(57)【要約】  【課題】  コストを抑制しつつも、衝突を予測できるセンサを提供する。  【解決手段】  検出器１０からの信号に基づいて、ナット４の時間と回転速度との関係を求め、それと閾値と比較することで衝突前に衝突の予測ができ、それにより衝突前予備動作をおこなえるので、乗員の保護を図ることができる。【選択図】  図１
2006170825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるセンサにおいて、
ステアリングホイールと一体的に回転するように連結され、外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
ステアリングコラムに対して回転可能に取り付けられ、前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、
前記ステアリングコラムに取り付けられ、前記ナットの回転速度を検出する検出器とを有し、
前記検出器が検出した前記ねじ軸又は前記ナットの回転速度に基づいて、車両の衝突を予測することを特徴とするセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるセンサに関し、例えば車両の衝突時に乗員保護装置を作動させるために用いるようなセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の衝突時にシートベルトをロックしたりエアバッグを膨満させることにより乗員を保護する乗員保護装置が知られている。ここで、ミリ波レーザ等を用いて障害物までの距離と速度とを求め、それから衝突を予知する技術が開発されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２９４６９９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、特許文献１に記載の技術では、高価なセンサと高速演算するＣＰＵとが必要となり、全ての車両に搭載するためにはコストが障害となる恐れがある。
【０００４】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コストを抑制しつつも、衝突を予測できるセンサ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】
本発明のセンサは、車両に搭載されるセンサにおいて、
車両に搭載されるセンサにおいて、
ステアリングホイールと一体的に回転するように連結され、外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
ステアリングコラムに対して回転可能に取り付けられ、前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、
前記ステアリングコラムに取り付けられ、前記ナットの回転速度を検出する検出器とを有し、
前記検出器が検出した前記ねじ軸又は前記ナットの回転速度に基づいて、車両の衝突を予測することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
車両において、事故を避けようとする運転者は、通常急ブレーキをかける。従って、急ブレーキが一定時間継続した場合、それに続いて衝突があることが予測される。あらかじめ衝突が予測される場合、例えばシートベルトを締めるなどの予備動作を自動的に行うことができ、それにより乗員の保護をいっそう図ることができる。ところが、運転者がブレーキペダルを踏んだことだけでは、急ブレーキをかけたかどうかは判別できない。一方、車速を微分して負の加速度を求めることができたとしても、それだけでは急ブレーキか否かは判別できない。登坂時にも急激に車速が落ちることがあるからである。更に加速度センサを用いた場合、振動などを拾いやすく高精度なノイズ除去技術が必要となる。従って従来技術では、簡易且つ低コストの装置で急ブレーキを検知して、衝突前の予備動作を行うことができなかったといえる。
【０００７】
これに対し、本発明は、簡易且つ低コストな構成で車両の加速度を検出し、急ブレーキの有無を検出するものである。すなわち、車両の運転者が急ブレーキをかけたような場合、慣性で運転者が握っているステアリングホイールが前方へと押されることとなる。ステアリングホイールが進行方向へ押されると、前記ねじ軸も進行方向へ押され、ボールねじのリード角に応じて前記ナットが回転するので、前記検出器により検出したその回転速度より急ブレーキか否かを判断し、衝突に備えてシートベルトを締めるなどの衝突前の予備動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態であるセンサを搭載したステアリング装置の断面図であり、図２は、ボールねじ機構の分解斜視図である。
【０００９】
図１において、車体ＶＢに、ブラケットＢＫＴを介して円筒状のステアリングコラム１が取り付けられている。ステアリングコラム１内には、不図示の操舵装置に連結されたステアリングシャフト２が挿通されている。ステアリングシャフト２は、後述する態様で、ねじ軸３の一端に連結されている。ねじ軸３の外周面には、雄ねじ溝３ａが形成されている。ナット４は、ねじ軸３を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝（不図示）を形成している。複数のボール（不図示）が、対向する両ねじ溝間に形成された螺旋状の転走路内を転動自在となるように配置されている。ナット４に取り付けられたチューブ５が、ねじ軸３を覆うようにしてステアリングシャフト２の端部まで延在している。チューブ５とステアリングシャフト２とは相対回転可能である。
【００１０】
ステアリングコラム１の図１で右端には、ステアリングホイール８のボス８ａを内包する縮径部１ａが形成されている。ナット４は、ニードル軸受６により、ステアリングコラム１に対して回転自在に支持されているが、軸線方向には移動不能となっている。玉軸受に比べ外径が小さいニードル軸受６を用いることで、ステアリングコラム１の外径を抑えることができるが、通常の玉軸受を用いても良い。ステアリングコラム１の内周には、環状の樹脂材７が取り付けられており、ナット４の外周面に当接して所定の摩擦力を付与している。
【００１１】
ナット４の外周には、等間隔に並んだ凸状のトゥース４ａが形成されている。トゥース４ａに近接して、ステアリングコラム１の内周には、検出器１０が取り付けられており、ナット４が回転したときに、通過するトゥース４ａに応じて変化する磁界を検出して、サインカーブ状の信号を外部のＣＰＵに出力するようになっている。尚、ねじ軸３，ナット４，不図示のボール、検出器１０とでセンサを構成する。
【００１２】
ステアリングホイール８のボス８ａには、ナット４を貫通したねじ軸３の他端が一体的に回転するように連結されている。ボス８ａとステアリングコラム１の隔壁１ｂとの間にはコイルばね９が配置されている。尚、ボス８ａ（又は隔壁１ｂ）と、コイルばね９との間には、例えばＰＴＦＥ製の間座（又はスラスト軸受）１０を介挿することで、ステアリングコラム１に対するボス８ａの相対回転を、コイルばね９が邪魔しないようにすることが望ましい。
【００１３】
図２において、チューブ５は図示を省略しているが、手前（左）側にステアリングホイール８のボス８ａ（図１）を取り付けられるねじ軸３は、奥（右）側の端部に、十字状の突起３ｂを形成している。突起３ｂは、ステアリングシャフト２の端部に形成された、対応する断面形状の十字孔２ａに嵌合している。図１に示すように、十字孔２ａは、ステアリングシャフト２の端部から、所定距離Δだけ内方に延在しているので、この範囲内でねじ軸３とステアリングシャフト２とは軸線方向に相対移動可能だが、一体的に回転するようになっている。
【００１４】
本実施の形態の動作を説明する。カーブ等を曲がろうとする場合、運転者がステアリングホイール８を回転させると、ねじ軸３も一体的に回転するが、ねじ軸３の十字状の突起３ｂと、ステアリングシャフト２の十字孔２ａとの係合により、ねじ軸３とステアリングシャフト２も一体的に回転するため、それにより伝達される回転力で、不図示の操舵機構が車輪を操舵させるようになっている。
【００１５】
このとき、ねじ軸３の回転と共にナット４も回転するが、樹脂材７の摩擦力は低いので、ステアリングホイール８の操作を邪魔することはない。尚、下り坂を降りるような場合に、運転者からステアリングホイール８に付与される軽い力は、コイルばね９の弾性力で抑えられるので、ナット４は回転することがない。
【００１６】
一方、運転者がブレーキペダルを踏むと、不図示の制動装置が車輪を制動する。このとき、運転者は慣性により進行方向に力を受けるが、手で把持したステアリングホイール８により、身体を支えようとする。特に、急ブレーキの場合には、慣性が増大することから身体を支える力も大きくなり、ステアリングホイール８を介してねじ軸１に伝達される力も大きくなる。この力が閾値を超えると、樹脂材７の摩擦力にうち勝ち、チューブ５とナット４が回転を始め、ステアリングボス８ａがコイルばね９を圧縮しながらねじ軸１が前進する。リード角を変更すれば、ナット４の回転速度は任意に調整できる。尚、運転者がブレーキペダルから足を離すなどして、急ブレーキが解除されれば、コイルばね９の弾性力により、ボス８ａ及びステアリングホイール８が後退して元の位置に戻る。
【００１７】
図３は、検出器１０からの信号に基づくナット４の回転速度を示すグラフであり、時刻ｔ０から回転信号がＣＰＵへと出力されたものとする。ＣＰＵは、検出器１０からの信号によりナット４が回転を始めたことで、例えば障害を発見した運転者が急ブレーキをかけたと認識し、更に時刻ｔ１において、ナット４の回転速度が閾値Ｓ１を超えたと判断すれば、衝突の可能性ありとして、例えば不図示のアクチュエータによってシートベルトを締めこんだり、シートバックを適正な位置に戻したりするなどの衝突前予備動作を行う（実線Ａ）。
【００１８】
ただし、時刻ｔ２において、ナット４の回転速度が閾値Ｓ１を下回った場合、運転者が障害の回避に成功したためブレーキをゆるめ、通常の走行に戻ったものとＣＰＵは判断し、締め込んだシートベルトをゆるめるなどの動作を行う（点線Ｂ）。
【００１９】
本実施の形態によれば、簡素な構成ながら、検出器１０からの信号に基づいて、ナット４の時間と回転速度との関係を求め、それと閾値と比較することで衝突前に衝突の予測ができ、それにより衝突前予備動作をおこなえるので、乗員の保護を図ることができる。又、万が一車両が衝突した場合にも、その時点でステアリングホイール８は通常の位置より前進しているので、エアバッグの効果を高め、運転者に対するダメージを極力抑えることができる。
【００２０】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、ナット４の回転速度を検出する検出器５としては、磁気検出器など、種々のタイプを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態であるセンサを搭載したステアリング装置の断面図である。
【図２】ボールねじ機構の分解斜視図である。
【図３】ナット４の回転速度の例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１ ステアリングコラム
２ ステアリングシャフト
２ａ 十字孔
３ ねじ軸
３ａ ねじ溝
３ｂ 突起
４ ナット
４ａ トゥース
５ チューブ
６ ニードル軸受
７ 樹脂材
８ ステアリングホイール
８ａ ボス
１０ 検出器
【図１】
2006170825.tif 000003
【図２】
2006170825.tif 000004
【図３】
2006170825.tif 000005