KR102654832B1 - 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치 - Google Patents

차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치 Download PDF

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Abstract

스티어링 휠에 발생하는 흔들거리게 하는 양태의 진동을 효과적으로 제진하는 것이 가능하고, 저주파수 영역 및 고주파수 영역 쌍방의 진동 저감에 기여하는 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치를 제공한다.
댐퍼 매스가 되는 에어백 모듈(2)을 스티어링 휠의 조타 중심(S)을 둘러싸서 배열된 진동 감쇠 파츠(19P, 19Q)를 개재하여 스티어링 휠에 설치하고, 상기 스티어링 휠의 진동을 댐핑하도록 한 차량의 스티어링 휠 구조로서, 진동 감쇠 파츠는 스티어링 휠의 중립 위치를 기준으로 하여, 조타 중심으로부터 상방측에 위치하는 제1 진동 감쇠 파츠(19P) 및 조타 중심으로부터 하방측에 위치하는 제2 진동 감쇠 파츠(19Q)를 적어도 포함하고, 제1 진동 감쇠 파츠의 스프링 상수 또는 탄성률이 제2 진동 감쇠 파츠의 스프링 상수 또는 탄성률보다도 작게 설정된다.

Description

차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치
본 발명은 스티어링 휠에 생기는 흔들거리게 하는 양태의 진동을 효과적으로 제진(制振)하는 것이 가능하고, 저주파수 영역 및 고주파수 영역 쌍방의 진동 저감에 기여하는 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치에 관한 것이다.
차량의 스티어링 휠의 제진 기술로서는 예를 들어, 특허문헌 1이 알려져 있다. 특허문헌 1의 '스티어링 휠의 진동 저감 구조'는 경적 스위치의 조작성에 영향을 주지 않고 다이나믹 댐퍼（Dynamic Damper）로 스티어링 휠의 진동을 효과적으로 저감하는 것을 과제로 하고, 스티어링 휠의 홀더에 코일 스프링을 개재하여 슬라이더를 축 방향으로 이동 가능하게 지지함과 함께 슬라이더에 댐퍼 스프링을 개재하여 에어백 모듈을 대략 직각 방향으로 이동 가능하게 지지한다. 코일 스프링은 에어백 모듈의 대략 직각 방향의 진동에 영향을 끼치지 않기 때문에 코일 스프링의 스프링 상수(Spring constant)를 경적 스위치 작동에 적합한 값으로 설정하고, 또한 댐퍼 스프링의 스프링 상수를 다이나믹 댐퍼의 작동에 적합한 값으로 설정하는 것이 가능해지고, 경적 스위치의 조작성에 영향을 주지 않고 다이나믹 댐퍼로 스티어링 휠의 대략 직각 방향의 진동을 효과적으로 저감하는 것이 가능해지도록 하고 있다.
특허문헌1 : 일본특허공개 2009-202859호 공보
스티어링 휠에 발생하는 진동 양태로서는 (1) 30 ~ 50 Hz의 저주파수 영역에 있어서의 엔진 기인에 의한 상하 진동과, (2) 70 ~ 90 Hz의 고주파수 영역에 있어서의 스티어링의 변형 공진이 있다.
저주파수 영역의 진동 모드에서는 도 8에 나타낸 바와 같이 스티어링 휠(a)의 진동 변위(Js)와 에어백 모듈(b)의 진동 변위(Jm)가 상하 방향으로 서로 역방향이 된다. 이와 같은 진동은 배경 기술에서 나타내고 있는 스티어링 휠(a)과 에어백 모듈(b) 사이에 배치되는 다이나믹 댐퍼에 의해 상당히 감소하는 것이 가능하다.
이에 반해, 고주파수 영역의 진동 모드에서는 도 9에 나타낸 바와 같이 스티어링 휠(a)에는 조타 중심을 지나는 축선에 위치하는 스티어링 샤프트(c)보다도 상방 및 하방에서 차량 전후 방향으로 반대 쪽으로 진동 변위(Ks)가 발생하고, 스티어링 휠(a)을 흔들거리게 하는 진동을 발생한다. 이것에 동반하여 에어백 모듈(b)은 스티어링 샤프트(c)의 상방 및 하방에서, 스티어링 휠의 진동 변위(Ks)와는 반대 쪽으로 진동 변위(Km)한다. 이와 같은 진동에 대해서는 배경기술과 같이 조타 중심을 지나는 축선에 위치하는 스티어링 샤프트(c) 주위에 동일 성능 댐퍼를 배열하는 것만으로는 스티어링 휠(a)의 진동을 효과적으로 제진할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 종래의 과제를 감안하여 창안된 것으로서, 스티어링 휠에 발생하는 흔들거리게 하는 양태의 진동을 효과적으로 제진하는 것이 가능하고, 저주파수 영역 및 고주파수 영역 쌍방의 진동 저감에 기여하는 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조는 댐퍼 매스(mass)가 되는 에어백 모듈을 스티어링 휠의 조타 중심을 둘러싸서 배열된 진동 감쇠 파츠를 개재하여, 상기 스티어링 휠에 설치하고, 상기 스티어링 휠의 진동을 댐핑하도록 한 차량의 스티어링 휠 구조로서, 상기 진동 감쇠 파츠는 상기 스티어링 휠의 중립 위치를 기준으로 하여, 상기 조타 중심으로부터 상방측에 위치하는 제1 진동 감쇠 파츠 및 상기 조타 중심으로부터 하방측에 위치하는 제2 진동 감쇠 파츠를 적어도 포함하고, 상기 제1 진동 감쇠 파츠의 스프링 상수 또는 탄성률이 상기 제2 진동 감쇠 파츠의 스프링 상수 또는 탄성률보다도 작게 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 진동 감쇠 파츠는 조타 중심의 좌우 양측에 대칭으로 배치된 댐핑 고무를 포함하고, 상기 제2 진동 감쇠 파츠는 댐핑 고무를 포함하며, 상기 제1 진동 감쇠 파츠의 댐핑 고무의 경도가 상기 제2 진동 감쇠 파츠의 댐핑 고무의 경도보다도 작은 것이 바람직하다.
상기 스티어링 휠에 설치되고, 상기 진동 감쇠 파츠를 각각 개별로 탄성 지지하는 스프링을 포함하고, 상기 제1 진동 감쇠 파츠를 탄성 지지하는 제1 스프링의 스프링 상수가 상기 제2 진동 감쇠 파츠를 탄성 지지하는 제2 스프링의 스프링 상수보다도 작게 설정되는 것이 바람직하다.
상기 에어백 모듈 측에는 상기 제2 진동 감쇠 파츠의 설정 높이 위치 또는 상기 설정 높이 위치 근방에 중추(重錘)가 설치되는 것이 바람직하다. 상기 중추는 상기 제2 진동 감쇠 파츠의 설치 높이 위치 대신에 상기 제2 진동 감쇠 파츠의 설정 높이 위치보다도 하방에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 에어백 모듈은 상기 진동 감쇠 파츠가 설치되는 모듈 베이스를 가지고, 상기 모듈 베이스는 상기 스티어링 휠의 상기 중립 위치를 기준으로 하여 상기 조타 중심보다도 상방 영역이 하방 영역보다도 경량으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 모듈 베이스의 상방 영역은 합성 수지제이고, 상기 하방 영역은 금속제인 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 차량용 스티어링 휠 장치는 상기 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치에 있어서는 스티어링 휠에 발생하는 흔들거리게 하는 양태의 진동을 효과적으로 제진할 수 있고, 저주파수 영역 및 고주파수 영역 쌍방의 진동 저감에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조가 적용되는 스티어링 휠의 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명에 관한 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치의 알맞은 일실시형태를 나타내는 측면 단면도이다.
도 3은 도 2 중, A-A선 단면 개략 단면도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 차량용 스티어링 휠의 부품 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치의 변형예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 6은 도 2에 나타낸 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치의 다른 변형예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 7은 도 2에 나타낸 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치의 또 다른 변형예를 나타내는 어태치먼트 플레이트의 정면도이다.
도 8은 차량용 스티어링 휠의 저주파수 영역에 있어서의 진동 양태를 설명하는 설명도이다.
도 9는 차량용 스티어링 휠의 고주파수 영역에 있어서의 진동 양태를 설명하는 설명도이다.
이하에 본 발명에 관한 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치의 알맞은 실시형태를, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조가 적용되는 스티어링 휠(1)의 개요를 예시한 도이다.
도 1에는 스티어링 휠(1)의 전체 사시도를 나타내고 있다. 또한 도 1을 포함하는 이하의 도면에서는 차량의 스티어링 샤프트(도시 없음)에 설치된 스티어링 휠(1)의 조타 위치가 중립 위치로 되어 있는 경우를 상정하고, 각 방향을 예시하고 있다.
조타 위치에 관하여 '스티어링 휠(1)의 중립 위치'란, 차량이 전방으로 직진하고 있는 상태에서 스티어링 휠(1)에 힘을 가하지 않고 자연 상태에서 위치할 때의 스티어링 휠(1)의 위치를 말한다.
도 1에 나타낸 좌표계에 대해서는 Z축은 대략 스티어링 샤프트가 차량의 앞바퀴를 향하는 방향을 하, 스티어링 휠(1)을 향하는 방향을 상으로 하고 있다. 또한 Z축과 직교하는 평면에 있어서 아날로그 12 시간 시계의 12시 방향(상측 방향)으로부터 6시 방향(하측 방향)을 Y축으로 하고, 9시 방향(좌측 방향)으로부터 3시 방향(우측 방향)을 X축으로 하고 있다. 그 외 운전자측에서 본 측을 앞측으로 하고 그 반대측을 뒤측으로 기술한다.
스티어링 휠(1)은 차량의 운전석에 설치되어 있고, 스티어링 샤프트와 연결되고, 운전자의 조타 조작을 스티어링 기어 등으로 전달한다. 스티어링 휠(1)은 스티어링 샤프트를 조타 중심(S)으로 하여 조타각이 조작된다.
후술하는 설명 중, '스티어링 휠(1)의 조타 중심(S)'이란 스티어링 샤프트가 회전하는 중심축(이하, 스티어링 샤프트 회전 중심축이라고 함; Z축 방향)과, 에어백 모듈(2)의 모듈 베이스(7)를 구성하는 어태치먼트 플레이트(13), 리테이닝 링(14), 하우징(4) 등이 형성하는 평면이 교차하는(바람직하게는 직교하는) 교차점 및 그 근방을 말한다.
'조타 중심(S)'에 대하여 '상', '하'란 축선으로 하여 무한하게 연장하는 상기 스티어링 샤프트 회전 중심축 상의 조타 중심(S)의 위치에 있어서, 상기 회전 중심축에 대하여 수평 방향으로 직교하는 직선을 포함하여 상기 회전 중심축 방향으로 펼쳐지는 평면(예를 들어, 도 1 중, ZX 평면)을 상정했을 때, 그 평면에 관하여 차량의 천장 방향을 '상'방향으로 하고, 바닥 방향을 '하'방향으로 한다.
'조타 중심(S)'에 대하여 '좌', '우'란 상기 스티어링 샤프트 회전 중심축 상의 조타 중심(S) 위치에 있어서, 상기 회전 중심축에 대하여 연직 방향으로 직교하는 직선을 포함하여 상기 회전 중심축 방향으로 펼쳐지는 평면(예를 들어, 도 1 중 ZY 평면)을 상정했을 때, 그 평면에 관하여 차량의 통상 전진 방향을 향하여 좌측 방향을 '좌'방향으로 하고, 차량의 통상 전진 방향을 향하여 우측 방향을 '우'방향으로 한다.
후술하는 진동 감쇠 파츠(19P, 19Q)나 중추(20)에 관하여 '높이 위치'란 스티어링 샤프트 회전 중심축으로부터의 상하 방향 거리를 말한다. 스티어링 샤프트 회전 중심축의 상하 위치는 축방향을 따라서 예를 들어 조타각 중심(S) 위치와 조타각 중심(S)으로부터 떨어진 위치로 변화한다. 즉, 상하 방향 거리에서 '높이 위치'를 규정하는 회전 중심축의 상하 위치는 축 방향으로 변화한다. 따라서 상기 '높이 위치'는 스티어링 샤프트 회전 중심축의 어느 위치에 있는가에 따라서 변화한다.
'탄성률'은 영률(Young's modulus) 등 재료의 특성을 나타낸다. '스프링 상수'는 스프링의 경도를 나타낸다. 어느 쪽도 수치가 높은 쪽이 '딱딱한' 성질이 되고, 낮을수록 '부드러운' 성질을 나타낸다. 따라서 (제1 진동 감쇠 파츠(19P)) < (제2 진동 감쇠 파츠(19Q))는 제1 진동 감쇠 파츠(19P) 쪽이 제2 진동 감쇠 파츠(19Q))보다도 부드러운 것을 의미한다.
스티어링 휠(1)의 중앙에는 도 1 ~ 도 3에 나타낸 바와 같이 긴급 시에 드라이버 에어백으로서 기능하는 에어백 모듈(2)이 설치되어 있다. 이 에어백 모듈(2)은 추후에 설명하는데, 통상 시에 있어서는 경적을 울릴 때에 운전자가 압압 조작하는 경적 스위치로서 기능한다.
에어백 모듈(2)의 운전자측은 의장면(意匠面)으로서 기능하는 수지제 경적 커버(3)로 덮여 있다. 도 1 ~ 도 4에 나타낸 바와 같이 경적 커버(3)의 안쪽에는 에어백 모듈의 기부를 구성하는 모듈 베이스(7)가 구비되어 있다.
경적 커버(3) 내부에는 모듈 베이스(7)에 설치되고, 긴급 시에 전개 팽창하는 에어백 쿠션(5)이 접혀서 수용된다. 모듈 베이스(7)에는 에어백 쿠션(5)에 수용하여 설치된 인플레이터(6)가 설치되어 있다.
긴급 시에 차량의 센서로부터 신호가 보내지면 인플레이터(6)로부터 에어백 쿠션(5)에 인플레이터 가스가 공급되고, 에어백 쿠션(5)은 경적 커버(3)를 개열(開裂)하여 차실 공간으로 전개 팽창하고, 운전자를 구속한다.
스티어링 휠(1)의 기초 부분은 금속제 심금 부재로 구성되어 있다. 심금 부재는 대략 중앙의 보스(Boss) 영역(8)(도 3 참조), 운전자가 파지하는 원형 림(Rim)(9), 그리고 보스 영역(8)과 림(9)을 연결하는 스포크(Spoke)(10)를 포함하여 구성되어 있다. 보스 영역(8)에는 스티어링 샤프트가 연결된다.
에어백 모듈(2)에는 드라이버즈(Dribers) 에어백으로서의 기능 외에 상술한 바와 같이 경적 스위치로서의 기능, 나아가 스티어링 휠(1)의 진동을 저감하는 기능이 구비되어 있다. 이들 기능을 실현하는 구성에 대하여 아래에 설명한다.
에어백 모듈(2)은 도 2 ~ 도 4에 나타낸 바와 같이 에어백 쿠션(5)이나 인플레이터(6)가 설치되는 모듈 베이스(7)를 가진다.
모듈 베이스(7)는 에어백 쿠션(5)을 설치하는 금속제 리테이닝 링(14)과, 리테이닝 링(14)의 뒤측에 합치는 금속제 어태치먼트 플레이트(13)와 어태치먼트 플레이트(13)의 뒤측에 또 합치는 금속제 하우징(4)으로 구성된다.
하우징(4)에는 인플레이터 삽입용 구멍부(4a)가 중앙 위치에, 이 인플레이터 삽입용 구멍부(4a) 주변에, 스티어링 휠(1)의 조타 중심(S)(스티어링 샤프트의 회전 중심축)을 둘러싸는 배열로 세 개의 관통 구멍(4b)이 형성된다.
어태치먼트 플레이트(13) 및 리테이닝 링(14)에는 인플레이터 삽입용 구멍부(4a)와 연통되고, 인플레이터(6)를 에어백 쿠션(5) 내에 위치시키는 구멍부(13a, 14b)가 형성된다.
인플레이터(6)는 하우징(4)의 뒤측(보스 영역(8)측)으로부터 인플레이터 삽입용 구멍부(4a)에 삽입되고, 외주 플랜지(6s)가 하우징(4)에 맞닿인다.
리테이닝 링(14)에 설치된 볼트(14a)는 어태치먼트 플레이트(13), 하우징(4) 및 인플레이터(6)의 외주 플랜지(6a)에 관통되고, 너트(15)가 하우징(4)의 뒤측으로부터 체결되고, 이에 의해 인플레이터(6) 및 에어백 쿠션(5)이 모듈 베이스(7)에 설치된다.
모듈 베이스(7)에는 또 경적 커버(3)가 설치된다. 경적 커버(3)는 에어백 쿠션(5)을 수용하는 중공 볼 형상으로 형성되고, 외주 가장자리부(3a)보다도 내방 위치로부터 돌출 형성된 통 형상부(3b)가 하우징(4)에 대하여 걸림 고정 구조(18)로 걸림 고정되어 설치되어 있다.
모듈 베이스(7)에 에어백 쿠션(5), 인플레이터(6) 및 경적 커버(3)를 설치하여 구성된 에어백 모듈(2)은 진동 감쇠를 위한 댐퍼 매스로서 기능한다.
어태치먼트 플레이트(13)는 하우징(4)의 세 개의 관통 구멍(4b)을 봉쇄하도록 형성되고, 진동 감쇠 파츠(19)의 설치 부분을 구성한다.
진동 감쇠 파츠(19)는 링 형상의 댐핑 고무(11)와, 축 형상의 핀체(12)로 구성된다. 댐핑 고무(11)는 하우징(4)의 각 관통 구멍(4b)에 보유 지지되어 설치되고, 조타 중심(S)을 둘러싸서 배열된다.
핀체(12)는 댐핑 고무(11)에 슬라이드 자재로 관통되고, 디스크 형상 기단부(12a)가 앞측으로부터 댐핑 고무(11)에 맞닿아 빠짐 방지가 됨과 함께 축 형상 선단(12b)이 스티어링 휠(1)의 보스 영역(8)에 설치 고정된다.
어태치먼트 플레이트(13)에 의해 관통 구멍(4b)이 봉쇄되고, 이 관통 구멍(4b)에 설치된 댐핑 고무(11)에 대하여 보스 영역(8)에 설치된 핀체(12)가 슬라이드 가능하게 설치된다. 이 구성에 의해 에어백 모듈(5)은 스티어링 휠(1) 측의 핀체(12)와 모듈 베이스(7)측의 댐핑 고무(11)로 구성된 진동 감쇠 파츠(19)를 개재하여 스티어링 휠(1)에 설치된다.
그리고 진동 감쇠 파츠(19)는 스티어링 휠(1)의 진동을 핀체(12)가 에어백 모듈(2)측으로 전달하고, 핀체(12)가 삽입된 댐핑 고무(11)가 진동 감쇠 요소가 되고, 또한 상기 에어백 모듈(2)이 댐핑 매스가 되여, 스티어링 휠(1)의 진동을 댐핑하도록 되어 있다.
하우징(4)으로부터 보스 영역(8)으로 돌출하는 각 핀체(12) 각각에는 이것을 포위하여 경적 스프링(코일 스프링)(17)이 설치된다.
경적 스프링(17)은 보스 영역(8)에 일단이 설치되고, 타단이 하우징(4)의 뒤측에 맞닿이고, 이에 의해 스티어링 휠(1)측으로부터 에어백 모듈(2)을 그리고 또한 각 진동 감쇠 파츠(19)를 그 설치 위치에서 개별로 탄성 지지한다.
경적 스프링(17)은 에어백 모듈(2)과 보스 영역(8) 사이에 설치되고, 이들 사이에 틈새를 확보한다. 그리고 경적 조작 시에 운전자가 에어백 모듈(2)(경적 커버(3))을 스티어링 휠(1)을 향하여 압압하면 핀체(12)에 대하여 댐핑 고무(11)(에어백 모듈(2))가 슬라이드 이동하고, 경적 스프링(17)이 압축된다. 이에 의해 에어백 모듈(2)측 및 스티어링 휠(1)측 각각에 설치된 접점이 전기적으로 도통(導通)되어 경적이 울린다.
에어백 모듈(2)의 압압을 해제하면 경적 스프링(17)이 탄성 복원하여 에어백 모듈(2)이 후퇴하고, 이에 의해 접점이 멀어져 경적이 정지되도록 되어 있다.
본 발명에 관한 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치의 알맞은 실시형태에서는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 진동 감쇠 파츠(19)는 스티어링 휠(1)의 중립 위치를 기준으로 하여 조타 중심(S) 위에 세 개 배치되고, 그 중 두 개의 제1 진동 감쇠 파츠(19P)는 조타 중심(S)으로부터 상방측으로서, X축 방향을 따라 우측 방향 및 좌측 방향이 되는 3시 방향측과 9시 방향측 각각에, 조타 중심(S)으로부터 좌우로 가까이에 배치되고, 하나의 제2 진동 감쇠 파츠(19Q)는 조타 중심(S)에서 하방측으로서, Y축 방향을 따라 하측 방향이 되는 6시 방향측에, 조타 중심(S)으로부터 하방으로 가까이에 배치된다. 제1 진동 감쇠 파츠(19P)는 바람직하게는 조타 중심(S)으로부터 좌우 방향으로 등간격으로 배치된다.
또한 각 진동 감쇠 파츠(19)는 상술한 바와 같이 경적 스프링(17)에 의해 개별로 탄성 지지되어 있다. 제1 진동 감쇠 파츠(19P)는 제1 경적 스프링(17P)에 의해 제2 진동 감쇠 파츠(19Q)는 제2 경적 스프링(17Q)에 의해 탄성 지지된다.
제1 및 제2 진동 감쇠 파츠(19P, 19Q)에 관하여 제1 진동 감쇠 파츠(19P)가 구현하는 스프링 상수 또는 탄성률은 제2 진동 감쇠 파츠(19Q)가 구현하는 스프링 상수 또는 탄성률보다도 작게 설정된다.
본 실시형태에 대하여 말하자면 제1 진동 감쇠 파츠(19P)는 두 개로서 조타 중심(S)의 좌우 양측에 대칭으로 배치된 댐핑 고무(11)를 포함하고, 제2 진동 감쇠 파츠(19Q)는 댐핑 고무(11)를 포함하고 있다. 그리고 제1 진동 감쇠 파츠(19P)의 댐핑 고무(11)의 경도가 제2 진동 감쇠 파츠(19Q)의 댐핑 고무(11)의 경도보다도 작게 설정된다.
또한 제1 및 제2 경적 스프링(17P, 17Q)에 관하여 제1 경적 스프링(17P)의 스프링 상수가 제2 경적 스프링(17Q)의 스프링 상수보다도 작게 설정된다.
이에 의해 에어백 모듈(2)은 스티어링 휠(1)에 대하여 중립 위치를 기준으로 하여 조타 중심(S)의 상방보다도 하방의 자유도가 높아지고, 움직이기 쉽게 설정된다.
이와 같은 구성을 채용하여 조타 중심(S)의 상하 방향에서 자유도를 바꾸어 에어백 모듈(2)을 하측 방향에서 상측 방향으로 움직이기 쉽게 함으로써 상측방향 하측 방향으로 반복적으로 흔들거리게 하는 스티어링 휠(1)의 고주파수 영역의 진동 거동에 대하여 댐핑 고무(11) 및 경적 스프링(17)을 적절하게 작용시켜 진동을 감쇠할 수 있다.
상세하게는 고주파수 영역의 진동 모드에 있어서 스티어링 휠(1)이 스티어링 샤프트의 회전 중심축(조타 중심(S))보다도 상방 및 하방에서 차량 전후 방향으로, 반대 방향으로 진동 변위를 발생하고 상기 스티어링 휠을 흔들거리게 하는 진동을 발생하고, 이에 동반하여 에어백 모듈(2)이 스티어링 샤프트의 상방 및 하방에서 스티어링 휠(1)의 진동 변위와는 반대 방향으로 진동 변위하도록 하는 진동 양태를 효과적으로 감쇠할 수 있다.
일례를 나타내면 제1 진동 감쇠 파츠(19P)의 댐핑 고무의 쇼어(Shore)경도(H1)를 18 ~ 35 Hs, 바람직하게는 25 Hs로 하고, 제2 진동 감쇠 파츠(19Q)의 댐핑 고무의 쇼어경도(H2)를 30 ~ 65 Hs, 바람직하게는 50 Hs로 설정(H1 < H2)함과 함께 제1 경적 스프링(17P)의 스프링 상수(L1)를 10 ~ 25 N, 바람직하게는 12 N으로 하고, 제2 경적 스프링(17Q)의 스프링 상수(L2)를 15 ~ 35 N, 바람직하게는 18 N으로 설정하는(L1 < L2) 등이 있다.
경도 및 스프링 상수는 H1 < H2 및 L1 < L2의 관계를 충족하는 한, 어떤 식으로 설정해도 된다. 한편, 상술한 저주파수 영역의 진동은 진동 감쇠 파츠(19)에 의해 진동을 저감할 수 있다.
도 5 ~ 도 7에는 상기 실시형태에 다른 진동 감쇠 구성을 조합한 변형예를 나타내고 있다. 개략적으로는, 에어백 모듈(2)은 스티어링 휠(1)의 중립 위치를 기준으로 하여 스티어링 휠(1)의 조타 중심(S)보다도 상방 영역이 하방 영역보다도 경량으로 형성되는 구성이다.
도 5에 나타낸 변형예에서는, 에어백 모듈(2)에는 진동 감쇠 특성을 조정하기 위하여 중추(20)가 설치된다.
중추(20)는 상술한 스티어링 휠(1)의 상방 및 하방에서 차량 전후 방향으로 반대 방향에, 상기 스티어링 휠(1)을 흔들거리게 하는 고주파수 영역의 진동을 저감하기 위하여 스티어링 휠(1)의 중립 위치를 기준으로 하여, 조타 중심(S)으로부터 하방에 위치하는 진동 감쇠 파츠(19)의 설치 높이 위치 또는 상기 설치 높이 위치 근방에 설치된다.
도시예에서는 진동 감쇠 파츠(19) 중 어느 하나가 조타 중심(S)으로부터 하방측인, Y축 방향을 따라 하측 방향이 되는 6시 방향측에, 조타 중심(S)으로부터 하방에 가깝게 배치되어 있고, 중추(20)는 이 진동 감쇠 파츠(19)의 설치 높이 위치에 대응시켜 설치된다.
도에 있어서는 중추(20)는 경적 커버(3)의 통 형상부(3b) 위에 놓이도록 하고, 어태치먼트 플레이트(13)에 접합하여 설치되어 있음과 함께 경적 커버(3)의 외주 가장자리부(3a)와 통 형상부(3b) 사이의 틈새에 고정하여 설치되어 있다.
중추(20)를 설치하고 있는 위치는 일례로서 스티어링 휠(1)의 중립 위치를 기준으로 하여, 조타 중심(S)으로부터 하방에 위치하는 진동 감쇠 파츠(19)의 설치 높이 위치 또는 상기 설치 높이 위치 근방이라면 어느 위치에 설치해도 된다.
또한 경적 커버(3)나 어태치먼트 플레이트(13)에 한정하지 않고 하우징(4)에 설치하도록 해도 된다.
에어백 모듈(2)을 스티어링 휠(1)의 조타 중심(S)보다도 상방 영역이 하방 영역보다도 가볍게 되도록 설정함으로써, 구체적으로는 조타 중심(S)의 하방에 중추(20)를 설치함으로써 상측 방향 하측 방향으로의 반복으로 흔들거리게 하는 스티어링 휠(1)의 고주파수 영역의 진동 거동을 적절하게 저감할 수 있다.
중추(20)를 진동 감쇠 파츠(19)의 설치 높이 위치에 맞추어 설치함으로써 고주파수 영역에서 진동 감쇠 파츠(19)가 작용하는 것을 억제하여, 양호하게 튜닝(tuning)할 수 있다.
한편 상술한 저주파수 영역의 진동은 진동 감쇠 파츠(19)에 의해 진동 저감할 수 있다.
도 6에 나타낸 변형예에서는, 중추(20)는 진동 감쇠 파츠(19)의 설치 높이 위치 대신에 상기 진동 감쇠 파츠(19)의 설치 높이 위치보다도 하방에 설치되고 있다. 이에 의해 스티어링 휠(1)의 진동 시에 있어서의 중추(20)의 관성 작용을 줄일 수 있고, 중추(20)의 무게를 가볍게 해도 상당한 진동 저감 효과를 얻을 수 있다.
또한 진동 감쇠 파츠(19)와 중추(20)의 설치 높이 위치가 상이하기 때문에 상기 실시형태와는 달리 중추(20)에 의한 진동 저감 작용을 진동 저감 파츠(19)에 의한 저주파수 영역의 진동에 대해서도 효과를 볼 수 있음과 함께, 진동 저감 파츠(19)에 의한 진동 저감 작용을 중추(20)에 의한 고주파수 영역의 진동에 대해서도 효과를 볼 수 있다.
도 7에 나타낸 변형예에서는, 모듈 베이스(7)는 스티어링 휠(1)의 중립 위치를 기준으로 하여 조타 중심(S)보다도 상방 영역이 하방 영역보다도 경량으로 형성된다. 이 변형예에서는 진동 감쇠 파츠(19)의 배열은 불문한다.
모듈 베이스(7)는 상술한 바와 같이 리테이닝 링(14)과 어태치먼트 플레이트(13)와 하우징(4)으로 구성된다.
이들 리테이닝 링(14) 등의 부품 전부 혹은 이들 부품의 적어도 어느 하나는 조타 중심(S)보다도 상방 영역의 중량이 하방 영역의 중량보다도 가볍게 형성된다. 중량의 경중은 재료로 변화시키거나 부재 길이로 변화시키는 등, 종래 주지의 어떠한 수법에 의해서도 가능하다.
예를 들어, 도 7에 나타낸 바와 같이 어태치먼트 플레이트(13)의 상방 영역(상반부)(13b)가 가벼운 합성 수지제가 되고, 하방 영역(하반부)(13c)가 무거운 금속제가 된다. 어태치먼트 플레이트(13) 등의 부품을 합성 수지와 금속으로 조합하여 구성하는 경우에는 인몰드(In mold) 성형 등에 의해 일체 형성할 수 있다.
이와 같은 변형예여도 상기 실시형태나 변형예와 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있는 것은 당연한 일이다.
또한 도 7의 변형예에서 설명한 모듈 베이스(7)에 대한 상방 영역 및 하방 영역의 중량 변경은 상기 실시형태를 기본으로 도 5 및 도 6에 나타낸 중추(20)를 설치하는 변형예를 조합하여 채용할 수 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써 진동 감쇠 대상의 주파수에 대한 튜닝을 용이하면서 자재로 실시할 수 있고, 스티어링 휠의 진동을 적절하게 저감할 수 있다.
이상에서 서술한 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조 및 차량용 스티어링 휠 장치는 본 발명의 바람직한 예로서, 이것 이외의 실시형태 예도 각종 방법으로 실시 또는 수행 가능하다. 특별히 본원 명세서 중에 한정된다는 주지의 기재가 없는 한, 이 발명은 첨부 도면에 나타낸 상세한 부품의 형상, 크기 및 구성 배치 등에 제약받는 것은 아니다. 또한 본원 명세서 중에 사용된 표현 및 용어는 설명을 목적으로 한 것으로서, 특별히 한정된다는 주지의 기재가 없는 한 그것에 한정되는 것은 아니다.
1 스티어링 휠
2 에어백 모듈
7 모듈 베이스
11 댐핑 고무
13 어태치먼트 플레이트
13b 어태치먼트 플레이트의 상방 영역
13c 어태치먼트 플레이트의 하방 영역
17 경적 스프링
17P 제1 경적 스프링
17Q 제2 경적 스프링
19 진동 감쇠 파츠
19P 제1 진동 감쇠 파츠
19Q 제2 진동 감쇠 파츠
20 중추
S 스티어링 휠의 조타 중심

Claims (8)

  1. 댐퍼 매스가 되는 에어백 모듈을, 스티어링 휠의 조타 중심을 둘러싸서 배열된 진동 감쇠 파츠를 개재하여 상기 스티어링 휠에 설치하고, 상기 스티어링 휠의 진동을 댐핑하도록 한 차량의 스티어링 휠 구조로서,
    상기 진동 감쇠 파츠는 상기 스티어링 휠의 중립 위치를 기준으로 하여, 상기 조타 중심보다 상방측에 위치하는 제1 진동 감쇠 파츠 및 상기 조타 중심보다 하방측에 위치하는 제2 진동 감쇠 파츠를 적어도 포함하고,
    상기 제1 진동 감쇠 파츠의 스프링 상수 또는 탄성률은 상기 제2 진동 감쇠 파츠의 스프링 상수 또는 탄성률보다도 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 진동 감쇠 파츠는 조타 중심의 좌우 양측에 대칭으로 배치된 댐핑 고무를 포함하고,
    상기 제2 진동 감쇠 파츠는 댐핑 고무를 포함하고,
    상기 제1 진동 감쇠 파츠의 댐핑 고무의 경도가 상기 제2 진동 감쇠 파츠의 댐핑 고무의 경도보다도 작은 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스티어링 휠에 설치되고, 상기 진동 감쇠 파츠를 각각 개별로 탄성 지지하는 스프링을 포함하고,
    상기 제1 진동 감쇠 파츠를 탄성 지지하는 제1 스프링의 스프링 상수가 상기 제2 진동 감쇠 파츠를 탄성 지지하는 제2 스프링의 스프링 상수보다도 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에어백 모듈측에는 상기 제2 진동 감쇠 파츠의 설치 높이 위치 또는 상기 설치 높이 위치 근방에 중추가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중추는 상기 제2 진동 감쇠 파츠의 설치 높이 위치 대신에 상기 제2 진동 감쇠 파츠의 설치 높이 위치보다도 하방에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에어백 모듈은 상기 진동 감쇠 파츠가 설치되는 모듈 베이스를 가지고, 상기 모듈 베이스는 상기 스티어링 휠의 상기 중립 위치를 기준으로 하여, 상기 조타 중심보다도 상방 영역이 하방 영역보다도 경량으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모듈 베이스의 상방 영역은 합성 수지제이고, 상기 하방 영역은 금속제인 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 차량용 스티어링 휠의 진동 감쇠 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 휠 장치.
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