JP4938440B2 - ステアリング操作力計 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等における操舵用のハンドル、すなわちステアリングホイールの操舵時の回動操作トルクを計測するためのステアリング操作力計に係り、特に、ステアリングホイールリムへの着脱が容易で簡便なステアリング操作力計に関するものである。

自動車等の操舵用のステアリングホイール（ハンドル）の操作力を計測するためのセンサシステムとしては、一般に、特許文献１（特開２００２−３５０２５１号）に示されるように、ハンドルシャフト、すなわちステアリングコラムに組み込まれ、ステアリングコラムに作用する回転操作トルクに応じたねじれ変形量を電気信号として計測するものが用いられている。この場合、検出計測部は、ステアリングコラムに組み込まれ、ステアリングコラムによるトルク伝達経路の一部を構成することになるため、予め自動車等に組み込んでおくか、または既存のステアリングコラムの一部を改造する形で組み込むことになる。このような検出計測部を既存の自動車等に組み込むためには、大がかりな改造が必要となり、既存の自動車等の操舵力を計測するために簡便に適用することはできない。

これに対して、自動車等の大がかりな改造を要することなく、操舵用のステアリングホイールの操作力を計測するためのセンサシステムとして、ステアリングコラムの軸トルクを計測する計測部を有するステアリングホイール型のセンサがある。このステアリングホイール型のセンサは、一般に、既存のステアリングホイールと交換して操作トルクを計測する。すなわち、図９の（ａ）に示すように、既存のステアリングホイールＣＷをステアリングコラムＳＣから取り外し、それに代えて図９の（ｂ）に示すように、ホイール部ＳＷと計測部ＭＳを有する計測ホイールＭＷをステアリングコラムＳＣに装着して操作トルクの計測を行う。この場合、既存のステアリングホイールＣＷと交換して取り付けられる計測ホイールＭＷの計測部ＭＳは、計測部ＭＳに取り付けられたホイール部ＳＷとその裏側において計測部ＭＳが固定されるステアリングコラムＳＣとの間に操舵時のホイール部ＳＷの回転操作により生ずるねじれをひずみゲージ等により検出することによって、操作トルクを計測する。
また、上述したステアリングホイール型のセンサを、既存のステアリングホイールの上に、専用の取り付け金具を用いて取り付ける方法もある。

ところが、上述したように、ステアリングホイール型のセンサを既存のステアリングホイールと交換して用いる場合には、エアバッグおよびスイッチ類が設けられた既存のステアリングホイールを取り外す必要があるため、準備に時間がかかり、計測中は、エアバッグおよびスイッチ類が無くなるため、危険を伴う場合がある。また、ステアリングホイール型のセンサを既存のステアリングホイールの上から専用の取り付け金具を用いて取り付ける場合にも、既存のステアリングホイールに組み込まれたエアバッグを機能させることができなくなる。しかも、このように、ステアリングホイール型のセンサを既存のステアリングホイールの上から専用の取り付け金具を用いて取り付ける場合には、ドライバがステアリングホイールを握る姿勢が、非計測時と大きく異なってしまう。そのうえ、既存のステアリングホイールは、形状、質量および重心位置等が多種多様であるため、上述したステアリングホイール型のセンサを用いると、既設のステアリングホイールと大きく特性が変わってしまう場合がある。

特開２００２−３５０２５１号公報

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールおよびそれに付随する機能を阻害することなしに、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することを可能とするステアリング操作力計を提供することを目的としている。
本発明の請求項１の目的は、特に、簡単な構成で、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールに関連する機能を阻害することなく、ステアリングホイールの回転操作力を適切に且つより正確に計測することを可能とするステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、特に、簡単な構成で、容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に且つさらに正確に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項３の目的は、特に、簡単な構成で、より容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。

本発明の請求項４の目的は、特に、簡単な構成で、さらに容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、簡単な構成で、さらに一層容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、より簡単な構成で、容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、特に、簡単な構成で、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールおよびそれに付随する機能を阻害することなく、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能なステアリング操作力計を提供することにある。

請求項１に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、上述した目的を達成するために、
ステアリングホイールリムを内部に挿通させて、該ステアリングホイールリムに着脱可能に締着される内部スリーブと、
前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、
これら内部スリーブと外部スリーブとの間に配設され、ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によって起歪部にひずみ変形を生ずる起歪体と、
前記起歪体の起歪部のひずみ変形を検出すべく起歪部に添着されたひずみゲージと
を具備し、
前記起歪体が、ステアリングホイールリムのステアリングホイールの半径方向についての中央で且つステアリングホイールのほぼ回転軸線に沿う方向の両側部にステアリングホイールリムを挟んで対峙して配置されることを特徴としている。

請求項２に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項１のステアリング操作力計であって、
起歪体が、ステアリングホイールの円周方向に沿うステアリングホイールリムの回転方向に沿って複数個の起歪部が配設されることを特徴としている。
請求項３に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項１または請求項２のステアリング操作力計であって、
内部スリーブが、ステアリングホイールリムを内部に挿通させてステアリングホイールリムに装着すべく筒状の少なくとも１箇所において接合されていることを特徴としている。
請求項４に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項３のステアリング操作力計であって、
内部スリーブが、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに２分割形成され、相互に接合されていることを特徴としている。

請求項５に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項４のステアリング操作力計であって、
外部スリーブが、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに２分割形成され、相互に接合されていることを特徴としている。

請求項６に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、請求項５のステアリング操作力計であって、
起歪体が、２分割形成された内部スリーブの両半筒部の接合部近傍と、２分割形成された外部スリーブの両半筒部の接合部近傍との間に配設されることを特徴としている。

請求項７に記載した本発明に係るステアリング操作力計は、上述した目的を達成するために、
ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部、内側の内側半筒部および締め付け手段を有し、ステアリングホイールリムの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、ステアリングホイールリムを内部に挿通させた状態で、前記締め付け手段によって該ステアリングホイールリムに締着される内部スリーブと、
ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部および内側の内側半筒部を有し、前記内部スリーブの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、
前記内部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の２つの結合部と前記外部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の２つの結合部との間にそれぞれ配設され、各々ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によってひずみ変形を生ずる複数の起歪部を有する一対の起歪体と、
前記一対の起歪体の各起歪部のひずみ変形を検出すべく各起歪部にそれぞれ添着されたひずみゲージと
を具備するセンサ本体を備えることを特徴としている。

本発明によれば、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールおよびそれに付随する機能を阻害することなしに、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となるステアリング操作力計を提供することができる。
すなわち本発明の請求項１のステアリング操作力計によれば、
ステアリングホイールリムを内部に挿通させて、該ステアリングホイールリムに着脱可能に締着される内部スリーブと、
前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、
これら内部スリーブと外部スリーブとの間に配設され、ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によって起歪部にひずみ変形を生ずる起歪体と、
前記起歪体の起歪部のひずみ変形を検出すべく起歪部に添着されたひずみゲージと
を具備し、
前記起歪体は、ステアリングホイールリムのステアリングホイールの半径方向についての中央で且つステアリングホイールのほぼ回転軸線に沿う方向の両側部にステアリングホイールリムを挟んで対峙して配置されることにより、

簡単な構成で、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールに関連する機能を阻害することなく、ステアリングホイールの回転操作力を適切に且つ正確に計測することが可能となる。

さらに、本発明の請求項２のステアリング操作力計によれば、
請求項１のステアリング操作力計において、
起歪体が、ステアリングホイールの円周方向に沿うステアリングホイールリムの回転方向に沿って複数個の起歪部が配設されることにより、
特に、簡単な構成で、容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に且つさらに正確に計測することが可能となる。

本発明の請求項３のステアリング操作力計によれば、
請求項１または請求項２のステアリング操作力計において、
内部スリーブが、ステアリングホイールリムを内部に挿通させてステアリングホイールリムに装着すべく筒状の少なくとも１箇所において接合されていることにより、
特に、簡単な構成で、より容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となる。
本発明の請求項４のステアリング操作力計によれば、
請求項３のステアリング操作力計において、
内部スリーブが、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに２分割形成され、相互に接合されていることにより、
特に、簡単な構成で、さらに容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となる。

本発明の請求項５のステアリング操作力計によれば、
請求項４のステアリング操作力計において、
外部スリーブが、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに２分割形成され、相互に接合されていることにより、
特に、簡単な構成で、さらに一層容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となる。
本発明の請求項６のステアリング操作力計によれば、
請求項５のステアリング操作力計において、
起歪体が、２分割形成された内部スリーブの両半筒部の接合部近傍と、２分割形成された外部スリーブの両半筒部の接合部近傍との間に配設されることにより、
特に、より簡単な構成で、容易に既存のステアリングホイールに取り付けることができ、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となる。

本発明の請求項７のステアリング操作力計によれば、
ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部、内側の内側半筒部および締め付け手段を有し、ステアリングホイールリムの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、ステアリングホイールリムを内部に挿通させた状態で、前記締め付け手段によって該ステアリングホイールリムに締着される内部スリーブと、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部および内側の内側半筒部を有し、前記内部スリーブの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、前記内部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の２つの結合部と前記外部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の２つの結合部との間にそれぞれ配設され、各々ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によってひずみ変形を生ずる複数の起歪部を有する一対の起歪体と、前記一対の起歪体の各起歪部のひずみ変形を検出すべく各起歪部にそれぞれ添着されたひずみゲージとを具備するセンサ本体を備えることにより、
特に、簡単な構成で、既存のステアリングホイールに容易に取り付けることができ、既存のステアリングホイールおよびそれに付随する機能を阻害することなく、ステアリングホイールの回転操作力を適切に計測することが可能となる。

以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明のステアリング操作力計を詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明の一つの実施の形態に係るステアリング操作力計の構成を示している。図１は、ステアリング操作力計における一方のセンサ本体の構成を示す縦断面図、図２は、図１のセンサ本体の構成を詳細に説明するための一部切欠断面図、図３は、図１のセンサ本体の構成を詳細に示す横断面図、図４は、図３の一部を詳細に示す部分拡大断面図および図５は、ステアリング操作力計のほぼ全体の構成を模式的に示す図である。
図１〜図５に示す本発明の一つの実施の形態に係るステアリング操作力計は、第１のセンサ本体１、第２のセンサ本体２、第１のケーブル３および第２のケーブル４を備えており、図５に示すように構成している。
図１〜図４に詳細を示す第１のセンサ本体１は、内部スリーブ１１、外部スリーブ１２、起歪体１３およびひずみゲージ１４を具備している。なお、明確には図示していないが、第２のセンサ本体２も第１のセンサ本体１と同様に構成されており、内部スリーブ１１、外部スリーブ１２、起歪体１３およびひずみゲージ１４とそれぞれ同様の内部スリーブ２１、外部スリーブ２２、起歪体２３およびひずみゲージ２４を具備している。

第１のセンサ本体１における内部スリーブ１１は、外側半筒部１１ａ、内側半筒部１１ｂ、締め付けスペーサ１１ｃ、締め付けブロック１１ｄおよび締め付けねじ１１ｅを有して構成する。外側半筒部１１ａは、ほぼ半筒状に形成され、ステアリングホイールの半径方向についての外側の半筒部を構成し、内側半筒部１１ｂは、外側半筒部１１ａに対応してやや小径のほぼ半筒状に形成され、ステアリングホイールの半径方向についての内側の半筒部を構成する。締め付けスペーサ１１ｃ、締め付けブロック１１ｄおよび締め付けねじ１１ｅは、締め付け手段を構成している。締め付けスペーサ１１ｃは、外側半筒部１１ａの凹曲面の底面に接着または溶着等によって固着され、ステアリングホイールＳＷの半径方向についての外側からステアリングホイールリムＷＲに当接する。締め付けブロック１１ｄは、ステアリングホイールリムＷＲを挟んで締め付けスペーサ１１ｃに対峙して配置されており、締め付けねじ１１ｅの先端に嵌合し、締め付けねじ１１ｅが回転自在に且つ相対的に進退しないように係合している。締め付けねじ１１ｅは、内側半筒部１１ｂに螺合している。

すなわち、外側半筒部１１ａと内側半筒部１１ｂは、ステアリングホイールリムＷＲの両側から外側半筒部１１ａと内側半筒部１１ｂとを着脱可能に結合して筒状をなし、ステアリングホイールリムＷＲを該筒状の内部に挿通させた状態で、締め付けねじ１１ｅを締め付けて締め付けブロック１１ｄを内側半筒部１１ｂに対して進退移動させることによって、締め付けスペーサ１１ｃと締め付けブロック１１ｄによって、ステアリングホイールリムＷＲを押圧挟持し、筒状の内部スリーブ１１をステアリングホイールリムＷＲに締着固定する。このような、締め付けスペーサ１１ｃ、締め付けブロック１１ｄおよび締め付けねじ１１ｅの組合せは、ステアリングホイールリムＷＲに沿って複数組、例えば図示のように３組、設けられる。
次に、起歪体１３およびひずみゲージ１４について説明する。尚、起歪体１３Ａ、１３Ｂを総称して起歪体１３と総称することがある。上述した内部スリーブ１１の外側半筒部１１ａと内側半筒部１１ｂとを相互に結合する際には、この場合、相互に直接接合せずに、図２〜図４に示すように、起歪体１３Ａの一端の内部結合部１３Ａａと起歪体１３Ｂの一端の内部結合部１３Ｂａとをそれぞれ挟み込んで結合する。

起歪体１３Ａは、内部スリーブ１１の外側半筒部１１ａと内側半筒部１１ｂの結合箇所に介挿される内部結合部１３Ａａを一端に有し、後述するように外部スリーブ１２の外側半筒部１２ａと内側半筒部１２ｂの結合箇所に介挿される外部結合部１３Ａｃを他端に有し、そしてこれら内部結合部１３Ａａと外部結合部１３Ａｃとの間に複数個、この場合２個、の起歪部１３Ａｂ、１３Ｂｂを有する。これら起歪部１３Ａｂ、１３Ｂｂは、ステアリングホイールリムＷＲの操作方向、つまりステアリングコラムＳＣを回転中心とする回転円周方向への剪断応力によってひずみ変形するように形成される。これら起歪部１３Ａｂ、１３Ｂｂには、内部スリーブ１１に面する内面側と外部スリーブ１２に面する外面側との両面に図２に示されるように剪断応力方向に対して４５°および１３５°の角度をなして直交する方向のひずみを検出するように形成されたひずみゲージ１４、すなわちこの場合ひずみゲージ１４Ａａとひずみゲージ１４Ａｂ（図４を参照されたい）、が接着、スパッタリング、融着、その他の手段により添着され、上述した剪断応力によるひずみ変形を効果的に計測するように構成されている。
なお、明確には図示していない（符号を図示していない）が、起歪体１３Ｂについても、起歪体１３Ａと同様に、一端の内部結合部１３Ｂａと他端の外部結合部１３Ｂｃとの間に起歪部１３Ｂｂを有して構成され、起歪部１３Ｂｂの内面側および外面側にひずみゲージ１４(ひずみゲージ１４Ｂａとひずみゲージ１４Ｂｂ）が添着されている。

第１のセンサ本体１における外部スリーブ１２は、外側半筒部１２ａおよび内側半筒部１２ｂを有して構成する。外側半筒部１２ａは、ほぼ半筒状に形成され、ステアリングホイールの半径方向についての外側の半筒部を構成し、内側半筒部１２ｂは、外側半筒部１２ａに対応して少し小径のほぼ半筒状に形成され、ステアリングホイールの半径方向についての内側の半筒部を構成する。すなわち、外側半筒部１２ａと内側半筒部１２ｂは、ステアリングホイールリムＷＲの両側から外側半筒部１２ａと内側半筒部１２ｂとを着脱可能に結合して筒状をなす。外部スリーブ１２の外側半筒部１２ａと内側半筒部１２ｂとを相互に結合する際には、この場合、相互に直接接合せずに、図２〜図４に示すように、起歪体１３Ａの他端の外部結合部１３Ａｃと起歪体１３Ｂの他端の外部結合部１３Ｂｃとをそれぞれ挟み込んで結合する。なお、外部スリーブ１２の内側半筒部１２ｂには、図１および図２に示すように内部スリーブ１１の締め付けねじ１１ｅに対応して開口部が形成されており、外部スリーブ１２の内側半筒部１２ｂの外側から締め付けねじ１１ｅを締め付けたり緩めたり操作することができるようになっている。

図２は、ステアリングホイールリムＷＲの該当箇所に、外側半筒部１１ａと内側半筒部１１ｂを設置し、内部スリーブ１１の外側半筒部１１ａの縁部と内部スリーブ１１の内側半筒部１１ｂの縁部との間に起歪体１３Ａの一端の内部結合部１３Ａａを介挿してネジ留め固定して内部スリーブ１１を筒状に形成して、この内部スリーブ１１をしっかりステアリングホイールリムＷＲに締め付け固定し、さらに外部スリーブ１２の外側半筒部１２ａを起歪体１３Ａにネジ留め固定した状態を示している。図２には、内部スリーブ１１の内側半筒部１１ｂの一部を破断して締め付けブロック１１ｄ近傍を断面により示している。
すなわち、取り付けは、次のようにして行われる。ステアリングホイールリムＷＲの該当箇所を図４に示すように、この内部結合部１３Ａａに内部スリーブ１１の内側半筒部１１ｂの縁部をねじ１６によりネジ留め固定する。もちろん、他方の起歪体１３Ｂの取り付けも起歪体１３Ａと同様に行われて、内部スリーブ１１を筒状に形成する。さらに締め付けねじ１１ｅにより、この内部スリーブ１１をしっかりステアリングホイールリムＷＲに締め付け固定する。さらに外部スリーブ１２の内側半筒部１２ｂを起歪体１３Ａにねじ１８によってネジ留め固定して、ステアリングホイールリムＷＲへの第１のセンサ本体１の装着を完了する。

また、第２のセンサ本体２も上述と同様にして、ステアリングホイールリムＷＲの該当箇所に装着され、図５に示すように、第１のセンサ本体１および第２のセンサ本体２がステアリングホイールリムＷＲに取り付けられる。これら第１のセンサ本体１および第２のセンサ本体２からは、それぞれ第１のセンサケーブル３および第２のセンサケーブル４が接続される。第１のセンサ本体１に接続されるケーブル３は、起歪体１３Ａおよび１３Ｂの起歪部１３Ａｂおよび起歪部１３Ｂｂに接続された引き出しケーブル３１と、それにコネクタを介して接続される接続ケーブル３２を有して構成され、第２のセンサ本体２に接続されるケーブル４は、明確には図示していない起歪体２３Ａおよび２３Ｂの起歪部２３Ａｂおよび起歪部２３Ｂｂに接続された引き出しケーブル４１と、それにコネクタを介して接続される接続ケーブル４２を有して構成される。なお、起歪部１３Ａｂおよび１３Ｂｂに添着されたひずみゲージ１４（ひずみゲージ１４Ａａ，１４Ａｂ等）は、上述した剪断応力によるひずみ変形を効果的に計測するように第１のセンサケーブル３および第２のセンサケーブル４に接続されている。
操舵角が小さい場合は、ケーブルを車内に設置した測定器に接続する。操舵角が大きい場合は、テレメータ送信機に接続し、これをステアリングホイール中央部またはステアリングホイール上の操作の邪魔にならない所に設置し、測定データを車内に設置した受信機に送信する。

すなわち、上述したステアリング操作力計は、図５に示したように、第１のセンサ本体１と第２のセンサ本体２からなる２個で１組のセンサとして構成され、これら第１のセンサ本体１および第２のセンサ本体２を、ステアリングホイールＳＷのステアリングホイールリムＷＲの右手および左手をかける位置にそれぞれ取り付けて使用する。
第１のセンサ本体１および第２のセンサ本体２は、左側に配置される第１のセンサ本体１と右側に配置される第２のセンサ本体２とで左右対称の構成が望ましいため、ケーブルの引き出し等はそれぞれ左側および右側としているが、実質的に同様の構成を有している。もちろん、第１のセンサ本体１および第２のセンサ本体２を対称的な構成とせずに全く同一の構成としてもよい。第１のセンサ本体１は、内部スリーブ１１、外部スリーブ１２、起歪体１３（１３Ａ、１３Ｂ）およびひずみゲージ１４（１４Ａａ，１４Ａｂ等）を有している。内部スリーブ１１は、外側半筒部１１ａと内側半筒部１１ｂとに分割されており、ステアリングホイールリムＷＲを内部に挟んで、起歪体１３Ａおよび１３Ｂのそれぞれの一端の内部結合部１３Ａａおよび１３Ｂａを介して筒状に結合する。この状態で、締め付けねじ１１ｅを締め付けることにより、締め付けスペーサ１１ｃと締め付けブロック１１ｄとでステアリングホイールリムＷＲを挟んで締め付けて、内部スリーブ１１をステアリングホイールリムＷＲに固定する。

外部スリーブ１２は、外側半筒部１２ａと内側半筒部１２ｂとに分割されており、起歪体１３Ａおよび１３Ｂのそれぞれの他端の外部結合部１３Ａｃおよび１３Ｂｃを介して筒状に結合する。この外部スリーブ１２を把持してステアリングホイールＳＷを操作することにより、外部スリーブ１２と内部スリーブ１１との間に応力が発生し、起歪体１３Ａおよび１３Ｂの内部結合部１３Ａａおよび１３Ｂａと外部結合部１３Ａｃおよび１３Ｂｃとの間の起歪部１３Ａｂおよび１３ＢｂにステアリングホイールリムＷＲに沿う方向に剪断応力が発生し、ステアリングホイールＳＷの操作トルクに応じたひずみ変形が生じ、これを起歪部１３Ａｂおよび１３Ｂｂに添着したひずみゲージ１４Ａａ，１４Ａｂ等によって計測することによって、操舵力すなわちステアリングホイールの操作力を計測する。起歪体１３Ａおよび１３Ｂの内部結合部１３Ａａおよび１３Ｂａと外部結合部１３Ａｃおよび１３Ｂｃとの間には、それぞれ起歪部１３Ａｂおよび１３Ｂｂが複数設けられることが望ましい。

図６および図７に模式的に示すように、センサ本体、例えば第１のセンサ本体１は、ステアリングホイールリムＷＲが挿通される内部スリーブ１１および外部スリーブ１２からなる２重のスリーブを有して構成されている。内部スリーブ１１をステアリングホイールリムＷＲに締め付け装着することにより、第１のセンサ本体１をステアリングホイールリムＷＲに固定する。外部スリーブ１２は、内部スリーブ１１の外周面を覆っており、操作者、つまり運転者がこれを把持して操作することによって、この第１のセンサ本体１に操作力が印加される。これら内部スリーブ１１と外部スリーブ１２は、この場合それぞれひずみゲージ１４が添着された４つの起歪部１３Ａｂおよび１３Ｂｂを有する起歪体１３Ａおよび１３Ｂを介して結合されている。外部スリーブ１２にステアリングホイールリムＷＲの接線方向への操作力が与えられたときに、これら起歪体１３Ａおよび１３Ｂの起歪部１３Ａｂおよび１３Ｂｂが撓み、その撓みを起歪部１３Ａｂおよび１３Ｂｂに貼設されたひずみゲージ１４（１４Ａａ，１４Ａｂ等）によって検出し、与えられた操作トルクを計測する。
尚、起歪部１３Ａｂ、１３Ｂｂに添着されたひずみゲージ１４Ａａ、１４Ａｂ等は、例えば、起歪体１３Ａ、１３Ｂの長手方向に対して、４５°をなすひずみゲージ同士をホイートストンブリッジ回路の対向辺または同一辺に接続し、長手方向に対して１３５°をなすひずみゲージ同士は、隣接する辺にそれぞれ接続する。
このホイートストンブリッジ回路の入力端に、ブリッジ電源を印加することにより出力端からステアリングホイールに作用する操作力に応じた出力を取り出すことができる。

次に、このステアリング操作力計による計測原理を、図８に示す模式図を参照して説明する。
ステアリングホイールＳＷのステアリングホイールリムＷＲに固定された第１および第２のセンサ本体１および２をそれぞれ左手および右手で握り、ステアリングホイールＳＷを回転操作すると、上述のようにしてステアリングホイールリムＷＲの接線方向に印加された操作力を検出計測することができる。これら第１および第２のセンサ本体１および２によって計測されるステアリングホイールリムＷＲの接線方向の操作力の合計にステアリングホイールリムＷＲの半径ｒを乗じることによって、ステアリングホイールを回転操作したときのトルクを得ることができる。
このように、ハンドル操作時のステアリングコラムに加わるトルクを計測する場合には、従来は一般的にステアリングコラム自体に直接的にひずみゲージを貼り付けて、このひずみゲージによってねじりトルクを直接測定するか、ステアリングホイールＳＷとステアリングコラムＳＣとの間にトルクを計測するためのセンサ部等の構造体を付加し、これを用いて操作力トルクを計測していた。すなわち、このことは、もともと車に設けられていたステアリングホイールに手を加えたり、センサを内蔵したステアリングホイールに交換することを意味する。

これに対し、本発明に係るステアリング操作力計におけるセンサ本体は、既存のステアリングホイールに手を加えることなくトルクを計測することができるため、省力化を可能とし、既存のステアリングホイールの機能や性能を活かすことが可能となる。
すなわち、本発明に係るステアリング操作力計は、次のような利点を有している。
（１） 既存のステアリングホイールをそのまま使用することができるので、ステアリングホイールの操作トルクの計測に際して、エアバッグおよびスイッチ類が付設された既存のステアリングホイールを取り外す必要がない。
（２） 既存のステアリングホイールをそのまま使用することができるので、既存のステアリングホイールに組み込まれたエアバッグが、ステアリングホイールの操作トルクの計測時にも、そのまま機能する。
（３） ステアリング操作力計は、既存のステアリングホイールに取り付けて計測するため、運転者がセンサ本体の外部スリーブを握る姿勢が既存のステアリングホイールを直接握る場合とほぼ同等である。
（４） ステアリング操作力計を構成するセンサ本体が小型軽量であるので、装着計測時に、既存のステアリングホイールの重心位置や慣性モーメントへ与える影響が小さい。

本発明の一つの実施の形態に係るステアリング操作力計における一方のセンサ本体の構成を示す縦断面図である。 図１のセンサ本体の構成を詳細に説明するための組み立て途中、外部スリーブの内側半筒部を取り付けていない状態、における一部切欠断面図である。 図１のセンサ本体の構成を詳細に示す横断面図である。 図３の一部を詳細に示す部分詳細断面図である。 図１のセンサ本体を用いて構成される本発明の一つの実施の形態に係るステアリング操作力計のほぼ全体の構成を模式的に示す図である。 図１のセンサ本体の動作原理を説明するための模式的横断面図である。 図１のセンサ本体の動作原理を説明するための模式的正面図である。 図１のセンサ本体を用いるステアリング操作力計の計測原理を説明するための模式的正面図である。 従来のステアリング操作計の一例を説明するための図であり、（ａ）は、既存のステアリングホイールを取り外した状態を模式的に示す側面図、（ｂ）は、既存のステアリングホイールを取り外したあとに従来のステアリング操作力計を装着した状態を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１ 第１のセンサ本体
２ 第２のセンサ本体
３ 第１のケーブル
４ 第２のケーブル
１１ 内部スリーブ
１１ａ 外側半筒部
１１ｂ 内側半筒部
１１ｃ 締め付けスペーサ
１１ｄ 締め付けブロック
１１ｅ 締め付けねじ
１２ 外部スリーブ
１２ａ 外側半筒部
１２ｂ 内側半筒部
１３ 起歪体
１３Ａ 起歪体
１３Ａａ 内部結合部
１３Ａｂ 起歪部
１３Ａｃ 外部結合部
１３Ｂ 起歪体
１３Ｂａ 内部結合部
１３Ｂｂ 起歪部
１３Ｂｃ 外部結合部
１４ ひずみゲージ
１４Ａａ ひずみゲージ
１４Ａｂ ひずみゲージ
１５ ねじ
１６ ねじ
１７ ねじ
１８ ねじ
ＳＷ ステアリングホイール
ＷＲ ステアリングホイールリム
ＳＣ ステアリングコラム

Claims (7)

1. ステアリングホイールリムを内部に挿通させて、該ステアリングホイールリムに着脱可能に締着される内部スリーブと、
   前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、
   これら内部スリーブと外部スリーブとの間に配設され、ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によって起歪部にひずみ変形を生ずる起歪体と、
   前記起歪体の起歪部のひずみ変形を検出すべく起歪部に添着されたひずみゲージと
   を具備し、
   前記起歪体は、ステアリングホイールリムのステアリングホイールの半径方向についての中央で且つステアリングホイールのほぼ回転軸線に沿う方向の両側部にステアリングホイールリムを挟んで対峙して配置されることを特徴とするステアリング操作力計。
2. 起歪体は、ステアリングホイールの円周方向に沿うステアリングホイールリムの回転方向に沿って複数個の起歪部が配設されることを特徴とする請求項１に記載のステアリング操作力計。
3. 内部スリーブは、ステアリングホイールリムを内部に挿通させてステアリングホイールリムに装着すべく筒状の少なくとも１箇所において接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステアリング操作力計。
4. 内部スリーブは、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに２分割形成され、相互に接合されていることを特徴とする請求項３に記載のステアリング操作力計。
5. 外部スリーブは、ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部と内側の内側半筒部とに２分割形成され、相互に接合されていることを特徴とする請求項４に記載のステアリング操作力計。
6. 起歪体は、２分割形成された内部スリーブの両半筒部の接合部近傍と、２分割形成された外部スリーブの両半筒部の接合部近傍との間に配設されることを特徴とする請求項５に記載のステアリング操作力計。
7. ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部、内側の内側半筒部および締め付け手段を有し、ステアリングホイールリムの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、ステアリングホイールリムを内部に挿通させた状態で、前記締め付け手段によって該ステアリングホイールリムに締着される内部スリーブと、
   ステアリングホイールの半径方向についての外側の外側半筒部および内側の内側半筒部を有し、前記内部スリーブの両側から前記外側半筒部と前記内側半筒部とを着脱可能に結合し、前記内部スリーブの外周に着脱可能として設けられ、操作者によって把持される外部スリーブと、
   前記内部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の２つの結合部と前記外部スリーブの前記外側半筒部と前記内側半筒部の２つの結合部との間にそれぞれ配設され、各々ステアリングホイールリムに沿う方向についての内部スリーブと外部スリーブとの相対的応力によってひずみ変形を生ずる複数の起歪部を有する一対の起歪体と、
   前記一対の起歪体の各起歪部のひずみ変形を検出すべく各起歪部にそれぞれ添着されたひずみゲージと
   を具備するセンサ本体を備えることを特徴とするステアリング操作力計。

Images