JP7100164B2 - 車両用ステアリングホイールの振動低減構造 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングホイールに生じる煽る態様の振動を効果的に制振することが可能で、低周波数帯及び高周波数帯双方の振動低減に寄与する車両用ステアリングホイールの振動低減構造に関する。

車両のステアリングホイールの制振技術としては、例えば特許文献１が知られている。特許文献１の「ステアリングホイール」は、調整可能な振動周波数の帯域を拡張することができ、制振効果を向上させることができる、ステアリングホイールを提供することを課題とし、ステアリングホイールの骨格を形成する芯金と、ステアリングホイールの中央部に配置されるエアバッグモジュールと、芯金とエアバッグモジュールとの間に配置されるとともに芯金に固定されエアバッグモジュールを芯金に対して振動可能に支持するダンパと、を有している。かかる構成により、ステアリングホイールの限られた空間内でエアバッグモジュールの下方にダンパを配置することができ、エアバッグモジュールの重心の高さ位置とダンパの設置高さとを最大限に離隔させることができ、調整可能な振動周波数の帯域を拡張することができ、ダンパの制振効果を向上させることができるようにしている。

特開２０１５－１４５１７３号公報

ステアリングホイールに発生する振動態様としては、（１）３０～５０Ｈｚの低周波数帯におけるエンジン起因による上下振動と、（２）７０～９０Ｈｚの高周波数帯におけるステアリングの変形共振とがある。

低周波数帯の振動モードでは、図７に示すように、ステアリングホイールａの振動変位Ｊｓとエアバッグモジュールｂの振動変位Ｊｍが上下方向で互いに逆向きとなる。このような振動は、背景技術で示されているようなステアリングホイールａとエアバッグモジュールｂの間に配置されるダイナミックダンパーにより、相当減衰することが可能である。

これに対し、高周波数帯の振動モードでは、図８に示すように、ステアリングホイールａには、操舵中心を通る軸線に位置するステアリングシャフトｃよりも上方及び下方で車両前後方向へ反対向きに振動変位Ｋｓが生じて、ステアリングホイールａを煽るような振動が発生する。これに伴って、エアバッグモジュールｂは、ステアリングシャフトｃの上方及び下方で、ステアリングホイールの振動変位Ｋｓとは反対向きに振動変位Ｋｍする。このような振動に対しては、背景技術のように、操舵中心を通る軸線に位置するステアリングシャフトｃ周りに同性能のダンパを配列しただけでは、ステアリングホイールａの振動を効果的に制振することができないという課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、ステアリングホイールに生じる煽る態様の振動を効果的に制振することが可能で、低周波数帯及び高周波数帯双方の振動低減に寄与する車両用ステアリングホイールの振動低減構造を提供することを目的とする。

本発明にかかる車両用ステアリングホイールの振動低減構造は、ダンパマスになるエアバッグモジュールを、振動減衰パーツを介して、ステアリングホイールに取り付けて、該ステアリングホイールの振動をダンピングするようにした車両のステアリングホイール構造であって、上記エアバッグモジュールは、上記ステアリングホイールの中立位置を基準として、該ステアリングホイールの操舵中心よりも上方領域が下方領域よりも軽量に形成されることを特徴とする。

前記振動減衰パーツは、前記操舵中心を取り囲んで配列され、前記エアバッグモジュールには、前記ステアリングホイールの前記中立位置を基準として、上記操舵中心から下方に位置される上記振動減衰パーツの設置高さ位置に、重錘が設けられることが好ましい。

前記重錘は、前記振動減衰パーツの設置高さ位置に代えて、該振動減衰パーツの設置高さ位置よりも下方に設けられることが望ましい。

前記エアバッグモジュールは、前記振動減衰パーツが取り付けられるモジュールベースを有し、該モジュールベースは、前記ステアリングホイールの前記中立位置を基準として、前記操舵中心よりも上方領域が下方領域よりも軽量に形成されることが好ましい。

前記モジュールベースの前記上方領域は合成樹脂製であり、前記下方領域は金属製であることが望ましい。

本発明にかかる車両用ステアリングホイールの振動低減構造にあっては、ステアリングホイールに生じる煽る態様の振動を効果的に制振することができ、低周波数帯及び高周波数帯双方の振動低減に寄与することができる。

本発明に係る車両用ステアリングホイールの振動低減構造が適用されるステアリングホイールの概略斜視図である。 本発明に係る車両用ステアリングホイールの振動低減構造の好適な一実施形態を示す側断面図である。 図２中、Ａ－Ａ線矢視概略断面図である。 図２に示した車両用ステアリングホイールの部品構成を示す分解斜視図である。 図２に示した車両用ステアリングホイールの振動低減構造の変形例を示す部分断面図である。 図２に示した車両用ステアリングホイールの振動低減構造の他の変形例を示すアタッチメントプレートの正面図である。 車両用ステアリングホイールの低周波数帯における振動態様を説明する説明図である。 車両用ステアリングホイールの高周波数帯における振動態様を説明する説明図である。

以下に、本発明にかかる車両用ステアリングホイールの振動低減構造の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る車両用ステアリングホイールの振動低減構造が適用されるステアリングホイール１の概要を例示した図である。

図１には、ステアリングホイール１の全体斜視図が示されている。なお、図１を含む以下の図面では、車両のステアリングシャフト（図示せず）に取り付けられたステアリングホイール１の操舵位置が中立位置となっている場合を想定し、各方向を例示している。

操舵位置に関し、「ステアリングホイール１の中立位置」とは、車両が前方に直進している状態で、ステアリングホイール１に力を加えず自然状態で位置するときのステアリングホイール１の位置をいう。

図１に示した座標系については、Ｚ軸は概略、ステアリングシャフトが、車両の前輪へ向かう方向を下、ステアリングホイール１へ向かう方向を上としている。また、Ｚ軸に直交する平面においてアナログ１２時間時計の１２時の方向（上方向）から６時の方向（下方向）をＹ軸とし、９時の方向（左方向）から３時の方向（右方向）をＸ軸としている。その他、運転者側から見た側を表側とし、その反対側を裏側として記述する。

ステアリングホイール１は、車両の運転席に設置されていて、ステアリングシャフトと連結され、運転者の操舵操作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１は、ステアリングシャフトを操舵中心Ｓとして舵角操作される。

後述する説明中、「ステアリングホイール１の操舵中心Ｓ」とは、ステアリングシャフトが回転する中心軸（以下、ステアリングシャフト回転中心軸という；Ｚ軸方向）と、エアバッグモジュール２のモジュールベース７を構成するアタッチメントプレート１３、リテーナリング１４、ハウジング４などが形成する平面とが交差する（好ましくは、直交する）交点及びその近傍をいう。

「操舵中心Ｓ」に対して、「上」・「下」とは、軸線として無限に延びる上記ステアリングシャフト回転中心軸上の操舵中心Ｓの位置において、当該回転中心軸に対し水平方向に直交する直線を含んで該回転中心軸方向に広がる平面（例えば、図１中、ＺＸ平面）を想定したときに、その平面に関して、車両の天井方向を「上」方向とし、床方向を「下」方向とする。

後述する振動減衰パーツ１９や重錘２０に関し、「高さ位置」とは、ステアリングシャフト回転中心軸からの上下方向距離をいう。ステアリングシャフト回転中心軸の上下位置は、軸方向に沿った、例えば舵角中心Ｓ位置と舵角中心Ｓから離れた位置とで変化する。すなわち、上下方向距離で「高さ位置」を規定する回転中心軸の上下位置は、軸方向に変化する。従って、上記「高さ位置」は、ステアリングシャフト回転中心軸の、どの位置であるかによって、変化する。

ステアリングホイール１の中央には、図１～図３に示すように、緊急時にドライバーズエアバッグとして機能するエアバッグモジュール２が取り付けられている。このエアバッグモジュール２は、追って説明するが、通常時においては、ホーンを鳴らす際に運転者が押圧操作するホーンスイッチとしても機能する。

エアバッグモジュール２の運転者側は、意匠面として機能する樹脂製のホーンカバー３で覆われている。図１～図４に示すように、ホーンカバー３の奥には、エアバッグモジュールの基部を構成するモジュールベース７が備えられている。

ホーンカバー３の内部には、モジュールベース７に取り付けられて、緊急時に展開膨張するエアバッグクッション５が折り畳まれて収容される。モジュールベース７には、エアバッグクッション５に収容して設けられたインフレータ６が取り付けられている。

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６からエアバッグクッション５へインフレータガスが供給され、エアバッグクッション５はホーンカバー３を開裂して車室空間へと展開膨張し、運転者を拘束する。

ステアリングホイール１の基礎部分は、金属製の芯金部材で構成されている。芯金部材はおおまかに、中央のボス領域８（図３等参照）、運転者が把持する円形のリム９、そしてボス領域８とリム９をつなぐスポーク１０を含んで構成されている。ボス領域８には、ステアリングシャフトが連結される。

エアバッグモジュール２には、ドライバーズ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、さらにはステアリングホイール１の振動を低減する機能が備えられている。これらの機能を実現する構成について、以下の説明する。

エアバッグモジュール２は、図２～図４に示すように、エアバッグクッション５やインフレータ６が取り付けられるモジュールベース７を有する。

モジュールベース７は、エアバッグクッション５を取り付ける金属製のリテーナリング１４と、リテーナリング１４の裏側に重ね合わせる金属製のアタッチメントプレート１３と、アタッチメントプレート１３の裏側にさらに重ね合わせる金属製のハウジング４とから構成される。

ハウジング４には、インフレータ挿入用穴部４ａが中央位置に、このインフレータ挿入用穴部４ａの周りに、ステアリングホイール１の操舵中心Ｓ（ステアリングシャフトの回転中心軸）を取り囲む配列で３つの貫通穴４ｂが形成される。

アタッチメントプレート１３及びリテーナリング１４には、インフレータ挿入用穴部４ａと連通され、インフレータ６をエアバッグクッション５内に位置させる穴部１３ａ，１４ｂが形成される。

インフレータ６は、ハウジング４の裏側（ボス領域８側）からインフレータ挿入用穴部４ａに挿入され、外周フランジ６ｓがハウジング４に当接される。

リテーナリング１４に設けられたボルト１４ａは、アタッチメントプレート１３、ハウジング４及びインフレータ６の外周フランジ６ａに貫通され、ナット１５がハウジング４の裏側から締結され、これにより、インフレータ６及びエアバッグクッション５がモジュールベース７に組み付けられる。

モジュールベース７にはさらに、ホーンカバー３が設けられる。ホーンカバー３は、エアバッグクッション５を収容する中空ボウル形態で形成され、外周縁部３ａよりも内方位置から突出形成された筒状部３ｂが、ハウジング４に対し、係止構造１８で係止されて取り付けられている。

モジュールベース７にエアバッグクッション５、インフレータ６及びホーンカバー３を組み付けて構成されたエアバッグモジュール２は、振動減衰のためのダンパマスとして機能する。

アタッチメントプレート１３は、ハウジング４の３つの貫通穴４ｂを封鎖するように形成され、振動減衰パーツ１９の組み付け部分を構成する。

振動減衰パーツ１９は、リング状のダンピングラバー１１と、軸状のピン体１２とから構成される。ダンピングラバー１１は、ハウジング４の各貫通穴４ｂに保持されて設けられ、操舵中心Ｓを取り囲んで配列される。

ピン体１２は、ダンピングラバー１１にスライド自在に挿通され、ディスク状基端１２ａが表側からダンピングラバー１１に当接されて抜け止めされると共に、軸状先端１２ｂがステアリングホイール１のボス領域８に取付固定される。

アタッチメントプレート１３により貫通穴４ｂが封鎖され、この貫通穴４ｂに取り付けたダンピングラバー１１に対し、ボス領域８に取り付けたピン体１２がスライドできるように組み付けられる。この構成により、エアバッグモジュール５は、ステアリングホイール１側のピン体１２とモジュールベース７側のダンピングラバー１１とから構成された振動減衰パーツ１９を介して、ステアリングホイール１に取り付けられる。

そして、振動減衰パーツ１９は、ステアリングホイール１の振動をピン体１２がエアバッグモジュール２側へ伝達し、ピン体１２が挿入されたダンピングラバー１１が振動減衰要素となり、かつ当該エアバッグモジュール２がダンパマスとなって、ステアリングホイール１の振動をダンピングするようになっている。

ハウジング４からボス領域８へ突出する各ピン体１２それぞれには、これを包囲してホーンスプリング（コイルスプリング）１７が設けられる。

ホーンスプリング１７は、ボス領域８に一端が取り付けられ、他端がハウジング４の裏側に当接され、これにより、ステアリングホイール１側からエアバッグモジュール２を、そしてまた各振動減衰パーツ１９をその設置位置で個別に弾性支持する。

ホーンスプリング１７は、エアバッグモジュール２とボス領域８との間に設置され、これらの間に間隙を確保する。そして、ホーン操作の際、運転者がエアバッグモジュール２（ホーンカバー３）をステアリングホイール１に向けて押圧すると、ピン体１２に対してダンピングラバー１１（エアバッグモジュール２）がスライド移動し、ホーンスプリング１７が圧縮される。これにより、エアバッグモジュール２側及びステアリングホイール１側それぞれに設けた接点が電気的に導通され、ホーンが鳴動する。

エアバッグモジュール２の押圧を解除すると、ホーンスプリング１７が弾性復元してエアバッグモジュール２が後退し、これにより、接点が離れて鳴動が停止されるようになっている。

本発明に係る車両用ステアリングホイールの振動低減構造の好適な実施形態では、図２及び図３に示すように、エアバッグモジュール２は、ステアリングホイール１の中立位置を基準として、ステアリングホイール１の操舵中心Ｓよりも上方領域が下方領域よりも軽量に形成される。

具体的には、エアバッグモジュール２には、振動減衰特性を調整するために、重錘２０が設けられる。

重錘２０は、上述したステアリングホイール１の上方及び下方で車両前後方向へ反対向きに、当該ステアリングホイール１を煽るような高周波数帯の振動を低減するために、ステアリングホイール１の中立位置を基準として、操舵中心Ｓから下方に位置する振動減衰パーツ１９の設置高さ位置に設けられる。

図示例では、振動減衰パーツ１９のいずれかが、Ｙ軸方向に沿う下方向となる６時方向側に、操舵中心Ｓから下方へ寄せて配置されていて、重錘２０は、この振動減衰パーツ１９の設置高さ位置に対応させて設けられる。

図にあっては、重錘２０は、ホーンカバー３の筒状部３ｂの上に載せるようにして、アタッチメントプレート１３に接合して設けられていると共に、ホーンカバー３の外周縁部３ａと筒状部３ｂとの間の隙間に固定して設けられている。

重錘２０を設けている箇所は、一例であって、ステアリングホイール１の中立位置を基準として、操舵中心Ｓから下方に位置する振動減衰パーツ１９の設置高さ位置であれば、どのような位置に設置してもよい。

また、ホーンカバー３やアタッチメントプレート１３に限らず、ハウジング４に設けるようにしてもよい。

エアバッグモジュール２を、ステアリングホイール１の操舵中心Ｓよりも上方領域が下方領域よりも軽くなるように設定することにより、具体的には、操舵中心Ｓの下方に重錘２０を設けることにより、上向き下向き方向へ繰り返し煽られるステアリングホイール１の高周波数帯の振動挙動を、適切に低減することができる。

詳細には、高周波数帯の振動モードにおいて、ステアリングホイール１が、ステアリングシャフトの回転中心軸（操舵中心Ｓ）よりも上方及び下方で車両前後方向へ反対向きに振動変位を生じて、当該ステアリングホイールを煽るような振動が発生し、これに伴って、エアバッグモジュール２が、ステアリングシャフトの上方及び下方で、ステアリングホイール１の振動変位とは反対向きに振動変位するような振動態様を効果的に減衰することができる。

重錘２０を振動減衰パーツ１９の設置高さ位置に合わせて設けることにより、高周波数帯で振動減衰パーツ１９が作用することを抑制して、良好にチューニングすることができる。

他方、上述した低周波数帯の振動は、振動減衰パーツ１９によって振動低減することができる。

図５には、上記実施形態に対する変形例が示されている。この変形例では、重錘２０は、振動減衰パーツ１９の設置高さ位置に代えて、当該振動減衰パーツ１９の設置高さ位置よりも下方に設けられている。これにより、ステアリングホイール１の振動時における重錘２０の慣性作用を増やすことができ、重錘２０の重さを軽くしても、相当の振動低減効果を得ることができる。

また、振動減衰パーツ１９と重錘２０の設置高さ位置が異なるので、上記実施形態とは異なり、重錘２０による振動低減作用を、振動減衰パーツ１９による低周波数帯の振動に対しても効かせることができると共に、振動減衰パーツ１９による振動低減作用を、重錘２０による高周波数帯の振動に対しても効かせることができる。

図６には、他の変形例が示されている。この変形例では、モジュールベース７は、ステアリングホイール１の中立位置を基準として、操舵中心Ｓよりも上方領域が下方領域よりも軽量に形成される。この変形例では、振動減衰パーツ１９の配列は問われない。

モジュールベース７は上述したように、リテーナリング１４と、アタッチメントプレート１３と、ハウジング４とから構成される。

これらリテーナリング１４などの部品のすべて、もしくはこれら部品の少なくともいずれかは、操舵中心Ｓよりも上方領域の重量が、下方領域の重量よりも軽く形成される。重量の軽重は、素材で変えたり、部材寸法で変えるなど、従来周知のどのような手法によってもよい。

例えば、図６に示すように、アタッチメントプレート１３の上方領域（上半部）１３ｂが軽い合成樹脂製とされ、下方領域（下半部）１３ｃが重い金属製とされる。アタッチメントプレート１３等の部品を合成樹脂と金属の組み合わせて構成する場合には、インモールド成型などにより、一体形成することができる。

このような変形例であっても、上記実施形態や変形例と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

また、図６の変形例で説明したモジュールベース７に対する上方領域及び下方領域の重量変更は、上記実施形態である重錘２０を設ける構成に組み合わせて採用することができる。

このように構成することで、振動減衰対象の周波数に対するチューニングを容易かつ自在に行うことができ、ステアリングホイール１の振動を適切に低減することができる。

以上に述べた車両用ステアリングホイールの振動低減構造は、本発明の好ましい例であって、これ以外の実施形態例も、各種の方法で実施または遂行できる。特に、本願明細書中に限定される主旨の記載がない限り、この発明は、添付図面に示した詳細な部品の形状、大きさおよび構成配置等に制約されるものではない。また、本願明細書中に用いられた表現および用語は、説明を目的としたもので、特に限定される主旨の記載がない限り、それに限定されるものではない。

１ ステアリングホイール
２ エアバッグモジュール
７ モジュールベース
１３ アタッチメントプレート
１３ｂ アタッチメントプレートの上方領域
１３ｃ アタッチメントプレートの下方領域
１９ 振動減衰パーツ
２０ 重錘
Ｓ ステアリングホイールの操舵中心

Claims (5)

1. ダンパマスになるエアバッグモジュールを、振動減衰パーツを介して、ステアリングホイールに取り付けて、該ステアリングホイールの振動をダンピングするようにした車両のステアリングホイール構造であって、
   上記エアバッグモジュールは、上記ステアリングホイールの中立位置を基準として、該ステアリングホイールの操舵中心よりも上方領域が下方領域よりも軽量に形成されることを特徴とする車両用ステアリングホイールの振動低減構造。
2. 前記振動減衰パーツは、前記操舵中心を取り囲んで配列され、前記エアバッグモジュールには、前記ステアリングホイールの前記中立位置を基準として、上記操舵中心から下方に位置される上記振動減衰パーツの設置高さ位置に、重錘が設けられることを特徴とする請求項１に記載の車両用ステアリングホイールの振動低減構造。
3. 前記重錘は、前記振動減衰パーツの設置高さ位置に代えて、該振動減衰パーツの設置高さ位置よりも下方に設けられることを特徴とする請求項２に記載の車両用ステアリングホイールの振動低減構造。
4. 前記エアバッグモジュールは、前記振動減衰パーツが取り付けられるモジュールベースを有し、該モジュールベースは、前記ステアリングホイールの前記中立位置を基準として、前記操舵中心よりも上方領域が下方領域よりも軽量に形成されることを特徴とする請求項１～３いずれかの項に記載の車両用ステアリングホイールの振動低減構造。
5. 前記モジュールベースの前記上方領域は合成樹脂製であり、前記下方領域は金属製であることを特徴とする請求項４に記載の車両用ステアリングホイールの振動低減構造。

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