JPH0592044U - ステアリングホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁石とコイルとの間隔を適正に保持してステ
アリングホイールの操舵力を正確に検出できるステアリ
ングホイールを提供することにある。 【構成】 スポーク４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に取付けら
れた可撓性部材としてのベンディングビーム１５と、同
ベンディングビーム１５の先端部に磁束変化部材として
の磁石２１を取付けるとともに、同磁石２１と対向する
位置における支持プレート３８に磁束変化検出部材とし
てのコイルＬ₁ ，Ｌ₂ を取付けたステアリングホイール
において、前記支持プレート３８とスポーク４との間に
複数の感度調整用スペーサ４５を介在させたことからな
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操舵力センサを有するステアリング ホイールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、車両のパワーステアリング装置においては、ステアリングホイール自体 に操舵力センサを配置することが提案されている。このステアリングホイールに ついて説明すると、図９に示すように、ステアリングシャフト６１の上端部に固 定されたボス部６２にはボスプレート６３が取付けられている。同ボスプレート ６３には外方へ延びるスポーク６４が溶接固定されている。同スポーク６４の下 面には、図１０に示すように、支持プレート６５がスポーク６４の下面に沿うよ うに固着されている。同支持プレート６５の下方には可撓性部材としてのベンデ ィングビーム６６が取着されている。ベンディングビーム６６は先端部が支持プ レート６５に対して所定の間隔が保持されるようにその基端部が支持プレート６ ５を介してスポーク６４にボルト６７にて締付固定されている。

【０００３】 前記ベンディングビーム６６の先端部の上面には、磁石６８が取付けられると ともに、前記支持プレート６５の先端部下面には磁石６８と対向するようにコイ ル６９が取付けられている。そして、コイル６９に対する磁石６８の相対移動に より、コイル６９の磁束が変化し、この磁束の変化を検知することによって、ス テアリングホイールの操舵力が検出されるようになっている。

【０００４】 なお、前記コイル６９に対する磁石６８の相対移動は、前記スポーク６４に相 対移動可能に支持され、かつ前記ベンディングビーム６６の先端を支持する図示 しないスポークカバーと、同スポークカバーに連結されて前記内部リングに対し て相対移動可能に支持された外部リングと、スポーク６４に連結固定された内部 リングとによって行われるようになっている。つまり、操舵の際、外部リングが 内部リングに対して相対的に移動されるに伴ってスポークカバーがスポークに対 して相対的に移動され、ベンディングビームがスポークカバーの相対移動方向に 弾性的に曲げられ、磁石６８がコイル６９に対して相対移動する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記従来のステアリングホイールにおいては、図１０に示すように 、ベンディングビーム６６を支持する支持プレート６５がスポーク６４に対して 密着した状態で固定されているため、スポーク６４の形状に沿った湾曲形状とな っている。一方、基端部が支持プレート６５上に固定されたベンディングビーム ６６はほぼ直線状に延びている。よって、ベンディングビーム６６の先端部と支 持プレート６５の先端部とは互いに接近した状態となる。従って、ベンディング ビーム６６の先端部に取付けられた磁石６８と支持プレート６５先端部に取付け られたコイル６９との間隔が狭くなる。

【０００６】 そのため、ステアリングホイールの操舵力の検出のためスポーク６４に組付前 の磁石６８とコイル６９との予め設定された間隔よりも、ベンディングビーム６ ６と支持プレート６５をスポーク６４に組付けた後における両者の間隔の方が狭 くなってしまう。その結果、操舵力検出センサの検出特性がセンサ単体のときに 比べて大きくなり、ステアリングホイールの操舵力を正確に検出できないという 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、磁石 等の磁束変化部材とコイル等の磁束変化検出部材との間隔を適正に保持してステ アリングホイールの操舵力を正確に検出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、前記スポークに取付けられた支持プレートと、同支持プレート上に基端側が 固定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、同可撓性部材の先 端部に磁束変化部材を取付けるとともに、前記磁束変化部材と対向する位置にお ける前記支持プレートに磁束変化検出部材を取付けたステアリングホイールにお いて、 前記支持プレートとスポークとの間に複数の感度調整用スペーサを介在させた ステアリングホイールをその要旨としている。

【０００９】

【作用】

支持プレートとスポークとの間には複数の感度調整用スペーサが介在されてい る。従って、これら感度調整用スペーサがスポークに当接することにより、支持 プレートはこれら複数の感度調整用スペーサによって支持され、即ち支持プレー トがスポークの全面に支持されるのではなく、部分的に感度調整用スペーサを介 して支持されるので、支持プレートはスポークの面形状に左右されることなく、 ほぼ直線状に配置されることとなる。

【００１０】 そのため、スポークへの組付後における支持プレートと同支持プレートに基端 部が固定され直線状に延びる可撓性部材との間隔が所定値に保たれ、可撓性部材 先端部の磁束変化部材と支持プレート先端部の前記磁束変化部材と対向する磁束 変化検出部材との間隔が所定値に保持される。その結果、ステアリングホイール の操舵力が正確に検出される。

【００１１】

【実施例】

以下に本考案を具体化した一実施例を図１〜８に従って説明する。 図７に示すように、この実施例のステアリングホイール１では、２本のスポー ク４がステアリングシャフト２に固定されるボス部３から放射状に突設されてい る。図１に示すように、これらスポーク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外、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。上部材８ａ及び下部材８ｂは図 ５に示すように上部ホルダー９及び下部ホルダー１０のねじ孔１１にねじ１２で 締付固定されることにより、外部リング７は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３７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】 次に、前記上部材８ａ，下部材８ｂを取付ける上部ホルダー９及び下部ホルダ ー１０について説明する。 図６に示すように、下部ホルダー１０には左右一対の板状をなす基部４８が支 持壁２２にて連結されている。両基部４８のリング部側、即ち図中左側には、ビ ス１４を挿通して上部ホルダー９と連結する挿通孔１３が透設されている。また 、両基部４８のボス部３側、即ち図中右の内側には、一対の挟持片１０ａが突設 されている。同挟持片１０ａは、前記上下部材８ａ，８ｂをねじ１２で固定する ための一対のねじ孔１１を備えている。

【００１４】 また、図５，６に示すように、上部ホルダー９は下部ホルダー１０とほぼ同様 の形状をなしているが、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】 前記上下ホルダー９，１０は両スポーク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互いに配置され、前記一対の挿通孔１３に挿通 したビス１４にて互いに連結されている。前記両挟持部１０ａ間には可撓性部材 としてのベンディングビーム１５の先端部が挟持され、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の先端部に伝達され るようになっている。

【００１６】 図４に示すように、前記両支持壁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の透孔２４に挿通されている。同支軸２３ はボス部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。

【００１７】 図１に示すように、上記支持壁２２よりボス部３側には、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、 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、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。

【００１８】 図１に示すように、スポーク４の下面には支持プレート３８が取付固定されて いる。この支持プレート３８の下面には、図３に示すように、操舵力を演算処理 する回路が組込まれたプリント基板５１を取付けるための取付凹部４１が設けら れるとともに、そのプリント基板５１の位置決めをする位置決め用突起４２が４ 個所に突設されている。前記取付凹部４１の先端側には操舵力を検出するための 磁束変化検出部材としての一対のコイルＬ₁ ，Ｌ₂ が配設され、そのコイルＬ₁ ，Ｌ₂ のリード線はプリント基板に接続されるようになっている。

【００１９】 また、前記取付凹部４１の両側には、幅広に形成された補強用リブ４４が立設 され、支持プレート３８に反りが発生しないように補強している。前記支持プレ ート３８のボス部３側、即ち同図の右側には、ベンディングビーム１５の基端部 を取付けるための支持凹部４３が前記取付凹部４１よりも高い位置に設けられて いる。同支持凹部４３には２つの前記挿通孔４０と２つのねじ孔３９が設けられ ている。さらに、前記取付凹部４１の先端側の２個所と支持凹部４３の２個所に は挿通孔４０が透設されている。また、支持凹部４３にはねじ孔３９が設けられ ている。そして、支持プレート３８の挿通孔４０及びスポーク４に形成したねじ 孔２０にボルト１９を挿通し締結することにより、支持プレート３８はスポーク ４に対して取付固定される。

【００２０】 図２に示すように、支持プレート３８の上面、即ちスポーク４側の面には、前 記４個所の挿通孔４０の位置に一定の厚さを有する円環状の感度調整用スペーサ ４５が突設されている。そして、図１に示すように、この支持プレート３８がス ポーク４に取付けられたとき、これら感度調整用スペーサ４５がスポーク４に当 接することにより、支持プレート３８がこれら感度調整用スペーサ４５に支持さ れてほぼ真っ直ぐに配設されるようになっている。なお、支持プレート３８の先 端部、即ち図２の左端部には円柱状の位置決めピン４６が突設されている。そし て、支持プレート３８がスポーク４に取付けられたとき、位置決めピン４６がス ポーク４に形成された位置決め孔４７に嵌入される。従って、この位置決めピン ４６にて支持プレート３８の先端部の位置決めがされる。なお、支持プレート３ ８はＡＢＳ樹脂製で絶縁機能を有している。

【００２１】 図３に示すように、前記取付凹部４１に取付けられるプリント基板５１には、 前記挿通孔４０に対応するように支持孔５２が透設されるとともに、前記位置決 め用突起４２が嵌挿するように位置決め孔５３が透設されている。

【００２２】 前記ベンディングビーム１５はアルミニウム合金で形成され、その基端部には 一対の挿通孔１６と一対のねじ孔１７が設けられている。そして、図１に示すよ うに、このねじ孔１７にビス１８を螺入して、さらに支持プレート３８のねじ孔 ３９に螺合することによりベンディングビーム１５が支持プレート３８に固定さ れる。さらに、ボルト１９をベンディングビーム１５の挿通孔１６及び支持プレ ート３８の挿通孔４０を挿通してスポーク４のねじ孔２０に螺合することにより 、ベンディングビーム１５がスポーク４に固定されるようになっている。ベンデ ィングビーム１５の先端部には、前記コイルＬ₁ ，Ｌ₂ と対向するように磁束変 化部材としての磁石２１が固着されている。

【００２３】 このベンディングビーム１５の基端が支持プレート３８を介してスポーク４に 固定されると、そのベンディングビーム１５の先端部は、前記下部ホルダー１０ の挟持部１０ａに挟持される。そして、外部リング７の回動操作により、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。このとき、ベンディングビーム１５ が基端部を中心にして撓むようになっている。そして、ベンディングビーム１５ の先端部に取付けられた磁石２１の移動によりコイルＬ₁ ，Ｌ₂ 中の磁束が変化 し、この磁束を検出することにより、操舵力を検出でき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。

【００２４】 図８に示すように、前記プリント基板５１に組み込まれている検出回路は、磁 束の変化による同コイルＬ₁ ，Ｌ₂ のインダクタンス変化を検出するためのもの で高周波発信回路５４及び一対のコイルＬ₁ ，Ｌ₂ を含むブリッジ回路５５と、 同ブリッジ回路５５のコイルＬ₁ ，Ｌ₂ のインダクタンス変化を電圧変化に変換 する変換回路５６と、同変換回路５６の両出力の差を増幅する増幅回路５７とか ら構成されている。

【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３に示すように、プリント基板５１はその位置決め孔５３に位置決め用突起 ４２が挿入された状態で、支持プレート３８の取付凹部４１に嵌合され、ボルト １９がプリント基板５１の支持孔５２、支持プレート３８の挿通孔４０を挿通し てスポーク４のねじ孔２０に螺合されることにより、支持プレート３８に取付け られる。同時に、ベンディングビーム１５の基端部が支持プレート３８の支持凹 部４３に嵌合され、図１に示すように、ビス１８がねじ孔１７に螺入され、さら にねじ孔３９に螺合されるとともに、ボルト１９が前記挿通孔１６、挿通孔４０ を通してスポーク４のねじ孔２０に螺合されることにより、ベンディングビーム １５が支持プレート３８を介してスポーク４に取付けられる。

【００２６】 このとき、前記支持プレート３８とスポーク４との間には複数の感度調整用ス ペーサ４５が介在されている。従って、これら感度調整用スペーサ４５がスポー ク４に当接することにより、支持プレート３８はこれら感度調整用スペーサ４５ によって部分的に支持され、スポーク４がわずかに湾曲していてもほぼ直線状に 配置される。つまり、従来のように支持プレート３８の上面がスポーク４の全面 に接して支持されるのではなく、部分的に感度調整用スペーサ４５を介して支持 されるので、支持プレート３８はスポーク４の面形状に左右されることがなく、 直線状態が保持される。

【００２７】 そのため、支持プレート３８とベンディングビーム１５との間隔が常に所定値 に保たれ、ベンディングビーム１５先端部の磁石２１と支持プレート３８先端部 のコイルＬ₁ ，Ｌ₂ との間隔はベンディングビーム１５と支持プレート３８のス ポーク４への組付前後で変化がない。また、支持プレート３８の両側には、補強 用リブ４４が設けられているので、主に支持プレート３８の長さ方向の反りが防 止される。その結果、ベンディングビーム１５と支持プレート３８とをスポーク ４へ組付ける前後において、磁石２１によるコイルＬ₁ ，Ｌ₂ の磁束変化、即ち 検出感度は一定となる。

【００２８】 そして、図１に示すように、リング部５を手で握って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、この操舵力はボス部 ３側の一対の挟持部１０ａから両挟持部１０ａに挟持されているベンディングビ ーム１５の先端部に伝達され、ベンディングビーム１５がその弾性力に抗して基 端部を中心にして変形しながらさらにスポーク４に操舵力が伝達される。従って 、外部リング７は操舵力に対応した量だけ内部リング６に対して所定方向に相対 移動される。

【００２９】 前記ベンディングビーム１５はその基端部がスポーク４に固定されているので 、ベンディングビーム１５が所定量撓みながら、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。また、５kg以上の操舵力が加えられると、 同ベンディングビーム１５が１mm撓み上部ホルダー９の折曲げ部９ａの内面がス ポーク４に当接し、操舵力がベンディングビーム１５を介してスポーク４に伝達 され、さらにボス部３を介してステアリングシャフト２に伝達され所定方向に回 転する。そして、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の弾性力で外部リング７が内部リング６に対して元の位置に戻る 。

【００３０】 次に、前述のように、ベンディングビーム１５の先端部に取着されている磁石 ２１はその近傍に位置する支持プレート３８先端部に取着された一対のコイルＬ ₁ ，Ｌ₂ に対して変位する。一方、図８に示すように、両コイルＬ₁ ，Ｌ₂ には 高周波発信回路５４から高周波が印加されており、コイルＬ₁ ，Ｌ₂ 中の磁束は コイルＬ₁ ，Ｌ₂ に対する磁石２１の位置関係によって変化する。従って、上記 磁石２１の移動によってコイルＬ₁ ，Ｌ₂ のそれぞれの磁束が増減してインダク タンスが増減する。このインダクタンスの増減を変換回路５６で電圧に変換し、 両電圧出力の差を増幅回路５７で増幅することにより、磁石２１の小さな変位量 、ひいては外部リング７とスポーク４との相対的な変位量を検出することができ る。

【００３１】 上記増幅回路５７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、パワーステアリング装置が始動されてパワーステアリングが操舵力 に対応した最適の力で作動される。

【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）感度調整用スペーサ４５は複数設けられておればよく、２個所、３個所又 は５個所以上でもよい。また、その位置及び厚さは、ベンディングビーム１５が 取付けられるスポーク４の湾曲度合いに応じて適宜設定すればよい。さらに、支 持プレート３８とは別体で作製したものを取付けてもよい。 （２）補強用リブ４４は、その長さや幅を支持プレート３８の強度に応じて長く したり、広くしたりしてもよい。 （３）前記実施例において、ベンディングビーム１５は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３本以上に取付けてもよい。 （４）磁束変化部材としては、磁石２１以外に金属やコイルを使用することがで き、磁束変化検出部材としては、コイルＬ₁ ，Ｌ₂ 以外に、磁気センサとしての ホール素子、磁気抵抗素子を使用してもよい。

【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、磁束変化部材 と磁束変化検出部材との間隔を適正に保持してステアリングホイールの操舵力を 正確に検出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ステアリングホイールの
要部断面図である。

【図２】支持プレートの裏面側を示す斜視図である。

【図３】支持プレートにプリント基板及びベンディング
ビームを取付ける状態を示す分解斜視図である。

【図４】ステアリングホイールの要部底面図である。

【図５】図１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】操舵力検出装置の電気的構成を示す図である。

【図９】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１０】図９の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

２…ステアリングシャフト、３…ボス、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、２１…磁束変化部材として
の磁石、３８…支持プレート、４５…感度調整用スペー
サ、Ｌ₁ ，Ｌ₂…磁束変化検出部材としてのコイル。

───────────────────────────────────────────────────── 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）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）に取付けられた支持プレート（３８）と、同
   支持プレート（３８）上に基端側が固定され先端側が前
   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）の先端部に磁束変化部材（２
   １）を取付けるとともに、前記磁束変化部材（２１）と
   対向する位置における支持プレート（３８）に磁束変化
   検出部材（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ）を取付けたステアリングホイー
   ルにおいて、 前記支持プレート（３８）とスポーク（４）との間に複
   数の感度調整用スペーサ（４５）を介在させたことを特
   徴とするステアリングホイール。