JP2020049967A - ステアリングホイール - Google Patents

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久典 木原
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Abstract

【課題】運転者の手首への負担を減少させて、操作性を向上させたステアリングホイールを提供すること。
【解決手段】車両の操舵用として、中央側のボス部3と、ボス部3から半径方向に延びるスポーク部10L,10Rと、スポーク部の先端側に配設されて、運転者が把持する把持部16L,16Rと、を備え、操舵時に、把持部を、ボス部を回転させるように、ボス部の操舵中心軸SCと直交する操舵面に沿って移動させることにより、操舵する。把持部16L,16Rが、スポーク部の先端側で、ボス部から延びるスポーク部の軸方向SDと略直交する方向に軸心HCを配設させるとともに、軸心を中心として、回転可能に、配設されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両の操舵時に、運転者が把持部を把持して操舵するステアリングホイールに関する。
従来のステアリングホイールでは、中央側のボス部と、ボス部から半径方向に延びるスポーク部と、スポーク部の先端側に配設されて、運転者が把持する把持部と、を備えて構成されていた(例えば、特許文献1参照)。このステアリングホイールの把持部は、ボス部の周方向に、相互に分離されて、三箇所に配設されていた。そして、各把持部は、ボス部の操舵角に応じて把持し易いように、ボス部からの距離を変化させるように、配設されていた。
特開2009−184369号公報
しかし、従来のステアリングホイールでは、運転者の把持する把持部が、ボス部からの距離を変える構成であって、操舵時に、把持部が運転者に接近する際、例えば、ステアリングホイールを反時計回り方向に回転させる際、左側の把持部が、運転者の腹部付近に接近すると、ボス部からの距離を縮めて、縮めない場合に比べて、把持し易い態様となるものの、その左側の把持部を把持する運転者の左手首が、運転者の腹部の前方側に位置すれば、左側に捩じられる状態は維持されることとなって、運転者に負担を掛けてしまっていた。
本発明は、上述の課題を解決するものであり、運転者の手首への負担を減少させて、操作性を向上させたステアリングホイールを提供することを目的とする。
本発明に係るステアリングホイールは、車両の操舵用として、中央側のボス部と、該ボス部から半径方向に延びるスポーク部と、該スポーク部の先端側に配設されて、運転者が把持する把持部と、を備えて構成されるとともに、操舵時に、前記把持部を、前記ボス部を回転させるように、前記ボス部の操舵中心軸と直交する操舵面に沿って移動させることにより、操舵するステアリングホイールであって、
先端側に前記把持部を設けたスポーク部が、前記ボス部から延びるように複数配設され、
前記把持部が、前記スポーク部の先端側で、前記ボス部から延びる前記スポーク部の軸方向と略直交する方向に軸心を配設させるとともに、前記軸心を中心として、回転可能に、配設されていることを特徴とする。
本発明に係るステアリングホイールでは、把持部が、その軸心を中心として回転可能に配設されていることから、操作時、把持部を把持する運転者が手首を強く捻る状態となる前に、把持部が、手首の捻れを軽減するように、回転できて、運転者の手首の負担を減少できる。
したがって、本発明に係るステアリングホイールでは、運転者の手首への負担を減少させて、操作性を向上させることができる。
そして、本発明に係るステアリングホイールでは、前記把持部を、前記軸心を中心として回転させる回転駆動装置、を備え、
該回転駆動装置が、前記ボス部の操舵角に応じて、前記把持部を回転させることが望ましい。
このような構成では、操舵角に応じて、運転者の把持する把持部が、回転駆動装置により、その軸心を中心として回転することから、的確に、運転者の手首の負担を低減することができる。
このような回転駆動装置は、例えば、駆動源部と、前記把持部を回転可能に支持する支持部と、前記駆動源部の駆動力を前記把持部の回転力に変換するように、前記支持部と前記駆動源部とに接続される駆動機構部と、前記ボス部の操舵角に応じて、前記把持部を回転させるように、操舵角を検知する舵角センサからの信号を入力して、前記駆動源部の作動を制御する制御部と、を備えて構成することができる。
すなわち、このような構成では、ステアリングホイールを操舵する際、ボス部の操舵角に応じて、制御部が、駆動源部の作動を制御して、駆動源部の駆動力を、駆動機構部を経て、把持部を支持する支持部に伝達させて、把持部を回転させることができる。
また、本発明に係るステアリングホイールでは、前記把持部を設けた前記スポーク部が、前記ボス部から前記把持部までの距離を可変可能に、構成されていることが望ましい。
このような構成では、ステアリングホイールの操舵時、把持部が運転者に接近する側に配置される際、把持部をボス部に接近させるように、スポーク部が長さを変えれば、運転者の把持部を把持する手を、運転者の腹部側から離すことができて、運転者の手首の負担を軽減することに寄与できる。
この場合、前記スポーク部における前記ボス部から前記把持部までの距離を可変させる伸縮装置、を備えて、該伸縮装置が、前記ボス部の操舵角に応じて、前記スポーク部における前記ボス部から前記把持部までの距離を調整する構成とすれば、操舵角に応じて、伸縮装置により、運転者の把持する把持部のボス部からの距離が調整されることから、的確に、運転者の手首の負担を低減することができる。
本発明の一実施形態のステアリングホイールの概略平面図である。 実施形態のステアリングホイールの概略縦断面図である。 実施形態のステアリングホイールにおける把持部の概略拡大平面図である。 実施形態のステアリングホイールにおける把持部の概略拡大縦断面図であり、併せて、把持部を回転させた状態を示す。 実施形態のステアリングホイールにおけるスポーク部を伸縮する伸縮装置を説明する概略縦断面図である。 実施形態のステアリングホイールの操舵時を順に説明する概略平面図であり、操舵角を90°とする場合を示す。 実施形態のステアリングホイールの操舵角を90°とした場合の概略平面図と、把持部の概略断面図である。 実施形態のステアリングホイールの操舵角を110°とした場合の概略平面図と、把持部の概略断面図である。 実施形態のステアリングホイールを、操舵角を90°とするように操舵する際の運転者の手の状態を示す概略平面図である。 実施形態のステアリングホイールを、操舵角を90°から110°とするように操舵する際の運転者の手の状態を示す概略平面図である。 実施形態の変形例のステアリングホイールを示す概略平面図である。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明すると、実施形態のステアリングホイール1は、図1,2に示すように、中央側に配置されるボス部3と、ボス部3から半径方向に延びる二つのスポーク部10(L,R)と、スポーク部10(L,R)の先端側に配設されて、運転者が把持する把持部16(L,R)と、を備えて構成されている。ステアリングホイール1を操舵する際には、運転者が把持部16(L,R)を把持し、ボス部3の操舵中心軸SCと直交する操舵面CPに沿って移動させて、行なう。
ボス部3は、ボス部3の操舵中心軸SCに沿って配設されて、車両の図示しない操舵機構と連結される操舵軸部4と、上面側のパッド部5と、を備えて構成されている。
各スポーク部10(L,R)は、車両の直進操舵時の状態で、ボス部3から左右方向の両側における斜め上方向に延びるように配設されている。実施形態の各スポーク部10(L,R)は、把持部16側の先端側部11と、ボス部3に連結された元側部14と、を備えて構成されている。先端側部11は、ボス部3側からの距離を調整できるように、元側部14に対して摺動可能に組み付けられている。また、先端側部11は、後述する回転駆動装置20の駆動源部22や支持部26を取り付ける取付基板12を配設させている。
把持部16L,16Rは、左右対称形に構成されて、各々のスポーク部10L,10Rにおけるボス部3から延びる軸方向SDと略直交する方向に軸心HCを配設させた略円柱状に形成されている。すなわち、ステアリングホイール1の直進操舵時には、各把持部16L,16Rは、軸心HCを前後方向に沿わせて配設され、それぞれ、前後両端の端壁部17と、端壁部17,17相互を連結する略円筒状の周壁部18と、を備えて構成されている。端壁部17,17の相互の対向面の部位には、後述する回転駆動装置20の支持部26における支持軸部27の両端部27aが、それぞれ、結合されている(図3参照)。各周壁部18は、それぞれ、ボス部3側に、既述の取付基板12や駆動源部22を挿通させる開口18aを備えている(図4参照)。各開口18aの周縁には、開口18aから離れるように延びるヒレ部18bが配設され、各ヒレ部18bは、スポーク部10R,10Lの先端側部11の先端開口11a内に挿入されている。
そして、各把持部16L,16Rは、軸心HCを中心として、回転可能に、配設されている。実施形態の場合には、把持部16(L,R)は、ボス部3の操舵角に応じて、回転駆動装置20により、軸心HCを中心として回転される。
回転駆動装置20は、駆動源部22、支持部26、駆動機構部30、及び、制御部35、を備えて構成されている。
駆動源部22は、駆動軸24を正転方向と逆転方向とに回転駆動できるステップモータ23を配設させて構成されている。ステップモータ23は、取付基板12に取付固定されて、先端側部11内に配設されている。
支持部26は、把持部16内に配設されて、把持部16の両端の端壁部17,17に、両端27aを固定させた支持軸部27と、取付基板12に固定されて、支持軸部27を軸心HC回りで回動可能に支持する軸受部28と、を備えて構成されている。軸受部28は、支持軸部27の両端側の2箇所に、配設されている。
駆動機構部30は、駆動源部22のモータ23の駆動力を把持部16の回転力に変換するように、支持部26と駆動源部22とに接続されるものであり、実施形態の場合、ステップモータ23の駆動軸24に固定されるウォーム31と、支持軸部27の外周面側に固着されて、ウォーム31に噛合するウォームホイール32と、から構成されている。駆動機構部30は、ステップモータ23が駆動軸24を回転駆動させれば、ウォーム31が回転駆動されて、ウォームホイール32を回転させることから、支持部26の支持軸部27が回転し、支持軸部27の両端部27aが固定されている把持部16が、軸心HCを回転中心として、回転する。
制御部35は、ボス部3の操舵軸部4の周囲に配設されて、ボス部3の操舵角を検知する舵角センサ36からの信号を入力して、操舵角θSに応じて、駆動源部22のステップモータ23の作動を制御する。舵角センサ36は、操舵軸部4に設けられたスリット板37と、スリット板37の外周縁付近に配設されて、スリット板37の外周縁に配設されたスリット37aを間にして、LED等の発光部38と、その光を受光する受光部39と、を備えて構成されている。
そして、実施形態の場合、制御部35は、制御時、把持部16を、軸心HCを回転中心として、±20°の回転角度θH分、回転させるように制御する。また、制御部35は、直進操舵時から操舵角θSを90°とした状態から、把持部16の回転を開始させ、操舵角θSを110°とするまでに、把持部16を軸心HC回りで、0°から±20°の回転角度θHまで、比例的に、回転させる。例えば、図6〜8に示すように、左側の把持部16Lを、操舵中心軸SCを中心として、左回り(反時計回り方向)に操舵角θSを90°〜110°の範囲で操舵する際、操舵角θSが90°を越えた時点から、図7,8に示すように、制御部35は、モータ23を駆動させて、把持部16Lを、軸心HCを中心として、把持部16Lの上面中央部18cを外向きに回転させるように、回転させ、そして、操舵角θSが110°となれば、把持部16Lを、軸心HCを中心として、回転開始から回転角度θHを20°回転させた状態まで、回転させる(図4のA,C参照)。すなわち、左回転(反時計回り方向)の操舵角θSが、90°〜110°とする際、把持部16Lは、運転者Dの腹部に接近しており、上面中央部18cを、外向きの回転角度θHを0〜20°の範囲で、比例的に、回転させることから、把持部16Lを把持する運転者Dの左手DLHの手首DLWの捻れを、減少させることができる(図10のA,B参照)。
ちなみに、この操舵時、右側の把持部16Rは、直進操舵時から運転者Dから離れる位置まで左回転して、操舵角θSが90°〜110°となる際、制御部35に回転を制御され、上面中央部18cを内向きに回転させ、把持部16Rを、軸心HCを中心として、回転開始から回転角度θHを−20°回転させる状態まで、回転させる(図4のA,B参照)。すなわち、左回転(反時計回り方向)の操舵角θSが、90°〜110°とする際、把持部16Rは、運転者Dから遠ざかり、上面中央部18cを、内向きの回転角度θHを0〜−20°の範囲で、比例的に、回転させることから、把持部16Rを把持する運転者Dの右手DRHの手首DRWの捻れを、減少させることができる(図10のA,B参照)。
同様に、右回転(時計回り方向)の操舵角θSが、90°〜110°とする際には、把持部16Rは、運転者Dの腹部に接近することから、制御部35のモータ23の制御により、上面中央部18cを、外向きの回転角度θHを0〜20°の範囲で、比例的に、回転させることとなって、把持部16Rを把持する運転者Dの右手DRHの手首DRWの捻れを、減少させることができる。この時の把持部16Lは、運転者Dから遠ざかることから、制御部35のモータ23の制御により、上面中央部18cを、内向きの回転角度θHを0〜−20°の範囲で、比例的に、回転させることとなって、把持部16Lを把持する運転者Dの左手DLHの手首DLWの捻れを、減少させることができる。
なお、実施形態のステアリングホイール1が搭載される車両では、操舵角θSを110°の最大とすれば、車両の車輪の向きの角度、すなわち、舵角が40°となるように、設定されている。このような操舵角と舵角との相関関係は、一般の車両と同等としている。
そして、操舵角θSを110°から90°に戻す場合には、制御部35は、モータ23を逆回転させて、把持部16R,16Lを、上面中央部18cを、直進操舵時の配置位置に戻すように、回転させ、その後、さらに、操舵角θSを90°から0°に戻すこととなっても、制御部35は、モータ23の作動停止状態を維持することとなる。
さらに、実施形態のステアリングホイール1では、図2,5,6に示すように、把持部16L,16Rを設けたスポーク部10L,10Rが、ボス部3から把持部16L,16Rまでの距離LHを、LHM〜LHSの範囲内で、可変可能に、構成されている。実施形態では、伸縮装置50により、スポーク部10L,10Rにおけるボス部3から把持部16L,16Rまでの距離LHが、LHM→LHS若しくはLHM←LHSと、調整される。さらに、伸縮装置50は、ボス部3の操舵角θSに応じて、スポーク部10L,10Rにおけるボス部3から把持部16L,16Rまでの距離LHを、LHM→LHS若しくはLHM←LHSと、調整している。
伸縮装置50は、駆動源部52、駆動機構部60、及び、制御部35、を備えて構成されている。駆動源部52は、駆動軸54を正転方向と逆転方向とに回転駆動できるステップモータ53を配設させて構成されている。ステップモータ53は、スポーク部10L,10Rの元側部14に、取付固定されている。
駆動機構部60は、モータ53の駆動軸54に固定された雄ねじ部61と、先端側部11に取付固定されて、雄ねじ部61に噛合する雌ねじ部62と、から構成されており、モータ53の駆動軸54が所定方向に回転すれば、雄ねじ部61が回転し、雄ねじ部61に噛合する雌ねじ部62が、駆動軸54や雄ねじ部61の軸方向に沿って、雌ねじ部62や雌ねじ部62を固定させた先端側部11が移動することとなる。
制御部35は、既述したように、ボス部3の操舵軸部4の周囲に配設されて、ボス部3の操舵角θSを検知する舵角センサ36からの信号を入力して、操舵角θSに応じて、駆動源部52のステップモータ53の作動を制御する。
伸縮装置50の作動は、具体的には、反時計回り方向や時計回り方向を含めて、操舵角θSが90°となるように操舵される際、運転者に接近する側の把持部16L,16Rが、直進操舵状態から、比例的に、ボス部3に接近するように調整される(LHM→LHS)。
そのため、運転者Dの腹部に接近する把持部16L,16Bを把持する運転者Dの手首DLW,DRWは、腹部に接近することを抑制されることから、手首DLW,DRWの捻れが低減される。
そしてその後、運転者Dから離れて直進操舵状態に戻る場合には、比例的に、ボス部3から遠ざかるように調整される(LHS→LHM)。また、直進操舵状態から操舵角θSを90°〜110°とする際の運転者Dに接近しない側の把持部16L,16Rは、直進操舵状態のボス部3からの距離LH(LHM)を維持する。
なお、直線操舵状態から操舵角θSを90°とするように、運転者Dに接近した把持部16R,16Lは、操舵角θSを90°〜110°とする範囲にさらに操舵する場合には、ボス部3からの距離LHを、操舵角θSを90°〜70°とする場合と同様に、ボス部3から遠ざかるように調整され、その後、操舵角θSを110°から90°に復帰させる際には、操舵角θSを70°から90°とする際と同様に、再度、比例的に、ボス部3に接近するように調整され、そして、操舵角θSを90°から0°に復帰させる際には、順次、ボス部3から離れるように、調整される(LHS→LHM)。
以上のように、実施形態のステアリングホイール1では、把持部16L,16Rが、その軸心HCを中心として回転可能に配設されていることから、操作時、把持部16L,16Rを把持する運転者Dが手首DLW,DRWを強く捻る状態となる前に、把持部16L,16Rが、手首DLW,DRWの捻れを軽減するように、回転できて、運転者Dの手首DLW,DRWの負担を減少できる。
したがって、実施形態のステアリングホイール1では、運転者Dの手首DLW,DRWへの負担を減少させて、操作性を向上させることができる。
そして、実施形態では、把持部16L,16Rを、軸心HCを中心として回転させる回転駆動装置20、を備えて、回転駆動装置20が、ボス部3の操舵角θSに応じて、把持部16L,16Rを回転させている。
そのため、実施形態では、操舵角θSに応じて、運転者Dの把持する把持部16L,16Rが、回転駆動装置20により、その軸心HCを中心として回転することから、的確に、運転者Dの手首DLW,DRWの負担を低減することができる。
実施形態の回転駆動装置20は、駆動源部22と、把持部16L,16Rを回転可能に支持する支持軸部27と軸受部28とを備えた支持部26と、駆動源部22のモータ23の駆動力を把持部16L,16Rの回転力に変換するように、支持部26と駆動源部22とに接続されるウォーム31とウォームホイール32とを備えた駆動機構部30と、ボス部3の操舵角θSに応じて、把持部16L,16Rを回転させるように、操舵角θSを検知する舵角センサ36からの信号を入力して、駆動源部22のモータ23の作動を制御する制御部35と、を備えて構成されている。
そのため、このような構成では、ステアリングホイール1を操舵する際、ボス部3の操舵角θSに応じて、制御部35が、駆動源部22のモータ23の作動を制御して、駆動源部22の駆動力を、駆動機構部30を経て、把持部16L,16Rを支持する支持部26の支持軸部27に伝達させて、支持軸部27に連結された把持部16L,16Rを、所定の回転角度θH分、回転させることができる。
なお、実施形態では、回転駆動装置20により、強制的に、把持部16L,16Rを回転させる場合を示したが、駆動源部22や駆動機構部30を設けずに、単に、軸受部28,28に回動可能に支持される支持軸部27の両端部27aを結合させた把持部16L,16Rとして、単に、スポーク部10L,10Rの先端側に、回転可能に配設される把持部16L,16Rとして、構成してもよい。このような構成では、手首が強く捻れる前に、把持部16L,16Rが、軸心HC回りで回転できて、運転者の手首の捻れを低減できることとなる。
また、実施形態のステアリングホイール1では、把持部16L,16Rを設けたスポーク部10(L,R)が、ボス部3から把持部16L,16Rまでの距離LHを可変可能に、構成されている。
このような構成では、ステアリングホイール1の操舵時、把持部16L,16Rが運転者Dに接近する側に配置される際、把持部16L,16Rをボス部3に接近させるように、スポーク部10L,10Rが長さを変えれば、運転者Dの把持部16L,16Rを把持する手DLH,DRHを、運転者Dの腹部側から離すことができて、運転者Dの手首DLW,DRWの負担を軽減することに寄与できる。
この場合、実施形態では、スポーク部10L,10Rにおけるボス部3から把持部16L,16Rまでの距離LHを可変させる伸縮装置50、を備えて、伸縮装置50が、ボス部3の操舵角θSに応じて、スポーク部10L,10Rにおけるボス部3から把持部16L,16Rまでの距離LHを調整する構成としている。
そのため、実施形態では、操舵角θSに応じて、伸縮装置50により、運転者Dの把持する把持部16L,16Rのボス部3からの距離LHが調整されることから、的確に、運転者Dの手首DLW,DRWの負担を低減することができる。
なお、実施形態では、スポーク部10L,10Rが、ボス部3から左右方向に沿って延びる形状とし、把持部16L,16Rが、それぞれ、ボス部3から延びるスポーク部10L,10Rの軸方向SDに直交するように、軸心HCを配置させた場合を例示したが、図11に示すステアリングホイール1Aのように、ボス部3から斜め後方の左右両側に延びるように、スポーク部10を突出させてもよく、そして、把持部16L,16Rは、その軸心HCを、ボス部3から延びるスポーク部10L,10Rの軸方向SDと略直交方向、図例の場合には、略前後方向に、配置させるように構成してもよい。
1,1A…ステアリングホイール、3…ボス部、10(L,R)…スポーク部、16(L,R)…把持部、20…回転駆動装置、22…駆動源部、26…支持部、30…駆動機構部、35…制御部、36…舵角センサ、50…伸縮装置、
SC…操舵中心軸、CP…操舵面、SD…(スポーク部の)軸方向、HC…(把持部の)軸心、θS…操舵角、θH…(把持部の)回転角度、LH(LHM,LHS)…(ボス部から把持部までの)距離、D…運転者、DLH…左手、DRH…右手、DLW…左手首、DRW…右手首。

Claims (5)

  1. 車両の操舵用として、中央側のボス部と、該ボス部から半径方向に延びるスポーク部と、該スポーク部の先端側に配設されて、運転者が把持する把持部と、を備えて構成されるとともに、操舵時に、前記把持部を、前記ボス部を回転させるように、前記ボス部の操舵中心軸と直交する操舵面に沿って移動させることにより、操舵するステアリングホイールであって、
    先端側に前記把持部を設けたスポーク部が、前記ボス部から延びるように複数配設され、
    前記把持部が、前記スポーク部の先端側で、前記ボス部から延びる前記スポーク部の軸方向と略直交する方向に軸心を配設させるとともに、前記軸心を中心として、回転可能に、配設されていることを特徴とするステアリングホイール。
  2. 前記把持部を、前記軸心を中心として回転させる回転駆動装置、を備え、
    該回転駆動装置が、前記ボス部の操舵角に応じて、前記把持部を回転させ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。
  3. 前記回転駆動装置が、
    駆動源部と、
    前記把持部を回転可能に支持する支持部と、
    前記駆動源部の駆動力を前記把持部の回転力に変換するように、前記支持部と前記駆動源部とに接続される駆動機構部と、
    前記ボス部の操舵角に応じて、前記把持部を回転させるように、操舵角を検知する舵角センサからの信号を入力して、前記駆動源部の作動を制御する制御部と、
    を備えて構成されていることを特徴とする請求項2に記載のステアリングホイール。
  4. 前記把持部を設けた前記スポーク部が、前記ボス部から前記把持部までの距離を可変可能に、構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のステアリングホイール。
  5. 前記スポーク部における前記ボス部から前記把持部までの距離を可変させる伸縮装置、を備えて、
    該伸縮装置が、前記ボス部の操舵角に応じて、前記スポーク部における前記ボス部から前記把持部までの距離を調整することを特徴とする請求項4に記載のステアリングホイール。
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