JP6936876B2 - ステアリングホイール - Google Patents

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Description

本発明は自動車のステアリングホイールに関し、特に、所謂フローティングエアバッグモジュールを備えたステアリングホイールの構造に関する。
近年の車両は、多くの場合、ステアリングホイールの乗員側の中央にフロントエアバッグ装置が設けられている。フロントエアバッグは、膨張ガスによって展開し、前方向の衝突から乗員を保護する。フロントエアバッグは、ガスを供給するインフレータと共にハウジングに収容され、一体のエアバッグモジュールとしてステアリングホイールに取り付けられる。このようなエアバッグモジュールは、ステアリングホイールの芯金から浮いた状態で保持され(フローティング構造)、ホーン操作の際に乗員が押すことによって芯金方向に移動し、ホーンスイッチとして活用される(例えば、特許文献1)。
特許文献1のエアバッグモジュールは、ステアリングホイールの基部である芯金部材に簡単に取付けできるよう、スナップフィット構造を採用している。スナップフィット構造は、一般には部材の弾性を利用して結合(連結)を行う構造である。そして、エアバッグモジュールに設けられたピンを芯金部材に挿し込むだけで芯金部材の裏側のクリップ(棒状のスプリング)に連結させてこれに取り付けることが可能になっている。
エアバッグモジュールの底部に取り付けられるピンの外側には、コイルスプリングが設けられ、ホーン操作を行っていない状態においてエアバッグモジュールを上方(乗員側)に付勢している。そして、ホーン操作を行う際には、コイルスプリングの反発力に抗してエアバッグモジュールを押し込むことになる。 なお、ピンの先端には、溝が形成されており、この溝が上述したクリップに引っ掛かって連結される。
上記のようなピン及びコイルスプリングは、ダンパユニットの一部を構成するものである。例えば、3つのダンパユニットがエアバッグモジュールに取り付けられる。各ダンパユニットは、ピン及びコイルスプリングの他に、振動吸収のための、例えばラバー製の緩衝部材を設ける場合がある。緩衝部材は、ピンの外周に配置され、上下の部材によって挟み込むように支持される。しかしながら、緩衝部材による振動吸収効果が不十分な場合があった。特に、ピンの中心軸に対してスイングするような大きめの振動、揺動に対する緩衝効果が不十分であった。
特開2010−69934号公報
本発明は、このような課題に鑑みて創作されたものであり、振動吸収効果に優れたダンパユニットを備えたステアリングホイールを提供することを目的とする。
本発明に係るステアリングホイールは、 芯金部材と;エアバッグクッションおよびインフレータを収容し、前記芯金部材に連結されるエアバッグモジュールと;前記芯金部材と前記エアバッグモジュールとの間に配置されたダンパユニットとを備える。ここで、前記ダンパユニットは、弾性材料からなる緩衝部材と;前記緩衝部材を上方から支持する上部支持部材と;前記緩衝部材を下方から支持する下部支持部材とを備える。また、前記緩衝部材は、横方向に突出したフランジ部を有し、当該フランジ部を前記上部支持部材及び前記下部支持部材によって、挟持する構造である。そして、前記上部支持部材及び前記下部支持部材の少なくとも一方と前記フランジとの間に空隙が形成される。
上部支持部材及び下部支持部材の少なくとも一方と緩衝部材のフランジとの間に空隙を形成することにより、当該フランジ部が変形する自由度が増し、振動吸収(減衰)性能の向上を図ることができる。
前記空隙は、前記上部支持部材及び/又は前記下部支持部材に形成された切欠きによって成形することができる。
前記切欠きは、前記ピンの軸方向と直交する面に対し、外側に向かって前記フランジから徐々に離れるような傾斜部として形成することができる。
前記切欠きは、前記フランジの外周に少なくとも4カ所形成することができる。
前記切欠きは、前記下部支持部材及び前記上部支持部材の何れか一方又は両方に形成することができる。切欠きを、緩衝部材の上下両方に形成することにより、当該緩衝部材の変形自由度が増すというメリットがある。
前記上部支持部材に形成された前記切欠きと、前記下部支持部材に形成された切欠きを、前記フランジを挟んで対向する位置に設けた場合には、これらの切欠きが形成された領域において、効果的に振動を吸収することが可能となる。
他方、前記上部支持部材に形成された前記切欠きと、前記下部支持部材に形成された切欠きとを、前記フランジを挟んで対向しない位置に設けることもできる。例えば、上側の切欠きと下側の切欠きとを周方向において交互に配置・形成することができる。
図1は、本発明が適用可能なステアリングホイール装置の概要を示す斜視図であり、(a)がエアバッグモジュールを装備した外観を示し、(b)がエアバッグモジュールを組み付ける前の状態を示す。 図2は、図1(b)に示すエアバッグモジュールの裏側から観察した斜視図である。 図3は、ステアリングホイールの芯金部材の一部(ボス領域)を示す平面図であり、(a)が表側(エアバッグモジュール側、乗員側)から見た様子、(b)が裏側(ステアリングコラム側)から見た様子である。 図4は、本発明の実施例に係るエアバッグ装置に使用されるダンパユニットを示す斜視図である。 図5は、図4に示すダンパユニットの分解斜視図である。 図6は、図4及び図5に示すダンパユニットを芯金部材の軸受孔に挿入した状態を示し、図3(b)におけるA−A断面に対応する。 図7Aは、本発明の実施例に係るダンパユニットの一部(スプリング保持部材)の構造を示す斜視図であり、下方(芯金側)から見た様子を示す。 図7Bは、本発明の実施例に係るダンパユニットの一部(スプリング保持部材)の構造を示す斜視図であり、上方から見た様子を示す。 図8は、本発明の実施例に係るダンパユニットの構造の一部を示す斜視図である。 図9は、本発明の実施例に係るダンパユニットの構造の一部を示す斜視図であり、図8に対して観察するアングルを変えたものである。 図10は、本発明の実施例に係るダンパユニットの構造の一部を示す断面図であり、(A)が図8のA−A方向の断面(一部省略)、(B)が図9のB−B方向の断面(一部省略)を示す。 図11(A)、(B)は、本発明の他の実施例に係るダンパユニットの構造の一部を示す断面図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施例について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
以下に示す実施例においては、エアバッグモジュール側にダンパユニットを設ける構造を一例として示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、芯金側にダンパユニットを設ける構造や、エアバッグモジュールと芯金の何れに属するか明確でない箇所に設けるような構造にも適用可能である。また、ホーン機構についても芯金側で完結させる構造でも、エアバッグモジュール側で完結させる構造でもよい。また、エアバッグモジュールと芯金との連結についても、特に限定させるものではない。
以下の説明及び図面においては、ステアリングコラムの回転軸をZ軸とし、当該Z軸に垂直な面をXY平面とする。なお、XY平面はリム部に平行な面であることが多い。「回転方向」とはリム部(把持部)がボスセンターを中心にXY平面内で回転する方向を意味する。
図1は、本発明の実施例に係るステアリングホイール装置(ステアリングホイール100)の概要を例示した図である。図1(a)では、ステアリングホイール100の全体を例示している。なお、図1(a)を含む以下の図面では、車両に取り付けられたステアリングホイール100がニュートラルな操舵位置となっている場合を想定し、各方向を例示している。例えば、Z軸は、不図示のステアリングコラム(ステアリングシャフト)の車両の前輪方向を下、ステアリングホイール100の方向を上としている。また、このZ軸に直交する平面においてアナログ12時間時計の12時の位置を車両前方側として、9時方向(左方向)から3時方向(右方向)をX軸、6時方向(後方向)から12時方向(前方向)をY軸としている。その他、乗員側から見た側を表側とし、その逆側を裏側として記載する。
ステアリングホイール100は、車両の運転席に設置されていて、不図示のステアリングコラムの内部を通っているステアリングシャフトと連結され、運転者の操作力をステアリングギア等へ伝達する。ステアリングホイール100の中央には、緊急時にフロントエアバッグとして機能するエアバッグモジュール102が取り付けられている。このエアバッグモジュール102は、通常時においては、ホーンを鳴らす際に乗員が押すホーンスイッチとしても機能する。
図1(b)は、図1(a)のステアリングホイール装置100の分解図である。図1(b)に例示するように、エアバッグモジュール102の乗員側は、意匠面として機能する樹脂製のカバー104で覆われている。カバー104の下には箱状のハウジング106が備えられていて、その内部には緊急時に膨張展開するエアバッグクッション(図示省略)が折りたたまれて収容される。ハウジング106内にはガス発生装置であるインフレータ108(図2参照)も備えられている。緊急時に車両のセンサから信号が送られると、インフレータ108からエアバッグクッションへガスが供給され、エアバッグクッションはカバーを開裂して車室空間へと膨張展開し、乗員を拘束する。
ステアリングホイール100の基礎部分は、金属製の芯金部材110で構成されている。芯金部材110はおおまかに、中央のボス領域112、乗員が把持する円形のリム114、そしてボス領域112とリム114をつなぐスポーク116a〜116cを含んで構成されている。ボス領域112には、ステアリングシャフトが連結されるシャフト孔118が設けられている。
本実施例のエアバッグモジュール102には、フロントエアバッグとしての機能のほかに、上述したようにホーンスイッチとしての機能、さらには振動を減衰するモジュールダンパ機構としての機能が備わっている。このホーンスイッチとしての機能およびモジュールダンパ機構を実現している構成要素について、以下に詳しく述べる。
図2は、図1(b)のエアバッグモジュール102の裏面を例示した図である。図2に例示するように、ハウジング106の裏面120に複数のダンパユニット124が備えられている。ダンパユニット124は、ハウジング106を芯金部材110(図1(b)参照)に弾性的に取り付ける部材であって、モジュールダンパ機構の中心をなしている。本実施例では、ダンパユニット124はハウジング106の裏面のX軸方向の両端側、およびY軸方向の後方側の計3箇所に設けられている。
なお、ダンパユニット124の個数および配置は一例にすぎず、Y軸に対して左右対称の配置であれば、自由に個数および配置を定めてよい。例えば、ダンパユニット124のそれぞれは、Y軸(又はX軸)に対して左右対称に配置してもよい。また、ダンパユニット124は、エアバッグモジュール102のX軸方向の中央において、Y軸方向の上部と下部の計2箇所に配置してもよい。その他、各ダンパユニット124は、配置されるすべてのダンパユニットの性能要件バランス(ダンピング性能・ホーンスイッチ性能)を考慮して、幾何学的かつ非対称に配置してもよい。
ダンパユニット124からは棒状のピン126がZ軸方向下側に位置する芯金部材110のボス領域112(図1(b)参照)に向かって突出している。このピン126は、芯金部材110のカラー部材134(図3参照)を介して軸受孔128に挿し込まれ、芯金部材110の裏側に設置されている後述する棒状のスプリング130に連結される。このピン126とスプリング130との連結によって、エアバッグモジュール102は、芯金部材120に取り付けられる。
図3は、図1(b)の芯金部材110のボス領域112を例示した図である。図3(a)は芯金部材110をエアバッグモジュール102側から見た様子、図3(b)は図4(a)の芯金部材110の裏側から見た様子を示している。図3(a)に示すように、芯金部材110には、ダンパユニット124のピン126が挿し込まれるカラー部材134が計3つ設けられている。これらカラー部材134は、ピン126(図2参照)を挿し込む各軸受孔に取り付けられている。
本実施例では、図3(b)に示すように、各軸受孔の下方に棒状のスプリング(オメガスプリング)130が設けられている。棒状スプリング130は、ピン126を支えるバネ要素である。棒状スプリング130は細長い金属製の棒を屈曲させた形状となっている。棒状スプリング130は、リブ150等によって支えられて設置されているが、その一端は支えられることなく自由端130aとなっており、たわむことができる。ピン126がこの棒状スプリング130の自由端130aとかみ合うことで、エアバッグモジュール102は芯金部材110上に着脱可能に取り付けられる。
ピン126は、第1スプリング132およびカラー部材134(図1(b)参照)に通されて、芯金部材110へと挿入される。第1スプリング132は、コイル状であっていわゆるホーンスプリングとして機能し、エアバッグモジュール102と芯金部材110との間に設置されてこれらの間に間隙を確保する。そして、ホーン操作の際に乗員による押し下げから解放されたエアバッグモジュール102を、芯金部材110から離間させて元の位置に戻す。
図4は、本発明に係るエアバッグ装置に使用されるダンパユニット124を示す斜視図である。また、図5は、図4に示すダンパユニット124の分解斜視図である。ダンパユニット124は、上述したダンパピン126の他に、ラバーホルダープレート202;弾性力を有するラバー部材(緩衝部材)204;ラバー部材204を保持するラバーホルダ(上部支持部材)206;絶縁材料から成形され、コイルスプリング132の上端を保持する支持部材(下部支持部材)208を備えている。
これらの部品202,204,206,208は、ピン126と同心状に配置される。ピン126は、円盤状の上端部126aと、円柱状の本体部126bと、外周に溝127が形成された先端部126cとを備えている。
以下、図6を参照して、上記説明したダンパユニット124およびその周辺構造についてさらに詳しく説明する。図6は、図3(b)の芯金部材110の軸受孔128におけるA−A断面に対応した図である。この図6では、芯金部材110に連結されたダンパユニット124におけるX軸およびY軸を含んだ断面を示している。
図6に示すように、ダンパユニット124のピン126が芯金部材110側の棒状スプリング130に連結されることで、エアバッグモジュール102は芯金部材110に取り付けられる。このとき、ピン126はコイルスプリング132の内側に通され、このコイルスプリング132がエアバッグモジュール102と芯金部材110との間に配置される。エアバッグモジュール102は、コイルスプリング132に支持されることでホーンスイッチとして機能する。
カラー部材134は、軸受孔128の内側にて、ピン126の側面を支えるようになっている。カラー部材134を設置することで、ピン126を芯金部材110単体の場合よりも高い位置で支えることが可能になり、ピン126の直立性をより高めることができる。
上記構成では、エアバッグモジュール102を芯金部材110に取り付ける際、ピン126を芯金部材110に挿し込むだけの簡単なスナップフィットによって、ホーンスイッチとして機能可能な状態で芯金部材110に取り付けられる。
上記のように、本実施例におけるステアリングホイール100では、ダンパユニット124が、ホーン操作時の接点として、また、振動減衰機構においてエアバッグモジュール102を弾性的に支える要素(振動のダンピング)として、複数の機能を果たす。そのため、機能ごとに別部材を設ける必要がなく、構成が簡略化される。
本実施例では、スナップフィット構造によって芯金部材110に取り付けたエアバッグモジュール102は、比較的簡単な作業で芯金部材110から取り外すこともできる。エアバッグモジュール102を取り外す場合、芯金部材110の裏側から所定の工具を使用して棒状スプリング130をたわませ、棒状スプリング130とピン126との連結を解除する。このとき、本実施例の芯金部材110には、作業の容易化に資する構造が設けられている。
コイルスプリング132は、支持部材208によって上端部を支持されるように構成されている。支持部材208は、コイルスプリング132の上端部分を支持すべく、ダンパピン126の軸方向と垂直な面内において、等間隔に4カ所設けられたフック300(図7参照)を備えている。
図7A、7Bは、ダンパユニット124の一部(スプリング保持部材208)の構造を示す斜視図であり、下方(芯金110側)から見た様子(7A)、上方から見た様子(7B)を示す。図8及び図9は、スプリング保持部材208の構造を示す斜視図であり、各々異なるアングルから観察した様子を示している。図10(A)は、図8のA−A方向の断面(一部省略)、図10(B)が図9のB−B方向の断面(一部省略)を示す。
ラバー部材204はZ軸に対して垂直方向に突出したフランジ部204aを備えている。フランジ部204aは、スプリング保持部材208のフランジ310の上面(312,314)と、ラバーホルダ206の底面206aとの間に挟持されている。
保持部材208は、ラバー部材204の底面を支持するフランジ310を備えている。フランジ310は、ピン126の軸(Z軸)に対して概ね垂直に延びる平面領域312と、Z軸に垂直な面に対して外側下方に傾斜した傾斜領域314とを含んでいる。傾斜領域314は、フランジ310の一部を切り欠いた状態であり、これによって、ラバー部材204のフランジ部204aとの間に空隙を形成している。なお、平面領域312と傾斜領域314とは周方向において交互に配置形成されている。
図11(A)、(B)は、本発明の他の実施例に係るダンパユニットの構造の一部を示す断面図であり、図10(A)と同様に、図8のA−A方向の断面を示す。図11(A)の例においては、スプリング保持部材208側には切欠きが存在せず、ラバーホルダ206側に切欠き(傾斜部)206aを形成することで、ラバー部材204のフランジ部204aとの間に空隙を形成している。また、図11(B)の例は、図10(A)と図11(A)とを合わせたものであり、スプリング保持部材208とラバーホルダ206の両方に切欠き(傾斜部)314,206aを形成することで、上下両側に空隙を形成している。
以上のように、ラバー部材204を上下で保持する保持部材208とラバーホルダ206の何れか一方又は両方に切欠きを設けることにより、ダンパユニット124がZ軸に平行又は垂直でない振動、すなわち、揺動(スイング)を生じたときに、ダンパユニット124としての揺れ幅が大きくなり、効果的に当該振動を吸収することが可能となる。本発明のような切欠き(空隙)が存在しない場合には、上下で挟まれたラバー部材204のフランジ部204aが上下で圧縮されるだけであり、十分な振動吸収効果を発揮することができない。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想の範疇内において、変更可能なものである。

Claims (11)

  1. 芯金部材と;
    エアバッグクッションおよびインフレータを収容し、前記芯金部材に連結されるエアバッグモジュールと;
    前記芯金部材と前記エアバッグモジュールとの間に配置されたダンパユニットとを備え、
    前記ダンパユニットは、弾性材料からなる緩衝部材と;前記緩衝部材を上方から支持する上部支持部材と;前記緩衝部材を下方から支持する下部支持部材とを備え、
    前記緩衝部材は、横方向に突出したフランジ部を有し、当該フランジ部を前記上部支持部材及び前記下部支持部材によって、挟持する構造であり、
    前記上部支持部材及び前記下部支持部材の少なくとも一方と前記フランジとの間に空隙が形成され、
    前記空隙は、前記上部支持部材及び前記下部支持部材の少なくとも一方に形成された切欠きによって成形されることを特徴とするステアリングホイール。
  2. 前記ダンパユニットは、中心部に貫通するピンを更に備え、
    前記緩衝部材、前記上部支持部材、前記下部支持部材は、前記ピンの外側に配置される構造であり、
    前記緩衝部材の前記フランジ部は、前記ピンの軸方向と直交する方向に突出することを特徴とする請求項1に記載のステアリングホイール。
  3. 前記切欠きは、前記ピンの軸方向と直交する面に対し、外側に向かって前記フランジから徐々に離れるような傾斜部として形成されていることを特徴とする請求項に記載のステアリングホイール。
  4. 前記切欠きは、前記フランジの外周に少なくとも4カ所形成されていることを特徴とする請求項1,2又は3に記載のステアリングホイール。
  5. 前記切欠きは、前記下部支持部材にのみ形成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のステアリングホイール。
  6. 前記切欠きは、前記上部支持部材にのみ形成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のステアリングホイール。
  7. 前記切欠きは、前記上部支持部材及び前記下部支持部材の両方に形成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のステアリングホイール。
  8. 前記上部支持部材に形成された前記切欠きと、前記下部支持部材に形成された切欠きは、前記フランジを挟んで対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項7に記載のステアリングホイール。
  9. 前記上部支持部材に形成された前記切欠きと、前記下部支持部材に形成された切欠きは、前記フランジを挟んで対向しない位置に設けられていることを特徴とする請求項7に記載のステアリングホイール。
  10. 請求項1乃至9の何れか1項に記載のステアリングホイールに採用される前記エアバッグモジュール。
  11. 請求項1乃至9の何れか1項に記載のステアリングホイールに採用される前記ダンパユニット。
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