JP5444533B2 - 車両用ステアリングホイール - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に設置された車両用ステアリングホイールに関する。

従来、自動車等の車両に設置されたステアリングホイールは、ステアリングシャフトの上端部に、ホイール本体の中央部に設けられたボス部が固定された構造となっている。

またステアリングホイールは、ボス部と、ボス部から放射方向に突設されたフォーク及び各フォークの先端間に設けられたリング状のリム部が金属により形成されていて、リング状のリム部をウレタンのような弾性を有する樹脂よりなる被覆層により被覆されているが、全体の質量が比較的大きい。

このためエンジンのアイドリング中や、車両が高速で走行している際に、ステアリングシャフトからホイール本体に振動が伝播されると、ステアリングホイールが共振して快適な運転を妨げる可能性がある。

このため従来では、ステアリングホイールに伝播された振動によりホイール本体が共振しないように、ステアリングホイールの共振周波数を調整したり、特許文献１に記載のステアリングホイールのように、ダイナミックダンパを設けて、ホイール本体が共振しないように対策している。

前記特許文献１に記載のダイナミックダンパは、ステアリングホイールに連結されたブラケットと質量部材との間に分散配置された３個の弾性体を有しており、これら弾性体の２個は車体の左右方向の振動に対しダイナミックダンパとして作用させ、残りの１個は上下方向の振動に対してダイナミックダンパとして作用させることにより、質量部材がステアリングホイール側の他の部材に衝突した場合に発生する衝突音や振動、打撃音等を抑制するように構成されている。

またステアリングホイールにはホーンスイッチが設けられていて、ステアリングホイールの中央部分に設けられたセンタパッドの一部を押圧すると、センタパッド側に設けられた可動スイッチが、ステアリングホイールのボス側に設けられた固定スイッチに接触して電気的閉回路が形成され、これによってホーンが鳴るように構成されている。

このためセンタパッドは、コイルばねのような複数の付勢手段により弾性的に支持されていて、センタパッドの上面を押圧すると、付勢手段の付勢力に抗してセンタパッドが下降するように構成されているが、センタパッドは比較的質量が大きく、特にセンタパッド内に運転者用エアバッグ装置が組み込まれたセンタパッドは十分な質量を有している。
特開２００６−１１８６６０号公報

しかし、前記特許文献１に記載のダイナミックダンパでは、ステアリングホイールのボス部にダイナミックダンパを設けるためのスペースを必要とするため、ステアリングホイールの小型化や軽量化の妨げとなる上、部品点数が多くなるため部品コストが上がる等の問題がある。

本発明はかかる問題を改善するためになされたもので、センタパッドをマス（質量体）として利用することにより、ホイール本体の共振を低減した車両用ステアリングホイールを提供することを目的とするものである。

本発明の車両用ステアリングホイールは、中央部にステアリングシャフトへ取り付けるためのボス部を有するホイール本体と、ホイール本体の中央付近に設けられ、かつ複数の付勢手段により弾性支持されたセンタパッドと、センタパッドとボス部との間に設けられたホーンスイッチとを備えた車両用ステアリングホイールであって、付勢手段を、前後左右方向へ弾性変形する第１弾性部と、第１弾性部に連設されかつ上下方向へ弾性変形する第２弾性部とを金属板により一体的に形成し、付勢手段を、ボス部側に取り付け孔を用いて固定する底板と、底板に穿設した取り付け孔を挟んで互いに対となって底板に立設された少なくとも２対の板ばねから構成する弾性支持部とから形成し、各弾性支持部には第１弾性部及び第２弾性部がそれぞれ形成されており、かつ板ばねにおける各対同士の先端部は、互いに異なる方向に小円弧状に屈曲させることによってセンターパッド側に接する受け部を形成することにより構成すると共に、センタパッドを質量体として付勢手段により弾性支持することにより、ステアリングシャフトからホイール本体へ伝播された前後左右方向の振動を第１弾性部で吸収し、上下方向の振動を第２弾性部で吸収するように構成したことを特徴とする。

前記構成により、質量体と、質量体を弾性支持する付勢手段の第１弾性部が前後左右方向の振動に対して弾性変形して前後左右方向の振動を吸収し、第２弾性部が上下方向の振動に対して弾性変形して上下方向の振動を吸収するダイナミックダンパとして機能するため、ステアリングシャフトからホイール本体へ伝播された振動によりホイール本体が共振するのを効率よく抑制することができ、これによって常に快適な運転環境が得られるようになる。

またセンタパッドを質量体に利用して、ホイール本体の共振を防止するようにしたことから、ダイナミックダンパを別に設ける必要がないため、部品コストの削減が図れると共に、ホイール本体のボス部にダイナミックダンパを設けるためのスペースを必要としないことから、ステアリングホイールの小型軽量化も図れるようになる。

本発明の車両用ステアリングホイールは、弾性支持部を、互いに略直行した位置に配置される４本の板ばねから形成したものである。

前記構成により、ばね鋼のような弾性を有する金属板により付勢手段を容易に成形することができるため、付勢手段が安価に得られると共に、単一の付勢手段により前後左右及び上下方向の振動を吸収することができるため、前後左右及び上下方向の振動を別の付勢手段により吸収するものに比べて付勢手段の数を削減することができ、これによって部品コスト及び設置スペースの削減が図れるようになる。

本発明の車両用ステアリングホイールは、第１弾性部の幅を第２弾性部の幅より小さくしたものである。

前記構成により、前後左右方向の振動を第１弾性部が効率よく吸収する上、上下方向の振動に対しては第２弾性部が強く支持するため、センタパッドを軽く触れただけではホーンスイッチがオンすることがなく、これによって誤ってホーンを鳴らすのを未然に防止することができる。

本発明の車両用ステアリングホイールは、センタパッドに運転者用エアバッグ装置を組み込むことにより質量体を形成したものである。

前記構成により、エアバッグ装置により質量体の質量がさらに増すため、ダイナミックダンパとしての機能がさらに向上する。

本発明の車両用ステアリングホイールによれば、質量体と、質量体を弾性支持する付勢手段の第１弾性部が前後左右方向の振動を吸収し、第２弾性部が上下方向の振動を吸収するダイナミックダンパとして機能するため、ステアリングシャフトからホイール本体へ伝播された振動によりホイール本体が共振するのを効率よく抑制することができ、これによって常に快適な運転環境が得られるようになる。

またセンタパッドを質量体に利用して、ホイール本体の共振を防止するようにしたことから、ダイナミックダンパを別に設ける必要がないため、部品コストの削減が図れると共に、ホイール本体のボス部にダイナミックダンパを設けるためのスペースを必要としないことから、ステアリングホイールの小型軽量化も図れるようになる。

本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。

図１はステアリングホイールの平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は質量体を弾性支持する付勢手段付近の分解斜視図、図４は図３のＢ円内の拡大図、図５及び図６は作用説明図である。

図１及び図２に示すステアリングホイールの本体１（以下ホイール本体１という）は、
板状のボス部１ａと、ボス部１ａより放射方向へ突設された複数本のスポーク１ｂ及び各スポーク１ｂの先端間に連設されたリング状のリム部１ｃとからなり、芯材全体がアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属より一体成形されている。

リング状のリム部１ｃの表面は、ウレタンのような弾性を有する樹脂により形成された被覆層１ｇにより被覆されおり、ボス部１ａの中心部には、ホイール本体１を図示しないステアリングシャフトの上端へ取り付けるためのシャフト取り付け孔１ｄが形成されている（図３参照）。

ボス部１ａの上面には、シャフト取り付け孔１ｄを挟んで対向する位置に、図３に示すように取り付け座１ｅが複数個所突設されている。

これら取り付け座１ｅは、ホーンスイッチ２を構成するホーンプレート２ａを介して後述する質量体１０を弾性支持する付勢手段３を取り付けもので、筒状をなしており、中心部にねじ孔１ｆが形成されている。

ホーンプレート２ａは図３に示すように、金属板により角枠状に形成された枠部材２ｂと、この枠部材２ｂの複数個所に固着された絶縁部材２ｃとからなる。

絶縁部材２ｃは、電気的絶縁材料である例えば樹脂により一体成形されていて、ボス部１ａに突設された取り付け座１ｅと合致する位置にガイド孔２ｄが形成されており、これらガイド孔２ｄには、トルクスボルトのような固着具からなるガイドピン４が上方より挿入されている。

ガイドピン４は図２に示すように、頭部４ａと、ガイド孔２ｄよりやや小径なガイド部４ｂと、ガイド部４ｂの先端部に形成された小径なねじ部４ｃとからなり、絶縁部材２ｃの上面には、頭部４ａを囲むように環状の突条２ｅが突設され、絶縁部材２ｃの下面には、ガイドピン４のガイド部４ｂ外周に圧着するリップ部２ｆが突設されている。

そしてガイドピン４の先端部に形成されたねじ部４ｃを、付勢手段３の底板３ａに形成された取り付け孔３ｂより取り付け座１ｅのねじ孔１ｆへ螺挿することにより、取り付け座１ｅとホーンプレート２ａの間に付勢手段３が取り付けられている。

付勢手段３は図４に示すように、ほぼ円形の底板３ａと、底板３ａの中央に穿設された取り付け孔３ｂと、底板３ａの外周縁から上方へ互いに所定間隔を持って取り付け孔３ｂを挟んで互いに対となるように離間して立設された複数本、例えば４本の板ばねからなる弾性支持部３ｃとよりなり、全体がばね鋼等の弾性を有する金属板により一体成形されている。

付勢手段３の弾性支持部３ｃは、底板３ａの外周縁からほぼ垂直に立ち上げられた幅狭な第１弾性部３ｄと、第１弾性部３ｄの上端から付勢手段３の中心側上方へ斜めに延設され、かつ第１弾性部３ｄより幅の広い帯状の第２弾性部３ｅと、第２弾性部３ｅの上端からほぼ垂直に立ち上げられ、かつ板ばねにおける各対同士の先端部がそれぞれ互いに異なる方向に小円弧状に屈曲されたほぼ逆Ｊ字形の受け部３ｆとからなり、受け部３ｆの上端が絶縁部材２ｃの下面に凹設された環状の嵌合溝２ｇに下方から嵌合されている。

ホーンプレート２ａの複数個所に固着された絶縁部材２ｃには、ホーンスイッチ２を構成する可動接点２ｈがそれぞれ下方に向かって設けられており、ホイール本体１のボス部１ａには、可動接点２ｈと対向する位置に固定接点２ｉが図３に示すように設けられている。

そして質量体１０の上面が押圧されると、質量体１０と共に固定接点２ｉが降下して可動接点２ｈと接触することにより電気的閉回路が形成されて、図示しないホーンが鳴るようになっている。

またホーンプレート２ａの外側縁には、複数のブラケット２ｊが下側へ向かって折り曲げ形成されており、これらブラケット２ｊにエアバッグ装置５のリテーナ５ａが固着具６により固定されている。

エアバッグ装置５は図２に示すように、金属板により形成されたリテーナ５ａのほぼ中央部に、車両の衝突時高圧ガスを噴出するディスク型のインフレータ７が取り付けられている。

リテーナ５ａの外側縁には、折り曲げ部５ｂが下側へ折り曲げ形成されていて、この折り曲げ部５ｂにホーンプレート２ａのブラケット２ｊが固着具６により固着されて、ホーンプレート２ａとエアバッグ装置５が一体に上下動するようになっている。

リテーナ５ａの上面には、折り畳まれた状態のエアバッグ５ｃが取り付けられていて、車両の衝突時インフレータ７より噴出された高圧ガスは、このエアバッグ５ｃ内に導入されるようになっている。

一方ホーンプレート２ａ上に取り付けられたエアバッグ装置５は、ホイール本体１のほぼ中央部分に設けられたセンタパッド８により上面が覆われている。

センタパッド８は、エアバッグ５ｃの上方を覆う上面板８ａと、上面板８ａの下面に突設された筒状のケース８ｂとからなり、全体が樹脂により一体成形されている。

ケース８ｂは下面が開口されていて、ケース８ｂの下端部をリテーナ５ａに形成された挟着部５ｄとリテーナ５ａの外側面との間に上方より圧入することにより、リテーナ５ａに対しセンタパッド８が取り付けられており、このセンタパッド８を質量体１０として利用することにより、後述するようにホイール本体１が共振するのを防止している。

また折り畳まれた状態のエアバッグ５ｃは、ケース８ｂの下面側開口から図２に示すようにケース８ｂ内に収納されており、ケース８ｂの上部と上面板８ａの連設部付近には、エアバッグ５ｃが膨張した際、膨張圧により開裂するテアライン８ｃが形成されている。

次に前記構成された車両用ステアリングホイールの作用を説明する。

エアバッグ装置５が組み込まれたセンタパッド８よりなる質量体１０は、ホイール本体１のボス部１ａより突設された取り付け座１ｅとホーンプレート２ａの間に介在されて複数の付勢手段３により図２に示すように弾性支持されており、このときホーンプレート２ａ側に設けられた可動接点２ｈと、ボス部１ａ側に設けられた固定接点２ｉは離間している。

次にこの状態からホーンを鳴らすべくセンタパッド８の一部を上方から押圧すると、押圧された付近に設けられた付勢手段３の第２弾性部３ｅが図６に示すように下方へ弾性変形し、これによって質量体１０の下降とともに可動接点２ｈが下降して固定接点２ｉと接触するため、ホーンを鳴らすことができる。

またエンジンのアイドリング中や、車両が高速走行している際に発生する振動が、ステアリングシャフトを介してホイール本体１に伝播されると、通常はホイール本体１が共振して快適な運転を妨げることがある。

しかしホイール本体１の中央部には、複数の付勢手段３により弾性支持された質量体１０が設けられていて、質量の大きい質量体１０と、これを支持する複数の付勢手段３がダイナミックダンパとして次のように作用する。

すなわち、ステアリングシャフトを介してホイール本体１に伝播された前後左右方向の振動が、付勢手段３の第１弾性部３ｄより第２弾性部３ｅを経て質量体１０へ伝播されると、質量の大きい質量体１０がマスとして機能するため、付勢手段３の第１弾性部３ｄが図５に示すように弾性変形して前後左右方向の振動を吸収減衰する。

また上下方向の振動が付勢手段３の第１弾性部３ｄより第２弾性部３ｅを経て質量体１０へ伝播されると、質量の大きい質量体１０がマスとして機能するため、付勢手段３の第２弾性部３ｅが図６に示すように弾性変形して上下方向の振動を吸収減衰する。

これによってステアリングシャフトからホイール本体１へ伝播された振動によりホイール本体１が共振するのを抑制するため、常に快適な運転環境が得られるようになる。

またエアバッグ装置５が組み込まれたセンタパッド８を質量体１０に利用して、ホイール本体１の共振を防止するようにしたことから、ダイナミックダンパを別に設ける必要がないため、部品コストの削減が図れると共に、ホイール本体１のボス部１ａにダイナミックダンパを設けるためのスペースを必要としないことから、ステアリングホイールの小型軽量化も図れるようになる。

さらにホーン機能にも何等影響を与えることがないため、新たにホーンスイッチを設計したり製作したりする必要もないため、容易に実施することができる。

一方車両が衝突して、インフレータ７よりエアバッグ５ｃ内に高圧ガスが噴出されると、エアバッグ５ｃの膨張圧によりセンタパッド８の上面板８ａ内面に形成されたテアライン８ｃが開裂して、上面板８ａの一部が上方へ開放し、これによってエアバッグ５ｃが運転者側へ展開されて運転者を拘束するため、運転者を保護することができる。

なお前記実施の形態では第１弾性部３ｄのばね定数を小さくするため、第１弾性部３ｄを第２弾性部３ｅより幅狭としたが、第２弾性部３ｅのばね定数も小さくしたい場合は、図７に示す変形例のように第２弾性部３ｅに、縦方向に長孔３ｇを形成すればよく、この変形例では、第２弾性部３ｅの幅を狭くする必要がないため、受け部３ｆの幅が狭くなってホーンプレート２ａの支持が不安定となる等の不具合を生じることがない。

また前記実施の形態では、エアバッグ装置５を組み込んだセンタパッド８を質量体１０としたが、センタパッド８のみでも十分な質量が得られる場合は、エアバッグ装置５を別体とするか、省略してもよい。

さら付勢手段３をばね鋼のような弾性を有する金属板により形成したが、ピアノ線のような弾性を有する線条材により付勢手段３を形成しても、同様な効果が得られる。

本発明の車両用ステアリングホイールは、質量体と、質量体を弾性支持する付勢手段の第１弾性部が前後左右方向の振動を吸収し、第２弾性部が上下方向の振動を吸収するダイナミックダンパとして機能して、ステアリングシャフトからホイール本体へ伝播された振動によりホイール本体が共振するのを効率よく抑制することができるために、自動車等の車両に設置された車両用ステアリングホイール等に最適である。

本発明の実施の形態になる車両用ステアリングホイール平面図である。 図１のＡーＡ線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態になる車両用ステアリングホイールに設けられた付勢手段付近の分解斜視図である。 図３のＢ円内の拡大図である。 本発明の実施の形態になる車両用ステアリングホイールの作用説明図である。 本発明の実施の形態になる車両用ステアリングホイールの作用説明図である。 本発明の実施の形態になる車両用ステアリングホイールに設けられた付勢手段の変形例を示す説明図である

符号の説明

１ ホイール本体
１ａ ボス部
２ ホーンスイッチ
３ 付勢手段
３ａ 底板
３ｃ 弾性支持部
３ｄ 第１弾性部
３ｅ 第２弾性部
５ エアバッグ装置
８ センタパッド
１０ 質量体

Claims (4)

1. 中央部にステアリングシャフトへ取り付けるためのボス部を有するホイール本体と、前記ホイール本体の中央付近に設けられ、かつ複数の付勢手段により弾性支持されたセンタパッドと、前記センタパッドと前記ボス部との間に設けられたホーンスイッチとを備えた車両用ステアリングホイールであって、前記付勢手段を、前後左右方向へ弾性変形する第１弾性部と、前記第１弾性部に連設されかつ上下方向へ弾性変形する第２弾性部とを金属板により一体的に形成し、前記付勢手段を、前記ボス部側に取り付け孔を用いて固定する底板と、前記底板に穿設した前記取り付け孔を挟んで互いに対となって前記底板に立設された少なくとも２対の板ばねから構成する弾性支持部とから形成し、前記各弾性支持部には前記第１弾性部及び第２弾性部がそれぞれ形成されており、かつ前記板ばねにおける各対同士の先端部は、互いに異なる方向に小円弧状に屈曲させることによって前記センターパッド側に接する受け部を形成することにより構成すると共に、前記センタパッドを質量体として前記付勢手段により弾性支持することにより、前記ステアリングシャフトから前記ホイール本体へ伝播された前後左右方向の振動を前記第１弾性部で吸収し、上下方向の振動を前記第２弾性部で吸収するように構成したことを特徴とする車両用ステアリングホイール。
2. 前記弾性支持部は、互いに略直行した位置に配置される４本の板ばねから形成してなる請求項１に記載の車両用ステアリングホイール。
3. 前記第１弾性部の幅を前記第２弾性部の幅より小さくしてなる請求項２に記載の車両用ステアリングホイール。
4. 前記センタパッドに運転者用エアバッグ装置を組み込むことにより、前記質量体を形成してなる請求項１ないし３の何れかに記載の車両用ステアリングホイール。