JP2021046011A - ハンドル及びその芯金 - Google Patents

Abstract

【課題】正面側からの過大な外力の入力に対し、下部スポーク芯金部を安定的に変形させることが可能な芯金及びこれを備えたステアリングホイールを提供する。【解決手段】芯金18は、ボス芯金部24と、ボス芯金部24の周辺に位置するリム芯金部25と、ボス芯金部24とリム芯金部25とを連結するスポーク芯金部26とを備える。スポーク芯金部26は、下部スポーク芯金部32を有する。下部スポーク芯金部32は、ボス芯金部24の下部側と接続されてリム芯金部25側に延びる第一接続部35を備える。下部スポーク芯金部32は、リム芯金部25の下部側と接続されて反乗員側にアーチ状に湾曲しつつボス芯金部24側に延びる第二接続部36を備える。下部スポーク芯金部32は、第一接続部35と第二接続部36との間に位置して第一接続部35及び第二接続部36よりも弱部となる変形基点部37を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ボス芯金部とリム芯金部とをスポーク芯金部により連結するハンドルの芯金及びこれを備えたハンドルに関する。

従来、自動車などの車両において、円環状をなすリム部と、このリム部の内側に位置するボス部と、これらリム部とボス部とを連結する複数のスポーク部とを備えたハンドルとしてのステアリングホイールが用いられている。ステアリングホイールは、芯金を有している。芯金には、リム部を構成するリム芯金部と、ボス部を構成するボス芯金部と、これらリム芯金部とボス芯金部とを連結してスポーク部を構成するスポーク芯金部とが設定されている。そして、ステアリングホイールのスポーク芯金部は、特に運転者に最も接近する下部のスポーク芯金部において複数の屈曲点を設定し、ステアリングホイール正面側からの過大な力が加わった際に屈曲点から変形することで、自動車の衝突時などに乗員を保護するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１３−２０９００８号公報 （第６−１０頁、図７−８）

しかしながら、上述の構成では、スポーク芯金部に複数の屈曲点が設けられているため、スポーク芯金部が様々な屈曲点から変形し得るので、スポーク芯金部の変形量や変形箇所が安定しにくくなるおそれがあるという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、正面側からの過大な外力の入力に対し、下部スポーク芯金部を安定的に変形させることが可能なハンドルの芯金及びこれを備えたハンドルを提供することを目的とする。

請求項１記載のハンドルの芯金は、ボス芯金部と、このボス芯金部の周辺に位置するリム芯金部と、これらボス芯金部とリム芯金部とを連結するスポーク芯金部とを備え、前記スポーク芯金部は、前記ボス芯金部の下部側と接続されて前記リム芯金部側に延びる第一接続部と、前記リム芯金部の下部側と接続されて反乗員側に突出するアーチ状に湾曲しつつ前記ボス芯金部側に延びる第二接続部と、これら第一接続部と第二接続部との間に位置してこれら第一接続部及び第二接続部よりも弱部となる変形基点部と、を備えた下部スポーク芯金部を有するものである。

請求項２記載のハンドルの芯金は、請求項１記載のハンドルの芯金において、下部スポーク芯金部は、少なくとも第二接続部に沿って形成された補強部を備えたものである。

請求項３記載のハンドルの芯金は、請求項２記載のハンドルの芯金において、補強部は、第二接続部の両側に立ち上げられたフランジ部であるものである。

請求項４記載のハンドルの芯金は、請求項２記載のハンドルの芯金において、補強部は、第二接続部に沿って形成されたリブであるものである。

請求項５記載のハンドルの芯金は、請求項１ないし４いずれか一記載のハンドルの芯金において、一本で形成されているものである。

請求項６記載のハンドルは、請求項１ないし５いずれか一記載の芯金と、この芯金に取り付けられるモジュールとを備えたものである。

請求項７記載のハンドルは、請求項６記載のハンドルにおいて、モジュールは、エアバッグ装置であるものである。

請求項１記載のハンドルの芯金によれば、正面側からの過大な外力の入力に対し、第二接続部を変形しにくくして応力を変形基点部に集中させ、リム芯金部と下部スポーク芯金部との連結部分の追従変形による応力の分散を防いで、変形基点部から確実に変形させることができるので、正面側からの過大な外力の入力に対し、下部スポーク芯金部を安定的に変形させることが可能になる。

請求項２記載のハンドルの芯金によれば、請求項１記載のハンドルの芯金の効果に加えて、補強部によって少なくとも第二接続部を補強して、正面側からの荷重に対して第二接続部をより変形しにくくでき、過大な外力の入力に対し、下部スポーク芯金部をより安定的に変形させることが可能になる。

請求項３記載のハンドルの芯金によれば、請求項２記載のハンドルの芯金の効果に加えて、フランジ部によって簡素な構造で第二接続部を補強して、正面側からの荷重に対して第二接続部をより変形しにくくできる。

請求項４記載のハンドルの芯金によれば、請求項２記載のハンドルの芯金の効果に加えて、リブによって簡素な構造で第二接続部を補強して、正面側からの荷重に対して第二接続部をより変形しにくくできる。

請求項５記載のハンドルの芯金によれば、請求項１ないし４いずれか一記載のハンドルの芯金の効果に加えて、下部スポーク芯金部の変形のバランス調整が不要であり、下部スポーク芯金部をより安定的に変形させることが可能になる。

請求項６記載のハンドルによれば、正面側からの乗員などの衝突の際の衝撃を効果的に吸収可能となる。

請求項７記載のハンドルによれば、請求項６記載のハンドルの効果に加えて、エアバッグ装置による保護と芯金の下部スポーク芯金部の変形とによって、乗員を適切に保護できる。

本発明の第１の実施の形態のハンドルの芯金の一部を示す側面図である。 同上芯金の外力により変形された状態を示す側面図である。 同上芯金の正面図である。 同上芯金を備えるハンドルを示す正面図である。 本発明の第２の実施の形態のハンドルの芯金の一部を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態のハンドルの芯金の一部を示す斜視図である。

以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図４において、10は例えば車両としての自動車の（ステアリング）ハンドルであるステアリングホイールである。ステアリングホイール10は、ハンドル本体であるステアリングホイール本体11、このステアリングホイール本体11の乗員側に装着されるモジュール12などを備えている。なお、ステアリングホイール10は、通常傾斜した状態で車両に備えられる操向用シャフトであるステアリングシャフトに装着されるものであるが、以下、乗員（運転手）から見た方向を基準として、モジュール12の乗員側すなわち正面側を前側（図１に示す矢印FR方向）、反乗員側つまり乗員とは反対側であるステアリングシャフト側すなわち背面側を後側（図１に示す矢印RR方向）、左右方向（図４に示す矢印Ｌ方向及び矢印Ｒ方向）、上側（矢印Ｕ方向）、及び下側（矢印Ｄ方向）を定義して説明する。また、ステアリングホイール10（ステアリングホイール本体11）における各部の位置は、ステアリングホイール10（ステアリングホイール本体11）の中立位置、つまりニュートラル位置での位置をいうものとする。

そして、ステアリングホイール本体11は、少なくとも一部が円周に沿って形成された、本実施の形態では円弧状（円環状（ドーナツ状））をなす把持部としてのリム部（グリップ部）15と、このリム部15の内側に位置するボス部16と、これらリム部15とボス部16とを連結する複数のスポーク部17とから構成されている。また、ステアリングホイール本体11は、金属製の芯金18を備えている。さらに、ステアリングホイール本体11は、芯金18の一部を覆う被覆部19を備えている。そして、ステアリングホイール本体11は、図示しないが、被覆部材としてのカバー体を備えている。

本実施の形態において、スポーク部17には、左右一対の一のスポーク部である上部スポーク部21，21と下部の他のスポーク部である下部スポーク部22とが設定されている。上部スポーク部21，21は、ボス部16の左右両側部から、リム部15に向かって放射状に形成されている。本実施の形態において、上部スポーク部21，21は、ステアリングホイール10（ステアリングホイール本体11）を正面から見て、上下方向の略中央部の左右に、左右方向に沿って配置されている。つまり、上部スポーク部21，21は、アナログ時計の９時−３時方向に形成されている。また、下部スポーク部22は、ボス部16の下部から、リム部15に向かって放射状に形成されている。本実施の形態において、下部スポーク部22は、ステアリングホイール10（ステアリングホイール本体11）を正面から見て、左右方向の略中央部の下部に、上下方向に沿って配置されている。つまり、下部スポーク部22は、アナログ時計の６時方向に形成されている。

芯金18は、例えばマグネシウムアルミニウム（ＭｇＡｌ）合金や鉄などにより形成されている。芯金18は、ボス芯金部24と、ボス芯金部24の周辺に位置するリム芯金部25と、これらボス芯金部24とリム芯金部25とを連結するスポーク芯金部26とを備えている。

図３及び図４に示すように、ボス芯金部24は、ボス部16の一部を構成する。ボス芯金部24は、ボス部16の車体側となる後部に、ステアリングシャフトと歯合するセレーション構造を備えた略円筒状のボス28を備えているとともに、このボス28に、芯体を構成するボスプレート29が一体的に固着されている。

リム芯金部25は、リム部15の一部を構成する。リム芯金部25は、ボス芯金部24の周辺に円弧状または円環状に形成されている。本実施の形態において、リム芯金部25は、円環状に全周連なって形成されているが、これに限られず、一部が分断されていてもよい。リム芯金部25は、ボス28を中心とする円環状となっている。また、図１に示すように、リム芯金部25は、ボス芯金部24に対し前側に位置している。さらに、本実施の形態において、リム芯金部25には、変形許容部25aが形成されている。変形許容部25aは、リム芯金部25の他の部分と比較して細く形成された弱部である。図３及び図４に示すように、変形許容部25aは、リム芯金部25の下側の左右両側の位置に形成されている。つまり、変形許容部25aは、ステアリングホイール10（ステアリングホイール本体11）を正面から見て、アナログ時計の８時−４時方向に配置されている。

スポーク芯金部26は、スポーク部17の一部を構成する。スポーク芯金部26は、リム芯金部25からボス芯金部24に亘り、全体として徐々に後方へと傾斜している。本実施の形態において、スポーク芯金部26は、それぞれのスポーク部17に応じて一つずつ形成されている。つまり、スポーク芯金部26には、上部スポーク部21，21に対応する上部スポーク芯金部31，31と、下部スポーク部22に対応する下部スポーク芯金部32とが設定されている。なお、スポーク芯金部26は、それぞれのスポーク部17に応じて一つずつ形成されているものに限られず、少なくとも下部スポーク芯金部32を有していれば、必ずしもその他すべてのスポーク部17に対応していなくてもよい。

上部スポーク芯金部31，31は、ボス芯金部24の左右両側部から、リム芯金部25に向かって放射状に形成されている。本実施の形態において、上部スポーク芯金部31，31は、ステアリングホイール10（ステアリングホイール本体11）を正面から見て、上下方向の略中央部の左右に、左右方向に沿って配置されている。つまり、上部スポーク芯金部31，31は、アナログ時計の９時−３時方向に形成されている。上部スポーク芯金部31，31は、リム芯金部25の変形許容部25aに対し上側に位置している。

図１及び図３に示すように、下部スポーク芯金部32は、ボス芯金部24の下部からリム芯金部25に亘り放射状に形成されている。本実施の形態において、下部スポーク芯金部32は、ステアリングホイール10（ステアリングホイール本体11）を正面から見て、左右方向の略中央部の下部に、上下方向に沿って長手方向を有して配置されている。つまり、下部スポーク芯金部32は、アナログ時計の６時方向に形成されている。下部スポーク芯金部32は、リム芯金部25の両側の変形許容部25a，25aの間に位置している。下部スポーク芯金部32は、第一接続部35と、第二接続部36と、変形基点部37とを一体的に備える。下部スポーク芯金部32は、好ましくは一本で形成されている。つまり、下部スポーク芯金部32は、好ましくは一本脚状であって、開口を有していたり、二股状に分岐されていたりしない形状となっている。

第一接続部35は、下部スポーク芯金部32の上端部側を構成している。第一接続部35は、ボス芯金部24の下部側と接続されて下方のリム芯金部25側に延びている。第一接続部35は、正面から見て、径方向である上下方向に沿って直線状に形成されている。また、図１に示すように、第一接続部35は、ボス芯金部24から面一または略面一に上下方向に沿って延出されている。すなわち、第一接続部35は、全体として強度が均一または略均一に設定され、ボス芯金部24に対し前後方向に屈曲する屈曲点を有さない。また、第一接続部35は、ボス芯金部24の下部から、リム芯金部25の下部までの間において、上下方向の中心部よりも上部、つまりボス芯金部24に近い側に位置している。すなわち、第一接続部35の下端部は、下部スポーク芯金部32の上下方向の中央部よりも上側に偏って位置している。第一接続部35の上下方向の範囲は、側方から見て、リム芯金部25の変形許容部25aの上下方向の範囲に対しオーバーラップする位置にある。

第二接続部36は、下部スポーク芯金部32の下端部側を構成している。第二接続部36は、リム芯金部25の下部と接続されて反乗員側である後側へと突出するアーチ状に湾曲しつつボス芯金部24側に向かって延びている。第二接続部36のリム芯金部25との連結部分である下端部は、リム芯金部25を含む仮想面に対し、ボス芯金部24つまり上側に向かって後側へと鋭角状に傾斜している。また、第二接続部36は、リム芯金部25から上方、つまりボス芯金部24側に向かい、後側へと傾斜した後、さらに前側へと傾斜するように湾曲している。つまり、第二接続部36は、リム芯金部25との連結部分である下端部と、変形基点部37との連結部分である上端部とを繋ぐ仮想的な直線に対し、両端部間が後側すなわちボス芯金部24側に凸状に突出するアーチ状となっている。そのため、第二接続部36は、前後方向の外力または荷重に対して高剛性部となっている。つまり、第二接続部36は、下部スポーク芯金部32において、反乗員側である後側へと変形しにくい部分となっている。さらに、第二接続部36は、ボス芯金部24の下部から、リム芯金部25の下部までの間において、上下方向の中心部を含む範囲に位置している。すなわち、第二接続部36の下端部は、下部スポーク芯金部32の上下方向の中央部よりも下側に位置し、第二接続部36の上端部は、下部スポーク芯金部32の上下方向の中央部よりも上側に位置している。つまり、第二接続部36は、下部スポーク芯金部32の上下方向の中央部の一端側から他端部側に亘り配置されている。第二接続部36は、側方から見て、リム芯金部25の変形許容部25aの上下方向の範囲に対し、少なくとも上端部側がオーバーラップする位置にある。第二接続部36の下端部側は、側方から見て、リム芯金部25の変形許容部25aの上下方向の範囲に対しオーバーラップしていてもしていなくてもよい。また、図３に示すように、第二接続部36は、正面から見て、径方向である上下方向に沿って直線状に形成されている。

図１に示す変形基点部37は、第一接続部35の下端部と第二接続部36の上端部とを連結している。すなわち、変形基点部37は、第一接続部35と第二接続部36との間に位置している。本実施の形態において、変形基点部37は、第一接続部35の下端部から、前側に向かって屈曲するように形成されている。つまり、変形基点部37は、この変形基点部37と第一接続部35とが連なる部分が、第一基点37aとなっている。図示される例では、第一基点37aは、この第一基点37aを通る上下方向の仮想線に対し、前側に向かって所定の第一角度θ1で屈曲されている。本実施の形態において、第一角度θ1は、鋭角ないし直角状、好ましくは４５°以上９０°未満の範囲の角度に設定されている。さらに、本実施の形態において、変形基点部37は、第二接続部36の上端部から、後側に向かって屈曲するように形成されている。つまり、変形基点部37は、この変形基点部37と第二接続部36とが連なる部分が、第二基点37bとなっている。図示される例では、第二基点37bは、この第二基点37bを通る第二接続部36の仮想接線に対し、後側に向かって所定の第二角度θ2で屈曲されている。本実施の形態において、第二角度θ2は、鋭角状、好ましくは４５°以下の鋭角に設定されている。第二基点37bの湾曲方向は、第一基点37aの湾曲方向と反対方向となる。つまり、変形基点部37は、第一基点37aと第二基点37bとでの曲率の符号が互いに反対となっている。したがって、下部スポーク芯金部32は、第一基点37aと第二基点37bとにより、段差状またはクランク状に屈曲されている。そのため、変形基点部37は、第一基点37a及び第二基点37bにおいて、第一接続部35及び第二接続部36よりも弱部となっている。変形基点部37の上下方向の範囲は、側方から見て、リム芯金部25の変形許容部25aの上下方向の範囲に対しオーバーラップする位置にある。また、図３に示すように、変形基点部37は、正面から見て、径方向である上下方向に沿って直線状に形成されている。

図４に示す被覆部19は、リム芯金部25及びスポーク芯金部26の一部を覆って形成されている。本実施の形態において、被覆部19は、リム芯金部25の全体、及び、スポーク芯金部26のリム芯金部25側の端部を覆っている。被覆部19は、例えば合成樹脂などにより形成されている。なお、被覆部19において、リム部15の表面の位置は、表皮体などにより覆われていてもよい。

モジュール12は、任意のものを用いてよいが、好ましくはエアバッグ装置が用いられる。エアバッグ装置は、袋状のエアバッグ、折り畳んだエアバッグを覆う樹脂製のカバー体、ガスを噴射するインフレータなどを備えており、自動車が衝突した際などに、インフレータからエアバッグの内部にガスを急速に噴射し、折り畳んで収納したエアバッグを急激に膨張させ、カバー体を開裂させて、エアバッグを乗員の前側に膨張展開させて、乗員を保護するようになっている。なお、モジュール12は、スイッチ装置としてのホーンスイッチ機構などを一体的に組み込んでもよい。

そして、芯金18のリム芯金部25及びスポーク芯金部26の一部を覆って被覆部19を形成してステアリングホイール本体11を構成し、ボス芯金部24をボス28の位置でステアリングシャフトに接続固定するとともに、別途構成したモジュール12をステアリングホイール本体11の芯金18に取り付けることで、ステアリングホイール10が完成する。

このように構成されたステアリングホイール10は、運転席の乗員がリム部15を把持して回動することにより、走行時の操作が行われる。

一方、本実施の形態において、車両の衝突などの際は、モジュール12において、インフレータからエアバッグの内部にガスが急速に噴射されて、折り畳まれて収納されたエアバッグが急激に膨張する。すると、このエアバッグの膨張の圧力により、カバー体の一部が開裂してエアバッグの突出口が形成され、この突出口からエアバッグが突出して乗員の前方で膨張展開し、乗員を拘束して保護するようになっている。

さらに乗員が前方に移動するなどして、ステアリングホイール本体11のリム部15が押圧されると、リム芯金部25及びスポーク芯金26に対し、正面側から後方向へ荷重が加わる。すると、図２に示すように、リム芯金部25が変形許容部25aの位置でボス芯金部24側に変形するとともに、このリム芯金部25に連結された下側のスポーク芯金部26すなわち下部スポーク芯金部32が前方に向かい移動しながら変形する。

このとき、下部スポーク芯金部32では、クランク状に屈曲する弱部である変形基点部37の第一基点37a及び第二基点37bに応力が集中し、主として変形基点部37の第二基点37bが前側上方、第一基点37aが前側下方へと相対的に移動するように下部スポーク芯金部32が変形され、衝撃を吸収する。すなわち、変形基点部37では、主として変形基点部37の第一基点37aの第一角度θ1及び第二基点37bの第二角度θ2がそれぞれ大きくなるように変形される。一方、第二接続部36は、後側に突出するアーチ状に湾曲されて正面側からの荷重に対し高剛性部となっているため、下部スポーク芯金部32が変形基点部37から変形しても、第二接続部36がアーチ状を維持して変形しにくく、リム芯金部25と下部スポーク芯金部32との連結部分が追従して前側に変形しにくい。

このように、第１の実施の形態によれば、リム芯金部25の下部側と接続される下部スポーク芯金部32の第二接続部36を、反乗員側に突出するアーチ状に湾曲させ、ボス芯金部24と接続される第一接続部35と第二接続部36との間に第一接続部35及び第二接続部36よりも弱部となる変形基点部37を設けることで、正面側からの過大な外力の入力に対し、第二接続部36を変形しにくくして応力を変形基点部37に集中させ、リム芯金部25と下部スポーク芯金部32との連結部分の追従変形による応力の分散を防いで、変形基点部37から確実かつ安定的に変形させることができ、下部スポーク芯金部32の変形量を確保するとともに、安定した曲げ荷重（曲げ反力）を得ることができる。したがって、正面側からの過大な外力の入力に対し、下部スポーク芯金部32を安定的に変形させることが可能になる。

さらに、スポーク芯金部26（下部スポーク芯金部32）の厚肉化や補助構造による高剛性化と異なり、リム芯金部25と下部スポーク芯金部32との連続部が大型化しないので、下部スポーク芯金部32をコンパクトに変形させることができるとともに、変形した下部スポーク芯金部32が、ボス芯金部24と下部スポーク芯金部32との連結部分と干渉しにくくなる。

また、下部スポーク芯金部32を一本で形成したので、下部スポーク芯金部32が例えば二股状であったり開口を有していたりする場合と比較して、一方への曲がりが他方と比較して大きくなることなどがなく、下部スポーク芯金部32の変形のバランス調整が不要であり、下部スポーク芯金部32をより安定的に変形させることが可能になる。

そして、上記の芯金18を備えることで、正面側からの乗員などの衝突の際の衝撃を効果的に吸収可能なステアリングホイール10を提供できる。

特に、モジュール12がエアバッグ装置である場合、エアバッグ装置による保護と、上記の芯金18の下部スポーク芯金部32及びリム芯金部25の変形とによって、乗員を適切に保護できる。

なお、上記の第１の実施の形態において、下部スポーク芯金部32には、少なくとも第二接続部36に沿って、補強部が設けられていてもよい。例えば、図５に示す第２の実施の形態のように、下部スポーク芯金部32は、少なくとも第二接続部36の両側に立ち上げられた補強部であるフランジ部41を備えていてもよいし、図６に示す第３の実施の形態のように、少なくとも第二接続部36に沿って形成された補強部であるリブ43を備えていてもよい。フランジ部41及びリブ43は、第二接続部36全体に亘り連なっていてもよいし、断続的であってもよい。これらの場合でも、フランジ部41、あるいはリブ43によって簡素な構造で第二接続部36を補強して、正面側からの荷重に対して第二接続部36をより変形しにくくでき、上記の第１の実施の形態と同様に、過大な外力の入力に対し、下部スポーク芯金部32をより安定的に変形させることが可能になる。

また、第２の実施の形態と第３の実施の形態と組み合わせてもよい。

本発明は、例えば自動車などの車両用のステアリングホイールの芯金及びこれを備えるステアリングホイールとして好適に用いることができる。

10 ハンドルであるステアリングホイール
12 モジュール
18 芯金
24 ボス芯金部
25 リム芯金部
26 スポーク芯金部
32 下部スポーク芯金部
35 第一接続部
36 第二接続部
37 変形基点部
41 補強部であるフランジ部
43 補強部であるリブ

Claims (7)

1. ボス芯金部と、
   このボス芯金部の周辺に位置するリム芯金部と、
   これらボス芯金部とリム芯金部とを連結するスポーク芯金部とを備え、
   前記スポーク芯金部は、前記ボス芯金部の下部側と接続されて前記リム芯金部側に延びる第一接続部と、前記リム芯金部の下部側と接続されて反乗員側に突出するアーチ状に湾曲しつつ前記ボス芯金部側に延びる第二接続部と、これら第一接続部と第二接続部との間に位置してこれら第一接続部及び第二接続部よりも弱部となる変形基点部と、を備えた下部スポーク芯金部を有する
   ことを特徴とするハンドルの芯金。
2. 下部スポーク芯金部は、少なくとも第二接続部に沿って形成された補強部を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載のハンドルの芯金。
3. 補強部は、第二接続部の両側に立ち上げられたフランジ部である
   ことを特徴とする請求項２記載のハンドルの芯金。
4. 補強部は、第二接続部に沿って形成されたリブである
   ことを特徴とする請求項２記載のハンドルの芯金。
5. 下部スポーク芯金部は、一本で形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載のハンドルの芯金。
6. 請求項１ないし５いずれか一記載の芯金と、
   この芯金に取り付けられるモジュールとを備えた
   ことを特徴とするハンドル。
7. モジュールは、エアバッグ装置である
   ことを特徴とする請求項６記載のハンドル。

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