JP2009248666A - ステアリングホイールの振動低減構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ホーンスイッチの操作性に影響を与えずに、かつ部品点数を増加させずに、ステアリングホイールの振動を効果的に低減する。
【解決手段】 ステアリングホイール１１の内部に、エアバッグモジュール２０を軸方向および軸直角方向に移動可能にガイドするガイド手段２１と、エアバッグモジュール２０に対するステアリングホイール１１の軸直角方向の移動可能範囲を規制するストッパ手段３８とを設けたので、コイルスプリング２４を変形させながらエアバッグモジュール２０を軸方向に押圧してホーンスイッチ３７を作動させることができるのは勿論のこと、ステアリングホイール１１の軸直角方向の振動の振幅が所定値以上になったとき、ストッパ手段３８がステアリングホイール１１のエアバッグモジュール２０に対する軸直角方向の相対移動を規制することで、慣性で停止し続けようとするエアバッグモジュール２０の質量でステアリングホイール１１の振動を低減することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ステアリングホイールの内部に支持したエアバッグモジュールをマスとして利用することで、ステアリングホイールの軸直角方向の振動を低減するステアリングホイールの振動低減構造に関する。

ステアリングホイールの内部にエアバッグモジュールをコイルスプリングを介して弾性支持し、運転者がステアリングホイールのパッドを押圧することで前記コイルスプリングを軸方向に圧縮してホーンスイッチを作動させるとともに、エアバッグモジュールのインフレータを前記コイルスプリングとは別の弾性体で支持してダイナミックダンパーとして機能させるものが、下記特許文献１により公知である。
特開２００６−９６１２７号公報

ところで、共通のコイルスプリングをホーンスイッチ用およびダイナミックダンパー用として兼用すると、そのコイルスプリングのばね定数のチューニングが難しくなり、ホーンスイッチが誤作動したりダイナミックダンパーの防振性能が充分に発揮されなかったりする問題がある。また上記特許文献１に記載された発明のように、ホーンスイッチおよびダイナミックダンパーにそれぞれ別個のばね部材を用いると、部品点数が増加する問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ホーンスイッチの操作性に影響を与えずに、かつ部品点数を増加させずに、ステアリングホイールの振動を効果的に低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ステアリングホイールの内部に、エアバッグモジュールを軸方向および軸直角方向に移動可能にガイドするガイド手段と、前記エアバッグモジュールに対する前記ステアリングホイールの軸直角方向の移動可能範囲を規制するストッパ手段とを設け、弾性体を変形させながら前記エアバッグモジュールを軸方向に押圧してホーンスイッチを作動させるとともに、前記エアバッグモジュールに対する前記ステアリングホイールの軸直角方向の振動の振幅が所定値以上になったとき、前記ストッパ手段が前記ステアリングホイールの前記エアバッグモジュールに対する軸直角方向の相対移動を規制することを特徴とするステアリングホイールの振動低減構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、ステアリングホイールの軸直角方向の移動限界は、前記ガイド手段により規制される前に前記ストッパ手段により規制されることを特徴とするステアリングホイールの振動低減構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記ストッパ手段の少なくとも一つは、前記エアバッグモジュールの重心位置を通る鉛直面内に配置されることを特徴とするステアリングホイールの振動低減構造が提案される。

尚、実施の形態のコイルスプリング２４は本発明の弾性体に対応する。

請求項１の構成によれば、ステアリングホイールの内部に、エアバッグモジュールを軸方向および軸直角方向に移動可能にガイドするガイド手段と、エアバッグモジュールに対するステアリングホイールの軸直角方向の移動可能範囲を規制するストッパ手段とを設けたので、弾性体を変形させながらエアバッグモジュールを軸方向に押圧してホーンスイッチを作動させることができるのは勿論のこと、エアバッグモジュールに対するステアリングホイールの軸直角方向の振動の振幅が所定値以上になったとき、ストッパ手段がステアリングホイールのエアバッグモジュールに対する軸直角方向の相対移動を規制することで、慣性で停止し続けようとするエアバッグモジュールの質量でステアリングホイールの振動を低減することができる。特に、エアバッグモジュールを弾性体を介して支持する必要がないので、その弾性体の分だけ部品点数を削減することができ、また前記弾性体をホーンスイッチの弾性体と共用する必要もないので、ホーンスイッチの作動特性のセッティングが容易になって誤作動の発生を防止することができる。

また請求項２の構成によれば、ステアリングホイールの軸直角方向の移動限界が、ガイド手段により規制される前にストッパ手段により規制されるので、ガイド手段に邪魔されずにストッパ手段を確実に作動させて防振性能を確保することができる。

また請求項３の構成によれば、ストッパ手段の少なくとも一つをエアバッグモジュールの重心位置を通る鉛直面内に配置したので、最も頻度の高いステアリングホイールの上下方向の振動が発生した場合に、ステアリングホイールの振動を前記ストッパを介してエアバッグモジュールに伝達したときに、ステアリングホイールを回転させる方向のモーメントが発生するのを防止して防振性能を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は自動車のステアリングホイールの斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図（図４の２−２線断面図）、図３は図１の３−３線拡大断面図（図４の３−３線断面図）、図４は図２の４−４線断面図、図５は図２の５部拡大図、図６はホーン作動時の作用説明図、図７はステアリングホイールの左右振動時の作用説明図である。

図１〜図３に示すように、自動車のステアリングホイール１１は、車室から車体前下方に延びるステアリングシャフト１２の後端にスプライン嵌合してナット１３で締結される円盤状の金属板よりなるボス部材１４を備えており、このボス部材１４の前面を覆うように、後面が開放した容器状のカバー部材１５が固定される。カバー部材１５の外周部から径方向外側に４本のスポーク部１５ａ…が一体に延びており、それらの先端に環状のリム部１５ｂが一体に形成される。リム部１５ｂの内部には、補強のための金属環１６が埋設される。４本のスポーク部１５ａ…の後面はそれぞれスポーク部カバー１７…で覆われており、スポーク部カバー１７…の径方向内側にステアリングパッド１８が配置される。前記ボス部材１４の後面に金属板よりなるホルダ１９の中心が共締めされており、このホルダ１９にエアバッグモジュール２０が左、右および下の３個のガイド手段２１…を介して支持される。

尚、本明細書において、軸方向（前後方向）とはステアリングシャフト１２の長手方向として定義され、軸直角方向（上下方向あるいは左右方向）とはステアリングシャフト１２の長手方向に直交する方向として定義される。

エアバッグモジュール２０をホルダ１９に支持する３個のガイド手段２１…の構造は全て同一である。図２にはステアリングシャフト１２の左右両側の２カ所のガイド手段２１，２１が示されており、図３にはステアリングシャフト１２の下側の１カ所のガイド手段２１が示されており、図４には３個のガイド手段２１…が全て示されている。
図５から明らかなように、各ガイド手段２１は、ホルダ１９に設けたガイド板２２を後 方から前方に摺動自在に貫通してストッパ突起２３ａにより抜け止めされたガイド軸２３を備える。ガイド軸２３の後部には円板状の第１、第２フランジ２３ｂ，２３ｃが平行に設けられており、前側の第１フランジ２３ｂとホルダ１９の後面との間に、ガイド軸２３の外周に嵌合するコイルスプリング２４が縮設される。

第１、第２フランジ２３ｂ，２３ｃ間のガイド軸２３の外周に円環状のガイドリング２５の中心孔２５ａが軸直角方向に移動可能に嵌合しており、このガイドリング２５の外周に形成した溝２５ｂに金属板よりなるブラケット２７の取付孔２７ａが嵌合する。尚、ブラケット２７の個数は１個であり、そのブラケット２７は３個のガイド手段２１…によってホルダ１９に支持される。

エアバッグモジュール２０は、高圧ガスを発生するインフレータ２８と、インフレータ２８の後方に折り畳まれた状態で配置されるエアバッグ２９とを備えており、インフレータ２８の外周に設けたフランジ２８ａと、第１リテーナ３０と、エアバッグ２９の開放端と、第２リテーナ３１とが、ブラケット２７の中央に形成された開口部２７ｂに重ね合わされてボルト３２…およびナット３３…で共締めされる。

ステアリングパッド１８の外周部から前方に延びる連結部１８ａが、ブラケット２７の外周部にボルト３４…およびナット３５…で固定されており、この状態でステアリングパッド１８は折り畳まれたエアバッグ２９の後方を覆っている。ブラケット２７の外周部に前向きに設けられた３個の可動接点３６ａ…が、ホルダ１９の外周面に後向きに設けられた３個の固定接点３６ｂ…にそれぞれ当接可能に対向する。これらの可動接点３６ａ…および固定接点３６ｂ…はホーンスイッチ３７…を構成する。

図２〜図５から明らかなように、ステアリングパッド１８の連結部１８ａから軸直角方向に延びる腕部１８ｂの先端とカバー部材１５の開口部内面との間に、３個のストッパ手段３８…が設けられる。図４から明らかなように、３個のストッパ手段３８…はステアリングシャフト１２を中心として３個のガイド手段２１…の径方向外側に配置されており、その構造は全て同一である。

即ち、ストッパ手段３８はステアリングパッド１８の腕部１８ｂの先端から前方に突出する、例えば硬質ゴム製で円筒状に形成されたストッパピン３９と、カバー部材１５の開口部内面に形成された円筒状の凹部１５ｃとで構成されており、ストッパピン３９の直径は凹部１５ｃの直径よりも小さく設定される。

図４から明らかなように、３個のガイド手段２１…でホルダ１９にフローティング支持されたエアバッグモジュール２０は重力で下方に移動しており、ストッパ手段３８…のストッパピン３９…が凹部１５ｃ…の下端に当接する位置に停止している。このとき、ガイド手段２１…のガイド軸２３…とガイドリング２５…の中心孔２５ａ…の下端との間には隙間αが存在している。従って、エアバッグモジュール２０に対してカバー部材１５およびホルダ１９が軸直角方向に相対移動すると、その移動可能範囲はストッパ手段３８…のストッパピン３９…が凹部１５ｃ…の内部で移動する範囲に限定される。そしてストッパ手段３８…のストッパピン３９…が凹部１５ｃ…の内部で移動するとき、ガイド軸２３はガイド手段２１のガイドリング２５の中心孔２５ａの内周面に接触することはなく、常に前記αよりも大きい隙間が確保される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図６に示すように、図示せぬホーンを作動させるべく、ステアリングホイール１１のステアリングパッド１８の右部、左部あるいは下部を押すと、ステアリングパッド１８をエアバッグモジュール２０に接続するブラケット２７に支持した３本のガイド軸２３…の何れかが、ホルダ１９に設けたガイド板２２に案内されてコイルスプリング２４を圧縮しながら前進し、ブラケット２７に設けた可動接点３６ａが、ホルダ１９に設けた固定接点３６ｂに接触することで、ホーンをバッテリに導通させて鳴動させることができる。

ところで、エンジンの振動や路面からの振動がステアリングシャフト１２を介してステアリングホイール１１に伝達されると、ステアリングホイール１１を握る運転者の手が振動して不快感を与えるため、エアバッグモジュール２０を質量を利用してステアリングホイール１１の軸直角方向の振動を抑制する。

即ち、ステアリングホイール１１が軸直角方向に振動すると、ステアリングホイール１１と一体のカバー部材１５も軸直角方向に振動するが．カバー部材１５の凹部１５ｃ…とストッパ手段３８…のストッパピン３９…との間には充分な隙間が存在するため、ステアリングホイール１１の軸直角方向の振動がエアバッグモジュール２０に伝達されることはない。またステアリングホイール１１と一体のホルダ１９に設けられた３個のガイド手段２１のガイド軸２３…も軸直角方向に振動するが、ガイド軸２３…とガイドリング２５…の中心孔２５ａ…との間には充分な隙間があるため、ステアリングホイール１１の軸直角方向の振動がエアバッグモジュール２０に伝達されることがない。

前記振動の振幅が更に増加すると３個のストッパ手段３８…が作動し、ステアリングホイール１１の振動がエアバッグモジュール２０に伝達される。即ち、ステアリングホイール１１と一体のカバー部材１５に設けた凹部１５ｃ…の内周面に、エアバッグモジュール２０と一体のステアリングパッド１８に設けたストッパピン３９…が当接し、エアバッグモジュール２０に対してステアリングホイール１１をそれ以上相対移動しないように一体化する。このように、ステアリングホイール１１が大きく振動したとき、比較的に大きい質量を有して慣性で停止状態を保とうとしているエアバッグモジュール２０にストッパ手段３８…を介して当接することで、ステアリングホイール１１の軸直角方向の振動をエアバッグモジュール２０の質量で抑制することができる。

図３はステアリングホイール１１が上向きに振動してストッパ手段３８の凹部１５ｃの下端がストッパピン３９に当接した状態に対応する。また図７はステアリングホイール１１が右向きに振動してストッパ手段３８の凹部１５ｃの左端がストッパピン３９に当接した状態に対応する。

このように、ステアリングホイール１１が軸直角方向に振動しても、その振動はガイド手段２１のガイド軸２３の第１、第２フランジ２３ｂ，２３ｃに対するガイドリング２５の軸直角方向の摺動により吸収されるため、ガイド軸２３がコイルスプリング２４を圧縮しながら軸方向に摺動してホーンスイッチ３７を誤作動させる虞はない。

またステアリングホイール１１の軸直角方向の振動のうち、上下方向の振動が最も強くなる傾向があるが、３個のストッパ手段３８…のうち．少なくとも下側に位置する１個のストッパ手段３８がエアバッグモジュール２０の重心位置を通る鉛直面内に配置されており、かつ左右の２個のストッパ手段３８，３８も前記鉛直面内に対して左右対称に配置されているため、ステアリングホイール１１がエアバッグモジュール２０から受ける反力荷重で軸まわりのモーメントが発生するのを防止し、ステアリングホイール１１の振動を一層効果的に抑制することができる。

またストッパピン３９…は硬質ゴムのような弾性体で構成されているため、それがカバー部材１５の凹部１５ｃ…の内周面に当接したときの騒音を低減することができる。

更に、ステアリングホイール１１に軸直角方向の振動が入力したとき、軸方向に伸縮するコイルスプリング２４は影響を受けないため、コイルスプリング２４のばね定数は、可動接点３６ａ…および固定接点３６ｂ…よりなるホーンスイッチ３７…の振動による誤作動防止や、操作フィーリングを満たすように設定すれば良く、その設計自由度が大幅に向上する。

特に、エアバッグモジュール２０を弾性体を介して支持する必要がないので、その弾性体の分だけ部品点数を削減することができ、また前記弾性体をホーンスイッチ３７のコイルスプリング２４と共用する必要もないので、ホーンスイッチ３７の作動特性のセッティングが容易になって誤作動の発生を防止することができる。

またエアバッグモジュール２０の軸直角方向の移動限界が、ガイド手段２１…により規制される前にストッパ手段３８…により規制されるので、ガイド手段２１…に邪魔されずにストッパ手段３８…を確実に作動させて防振性能を確保することができる。

図８および図９は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図８は前記図５に対応する図、図９は図８の９−９線拡大断面図である。

第２の実施の形態はガイド手段２１の構造が第１の実施の形態と異なっており、その他の構造は第１の実施の形態と同じである。

第２の実施の形態のガイド手段２１は、ブラケット２７の後面に平行に設けられて左右方向に延びる一対の平行なガイド板４０，４０を備えており、それらのガイド板４０，４０に左右方向に形成された長孔４０ａ，４０ａに、ガイド軸２３の後部を上下方向に貫通するように固定したガイドピン４１が摺動自在に貫通する。コイルスプリング２４はホルダ１９の後面とブラケット２７の前面との間に縮設されており、ガイド軸２３はブラケット２７に形成した開口部２７ｃを緩く貫通する。

この第２の実施の形態によっても、３個のガイド手段２１…でエアバッグモジュール２０を上下方向や左右方向を含む軸直角方向に移動可能に支持するとともに、ホーンスイッチ３７を作動させるべくコイルスプリング２４を圧縮しながらエアバッグモジュール２０を軸方向に移動させることができる。

この第２の実施の形態によっても、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

次に、図１０に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。

上述した第１、第２の実施の形態では、ガイド手段２１とコイルスプリング２４とが纏めて設けられているが、第３の実施の形態では、ガイド手段２１とコイルスプリング２４とが分離して設けられている。

即ち、連結板４２に一端を固定されたスプリングガイド４３がブラケット２７を摺動自在に貫通して他端に設けたフランジ４３ａにより抜け止めされており、スプリングガイド４３の外周に配置したコイルスプリング２４が連結板４２とブラケット２７との間に縮設される。連結板４２にはガイド軸４４の一端が固定されており、その先端近傍に一体に形成された円板状のフランジ４４ａと、その先端に螺合する円板状のフランジ４４ｂとに挟まれた部分が、カバー部材１５に形成した開口１５ｄに摺動自在に嵌合する。

従って、ステアリングホイール１１のステアリングパッド１８を押すと、ステアリングパッド１８をエアバッグモジュール２０に接続するブラケット２７がコイルスプリング２４を圧縮しながらスプリングガイド４３に沿って前方に移動し、ホーンスイッチ３７を作動させてホーンを鳴動させることができる。

エンジンの振動や路面からの振動によってステアリングホイール１１が軸直角方向に振動すると、ステアリングホイール１１と一体のカバー部材１５も軸直角方向に振動するが、カバー部材１５の凹部１５ｃとストッパ手段３８のストッパピン３９との間には充分な隙間が存在するため、ステアリングホイール１１の軸直角方向の振動がエアバッグモジュール２０に伝達されることはない。またステアリングホイール１１と一体のカバー部材１５が軸直角方向に振動しても、一対のフランジ４４ａ，４４ｂに挟まれたガイド軸４４とカバー部材１５の開口１５ｄの縁との間には充分な隙間があるため、ステアリングホイール１１の軸直角方向の振動がエアバッグモジュール２０に伝達されることがない。

前記振動の振幅が更に増加すると３個のストッパ手段３８が作動し、カバー部材１５に設けた凹部１５ｃの内周面に、エアバッグモジュール２０と一体のステアリングパッド１８に設けたストッパピン３９が当接し、エアバッグモジュール２０に対してステアリングホイール１１をそれ以上相対移動しないように一体化することで、ステアリングホイール１１の軸直角方向の振動をエアバッグモジュール２０の質量で抑制することができる。

この第３の実施の形態によれば、前記第１、第２実施の形態の作用効果に加えて、ガイド手段２１とコイルスプリング２４とを分離して設けたことで設計自由度が向上し、しかもガイド軸４４にフランジ４４ｂをねじで着脱できるようにしたので、カバー部材１５の開口１５ｄに対するガイド軸４４の組付が容易になるという更なる作用効果を達成することができる。

次に、図１１および図１２に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。

第４の実施の形態は、第３の実施の形態の変形であって、ガイド手段２１の構造だけが第３の実施の形態と異なっている。

即ち、連結板４２に固定したガイド板４５に上下方向に延びる長孔４５ａが形成されており、基端に頭部４６ａを有して前記長孔４５ａを貫通するガイドピン４６の先端が、ボス部材１４に固定したブラケット４７にねじ結合される。従って、ガイド板４５の長孔４５ａに対してガイドピン４６が長手方向に摺動することで、エアバッグモジュール２０に対するステアリングホイール１１の左右方向の相対移動が可能になり、ガイド板４５の長孔４５ａの長手方向に沿ってガイドピン４６が摺動することで、エアバッグモジュール２０に対するステアリングホイール１１の上下方向の相対移動が可能になる。

この第４の実施の形態によれば、ガイド手段２１とコイルスプリング２４とを分離して設けたことで設計自由度が向上するとともに、ブラケット４７に対してガイドピン４６を着脱するだけでガイド手段２１の組付・分解が可能になるため、第３の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではガイド手段２１…を３個、ストッパ手段３８…を３個、ホーンスイッチ３７…を３個設けているが、それらの数は実施の形態に限定されるものではない。

また第２、第４の実施の形態において、ガイド板４０，４５の長孔４０ａ，４５ａの方向およびガイドピン４１，４６の方向は、それらが直交していさえすれば、実施の形態に限定されるものではない。

第１の実施の形態に係る自動車のステアリングホイールの斜視図 図１の２−２線拡大断面図（図４の２−２線断面図） 図１の３−３線拡大断面図（図４の３−３線断面図） 図２の４−４線断面図 図２の５部拡大図 ホーン作動時の作用説明図 ステアリングホイールの左右振動時の作用説明図 第２の実施の形態に係る前記図５に対応する図 図８の９−９線拡大断面図 第３の実施の形態に係る前記図２に対応する図 第４の実施の形態に係る前記図２に対応する図 図１１の１２−１２線拡大断面図

符号の説明

１１ ステアリングホイール
２０ エアバッグモジュール
２１ ガイド手段
２４ コイルスプリング（弾性体） ３７ ホーンスイッチ
３８ ストッパ手段

Claims (3)

1. ステアリングホイール（１１）の内部に、エアバッグモジュール（２０）を軸方向および軸直角方向に移動可能にガイドするガイド手段（２１）と、前記エアバッグモジュール（２０）に対する前記ステアリングホイール（１１）の軸直角方向の移動可能範囲を規制するストッパ手段（３８）とを設け、
   弾性体（２４）を変形させながら前記エアバッグモジュール（２０）を軸方向に押圧してホーンスイッチ（３７）を作動させるとともに、前記エアバッグモジュール（２０）に対する前記ステアリングホイール（１１）の軸直角方向の振動の振幅が所定値以上になったとき、前記ストッパ手段（３８）が前記ステアリングホイール（１１）の前記エアバッグモジュール（２０）に対する軸直角方向の相対移動を規制することを特徴とするステアリングホイールの振動低減構造。
2. 前記ステアリングホイール（１１）の軸直角方向の移動限界は、前記ガイド手段（２１）により規制される前に前記ストッパ手段（３８）により規制されることを特徴とする、請求項１に記載のステアリングホイールの振動低減構造。
3. 前記ストッパ手段（３８）の少なくとも一つは、前記エアバッグモジュール（２０）の重心位置を通る鉛直面内に配置されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のステアリングホイールの振動低減構造。

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