JP2019055612A

JP2019055612A - ステアリングホイール

Info

Publication number: JP2019055612A
Application number: JP2017179417A
Authority: JP
Inventors: 勇一南部; Yuichi Nanbu; 健志長田; Kenji Osada
Original assignee: Joyson Safety Systems Japan GK
Current assignee: Joyson Safety Systems Japan GK
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-04-11

Abstract

【課題】リムに内蔵される振動源を簡素化したステアリングホイールを提供すること。【解決手段】環状のリムと、前記リムに内蔵される振動機構と、前記振動機構を制御する振動制御部とを備え、前記振動機構は、筒部と、前記筒部に巻かれるソレノイドと、前記筒部の内部を移動することにより前記リムを振動させる鉄心とを有し、前記振動制御部は、前記鉄心を移動させる電流を前記ソレノイドに流す、ステアリングホイール。例えば、前記ソレノイドは、第１のコイルと第２のコイルとを含み、前記振動制御部は、前記電流を前記第１のコイルと前記第２のコイルに交互に流す。【選択図】図３

Description

本発明は、ステアリングホイールに関する。

従来、運転者が把持するリムと、リムに内蔵された振動器とを備え、リムを振動器で振動させることによって運転者に対して警告を与えるステアリングホイールが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特表２０１３−５２３５３４号公報

しかしながら、従来の技術は、比較的構造が複雑で体格が大きなモータを振動源として使用するので、モータをリムに内蔵することが難しい場合がある。

そこで、本開示では、リムに内蔵される振動源を簡素化したステアリングホイールが提供される。

本開示の一態様では、
環状のリムと、
前記リムに内蔵される振動機構と、
前記振動機構を制御する振動制御部とを備え、
前記振動機構は、筒部と、前記筒部に巻かれるソレノイドと、前記筒部の内部を移動することにより前記リムを振動させる鉄心とを有し、
前記振動制御部は、前記鉄心を移動させる電流を前記ソレノイドに流す、ステアリングホイールが提供される。

本開示の一態様によれば、比較的簡素に振動機構を実現できるので、リムに内蔵される振動源を簡素化したステアリングホイールを提供することができる。

ステアリングホイールの構成の一例を示す正面図である。リムの断面図である。第１の実施形態における振動機構の動きを示す断面図である。第１の実施形態における振動機構の動きを示す断面図である。鉄心を移動させる電流をソレノイドに流すための回路の一例を示す図である。第２の実施形態における振動機構の動きを示す断面図である。第２の実施形態における振動機構の動きを示す断面図である。

以下、本開示に係る実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図面において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向及びＺ軸に平行な方向を表す。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ軸とＹ軸を含む平面、Ｙ軸とＺ軸とを含む平面、Ｚ軸とＸ軸とを含む平面を表す。

図１は、ステアリングホイールの構成の一例を示す正面図である。図１に示されるステアリングホイール４０は、車両を操舵するために運転者により操作される操作部材である。ステアリングホイール４０は、例えば、リム５０、ハブ７０、右スポーク６１、左スポーク６２、下スポーク６３とを備える。

リム５０は、運転者に把持される環状の部分であり、例えば、円環状に形成された部分でもよいし、楕円等のその他の環状形状に形成された部分でもよい。リムは、グリップとも呼ばれる。

リム５０は、右リム部５１、左リム部５２、上リム部５３、下リム部５４、右上リム部５５、左上リム部５６、右下リム部５７、左下リム部５８を有する。

なお、ステアリングホイール４０において、「上」「下」「左」「右」は、ステアリングホイール４０を中立位置（車両を直進させる位置）にした状態で、ステアリングホイール４０を正面側（運転者側）からの視点で見たときの向きを表す。図１でリム５０に描かれた梨地模様は、これらの各リム部の大凡の範囲を示す。

右リム部５１は、ステアリングホイール４０の中心を通り左右方向に延びる仮想線に対して、上下に所定角度（例えば、５０°）ずつ広がった右側部分である。左リム部５２は、ステアリングホイール４０の中心を通り左右方向に延びる仮想線に対して、上下に所定角度（例えば、５０°）ずつ広がった左側部分である。上リム部５３は、ステアリングホイール４０の中心を通り上下方向に延びる仮想線に対して、左右に所定角度（例えば、２０°）ずつ広がった上側部分である。下リム部５４は、ステアリングホイール４０の中心を通り上下方向に延びる仮想線に対して、左右に所定角度（例えば、２０°）ずつ広がった下側部分である。右上リム部５５は、右リム部５１と上リム部５３との間の右上部分である。左上リム部５６は、左リム部５２と上リム部５３との間の左上部分である。右下リム部５７は、右リム部５１と下リム部５４との間の右下部分である。左下リム部５８は、左リム部５２と下リム部５４との間の左下部分である。

ハブ７０は、リム５０の内側中央部に位置する部分である。ハブ７０には、車体側のステアリングシャフトが結合されるとともに、エアバッグモジュールが固定されるホーンプレートが取り付けられる。ハブ７０は、リム５０に対してステアリングシャフト側（運転者から見て奥側）にオフセットしている。

右スポーク６１は、ハブ７０と右リム部５１とを連結する部分である。左スポーク６２は、ハブ７０と左リム部５２とを連結する部分である。下スポーク６３は、ハブ７０と下リム部５４とを連結する部分である。なお、スポークの本数は、３本に限られず、例えば４本でもよい。

リム５０には、リム５０を振動させる振動機構１０が内蔵されている。振動機構１０がリム５０を振動させることによって、リム５０を把持する運転者に対して注意を喚起することができる。本実施形態では、振動機構１０は、下リム部５４に内蔵されている。右リム部５１及び左リム部５２が運転者に把持される頻度は、リム５０のうちの他のリム部の頻度に比べて高い。また、下リム部５４は、右リム部５１までの長さと左リム部５２までの長さとが略等しい箇所に位置する。したがって、振動機構１０が下リム部５４に配置されていることによって、振動機構１０による振動を右リム部５１と左リム部５２に略均等に伝えることができる。その結果、例えば、右手と左手とで感じる振動の強さが相違することによる運転者の違和感を緩和することができる。

振動機構１０が下リム部５４に配置される場合と同様の考えに基づき、振動機構１０は、上リム部５３に配置されてもよい。振動機構１０が上リム部５３に配置されていることによって、振動機構１０による振動を右リム部５１と左リム部５２に略均等に伝えることができる。

なお、振動機構１０は、リム５０のうち、下リム部５４及び上リム部５３以外の他のリム部に配置されてもよい。また、リム５０に配置される振動機構１０の個数は、一つに限られず複数でもよい。

ステアリングホイール４０は、振動機構１０を制御する振動制御部１１を備える。振動制御部１１は、振動機構１０が振動するように振動機構１０に供給する電流を制御する。本実施形態では、振動制御部１１は、ハブ７０に設けられている。振動機構１０を振動させる電流は、振動制御部１１と振動機構１０とを結ぶ複数の配線（本実施形態では、配線２３〜２６）を流れる。配線２３，２４は、左スポーク６２と左リム部５２と左下リム部５８とを経由する。配線２５，２６は、右スポーク６１と右リム部５１と右下リム部５７とを経由する。

なお、振動制御部１１は、リム５０に内蔵されてもよい。また、振動制御部１１は、右スポーク６１、左スポーク６２又は下スポーク６３に設けられてもよい。また、振動制御部１１と振動機構１０とを結ぶ複数の配線のうちの一部又は全部は、下スポーク６３を経由してもよい。

図２は、図１のＡ−Ａにおけるリムの断面図である。リム５０は、環状の芯材である芯金４３と、芯金４３を被覆する被覆部４５とを有する。リム５０に内蔵される芯金４３は、ＹＺ平面に略Ｕ字状の断面を有し、芯金４３の外周は、被覆部４５によって覆われている。芯金４３は、例えば、マグネシウム合金又はアルミニウム合金等の金属によって形成されている。被覆部４５は、芯金４３よりも柔らかい素材によって形成されており、例えば、ウレタン樹脂等の弾性の樹脂材によって形成されている。

芯金４３は、リム５０の環状形状に沿って延在する溝部４６を有し、Ｘ軸方向を長手方向とする振動機構１０は、溝部４６に配置されている。振動機構１０が溝部４６に配置されていることによって、リム５０が振動機構１０の配置により太くなることを抑制することができる。

図３，４は、第１の実施形態における振動機構の構成の一例を示す図であって、図２のＢ−Ｂにおける断面図である。振動機構１０Ａは、溝部４６に固定されている。振動機構１０Ａは、ソレノイド２０と、筒部３０と、鉄心８０とを有する。

ソレノイド２０は、導線を円筒状に巻いたコイルである。ソレノイド２０は、筒部３０の側面の周りに巻かれている。本実施形態では、リム５０に内蔵されるソレノイド２０は、第１のコイル２１と、第２のコイル２２とを含んでいる。第１のコイル２１は、筒部３０の長手方向の中央部に対して一方の底面部３１側の側面の周りに巻かれている。第２のコイル２２は、筒部３０の長手方向の中央部に対して他方の底面部３２側の側面の周りに巻かれている。筒部３０の長手方向の中央部に位置する側面には、ソレノイド２０が巻かれていない。

なお、図示の形態では、ソレノイド２０は筒部３０の側面の外周に巻かれている。しかし、ソレノイド２０は、筒部３０の内側に位置し、筒部３０の側面の内周に沿うように筒部３０に巻かれていてもよい。また、ソレノイド２０は、筒部３０の側面を形成する側壁に一部又は全部が埋まった状態で、筒部３０に巻かれていてもよい。

筒部３０は、本実施形態では、ソレノイド２０の内部に配置されている。筒部３０は、互いに対向する一対の底面部３１，３２を有する中空の柱体である。筒部３０は、芯金４３の溝部４６に固定され、例えば、溝部４６に圧入で固定されている。筒部３０が溝部４６に圧入で固定されることにより、振動機構１０を溝部４６に組み付けて固定することが容易になる。本実施形態では、筒部３０は、ソレノイド２０が巻かれていない中間部で、溝部４６の内側の側面から内側に突出する突出部４４に圧入で固定される。

なお、筒部３０の溝部４６への固定方法は、圧入に限られない。例えば、スクリュとボルトによる締結や、接着剤による接着など、他の固定手段によって筒部３０は溝部４６に固定されてもよい。

芯金４３は、第１の壁部４１と第２の壁部４２とを有する。溝部４６は、第１の壁部４１と第２の壁部４２との間に形成された窪みである。芯金４３に形成された溝部４６は、第１の壁部４１と第２の壁部４２とによって仕切られている。第１の壁部４１は、筒部３０の第１の底面部３１と対向する第１の壁面１１ａを有し、第２の壁部４２は、筒部３０の第２の底面部３２と対向する第２の壁面１２ａを有する。本実施形態では、第１の底面部３１は、第１の壁面１１ａと接していないが、第１の壁面１１ａと接してもよい。同様に、第２の底面部３２は、第２の壁面１２ａと接していないが、第２の壁面１２ａと接してもよい。これらの壁面と底面部とが接することにより、振動機構１０で発生する振動が芯金４３に伝わりやすくなる。

鉄心８０は、筒部３０の内部空間３３を移動可能に配置された部品である。鉄心８０は、内部空間３３を移動することによりリム５０を振動させる。鉄心８０は、ソレノイド２０に流れる電流によって、内部空間３３を筒部３０の長手方向に移動する。

振動制御部１１（図１参照）は、鉄心８０を移動させる電流をソレノイド２０に流すことにより、リム５０を振動させる。例えば、鉄心８０は、筒部３０の内部空間３３を移動することにより、リム５０に内蔵される芯金４３を振動させる。このように、筒部３０とソレノイド２０と鉄心８０とを用いて比較的簡素に振動機構を実現することができるので、リム５０に内蔵される振動源を簡素化したステアリングホイール４０を提供することができる。

例えば、振動制御部１１は、鉄心８０が芯金４３に直接又は間接的に当たるように、鉄心８０を移動させる電流をソレノイド２０に流す。鉄心８０が芯金４３に直接又は間接的に連続的に打ち当たることによって、リム５０を振動させることができる。また、鉄心８０が芯金４３に連続的に打ち当たることによって、リム５０の振動だけでなく打音が連続的に発生するので、運転者に対する注意喚起効果が更に向上する。

例えば、鉄心８０は、第１の底面部３１に対向する底面から突出する第１のシャフト８１と、第２の底面部３２に対向する底面から突出する第２のシャフト８２とを有する。第１の底面部３１には、第１のシャフト８１が貫通可能な底面孔３１ａが形成され、第２の底面部３２には、第２のシャフト８２が貫通可能な底面孔３２ａが形成されている。第１のシャフト８１が第１の壁部４１の壁面１１ａに当たることと、第２のシャフト８２が第２の壁部４２の壁面１２ａに当たることとが交互に連続して生じることによって、芯金４３が振動し、芯金４３の振動がリム５０全体に伝わる。

図３は、第１のシャフト８１が第１の壁部４１の壁面１１ａに当たり、第２のシャフト８２が第２の壁部４２の壁面１２ａに当たっていない状態を示している。図４は、第２のシャフト８２が第２の壁部４２の壁面１２ａに当たり、第１のシャフト８１が第１の壁部４１の壁面１１ａに当たっていない状態を示している。

振動制御部１１は、例えば、第１のコイル２１と第２のコイル２２とに、鉄心８０を移動させる電流を交互に供給することによって、リム５０を振動させる。第１のコイル２１又は第２のコイル２２に電流が流れることよって、鉄心８０は磁化されて内部空間３３を筒部３０の長手方向に移動する。

例えば、振動制御部１１が第１のコイル２１に電流を流すと、筒部３０の中央部に対して第１の底面部３１側に向かう向きの磁界が発生するので、鉄心８０は、筒部３０の中央部に対して第１の底面部３１側に向かう向きに移動する。一方、振動制御部１１が第２のコイル２２に電流を流すと、筒部３０の中央部に対して第２の底面部３２側に向かう向きの磁界が発生するので、鉄心８０は、筒部３０の中央部に対して第２の底面部３２側に向かう向きに移動する。

第１のコイル２１の一端は、配線２３に接続され、配線２３を介して振動制御部１１に接続されている。第１のコイル２１の他端は、配線２４に接続され、配線２４を介して振動制御部１１に接続されている。同様に、第２のコイル２２の一端は、配線２５に接続され、配線２５を介して振動制御部１１に接続されている。第２のコイル２２の他端は、配線２６に接続され、配線２６を介して振動制御部１１に接続されている。

配線２３，２４は、例えば、第１の壁部４１に形成された窪み部４１ａを通る。配線２５，２６は、例えば、第２の壁部４２に形成された窪み部４２ａを通る。このように、配線を窪み部に通すことによって、複数の配線がばらばらになることを抑制することができる。

振動機構１０Ａは、第１の底面部３１と鉄心８０との間に配置される弾性体９１を有し、第２の底面部３２と鉄心８０との間に配置される弾性体９２とを有する。弾性体９１，９２を設けることによって、鉄心８０を移動させる電流をソレノイド２０に流さないときに、鉄心８０が第１の底面部３１又は第２の底面部３２に当たることによって生ずる異音を防止することができる。弾性体９１，９２は、スプリングでもよいし、ゴムでもよいし、それ以外の弾性部材でもよい。

図５は、鉄心を移動させる電流をソレノイドに流すための回路の一例を示す図である。振動制御部１１は、例えば、直流電源部１３と、スイッチ１４と、スイッチ１５と、制御部１２とを有する。直流電源部１３は、例えば、車両に搭載されたバッテリの直流電圧を所定の電圧値に降圧する電源回路である。制御部１２は、直流電源部１３から供給される電圧によって動作する。スイッチ１４は、配線２３に直列に挿入されている。スイッチ１５は、配線２５に直列に挿入されている。

制御部１２は、所定の信号が入力されると、リム５０を振動させる電流がソレノイド２０（図５では、第１のコイル２１と第２のコイル２２）に流れるように、スイッチ１４，１５のスイッチ動作を制御する。制御部１２は、スイッチ１４をオンにすると、第１のコイル２１に電流を流し、スイッチ１４をオフにすると、第１のコイル２１に流れる電流を遮断する。制御部１２は、スイッチ１５をオンにすると、第２のコイル２２に電流を流し、スイッチ１５をオフにすると、第２のコイル２２に流れる電流を遮断する。

所定の信号とは、例えば、運転者に注意を喚起するため、リム５０を振動させることを指令する信号である。所定の信号は、例えば、障害物の検知や車両の動作モードの切り換わりに伴って、制御部１２に入力される。

制御部１２は、第１のコイル２１と第２のコイル２２に交互に電流が流れるように、スイッチ１４，１５を制御する。例えば、制御部１２は、例えば、第１のコイル２１と第２のコイル２２のそれぞれに印加される電圧をスイッチ１４，１５のスイッチ動作を制御することにより調整することで、鉄心８０が筒部３０の内部空間３３を移動する時間を変化させる。

スイッチ１４，１５は、例えば、トランジスタ等のスイッチング素子である。制御部１２の機能は、例えば、論理回路によって実現されてもよいし、プログラムに従ってＣＰＵが実行する処理によって実現されてもよい。また、スイッチ１４，１５は、リム５０に内蔵され、制御部１２は、ハブ７０又はスポークに設けられてもよい。

このように、第１の実施形態によれば、比較的簡素な構成で振動源を実現できる。よって、リム５０に内蔵させる振動源を簡素化したステアリングホイールが提供される。

図６，７は、第２の実施形態における振動機構の構成の一例を示す図であって、図２のＢ−Ｂにおける断面図である。第１の実施形態における振動機構１０Ａでは、鉄心８０が芯金４３に対して振動を加える方向は、主に、リム５０の周方向である。これに対し、第２の実施形態における振動機構１０Ｂは、リム５０の周方向だけでなくリム５０の径方向にも、芯金４３に振動を加える。

振動機構１０Ｂは、鉄心８０の一端に設けられる重り８３を有する。本実施形態では、鉄心８０の一端から延びるシャフト８２の先端部に重り８３が固定されている。重り８３に生じるモーメントＭの大小は、重り８３が第２の底面部３２から突き出る長さによって変化する。図６が示す状態では、重り８３が第２の底面部３２から突き出る長さが短いので、モーメントＭが小さい。図７が示す状態では、重り８３が第２の底面部３２から突き出る長さが長いので、モーメントＭが大きい。モーメントＭの大小変化によって筒部３０が振動するので、リム５０の径方向の力Ｆが突出部４４を介して芯金４３に伝達する。これにより、リム５０を全体的に振動させることができる。

以上、ステアリングホイールを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ振動機構
１１振動制御部
１２制御部
２０ソレノイド
２１第１のコイル
２２第２のコイル
２３〜２６配線
３０筒部
３１，３２底面部
３３内部空間
４０ステアリングホイール
４１第１の壁部
４２第２の壁部
４３芯金
４５被覆部
４６溝部
５０リム
７０ハブ
８０鉄心
８１，８２シャフト
９１，９２弾性体

Claims

環状のリムと、
前記リムに内蔵される振動機構と、
前記振動機構を制御する振動制御部とを備え、
前記振動機構は、筒部と、前記筒部に巻かれるソレノイドと、前記筒部の内部を移動することにより前記リムを振動させる鉄心とを有し、
前記振動制御部は、前記鉄心を移動させる電流を前記ソレノイドに流す、ステアリングホイール。
前記ソレノイドは、第１のコイルと第２のコイルとを含み、
前記振動制御部は、前記電流を前記第１のコイルと前記第２のコイルに交互に流す、請求項１に記載のステアリングホイール。
前記振動機構は、前記筒部の底面部と前記鉄心との間に配置される弾性体を有する、請求項１又は２に記載のステアリングホイール。
前記振動機構は、前記リムの下リム部に内蔵されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のステアリングホイール。
前記鉄心は、前記筒部の内部を移動することにより、前記リムに内蔵される芯金を振動させる、請求項１から４のいずれか一項に記載のステアリングホイール。
前記芯金は、前記振動機構が配置される溝部を有する、請求項５に記載のステアリングホイール。
前記筒部は、前記溝部に圧入で固定される、請求項６に記載のステアリングホイール。
前記振動制御部は、前記鉄心が前記芯金に直接又は間接的に当たるように前記電流を前記ソレノイドに流す、請求項５から７のいずれか一項に記載のステアリングホイール。
前記振動機構は、前記鉄心の一端に設けられる重りを有し、
前記リムは、前記重りのモーメントによって振動する、請求項１から７のいずれか一項に記載のステアリングホイール。