JP2008189278A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアバッグ展開時に運転者の移動が許容される距離を延長できる新たな構造のエアバッグ内蔵ステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリング装置２２は、ステアリングシャフトの上部先端部に固定されたステアリングホイール１２と、ステアリングホイール１２の内周側に配置され、内部にエアバッグを収納したホイールパッド３８と、ホイールパッド３８をステアリングシャフトの先端部から所定の高さで支持する支持機構３４とを備える。支持機構３４は、エアバッグ１４の展開時にホイールパッド３８をステアリングシャフトに向けて引込み、展開したエアバッグの収縮に伴いステアリングシャフトに向かって移動してくる運転者の胸部の移動許容距離を延長して、運転者に与えられる衝撃力の緩和を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステアリング装置、特にエアバッグの展開時に運転者の胸部移動許容距離を延長できるエアバッグ内蔵ステアリング装置の改良に関する。

近年、エアバッグシステムを標準装備する車両が増えている。エアバッグシステムは、衝突などが原因で車両に大きな衝撃力が加えられたときに運転者とステアリングホイールの間に瞬間的にエアバッグを膨らませ、前方に投げ出される状態の運転者にエアバッグを押し潰させることにより、当該運転者が受けるダメージを軽減する装置である。

具体的には、前進走行している車両が物体に衝突すると、運転者はシートベルトに拘束されてはいるものの、前方に投げ出される。エアバッグは、車両の衝突を衝撃センサなどで検出してインフレータに通電着火することによりエアバッグにガスを送り込み膨張展開させる。前方に投げ出された運転者の胸部は膨張したエアバッグを潰しながらさらに前方移動し、ステアリングホイールに接触する。運転者の前方移動の運動エネルギが大きい場合、胸部はステアリングホイールを変形させながらさらに前方に移動する。このとき、エアバッグの潰し動作やステアリングホイールの変形動作は運転者の前方移動の運動エネルギを吸収するので、運転者が受ける衝撃を緩和することができる。

ところで、エアバッグは、ステアリングシャフトの先端にステアリングホイールとともに固定された金属板などで形成される支持体で支持されている。また、その支持体には、エアバッグを膨張させるガスを発生するインフレータなどが配置されている。したがって、エアバッグなどの動作によっても前方への運動エネルギが吸収しきれていない場合、運転者はエアバッグ支持体との接触で移動が規制され衝撃を受けてしまう可能性がある。そこで、エアバッグを搭載した車両においては、エアバッグ展開時に運転者の胸部の移動が許容される距離を延長して、エアバッグの支持体と運転者の接触をできるだけ回避するような構造が望まれている。

特許文献１には、ステアリングホイールの手前側のリムやスポークに運転者が衝突し荷重が加えられた場合、リムやスポークの変形に伴いエアバッグ装置を支持する支持体が引き込まれることで、運転者がエアバッグの支持体と接触するまでの移動距離を延長するステアリングホイールが開示されている。また、運転者の胸部移動許容距離を延長するための他の考案として、車両の衝突時にステアリングコラムが車両前方に引き込まれる構造についても提案されている。例えば、特許文献２には、車両の衝突を検出した場合、まずステアリングコラムを車両前方に退避してからエアバッグの展開を行うステアリングコラム装置が開示されている。
特開平１１−２７８２８２号公報 特開２００２−１１４１５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のステアリングホイールでは、リムやスポークに運転者が衝突しリムやスポークが変形した場合に支持体が引き込まれるので、運転者が直接支持体に衝突してしまう場合には運転者の胸部移動許容距離が延長されているわけではない。また、特許文献２に記載のステアリングコラム装置では、エアバッグの展開に先立ってステアリングコラムを前方に退避させるための機構が、コラム近傍に設けられる必要があるため、このようなステアリングコラム装置を小型車に装着することはスペースの観点から困難な場合が多い。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エアバッグ展開時に運転者の移動が許容される距離を延長できる新たな構造のエアバッグ内蔵ステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のステアリング装置は、ステアリングシャフトの上部先端部に固定されたステアリングホイールと、前記ステアリングホイールの内周側に配置され、内部にエアバッグを収納したホイールパッドと、前記ホイールパッドを前記ステアリングシャフトの先端部から所定の高さで支持する支持機構とを備える。前記支持機構は、前記エアバッグの展開時に前記ホイールパッドを前記ステアリングシャフトに向けて引き込む。

この態様によると、エアバッグが展開した場合、ホイールパッドがステアリングシャフトに向けて引き込まれるので、その際のホイールパッドの移動距離だけ余分に運転者の移動が許容される距離を延長することができる。

前記支持機構は、前記エアバッグの非展開時に前記ステアリングホイールと前記ホイールパッドとが所定の距離となるようにそれぞれと連結されている連結部材と、前記エアバッグの展開時に前記連結部材を移動させる移動機構とを有してもよい。前記連結部材は、前記エアバッグの展開時に、前記移動機構により移動されながら、前記ステアリングホイールと締結されている第１の締結部に対して前記ホイールパッドと締結されている第２の締結部が近づくように、該第１の締結部および該第２の締結部の少なくともいずれかをガイドしてもよい。

連結部材としては、例えば、金属製の板状の部材を用いることができる。そして、例えば、連結部材をステアリングホイールとホイールパッドとの間の空間に配置し、その連結部材にステアリングホイールとホイールパッドとを締結したり嵌合させたりすることで、エアバッグの非展開時にはホイールパッドとステアリングホイールとが所定の距離で保持される。また、エアバッグの展開時には、連結部材は、移動機構により移動されながら、ステアリングホイールと締結されている第１の締結部に対してホイールパッドと締結されている第２の締結部が近づくように、第１の締結部および該第２の締結部の少なくともいずれかをガイドする。これにより、エアバッグの展開時には、連結部材の移動という簡易な動きでホイールパッドがステアリングホイールに向けて、換言すればホイールパッドがステアリングシャフトに向けて引き込まれるため、運転者がホイールパッドに接触するまでに移動が許容される移動許容距離が延長される。なお、連結部材の移動は、例えば、エアバッグの展開動作に関連して行われてもよい。連結部材の移動のタイミングは、車両の走行状態やエアバッグの性能、構造等に応じて最適なタイミングを選択すればよいが、例えば、エアバッグの展開に先立って連結部材を移動させてもよいし、エアバッグが展開されてから連結部材を移動させてもよい。

前記連結部材は、前記第１の締結部をガイドする第１のガイド部と、前記第２の締結部をガイドする第２のガイド部とを有してもよい。前記第１のガイド部および前記第２のガイド部は、該第１のガイド部のガイド方向と該第２のガイド部のガイド方向とが交差するように形成されていてもよい。ここで、ガイド部としては、例えば、金属製の板状の部材の表面に形成された溝や凸部であってもよい。これにより、第１のガイド部および第２のガイド部は、第１のガイド部のガイド方向と第２のガイド部のガイド方向とが交差するように形成されているため、連結部材が所定の方向に移動した場合に、第１のガイド部にガイドされる第１の締結部と第２のガイド部にガイドされる第２の締結部とを徐々に近づけることができる。

前記移動機構は、ガスを発生させるガス発生装置と、発生したガスの導入により押し出され前記連結部材を移動させるピストンとを有してもよい。これにより、簡易な構成で瞬時に大きな力を発生することができるので、スムーズかつ確実に連結部材を移動させることができる。そのため、エアバッグの展開時にホイールパッドをステアリングシャフトに向けて確実に引き込むことができる。

本発明によれば、エアバッグ展開時に運転者の移動が許容される距離を延長できる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

本実施の形態のエアバッグ内蔵ステアリング装置は、エアバッグの展開時に当該エアバッグを収納するホイールパッドをステアリングシャフトに向かって引き込む。その結果、展開したエアバッグの収縮に伴いホイールパッドに向かって移動してくる運転者の胸部の移動許容距離を実質的に延長できるので、運転者に与えられる衝撃力の緩和が可能になる。

図１は本実施の形態のエアバッグ内蔵ステアリング装置を搭載する車両１０において、エアバッグ１４が展開した状態を説明する模式図である。図２は、本実施の形態のエアバッグ内蔵ステアリング装置におけるエアバッグの展開に関わるシステムを説明するブロック図である。エアバッグは、運転席用の他、助手席用、サイドウィンドウ用、後部座席用などがあるが、本実施の形態においては、特にステアリングホイール１２に内蔵された運転席用のエアバッグ１４に着目する。エアバッグ１４は、例えばシリコンコーティングされたナイロン布などで構成され、インフレータなどで発生した、例えば窒素ガスにより瞬時に膨らみ展開される。

エアバッグ１４を展開させるエアバッグ装置は、主としてエアバッグ１４の動作制御を行う制御回路と、衝突など車両に衝撃が加わったことを検出するセンサと、エアバッグ１４を展開させる駆動回路などで構成される。衝撃を検出するセンサとして、例えば、車両１０の前部左右に設けられる２個のサテライトセンサ１６と、フロアに配置されるフロアセンサ１５がある。サテライトセンサ１６は、主として車両１０に加わる減速度を検出して減速度に対応する時系列の減速度信号を出力する。また、フロアセンサ１５は、車両１０に加わり車体を介して伝達する衝撃を測定する加速度センサであって、具体的には、車両に対して前後方向に加わる減速度を随時測定して、その測定値を信号として出力する。

サテライトセンサ１６およびフロアセンサ１５により所定閾値以上の衝撃（例えば、ステアリングシャフト２０の軸方向に１ｋＮの力がかかるような衝撃）が車両１０に加えられたことが検出されると、ＣＰＵ１７や記憶回路を含む制御回路１９は、点火信号をエアバッグ１４のインフレータ３６に送信する。点火信号を受信したインフレータ３６は、点火して折りたたまれたエアバッグ１４に窒素ガスを送り込む。

図３は、本実施の形態のエアバッグ内蔵ステアリング装置を上方から見た上面図である。エアバッグ１４は、ステアリングホイール１２の略中央に位置するホイールパッド３８の内部に収納され、展開すると図１に示すように、ステアリングホイール１２と運転者１８との間の空間を埋めるように膨張する。

例えば、車両１０前方の障害物に当該車両１０が衝突し衝撃を受けると、運転者１８は、前方（ステアリングシャフト２０の軸方向前方）に向かって投げ出されるように移動を開始する。続いて、運転者１８は衝撃により展開したエアバッグ１４と接触し、エアバッグ１４を潰しながらさらに前方への移動を継続する。さらに、前方への移動が進むと運転者１８はステアリングホイール１２に接触する。ステアリングホイール１２は、エアバッグ１４が展開しているような場合に運転者１８へのダメージを軽減するために変形しやすい構造になっている。

このようなエアバッグ１４の押し潰し動作やステアリングホイール１２の変形動作により運転者１８の持つ運動エネルギの一部または全部が吸収される。しかし、運動エネルギが残った場合、継続的に運転者１８はステアリングシャフト２０の軸方向前方に移動する。エアバッグ１４は展開時に瞬時に膨張するため、十分な剛性を有する金属等で構成されたバッグホルダに支持された状態でホイールパッド３８に収納されている。したがって、運転者１８の前方への移動が継続した場合、ホイールパッド３８の内部にあるバッグホルダとの接触で運転者１８にダメージを与えてしまう可能性が高まる。そこで、本実施の形態のエアバッグ内蔵ステアリング装置は、エアバッグ１４の展開時に、運転者１８の胸部移動許容距離を延長できる構造を有している。

以下、本実施の形態のエアバッグ内蔵ステアリング装置（以下、ステアリング装置という）２２の概略について図４から図７を参照して説明する。図４は、図３に示すステアリング装置のＡ−Ａ断面図である。図５は、図３に示すステアリング装置をＢ方向から見た場合の側面図である。図６は、図３に示すステアリング装置をＣ方向から見た場合の側面図である。図７は、図３に示すステアリング装置をＤ方向から見た場合の側面図である。

図４に示すように、ステアリングシャフト２０の上部端部には、ナット２４などの締結部材によりステアリングホイール１２が固定されている。ステアリングホイール１２は、リング状のステアリングリム２６と、ステアリングリム２６を支持する２本のスポーク２８と、スポーク２８が接続されてステアリングシャフト２０に固定されるボス３０で構成される。ステアリングリム２６やスポーク２８は、芯金２６ａ，２８ａの周囲に樹脂部材２６ｂ，２８ｂなどが周設されている。樹脂部材２６ｂ，２８ｂは、衝突時の衝撃吸収を行うとともに、手触り感や見た目の向上を図っている。ステアリングリム２６の内周側の中央部には、内部にエアバッグ１４が収納されたホイールパッド３８が配置されている。

ステアリングシャフト２０の上部先端部には、ステアリングホイール１２のボス３０が固定されている。また、ボス３０には、エアバッグ１４を支持するバッグホルダ３２を収納したホイールパッド３８を、ステアリングシャフト２０の先端位置から所定の高さで支持する支持機構３４が固定されている。エアバッグ１４は、収納時には図４に示すようにコンパクトに畳み込まれて、開放端がバッグホルダ３２上に固定されている。バッグホルダ３２は、エアバッグ１４の展開時の反力に耐えうるように金属版などで形成された皿型の部材である。バッグホルダ３２上には、インフレータ３６が配置されている。

インフレータ３６は、車両１０が所定値以上の衝撃を受けたとき、電気信号により点火され瞬時に大量の窒素ガスを発生させてエアバッグ１４を展開させる。エアバッグ１４は樹脂などで形成されたパッドカバー３８ａで覆われ、全体としてホイールパッド３８を形成している。パッドカバー３８ａは、エアバッグ１４の展開時に予め設定された割れ目が裂けて当該エアバッグ１４をステアリングホイール１２と運転者１８との間に展開させる。エアバッグ１４には、空気を抜くための小さな孔が形成され、運転者１８が接触することにより孔から窒素ガスが抜け、運転者１８を支えながら収縮する。

支持機構３４は、エアバッグ１４の展開時にホイールパッド３８をステアリングシャフト２０に向けて引き込むように構成されている。詳細は後述するが、支持機構３４は、支持機構３４が支持するホイールパッド３８をステアリングシャフト２０の軸方向に逃がすことが可能になり、運転者１８がバッグホルダ３２との接触により受けるダメージを軽減することができる。なお、運転者１８はシートベルトにより拘束されているため、ステアリングシャフト２０の軸方向前方への移動量は物理的に制限される。したがって、わずかでも運転者１８と接触する障害物をステアリングシャフト２０の軸方向前方に逃がすことにより、運転者１８に対するダメージを著しく軽減できる。このようにエアバッグ１４が展開したときに、支持機構３４がホイールパッドを３８をステアリングシャフト２０の軸方向に引き込むことにより運転者１８の安全性向上に大きく寄与することができる。特に、電動パワーステアリングユニットなどの構造物がステアリングシャフト２０周辺に配置され、ステアリングシャフト２０の収縮構造が採用しにくい場合など、本実施の形態によればステアリング装置２２で収縮構造を実現できる。その結果、車両１０の設計自由度の向上に寄与できるとともに、ステアリングシャフト２０周辺のスペースの有効利用ができる。

具体的には、本実施の形態の支持機構３４は、エアバッグ１４の非展開時にはステアリングホイール１２とホイールパッド３８とが所定の距離となるようにそれぞれと連結される連結部材として機能する引込みプレート４０と、エアバッグ１４の展開時に引込みプレート４０を移動させる移動機構４２とを有する。引込みプレート４０は、図６や図７に示すように、板状の金属部材である。引込みプレート４０の側面４０ａには、ガイド溝４０ｂ１，４０ｂ２がステアリングシャフト２０の軸方向に対して斜めに形成されている。

図６に示すように、ステアリングホイール１２のボス３０の上部には４本の支持部材４４が設けられており、各支持部材４４の端部には不図示の孔部が設けられている。そして、ピン４８は、支持部材４４の孔部に挿入され、ピン４８の頭部が支持部材４４を締め付けながらピン４８の先端部がガイド溝４０ｂ１と嵌合することで、引込みプレート４０と支持部材４４とが締結される。つまり、本実施の形態の引込みプレート４０は、図５に示すように、支持部材４４およびピン４８からなる第１の締結部５６によりステアリングホイール１２と締結されている。なお、ピン４８にネジ山を、支持部材４４の孔部にネジ溝を形成することで、引込みプレート４０の移動時の衝撃によりピン４８が孔部から脱落することを防止することができる。

一方、図６に示すように、ホイールパッド３８の底部には４本の支持部材４６が設けられており、各支持部材４６の端部には不図示の孔部が形成されている。そして、ピン４９は、支持部材４６の孔部に挿入され、ピン４９の頭部が支持部材４６を締め付けながらピン４９の先端部がガイド溝４０ｂ２と嵌合することで、引込みプレート４０と支持部材４６とが締結される。つまり、本実施の形態の引込みプレート４０は、図５に示すように、支持部材４６およびピン４９からなる第２の締結部５８によりホイールパッド３８と締結されている。なお、ピン４９にネジ山を、支持部材４６の孔部にネジ溝を形成することで、引込みプレート４０の移動時の衝撃によりピン４９が孔部から脱落することを防止することができる。

したがって、エアバッグ１４の非展開時においては、引込みプレート４０が支持部材４４および支持部材４６と固定されていることで、ステアリングホイール１２とホイールパッド３８とが所定の距離で保持される。

次に、移動機構４２について図４や図６を参照して説明する。移動機構４２は、ガスを発生させるガス発生装置５０と、発生したガスの導入により押し出され引込みプレート４０を移動させるピストン５２と、ガス発生装置５０およびピストン５２とを収容しボス３０に固定された直方体の筐体５４とを含む。筐体５４は、ステアリングシャフト２０の軸方向と垂直な方向に貫通孔５４ａが設けられている。そして、貫通孔５４ａの内部の引込みプレート４０に近い側にピストン５２が配置され、引込みプレート４０と対向するピストン５２の先端側と反対側の後端側にガス発生装置５０が配置されている。

次に、支持機構３４がホイールパッド３８をステアリングシャフト２０に向かって引き込むメカニズムを説明する。図８は、エアバッグ展開時にホイールパッドが引き込まれた状態のステアリング装置の側面図である。前述のように、フロアセンサ１５やサテライトセンサ１６により所定閾値以上の衝撃が車両１０に加えられたことが検出されると、図２に示すように、制御回路１９は、ガス発生装置５０に対して点火信号を送信する。点火信号を受信したガス発生装置５０は、電気信号により点火され瞬時に大量のガスを発生させる。これにより、簡易な構成で瞬時に大きな力を発生することができるので、スムーズかつ確実に引込みプレート４０を移動させることができる。

ピストン５２は、図７に示すように、発生したガスの圧力により矢印Ｘ方向に押し出され、引込みプレート４０を押圧する。その結果、それまで第１の締結部５６および第２の締結部５８で固定されていた引込みプレート４０が動き出す。引込みプレート４０は、ガイド溝４０ｂ１が第１の締結部５６をガイドし、ガイド溝４０ｂ２が第２の締結部５８をガイドしながら移動する。第１のガイド部であるガイド溝４０ｂ１および第２のガイド部であるガイド溝４０ｂ２は、ガイド溝４０ｂ１のガイド方向Ｙ１とガイド溝４０ｂ２のガイド方向Ｙ２とが交差するように形成されている。そして、引込みプレート４０がＸ方向に移動した場合、図８に示すように、ガイド溝４０ｂ１にガイドされる第１の締結部５６とガイド溝４０ｂ２にガイドされる第２の締結部５８とが徐々に近づくことになる。

これにより、エアバッグ１４の展開時には、引込みプレート４０の移動という簡易な動きでホイールパッド３８がステアリングホイール１２に向けて、換言すればホイールパッド３８がステアリングシャフト２０に向けて引き込まれるため、運転者がホイールパッド３８に接触するまでに移動が許容される移動許容距離が延長される。

なお、本実施の形態の支持機構３４は、図５や図７に示すように、支持部材４４，４６とピン４８，４９との間に、第１の締結部５６および第２の締結部５８の動きを規制する板状の規制プレート６０を備えている。規制プレート６０は、ボス３０に固定されており、ステアリングシャフトの軸方向に形成された開口溝６０ａを有している。そして、規制プレート６０は、第１の締結部５６および第２の締結部５８がＸ方向に動くことを規制するとともに第２の締結部５８を開口溝６０ａの長手方向と平行な方向にガイドする。これにより、支持機構３４は、エアバッグの展開時に、ホイールパッド３８を傾くことなく確実にステアリングシャフトに向かって引き込むことができる。

このように本実施の形態のステアリング装置２２によれば、エアバッグ１４の展開時に運転者１８の胸部移動許容距離を速やかに延長できるので、運転者１８が受ける衝撃力を軽減できる。

なお、移動機構４２の駆動源は駆動反応速度が確保できれば任意であり、ガス圧駆動の他、液圧駆動、モータ駆動でもよく、本実施の形態と同様な効果を得ることができる。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、これは例示であり、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

本実施の形態のエアバッグ内蔵ステアリング装置を搭載する車両において、エアバッグが展開した状態を説明する模式図である。 本実施の形態のエアバッグ内蔵ステアリング装置におけるエアバッグの展開に関わるシステムを説明するブロック図である。 本実施の形態のエアバッグ内蔵ステアリング装置を上方から見た上面図である。 図３に示すステアリング装置のＡ−Ａ断面図である。 図３に示すステアリング装置をＢ方向から見た場合の側面図である。 図３に示すステアリング装置をＣ方向から見た場合の側面図である。 図３に示すステアリング装置をＤ方向から見た場合の側面図である。 エアバッグ展開時にホイールパッドが引き込まれた状態のステアリング装置の側面図である。

符号の説明

１０ 車両、 １２ ステアリングホイール、 １４ エアバッグ、 ２０ ステアリングシャフト、 ２２ ステアリング装置、 ３０ ボス、 ３２ バッグホルダ、 ３４ 支持機構、 ３６ インフレータ、 ３８ ホイールパッド、 ４０ 引込みプレート、 ４０ｂ１ ガイド溝、 ４０ｂ２ ガイド溝、 ４２ 移動機構、 ４４ 支持部材、 ４６ 支持部材、 ４８ ピン、 ４９ ピン、 ５０ ガス発生装置、 ５２ ピストン、 ５６ 第１の締結部、 ５８ 第２の締結部。

Claims (4)

1. ステアリングシャフトの上部先端部に固定されたステアリングホイールと、
   前記ステアリングホイールの内周側に配置され、内部にエアバッグを収納したホイールパッドと、
   前記ホイールパッドを前記ステアリングシャフトの先端部から所定の高さで支持する支持機構とを備え、
   前記支持機構は、前記エアバッグの展開時に前記ホイールパッドを前記ステアリングシャフトに向けて引き込むことを特徴とするステアリング装置。
2. 前記支持機構は、
   前記エアバッグの非展開時に前記ステアリングホイールと前記ホイールパッドとが所定の距離となるようにそれぞれと連結されている連結部材と、
   前記エアバッグの展開時に前記連結部材を移動させる移動機構とを有し、
   前記連結部材は、前記エアバッグの展開時に、前記移動機構により移動されながら、前記ステアリングホイールと締結されている第１の締結部に対して前記ホイールパッドと締結されている第２の締結部が近づくように、該第１の締結部および該第２の締結部の少なくともいずれかをガイドすることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記連結部材は、前記第１の締結部をガイドする第１のガイド部と、前記第２の締結部をガイドする第２のガイド部とを有し、
   前記第１のガイド部および前記第２のガイド部は、該第１のガイド部のガイド方向と該第２のガイド部のガイド方向とが交差するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のステアリング装置。
4. 前記移動機構は、ガスを発生させるガス発生装置と、発生したガスの導入により押し出され前記連結部材を移動させるピストンとを有することを特徴とする請求項２または３に記載のステアリング装置。

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