JP2013095224A

JP2013095224A - ステアリングホイール

Info

Publication number: JP2013095224A
Application number: JP2011238419A
Authority: JP
Inventors: Kenji Osada; 健志長田
Original assignee: Takata Corp
Current assignee: Takata Corp
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-05-20
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: JP5809929B2; US20130112035A1

Abstract

【課題】芯金の強度を確保しつつ、材料コストを削減し、軽量化を図る。
【解決手段】ステアリングホイール１０１は、ステアリングシャフトと係合するハブ芯金部２０と、ハブ芯金部２０を中心として略放射状に延びるスポーク芯金部３０と、スポーク芯金部３０に支持されてハブ芯金部２０を取り巻くように環状とされたリム芯金部４０と、を備えた芯金１０を有し、ハブ芯金部２０は、ステアリングシャフトと係合する中心部分を厚肉とする厚肉部２６ａとするとともにその端部に向う程に徐々に薄肉となる薄肉部２６ｂとする。
【選択図】図５

Description

本発明は、車体ステアリングシャフトに保持されて運転者による操舵等の運転操作を行うステアリングホイールに関する。

従来から、車両には、運転者による操舵等の運転操作を行うために、ステアリングシャフトに環状のステアリングホイールが設けられている。このステアリングホイールは、金属製の芯金に、ワイパースイッチやターンシグナルスイッチ等の各種スイッチ類を含む電装操作ユニットや、エアバッグユニットや、カバー等が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２１４７３４号公報

しかしながら、上記従来技術のステアリングホイールに備えられた芯金は、ステアリングシャフトと係合するハブ芯金部が略直方体形状を呈しており、材料コストが高騰するうえ、結果的にステアリング操作が重くなっていた。

一方、近年のステアリングホイールにあっては、乗員の拘束を行うために、運転者用のエアバッグ装置が搭載されたものがあるが、このエアバッグ装置を搭載したことにより、ステアリングホイール全体の重量が増す傾向にある。また、エアバッグ展開時の荷重に耐え得る強度を芯金で確保する必要があることから、上述したハブ芯金部は重厚化し、この点でもステアリングホイール全体の重量が増す傾向にあった。

本発明の目的は、強度を確保しつつ軽量化を図ることができる芯金を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、運転者が把持する略円環形状のリムと、前記リムの径方向中央部に配置されるハブと、前記ハブと前記リムとを径方向に連結するスポークと、前記リム、前記ハブ、及び前記スポークの内部に設けられた芯金と、を有するステアリングホイールであって、前記芯金は、前記ハブの内部に設けられ、ステアリングシャフトと係合するハブ芯金部と、前記スポークの内部に設けられるスポーク芯金部と、前記リムの内部に設けられるリム芯金部と、を備えており、前記ハブ芯金部は、前記ステアリングシャフトと係合する中心部分が相対的に厚肉となるとともに、径方向外周側の端部に向って相対的に薄肉となるように形成されていることを特徴とする。

第１発明によれば、ハブ芯金部の中心を従来構造と同等の厚肉構造として強度を確保するとともに、当該部分から外周側の端部に向うほど薄肉構造とすることにより、材料を削減したぶん、軽量化を図ることができる。

第２発明は、上記第１発明において、前記ハブ芯金部は、その中心の裏面側から突出して前記ステアリングシャフトと係合する略円筒形状のボス部を一体に備え、前記相対的に厚肉の厚肉部と前記相対的に薄肉の薄肉部とが、前記ハブ芯金部の裏面側のハブ面を傾斜させることで形成されていることを特徴とする。

これにより、応力をハブ芯金部の裏面側に集中させることができる。

第３発明は、上記第２発明において、前記厚肉部から前記薄肉部に至る面を曲面としたことを特徴とする。

第３発明の芯金によれば、ハブ芯金部中心の応力集中を緩和することができる。

第４発明は、上記第２又は第３発明において、前記ハブ芯金部は、前記ステアリングホイールが車両が直進する基準位置となった状態における左右方向に沿って配置される、略平面状の肉厚均一部を備え、前記肉厚均一部は、ワイパースイッチを備えた電装品操作ユニットからのハーネス引き出し筒が挿通される貫通穴を備えていることを特徴とする。

これにより、上記のようにして薄肉部を形成し軽量化を図る一方、ハブ芯金部におけるハーネス引き出し筒が貫通する部分のみ厚肉のまま肉厚均一とすることで、ハーネス引き出し筒が貫通する貫通穴の貫通方向寸法を確保することができる。これにより、ハーネス引き出し筒の貫通構造における安定性を向上するとともに、電装品操作ユニットのステアリングホイールとの一体取り付け性も向上することができる。

第５発明は、上記第１乃至第４発明のいずれかにおいて、前記厚肉部の肉厚に対して前記薄肉部の肉厚を５５％以上としたことを特徴とする。

これにより、薄肉部の強度を充分に確保することができる。

第６発明は、上記第５発明において、前記厚肉部の最大厚肉部分の肉厚は１４ｍｍ以上とされ、前記薄肉部の最小薄肉部分の肉厚は８．５ｍｍから１０ｍｍの範囲であることを特徴とする。

これにより、厚肉部の強度と薄肉部の強度とをバランス良く確保することができる。

本発明の芯金によれば、ハブ芯金部の中心を厚肉とするとともに端部に向う程に薄肉とすることにより、強度を確保しつつ軽量化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るステアリングホイールの全体構造を表す平面図である。芯金の正面図である。芯金の背面図である。芯金の側面図である。上下逆にした芯金の側面図である。芯金の背面側からの斜視図である。図６の要部拡大図である。芯金とスイッチユニットとの関係を示す斜視図である。

本発明の一実施形態に係るステアリングホイールについて、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るステアリングホイールの全体構造を表す平面図である。図１において、ステアリングホイール１０１は、略円環形状のリム１０２と、このリムの１０２略中央に配置されるハブ１０３と、このハブ１０３と上記リム１０２とを径方向に連結する複数（本例では３本）のスポーク１０４と、を備えている。上記ハブ１０３の表側にはフロントカバー１０５が取り付けられている。リム１０２には、例えば樹脂材料からなるグリップ１０７が形成されている。

ステアリングホイール１０１は、その内部に芯金１０を有している。以下、本実施形態の要部である芯金１０の構造について、図２〜図８を用いて説明する。図２は芯金１０の正面図であり、図３は芯金１０の背面図であり、図４は芯金１０の側面図であり、図５は上下逆にした芯金１０の側面図であり、図６は芯金１０の背面側からの斜視図であり、図７は図６の要部拡大図であり、図８は芯金１０とスイッチユニットとの関係を示す斜視図である。

図２〜図７に示すように、芯金１０は、例えばマグネシウムを含む金属又は合金から一体に形成されており、上記ハブ１０３の内部に設けられ、図示を略するステアリングシャフトの先端と係合することで保持されるハブ芯金部２０と、上記リム１０２の内部に設けられ、スポーク芯金部３０に支持されてハブ芯金部２０を取り巻くように環状とされたリム芯金部４０と、上記スポーク１０４の内部に設けられ、ハブ芯金部２０とリム芯金部４０とを径方向に連結する複数（図では３箇所）のスポーク芯金部３０と、を備えている。

ハブ芯金部２０は、平面視略矩形に形成されており、その中心（スポーク芯金部３０を基準とする回転中心）には背面側に突出する略円筒状のボス部２２が一体に形成されている。このボス部２２には、ステアリングシャフトの先端が挿入される挿入穴２２ａが貫通されている。また、ハブ芯金部２０の背面には、ボス部２２を挟むように座部２４が形成されている。この座部２４は、ステアリングホイール１０１が、車両が直進する基準位置となった状態における車体左右方向（車幅方向）に向って延在する、平面状の肉厚均一部となっている（図５、図６、図７、図８参照）。この座部２４には、固定用穴２４ａとハーネス貫通穴２４ｂとが形成されている。さらに、ハブ芯金部２０の背面は、ステアリングシャフトと係合する中心部分であるボス部２２の周辺を厚肉とするとともに径方向外周側の端部に向うほど徐々に薄肉とされたハブ面２６が形成されている。さらに、ハブ芯金部２０の表面２０ａは平坦面とされ、エアバッグ装置（図示せず）等の装着が可能となっている。

ハブ面２６は、図５に示すように、中心付近の厚肉部２６ａから薄肉部２６ｂに至るまでを傾斜させることで形成されている。この際、ハブ面２６は、厚肉部２６ａから薄肉部２６ｂに至るまでを曲面とするのが望ましい。その際、芯金１０をマグネシウムで形成した場合、図５に示すように、厚肉部２６ａの肉厚Ｔ１に対して薄肉部２６ｂの肉厚Ｔ２を５５％以上とするのが望ましい。具体的には、厚肉部２６ａの最大厚肉部分の肉厚Ｔ１は１４ｍｍ以上とされ、薄肉部２６ｂの最小薄肉部分の肉厚Ｔ２は８．５ｍｍから１０ｍｍの範囲とするのが好ましい。この際、厚肉部２６ａはボス部２２との境界部分から薄肉化するのではなく、その境界部分の肉厚を略最大肉厚Ｔ１を維持した上で薄肉化することで、ハブ面２６の面形状が略椀型とされている。

スポーク芯金部３０は、ステアリングホイール１０１として設置した際の車両前進状態で車体左右方向（車幅方向）に延在する左右芯金部３２と、車体後方向に向って延在する前後芯金部３４とを備えている。

リム芯金部４０は、スポーク芯金部３０の先端に接続され、円形に形成されている。なお、リム芯金部４０は、その断面形状が円形・矩形等に形成されている。

ところで、ステアリングホイール１０１に実装した上記エアバッグ装置が作動していないエアバッグ非展開時の場合の試験においては、ステアリングホイールへの荷重が大きく、芯金１０の耐久性を向上するために、ハブ芯金部２０の周辺のハブ面２６の肉厚を厚くする必要があることから、ボス部２２の周辺を含むハブ面２６の肉厚は一定とするとともに、その厚みは１５ｍｍ程度に確保していたため、結果として重量が増し、軽量化が困難であった。

そこで、本願発明者等は、公知のＣＡＥ解析により、荷重が加えられた時の応力分布を解析した結果、最も応力集中が大きいハブ芯金部２０の中心であるボス部２２の付近のハブ面２６の厚み（厚肉部２６ａ）を１０ｍｍ以上確保すると共に、応力集中が少ないボス部２２から離れた端部でのハブ面２６の厚み（薄肉部２６ｂ）を１０ｍｍ以下にすることでエアバッグ展開時での芯金１０の割れを防止しつつ、軽量化に貢献することができることを知見した。また、厚肉部２６ａから薄肉部２６ｂに至る厚みの変化にＲを付与した曲面とすることで（正面視なだらかな山型）応力緩和効果を確保することができる。

なお、上記の構成において、芯金１０には、例えば、図８に示すように、ワイパースイッチ１２やターンシグナルスイッチ１４等の各種スイッチ類を一体に有する電装品操作ユニット１６が座部２４に装着される。

この際、ハブ面２６は曲面形状とされているが、座部２４は平坦であることから、この座部２４に電装品操作ユニット１６を安定して装着することができる。なお、この電装品操作ユニット１６は、ボルト等を用いて上記固定用穴２４ａに取り付けられる。また、その取り付けの際、突出した丸棒形状のハーネス引き出し筒１６ａがハーネス貫通穴２４ｂに挿入されることで、ハーネス引き出し筒１６内部の電源ケーブルやハーネス等を、ハブ芯金部２０の表面２０ａに設けた図示しないエアバッグ装置やホーンスイッチ等へ接続することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、芯金１０において、ハブ芯金部２０が、ステアリングシャフトと係合する中心部分を厚肉とする厚肉部２６ａとしている。これにより、ハブ芯金部１０の中心を従来構造と同等の厚肉構造として強度を確保することができる。具体的には、例えば、エアバッグ装置が作動していないエアバッグ非展開時の場合にステアリングホイール１０１に荷重が加わったとき、その荷重を厚肉のハブ芯金部２０によって吸収してハブ芯金部２０の耐久性低下を防止することができる。そして、ハブ芯金部２０上記中心側部分から外周側の端部に向うほど徐々に薄肉となる薄肉部２６ｂとしたことにより、材料を削減したぶん、軽量化を図ることができる。

また、本実施形態では特に、ハブ芯金部２０は、その中心の裏面側から突出して前記ステアリングシャフトと係合する略円筒形状のボス部２２を一体に備え、厚肉部２６ａと薄肉部２６ｂとはハブ芯金部２２の裏面側のハブ面２６を傾斜させて曲面としている。これにより、応力をハブ芯金部２０の裏面側に集中させることができるとともに、ハブ芯金部２０の中心への応力集中を緩和することができ、ハブ芯金部２０の耐久性の低下をより一層効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では特に、ハブ芯金部２０の背面に形成された肉厚均一の座部２４が、ハーネス引き出し筒１６ａが挿通されるハーネス貫通穴２４ｂを備えている。これにより、上記のようにして薄肉部２６ｂを形成し軽量化を図る一方、ハブ芯金部２０におけるハーネス引き出し筒１６ａが貫通する部分のみ厚肉のまま肉厚均一として、ハーネス引き出し筒１６ａが貫通するハーネス貫通穴２４ｂの貫通方向寸法を確保することができる。これにより、ハーネス引き出し筒１６ａの貫通構造における安定性を向上するとともに、電装品操作ユニット１６のステアリングホイール１０１との一体取り付け性も向上することができる。

なお、上記実施の形態においてが、マグネシウムを材料とした場合を例示したが、マグネシウム合金、アルミニウム又はアルミニウム合金でも良い。この場合、上述した寸法に関しては、その強度差を考慮して適宜設定することができる。

また、上記実施の形態において、スポーク芯金部３０及びリム芯金部４０の構成に関しては、上記実施の形態の形状等に限定されるものではなく、実装されるスイッチ類やエアバッグ等に応じて適宜の形状や大きさとすることができる。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０芯金
１２ワイパースイッチ
１６電装品操作ユニット
１６ａハーネス引き出し筒
２０ハブ芯金部
２４座部（肉厚均一部
２４ｂハーネス貫通穴
２６ハブ面
２６ａ厚肉部
２６ｂ薄肉部
３０スポーク芯金部
４０リム芯金部
Ｔ１肉厚（厚肉部）
Ｔ２肉厚（薄肉部）

Claims

運転者が把持する略円環形状のリムと、
前記リムの径方向中央部に配置されるハブと、
前記ハブと前記リムとを径方向に連結するスポークと、
前記リム、前記ハブ、及び前記スポークの内部に設けられた芯金と、
を有するステアリングホイールであって、
前記芯金は、
前記ハブの内部に設けられ、ステアリングシャフトと係合するハブ芯金部と、
前記スポークの内部に設けられるスポーク芯金部と、
前記リムの内部に設けられるリム芯金部と、
を備えており、
前記ハブ芯金部は、
前記ステアリングシャフトと係合する中心部分が相対的に厚肉となるとともに、径方向外周側の端部に向って相対的に薄肉となるように形成されている
ことを特徴とするステアリングホイール。
請求項１に記載のステアリングホイールにおいて、
前記ハブ芯金部は、
その中心の裏面側から突出して前記ステアリングシャフトと係合する略円筒形状のボス部を一体に備え、
前記相対的に厚肉の厚肉部と前記相対的に薄肉の薄肉部とが、前記ハブ芯金部の裏面側のハブ面を傾斜させることで形成されている
ことを特徴とするステアリングホイール。
請求項２に記載のステアリングホイールにおいて、
前記厚肉部から前記薄肉部に至る前記ハブ面を曲面とした
ことを特徴とするステアリングホイール。
請求項２又は請求項３に記載のステアリングホイールにおいて、
前記ハブ芯金部は、
前記ステアリングホイールが車両が直進する基準位置となった状態における左右方向に沿って配置される、略平面状の肉厚均一部を備え、
前記肉厚均一部は、
ワイパースイッチを備えた電装品操作ユニットからのハーネス引き出し筒が挿通される貫通穴を備えている
ことを特徴とするステアリングホイール。
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のステアリングホイールにおいて、
前記厚肉部の肉厚に対して前記薄肉部の肉厚を５５％以上とした
ことを特徴とするステアリングホイール。
請求項５に記載のステアリングホイールにおいて、
前記厚肉部の最大厚肉部分の肉厚は１４ｍｍ以上とされ、前記薄肉部の最小薄肉部分の肉厚は８．５ｍｍから１０ｍｍの範囲である
ことを特徴とするステアリングホイール。