JPH08292712A - ハンドル装置及びハンドル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成でありながら、種々の自動車のハ
ンドル操作状態を正確にシミュレートできるハンドル装
置、およびこのハンドル装置に用いるのに特に適したハ
ンドルを提供する。 【構成】 一端にハンドル９を備えたハンドルシャフト
１５の他端をカップリング１７を介して減速器１９の低
速軸２１に接続する。減速器１９の高速軸２５の他端を
カップリング２９を介して電磁パウダクラッチ３１の一
方の軸３３に接続する。電磁パウダクラッチ３１の他方
の軸３５をカップリング３７を介してサーボモータ３９
の出力軸４１に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハンドル操作能力を評
価する能力評価機や、ハンドル操作を行うトレーニング
機に用いられるハンドル装置及びこのハンドル装置に使
用するハンドルに関する。

【０００２】

【従来の技術】高齢者や障害者がハンドルをどの程度操
作できるかを、実際に自動車に乗る前に評価するハンド
ル操作能力評価機としては、ディスプレイ上に表示され
る操作指示にしたがってハンドルを操作させ、操作結果
に基づいて自動車運転に必要とされるハンドル操作能力
があるか否か、あるいはどのような車種が適しているか
を判断する形式のものが多く用いられている。この能力
評価機では、実車運転時と同様に、ハンドルを回転操作
すると原点位置（直進位置）に復帰させようとする反力
（復帰力）が作用しなければならず、それゆえ、回転操
作時にハンドルシャフトに回転方向と逆方向の反力を加
え、ハンドルが原点位置に復帰するまで反力を加え続け
る反力機構が組み込まれている。反力機構としてはバネ
手段が多く使用されているが、反力の大きさを調整でき
るように、ハンドルの回転運動にしたがってピストンが
移動するシリンダと、このシリンダに接続されたアキュ
ムレータ及び圧力調整装置とから構成される反力機構も
開発されている。

【０００３】この反力機構では、圧力調整装置によって
アキュムレータからシリンダに加えられる圧力を調節す
ることにより反力の大きさを自由に設定することがで
き、しかもハンドルの回転角度が増すにしたがって反力
が比例的に増大してしまうといったことがないように構
成できるので、いろいろな車種のハンドル操作状態をよ
り正確にシミュレートすることが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ハンドルの
回転運動にしたがってピストンが移動するように構成す
るには、ハンドルの回転運動を直線運動に変換し、この
直線運動をシリンダのピストンの往復運動に結びつける
伝達機構が必要となるが、正確な変換・伝達を行うため
には伝達機構の構造が複雑とならざるを得ない。

【０００５】そこで本発明は、簡単な構成でありなが
ら、種々の自動車のハンドル操作状態を正確にシミュレ
ートできるハンドル装置、およびこのハンドル装置に用
いるのに特に適したハンドルの提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のハンドル装置は、ハンドルと、一端にこの
ハンドルが固定されたハンドルシャフトと、を有し、前
記ハンドルの回転操作時に前記ハンドルシャフトに対し
て原点位置に復帰させようとする反力を加える反力機構
を備えたハンドル装置において、前記反力機構は、モー
タと、このモータ及び前記ハンドルシャフトの間に配置
された電磁摩擦クラッチと、から構成されているもので
ある。ハンドルの回転角度を検出する角度センサと、ハ
ンドルシャフトに電磁摩擦クラッチから作用する反力を
検出するトルクセンサと、を設け、モータは角度センサ
の検出結果に基づいてハンドルを原点位置に復帰させる
ように回転し、結合した電磁摩擦クラッチの結合力はト
ルクセンサの検出結果に基づいて制御されるように構成
するのが効果的である。

【０００７】また、本発明のハンドルは、ハンドル本体
と、このハンドル本体をハンドルシャフトに対して固定
するための中央取り付け部と、から構成され、この中央
取り付け部のねじれを計測するトルクセンサと、前記ハ
ンドルの回転角度を検出する角度センサと、を備えたも
のである。中央取り付け部は、取り付け部本体と、ハン
ドルシャフトの一端に固定的に取り付けられ、この取り
付け部本体に取り外しが可能なように固定された固定取
り付け部分と、から構成されることが好ましく、また、
ハンドル本体は中央取り付け部に取り外しが可能なよう
に固定されていることが効果的である。

【０００８】

【作用】電磁摩擦クラッチの結合によりモータとハンド
ルシャフトが接続される。モータの回転方向はハンドル
シャフトを原点位置に復帰させる方向であり、ハンドル
の回転角度が増しているときには、電磁摩擦クラッチに
は滑りが生じるが、ハンドルシャフトにはこの滑ってい
る電磁摩擦クラッチによって回転方向と逆方向の反力が
加えられる。ハンドルシャフトに反力が加えられるよう
にモータを回転させるためには、例えばハンドルの回転
角度を検出する角度センサを設け、この角度センサの検
出結果が原点を示すようにモータを制御して回転させれ
ばよい。ハンドルシャフトに加えられる反力の大きさの
調整は、電磁摩擦クラッチの結合力、例えば電磁摩擦ク
ラッチへの通電量を調節することにより行うのが普通で
ある。ハンドルシャフトに所定の正確な大きさの反力を
加えるためには、ハンドルシャフトに作用している反力
を検出するトルクセンサを設け、このトルクセンサの検
出結果に基づいて電磁摩擦クラッチの結合力を調節すべ
きである。トルクセンサの検出結果に基づく電磁摩擦ク
ラッチの結合力の調節は、多くの場合、電磁摩擦クラッ
チに滑りが生じている場合にのみ行われる。

【０００９】角度センサやトルクセンサをハンドルシャ
フトに取り付けることは可能である。しかしながら、こ
れらのセンサが故障した際などにはハンドルシャフトを
取り外して修理等を行わなければならない場合も多く、
メンテナンス作業が煩わしい。したがって、ハンドルシ
ャフトから取り外せるように構成されたハンドルに角度
センサやトルクセンサを設けることが好ましい。トルク
センサとしてはハンドルの中央取り付け部のねじれを計
測するものを用いればよく、中央取り付け部のねじれ量
の計測によりハンドルシャフトに作用している反力の大
きさ、すなわちトルクの大きさを検出することができ
る。また、中央取り付け部を、取り付け部本体と、この
取り付け部本体に取り外しが可能なように固定された固
定取り付け部分とから構成すれば、ハンドルシャフトに
対する適当な固定形状を有する固定取り付け部分を選択
することにより、ハンドルを種々のハンドルシャフトに
固定することができるので、特に実際の自動車にこのハ
ンドルを取り付ける場合に効果的である。さらに、ハン
ドル本体を中央取り付け部から取り外せるように構成し
ておけば、車種に適合したハンドル本体を選択し、この
ハンドル本体を中央取り付け部に固定して用いることも
できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１１】図１は本発明に係るハンドル装置を用いた
ハンドル操作能力評価機の斜視図である。

【００１２】ハンドル操作能力評価機１のシート３前方
にはハンドル装置５が配置され、このハンドル装置５の
上側にディスプレイ７が設けられている。ディスプレイ
７にはハンドル操作指示が表示され、シート３に座って
いる被評価者はこのハンドル操作指示を確認しながらハ
ンドル装置５のハンドル９を回転操作する。なお、図中
１１はシートベルト、１３はシート３に座ろうとする際
に握る補助パイプである。

【００１３】図２はハンドル装置５の斜視図である。

【００１４】ハンドル９はハンドルシャフト１５の一端
に固定され、このハンドルシャフト１５の他端はカップ
リング１７を介して減速器１９の低速軸２１一端に接続
されている。低速軸２１の他端には大径ギヤ２３が設け
られていて、この大径ギヤ２３と高速軸２５の一端に設
けられた小径ギヤ２７とは噛み合っている。高速軸２５
の他端はカップリング２９を介して電磁パウダクラッチ
３１（電磁摩擦クラッチ）の一方の軸３３に接続され、
この電磁パウダクラッチ３１の他方の軸３５はカップリ
ング３７を介してサーボモータ３９の出力軸４１に接続
されている。

【００１５】ハンドル９が被評価者の操作により例えば
矢印Ａ方向に回転すると、減速器１９を介して電磁パウ
ダクラッチ３１の一方の軸３３が矢印Ｂ方向に高速で回
転する。一方、サーボモータ３９の出力軸４１は矢印Ａ
方向に回転しているので、電磁パウダクラッチ３１の他
方の軸３５も矢印Ａ方向に回転している。したがって、
電磁パウダクラッチ３１の滑りを通して一方の軸３３に
矢印Ａ方向の反力が加えられ、その結果、ハンドルシャ
フト１５及びハンドル９に矢印Ａ方向と反対方向の反力
が加えられる。被評価者はこの反力に抗してハンドル９
を回転させ又は維持することとなる。電磁パウダクラッ
チ３１の一方の軸３３は減速器１９を介して高速で回転
しているので、電磁パウダクラッチ３１には安定した滑
りが生じている。ここで、被評価者がハンドル９に対す
る矢印Ａ方向の操作力を解除すると、電磁パウダクラッ
チ３１は滑りのない結合状態となり、ハンドル９は矢印
Ａ方向と反対方向に回転して原点位置に復帰する。ハン
ドル９が原点位置に復帰するとサーボモータ３９は作動
を停止する。なお、電磁パウダクラッチに代えて電磁円
すいクラッチや電磁ディスククラッチなどの他の電磁摩
擦クラッチを用いることも可能である。

【００１６】図３はハンドル９の断面図である。

【００１７】ハンドル９のハンドル本体４３には中央に
向かって延びるアーム４５が一体的に形成されていて、
このアーム４５の先端部４７は中央取り付け部４９のキ
ャップ状ケース５１開口縁に取り外しができるようにボ
ルト５３によって固定されている。キャップ状ケース５
１の上壁中央には、取り付けパイプ５５の一端がボルト
５７によって固定されていて、キャップ状ケース５１内
で軸方向に延びるこの取り付けパイプ５５の他端部は、
ベアリング５９を介して環状支持プレート６１の内側に
嵌められている。環状支持プレート６１は取り付け片６
３を有し、この取り付け片６３はハンドル操作能力評価
機１（図１参照）側のシャフトカバー６５に固定されて
いるので、取り付けパイプ５５及びキャップ状ケース５
１を備えた中央取り付け部４９はぶれることなく安定し
て回転することができる。ハンドルシャフト１５の一端
に形成されたネジ部分に取り付けパイプ５５の内側に設
けられた抜け止めナット６７をねじって取り付けること
により、中央取り付け部４９がハンドルシャフト１５に
一応固定されることとなるが、取り付けパイプ５５をハ
ンドルシャフト１５に対して回転阻止状態で固定するた
めに、ハンドルシャフト１５のスプライン部分にスプラ
インボス部材６９（固定取り付け部分）を嵌め付け、こ
のスプラインボス部材６９を取り付けパイプ５５の他端
縁にボルト７１によって取り外しができるように固定し
ている。したがって、ボルト７１を取り外して中央取り
付け部４９を回転させ、ハンドルシャフト１５から抜け
止めナット６７を外すことにより、ハンドルシャフト１
５及びスプラインボス部材６９と、キャップ状ケース５
１及び取り付けパイプ５５から構成される取り付け部本
体７３とを分離させることができる。なお、図中７５は
キャップ状ケース５１の外側に嵌め付けられたカバーで
ある。

【００１８】環状支持プレート６１からは複数本の支柱
７７が延びていて、この支柱７７によって環状のセンサ
プレート７９が支えられている。取り付けパイプ５５の
一端部外周にはロータリーエンコーダ８１（角度セン
サ）が取り付けられていて、このロータリーエンコーダ
８１のアウター部８３はセンサプレート７９に固定され
ている。ロータリーエンコーダ８１はハンドル９の回転
角度を検出して検出信号を出力し、検出信号はコネクタ
８５を介してモータ制御用アンプ８７（図４参照）に入
力される。取り付けパイプ５５の中間部外周にはストレ
インゲージ８９（トルクセンサ）が貼り付けられてい
て、このストレインゲージ８９はハンドル９の回転操作
時に取り付けパイプ５５に生じているねじれを計測する
ことにより電磁パウダクラッチ３１（図２参照）からハ
ンドルシャフト１５に加えられているトルク（反力）を
検出して検出信号を出力し、検出信号はスリップリング
構造９１（スリップリング構造９１のアウター部９２は
環状支持プレート６１に固定されている）を介してコネ
クタ９３からクラッチ制御用アンプ９５（図４参照）に
入力される。なお、ストレインゲージ８９とスリップリ
ング構造９１との間に信号増幅器を配置し、スリップリ
ング構造９１から精度よく検出信号を取り出すことがで
きるように構成してもよい。

【００１９】図４はハンドル装置５の構成を示すブロッ
ク図である。

【００２０】モータ制御用アンプ８７にはＣＰＵから原
点保持の指令信号が入力されるとともに、ロータリーエ
ンコーダ８１から角度の検出信号が入力され、このモー
タ制御用アンプ８７は検出信号が原点を示すように、す
なわち検出信号が原点を示すまでサーボモータ３９を作
動させる。したがって、ハンドル９が操作されて原点位
置から回転している限り、サーボモータ３９はこのハン
ドル９を原点位置に復帰させようとして作動し、その結
果、ハンドル９の回転操作時に実車と同様の反力が作用
することとなる。

【００２１】クラッチ制御用アンプ９５は、ＣＰＵから
のトルク発生信号に基づき、このトルク発生信号が示す
トルク（反力）がハンドルシャフト１５に加えられるよ
うに電磁パウダクラッチ３１を結合させる。クラッチ制
御用アンプ９５にはまた、ハンドル９が回転操作され始
めると、ストレインゲージ８９からトルクの検出信号が
入力される。クラッチ制御用アンプ９５はトルク発生信
号が示す目標値と検出信号が示す測定値との偏差に基づ
いて所定値のトルクが発生するように電磁パウダクラッ
チ３１の結合力を制御する。ＣＰＵから入力されるトル
ク発生信号を適当に設定することにより、加えられるト
ルクの大きさを自由に調整できるので、例えば想定した
車種のハンドル操作時と同様のトルクを発生させること
が可能となる。

【００２２】なお、このハンドル装置５をトレーニング
機に用いる場合には、ＣＰＵからのトルク発生信号はト
レーニング者の能力に合わせて設定されることとなる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のハンドル
装置は、簡単な構成でありながらハンドルに実車と同様
の反力を加えることができ、しかもその反力を、例えば
種々の車種を想定することにより自由に調整することが
できるものである。

【００２４】また、本発明のハンドルは角度センサ及び
トルクセンサを備えているので、このハンドルを用いれ
ば保守作業の煩雑さを軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るハンドル装置を用いたハンドル操
作能力評価機の斜視図である。

【図２】ハンドル装置の斜視図である。

【図３】ハンドルの断面図である。

【図４】ハンドル装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

５ ハンドル装置 ９ ハンドル １５ ハンドルシャフト ３１ 電磁パウダクラッチ（電磁摩擦ク
ラッチ） ３９ サーボモータ ４９ 中央取り付け部 ６９ スプラインボス部材（固定取り付
け部分） ７３ 取り付け部本体 ８１ ロータリーエンコーダ（角度セン
サ） ８９ ストレインゲージ（トルクセン
サ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドルと、一端にこのハンドルが固定
   されたハンドルシャフトと、を有し、前記ハンドルの回
   転操作時に前記ハンドルシャフトに対して原点位置に復
   帰させようとする反力を加える反力機構を備えたハンド
   ル装置において、 前記反力機構は、モータと、このモータ及び前記ハンド
   ルシャフトの間に配置された電磁摩擦クラッチと、から
   構成されていることを特徴とするハンドル装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のハンドル装置であって、
   前記ハンドルの回転角度を検出する角度センサと、前記
   ハンドルシャフトに前記電磁摩擦クラッチから作用する
   反力を検出するトルクセンサと、を備え、前記モータは
   前記角度センサの検出結果に基づいて前記ハンドルを原
   点位置に復帰させるように回転し、結合した前記電磁摩
   擦クラッチの結合力は前記トルクセンサの検出結果に基
   づいて制御されることを特徴とするハンドル装置。
3. 【請求項３】 ハンドル本体と、このハンドル本体をハ
   ンドルシャフトに対して固定するための中央取り付け部
   と、から構成され、この中央取り付け部のねじれを計測
   するトルクセンサと、前記ハンドルの回転角度を検出す
   る角度センサと、を備えたことを特徴とするハンドル。
4. 【請求項４】 前記中央取り付け部は、取り付け部本体
   と、ハンドルシャフトの一端に固定的に取り付けられ、
   この取り付け部本体に取り外しが可能なように固定され
   た固定取り付け部分と、から構成されていることを特徴
   とする請求項３記載のハンドル。
5. 【請求項５】 前記ハンドル本体は前記中央取り付け部
   に取り外しが可能なように固定されていることを特徴と
   する請求項３又は４記載のハンドル。