JP2009196607A - ステアリング部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】主に、ダンパーマスの共振エネルギーを有効利用し得るようにする。
【解決手段】ステアリング部１に、振動を低減可能なダイナミックダンパー６が設けられ、ダイナミックダンパー６が、ダンパーマス７と、ダンパーマス７をステアリング部１に、振動に対して共振可能に支持する脚部９とを備えたステアリング部構造であって、ダイナミックダンパー６に、発電装置１１を設けて、発電型ダイナミックダンパー１２を構成するようにしている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ステアリング部構造に関するものである。

自動車などの車両には、車室内の前部にインストルメントパネルが設けられている。このインストルメントパネルの運転席側の部分には、操舵装置としてのステアリング部が設けられている。このステアリング部は、ステアリングシャフトを中心として回動可能なステアリングホイールを備えている。

そして、このステアリング部に、振動を低減可能なダイナミックダンパーを設けることなどが行われている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、図２３、図２４の場合、ステアリング部１は、ステアリングシャフト２の先端部に対して、ステアリングホイールの中央部分に位置するステアリングホイール台座４が、ナット５などを用いて締結固定されている。

そして、ダイナミックダンパー６は、ダンパーマス７（重錘）と、ダンパーマス７をステアリングホイール台座４に、振動に対して共振可能に支持する脚部９とを備えて、固有の共振周波数を有するものとして構成されている。この場合、ダイナミックダンパー６は、ステアリング部１に対し、乗員からは見えないように設置（内蔵）されている。

そして、ダンパーマス７は通常、ゴム塊などで構成されており、脚部９はバネ性を有するものなどで構成されている。

このような構成によれば、ステアリングシャフトを中心としてステアリングホイールを回動することにより、操舵が行われる。

そして、走行中などに、ステアリングホイールに外部からの振動が作用した場合には、ダイナミックダンパー６は、脚部９を介してダンパーマス７が共振することによって上記振動を吸収、低減するように機能する。
特開２００２−２９３２４７

しかしながら、上記ステアリング部構造では、ダンパーマス７の共振エネルギーが有効利用されないまま、無駄に捨てられてしまっているという問題があった。

なお、上記した以外にも、本発明に至る過程で新たな問題やその他の問題などが生じることが考えられるが、そのようなものについては、本発明の中で説明することによって、この欄での記載に代えることができるものとする。但し、必要な場合には、この欄に流用することができる。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、ステアリング部に、振動を低減可能なダイナミックダンパーが設けられ、該ダイナミックダンパーが、ダンパーマスと、該ダンパーマスをステアリング部に、振動に対して共振可能に支持する脚部とを備えたステアリング部構造において、前記ダイナミックダンパーに、ダンパーマスの共振エネルギーを利用して発電可能な発電装置を設けて、発電型ダイナミックダンパーを構成したことを特徴としている。

請求項２に記載された発明は、上記において、前記発電型ダイナミックダンパーが、前記発電装置として、振動を電力に変換可能な発電素子を備えると共に、該発電素子によって発生された電力を蓄電可能な蓄電装置を備えたことを特徴としている。

請求項３に記載された発明は、上記において、前記発電素子が、前記脚部に設けられると共に、前記蓄電装置が、前記ダンパーマスに設けられたことを特徴としている。

請求項４に記載された発明は、上記において、前記発電素子および前記蓄電装置が、前記ダンパーマスに設けられたことを特徴としている。

請求項５に記載された発明は、上記において、前記発電型ダイナミックダンパーによって得られた電力を利用可能な電力利用設備を、前記ステアリング部の周辺に設けたことを特徴としている。

なお、上記は、それぞれ、所要の作用効果を発揮するための必要最小限の構成であり、上記構成の詳細や、上記されていない構成については、それぞれ自由度を有しているのは勿論である。そして、上記構成の記載から読取ることが可能な事項については、特に具体的に記載されていない場合であっても、その範囲内に含まれるのは勿論である。また、上記以外の構成を追加した場合には、追加した構成による作用効果が加わることになるのは勿論である。

請求項１の発明によれば、上記構成により、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、ダイナミックダンパーに発電装置を設けて発電型ダイナミックダンパーとすることで、発電型ダイナミックダンパーによって、振動を低減しつつ発電装置にて発電を行うことができるようになる。これにより、ダンパーマスの共振エネルギーの有効利用を図ることが可能となる。

請求項２の発明によれば、上記構成により、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、発電素子が、ステアリング部の振動を電力に変換することによって、発電を行うことができる。また、発電素子によって発生された電力を、蓄電装置が蓄電することができる。これにより、簡単な構成で有効に発電を行うことのできる発電装置を得ると共に、この発電装置をステアリング部の内部に設置することができる。また、発電素子によって発生された電力を、蓄電装置に蓄電することにより、安定した電力を随時供給し得るようにすることが可能となる。

請求項３の発明によれば、上記構成により、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、発電素子を脚部に設けると共に、蓄電装置をダンパーマスに設けることにより、部品点数の増加による重量増加を最小限に抑えると共に、これらをスペース効率良く配置することができるようになる。特に、発電素子を脚部に設けることにより、脚部の振動を利用して高い発電効率を確保することができる。即ち、脚部は、最も良く振動するため、高い発電効率が期待できる。また、蓄電装置をダンパーマスに設けることにより、蓄電装置をダンパーマスの全部または一部として利用することが可能となる。

請求項４の発明によれば、上記構成により、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、発電素子および蓄電装置をダンパーマスに設けることにより、部品点数の増加による重量増加を最小限に抑えると共に、これらをスペース効率を余り低下させずに配置することができるようになる。特に、発電素子をダンパーマスに設けることにより、ダンパーマスの振動を利用して高い発電効率を確保することができる。即ち、ダンパーマスは、最も振幅が大きくなるため、高い発電効率が期待できる。また、蓄電装置をダンパーマスに設けることにより、蓄電装置をダンパーマスの一部として利用することが可能となる。

請求項５の発明によれば、上記構成により、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、ステアリング部の周辺に電力利用設備を設けることにより、発電型ダイナミックダンパーによって得られた電力を、ステアリング部の周辺で有効に活用することが可能となる。

本発明は、主に、ダンパーマスの共振エネルギーを有効利用し得るようにすることを目的としている。

以下、本発明を具体化した実施例について、図示例と共に説明する。

なお、以下の実施例は、上記した背景技術や発明が解決しようとする課題などと密接な関係があるので、必要が生じた場合には、互いに、記載を流用したり、必要な修正を伴って流用したりすることができるものとする。

図１〜図２２は、この発明の実施例およびその変形例を示すものである。

「構成」 まず、構成について説明する。

自動車などの車両には、車室内の前部にインストルメントパネルが設けられている。このインストルメントパネルの運転席側の部分には、操舵装置としてのステアリング部が設けられている。そして、このステアリングホイールに、振動を低減可能なダイナミックダンパーを設けることなどが行われている。

まず、主に、図１などに示すように、ステアリング部１は、ステアリングシャフト２の先端部に対して、ステアリングホイールの中央部分に位置するステアリングホイール台座４が、ナット５などを用いて締結固定されている。

そして、振動を低減可能なダイナミックダンパー６は、ダンパーマス７（重錘）と、ダンパーマス７を、ステアリング部１のステアリングホイール台座４などの取付台座に、振動に対して共振可能に支持する脚部９とを備えて、固有の共振周波数を有するものとして構成されている。この場合、ダイナミックダンパー６は、ステアリング部１に対し、乗員からは見えないように設置（内蔵）されている。脚部９はバネ性を有するものなどで構成されている。例えば、脚部９には、スプリングや、バネ鋼などが用いられる。

なお、以上の構成は、上記した従来例のものとほぼ同様である。

そして、以上のような基本構成に対し、この実施例のものでは、以下のような構成を備えるようにする。

（１）ダイナミックダンパー６に、ダンパーマス７の共振エネルギーを利用して発電可能な発電装置１１を設けて、発電型ダイナミックダンパー１２を構成する。

（２）発電型ダイナミックダンパー１２が、発電装置１１として、振動を電力に変換可能な発電素子１３を主に備えると共に、発電素子１３によって発生された電力を蓄電可能な蓄電装置１４を（補助的に）備えるようにする。

この場合、発電素子１３には、例えば、圧電素子などを用いるようにする。また、蓄電装置１４には、充電式電池などのバッテリーを用いるようにする。発電素子１３（圧電素子）と、蓄電装置１４（バッテリー）との間は、導線などの結線手段１５を用いて結線させるようにする。

ここで、圧電素子とは、圧電体に加えられた力を正電圧効果を利用して電圧に変換し得るようにした素子のことである。正電圧効果とは、物質の結晶に力や歪を加えることで電荷を発生する特性をいう。圧電素子には、フィルム状に形成されたものなどが存在しており、この実施例では、発電素子１３として、取扱いや加工の容易な、フィルム状の圧電素子を主に用いるようにしている。

以上が、以下の各実施例においても共通な構成である。

（３）発電素子１３が、脚部９に設けられると共に、蓄電装置１４が、ダンパーマス７に設けられるようにする（「実施例１」「実施例２」）。

この場合、図１〜図１４に示すように、ダンパーマス７は、ほぼ直方体状のものとされている。また、ダンパーマス７は、ステアリングホイール台座４に対し、隙間を有して非接触状態で配設されている。そして、ダンパーマス７は、ステアリングホイール台座４に対し、対向面を平行にした状態で配置されている。脚部９は、ダンパーマス７とステアリングホイール台座４との間の平行な隙間部分に設置されている。脚部９は、長さ、太さ、特性などを同じに揃えたものが同じ状態で複数本設けられている。例えは、ダンパーマス７の各コーナー部の近傍に、１本ずつ、合計４本設けられて、片寄りが生じない状態とされている。また、脚部９は、角柱状とされて、ダンパーマス７に対し各面の向きを揃えて設置されている。

そして、図１〜図７の「実施例１」、および、図８〜図１４の「実施例２」のものでは、発電素子１３は、脚部９の表面に対して貼付けられている。この場合の発電素子１３は、上記したフィルム状の圧電素子を使用している。

特に、「実施例１」の図１（〜図５）、および、「実施例２」の図８（〜図１２）のものでは、発電素子１３は、各脚部９のそれぞれに対して、表面の全面、または、少なくとも一面に対して貼付けられている。

また、「実施例１」の変形例である図６、図７のもの、および、「実施例２」の変形例である図１３、図１４のものでは、発電素子１３は、隣接する脚部９，９間に跨がるようにして、全面、または、少なくとも一面に貼付けられている。特に、上記した図６、図１３の変形例では、図中左右方向（車幅方向２１）の振動が、図中前後方向（車両前後方向２２または上下方向）の振動よりも大きくなるような場合などに対応させて発電効率を上げられるようにするために、発電素子１３は、図中左右方向に隣接する脚部９，９間に跨がるように貼付けられている。また、図７、図１４の変形例では、図中前後方向（車両前後方向２２または上下方向）の振動が、図中左右方向（車幅方向２１）の振動よりも大きくなるような場合などに対応させて発電効率を上げられるようにするために、発電素子１３は、図中前後方向に隣接する脚部９，９間に跨がるように貼付けられている。 なお、特に図示しないが、別の変形例として、全ての脚部９（この場合には４本の脚部９）間の外側を取囲むように、発電素子１３を貼付（取付）けるようにすることも可能である。

そして、図１〜図７の「実施例１」のものでは、蓄電装置１４が、ダンパーマス７そのものとなるように構成されている。また、図８〜図１４の「実施例２」のものでは、蓄電装置１４は、ダンパーマス７の内部に収蔵（内蔵）されたものとして構成されている。この場合、ダンパーマス７をゴム塊で構成して、その内部に蓄電装置１４を埋設するようにしても良いし、ダンパーマス７を（開閉可能な）ケースのようなもので構成して、その内部に蓄電装置１４を収容するようにしても良い。

（４）発電素子１３および蓄電装置１４が、ダンパーマス７に設けられるようにする（「実施例３」）。

この場合、図１５〜図２０に示すように、上記と同様、ダンパーマス７は、ほぼ直方体状のものとされている。また、ダンパーマス７は、ステアリングホイール台座４に対し、隙間を有して非接触状態で配設されている。そして、ダンパーマス７は、ステアリングホイール台座４に対し、対向面を平行にした状態で配置されている。脚部９は、ダンパーマス７とステアリングホイール台座４との間の平行な隙間部分に設置されている。脚部９は、長さ、太さ、特性などを同じに揃えたものが同じ状態で複数本設けられている。例えは、ダンパーマス７の各コーナー部の近傍に、１本ずつ、合計４本設けられて、片寄りが生じない状態とされている。また、脚部９は、角柱状とされて、ダンパーマス７に対し各面の向きを揃えて設置されている。

そして、図１５〜図２０の「実施例３」のものでは、発電素子１３は、ダンパーマス７の図中上面（ステアリングホイール台座４とは反対側の面）から、面方外方へ向けて張出すように取付けられている。この場合の発電素子１３は、上記したフィルム状の圧電素子を、ダンパーマス７の辺に沿って短冊状（長方形状）に延びるように構成したものを使用している。

特に、図１５（〜図１９）のものでは、図中左右方向（車幅方向２１）の振動が、図中前後方向（車両前後方向２２または上下方向）の振動よりも大きくなるような場合などに対応させて発電効率を上げられるようにするために、発電素子１３は、図中左右方向（車幅方向２１）の両側へ向けて一対取付けられている。また、図２０の変形例では、図中前後方向（車両前後方向２２または上下方向）の振動が、図中左右方向（車幅方向２１）の振動よりも大きくなるような場合などに対応させて発電効率を上げられるようにするために、発電素子１３は、図中前後方向（車両前後方向２２または上下方向）の両側へ向けて一対取付けられている。

なお、特に図示しないが、別の変形例として、上記を組合せて、図中左右方向（車幅方向２１）と、前後方向（車両前後方向２２または上下方向）との両方向へ向けて、発電素子１３を二対取付けることも可能である。

そして、蓄電装置１４は、ほぼ棒状となるように構成されている。蓄電装置１４は、上記した一対の短冊状の発電素子１３のそれぞれの外側辺部に沿って互いに平行（ダンパーマス７の図中上面などと平行）に取付けられている。なお、発電素子１３は、蓄電装置１４を支持可能な所要の面強度を有するように構成されている。両側の発電素子１３および蓄電装置１４は、大きさや、形状や、重さなどが均等になるよう設けられている。

このように、発電素子１３および蓄電装置１４を、ダンパーマス７に対して外付けする場合、ダンパーマス７は、機能を発揮するのに必要な重量から、発電素子１３と蓄電装置１４との重量の和を引いた重量となるように設定する（軽量型ダンパーマス）。

（５）発電型ダイナミックダンパー１２によって得られた電力を利用可能な電力利用設備３１を、ステアリング部１の周辺に設けるようにする（「実施例１」「実施例２」「実施例３」に共通）。

例えば、図２１に示すように、電力利用設備３１として、ステアリングホイール３２に位置表示灯３３を設けるようにしても良い。この場合、位置表示灯３３は、操舵輪を正面に向けた状態における、ステアリングホイール３２の頂部の中央位置に発光ダイオードなどの光源を埋設して成るセンター認識灯３５などとされている。

また、例えば、図２２に示すように、電力利用設備３１として、ステアリング部１に携帯電話などの携帯端末装置３７に対して電力の供給や充電が可能な電源端子３８（充電端子）を設けるようにしても良い。電源端子３８は、ステアリング部１に対して着脱可能に取付けたり、ステアリング部１に対して引出し、収納したりできるようなものとする。

なお、電力利用設備３１へは、蓄電装置１４を電源として、蓄電装置１４から電力を安定して送給し得るように構成する。

「作用」 次に、この実施例の作用について説明する。

ステアリングシャフト２を中心としてステアリングホイール３２を回動することにより、操舵が行われる。

そして、走行中などに、ステアリングホイール３２に外部からの振動が作用した場合には、ダイナミックダンパー６は、脚部９を介してダンパーマス７が共振することによって上記振動を吸収、低減するように機能する。

例えば、「実施例１」では、ダンパーマス７は、図中左右方向の振動に対し、図２、図３に示すように、図中左右に振れることによって、振動を吸収する。同様に、図中前後方向の振動に対し、図４、図５に示すように、図中前後に振れることによって、振動を吸収する。

「実施例２」では、ダンパーマス７は、図中左右方向の振動に対し、図９、図１０に示すように、図中左右に振れることによって、振動を吸収する。同様に、図中前後方向の振動に対し、図１１、図１２に示すように、図中前後に振れることによって、振動を吸収する。

「実施例３」では、ダンパーマス７は、図中左右方向の振動に対し、図１６、図１７に示すように、図中左右に振れることによって、振動を吸収する。同様に、図中前後方向の振動に対し、図１８、図１９に示すように、図中前後に振れることによって、振動を吸収する。

この実施例によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）ステアリング部１に、振動を低減可能なダイナミックダンパー６が設けられ、ダイナミックダンパー６が、ダンパーマス７と、ダンパーマス７をステアリング部１に、振動に対して共振可能に支持する脚部９とを備えたステアリング部構造において、ダイナミックダンパー６に、ダンパーマス７の共振エネルギーを利用して発電可能な発電装置１１を設けて、発電型ダイナミックダンパー１２を構成したことにより、以下のような作用効果を得ることができる。

即ち、ダイナミックダンパー６に発電装置１１を設けて発電型ダイナミックダンパー１２とすることで、発電型ダイナミックダンパー１２によって、振動を低減しつつ発電装置１１にて発電を行うことができるようになる。これにより、ダンパーマス７の共振エネルギーの有効利用を図ることが可能となる。

（２）発電型ダイナミックダンパー１２が、発電装置１１として、振動を電力に変換可能な発電素子１３と、発電素子１３によって発生された電力を蓄電可能な蓄電装置１４を備えたことにより、以下のような作用効果を得ることができる。

即ち、発電素子１３が、ステアリング部１の振動を電力に変換することによって、発電を行うことができる。また、発電素子１３によって発生された電力を、蓄電装置１４が蓄電することができる。これにより、簡単な構成で有効に発電を行うことのできる発電装置１１を得ると共に、この発電装置１１をステアリング部１の内部に設置することができる。また、発電素子１３によって発生された電力を、蓄電装置１４に蓄電することにより、安定した電力を随時供給し得るようにすることが可能となる。

（３）発電素子１３が、脚部９に設けられると共に、蓄電装置１４が、ダンパーマス７に設けられたことにより、以下のような作用効果を得ることができる。

即ち、発電素子１３を脚部９に設けると共に、蓄電装置１４をダンパーマス７に設けることにより、部品点数の増加による重量増加を最小限に抑えると共に、これらをスペース効率良く配置することができるようになる。特に、発電素子１３を脚部９に設けることにより、脚部９の振動を利用して高い発電効率を確保することができる。即ち、脚部９は、最も良く振動するため、高い発電効率が期待できる。また、蓄電装置１４をダンパーマス７に設けることにより、蓄電装置１４をダンパーマス７の全部または一部として利用することが可能となる。

（４）発電素子１３および蓄電装置１４が、ダンパーマス７に設けられたことにより、以下のような作用効果を得ることができる。

即ち、発電素子１３および蓄電装置１４をダンパーマス７に設けることにより、部品点数の増加による重量増加を最小限に抑えると共に、これらをスペース効率を余り低下させずに配置することができるようになる。特に、発電素子１３をダンパーマス７に設けることにより、ダンパーマス７の振動を利用して高い発電効率を確保することができる。即ち、ダンパーマス７は、最も振幅が大きくなるため、高い発電効率が期待できる。また、蓄電装置１４をダンパーマス７に設けることにより、蓄電装置１４をダンパーマス７の一部として利用することが可能となる。

（５）発電型ダイナミックダンパー１２によって得られた電力を利用可能な電力利用設備３１を、ステアリング部１の周辺に設けたことにより、以下のような作用効果を得ることができる。

即ち、ステアリング部１の周辺に電力利用設備３１を設けることにより、発電型ダイナミックダンパー１２によって得られた電力を、ステアリング部１の周辺で有効に活用することが可能となる。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例が示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。

本発明の実施例１にかかるステアリング部構造の斜視図である。 図１の図中左側へ振れた状態を示す作動図である。 図１の図中右側へ振れた状態を示す作動図である。 図１の図中前側へ振れた状態を示す作動図である。 図１の図中後側へ振れた状態を示す作動図である。 実施例１の変形例を示す斜視図である。 実施例１の他の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施例２にかかるステアリング部構造の斜視図である。 図８の図中左側へ振れた状態を示す作動図である。 図８の図中右側へ振れた状態を示す作動図である。 図８の図中前側へ振れた状態を示す作動図である。 図８の図中後側へ振れた状態を示す作動図である。 実施例２の変形例を示す斜視図である。 実施例２の他の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施例３にかかるステアリング部構造の斜視図である。 図１５の図中左側へ振れた状態を示す作動図である。 図１５の図中右側へ振れた状態を示す作動図である。 図１５の図中前側へ振れた状態を示す作動図である。 図１５の図中後側へ振れた状態を示す作動図である。 実施例３の変形例を示す斜視図である。 電力利用設備の例を示す図である。 電力利用設備の他の例を示す図である。 従来例にかかるステアリング部構造の断面図である。 図２３の斜視図である。

符号の説明

１ ステアリング部
４ スアリングホイール台座
６ ダイナミックダンパー
７ ダンパーマス
９ 脚部
１１ 発電装置
１２ 発電型ダイナミックダンパー
１３ 発電素子
１４ 蓄電装置
３１ 電力利用設備

Claims (5)

1. ステアリング部に、振動を低減可能なダイナミックダンパーが設けられ、
   該ダイナミックダンパーが、ダンパーマスと、該ダンパーマスをステアリング部に、振動に対して共振可能に支持する脚部とを備えたステアリング部構造において、
   前記ダイナミックダンパーに、ダンパーマスの共振エネルギーを利用して発電可能な発電装置を設けて、発電型ダイナミックダンパーを構成したことを特徴とするステアリング部構造。
2. 前記発電型ダイナミックダンパーが、前記発電装置として、振動を電力に変換可能な発電素子を備えると共に、該発電素子によって発生された電力を蓄電可能な蓄電装置を備えたことを特徴とする請求項１記載のステアリング部構造。
3. 前記発電素子が、前記脚部に設けられると共に、前記蓄電装置が、前記ダンパーマスに設けられたことを特徴とする請求項２記載のステアリング部構造。
4. 前記発電素子および前記蓄電装置が、前記ダンパーマスに設けられたことを特徴とする請求項２記載のステアリング部構造。
5. 前記発電型ダイナミックダンパーによって得られた電力を利用可能な電力利用設備を、前記ステアリング部の周辺に設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のステアリング部構造。

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