JP6940628B2 - ステアリングホイール - Google Patents

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。

ところで、特許文献１のようなエアバッグモジュールにおいては、コイルスプリングが何らかの原因で傾いてしまうことがあった。コイルスプリングが傾いてしまうと、その中に挿入されたピンが芯金に対して確実に連結させることが困難になる。例えば、コイルスプリングの下端部分がピン先端の溝に入り込んでしまうと、エアバッグモジュールの取付ができなくなる。

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、エアバッグモジュールを確実に芯金に対して組み付けることができる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、連結ピンを介して前記芯金部材に連結されるエアバッグモジュールとを備え、前記連結ピンが前記エアバッグモジュール側から前記芯金部材側へと延びる構造を採用したステアリングホイールに適用される。本発明のステアリングホイールは、前記連結ピンの外側に配置されたコイルスプリングと；前記連結ピンの周辺部において前記コイルスプリングの上端を支持する支持部材とを備える。また、前記支持部材は、前記コイルスプリングの上端部分を支持すべく前記連結ピンの軸に垂直な方向に突出した支持面と；当該支持面から前記連結ピンの下側に向かって延びる側面とを有するフックを備える。そして、前記コイルスプリングは前記フックの側面に干渉しないように構成する。

上記のような構成により、コイルスプリングがダンパユニットのフックと干渉してピンに対して傾いてしまう事態を回避することが可能となる。

前記フックは、前記ピンの軸方向と垂直な面内において、等間隔に４カ所設けることができる。このとき、前記コイルスプリングは、上側の先端から所定の範囲内では、前記フックの最外縁を結んだ円の半径ｒ０よりも小さな一定の曲率半径ｒ１に成形されて、少なくとも当該範囲内において前記フックの支持面で支持され、前記所定の範囲を超えた部分では徐々に曲率半径が大きくなり、３６０度に達した時点では前記フックの最外縁を結んだ円の半径ｒ０よりも大きな曲率半径ｒ２を有するように構成することが好ましい。なお、前記所定の範囲は、１８０度の角度範囲とすることができる。

また、前記コイルスプリングは、上端から２巻き目以降は、一定の曲率半径ｒ２となるように円筒状に成形することができる。あるいは、上端から２巻き目以降は、徐々に曲率半径が大きくなることで円錐形に成形することができる。

前記フックの側面は、前記ピンの下側にいくにしたがい、前記支持部材の中心側に向かって傾斜させることができる。

前記支持部材において、前記フックの近傍には軸方向に延びるスリットを形成することが好ましい。例えば、当該スリットは、支持部材の円周方向において前記フックの両端に形成することができる。

このようなスリットの存在により、コイルスプリングを支持部材に対して装着する際に、フック部分が内側に屈曲して、コイルスプリングの上端部がフック側面を乗り越えて、支持面に到達しやすくなる。更に、フック支持面より上に位置するコイルスプリングの上端部の曲率径を小さくすることで、支持部材の胴体部に密着させることが可能となる。

なお、本発明においては、フックの数、コイルスプリングの径（曲率半径）等に関して、ピンを軸としてコイルスプリングを回した場合に、何れの角度においてもコイルスプリングが脱落することなく安定して支持され、且つ、フックに干渉して傾くことがないことが重要である。そして、その思想の範囲において、適宜設計変更可能である。

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６Ａ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す断面図である。 図６Ｂは、図６Ａの一部を拡大した断面図である。 図７は、図４及び図５に示すダンパユニットの一部の構造を示す斜視図（ａ）及び、側面図（ｂ）である。 図８は、図７（ｂ）に示すダンパユニットの一部の縦断面図である。 図９は、ダンパユニットにコイルスプリングを装着した様子を示す斜視図である。 図１０は、本発明の特徴を示す平面図であり、コイルスプリングと支持フックとの位置関係を模式的に示すものであり、コイルスプリングの上端方向から見た様子である。 図１１Ａは、本発明の特徴的構造（コイルスプリングと支持フックとの位置関係）を示す断面図及び斜視図であり、所定の基準位置（０度）の状態を示す。 図１１Ｂは、本発明の特徴的構造（コイルスプリングと支持フックとの位置関係）を示す断面図及び斜視図であり、図１１Ａの基準位置から９０度回転した状態を示す。 図１１Ｃは、本発明の特徴的構造（コイルスプリングと支持フックとの位置関係）を示す断面図及び斜視図であり、図１１Ａの基準位置から１８０度回転した状態を示す。 図１１Ｄは、本発明の特徴的構造（コイルスプリングと支持フックとの位置関係）を示す断面図及び斜視図であり、図１１Ａの基準位置から２７０度回転した状態を示す。 図１２は、図１１ＢのＸ９０で囲まれた部分を拡大した断面図である。 図１３は、本発明の課題を説明するために使用される断面図である。

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、一例としてダンパユニットを備えたエアバッグモジュールを採用しているが、本発明においてダンパユニット自体は必ずしも必要ではない。すなわち、本発明は、連結ピンの外側にコイルスプリングを配置し、ダンパを用いない構造にも適用可能である。

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。また例えばダンパユニット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１１０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側から見て例示した図であり、図３（ｂ）は図４（ａ）の芯金部材１１０の裏側を例示している。図３（ａ）に例示するように、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）に例示するように、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となっていて、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２０４；ラバー部材２０４を保持するラバーホルダー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２０８を備えている。

これらの部品２０２，２０４，２０６，２０８は、ダンパピン１２６と同心状に配置される。ダンパピン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６Ａ、６Ｂ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６Ａ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６Ａ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軸を含んだ断面を例示している。図６Ｂは、図６Ａの一部を拡大した断面図である。

図６Ａ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ことが可能になる。

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。

図６Ｂに特に詳細に示すように、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を備えている。４個のフック３００は、支持部材２０８の下方の側壁部３０２の下端に形成されている。フック３００の上部には、フランジ３０１が形成されている。

各フック３００は、ダンパピン１２６の軸方向と垂直な方向に突出した支持面と３００ａ；当該支持面３００ａからダンパピン１２６の下側に向かって延びる側面３００ｂとを有する。そして、コイルスプリング１３２の上端部（一巻き目の一部）が支持面３００ａによって支持され、装着後に脱落しないようになっている。フック３００の側面３００ｂは、ダンパピン１２６の下側にいくにしたがい、支持部材２８の中心側に向かって傾斜した、断面が楔状に成形されている。

図７は、図４〜図６Ａ，６Ｂに示したダンパユニット１２４の一部を示す斜視図（ａ）及び、側面図（ｂ）である。図８は、図７（ｂ）に示すダンパユニット１２４の一部の縦断面図である。図９は、ダンパユニット１２４にコイルスプリング１３２を装着した様子を示す斜視図である。

支持部材２０８において、フック３００の両端には軸方向に延びるスリット３０４が合計で８カ所に形成されている。このようなスリット３０４の存在により、コイルスプリング１３２を支持部材２０８に対して下側から押し込んで装着する際に、フック３００の部分が内側に屈曲して、コイルスプリング１３２の上端部が側面３００ｂを乗り越えて、支持面３００ａに到達しやすくなる。更に、支持面３００ａより上に位置するコイルスプリング１３２の上端部の曲率径を小さくすることで、支持部材２０８の胴体部３００ｃに密着させることが可能となる。その結果、コイルスプリング１３２が比較的タイトに支持部材２０８（３００ｃ）に接触し、確実に保持されることになる。

コイルスプリング１３２は、支持部材２０８のフック３００の側面３００ｂに干渉しないように構成されている。以下、この点について詳細に説明する。
図１０は、コイルスプリング１３２とフック３００との位置関係を模式的に示すものであり、コイルスプリング１３２の上端方向から見た様子を示す。なお、実際にはフランジ３０１があるが、便宜上図示を省略する。

コイルスプリング１３２は、上側の先端から１８０度の範囲内では、フック３００の最外縁を結んだ円の半径ｒ０よりも小さな一定の曲率半径ｒ１に成形される。そして、少なくとも当該範囲（１８０度）内においてフック３００の支持面３００ａで支持されるようになっている。本実施例の場合には、フック３００が４カ所に形成されているため、実際には、コイルスプリング１３２は３つのフック３００で支持されることになる。

コイルスプリング１３２は、１８０度以降は徐々に曲率半径が大きくなり、３６０度に達した時点ではフック３００の最外縁を結んだ円の半径ｒ０よりも大きな曲率半径ｒ２を有するように成形される。ここで、曲率半径ｒ１，ｒ２は、一定の太さを有するコイルスプリング１３２の太さ中心までの半径ではなく、屈曲したコイルスプリング１３２の内側（ピン１２６側）の半径を意味する。

コイルスプリング１３２は、上端から２巻き目以降は、一定の曲率半径ｒ２となるように円筒状に成形することができる。あるいは、上端から２巻き目以降は、徐々に曲率半径が大きくなることで円錐形の外形とすることもできる。

図１１Ａ〜１１Ｄは、本発明の特徴的構造（コイルスプリング１３２と支持フック３００との位置関係）を示す断面図及び斜視図であり、図１１Ａの位置を基準としてＢ〜Ｄにわたり、９０度ずつ回転させた状態を示す。図１２、図１１ＢのＸ９０で囲まれた部分を拡大した断面図である。

コイルスプリング１３２の形状、支持部材２０８の構造、フック３００の形状を工夫することにより、コイルスプリング１３２が２巻目以降においてフック３００と干渉しないことがわかる。その結果、コイルスプリング１３２が軸方向から傾いて支持部材２０８に装着されるという事態を回避可能となる。
本発明のような斬新な技術的工夫を採用しない場合には、図１３に示すように、コイルスプリング１３２が傾いて装着される恐れがある。

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 (4)

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、連結ピンを介して前記芯金部材に連結されるエアバッグモジュールとを備え、前記連結ピンが前記エアバッグモジュール側から前記芯金部材側へと延びる構造を採用したステアリングホイールにおいて、
   前記連結ピンの外側に配置されたコイルスプリングと；前記連結ピンの周辺部において前記コイルスプリングの上端を支持する支持部材とを備え、
   前記支持部材は、前記コイルスプリングの上端部分を支持すべく前記連結ピンの軸に垂直な方向に突出した支持面と；当該支持面から前記連結ピンの下側に向かって延びる側面とを有するフックを備え、
   前記コイルスプリングは前記フックの側面に干渉しないように構成されており、
   前記フックは、前記連結ピンの軸方向と垂直な面内において、等間隔に少なくとも４カ所設けられ、
   前記コイルスプリングは、上側の先端から所定の範囲内では、前記フックの最外縁を結んだ円の半径ｒ０よりも小さな一定の曲率半径ｒ１に成形されて、少なくとも当該範囲内において前記フックの支持面で支持され、
   前記所定の範囲は、１８０度であり、前記所定の範囲を超えた部分では徐々に曲率半径が大きくなり、３６０度に達した時点では前記フックの最外縁を結んだ円の半径ｒ０よりも大きな曲率半径ｒ２を有し、上端から２巻き目以降は、一定の曲率半径ｒ２となるように成形されており、
   前記フックの側面は、前記連結ピンの下側にいくにつれて、前記支持部材の中心側に向かって傾斜していることを特徴とするステアリングホイール。
2. 前記支持部材において、前記フックの近傍には軸方向に延びるスリットが形成されてい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. 前記スリットは、前記支持部材の円周方向において前記フックの両端に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のステアリングホイール。
4. 請求項１乃至３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。

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