(57)【要約】【課題】計測精度の高いステアリングホイール型荷重計測装置を提供すること。【解決手段】ステアリングホイール型荷重計測装置（１０）は、操作者がステアリングホイール（２０）を操舵した際に、ステアリングホイール（２０）に加わる荷重を計測するための装置である。ステアリングホイール（２０）は、ステアリングリム（３０）の内周に複数のステアリングスポーク（２２）を有している。ステアリングスポーク（２２）は、ステアリングリム（３０）に対して、等間隔に配置されている。荷重を計測するための荷重計（３３）は、ステアリングリム（３０）上において、それぞれのステアリングスポーク（２２）の間に対応させて、少なくとも１つずつ配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者がステアリングホイールを操舵した際に、前記ステアリングホイールに加わる荷重を計測するためのステアリングホイール型荷重計測装置であって、
前記ステアリングホイールは、ステアリングリムの内周に４本のステアリングスポークを有し、
前記ステアリングスポークは、前記ステアリングリムに対して、等間隔に配置され、
前記荷重を計測するための荷重計は、前記ステアリングリム上において、それぞれの前記ステアリングスポークの間に対応させて、少なくとも１つずつ配置されていることを特徴とするステアリングホイール型荷重計測装置。
【請求項２】
前記ステアリングリムは、環状に形成されたコア部の外周が、カバー部材によって覆われる構成とされ、
前記カバー部材は、前記ステアリングリムの軸線に沿って８つに分割され、
１つの前記ステアリングスポークにつき、２つのカバー部材を支持していることを特徴とする請求項１記載のステアリングホイール型荷重計測装置。
【請求項３】
前記荷重計は、前記コア部に支持されると共に、前記カバー部材に接触して配置され、
前記荷重計に接続されるハーネスは、前記コア部に沿って前記カバー部材の内部に配置されていることを特徴とする請求項２記載のステアリングホイール型荷重計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作者がステアリングホイールを操舵した際に、ステアリングホイールに加わる荷重を計測するための高精度なステアリングホイール型荷重計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操作者がステアリングホイールを操舵すると、ステアリングホイールには、操作者の握力等の荷重が加わる。ステアリングホイールに加わる荷重を計測することができる従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。
【０００３】
特許文献１に示されるような、計測装置は、荷重計が搭載されたホイール部材をステアリングホイールに取り付けて成る。操舵時にステアリングシャフトに作用する操舵力を計測することができる。
【０００４】
特許文献１による計測装置は、ホイール部材を介して、荷重計がステアリングホイールに取り付けられている。ホイール部材を介する分、計測される値に誤差が生じる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３２２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、計測精度の高いステアリングホイール型荷重計測装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１による発明によれば、操作者がステアリングホイールを操舵した際に、前記ステアリングホイールに加わる荷重を計測するためのステアリングホイール型荷重計測装置であって、
前記ステアリングホイールは、ステアリングリムの内周に４本のステアリングスポークを有し、
前記ステアリングスポークは、前記ステアリングリムに対して、等間隔に配置され、
前記荷重を計測するための荷重計は、前記ステアリングリム上において、それぞれの前記ステアリングスポークの間に対応させて、少なくとも１つずつ配置されていることを特徴とするステアリングホイール型荷重計測装置が提供される。
【０００８】
請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記ステアリングリムは、環状に形成されたコア部の外周が、カバー部材によって覆われる構成とされ、
前記カバー部材は、前記ステアリングリムの軸線に沿って８つに分割され、
１つの前記ステアリングスポークにつき、２つのカバー部材を支持している。
【０００９】
請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記荷重計は、前記コア部に支持されると共に、前記カバー部材に接触して配置され、
前記荷重計に接続されるハーネスは、前記コア部に沿って前記カバー部材の内部に配置されている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明では、荷重計は、ステアリングリム上に配置されている。このため、ステアリングリムに作用する荷重を直接的に計測することができる。高い計測精度を得ることができる。
【００１１】
加えて、４本のステアリングスポークは、ステアリングリムに対して、等間隔に配置されている。ステアリングスポークが等間隔に配置されていることにより、ステアリングリムの支持剛性を全周に亘って安定させることができる。そして、荷重計は、それぞれのステアリングスポークの間に対応させて、少なくとも１つずつ配置されている。全周に亘って支持剛性が安定しているステアリングスポーク上に荷重計が配置されるため、全周に亘ってより正確な計測結果を得ることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明では、カバー部材は８つに分割され、１つのステアリングスポークにつき、２つのカバー部材を支持している。これにより、４つのユニットにより、ステアリングホイール型荷重計測装置を構成することができる。各ユニットによって部品の共通化を図ることができ、部品コストを低下させることができる。加えて、ユニット化することにより、ステアリングホイール型荷重計測装置の組み立て作業を容易にすることができる。
【００１３】
請求項３に係る発明では、荷重計に接続されるハーネスは、コア部に沿ってカバー部材の内部に配置されている。ハーネスをカバー部材の内部に沿わせることにより、操作者がハーネスに触れることを防止する。操作者は、ハーネスを気にすることなく、操舵を行うことができる。より精度の高い計測結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例によるステアリングホイール型荷重計測装置の模式図である。
【図２】図１に示されたステアリングホイールの２矢視図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】図１に示されたステアリングホイールの分解斜視図である。
【図５】図１に示されたステアリングリムとステアリングスポークとの関係を説明する図である。
【図６】図５に示されたステアリングスポークに対するハーネスの位置関係を説明する図である。
【図７】図１に示されたステアリングホイール型荷重計測装置を比較例によるステアリングホイール型荷重計測装置と比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とはステアリングホイール型荷重計測装置が搭載される車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。また、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌは乗員から見て左、Ｒは乗員から見て右、Ｕｐは上、Ｄｎは下、Ｃ１はステアリングホイールの中心を示している。
＜実施例＞
【００１６】
実施例によるステアリングホイール型荷重計測装置の構造について、図面に基づき説明する。
【００１７】
図１に示されるように、ステアリングホイール型荷重計測装置１０（以下、単に「計測装置１０」という。）は、乗員（操作者）がステアリングホイール２０を操作した際にステアリングホイール２０に加わる荷重を計測する装置である。ステアリングホイール２０を操作した際に検出されたデータは、パソコン１２に送られる。
【００１８】
なお、データの通信は、有線によっても行うことができるし、無線によっても行うことができる。無線による場合には、各種の規格を採用することができる。
【００１９】
図２も併せて参照する。ステアリングホイール２０は、車両に設けられたコラムシャフト１３に取り付けられる。コラムシャフト１３は、軸線Ｃ１を中心として回転可能に、車両に取り付けられている。これにより、ステアリングホイール２０は、操舵可能に設けられる。
【００２０】
なお、ステアリングホイール２０は、ドライビングシミュレーター（driving simulator）のコラムシャフトに取り付けることもできる。
【００２１】
ステアリングホイール２０は、コラムシャフト１３の先端に取り付けられたシャフト取付部２１と、このシャフト取付部２１によって支持された４本のステアリングスポーク２２と、これらのステアリングスポーク２２に支持された円環状のステアリングリム３０と、から成る。
【００２２】
ステアリングホイール２０の中心であるホイール中心は、コラムシャフト１３の軸線Ｃ１に略一致する。Ｃ１は、ホイール中心ということもできる。
【００２３】
４本のステアリングスポーク２２は、コラムシャフト１３の軸線Ｃ１を中心にして、放射状に延びている。４本のステアリングスポーク２２は、ステアリングリム３０に対して、等間隔に配置されている。即ち、隣り合うステアリングスポーク２２，２２がなす角度θは、それぞれ９０°である。
【００２４】
コラムシャフト１３の軸線Ｃ１を中心にして、２本のステアリングスポーク２２，２２が直線状に配置されている。２本の直線状のステアリングスポーク２２は、Ｘ字状に、２組配置されている。車両の直進状態を基準として、２本の直線状のステアリングスポーク２２は、それぞれ、斜めに位置している。
【００２５】
ステアリングリム３０は、４本のステアリングスポーク２２の先端によって支持されている。図３及び図４において、ステアリングリム３０について、詳細に説明する。
【００２６】
図３に示されるように、ステアリングリム３０は、角柱状に形成されたコア部３１と、このコア部３１の外周に固定されているセンサ取付部材４０と、このセンサ取付部材４０の外周に取り付けられているセンサ３３（荷重計３３）と、これらのセンサ３３のそれぞれに接触しつつ外周を覆っているカバー部材５０と、から成る。
【００２７】
センサ取付部材４０は、コア部３１の中心線Ｃ２に垂直な断面を基準として、正六角形に形成されている。センサ３３は、操作者がステアリングホイール２０を操舵した際に、ステアリングホイール２０に加わる荷重を計測するための３軸力センサである。
【００２８】
センサ３３には、それぞれ、ハーネス３３ａが接続されている。ハーネス３３ａは、例えば、センサ３３に、給電をし、及び／又は、センサ３３からの電気信号をパソコン１２（図１参照）に伝達するための配線である。
【００２９】
図１及び図４を参照する。２本のコア部３１，３１は、それぞれ、角柱が半円環状に形成されて成る。２本のコア部３１，３１は、それぞれを向かい合わせて１つの円環を描くように、ステアリングスポーク２２によって支持されている。
【００３０】
コア部３１には、センサ取付部材４０等を固定するための複数のビス孔３１ａが形成されている。
【００３１】
円環状に設けられているコア部３１，３１は、８つのカバー部材５０によって外周を覆われている。８つのカバー部材５０は、コア部３１の中心線Ｃ２に沿って、それぞれ略同じ長さに形成されている。第１のコア部３１は、４つのカバー部材５０によって覆われている。第２のコア部３１は、４つのカバー部材５０によって覆われている。
【００３２】
センサ取付部材４０，４０は、カバー部材５０の両端部に合わせて２つ配置されている。ステアリングホイール２０全体では、カバー部材５０が８つ設けられている。全てのカバー部材５０の両端に合わせてセンサ取付部材４０，４０が２つずつ配置されている。ステアリングホイール２０の全体では、８×２＝１６個のセンサ取付部材４０が配置されている。
【００３３】
１つのセンサ取付部材４０には、それぞれ６つのセンサ３３が固定されている。ステアリングホイール２０の全体では、１６×６＝９６個のセンサ３３が取り付けられている。
【００３４】
図３も併せて参照する。コア部３１の中心線Ｃ２に垂直な断面を基準として、正六角形のそれぞれの辺にセンサ３３が固定されている。即ち、センサ取付部材４０の外周面４０ａは、それぞれセンサ３３が固定される固定部ということができる。以下、適宜、外周面４０ａを固定部４０ａという。センサ３３は、固定部４０ａにビス止めされている。
【００３５】
センサ取付部材４０は、共に略等脚台形柱状に形成された、第１取付部材４１及び第２取付部材４２から成る。センサ取付部材４０は、これらの第１取付部材４１及び第２取付部材４２の下辺部４１ａ，４２ａ同士を合わせて成る。下辺部４１ａ，４２ａの中央は、コア部３１の形状に合わせて抉られている。センサ取付部材４０の中心は、コア部３１の中心線Ｃ２上に一致している。
【００３６】
第１取付部材４１及び第２取付部材４２には、それぞれコア部３１に固定するためのビス孔４１ｂ，４２ｂが形成されている。第１取付部材４１及び第２取付部材４２は、コア部３１にそれぞれビス止めされる。
【００３７】
なお、センサ取付部材４０は、コア部３１と一体的に形成することも可能である。例えば、センサ取付部材４０を正六角形に形成し、この外周面に直接的にセンサ３３を固定することも可能である。このため、センサ取付部材４０は、コア部３１の一部と言うこともできる。本実施例においては、コア部３１のセンサ３３を取り付ける部位にのみセンサ取付部材４０を配置する構成を採用した。
【００３８】
図４に示されるように、カバー部材５０は、コア部３１の周方向に３つに分割されている。即ち、カバー部材５０は、３つの分割体５１〜５３によって構成される。これらの分割体５１〜５３は、コア部３１の外周を略同じ長さずつ覆っている。
【００３９】
コア部３１の周方向を基準として、ホイール中心Ｃ１側に配置される分割体５１を、第１分割体５１という。第１分割体５１に隣接して乗員側（車両後方側）に配置される分割体５２を第２分割体５２という。第１分割体５１及び第２分割体５２の間に配置される分割体５３を第３分割体５３という。
【００４０】
第１分割体５１の端部近傍には、分割体本体部５１ａからステアリングスポーク２２の外周に沿って延びる延長部５１ｂが形成されている。延長部５１ｂは、分割体本体部５１ａに一体的に形成されている。延長部５１ｂは、分割体５１〜５３のなかの、第１分割体５１にのみ形成されている。延長部５１ｂは、第１分割体５１の一部を構成する。
【００４１】
ステアリングリム３０とステアリングスポーク２２との交点を交点Ｐという。交点Ｐにおいて、第１分割体５１は、コア部３１の外周からステアリングスポーク２２の外周に沿って延びる延長部５１ｂを有している。さらに、延長部５１ｂを有している分割体（第１分割体５１）は、１つのカバー部材５０を構成する３つの分割体５１〜５３のなかの、１つのみである。
【００４２】
図３に示されるように、コア部３１の中心線Ｃ２に垂直な断面を基準として、コア部３１のなかのセンサ３３が固定される固定部４０ａは、正六角形（正多角形）を呈している。正六角形のそれぞれの辺にセンサ３３（荷重計３３）が固定されている。
【００４３】
さらに、カバー部材５０の内周面５０ａのなかの、固定部４０ａに対向する部位である対向部５０ｂは、正六角形のそれぞれの辺に平行に形成されている。一方、カバー部材５０の外周面５０ｃは、略円形状に形成されている。
【００４４】
図５及び図６を参照する。各センサ３３に接続されるハーネス３３ａは、コア部３１に沿ってカバー部材５０の内部に配置されている。
【００４５】
ハーネス３３ａは、カバー部材５０の端部から、角筒状に形成されたステアリングスポーク２２の内部に沿って延びる。ステアリングスポーク２２の側面には、ハーネス３３ａを内部に引き込むための窓部２２ｃ，２２ｃが適宜形成されている。
【００４６】
以上の構成による、本発明の計測装置１０によれば、以下の効果を奏する。
【００４７】
図７（ａ）には、比較例による計測装置１１０が模式的に示されている。計測装置１１０は、略Ｔ字状に配置された３本のステアリングスポーク１２２によって、ステアリングリム１３０を支持する構成である。
【００４８】
このような計測装置１１０によれば、ステアリングリム１３０は、略半周に亘ってステアリングスポーク１２２によって支持されていない部位Ａ１を有する。一方、残りの半周の部位は、９０°毎にステアリングスポーク１２２によって支持されている。この部位は、支持されている部位Ａ２ということができる。
【００４９】
支持されていない部位Ａ１の支持剛性は、支持されている部位Ａ２の支持剛性に比べて低い。このため、同じ操作力がステアリングリム１３０に加わった場合であっても、支持されていない部位Ａ１に配置されたセンサ１３３Ａと、支持されている部位Ａ２に配置されたセンサ１３３Ｂとでは、異なる計測結果が生じる虞がある。
【００５０】
図７（ｂ）には、実施例による計測装置１０が模式的に示されている。計測装置１０は、略Ｘ字状に配置された４本のステアリングスポーク２２によって、ステアリングリム３０を支持する構成である。４本のステアリングスポーク２２は、ステアリングリム３０に対して、等間隔に配置されている。
【００５１】
ステアリングスポーク２２が等間隔に配置されていることにより、ステアリングリム３０の支持剛性を全周に亘って安定させることができる。そして、センサ３３は、それぞれのステアリングスポーク２２の間に対応させて、少なくとも１つずつ配置されている。全周に亘って支持剛性が安定しているステアリングスポーク２２上にセンサ３３が配置されるため、全周に亘ってより正確な計測結果を得ることができる。
【００５２】
さらに、センサ３３は、ステアリングリム３０上に配置されている。このため、ステアリングリム３０に作用する荷重を直接的に計測することができる。高い計測精度を得ることができる。
【００５３】
図１を参照する。カバー部材５０は８つに分割され、１つのステアリングスポーク２２につき、２つのカバー部材５０を支持している。これにより、４つのユニットにより、計測装置１０を構成することができる。各ユニットによって部品の共通化を図ることができ、部品コストを低下させることができる。加えて、ユニット化することにより、計測装置１０の組み立て作業を容易にすることができる。
【００５４】
さらに、ステアリングリム３０の中心Ｃ１から、２本のステアリングスポーク２２，２２が直線状に延びると共に、このような直線状に延びるステアリングスポークがＸ字状に２組配置されている。車両の直進状態を基準として、２本の直線状のステアリングスポーク２２は、それぞれ、斜めに位置している。これにより、ステアリングスポーク２２の間からスピードメーターＳｐ等の計器を容易に視認することができる。
【００５５】
図５及び図６を参照する。センサ３３に接続されるハーネス３３ａは、コア部３１に沿ってカバー部材５０の内部に配置されている。ハーネス３３ａをカバー部材５０の内部に沿わせることにより、操作者がハーネス３３ａに触れることを防止する。操作者は、ハーネス３３ａを気にすることなく、操舵を行うことができる。より精度の高い計測結果を得ることができる。
【００５６】
さらに、ハーネス３３ａは、カバー部材５０の端部からステアリングスポーク２２の内部を通される。これにより、さらに確実に操作者の手にハーネス３３ａが触れることを防止することができる。より精度の高い計測結果を得ることができる。
【００５７】
図３に示されるように、コア部３１のなかのセンサ３３が固定される固定部４０ａは、正六角形を呈し、正六角形のそれぞれの辺にセンサ３３が固定されている。コア部３１の中心Ｃ２からそれぞれのセンサ３３までの距離を一定にすることができる。これにより、様々な方向からステアリングホイール２０に加わる荷重を、方向性を含めてより正確に計測することができる。
【００５８】
さらに、カバー部材５０のなかの、固定部４０ａに対向する対向部５０ｂは、正六角形のそれぞれの辺に平行に形成されている。これにより、カバー部材５０とセンサ３３との接触部位を確実に確保することができる。より小さな荷重をも計測することができ、荷重の計測性能を高めることができる。これに加えて、カバー部材５０の外周面５０ｃは、略円筒状に形成されている。ステアリングリム３０の握り心地を実際のステアリング装置に近似させつつ、荷重の計測性能を確実に確保することができる。
【００５９】
さらに、センサ３３（荷重計）には、３軸力センサが用いられる。様々な方向からステアリングホイール２０に加わる荷重を、方向性を含めてより正確に計測することができる。
【００６０】
図４に示されるように、コア部３１の中心線Ｃ２に沿った方向を基準として、センサ３３を取り付けることが必要な部位にのみセンサ取付部材４０が配置される構成とした。センサ取付部材４０が配置されている場所を除いて、コア部３１とカバー部材５０との間に隙間が生じる。この隙間には、センサ３３に繋がれる配線等を配置することができる。取り回しを良好にすることができる。さらに、必要な部位にのみセンサ取付部材４０を取り付ける構成とすることにより、コア部３１の太さを細くすることができ、軽量化を図ることができる。
【００６１】
尚、本発明によるステアリングホイール型荷重計測装置は、車両に搭載した例を基に説明したが、車両に搭載されない形式のものであっても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のステアリングホイール型荷重計測装置は、車両の開発においてステアリングホイールに加わる荷重を計測するのに好適である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…ステアリングホイール型荷重計測装置
２０…ステアリングホイール
２２…ステアリングスポーク
３０…ステアリングリム
３１…コア部
３３…センサ（荷重計）
３３ａ…ハーネス
５０…カバー部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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