JP2008536746A - ステアリングホイールおよびステアリングホイールの製造方法 - Google Patents

Abstract

開示されたステアリングホイール（２）および製造方法は、ステアリングホイールアーマチュア（６）の形成に接着点（３２４）を使用することを含んでもよい。ステアリングホイールアーマチュア（６）は、内側ハブ（１８）と、複数のスポーク（２０）と、外側リム（１６）と、スポーク（２０）を外側リム（１６）へ接続するインタフェース部分（２０）と、を備えることができる。製造方法は、上部および下部のセクションを備えたモールドを提供するステップと、外側リムを提供するステップと、ダイカスト材料をモールド内に注入するステップと、外側リムおよびダイカスト材料アセンブリを除去するステップと、を含むことができる。

Description

本願は、２００５年４月１５日に出願された米国仮特許出願第６０／６７１，５１３号の優先権および利益を主張する。前述の予備出願は、その全体を参照して本願に組み込まれる。

本出願は、主に、乗物のステアリングホイールに関する。詳細には、ステアリングホイールを製造する方法に関し、より詳細には、ステアリングホイールアーマチュア(steering wheel armature)に関する。

現在のステアリングホイールアーマチュアは、典型的に、ダイカストマグネシウム、アルミニウムまたは他の適切な材料である。たとえば、米国特許第６，１９３，２６７号には、カストマグネシウム(cast magnesium)から作られることが好ましいステアリングホイールアーマチュアを備えたステアリングホイールが開示されている。この特許のステアリングホイールアーマチュアの型は、一体型ワンピース構造であり、カバーがその上に成形される。アーマチュアは、ハブ部分とリム部分とを備え、ハブ部分をリム部分へ接続するスポークを有する。場合によっては、ハブ部分およびスポークは、ダイカスト材料から形成されかつ管状リングインサート(tubular ring insert)に接続されてステアリングホイールアーマチュアを形成してもよい。

例えば、米国特許第６，３８２，６６１号に開示されており、中心に位置するハブ部分と、円周的に延出するリム部分と、リム部分とハブ部分との間に延出する少なくとも１本のスポークと、を備えたステアリングホイールアーマチュアが開示されている。この特許では、Ｔ字形ナックルがスポークの端に形成され、これは、リム部分の一部を取り囲む。この種類の従来の設計は、典型的に鋼である管状リングの相対強度により限定される。管状リングが十分な強さを有さない場合には、マグネシウムアーマチュアの鋳造中に問題が発生する可能性がある。特にダイカスト圧力が問題を生じる可能性がある。

開示された実施形態の１つにしたがって、ステアリングホイールが開示され、これは、ステアリングホイールアーマチュアを備えてもよい。ステアリングホイールアーマチュアは、内側ハブと、複数のスポークと、外側リムと、を備えてもよい。複数のスポークは、内側ハブから延出することができ、ダイカスト材料から作ることができ、インタフェース部分で終端することができる。外側リムは、インタフェース部分で複数のスポークに接続されることができる。加えて、インタフェース部分は、外側リムの長手方向に沿って外側リムを取り囲んでもよく、外側リムの一部は、インタフェース部分で、互いからオフセットする複数の場所で、露出される。１つの実施形態において、露出されたリムの部分は、半径方向におよび／または長手方向に、オフセットすることができる。外側リムは、チューブインサート(tube insert)でありえ、および／または、鋼から作ることができる。加えて、ダイカスト材料は、アルミニウム、マグネシウム、または、他の適切な材料でありえる。

別の開示された実施形態において、ステアリングホイールを製造するための方法が開示される。この方法は、上部および下部のセクションを備えたモールドを提供するステップと、外側リムを提供するステップと、ダイカスト材料をモールド内に注入するステップと、外側リムおよびダイカスト材料アセンブリを除去するステップと、を含んでもよい。

モールドは、内側ハブ窪み(recess)と、内側ハブ窪みに流体連通する(in fluid communication with the inner hub recess)複数のスポーク窪みと、を含むことができる。また、モールドの上部セクションは、複数のインタフェース窪みを含むことができ、各インタフェース窪みは、モールドの下部セクションの対応するインタフェース窪みと対にされる。インタフェース窪みの各対は、１つのスポーク窪みに流体連通してもよく、各対は、インタフェース窪みから突出する複数の接着点を含むことができる。さらに、インタフェース窪みの各対内の接着点は、互いからオフセットしている。

外側リムを提供するときには、外側リムは、モールドのセクションのインタフェース窪み内に挿入されることができ、接着点に接触することができる。ダイカスト材料をモールド内に注入するときには、外側リムは、インタフェース窪みで形成されたインタフェース部分で複数のスポーク窪みによって形成された複数のスポークに接続される。

インタフェース窪みの接着点は、半径方向にまたは長手方向にオフセットすることができる。加えて、外側リムは、チューブインサートでありえ、鋼から作られてもよく、一方、ダイカスト材料は、アルミニウム、マグネシウム、または、他の適切な材料でありえる。

前述の一般的な説明および下記の詳細な説明の両方は例示的で説明的であるだけであり、請求された本発明を制限することではないことを理解すべきである。

本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、下記の説明、添付の特許請求の範囲、および、下記に簡単に説明される図面に示された添付の例示的な実施形態から明らかになる。

実施形態は、改良されたステアリングホイール製造方法に関する。ステアリングホイールは、管状リングインサートまたはリムを含んでもよく、それは、マグネシウム（または他の適切な材料）が鋳造されるダイカストプロセス中に適所に保持される。リングは、マグネシウム（または他の適切な材料）鋳造プロセス中にリングの「センタリング」を制御するために、オフセットされている接着点で保持される。結果として、アーマチュアは、改良された性能および品質の一貫性を呈する。

オフセットした接着点の使用によって、管状インサートリングの位置を制御することができ、これは、結果として、管状リング設計の柔軟性の増加；改良されたステアリングホイール性能および応力分析；および、改良された品質及び製造になりうる。

次に図面を参照すると、様々な開示された実施形態が下記に説明される。

図１は、本発明の実施形態にしたがったステアリングホイールアセンブリ２の分解斜視図を示す。ステアリングホイールアセンブリ２は、外側カバー４と、内側カバー８と、エアバッグ１０と、インフレータ１２と、サポート１４と、ステアリングホイールアーマチュア６と、を備えてもよい。

外側カバー４は、ステアリングホイールアーマチュア６および内側カバー８のまわりに成形される一体型ワンピース構造物でありうる。外側カバー４は、ステアリングホイールアーマチュア６の外側リム１６と内側ハブ１８とスポーク２０とを覆う。さらに、外側カバー４は、内側カバー８上を途切れずに(uninterruptedly)延出する連続した外側表面を有する。外側カバー４は、均質なウレタン材料から作られてもよい。カバー５４は、内側カバー８のまわりに成形され、テアシーム（tear seam）（図示せず）を備え、これは、運転者に面する外側カバー４の表面には見えなくてもよい。テアシームは戸口として使用され、それを通ってエアバッグが展開して、自動車事故等の緊急の際に運転者を保護するようにする。

外側カバー４は、一体型ワンピース構造物から作られるが、代替的に、外側カバーは、複数のセクションから作られてもよい。たとえば、外側カバー４は、アーマチュア６の外側リム１６およびスポーク２０を覆う第１のカバー部分と、アーマチュア６の内側ハブ１８および内側カバー８を覆う第２のカバー部分と、を備えてもよい。

ステアリングホイールアーマチュア６およびステアリングホイールアーマチュアを製造する方法は、下記に詳細に検討される。簡単に言うと、ステアリングホイールアーマチュア６は、外側リム１６と、内側ハブ１８と、複数のスポーク２０と、を備えてもよい。内側ハブおよびスポークは、ダイカスト材料、たとえばアルミニウムまたはマグネシウムから作られてもよい。スポークは、内側ハブからインタフェース部分２２へ向けて突出し、それは、長手方向で外側リムの部分に沿って外側リム１６を実質的に取り囲む。外側リム１６は、管状インサートでありえ、鋼チューブから作られてもよい。

図２は、外側カバー４のないステアリングホイールアセンブリ２の断面図を示す。図２は、エアバッグ１０がサポート１４によって支持される状態を示す。サポート１４は、サポート１４に接着されるワイヤフープ２４にフックするラッチングフック(latching hooks)２６の使用によってアーマチュア６に接続する。インフレータ１２は、エアバッグ１０を膨張するのに使用され、サポート１４に締結される。サポート１４とステアリングホイールアーマチュア６との間の距離は、スペーサー要素としてのコイルばね１０２によって画定される。コイルばね１０２内にピン１０４が配列され、これは、ステアリングホイールアーマチュア６の凹部１０６に係合する。このようにして、エアバッグ１０は、ステアリングホイールアーマチュア６に対して側方向に変位するのを防止される。

内側カバー８は、折られてサポート１４に装着された後ではあるが外側カバー４によって覆われる前に、エアバッグ１０を収容する。内側カバーは、テアシーム（図示せず）を有してもよく、その中でエアバッグは、衝突事象中の展開時に充満することができる。あるいは、内側カバー８は、所望によりアセンブリから排除されてもよい。図１または２には描かれてはいないが、サポート１４および内側ハブ１８は、エアバッグの展開用にまたはホーン（図示せず）の操作用に、すべての必要な装置および電子機器を収容し支持するように構成される。たとえば、この実施形態に使用することができるホーンの１つの型は、米国特許第６，６７５，６７５号に見出すことができ、これは、参照して本願に組み込まれる。加えて、ステアリングホイールとともに他の従来の要素を使用することができ、たとえば、参照して本願に組み込まれる米国特許第６，１９３，２６７号に示された要素等である。

図３は、ステアリングホイールアーマチュア６の実施形態を示す。上述のように、ステアリングホイールアーマチュア１２は、内側ハブ１８と、円周的に延出するリム１６と、内側ハブ１８と外側リム１６との間に延出する複数のスポーク２０と、含む。内側ハブ１６は、中心に位置することができるか、または、外側リム１６内の他のいずれの適切な場所に位置することができる。内側ハブの形状および輪郭は、たとえば、図１および２に示されるように、エアバッグアセンブリおよびステアリングホイールに装着された他の電子機器の使用、型および場所に依存して、変動することができる。外側リム１６は、図７および８に示されるように、内側通路２０２を有する中空チューブでありうる。中空チューブは、鋼または他のいずれの適切な材料から作ることができる。

ステアリングホイールアーマチュア６のスポーク２０および内側ハブ１８は、ダイカスト材料、たとえばアルミニウムまたはマグネシウム材料から作ることができる。複数のスポーク２０および内側ハブ１８は、一体型ワンピース構造物として一緒に鋳造することができる。図３に見られるように、内側ハブ１８と外側リム１６との間に延出する４本のスポーク２０があることができるが、いずれの数のスポークを使用することができ、たとえば、２本、３本または５本であってもよい。加えて、図３のスポーク２０は、略シリンダ形状を有することができ、構造において類似でありうる。あるいは、スポーク２０は、いずれの適切な形状を取ることができ、個別のスポークは同一の形状である必要はない。

スポーク２０の各々は、外側リム１６の長手方向に沿って外側リム１６の一部を取り囲むインタフェース部分２２を含んでもよい。図１および３に示されるように、インタフェース部分は、実質的にＴ字形でありうるが、他の形状を使用することもできる。

スポーク部分を外側リム１６のまわりに鋳造することに関する潜在的な問題の１つは、外側リムがモールドに中心をずらして(off-center)置かれることがあることである。この潜在的な問題の影響を弱めるのを助けるために、鋳造プロセスが行われるモールドは、複数の接着点を含んでもよい。これらの接着点は、鋳造プロセス中に外側リム１６のセンタリングをより良好に制御するために、互いからオフセットすることができる。図４は、図３のセクションＣ−Ｃに沿ってステアリングホイールアーマチュア６の一部が形成されるモールドの断面を示す。モールドは、上部セクション３０２と、下部セクション３０４と、を含む。上部および下部のセクションは、中心ハブ窪み３１８と、中心ハブ窪みから延出する個別スポーク窪み３２０と、個別スポーク窪みの端で終端するインタフェース窪み３２２と、を含む複数の窪みを含んでもよい。図４に見られるように、インタフェース窪み３２２で、外側リム１６は、これらの窪みにわたって浮いている。図９は、外側リム１６がリム窪み３１６によって適所に位置決めされるのを示す。リム窪み３１６は、インタフェース窪み３２０の中心に向かう外側リムのセクションではなく、インタフェース窪み３２２の縁で、外側リムを固定することができる。鋳造プロセス中に外側リム１６をより良好にセンタリングするために、接着点３２４がインタフェース窪み３２２に位置する。これらの接着点は、インタフェース窪み３２２から突出し、鋳造プロセス中に外側リム１６を支持し整列配置する。接着点３２４の整列配置および支持機能をより良好に最適化するために、接着点は互いからオフセットしている。

鋳造プロセス中に外側リム１６を支持するために、接着点３２４は、外側リム１６が図５Ａおよび５Ｂに見られるようにモールド内に置かれるときに、外側リム１６に当接する(abut against the outer rim 16)。図５Ａは、図３のアーマチュアのセクションＤ−Ｄが形成されるモールドの一部の断面であり、一方、図５Ｂは、図３のアーマチュアのセクションＥ−Ｅが形成されるモールドの一部の断面である。

外側リム１６に対して接着点３２４が当接すること(abutment)は、結果として、たとえば図６に示された露出部分２０４に示されるように、露出されるべきインタフェース部分２２内に取り囲まれる外側リム１６の外側表面の一部になる。これらの露出部分２０４は、接着点３２４がオフセットするという事実により、オフセットしている。

図６は、外側リム１６およびスポーク部分２０を接続するインタフェース部分２２の上部平面図である。先に述べたように、外側リム１６は、内側通路２０２を備えた管状でありえる。図７は、図６のセクションＡ−Ａを通る断面図である。図８は、図６のセクションＢ−Ｂを通る断面図である。

図５Ｂに見られるように、外側リム１６の上部右手側に当接した１つの接着点３２４があったが、これは結果として、図７に見られるように、インタフェース部分２２で露出部分２０４になった。類似のやり方で、図５Ａは、別の接着点３２４が外側リム１６の下部左手側に当接したが、結果として、図８に見られるように、インタフェース部分２２で別の露出部分２０４になったことを示す。外側リム１６に沿って接着された他のインタフェース部分２２に、類似した露出区域も見出すことができる。

接着点は、様々な形状およびサイズを取ることができる。加えて、モールドの上部および下部のセクションのインタフェース窪み内に位置する接着点の数は、変動することができる。たとえば、１つのインタフェース部分を形成するときに２つの接着点を使用する場合には、接着点は、外側リムの長手方向で、外側リムの半径方向で、または、２つの組み合わせで、互いからオフセットしていてもよい。

図９は、モールドの下部セクション３０４のリム窪み内３１６に位置する外側リム１６を示す。下部モールドのこの実施形態は、中心内側ハブ窪み３１８と、複数のスポーク窪み３２０と、複数のインタフェース窪み３２２Ａ〜３２２Ｄと、を含む。モールドの下部セクション３０４は、外側リム１６が例示目的のために除去されている図１０に見られるように、それぞれインタフェース窪み３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃおよび３２２Ｄに位置する接着点３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃおよび３２４Ｄを有する。

図１０に示された実施形態において、上部セクション３０２もまた、内側ハブ窪み３１８、複数のスポーク窪み３２０および複数のインタフェース窪み３２２Ｅ〜３２２Ｈ（内側ハブ窪み３１８に対応する）、複数のスポーク窪み３２０及び複数のインタフェース窪み３２２Ａ〜３２２Ｄ（下部モールド３０４における）、を含む。モールドの下部セクションのインタフェース窪み３２２Ａは、上部セクションのインタフェース窪み３２２Ｅに対応する。インタフェース窪み３２２Ｂは、インタフェース窪み３２２Ｆに対応する。インタフェース窪み３２２Ｃは、インタフェース窪み３２２Ｇに対応する。インタフェース窪み３２２Ｄは、インタフェース窪み３２２Ｈに対応する。加えて、モールドの上部セクション３０２は、それぞれのインタフェース窪み３２２Ｅ〜３２２Ｈに位置する接着点３２４Ｅ〜３２４Ｈを含む。ひとたびモールドの上部セクション３０２がモールドの下部モールド３０４の頂部に置かれると、接着点３２４Ａおよび３２４Ｅは、互いからオフセットする。類似したやり方で、接着点３２４Ｂおよび３２４Ｆは互いからオフセットし、接着点３２４Ｃおよび３２４Ｇは互いからオフセットし、接着点３２４Ｄおよび３２４Ｈは互いからオフセットする。

様々な実施形態にしたがって、モールドの上部および下部のセクションは、所望のステアリングホイールアーマチュアの形状および輪郭に依存して、ステアリングホイールアーマチュア６を形成するのに必要な窪みのいずれの組み合わせを有することができる。たとえば、モールドの上部セクション３０２は、内側ハブ１８、スポーク２０およびインタフェース部分２２用の窪みを有してもよく、一方、モールドの下部セクション３０４は、単に、インタフェース部分２２用のみの窪みを有する。別の例では、下部セクションが、内側ハブ１８、スポーク２０およびインタフェース部分２２用の窪みを有するが、上部モールドは、スポーク２０およびインタフェース部分２２用の窪みを有するだけである。さらに、モールドの上部および下部のセクションの設計もまた、変動することができ、たとえば、外側リム全体がモールドによって封入されなくてもよく、ダイカスト材料をそれに成形するのに必要な外側リム１６の一部のみがモールドによって封入されてもよい。

ステアリングホイールを製造する方法は、モールドに上部および下部のセクション３０２および３０４を設けることを含んでもよい。図１０に見られるように、モールドは、内側ハブ窪み３１８と、内側ハブ窪み３１８に流体連通する複数のスポーク窪み３２０とを含んでもよい。モールドの上部セクション３０２は、複数のインタフェース窪み３２２Ｅ〜３２２Ｈを含んでもよく、各インタフェース窪みは、モールドの下部セクション３０４の対応するインタフェース窪み３２２Ａ〜３２２Ｂと対にされる。インタフェース窪みの各対は、１つのスポーク窪みに流体連通し、各対は、インタフェース窪みから突出する複数の接着点３２４Ａ〜Ｈを含み、インタフェース窪みの各対内の接着点は互いからオフセットする。外側リムが設けられ、リム窪み３１６およびインタフェース窪みの各対内に挿入される。結果として、外側リム１６は、インタフェース窪みの各対で接着点に接触する。ダイカスト材料がモールド内に注入され、外側リムが、インタフェース窪みで形成されたインタフェース部分で複数のスポーク窪みによって形成された複数のスポークに接続される。ダイカスト材料および外側リムの組み合わされたアセンブリは、モールドから取り外される。

組み合わされたアセンブリが取り外された後に、ステアリングホイールアーマチュアを、図１に設けられたもの等のステアリングホイールアセンブリに含めることができる。たとえば、ステアリングホイールアーマチュアは、ステアリングコラム(steering column)に装着されることができ、エアバッグおよび／またはそれに接着されたホーンアセンブリ(horn assembly)を有することができ、および／または、ステアリングホイールカバーによって少なくとも部分的に覆われることができる。

モールドの上部および下部のセクションのインタフェース窪み内で互いからオフセットする接着点を使用することによって、ステアリングホイールを、鋳造プロセス中に、より良好にセンタリングすることができる。外側リムをより良好にセンタリングすることからの利益は、外側リムの設計に柔軟性を増加することができ、たとえば、他の管状形状および寸法を使用することができることである。加えて、改良された応力分析およびステアリングホイール性能とともに、ステアリングホイールアーマチュアの改良された品質を達成することができる。

開示を前提として、本発明の範囲および精神内で他の実施形態および修正例があってもよいことを当業者は認識する。それに応じて、本発明の範囲および精神内で本開示から当業者が獲得することができるすべての修正例は、本発明のさらなる実施形態として含めるべきである。本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲に述べられたように規定されるべきである。

ステアリングホイールアセンブリの分解斜視図である。 外側カバーのないステアリングホイールアセンブリの断面図である。 ステアリングホイールアーマチュアの斜視図である。 図３のステアリングホイールアーマチュアのセクションＣ−Ｃが形成される位置から見たモールドの上部および下部のセクションの断面図である。 図３のステアリングホイールアーマチュアのセクションＤ−Ｄが形成される位置から見たモールドの上部および下部のセクションの一部の断面図である。 図３のステアリングホイールアーマチュアのセクションＥ−Ｅが形成される位置から見たモールドの上部および下部のセクションの一部の断面図である。 外側リムの一部およびスポークの一部をインタフェース部分で接続するインタフェース部分の上部平面図である。 図４のセクションＡ−Ａの断面図である。 図４のセクションＢ−Ｂの断面図である。 ダイカストプロセス前のモールドの下部セクション内部に置かれた外側リムの平面図である。 外側リムのないモールドの上部および下部のセクションの平面図である。

符号の説明

２ ステアリングホイールアセンブリ
４ 外側カバー
６ ステアリングホイールアーマチュア
８ 内側カバー
１０ エアバッグ
１２ インフレータ
１４ サポート

Claims (14)

1. 内側ハブと、内側ハブから延出しダイカスト材料から作られインタフェース部分で終端する複数のスポークと、前記インタフェース部分で前記複数のスポークに接続された外側リムと、を含むステアリングホイールアーマチュア
   を備えるステアリングホイールであって、
   前記インタフェース部分は、前記外側リムの長手方向に沿って前記外側リムを取り囲み、前記外側リムの一部は、スポークインタフェースで、互いからオフセットする複数の場所で露出されるステアリングホイール。
2. 前記露出されたリムの前記一部は、半径方向にオフセットする、請求項１に記載のステアリングホイール。
3. 前記露出されたリムの前記一部は、長手方向にオフセットする、請求項１に記載のステアリングホイール。
4. 前記外側リムは、チューブインサートである、請求項１に記載のステアリングホイール。
5. 前記外側リムは、鋼である、請求項１に記載のステアリングホイール。
6. 前記ダイカスト材料は、アルミニウムまたはマグネシウムである、請求項１に記載のステアリングホイール。
7. 外側カバーによって覆われる前記ステアリングホイールアーマチュアの少なくとも一部をさらに備える、請求項１に記載のステアリングホイール。
8. 前記ステアリングホイールアーマチュアに装着されたエアバッグアセンブリをさらに備える、請求項７に記載のステアリングホイール。
9. ステアリングホイールを製造するための方法であって、
   上部および下部のセクションを備えたモールドを提供するステップであって、前記モールドは、内側ハブ窪みと、前記内側ハブ窪みに流体連通する複数のスポーク窪みと、を含み、前記モールドの前記上部セクションは、複数のインタフェース窪みを含み、各インタフェース窪みは、前記モールドの前記下部セクションの対応するインタフェース窪みと対にされ、インタフェース窪みの各対は、１つのスポーク窪みに流体連通し、各対は、インタフェース窪みの各対内に突出する複数の接着点を含み、前記接着点は、互いからオフセットしているステップと、
   前記インタフェース窪み内に挿入され、前記接着点に接触する外側リムを提供するステップと、
   前記外側リムが、前記インタフェース窪みで形成されたインタフェース部分で前記複数のスポーク窪みによって形成された複数のスポークに接続されるように、ダイカスト材料を前記モールド内に注入するステップ、
   前記ダイカスト材料および前記リムを備えるアセンブリを前記モールドから除去するステップと、
   を含む方法。
10. インタフェース窪みの各対の前記接着点は、半径方向にオフセットする、請求項９に記載の方法。
11. インタフェース窪みの各対の前記接着点は、長手方向にオフセットする、請求項９に記載の方法。
12. 前記外側リムは、チューブインサートである、請求項９に記載の方法。
13. 前記外側リムは、鋼である、請求項９に記載の方法。
14. 前記ダイカスト材料は、アルミニウムまたはマグネシウムである、請求項９に記載の方法。

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