(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングホイールの操舵角を計測する操舵角計測装置であって、
前記ステアリングホイール側に取り付けられかつ前記ステアリングホイールとともに回転する反射面を有する反射板と、
車体側に固定されかつ前記反射板の前記反射面にレーザー光を照射してその反射光を受信することで前記反射面との距離に基づいた信号を出力するレーザー変位計とを含み、
前記反射面は、前記ステアリングホイールの操舵角に基づいて前記レーザー変位計との距離が変化し、
前記ステアリングホイールは、ドライバーによって把持される円環状の把持部と、前記ステアリングホイールの中央部分をなしかつステアリングシャフトに固定される中央部と、前記把持部と中央部とを接続するスポーク部とを含み、
前記反射板は、前記ステアリンホイールの中立状態において、前記中央部及び／又はスポーク部の上面に固着されることを特徴とする操舵角計測装置。
【請求項２】
前記反射面は、前記ステアリングホイールの中立状態から一方側への操舵角の増大に基づいて前記レーザー変位計との距離を漸増させ、かつ、中立状態から他方側への操舵角の増大に基づいて前記レーザー変位計との距離を漸減させる傾斜面を含む請求項１記載の操舵角計測装置。
【請求項３】
前記操舵角計測装置は、操舵角の方向に基づいた信号を出力する傾斜センサーを含み、
前記レーザ変位計は、第１の変位計と第２の変位計とを含み、これらの各変位計は、前記反射板のステアリング円周方向の両外端部よりも内側かつステアリング円周方向に隔てて設けられ、
前記傾斜センサーの信号に基づいて前記第１又は第２の変位計のいずれか一方の信号が操舵角信号として選択される請求項１又は２記載の操舵角計測装置。
【請求項４】
前記反射板は、一定の厚さである請求項１乃至３のいずれかに記載の操舵角計測装置。
【請求項５】
前記反射板の上端部は、前記把持部に沿った円弧状をなすとともに、前記把持部の内方縁よりも内側に位置する請求項１乃至４のいずれかに記載の操舵角計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングホイールの操舵角を計測することができる操舵角計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操縦安定性能や旋回性能等をテストする実車走行試験では、操舵角センサを用いてステアリングホイールの操舵角の計測が適宜行われている。
【０００３】
操舵角センサとしては、例えば、図１０（ａ）に示されるように、ステアリングホイールの形状をしたステアリングホイールタイプａ１が知られている。このタイプａ１は、元々車両に装着されているステアリングホイールを取り外し、そこに新たに装着されて使用されるため、交換作業が必要である。また、ステアリングホイールの交換に伴い、ステアリングホイールとステアリングシャフトとを接続するステアリングボス等も交換しなければならないという問題があった。
【０００４】
このような問題点を解決するために、操舵角センサとして、図１０（ｂ）に示されるような、車両のステアリングホイールｈに取り付けるタイプａ２が知られている。このタイプａ２は、車両に元々装着されているステアリングホイールｈに固定されるリング状の固定板ｂと、ステアリングホイールｈの操舵角を検出する角度検出器（図示せず）と、該固定板ｂに接続されたセンサ用のステアリングホイールｃとから構成される。
【０００５】
上記タイプａ２の操舵角センサは、ステアリングホイールｈやステアリングボスを交換する必要がない。しかしながら、タイプａ２の操舵角センサは、構成が複雑である他、車両に装着されている本来のステアリングホイールｈを使用できず、センサ用のステアリングホイールで車両を操縦しなければならないという問題があった。センサ用のステアリングホイールｃは、本来のステアリングホイールｈに比べて外径や把持部分の径が異なるため、操縦フィーリングが悪化するという問題があった。
【０００６】
なお、操舵角計測センサに関連する技術文献としては、次のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−４３１３号公報
【特許文献２】特開平６−３２１５３号公報
【特許文献３】特開平７−１０１３５０号公報
【特許文献４】特開平１１−４３０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、ステアリングホイール側に反射板を設ける一方、車体側に前記反射板にレーザー光を照射してその反射光を受信するレーザー変位計を設けることを基本として、本来のステアリングホイールを有効に利用しつつ簡単な構成で操舵角を精度良く計測できる操舵角計測装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のうち請求項１記載の発明は、車両のステアリングホイールの操舵角を計測する操舵角計測装置であって、前記ステアリングホイール側に取り付けられかつ前記ステアリングホイールとともに回転する反射面を有する反射板と、車体側に固定されかつ前記反射板の前記反射面にレーザー光を照射してその反射光を受信することで前記反射面との距離に基づいた信号を出力するレーザー変位計とを含み、前記反射面は、前記ステアリングホイールの操舵角に基づいて前記レーザー変位計との距離が変化し、前記ステアリングホイールは、ドライバーによって把持される円環状の把持部と、前記ステアリングホイールの中央部分をなしかつステアリングシャフトに固定される中央部と、前記把持部と中央部とを接続するスポーク部とを含み、前記反射板は、前記ステアリンホイールの中立状態において、前記中央部及び／又はスポーク部の上面に固着されることを特徴とする。
【００１０】
また請求項２記載の発明は、前記反射面は、前記ステアリングホイールの中立状態から一方側への操舵角の増大に基づいて前記レーザー変位計との距離を漸増させ、かつ、中立状態から他方側への操舵角の増大に基づいて前記レーザー変位計との距離を漸減させる傾斜面を含む請求項１記載の操舵角計測装置である。 
【００１１】
また請求項３記載の発明は、前記操舵角計測装置は、操舵角の方向に基づいた信号を出力する傾斜センサーを含み、前記レーザ変位計ーは、第１の変位計と第２の変位計とを含み、これらの各変位計は、前記反射板のステアリング円周方向の両外端部よりも内側かつステアリング円周方向に隔てて設けられ、前記傾斜センサーの信号に基づいて前記第１又は第２の変位計のいずれか一方の信号が操舵角信号として選択される請求項１又は２記載の操舵角計測装置である。 
【００１２】
また請求項４記載の発明は、前記反射板は、一定の厚さである請求項１乃至３のいずれかに記載の操舵角計測装置である。
【００１３】
また請求項５記載の発明は、前記反射板の上端部は、前記把持部に沿った円弧状をなすとともに、前記把持部の内方縁よりも内側に位置する該請求項１乃至４のいずれかに記載の操舵角計測装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の操舵角計測装置は、ステアリングホイール側に取り付けられかつ前記ステアリングホイールとともに回転する反射面を有する反射板と、車体側に固定されかつ前記反射板の前記反射面にレーザー光を照射してその反射光を受信することで前記反射面との距離に基づいた信号を出力するレーザー変位計とを含む。そして、前記反射面は、前記ステアリングホイールの操舵角に基づいて前記レーザー変位計との距離が変化することを特徴としている。
【００１５】
このような操舵角計測装置では、車両に装着されている本来のステアリングホイールを交換することなく利用できる。また、レーザ変位計が出力する信号は、ステアリングホイールの回転によって変化するので、この信号の変化と操舵角との関係を予め記憶しておくことにより、簡単な構成でステアリングホイールの操舵角を精度良く計測できる。とりわけ、請求項４又は５の構成とした場合、本来のステアリングホイールの操縦の妨げをより確実に防止できる。
【００１６】
また請求項３に記載の発明のように、レーザー変位計を複数使用し、操舵角の傾斜方向に基づいた信号を出力する傾斜センサーと組み合わせることで、操舵角の測定レンジを拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の操舵角計測装置が設けられた車体前室の斜視図である。
【図２】（ａ）は、中立状態の操舵角計測装置を表す斜視図、（ｂ）は、ステアリングホイールを一方側に回転したときの操舵角計測装置を表す斜視図、（ｃ）は、ステアリングホイールを他方側に回転したときの操舵角計測装置を表す斜視図である。
【図３】レーザー変位計を説明する概要図である。
【図４】他の実施形態の反射板を示す平面図である。
【図５】図４に示される反射板の配置平面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の操舵角計測装置によるレーザー変位計が出力する信号と操舵角とを示すグラフ、（ｂ）は他の実施形態の操舵角計測装置によるレーザー変位計が出力する信号と操舵角とを示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態の操舵角計測装置が設けられた車体前室の斜視図である。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は、他の実施形態の操舵角計測装置による操舵角の計測を表す斜視図である。
【図９】他の実施形態の操舵角計測装置のブロック図である。
【図１０】（ａ）は、従来の操舵角計測装置、（ｂ）は、従来の他の操舵角計測装置を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本実施形態の操舵角計測装置１を設けた車両２の前室の斜視図が示される。本実施形態の操舵角計測装置１は、車両２に装着されたステアリングホイール３の操舵角を計測するもので、乗用車に取り付けられている。ただし、本発明は、トラックやバス等の車両にも好適に使用される。
【００１９】
図１及び図２（ａ）に示されるように、本実施形態の操舵角計測装置１は、ステアリングホイール３側に取り付けられかつ該ステアリングホイール３とともに回転する反射板４と、車体側に固定されかつ前記反射板４にレーザー光６を照射してその反射光６ａを受信しうるレーザー変位計７とを含んで構成される。
【００２０】
前記ステアリングホイール３は、図１に示されるように、ドライバーによって把持される円環状の把持部３ａと、前記ステアリングホイール３の中央部分をなしかつステアリングシャフト１１（図５に示す）に固定される中央部３ｂと、前記把持部３ａと中央部３ｂとを接続する本実施形態では複数本のスポーク部３ｃとから構成される。
【００２１】
前記反射板４は、本実施形態では略半円状の板材からなる。本実施形態では、反射板４の弦の部分をなす平らな面が、中立状態にあるステアリングホイール３の中央部３ｂの上面３ｂｃに、例えば、接着剤及び／又は粘着テープ等を用いて固着される。従って、反射板４は、ステアリングホイール３を操舵することにより、該ステアリングホイール３と一体となってステアリングシャフトの回りを回転する。
【００２２】
また、反射板４は、レーザー光６を反射する反射面５を具える。本実施形態では、反射面５が車両２の前方に向けて配されている。なお、反射面５は、レーザー光を反射しうるものであれば種々の材料、形状ないし表面特性で形成される。
【００２３】
前記レーザ変位計７は、図１に示されるように、ステアリングホイールを除いた車体側、即ち、前記反射板４とともに回転しない車体側の部材に固定される。本実施形態では、一つのレーザー変位計７が、ステアリングシャフト１１（図５に示す）を覆うコラムカバー１２の上面部１２ａに固着される。そして、レーザ変位計７のレーザー光は、前記反射板４の反射面５に向けて照射される。なお、レーザ変位計７は、例えば接着剤及び／又は両面粘着テープ等を用いて車体側に固定される。
【００２４】
また、図２に示されるように、レーザー変位計７は、本実施形態では、前記反射板４のステアリング軸方向の中心かつ半径方向の外側に設けられるのが望ましい。これにより、ステアリングホイールの中立状態を中央値として精度良く操舵角θを計測できる。
【００２５】
前記レーザ変位計７は、図３に示されるように、発光素子８と光位置検出素子９とを少なくとも含むユニットであり、測定対象物たる反射面５にレーザー光６を照射し、その反射光６ａを光位置検出素子９で受信する。そして、レーザ変位計７は、この光位置検出素子９で受光した位置に基づき、反射面５までの距離Ｌａに対応する例えば電圧の信号ｐを出力することができる。
【００２６】
本実施形態の操舵角計測装置１は、レーザ変位計７の出力した信号ｐを処理する制御装置１３をさらに含む。該制御装置１３は、例えばパーソナルコンピュータが好適である。該パーソナルコンピュータは、例えば前記電圧の信号ｐを所定の操舵角θの情報に変換しかつ記憶又はモニタ上に表示することができる。なお、パーソナルコンピュータには、携帯型ものものが特に好ましい。
【００２７】
本発明では、前記反射面５は、ステアリングホイール３の操舵角に基づいてレーザー変位計７との距離Ｌが変化するものとして構成されている。本実施形態の反射面５は、平面からなり、かつ、ステアリングシャフトに直交する平面に対して傾斜した傾斜面からなる。
【００２８】
図２の態様では、反射板４は、反射面５が傾斜面からなり、反射面と反対側の面がステアリングシャフトに直交する平面とほぼ平行をなしている。そして、反射板４の厚さｔは、その円弧面の周方向の一端４ａから他端４ｂに向かって漸増している。より好ましくは、前記厚さｔと操舵角θとが１次関数で変化している。
【００２９】
また、他の形態として、図４の態様では、反射板４は一定の厚さｔ１を有する。この場合、図５に示されるように、レーザー変位計７のレーザー光６の照射方向に対して５〜１５度の角度αで傾けて配置される。
【００３０】
以上のいずれの態様においても、前記反射面５とレーザー変位計７との距離Ｌは、ステアリングホイールの操舵角θに基づいて変化する。即ち、上述の反射面５は、図２（ａ）乃至（ｃ）に示されるように、前記ステアリングホイール３の中立状態から前記他端４ｂ側への操舵角θの増大に基づいて前記レーザー変位計７との距離Ｌが漸増し、かつ、中立状態から一端４ａ側への操舵角θの増大に基づいて前記レーザー変位計７との距離Ｌが漸減する。
【００３１】
以上のように構成された、本実施形態の操舵角計測装置１の作用について述べる。ドライバーにより車両に本来装着されているステアリングホイール３が操舵されると、これとともに反射板４も回転する。反射板４は、上述の傾斜面とされているため、ステアリングホイール３の操舵角に基づいて、前記レーザー変位計７との距離を変化させる。レーザ変位計７は、前記距離に基づいた信号ｐを制御装置１３に出力する。
【００３２】
制御装置１３には、例えば、図６（ａ）に示されるような操舵角−出力電圧の関係を規定する情報が予め記憶される。図６（ａ）は、上記反射板４及びレーザ変位計７の組合せ時におけるレーザー変位計７から出力された電圧Ｖｃｃと、ステアリングホイール３の操舵角θとの関係を示すグラフである。このように、反射面５とレーザー変位計７との距離Ｌと、前記操舵角θとを予め決定しておくことにより、レーザ変位計７の出力に基づいて、操舵角θが一義的かつ容易に求められる。とりわけ、前記距離Ｌと操舵角θとが一次関数で表されるのが望ましい。これにより、一層容易に操舵角θの精度が向上し、さらに操舵角θの検出方法も簡便となる。なお、制御装置１３は、演算された操舵角θを連続的に記憶装置に記憶できる。
【００３３】
また、図１に示されるように、反射板４の上端５ａは、ドライバーによるステアリングホイール３の操縦を阻害しないように、前記把持部３ａの内方縁３ａｂよりも内側かつ該把持部３ａに沿った円弧状をなすのが望ましい。これにより、反射板４とステアリングホイール３との間に手指を挿入可能な隙間部ｓが形成される。これにより、ドライバーは、把持部３ａを把持することができる。なお、反射板４の下端５ｂは、取付性を向上するために、中央部３ｂ及び／又はスポーク部３ｃの上面３ｂｃ、３ｃａに沿った形状が望ましい。
【００３４】
また、ステアリングホイール３の中央部３ｂは、人体を保護するためのエアバック機構（図示せず）やクラクション機構（図示せず）等が内蔵されており、中央部３ｂの運転席側である正面３ｂａ側には、前記エアバック機構の噴出口（図示せず）やクラクション操作ボタン（図示せず）等が設けられる。このため、前記反射板４は、前記正面３ｂａ側に設るよりも、上面３ｂｃに設けるのが望ましい。
【００３５】
上記実施形態の操舵角計測装置１による操舵角θの測定範囲は、前記中立状態の操舵角を０度（以下同様に定義する。）とした場合、概ね−４０度〜４０度の範囲である。
【００３６】
図７には、本発明の他の実施形態に係る操舵角計測装置２１が示される。
この実施形態の操舵角計測装置２１は、操舵角の方向に基づいた信号ｑを出力する傾斜センサー１４（図９に示す）を含み、また、前記レーザー変位計７は、第１の変位計７ａと第２の変位計７ｂとを含んで構成される。なお、その他の構成や各構成に伴う作用は、前記実施形態の操舵角計測装置１と同じである。
【００３７】
前記傾斜センサー１４は、一例として、車体の向きの変化である角速度を検出するヨーレートセンサーが好適に用いられる。このような傾斜センサーは車体の任意の位置に設けることができる。
【００３８】
図７及び８に示されるように、レーザー変位計７ａ、７ｂは、前記反射板４のステアリング円周方向の両外端部４ｘ、４ｙよりも内側かつステアリング円周方向に隔てて設けられる。このように構成された操舵角計測装置２１は、図８（ａ）乃至（ｃ）に示されるように、操舵角θの計測範囲が、レーザー変位計７が１台の操舵角計測装置１の場合よりも大きくなる。
【００３９】
図９には、この実施形態の操舵角計測装置２１に関するブロック図が示される。前記傾斜センサー１４が、ステアリングホイール３の操舵角θの方向に基づいた信号ｑを、例えば前記制御装置１３の信号処理部に出力する。また、前記第１及び第２のレーザー変位計７ａ、７ｂも、前記反射面５との距離に基づいた信号ｐ１、ｐ２を信号処理部に出力する。この信号処理部で、前記信号ｑに基づいて前記第１及び第２のレーザー変位計７ａ、７ｂのいずれか一方の信号ｐ１又はｐ２が、操舵角信号として選択される。
【００４０】
また、この制御装置１３には、例えば図６（ｂ）に示されるような操舵角−出力電圧の関係を規定する情報が予め記憶部に記憶される。図６（ｂ）は、上記反射板４及びレーザー変位計７ａ又は７ｂの組合せ時におけるレーザー変位計７から出力された電圧Ｖｃｃと、ステアリングホイール３の操舵角θとの関係を示すグラフである。
【００４１】
この記憶部に記憶された情報と操舵角信号とが演算部に入力・演算処理されて操舵角θが算出される。次に、この算出された操舵角θが、表示部で表示される。
【００４２】
なお、図６（ｂ）に示されるように、レーザー変位計７を２台用いると、測定レンジを概ね−７５度〜７５度とでき、レーザー変位計７が１台の場合に比して概ね２倍にできる。
【００４３】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。
【符号の説明】
【００４４】
１      操舵角計測装置
２      車体
３      ステアリングホイール
４      反射板
５      反射面
６      レーザー光
６ａ    反射光
７      レーザー変位計
ｉ      中立状態
ｐ      信号
【図１】
0005541949.tif 000002
【図２】
0005541949.tif 000003
【図３】
0005541949.tif 000004
【図４】
0005541949.tif 000005
【図５】
0005541949.tif 000006
【図６】
0005541949.tif 000007
【図７】
0005541949.tif 000008
【図８】
0005541949.tif 000009
【図９】
0005541949.tif 000010
【図１０】
0005541949.tif 000011