JP2012254790A - 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、ダイナミックダンパーで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の固定部１９に第１弾性体２５を介してスライダ２４を軸方向に移動可能に支持するとともに、該スライダ２４に第２弾性体２６を介してマスを軸直角方向に移動可能に支持したステアリングホイールにおいて、スライダ２４は環状に形成されると共に、その外周面の軸方向中間部に環状溝２４ａが形成され、第２弾性体２６はゴム製で環状に形成されると共に、その内周部が前記環状溝２４ａに嵌合され、第２弾性体２６の外周部に、マスに固定したブラケット２７が連結される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ステアリングホイールの内部に弾性体を介してマスを軸方向および軸直角方向に移動可能に支持し、前記マス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、前記マスを軸直角方向に振動させてダイナミックダンパーとして機能させ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線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バ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、図６の従来特性は、コイルスプリングをホーンスイッチおよびダイナミックダンパーに兼用した場合の該コイルスプリングのばね定数を示すもので、そのコイルスプリングを硬くすると、軸方向のばね定数の増加に比例して軸直角方向のばね定数が増加する。斜線の領域は、軸方向のばね定数が小さすぎるために振動によってホーンスイッチが誤作動する領域を示しており、コイルスプリングを柔らかくしてばね定数を斜線の領域内のＡ点に設定するとホーンスイッチが誤作動する可能性がある。これを防止するために、コイルスプリングを硬くしてばね定数を斜線の領域の外側のＢ点に設定すると、軸直角方向のばね定数がダイナミックダンパーの機能を有効に発揮し得るＣ点のばね定数よりも高くなるため、ダイナミックダンパーの機能を有効に発揮できなくなる問題がある。このように、上記従来例のごとく、エアバッグモジュールの軸方向および軸直角方向の支持を共通のコイルスプリングで行うと、ホーンスイッチの機能およびダイナミックダンパーの機能を両立できなくなる問題がある。

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、ダイナミックダンパーで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弾性体を介してマスを軸方向および軸直角方向に移動可能に支持し、前記マス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、前記マスを軸直角方向に振動させてダイナミックダンパーとして機能させるステアリングホイールの振動低減構造であって、前記弾性体は第１弾性体および第２弾性体で構成され、前記ステアリングホイールの固定部に前記第１弾性体を介してスライダを軸方向に移動可能に支持するとともに、前記スライダに前記第２弾性体を介して前記マスを軸直角方向に移動可能に支持したものにおいて、前記スライダは環状に形成されると共に、その外周面の軸方向中間部に環状溝が形成され、前記第２弾性体はゴム製で環状に形成されると共に、その内周部が前記環状溝に嵌合され、前記第２弾性体の外周部に、前記マスに固定したブラケットが連結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２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記第２弾性体は、前記ステアリングホイールの軸直角方向のうち上下方向と左右方向とで異なるばね定数を有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、前記マスはエアバッグモジュールであ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。

更に請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜３の何れかの構成に加えて、前記第２弾性体の外周面には、前記ブラケットに形成した開口の周縁部を嵌合させる第２の環状溝が形成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、実施の形態のホルダ１９は本発明の固定部に対応し、実施の形態のエアバッグモジュール２０は本発明のマスに対応し、実施の形態のコイルスプリング２５は本発明の弾性体あるいは第１弾性体に対応し、実施の形態のダンパースプリング２６は本発明の弾性体あるいは第２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固定部に第１弾性体を介してスライダを軸方向に移動可能に支持するとともに、スライダに第２弾性体を介してマスを軸直角方向に移動可能に支持したので、運転者が第１弾性体を変形させてスライダを軸方向に移動させることでホーンスイッチを作動させることができ、またスライダに対して第２弾性体を介してマスが軸直角方向に振動することで、ダイナミックダンパーの機能を発揮させてステアリングホイールの軸直角方向の振動を低減することができる。このとき、第１弾性体はマスの軸直角方向の振動に影響を及ぼさないので、第１弾性体のばね定数をホーンスイッチの作動に適した値に設定し、かつ第２弾性体のばね定数をダイナミックダンパーの作動に適した値に設定することが可能となり、ホーンスイッチの操作性に影響を与えずに、ダイナミックダンパーでステアリングホイールの軸直角方向の振動を効果的に低減することができる。

また請求項２の構成によれば、マスを軸直角方向に移動可能に支持する第２弾性体が、ステアリングホイールの上下方向と左右方向とで異なるばね定数を有するので、ステアリングホイールの上下方向および左右方向の振動吸収特性を個別にチューニングすることができる。

また請求項３の構成によれば、ステアリングホイールに備えられたエアバッグモジュールをダイナミックダンパーのマスとして利用するので、特別のマスを設ける必要がなくなり、部品点数、重量、設置スペースおよびコストの削減に寄与することができる。

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２の要部拡大図 図３に対応する作用説明図 従来例および実施の形態の軸直角方向のばね定数を示すグラフ 従来例の問題点を説明するグラフ

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５は本発明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３は図２の要部拡大図、図４は図３に対応する作用説明図、図５は従来例および実施の形態のばね特性の差を示すグラフである。

図１および図２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３個のフローティング支持部２１…を介して支持される。

尚、本明細書において、軸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。

図２および図３から明らかなように、エアバッグモジュール２０をホルダ１９に支持する３個のフローティング支持部２１…は、ステアリングシャフト１２を中心として上部の左右両側に２カ所、下部の中央に１カ所設けられており、それら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の上部の左右両側の２カ所のフローティング支持部２１，２１が示されている。

各フローティング支持部２１は、ホルダ１９を後方から前方に貫通してナット２２で締結されたガイド軸２３を備えており、ホルダ１９の後面とガイド軸２３の後端のフランジ２３ａとの間に摺動自在に嵌合するスライダ２４が、ガイド軸２３の外周に嵌合するコイルスプリング２５でフランジ２３ａに当接する方向に付勢される。スライダ２４の外周面の軸方向中間部に形成した第１の環状溝２４ａに環状を成すゴム製のダンパースプリング２６の内周部が嵌合しており、このダンパースプリング２６の外周面の軸方向中間部に形成した第２の環状溝２６ａに、金属板よりなるブラケット２７に形成した開口２７ｂの周縁部が嵌合される。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個のフローティング支持部２１…の３個のダンパースプリング２６…によって弾性支持される。

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２７ａ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複数の可動接点３６ａ…が、ホルダ１９の外周面に後向きに設けられた固定接点３６ｂ…に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。

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４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の上右部、上左部あるいは中下部を押すと、ホルダ１９に固定した３本のガイド軸２３…の何れかに沿ってスライダ２４がコイルスプリング２５を圧縮しながら前進し、スライダ２４にダンパースプリング２６を介して支持したブラケット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、ダイナミックダンパーでステアリングホイール１１の振動を抑制する。ダイナミックダンパーは振動体に弾性体を介してマスを支持したものであるが、本実施の形態ではエアバッグモジュール２０（そのうち、特に重量が大きいインフレータ２８）を前記マスとして機能させ、かつガイド軸２３…にブラケット２７を介してエアバッグモジュール２０を支持するダンパースプリング２６…を前記弾性体として機能させている。このように、エアバッグモジュール２０をダイナミックダンパーのマスとして機能させることで、特別のマスを設ける必要がなくなり、部品点数、重量、設置スペースおよびコストの面で有利になる。

本実施の形態のダイナミックダンパーは、ステアリングホイール１１の軸直角方向（例えば、図１のＡ−Ａ′方向あるいはＢ−Ｂ′方向）の振動を低減するものであり、その振動減衰特性は、マスとしてのエアバッグモジュール２０の質量と、弾性体としてのダンパースプリング２６のばね定数とにより決定される。このとき、エアバッグモジュール２０を軸方向にフローティング支持するコイルスプリング２５は、軸直角方向には弾性変形しないため、ダイナミックダンパーの振動減衰特性には寄与しない。

従って、コイルスプリング２５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。一方、本実施の形態のダンパースプリング２６のばね定数は、ダイナミックダンパーの振動減衰特性だけに焦点を当てて設定することができるので、その設計自由度が大幅に向上する。

即ち、ゴム製のダンパースプリング２６の固さや肉厚を円周方向に変化させることで軸直角方向のばね定数を任意に調整することができるので、例えばステアリングホイール１１の上下方向（図１のＡ−Ａ′方向）の振動を低減するダイナミックダンパーの特性や、ステアリングホイール１１の左右方向（図１のＢ−Ｂ′方向）の振動を低減するダイナミックダンパーの特性を、ホーンスイッチ３７の作動特性（コイルスプリング２５のばね定数）とは独立して設定することが可能となり、ステアリングホイール１１の軸直角方向の振動を効果的に低減することができる。

図５（Ａ）のグラフは、エアバッグモジュール２０の上下方向の共振周波数を、従来例（破線参照）および実施の形態（実線参照）の両方について示すもので、実施の形態によればダンパースプリング２６のばね定数のチューニングで共振周波数を６０Ｈｚから４０Ｈｚに下げることで、ダイナミックダンパーを有効に機能させてステアリングホイール１１の上下方向の振動を抑制することができる。

図５（Ｂ）のグラフは、エアバッグモジュール２０の左右方向の共振周波数を、従来例（破線参照）および実施の形態（実線参照）の両方について示すもので、実施の形態によればダンパースプリング２６のばね定数のチューニングで共振周波数を６０Ｈｚから５０Ｈｚに下げることで、ダイナミックダンパーを有効に機能させてステアリングホイール１１の左右方向の振動を抑制することができる。

もちろん、上記何れの場合にも、ダンパースプリング２６のばね定数をチューニングする際に、コイルスプリング２５のばね定数の影響を基本的に考慮しなくて良いため、ホーンスイッチ３７の作動特性も最適にチューニングすることができる。

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、実施の形態ではダイナミックダンパーのマスとしてエアバッグモジュール２０を利用しているが、ダイナミックダンパーに専用のマスを設けても良い。

また実施の形態ではダンパースプリング２６をゴムで構成しているが、それを任意の種類のスプリングのような弾性体で構成することができる。

また実施の形態のダンパースプリング２６は円形断面に形成されているが、それを四角形等の非円形断面に形成することができる。このようにすれば、ダンパースプリング２６の上下方向および左右方向のばね定数の設定を一層容易に行うことができる。

また本明細書でいう「軸直角方向」とは「軸方向」に対して正確に９０°を成す方向に限定されず、概ね９０°を成す方向を含むものとする。

１１ ステアリングホイール
１９ ホルダ（固定部）
２０ エアバッグモジュール（マス）
２４ スライダ
２５ コイルスプリング（弾性体、第１弾性体）
２６ ダンパースプリング（弾性体、第２弾性体）
３７ ホーンスイッチ

Claims (4)

1. ステアリングホイール（１１）の内部に弾性体（２５，２６）を介してマス（２０）を軸方向および軸直角方向に移動可能に支持し、前記マス（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、前記マス（２０）を軸直角方向に振動させてダイナミックダンパーとして機能させるステアリングホイールの振動低減構造であって、 前記弾性体は第１弾性体（２５）および第２弾性体（２６）で構成され、前記ステアリングホイール（１１）の固定部（１９）に前記第１弾性体（２５）を介してスライダ（２４）を軸方向に移動可能に支持するとともに、前記スライダ（２４）に前記第２弾性体（２６）を介して前記マス（２０）を軸直角方向に移動可能に支持したものにおいて、
   前記スライダ（２４）は環状に形成されると共に、その外周面の軸方向中間部に環状溝（２４ａ）が形成され、
   前記第２弾性体（２６）はゴム製で環状に形成されると共に、その内周部が前記環状溝（２４ａ）に嵌合され、
   前記第２弾性体（２６）の外周部に、前記マス（２０）に固定したブラケット（２７）が連結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。
2. 前記第２弾性体（２６）は、前記ステアリングホイール（１１）の軸直角方向のうち、上下方向と左右方向とで異なるばね定数を有す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. 前記マスはエアバッグモジュール（２０）であ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。
4. 前記第２弾性体（２６）の外周面には、前記ブラケット（７）に形成した開口（７ｂ）の周縁部を嵌合させる第２の環状溝（２６ａ）が形成されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか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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