JP2021075228A - 車両用ステアリング操作装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 実用的な車両用ステアリング操作装置を提供する。【解決手段】 運転者によるステアリング操作を受け付ける車両用ステアリング操作装置10に、ステアリングホイール12を回転可能に保持するステアリングコラム14の特定の軌道に沿った移動を許容する移動許容機構(例えば、リンク機構26)と、ステアリングコラムを特定の軌道に沿って移動させるとともに特定の軌道上の特定の位置に維持させる維持機能を有するアクチュエータ28とを設け、さらに、ステアリングホイールに衝撃が加わった際に、アクチュエータの維持機能を無効化する維持機能無効化機構を設ける。車両の衝突に起因する運転者のステアリングホイールへの二次衝突の際に、そのステアリングホイールを効果的に退避させることが可能となる。【選択図】 図1
Description
本発明は、運転者によるステアリング操作を受け付ける車両用ステアリング操作装置に関する。
ステアリング操作部材としてのステアリングホイールを備え、そのステアリングホイールの位置を変更可能な車両用ステアリング操作装置として、例えば、下記特許文献に記載されているようなステアリング操作装置が検討されている。そのステアリング操作装置は、ステアリングホイールを保持する基体の一定の軌道に沿った移動を許容する移動許容機構としてのリンク機構と、そのリンク機構が有するリンクを動かすアクチュエータとを備え、特定の2つの位置である収納位置と突出位置との間でステアリングホイールを移動させるように構成されている。
上記特許文献に記載されているような車両用ステアリング操作装置は、未だ開発途上にあり、改良の余地を多分に残すものとなっており、何等かの改良を施すことにより、そのようなステアリング操作装置の実用性を向上させることが可能となる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い車両用ステアリング操作装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明の車両用ステアリング操作装置は、運転者によるステアリング操作を受け付ける車両用ステアリング操作装置であって、
運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
そのステアリング操作部材を回転可能に保持するとともに、自信が車体に支持される基体と、
前記ステアリング操作部材を移動可能とすべく、特定の軌道に沿った前記基体の移動を許容する移動許容機構と、
一端部が車体に、他端部が前記基体に、それぞれ連結され、前記基体を前記軌道に沿って移動させるとともに、前記基体を前記軌道上の特定の位置に維持させる維持機能を有するアクチュエータと、
前記ステアリング操作部材に衝撃が加わった際に前記アクチュエータの前記維持機能を無効化する維持機能無効化機構と
を備えるように構成される。
運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
そのステアリング操作部材を回転可能に保持するとともに、自信が車体に支持される基体と、
前記ステアリング操作部材を移動可能とすべく、特定の軌道に沿った前記基体の移動を許容する移動許容機構と、
一端部が車体に、他端部が前記基体に、それぞれ連結され、前記基体を前記軌道に沿って移動させるとともに、前記基体を前記軌道上の特定の位置に維持させる維持機能を有するアクチュエータと、
前記ステアリング操作部材に衝撃が加わった際に前記アクチュエータの前記維持機能を無効化する維持機能無効化機構と
を備えるように構成される。
本発明の車両用ステアリング操作装置によれば、上記維持機能無効化機構を備えるため、例えば、車両の衝突に起因する運転者のステアリング操作部材への二次衝突の際に、ステアリング操作部材を効果的に退避させることが可能となる。
以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例である車両用ステアリング操作装置、および、それの変形例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例,変形例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。
図1(a)に模式的に示す実施例の車両用ステアリング操作装置(以下、単に「操作装置」という場合がある)10は、いわゆるステアバイワイヤ式の車両用ステアリングシステム、つまり、運転者がステアリング操作部材に加える操作力に依存せずに、電動モータ等の駆動源を有する転舵アクチュエータによって、ステアリング操作部材の操作に応じた転舵量(例えば、転舵角)だけ車輪を転舵するステアリングシステムを、構成するものとされている。
操作装置10は、運転者によって操作されるステアリング操作部材としてのステアリングホイール12と、そのステアリングホイール12を回転可能に保持する基体としてのステアリングコラム(以下、単に「コラム」という場合がある)14とを含んで構成されている。コラム14は、ハウジング16と、そのハウジング16に回転可能に保持されて先端部にステアリングホイール12が取り付けられるステアリングシャフト(以下、単に「シャフト」という場合がある)18とを含んで構成されている。詳しい説明は省略するが、ハウジング16内には、ステアリングホイール12に操作反力を付与するために、電動モータを駆動源としてシャフト18に回転トルクを付与する反力アクチュエータが配設され、また、運転者がステアリングホイール12に加えているステアリング操作力を検出するために、操作力センサが配設されている。
コラム14は、ハウジング16において、車体に支持されている。詳しく言えば、図1(b)に示すように、車体は、インスツルメントパネル20の補強部材としてのインパネリインフォースメント(以下、「インパネR/F」と略す場合がある)22を有しており、そのインパネR/F22は、左右に存在するパイプ部22aと、それらパイプ部22aの間に設けられた取付座部22bとを有している。コラム14は、車体の一部である取付座部22bに、4つのリンク24を介して支持されている。
各リンク24は、基端部が、取付座部22bに設けられたブラケット22cに回動可能に支持され、先端部が、コラム14のハウジング16に回動可能に連結されている。前後方向に並ぶ2つのリンク24は、1つのリンク対を構成し、コラム14を左右に挟むように、2つのリンク対が配置されている。それらリンク24を含んで構成されたリンク機構26によって、コラム14は、概して前後方向に、特定の軌道に沿った移動が許容される。つまり、リンク機構26は、移動許容機構として機能し、リンク機構26によって、ステアリングホイール12の概して前後方向の移動が許容されるのである。なお、前後に並ぶ2つのリンク24は、互いに平行であり、かつ、長さ(厳密には、基端部,先端部の各回動中心間の距離)が等しい。つまり、1対のリンク24は、平行リンク機構を構成するものとなっている。そのため、コラム14,ステアリングホイール12は、姿勢を変化させることなく、概して一円弧状の軌道に沿った移動が許容される。
操作装置10は、コラム14を、リンク機構26によって規定される上記特定の軌道に沿って移動させ、その特定の軌道上の特定の位置に維持させるための維持機能を有するアクチュエータ28を有している。アクチュエータ28は、シリンダ型のリニアアクチュエータであり、図2(a)をも参照しつつ説明すれば、円筒状のハウジング30と、ハウジング30に進退可能に保持されたロッド32と、駆動源としての電動モータ34と、ハウジング30内に配設されて電動モータ34の回転動作をロッド32の進退動作に変換する動作変換機構36とを有している。
ロッド32は、後に詳しく説明するが、外筒32aと心棒32bとによって構成される二重構造をなしており、外筒32aと心棒32bとは結合ピン32cによって結合されている。ハウジング30内には、ナット38が、ベアリング40を介して軸線方向に移動不能かつ軸線まわりに回転可能に保持されている。ロッド32の外筒32aの外周面にはナット38の雌ねじと螺合する雄ねじ42が形成されている。また、電動モータ34の回転軸にはウォーム44が付設され、ナット38は、外周にそのウォーム44と噛合する歯車46が一体化されてウォームホイールとして機能する。つまり、雄ねじ42が形成されたロッド32の外筒32a,ナット38,ウォーム44等によって動作変換機構36が構成されているのである。
以上のような構造によって、アクチュエータ28は、電流を供給して電動モータ34を回転させることでハウジング30に対してロッド32が進退するようにされている。ちなみに、電動モータ34に電流が供給されていない状態では、動作変換機構36の逆効率が低いことを利用して、ロッド32の進退は禁止される。
図1(a),図2における左側が車両の前方側であり、右側が車両の後方側である。ハウジング30の前方側端部、すなわち、アクチュエータ28の一端部が、車体の一部であるダッシュパネル48に、回動可能に連結され、ロッド32の後方側端部(詳しくは、心棒32bの先端部である)がコラム14のハウジング16に回動可能に連結されている。すなわち、アクチュエータ28の他端部が、コラム14に、回動可能に連結されている。
したがって、電動モータ34に電流を供給して、アクチュエータ28を、ハウジング30からロッド32を延び出させるように動作させれば(その動作を、以下、「伸長動作」という場合がある)、コラム14およびステアリングホイール12は、上述の軌道に沿って概して車両後方に移動し、アクチュエータ28を、ハウジング30にロッド32が引き込まれるように動作させれば(その動作を、以下、「収縮動作」という場合がある)、コラム14およびステアリングホイール12は、上述の軌道に沿って概して車両前方に移動する。
電動モータ34に電流が供給されていない場合には、先に説明したように、動作変換機構36の逆効率の低さによって、ロッド32の進退が禁止されるため、コラム14およびステアリングホイール12はその時点の位置が維持される。つまり、そのようにして、アクチュエータ28は、上述の維持機能を実現させているのである。なお、電動モータ34への通電制御は、コンピュータ,電動モータ34のドライバ等を含んで構成されるコントローラによって行われる。
上記維持機能によってコラム14およびステアリングホイール12の位置が維持される特定の位置として、本操作装置10では、2つの位置が設定されている。その1つは、図1(a)に示す位置であり、その位置は、イグニッションスイッチがON状態とされたときの位置、すなわち、運転者が車両を運転しているときの位置としての運転時位置である。もう1つは、図3(a)に示す位置であり、当該車両のイグニッションスイッチがOFFとされたときの位置、つまり、コラム14がインスツルメントパネル20内に収容されてステアリングホイール12が比較的大きく引き込まれた位置としての収容位置である。
図3(a)では、運転時位置にあるステアリングホイール12が二点鎖線で示されており、その図3(a)から解るように、運転時位置,収容位置のそれぞれにおけるステアリングホイール12の位置の間の距離(詳しくは、コラム14の軸線方向における距離)、すなわち、収容ストロークSSは、比較的大きい。
図4(a)に運転時位置を、図4(b)に収容位置を、それぞれ示す従来の操作装置10’は、コラム14’自体が収縮する形式の操作装置であり、図3(a)との比較で明らかなように、収縮代の関係で、コラム14’は軸線方向に比較的長く、また、収容ストロークSSを大きくとることが困難である。それに対して、実施例の操作装置10は、移動許容機構としてのリンク機構26の採用により、コラム14自体がコンパクトであり、また、収容ストロークSSは比較的大きい。収容ストロークSSが大きくとれることで、実施例の操作装置10を搭載した車両は、運転者の当該車両への乗り降りが十分に楽なものとなる。
なお、上述の運転時位置は、自信の体格等を考慮して、運転者自らが、任意に設定することが可能とされている。また、上述の収容位置は、イグニッションスイッチがOFFとされたときだけでなく、当該車両が自動運転を行っているとき等においてもとるようにしてもよい。
ここで、車両が障害物等に衝突した場合について考える。車両の衝突により、運転者が、ステアリングホイール12に二次衝突することも予測される。運転者の二次衝突による衝撃の緩和等を考慮して、本実施例の操作装置10では、ステアリングホイール12に車両前方側への衝撃が加わった際に、上記維持機能を無効化する維持機能無効化機構が設けられている。
詳しく説明すれば、上述のように、アクチュエータ28のロッド32は、外筒32aと心棒32bとの二重構造となっており、それら外筒32aと心棒32bとが、結合ピン32cによって結合されている。ステアリングホイール12に衝撃が加わった際、図2(b)に示すように結合ピン32cが破断し、外筒32aに対する心棒32bの前方への移動が許容される。つまり、ロッド32が収縮することで、アクチュエータ28自体が収縮する。このアクチュエータ28の収縮により、コラム14およびステアリングホイール12の運転時位置における維持が解除されて、すなわち、運転時位置における維持が無効化されて、コラム14およびステアリングホイール12が、その運転時位置から、図3(b)に示す退避位置に退避させられる。つまり、ロッド32が二重構造とされていること、結合ピン32cの破断によってロッド32が収縮させられる構造等によって、上記維持機能無効化機構が構成されているのである。
なお、図3(b)でも、運転時位置にあるステアリングホイール12が二点鎖線で示されており、その図3(b)から解るように、運転時位置,退避位置のそれぞれにおけるステアリングホイール12の位置の間の距離(詳しくは、コラム14の軸線方向における距離)が、退避ストロークSEとなる。この退避ストロークSEは、外筒32aと心棒32bとの相対移動が許容されている距離に基づいて定まる。また、結合ピン32cを破断させるのに必要な荷重が、二次衝突の衝撃を吸収するための荷重となる。
図5に示す操作装置50は、実施例の操作装置10におけるリンク機構26を変形したものである。つまり、移動許容機構に関する変形例である。先に説明したリンク機構26は、平行リンク機構であるのに対して、本変形例の操作装置50のリンク機構52は、各リンク24自体の形状は変更されていないが、車両前方側のブラケット22dの形状をブラケット22cと異ならせることで、平行リンク機構とはされていない。図5(a)に示す運転時位置から、図5(b)に示す収容位置に、コラム14およびステアリングホイール12を移動させた場合、その移動は、それらコラム14およびステアリングホイール12の姿勢変化を伴った特定の曲線軌道に沿ったものとなる。ちなみに、図5(b)から解るように、収容位置において、ステアリングホイール12は、実施例の操作装置10よりも、運転者から車両前方側に位置することになる。なお、ステアリングホイール12の後端の中心の移動距離、詳しく言えば、運転時位置におけるコラム14の軸線方向における距離を、収容ストロークSSとすれば、本変形例の操作装置50の収容ストロークSSは、実施例の操作装置10と同程度の大きさとなる。
図6に示す操作装置60は、実施例の操作装置10に対して、アクチュエータ28の他端部の連結箇所が変更されている。つまり、アクチュエータ28のコラム14への連結箇所に関する変形例である。実施例の操作装置10においては、アクチュエータ28の他端部は、直接、コラム14に連結されているが、変形例の操作装置60では、前方側のリンク24が、長手方向における中間部に連結部を有するリンク62に変更されており、その連結部に、アクチュエータ28の他端部が連結されている。換言すれば、操作装置60では、アクチュエータ28の他端部は、リンク62を介して、間接的にコラム14に連結されているのである。図6(a)に示す運転時位置,図6(b)に示す収容位置は、いずれも殆ど変更されておらず、また、収容ストロークSSも殆ど同じとされている。それにも拘わらず、収容ストロークSSに対応するアクチュエータ28のストローク、すなわち、収縮代は、実施例の操作装置10よりも小さくなっている。具体的には、約半分となっている。このことから解るように、アクチュエータ28の連結箇所を変更することで、アクチュエータ28を小型化することが可能である。
運転時位置における維持が解除された状態を図7(a)に示す操作装置70は、実施例の操作装置10に対して、維持機能無効化機構に関する変更が施されている。詳しく言えば、実施例の操作装置10が、アクチュエータ28の収縮が許容されることで維持機能を無効化するのに対して、操作装置70では、アクチュエータ28の他端部がコラム14から外れることで、維持機能を無効化している。図7(b)を参照しつつ説明すれば、具体的には、コラム14の前端部に、左右方向に貫通する貫通穴72が穿設された連結部74が設けられ、その一方で、アクチュエータ28のロッド32は、二重構造とはされず、後方側端部に、クレビス76が設けられている。クレビス76は連結部74を挟むように配置され、連結ピン78によって、アクチュエータ28とコラム14とが連結されている。運転者の二次衝突によってステアリングホイール12に衝撃が加わった際に、図7(c)に示すように、この連結ピン78は破断することで、コラム14とアクチュエータ28との連結が解除され、図7(a)に示すように、コラム14は、車両前方側へ退避させられる。維持機能無効化機構による作用効果については、実施例の操作装置10と同様である。
図8に示す操作装置80は、実施例の操作装置10おける移動許容機構とは別の形式の移動許容機構が採用されている。つまり、操作装置80は、移動許容機構に関する実施例の操作装置10の変形例である。端的に言えば、実施例の操作装置10は、リンク機構26を採用するのに対して、操作装置80では、移動許容機構として、スライド機構82が採用されている。スライド機構82は、コラム14を左右に挟むようにしてそれぞれがインパネR/F22の取付座部22bに立設されて長穴であるガイド穴84が設けられた左右1対の支持板86と、コラム14に突設された左右2対のフォロワ88とを含んで構成されている。各フォロワ88は、対応する支持板86のガイド穴84をスライドすることで、コラム14がガイド穴84に沿ってスライドするように移動する。図8(a)は、運転時位置を、図8(b)は収容位置を、それぞれ示しており、このようなスライド機構82によっても、比較的大きな収容ストロークSSを確保することが可能である。なお、操作装置80では、直線的な軌道に沿ったコラム14およびステアリングホイールの移動が許容されているが、例えば、ガイド穴84の形状を変更することによって、任意に設定された特定の軌道に沿った移動を許容することが可能である。
以上説明した実施例の操作装置10および各変形例の操作装置50,60,70,80(以下、「操作装置10等」と略す場合がある)は、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムを構成するものであるが、ステアバイワイヤ型ではないステアリングシステム、つまり、シャフト18がインターミディエイトシャフトを介して転舵装置に連結されて運転者のステアリング操作力に依存して車輪が転舵されるステアリングシステムにも、採用することが可能である。
上述の操作装置10等では、リニアアクチュエータであるアクチュエータ28を採用しているが、例えば、リンク24を回動させるロータリアクチュエータを採用してもよい。また、上述の操作装置10等では、電動モータ34を駆動源とするアクチュエータ28を採用しているが、例えば、油圧シリンダ等を主要構成要素として構成される油圧アクチュエータを採用してもよい。
10:車両用ステアリング操作装置 12:ステアリングホイール〔ステアリング操作部材〕 14:ステアリングコラム〔基体〕 16:ハウジング 18:ステアリングシャフト 20:インスツルメントパネル 22:インパネリインフォースメント〔車体の一部〕 24:リンク 26:リンク機構〔移動許容機構〕 28:アクチュエータ 30:ハウジング 32:ロッド 32a:外筒 32b:心棒 32c:結合ピン 34:電動モータ 36:動作変換機構 48:ダッシュパネル〔車体の一部〕 50:車両用ステアリング操作装置 52:リンク機構〔移動許容機構〕 60:車両用ステアリング操作装置 62:リンク 70:車両用ステアリング操作装置 72:貫通穴 74:連結部 76:クレビス 78:連結ピン 80:車両用ステアリング操作装置 82:スライド機構〔移動許容機構〕 84:ガイド穴 86:支持板 88:フォロワ SS:収容ストローク SE:退避ストローク
Claims (2)
- 運転者によるステアリング操作を受け付ける車両用ステアリング操作装置であって、
運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
そのステアリング操作部材を回転可能に保持するとともに、自身が車体に支持される基体と、
前記ステアリング操作部材を移動可能とすべく、特定の軌道に沿った前記基体の移動を許容する移動許容機構と、
一端部が車体に、他端部が前記基体に、それぞれ連結され、前記基体を前記軌道に沿って移動させるとともに、前記基体を前記軌道上の特定の位置に維持させる維持機能を有するアクチュエータと、
前記ステアリング操作部材に衝撃が加わった際に前記アクチュエータの前記維持機能を無効化する維持機能無効化機構と
を備えた車両用ステアリング操作装置。 - 前記移動許容機構が、
それぞれの基端部が車体に回動可能に支持されそれぞれの先端部が前記基体に回動可能に連結された1対のリンクを含んで構成された請求項1に記載の車両用ステアリング操作装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019205282A JP2021075228A (ja) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | 車両用ステアリング操作装置 |
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JP2019205282A JP2021075228A (ja) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | 車両用ステアリング操作装置 |
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JP2021075228A true JP2021075228A (ja) | 2021-05-20 |
Family
ID=75898949
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JP (1) | JP2021075228A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023175876A1 (ja) * | 2022-03-18 | 2023-09-21 | 株式会社ジェイテクト | ステアリング装置 |
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2019
- 2019-11-13 JP JP2019205282A patent/JP2021075228A/ja active Pending
Cited By (1)
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WO2023175876A1 (ja) * | 2022-03-18 | 2023-09-21 | 株式会社ジェイテクト | ステアリング装置 |
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