JPH0696384B2 - ステアリング・ホイ−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、操舵力を感知可能にするところの車両に使
用されるステアリング・ホイールに関する。

背景技術 車両に使用されるパワー・ステアリングでは、操舵力セ
ンサや操舵量センサをステアリング・シャフトに配置
し、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っている。

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・シャ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
操舵力や操舵量の検出に難があった。

発明の目的・課題 この発明の目的・課題は、ステアリング・ホイール自身
の慣性に影響されずに、センサ出力のための中立戻りを
改善して操舵力を検出可能にし、操舵の際のパワー・ス
テアリングの切遅れ補正を正確にするところの操舵力を
感知可能にする車両に使用されるステアリング・ホイー
ルの提供にある。

目的・課題に係る構成上の発明の概要： 請求する発明の内容 上述の目的・課題に関連して、この発明のステアリング
・ホイールは、ステアリング・シャフトに取り付けられ
るスポークと、そのスポークに固定的に連結されるリム
と、回転方向において、そのスポークおよびリムに相対
的に移動可能に支持されるスポーク・カバーと、そのス
ポーク・カバーに連結され、そして、回転方向におい
て、そのリムに相対的に移動可能に支持されるリム・カ
バーと、そのステアリング・シャフト側に根元を固定
し、そのスポーク・カバーに先端を伸長させるケージ・
ビームと、所定の位置において、そのスポーク・カバー
に配置され、そして、そのスポーク・カバーの回転方向
に僅かなギャップを置いて、そのゲージ・ビームの先端
を受け入れ、そのリム・カバーの動きをそのゲージ・ビ
ームに伝達可能にするコネクタと、そのゲージ・ビーム
に取り付けられる歪み検出手段とを含んで構成され、自
由状態で、そのコネクタがそのゲージ・ビームに与える
僅かな隙間によって、センサ出力の中立戻りを改善し
て、センサによる操舵力およびそれの方向を感知可能に
するところにあり、また、この発明のステアリング・ホ
イールは、上述の構成に、そのスポークに固定的に支持
されるケーシング、そのケーシング内に往復摺動可能に
嵌め込まれる一対のピストン、そのケーシング内でその
一対のピストン間に配置される圧縮スプリング、およ
び、その一対のピストンに先端を向かい合わせに接触さ
せてそのスポーク・カバーに固定的に支持される一対の
ピンで組み立てられるセンタリング・デバイスを付加し
て構成され、自由状態で、そのコネクタがそのゲージ・
ビームに与える僅かな隙間と、そのセンタリング・デバ
イスとによって、センサ出力の中立戻りを積極的に改善
して、センサによる操舵力およびそれの方向を感知可能
にするところにある。

具体例の説明 以下、この発明に係るステアリング・ホイールの望まし
い具体例について、図面を参照して説明する。

第１ないし４図は、自動車のパワー・ステアリングに使
用されたこの発明のステアリング・ホイールの具体例10
を示している。

そのステアリング・ホイール10は、ステアリング・シャ
フト50に取り付けられた金属製ハブ11と、一対の金属製
スポーク12,13と、金属製リム14と、合成樹脂製スポー
ク・カバー15と、合成樹脂製リム・カバー16と、ゲージ
・ビーム17と、コネクタ18と、歪み検出手段19と、セン
タリング・デバイス20と、ホーン・カバー21とより操舵
力感知型に構成されている。

その一対のスポーク12,13は、そのハブ11に溶接され、
所定の間隔でそのハブ11から放射状に突出されている。

そのリム14は、そのスポーク12,13の先端に溶接され
て、そのスポーク12,13間に固定的に連結されている。

また、そのリム14は、第１および２図に示されるよう
に、そのスポーク12に隣接してビーム逃げ22を切り欠
き、先端をそのスポーク・カバー15に伸長させるところ
のそのゲージ・ビーム17が所定の範囲で自由に曲げられ
るようにしている。

そのスポーク・カバー15は、第１図から理解されるよう
に、合成樹脂の半割成形品からなり、そのスポーク12,1
3、リム14の一部分、ゲージ・ビーム17、およびセンタ
リング・デバイス20などに対して上下方向から被せ、互
いに突き合わせ、その突き合わせ箇所を溶接して一定化
され、そのスポーク12,13およびリム14に取り付けられ
ている。

また、そのスポーク・カバー15は、そのように取り付け
られた状態で、そのスポーク12,13およびリム14との間
に適宜の隙間が形成されるように、予め寸法決定されて
成形され、そのステアリング・ホイール10の回転方向に
おいて、そのスポーク12,13およびリム14に相対的に移
動可能に支持されている。

さらに、そのスポーク・カバー15は、そのリム14に接触
するボール・ベアリング25をリング通し開口23,24に配
置し、そのリム14に対する相対的移動を円滑にしてい
る。

そのボール・ベアリング25は、勿論、滑りをよくする手
段であるならば、適宜に置き換えて使用することも可能
である。

そのリム・カバー16は、第１図に示されるように、合成
樹脂の成形品で、リング方向に切断され、そのリム14に
被せ易く製作されている。勿論、その切断面26,27は、
そのリム・カバー16がそのリム14に被せられた後に接合
され、また、そのリム・カバー16の両端28,29は、その
スポーク・カバー15の対応するリング通し開口23,24に
接続され、一体的に連結されている。

また、そのリム・カバー16は、そのスポーク・カバー15
のように、取り付けられた状態で、そのリム14との間に
適宜の隙間が形成されるように、予め寸法決めされて成
形され、そのスポーク・カバー15を伴いながら、そのス
テアリング・ホイール10の回転方向において、そのリム
14に相対的に移動可能に支持されている。

さらに、そのリム・カバー16は、所定の位置において、
内側面にリブ30を突出させ、そのリ14との間の隙間をそ
のリブ30に維持させ、そのリム14に対する相対的移動を
円滑にしている。

そのゲージ・ビーム17は、板ばね材からなり、第１図に
示されるように、そのスポーク12に溶接されたブラケッ
ト33に根元をねじ止めして、そのハブ11側に固定され、
また、そのリム14のビーム逃げ22を通って、そのスポー
ク・カバー15の内側面に先端を伸長させ、そのコネクタ
18にその先端を嵌め合わせている。勿論、操舵力が作用
されない状態では、第１、２、および３図に示されるよ
うに、そのゲージ・ビーム17は、そのセンタリング・デ
バイス20によって、そのリム14およびスポーク・カバー
15の円周方向において、そのビーム逃げ22およびコネク
タ18の中央に位置され、そのビーム逃げ22においては、
ビームの両側に大きなギャップＳがそれぞれ形成され、
また、そのコネクタ18においては、ビームの両側に僅か
なギャップδがそれぞれ形成されている。

そのように配置されたそのゲージ・ビーム17は、操舵力
が作用されると、そのビーム逃げ22内において曲げら
れ、歪みを生じさせられる。

そのコネクタ18は、第１および３図から理解されるよう
に、そのスポーク12に隣接され、しかも、そのゲージ・
ビーム17の先端およびビーム逃げ22に関連してそのスポ
ーク・カバー15の内側面に位置決めされ、そのスポーク
・カバー15に配置されている。

そのコネクタ18は、そのリム14の外周面から適宜の隙間
を置いて、そのスポーク・カバー15の内側面に突出され
たボス34において、ソケットに形成され、そのゲージ・
ビーム17の先端を受け入れ、そのスポーク・カバーグ15
およびリム・カバー16の動きをそのゲージ・ビーム17に
伝達可能にしている。

特に、そのようにして、所定の位置において、そのスポ
ーク・カバー15に配置されたこのコネクタ18は、操舵力
が作用されない状態では、第３図に示されるように、そ
のセンタリング・デバイス20によって、そのゲージ・ビ
ーム17の先端を中央に受け入れ、換言するならば、その
スポーク・カバー15およびリム・カバー16の回転方向に
おけるビームの両側に僅かなギャップδを置いてそのゲ
ージ・ビーム17の先端を受け入れている。勿論、そのコ
ネクタ18は、そのボス34において切欠きや溝に形成する
ことも可能であり、さらに、変形された構造になされて
かまわない。

その歪み検出手段19は、ストレーン・ゲージであって、
そのストレーン・ゲージ19は、そのゲージ・ビーム17の
左右の板面31,32に貼付された電気抵抗歪線ユニット35,
36からなり、そのパワー・ステアリングの油圧回路に配
置された圧油注入弁（図示せず）を制御するコントロー
ラ（図示せず）に電気的に接続されている。

そのセンタリング・デバイス20は、そのスポーク13とそ
のスポーク・カバー15との間に配置され、操舵力が作用
されていないとき、そのゲージ・ビーム17がそのリム14
のビーム逃げ22およびコネクタ18の中央に位置されるよ
うに、換言するならば、そのゲージ・ビーム17が自由状
態に置かれるようにしている。

さらに詳述するならば、そのセンタリング・デバイス20
は、第３図に示されるように、そのスポーク13の先端部
分に配置されたケーシング37と、そのケーシング37に往
復摺動可能に嵌め込まれた一対のピストン38,39と、そ
のピストン38,39間において、そのケーシング37内に配
置された圧縮スプリング40と、そのケーシング37内のピ
ストン38,39に関連して、そのスポーク・カバー15に配
置された一対のピン41,42とより構成されている。

そのケーシング37は、円筒状ケーシング本体43と、その
ケーシング本体43の両端に取り付けられたエンド・プレ
ート44,45とよりシリンダに製作され、そのケーシング
本体43をそのスポーク13の先端部分に溶接して、そのス
ポーク13に取り付けられている。

また、そのエンド・プレート44,45には、それぞれボア4
6が形成され、そのボア46は、そのスポーク・カバー15
がそのスポーク12,13に対して相対的に移動されるに伴
って、そのピストン38,39を介してそのピン41,42にその
圧縮スプリング40を押させるように、そのピン41,42を
出し入れ可能にしている。

その一対のピン41,42は、そのケーシング37のボア46,46
に出し入れ可能にするように位置決めされて、そのスポ
ーク・カバー15に一体的に成形されている。従って、そ
のピン41,42は、操舵力が作用されていないとき、第４
図に示された状態にあって、そのピストン38,39を介し
てその圧縮スプリング40が与えるスプリング力を受け、
その結果、そのセンタリング・デバイス20によって、そ
のステアリング・ホイール10はニュートラル位置に保た
れる。

そのホーン・カバー21は、合成樹脂の成形品で、そのハ
ブ11に配置されている。勿論、このホーン・カバー21
は、そのスポーク・カバー15の形状に関連された三角形
に成形され、そのスポーク・カバー15に関連してそのス
テアリング・ホイール10の外観仕上りを良くしている。

次に、上述のように構成されたステアリング・ホイール
10の動作について述べるに、今、左右方向の何れか一方
に回転させる操舵力がそのステアリング・ホイール10に
加えられるならば、その操舵力は、最初に、そのリム・
カバー16に作用し、そのリム・カバー16が、そのリム14
に対して左右方向の何れか一方に相対的に回転され、そ
のようなそのリム・カバー16の回転に伴われて、そのス
ポーク・カバー15およびコネクタ18もまた、そのリム・
カバー16と同じ方向において、そのリム14に対して相対
的に回転される。

そのように、その操舵力が伝えられるので、相対的に回
転されるところのそのスポーク・カバー15に伴われるそ
のコネクタ18によって、そのゲージ・ビーム17が、左右
方向の何れか一方に曲げられ、歪を生じ、そのストレー
ン・ゲージ19は、そのゲージ・ビーム17の曲げ歪を検出
する。

そのようにして、その操舵力およびそれの方向が、その
ストレーン・ゲージ19によって感知されて信号に変換さ
れ、その信号がそのコントローラに与えられ、そのコン
トローラがその圧油注入弁に流れる電流を制御し、その
圧油注入弁が開かれ、圧油がそのパワー・ステアリング
の方向制御弁（図示せず）に送られ、圧油がそのパワー
・ステアリングのパワー・シリンダに速やかに供給さ
れ、その結果、そのパワー・ステアリングでは、切遅れ
が阻止される。

また、そのように、そのスポーク・カバー15を一体的に
連結したそのリム・カバー16がそのリム14に対して相対
的に回転され、そのゲージ・ビーム17がそのリム14に切
り欠かれたビーム逃げ22の何れか一方の内側面に瞬間的
に当る。

そのゲージ・ビーム17が、そのビーム逃げ22の何れか一
方の内側面に当った後には、そのリム14は、そのスポー
ク・カバー15を一体的に連結したそのリム・カバー16と
共に左右方向の何れか一方に回転され、その結果、その
スポーク12,13およびハブ11を介して、そのステアリン
グ・シャフト50が回転され、そのステアリング・シャフ
ト50の回転に伴って、そのパワー・ステアリングのコン
トロール・バルブが切換え操作される。

従って、このパワー・ステアリングでは、慣性が非常に
小さくされたそのリム・カバー16およびスポーク・カバ
ー15に伴われるところのそのコネクタ18によって、その
ゲージ・ビーム17が曲げられ、歪ませられ、そのゲージ
・ビーム17の曲げ歪をそのストレーン・ゲージ19が検出
して、その操舵力およびそれの方向が感知され、そのス
トレーン・ゲージ19で感知された操舵力およびそれの方
向が電気的信号に変えられ、その電気的信号で、そのコ
ントローラがそのパワー・ステアリングの油圧回路に配
置されたその圧油注入弁を開き、その方向制御に圧油を
速やかに注入するので、そのリム14およびステアリング
・シャフト50の大きな慣性に影響されずに、その操舵力
およびそれの方向が実質的に遅れなしに、正確に検出さ
れ、そのパワー・ステアリングの切遅れが確実に阻止さ
れる。

また、その操舵力が取り除かれ、そのステアリング・ホ
イール10が戻された状態では、そのセンタリング・デバ
イス20によって、そのゲージ・ビーム17は、そのビーム
逃げ22に対して第２図に示す状態に、そのコネクタ18に
対して第３図に示す状態に戻される。

従って、この場合、そのゲージ・ビーム17とそのコネク
タ18との間に僅かなギャップδ，δが設けられてあるに
加えて、そのセンタリング・デバイス20が備えられるの
で、このステアリング・ホイール10では、中立戻り不良
が改善される。

上述のステアリング・ホイール10では、その歪み検出手
段19として、ストレーン・ゲージが使用されたが、その
歪み検出手段19は、ホール素、ホールIC、磁気抵抗素
子、および歪半導体素子などから適宜に選択して使用で
きる。

発明の利便・利益 上述から理解されるように、この発明のステアリング・
ホイールは、リムが、ステアリング・シャフトに取り付
けられるスポークに固定的に連結され、スポーク・カバ
ーが、回転方向において、そのスポークおよびリムに相
対的に移動可能に支持され、リム・カバーが、そのスポ
ーク・カバーに連結され、そして、回転方向において、
そのリムに相対的に移動可能に支持され、ゲージ・ビー
ムが、そのステアリング・シャフト側に根元を固定し、
そのスポーク・カバーに先端を伸長させ、コネクタが、
所定の位置において、そのスポーク・カバーに配置さ
れ、そして、そのスポーク・カバーの回転方向に僅かな
ギャップを置いて、そのゲージ・ビームの先端を受け入
れ、そのリム・カバーの動きをそのゲージ・ビームに伝
達可能にし、そして、歪み検出手段が、そのゲージ・ビ
ームに取り付けられて構成されるので、この発明のステ
アリング・ホイールでは、操舵力が加えられると、慣性
が非常に小さくされたそのリム・カバーおよびスポーク
・カバーに伴われるところのそのコネクタによって、そ
のゲージ・ビームが曲げられ、歪ませられ、そのゲージ
・ビームの曲げ歪をその歪み検出手段が検出して、その
操舵力およびそれの方向が感知され、そのようにして、
そのリムおよびステアリング・シャフトの大きな慣性に
影響されずに、その操舵力およびそれの方向が検出可能
になり、換言するならば、その操舵力およびそれの方向
が、実質的に遅れなしに正確に検出され、操舵の際のパ
ワー・ステアリングの切遅れが正確に行われ、そのパワ
ー・ステアリングの切遅れが確実に阻止されるに加え
て、その操舵力が取り除かれると、そのコネクタが、そ
のゲージ・ビームに与える僅かなギャップによって、セ
ンサ出力のための中立戻りが改善され、そして、センサ
出力のための不感帯が改善され、また、この発明のステ
アリング・ホイールは、付加的に、センタリング・デバ
イスが、そのスポークに固定的に支持されるケーシン
グ、そのケーシング内に往復摺動可能に嵌め込まれる一
対のピストン、そのケーシング内でその一対のピストン
間に配置される圧縮スプリング、および、その一対のピ
ストンに先端を向かい合わせに接触させてそのスポーク
・カバーに固定的に支持される一対のピンで組み立てら
れるので、この発明のステアリング・ホイールでは、そ
の操舵力が取り除かれる際には、そのゲージ・ビームに
与えるそのコネクタの僅かなギャップとそのセンタリン
グ・デバイスとによって、そのセンサ出力のための中立
戻りが積極的に改善され、中立戻り不良が改善され、そ
して、センサ出力のための不感帯がより改善され、その
パワー・ステアリングにとって非常に有用であり、ま
た、実用的である。

発明の具体例との関係 先のように、図面を参照して説明されたこの発明の具体
例から明らかであるように、この発明の属する技術の分
野における通常の知識を有する者にとって、この発明の
内容は、その発明の課題を成し遂げるためにその発明の
成立に必須であってその発明の性質であるところのその
発明の技術的本質に由来し、そして、それを内在させる
と客観的に認められる態様に容易に具体化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、自動車のパワー・ステアリングに使用された
この発明のステアリング・ホイールの具体例を部分的に
断面して示した正面図、第２図は、第１図の２−２線に
沿って示した断面図、第３図は、第１図の３−３線に沿
って示した断面図、および第４図は、第１図の４−４線
に沿って示した断面図である。 14……リム、15……スポーク・カバー、16……リム・カ
バー、17……ゲージ・ビーム、18……コネクタ、19……
ストレーン・ゲージ、20……センタリング・デバイス、
22……ビーム逃げ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリング・シャフトに取り付けられる
   スポークと、 そのスポークに固定的に連結されるリムと、 回転方向において、そのスポークおよびリムに相対的に
   移動可能に支持されるスポーク・カバーと、 そのスポーク・カバーに連結され、そして、回転方向に
   おいて、そのリムに相対的に移動可能に支持されるリム
   ・カバーと、 そのステアリング・シャフト側に根元を固定し、そのス
   ポーク・カバーに先端を伸長させるゲージ・ビームと、 所定の位置において、そのスポーク・カバーに配置さ
   れ、そして、そのスポーク・カバーの回転方向に僅かな
   ギャップを置いて、そのゲージ・ビームの先端を受け入
   れ、そのリム・カバーの動きをそのゲージ・ビームに伝
   達可能にするコネクタと、 そのゲージ・ビームに取り付けられる歪み検出手段 とを含むステアリング・ホイール。
2. 【請求項２】ステアリング・シャフトに取り付けられる
   スポークと、 そのスポーク間に固定的に連結されるリムと、 回転方向において、そのスポークおよびリムに相対的に
   移動可能に支持されるスポーク・カバーと、 そのスポーク・カバーに連結され、そして、回転方向に
   おいて、そのリムに相対的に移動可能に支持されるリム
   ・カバーと、 そのステアリング・シャフト側に根元を固定し、そのス
   ポーク・カバーに先端を伸長させるケージ・ビームと、 所定の位置において、そのスポーク・カバーに配置さ
   れ、そして、そのスポーク・カバーの回転方向に僅かな
   ギャップを置いて、そのゲージ・ビームの先端を受け入
   れ、そのリム・カバーの動きをそのゲージ・ビームに伝
   達可能にするコネクタと、 そのゲージ・ビームに取り付けられる歪み検出手段と、 そのスポークに固定的に支持されるケーシング、そのケ
   ーシング内に往復摺動可能に嵌め込まれる一対のピスト
   ン、そのケーシング内でその一対のピストン間に配置さ
   れる圧縮スプリング、および、その一対のピストンに先
   端を向かい合わせに接触させてそのスポーク・カバーに
   固定的に支持される一対のピンで組み立てられるセンタ
   リング・デバイスとを含むステアリング・ホイール。