(57)【要約】【課題】持ち運び可能で、運転者等が運転席からステアリングシャフトとの着脱を容易に行うことができるステアリングホイールユニットを提供する。【解決手段】車両のダッシュボード２８の運転席に対抗した面に設けられた凹部３４にステアリングホイールユニット４を収容、固定するための金属製のブラケット２９が取り付けられ、背面側にはコラムシャフト７と、ＥＣＵの相手側の配線ケーブル３５、コネクタ３６が固定されている。ステアリングホイールユニット４の左右側面に２個の金属製の板状の爪３０が引っ張り、および押し出し可能に取り付けられており、爪３０が引っ込んだ状態にしてステアリングホイールユニット４をブラケット２９の収容部に嵌め込む。ステアリングホイールユニット４が嵌め込まれた状態で、爪３０がブラケット２９の切り欠き穴を通ってダッシュボード２８側に突出し、爪３０が固定される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトの回転駆動を車輪に伝達して転舵するステアリング機構を備えた車両に取り付けられるステアリングホイールユニットであって、
ステアリングホイールと、
一方の端に前記ステアリングホイールを連結し、他方の端に前記ステアリングシャフトと着脱自在な連結部を設けたステアリングホイールシャフトと、
前記ステアリングホイールシャフトに操舵補助力を与える電動モータと、
前記ステアリングホイールシャフトに取り付けられ、前記電動モータの回転を減速して伝達する減速機構部と、
前記ステアリングホイールシャフトに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記操舵トルクに基づいて前記操舵補助力を演算し、前記電動モータを駆動制御する制御部と、
前記ステアリングホイールシャフト、前記減速機構部、前記電動モータ、前記トルクセンサおよび前記制御部を収容するハウジングと、を備えることを特徴とするステアリングホイールユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリングホイールユニットにおいて、
前記ハウジングは、ダッシュボードの運転席に対向する面に開口する凹部に取り付けられたブラケットに収容された状態で前記ブラケットと係合する係合手段と、前記ブラケットと前記係合手段との係合を解除可能な解除手段と、をさらに備えることを特徴とするステアリングホイールユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングホイールユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のステアリングシャフトの先端部にステアリングホイールユニットを着脱可能に支持し、このステアリングホイールユニットに操舵力検出手段を組み込むようにした電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような電動パワーステアリング装置において、操舵力検出手段の部品交換や部品修理等のメンテナンスを容易に行うことができたり、操舵力検出手段により検出された信号を信号取出手段によってステアリングホイールユニットの外部に取り出したりできるように考慮されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１５９８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような電動パワーステアリング装置では、操舵力検出手段と操舵補助力を与える電動モータの制御手段とは、ステアリングホイールユニットの回転体に設けられたスリップリング機構からなる信号取出手段等を介して電気的に接続され、操舵力検出手段の検出信号が電動モータの制御手段に入力されるようになっている。
【０００５】
しかしながら、電動モータと電動モータの制御手段とは、ステアリングホイールユニットとは分離して外部に配置されており、操舵時のアシスト特性を含み一体化された電動パワーステアリング装置として持ち運び、あるいは交換することができない。また、ステアリングホイールユニットはステアリングシャフトの上端部にナットで締結されており、取り付け、取り外しに工具が必要となり容易に着脱することができない場合がある。その結果、運転者等が取り付けられているステアリングホイールユニットの取り外し、あるいは後からステアリングホイールユニットを追加して取り付けを行って、ステアリング機構のアシスト特性の変更や追加を容易に行うことができない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、持ち運び可能で、運転者等が運転席からステアリングシャフトとの着脱を容易に行うことができるステアリングホイールユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリングシャフトの回転駆動を車輪に伝達して転舵するステアリング機構を備えた車両に取り付けられるステアリングホイールユニットであって、ステアリングホイールと、一方の端に前記ステアリングホイールを連結し、他方の端に前記ステアリングシャフトと着脱自在な連結部を設けたステアリングホイールシャフトと、前記ステアリングホイールシャフトに操舵補助力を与える電動モータと、前記ステアリングホイールシャフトに取り付けられ、前記電動モータの回転を減速して伝達する減速機構部と、前記ステアリングホイールシャフトに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクに基づいて前記操舵補助力を演算し、前記電動モータを駆動制御する制御部と、前記ステアリングホイールシャフト、前記減速機構部、前記電動モータ、前記トルクセンサおよび前記制御部を収容するハウジングと、を備えることを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、ステアリングホイールユニットは、ステアリングホイールに接続されたステアリングホイールシャフトに減速機構部、電動モータ、およびトルクセンサが組み込まれ、さらに操舵トルクに基づき操舵補助力を演算する制御部がハウジングに収容されている。このため、ステアリングホイールユニットをステアリングシャフトに対して着脱自在に連結することができるとともに、運転者等が運転席からステアリングホイールユニットの取り付け、取り外しを行うことができる。これにより、ステアリングホイールユニットの持ち運びが可能になることでステアリングホイールユニットの部品変更、修理ならびにステアリング機構の操舵時におけるアシスト特性の変更、追加を容易に行うことが可能になる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステアリングホイールユニットにおいて、前記ハウジングは、ダッシュボードの運転席に対向する面に開口する凹部に取り付けられたブラケットに収容された状態で前記ブラケットと係合する係合手段と、前記ブラケットと前記係合手段との係合を解除可能な解除手段と、をさらに備えることを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、車両のダッシュボードの運転席に対向する面に開口する凹部に取り付けられたブラケットにハウジングに設けられた係合手段を係合させることにより、ハウジングを固定することができる。このため、運転者等がステアリングホイールユニットの取り付けを行うことが可能になる。さらに、ブラケットと係合手段との係合を解除可能なハウジングに設けられた解除手段を操作することにより係合手段を出入りさせることができるので、取り付け工具を用いなくてもステアリングホイールユニットをブラケットに取り付け、ブラケットから取り外しを行うことができる。これにより、運転者等が運転席においてステアリングホイールユニットをダッシュボードに取り付けたブラケットに対して短時間で取り付け、取り外しを行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、持ち運び可能で、運転者等が運転席からステアリングシャフトとの着脱を容易に行うことができるステアリングホイールユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図。
【図２】図１のステアリングホイールユニットの概略構造を示す図。
【図３】ステアリングホイールユニットの取り付け構造を示す図。
【図４】ステアリングホイールユニットの取り付け方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係るステアリングホイールユニットについて、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、車両のステアリング機構に関連して設けられ、このステアリング機構に操舵補助力を与えるためのものである。電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２および操舵補助機構部を構成するアシスト制御機構３からなるステアリングホイールユニット４と、ラックアンドピニオン機構１４とを備えている。アシスト制御機構３に接続されるステアリングホイール２は、図示しない車両に対して回転可能に支持されたステアリングホイールシャフト５に連結されている。ラックアンドピニオン機構１４は、ピニオン（ピニオンギヤ）１３に噛み合うラック（ラックギヤ）１２を有して回転不能かつ車両の左右方向に移動可能に延びる転舵軸としてのラック軸１５を有している。
【００１４】
アシスト制御機構３に含まれるアクチュエータは、ステアリングホイールシャフト５に対して付設され、ステアリングホイールシャフト５に操舵補助力（動力）を付与する。このアクチュエータは、ステアリングホイールユニット４を構成する減速機構（減速機構部）１９と電動モータ２０とを備えている。アクチュエータの駆動源である電動モータ２０は、後述の入力プーリ２５、出力プーリ２６、およびベルト２７（図２参照）からなる減速機構１９を介してステアリングホイールシャフト５に連結されている。電動モータ２０の回転力は減速機構１９により減速されて、この減速された回転力がアシストトルクとしてステアリングシャフト６に伝達される。
【００１５】
電動モータ２０は、図示しないＣＰＵ（マイコン）を含んだ電子制御ユニットを構成するＥＣＵ（制御部）２１によって制御され、例えば３相のブラシレスモータが使用されている。また、電動モータ２０の回転軸の回転速度は、電動モータ２０に内蔵されたレゾレルバ等の回転角センサ２２によって検出される回転角度θｍから演算される。ＥＣＵ２１は、ＣＰＵとＣＰＵによって制御され電動モータ２０に電力を供給する駆動回路（インバータ）とを有している。なお、ＥＣＵ２１は、例えばＣＡＮにより他のＥＣＵ等と接続され、相互に通信して操舵指令値や各種センサの検出値、モータ制御に必要な他の情報等の交換を行う。
【００１６】
さらに、アシスト制御機構３は、図示しないトーションバーを介してステアリングホイールシャフト５の入力軸（上端側）および出力軸（下端側）間の相対回転変位量により操舵トルクτを検出するトルクセンサ１６を備えている。上記回転角センサ２２を含むこれらのトルクセンサ１６および車両速度である車速Ｖを検出する外部の車速センサ２３が検出した値は、ＥＣＵ２１に入力されて演算処理される。
【００１７】
ステアリングシャフト６は、コラムシャフト７、インターミディエイトシャフト８、およびピニオンシャフト９からなり、ステアリングホイール２の回転にともないステアリングホイールシャフト５を介して一体的に回転する。そして、ピニオンシャフト９の回転により、ラック軸１５が軸方向に往復動作する。
【００１８】
ラック軸１５の両端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されており、各タイロッド１０は図示しないナックルアームを介して転舵輪１１に連結されている。ステアリングホイール２が操作されてステアリングシャフト６が回転すると、この回転がラックアンドピニオン機構１４によって車両の左右方向に沿うラック軸１５の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。
【００１９】
図２は、図１のステアリングホイールユニット４の概略構造を示す図である。
図２に示すように、ステアリングホイールユニット４は、ステアリングホイール２と、ステアリングホイールシャフト５を含むアシスト制御機構３とを備えている。ステアリングホイールシャフト５は、その上端においてステアリングホイール２に軸線回りに一体回転するように接続されている。ステアリングホイールシャフト５の下端の連結部にはコラムシャフト７が嵌め合わされている。ステアリングホイールシャフト５とコラムシャフト７とは、一体回転するように軸中心を一致させ連結されている。
【００２０】
アシスト制御機構３は、ステアリングホイールシャフト５の下方を覆い、略直方体形状に形成されたステアリングホイールハウジング（ハウジング）２４内に減速機構１９、電動モータ２０、トルクセンサ１６、およびＥＣＵ２１を収容して構成されている。電動モータ２０は、回転軸および回転角センサ２２（図１参照）を有しており、回転軸がステアリングホイールシャフト５にほぼ平行になるように配置されている。トルクセンサ１６は、ステアリングホイールシャフト５の周囲に配置されている。ＥＣＵ２１は、ステアリングホイールハウジング２４に固定されており、外部からの電源線および信号線からなる配線ケーブル３５がコネクタ３６にて接続されている。
【００２１】
減速機構１９は、プーリ・ベルトからなる減速機構部であり、例えば電動モータ２０の回転軸に連結された歯付の入力プーリ２５と、ステアリングホイールシャフト５に連結された入力プーリ２５よりも大径の歯付の出力プーリ２６と、入力プーリ２５と出力プーリ２６との間に掛け渡された歯付のベルト２７とを有している。入力プーリ２５は、電動モータ２０の回転軸の軸方向に一体回転可能に連結されている。出力プーリ２６は、ステアリングホイールシャフト５の周囲を取り囲んで配置されている。
【００２２】
電動モータ２０の回転軸が回転すると、これにともなって、入力プーリ２５が回転する。そして、入力プーリ２５の回転はベルト２７を介して出力プーリ２６に伝達され、出力プーリ２６が入力プーリ２５の回転よりも低速で回転する。
【００２３】
次に、図３は、ステアリングホイール２が接続されたステアリングホイールユニット４の取り付け構造を示す図である。
図３に示すように、車両のダッシュボード２８の運転席に対向する面（正面側）に開口する凹部３４にステアリングホイールユニット４のアシスト制御機構３を収容し固定するための金属製のブラケット２９が取り付けられている。ブラケット２９の背面側側面には、コラムシャフト７（ステアリングシャフト６）と、ＥＣＵ２１（図２参照）の相手側の配線ケーブル３５およびコネクタ３６が固定されている。ステアリングホイールユニット４が有するステアリングホイールハウジング２４の左右側面には、複数（本実施形態では、２個）の金属製の厚肉板状の爪（係合手段）３０がステアリングホイールユニット４に対して、引っ張りおよび押し出し可能に取り付けられている。
【００２４】
ここで、ダッシュボード２８側のブラケット２９の左右側面には各爪３０を係合させて固定するための図示しない切り欠き穴が設けられている。ステアリングホイールユニット４をダッシュボード２８の凹部３４に設けたブラケット２９に取り付ける際、爪３０が引っ込んだ状態にしてステアリングホイールユニット４をブラケット２９の収容部に嵌め込む（図中、矢印方向）。ステアリングホイールユニット４が嵌め込まれた状態で、爪３０がブラケット２９の切り欠き穴を通ってダッシュボード２８側に突出し、ブラケット２９に爪３０が係合して固定される。このとき、ステアリングホイールシャフト５の下端の連結部およびＥＣＵ２１（図２参照）のコネクタは、それぞれ相手側のコラムシャフト７ならびに配線ケーブル３５およびコネクタ３６と正確な結合位置において嵌め込まれて固定される。
【００２５】
図４は、ステアリングホイールユニット４の取り付け方法を示す図である。
図４に示すように、独立して設けられた複数（本実施形態では、２個）の爪３０および各爪３０の係合を解除可能な押釦（解除手段）３１が運転者に対して左右方向両側の位置に設けられている。押釦３１が押下されていないときには（図中、左側）、爪３０はステアリングホイールハウジング２４の外側に押し出された状態にある。押釦３１が押下されているときには（図中、右側）、金属製の板状のレバー３３が後方（奥方向）に移動すると、レバー３３の動きに連動して、コイルばね３２が押圧され、爪３０はワイヤー３７によりステアリングホイールハウジング２４の内側に引っ張られて、引っ込んだ状態になる。ここで、押釦３１を解除すると、コイルばね３２の圧縮力によりレバー３３が前方（手前方向）に移動し、レバー３３の動きに連動して爪３０が外側に押し出され元の位置に戻る。
【００２６】
これにより、２つの押釦３１を同時に押下して爪３０が内側に引っ込んだ状態でステアリングホイールユニット４をブラケット２９（図３参照）内の収容部に嵌め込み、押釦３１を解除して爪３０を再びブラケット２９の外側に押し出すことにより２つの爪３０をブラケット２９に確実に係合させ固定することができる。この結果、ステアリングホイールユニット４が意図せず外れることを防止することができる。
【００２７】
次に、上記のように構成された本実施形態であるステアリングホイールユニット４の作用および効果について説明する。
【００２８】
上記構成によれば、ステアリングホイールユニット４は、ステリングホイール２と、ステアリングホイール２に接続されたステアリングホイールシャフト５に減速機構１９、電動モータ２０、およびトルクセンサ１６が組み込まれ、ＥＣＵ２１がステアリングホイールハウジング２４に収容されたアシスト制御機構３とを備え、ステアリングシャフト６に着脱自在に連結されている。このため、運転者等が運転席からステアリングホイールユニット４をステアリングシャフト６に対して着脱することができる。
【００２９】
また、車両のダッシュボード２８の運転席に対向する面に開口する凹部３４に取り付けられたブラケット２９に対してステアリングホイールハウジング２４の左右側面に設けられた爪３０を係合させることにより、ステアリングホイールハウジング２４を固定することができる。このため、運転者等がステアリングホイールユニット４の取り付けを行うことが可能になる。さらに、ステアリングホイールハウジング２４に設けられた２つの押釦３１を操作することにより２つの爪３０を出入りさせることができるので、取り付け工具を用いなくてもステアリングホイールユニット４をブラケット２９に取り付け、あるいはブラケット２９から取り外しを行うことが可能になる。
【００３０】
これにより、ステアリングホイールユニット４の持ち運びが可能になることでアシスト制御機構３の部品変更および修理を容易に行うことができるとともに、ＥＣＵ２１の交換、修理ならびにステアリング機構の操舵時のアシスト特性の変更、追加ができる。また、運転者等が運転席においてダッシュボード２８に取り付けたブラケット２９に対してステアリングホイールユニット４を短時間で取り付け、取り外しを行うことが可能になる。この結果、運転者等が電動パワーステアリング装置１に用いたステアリングホイールユニット４の着脱を容易に行うことができるとともに、電動パワーステアリング装置１のアシスト特性の変更、追加を行うことができる。
【００３１】
さらに、ステアリングホイール２を一体化したステアリングホイールユニット４を後から追加して取り付けが可能になることにより、例えば電動パワーステアリング装置が装着済の車両に対して冗長性を持たせることで安全性の向上が図られたり、車両の走行状態や自動運転等の運転者の選択や好みに応じたアプリケーションを装備したりすることが可能になる。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、持ち運び可能で、運転者等が運転席からステアリングシャフトとの着脱を容易に行うことができるステアリングホイールユニットを提供できる。
【００３３】
以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。
【００３４】
上記実施形態では、ステアリングホイールハウジング２４側に爪３０を設けてダッシュボード２８に設けたブラケット２９に係合させてステアリングホイールユニット４を固定する例を示したが、これに限定されるものでなく、ダッシュボード２８のブラケット２９と安定した固定ができてステアリングホイールユニット４側から容易に取り付け、取り外しできるものであればよい。
【００３５】
上記実施形態では、レバー３３とコイルばね３２とにより爪３０を動作させる例を示したが、これに限定されるものでなく、他の方法により、例えば金属製のワイヤー等で直接爪３０を引っ張って出し入れするようにしてもよい。
【００３６】
上記実施形態では、運転者に対して左右方向２箇所に押釦３１およびブラケット２９に係合する爪３０を設ける例を示したが、これに限定されるものでなく、操作可能であれば取り付け位置、取り付け個数は適宜設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：電動パワーステアリング装置、２：ステアリングホイール、３：アシスト制御機構、４：ステアリングホイールユニット、５：ステアリングホイールシャフト、
６：ステアリングシャフト、７：コラムシャフト、８：インターミディエイトシャフト、９：ピニオンシャフト、１０：タイロッド、１１：転舵輪、１２：ラック、
１３：ピニオン、１４：ラックアンドピニオン機構、１５：ラック軸、
１６：トルクセンサ、１９：減速機構（減速機構部）、２０：電動モータ、
２１：ＥＣＵ（制御部）、２２：回転角センサ、２３：車速センサ、
２４：ステアリングホイールハウジング（ハウジング）、２５：入力プーリ、
２６：出力プーリ、２７：ベルト、２８：ダッシュボード、２９：ブラケット、
３０：爪（係合手段）、３１：押釦（解除手段）、３２：コイルばね、３３：レバー、
３４：凹部、３５：配線ケーブル、３６：コネクタ、３７：ワイヤー、
τ：操舵トルク、Ｖ：車速、θｍ：回転角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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