JP2007296981A - ステアリングホイール - Google Patents

Abstract

【課題】ホーンスイッチ装置とエアバッグ装置とを備えた自動車のステアリングホイールについて、衝撃吸収特性を良好にする。
【解決手段】ステアリングホイール本体２に、ホーンプレート31を取り付け、このホーンプレート31にエアバッグ装置を取り付ける。ホーンプレート31は、上部を弾性手段と段付ボルト32で進退可能に支持し、下部に設けた取付部37をスポーク部７の芯金7aに回動可能に係合する。取付部37には、芯金7aを受入可能な溝状の退避部44を形成する。リム部５の下部に力が加わると、芯金7aは変形するとともに、退避部44をスライドする。スポーク部７の下側の芯金7bが大きなストロークで変形可能で、良好な衝撃吸収特性を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、変形可能な芯金を備えたステアリングホイールに関する。

従来、自動車などの車両において、円環状をなすリム部と、このリム部の内側に位置するボス部と、これらリム部とボス部とを連結する複数のスポーク部とを備えたステアリングホイールが用いられている。そして、ボス部にはエアバッグ装置やホーンスイッチ装置などを備えたモジュールが備えられるとともに、スポーク部の芯金は過大な力が加わった際に変形可能となり、自動車の衝突時などに乗員を保護するようになっている。ここで、スポーク部のリム部に近接した部分に弱部を設け、また、モジュールをスポーク部に固定する部分について、下側の結合部の結合剛性を上側の結合部の結合剛性より小さくする構成が知られている(例えば、特許文献１参照。)。
特開平０５−３２１６８号公報（第３頁、図１）

しかしながら、モジュールは、ボス部の大部分を覆うもので、スポーク部の芯金に近接して配置されている。また、この芯金のボス部側の部分は剛性が大きく、基本的には変形しない。そこで、過大な衝撃荷重がリム部に加わった場合、スポーク部の芯金がモジュールに干渉し、衝撃吸収ストロークを確保できないと、反力が大きくなる問題を有している。特に、モジュールにホーンスイッチ装置を備える場合には、モジュールはボス部あるいはスポーク部に弾性的に進退可能に備えられるため、モジュールとボス部あるいはスポーク部が複雑な構造で接続され、衝撃吸収ストロークの確保が容易でない問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、モジュールを備えるとともに衝撃吸収特性の良好なステアリングホイールを提供することを目的とする。

請求項１記載のステアリングホイールは、操作用のリム部、シャフトに接続されるボス部、及びこれらリム部とボス部とを接続するスポーク部とを備え、前記スポーク部に変形可能な芯金を備えたステアリングホイール本体と、ステアリングホイール本体に取り付けられ、前記芯金に係合されるとともに前記芯金の変形時に変形した芯金を受入可能な退避部を設けた取付部を備えたモジュールとを具備したものである。

そして、この構成では、通常時は、モジュールは、取付部を芯金に係合して、ステアリングホイール本体に取り付けられる。乗員がステアリングホイール本体のリム部に衝突した際は、スポーク部の芯金が変形して衝撃を吸収する。この芯金の変形の際は、変形した芯金が退避部に受け入れられ、スポーク部の変形のストロークすなわち衝撃吸収のストロークが確保され、衝撃吸収特性が容易に良好になる。

請求項２記載のステアリングホイールは、請求項１記載のステアリングホイールにおいて、モジュールは、ホーンスイッチ装置を構成し、退避部を設けた取付部は、前記ホーンスイッチ装置が回動する支点を構成するものである。

そして、この構成では、通常時は、モジュールは、取付部を支点として回動し、この取付部から離間した位置に設ける接点を接離して、ホーンスイッチ装置として機能する。構造を簡略化して製造コストを低減できる。

請求項３記載のステアリングホイールは、請求項１または２記載のステアリングホイールにおいて、退避部は、変形する芯金がスライド可能な溝状をなすものである。

そして、この構成では、芯金の変形の際は、変形する芯金が退避部に沿って案内され、ステアリングホイール本体が変形する特性が安定する。

請求項４記載のステアリングホイールは、請求項１ないし３いずれか一記載のステアリングホイールにおいて、変形可能な芯金は、ボス部から下側に向かって延設され、リム部の下側部に接続されたものである。

そして、この構成では、ステアリングホイールを操作する乗員がリム部の下側部に当接した際の衝撃吸収特性が良好になり、ステアリングホイールとして好適な特性が実現される。

本発明のステアリングホイールによれば、乗員がステアリングホイール本体のリム部に衝突した際は、スポーク部の芯金が変形して衝撃を吸収する。この芯金の変形の際は、変形した芯金が退避部に受け入れられ、スポーク部の変形のストロークすなわち衝撃吸収のストロークが確保され、衝撃吸収特性を容易に良好にできる。

以下、本発明のステアリングホイールの一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１ないし図１１において、１は自動車のステアリングホイールで、このステアリングホイール１は、ステアリングホイール本体２と、このステアリングホイール本体２の乗員側に装着されたパッド体であるモジュール３となどから構成されている。なお、各図においては、構成を明確に示すため、エアバッグ装置や各種カバーを適宜省略した図面で示している。

なお、ステアリングホイール１は、通常傾斜した状態で備えられる図示しないシャフトとしてのステアリングシャフトに装着されるものであるが、以下、モジュール３側を乗員側、正面側あるいは後側、ステアリングシャフト側を車体側、背面側あるいは前側とし、このステアリングシャフトに沿った前後方向を軸方向とし、その他、このステアリングホイール１が備えられる車体の直進方向を基準として、前後方向などの方向を説明する。

そして、ステアリングホイール本体２は、円環状をなすリム部（リング部）５と、このリム部５の内側に位置するボス部６と、これらリム部５とボス部６とを連結する複数の、本実施の形態では３本のスポーク部７とから構成されている。また、ボス部６の車体側には、ステアリングシャフトに嵌着されるボス８が設けられているとともに、このボス８に、ボス芯金であるボスプレート９が鋳ぐるむなどして一体的に形成され、あるいは溶接などして固着されている。そして、このボスプレート９から放射方向にスポーク部７の上側の芯金7a，7a及び下側の芯金7bが一体に延設され、あるいは金属を溶接などして固着されている。そして、２本の上側の芯金7a，7aは、ボス部６から正面視で両側方向に略水平に、側面視で後方に向かって傾斜して延設され、下側の芯金7bは、正面視で下方に向かって垂直に、側面視で後方に向かって傾斜して延設されている。さらに、これらスポーク部７の芯金7a，7a，7bに、リム部５の芯金5aが溶接などして固着されている。

また、ボスプレート９の上側部から両側に位置するスポーク部７の上側の芯金7a，7aに係る部分に位置し、両側一対のスイッチ受部11が設けられ、これらスイッチ受部11には、図示しないが、ホーンスイッチ装置12を構成する案内規制体取付部であるねじ孔、付勢手段を支持する付勢手段受部、及び各ねじ孔の外側方に位置する第１の接点である固定接点などを備えている。

また、スポーク部７の下側の芯金7bは、両側に並んだ２本の棒状部14を、リム部５側である先端側の連結部15及び基端側連結部16などの連結部で連結した形状をなし、連結部15の前側すなわちボスプレート９側の面が第１の受部17となるとともに、この連結部15の両外側に突設された段部の後側の面が、第１の受部17の反対側に向かう第２の受部18，18となっている。そして、これら受部17，18は、ホーンスイッチ装置12を構成する係合受部19を構成している。

また、これらリム部５の芯金5aの外周部と、スポーク部７の芯金7aのリム部５側の部分の外周部とには、ウレタン例えば軟質の発泡ポリウレタンなどからなる表皮部20が形成されている。また、ボス部６およびスポーク部７のボス部６側の部分の車体側は、熱可塑性樹脂を射出などして形成した裏カバー21により覆われている。そして、この裏カバー21は、ボスプレート９あるいはスポーク部７の芯金7aに係合しあるいはねじ止めなどして固定されている。

さらに、このステアリングホイール本体２には、スイッチ装置であるホーンスイッチ装置12を介して、図示しないエアバッグ装置が取り付けられている。そして、このホーンスイッチ装置12の一部とエアバッグ装置とにより、モジュール３が構成されている。

なお、エアバッグ装置は、図示しないが、金属板などからなるベースプレートを備え、このベースプレートの乗員側から、袋状のエアバッグおよび樹脂製のカバー体などを取り付け、リベットなどで固定する一方、ベースプレートの下側から、ガスを噴射するインフレータなどを取り付けて構成されている。また、ベースプレートには、両側一対の取付片が形成されている。そして、自動車が衝突した際などには、インフレータからエアバッグの内部に窒素ガスなどの不活性ガスが急速に噴射されて、折り畳まれて収納されたエアバッグが急激に膨張する。すると、このエアバッグの膨張の圧力により、カバー体が所定の形状に開裂してエアバッグの突出口が形成され、この突出口からエアバッグが突出して乗員の前方で膨張展開し、乗員を保護するようになっている。また、このエアバッグ装置は、ボス部６の正面側である後側のほぼ全体を覆うようになっている。

また、ホーンスイッチ装置12は、ステアリングホイール本体２側に設けられたスイッチ受部11に加え、このステアリングホイール本体２に進退可能に支持された可動体としてのホーンプレート31、このホーンプレート31を進退可能に案内しかつ移動範囲を規制する案内規制体である２個の段付ボルト32、ホーンプレート31を正面側に付勢する付勢手段、ホーンプレート31の背面側に設けられた第２の接点である可動接点などから構成されている。

そして、ホーンプレート31は、ベースプレートとも呼び得るもので、導電性を有する金属板にて全体として枠状に形成されているとともに、いわゆるアウトサート成形により金属板の一部が絶縁性の樹脂にて一体的に覆われている。すなわち、このホーンプレート31の金属板で形成した部分は、多角形筒状をなす枠状部35を備えるとともに、この枠状部35の正面側の縁部からは、上部から両側に向かい一対の側板部36，36が形成されているとともに、下側に向かい下板部である取付部37が突設されている。また、枠状部35の背面側の縁部からは、上部に沿って上板部38が形成されているとともに、下部に沿って内下板部39が形成されている。さらに、上板部38の両側部には、上部受板部40が形成され、図示しない円孔状の通孔が形成されている。さらに、枠状部35の背面側の縁部の両側部の上下方向の中央部からは、下方に向かって一対の支持片部42，42が延設されて、各支持片部42には取付孔42aが形成されている。

そして、取付部37には、下端部から上側に向かい、すなわち縁部からステアリングホイール本体２の中央部に向かう凹部として、２対の平行な矩形溝状の切り欠き状の退避部44が形成されているとともに、これら退避部44に挟まれた内側の部分の正面側の面が、第１の係合部45となり、退避部44の両外側に位置する部分の背面側の面が、一対の第２の係合部46，46となっている。

さらに、このホーンプレート31の金属板で形成した部分の複数カ所には、アウトサート成形により絶縁性の樹脂が被覆され一体的に絶縁部が形成されている。すなわち、側板部36，36の部分に樹脂で覆われた側部絶縁部51が形成され、取付部37の少なくとも第１の係合部45及び第２の係合部46，46の部分から背面側に連続して内下板部39の部分まで下部絶縁部52が形成されているとともに、上部受板部40の両面及び通孔の部分を覆ってスペーサとして機能する案内規制体用絶縁部53，53が形成されている。

そして、第１の係合部45及び第２の係合部46，46は、下部絶縁部52に覆われた状態で、所定の形状及び厚さ寸法を有する立体形状に形成され、これら第１及び第２の係合部45，46と下部絶縁部52とにより、係合部55が構成される。

また、図３及び図８などに示すように、下部絶縁部52により、第２の係合部46，46の先端部側から、第１の係合部45側に向かう突部46a，46aが形成されている。また、図９及び図１０などに示すように、下部絶縁部52の背面側には、各係合部45，46，46の背面側を枠状部35に機械的に支持する補強リブ52aが形成されている。さらに、下部絶縁部52には、図３及び図７などに示すように、内下板部39の上端部から突設して、配線などを保持する保持部52bが形成されている。

さらに、ホーンプレート31の側板部36，36の下面には、第２の接点としての可動接点が設けられている。

また、ホーンプレート31の側板部36，36を覆う側部絶縁部51の下部には、付勢手段をホーンプレート31の金属部分から絶縁した状態で位置決め保持する付勢手段取付部が形成されている。

また、各段付ボルト32は、一端部に径寸法の大きい頭部32aが設けられているとともに、この頭部32aより径寸法の小さい円柱状の軸部と、この軸部より径寸法の小さいねじ部とが、同軸上に配置されている。

また、各付勢手段は、コイルスプリングあるいは板ばねなどのばねにより形成されている。

そして、このホーンプレート31は、第１の係合部45を芯金7bの第１の受部17の背面側に差し込むとともに、各第２の係合部46，46を芯金7bの第２の受部18，18の正面側に差し込んだ状態で、すなわち、係合部55を係合受部19に係合した状態で、ボスプレート９の正面側に重ねて配置される。そして、ホーンプレート31の各側部絶縁部51の付勢手段取付部に付勢手段を配置するとともに、各案内規制体用絶縁部53の通孔に正面側から段付ボルト32を差し込み、ねじ部をボスプレート９のねじ孔に螺合して固定することにより、ホーンプレート31がステアリングホイール本体２の所定位置に進退可能に取り付けられる。すなわち、この状態で、第１の係合部45と第１の受部17との係合部分及び第２の係合部46，46と第２の受部18，18との係合部分すなわち係合部55と係合受部19との係合部分が両側方向を軸とする回動すなわち傾動の支点となり、ボスプレート９に固定された段付ボルト32の軸部が案内部となり、かつ、頭部32aが規制部となって、ホーンプレート31の上側部が正面背面方向すなわち前後方向に所定範囲で移動可能となる。さらに、この状態で、ホーンプレート31の可動接点がボスプレート９の固定接点に接離可能に対向するとともに、各付勢手段がホーンプレート31を正面側すなわち可動接点が固定接点から離間した状態に弾性的に保持し、下側固定のいわゆるスイングホーン方式のホーンスイッチ装置12が構成される。

そして、この状態で、取付部37の各退避部44の下端側である先端側に、芯金7bの各棒状部14が位置するとともに、各棒状部14の外側面に下部絶縁部52の突部46a，46aが当接する。また、この状態で、図４に示すように、正規位置の芯金7bの各棒状部14と、退避部44の上端部すなわちステアリングホイール本体２の中心側である底部44aとの間には、十分なクリアランスである所定の寸法Ｌ1が確保されている。

そして、ホーンスイッチ装置12の固定接点及び可動接点について、車体側の装置と接続する電気的な配線を行う。さらに、ボス８をステアリングシャフトに嵌着して固定するとともに、ホーンプレート31の正面側にエアバッグ装置を嵌め合わせ、エアバッグ装置の取付片をホーンプレート31の支持片部42の取付孔42aにボルトで固定して、ホーンプレート31にエアバッグ装置が固定される。さらに、エアバッグ装置について、車体側の制御装置と接続する電気的な配線を行うことにより、モジュール３を備えたステアリングホイール１がステアリングシャフトに取り付けられた状態で構成される。

そして、このように構成されたステアリングホイール１は、運転席の乗員がリム部５を把持して回動することにより、走行時の操作が行われる。また、乗員が押動部を兼ねたエアバッグ装置のカバー体の上側部を付勢手段の付勢力に抗して押動することにより、エアバッグ装置すなわちホーンプレート31が係合部55と係合受部19との係合部分が軸となって傾動し、可動接点と固定接点とが接触すると、車体側のホーン装置が吹鳴される。

一方、車両の正面衝突などの際は、ステアリングホイール１に備えたエアバッグ装置が作動し、膨張展開するエアバッグが前方に投げ出されてくる乗員を拘束して保護する。

さらに乗員が前方に移動するなどして、エアバッグを介してステアリングホイール本体２のリム部５が押圧されると、スポーク部７の各部の芯金7a，7a，7bが変形して、衝撃を吸収し、乗員を保護する。

ここで、ステアリングホイール１のリム部５の下側部は、最も後側すなわち乗員側に位置し、乗員の腹部や胸部に当接する可能性のある部位である一方、スポーク部７の下側の芯金7bとエアバッグ装置及びホーンプレート31を備えて変形し難い固まりであるモジュール３との間の空間が小さく、芯金7bの変形のストロークを確保し難い位置であるが、本実施の形態では、スポーク部７の下側の芯金7bが大きなストロークで変形が可能であり、良好な衝撃吸収特性で乗員を保護できるようになっている。

すなわち、図１(a)、図４ないし図６に示すように、リム部５の下側部に乗員により矢印Ｆ方向に力が加わると、芯金7bの下端の先端側の部分が変形するのみならず、係合部55と係合受部19との係合部分が外れて、芯金7bの各棒状部14が取付部37の各退避部44内を図５などに示す矢印Ａ方向に進行し、図１１に示すように、芯金7bの各棒状部14と退避部44の底部44aとの間が寸法Ｌ2まで縮小され、図１(b)に示す状態まで変形して、底付きすることなく、芯金7aの変形ストロークが確保される。

このように、本実施の形態によれば、良好な衝撃吸収特性が求められるとともに、芯金7bの変形のストロークを確保し難い位置であるステアリングホイール１のリム部５の下側部について、モジュール３の取付部37に、変形した芯金7bをスライド移動させて受入可能な溝状の退避部44を設けたため、スポーク部７の下側の芯金7bが大きなストロークで変形可能であり、急激な反力の発生がなく、反力のピークの小さい良好な衝撃吸収特性で乗員を保護できる。

また、この退避部44は、通常時はホーンスイッチ装置12を構成するモジュール３をステアリングホイール本体３の芯金7aに係合して回動可能に支持する構成と兼用されるとともに、取付部37の係合部55及び芯金7aの係合受部19自体の構造も簡略であり、製造コストを容易に低減できる。

さらに、取付部37の各退避部44は、溝状の凹部であり、変形する芯金7aをスライドさせながら案内して、ステアリングホイール本体２のねじれるような変形を抑制し、ステアリングホイール本体２が変形する特性を安定させて、衝撃吸収特性を安定させることができる。

また、衝撃吸収特性の向上のために、部品を破断させる必要がないため、反力が滑らかに変化する良好な衝撃吸収特性を実現できるとともに、部品の離脱を防止する構成を考慮する必要がなく、構成を簡略化できる。

また、退避部44を設けた取付部37は、有底箱状のホーンプレート31の開口端に設けたため、簡略な加工で形成でき、製造コストを低減できる。

また、取付部37の係合部55及び退避部44は、金属板を折曲形成したホーンプレート31にアウトサート成形により樹脂を被覆して下部絶縁部52を形成したため、この下部絶縁部52を確実にホーンプレート31に固着できるとともに、摺動性、機械的強度、絶縁性を容易に満足することができる。

なお、退避部44を設けた取付部37は、ホーンプレート31に形成する構成に限られず、例えば、エアバッグ装置のベースプレートに設けることもできる。

また、ステアリングホイール１は、３本のスポーク部７を備えた構成に限られず、例えば４本のスポーク部７を備えた構成にも適用できる。

また、ホーンプレート31は、枠状のものに限られず、例えば２個のホーンプレートが下側部で接続されたＶ字状あるいはＵ字状などとすることもできる。

また、付勢手段は、コイルスプリングを案内規制体である段付ボルト32に同軸状に巻装することもできる。

また、モジュール３は、エアバッグ装置を備えずに、衝撃吸収体を収納したパッド体とすることもできる。

本発明は、例えば、ホーンスイッチ装置とエアバッグ装置とを備えた自動車のステアリングホイールに適用できる。

本発明のステアリングホイールの一実施の形態を示すエアバッグ装置を取り外した状態の説明図であり、(a)は変形前、(b)変形後である。 同上ステアリングホイールのエアバッグ装置を取り外した状態の正面図である。 同上ステアリングホイールのエアバッグ装置を取り外した状態の一部の正面図である。 同上ステアリングホイールの図３のＩ−Ｉ相当位置の断面図である。 同上ステアリングホイールの図３のII−II相当位置の断面図である。 同上ステアリングホイールの図３のIII−III相当位置の断面図である。 同上ステアリングホイールの一部を拡大した説明図である。 同上ステアリングホイールの一部を拡大した説明図である。 同上ステアリングホイールの一部を拡大した説明図である。 同上ステアリングホイールの一部を拡大した説明図である。 同上ステアリングホイールの変形後の状態を示す図３のＩ−Ｉ相当位置の説明図である。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ ステアリングホイール本体
３ モジュール
５ リム部
６ ボス部
７ スポーク部
7b 芯金
12 ホーンスイッチ機構
37 取付部
44 退避部

Claims (4)

1. 操作用のリム部、シャフトに接続されるボス部、及びこれらリム部とボス部とを接続するスポーク部とを備え、前記スポーク部に変形可能な芯金を備えたステアリングホイール本体と、
   ステアリングホイール本体に取り付けられ、前記芯金に係合されるとともに前記芯金の変形時に変形した芯金を受入可能な退避部を設けた取付部を備えたモジュールと
   を具備したことを特徴とするステアリングホイール。
2. モジュールは、ホーンスイッチ装置を構成し、
   退避部を設けた取付部は、前記ホーンスイッチ装置が回動する支点を構成する
   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。
3. 退避部は、変形する芯金がスライド可能な溝状をなす
   ことを特徴とする請求項１または２記載のステアリングホイール。
4. 変形可能な芯金は、ボス部から下側に向かって延設され、リム部の下側部に接続された
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のステアリングホイール。

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