WO2005054032A1 - ステアリングハンドルおよび操舵装置 - Google Patents

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steering
occupant
axis
grip
steering wheel
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Takafumi Ozaki
Paul Baron
Kazuhiko Satou
Tatsuya Amano
Hisao Asaumi
Masaaki Kawano
Hirokazu Kitazawa
Kunio Shirakawa
Osamu Tsurumiya
Yoshinobu Mukai
Kazuhisa Watanabe
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Honda Motor Co., Ltd.
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    • Y10T74/20834—Hand wheels

Definitions

  • the present invention relates to a steering wheel that performs steering by rotating a steering handle held by both hands of a passenger sitting on a seat around an axis of a steering shaft. Further, the present invention includes left and right operation members that the occupant grips and operates with left and right hands, a steering actuator, and control means for controlling the operation of the actuator according to the operation of the operation members. It relates to a steering device.
  • a part of a circular steering wheel attached to a steering shaft is cut away, and a knob rotatable around a rotation axis parallel to the steering shaft is supported on the cut portion, thereby changing the steering wheel.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. HEI 10-163556 discloses a method of rotating a steering wheel by holding a knob with one hand.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-227614
  • a circular steering wheel which has been generally used for a vehicle, is attached to the rear end of a steering shaft that is inclined so that the front side of the vehicle body is lowered, so that a seat of the vehicle is not provided.
  • the distance from the upper body of the driver sitting on the steering wheel to each part of the steering handle is not constant, and the distance increases at the upper portion of the steering window and decreases at the lower portion of the steering window. Therefore, it is necessary for the driver sitting on the seat of the vehicle to extend and retract his arms when gripping and rotating the steering wheel, which is an unnatural movement for the driver and burdens the steering operation.
  • the wrist of the driver is unnaturally twisted when the steering wheel is rotated, which also increases the load on the driver's steering operation.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has a structure in which an occupant's arm or the like is used during steering operation.
  • An object of the present invention is to provide a steering wheel and a steering device with a burden on a wrist.
  • a steering that performs steering by rotating a steering handle held by both sides of an occupant in a seat around an axis of a steering shaft.
  • a steering window characterized by tilting the axis of the steering shaft such that the front side is higher than the window.
  • a steering wheel that is steered by rotating a steering wheel held by both sides of an occupant in a seat around the axis of a steering shaft.
  • a steering grip having a left grip gripped by a left hand and a right grip gripped by a right hand, wherein the left grip and the right grip are rotatable around an axis orthogonal to the axis of the steering shaft. Is proposed.
  • the left grip and the right grip are connected by an interlocking mechanism so as to be rotatable in mutually opposite directions. Is proposed.
  • the interlocking mechanism includes a left bevel gear fixed to the left grip, a right bevel gear fixed to the right grip, and a left bevel gear. Also, a steering window is proposed, which comprises an idle bevel gear that is simultaneously combined with the right bevel gear.
  • left and right operation members to be operated by the occupant with left and right hands, an actuator for steering, and an actuator for the actuator in accordance with an operation of the operation member.
  • a steering device having control means for controlling operation, wherein a movement locus of the operation member caused by an operation of an occupant is located on a spherical surface centered on a position of an elbow of the occupant. Is done.
  • left and right operation members which are held by the occupant with left and right hands, an actuator for steering, and an actuator for steering according to the operation of the operation members are provided.
  • a control unit for controlling the operation of the steering device wherein the operation member is in a neutral position.
  • a steering device characterized by moving in a direction approaching an occupant when moving upward.
  • the left and right operation members that the occupant grips and operate with the left and right hands, the actuator for steering, and the actuator for operation according to the operation of the operation members
  • the left and right operation members can rotate around the left and right rotation axes while revolving around the rotation axis, and the left and right rotation axes face the occupant.
  • a steering device is proposed, characterized in that it is inclined to open in a V-shape.
  • the first and second steering actuators 14 and 17 of the embodiment correspond to the actuator of the present invention, and the left and right grips 24L and 24R of the embodiment correspond to the operating members of the present invention.
  • the first steering shaft 28 of the embodiment corresponds to the steering shaft of the present invention, and the first and second steering actuator electronic control units Ua and Ub of the embodiment correspond to the control means of the present invention.
  • the axis of the steering shaft is inclined so that the front side is higher.
  • Distance force between the upper body of the occupant who is seated on the seat and leans backward and the steering handle.It is kept substantially constant at any rotational position of the steering handle, and the occupant rotates the steering handle without extending or contracting the arm. And steering operation becomes easier.
  • the left grip and the right grip of the steering wheel are rotatable around an axis orthogonal to the axis of the steering shaft, so that when the steering handle is rotated, the occupant's wrist is rotated. Can be prevented from being twisted unnaturally, making steering operation easier.
  • the left grip and the right grip are connected by the interlocking mechanism so as to be rotatable in mutually opposite directions, so that the occupant's steering operation can be further facilitated.
  • a left bevel gear fixed to the left grip a right bevel gear fixed to the right grip, and an idle bevel simultaneously engaged with the left bevel gear and the right bevel gear.
  • the left and right grips can be automatically rotated in opposite directions with a simple structure because the interlocking mechanism is configured with the gears.
  • the operating member moves on a spherical surface centered on the position of the occupant's elbow.
  • the steering operation can be performed without moving the position of, and the operation burden is reduced.
  • the operation member moves in a direction approaching the occupant as the operation member moves upward from the neutral position.
  • the occupant can perform the steering operation without moving the position of the elbow, and the operation burden is reduced.
  • the left and right operation members when the occupant grips and operates the left and right operation members with the left and right hands, the left and right operation members revolve around the revolving axis, forming a V-shape with the directional force on the occupant. Since the vehicle rotates around the left and right rotation axes that open, the occupant can perform steering operation without moving the position of the elbow, which not only reduces the operation burden, but also causes the occupant's wrist to be twisted unnaturally. Thus, the operation burden is further reduced.
  • FIG. 1 is an overall view of a vehicle steering system according to a first embodiment. (Example 1)
  • FIG. 2 is a front side view of the vehicle. (Example 1)
  • FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. (Example 1)
  • FIG. 4 is a perspective view corresponding to FIG. (Example 1)
  • FIG. 5 is an explanatory view of the operation when the steering wheel is operated in the left turning direction. (Example 1)
  • FIG. 6 is an overall view of a vehicle steering system according to a second embodiment. (Example 2)
  • FIG. 7 is a front side view of the vehicle. (Example 2)
  • FIG. 8 is an enlarged view of a main part of FIG. 7. (Example 2)
  • FIG. 9 is a perspective view corresponding to FIG. (Example 2)
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line 10-10 of FIG. (Example 2)
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of an operation when the steering wheel is operated in the left turning direction. (Example 2)
  • FIG. 1 to FIG. 5 show a first embodiment of the present invention.
  • a steering gear box 11 that steers wheels W, W of an automobile includes a rack bar 12 slidable in the left-right direction of the vehicle. They are connected to left and right wheels W, W via tie rods 13, 13.
  • the first switch consisting of an electric motor
  • the pinion 15 rotated by the tearing actuator 14 meshes with the rack 16 formed on the rack bar 12, and when the first steering actuator 14 is driven, the pinion 15 and the rack 16 are moved.
  • the rack bar 12 slides in the left-right direction of the vehicle body via the vehicle, and the right and left wheels W, W are steered via the tie rods 13, 13.
  • a second steering actuator 17 composed of an electric motor and an annular drive gear 18 rotated by the second steering actuator 17 are arranged so as to surround the outer periphery of the rack bar 12.
  • a male screw member 21 is engaged with a female screw member 20 supported by a bracket 19 fixed to the rack bar 12, and a driven gear 22 provided at one end of the male screw member 21 is engaged with the drive gear 18. Accordingly, when the second steering actuator 17 is driven, the rotation of the drive gear 18 is transmitted to the male screw member 21 via the driven gear 22, and the female screw member 20 corresponding to the rotating male screw member 21 is moved in the lateral direction of the vehicle body.
  • the rack bar 12 slides in the left-right direction of the vehicle body, and the left and right wheels W, W are steered.
  • the steering window 23 has a left lip 24L that the driver holds with the left hand and a right grip 24R that the driver holds with the right hand, and the left and right grips 24L and 24R are shared.
  • the left and right rotating shafts 25, 25 arranged on the common axis Lg are rotatably supported by the frame-shaped housing 26.
  • Left and right bevel gears 27L, 27R are fixed to opposite ends of the left and right rotation shafts 25, 25, respectively.
  • the left and right bevel gears 27L, 27R are connected to a first steering shaft 28 (FIG. 3) to which the housing 26 is fixed. ), Which is supported by the common idle bevel gear 29, which is rotatably supported by the common idle bevel gear 29.
  • the left and right bevel gears 27L, 27R and the idle bevel gear 29 constitute an interlocking mechanism 30, and the left and right grips 24L, 24R rotate in opposite directions in association with each other.
  • the housing 26 and the interlocking mechanism 30 are covered by a spherical cover member 31.
  • the first steering shaft 28 integrally fixed to the housing 26 is rotatably supported by the rear column cover 32.
  • the axis Ls of the first steering shaft 28 is arranged at a predetermined angle (30 ° in this embodiment) forward so as to be higher on the front side of the vehicle body. Are substantially orthogonal to And
  • the common axis Lg of the left and right grips 24L, 24R is orthogonal to the axis Ls of the first steering shaft 28.
  • the rear end of the second steering shaft 34 rotatably supported by the rear column cover 32 is connected to the front end of the first steering shaft 28 via a universal joint 35, and is connected to the front of the rear column cover 32.
  • the rear end of the third steering shaft 37 rotatably supported by the front column cover 36 is connected to the front end of the second steering shaft 34 via a universal joint 38.
  • a steering angle sensor Sa for detecting the steering angle ⁇ input by the driver to the steering wheel 23 is provided. Is provided with a steering torque sensor Sb for detecting the steering torque T inputted to the steering window 23 by the steering torque sensor Sb.
  • a steering reaction force generating means 39 is provided at an intermediate portion of the third steering shaft 37. The steering reaction force generating means 39 applies a pseudo steering reaction force to the steering handle 23 by an electric motor or hydraulic pressure, and a driving gear 40 provided on an output shaft thereof has a driven gear 41 provided on a third steering shaft 37. Therefore, the direction and magnitude of the steering reaction force can be controlled arbitrarily.
  • the operation of the first steering actuator 14 is controlled by the first steering actuator electronic control unit Ua, and the operation of the second steering actuator 17 is operated for the second steering actuator.
  • the operation of the steering reaction force generating means 39 is controlled by the electronic control unit Uc, and is controlled by the electronic control unit Ub.
  • the first and second electronic control units Ua and Ub for steering actuators include a steering angle ⁇ detected by a steering angle sensor Sa, a vehicle speed V detected by a vehicle speed sensor Sc, and a rack position sensor S d
  • the rack position P detected in step 2 is input to the electronic control unit Uc for the steering reaction force generating means, and the steering control is detected by the "! Angle sensor Sa and "!
  • the torque T and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor Sc are input.
  • the first steering actuator 14 is used during normal operation, and the second steering actuator 17 is used as a backup when the first steering actuator 14 fails.
  • the driver When the steering handle 23 is operated, the rotation of the first steering shaft 28 is transmitted to the third steering shaft 37 via the universal joint 35, the second steering shaft 34 and the universal joint 38, and is connected to the third steering shaft 37.
  • Steering angle sensor Sa and steering torque sensor Sb detect steering angle ⁇ and steering torque ⁇
  • the maneuvering angle detected by the angle sensor Sa, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor Sc, and the rack position P detected by the rack position sensor Sd are used for the first steering actuator.
  • the electronic control unit Ua for the first steering actuator is controlled by the electronic control unit Ua so that, for example, the steering angle ⁇ of the wheels W and W in proportion to the steering angle ⁇ of the steering wheel 23 is obtained.
  • the first steering actuator 14 is driven to steer the wheels W and W via the steering gear box 11.
  • Feedback control is performed so that ⁇ ) matches the target position. Also, for example, when the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor Sc is high, the target turning angle of the wheels W, W is reduced, and when the vehicle speed V is low, the target turning angle of the wheels W, W is increased by increasing the calorie. In addition to improving the straight running stability of the vehicle at high speeds, the vehicle can be easily handled at low speeds.
  • the steering reaction force generating means is controlled by a command from the electronic control unit Uc for the steering reaction force generating means. It is necessary to drive 39 to apply a steering reaction to the steering wheel 23.
  • the target steering reaction force is searched for a map using the steering angle ⁇ detected by the steering angle sensor Sa and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor Sc as parameters. This map is set such that the steering reaction force increases as the steering angle ⁇ increases, and the steering reaction force increases as the vehicle speed V increases.
  • the driving of the steering reaction force generating means 39 is feedback-controlled so that the steering torque ⁇ ⁇ detected by the steering torque sensor Sb matches the target steering reaction force.
  • the steering reaction force generating means 39 by giving a pseudo steering reaction force to the steering wheel 23 by the steering reaction force generating means 39, it is possible to eliminate the driver's discomfort.
  • the second steering actuator 14 When the first steering actuator 14 fails, the second steering actuator 14
  • the second electronic control unit Ub controls the second steering actuator 17 in the same manner, so that the turning of the wheels W, W can be continued without any trouble.
  • the left and right grips 24L and 24R rotate in opposite directions around the axis Lg in opposite directions.
  • the wrist is naturally twisted and not at an excessive angle, making it easier for the driver to steer.
  • the limit rotation angle around the axis Ls of the steering wheel 23 is suppressed to 90 °.
  • the interlocking mechanism 30 is constituted by the left and right bevel gears 27L, 27R and the idle bevel gear 29, the left and right grips 24L, 24R can be rotated in opposite directions in a simple structure in conjunction with each other.
  • the steering window 23 rotates in a plane substantially parallel to the upper body of the driver. Even when the steering wheel 23 rotates, the distance between the driver's upper body and the grips 24L, 24R is kept constant. This eliminates the need for the driver to extend and contract the arm with the rotation of the steering handle 23, and allows the steering handle 23 to be easily operated while keeping the posture of the upper body constant.
  • the steering window 23 includes a left lip 24L that the driver holds with the left hand and a right grip 24R that the user holds with the right hand.
  • the left and right grips 24L and 24R The left and right rotating shafts 25, 25 arranged on the left and right rotation axes AL, AR, which are inclined in a V-shape, are fixed to the rear ends via plate-shaped arms 46, 46, respectively.
  • the rotating shafts 25, 25 are rotatably supported on a circular housing 48 by ball bearings 47, 47.
  • Left and right bevel gears 49L, 49R are fixed to opposing ends of the left and right rotating shafts 25, 25, respectively.
  • the left and right bevel gears 49L, 49R are combined with a common fixed bevel gear 49C.
  • the first steering shaft 50 integrally fixed to the housing 48 is connected to the rear column cover 53 fixed to the rear end of the front column cover 51 with bolts 52 by a pair of ball bearings 54, 54. It is supported to revolve freely.
  • a support shaft 56 integral with the fixed bevel gear 49C is fixed to the rear end of the stay 55 fixed to the lower surface of the rear column cover 53. Therefore, the fixed bevel gear 49C is non-rotatably supported by the rear column cover 53.
  • the rotation axes AL, AR of the left and right grips 24L, 24R intersect with the revolution axis A on the first steering shaft 50 at an acute angle (35 ° in the embodiment). In other words, the left and right rotation axes AL and AR intersect each other at an angle of 70 ° with respect to the revolution axis A.
  • a second steering shaft 58 connected to the front end of the first steering shaft 50 with bolts 57 is rotatably supported by the front column cover 51 via the ball bearing 42.
  • a steering angle sensor Sa for detecting the steering angle ⁇ input by the driver to the steering wheel 23 is provided, and at the intermediate portion of the second steering shaft 58, the driver operates the steering wheel.
  • a steering torque sensor Sb for detecting the steering torque T input to the handle 23 is provided.
  • a steering reaction force generating means 39 is provided at an intermediate portion of the second steering shaft 58.
  • the steering reaction force generating means 39 applies a pseudo steering reaction force to the steering handle 23 by an electric motor or hydraulic pressure, and a driving gear 40 provided on an output shaft thereof has a driven gear 41 provided on a second steering shaft 58. Therefore, the direction and magnitude of the steering reaction force can be controlled arbitrarily.
  • the steering hand is shifted from the neutral state as shown in FIG. 11 (B).
  • the handle 23 is rotated left around the revolution axis A
  • the left grip 24L rotates counterclockwise around the rotation axis AL
  • the right grip 24R rotates counterclockwise around the rotation axis AR.
  • the left and right grips 24L and 24R rotate in the same direction around the rotation axes AL and AR, interlocking with each other.
  • the left and right wrists of the driver are naturally twisted and not at an excessive angle, making it easier for the driver to operate the steering wheel.
  • the limit rotation angle around the revolution axis A of the steering wheel 23 is suppressed to 90 °.
  • the left and right grips 24L and 24R are interlocked with the left and right bevel gears 49L and 49R and the fixed bevel gear 49C, so that the left and right grips 24L and 24R rotate in the same direction with a simple structure. Can be done.
  • the left and right rotation axes AL and AR are inclined toward the driver side so as to spread in a V-shape
  • the left and right grips 24L and 24R are moved upward from the neutral position by the driver.
  • the left and right grips 24L, 24R move on the spherical surfaces S, S centered on the positions O, O of the elbows of the driver.
  • the driver can operate the steering wheel 23 by moving only the elbow force tip of the arm and the hand while keeping the position of the elbow fixed, and the steering operation is further facilitated. You.
  • the present invention allows various design changes without departing from the gist of the present invention.
  • the present invention is not limited to the steer-by-wire steering device, but also includes a shaft-type steering device in which a steering handle and a steering gear box are connected by a shaft, and a steering handle and a steering gear box connected by a cable.
  • the present invention can also be applied to a connected cable type steering device.
  • the first steering shaft 28 is disposed upwardly at an angle of 30 °, but the angle is not limited to 30 °.
  • the rotation axes AL and AR of the left and right grips 24L and 24R form 70 ° with each other, but the angle is not limited to 70 °.
  • the steering window or the steering device of the present invention is not limited to vehicles, and can be applied to all types of vehicles including ships and aircraft.

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Abstract

　本発明は、操作時にドライバーの腕や手首に負担が掛からない車両用ステアリングハンドルを提供するもので、ドライバーが両手で握って操作するステアリングハンドル（２３）は、そのステアリングシャフトの軸線（Ｌｓ）が車体前方側が高くなるように傾斜しており、かつ左手で握る左グリップ（２４Ｌ）と右手で握る右グリップ（２４Ｒ）とがステアリングシャフトの軸線（Ｌｓ）に直交する軸線（Ｌｇ）まわりに相互に逆方向に回転可能である。これにより、シートに着座して後方に傾斜したドライバーの上体とステアリングハンドル（２３）の回転面とが略平行になり、ドライバーは腕を伸縮させることなくステアリングハンドル（２３）を回転させることが可能になり、しかもステアリングハンドル（２３）を回転させたときにドライバーの手首が不自然に捻られるのを防止してステアリング操作を楽にすることができる。

Description

明 細 書
ステアリングノヽンドルおよび操舵装置
技術分野
[0001] 本発明は、シートに着座した乗員が両手で握ったステアリングハンドルをステアリン グシャフトの軸線まわりに回転させることで操舵を行うステアリングノヽンドルに関する。 また本発明は、乗員が左右の手で握って操作する左右の操作部材と、操舵用のァク チュエータと、前記操作部材の操作に応じて前記ァクチユエータの作動を制御する 制御手段とを備えた操舵装置に関する。
背景技術
[0002] ステアリングシャフトに取り付けた円形のステアリングノヽンドルの一部を切除し、その 切除部分にステアリングシャフトと平行な回転軸まわりに回転自在なノブを支持するこ とで、ステアリングノヽンドルを握り変えることなぐ片手でノブを握ってステアリングノヽン ドル回転させるものが、下記特許文献 1により公知である。
特許文献 1 :日本特開平 11—227614号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] ところで、車両用として従来から一般的に使用されている円形のステアリングノヽンド ルは、車体前方側が低くなるように傾斜したステアリングシャフトの後端に取り付けら れているため、車両のシートに着座したドライバーの上体からステアリングハンドルの 各部までの距離は一定にならず、ステアリングノヽンドルの上部で前記距離が大きくな り、ステアリングノヽンドルの下部で前記距離が小さくなる。従って、車両のシートに着 座したドライバーがステアリングノヽンドルを握って回転させるときに腕を伸ばしたり縮 めたりする必要があり、これカ^ライバーにとって不自然な動きとなってステアリング操 作の負担を増加させていた。し力も従来のステアリングハンドルでは、それを回転さ せる際にドライバーの手首が不自然に捩じれるため、これもドライバーのステアリング 操作の負担を増カロさせる原因となっていた。
[0004] 本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ステアリング操作時に乗員の腕や 手首に負担が掛カもな 、ステアリングノヽンドルおよび操舵装置を提供することを目的 とする。
課題を解決するための手段
[0005] 上記目的を達成するために、本発明の第 1の特徴によれば、シートに着座した乗員 が両手で握ったステアリングノヽンドルをステアリングシャフトの軸線まわりに回転させる ことで操舵を行うステアリングノヽンドルにぉ 、て、ステアリングシャフトの軸線を前方側 が高くなるように傾斜させたことを特徴とするステアリングノヽンドルが提案される。
[0006] また本発明の第 2の特徴によれば、シートに着座した乗員が両手で握ったステアリ ングノヽンドルをステアリングシャフトの軸線まわりに回転させることで操舵を行うステア リングノヽンドルにぉ 、て、ステアリングノヽンドルは左手で握る左グリップと右手で握る 右グリップとを備え、左グリップおよび右グリップは前記ステアリングシャフトの軸線に 直交する軸線まわりに回転可能であることを特徴とするステアリングノヽンドルが提案さ れる。
[0007] また本発明の第 3の特徴によれば、第 2の特徴にカ卩えて、左グリップおよび右グリツ プを、相互に逆方向に回転可能なように連動機構で連結したことを特徴とするステア リングノヽンドルが提案される。
[0008] また本発明の第 4の特徴によれば、第 3の特徴に加えて、連動機構を、左グリップに 固定した左べベルギヤと、右グリップに固定した右べベルギヤと、左べベルギヤおよ び右べベルギヤに同時に嚙合するアイドルべベルギヤとで構成したことを特徴とする ステアリングノヽンドルが提案される。
[0009] また本発明の第 5の特徴によれば、乗員が左右の手で握って操作する左右の操作 部材と、操舵用のァクチユエータと、前記操作部材の操作に応じて前記ァクチユエ一 タの作動を制御する制御手段とを備えた操舵装置において、乗員の操作による前記 操作部材の移動軌跡は、乗員の肘の位置を中心とする球面上に在ることを特徴とす る操舵装置が提案される。
[0010] また本発明の第 6の特徴によれば、乗員が左右の手で握って操作する左右の操作 部材と、操舵用のァクチユエータと、前記操作部材の操作に応じて前記ァクチユエ一 タの作動を制御する制御手段とを備えた操舵装置において、操作部材は、中立位置 力 上方に移動するときに乗員に近づく方向に移動することを特徴とする操舵装置 が提案される。
[0011] また本発明の第 7の特徴によれば、乗員が左右の手で握って操作する左右の操作 部材と、操舵用のァクチユエータと、前記操作部材の操作に応じて前記ァクチユエ一 タの作動を制御する制御手段とを備えた操舵装置にぉ 、て、左右の操作部材は公 転軸まわりに公転しながら左右の自転軸まわりに自転可能であり、前記左右の自転 軸は乗員に向かって V字状に開くように傾斜していることを特徴とする操舵装置が提 案される。
[0012] 尚、実施例の第 1、第 2ステアリングァクチユエータ 14, 17は本発明のァクチユエ一 タに対応し、実施例の左右のグリップ 24L, 24Rは本発明の操作部材に対応し、実 施例の第 1ステアリングシャフト 28は本発明のステアリングシャフトに対応し、実施例 の第 1、第 2ステアリングァクチユエータ用電子制御ユニット Ua, Ubは本発明の制御 手段に対応する。
発明の効果
[0013] 第 1の特徴によれば、乗員が両手で握ったステアリングノヽンドルをステアリングシャ フトの軸線まわりに回転させる際に、ステアリングシャフトの軸線が前方側が高くなる ように傾斜しているので、シートに着座して後方に傾斜した乗員の上体とステアリング ハンドルとの距離力 ステアリングハンドルの何れの回転位置においても略一定に保 たれ、乗員が腕を伸縮させることなくステアリングノヽンドルを回転させることが可能に なってステアリング操作が楽になる。
[0014] 第 2の特徴によれば、ステアリングノヽンドルの左グリップおよび右グリップがステアリ ングシャフトの軸線に直交する軸線まわりに回転可能であるので、ステアリングハンド ルを回転させたときに乗員の手首が不自然に捻られるのを防止してステアリング操作 を楽にすることができる。
[0015] 第 3の特徴によれば、左グリップおよび右グリップを連動機構で連結して相互に逆 方向に回転可能にしたので、乗員のステアリング操作を一層楽にすることができる。
[0016] 第 4の特徴によれば、左グリップに固定した左べベルギヤと、右グリップに固定した 右べベルギヤと、左べベルギヤおよび右べベルギヤに同時に嚙合するアイドルベべ ルギヤとで連動機構を構成したので、簡単な構造で左右のグリップを自動的に逆方 向に回転させることができる。
[0017] 第 5の特徴によれば、乗員が左右の手で左右の操作部材を握って操作すると、操 作部材が乗員の肘の位置を中心とする球面上を移動するので、乗員は肘の位置を 動かすことなくステアリング操作を行うことが可能になって操作負担が軽減される。
[0018] 第 6の特徴によれば、乗員が左右の手で左右の操作部材を握って操作すると、操 作部材が中立位置から上方に移動するに伴つて乗員に近づく方向に移動するので 、乗員は肘の位置を動かすことなくステアリング操作を行うことが可能になって操作負 担が軽減される。
[0019] 第 7の特徴によれば、乗員が左右の手で左右の操作部材を握って操作すると、左 右の操作部材は公転軸まわりに公転しながら、乗員に向力つて V字状に開く左右の 自転軸まわりに自転するので、乗員は肘の位置を動かすことなくステアリング操作を 行うことが可能になって操作負担が軽減されるだけでなぐ乗員の手首が不自然に 捻られるのが防止されて操作負担が更に軽減される。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]図 1は第 1実施例に係る車両用操舵装置の全体図である。（実施例 1)
[図 2]図 2は車両の前部側面図である。（実施例 1)
[図 3]図 3は図 2の要部拡大である。（実施例 1)
[図 4]図 4は図 3に対応する斜視図である。（実施例 1)
[図 5]図 5はハンドルを左旋回方向に操作したときの作用説明図である。（実施例 1)
[図 6]図 6は第 2実施例に係る車両用操舵装置の全体図である。（実施例 2)
[図 7]図 7は車両の前部側面図である。（実施例 2)
[図 8]図 8は図 7の要部拡大図である。（実施例 2)
[図 9]図 9は図 8に対応する斜視図である。（実施例 2)
[図 10]図 10は図 8の 10-10線断面図である。（実施例 2)
[図 11]図 11はハンドルを左旋回方向に操作したときの作用説明図である。（実施例 2 )
符号の説明 [0021] 14 第 1ステアリングァクチユエータ（ァクチユエータ)
17 第 2ステアリングァクチユエータ（ァクチユエータ)
23 ステアリングハンドノレ
24L 左グリップ (操作部材）
24R 右グリップ (操作部材）
27L 左べベノレギヤ
27R 右べベノレギヤ
28
29 アイドルべベルギヤ
30
33 シート
A 公転軸
AL 自転軸
AR 自転軸
Lg ステアリングシャフトの軸線に直交する軸線
Ls ステアリングシャフトの軸線
O 乗員の肘の位置
S 球面
Ua 第 1ステアリングァクチユエータ用電子制御ユニット（制御手段）
Ub 第 2ステアリングァクチユエータ用電子制御ユニット (制御手段） 発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて 説明する。
実施例 1
[0023] 図 1一図 5は本発明の第 1実施例を示すものである。
[0024] 図 1に示すように、自動車の車輪 W, Wを転舵するステアリングギヤボックス 11は車 体左右方向に摺動自在なラックバー 12を備えており、ラックバー 12の両端が左右の タイロッド 13, 13を介して左右の車輪 W, Wに接続される。電気モータよりなる第 1ス テアリングァクチユエータ 14により回転するピ-オン 15がラックバー 12に形成したラ ック 16に嚙み合っており、第 1ステアリングァクチユエータ 14を駆動するとピ-オン 15 およびラック 16を介してラックバー 12が車体左右方向に摺動し、タイロッド 13, 13を 介して左右の車輪 W, Wが転舵される。
[0025] 電気モータよりなる第 2ステアリングァクチユエータ 17と、それにより回転する環状の ドライブギヤ 18とがラックバー 12の外周を囲むように配置される。ラックバー 12に固 定したブラケット 19に支持した雌ねじ部材 20に雄ねじ部材 21が嚙み合っており、こ の雄ねじ部材 21の一端に設けたドリブンギヤ 22が前記ドライブギヤ 18に嚙み合って いる。従って、第 2ステアリングァクチユエータ 17を駆動すると、ドライブギヤ 18の回 転がドリブンギヤ 22を介して雄ねじ部材 21に伝達され、回転する雄ねじ部材 21に嚙 み合う雌ねじ部材 20が車体左右方向に移動することで、ラックバー 12が車体左右方 向に摺動して左右の車輪 W, Wが転舵される。
[0026] 図 2—図 4に示すように、ステアリングノヽンドル 23は、ドライバーが左手で握る左ダリ ップ 24Lと右手で握る右グリップ 24Rとを備えており、左右のグリップ 24L, 24Rは共 通の軸線 Lg上に配置された左右の回転軸 25, 25で枠状のハウジング 26に回転自 在に支持される。左右の回転軸 25, 25の対向する端部には左右のベベルギヤ 27L , 27Rがそれぞれ固定されており、左右のベベルギヤ 27L, 27Rは前記ハウジング 2 6が固定された第 1ステアリングシャフト 28 (図 3参照）に相対回転自在に支持された 共通のアイドルべベルギヤ 29に嚙合する。これらの左右のベベルギヤ 27L, 27Rお よびアイドルべベルギヤ 29は連動機構 30を構成しており、この連動機構 30によって 左右のグリップ 24L, 24Rは相互に連動して逆方向に回転する。ハウジング 26およ び連動機構 30は球形のカバー部材 31により覆われる。
[0027] 尚、左右のグリップ 24L, 24Rは、図示せぬスプリングで図 4に示す-ユートラル位 置に向けて付勢される。
[0028] ハウジング 26に一体に固定された第 1ステアリングシャフト 28は後部コラムカバー 3 2に回転自在に支持される。第 1ステアリングシャフト 28の軸線 Lsは車体前方側が高 くなるように所定角度（実施例では 30° )前上がりに配置されており、この軸線 Lsは シート 33に後傾姿勢で着座したドライバーの上半身に対して略直交している。そして 左右のグリップ 24L, 24Rの共通の軸線 Lgは、第 1ステアリングシャフト 28の軸線 Ls に対して直交している。
[0029] 後部コラムカバー 32に回転自在に支持された第 2ステアリングシャフト 34の後端は 、第 1ステアリングシャフト 28の前端にユニバーサルジョイント 35を介して接続され、 かつ後部コラムカバー 32の前方に連なる前部コラムカバー 36に回転自在に支持さ れた第 3ステアリングシャフト 37の後端は、第 2ステアリングシャフト 34の前端にュ- バーサルジョイント 38を介して接続される。
[0030] 第 3ステアリングシャフト 37の前端部には、ドライバーがステアリングノヽンドル 23に 入力した操舵角 δを検出する操舵角センサ Saが設けられ、第 3ステアリングシャフト 3 7の中間部には、ドライバーがステアリングノヽンドル 23に入力した操舵トルク Tを検出 する操舵トルクセンサ Sbが設けられる。また第 3ステアリングシャフト 37の中間部には 操舵反力発生手段 39が設けられる。操舵反力発生手段 39は電気モータあるいは油 圧によりステアリングハンドル 23に擬似的な操舵反力を付与するもので、その出力軸 に設けた駆動ギヤ 40が第 3ステアリングシャフト 37に設けた従動ギヤ 41に嚙合する ことで操舵反力の方向および大きさを任意に制御可能である。
[0031] 第 1ステアリングァクチユエータ 14の作動は第 1ステアリングァクチユエータ用電子 制御ユニット Uaにより制御され、第 2ステアリングァクチユエータ 17の作動は第 2ステ アリングァクチユエータ用電子制御ユニット Ubにより制御され、操舵反力発生手段 3 9の作動は操舵反力発生手段用電子制御ユニット Ucにより制御される。
[0032] 第 1、第 2ステアリングァクチユエータ用電子制御ユニット Ua, Ubには操舵角セン サ Saで検出した操舵角 δと、車速センサ Scで検出した車速 Vと、ラック位置センサ S dで検出したラック位置 Pとが入力され、操舵反力発生手段用電子制御ユニット Ucに は、操! "它角センサ Saで検出した操舟它角 δと、操! "它トルクセンサ Sbで検出した操舟它ト ルク Tと、車速センサ Scで検出した車速 Vとが入力される。
[0033] 次に、上記構成を備えた第 1実施例の作用を説明する。
[0034] 第 1ステアリングァクチユエータ 14は通常時に使用され、第 2ステアリングァクチユエ ータ 17は、第 1ステアリングァクチユエータ 14の故障時のバックアップに使用される。 第 1ステアリングァクチユエータ 14が正常に機能する通常時に、ドライバーがステアリ ングハンドル 23を操作すると、第 1ステアリングシャフト 28の回転がユニバーサルジョ イント 35、第 2ステアリングシャフト 34およびユニバーサルジョイント 38を介して第 3ス テアリングシャフト 37に伝達され、第 3ステアリングシャフト 37に接続された操舵角セ ンサ Saおよび操舵トルクセンサ Sbによって操舵角 δおよび操舵トルク Τが検出される
[0035] 操! "它角センサ Saで検出した操舟它角 δと、車速センサ Scで検出した車速 Vと、ラック 位置センサ Sdで検出したラック位置 Pとが第 1ステアリングァクチユエータ用電子制御 ユニット Uaに入力される。第 1ステアリングァクチユエータ用電子制御ユニット Uaは、 例えば、ステアリングノヽンドル 23の操舵角 δに比例した車輪 W, Wの転舵角 γが得 られるように第 1ステアリングァクチユエータ 14を駆動し、ステアリングギヤボックス 11 を介して車輪 W, Wを転舵する。
[0036] このとき、ラック位置センサ Sdで検出したラック位置 Ρ (つまり、車輪 W, Wの転舵角
γ )が目標位置に一致するようにフィードバック制御が行われる。また、例えば、車速 センサ Scで検出した車速 Vが大きいときには車輪 W, Wの目標転舵角を減少させ、 前記車速 Vが小さいときには車輪 W, Wの目標転舵角を増カロさせることで、高速時に 車両の直進安定性を高めるとともに、低速時に車両の取り回しを容易にすることがで きる。
[0037] ステア ·バイ 'ワイヤ式操舵装置ではステアリングハンドル 23に車輪 W, Wからの操 舵反力が作用しないため、操舵反力発生手段用電子制御ユニット Ucからの指令で 操舵反力発生手段 39を駆動し、ステアリングノヽンドル 23に操舵反力を付与する必要 がある。その際の目標操舵反力は、操舵角センサ Saで検出した操舵角 δおよび車 速センサ Scで検出した車速 Vをパラメータとしてマップ検索される。このマップは、操 舵角 δが大きくなるほど操舵反力が大きくなり、かつ車速 Vが大きくなるほど操舵反 力が大きくなるように設定される。そして操舵トルクセンサ Sbで検出した操舵トルク Τ が前記目標操舵反力に一致するように、操舵反力発生手段 39の駆動がフィードバッ ク制御される。このように、操舵反力発生手段 39でステアリングノヽンドル 23に擬似的 な操舵反力を付与することで、ドライバーの違和感を解消することができる。
[0038] また第 1ステアリングァクチユエータ 14の故障時には、第 2ステアリングァクチユエ一 タ用電子制御ユニット Ubが第 2ステアリングァクチユエータ 17を同様に制御すること で、車輪 W, Wの転舵を支障なく継続することができる。
[0039] さて、図 2に示すように、ドライバーがステアリングノヽンドル 23を操作すべく左手で左 グリップ 24Lを握り、右手で右グリップ 24Rを握ると、左右両腕の肘力も先の部分が上 体に対して略垂直になるため、ドライバ一は自然な姿勢でステアリングノヽンドル 23を 握ることができる。図 5 (A)に示す-ユートラル状態から、図 5 (B)に示すように、ステ ァリングノヽンドル 23を軸線 Lsまわりに左旋回方向に操作すると、左グリップ 24Lは軸 線 Lgまわりにカバー部材 31に向力つて反時計方向に回転し、また右グリップ 24Rは 軸線 Lgまわりにカバー部材 31に向力つて反時計方向に回転する。
[0040] このようにステアリングノヽンドル 23を軸線 Lsまわりに左旋回方向に操作すると、左右 のグリップ 24L, 24Rが軸線 Lgまわりに相互に連動して逆方向に回転するため、ドラ ィバーの左右の手首は自然に捻られて無理な角度にならず、ドライバーのステアリン グ操作が容易になる。そして図 5 (C)に示すように、ステアリングノヽンドル 23の軸線 Ls まわりに限界回転角は 90° に抑えられる。また連動機構 30を左右のベベルギヤ 27 L, 27Rおよびアイドルべベルギヤ 29で構成したので、簡単な構造で左右のグリップ 24L, 24Rを相互に連動して逆方向に回転させることができる。
[0041] またステアリングハンドル 23により直接回転する第 1ステアリングシャフト 28の軸線 L sが前上がりになっているため、ステアリングノヽンドル 23はドライバーの上体と略平行 な面内で回転することになり、ステアリングノヽンドル 23が回転してもドライバーの上体 とグリップ 24L, 24Rとの距離が一定に保たれる。これにより、ステアリングハンドル 23 の回転に伴ってドライバーが腕を伸縮する必要がなくなり、上体の姿勢を一定に保つ たままステアリングハンドル 23を容易に操作することができる。
[0042] ここまでステアリングノヽンドル 23を左旋回方向に操作する場合にっ 、て説明したが 、ステアリングノヽンドル 23を右旋回方向に操作する場合の作用も同じである。
実施例 2
[0043] 図 6—図 11は本発明の第 2実施例を示すものである。
[0044] 尚、第 2実施例において、第 1実施例の部材に対応する部材に第 1実施例と同じ符 号を付すことで、重複する説明を省略する。 [0045] 図 6—図 9に示すように、ステアリングノヽンドル 23は、ドライバーが左手で握る左ダリ ップ 24Lと右手で握る右グリップ 24Rとを備えており、左右のグリップ 24L, 24Rはドラ ィバーに向カゝつて V字状に傾斜した左右の自転軸 AL, AR上に配置された左右の 回転軸 25, 25の後端に板状のアーム 46, 46を介して固定され、各々の回転軸 25, 25はボールベアリング 47, 47で円形のハウジング 48に自転自在に支持される。左 右の回転軸 25, 25の対向する端部には左右のベベルギヤ 49L, 49Rがそれぞれ固 定されており、左右のベベルギヤ 49L, 49Rは共通の固定べベルギヤ 49Cに嚙合す る。
[0046] ハウジング 48に一体に固定された第 1ステアリングシャフト 50は、前部コラムカバー 51の後端にボルト 52…で固定された後部コラムカバー 53に一対のボールべアリン グ 54, 54を介して公転自在に支持される。後部コラムカバー 53の下面に固定したス テー 55の後端に、前記固定べベルギヤ 49Cと一体の支軸 56が固定される。従って 、固定べベルギヤ 49Cは後部コラムカバー 53に回転不能に支持される。そして左右 のグリップ 24L, 24Rの自転軸 AL, ARは、第 1ステアリングシャフト 50上にある公転 軸 Aに対して鋭角（実施例では 35° )で交差している。つまり公転軸 Aを挟んで左右 の自転軸 AL, ARは相互に 70° の角度で交差している。
[0047] 第 1ステアリングシャフト 50の前端にボルト 57· ··で結合された第 2ステアリングシャフ ト 58が、前部コラムカバー 51にボールベアリング 42を介して回転自在に支持される 。第 2ステアリングシャフト 58の前端部には、ドライバーがステアリングノヽンドル 23に 入力した操舵角 δを検出する操舵角センサ Saが設けられ、第 2ステアリングシャフト 5 8の中間部には、ドライバーがステアリングノヽンドル 23に入力した操舵トルク Tを検出 する操舵トルクセンサ Sbが設けられる。また第 2ステアリングシャフト 58の中間部には 操舵反力発生手段 39が設けられる。操舵反力発生手段 39は電気モータあるいは油 圧によりステアリングハンドル 23に擬似的な操舵反力を付与するもので、その出力軸 に設けた駆動ギヤ 40が第 2ステアリングシャフト 58に設けた従動ギヤ 41に嚙合する ことで操舵反力の方向および大きさを任意に制御可能である。
[0048] 次に、上記構成を備えた第 2実施例の作用を説明する。
[0049] 図 11 (A)に示す-ユートラル状態から、図 11 (B)に示すように、ステアリングハンド ル 23を公転軸 Aまわりに左旋回方向に操作すると、左グリップ 24Lは自転軸 ALまわ りに反時計方向に自転し、また右グリップ 24Rも自転軸 ARまわりに反時計方向に自 転する。
[0050] このようにステアリングノヽンドル 23を公転軸 Aまわりに左旋回方向に公転させると、 左右のグリップ 24L, 24Rが自転軸 AL, ARまわりに相互に連動して同方向に自転 するため、ドライバーの左右の手首は自然に捻られて無理な角度にならず、ドライバ 一のステアリング操作が容易になる。そして図 11 (C)に示すように、ステアリングノヽン ドル 23の公転軸 Aまわりに限界回転角は 90° に抑えられる。また左右のグリップ 24 L, 24Rの連動機構を左右のベベルギヤ 49L, 49Rおよび固定べベルギヤ 49Cで構 成したので、簡単な構造で左右のグリップ 24L, 24Rを相互に連動して同方向に自 転させることができる。
[0051] また左右の自転軸 AL, ARがドライバー側に向カゝつて V字状に広がるように傾斜し ているため、左右のグリップ 24L, 24Rは中立位置から上方に移動するときにドライバ 一に近づく方向に移動し、図 10に示すように、左右のグリップ 24L, 24Rはドライバ 一の肘の位置 O, Oを中心とする球面 S, S上を移動することになる。これにより、ドラ ィバ一は肘の位置を固定したまま、腕の肘力 先の部分および手だけを動かしてス テアリングノヽンドル 23を操作することが可能になり、ステアリング操作が一層容易にな る。
[0052] ここまでステアリングノヽンドル 23を左旋回方向に操作する場合について説明したが 、ステアリングノヽンドル 23を右旋回方向に操作する場合の作用も同じである。
[0053] 以上、本発明の実施例を説明した力 本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々 の設計変更を行うことが可能である。
[0054] 例えば、本発明はステア 'バイ'ワイヤ式操舵装置に限らず、ステアリングノヽンドルお よびステアリングギヤボックスをシャフトで接続したシャフト式の操舵装置や、ステアリ ングハンドルおよびステアリングギヤボックスをケーブルで接続したケーブル式の操 舵装置に対しても適用することができる。
[0055] また第 1実施例では第 1ステアリングシャフト 28が 30° の角度で前上がりに配置さ れているが、その角度は 30° に限定されるものではない。 [0056] また第 2実施例では左右のグリップ 24L, 24Rの自転軸 AL, ARは相互に 70° を なしているが、その角度は 70° に限定されるものではない。
[0057] また本発明のステアリングノヽンドルあるいは操舵装置は、車両用に限定されず、船 舶ゃ航空機を含む全ての運行体に対して適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] シート（33)に着座した乗員が両手で握ったステアリングノヽンドル（23)をステアリン グシャフト（28)の軸線 (Ls)まわりに回転させることで操舵を行うステアリングノヽンドル において、
ステアリングシャフト（28)の軸線 (Ls)を前方側が高くなるように傾斜させたことを特 徴とするステアリングノヽンドル。
[2] シート（33)に着座した乗員が両手で握ったステアリングノヽンドル（23)をステアリン グシャフト（28)の軸線 (Ls)まわりに回転させることで操舵を行うステアリングノヽンドル において、
ステアリングノヽンドル (23)は左手で握る左グリップ（24L)と右手で握る右グリップ（2 4R)とを備え、左グリップ（24L)および右グリップ（24R)は前記ステアリングシャフト（ 28)の軸線 (Ls)に直交する軸線 (Lg)まわりに回転可能であることを特徴とするステ ァリングハンドル。
[3] 左グリップ（24L)および右グリップ（24R)を、相互に逆方向に回転可能なように連 動機構（30)で連結したことを特徴とする、請求項 2に記載のステアリングノ、ンドル。
[4] 連動機構（30)を、左グリップ（24L)に固定した左べベルギヤ（27L)と、右グリップ（ 24R)に固定した右べベルギヤ（27R)と、左べベルギヤ（27L)および右べベルギヤ (27R)に同時に嚙合するアイドルべベルギヤ（29)とで構成したことを特徴とする、請 求項 3に記載のステアリングノヽンドル。
[5] 乗員が左右の手で握って操作する左右の操作部材（24L, 24R)と、
操舵用のァクチユエータ（14, 17)と、
前記操作部材（24L, 24R)の操作に応じて前記ァクチユエータ（14, 17)の作動を 制御する制御手段 (Ua, Ub)と、
を備えた操舵装置において、
乗員の操作による前記操作部材（24L, 24R)の移動軌跡は、乗員の肘の位置 (O )を中心とする球面 (S)上に在ることを特徴とする操舵装置。
[6] 乗員が左右の手で握って操作する左右の操作部材（24L, 24R)と、
操舵用のァクチユエータ（14, 17)と、 前記操作部材（24L, 24R)の操作に応じて前記ァクチユエータ（14, 17)の作動を 制御する制御手段 (Ua, Ub)と、
を備えた操舵装置において、
操作部材（24L, 24R)は、中立位置力 上方に移動するときに乗員に近づく方向 に移動することを特徴とする操舵装置。
乗員が左右の手で握って操作する左右の操作部材（24L, 24R)と、
操舵用のァクチユエータ（14, 17)と、
前記操作部材（24L, 24R)の操作に応じて前記ァクチユエータ（14, 17)の作動を 制御する制御手段 (Ua, Ub)と、
を備えた操舵装置において、
左右の操作部材（24L, 24R)は公転軸 (A)まわりに公転しながら左右の自転軸 (A L, AR)まわりに自転可能であり、前記左右の自転軸 (AL, AR)は乗員に向力つて V 字状に開くように傾斜して 、ることを特徴とする操舵装置。
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