JP7077729B2

JP7077729B2 - ステアリング装置

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Publication number: JP7077729B2
Application number: JP2018071916A
Authority: JP
Inventors: 教博越智; 要介西村; 健渡邉; 圭北原; 康行野沢
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2038-04-03
Also published as: JP2019182041A

Description

本発明は、ステアリングホイール等の操作部材の位置と姿勢とを変化させて運転者の前方空間を広げることのできるステアリング装置に関する。

車両の自動運転においてシステムが全責任をもつ自動運転レベル３以上の状態では、運転者が車両の操作に責任を持つ必要が無く、操舵のために操作部材を持つ必要がなくなる。従って自動運転時に操作部材が移動し運転者の前方の空間が広く確保されれば運転者の快適性を高めることが出来る。そのため、自動運転時には操作部材を車両前側の退避場所に移動させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３－１１８５９１号公報

しかし、従来提案されている技術においては、自動運転時に操作部材を退避させる退避場所によっては、計器類に対する運転者の視認性を阻害する場合があり、また運転者前方の空間の確保が不十分であるという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、操作部材を退避させて運転者前方の空間を十分に確保することができるステアリング装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の１つであるステアリング装置は、車両の操舵に用いられる操作部材を有するステアリング装置であって、前記操作部材は、手動運転時における車両の直進時の姿勢において、両側方にそれぞれ配置される直進把持部と、二つの前記直進把持部を連結し下方突出状に湾曲する下連結部を少なくとも備え、前記操作部材を車両の前側と運転者側との間で出退させる出退機構と、前記操作部材の出退方向と交差する軸である折りたたみ軸周りにおいて、前記下連結部が車両の前側に向く方向に前記操作部材を前記出退機構に対して回転させる折りたたみ機構とを備える。

本発明によれば、手動運転時には、直進把持部ばかりで無く下連結部も操舵に利用することができるため、操舵時の利便性を向上させることができる。また、自動運転時には出退方向に対してコンパクトになるようにステアリングホイール等の操作部材を出退機構に対して折りたたむことができ、操作部材をコンパクトに退避させることが可能となる。

実施の形態に係るステアリング装置を示す斜視図である。突出状態の操作部材をダッシュボード内に収容する際のステアリング装置の動作の流れを示すフローチャートである。実施の形態に係る操作部材が折りたたまれたステアリング装置を車両前方の下方から示す斜視図である。実施の形態に係るステアリング装置の縮んだ状態を車両側方の下方から示す斜視図である。操作部材を運転者に向かって突出させた状態のステアリング装置をダッシュボート共に示す斜視図である。操作部材のダッシュボードへの収容開始時の状態を示す斜視図である。操作部材がダッシュボードに収容される終盤の状態を示す斜視図である。

次に、本発明に係るステアリング装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は、ステアリング装置を示す斜視図である。図３は、実施の形態に係る操作部材が折りたたまれたステアリング装置を車両前方の下方から示す斜視図である。図４は、実施の形態に係るステアリング装置の縮んだ状態を車両側方の下方から示す斜視図である。これらの図に示すように、ステアリング装置１００は、手動運転と自動運転とを切り替えることができる自動車、バス、トラック、建機、農機などの車両に取り付けられる装置であり、手動運転時において運転者が車両の操舵に用いる操作部材１１０と、出退機構１２０と、折りたたみ機構１３０とを備えている。また、ステアリング装置１００は、いわゆるステアバイワイヤと言われるシステムに組み込まれる装置であり、操作部材１１０とタイヤとは機械的に接続されておらず、操作部材１１０の回転角を示す情報を出力することによりモータによりタイヤを旋回させて転舵する。

操作部材１１０は、手動運転時において運転者に操作され車輪の角度（転舵角）を指示するための部材であり、二つの直進把持部１１１と、下連結部１１２を備えている。本実施の形態の場合、操作部材１１０は、円環状のいわゆるステアリングホイールであり、さらに上連結部１１３と接続部１１４とを備えている。

直進把持部１１１は、車両を直進させる際の操作部材１１０の姿勢において、運転者が両手でそれぞれ把持し易いように配置された部分であり、操作部材１１０の回転中心を含む水平面から上方に操舵軸を中心とする３０度程度の角度範囲がそれぞれ直進把持部１１１に該当する。

下連結部１１２は、二つの直進把持部１１１を連結し下方突出状に湾曲する部分である。本実施の形態の場合、下連結部１１２は、半円弧状に湾曲している。

上連結部１１３は、二つの直進把持部１１１を連結し上方突出状に湾曲する部分である。本実施の形態の場合、上連結部１１３は、部分円弧状に湾曲している。

下連結部１１２、および上連結部１１３は、手動運転時の操舵の際に運転者が把持することができる部分である。従って、操舵の際の手のポジションを任意に選択することができ、操舵の容易性を向上させ、操舵ミスを抑制して安全性を向上させることが可能となる。また、操作部材１１０が環状であれば、全体として構造的強度が向上し、鋭利に突出する部分がないため二次衝突時に運転者に対する安全性を高めることができる。

なお、操作部材１１０を、２つの直進把持部１１１、下連結部１１２、および上連結部１１３の各部に分けて説明しているが、操作部材１１０は、環状の部材であり、直進把持部１１１、下連結部１１２、および上連結部１１３を明確に区別することは困難である。

また、操作部材１１０は、円環状に限定されるわけではなく、楕円、長円、多角形等でもよく、これらを組み合わせた形状などでもかまわない。また、下連結部１１２、および上連結部１１３を湾曲していると説明したが、本明細書、および特許請求の範囲において湾曲とは、多角形の一部など、直線や角部を含んでもよい概念として使用している。

接続部１１４は、操作部材１１０と折りたたみ機構１３０とを接続し、操作部材１１０の外周の中心が操舵軸上に位置する様に保持する部材である。本実施の形態の場合、接続部１１４は、２つの直進把持部１１１の下端部分から、操作部材１１０の操舵軸に向かって突出する部材であり、車両を直進させる際の操作部材１１０の姿勢において、水平に延在する操作部材１１０の直径に沿っている。

なお、接続部１１４は、図面等に記載された形状、配置、姿勢などに限定されるものでは無く、任意に設定することが可能である。

出退機構１２０は、操作部材１１０を車両の前側と運転者側との間で出退させる機構である。具体的な出退機構１２０の構造は、直線的に操作部材１１０を出退させる構造であれば特に限定されるものでは無いが、本実施の形態の場合、出退機構１２０は、基礎ガイド１２１と、中間ガイド１２２と、可動体１２３と、出退駆動源１２４とを備えている。

基礎ガイド１２１は、車両に固定され、中間ガイド１２２のスライドを案内する部材である。基礎ガイド１２１の中間ガイド１２２を案内する構造は特に限定されるものでは無く、基礎ガイド１２１に対し中間ガイド１２２を駆動する方法によっても異なる。例えば、駆動方法がボールネジの場合、ネジ軸が駆動力を発生させ、かつ基礎ガイド１２１として機能する部材となる。また、駆動方法がベルトドライブなどの場合、基礎ガイド１２１はレールなどでもかまわない。

なお、本実施の形態の場合、基礎ガイド１２１は、ヒンジ１２５を介して車両に取り付けられており、出退方向１２９においては車両に固定されているが、ヒンジ１２５周りに傾動するチルト機構が採用されている。

中間ガイド１２２は、基礎ガイド１２１に対して出退すると共に、可動体１２３の出退を案内する部材である。中間ガイド１２２は、基礎ガイド１２１の運転者側の端部に達した場合、基礎ガイド１２１よりも運転者側に突出するものとなっている。これにより、可動体１２３を基礎ガイド１２１の長さ以上に出退させることができる。なお、中間ガイド１２２に対して可動体１２３を出退させる駆動方法も特に限定されるものではない。

可動体１２３は、基礎ガイド１２１、および中間ガイド１２２に案内されて出退方向１２９に出退する部材である。本実施の形態の場合、可動体１２３は、折りたたみ機構１３０が固定されており、折りたたみ機構１３０を介して操作部材１１０を保持し、操作部材１１０を車両の前側に向かって後退させ、運転者に向かって進出させることができる。

出退駆動源１２４は、可動体１２３を出退方向１２９に駆動させる動力源である。出退駆動源１２４は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合は、電動モータが用いられており、可動体１２３と共に中間ガイド１２２も出退方向１２９に駆動させる力を発生させている。

以上のように、出退機構１２０が中間ガイド１２２を備えることにより、基礎ガイド１２１の出退方向１２９の長さを短くしても操作部材１１０のストロークを十分確保することが可能となる。さらに、出退機構１２０の一部である基礎ガイド１２１は、車両に備えられるダッシュボード内に収容することができる。また、出退機構１２０は、折りたたまれた操作部材１１０をダッシュボードの内方に収容することができるストロークを確保することが可能となる。

折りたたみ機構１３０は、操作部材１１０の出退方向１２９と交差する軸である折りたたみ軸（図中Ｙ軸方向）周りにおいて、下連結部１１２が車両の前側に向くように、操作部材１１０の全体を出退機構１２０に対して回転させる機構である。折りたたみ機構１３０の構造は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、折りたたみ軸体１３１と、折りたたみ駆動源１３２とを備えている。

折りたたみ軸体１３１は、操作部材１１０の直径上、または直径と平行な軸上に配置される棒状の部材である。本実施の形態の場合は、水平に配置され、可動体１２３に回転可能に固定されている。折りたたみ軸体１３１の両端部にはそれぞれ操作部材１１０の接続部１１４の先端が固定的に取り付けられている。

折りたたみ駆動源１３２は、折りたたみ軸体１３１を軸周りに回転させ、折りたたみ軸体１３１を介して、操作部材１１０を出退機構１２０に対して回転させて折りたたむ動力を発生させる。本実施の形態の場合、折りたたみ駆動源１３２は、電動モータが採用されている。

本実施の形態の場合、ステアリング装置１００は、反力発生装置１４０を備えている。反力発生装置１４０は、操作部材１１０を運転者が回して操舵する際に、運転者の力に反するトルクを操作部材１１０に付与する装置である。この反力発生装置１４０は、タイヤと操作部材１１０とが機械的に接続されていた従来の車両において運転者が操舵に必要な力の感覚などを再現する装置である。本実施の形態の場合、反力発生装置１４０は、反力モータ１４１を備え、出退機構１２０の可動体１２３と折りたたみ機構１３０との間に介在配置されている。なお、反力発生装置１４０は、減速機を備える場合がある。

次に、車両に取り付けられたステアリング装置１００の動作について説明する。図２は、突出状態の操作部材をダッシュボード内に収容する際のステアリング装置の動作の流れを示すフローチャートである。

手動運転から自動運転に変更されたことを示す情報をステアリング装置１００が受信すると、図５に示すように、運転者に向かって突出状態の操作部材１１０の回転位置は、設定位置にまで戻される（Ｓ１０１）。設定位置は、限定されるものではないが、本実施の形態の場合は、車両を直進させる際の操作部材１１０の姿勢、いわゆるセンター位置である。また、操作部材１１０を設定位置に戻す回転移動は、反力発生装置１４０により行う。また、設定位置において操作部材１１０をロック機構等によりロックしてもよい。

次に、出退機構１２０を動作させて操作部材１１０の後退を開始する（Ｓ１０２）。

次に、折りたたみ機構１３０を動作させて操作部材１１０を出退方向１２９と交差する軸で回転させ、出退機構１２０に対し操作部材１１０の折りたたみを開始する（Ｓ１０３）。

ここで、操作部材１１０を設定位置に戻すタイミングと、操作部材１１０の後退開始タイミングと、操作部材１１０の折りたたみ開始タイミングは、上記に限定されず、順序が入れ替わっても、または少なくとも２つのタイミングが同時でもかまわない。また、後退と折りたたみは同じ期間内に実行してもよく、また操作部材１１０の折りたたみ完了後に後退を開始してもかまわない。なお、操作部材１１０の後退を先に開始すると、折りたたまれている途中の操作部材１１０の上連結部１１３が運転者と干渉する可能性を低減させることが可能となる。

次に、折りたたみ機構１３０は、操作部材１１０が、ダッシュボード２０１に挿入される前に操作部材１１０の折りたたみを完了させる（Ｓ１０４）。操作部材１１０の折りたたみ角度は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、折りたたみ機構１３０は、折りたたみ駆動源１３２に基づき折りたたみ軸体１３１を回転させることにより、図６に示すように、直進把持部１１１と下連結部１１２とを含む面が出退機構１２０の出退方向１２９に平行、または略平行になるまで操作部材１１０を回転させて折りたたむ。このように、操作部材１１０を折りたたむことにより、出退方向１２９においてダッシュボード２０１に対する操作部材１１０の投影面積を小さくすることができ、操作部材１１０をダッシュボード２０１内に収容する際に操作部材１１０が通過する開口部２０２の面積を抑制することができ、ダッシュボード２０１の構造的強度の低下を抑制しつつダッシュボード２０１の美観を向上させることが可能となる。

また、出退機構１２０の出退方向１２９に平行、または略平行になるまで操作部材１１０が折りたたまれた状態において、反力発生装置１４０は、直進把持部１１１と下連結部１１２とに囲まれた空間内に位置するように配置されている。これにより、出退方向１２９に対し操作部材１１０を平行、または略平行になるまで折りたたむことができる。また、操作部材１１０をダッシュボード２０１内に収容する際に、操作部材１１０が通過するダッシュボード２０１の開口部２０２の一部を利用して反力発生装置１４０も通過させることができる。その際、開口部２０２の大きさを大きく確保する必要がなく、開口部２０２の大きさを抑制できる。また、ステアリング装置１００をダッシュボード２０１内にコンパクトに収容することが可能となる。

次に、出退機構１２０をさらに縮ませ、図７に示すように、折りたたみが完了した操作部材１１０を反力発生装置１４０、および折りたたみ機構１３０と共にダッシュボード２０１の開口部２０２に通過させる（Ｓ１０５）。

最後に、操作部材１１０が上連結部１１３に至るまでダッシュボード２０１内に収容されれば、出退機構１２０の動作を停止し、操作部材１１０の収納を完了する（Ｓ１０６）。

一方、収容状態の操作部材１１０をダッシュボード２０１内から進出させる際のステアリング装置の動作の流れは、上記流れと逆に行われる。ここで、操作部材１１０を進出させている間、または進出完了時において、自動運転によって転舵されている転舵角をステアリング装置１００が取得し、転舵角に応じた操舵角を決定する。そして、操舵角に対応した操作部材１１０の回転角になるように、反力発生装置１４０が操作部材１１０を操舵軸周りに回転させてもかまわない。これによれば、運転者に違和感を与えることなく、自動運転から手動運転にスムーズに移行させることが可能となる。

上記実施の形態に係るステアリング装置１００によれば、手動運転時において、運転者が比較的容易に操舵することができる円環状で大型の操作部材１１０であっても、自動運転時においては、操作部材１１０を折りたたんでダッシュボード２０１内に収容できるため、運転者前方の空間を広く確保することができ、運転者に快適性を提供することができる。また、運転者が乗り降りする際に、操作部材１１０を退避させて、運転者を容易に乗り降りさせることも可能である。

また、自動運転時において、比較的大型の操作部材１１０を運転者から隔離することができるため、誤操作防止となり、安全が確保される。

また、操作部材１１０を大型化したり、下連結部１１２、上連結部１１３を設けるなどハンドル形状を自由に設計しても、ダッシュボード２０１に設ける開口部２０２の面積を抑制することができる。またこれにより、ダッシュボード２０１に取り付けられる計器類や表示装置などを大型化したり、形状の自由度を確保したりすることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、折りたたみ機構１３０は、折りたたみ駆動源１３２を備えず、運転者の操作により回転する機構であってもよい。また、出退機構１２０により操作部材１１０が後退する駆動力を利用して操作部材１１０を出退機構１２０に対して回転させる機構であってもよい。

また、出退機構１２０は、中間ガイド１２２を備えた多段階の伸縮機構ばかりでなく、中間ガイド１２２を備えない単段階の伸縮機構を備えてもかまわない。また、出退機構１２０は、パンタグラフ機構などの平行リンク機構を採用してもかまわない。

また、折りたたまれた操作部材１１０の全体がダッシュボード２０１内に収容されるばかりでなく、操作部材１１０の一部、例えば下連結部１１２のみがダッシュボード２０１に収容されてもかまわない。

本発明は、手動運転が可能であり、かつ自動運転が可能な自動車、バス、トラック、農機、建機など車輪、または無限軌道などを備えた車両などに利用可能である。

１００：ステアリング装置、１１０：操作部材、１１１：直進把持部、１１２：下連結部、１１３：上連結部、１１４：接続部、１２０：出退機構、１２１：基礎ガイド、１２２：中間ガイド、１２３：可動体、１２４：出退駆動源、１２５：ヒンジ、１２９：出退方向、１３０：折りたたみ機構、１３１：折りたたみ軸体、１３２：折りたたみ駆動源、１４０：反力発生装置、１４１：反力モータ、２０１：ダッシュボード、２０２：開口部

Claims

車両の操舵に用いられる操作部材を有するステアリング装置であって、
前記操作部材は、手動運転時における車両の直進時の姿勢において、両側方にそれぞれ配置される直進把持部と、二つの前記直進把持部を連結し下方突出状に湾曲する下連結部を少なくとも備え、
前記操作部材を車両の前側と運転者側との間で出退させる出退機構と、
前記操作部材の出退方向と交差する軸である折りたたみ軸周りにおいて、前記下連結部が車両の前側に向く方向に前記操作部材を前記出退機構に対して回転させる折りたたみ機構と、
手動運転時における前記操作部材の操作に対し反力を発生させる反力発生装置と、を備え、
前記反力発生装置は、前記出退機構に対して前記操作部材が折りたたまれた状態において、前記直進把持部と前記下連結部とに囲まれた空間内に位置する
ステアリング装置。
前記出退機構の少なくとも一部はダッシュボード内に収容され、
前記出退機構は、折りたたまれた前記操作部材を前記ダッシュボードの内方に収容することができるストロークを備える
請求項１に記載のステアリング装置。
前記折りたたみ機構は、前記直進把持部と前記下連結部とを含む面が前記出退機構の出退方向に平行、または略平行になるまで前記操作部材を回転させることができる
請求項１または２に記載のステアリング装置。