JP2553368B2 - ステアリングホイール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、操舵時の操舵力を感知し、パワーステア
リング装置の作動遅れを低減できる車両のステアリング
ホイールに関する。

＜従来の技術＞ 従来、車両のパワーステアリング装置では、操舵力セ
ンサや操舵量センサをステアリングシヤフトに配置し
て、操舵力や操舵量を感知し、その感知された操舵力や
操舵量で操舵の際の切遅れ補正を図つている。

ところが、その操舵力センサおよび操舵量センサは、
そのステアリングシヤフトの歪や変位を検出するので、
ステアリングホイール自身の慣性に影響され、正確な操
舵力や操舵量を速やかに検出するのに難があつた。

そのため、特開昭62−105770号公報に記載されている
ように、ステアリングホイール自体に操舵力センサを配
置させることが提案された。公報記載の構成は、ステア
リングホイールのリング部において、スポーク部と連結
固定されるリング本体部と、リング本体部に対してリン
グ部回転方向に相対的に移動可能に支持されるセンサ部
とから構成し、操舵時、リング本体部に対するセンサ部
の相対的な移動を検出するようにしたものである。

この構成では、ステアリングホイールのリング部にお
けるリング本体部とセンサ部との相対的な移動を検出す
ることから、ステアリングシヤフト自体に各種センサを
配置させる場合より、正確に操舵力を感知することがで
きる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかし、従来公報記載の構成では、リング本体部に対
するセンサ部の支持が、両者間に回転可能に保持される
ボールを利用して行なつている。

そして、リング本体部とセンサ部との組付けでは、両
者間の間隙が所定以上開かないよう、正確に組付ける必
要がある。すなわち、リング本体部に対してセンサ部が
若干押圧される状態で組付けられることとなる。そして
勿論、センサ部自体は、重力を受けるとともに、操舵力
においてリング部半径方向内方への押圧力を受ける。

そのため、センサ部が種々の方向から力を受けること
から、センサ部がボールを介してリング本体部に支持さ
れる構成であると、操舵時ボールが回転運動せずに滑る
こととなり、センサ部のリング本体部に対する移動が円
滑に行なわれず、操舵力検出に若干の遅れが生ずる虞れ
がある。

この発明は、上記問題を解決するもので、この種のス
テアリングホイールにおいてセンサ部に複数の方向から
力が作用していても、リング本体部に対するセンサ部の
移動抵抗を低減でき、操舵力検出の遅れを低減すること
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。

＜問題点を解決するための手段＞ この発明に係るステアリングホイールは、リング部の
内周側に配設され、ボスに連結されるスポーク部芯金に
対して連結固定される環状のリング本体部と、 リング部の外周側に配設される環状のセンサ部と、 リング本体部とセンサ部との対向面の所定位置に各々
複数介在され、センサ部をリング本体部に対してリング
部回転方法に沿つて相対的に移動可能に支持する。リン
グ部面と略直交する回転軸を備えるローラ、及びリング
部面と略平行でかつボスに向かう方向の回転軸を備える
ローラと、 所定位置に配設され、操舵時におけるセンサ部のリン
グ本体部に対する相対的な移動を検出する変位検出手段
と、 を具備させることにより、既述の問題を解決するもので
ある。

＜発明の作用・効果＞ この発明に係るステアリングホイールでは、リング部
の外周側に配設されるセンサ部が、リング部の内周側に
配設されるリング本体部に対し、リング部面と略直交す
る回転軸を備えるローラと、リング部面と略平行でかつ
ボスに向かう方向の回転軸を備えるローラとによつて支
持されている。

すなわち、センサ部が、リング本体部に押圧される状
態で組付けられたり、操舵時にリング部半径方向内方へ
の押圧力を受けたりしても、その押圧力は主にリング部
面と直交する回転軸を備える一方の種類のローラが受け
ることができる。また、センサ部自体の重力は主にリン
グ部面と平行な他方の種類のローラが受けることができ
る。

そして、センサ部が複数の方向から力を受けても、２
種類のローラが各々対応してその力を受けることができ
ることから、センサ部がリング本体部に対してリング部
回転方向に相対的に移動することとなつても、２種類の
ローラが、他方のローラに影響を与えず、共に滑ること
なく円滑に回転することとなり、センサ部がリング本体
部に対して円滑に移動する。

そのため、センサ部のリング本体部に対する相対的な
移動が遅れることなく変位検出手段によつて検出可能と
なる。

したがつて、この発明に係るステアリングホイールで
は、センサ部に種々の方向から力が作用しても、センサ
部のリング本体部に対する移動抵抗を低減でき、操舵力
検出の遅れを低減することができる。

＜実施例＞ 以下、この発明の一実施例を図面を基づいて説明す
る。

第１図に示す実施例のステアリングホイール１は、ス
テアリングシヤフトＳに結合されるボス11にスポーク部
12の２本の金属製の芯金13が連結されている。そして、
これらのスポーク部芯金13先端側には、リング部２の内
周側に配設される金属製のリング本体部３が連結固定さ
れている、なお、これらのボス11・スポーク部芯金13及
びリング本体部３は、各々鋼材から構成し、溶接を利用
して連結させたり、あるいは、各部をアルミダイカスト
として一体的に鋳造して形成してもよい。

リング本体部３は、後述のセンサ部４・カバー体７・
被覆層８等とともにリング部２を構成するものである。
このリング本体部３は、第２〜４図に示すように、リン
グ部２の外周側に配設されるセンサ部４とともに、リン
グ部２の断面を略円形状とするよう、断面形状を略1/4
円形状とし、断面形状を略3/4円形状とするセンサ部４
の内周側の下部に所定の間隙をあけて配設されている。
そして、リング部２で形成される平面であるリング部面
と平行な上面3aには、所定位置に４つの凹部3bが形成さ
れている。この凹部3bの部位には、リング本体部３内周
側からリング部面と平行でかつボス11に向かう方向の嵌
合孔3cが穿設されている。これらの凹部3bと嵌合孔3c
は、後述のローラ５を設けるためのものである。また、
リング本体部３におけるリング部面と直交している外周
面3dには、所定位置の４箇所に後述のローラ６を当接さ
せる凹溝3eが形成され、さらに、各凹溝3eの近傍に切欠
き3fが形成されている（第１・２図参照）。さらにま
た、リング本体部３には、一方のスポーク部芯金13との
連結部位近傍に、後述の変位検出手段20を構成するベン
デイングビーム21を挿通させる挿通孔3gがスポーク部芯
金13と平行に貫通されている（第１図参照）。

センサ部４は、リング部２の外周側に配設される環状
とし、アルミダイカスト等の軽合金材料から形成されて
いる。そして、既述のように、このセンサ部４は、断面
形状を略3/4円形状とするとともに、リング本体部３の
上側と外周側を覆うように配設されている。また、セン
サ部４におけるリング本体部の外周面3dと対向する部位
には、略全周にわたつて凹溝4bが形成され、凹溝4bの所
定位置には、ローラ６を設けるための凸部4cが形成さ
れ、凸部4cが形成されている部位には、下部外周面から
リング部面と直交する方向に嵌合孔4dが形成されてい
る。さらに、センサ部４の凹溝4bの所定位置には、ベン
デイングビーム21の先端を嵌めることのできる嵌合孔4f
を備えた凸部4eが形成されている（第１図参照）。

ローラ５は、軸5bに対してローラ本体5aが回動自在に
構成されるもので、リング本体部３の各凹部3b内にロー
ラ本体5aを配設させ、嵌合孔3cに軸5bを嵌合させること
により、リング本体部３に組付けられている。そして、
各ローラ５は、軸5bによつてリング部面と平行でかつボ
ス11に向かう方向の回転軸で回動自在に構成され、セン
サ部４におけるリング部面と平行な内周側下面4aと当接
されている。

ローラ６は、軸6bに対してローラ本体6aが回動自在に
構成されるもので、センサ部４における凹溝4b内の各凸
部4cにローラ本体6aを配設し、嵌合孔4dに軸6bを嵌合さ
せることにより、センサ部４に組付けられている。そし
て、各ローラ６は、軸6bによつてリング部面と直交する
方向の回転軸で回動自在に構成され、リング本体部の凹
溝3eに当接されている。

リング本体部３に対するセンサ部４の組付けについて
述べると、予め、ボス11・スポーク部芯金13と連結され
ているリング本体部３にローラ５を組付けるとともに、
センサ部４にもローラ６を組付けておく。そして、各ロ
ーラ６をリング本体部の切欠き3fを介して凹溝3e内に配
置させるとともに各ローラ５にセンサ部の内周側下面4a
に当接させるよう、センサ部４をリング本体部３に外装
する。その後、センサ部４をリング本体部３に対して第
１図中時計方向に回転させれば、両者を組付けることが
できる。なお、センサ部４を停止させる位置は、ベンデ
イングビーム21を配設させるための、リング本体部３の
挿通孔3gと、センサ部４の嵌合孔4fとが一致する位置で
ある。

カバー体７は、リング本体部３の内周側に所定距離あ
けて配設される環状とし、アルミダイカスト等の軽合金
材料から形成されている。そして、このカバー体７は、
断面形状を略1/4割りの円筒形状とし、上下の端部をセ
ンサ部４に当接させている。このカバー体７は、リング
本体部３に組付けたセンサ部４に、上下の端部を当接さ
せ、皮・合皮・合成樹脂シート等からなる被覆層８を形
成する際、被覆層８によつてセンサ部４と一体的に固定
されるものである。なお、被覆層８を利用しなくとも、
別途ねじ手段を利用してセンサ部４にカバー体７を固定
してもよい。また、このカバー体７は、２本のスポーク
部芯金13の部位では、上下に２分割されて、スポーク部
芯金13と接触しないように所定距離隔てて配設されてい
る（第４図参照）。

リング本体部３に対するセンサ部４の相対的な移動を
検出する変位検出手段20は、従来と同様な板ばねを利用
したベンデイングビーム21から構成され、一方のスポー
ク部芯金13に対しその元部側をブラケツト23を介してね
じ24止めさせている。このベンデイングビーム21は、先
端側をリング本体部３の挿通孔3gを経てセンサ部４の嵌
合孔4fに嵌合させている。そして、ベンデイングビーム
21の両側面には、ストレーンゲージ22が配設され、この
ストレーンゲージ22は、図示しないパワーステアリング
装置の油圧コントローラに電気的に接続されている。な
お、ベンデイングビーム21が挿通されるリング本体部３
の挿通孔3gは、ベンデイングビーム21を挿通させた際、
センサ部４の移動方向であるリング部２の回転方向のビ
ーム21両側に、所定の均等の余裕25・25が設けられるよ
うに構成されている。

そして、他方のスポーク部芯金13には、ベンデイング
ビーム21を、リング本体部の挿通孔3g内においてリング
部回転方向に沿う中央に通常時配設できるよう、付勢装
置30が固着されている。この付勢装置30は、操舵時以外
に、センサ部４がリング本体部３に対して相対的に移動
しないよう、すなわち、ベンデイングビーム21を撓ませ
ないようにして、変位検出手段20が図示しないパワース
テアリング装置の油圧コントローラに出力信号を出させ
ないようにするために設けられている。

この付勢手段30は、第５図に示すように、スポーク部
芯金13に固着される略円筒状のシリンダ31と、シリンダ
31内に配設される圧縮コイルばね32と、シリンダ31両端
内周に突設されているリブ31a・31bにより抜け止めされ
てばね32を間にして配設される円板状のプレート33・34
とから構成されている。

そして、付勢手段30は、シリンダ31軸方向をリング部
２の形成方向に沿う方向とし、プレート33・34にスポー
ク部３のカバー体14に設けられた凸部15を当接させて配
設されている。

このカバー体14は、スポーク部芯金13を上下２方向か
ら覆う２部材から構成される合成樹脂製で、スポーク部
芯金13に固着されるのではなく、センサ部４と一体化さ
れるカバー体７に対し、図示しないねじ手段等を利用し
て固定されている。

なお、９は、ボス11上方に配設されるパツドである。

つぎに、この実施例の作動態様について述べる。

まず、リング部２を把持し、右回転若しくは左回転の
操舵力をリング部２に作用させると、当初、リング本体
部３に対してセンサ部４が所定方向に回転しようと操舵
力を受けることとなる。

その際、センサ部４は、既に、リング本体部２に組付
けた際からリング本体部２側に若干の押圧力を受けて組
付けられており、また、下方への重力も作用している。
しかし、センサ部４とリング本体部３との間には、セン
サ部４をリング本体部３に対して相対的に移動可能に支
持するため、リング部面と平行でかつボス11に向かう方
向の回転軸を備えるローラ５と、リング部面と直交する
方向の回転軸を備えるローラ６とが、各々４つずつ配設
されている。

すなわち、センサ部４が、リング本体部３側に押圧さ
れる状態で組付けられたり、操舵時のリング部半径方向
内方へ作用する押圧力を受けても、その力は、各ローラ
６が受けることができる。また、センサ部４自体の重力
は各ローラ５が受けることができる。そして、このよう
に、センサ部４が種々の方向から力を受けても、２種類
のローラ５・６が各々応対してそれらの力を受けること
ができることから、２種類のローラ５・６が、相互に他
方のローラに影響を与えず、共に滑ることなく円滑に回
転する。

そのため、センサ部４が所定方向に回転しようとする
と、ボールを介在させた従来のステアリングホイールに
比べ、センサ部４がリング本体部３に対して円滑に相対
移動することとなる。

そして、センサ部４の移動に伴ない、ベンデイングビ
ーム21が速やか所定方向に撓み、ストレーンゲージ22か
らの電気信号が図示しないパワーステアリングの油圧コ
ントローラに入力され、パワーステアリング装置が始動
することとなる。

さらに、ベンデイングビーム21が撓んで、リング本体
部３における挿通孔3gの内周面に当接した後には、ベン
デイングビーム21を介してセンサ部４とともにリング本
体部３が所定方向に回転し、ステアリングシヤフトＳが
所定方向に回転し、パワーステアリング装置の作動がス
テアリングシヤフトＳの回転とともに調整されることと
なる。

したがつて、この実施例のステアリングホイール１で
は、センサ部４に種々の方向から力が作用しても、従来
のものより、センサ部４のリング本体部３に対する移動
抵抗を低減できることから、操舵力検出の遅れを低減す
ることができる。

ちなみに、実施例のステアリングホイール１における
操舵時の負荷とセンサ部の変位との関係を示したグラフ
図を第６図に示す。実線で示したものが実施例のもので
あり、所定方向へ回転させた後、元に戻す１サイクルの
工程である。また、２点鎖線で示したものが、センサ部
とリング本体部との間にボールを介在させたもの（実施
例のリング本体部３の凹溝3eに大きなボールを介在させ
たようなもの）である。このグラフ図より判るように、
実施例のステアリングホイール１では、従来のボールを
利用したステアリングホイールに比べて、負荷に対して
素早くセンサ部が移動することが判る。

なお、実施例のステアリングホイール１では、リング
部面と平行でボス11に向かう方向の回転軸を備えるロー
ラ５を、リング本体部３に設け、リング部面と直交する
方向の回転軸を備えるローラ６を、センサ部４に設けた
ものを示したが、これらのローラ５・６は、どちら側へ
設けてもよく、さらに設ける数は、４つずつでなくと
も、リング部２形成方向に所定間隔をあければ、３つず
つでもよい。

また、実施例では、変位検出手段20として、ストレー
ンゲージ22を使用したものを示したが、他に、ホール素
子，ホールIC,磁気抵抗素子，歪半導体素子等を使用し
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すステアリングホイー
ルの部分平面図、第２図は第１図のII−II部位の断面
図、第３図は第１図のIII−III部位の断面図、第４図は
第１図のIV−IV部位の断面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ
部位の断面図、第６図は同実施例のステアリングホイー
ルにおける操舵時の負荷とセンサ部の変位との関係を示
すグラフ図である。 １……ステアリングホイール、 ２……リング部、 ３……リング本体部、 ４……センサ部、 ５……ローラ、 5b……軸、 ６……ローラ、 6b……軸、 11……ボス、 13……スポーク部芯金、 20……変位検出手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−3735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−105770（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リング部の内周側に配設され、ボスに連結
   されるスポーク部芯金に対して連結固定される環状のリ
   ング本体部と、 リング部の外周側に配設される環状のセンサ部と、 前記リング本体部とセンサ部との対向面の所定位置に各
   々複数介在され、前記センサ部を前記リング本体部に対
   して前記リング部回転方向に沿つて相対的に移動可能に
   支持する、前記リング部面と略直交する回転軸を備える
   ローラ、及び前記リング部面と略平行でかつ前記ボスに
   向かう方向の回転軸を備えるローラと、 所定位置に配設され、操舵時における前記センサ部のリ
   ング本体部に対する相対的な移動を検出する変位検出手
   段と、 を具備する構成よりなるステアリングホイール。