと、前記中央位置にあるステアリングスイッチとを有し、手動運転及び自動運転の切り替えに応じて、いずれかのステアリングスイッチが操作できない状態とされることが好適である。

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、前記ステアリングスイッチが操作できない状態は、前記ステアリングスイッチがカバー部材で閉じられる状態、又はブラックアウトされる状態であることが好適である。

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、自動運転時は、前記ステアリングスイッチが前記ステアリングホイールから離れて運転者側に向けて移動する移動機構を備えたことが好適である。

本発明によると、運転者が意図しない自動運転解除を防止することができるとともに、自動運転時と手動運転時とで適切なスイッチ操作を行うことができる。

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って、（ａ）はステアリングスイッチ装置の説明図、（ｂ）は手動運転時のステアリングスイッチ装置を説明する平面図、（ｃ）は自動運転時のステアリングスイッチ装置を説明する平面図である。 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って、（ａ）はステアリングスイッチ装置の説明図、（ｂ）は自動運転時におけるステアリングスイッチ装置の動きを説明する図である。 第３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って、（ａ）はステアリングスイッチ装置の説明図、（ｂ）は自動運転時におけるステアリングスイッチ装置の動きを説明する図である。

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（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）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１０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させ、ステアリングホイール１が同期して回転することがある。

ステアリングホイール１は、ハンドルポスト２の先端に配置された中央のハブ３と、ハブ３の前部に取り付けられるハンドルカバー４と、円環状のリム５と、リム５及びハブ３を互いに連結するスポーク６とを備えている。ステアリングホイール１には、特徴部となるステアリングスイッチ装置１０が装着されている。

ステアリングスイッチ装置１０は、ハンドルカバー４に左右往復動自在に配置された左右一対のステアリングスイッチ１１，１１を備えており、自動運転と手動運転との切り替わりに応じて位置が変更される入出力装置として構成されている。

各ステアリングスイッチ１１は、例えば自動運転用スイッチ、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。各ステアリングスイッチ１１から延びる図示しない配線は、ハンドルポスト２に組み付けられたステアリングロールコネクタ（ＳＲＣ）７を介して同じく図示しない車載機器に接続されており、ステアリングホイール１の回転によってねじ切れることなく、常に配線及び車載機器の導通が確保されている。

自動運転用スイッチは、運転者によりオンオフ操作す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図示しない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ており、手動運転及び自動運転を行うために、ステアリングホイール１に対する各ステアリングスイッチ１１の移動位置を制御する。

自動運転時はステアリングホイール１の中央位置にステアリングスイッチ１１を操作可能にさせ、手動運転時はステアリングホイール１の中央位置以外の位置にステアリングスイッチ１１の操作位置を変更させる変更手段として、自動運転と手動運転との切り替えに応じて左右往復動させるための移動機構１２が備えられている。移動機構１２は、特に限定されるものではなく、例えばリンク機構、ギヤ機構やラックピニオン機構をモータにより駆動する構成を用いることができる。

移動機構１２は、回転センサを備えた一対のスライダ１３，１３と、各スライダ１３を摺動させるレール１４とを備えている。スライダ１３は、ステアリングスイッチ１１に固定されており、移動側に設けられている。一方のレール１４は、ハンドルカバー４に固定されており、ステアリングホイール１の左右方向に沿って延びるガイドとして構成されている。スライダ１３を駆動することで、スライダ１３が、レール１４に沿ってステアリングスイッチ１１と一緒に移動する。

各ステアリングスイッチ１１の移動位置は、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、回転センサで検出されるスライダ１３の移動量、及び自動運転用スイッチ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。

このような移動機構を備えることで、手動運転時においては、図１（ａ）に示すように、各ステアリングスイッチ１１がハンドルポスト２の先端に配置される中央のハブ３の左右両側に配置される。図１（ｂ）に示すように、自動運転時においては、各ステアリングスイッチ１１がハブ３の中央に自動的に移動することで、ステアリングホイール１の中央には、各ステアリングスイッチ１１が集約して配置される。

なお、ステアリングスイッチ１１としては、例えば操作スイッチの入力装置以外の発光体（ＬＥＤ）や液晶ディスプレイ等の出力装置としての機能を合わせ持つ構成を採用することができる。

また、各ステアリングスイッチ１１の外周に異なる色を発光する複数の発光体を内蔵させて、各ステアリングスイッチ１１の移動位置に応じて色を変える構成とすることにより、現時点の自動車の運転状態が自動運転なのか、あるいは手動運転なのかを運転者に分かりやすくさせることができる。

（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１０によると、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。

ステアリングホイール１において、自動運転と手動運転との切り替わりに応じて、運転者がスイッチ操作しやすい位置にステアリングスイッチ１１を自動的に配置することができる。手動運転又は自動運転のいずれの場合にも、ステアリングホイール１上に各ステアリングスイッチ１１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。

手動運転時においては、従来と同じようにステアリングホイール１の左右両側位置に各ステアリングスイッチ１１があり、手動運転から自動運転に切り替わると、ステアリングホイール１の中央に各ステアリングスイッチ１１が移動することで各ステアリングスイッチ１１の位置が変わるため、自動車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２（ａ）及び（ｂ）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１０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ている。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態は、自動運転時においてステアリングスイッチ１１がステアリングホイール１のハンドルカバー４に対して分離する移動機構を備えた点と、手動運転及び自動運転の切り替えに応じて操作不能とするステアリングスイッチ１１の操作位置を変更させる変更手段により隠蔽する構成を備えた点とで、上記第１の実施の形態と異なっている。

図２（ａ）及び（ｂ）において、ステアリングスイッチ装置１０は、ステアリングホイール１の左右両端に固定された一対のステアリングスイッチ１１，１１と、ステアリングホイール１の中央に移動自在に固定されたステアリングスイッチ１１とを備えている。各ステアリングスイッチ１１は、ハンドルカバー４の表面の同一曲線上に一列に配置されている。

左右両端の各ステアリングスイッチ１１は、ステアリングホイール１の回転方向と同じ方向に回転する。中央のステアリングスイッチ１１は、ハンドルポスト２に直線運動及び回転運動自在の移動機構に前後動自在及び回転自在に連結されている。

移動機構は、特に限定されるものではないが、例えば出力軸を直進させる構造を有する直進駆動用のモータ１５と、回転センサを備えた正逆回転可能なモータ１６とにより構成されている。直進駆動用のモータ１５は、ハンドルポスト２の先端に固定されており、このモータ１５の出力軸には、モータ１６を介して中央のステアリングスイッチ１１が連結固定されている。

中央のステアリングスイッチ１１が正面視で四角形状に形成されていることから、直進駆動用のモータ１５を用いてダイレクトに直線運動を得るように構成されており、中央のステアリングスイッチ１１を手動運転時におけるハンドルカバー４の前面よりも少し運転者側に移動させることで、中央のステアリングスイッチ１１とハンドルカバー４との干渉が防止されている。

中央のステアリングスイッチ１１の移動位置は、舵角センサで検出するハンドル角、回転センサで検出するモータ１６の回転角、及び自動運転用スイッチ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。

中央のステアリングスイッチ１１がモータ１６を介してハンドルポスト２と連結されているため、ハンドルポスト２の正回転に対してモータ１６に逆回転方向のトルクを付加することで、中央のステアリングスイッチ１１だけを回転させることが可能である。モータ１６をハンドルポスト２に対して反対方向に回転させることで、相対的にステアリングホイール１の中央で静止させることができるようになる。

なお、図示例では、中央のステアリングスイッチ１１は四角形状に形成されているが、ハンドルカバー４との干渉を避けるため、中央のステアリングスイッチ１１の回転軌跡に沿う形状を有する凹部をハンドルカバー４に形成する構成であってもよく、中央のステアリングスイッチ１１を円形に形成しても構わない。また、直進駆動用のモータ１５に代えて、中央のステアリングスイッチ１１を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を用いることができる。

ステアリングスイッチ装置１０は更に、各ステアリングスイッチ１１が設置されるハンドルカバー４の表面の同一曲線上に沿うレール１４に沿って移動自在に配置された一対のカバー部材１７，１７を備えている。各カバー部材１７をスライド開閉する機構としては、特に限定されるものではなく、例えばリンク機構、ギヤ機構やラックピニオン機構等により構成することができる。

各カバー部材１７の移動位置は、舵角センサで検出するハンドル角、回転センサで検出するモータ１６の回転角、及び自動運転用スイッチ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。

各カバー部材１７は、自動運転と手動運転との切り替えに応じて、各ステアリングスイッチ１１に対する位置を変えることで、操作可能なステアリングスイッチ１１が出現するように構成されている。手動運転時には、左右両端のステアリングスイッチ１１が有効となり、中央のステアリングスイッチ１１はカバー部材１７により閉じられる。一方、自動運転時には、中央のステアリングスイッチ１１が有効となり、左右両端のステアリングスイッチ１１がカバー部材１７により隠蔽されることになる。

なお、ステアリングスイッチ１１の操作位置を変更させる変更手段により隠蔽するための他の構成例としては、例えば各ステアリングスイッチ１１のスイッチ操作盤面がブラックアウトすることでステアリングスイッチ１１を隠蔽する構成を採用することができる。

（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１０によれば、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。

手動運転と自動運転との切り替えに対応して、ステアリングホイール１において操作不能なステアリングスイッチ１１が隠蔽されるため、複数のステアリングスイッチ１１のうちの有効なステアリングスイッチ１１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３の実施の形態］
図３（ａ）及び（ｂ）を参照すると、これらの図には、第３の実施の形態に係るステアリングスイッチ装置１０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。ステアリングホイール１は、図示しない転舵輪を転舵する転舵機構との機械的な連結が解除されたステアリングバイワイヤ方式を例示している。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３の実施の形態にあっては、自動運転時において、ステアリングスイッチ１１を搭載するステアリングホイール１のハンドルカバー４とリム５とが分離する構成を備えた点で、上記各実施の形態と異なっている。

図３（ａ）及び（ｂ）において、リム５は、操舵するための中空円筒状をなす外側のハンドルポスト２に固定されている。ハンドルポスト２の筒内に配置された内側のハンドルポスト８は、車体に固定されている。ハンドルカバー４は、外側のハンドルポスト２に対して前後方向分離自在に配置されている。

２個のステアリングスイッチ１１，１１には、自動運転と手動運転との切り替えに応じて左右往復動させるための左右一対のスライダ１３，１３が備えられており、各スライダ１３には、レール１４が連結されている。各ステアリングスイッチ１１は、ステアリングホイール１の左右両端と中央とを自動又は手動の運転状態に合わせて移動するように構成されている。

ハンドルカバー４には、自動運転と手動運転との切り替えに応じて前後往復動させるための移動機構が備えられている。移動機構は、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１８と、モータ１８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１９とを備えている。ラックピニオン機構１９は、モータ１８の出力軸に固定されたピニオン２０と、ピニオン２０に噛み合うラック２１とを備えており、ハンドルポスト８の一部として構成されている。

モータ１８は、回転しない内側のハンドルポスト８に固定されている。一方のラック２１の前端は、ハンドルカバー４の後面に固定されている。モータ１８が回転駆動することで、ピニオン２０がラック２１と噛み合って、ラック２１がハンドルカバー４と一緒に前後動するようになっており、ハンドルポスト８の前端部が前後方向に伸縮する構成とされている。

このような移動機構は、舵角センサで検出するハンドル角、回転センサで検出するモータ１８の回転角、及び自動運転用スイッチ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。

図３（ａ）に示すように、手動運転時においては、各ステアリングスイッチ１１がステアリングホイール１の左右両側に配置されており、ハンドルカバー４がステアリングホイール１に係合して固定されている。

図３（ｂ）に示すように、自動運転時において、各ステアリングスイッチ１１がステアリングホイール１の中央に自動的に移動したとき、各ステアリングスイッチ１１をモータ１８で押し上げる。これにより、ハンドルカバー４とステアリングホイール１との係合が解除され、ハンドルカバー４が外側のハンドルポスト２から外れる構造としている。ステアリングホイール１が回転しても、各ステアリングスイッチ１１は、回転する外側のハンドルポスト２と離れており、回転しない内側のハンドルポスト８に連結固定されたままの状態になる。

つまり、リム５がラックピニオン機構１９から外れているうえに、ハンドルカバー４にも干渉することがないため、ステアリングホイール１が回転しても、中央の各ステアリングスイッチ１１は、リム５と一緒に回転することなく、回転しないハンドルポスト８に固定したままの状態に保持することができる。

各ステアリングスイッチ１１の切り替えは、基本的に自動車が進行しているときに行う。各ステアリングスイッチ１１が直進以外のタイミングで切り替わると、ステアリングホイール１の中央に配置された各ステアリングスイッチ１１が斜めに傾いて固定されてしまうため、操作しづらいからである。

特に、上記第２の実施の形態に係るステアリングスイッチ装置１０では、舵角がある状態で各ステアリングスイッチ１１の切り替えが行われても、図２（ｂ）に示す直進状態のような正常な位置までモータを回転駆動させることができる。

なお、図示例では、ラックピニオン機構１９を用いてハンドルカバー４を前後方向に移動する移動機構を構成しているが、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、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３の実施の形態の効果）
以上のように構成された第３の実施の形態におけるステアリングスイッチ装置１０によれば、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。

手動運転から自動運転に切り替わると、ステアリングスイッチ１１を搭載するハンドルカバー４がリム５から分離して、ステアリングホイール１の中央に集約して配置された入出力装置が前方へ移動することで入出力位置が変わるため、回転するステアリングホイール１の回転を阻害することなく、容易にスイッチ操作することができる。

ステアリングホイール１において、運転者がスイッチ操作しやすい位置にステアリングスイッチ１１を自動的に配置することができることから、手動運転時においては、従来と同様の位置で入出力することができるとともに、自動運転時においては、自動回転中のステアリングホイール１の回転を阻害することなく、入出力可能な位置に配置することができる。

なお、本発明に係るステアリングスイッチ装置１０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、２，８…ハンドルポスト、３…ハブ、４…ハンドルカバー、５…リム、６…スポーク、７…ステアリングロールコネクタ、１０…ステアリングスイッチ装置、１１…ステアリングスイッチ、１２…移動機構、１３…スライダ、１４…レール、１５，１６，１８…モータ、１９…ラックピニオン機構、２１…ラック、１７…カバー部材、２０…ピニオン

Claims (5)

1. 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おいて、
   自動運転時は前記ステアリングホイールの中央位置にステアリングスイッチを操作可能にさせ、手動運転時は前記ステアリングホイールの前記中央位置以外の位置に前記ステアリングスイッチの操作位置を変更させる変更手段を備えたことを特徴とするステアリングスイッチ装置。
2. 自動運転時は前記ステアリングホイールの中央位置に前記ステアリングスイッチを操作可能に移動させ、手動運転時は前記ステアリングホイールの中央位置以外の位置に前記ステアリングスイッチを移動させる移動機構を備えた請求項１に記載のステアリングスイッチ装置。
3. 前記ステアリングスイッチは、前記中央位置以外の位置にあるステアリングスイッチと、前記中央位置にあるステアリングスイッチとを有し、
   手動運転及び自動運転の切り替えに応じて、いずれかのステアリングスイッチが操作できない状態とされる請求項１に記載のステアリングスイッチ装置。
4. 前記ステアリングスイッチが操作できない状態は、前記ステアリングスイッチがカバー部材で閉じられる状態、又はブラックアウトされる状態である請求項３に記載のステアリングスイッチ装置。
5. 自動運転時は、前記ステアリングスイッチが前記ステアリングホイールから離れて運転者側に向けて移動する移動機構を備えた請求項１から４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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