車輛轉向系統的製作方法

2023-06-12 10:09:21

專利名稱：車輛轉向系統的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及安裝在車輛中的轉向系統，並更具體而言，涉及設置有轉向操作構件的轉向系統，所述轉向操作構件被轉動以使車輪轉向的。
背景技術：
近年來，諸如日本專利申請公開No. 11-342819 (JP-A-11-342819)、
2004- 338448 ( JP-A-2004-338448 ) 、 2003-118586 ( JP-A-11-118586 )和
2005- 329864 (JP-A-2005-329864)中所揭示的那些車輛轉向系統，具體而言，包括形狀可改變的轉向操作構件的車輛轉向系統，已經處於研發狀態。
上述公開中所揭示的車輛轉向系統的轉向操作構件允許基於例如各種狀況來改變其形狀。但是，因為包括這種轉向操作構件的轉向系統仍然處於研發狀態，所以它們還有相當大的改善空間。因此考慮通過向這些轉向系統引入各種加強因素來提高這些轉向系統的實用性。

發明內容
本發明提供了實用性得到提高的車輛轉向系統。
因此，根據本發明的車輛轉向系統包括轉向操作構件，所述轉向操作構件包括輔助持握部分，所述輔助持握部分的位置在預期持握位置與退避位置之間改變，在所述預期持握位置，預期在轉向期間由駕駛員持握所述輔助持握部分，在所述輔助持握位置己經從所述預期持握位置退回時達到所述退避位置，並且在所述退避位置，預期在轉向操作期間將不會由所述駕駛員持握所述輔助持握部分；輔助持握部分位置改變裝置，所述輔助持握部分位置改變裝置改變所述輔助持握部分的位置；以及氣囊裝置。如果在需要展開所述氣囊時所述輔助持握部分處於所述退避位置，則使所述 輔助持握部分的位置改變為所述預期持握位置。
在包括具有輔助持握部分的轉向操作構件的轉向系統中，如果在需要 展開氣囊時輔助持握部分處於退避位置，則氣囊裝置可能不能以充分的程 度施展其衝擊減輕性能。但是，例如利用根據本發明的轉向輔助系統，輔 助持握部分允許氣囊裝置在氣囊展開期間以充分的程度施展其衝擊減輕性 能。
以下將舉例說明並描述本發明的多個方面。與權利要求相似，本發明 的方面將給予編號，並且在需要時將參考本發明的另一方面描述本發明的 各個方面。為了幫助對本發明的方面的理解，以此方式提供關於本發明的 方面的描述。注意，構造的組合不限於本發明的方面中所述的那些。艮P， 應該參考本發明的各個方面的描述、本發明的實施方式的描述等來理解本 發明的方面。只要以上述方式理解本發明的方面，則本發明可以以跳過對 下述本發明的各個方面增加新的構造或者從下述本發明的各個方面去除構 造獲得的方面來實施。
(1)本發明的第一方面涉及一種車輛轉向系統，其包括轉向盤， 所述轉向盤包括轉向盤緣；以及盤緣形狀改變機構，所述盤緣形狀改變 機構允許所述轉向盤緣的一部分相對於所述轉向盤緣的其他部分的運動， 以使所述轉向盤緣的形狀在環形的第一形狀和部分環形的第二形狀之間改 變。
設置在根據現有技術的轉向系統中的轉向操作構件(此後，在合適處 稱為"操作構件")通常由具有環形轉向盤緣(此後，在合適處稱為"盤 緣")的轉向盤形成。近年來，為了允許駕駛員檢查儀表並更方便地出入 車輛，包括具有部分環形或其中至少一部分為凹入的環形的盤緣的操作構 件正處於研發狀態。但是，如果盤緣形成為變形的環形，則駕駛員有時難 以轉動操作構件。相反，如果如同本發明的第一方面中那樣允許轉向盤緣 的形狀在環形和部分環形之間改變，則例如可以提高轉向系統的實用性。
本發明的第一方面適於所謂電動轉向系統，S卩，其中使車輪轉向的轉 向裝置和操作構件未以機械方式彼此連接並且利用來自包括在轉向裝置中的驅動動力源而不利用施加到操作構件的力來響應於操作構件的操作使車 輪轉向的系統。本發明的第一方面還適於所謂VGRS (可變速比轉向)系 統，S卩，其中預定致動器設置在操作構件與轉向裝置之間並且其通過操作 致動器來改變使車輪轉向的量與操作構件的操作量的比率的系統。利用這 些系統，即使當操作構件的操作範圍相對較小時，也可以使車輪轉向相對 較大的量。因此，操作構件的操作範圍保持為相對較小。因此，考慮到即 使操作構件的盤緣保持在第二形狀以允許駕駛員檢查儀表並更方便地出入 車輛，駕駛員在轉動操作構件時也不會有很大困難。但是，在這些系統 中，例如當轉向裝置的驅動動力源發生故障時，需要由施加到操作構件的 力來使車輪轉向。因此，操作構件的操作範圍保持為相對較大。因此，如 果當需要使車輪轉向相對較大量時盤緣處於第二形狀，則可能阻礙用於轉 動操作構件的操作。但是，根據本發明的第一方面，例如當系統中發生故 障時，可以增大操作構件的操作範圍。
在本發明的第一方面的描述中使用的術語"環形"不僅包括完美的圓 和橢圓，而且還包括可以視為圓的形狀，例如，具有圓角和弧邊的多邊形 狀。本發明的第一方面中的"轉向盤緣的一部分"可以通過駕駛員或者通 過設置有驅動動力源的裝置來相對於轉向盤緣的其他部分進行運動，其將 在下文詳述。根據本發明的第一方面，第二形狀可以是其中至少一部分不 用於形成連續環形的部分環形。即，第二形狀可以是其中多個部分不用於 形成連續環形的部分環形。
(2) 本發明的第二方面涉及根據本發明的第一方面的車輛轉向系 統，其中所述第二形狀是其中至少一部分為凹入的部分環形。
根據本發明的第二方面，限定了第二形狀。在本發明的第二方面中， 當盤緣處於第二形狀時，盤緣的所述一部分和其他部分可以彼此連接。結 果，提高了盤緣的強度。本發明的第二方面中的"其中至少一部分為凹入 的部分環形的形狀"可以是其中至少一部分為弧形凹入的環形，或者其中 至少一部分變為大體平坦的環形。
(3) 本發明的第三方面涉及根據本發明的第二方面的車輛轉向系
統，其中在所述轉向盤緣的所述一部分在所述一部分的端部處由所述轉向盤緣的其他部分保持的條件下，所述盤緣形狀改變機構允許所述一部分繞 將所述端部連接的軸線樞轉。
根據本發明的第三方面，限定了由盤緣形狀改變機構引起的盤緣的一 個部分相對於盤緣的其他部分的運動。在本發明的第三方面中，僅使盤緣 的一部分繞將其端部連接的軸線、相對於盤緣的其他部分樞轉，就可以使 盤緣的形狀在第一形狀和第二形狀之間改變。因此，例如，根據本發明的 第三方面，可以簡化用於使盤緣的形狀在環形和其中至少一部分為凹入的 環形之間改變的結構。
(4) 本發明的第四方面涉及根據本發明的第一至第三方面中任一方 面的車輛轉向系統，其中所述轉向盤緣的所述一部分是處於中性操作位置 的所述轉向盤的上部和下部中的一者。
根據本發明的第四方面，限定了盤緣的一部分。在本發明的第四方面 中的"中性操作位置"表示與當車輛直線行駛時車輪的轉向位置相對應的 轉向盤的位置。當轉向盤處於中性操作位置時，如果盤緣處於環形，則盤 緣的上部使駕駛員難以檢査儀表，並且盤緣的下部使駕駛員難以出入車 輛。因此，根據本發明的第四方面，駕駛員可以更方便地檢查儀表和出入 車輛。在本發明的第四方面中，當轉向盤處於中性操作位置時，盤緣處於 其中上部和下部中的至少一者為凹入的環形。即，當轉向盤處於中性操作 位置時，盤緣可以是其中上部和下部兩者均為凹入的環形。
(5) 本發明的第五方面涉及根據本發明第一至第四方面中任一方面 的車輛轉向系統，其中所述轉向盤設置有固定機構，所述固定機構將所述 轉向盤緣的所述一部分固定在其中所述轉向盤緣處於所述第一形狀的位置 或者其中所述轉向盤緣處於所述第二形狀的位置。
當盤緣處於環形的第一形狀時，駕駛員有時持握盤緣的所述一部分並 轉動操作構件。因此，如果盤緣的所述一部分容易地相對於盤緣的其他部 分發生運動，則可以阻礙由駕駛員執行的用於轉動操作構件的操作。即使 當盤緣處於第二形狀時，盤緣的所述一部分也不應該容易地相對於盤緣的 其他部分發生運動。因此，根據本發明的第五方面，當盤緣處於第一形狀 或第二形狀時，盤緣的所述一部分被固定，以相對於其他部分不可動。本發明的第五方面中的"固定機構"將盤緣的所述一部分固定在其中轉向盤 緣處於第一形狀的位置或者其中轉向盤緣處於第二形狀的位置。此外，固 定機構可以將盤緣的所述一部分固定在除了這些位置以外的位置。
(6) 本發明的第六方面涉及根據本發明的第一至第五方面中任一方 面的車輛轉向系統，其中所述轉向盤設置有盤緣驅動裝置，所述盤緣驅動 裝置包括驅動動力源，並利用來自所述驅動動力源的動力來操作所述轉向 盤緣的所述一部分。
根據本發明的第六方面，例如可以自動地使盤緣的形狀在第一形狀與 第二形狀之間改變。在本發明的第六方面中的"驅動動力源"的具體結構 不受特別限制。例如，使用高壓氣體的氣缸裝置、電磁驅動電動機、例如 電磁闊或彈簧的彈性體等可以用作驅動動力源。本發明的第六方面中的 "盤緣驅動裝置"可以用作本發明的第五方面中的"固定機構"。更具體 而言，盤緣驅動裝置可以被構造為當驅動動力源不能正常工作時將盤緣的 所述一部分固定以相對於盤緣的其他部分不可動。
(7) 本發明的第七方面涉及根據本發明的第六方面的車輛轉向系 統，還包括控制單元，所述控制單元控制所述盤緣驅動裝置。
根據本發明的第七方面，可以根據各種狀況自動地改變盤緣的形狀。 更具體而言，當駕駛員出入車輛時，盤緣自動進入作為其中下部凹入的環 形的第二形狀，當車輛 運動時盤緣自動進入第一形狀。此外，通過與包括 在系統中的其他裝置(例如，氣囊裝置，改變操作構件的操作範圍的裝置 等)相結合地使盤緣驅動裝置工作，可以使盤緣的形狀自動地在第一形狀 和第二形狀之間改變。當與包括在系統中的其他裝置相結合地控制盤緣驅 動裝置時，本發明的第七方面中的"控制單元"也可以控制所述其他裝 置。
(8) 本發明的第八方面涉及根據本發明的第七方面的車輛轉向系 統，還包括氣囊裝置，所述氣囊裝置使氣囊向駕駛員展開，並且其中所 述轉向盤緣在通常狀態下保持為處於所述第二形狀；並且所述控制單元包 括氣囊展開時控制單元，所述氣囊展開時控制單元在需要展開所述氣囊時 控制所述盤緣驅動裝置以將所述盤緣的形狀從所述第二形狀改變為所述第一形狀。
當其中轉向盤能夠轉動以使車輪轉向的轉動操作範圍較小時，優選地 使盤緣進入其中至少一部分為凹入的環形，以如上所述使駕駛員更方便地 檢查儀表並更方面地出入車輛。同時，在車輛碰撞的情況下，可能發生駕 駛員與例如轉向盤之間的二次碰撞，因此許多類型的轉向系統設置有氣囊 裝置以減輕由二次碰撞施加給駕駛員的衝擊。氣囊裝置在車輛碰撞的情況 下將氣囊向駕駛員展開，並利用氣囊減輕施加給駕駛員的衝擊。氣囊在其 車輛前側(即，與保持駕駛員的那側相反的一側)由轉向盤保持。因此， 當轉向盤的盤緣處於環形時，氣囊能夠以充分程度施展其衝擊減輕性能。 但是，當盤緣處於其中部分為凹入的環形時，氣囊在與環形的凹入部分對 應的部分處未由盤緣以充分程度保持。結果，氣囊將不能以充分程度施展 其衝擊減輕性能。
因此，在本發明的第八方面中，盤緣在通常狀態下處於第二形狀，並 在需要展開氣囊時處於環形的第一形狀。根據本發明的第八方面，在通常 狀態下實現允許駕駛員更方便地檢查儀表並出入車輛的系統，並在車輛碰 撞的情況下以充分的程度施展氣囊的衝擊減輕性能。
(9)本發明的第九方面涉及根據本發明的第七或第八方面的車輛轉 向系統，還包括操作範圍改變裝置，所述操作範圍改變裝置改變所述轉 向操作構件的操作範圍，並且其中當由所述操作範圍改變裝置將所述轉向 操作構件的所述操作範圍保持為較小時，所述轉向盤緣保持為處於所述第 二形狀；並且所述控制單元包括基於操作範圍的控制單元，所述基於操作 範圍的控制單元在由所述操作範圍改變裝置增大所述轉向操作構件的所述 操作範圍時控制所述盤緣驅動裝置以將所述盤緣的形狀從所述第二形狀改 變為所述第一形狀。
本發明的第九方面適於上述電動轉向系統和VGRS系統。在這些系統 中，因為轉向盤的操作範圍在通常狀態下保持為相對較小，所以盤緣可以 處於第二形狀，以使駕駛員更方便地檢査儀表和出入車輛。但是，在這些 系統中，例如如果轉向裝置的驅動動力源發生故障，則使轉向盤的操作範 圍相對較大。因此，如果當需要使車輪轉向相對較大量時盤緣處於第二形狀，則可能阻礙用於轉動轉向盤的操作。但是，根據本發明的第九方面， 響應於轉向盤的操作範圍的改變使盤緣進入環形的第一形狀，帶來了例如 系統的實用性的提高。
在本發明的第九方面中的"操作範圍改變機構"的具體結構不受特別 限制。例如，操作範圍改變機構可以具有其中設置多個對操作構件的操作 範圍進行限定的機械止擋件(這些機械止擋件可以時限制轉向範圍從而限 定操作構件的操作範圍的構件)並且這些止擋件有選擇地進行操作的結 構。可選地，操作範圍改變機構可以具有其中設置能夠向操作構件施加操 作反作用力的電動機來代替機械止擋件並且通過增大電動機的動力來限定 操作範圍的結構
(10)本發明的第十方面涉及一種車輛轉向系統，包括轉向操作構 件，所述轉向操作構件包括輔助持握部分，所述輔助持握部分的位置在預 期持握位置與退避位置之間改變，在所述預期持握位置，預期在轉向期間 由駕駛員持握所述輔助持握部分，在所述輔助持握部分己經從所述預期持 握位置退回時達到所述退避位置，並且在所述退避位置，預期在轉向操作 期間將不會由所述駕駛員持握所述輔助持握部分；輔助持握部分位置改變 裝置，所述輔助持握部分位置改變裝置使所述輔助持握部分的位置在所述 預期持握位置與所述退避位置之間改變；氣囊裝置，所述氣囊裝置使氣囊 從所述轉向操作構件向所述駕駛員展開；以及控制單元，所述控制單元控
制所述輔助持握部分位置改變裝置的操作，並包括氣囊展開時控制單元， 如果在需要展開所述氣囊時所述輔助持握部分處於所述退避位置，則所述 氣囊展開時控制單元使所述輔助持握部分的位置改變為所述預期持握位 置。
根據本發明的第十方面，當需要展開氣囊時改變轉向操作構件的一部 分的位置。如同本發明的第八方面，根據本發明的第十方面，當輔助持握 部分處於退避位置時，實現允許駕駛員更方便地檢査儀表並出入車輛的系 統。另一方面，當需要展開氣囊時，輔助持握部分能夠在氣囊的車輛前側 (即，與保持駕駛員的那側相反的一側)保持氣囊。因此，氣囊裝置能夠 以充分的程度施展其衝擊減輕性能。因此，從氣囊裝置的衝擊減輕性能的視角看，本發明的第十方面中的"預期持握位置"優選地是其中當展開氣 囊時能夠由盤緣適當地保持氣囊的位置。
本發明的第十方面中的"退避位置"可以是其中駕駛員不能持握處於 退避位置的輔助持握部分的位置，或者可以是其中駕駛員能夠持握輔助持 握部分但是駕駛員難以操作操作構件的位置。本發明的第十方面中的"預 期持握位置"可以是其中當輔助持握部分處於預期持握位置時駕駛員能夠 持握輔助持握部分並操作操作構件的位置。
(11) 本發明的第十一方面涉及本發明的第十方面的車輛轉向系統， 還包括操作範圍改變裝置，所述操作範圍改變裝置改變所述轉向操作構件 的操作範圍，並且其中當由所述操作範圍改變裝置將所述轉向操作構件 的所述操作範圍保持為較小時，所述輔助持握部分保持為處於所述退避位 置；並且所述控制單元包括基於操作範圍的控制單元，所述基於操作範圍 的控制單元在由所述操作範圍改變裝置增大所述轉向操作構件的所述操作 範圍時使所述輔助持握部分的位置從所述退避位置改變為所述預期持握位 置。
根據本發明的第十一方面，基於轉向操作構件的操作範圍來改變轉向 操作構件的一部分的位置。如同本發明的第九方面，根據本發明的第十一 方面，當轉向的操作範圍保持為相對較小時，實現允許駕駛員更方便地檢 查儀表並出入車輛的系統。另一方面，當轉向操作構件的操作範圍保持為 相對較大時，駕駛員能夠持握輔助持握部分並操作操作構件。結果，提高 了包括操作範圍改變裝置的轉向系統的實用性。
(12) 本發明的第十二方面涉及根據本發明的第十或第十一方面的車 輛轉向系統，其中所述輔助持握部分在端部處由所述轉向操作構件的除 了所述輔助持握部分之外的部分以允許所述輔助持握部分繞將所述端部彼 此連接的軸線樞轉的方式保持；當所述輔助持握部分處於所述預期持握位 置時，所述轉向操作構件處於環形；並且當所述輔助持握部分處於所述退 避位置時，所述轉向操作構件處於部分環形。
根據本發明的第十二方面，限定了輔助持握部分相對於除了輔助持握 部分以外的部分的運動以及轉向操作構件的形狀。如同本發明的第三方面，根據本發明的第十二方面，簡化了用於使操作構件緣的形狀在環形和 部分環形之間改變的結構。
(13) 本發明的第十三方面涉及根據本發明的第十至第十二方面中任 一方面所述的車輛轉向系統，其中，當所述輔助持握部分處於所述預期持 握位置時，所述輔助持握部分構成處於中性操作位置的所述轉向盤的上部 和下部中的至少一者。
根據本發明的第十三方面，限定了預期持握位置。如同本發明的第四 方面，根據本發明的第十三方面，允許駕駛員更方便地檢查儀表和出入車 輛。
(14) 本發明的第十四方面涉及根據本發明的第十三方面的車輛轉向 系統，其中所述轉向操作構件的所述輔助持握部分包括第一輔助持握部 分和第二輔助持握部分；當所述第一輔助持握部分處於所述預期持握位置 時，所述第一輔助持握部分構成處於所述中性操作位置的所述轉向盤的所 述上部；並且當所述第二輔助持握部分處於所述預期持握位置時，所述第 二輔助持握部分構成處於所述中性操作位置的所述轉向盤的所述下部。
根據本發明的第十四方面，允許駕駛員更方面地檢查儀表和出入車輛 這兩者。


通過結合附圖閱讀對本發明優選實施例的以下說明，本發明的上述和
其他目的和特徵將變得清楚，附圖中
圖1是示出根據本發明的實施方式的轉向系統的總體結構的視圖2是示出包括在轉向系統的操作裝置中的操作反作用力施加裝置的
剖視圖3是示出從車輛的左側觀察的操作裝置的轉向盤的視圖4是示出從車輛的左側觀察的操作裝置的轉向盤的剖視圖5是示出從上側觀察的操作裝置的轉向盤的視圖6是示出從車輛的後側觀察的操作裝置的轉向盤的視圖7是示出上弧部分和右弧部分彼此連接處的連接部分的放大剖視圖8是示出上弧部分和左弧部分彼此連接處的連接部分的放大剖視
圖9A是示出處於中性操作位置的轉向盤的視圖9B是示出處於當轉向盤從中性操作位置逆時針轉動45。時達到的位 置的轉向盤的視圖IO是示出其中操作裝置安裝到車身的一部分的狀態的視圖11A是示出其中當轉向盤緣處於第二形狀時氣囊展開的狀態的視
圖11B是示出其中當轉向盤緣處於第一形狀時氣囊展開的狀態的視
圖12是根據本發明的實施方式的修改實施例示出上弧部分和左弧部 分彼此連接處的連接部分的放大剖視圖13是根據本發明的實施方式的另一修改實施例示出上弧部分和右 弧部分彼此連接處的連接部分的放大剖視圖14是示出在第二形狀是當上弧部分和下弧部分固定在當它們從轉 向盤緣處於第一形狀時的位置樞轉90。達到的位置時所實現的轉向盤緣的 形狀的情況下、從車輛的左側觀察時的處於第二形狀的轉向盤的視圖15是示出在第二形狀是當上弧部分和下弧部分固定在當它們從轉 向盤緣處於第一形狀時的位置樞轉90。達到的位置時所實現的轉向盤緣的 形狀的情況下、從上側觀察時的處於第二形狀的轉向盤的視圖；並且
圖16是示出在第二形狀是當上弧部分和下弧部分固定在當它們從轉 向盤緣處於第一形狀時的位置樞轉90。達到的位置時所實現的轉向盤緣的 形狀的情況下、從車輛的後側觀察時的處於第二形狀的轉向盤的視圖。
具體實施例方式
此後，將參考附圖詳細描述本發明的實施方式和本發明的實施方式的 修改實施例。注意，本發明不僅能以下述實施方式進行實施，還能以可通 過根據本領域的技術人員的知識進行的各種修改和設置獲得的各種其他實施方式(例如在發明內容中所述的本發明的各方面)來進行實施。 轉向系統的總體結構
根據本發明的實施方式的轉向系統10是如圖1所示的電動轉向系 統。轉向系統10主要包括轉向操作裝置(此後，在合適處稱為"操作 裝置")12;使車輪轉向的轉向裝置14;將轉向操作裝置12與14連接的 連接裝置16;以及用作用於轉向系統10的控制單元的電子控制單元(此
後，在合適處稱為"ECU" ) 18。
操作裝置12包括用作由駕駛員操作的操作構件的轉向盤20;轉向
軸(此後，稱為"軸")22，軸22的一端安裝到轉向盤20;用作以可轉 動的方式保持軸22的管24，軸22穿過管24;以及固定到管24的車輛前 側端部並經由軸22向轉向盤20施加抵抗轉向盤20的操作的反作用力的操 作反作用力施加裝置26。操作裝置12在操作反作用力施加裝置26處固定 到車身的一部分，更具體而言，固定到用作用於儀表面板的加強構件的加 強件234 (見圖IO)。操作裝置12還包括氣囊裝置30 (見圖4)。
轉向裝置14包括轉向杆40;以轉向杆40可沿其軸向移動的方式保 持轉向杆40的殼體42;容納在殼體42內並用作用於使轉向杆40沿其軸 向移動的驅動動力源的轉向電動機44;以及分別經由柔性接頭連接到轉向 杆40的各個端部的成對連杆46。每個連杆46在其末端連接到轉向節50 的臂，轉向節5以允許相應的車輪48轉向的方式經由另一個柔性接頭來 保持該車輪48。在轉向杆40上形成外螺紋，並且在殼體42中設置與該外 螺紋相旋擰的螺母。轉向電動機44使螺母轉動，以使轉向杆40沿其軸向 移動，從而使車輪48轉向。此外，在轉向杆40上形成齒條，並且設置有 與該齒條嚙合的小齒輪的小齒輪軸52以可轉動的方式被保持在殼體42 中，並且小齒輪軸52的一端從殼體42突伸出。如下文將更詳細描述的， 操作裝置12還能夠通過使小齒輪軸52轉動來使車輪48轉向。
連接裝置16主要包括電磁驅動離合器60。輸入帶輪62安裝到電磁驅 動離合器60的輸入部分。輸入帶輪62和安裝到軸22的輸出帶輪104 (見 圖2)經由帶64彼此連接，使得輸入帶輪62的轉動傳遞到輸出帶輪 104。輸出輥66安裝到電磁驅動離合器60的輸出部分。輸出輥66和與轉向裝置14的小齒輪軸52 —體地形成的輸入輥68經由線70連接，使得輸 入輥68的轉動傳遞到輸出輥66。電磁驅動離合器60在被供應有電力時允 許輸入帶輪62與輸出輥66之間的相對轉動，從而建立了其中在操作裝置 12與轉向裝置14之間不傳遞操作力的狀態。電磁驅動離合器60在未被供 應有電力時禁止輸入帶輪62與輸出輥66之間的相對轉動，從而建立了來 自轉向盤20的操作力被傳遞到轉向裝置14的狀態。 操作力施加裝置的結構
如圖2所示，操作反作用力施加裝置26包括筒形殼體84，殼體84具 有形成在更靠近車輛後側(圖2中的右側)的位置處的後室80和形成在 更靠近車輛前側(圖2中的左側)的位置處的前室82。軸22穿過後室 80，並以可轉動的方式被保持在殼體84中。雖然圖2中未示出，但是軸 22在右手側端部處連接到轉向盤20。在後室80內，軸22穿過筒形彈簧殼 體86，並以可轉動的方式支撐彈簧殼體86。繞軸22設置成對的扭力盤簧 (此後，在合適處稱為"彈簧")88。這些彈簧88沿相反方向巻繞。此 外，每個彈簧88的一端固定到彈簧殼體86的內面，每個彈簧88的另一端 固定到軸22的大直徑部分90。在如圖2所示的狀態下，彈簧88兩者都是 扭轉的，並且兩者的扭轉反作用力保持平衡。在此狀態下，轉向盤20處 於與車輪的中性轉向位置對應的中性位置，即處於中性操作位置。
電磁閥92設置在殼體84的外周部分上。電磁閥92具有延伸到後室 80中的杆94。當電磁閥92未被供應有電力時，配合板96與彈簧殼體86 的外周面分離。因此，當軸22轉動時，彈簧殼體86與軸22 —起轉動。 即，允許彈簧殼體86的轉動。另一方面，當電磁閥92被供應有電力時， 由於杆94的移動而使配合板96向前移動，即與彈簧殼體86的外周面接 觸。對配合板96提供的表面處理使得其可以產生較大的摩擦力。由該摩 擦力禁止彈簧殼體86的轉動。如果在禁止彈簧殼體86轉動的條件下，軸 22響應於轉向盤20的操作而轉動，則彈簧88之間的扭轉反作用力的平衡 被打破，因此，抵抗轉向盤20的操作的反作用力經由轉向盤20傳遞到駕 駛員。即，操作反作用力施加裝置26包括基於彈性力的操作反作用產生 機構，其利用彈性構件的彈性力來產生抵抗轉向盤20的操作的反作用力。
軸22A的大直徑部分90具有從大直徑部分90的外周面突出的突出部 分100。此外，突出部分100所穿過的槽102形成在彈簧殼體86的內周面 中，並沿著彈簧殼體86的周向延伸。在禁止彈簧殼體86的轉動的條件 下，允許突出部分100隨著轉向盤20被轉動而在槽102內移動。如果轉向 盤20的操作量(轉向盤20從中性操作位置轉動的量)增到到一定程度， 則突出部分100與槽102的端部進行接觸，由此限制了轉向盤20轉動的範 圍。即，操作反作用力施加裝置26具有操作範圍限制機構。在允許彈簧 殼體86的轉動的條件下，突出部分100不與槽102的端部接觸，因此操作 範圍不受操作範圍限制機構的限制。利用此結構，操作反作用力施加裝置 26用作操作範圍改變裝置，其包括操作範圍限制機構和使彈簧殼體86的 轉動狀態在其中禁止彈簧殼體86的轉動的狀態與其中允許彈簧殼體86的 轉動的狀態之間改變的機構。
在前室82中，輸出帶輪104以輸出帶輪104和軸22不能相對於彼此 轉動的方式裝配到軸22。反作用力電動機106安裝到殼體84。反作用力 電動機106將轉動力經由齒輪108和110施加到軸22。 §卩，操作反作用力 施加裝置26具有基於電動機動力的操作反作用力產生機構，其利用來自 反作用力電動機106的動力來產生抵抗轉向盤20的操作的反作用力。由 轉角傳感器116經由齒輪112和114來檢測軸22的轉動量(轉角)。轉角 傳感器116用作檢測轉向盤20的操作量的操作量傳感器。
轉向盤和氣囊裝置的結構
如圖3至6所示，轉向盤20包括駕駛員所持握的轉向盤緣130 (此後 在合適處稱為"盤緣")和將盤緣130固定到軸22的殼體132。殼體132 包括固定到軸22的盤轂部分134，和連接到盤緣130的成對盤輻136。更 具體而言，盤轂部分134設置在轉向盤20的大體中心處。盤輻136沿著相 反的方向從盤轂部分134延伸，並連接到盤緣130。在盤轂部分134的車 輛前側部分中形成孔137。軸22以鋸齒連接方式裝配到孔137中，並利用 形成在軸22的末端部處的外螺紋以及與該外螺紋旋擰的螺母138將殼體 132裝配到軸22。圖3至6每個都示出了轉向盤20處於中性操作位置的狀態。在此狀態下，盤輻136中的一個從盤轂部分134向右延伸，盤輻136 中的另一個從盤轂部分134向左延伸。向右延伸的盤輻136的最右端部與 盤緣130—體。盤緣130和殼體132彼此一體地形成。
如圖4所示，氣囊裝置30嵌入在殼體132的盤轂部分134內。氣囊裝 置30包括摺疊並容納在盤轂部分134內的氣囊140，和使氣囊140展開的 充氣器142。
如圖6所示，盤緣130包括右弧部分150、左弧部分152、上弧部分 154和下弧部分156。具有弧形的右弧部分150連接到成對盤輻136中的、 在轉向盤20處於中性操作位置的條件下從車輛後方觀察轉向盤20時位於 右側的那個盤輻136，並由該盤輻136支撐。具有弧形的左弧部分152連 接到另一個盤輻136並由該盤輻136支撐。具有弧形的上弧部分154連接 到在轉向盤20處於中性操作位置的條件下、右弧部分150和左弧部分152 的上端部。下弧部分156連接到在轉向盤20處於中性操作位置的條件 下、右弧部分150和左弧部分152的下端部。除非另外指明，否則在以下 對盤緣130的描述中涉及的方向表示當轉向盤20處於中性操作位置時的 方向。
上弧部分154在其端部處以允許上弧部分154繞將上弧部分154的端 部彼此連接的軸線樞轉的方式連接到右弧部分150和左弧部分152。圖7 是示出上弧部分154的右端部和右弧部分150的上端部彼此連接處的連接 部分的放大剖視圖。圖8是示出上弧部分154的左端部和左弧部分152的 上端部彼此連接處的連接部分的放大視圖。如圖7所示，端面封蓋構件 160固定到上弧部分154的右端面，並且在端面封蓋構件160的中部處形 成筒形軸部162。端面封蓋構件164固定到右弧部分150的上端面，並在 端面封蓋構件164的中部處形成軸承部分166。端面封蓋構件160的軸部 162的外徑略小於端面封蓋構件164的軸承部分166的內徑。端面封蓋構 件160的軸部162裝配到端面封蓋構件164的軸承部分166中。如圖8所 示，具有與端面封蓋構件160大體相同結構的端面封蓋構件168固定到上 弧部分154的左端面，具有與端面封蓋構件164大體相同結構的端面封蓋 構件170固定到左弧部分152的上端面。端面封蓋構件168和端面封蓋構件170裝配到彼此。
利用此結構，利用端面封蓋構件160、 164、 168和170將上弧部分 154以允許上弧部分繞將上弧部分154的端部連接的軸線樞轉的方式連接 到右弧部分150和左弧部分152。更具體而言，端面封蓋構件160、 164、 168和端面封蓋構件170允許作為盤緣130 —部分的上弧部分154相對於 形成盤緣130的其他部分的右弧部分150和左弧部分152樞轉。轉向盤20 包括由端面封蓋構件160、 164、 168和端面封蓋構件170形成的樞轉運動 允許機構172。
此外，轉向盤20包括允許上弧部分154繞上述軸線相對於右弧部分 150和左弧部分152樞轉的盤緣驅動裝置180。如圖7所示，盤緣驅動裝置 180包括用作驅動動力源的電磁驅動電動機182、將從電磁驅動電動機182 傳遞的轉速降低並接著傳遞具有降低後轉速的轉動的減速器184、以及連 接到減速器184並使得上弧部分154樞轉的盤緣樞軸186。電磁驅動電動 機182和減速器184設置在具有底部的筒形殼體188內。殼體188固定到 保持套筒191內，保持套筒191沿著上述軸線延伸並設置在上弧部分154 內。
電磁驅動電動機182固定到殼體188的內面。電動機轉角傳感器194 設置在殼體188中。電動機轉角傳感器194檢測電磁驅動電動機182的電 動機軸192的轉角，即，電磁驅動電動機182的轉角。電動機轉角傳感器 194主要包括編碼器，並用於控制盤緣驅動裝置180。
用作諧波齒輪機構(有時稱為諧波驅動(harmonic drive,註冊商標) 機構、應力波齒圈機構等)的減速器184包括波發生器196、柔性齒輪 (柔性花鍵)198和齒圈(環形花鍵)200。波發生器196具有橢圓凸輪和 裝配到橢圓凸輪的外周的滾珠軸承，並固定到電動機軸192。柔性齒輪 198形成為杯形，並具有可彈性變形的周壁部。多個齒形成在周壁部的幵 口側外周上。柔性齒輪198在其底部處以柔性齒輪198和輸出軸202不能 相對於彼此轉動的方式鍵槽連接到輸出軸202。輸出軸202經由覆蓋有封 蓋的柔性接頭204連接到固定至上弧部分154的盤緣樞軸186。齒圈200 是環形的，並具有形成在其內周上的多個齒(齒圈200的齒數比柔性齒輪略大，例如，大2個)。齒圈200固定到殼體188。當柔性齒輪198的周 壁部裝配在波發生器196上時，柔性齒輪198可彈性變形為橢圓形。結 果，柔性齒輪198在沿著橢圓主軸定位的兩個部分處與齒圈200嚙合，而 在其他部分處不與齒圈200嚙合。利用此結構，當波發生器196進行一圈 轉動(360°)時，即當電磁驅動電動機182的電動機軸192進行一圈轉動 時，引起柔性齒輪198與齒圈200之間的相對轉動。該相對轉動量對應於 柔性齒輪198與齒圈200之間的齒數差。根據此相對轉動，上弧部分154 繞軸線相對於右弧部分150和左弧部分152樞轉。
如圖8所示，電磁閥210設置在左弧部分152內，並且電磁閥210的 杆212的末端部所穿過的孔214和216分別形成在端面封蓋構件168和 170中，端面封蓋構件168和170形成樞轉運動允許機構172。如圖8所 示，當電磁閥210未被供應有電力時，電磁閥210的杆212的末端部穿過 分別形成在端面封蓋構件168和170中的孔214和216，由此上弧部分154 相對於右弧部分150和左弧部分152固定。另一方面，當電磁閥210被供 應有電力時，電磁閥210的杆212的末端不在形成在端面封蓋構件168和 170中的孔214和216中，由此允許上弧部分154相對於右弧部分150和 左弧部分152樞轉。g卩，轉向盤20具有由電磁閥210、孔214和216等形 成的固定構件218。
除了孔214之外，孔220也在將具有孔214的盤緣驅動裝置180繞軸 線轉動180。的情況下孔214將所處的位置處形成在端面封蓋構件168中。 更具體而言，上弧部分154可以在當上弧部分154從如圖所示上弧部分 154相對於右弧部分150和左弧部分152固定的位置繞軸線轉動180°時達 到的位置處相對於右弧部分150和左弧部分152固定。右弧部分150和左 弧部分152沿著位於與軸22垂直的平面上的環形布置。軸22位於此環形 的中心。右弧部分150和左弧部分152沿著環形布置在相對於軸22徑向相 對的兩側。在轉向系統10中，端面封蓋構件168的孔220形成的位置使得 當上弧部分154沿著環形布置時，電磁閥210的杆212的末端部穿過孔 220。因此，如果電磁閥210未被供應有電力並且電磁閥210的杆212的末 端穿過分別形成在端面封蓋構件168和170中的孔220和216，則上弧部分154、右弧部分150和左弧部分152全部沿著相同的環形布置。
如同上弧部分154連接到右弧部分150和左弧部分152的結構，以允 許下弧部分156繞將下弧部分156的端部連接的軸線樞轉的方式將下弧部 分156在其端部處連接到右弧部分150和左弧部分152的下端部。更具體 而言，可以允許作為盤緣130—部分的下弧部分156相對於形成盤緣130 的其他部分的右弧部分150和左弧部分152樞轉或固定。可以利用電磁驅 動電動機使下弧部分156相對於盤緣BO的其他部分樞轉。因此，與樞轉 運動允許機構172和盤緣驅動裝置180相同的結構設置在將下弧部分156 連接到右弧部分150和左弧部分152中一者所處的連接部分中，與固定構 件218相同的結構設置在將下弧部分156連接到右弧部分150和左弧部分 152中的另一者所處的連接部分中。這使得可以在下弧部分156、右弧部 分150和左弧部分152全部沿著相同環形布置的狀態下使下弧部分156相 對於右弧部分150和左弧部分152固定。此外，可以使下弧部分156在當 下弧部分156從當下弧部分156、右弧部分150和左弧部分152全部沿著 相同環形布置時的位置繞軸線樞轉180。時達到的位置處相對於右弧部分 150和左弧部分152固定。
上述結構使得可以將上弧部分154、下弧部分156、右弧部分150和 左弧部分152沿著相同弧形布置。還可以將上弧部分154布置在當上弧部 分154從當全部弧形部分沿著相同弧形布置時的位置繞上軸線相對於盤緣 130的其他部分樞轉180。時達到的位置處，將下弧部分156布置在當下弧 部分156從當全部弧形部分沿著相同弧形布置時的位置繞下軸線相對於盤 緣130的其他部分樞轉180。時達到的位置處。更具體而言，在轉向系統IO 中，轉向盤20的盤緣130可以處於環形的第一形狀(由雙點劃線表示) 或部分環形的第二形狀(由實線表示)。因為樞轉運動允許機構172改變 盤緣130的形狀，所以樞轉運動允許機構172用作盤緣形狀改變機構。 盤緣形狀與轉向盤的操作之間的關係
如上所述，將所謂電動轉向系統用作轉向系統10。因此，在不利用由 駕駛員施加到轉向盤20的操作力的情況下，由來自轉向裝置14的轉向電 動機44的驅動力來使車輪48轉向。因此，不需要駕駛員的操作力來使車輪48轉向。考慮到可操作性，即使轉向盤20的操作量相對較小，也使車
輪48轉向較大的量。因此，由設置在操作反作用力施加裝置26中的操作 範圍限制機構將轉向盤20的操作範圍限制到相對較小的範圍。更具體而 言，在從中性操作位置到當轉向盤20分別順時針和逆時針轉動45°時達到 的各個位置的限制範圍內執行順時針和逆時針轉向操作。因此，駕駛員持 握盤緣130的上弧部分154和下弧部分156來使轉向盤20轉動的情況是不 經常的情況。
如圖6所示，當盤緣130具有環形時，上弧部分154阻擋了駕駛員對 設置在儀表面板230的上部中的速度計232等的視線。此外，當駕駛員出 入車輛時，下弧部分156例如接觸駕駛員的腿部，這有時使駕駛員難以出 入車輛。對於轉向系統10，當採用所謂電動轉向系統時，優選地使盤緣 130成為第二形狀以避免上述不便。
圖9A示出了當盤緣130處於第二形狀的狀態下處於中性操作位置的 轉向盤20。圖9B示出了當盤緣130處於第二形狀的狀態下處於當轉向盤 20響應於逆時針操作而從中性位置逆時針轉動了 45。時達到的位置的轉向 盤20。如圖9A和9B可見，駕駛員可以在從順時針離開中性操作位置45。 的位置到逆時針離開中性操作位置45。的位置的範圍內轉動轉向盤20。因 此，在轉向系統10中，盤緣130通常保持為第二形狀。
如果例如轉向電動機44發生故障，則由駕駛員的操作力來使車輪48 轉向。因此，使車輪48轉向的量與轉向盤20的操作量的比率較小，以減 輕駕駛員在操作轉向盤20時的負擔。在此情況下，取消由操作範圍限制 機構對操作範圍施加的限制，並因此增大了操作範圍。操作範圍增到到由 轉向裝置14限制轉向量的操作範圍。更具體而言，操作範圍增大到轉向 盤20能夠從中性操作位置轉動到從中性位置順時針離開540。的位置，並 能夠從中性操作位置轉動到從中性位置逆時針離開540。的位置。即，駕駛 員可以使轉向盤20順時針和逆時針轉動一圈半。如果以此方式增大轉向 盤20的操作範圍，則駕駛員需要切換盤緣130的持握部分。因此，如果 盤緣130處於第二形狀，則可能降低操作轉向盤20時的方便性。
考慮到以上情況，在轉向系統10中，當例如轉向電動機44能正常工作而轉向盤20的操作範圍保持較小時，盤緣130保持在第二形狀，並
且。但是，當例如轉向電動機44發生故障而需要增大轉向盤20的操作範 圍時，盤緣130進入環形的第一形狀。更具體而言，當轉向盤20的操作 範圍增大時，上弧部分154和下弧部分156進入其中駕駛員將持握上弧部 分154和下弧部分156的預期持握位置(由圖6中的雙點劃線表示)。當 轉向盤20的操作範圍減小時，上弧部分154和下弧部分156從預期持握位 置退避到其中駕駛員將不會持握上弧部分154和下弧部分156的退避位置 (由圖6中的實線表示)。因此，上弧部分154和下弧部分156可以視為 在需要時可以由駕駛員持握的輔助持握部分，而形成轉向盤20的除了輔 助持握部分之外的部分的右弧部分150和左弧部分152用作主持握部分。 因為藉助於盤緣驅動裝置180使用作第一輔助持握部分的上弧部分154和 用作第二輔助持握部分的下弧部分156的位置在預期持握位置與退避位置 之間改變。所以，盤緣驅動裝置180用作輔助持握部分位置改變裝置。 盤緣形狀與氣囊裝置之間的關係
如圖IO所示，操作裝置12在操作反作用力施加裝置26處安裝到儀表 面板230的加強件234，更具體而言，安裝到設置於加強件234的支架 236。操作裝置12在安裝到支架236時處於其中使軸22的軸線以使軸22 的車輛前側端部低於軸22的車輛後側端部的方式傾斜的姿態。轉向盤20 的盤緣130的車輛側面和容納氣囊裝置30的殼體132的盤轂部分134全部 以使得車輛後側面的上部比其下部更朝向車輛前側布置的方式傾斜。
在車輛碰撞的情況下，氣囊140如圖11所示展開，以減輕當駕駛員 撞擊轉向盤20時引起的衝擊。更具體而言，充氣器142產生高壓氣體， 該高壓氣體將被引入氣囊140以使氣囊140充氣。雖然圖中未示出，但是 在殼體132的盤轂部分134的外壁的特定區域中形成較弱部分。當氣囊 140被充氣時，盤轂部分134的外壁在該較弱部分處破裂，以產生開口， 氣囊140能夠通過該開口展開為特定形狀。
圖IIA示出了當上弧部分154和下弧部分156處於退避位置並且盤緣 130處於第二形狀時實現的、氣囊140展開的形狀。圖IIB示出了當上弧 部分154和下弧部分156處於預期持握位置並且盤緣130處於第一形狀時實現的、氣囊140展開的形狀。如圖IIA禾口 IIB可見，當上弧部分154和 下弧部分156處於預期持握位置並且盤緣130處於環形(圖11B)時，駕 駛員被氣囊140可靠地保持，並且氣囊140施展了較高的衝擊減輕性能。 相反，如果上弧部分154和下弧部分156處於退避位置並且盤緣130處於 具有上部和下部凹入的部分環形(圖11A)時，氣囊140的衝擊減輕性能 未施展到充分的程度。這是因為，當由氣囊140保持駕駛員時，展開的氣 囊140變形，使得氣囊140的上部和下部通過凹入部分朝向車輛前側移 動。於是，在轉向系統10中，在不需要展開氣囊140的通常狀態下將盤 緣130保持為第二形狀，而在需要使氣囊140展開時使盤緣130進入第一 形狀。更具體而言，如果在需要使氣囊140展開時使上弧部分154和下弧 部分156處於退避位置，則上弧部分154和下弧部分156進入預期持握位 置。
對轉向系統的控制
如上所述，由ECU 18控制轉向系統10。如圖1所示，點火開關240 設置在車輛中。當點火開關240打開時，連接裝置16的電磁驅動離合器 60被供應有電力，並且操作反作用力施加裝置26的電磁閥92也被供應有 電力。於是，在不利用由駕駛員施加到轉向盤20的操作力的情況下，由 來自轉向電動機44的驅動動力使車輪48轉向。
在這種狀態下，由連接裝置16來檢測轉向盤20從中性操作位置操作 的量。轉向裝置14使車輪48轉向與由連接裝置16檢測到的操作量相對應 的量。車速傳感器242檢測車速。調節轉向量，使得轉向量隨著車速升高 而減小。這意味著轉向系統10是車速敏感的轉向系統。如上所述，利用 操作反作用力施加裝置26的彈簧88的彈性力，將其大小與轉向盤20的操 作量相對應的反作用力施加到轉向盤20。此外，基於由操作反作用力施加 裝置26檢測到的操作量的改變來確定操作轉向盤20的速度。跳過來自反 作用力電動機106的動力來調節抵抗轉向盤20的操作的反作用力，使得 反作用力隨著操作轉向盤20的速度升高而增大。
在此狀態下，上弧部分154和下弧部分156處於退避位置，並且盤緣 130處於第二形狀。更具體而言，固定構件218的電磁閥210未被供應有電力，並且電磁闊210的電磁閥210通過彈簧的彈性力穿過分別形成在端
面封蓋構件168和170中的孔214和216。此外，設置在下弧部分156連 接到右弧部分150和左弧部分152中一者所處的連接部分處的固定機構處 於與固定構件218相同的狀態。因為下弧部分156連接到右弧部分150和 左弧部分152的結構與下弧部分156連接到右弧部分150和左弧部分152 的結構相同，所以以下將不提供與包括在下弧部分156中的裝置和機構相 關的描述。
如果例如轉向電動機44發生故障，則停止向電磁驅動離合器60和電 磁閥92供應電力。當停止向電磁驅動離合器60和電磁閥92供應電力時， 一些類型的操作反作用力施加裝置停止施加反作用力，並且施加到轉向盤 20的操作力能夠經由帶64和線70傳遞到轉向裝置14。這使得可以利用操 作力使車輪48轉向。此外，取消由操作範圍限制機構對操作範圍施加的 限制，因此，增大了轉向盤20的操作範圍。
在此情況下，為了確保轉向盤20的充分的可操作性，上弧部分154 和下弧部分156可以從退避位置移動到預期持握位置，由此盤緣130從第 二形狀進入第一形狀。更具體而言，如果例如轉向電動機44發生故障， 則開始向固定構件218的電磁閥210的電力供應，並且電磁閥210的杆 212的末端部分別從端面封蓋構件168和170的孔214和216移除。此 外，利用來自盤緣驅動裝置180的電磁驅動電動機182的驅動動力，使上 弧部分154繞軸線樞轉。根據上弧部分154的樞轉運動，停止向固定構件 218的電磁閥210的電力供應。此外，電磁閥210的杆212的末端部穿過 端面封蓋構件170的孔216，並由彈簧的彈性力而被推靠端面封蓋構件 168的面。當盤緣130進入環形的第一形狀時，由彈簧的彈性力使電磁閥 210的杆212的末端部穿過端面封蓋構件168的孔220。在轉向系統10 中，執行基於操作範圍的控制，以基於轉向盤20的操作範圍使上弧部分 154和下弧部分156的位置在退避位置與預期持握位置之間改變，由此改 變盤緣130的形狀。這表示ECU 18包括基於操作範圍的控制單元。盤緣 驅動裝置180使上弧部分154朝向車輛的前側(即，以上弧部分154移動 離開駕駛員的方式)樞轉。在車輛碰撞的情況下，設置在車輛的前部中的碰撞傳感器244檢測到 碰撞已經發生，並且響應於碰撞的檢測操作氣囊裝置30。
g卩，由充氣器
142使氣囊140展開，由此有效地減輕駕駛員與轉向盤20的第二碰撞的衝 擊。在此情況下，為了允許氣囊140以充分程度施展其衝擊減輕性能，上 弧部分154和下弧部分156的位置從退避位置改變到預期持握位置，由此 盤緣130的形狀從第二形狀改變為第一形狀。更具體而言，固定構件 218、盤緣驅動裝置180等在上述基於操作範圍的控制下操作。因為氣囊 140相當快地展開，所以調節供應到電磁驅動電動機182的電流的大小， 使得上弧部分154以比基於操作範圍的控制下更高的速度繞軸線樞轉。如 上所述，在轉向系統10中，當需要使氣囊140展開時，執行氣囊展開控 制以將上弧部分154和下弧部分156的位置從退避位置改變為預期持握位 置，從而將盤緣130的形狀從第二形狀改變為第一形狀。這表示ECU 18 包括氣囊展開時控制單元。
本發明的實施方式的修改實施例
此後，將在以下描述根據本發明的實施方式的修改實施例的轉向系 統，更具體而言，根據本發明實施方式的修改實施例的用作轉向操作構件 的轉向盤。在下述修改實施例中，與上述實施方式相同的部件或具有與上 述實施例相同功能的部件由相同的附圖標記表示。
圖12所示的結構可以用作將上弧部分154連接到右弧部分150和左弧 部分152的結構和將下弧部分156連接到右弧部分150和左弧部分152的 結構。在下述修改實施例中，將弧部分150和156彼此連接的結構、將弧 部分156和152彼此連接的結構、將弧部分152和154彼此連接的結構以 及將弧部分154和150彼此連接的結構彼此相同。於是，將作為代表性的 示例描述將上弧部分154和右弧部分150彼此連接的結構。
在根據如圖12所示的修改實施例的轉向盤250中，具有與根據上述 實施方式的端面封蓋構件164相同結構的端面封蓋構件252固定到右弧部 分150的上端面，具有與根據上述實施方式的端面封蓋構件160相同結構 的端面封蓋構件254固定到上弧部分154的右端面。端面封蓋構件252的 軸部以該軸部可繞軸線轉動的方式裝配到端面封蓋構件254的軸承部分中。端面封蓋構件252和254等構成盤緣改變機構。
轉向盤250包括盤緣驅動裝置256，其利用高壓氣體代替利用電磁驅 動電動機來驅動上弧部分154。盤緣驅動裝置256包括設置在右弧部分 150內的氣缸裝置258、在其外周部分上形成有外螺紋的螺紋杆260、以及 夾持軸承滾珠並與260旋擰的螺母262。氣缸裝置258包括固定在右弧 部分150內的氣缸264、可滑動地裝配在氣缸264內的活塞266、在一端 處連接到266並在另一端處朝向螺紋杆260突出的活塞杆268、以及由氣 缸264和活塞266的未連接268的那個面所界定的空間內填充的爆炸物 270。螺紋杆260裝配到保持套筒272中，保持套筒272設置在上弧部分 154內並沿著軸線延伸。沿著軸線延伸的成對導引槽274形成在保持套筒 272的內壁面中，並且形成在螺紋杆260的一個端部處的成對鍵276裝配 到各個導引槽274中。導引槽274和鍵276允許螺紋杆260沿著軸線相對 於保持套筒272移動，但防止螺紋杆260繞軸線轉動。傾斜面278形成在 氣缸裝置258的活塞杆268的末端部處。傾斜面278粗略地定向為面對螺 母262。螺紋杆260的另一個端部是圓形的並與活塞杆268的傾斜面278 進行接觸。與螺紋杆260旋擰的螺母262不可移動地裝配到固定於上弧部 分154的端面封蓋構件252的軸承部分(未示出)的內周面。
當由火花電極點燃爆炸物270時，氣缸裝置258操作。當點燃時， 270產生高壓氣體，並且活塞杆268由高壓氣體的壓力朝向螺紋杆260移 動。利用活塞杆268的傾斜面278，螺紋杆260藉助於活塞杆268沿著軸 線移動。隨著螺紋杆260的移動，由螺紋杆260和螺母262形成的滾珠四 缸機構使上弧部分154繞軸線相對於右弧部分樞轉。
轉向盤250包括利用柱塞280的固定機構282來代替例如利用電磁閥 的固定機構。柱塞280包括固定到從端面封蓋構件252延伸的凸臺284 的殼體286、容納在286內的壓縮盤簧288 (此後，在合適處稱為"彈 簧")、以及柱塞杆290。在柱塞杆290使彈簧288壓縮的狀態下，柱塞 杆290的後端部鬆散地裝配在286中。殼體286以使柱塞杆290的末端部 面對上弧部分154的內側的方式裝配到凸臺284中。柱塞杆290的末端部 被布置為裝配到形成在端面封蓋構件254中的孔292中。孔292形成在當盤緣130進入第二形狀時由彈簧288的彈性力使柱塞杆290的末端部裝配 到孔292中的位置。除了孔292之外，孔294也形成在當具有孔292的端 面封蓋構件254繞軸線轉動180。的情況下孔292將存在的位置處。利用此 結構，允許轉向盤20的上弧部分154固定在盤緣130處於第一形狀的位置 或盤緣130處於第二形狀的位置。在採用根據修改實施例的轉向盤250的 轉向系統中，當盤緣130的形狀從第二形狀改變為第一形狀時，使用高壓 氣體。因此，可以快速地改變盤緣的形狀。利用該系統，更合適地執行氣 囊展開時控制。此外，可以藉助於盤緣驅動裝置256使上弧部分154和下 弧部分156的位置在預期持握位置與退避位置之間改變。這表示盤緣驅動 裝置256用作輔助持握部分位置改變裝置。
可選地，可以採用如圖13所示的固定機構。如圖13所示，根據本發 明的實施方式的另一個實施例的轉向盤300除了包括利用柱塞的固定機構 之外，還包括利用螺栓302和螺母304的固定機構。固定到上弧部分154 的右端面的端面封蓋構件306和固定到右弧部分150的端面封蓋構件308 藉助於板形螺母304緊固在一起，板形螺母304固定到上弧部分154的端 面封蓋構件306的內面和六角形凹頭螺栓302。在本發明的實施方式的此 實施例的轉向盤300中未設置盤緣驅動裝置。
在採用根據本發明的實施方式的此修改示例的轉向盤300的轉向系統 中，當盤緣的形狀在第一形狀和第二形狀之間改變時，駕駛員將六角形扳 手穿過形成在右弧部分150中的進入開口 310插入，並鬆開螺栓302與螺 母304之間的緊固。然後，使上弧部分154繞軸線樞轉以使盤緣的形狀改 變為第一形狀或第二形狀，此後駕駛員用六角形扳手將螺栓302和螺母 304緊固在一起。雖然在根據此修改實施例的轉向系統中不能執行上述氣 囊展開時控制和基於操作範圍的控制，但是可以使駕駛員將盤緣形狀改變 為期望的形狀。此外，在此轉向系統中，可以將上弧部分154固定在柱塞 杆290的末端部不裝配到端面封蓋構件306的孔292和294中的位置。因 此，可以將盤緣的形狀改變為除了第一和第二形狀之外的形狀。
上述實施方式和修改實施例中的第二形狀是當上弧部分154和下弧部 分156固定在當它們從盤緣處於第一形狀時的位置樞轉180。時達到位置時所實現的盤緣形狀。可選地，可以將圖14至16 (由實線)所示的盤緣形
狀用作第二形狀。更具體而言，第二形狀可以是當弧部分154和156固定 在當它們從盤緣處於第一形狀(由雙點劃線表示)時的位置樞轉90°達到 的位置時所實現的盤緣形狀。利用將這種形狀用作第二形狀的轉向系統， 跳過使上弧部分154和下弧部分156每個樞轉90°而不是180°，來使盤緣 的形狀從第二形狀改變為第一形狀。因此，可以快速地改變盤緣的形狀。 在上述轉向盤中，將當轉向盤處於環形時的上弧部分154和下弧部分156 的位置用作預期持握位置(由雙點劃線表示)，並將當上弧部分154和下 弧部分156在它們從預期持握位置朝向車輛樞轉90。時達到的位置用作退 避位置(由實線表示)。
雖然已經針對示例性實施方式示出並描述了本發明，但是本領域的技 術人員應該理解，可以在不偏離權利要求所界定的本發明的範圍的情況下 進行各種改變和修改。
權利要求
1.一種車輛轉向系統，其特徵在於包括轉向盤，所述轉向盤包括轉向盤緣；以及盤緣形狀改變機構，所述盤緣形狀改變機構允許所述轉向盤緣的一部分相對於所述轉向盤緣的其他部分運動，以使所述轉向盤緣的形狀在環形的第一形狀與部分環形的第二形狀之間改變。
2. 根據權利要求1所述的車輛轉向系統，其中所述第二形狀是其中至 少一部分為凹入的部分環形。
3. 根據權利要求2所述的車輛轉向系統，其中在所述轉向盤緣的所述 一部分在所述一部分的端部處由所述轉向盤緣的其他部分保持的條件下， 所述盤緣形狀改變機構允許所述一部分繞將所述端部連接的軸線樞轉。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的車輛轉向系統，其中所述轉向 盤緣的所述一部分是處於中性操作位置的所述轉向盤的上部和下部中的一者。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的車輛轉向系統，其中所述轉向 盤設置有固定機構，所述固定機構將所述轉向盤緣的所述一部分固定在所 述轉向盤緣處於所述第一形狀的位置或者所述轉向盤緣處於所述第二形狀 的位置。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的車輛轉向系統，其中所述轉向 盤設置有盤緣驅動裝置，所述盤緣驅動裝置包括驅動動力源，並利用來自 所述驅動動力源的動力來操作所述轉向盤緣的所述一部分。
7. 根據權利要求6所述的車輛轉向系統，還包括-控制單元，所述控制單元控制所述盤緣驅動裝置。
8. 根據權利要求7所述的車輛轉向系統，還包括 氣囊裝置，所述氣囊裝置使氣囊向駕駛員展開， 其中-所述轉向盤緣在通常狀態下保持為處於所述第二形狀；並且 所述控制單元包括氣囊展開時控制單元，所述氣囊展開時控制單元在需要展開所述氣囊時控制所述盤緣驅動裝置以將所述盤緣的形狀從所述第 二形狀改變為所述第一形狀。
9. 根據權利要求7或8所述的車輛轉向系統，還包括操作範圍改變裝置，所述操作範圍改變裝置改變所述轉向盤的操作範圍，其中當由所述操作範圍改變裝置將所述轉向盤的操作範圍保持為較小時， 所述轉向盤緣保持處於所述第二形狀；並且所述控制單元包括基於操作範圍的控制單元，所述基於操作範圍的控 制單元在由所述操作範圍改變裝置增大所述轉向盤的操作範圍時控制所述 盤緣驅動裝置以將所述轉向盤緣的形狀從所述第二形狀改變為所述第一形 狀。
10. —種車輛轉向系統，其特徵在於包括轉向操作構件，所述轉向操作構件包括輔助持握部分，所述輔助持握 部分的位置在預期持握位置與退避位置之間改變，在所述預期持握位置， 預期在轉向操作期間駕駛員會持握所述輔助持握部分，在所述輔助持握部 分己經從所述預期持握位置退回時達到所述退避位置，並且在所述退避位 置，預期在所述轉向操作期間所述駕駛員不會持握所述輔助持握部分；輔助持握部分位置改變裝置，所述輔助持握部分位置改變裝置使所述 輔助持握部分的位置在所述預期持握位置與所述退避位置之間改變；氣囊裝置，所述氣囊裝置使氣囊從所述轉向操作構件向所述駕駛員展 開；以及控制單元，所述控制單元控制所述輔助持握部分位置改變裝置的操 作，並包括氣囊展開時控制單元，如果在需要展開所述氣囊時所述輔助持 握部分處於所述退避位置，則所述氣囊展開時控制單元使所述輔助持握部 分的位置改變為所述預期持握位置。
11. 根據權利要求10所述的車輛轉向系統，還包括操作範圍改變裝置，所述操作範圍改變裝置改變所述轉向操作構件的 操作範圍，其中當由所述操作範圍改變裝置將所述轉向操作構件的操作範圍保持為較 小時，所述輔助持握部分保持處於所述退避位置；並且所述控制單元包括基於操作範圍的控制單元，所述基於操作範圍的控 制單元在由所述操作範圍改變裝置增大所述轉向操作構件的操作範圍時使 所述輔助持握部分的位置從所述退避位置改變為所述預期持握位置。
12. 根據權利要求10或11所述的車輛轉向系統， 其中所述輔助持握部分在端部處由所述轉向操作構件的除了所述輔助持握 部分之外的部分保持，使得允許所述輔助持握部分繞將所述端部彼此連接 的軸線樞轉；當所述輔助持握部分處於所述預期持握位置時，所述轉向操作構件處 於環形；並且當所述輔助持握部分處於所述退避位置時，所述轉向操作構件處於至 少一部分為凹入的部分環形。
13. 根據權利要求10至12中任一項所述的車輛轉向系統，其中，當 所述輔助持握部分處於所述預期持握位置時，所述輔助持握部分構成處於 中性操作位置的所述轉向操作構件的上部和下部中的至少一者。
14. 根據權利要求13所述的車輛轉向系統，其中所述轉向操作構件的所述輔助持握部分包括第一輔助持握部分和第二輔助持握部分；當所述第一輔助持握部分處於所述預期持握位置時，所述第一輔助持 握部分構成處於所述中性操作位置的所述轉向操作構件的所述上部；並且當所述第二輔助持握部分處於所述預期持握位置時，所述第二輔助持 握部分構成處於所述中性操作位置的所述轉向操作構件的所述下部。
全文摘要
車輛轉向系統包括包括輔助持握部分的轉向操作構件(20)，所述輔助持握部分的位置在預期持握位置與退避位置之間改變，在預期持握位置，預期在轉向期間由駕駛員持握輔助持握部分，在輔助持握部分已經從預期持握位置退回時達到退避位置，並且在退避位置，預期在轉向操作期間將不會由所述駕駛員持握輔助持握部分；輔助持握部分位置改變裝置，其使輔助持握部分的位置在預期持握位置與退避位置之間改變；氣囊裝置，其使氣囊向駕駛員展開；以及控制單元，其控制輔助持握部分位置改變裝置的操作。
文檔編號B60R21/05GK101541617SQ200880000722
公開日2009年9月23日 申請日期2008年2月28日 優先權日2007年3月2日
發明者今村謙二 申請人:豐田自動車株式會社