(57)【要約】【課題】運転席の周囲のスペースを拡大する。【解決手段】車両用操舵装置は、ステアリングホイール１１と、該ステアリングホイール１１の図示しないステアリングコラムシャフト１２に取り付けられ、ステアリングホイール１１に反力を発生させる反力アクチュエータ１５とを有するステアリングホイール操作部１０と、車体側固定部に対してステアリングホイール操作部１０におけるステアリングホイール１１と反力アクチュエータ１５との間の部位を支持部４１ｂで回転自在に支持する支持アーム４１と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと、該ステアリングホイールのステアリングコラムシャフトに取り付けられ、前記ステアリングホイールに反力を発生させる反力発生手段とを有するステアリングホイール操作部と、
車体側固定部に対して前記ステアリングホイール操作部における前記ステアリングホイールと反力発生手段との間の部位を回転自在に支持する支持手段と、
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記ステアリングホイール操作部に対して設けられ、前記支持手段に回転自在に支持される前記ステアリングホイール操作部をアクチュエータにより回動させるチルト駆動手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記ステアリングホイール操作部において、上下方向で前記支持手段による支持部位とは反対側に前記チルト駆動手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記支持手段に回転自在に支持される前記ステアリングホイール操作部をチルト操作した際に、前記支持手段に対する前記ステアリングホイール操作部の回転をロックするロック手段を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記支持手段は、前記ステアリングホイール操作部の下側部位を回転自在に支持することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用操舵装置。
【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を支持アームで支持する車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
引用文献１には、車両の一部（運転席のシートクッション部の近く）に連結されて、片持ち支持された支持アームの先端部で操作入力部を支持し、この操作入力部での操舵操作にて操舵機構を操作可能に構成した車両用操舵装置が開示されている。この車両用操舵装置では、支持アームを片持ち支持する支持部側（運転席のシートクッション部の近く）に、操作入力部での操舵操作に抗した操舵反力を発生する反力発生機構を設けるとともに、この反力発生機構からの操舵反力を操作入力部に伝達する反力伝達手段（反力伝達ケーブル）を支持アームに設けている。
【特許文献１】特開２００３−１２７８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、引用文献１に記載の構成では、チルト機構や反力発生機構が運転席のシートクッション部の近くに設けなければならず、運転席のシートクッション部の周囲のスペースが狭くなるといった課題がある。
本発明の課題は、運転席の周囲のスペースを拡大することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために、本発明は、ステアリングホイール操作部におけるステアリングホイールと反力発生手段との間の部位を支持手段により回転自在に支持する。さらに、回転自在に支持することで、ステアリングホイール操作部のステアリングホイールの角度を可変するチルト機構を実現している。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、反力発生手段及びチルト機構を車室内フロア等の車体側固定部側に設けなくて済むので、車体側固定部側となる運転席のシートクッション部の周囲のスペースを拡大できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
先ず第１の実施形態を説明する。
（構成）
第１の実施形態は、本発明を適用した車両用操舵装置である。本実施形態の車両用操舵装置は、ステアリング角度や操作力をセンサで検知し、これを電気信号として操舵システムに送信することで、操舵輪を左右に転舵する、いわゆるステアバイワイヤシステムを適用して構成されている。
【０００７】
図１は、車両用操舵装置のシステム構成を示す。
図１に示すように、車両用操舵装置は、ステアリングホイール１１と、ステアリングホイール１１が取り付けられ、車体側に対して回転可能に支持されるステアリングコラムシャフト１２とを備えている。また、ステアリングコラムシャフト１２上には、運転者の操舵量としての操舵角を検出する操舵角センサ１３と、運転者の操舵量としての操舵トルクを検出するトルクセンサ１４を備えている。
【０００８】
また、操舵角センサ１３及びトルクセンサ１４よりも車両前方側には、運転者（ステアリングホイール１１）に操舵反力を付与する反力アクチュエータ１５を備えている。この反力アクチュエータ１５は電動モータからなり、その内部には、反力アクチュエータ１５のモータ回転角を検出する操舵側レゾルバ１６を備えている。反力アクチュエータ１５よりも車両前方側には、ステアリングコラムシャフト１２と図示しないバックアップ機構との間を物理的に締結・開放可能な電磁クラッチ１７を備えている。バックアップ機構は、電磁クラッチ１７が開放されている状態では、ステアリングコラムシャフト１２の回転を後述のピニオンシャフト２２側に伝達せず、電磁クラッチ１７が締結されている状態では、ステアリングコラムシャフト１２から入力される操舵トルクをピニオンシャフト２２側に伝達するとともに、操向輪２１から入力される反力トルクをステアリングコラムシャフト１２側に伝達するように構成されている。
【０００９】
このような構成において、ステアリングホイール１１の操作に関連する部位、すなわちステアリングホイール１１、ステアリングコラムシャフト１２、操舵角センサ１３、トルクセンサ１４、反力アクチュエータ１５、操舵側レゾルバ１６及び電磁クラッチ１７は、ステアリングホイール操作部１０を構成している。
一方、操向輪２１を転舵する転舵手段として、車体側に回転可能に支持されるピニオンシャフト２２とを備えている。このピニオンシャフト２２には、転舵モータ２３、転舵側レゾルバ２４、転舵側トルクセンサ２５及びロータリーエンコーダ２６が設けられている。  転舵モータ２３は、ピニオンシャフト２２に転舵トルクを出力し、転舵側レゾルバ２４は、転舵モータ２３の回転角を検出する。転舵側トルクセンサ２５は、転舵モータ２３と操向輪２１との間に設けられ、ピニオンシャフト２２の回転トルクを検出する。ロータリーエンコーダ２６は、ピニオンシャフト２２の回転角を検出する。
【００１０】
また、ピニオンシャフト２２の操向輪側端部には、図示しないラック＆ピニオン機構が設けられ、ステアリングラック２７を軸方向に移動することで操向輪２１の転舵を行うよう構成されている。
そして、コントロールユニット３１が、各種センサからの情報を基に適宜制御している。
コントロールユニット３１には、操舵角センサ１３から操舵角、操舵側トルクセンサ１４から操舵トルク及び操舵側レゾルバ１６から反力モータ回転角がそれぞれ入力される。さらに、転舵側レゾルバ２４から転舵モータ回転角、転舵側トルクセンサ２５から転舵トルク及びロータリーエンコーダ２６からピニオンシャフト回転角がそれぞれ入力されるとともに、他のセンサ類（車速センサ、ヨーレイトセンサ、横加速度センサ等）のセンサ信号等が入力される。
【００１１】
コントロールユニット３１は、これらの信号を基に、反力アクチュエータ１５に対し走行状況に応じた操舵反力トルクを付与するよう制御信号を出力するとともに、転舵モータ２３に対し走行状況及び運転者の操舵状態に応じた転舵量を付与するよう制御信号を出力する。
また、コントロールユニット３１は、電磁クラッチ１７の締結・開放制御を行う。通常のステアバイワイヤ制御実行時に電磁クラッチ１７を開放し、イグニッションＯＦＦ時（電源ＯＦＦ時）や、フェールセーフ制御時等は、電磁クラッチ１７を締結する。
【００１２】
例えば、コントロールユニット３１は、ステアバイワイヤ走行時（電磁クラッチ１７が非締結状態）には、ステアリングホイール１１の回転角を操舵角センサ１３で読み取り、操舵角センサ１３のセンサ信号（回転角）を基に、転舵モータ２３の制御量（又は転舵モータ２３で駆動する転舵ギアの転舵量）を算出する。そして、コントロールユニット３１は、算出した制御量を駆動指令信号として転舵モータ２３に出力し、転舵モータ２３が、転舵ギアを作動させる。その一方で、コントロールユニット３１は、転舵ギアに作用する反力を転舵側トルクセンサ２５にて検出し、転舵側トルクセンサ２５のセンサ信号（転舵ギアの反力）を基に、反力アクチュエータ１５の制御量を算出する。そして、コントロールユニット３１は、算出した制御量を駆動指令信号として反力アクチュエータ１５に出力し、反力アクチュエータ１５が、ステアリングコラムシャフト１２を介してステアリングホイール１１に操舵反力を与える。
【００１３】
図２は、以上のように構成される車両用操舵装置の外観図を示す。
図２に示すように、車両用操舵装置は、支持アーム４１が運転席１００近くに設けられている。
支持アーム４１は、一端４１ａが車体側（例えば車室内フロア１０１）であり、運転席１００近くに取り付けられており、その支持アーム４１の他端４１ｂには、ステアリングホイール操作部１０が取り付けられている。すなわち、支持アーム４１は、一端４１ａが車体側に取り付けられて、車体に対して片持ち支持されている。例えば、支持アーム４１は、車室内フロアの運転席足元付近で片持ち支持される。
【００１４】
支持アーム４１は、前側上方に延びた本体部４１ｃと、本体部４１ｃの端部から車幅方向に延びた支持部（前記他端）４１ｂとからなり、全体として略Ｌ字状とされている。ステアリングホイール操作部１０に対し、ステアリングホイール１１と反力アクチュエータ１５との間に位置するように、支持アーム４１の支持部４１ｂが取り付けられている。その取り付けは、支持部４１ｂに対してステアリングホイール操作部１０が回転自在となるようになされている。また、ステアリングコラムシャフト１２が車両前後方向と平行になるように、支持部４１ｂにステアリングホイール操作部１０が取り付けられている。
【００１５】
図３は、ステアリングホイール操作部１０の構成を模式的に示す。
図３に示すように、ステアリングホイール操作部１０の反力アクチュエータ１５には、ステアリングホイール１１がステアリングコラムシャフト１２を介して取り付けられており、その反力アクチュエータ１５を収容又は支持する筐体又は構造（以下、単に収容筐体という。）１６の上端部１６ａが支持アーム４１の支持部４１ｂに対して回転自在に支持されている。このとき、反力アクチュエータ１５に対して車両後方に位置するように、収容筐体１６の上端部１６ａに対して支持アーム４１の支持部４１ｂが取り付けられることで、ステアリングホイール操作部１０が、ステアリングホイール１１と反力アクチュエータ１５との間で、支持アーム４１の支持部４１ｂにより支持されるようになる。
【００１６】
また、収容筐体１６における車幅方向に向く側面には、該側面に沿うように車体側固定板部材４２が配置されている。車体側固定板部材４２は、上端部４２ｂに支持部４１ｂが挿通されるとともに、車体側固定部位にボルト等により固定されている。すなわち、ステアリングホイール操作部１０は、この車体側固定板部材４２の上端部４２ｂに挿通された状態の支持アーム４１の支持部４１ｂにより支持されている。また、車体側固定板部材４２の下端部４２ｂにチルト駆動部５０を設けている。
【００１７】
チルト駆動部５０では、車体側固定板部材４２の下端部４２ｂに車体側（板部材側）固定部５１を設けるとともに、収容筐体１６の下端部１６ｂに反力アクチュエータ側固定部５２を設け、それら固定部５１，５２間にリードスクリューシャフト５３を架け渡している。そして、チルト駆動部５０は、図示しないチルト機構用アクチュエータにより、リードスクリューシャフト５３を回転駆動する。これにより、チルト駆動部５０は、リードスクリューシャフト５３を回転駆動して、支持アーム４１の支持部４１ｂを回転中心（チルト回転中心）として、ステアリングホイール操作部１０のチルト動作を実現している。
【００１８】
図４〜図６は、ステアリングホイール操作部１０（特にチルト駆動部５０）の具体的な構成の一例を示す。図４は、ステアリングホイール操作部１０を運転席１００側からみた正面図であり、図５及び図６は、それぞれステアリングホイール操作部１０の左右側面図を示す。
図４〜図６に示すように、ステアリングホイール操作部１０において、反力アクチュエータ１５から運転席１００側にステアリングコラムシャフト１２が突出している。そして、反力アクチュエータ１５（具体的には収容筐体１６）は、その上端部１６ａに支持アーム４１の支持部４１ｂが挿通されて、支持アーム４１の支持部４１ｂに対して回転自在に支持されている。そして、収容筐体１６の下端部１６ｂと該収容筐体１６の側面に配置されている車体側固定板部材４２との間にチルト駆動部５０が配置されている。
【００１９】
図７は、チルト駆動部５０の具体的な構成の一例を示す。
図７に示すように、チルト駆動部５０は、車体側固定板部材４２の下端部４２ｂに取り付けられる車体側固定部５１と、収容筐体１６の下端部１６ｂに取り付けられる反力アクチュエータ側固定部５２との間にリードスクリューシャフト５３を架け渡しており、チルト機構用アクチュエータ５４により、リードスクリューシャフト５３を回転駆動させる構成になっている。
【００２０】
（作用及び効果）
作用及び効果は次のようになる。
前述のように、車両用操舵装置は、ステアリングホイール１１と、該ステアリングホイール１１のステアリングコラムシャフト１２に取り付けられ、ステアリングホイール１１に反力を発生させる反力アクチュエータ１５とを有するステアリングホイール操作部１０と、車体側固定部に対してステアリングホイール操作部１０におけるステアリングホイール１１と反力アクチュエータ１５との間の部位を支持部（他端）４１ｂで回転自在に支持する支持アーム４１とを備えている。ここで、支持アーム４１にステアリングホイール操作部１０を回転自在に取り付けることで、ステアリングホイール操作部１０のステアリングホイール１１の角度を可変するチルト機構を実現している。
【００２１】
これにより、車体に対して取り付けた支持アーム４１の自由端とされる支持部４１ｂ側に、反力アクチュエータ１５及びチルト機構を設けることができるので、車体に対する支持アーム４１の取り付け部位周辺のスペースを確保でき、運転席１００の周辺スペースを拡大できる。また、ステアリングホイール１１、ステアリングコラムシャフト１２、反力アクチュエータ１５及び支持アーム４１からなるコラム部の全長を短くすることもできる。
【００２２】
また、車両用操舵装置では、ステアリングコラムシャフト１２（ステアリングホイール操作機構）を挟んで、一方（上方）に支持アーム４１（支持部４１ｂ）による支持機構を配置し、他方（下方）にチルト駆動部５０を配置した構造になっている。このように、車両用操舵装置は、各機構の構造を独立して配置でき、各機構の構造が複雑になってしまうのを防止できる。すなわち例えば、同一方向（下方又は上方の何れか一方）に支持機構及びチルト機構を配置した場合、その一方の限られたスペース内にそれら各機構の配置に必要なスペースを確保しなければならないので、その結果、レイアウトが複雑になってしまう。しかし、このように、レイアウトが複雑になってしまうのを防止できる。
【００２３】
また、前述のように、ステアリングホイール操作部１０にてステアリングホイール１１と反力アクチュエータ１５との間に、支持アーム４１の支持部４１ｂを取り付けている。これにより、支持アーム４１の支持部４１ｂを回転中心としてコラム部（ステアリングホイール１１）をチルト動作させることを可能にしている。そして、このときには、支持アーム４１の支持部４１ｂに対して車両前後方向で両端にある部品（ステアリングホイール１１、反力アクチュエータ１５）の自重を利用してチルト動作させることができる。すなわち、支持アーム４１の支持部４１ｂからみて反力アクチュエータ１５側の構造の方が重い場合（反力アクチュエータ１５側に重心がある場合）、ステアリングホイール１１には常に上方に移動させようとする力が作用することになる。これにより、ステアリングホイール１１を上方に移動させる際のチルト駆動部５０のチルト機構用アクチュエータ５４の負担を低減できる。さらに、これにより、チルト機構用アクチュエータ５４（モータ）を出力の小さいもの（小型品）にできる。
【００２４】
また、前述のように、ステアリングホイール操作部１０の上端側である収容筐体１６の上端部１６ａに支持アーム４１の支持部４１ｂを取り付けている。これにより、ステアリングコラムシャフト１２の下方へのユニット飛び出しサイズを小さくでき、足元（ひざ）の空間を大きくとれるようになる。このような配置は、足元空間を大きく取りたい車両に対して有効な配置となる。
【００２５】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を説明する。
（構成）
第２の実施形態では、図８に示すように、ステアリングホイール操作部１０の下端部に支持アーム４１の支持部４１ｂを取り付けている。
図９は、第２の実施形態におけるステアリングホイール操作部１０の構成を模式的に示す。
図９に示すように、反力アクチュエータ１５の収容筐体１６の下端部１６ｂが支持アーム４１の支持部４１ｂに対して回転自在に支持されている。そして、このような支持構造に対応して、収容筐体１６の上端部１６ａと、反力アクチュエータ１５の側面に配置されている車体側固定板部材４２の上端部４２ａとの間にチルト駆動部５０を設けている。チルト駆動部５０の構成は、前記第１の実施形態と同様に、車体側固定板部材４２の上端部４２ａに車体側（板部材側）固定部５１を設けるとともに、反力アクチュエータ１５の上端部１５ａに反力アクチュエータ側固定部５２を設け、それら固定部５１，５２間にリードスクリューシャフト５３を架け渡している。
【００２６】
（作用及び効果）
第２の実施形態では、ステアリングホイール操作部１０の下端側である収容筐体１６の下端部１６ｂに支持アーム４１の支持部４１ｂを取り付けており、これにより、支持アーム４１（本体部４１ｃ）の長さを短くできる。これにより、支持アーム４１を短くすること、すなわち、ステアリングホイール操作部１０の支持部と車体側固定部との間の距離を短くすることが、ステアリング剛性（振動）に有利に作用するので、このような構成からなる車両用操舵装置は、高いステアリング剛性を提供できるようになる。
【００２７】
また、ステアリングコラムシャフト１２（ステアリングホイール操作機構）を挟んで、一方（下方）に支持アーム４１（支持部４１ｂ）による支持機構を、他方（上方）にチルト機構を配置した構造になるので、前記第１の実施形態と同様に、各機構の構造を独立して配置でき、各機構の構造が複雑になってしまうのを防止できる。
なお、前記実施形態を次のような構成により実現することもできる。
すなわち、前記実施形態では、チルト機構の動作をチルト駆動部５０によりチルト機構用アクチュエータ５４で実施する場合を説明した。しかし、これに限定されるものではない。チルト機構の動作（ロック及び解除）を手動により行うこともできる。
【００２８】
図１０は、手動によりチルト機構のロック及び解除を行うロック機構６０を示す。
図１０に示すように、ロック機構６０では、収容筐体１６の上側の両端（車幅方向の両端）にそれぞれに設けた支持部６１ａ，６１ｂを、断面略コ字状の締め付け部材６２の突出部６２ａ，６２ｂで挟み込むとともに、該支持部６１ａ，６１ｂ及び突出部６２ａ，６２ｂに支持アーム４１の支持部４１ｂが挿通されている。そして、ロック機構６０では、支持部４１ｂの端部に設けたチルト機構レバー（ロック及び解除用レバー）６３を乗員が操作する（例えば回転させる）ことで、支持部４１ｂの軸方向で締め付け部材６２を撓ませて、該締め付け部材６２の突出部６２ａ，６２ｂで収容筐体１６の支持部６１ａ，６１ｂを締め付け又はその解除をすることで、支持部４１ｂに対するステアリングホイール操作部１０の回転をロックし、又はその解除を行う。このように、チルト機構の動作（ロック及び解除）を手動により行うこともできる。
【００２９】
また、このような場合でも、ステアリングホイール操作部１０にてステアリングホイール１１と反力アクチュエータ１５との間に、支持アーム４１の支持部４１ｂを回転自在となるように取り付けることで、支持アーム４１の支持部４１ｂに対して両端にある部品（ステアリングホイール１１、反力アクチュエータ１５）の自重を利用してチルト動作させることができる。すなわち、支持アーム４１の支持部４１ｂからみて反力アクチュエータ１５側の構造の方が重い場合（反力アクチュエータ１５側に重心がある場合）、ステアリングホイール１１には常に上方に移動させようとする力が作用していることになる。これにより、ステアリングホイール１１を上方に移動させる際の乗員の負担を低減できる。
また、前記実施形態では、車室内フロアに対し、より詳しくは、運転席近くで支持アームを固定している場合を説明した。しかし、これに限定されるものではない。すなわち、それ以外の部位、運転席横のセンターコンソール、運転席前方のインストメンタルパネル部、運転席側面のドア等に支持アームを固定することもできる。
【００３０】
図１１は、運転席１００の横のセンターコンソール１０２に支持アーム４１を取り付けた例を示す。
図１１に示すように、支持アーム４１は、センターコンソール１０２に一端が固定される一方で、他端となる支持部でステアリングホイール操作部１０を回転自在に支持している。
なお、前記実施形態の説明において、ステアリングホイール操作部１０は、ステアリングホイールと、該ステアリングホイールのステアリングコラムシャフトに取り付けられ、前記ステアリングホイールに反力を発生させる反力発生手段とを有するステアリングホイール操作部を実現しており、支持アーム４１は、車体側固定部に対して前記ステアリングホイール操作部における前記ステアリングホイールと反力発生手段との間の部位を回転自在に支持する支持手段を実現している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態の車両用操舵装置の構成を示す図である。
【図２】車両用操舵装置を示す外観図である。
【図３】ステアリングホイール操作部の構成を模式的に示す図である。
【図４】ステアリングホイール操作部の具体的な構成の一例を示す正面図である。
【図５】ステアリングホイール操作部の具体的な構成の一例を示す左側面図である。
【図６】ステアリングホイール操作部の具体的な構成の一例を示す右側面図である。
【図７】チルト駆動部の具体的な構成の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の車両用操舵装置の構成を示す図である。
【図９】第２の実施形態におけるステアリングホイール操作部の構成を模式的に示す図である。
【図１０】ロック機構の構成を示す図である。
【図１１】運転席横のセンターコンソールに支持アームを取り付けた例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ステアリングホイール操作部、１１  ステアリングホイール、１２  ステアリングコラムシャフト、１５  反力アクチュエータ、４１  支持アーム、４１ｂ  支持部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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