JP5343705B2 - 車両用ステアリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両のステアリングに適用される車両用ステアリングシステムに関するものである。

従来より、車両のステアリングホイールに振動子を搭載させ、その振動子を振動させることにより、ドライバに各種情報を提供するステアリングシステムが、例えば下記特許文献１−３等に開示されている。

これらの公報に開示されたシステムにおいて、振動子は、ステアリングホイールの全周に亘ってまたはドライバの左右の手で握られる箇所に複数搭載される。例えば、カーナビゲーションシステムにおいては、振動子は、自車の進むべき方向をドライバに伝達する際に、目的地までの進路と自車との位置ズレ量を算出し、その算出結果に基づいて振動する。また、リスク方向をドライバに認知させる際、そのリスク方向に対応させて複数の振動子を順次振動させることで、ドライバに対して感覚的に操舵方向を認知させる。さらに、進路上の障害物への衝突を予測した際、振動子を振動させて、どの部位が障害物に衝突するかをドライバに伝達する。車線の逸脱を予測した際には、振動子を振動させて、ドライバに車線逸脱の回避を促す。

特開２００５−２８０４３６号公報 特開２００６−２２６８４０号公報 特開２００３−３００４６８号公報

しかしながら、前述した従来のステアリングシステムでは、振動子がステアリングホイール周りに離散的に配置されているため、ドライバのステアリングを握る位置によっては、振動子の振動による情報がドライバに伝わらなかったり途切れたりする虞があった。すなわち、ドライバは必ずしもステアリングを両手で握るとは限らず、一点を片手で握る場合もあり、そのようなときには離散的に配置された振動子ではその振動がドライバに伝わらないことが多い。また、ドライバがステアリングを握る位置は、個人差や状況によっても異なり、左側から右側へ（または右側から左側へ）スライドする場合もあり、一定ではない。さらに、複数の振動子が左右に振り分けられている場合に、それら振動子の左右の境界（たとえば、上端部や下端部）を握る場合もある。

なお、ドライバがハンドルのどの位置を握っていても振動が伝達されるように、多くの振動子を搭載することも考えられるが、製造コストや部品点数が大幅に増加するため、現実的ではない。

このように、従来の数が限られた振動子では、ドライバのステアリングを握る位置によっては、振動子の振動がドライバに伝わらず、その振動に関する情報がドライバに伝達されないという問題があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、ドライバに対する情報伝達をより確実におこなうことができるステアリングシステム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システムは、車両のステアリングを変形させてドライバに情報を伝達するステアリングシステムであって、ステアリングのリム上に、該リム周りに沿ってステアリングの回転軸周りに移動し、且つ、リム径方向に関して伸縮する突起部が設けられており、リムが、リム本体部と、該リム本体部の周りに配列された複数の移動子とを有し、複数の移動子が、その配列の順に連続して移動し、移動子が、リム径方向に沿った方向でリム本体部との間に生じる電磁反発力によって移動する。

このステアリングシステムにおいては、ステアリングのリム上に設けられた突起部が、リム周りに沿ってステアリングの回転軸周りに移動することに加えて、リム径方向に関して伸縮するため、その突起部に起因するステアリングの変形が高い確度でドライバに感知される。そのステアリングの変形が、それを感知したドライバに所定の情報（操舵方向、操舵量、操舵タイミング等）を理解させることで、ドライバに対する情報伝達がおこなわれる。つまり、本発明に係るステアリングシステムにおいては、突起部の高さが変化することでステアリングの変形が高い確度でドライバに感知されるため、突起部の高さが変化しない従来の突起部に比べて、より確実にドライバに対する情報伝達をおこなうことができる。

また、移動子がリムから離れる方向に移動することにより突起部が形成され、リム本体部と移動子との離間距離が変更することにより突起部が伸縮する態様であってもよい。さらに、複数の移動子が、その配列の順に連続して移動することで、リム上に波形状の変位を生成する態様であってもよい。

本発明によれば、ドライバに対する情報伝達をより確実におこなうことができるステアリングシステムが提供される。

図１は、本発明の実施形態に係るステアリングシステムを示した概略構成図である。 図２は、図１に示したステアリングシステムの突起部を示した断面図ある。 図３は、図１に示した突起部の構成を概略的に示した図である。 図４は、異なる態様のステアリングシステムを示した概略構成図である。 図５は、異なる態様のステアリングシステムを示した概略構成図である。 図６は、異なる態様のステアリングシステムを示した概略構成図である。 図７は、異なる態様の突起部の構成を示した図である。 図８は、異なる態様の突起部の構成を示した図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一または同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

図１に、本発明の実施形態に係るステアリングシステム１０のステアリング１１の構成図を示す。図１に示すように、ステアリング（ステアリングホイール）１１は、その回転軸Ｒが位置するボス部分からＴ字状に３本のスポークが延びてリング状のリム１１ａと結合された構成を有している。

リム１１ａには、複数の突起部１２が外周方向に向けて設けられている。複数の突起部１２は、ステアリング１１の回転軸Ｒを中心として等角度間隔に（例えば、図１のように３６個の突起部が設けられている場合には１０度間隔で）配置されている。

各突起部１２は、図２に示すように、リム本体部１３と、リム本体部１３の外周に沿って形成された溝１３ａ内に配列された複数の移動子１４と、溝１３ａを覆う表皮１５とによって構成されている。

リム本体部１３には、リム１１ａの外周全体に亘って溝１３ａが途切れることなく形成されており、さらに、この溝１３ａの底側に隣接するようにして、リム１１ａの外周全体に亘って導線が配設されている。この導線には、ステアリングシステム１０の図示しない制御回路によって制御された位相差電流が流される。

複数の移動子１４は、磁性材料で構成されており、図３に示すように、互いに隣り合うようにしてリム１１ａの外周全体に亘って連続的にほぼ隙間なく配置されている。

表皮１５は、溝１３ａを覆うようにして、リム１１ａの外周全体に亘って設けられている。そして、移動子１４が溝１３ａから離れる方向に移動する際にはその移動がある程度許容されるように、柔軟性を有する材料（例えば、軟質樹脂材料）によって構成されている。軟質樹脂等の軟質材は、リム１１ａ表面と手の平との摩擦を軽減したり解消したりできる点でも好ましく、ドライバは良好な感触を得ることができる。

上述したリム本体部１３の溝１３ａの底部付近に、導線を通ってリム１１ａの円周方向（Ｄ１方向）の向きに位相差電流が流れた場合には、それに応じて、図３に示すように、磁性材料からなる移動子１４とリム本体部１３との間に、リム径方向（Ｄ２方向）に沿った方向の電磁反発力が生じる。

それにより、移動子１４がリム本体部１３の溝１３ａ内から浮き上がるように離れて、その上方に位置する表皮１５を持ち上げ、その結果として突起部１２が形成される。実際には、隣り合う複数の移動子１４が正弦波状の突起部１２を形成するように浮き上がる。当然に、位相差電流が流れていない場合には、移動子１４は溝１３ａ内の元の位置に収まるため、リム本体部１３と移動子１４との離間距離は位相差電流によって変更され、突起部１２は位相差電流の有無に応じて伸縮することとなる。

上述したように、位相差電流はリム１１ａ周りに進行するために、それに合わせて各移動子１４はその配列の順に連続して移動（浮沈）し、突起部１２があたかも進行波のようにリム１１ａ周りに変位して周回運動する。すなわち、所定の制御回路によって上記位相差電流を制御することにより、突起部１２をリムの円周方向（Ｄ１方向）に沿って自在に移動させることができる。位相波電流を調整することで、突起部１２の高さ、移動方向、移動スピード、移動タイミング等を操ることもできる。

このように、ステアリングシステム１０においては、ステアリング１１のリム１１ａ上に設けられた突起部１２は、リム１１ａ周りに沿ってステアリング１１の回転軸Ｒ周りに移動しつつ、リム径方向（Ｄ２方向）に関して伸縮して、進行波状に移動する。

このような突起部１２は、その突起部１２の高さ変化により、その突起部１２に起因するステアリングの変形が高い確度でドライバに感知される。

このような進行波状に移動する突起部１２は、例えば、ドライバにステアリングの操舵方向の情報を伝える際に有効である。すなわち、進行波状に移動する突起部１２が、リム１１ａの時計回り（ＣＷ）の向きに進行すると、ステアリング１１の時計回り回転を促す情報として、ドライバに伝わる。逆に、ドライバに、ステアリング１１の反時計回り回転を促す際には、リム１１ａの反時計回り（ＣＣＷ）の向きに突起部１２を進行させればよい。

また、突起部１２の移動速度によって、ステアリング操舵量の大小や操舵開始タイミング、緊急度等の情報を伝えることもできる。これは、ナビゲーション情報をドライバに伝達する際に有効である。ナビゲーション情報以外の情報としては、運転操作支援や駐車支援、緊急回避情報などがあり、これらの情報をドライバに伝える際に、リム１１ａ上を進行波状に移動する突起部１２は有効である。ただし、突起部１２の移動速度そのものが操舵量の絶対値を伝えるものではなく、操舵量が目標に近づくにつれ、突起部１２の移動速度を遅くして、最終的に停止（行き過ぎた場合には逆方向への移動が始まる）させることで、最適な操舵量の絶対値を伝える。

なお、突起部１２の間隔や個数、高さを可変できる構成にすることで、突起部１２からドライバに伝わる感触や刺激量が変化するため、これらを操舵量の大小、緊急度等に応じて変化させることで、よりわかりやすい情報をドライバに伝えることができる。

また、突起部１２の移動により、ドライバへの注意喚起、警告、覚醒等に触感警報として利用することもできる。

以上で説明したとおり、突起部１２によりステアリング１１を変形させ、その変形を感知したドライバに所定の情報（操舵方向、操舵量、操舵タイミング等）が理解されることで、ドライバに対する情報伝達がおこなわれる。

そのため、ステアリングシステム１０においては、進行波状に移動する突起部１２により、ステアリング１１の変形が高い確度でドライバに感知されるため、突起部１２の高さが変化しない従来の突起部に比べて、より確実にドライバに対する情報伝達をおこなうことができる。なお、進行波状に移動する突起部１２ではなく、単に突起部１２の高さが変化する態様であっても、従来の突起部に比べれば、高い確度でドライバに対する情報伝達がおこなわれる。

その上、突起部１２の高さ変化のタイミングやスピードを調整することにより、突起部１２の高さが変化しない従来の突起部に比べて、より多くの情報をドライバに伝達することができる。

加えて、音声ではなくステアリング１１を介した情報伝達であるため、ステアリング操作に直結する形でドライバへ直感的な情報伝達が可能となる。すなわち、ステアリング操作の際に、「右」「左」などの言語の知的処理をおこなう必要がなく、感覚的に操作方向等の情報を伝えることができため、いわゆる人為的ミスの低減につながる。言うまでもなく、ドライバの人種や民族等によって異なる使用言語の制限からも解放され、左右の感覚やＣＷ回転／ＣＣＷ回転の感覚が瞬時に判断できないドライバに対して、判断ミスのない適切な操作へ導くことができる。また、車両後退時や振り向き姿勢での運転時に、左右の感覚が混乱する状況下においても、ドライバを判断ミスのない適切な操作へ導くことができる。さらには、同乗者に不必要な情報伝達をおこなわずに、ドライバにのみ必要な情報を伝達することが可能である。

また、ステアリングシステム１０においては、突起部１２をステアリング１１全周に配して移動させることにより、ドライバがステアリングのどの部位を握っていても、また、両手／片手保持、保持位置の移動に関わらず、常時連続的に変化する情報を伝えることが可能となる。そのため、ステアリングシステム１０は、複数個の振動子が離散的には位置され、各振動子が固定点で振動する従来のステアリングシステムに比べて、ドライバに対してより確実に振動を伝達することもできる。

なお、移動子を移動させる原理は、電磁反発力に限らず、人工筋肉、カンチレバー（片持）等を応用したものであってもよい。

ステアリングシステム１０は、上述した突起部１２に限らず、様々な種類の突起部を採用することができる。以下、突起部の変形例について、図４−６を参照しつつ説明する。

図４に示すステアリングシステム１０Ａにおいては、リム１１ａ周りに突起付き樹脂リング１６が取り付けられている。このリング１６には、突起が外周方向に向けて設けられており、上述した表皮１５と同様の軟質樹脂表皮１７によってこの突起を含めて全体的に覆われることで、リング１６の上記突起の部分が突起部１６ａを形成される。また、リング１６は、モータ等の駆動手段１８によって、リム１１ａ周りに沿ってステアリング１１の回転軸Ｒ周りを周回可能となっている。つまり、このようなステアリングシステム１０Ａにおいても、所定の制御回路によって上記駆動手段１８を制御することにより、突起部１６ａをリムの円周方向（Ｄ１方向）に沿ってステアリング１１の回転軸Ｒ周りに自在に移動させることができる。従って、上述したステアリングシステム１０と同様の効果が奏される。

図５に示すステアリングシステム１０Ｂにおいては、突起部１９には、環状のリニアモータ機構が採用されている。すなわち、リム１１ａ周りにリニアモータ固定子２０が環状に配列されており、そのリニアモータ固定子２０の外周周りに、外周方向に向けて複数のリニアモータ移動子２０ａが所定の連結ロープ２１で連結された状態で配置されている。そして、リニアモータ固定子２０、リニアモータ移動子２０ａおよび連結ロープ２１を全体的に覆うようにして、上述した表皮１５と同様の軟質樹脂表皮２２が被せられ、突出するリニアモータ移動子２０ａの部分が突起部１９を形成する。このような突起部１９も、所定の制御回路によってリニアモータ移動子２０ａの移動が制御されることによって、突起部１９をリムの円周方向（Ｄ１方向）に沿ってステアリング１１の回転軸Ｒ周りに自在に移動させることができる。従って、上述したステアリングシステム１０と同様の効果が奏される。

図６に示すステアリングシステム１０Ｃにおいては、突起部として螺旋状突起部２３が形成されている。すなわち、リム１１ａ周りに螺旋突起付きリング２４が環状に配設されており、このリング２４にはライン状の凸部２５が螺旋状に巻回されている。そして、このリング２４は、上述した表皮１５と同様の軟質樹脂表皮２６によってこの凸部２５を含めて全体的に覆われて、その凸部２５の部分が突起部２３を形成する。さらに、リング２４は、駆動手段１８によって、リム１１ａ周りに沿ってステアリング１１の回転軸Ｒ周りを周回可能となっている。つまり、このようなステアリングシステム１０Ｃにおいても、所定の制御回路によって上記駆動手段１８を制御することにより、突起部２３をリムの円周方向（Ｄ１方向）に沿ってステアリング１１の回転軸Ｒ周りに自在に移動させることができる。従って、上述したステアリングシステム１０と同様の効果が奏される。

上述した効果を奏する突起部は、上述した構成以外に、例えば図７や図８に示すような構成にしてもよい。

図７に示すリム１１ａには、上述した表皮１５と同様の軟質樹脂表皮２９によって覆われるようにして、複数の楕円状のカム部材２８が連続して重なるように配置されている。各カム部材２８は、その中心位置からずれた偏心位置に回動軸２９が設けられており、個々に回動できるようになっている。回動軸２９の駆動源の制御は、リム１１ａ内部に配設された電力−信号線２７を介しておこなうことができる。そして、回動軸２９を回動させて、連続するカム部材２８を順次駆動することで進行波状の突起部３０を形成することができる。

また、図８に示すようなリム周方向に伸縮する素子、例えば形状記憶樹脂（バイオメタルファイバー等）３１によっても、突起部が形成される。すなわち、リム周り方向Ｄ１に沿って延在する形状記憶樹脂３１に、その方向に沿って位相差電流を流すと、局所的な圧縮と伸張とが導かれる。そして、圧縮した部分では形状記憶樹脂３１が隆起して、その部分が突起部として機能するようになる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…ステアリングシステム、１１…ステアリング、１１ａ…リム、１２、１６ａ、１９、２３、３０…突起部、Ｄ１…回転軸周りの方向、Ｄ２…回転軸に沿った方向、Ｒ…回転軸

Claims (3)

1. 車両のステアリングを変形させてドライバに情報を伝達するステアリングシステムであって、
   前記ステアリングのリム上に、該リム周りに沿ってステアリングの回転軸周りに移動し、且つ、リム径方向に関して伸縮する突起部が設けられており、
   前記リムが、リム本体部と、該リム本体部の周りに配列された複数の移動子とを有し、
   前記複数の移動子が、その配列の順に連続して移動し、
   前記移動子が、前記リム径方向に沿った方向で前記リム本体部との間に生じる電磁反発力によって移動する、
   ステアリングシステム。
2. 前記移動子が前記リムから離れる方向に移動することにより前記突起部が画成され、前記リム本体部と前記移動子との離間距離が変更することにより前記突起部が伸縮する、
   請求項１記載のステアリングシステム。
3. 前記複数の移動子が、その配列の順に連続して移動することで、前記リム上に波形状の変位を生成する、請求項２記載のステアリングシステム。

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