JP4314142B2 - ステアリングホイールの回転試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、製造過程または製造後の車両試験において、ステアリングホイールを回転させるためのステアリングホイールの回転試験装置に関する。

従来、この種の装置は、例えば下記特許文献１に示されているように、車両のシートに載置するとともに、電動モータの回転軸をステアリングホイールの回転面に対して垂直となるように配置し、電動モータの回転力を自在継ぎ手を介してステアリングホイールに伝達して、ステアリングホイールを回転させるようにしている。
特開２０００−２１４０５０号公報

しかし、上記従来の回転試験装置においては、電動モータの回転軸が、上端にてステアリングホイールに接続されたメインシャフトとほぼ同軸上に位置している。一方、車両の運転においては、運転者はステアリングホイールの外周部を手で把持してステアリングホイールを円周方向に回転させる。したがって、上記従来の回転試験装置では、車両の運転時とは異なる態様でステアリングホイールが回転されるので、この回転試験装置によるステアリングホイールの回転では、運転者によるステアリングホイールの実際の回転操作を考慮した試験データを得ることができなかった。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、運転者による実際の回転操作と同様な態様でステアリングホイールを回転させるステアリングホイールの回転試験装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、ステアリングホイールの外周部に、その接線方向に延設されるように装着されるアームと、アクチュエータおよびリンク機構を有し、アクチュエータによってリンク機構を介してアームを軸線方向に駆動する駆動装置とを備え、駆動装置によりアームを介してステアリングホイールを円周方向に回転駆動するようにしたことにある。この場合、アームは、一対設けられるようにすることができる。ただし、一対のアームの一方をあえて外してステアリングホイールの片手操作状態を模擬することも可能である。

具体的には、本発明の特徴は、ステアリングホイールの下方に配置されて、ステアリングホイールの回転中心の下方に位置する支点回りに回転可能な回転部材と、下端部にて回転部材に回転可能に組み付けられるとともに、上端部にてステアリングホイールの外周部に回転可能に装着されるアームと、回転部材を前記支点回りに回転させる回転駆動機構とを備え、回転部材の回転によりアームを介してステアリングホイールを円周方向に回転駆動するように構成することができる。

これによれば、ステアリングホイールは、車両の運転時と同様な態様で回転されるので、運転者によるステアリングホイールの実際の回転操作を考慮した試験データを得ることができる。

また、本発明の他の特徴は、回転駆動機構は、電動モータと、電動モータの出力軸に一体回転するように固定された駆動プレートと、一端にて駆動プレートに回転可能に組み付けられるとともに他端にて回転部材に回転可能に組み付けられたレバーとを有し、電動モータの回転により駆動プレートおよびレバーを介して前記回転部材を回転させ、さらに、 前記電動モータの出力軸に回転可能に組み付けられ、前記電動モータの出力軸回りに回転可能であって回転部材の支点にて同回転部材を回転可能に支持する支持部材を備えたことにある。これによれば、アームをステアリングホイールに装着したときに誤差が生じても、支持部材の回転による回転部材の回転中心の移動が前記装着誤差を吸収する。その結果、この回転試験装置のステアリングホイールに対する装着性が良好となる。

また、本発明の他の特徴は、さらに、電動モータの出力軸に対して回転部材の支点とは反対方向に設けられて、回転部材およびアームの質量を打ち消す錘を備えたことにある。これによれば、回転部材およびアームの質量がステアリングホイールに影響しなくなるので、運転者による実際の回転操作にさらに似た条件で、ステアリングホイールを回転させることができる。

また、本発明の他の特徴は、さらに、ステアリングホイールの回転に応じて変化する物理量を検出する物理量センサを設けたことにある。この場合、物理量は、例えば、ステアリングホイールの回転角またはステアリングホイールを回転させるための力である。これにより、ステアリングホイールの回転に連動して作動する部位の特性、車両運転時におけるステアリングホイールの回転に伴う操舵特性を判定するための物理量が得られ、良好な試験が実現される。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明すると、図1は、本発明に係るステアリングホイールの回転試験装置の要部を概略的に示している。

この回転試験装置は、電動モータ１１を備えている。電動モータ１１は、詳しくは後述する支持装置３０に組付けられており、内蔵の減速機構を介して紙面に対して垂直に設けた出力軸を軸線回りに回転させる。電動モータ１１の出力軸には、紙面垂直方向に、駆動プレート１２および支持プレート１３がこの順に組み付けられている。駆動プレート１２は、略長円形に形成したプレートで構成され、上部にて電動モータ１１の出力軸に一体回転するように固定されていて、電動モータ１１の回転により図示実線矢印で示すように下部を左右に回転させる。

支持プレート１３は、略長円形に形成したプレートで構成され、図示左部にて電動モータ１１の出力軸に回転可能に組み付けられている。この支持プレート１３の左端部には、水平に延設された連結ロッド１４の右端が固着されている。連結ロッド１４の左端部には、円盤状または球状の錘１５が固着されており、支持プレート１３、連結ロッド１４および錘１５は、図示破線矢印で示すように、電動モータ１１の出力軸の軸線回りに一体回転するようになっている。

支持プレート１３の右端部には、回転プレート１６が組み付けられている。回転プレート１６は、略三角形状に形成されたプレートで構成され、上部の左右方向中央位置にて支持プレート１６に設けた軸１３ａの外周上に紙面垂直な軸線回りに回転可能に支持されている。なお、符号１６ａ，１６ａは、回転プレート１６に設けた貫通孔を示している。回転プレート１６の下部の左右方向中央位置には、水平方向に延設されたレバー１７の先端部（すなわち右端部）が紙面に垂直な軸線回りに回転可能に組み付けられている。レバー１７の基端部（すなわち左端部）は、駆動プレート１２の下部に紙面に垂直な軸線回りに回転可能に組み付けられている。これらの駆動プレート１２、回転プレート１６およびレバー１７はリンク機構を構成するもので、駆動プレート１２の下部の左右方向の回転により、レバー１７が左右方向に変位し、回転プレート１６が上部の左右方向中央位置にて軸１３ａの軸線回りに図示実線矢印で示すように回転する。

回転プレート１６の左右方向両端部には、垂直に延設された直線状のアーム１８ａ，１８ｂの各下端部が、ボールジョイントまたはフックスジョイントにより組み付けられている。アーム１８ａ，１８ｂの各上端部には、ボールジョイント２１ａ，２１ｂを介して装着部２２ａ，２２ｂが組み付けられている。装着部２２ａ，２２ｂは、ステアリングホイールＷＬの外周部左右両端に脱着可能に装着されるものである。ボールジョイント２１ａ，２１ｂは、アーム１８ａ，１８ｂの各先端部の装着部２２ａ，２２ｂに対する自由な回転を許容する。この構成により、回転プレート１６が前述のように上部の左右方向中央位置を中心に回転すると、アーム１８ａ，１８ｂは互いに上下反対方向に変位して、ステアリングホイールＷＬを円周方向に回転駆動する。

また、この回転試験装置は、回転角センサ２３および荷重センサ２４ａ，２４ｂを備えている。回転角センサ２３は、支持プレート１３の右端部に設けられて回転プレート１６の上部の左右方向中央位置を回転可能に支持する軸１３ａの外周上に組み付けられ、回転プレート１６の支持プレート１３に対する回転角を検出する。この回転角センサ２３は、例えば、回転エンコーダ、ポテンショメータなどで構成される。荷重センサ２４ａ，２４ｂは、アーム１８ａ，１８ｂに介装され、アーム１８ａ，１８ｂにそれぞれ付与される荷重を検出する。これらの荷重センサ２４ａ，２４ｂは、例えばロードセル、歪みゲージなどで構成されている。

そして、これらの回転角センサ２３および荷重センサ２４ａ，２４ｂは、コントローラ２５に接続されている。コントローラ２５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを主要構成部品とするコンピュータ回路によって構成され、回転角センサ２３および荷重センサ２４ａ，２４ｂによってそれぞれ検出された回転角および荷重を入力する。また、コントローラ２５は、電動モータ１１の回転も制御する。

このように構成されたステアリングホイールＷＬの回転試験装置の電動モータ１１は、図２に示すように、支持装置３０に組み付けられている。なお、図２においてＢＬとして示すブロックは、図１の電動モータ１１とアーム１８ａ，１８ｂとの間に配置された機構全体を表している。また、支持装置３０は、電動モータ１１を固定する機構を備えているとともに、電動モータ１１を含む前記機構ＢＬを互いに直交する図示Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に変位させ、かつＸ，Ｚ軸回りに回転させる駆動機構も備えている。

このように構成した上記支持装置３０を含む回転試験装置は、車体のフロアＦＬ上に固定した基台４１上に載置される。そして、支持装置３０の前記駆動機構を作動させて、アーム１８ａ，１８ｂの上端部をステアリングホイールＷＬの外周部の左右両端部位置に合わせて、装着部２２ａ，２２ｂをステアリングホイールＷＬの外周部の左右両端部に装着する。また、図１に示すように、コントローラ２５を解析用端末装置（パーソナルコンピュータ）４２に接続する。なお、車体にシートが組み付けられている状態では、シート上に支持装置３０を載置するようにしてもよい。

このように構成したステアリングホイールＷＬの回転試験装置においては、支持プレート１３は、電動モータ１１の出力軸回りに回転可能であり、この支持プレート１３の回転により回転プレート１６の回転中心は上下に変位可能である。これにより、装着部２２ａ，２２ｂをステアリングホイールＷＬに装着したときに誤差が生じても、支持プレート１３の回転による回転プレート１６の回転中心の上下動が前記装着誤差を吸収するので、この回転試験装置のステアリングホイールＷＬに対する装着性が良好となる。また、錘１５は、回転プレート１６、アーム１８ａ，１８ｂなどの質量を打ち消すので、回転プレート１６、アーム１８ａ，１８ｂなどの質量がステアリングホイールＷＬの回転に影響することがなくなる。

このような状態で、検査者は、解析用端末装置４２を操作して、コントローラ２５にステアリングホイールＷＬの回転を指示、すなわち電動モータ１１の回転を指示する。この指示により、コントローラ２５は電動モータ１１を回転させると、この電動モータ１１の回転により、駆動プレート１２の下端部が左右に回転する。この駆動プレート１２の回転はレバー１７を介して回転プレート１６に伝達され、回転プレート１６はその上部の左右方向中央位置を中心として回転する。その結果、アーム１８ａ，１８ｂは、互いに上下反対方向に変位して、それらの上端部にてステアリングホイールＷＬを円周方向に回転駆動する。その結果、ステアリングホイールＷＬは、車両の運転時と同様な態様で回転される。

このステアリングホイールＷＬの回転動作中、回転角センサ２３および荷重センサ２４ａ，２４ｂによってそれぞれ検出された回転角および荷重はコントローラ２５を介して解析用端末装置４２に供給される。そして、解析用端末装置４２が、ステアリングホイールＷＬの回転制御状態、前記入力した検出回転角および荷重を用いて、ステアリングホイールＷＬの回転に伴う車両の操舵装置の特性を解析する。その結果、車両の運転時と同様な態様のステアリングホイールＷＬの回転によって得られる試験データに基づいて、操舵装置の特性が解析されるので、良好な試験が実現される。

このような試験は、車両の完成後および車両の製造過程において実施されるものであるが、車両の製造過程において実施される試験について具体例を上げて説明しておく。図３に示すように、車輪を装着する前の工程において、タイロッドＴＬの外側端に弾性部材４３ａおよび摩擦減衰部材４３ｂを備えた反力発生装置４３を装着する。なお、この図３および後述する図４においても、ブロックＢＬは、図１の電動モータ１１とアーム１８ａ，１８ｂとの間に配置された機構全体を表している。次に、上記実施形態の回転試験装置を用いてステアリングホイールＷＬを回転させながら、車両の操舵装置の各部の変位を３次元測定装置などによって測定する。この測定結果は解析用端末装置４２に入力され、解析用端末装置４２は、前記測定結果に前述した回転角センサ２３および荷重センサ２４ａ，２４ｂによってそれぞれ検出された回転角および荷重を加味して、車両の操舵装置の各部の剛性を解析する。

また、図４に示すように、タイロッドＴＬの外側端に直線加振装置４４を装着する。次に、直線加振装置４４を作動させてタイロッドＴＬをその軸線方向に振動させる。このとき、電動モータ１１を制御してステアリングホイールＷＬの回転に拘束力を付与してもよい。また、この場合には、アーム１８ｂの上端部またはステアリングホイールＷＬに加速度センサ４５も装着して、ステアリングホイールＷＬの加速度も検出する。そして、解析用端末装置４２は、直線加振装置４４から加振状態を表す信号、ステアリングホイールＷＬの加速度、前述した回転角センサ２３および荷重センサ２４ａ，２４ｂによってそれぞれ検出された回転角および荷重を入力して、タイロッドＴＬからステアリングホイールＷＬへの反力の伝達特性を解析することができる。

また、上記実施形態においては、アーム１８ａ，１８ｂのうちの一方のアームを取り外して、上述したような各種試験を行うこともできる。これによれば、運転者が片手でステアリングホイールＷＬを操作している状態における車両の操舵装置の特性を解析することもできる。

さらに、本発明は上記実施形態および各種変形例に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

本発明の一実施形態に係るステアリングホイールの回転試験装置の要部を示す概略図である。 図１の回転試験装置の実装例を示す概略図である。 図１の回転試験装置による試験の一例を示す概略図である。 図２の回転試験装置による試験の他の例を示す概略図である。

符号の説明

１１…電動モータ（アクチュエータ）、１２…駆動プレート、１３…支持プレート（支持部材）、１５…錘、１６…回転プレート（回転部材）、１７…レバー、１８ａ，１８ｂ…アーム、２２ａ，２２ｂ…装着部、２３…回転角センサ（物理量センサ）、２４ａ，２４ｂ…荷重センサ。

Claims (7)

1. ステアリングホイールの外周部に、その接線方向に延設されるように装着されるアームと、
   アクチュエータおよびリンク機構を有し、前記アクチュエータによって前記リンク機構を介して前記アームを軸線方向に駆動する駆動装置とを備え、
   前記駆動装置により前記アームを介してステアリングホイールを円周方向に回転駆動するようにしたステアリングホイールの回転試験装置。
2. ステアリングホイールの下方に配置されて、ステアリングホイールの回転中心の下方に位置する支点回りに回転可能な回転部材と、
   下端部にて前記回転部材に回転可能に組み付けられるとともに、上端部にてステアリングホイールの外周部に回転可能に装着されるアームと、
   前記回転部材を前記支点回りに回転させる回転駆動機構とを備え、
   前記回転部材の回転により前記アームを介してステアリングホイールを円周方向に回転駆動するようにしたステアリングホイールの回転試験装置。
3. 請求項２に記載したステアリングホイールの回転試験装置において、
   前記回転駆動機構は、電動モータと、前記電動モータの出力軸に一体回転するように固定された駆動プレートと、一端にて前記駆動プレートに回転可能に組み付けられるとともに他端にて前記回転部材に回転可能に組み付けられたレバーとを有し、前記電動モータの回転により前記駆動プレートおよび前記レバーを介して前記回転部材を回転させ、さらに、
   前記電動モータの出力軸に回転可能に組み付けられ、前記電動モータの出力軸回りに回転可能であって前記回転部材の支点にて同回転部材を回転可能に支持する支持部材を備えたステアリングホイールの回転試験装置。
4. 請求項３に記載したステアリングホイールの回転試験装置において、さらに、
   前記電動モータの出力軸に対して前記回転部材の支点とは反対方向に設けられて、前記回転部材および前記アームの質量を打ち消す錘を備えたステアリングホイールの回転試験装置。
5. 前記アームは、一対設けられている請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載したステアリングホイールの回転試験装置。
6. 請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載したステアリングホイールの回転試験装置において、さらに、
   ステアリングホイールの回転に応じて変化する物理量を検出する物理量センサを設けたステアリングホイールの回転試験装置。
7. 前記物理量は、ステアリングホイールの回転角またはステアリングホイールを回転させるための力である請求項６に記載したステアリングホイールの回転試験装置。

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