JPH0592045U - ステアリングホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 歪ゲージや回路基板の組付作業性を向上させ
ることができるとともに、部品点数を削減して製造コス
トを低減できるステアリングホイールを提供することに
ある。 【構成】 歪ゲージ２０ａを可撓性部材としてのベンデ
ィングビーム１５の基端側に貼着するとともに、プリン
ト基板１８を歪ゲージ２０ａの近傍位置におけるベンデ
ィングビーム１５に組付け、前記歪ゲージ２０ａの端子
から引き出されたリード線２１をプリント基板１８に直
接接続したことからなる。従って、歪ゲージ２０ａ及び
プリント基板１８は、ベンディングビーム１５の近傍位
置に組付けられ接続が容易となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えばトラック等の車両のステアリングホイールの操舵力を検出し 、パワーステアリングの制御等に利用できる歪ゲージを備えたステアリングホイ ールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、歪ゲージを用いて操舵力を検出するステアリングホイールが知られてい る。この種のステアリングホイールについて説明すると、図１２に示すように、 ステアリングシャフト５１の上端外周部にはボス部５２が固定され、このボス部 ５２にはボスプレート５３が取付けられている。同ボスプレート５３には放射状 に延びるスポーク５４が溶接固定されている。同スポーク５４の下面には前記ベ ンディングビーム５５の基端部が取付固定されるとともに、スポーク５４の上面 には前記回路基板５６が取付けられている。

【０００３】 図１３に示すように、ベンディングビーム５５の側面には歪ゲージ５７が貼着 されるとともに、その隣接する位置にはゲージ端子５８が貼着されている。この 歪ゲージ５７の細いリード線５９がゲージ端子５８において太いリード線６０に 接続され、この太いリード線６０が前記回路基板５６まで引き延ばされ、回路基 板５６と電気的に接続されている。

【０００４】 そして、図示しないが、ステアリングホイールのスポーク５４の先端部に固定 された内部リングに対して相対移動可能に支持された外部リングが、内部リング に対して相対移動するに伴ってスポークを覆うスポークカバーがスポークに対し て相対的に移動され、スポークカバーに先端部が支持されたベンディングビーム が弾性的に曲げられて歪み、歪ゲージがベンディングビームの曲げ歪みを検出し 、操舵力及びその方向を感知するようになっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、歪ゲージ５７からのリード線５９は、前述のように細いため、 長く引き延ばすと切れやすいので、ゲージ端子５８を用いて強度のある太いリー ド線６０と接続しなければならない。そのため、リード線５９の接続に伴う作業 性が悪い上、ゲージ端子５８や太いリード線６０を使用しなければならないため 、部品点数が多くなるという問題点があった。このゲージ端子５８を用いない場 合、太いリード線６０を予め細いリード線に接続したリード線付きの歪ゲージ５ ７を用いることもできるが、この場合細いリード線５９と太いリード線６０との 間の接続部分が外れたり、またこのようなリード線は高価であるため、製造コス トの上昇につながるという問題点があった。

【０００６】 また、歪ゲージ５７と回路基板５６とが別々の部材に組付けられるため、組付 けを別々に行わなければならず、しかもそれらの距離が長いため、両者間を接続 するための作業が煩雑となり、従って歪ゲージ５７や回路基板５６の組付作業性 が悪いという問題点があった。

【０００７】 本考案は上記問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、歪ゲ ージや回路基板の組付作業性を向上させることができるとともに、部品点数を削 減して製造コストを低減できるステアリングホイールを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記問題点を解決するために、本考案ではステアリングシャフトに固定された ボス部から放射状に突設されたスポークと、同スポークの先端部に連結された円 環状の内部リングと、同内部リングを覆い内部リングに対して相対移動可能な外 部リングと、前記スポークに基端側が支持され先端側が前記外部リングに支持さ れた可撓性部材と、同可撓性部材に貼着された歪ゲージと、同歪ゲージの歪量に 基づいてステアリングホイールの操舵力を演算処理するための回路を有する回路 基板とを備えたステアリングホイールにおいて、 前記歪ゲージを可撓性部材の基端側に貼着するとともに、前記回路基板を歪ゲ ージの近傍位置における可撓性部材に組付け、前記歪ゲージの端子から引き出さ れたリード線を回路基板に直接接続したステアリングホイールをその要旨として いる。

【０００９】

【作用】

歪ゲージが可撓性部材の基端側に貼着されるとともに、歪ゲージの歪量に基づ いてステアリングホイールの操舵力を演算処理するための回路基板は歪ゲージの 近傍位置に組付けられる。そして、歪ゲージの端子から引き出されたリード線が その近傍位置にある回路基板に直接接続される。従って、回路基板は可撓性部材 に一体的に形成され、歪ゲージのリード線は回路基板にそのまま接続できる。そ のため、従来のゲージ端子が不要となり、組付作業性が向上するとともに、部品 点数が削減される。

【００１０】 そして、ステアリングホイールのリング部を回転操作することによって外部リ ングが回動し、同外部リングに支持された可撓性部材が回転操作力に応じて撓み 、同可撓性部材の先端部がスポークに対して変位する。その結果、前記可撓性部 材の先端部とスポークとの変位による歪ゲージの歪量に基づいて操舵力が検出さ れる。

【００１１】

【実施例】

以下に本考案を具体化した一実施例を図１〜８に基づいて説明する。 図７に示すように、ステアリングホイール１はステアリングシャフト２に固定 されるボス部３から２本のスポーク４が放射状に突設されている。図３に示すよ うに、これらのスポーク４の先端には、リング部５を構成する内部リング６が溶 接により固着されている。これらのボス部３、スポーク４及び内部リング６は、 各々鋼材から構成して溶接によって連結させる他、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。

【００１２】 上記内部リング６の周囲には、一定間隔をおいてアルミニウム等の軽量金属材 料からなる外部リング７が被覆されている。同外部リング７は上下二分割された 上部材８ａと下部材８ｂとから構成されている。同外部リング７は、上部材８ａ 及び下部材８ｂを後述する上部ホルダー９及び下部ホルダー１０のねじ孔１１に ねじ１２で締付け固定することにより、一体的に内部リング６の周囲に配設され ている。上記外部リング７の外周部には、皮革製の表皮４２が被覆され操作フィ ーリングや外観を向上させている。

【００１３】 前記上下ホルダー９，１０はスポーク４のリング部５近傍位置に隙間をあけて スポーク４の周囲を覆うように、リング部５側の一対のねじ孔１３（図６参照） にビス１４を螺入することにより、互いに連結配置されている。両ホルダー９， １０はＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）等の硬質の合成樹脂から形成され、 図６に示すように、上記外部リング７の上下部材８ａ，８ｂにねじ１２で固定す るための一対のねじ孔１１を備えている。また、下部ホルダー１０のボス部３側 には一対の挟持部１０ａが突設され、両挟持部１０ａ間には後述する可撓性部材 としてのベンディングビーム１５の先端部１５ｂが挟持され、外部リング７が回 動されるとその力が挟持部１０ａを介してベンディングビーム１５の先端部１５ ｂに伝達されるようになっている。

【００１４】 また、上部ホルダー９は下部ホルダー１０とほぼ同様の形状を有しているが、 図５に示すように、ボス部３側の両側部が下方へ折り曲げ形成され、両折曲げ部 ９ａの内面とスポーク４との間の間隙Ｓが１mmとなるように形成されている。

【００１５】 図４に示すように、前記上下ホルダー９，１０には、各々スポーク４の上方及 び下方位置にスポーク４の幅方向に延びる支持壁２２が架設されている。両支持 壁２２には、各々一対の支軸２３がスポーク４の長手方向に延びるように支持壁 ２２の支持孔２４に挿通され、そのボス部３側においてナット２５で固定され、 両支軸２３の先端にはローラ２６が各スポーク４の上下両面に当接した状態で回 転可能に支持されている。

【００１６】 上記支持壁２２よりボス部３側には、図３に示すように、軸２８がスポーク４ の支持孔２９に遊嵌され、上部のフランジ３０と下部のＣリング３１によって同 スポーク４に対して上下動しないように支持されている。同軸２８の上部には、 前記支持壁２２に当接するローラ２７が回動可能に支持されている。同軸２８よ りボス部３側の位置には、固定軸３５がスポーク４に設けられた透孔３２に嵌入 され、その上部のフランジ３３と下部のＣリング３４によってスポーク４に固定 されている。同固定軸３５と上記軸２８との間には、図４に示すように、ほぼＵ 字状に形成された圧縮バネ３６が介在され、軸２８を前記支持壁２２側へ押圧す ることにより、前記ローラ２７と支持壁２２との間のガタツキをなくすようにな っている。

【００１７】 さて、図１に示すように、前記ベンディングビーム１５はアルミニウム合金製 で直方体状に形成されたその基端部１５ａと、先端側ほど厚さの薄い先端部１５ ｂと、両者を連結する四角柱状に形成された本体部１５ｃとから構成され、これ ら各部１５ａ〜１５ｃは一体形成されている。この基端部１５ａには一対の挿通 孔１６が設けられている。そして、図３に示すように、ねじ１７を挿通孔１６に 挿通してスポーク４のねじ孔４ａに締付けることにより、基端部１５ａがスペー サ３７を介してスポーク４に固定されるようになっている。

【００１８】 このスペーサ３７はベンディングビーム１５をスポーク４に対し一定間隔を保 持するために設けられている。また、基端部１５ａの先端側の側面には、ベンデ ィングビーム１５の延びる方向と直交する方向（図３の下方）へ延びる四角板状 の回路基板としてのプリント基板１８が一対のビス１９によって取付固定されて いる。

【００１９】 一方、前記ベンディングビーム１５の本体部１５ｃの基端側における両側面に は四角薄板状の歪ゲージ２０ａ，２０ｂ（図４参照）が接着剤により貼着されて いる。図２に示すように、この歪ゲージ２０ａ，２０ｂの先端側の位置における 本体部１５ｃには、逆Ｌ字状のけがき線３８が描かれており、歪ゲージ２０ａ， ２０ｂを貼着する際の目印となっている。

【００２０】 ここで、歪ゲージ２０ａ，２０ｂとは、樹脂フィルム上に歪量を電気抵抗に変 換するための銅−ニッケル合金やニッケル−クロム合金等の金属箔が貼着され、 絶縁性のラミネートフィルムで被覆されたものをいう。この金属箔の端子、即ち ランドからは細いリード線２１が引き出されている。このリード線２１の他端は 、前記プリント基板１８にハンダ付けによって接続されている。

【００２１】 ベンディングビーム１５の先端部１５ｂは、前記のように下部ホルダー１０の 挟持部１０ａに挟持され、ベンディングビーム１５が基端部１５ａを中心にして 撓むようになっている。

【００２２】 次に、前記歪ゲージ２０ａ，２０ｂによって検出された歪量を電気信号に変換 するための電気的構成について説明する。図８に示すように、前記ベンディング ビーム１５の両側面に貼着された一対の歪ゲージ２０ａ，２０ｂと固定抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ とでブリッジ回路３９が構成されている。同ブリッジ回路３９が第１増幅 回路４０に接続され、さらに第１増幅回路４０が第２増幅回路４１に接続されて いる。また、上記歪ゲージ２０ａ，２０ｂとリード線２１以外の部分によって、 前記プリント基板１８が構成されている。

【００２３】 そして、ベンディングビーム１５が撓むと、歪ゲージ２０ａ，２０ｂに曲げ歪 が生じ、この曲げ歪に基づく歪量がブリッジ回路３９で検出され、その出力が第 １増幅回路４０及び第２増幅回路４１で増幅されるようになっている。この第２ 増幅回路４１からの出力は例えばパワーステアリングの油圧コントローラに入力 されるようになっている。

【００２４】 そして、外部リング７の回動操作により、外部リング７の内部リング６に対す る相対移動量が操舵力と比例するとともに、操舵力がベンディングビーム１５を 介してスポーク４からボス部３を経てステアリングシャフト２に伝達されるよう になっている。ベンディングビーム１５は外部リング７に５kgの操舵力が加わっ たときにその先端部１５ｂの撓み量が１mmとなるようになっている。そして、ベ ンディングビーム１５が１mm撓んだとき、前記上部ホルダー９の折曲げ部９ａの 内面がスポーク４の側面に当接するようになっている。

【００２５】 上記のように構成されたステアリングホイールについて作用及び効果を説明す る。 図１に示すように、ベンディングビーム１５の本体部１５ｃの側面には歪ゲー ジ２０ａ，２０ｂが接着剤によって接着されているとともに、ベンディングビー ム１５の基端部１５ａの側面にはプリント基板１８が取付固定されている。そし て、図２に示すように、このベンディングビーム１５はボルト１７を挿通孔１６ に挿通してスポーク４に締付固定することにより、スポーク４に取付けられる。

【００２６】 このとき、プリント基板１８がベンディングビーム１５の基端部１５ａに一体 形成されているので、スポーク４へのベンディングビーム１５の取付けと同時に 、プリント基板１８の取付けが行われる。従って、歪ゲージ２０ａ，２０ｂとプ リント基板１８とを別々の部材に組付ける必要がなくなり、プリント基板１８と 歪ゲージ２０ａ，２０ｂの組付作業性が向上する。

【００２７】 また、図２に示すように、歪ゲージ２０の細いリード線２１が上記プリント基 板１８の最短位置においてハンダ付けにより直接接続されている。従って、従来 のようにゲージ端子や太いリード線を用いる必要がなくなり、部品点数を削減す ることができ、その結果製造コストの低減を図ることができる。しかも、歪ゲー ジ２０ａ，２０ｂとプリント基板１８との距離が短いため、両者を接続するリー ド線２１が短くなり、両者間の接続作業が容易となる。

【００２８】 さらに、本体部１５ｃの両側面にはけがき線３８が描かれているため、このけ がき線３８を目印として歪ゲージ２０ａ，２０ｂを本体部１５ｃに貼着できるの で、歪ゲージ２０ａ，２０ｂを本体部１５ｃに貼着する際の貼着作業が容易にな るとともに、両歪ゲージ２０ａ，２０ｂを互いに対称位置に正確に貼着すること ができる。

【００２９】 そして、前記リング部５を手で握って、時計回り又は反時計回りに回転させる 操舵力をリング部５に作用させると、操舵力はまず外部リング７に作用し、外部 リング７を支持している上下両ホルダー９，１０に伝達される。そして、操舵力 は一対の挟持部１０ａからベンディングビーム１５の先端部１５ｂに伝達され、 このベンディングビーム１５が基端部１５ａを中心にして撓みながらさらにスポ ーク４に操舵力を伝達する。

【００３０】 このとき、歪ゲージ２０ａ，２０ｂに曲げ歪が生じ、その歪量がブリッジ回路 ３９で検出される。このブリッジ回路３９の出力は、第１増幅回路４０、第２増 幅回路４１で増幅され、パワーステアリングが操舵力に応じた最適の力で作動す る。

【００３１】 次いで、スポーク４が回転し、同スポーク４の回転はボス部３を介してステア リングシャフト２に伝達され、ステアリングシャフト２が所定方向に回転する。 なお、外部リング７に操舵力が加わらなくなったときには、ベンディングビーム １５の弾性力により外部リング７が内部リング６に対して元の位置に戻る。

【００３２】 本考案は上記実施例に限定されるものではなく、考案の趣旨を逸脱しない範囲 で例えば以下のように構成してもよい。 （１）図９に示すように、プリント基板１８としてフレキシブル基板を用い、同 フレキシブル基板をベンディングビーム１５の基端部１５ａの上面及び本体部１ ５ｃ側の側面に折曲げて接合してもよい。そして、前記歪ゲージ２０ａ，２０ｂ のリード線２１をフレキシブル基板の最も近い部分にハンダ付けして接続する。 （２）図１０に示すように、プリント基板１８をベンディングビーム１５の基端 部１５ａの上面及び本体部１５ｃの上面にまで延出させるように構成してもよい 。そして、前記歪ゲージ２０ａ，２０ｂのリード線２１をプリント基板１８の延 出した部分にハンダ付けする。 （３）図１１に示すように、プリント基板１８をベンディングビーム１５の基端 部１５ａ上面に載せるとともに、そこからさらにフレキシブル基板を一体形成し 、そのフレキシブル基板を本体部１５ｃを跨ぐようにして本体部１５ｃに接合し てもよい。そして、前記歪ゲージ２０ａ，２０ｂのリード線２１をフレキシブル 基板の最も近い部分にハンダ付けする。 （４）前記実施例において、ベンディングビーム１５の本体部１５ｃの側面に予 め描かれたけがき線３８は、貼着される歪ゲージ２０ａ，２０ｂの一隅部に設け てもよく、また歪ゲージ２０ａ，２０ｂの上下及び左右の各２個所に直線として 設ける等してもよい。 （５）前記実施例において、ベンディングビーム１５を２本のスポーク４に取付 けてもよく、またスポーク４が３本以上の場合にはその本数に応じ取付けてもよ い。

【００３３】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案のステアリングホイールによれば、歪ゲージや回 路基板の組付作業性を向上させることができるとともに、部品点数を削減して製 造コストを低減できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示すベンディングビームの斜
視図である。

【図２】図１の要部を拡大した斜視図である。

【図３】ステアリングホイールの要部断面図である。

【図４】ステアリングホイールの一部破断底面図であ
る。

【図５】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】下部ホルダーを示す斜視図である。

【図７】ステアリングホイールを示す概略平面図であ
る。

【図８】操舵力を検出するための電気的構成を示す図で
ある。

【図９】本考案の別例を示すベンディングビームの要部
斜視図である。

【図１０】本考案のさらに別例を示すベンディングビー
ムの要部斜視図である。

【図１１】本考案のさらに別例を示すベンディングビー
ムの要部斜視図である。

【図１２】従来のステアリングホイールを示す要部断面
図である。

【図１３】従来のステアリングホイールを示す要部拡大
断面図である。

【符号の説明】

１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフ
ト、３…ボス部、４…スポーク、６…内部リング、７…
外部リング、１５…可撓性部材としてのベンディングビ
ーム、１８…回路基板としてのプリント基板、２０ａ，
２０ｂ…歪ゲージ、２１…リード線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 帯刀 慶真 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)考案者 籾山 冨士男 東京都日野市日野台３丁目１番地１ 日野 自動車工業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングシャフト（２）に固定され
   たボス部（３）から放射状に突設されたスポーク（４）
   と、同スポーク（４）の先端部に連結された円環状の内
   部リング（６）と、同内部リング（６）を覆い内部リン
   グ（６）に対して相対移動可能な外部リング（７）と、
   前記スポーク（４）に基端側が支持され先端側が前記外
   部リング（７）に支持された可撓性部材（１５）と、同
   可撓性部材（１５）に貼着された歪ゲージ（２０ａ，２
   ０ｂ）と、同歪ゲージ（２０ａ，２０ｂ）の歪量に基づ
   いてステアリングホイール（１）の操舵力を演算処理す
   るための回路を有する回路基板（１８）とを備えたステ
   アリングホイールにおいて、 前記歪ゲージ（２０ａ，２０ｂ）を可撓性部材（１５）
   の基端側に貼着するとともに、前記回路基板（１８）を
   歪ゲージ（２０ａ，２０ｂ）の近傍位置における可撓性
   部材（１５）に組付け、前記歪ゲージ（２０ａ，２０
   ｂ）の端子から引き出されたリード線（２１）を回路基
   板（１８）に直接接続したことを特徴とするステアリン
   グホイール。