WO2010089945A1 - 車両用ステアリング装置 - Google Patents

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switches
wheel
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多田　賀信
善行 松本
田村　憲史
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本田技研工業株式会社
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/04—Hand wheels
    • B62D1/046—Adaptations on rotatable parts of the steering wheel for accommodation of switches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup

Definitions

  • the present invention relates to a steering wheel that is operated by a driver to steer a wheel, an operation member that is provided on the steering wheel and outputs an electric signal by the operation of the driver, and an electric signal that is output from the operation member.
  • the present invention relates to a vehicle steering apparatus including a steering actuator that steers the wheel accordingly.
  • a steering wheel for a vehicle rotates more than one turn in both the left and right directions with respect to the neutral position. Therefore, in order to steer the wheel to the limit position, the driver turns the steering wheel in the process of rotating the steering wheel. It is necessary to change it, which is a factor that reduces operability.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-228707 discloses a method of driving a steering actuator based on an electrical signal to steer a wheel.
  • a part of the steering wheel is configured with a grip that can be twisted with respect to the other part, and by twisting the grip while rotating the steering wheel, a yaw moment is generated due to the difference in braking force between the left and right wheels.
  • Patent Document 2 discloses that the yaw moment assists or suppresses turning of the vehicle due to wheel steering.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to make it possible to increase or decrease the turning angle according to the driver's intention without changing the steering wheel.
  • a steering wheel operated by a driver to steer a wheel an operation member provided on the steering wheel and outputting an electric signal by the operation of the driver
  • a steering actuator for a vehicle including a steering actuator that steers the wheel according to an electric signal output from the operation member, wherein the operation member is formed in a recess formed on a surface of a rim portion of the steering wheel.
  • a vehicle steering apparatus having a first feature of being housed so as not to protrude from the surface is proposed.
  • the vehicle steering apparatus in addition to the first feature, is characterized in that the steering actuator operates in accordance with an electric signal output by an operation of the steering wheel. Proposed.
  • a vehicle steering device in which the operation member is operated by a driver's finger.
  • switches 20L and 20R of the embodiment correspond to the operation member of the present invention.
  • the steering wheel is provided with an operation member that outputs an electric signal by a driver's operation, and the steering actuator is operated in accordance with the electric signal output by the operation member to steer the wheel. Therefore, the steering angle can be arbitrarily increased or decreased by operating the operation member as it is without changing the steering wheel from the state where the steering wheel is steered by operating the steering wheel. Moreover, since the operating member is housed in a recess formed on the surface of the rim portion of the steering wheel so as not to protrude from the surface, the operating member is erroneously operated against the driver's intention during operation of the steering wheel. Can be surely prevented.
  • the common steering actuator can be operated by both the steering wheel and the operation member. As a result, the number of parts can be reduced and steer-by-wire can be realized.
  • the operation member since the operation member is operated by the driver's finger, the operability of the operation member is further improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a steer-by-wire apparatus.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line 2-2 of FIG.
  • FIG. 3 is a front view of the steering wheel.
  • FIG. 4 is a front view of the steering wheel.
  • FIG. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention.
  • the steer-by-wire device includes a steering wheel 12 that is rotated around a steering shaft 11 by a driver, and the rotation angle (steering angle) of the steering shaft 11 is a steering angle sensor 13. Is detected.
  • the rotation angle of the steering wheel 12 is set to a range in which the driver can operate without changing the steering wheel 12, for example, 120 degrees in the left-right direction from the neutral position.
  • the rack and pinion type steering gear box 14 includes a rack bar 16 in which a rack 15 is formed, and a pinion 18 that is rotated by a steering actuator 17 formed of an electric motor meshes with the rack 15. Both ends of the rack bar 16 are connected to the left and right wheels W, W via tie rods 19, 19.
  • FIGS. 1 and 2 recesses 12b and 12b that open toward the driver are formed at two left and right sides of the annular rim 12a of the steering wheel 12 that the driver holds with both hands.
  • Push button type switches 20L and 20R are accommodated in the left and right recesses 12b and 12b.
  • the switches 20L and 20R are arranged at positions that can be easily operated by the thumb when the driver grasps the steering wheel 12.
  • the tops of the switches 20L and 20R are provided so as not to protrude beyond the surface of the rim portion 12a of the steering wheel 12 from the openings of the recesses 12b and 12b, that is, to completely fit in the recesses 12b and 12b.
  • the right switch 20R is biased by the return spring 21 in a direction protruding from the recess 12b, and the movable contact 22 provided on the switch 20R side and the fixed contact 23 provided on the rim portion 12a side of the steering wheel 12 abut. Opposite possible. Therefore, when the driver pushes the switch 20R against the elastic force of the return spring 21 with the thumb, the movable contact 22 contacts the fixed contact 23 and the switch 20R is closed.
  • the structure of the left switch 20L is the same as the structure of the right switch 20R.
  • the electronic control unit U to which a signal output from the steering angle sensor 13 that detects the steering angle of the steering wheel 12 and a signal output from the left and right switches 20L and 20R is input is the steering actuator 17. Control the operation of When the steering actuator 17 is operated, the rack bar 16 moves left and right via the pinion 18 and the rack 15, and the left and right wheels W and W are steered via the tie rods 19 and 19.
  • the steering actuator 17 When the driver operates the steering wheel 12 to the left and right from the neutral position, the steering actuator 17 is operated according to the steering angle detected by the steering angle sensor 13, and the turning angle corresponding to the steering angle is set to the left and right wheels W, W. To generate.
  • the steering wheel 12 is rotated to the limit position in the left direction, for example, when the driver presses the left switch 20L, the steering actuator 17 is activated and the left and right wheels W and W are further steered in the left direction. .
  • the amount of increase in the turning angle of the wheels W, W is proportional to the time that the driver is pressing the switch 20L.
  • the switch 20L is released, the turning angle returns to the state before the switch 20L is pressed.
  • the driver can increase the turning angle of the wheels W and W simply by pressing the switches 20L and 20R without changing the steering wheel 12, thereby reducing the driver's steering operation burden.
  • the driver can push the switches 20L and 20R with his / her finger while holding the steering wheel 12, the operability is further improved.
  • the switches 20L and 20R are housed in the recesses 12b and 12b of the steering wheel 12 and do not protrude from the surface of the steering wheel 12, it is possible to prevent the switches 20L and 20R from being erroneously operated against the driver's intention. can do.
  • the switches 20L and 20R are not limited to the case where the steering wheel 12 is at the rotation limit position, and can be operated at any rotation position. Therefore, the switches 20L and 20R are also effective when performing minute turning during straight traveling.
  • the switches 20L and 20R of the second embodiment can be swung in both directions with respect to the neutral position.
  • the switch 20L, 20R is held at that position, and returned to the neutral position by the driver's operation.
  • the left switch 20L includes a right part 20a and a left part 20b.
  • the steering actuator 17 is activated to turn the wheels W and W to the right.
  • the left side portion 20b is pushed and the switch 20L is swung in the reverse direction, the steering actuator 17 is actuated to increase the turning angle of the wheels W, W to the left side.
  • the turning angle continues to change while the switch 20L is in the swing position.
  • the switch 20L is returned to the neutral position, the turning angle returns toward the original position.
  • the switches 20L and 20R of the present embodiment are also arranged so as not to protrude outside from the recesses 12b and 12b of the rim portion 12a of the steering wheel 12, and achieve the same function and effect as the first embodiment. Can do.
  • the switches 20L and 20R of the third embodiment can swing in both directions with respect to the neutral position, and after swinging by the driver's operation, automatically return to the neutral position when the driver removes the force. .
  • the switch 20L on the left side has an operation unit 20c in the center.
  • the steering actuator 17 is operated only during the swinging, so that the wheels W, W
  • the steering actuator 17 is activated to increase the steering angle to the left side of the wheels W, W.
  • the finger is released from the switch 20L, the position automatically returns to the neutral position, and the turning angles of the wheels W and W also return to the state before the operation.
  • the switches 20L and 20R of the present embodiment are also arranged so as not to protrude outside from the recesses 12b and 12b of the rim portion 12a of the steering wheel 12, and achieve the same function and effect as the first embodiment. Can do.
  • the present invention can also be applied to a normal steering device in which the steering wheel 12 and the steering gear box 14 are mechanically connected.
  • the turning angle by the steering actuator 17 that is activated by the operation of the switches 20L and 20R is added to the turning angle by the operation of the steering wheel 12.
  • switches 20L and 20R may be provided on the front side of the steering wheel 12 (the side opposite to the driver) and operated with the index finger or the middle finger.

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Abstract

　車両用ステアリング装置において、ステアリングホイール（１２）に運転者の指の操作により電気信号を出力するスイッチ（２０Ｌ，２０Ｒ）を設け、スイッチ（２０Ｌ，２０Ｒ）が出力する電気信号に応じてステアリングアクチュエータ（１７）を作動させて車輪（Ｗ）を転舵するので、ステアリングホイール（１２）を操作して車輪Ｗを転舵した状態から該ステアリングホイール（１２）を持ち替えることなく、そのままスイッチ（２０Ｌ，２０Ｒ）を操作するだけで運転者の意思に副って車輪（Ｗ）の転舵角を任意に増減することができる。しかもスイッチ（２０Ｌ，２０Ｒ）は、ステアリングホイール（１２）のリム部（１２ａ）の表面に形成された凹部（１２ｂ）に、その表面から突出しないように収納されるので、ステアリングホイール（１２）の操作中に運転者の意思に反してスイッチ（２０Ｌ，２０Ｒ）が誤操作されるのを確実に防止することができる。

Description

車両用ステアリング装置
　本発明は、車輪を転舵すべく運転者により操作されるステアリングホイールと、前記ステアリングホイールに設けられて運転者の操作により電気信号を出力する操作部材と、前記操作部材が出力する電気信号に応じて前記車輪を転舵するステアリングアクチュエータとを備える車両用ステアリング装置に関する。
　一般的に車両用のステアリングホイールは、ニュートラル位置を基準として左右両方向にそれぞれ１回転以上回転するため、車輪を限界位置まで転舵するには、ステアリングホイールを回転させる過程で運転者がステアリングホイールを持ち替える必要があり、これが操作性を低下させる要因となっている。
　そこで、ステアリングホイールをステアリングシャフトまわりに回転自在に支持するとともに、ステアリングホイールを上下軸まわりに前後揺動自在に支持し、ステアリングホイールを持ち替えることなく、ステアリングホイールの回転および揺動に応じて出力される電気信号に基づいてステアリングアクチュエータを駆動して車輪を転舵するものが、下記特許文献１により公知である。
　またステアリングホイールの一部を他の部分に対して捻り操作が可能なグリップで構成し、ステアリングホイールを回転させながら前記グリップを捩じることで、左右の車輪の制動力差によるヨーモーメントを発生させ、このヨーモーメントで車輪の転舵による車両の旋回を補助あるいは抑制するものが、下記特許文献２により公知である。
日本特開２０００－５２９９７号公報 日本特開２００８－１１４８３１号公報
　ところで上記特許文献１に記載されたものは、ステアリングホイールを操作するときの運転者の上体の傾き、旋回による横加速度、路面の凹凸による車体の揺れ等に起因して、運転者の意思に反してステアリングホイールの回転操作と揺動操作とが混合してしまい、運転者が予期せぬ転舵が行われる可能性があった。
　また上記特許文献２に記載されたものは、運転者がステアリングホイールを回転させる腕の動きにより、運転者の意思に反してグリップが捩じられてしまい、左右の車輪の制動力が変化して運転者が予期せぬヨーモーメントが発生する可能性があった。
　本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ステアリングホイールを持ち替えることなく、運転者の意思に副った転舵角の増減を行えるようにすることを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、車輪を転舵すべく運転者により操作されるステアリングホイールと、前記ステアリングホイールに設けられて運転者の操作により電気信号を出力する操作部材と、前記操作部材が出力する電気信号に応じて前記車輪を転舵するステアリングアクチュエータとを備える車両用ステアリング装置であって、前記操作部材は、前記ステアリングホイールのリム部の表面に形成された凹部に、前記表面から突出しないように収納されることを第１の特徴とする車両用ステアリング装置が提案される。
　また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記ステアリングアクチュエータは、前記ステアリングホイールの操作により出力される電気信号に応じて作動することを第２の特徴とする車両用ステアリング装置が提案される。
　また本発明によれば、前記第１または第２の特徴に加えて、前記操作部材は運転者の指により操作されることを第３の特徴とする車両用ステアリング装置が提案される。
　尚、実施の形態のスイッチ２０Ｌ，２０Ｒは本発明の操作部材に対応する。
　本発明の第１の特徴によれば、ステアリングホイールに運転者の操作により電気信号を出力する操作部材を設け、操作部材が出力する電気信号に応じてステアリングアクチュエータを作動させて車輪を転舵するので、ステアリングホイールを操作して車輪を転舵した状態から該ステアリングホイールを持ち替えることなく、そのまま操作部材を操作するだけで転舵角を任意に増減することができる。しかも操作部材は、ステアリングホイールのリム部の表面に形成された凹部に、その表面から突出しないように収納されるので、ステアリングホイールの操作中に運転者の意思に反して操作部材が誤操作されるのを確実に防止することができる。
　また本発明の第２の特徴によれば、ステアリングアクチュエータがステアリングホイールの操作に応じて出力される電気信号に応じて作動するので、共通のステアリングアクチュエータをステアリングホイールおよび操作部材の両方で作動可能にして部品点数を削減するとともに、ステア・バイ・ワイヤを実現することができる。
　また本発明の第３の特徴によれば、操作部材は運転者の指により操作されるので、操作部材の操作性が一段と向上する。
図１はステア・バイ・ワイヤ装置の全体構成を示す図である。（第１の実施の形態） 図２は図１の２－２線拡大断面図である。（第１の実施の形態） 図３はステアリングホイールの正面図である。（第２の実施の形態） 図４はステアリングホイールの正面図である。（第３の実施の形態）
１２　　　　ステアリングホイール
１２ａ　　　リム部
１２ｂ　　　凹部
１７　　　　ステアリングアクチュエータ
２０Ｌ　　　スイッチ（操作部材）
２０Ｒ　　　スイッチ（操作部材）
Ｗ　　　　　車輪
　以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
第１の実施の形態
　図１および図２は本発明の第１の実施の形態を示すものである。
　図１に示すように、ステア・バイ・ワイヤ装置は、運転者によりステアリングシャフト１１まわりに回転操作されるステアリングホイール１２を備えており、ステアリングシャフト１１の回転角（操舵角）は操舵角センサ１３により検出される。ステアリングホイール１２の回転角は、運転者がステアリングホイール１２を持ち替えずに操作できる範囲、例えばニュートラル位置から左右方向に各１２０°に設定される。
　ラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックス１４は、ラック１５が形成されたラックバー１６を備えており、電動モータよりなるステアリングアクチュエータ１７により回転するピニオン１８が前記ラック１５に噛合する。ラックバー１６の両端はタイロッド１９，１９を介して左右の車輪Ｗ，Ｗに接続される。
　図１および図２から明らかなように、運転者が両手で握るステアリングホイール１２の環状のリム部１２ａの左右２カ所に、運転者側に向かって開口する凹部１２ｂ，１２ｂが形成される。左右の凹部１２ｂ，１２ｂの内部に、押しボタン式のスイッチ２０Ｌ，２０Ｒが収納される。スイッチ２０Ｌ，２０Ｒは、運転者がステアリングホイール１２を握ったときに、親指によって容易に操作できる位置に配置される。スイッチ２０Ｌ，２０Ｒの頂部は、凹部１２ｂ，１２ｂの開口からステアリングホイール１２のリム部１２ａの表面を超えて突出しないように、即ち凹部１２ｂ，１２ｂ内に完全に収まるように設けられる。
　右側のスイッチ２０Ｒはリターンスプリング２１で凹部１２ｂから突出する方向に付勢されており、スイッチ２０Ｒ側に設けた可動接点２２とステアリングホイール１２のリム部１２ａ側に設けた固定接点２３とが当接可能に対向する。従って、運転者が親指でリターンスプリング２１の弾発力に抗してスイッチ２０Ｒを押すと、固定接点２３に可動接点２２が当接してスイッチ２０Ｒが閉成する。左側のスイッチ２０Ｌの構造は、右側のスイッチ２０Ｒの構造と同じである。
　図１に示すように、ステアリングホイール１２の操舵角を検出する操舵角センサ１３が出力する信号と、左右のスイッチ２０Ｌ，２０Ｒが出力する信号とが入力される電子制御ユニットＵは、ステアリングアクチュエータ１７の作動を制御する。ステアリングアクチュエータ１７が作動すると、ピニオン１８およびラック１５を介してラックバー１６が左右に移動し、タイロッド１９，１９を介して左右の車輪Ｗ，Ｗが転舵される。
　運転者がステアリングホイール１２をニュートラル位置から左右に操作すると、操舵角センサ１３が検出した操舵角に応じてステアリングアクチュエータ１７が作動し、前記操舵角に応じた転舵角を左右の車輪Ｗ，Ｗに発生させる。ステアリングホイール１２が例えば左方向の限界位置まで回転した状態にあるとき、運転者が左側のスイッチ２０Ｌを押すとステアリングアクチュエータ１７が作動して左右の車輪Ｗ，Ｗが更に左方向に転舵される。車輪Ｗ，Ｗの転舵角の増加量は運転者がスイッチ２０Ｌを押している時間に比例し、スイッチ２０Ｌを放すと、転舵角はスイッチ２０Ｌを押す前の状態に復帰する。
　以上、左側のスイッチ２０Ｌの操作したときの作用を説明したが、右側のスイッチ２０Ｒを操作したときの作用は、左右が逆転するだけで実質的に同じである。
　以上のように、運転者はステアリングホイール１２を持ち替えることなく、スイッチ２０Ｌ，２０Ｒを押すだけで車輪Ｗ，Ｗの転舵角を増加させることができるので、運転者の操舵の操作負担が軽減される。しかも運転者はステアリングホイール１２を握ったまま、指でスイッチ２０Ｌ，２０Ｒを押すことができるので、その操作性が一段と向上する。更に、スイッチ２０Ｌ，２０Ｒはステアリングホイール１２の凹部１２ｂ，１２ｂに収納されて該ステアリングホイール１２の表面から突出しないため、運転者の意思に反してスイッチ２０Ｌ，２０Ｒが誤操作されるのを未然に防止することができる。
　尚、スイッチ２０Ｌ，２０Ｒは、ステアリングホイール１２が回転限界位置にある場合に限らず、任意の回転位置においても作動可能であり、よって直進走行時に微小転舵を行う場合にも有効である。
第２の実施の形態
　次に、図３に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
　第２の実施の形態のスイッチ２０Ｌ，２０Ｒは中立位置を基準として両方向に揺動可能であり、運転者の操作により揺動するとその位置に保持され、運転者の操作により中立位置に復帰する。
　例えば左側のスイッチ２０Ｌは、右側部分２０ａおよび左側部分２０ｂを備えており、右側部分２０ａを押してスイッチ２０Ｌを揺動させると、ステアリングアクチュエータ１７が作動して車輪Ｗ，Ｗの右側への転舵角が増加し、左側部分２０ｂを押してスイッチ２０Ｌを逆方向に揺動させると、ステアリングアクチュエータ１７が作動して車輪Ｗ，Ｗの左側への転舵角が増加する。そしてスイッチ２０Ｌが揺動位置にある間は転舵角が変化し続け、スイッチ２０Ｌを中立位置に復帰させると転舵角は原位置に向けて復帰する。
　本実施の形態のスイッチ２０Ｌ，２０Ｒも、ステアリングホイール１２のリム部１２ａの凹部１２ｂ，１２ｂから外部に突出しないように配置されており、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
第３の実施の形態
　次に、図４に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。
　第３の実施の形態のスイッチ２０Ｌ，２０Ｒは中立位置を基準として両方向に揺動可能であり、運転者の操作により揺動した後、運転者が力を抜くと自動的に中立位置に復帰する。
　例えば左側のスイッチ２０Ｌは、中央に操作部２０ｃを備えており、操作部２０ｃを押してスイッチ２０Ｌを右側に揺動させると、揺動している間だけステアリングアクチュエータ１７が作動して車輪Ｗ，Ｗの右側への転舵角が増加し、操作部２０ｃを押してスイッチ２０Ｌを左側に揺動させると、ステアリングアクチュエータ１７が作動して車輪Ｗ，Ｗの左側への転舵角が増加する。そしてスイッチ２０Ｌから指を放すと自動的に中立位置に復帰し、車輪Ｗ，Ｗの転舵角も操作前の状態に復帰する。
　本実施の形態のスイッチ２０Ｌ，２０Ｒも、ステアリングホイール１２のリム部１２ａの凹部１２ｂ，１２ｂから外部に突出しないように配置されており、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、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。
　例えば、実施の形態ではステア・バイ・ワイヤ装置を説明したが、本発明はステアリングホイール１２とステアリングギヤボックス１４とを機械的に連結した通常のステアリング装置にも適用することができる。この場合、ステアリングホイール１２の操作による転舵角に対して、スイッチ２０Ｌ，２０Ｒの操作で作動するステアリングアクチュエータ１７による転舵角が加算される。
　またスイッチ２０Ｌ，２０Ｒをステアリングホイール１２の前面側（運転者と反対側）に設け、それらを人指し指や中指で操作するようにしても良い。

Claims (3)

  1. 　車輪（Ｗ）を転舵すべく運転者により操作されるステアリングホイール（１２）と、前記ステアリングホイール（１２）に設けられて運転者の操作により電気信号を出力する操作部材（２０Ｌ，２０Ｒ）と、前記操作部材（２０Ｌ，２０Ｒ）が出力する電気信号に応じて前記車輪（Ｗ）を転舵するステアリングアクチュエータ（１７）とを備える車両用ステアリング装置であって、
    　前記操作部材（２０Ｌ，２０Ｒ）は、前記ステアリングホイール（１２）のリム部（１２ａ）の表面に形成された凹部（１２ｂ）に、前記表面から突出しないように収納されることを特徴とする車両用ステアリング装置。
  2. 　前記ステアリングアクチュエータ（１７）は、前記ステアリングホイール（１２）の操作により出力される電気信号に応じて作動することを特徴とする、請求項１に記載の車両用ステアリング装置。
  3. 　前記操作部材（２０Ｌ，２０Ｒ）は運転者の指により操作されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両用ステアリング装置。
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