JP3112727B2

JP3112727B2 - 自動車のステアリングホイール構造

Info

Publication number: JP3112727B2
Application number: JP26620791A
Authority: JP
Inventors: 道隆太田; 宏明児玉
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1991-10-15
Publication date: 2000-11-27
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JPH05105015A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のステアリング
ホイール構造に関するものであり、より詳細には、比較
的下方に位置決めされた車幅方向のスポークと、エアバ
ックを配設可能なホイールハブとを備えた自動車のステ
アリングホイール構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両に不意な衝撃が生じたときに運転者
とステアリングホイールとを隔絶するエアバック装置が
知られている。かかるエアバック装置は、ガスを発生さ
せるインフレータ（ガス発生器）と、ガスが導入される
エアバックとを備えている。衝撃検出センサが不意な衝
撃を検出すると、インフレータは、イグナイタによって
インフレータ内の化学物質に着火してガスを発生させ、
このガスをエアバックに導入する。エアバックは、ガス
によってほぼ瞬間的に膨張され、ステアリングホイール
と運転者との間に展開し、これにより、ステアリングホ
イールと運転者との間にエアクッションを形成する。か
かるエアバック装置は一般に、ステアリングホイールの
中心部に位置する所謂ホイールハブに、エアバックモジ
ュール又はエアバックユニットとして配設される。

【０００３】一方、車両のステアリングホイールは、ス
テアリングシャフトに連結される上記ホイールハブと、
ステアリングホイールの外形を形成するためのホイール
リングと、ホイールハブとホイールリングとの間で半径
方向に延びる複数のスポークとから略構成される。スポ
ークは、内端部がホイールハブに支持され、外端部がホ
イールリング又はホイールリングの支持部材に連結され
る。或る形式のスポークは、ホイールハブから車幅方向
外方に延びる２本のスポークと、ホイールハブから下方
又は斜め下方に延びる１乃至２本のスポークとを含む。

【０００４】エアバック装置をかかるステアリングホイ
ールに設け、所定の状況下でステアリングホイールと運
転者との間にエアバックを展開させると、エアバックが
支持する運転者の慣性力により、ホイールリングに比較
的大きな荷重を付与される。ステアリングホイールは一
般に車体前方に若干傾斜しているが、上記反力は、傾斜
したホイールリングを更に車体前方に傾斜させるように
作用する。過大なホイールリングの前方傾斜はホイール
リングの上部を車体前方に変位させるとともに、その下
部を車体後方に変位させ、これによって、展開したエア
バックを上方に変位させてしまう。この結果、エアバッ
クの衝撃緩和効果が損なわれるおそれがある。かかるホ
イールリングの前方傾斜を防止すべく、操舵中立状態に
おける上半部の剛性を、下半部の剛性よりも相対的に高
めた構成のステアリングホイールが知られている（特開
昭６２─２３４７６２号公報）。かかるステアリングホ
イールでは、下半部が比較的変形し易いので、運転者の
慣性力が大きく作用したときにホイールリングの下部が
車体前方に変位し、この結果、ホイールリングは起立状
態に変形しようとする。かくして、ホイールリングの前
方傾斜を防止し、エアバックの上方変位を回避できる。

【０００５】近年の傾向として、車幅方向に延びるステ
アリングホイールのスポークは、極力下方に位置決めさ
れる。これは、ホイールリングの操作性を高めるための
みならず、ステアリングホイールの上部に広範な開放領
域を確保することにより運転者の広い視野及び良好なメ
ータ類の視認性を実現する上で、重視されている。ま
た、車両構成部品の軽量化の観点から、軽量合金製、例
えば、アルミダイキャスト製のホイールハブの実用化が
企図されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、ステアリン
グホイールに配設したエアバック装置は、エアバックの
展開中にホイールハブ及びスポークに変形を生じさせ得
ることが実験的に確かめられた。本発明者がエアバック
の展開時の動作を子細に分析したところ、エアバック
は、その展開時に比較的大きな荷重をステアリングホイ
ールに課すと判った。図８は、エアバックの展開時の変
化を示す参考図である。図８Ａに示すごとくエアバック
が展開を開始すると、エアバックは、約５０ｍｓ（ミリ
セカンド）後（図８Ｃ）に、ステアリングホイールに隣
接する安定したエアクッションを形成する。しかしなが
ら、展開開始後約３０乃至４０ｍｓ程度の時点（図８
Ｂ）では、エアバックは前後の挙動を繰り返し、後方へ
の挙動がかなりの荷重をホイールリングに課す。かかる
荷重は、車幅方向のスポークを比較的下方に位置決めし
たステアリングホイールにおいて、その下部分と比べて
上部分に大きく付与されるため、ホイールハブの上縁部
や、ステアリングシャフトと連結されるホイールハブの
ボス部周りに過大な応力を生じさせる。ホイールハブの
上縁部における過大な応力は、ホイールハブを大きく変
形させ、これによって、ホイールハブから半径方向に延
びるスポークを大きく変位させてしまうであろう。ま
た、ボス部周りの過大な応力によりボス部付近が局部的
に大きく変形すると、ステアリングホイールは、もはや
ステアリングシャフトとの望ましい連結を維持できず、
所定の姿勢又は位置を保持できないかもしれない。

【０００７】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、比較的下方に位置決め
された車幅方向のスポークと、エアバックを配設可能な
ホイールハブとを備えたステアリングホイールにおい
て、運転者の広い視野及び良好なメータ類の視認性を確
保するとともに、エアバックの展開に伴うホイールハブ
の変形を防止できる自動車のステアリングホイール構造
を提供することにある。

【０００８】本発明は又、比較的下方に位置決めされた
車幅方向のスポークと、エアバックを配設可能なホイー
ルハブとを備えたステアリングホイールにおいて、運転
者の広い視野及び良好なメータ類の視認性を確保すると
ともに、エアバックの展開に伴うホイールハブのボス部
周りの変形を回避できる自動車のステアリングホイール
構造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
目的を達成するためになされたものであり、ステアリン
グシャフトに連結されるホイールハブと、該ホイールハ
ブから略車幅方向に延びる左右のスポークと、前記ホイ
ールハブから下方に延びるスポークと、これらのスポー
クの外端に連結されるホイールリングとを有し、前記ホ
イールハブにエアバック装置が配設される自動車のステ
アリングホイール構造において、前記車幅方向のスポー
クの各々の外端側部分が、前記ステアリングホイールの
操舵中立状態で、前記ホイールリングの回転中心である
ステアリングシャフトの軸線を通る水平線より下方に位
置し、前記車幅方向のスポークの各々の外端には、該ス
ポークを、前記ホイールリングに連結している連結部が
設けられ、該連結部の前記ホイールリングの円周方向の
中心が、前記ステアリングホイールの操舵中立状態で、
前記ホイールリングの回転中心を通る水平線より上方に
位置していることを特徴とする自動車のステアリングホ
イール構造を提供する。

【００１０】このような構成を有する本発明によれば、
ホイールリングは、ホイールリングの回転中心より上方
の位置を中心として、車幅方向のスポークと連結される
ことになるので、車幅方向のスポークは、ホイールリン
グの回転中心より上方の位置で、ホイールリングを支持
する。したがって、ホイールハブの上縁部側の支持剛性
が大きくなり、エアバックの展開に伴うホイールハブの
変形を防止できる。さらに、車幅方向のスポークの外端
側部分が、ステアリングホイールの操舵中立状態で、ホ
イールリングの回転中心を通る水平線より下方に位置し
ているので、運転者の広い視野及び良好なメータ類の視
認性を確保できる。

【００１１】本発明の好ましい実施態様においては、前
記連結部が、前記車幅方向のスポークの外端に夫々配置
された、上方に延びるブラケットを含み、該ブラケット
の外端側部分に、前記ホイールリングの中心線と交差す
る方向に延びるスリットが形成され、該スリットの縁が
前記ホイールリングの支持部に溶接される。

【００１２】この構成によれば、ブラケットの形状に応
じて、所望の位置に連結部の円周方向に沿った中心を配
置できる。また、ブラケットに設けられたスリットの縁
に沿って溶接できるので、溶接長さを十分に確保でき
る。従って、ブラケットとホイールリング、或いは、ブ
ラケットとインナーチューブなどの支持部材とをしっか
りと接合することができる。

【００１３】本発明の他の好ましい実施態様において
は、前記車幅方向のスポークの前記外端側部分の前記ホ
イールリング側に、前記外端側部分に対して上方に屈曲
された上方屈曲部が設けられ、前記連結部が、該上方屈
曲部分によって構成されている。

【００１４】本発明のもう一つの好ましい実施態様にお
いては、前記車幅方向のスポークの外端部に上方に延び
るリブが設けられ、前記連結部が、該リブによって構成
されている。この構成では、リブの形状を選択すること
により、比較的簡単な仕方で上記結合中心を上方に位置
決めできる。

【００１５】

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好ましい実施
例について説明する。図１は、本発明のステアリングホ
イール構造を適用したステアリングホイールの実施例を
部分的に省略して示す正面図である。図２は、図１に示
すステアリングホイールの横断面図である。

【００１７】ステアリングホイール１は、中心部に配置
されたホイールハブ３と、ホイールハブ３から略水平に
延びる左右のスポーク４、４と、ホイールハブ３から斜
め下方に延びる一対のスポーク５、５とを備えている。
ホイールハブ３の中央部分には、貫通孔９ａを備えたボ
ス部９が形成されており、貫通孔９ａは、図２に示す如
く、車体前方（ステアリングホイール１の背面側）に向
かって拡開するテーパが付けられている。スプラインを
備えたステアリングシャフトＳ（図２に仮想線で示す）
の端部が、知られた方法で貫通孔９ａに嵌入され、ステ
アリングシャフトＳとホイールハブ３とが一体的に締結
される。ホイールハブ３はアルミニウム合金からなり、
アルミダイカスト鋳造法により一体的に成形されてい
る。他方、スポーク４、４、５、５は夫々、鉄製の棒材
からなる。各スポーク４は、円形断面を有する。また、
各スポーク５は、長辺側の面が運転席の側に向けられた
略長方形断面を有する。

【００１８】図１において、ステアリングホイール１は
操舵中立位置にあり、略水平に延びるスポーク４、４
は、ボス部９の外側部分から外方且つ水平に延びて、僅
かに下方に屈曲し、更に、図１に示されているように、
ホイールリング２に向かって水平に延びる外端側部分を
備えている。ホイールリング２に連結されるスポーク４
の部分は、その軸線Ａ−Ａが、ボス部９の中心を通る水
平線Ｈ−Ｈよりも下方に位置しており、ステアリングホ
イール１の上部分に広範な開放領域を形成している。従
って、ステアリングホイール１を介する運転者の広い視
野や、ステアリングホイール１の背後に配設されるメー
タ類の良好な視認性が確保される。

【００１９】また、斜め下方に延びるスポーク５、５
は、ボス部９の外側部分から僅かに外方且つ水平に延び
て、下方に屈曲し、更に、ホイールリング２に向かって
貫通孔９ａの半径方向に延びている。スポーク４、４の
各外端部分には、インナーチューブ７に連結されるブラ
ケット６が設けられている。ブラケット６は、スポーク
４の上縁に溶接され、スポーク４に沿って外方に延び
る。ブラケット６の櫛状の外端部分６ａは、上下方向に
拡大されており、一対のスリット６ｂ、６ｂを備えてい
る。インナーチューブ７は、スリット６ｂ、６ｂに重な
るように配置され、ホイールリング２と同じ曲率半径で
その中心線Ｃに沿って略上下方向に延びる。ホイールリ
ング２は、インナーチューブ７に支持され、ステアリン
グホイール１の全周に亘って延びる。なお、ホイールリ
ング２は樹脂によって被覆され、図２に示すように、外
皮８を備える。

【００２０】図３は、ブラケット６とインナーチューブ
７及びスポーク４との溶接方法を示す部分正面図であ
る。ブラケット６の下縁は、略全長に亘ってスポーク４
の上縁に溶接される。この溶接個所を参照符号１１で指
示する。また、ブラケット６の外端部分６ａは、スリッ
ト６ｂ、６ｂの両縁及び外端部分６ａの上縁がインナー
チューブ７の外面に溶接される。これらの溶接個所を参
照符号１２で指示する。スポーク４の下縁と外端部分６
ａの上縁とに挟まれたインナーチューブ７の支持領域
（長さＬで示す部分）、すなわち、スポーク４の外端に
おける、スポーク４とホイールリング２との連結部は、
中心線Ｂを中心として上下方向に延在する。この中心線
Ｂと、ホイールリング２の中心軸線Ｃとの交点（即ち、
ホイールリング２とスポーク４の結合中心Ｄ）は、連結
部のホイールリング２の円周方向の中心であり、水平線
Ｈ−Ｈよりも上方に位置している。

【００２１】スポーク４、４、５、５は、ブラケット６
及びインナーチューブ２と接合された後に、鋳造金型内
にセットされ、ホイールハブ３の鋳造時にホイールハブ
３と一体的に連結される。図２に示すように、スポーク
４、４、５、５の内端部分は夫々、ホイールハブ３内に
延びている。ホイールハブ３及びブラケット６は、エア
バックモジュールを取付けるためのボルト孔１６を備
え、スポーク５は、同様にエアバックモジュールを取付
けるためのボルト孔１７を備えている。また、ホイール
ハブ３は、エアバックモジュールの取付け基準孔１９
と、２つの治具用ボス２１、２１とを備えている。治具
用ボス２１は、ステアリングホイール１をステアリング
シャフトＳから取外す際に治具を支持するためのもので
ある。更に、ホイールハブ３及びスポーク４、５の周り
に、合成樹脂で作られた所謂コアカバー１３（仮想線で
示す）が配設される。

【００２２】ホイールハブ３の上端を画成するリブ２３
が、略車幅方向に延び、ボルト孔１６の僅かに手前で終
端している。リブ２３は、斜め下方に延びるリブ２４、
２４の上端部に連続している。リブ２４、２４の中央部
分に連続するリブ２５が、スポーク４の形状に相応する
ように略水平に延び、また、リブ２４、２４の下端部に
連続するリブ２６が、ホイールハブ３の下部分に配設さ
れている。図２に示すように、リブ２４は、ホイールハ
ブ３の一般的な肉厚の部分３ａから突出し、他のリブ２
３、２５、２６も又、リブ２４と同様に部分３ａから突
出している。ホイールハブ３の上縁は、スポーク４、４
を比較的下方に配置したことによりエアバックの展開中
に比較的大きな荷重を分担することとなるが、リブ２３
は、この荷重を負担する十分な断面を有する。また、上
記リブ２３乃至２６は、全体としてホイールハブ３を部
分的に格子状構造に形成しており、かかる格子状構造
は、ホイールハブ３の剛性を全体的に高めている。

【００２３】図２に示すように、ステアリングシャフト
Ｓとの連結部を構成するボス部９は、貫通孔９ａの縁が
ホイールハブ３の薄肉部分３ａよりも大きな肉厚を有
し、連結部の剛性を確保している。ボス９は、剛性を更
に高めるために、ボス部９の外縁から外方に延びる補強
用リブ９ｂを備えている。図４は、ホイールハブ３のボ
ス部周りの背面図である。図４に示すように、リブ９
ｂ、９ｂは、ボス部９の両側に、上下に対をなして配置
され、ボス部９の外縁から略水平に所定の長さに亘って
延びている。各リブ９ａが水平に延びていることから、
ボス部９とホイールハブ３の上縁との間の距離は比較的
短縮されており、従って、ホイールハブ３の上縁は、ス
テアリングホイール１の上部開放領域を十分に確保すべ
く、かなり下方に位置決めされている。

【００２４】このように構成されたステアリングホイー
ル１には、図５に示すように、エアバックモジュール５
０が取付けられる。即ち、エアバックモジュール５０の
リテーナ５４が、リテーナ５４及び上記各ボルト孔１
６、１７に挿通した取付けボルト５５にナットを締結す
ることにより、ステアリングホイール１に固定される。
エアバックモジュール５０は、エアバック展開用のガス
を発生させるインフレータ５１と、折り畳まれたエアバ
ック５２と、運転席に面する合成樹脂製カバー５３とを
備えている。インフレータ５１は、イグナイタ（図示せ
ず）を内蔵しており、イグナイタは、車体に設けられた
衝撃センサ（図示せず）が不意な衝撃を感知したときに
引火する。インフレータ５１内の所定の化学物質がイグ
ナイタの引火により着火し、ガスを発生させる。ガスは
フィルタ（図示せず）を介してエアバック５２内に導入
され、エアバック５２を膨張させる。エアバック５２の
膨張により、カバー５３のリッド部分が開放し、かくし
て、エアバック５２はステアリングホイール１の正面に
展開する。

【００２５】エアバック５２は、上述の如く、展開時に
ホイールリング２に対して車体前方に向かう荷重を課
す。この荷重は、ホイールハブ３の上縁部分に比較的大
きな応力を生じさせる。殊に、上記構成のステアリング
ホイール１では、ステアリングホイール１の上部開放領
域を拡大すべく、スポーク４の軸線Ａ─Ａを水平線Ｈ−
Ｈよりも下方に位置決めしてあるので、ホイールハブ３
の上縁付近に過大な応力が生じ易い。しかしながら、ホ
イールリング２は、ブラケット６を介してスポーク４に
連結されており、ホイールリング２とスポーク４との結
合中心Ｄは、ブラケット６を介設したことにより、軸線
Ａ─Ａ及び水平線Ｈ−Ｈよりも上方に位置決めされてい
る。従って、ホイールハブ３の上縁に生じる応力が緩和
される。

【００２６】また、ブラケット６の形状を変更すること
により、スポーク４の形状に関わらず、上記結合中心の
位置を任意に設定することができるので、設計の自由度
が増し、実用的に極めて有利である。しかも、ブラケッ
ト６に複数のスリット６ｂが形成されており、各スリッ
ト６ｂの縁がインナーチューブ７に溶接されるので、ブ
ラケット６とインナーチューブ７との間の十分な溶接長
さが確保される。

【００２７】更に、下方に延びる各スポーク５は、長辺
側の面が運転席に向けられた略長方形断面を有してお
り、エアバック展開時の荷重に対して車体前方に比較的
変形し易い。従って、エアバック展開後にホイールリン
グ２に作用する運転者の荷重は、ホイールリング２を起
立状態に変形させ易い。従って、運転者の荷重によるエ
アバック５２の上方変位が抑制される。

【００２８】また、ホイールハブ３は、その上縁部にリ
ブ２３を備え、上縁部の十分に補強されており、しか
も、リブ２３、２４、２５、２６などの各種リブによる
格子状構造により、比較的高い剛性を備えている。従っ
て、上記荷重により生じる曲げ応力を十分に負担でき
る。更に、上記ステアリングホイール１では、ホイール
ハブ３のボス部９周りにリブ９ａが配設されているの
で、ボス部９は高い剛性を備え、エアバック５２の展開
時に作用する荷重に十分に耐える。また、リブ９ａが略
水平に延びていることから、ホイールハブ３の上縁を比
較的下方に位置決めできる。従って、ステアリングホイ
ール１の上部開放領域を十分に確保できる。

【００２９】以上、本発明の好ましい実施例について詳
細に説明したが、スポーク４とホイールリング２との連
結構造は、上記実施例の如くブラケットを介設する形式
のものに限定されるものではない。図６及び図７は夫
々、本発明のステアリングホイール構造を適用したステ
アリングホイールの変形例を示す概略説明図である。図
６に示す如く、スポーク４をホイールリング２の近傍で
上方に屈曲させることにより、結合中心Ｄを水平線Ｈ−
Ｈの上方に位置決めすることができる。また、図７に示
す如く、スポーク４の外端部分に上下方向に延びるリブ
又はフランジ１１を形成し、このリブ又はフランジ１１
により、結合中心Ｄを水平線Ｈ−Ｈの上方に位置決めす
ることも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的下方に位置決めされた車幅方向のスポークと、エ
アバックを配設可能なホイールハブとを備えたステアリ
ングホイールにおいて、車幅方向のスポークとホイール
リングとの結合中心を比較的上方に配置することによ
り、運転者の広い視野及び良好なメータ類の視認性を確
保するとともに、エアバックの展開に伴うホイールハブ
の変形を防止できる自動車のステアリングホイール構造
を提供することが可能となる。

【００３１】本発明は又、比較的下方に位置決めされた
車幅方向のスポークと、エアバックを配設可能なホイー
ルハブとを備えたステアリングホイールにおいて、ボス
部に隣接するリブによりボス部の剛性を高めることによ
り、運転者の広い視野及び良好なメータ類の視認性を確
保するとともに、エアバックの展開に伴うホイールハブ
のボス部周りの変形を回避できる自動車のステアリング
ホイール構造を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステアリングホイール構造を適用した
ステアリングホイールの実施例を部分的に省略して示す
正面図である。

【図２】図１に示すステアリングホイールの横断面図で
ある。

【図３】図１に示すブラケットとインナーチューブ及び
スポークとの溶接方法を示す部分正面図である。

【図４】図１に示すホイールハブのボス部周りの背面図
である。

【図５】エアバック装置を取付けた状態を示すステアリ
ングホイールの概略横断面図である。

【図６】本発明のステアリングホイール構造を適用した
ステアリングホイールの他の実施例を概略的に示す説明
図である。

【図７】本発明のステアリングホイール構造を適用した
ステアリングホイールの更に別の実施例を概略的に示す
説明図である。

【図８】エアバックの展開時の挙動を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ステアリングホイール３ホイールハブ４、５スポーク６ブラケット６ａ上縁６ｂスリット７インナーチューブ９ボス部９ａ貫通孔９ｂ補強用リブ５０エアバックモジュール５１インフレータ５２エアバックＳステアリングシャフトＤ結合中心Ａ─Ａ車幅方向のスポークの軸線Ｈ−Ｈ水平線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−57451（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−234762（ＪＰ，Ａ) 特開平２−200549（ＪＰ，Ａ) 実開平３−17956（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60R 21/16 B62D 1/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングシャフトに連結されるホイ
ールハブと、該ホイールハブから略車幅方向に延びる左
右のスポークと、前記ホイールハブから下方に延びるス
ポークと、これらのスポークの外端に連結されるホイー
ルリングとを有し、前記ホイールハブにエアバック装置
が配設される自動車のステアリングホイール構造におい
て、前記車幅方向のスポークの各々の外端側部分が、前記ス
テアリングホイールの操舵中立状態で、前記ホイールリ
ングの回転中心であるステアリングシャフトの軸線を通
る水平線より下方に位置し、前記車幅方向のスポークの各々の外端には、該スポーク
を、前記ホイールリングに連結している連結部が設けら
れ、該連結部の前記ホイールリングの円周方向の中心が、前
記ステアリングホイールの操舵中立状態で、前記ホイー
ルリングの回転中心を通る水平線より上方に位置してい
ることを特徴とする自動車のステアリングホイール構
造。
【請求項２】前記連結部が、前記車幅方向のスポークの
外端に夫々配置された、上方に延びるブラケットを含
み、該ブラケットの外端側部分に、前記ホイールリング
の中心線と交差する方向に延びるスリットが形成され、
該スリットの縁が前記ホイールリングの支持部に溶接さ
れる請求項１に記載のステアリングホイール構造。
【請求項３】前記車幅方向のスポークの前記外端側部分
の前記ホイールリング側に、前記外端側部分に対して上
方に屈曲された上方屈曲部が連設され、前記連結部が、
該上方屈曲部によって構成されている請求項１に記載の
ステアリングホイール構造。
【請求項４】前記車幅方向のスポークの外端部に上方に
延びるリブが設けられ、前記連結部が、該リブによって
構成されている請求項１に記載のステアリングホイール
構造。