JP4252888B2 - 車両用ステアリングハンドル - Google Patents

Description

本発明は、上体が後方に傾斜した姿勢でシートに着座した乗員が、両手で握ったステアリングハンドルをステアリングシャフトの軸線まわりに回転させることで車輪を転舵する車両用ステアリングハンドルに関する。

ステアリングシャフトに取り付けた円形のステアリングハンドルの一部を切除し、その切除部分にステアリングシャフトと平行な回転軸まわりに回転自在なノブを支持することで、ステアリングハンドルを握り変えることなく、片手でノブを握ってステアリングハンドル回転させるものが、下記特許文献１により公知である。
特開平１１−２２７６１４号公報

ところで、車両用として従来から一般的に使用されている円形のステアリングハンドルは、車体前方側が低くなるように傾斜したステアリングシャフトの後端に取り付けられているため、車両のシートに後傾姿勢で着座した乗員の上体からステアリングハンドルの各部までの距離は一定にならず、ステアリングハンドルの上部で前記距離が大きくなり、ステアリングハンドルの下部で前記距離が小さくなる。従って、車両のシートに着座した乗員がステアリングハンドルを握って回転させるときに腕を伸ばしたり縮めたりする必要があり、これが乗員にとって不自然な動きとなってステアリング操作の負担を増加させていた。しかも従来のステアリングハンドルでは、それを回転させる際に乗員の手首が不自然に捩じれるため、これも乗員のステアリング操作の負担を増加させる原因となっていた。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、操作時に乗員の腕や手首に負担が掛からない車両用ステアリングハンドルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、上体が後方に傾斜した姿勢でシートに着座した乗員が、両手で握ったステアリングハンドルをステアリングシャフトの軸線まわりに回転させることで車輪を転舵する車両用ステアリングハンドルにおいて、ステアリングシャフトの軸線を車体前方側が高くなるように傾斜させたことを特徴とする車両用ステアリングハンドルが提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、上体が後方に傾斜した姿勢でシートに着座した乗員が、両手で握ったステアリングハンドルをステアリングシャフトの軸線まわりに回転させることで車輪を転舵する車両用ステアリングハンドルにおいて、ステアリングハンドルは、左手で握る左グリップと右手で握る右グリップとを備え、前記左グリップおよび右グリップは、前記ステアリングシャフトの軸線に対し直交し且つステアリングハンドルのニュートラル状態で車体左右方向に沿って水平に延びる軸線の回りに別々に回転可能であり、それら左右グリップは、ステアリングハンドルのニュートラル状態で上下方向に延びる握り部を有していることを特徴とする車両用ステアリングハンドルが提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、左グリップおよび右グリップを、相互に逆方向に回転可能なように連動機構で連結したことを特徴とする車両用ステアリングハンドルが提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、連動機構を、左グリップに固定した左ベベルギヤと、右グリップに固定した右ベベルギヤと、左ベベルギヤおよび右ベベルギヤに同時に噛合するアイドルベベルギヤとで構成したことを特徴とする車両用ステアリングハンドルが提案される。

尚、実施例の第１ステアリングシャフト２８は本発明のステアリングシャフトに対応する。

請求項１の構成によれば、上体が後方に傾斜した姿勢でシートに着座した乗員が、両手で握ったステアリングハンドルをステアリングシャフトの軸線まわりに回転させる際に、車輪を転舵するステアリングハンドルの左グリップおよび右グリップが、ステアリングシャフトの軸線に対し直交し且つステアリングハンドルのニュートラル状態で車体左右方向に沿って水平に延びる軸線の回りに別々に回転可能であり、それら左右グリップは、ステアリングハンドルのニュートラル状態で上下方向に延びる握り部を有しているので、ステアリングハンドルを回転させたときに乗員の手首が不自然に捻られるのを防止してステアリング操作を楽にすることができる。

請求項２の構成によれば、ステアリングシャフトの軸線が車体前方側が高くなるように傾斜しているので、シートに着座して後方に傾斜した乗員の上体とステアリングハンドルとの距離が、ステアリングハンドルの何れの回転位置においても略一定に保たれ、乗員が腕を伸縮させることなくステアリングハンドルを回転させることが可能になってステアリング操作が楽になる。

請求項３の構成によれば、左グリップおよび右グリップを連動機構で連結して相互に逆方向に回転可能にしたので、乗員のステアリング操作を一層楽にすることができる。

請求項４の構成によれば、左グリップに固定した左ベベルギヤと、右グリップに固定した右ベベルギヤと、左ベベルギヤおよび右ベベルギヤに同時に噛合するアイドルベベルギヤとで連動機構を構成したので、簡単な構造で左右のグリップを自動的に逆方向に回転させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両用操舵装置の全体図、図２は車両の前部側面図、図３は図２の要部拡大図、図４は図３に対応する斜視図、図５はハンドルを左旋回方向に操作したときの作用説明図である。

図１に示すように、自動車の車輪Ｗ，Ｗを転舵するステアリングギヤボックス１１は車体左右方向に摺動自在なラックバー１２を備えており、ラックバー１２の両端が左右のタイロッド１３，１３を介して左右の車輪Ｗ，Ｗに接続される。電気モータよりなる第１ステアリングアクチュエータ１４により回転するピニオン１５がラックバー１２に形成したラック１６に噛み合っており、第１ステアリングアクチュエータ１４を駆動するとピニオン１５およびラック１６を介してラックバー１２が車体左右方向に摺動し、タイロッド１３，１３を介して左右の車輪Ｗ，Ｗが転舵される。

電気モータよりなる第２ステアリングアクチュエータ１７と、それにより回転する環状のドライブギヤ１８とがラックバー１２の外周を囲むように配置される。ラックバー１２に固定したブラケット１９に支持した雌ねじ部材２０に雄ねじ部材２１が噛み合っており、この雄ねじ部材２１の一端に設けたドリブンギヤ２２が前記ドライブギヤ１８に噛み合っている。従って、第２ステアリングアクチュエータ１７を駆動すると、ドライブギヤ１８の回転がドリブンギヤ２２を介して雄ねじ部材２１に伝達され、回転する雄ねじ部材２１に噛み合う雌ねじ部材２０が車体左右方向に移動することで、ラックバー１２が車体左右方向に摺動して左右の車輪Ｗ，Ｗが転舵される。

図２〜図４に示すように、ステアリングハンドル２３は、ドライバーが左手で握る左グリップ２４Ｌと右手で握る右グリップ２４Ｒとを備えており、左右のグリップ２４Ｌ，２４Ｒは共通の軸線Ｌｇ上に配置された左右の回転軸２５，２５で枠状のハウジング２６に回転自在に支持される。左右の回転軸２５，２５の対向する端部には左右のベベルギヤ２７Ｌ，２７Ｒがそれぞれ固定されており、左右のベベルギヤ２７Ｌ，２７Ｒは前記ハウジング２６が固定された第１ステアリングシャフト２８（図３参照）に相対回転自在に支持された共通のアイドルベベルギヤ２９に噛合する。これらの左右のベベルギヤ２７Ｌ，２７Ｒおよびアイドルベベルギヤ２９は連動機構３０を構成しており、この連動機構３０によって左右のグリップ２４Ｌ，２４Ｒは相互に連動して逆方向に回転する。ハウジング２６および連動機構３０は球形のカバー部材３１により覆われる。

尚、左右のグリップ２４Ｌ，２４Ｒは、図示せぬスプリングで図４に示すニュートラル位置に向けて付勢される。

ハウジング２６に一体に固定された第１ステアリングシャフト２８は後部コラムカバー３２に回転自在に支持される。第１ステアリングシャフト２８の軸線Ｌｓは車体前方側が高くなるように所定角度（実施例では３０°）前上がりに配置されており、この軸線Ｌｓはシート３３に後傾姿勢で着座したドライバーの上半身に対して略直交している。そして左右のグリップ２４Ｌ，２４Ｒの共通の軸線Ｌｇは、第１ステアリングシャフト２８の軸線Ｌｓに対して直交している。

後部コラムカバー３２に回転自在に支持された第２ステアリングシャフト３４の後端は、第１ステアリングシャフト２８の前端にユニバーサルジョイント３５を介して接続され、かつ後部コラムカバー３２の前方に連なる前部コラムカバー３６に回転自在に支持された第３ステアリングシャフト３７の後端は、第２ステアリングシャフト３４の前端にユニバーサルジョイント３８を介して接続される。

第３ステアリングシャフト３７の前端部には、ドライバーがステアリングハンドル２３に入力した操舵角δを検出する操舵角センサＳａが設けられ、第３ステアリングシャフト３７の中間部には、ドライバーがステアリングハンドル２３に入力した操舵トルクＴを検出する操舵トルクセンサＳｂが設けられる。また第３ステアリングシャフト３７の中間部には操舵反力発生手段３９が設けられる。操舵反力発生手段３９は電気モータあるいは油圧によりステアリングハンドル２３に擬似的な操舵反力を付与するもので、その出力軸に設けた駆動ギヤ４０が第３ステアリングシャフト３７に設けた従動ギヤ４１に噛合することで操舵反力の方向および大きさを任意に制御可能である。

第１ステアリングアクチュエータ１４の作動は第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａにより制御され、第２ステアリングアクチュエータ１７の作動は第２ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵｂにより制御され、操舵反力発生手段３９の作動は操舵反力発生手段用電子制御ユニットＵｃにより制御される。

第１、第２ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａ，Ｕｂには操舵角センサＳａで検出した操舵角δと、車速センサＳｃで検出した車速Ｖと、ラック位置センサＳｄで検出したラック位置Ｐとが入力され、操舵反力発生手段用電子制御ユニットＵｃには、操舵角センサＳａで検出した操舵角δと、操舵トルクセンサＳｂで検出した操舵トルクＴと、車速センサＳｃで検出した車速Ｖとが入力される。

次に、上記構成を備えた実施例の作用を説明する。

第１ステアリングアクチュエータ１４は通常時に使用され、第２ステアリングアクチュエータ１７は、第１ステアリングアクチュエータ１４の故障時のバックアップに使用される。第１ステアリングアクチュエータ１４が正常に機能する通常時に、ドライバーがステアリングハンドル２３を操作すると、第１ステアリングシャフト２８の回転がユニバーサルジョイント３５、第２ステアリングシャフト３４およびユニバーサルジョイント３８を介して第３ステアリングシャフト３７に伝達され、第３ステアリングシャフト３７に接続された操舵角センサＳａおよび操舵トルクＴによって操舵角δおよび操舵トルクＴが検出される。

操舵角センサＳａで検出した操舵角δと、車速センサＳｃで検出した車速Ｖと、ラック位置センサＳｄで検出したラック位置Ｐとが第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａに入力される。第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａは、例えば、ステアリングハンドル２３の操舵角δに比例した車輪Ｗ，Ｗの転舵角γが得られるように第１ステアリングアクチュエータ１４を駆動し、ステアリングギヤボックス１１を介して車輪Ｗ，Ｗを転舵する。

このとき、ラック位置センサＳｄで検出したラック位置Ｐ（つまり、車輪Ｗ，Ｗの転舵角γ）が目標位置に一致するようにフィードバック制御が行われる。また、例えば、車速センサＳｃで検出した車速Ｖが大きいときには車輪Ｗ，Ｗの目標転舵角を減少させ、前記車速Ｖが小さいときには車輪Ｗ，Ｗの目標転舵角を増加させることで、高速時に車両の直進安定性を高めるとともに、低速時に車両の取り回しを容易にすることができる。

ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置ではステアリングハンドル２３に車輪Ｗ，Ｗからの操舵反力が作用しないため、操舵反力発生手段用電子制御ユニットＵｃからの指令で操舵反力発生手段３９を駆動し、ステアリングハンドル２３に操舵反力を付与する必要がある。その際の目標操舵反力は、操舵角センサＳａで検出した操舵角δおよび車速センサＳｃで検出した車速Ｖをパラメータとしてマップ検索される。このマップは、操舵角δが大きくなるほど操舵反力が大きくなり、かつ車速Ｖが大きくなるほど操舵反力が大きくなるように設定される。そして操舵トルクセンサＳｂで検出した操舵トルクＴが前記目標操舵反力に一致するように、操舵反力発生手段３９の駆動がフィードバック制御される。このように、操舵反力発生手段３９でステアリングハンドル２３に擬似的な操舵反力を付与することで、ドライバーの違和感を解消することができる。

また第１ステアリングアクチュエータ１４の故障時には、第２ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵｂが第２ステアリングアクチュエータ１７を同様に制御することで、車輪Ｗ，Ｗの転舵を支障なく継続することができる。

さて、図２に示すように、ドライバーがステアリングハンドル２３を操作すべく左手で左グリップ２４Ｌを握り、右手で右グリップ２４Ｒを握ると、左右両腕の肘から先の部分が上体に対して略垂直になるため、ドライバーは自然な姿勢でステアリングハンドル２３を握ることができる。図５（Ａ）に示すニュートラル状態から、図５（Ｂ）に示すように、ステアリングハンドル２３を軸線Ｌｓまわりに左旋回方向に操作すると、左グリップ２４Ｌは軸線Ｌｇまわりにカバー部材３１に向かって反時計方向に回転し、また右グリップ２４Ｒは軸線Ｌｇまわりにカバー部材３１に向かって反時計方向に回転する。

このようにステアリングハンドル２３を軸線Ｌｓまわりに左旋回方向に操作すると、左右のグリップ２４Ｌ，２４Ｒが軸線Ｌｇまわりに相互に連動して逆方向に回転するため、ドライバーの左右の手首は自然に捻られて無理な角度にならず、ドライバーのステアリング操作が容易になる。そして図５（Ｃ）に示すように、ステアリングハンドル２３の軸線Ｌｓまわりに限界回転角は９０°に抑えられる。また連動機構３０を左右のベベルギヤ２７Ｌ，２７Ｒおよびアイドルベベルギヤ２９で構成したので、簡単な構造で左右のグリップ２４Ｌ，２４Ｒを相互に連動して逆方向に回転させることができる。

またステアリングハンドル２３により直接回転する第１ステアリングシャフト２８の軸線Ｌｓが前上がりになっているため、ステアリングハンドル２３はドライバーの上体と略平行な面内で回転することになり、ステアリングハンドル２３が回転してもドライバーの上体とグリップ２４Ｌ，２４Ｒとの距離が一定に保たれる。これにより、ステアリングハンドル２３の回転に伴ってドライバーが腕を伸縮する必要がなくなり、上体の姿勢を一定に保ったままステアリングハンドル２３を容易に操作することができる。

ここまでステアリングハンドル２３を左旋回方向に操作する場合について説明したが、ステアリングハンドル２３を右旋回方向に操作する場合の作用も同じである。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明はステア・バイ・ワイヤ式操舵装置に限らず、ステアリングハンドルおよびステアリングギヤボックスをシャフトで接続したシャフト式の操舵装置や、ステアリングハンドルおよびステアリングギヤボックスをケーブルで接続したケーブル式の操舵装置に対しても適用することができる。

また実施例では第１ステアリングシャフト２８が３０°の角度で前上がりに配置されているが、その角度は３０°に限定されるものではない。

車両用操舵装置の全体図 車両の前部側面図 図２の要部拡大図 図３に対応する斜視図 ハンドルを左旋回方向に操作したときの作用説明図

符号の説明

２３ ステアリングハンドル
２４Ｌ 左グリップ
２４Ｒ 右グリップ
２７Ｌ 左ベベルギヤ
２７Ｒ 右ベベルギヤ
２８ 第１ステアリングシャフト（ステアリングシャフト）
２９ アイドルベベルギヤ
３０ 連動機構
３３ シート
Ｌｇ ステアリングシャフトの軸線に直交する軸線
Ｌｓ ステアリングシャフトの軸線
Ｗ 車輪

Claims (4)

1. 上体が後方に傾斜した姿勢でシート（３３）に着座した乗員が、両手で握ったステアリングハンドル（２３）をステアリングシャフト（２８）の軸線（Ｌｓ）まわりに回転させることで車輪（Ｗ）を転舵する車両用ステアリングハンドルにおいて、
   ステアリングハンドル（２３）は、左手で握る左グリップ（２４Ｌ）と右手で握る右グリップ（２４Ｒ）とを備え、前記左グリップ（２４Ｌ）および右グリップ（２４Ｒ）は、前記ステアリングシャフト（２８）の軸線（Ｌｓ）に対し直交し且つステアリングハンドルのニュートラル状態で車体左右方向に沿って水平に延びる軸線（Ｌｇ）の回りに別々に回転可能であり、
   それら左右グリップ（２４Ｌ，２４Ｒ）は、ステアリングハンドルのニュートラル状態で上下方向に延びる握り部を有していることを特徴とする車両用ステアリングハンドル。
2. ステアリングシャフト（２８）の軸線（Ｌｓ）を車体前方側が高くなるように傾斜させたことを特徴とする、請求項１に記載の車両用ステアリングハンドル。
3. 左グリップ（２４Ｌ）および右グリップ（２４Ｒ）を、相互に逆方向に回転可能なように連動機構（３０）で連結したことを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用ステアリングハンドル。
4. 連動機構（３０）を、左グリップ（２４Ｌ）に固定した左ベベルギヤ（２７Ｌ）と、右グリップ（２４Ｒ）に固定した右ベベルギヤ（２７Ｒ）と、左ベベルギヤ（２７Ｌ）および右ベベルギヤ（２７Ｒ）に同時に噛合するアイドルベベルギヤ（２９）とで構成したことを特徴とする、請求項３に記載の車両用ステアリングハンドル。

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