(57)【要約】自動車用のステアリングホイール（１０）は、円形リム（１２）を備える芯部材を含む。芯材料の密度よりも大きな密度を有する少なくとも１つの緩衝要素（１４）が、リム（１２）、好ましくはチャネル（１１）内に取り付けられるとともに、好ましくは、リム（１２）の回りに実質的に放射対称に配置される。ステアリングホイール（１０）の製造方法も提供され、この方法は、チャネル（１１）を備える円形リム断面（１２）を有するステアリングホイール芯部材（１２）を提供するステップ、チャネル（１１）内に少なくとも１つの緩衝要素（１４）を配置するステップ、およびリム断面１２の回りに流動可能な硬化性材料を供給して緩衝要素をその中に固定するステップを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
所与の密度を有し、実質的に円形のリムを有する芯部材と、
前記リムのまわりに固定された、少なくとも１つの緩衝要素とを含み、前記緩衝要素は、前記芯部材の密度よりも大きな密度を有する材料で形成されるとともに、前記芯部材と振動伝達可能に固定された、自動車用のステアリングホイール。
【請求項２】
円形リムがチャネルを画定し、緩衝要素が少なくとも部分的に前記チャネル内に固定されている、請求項１に記載のステアリングホイール。
【請求項３】
チャネルが実質的にＵ形断面を有する、請求項２に記載のステアリングホイール。
【請求項４】
チャネルが実質的にＴ形断面を有する、請求項２に記載のステアリングホイール。
【請求項５】
緩衝要素が実質的に円形リングである、請求項１に記載のステアリングホイール。
【請求項６】
緩衝要素が、リムのまわりに実質的に放射対称に位置する複数の緩衝要素を含む、請求項１に記載のステアリングホイール。
【請求項７】
緩衝要素が、リムによって画定されたチャネル中に圧入された複数の金属粒子を含む、請求項６に記載のステアリングホイール。
【請求項８】
緩衝要素が、エラストマー材料によって弾力的に保持された、請求項１に記載のステアリングホイール。
【請求項９】
チャネルを備える円形リム断面を有するステアリングホイール芯部材を設けるステップ、
前記チャネル内に、前記芯部材よりも大きい密度を有する少なくとも１つの緩衝要素を配置するステップ、
前記芯部材と前記緩衝要素とを成形装置内に配置するステップ、および
前記成形装置中に流動可能な硬化性材料を供給するステップを含み、硬化材料が、前記緩衝要素と前記芯部材とに粘着して、前記緩衝要素を前記芯部材と振動伝達可能に固定する、ステアリングホイールの製造方法。
【請求項１０】
チャネル内に少なくとも１つの緩衝要素を配置するステップが、複数の緩衝要素をその中に配置することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
チャネル内に少なくとも１つの緩衝要素を配置するステップが、前記緩衝要素を芯部材と連続的に接触させて配置することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
チャネル内に少なくとも１つの緩衝要素を配置するステップが、前記緩衝要素と芯部材との間に弾力性材料を設置することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
供給するステップが、多成分のエラストマー材料組成物を成形装置中に注入することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
供給するステップが、硬化させるときに弾力性のあるエラストマー材料を供給することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
請求項９の方法によって製造されるステアリングホイール。
【請求項１６】
車両のステアリングシステムに連結可能な、実質的に円形のリム部分を有するステアリングホイール芯部材を形成するステップ、および
少なくとも１つの緩衝要素を設け、それを前記リム部分のまわりに固定することによって、前記芯部材に質量を取り付けるステップを含み、前記緩衝要素が前記芯部材よりも大きな密度を有する、車両のステアリングホイールにおける回転振動の最適化方法。
【請求項１７】
取り付けるステップが、金属緩衝要素を設けることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
取り付けるステップが、非金属緩衝要素を設けることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
取り付けるステップが、異なる質量を有する複数の緩衝要素を設けること、第１の質量を有する第１の緩衝要素を選択すること、およびその緩衝要素をチャネル内に着脱可能に締結することを特徴とするとともに、
芯部材の回転振動を、その中に締結された前記第１の緩衝要素によって計測するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
第１の緩衝要素をチャネルから除去するステップ、
前記第１の緩衝要素と異なる第２の質量を有する、第２の緩衝要素を選択するステップ、および
前記芯部材の回転振動を、その中に締結された前記第２の緩衝要素によって計測するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１６の方法を含む方法によって形成される、ステアリングホイール。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み入れてある、２００２年６月２０日付出願の米国特許仮出願第６０／３９００７６号の出願日の利益を主張するものである。
【０００２】
技術分野
本発明は、一般的にはステアリングホイールおよび車両ステアリング組立体に関し、より具体的には回転振動に対して大きな抵抗を有するステアリングホイールまたはステアリング組立体に関する。
【０００３】
発明の背景
自動車設計者の長期的な目標は、運転中における様々な車両システムの振動を最小化することであった。振動の軽減は、自動車部品の損耗が少ないこと、および振動要素により浪費されるエネルギーが少ないことにより運転効率が高くなるという利点とともに、運転者に対しての快適さの向上をもたらす。自動車の構造的および機能的な詳細は、異なる車両ラインやモデルによって大きく異なるので、１つの車両に対する振動抑制基準は、その他の車両のそれとは異なる可能性がある。さらに、既存の車両モデルに新しいシステムまたは構造技術、さらには新しいスタイル設計が導入されるときにも、振動特性は変化する。
【０００４】
設計者にとって特に関心のあることは、車両ステアリングホイールにおける振動緩衝材（vibration dampeners）の開発であった。ステリアリングシステムを介して伝達される振動を低減すると、運転者の疲労や車両の騒音が低減されるとともに、全体的な運転の楽しみが増大する。ステアリングシステムの振動を低減する方法としては、ダンパ重量を使用してステアリングカラムを介して伝達される振動を吸収することに注目しており、当該技術分野において多くの方法が知られている。１つのアプローチでは、弾力性部材を使用して、エアバッグモジュールをステアリングホイールに連結し、エアバッグモジュールがマスダンパ（mass damper）として働くようにする。しかしながら、このアプローチでは、そのようなシステムは、回転振動を有効に抑制するのに、比較的重いエアバッグモジュールを必要とする。その他のシステムでは、ステアリングカラムに直接的に付随するマスダンパが使用される。このようなシステムは、やはり、比較的複雑であるとともに比較的大きな質量を必要とする。
【０００５】
発明の概要
１つの観点においては、車両用のステアリングホイールを提供する。このステアリングホイールは、中央マウント部分を有する芯部材と、前記マウント部分を実質的に円形のリムに連結する複数のスポークとを含む。少なくとも１つの緩衝要素がリムに固定され、この緩衝要素は、芯部材の密度よりも大きな密度を有する材料で形成されて、芯部材と振動伝達可能に固定されている。
【０００６】
別の観点においては、ステアリングホイールの製造方法を提供する。この方法は、チャネルを備える円形リム断面を有するステアリングホイール芯部材を設けるステップと、前記芯部材よりも大きな密度を有する少なくとも１つの緩衝要素を、チャネル内に配置するステップとを含む。この方法は、芯部材と緩衝要素とを成形装置に配置するステップ、および成形装置中に流動可能な硬化性材料を供給するステップをさらに含み、硬化材料が緩衝要素と芯部材とに粘着して、緩衝要素を芯部材と振動伝達可能に固定する。
【０００７】
さらに別の観点においては、ステアリングホイールを提供し、このステアリングホイールは、チャネルを備える円形リムを有するステアリングホイール芯部材を設けるステップ、芯部材よりも大きな密度を有する少なくとも１つの緩衝要素をチャネル内に配置するステップとを含む方法によって製造される。この方法は、芯部材および緩衝要素を成形装置内に配置するステップと、成形装置内に流動可能な硬化性材料を供給するステップをさらに含み、硬化材料が、緩衝要素と芯部材とに粘着して、緩衝要素を芯部材と振動伝達可能に固定する。
【０００８】
さらに別の観点においては、車両ステアリングホイールの回転振動を最適化する方法を提供する。この方法は、車両のステアリングシステムに連結可能な、実質的に円形のリム部分を有するステアリングホイール芯部材を形成するステップ、少なくとも１つの緩衝要素を設け、それをリム部分のまわりに固定することによって、芯部材に質量を取り付けるステップを含み、緩衝要素が、好ましくは芯部材のまわりに実質的に放射対称に配置されるとともに、芯部材の密度よりも大きな密度を有する。
【０００９】
詳細な説明
図１および図２を参照すると、本発明の好ましい態様によるステアリングホイール１０の部分図を示してある。ステアリングホイール１０は、実質的に円形のリム、好ましくは金属製の機械加工またはダイキャストされたリムを備えるとともに、好ましくは円周状チャネル１１を有する、芯材を有する。緩衝要素１４は、リム１２のまわりに固定し、好ましくは少なくとも部分的にチャネル１１内に配置して、そこに固定する。好ましい態様において、ステアリングホイール芯材は、ダイキャストアルミニウムまたはマグネシウムであり、リム１２を中心本体（図示せず）に連結する複数のスポーク（図示せず）を有する一体型芯部材として形成されて、従来式方法で車両ステアリングシステムに装着されている。完全に組み立てたときに、ステアリングホイール１０には、好ましくは既知のカバー材料、例えばプラスチック、革または繊維などで覆いをする。緩衝要素１４、好ましくは比較的密度の大きい材料で形成されたものをリム１２に固定すると、ステアリングの慣性モーメントとともに回転質量慣性モーメントを増大させて、回転振動への抵抗を増大させる。ここで、リム１２に実際にチャネルを設けることは、本発明の目的に対して必須条件ではないが、チャネルは緩衝材重量を配置して保持するのに役立ち、したがって好ましい態様となることを認識すべきである。当業者であれば、緩衝材１４をリム１２の「まわり」に固定するということは、多種多様な固定手段を包含するものであり、緩衝材１４を実際にリム１２自体に取り付けることは必須ではないことを理解するであろう。
【００１０】
チャネル１１は、好ましくは断面が実質的にＵ形であるが、本発明の範囲を逸脱することなく相応に変えることができる。好ましい一態様においては、チャネル１１は、一体型芯部材を鋳造するときに成形されるが、チャネルはその代わりに機械加工してもよい。代替手法としては、リム１４全体を、別個の部品として製造して、スポークと中央マウント部分とに取り付けて、芯部材を組み立てることもできる。Ｕ形チャネルとするかわりに、リム１２を、例えば、Ｔ形、正方形、半円、またはＶ形のチャネルとすることもできる。図３は、ステアリングホイール１１０内に装着されたＴ形チャネル１１１を示している。図１および２に戻ると、緩衝材１４を、同様に様々な断面形状を有するように形成することも可能であり、好ましくは実質的にチャネル１１の断面に一致するように設計して、そこに緩衝材１４を配置する。好ましい一態様においては、チャネル１１は円形リム１２の回りに連続しているが、リム１２は、充填領域によって隔離されて、リム１２の回りに円周方向に位置する、複数のチャネルを有してもよいことを理解すべきである。好ましい１つのダイキャストプロセスでは、溶融金属の供給のためのゲートが設けられたチャネルの部分が充填されて残る。緩衝材１４は、好ましくは、リム１２よりも密度の高い材質、例えば鉛、鋼、タングステン、またはその他の金属で作られた、完全または部分リングである。緩衝要素（単数または複数）は、十分に高密度の非金属材料、例えば、高密度ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）とすることもできる。
【００１１】
様々な設計が可能であり、リングまたは部分リングの代わりに、緩衝材１４には、好ましくはステアリングホイール１０の回りに実質的に対称に配置される複数の部品を含めてもよい。緩衝要素は、好ましくは、リムのまわりに実質的に放射対称であるが、質量をホイールの中心のまわりに非対称に配向した、代替的な構築も考えられる。さらに別の態様においては、連続リングの代わりに、２つの部分円形部材を使用する。この態様においては、２つの別個の部材を、チャネル１１に配置して、不連続緩衝構造１４に、金型内のゲートから生じる固体領域を、収容させることができる。本説明においては、緩衝材１４を単数で呼んでいるが、これらの説明は、複数の緩衝材を利用する態様にも同様に適用可能であることを理解すべきである。さらに別の企図する態様においては、図４に示すように、チャネル２１１は、チャネル２１１内に加圧可能な金属粉末または金属研削屑／旋削屑２１４を充填して、その中に材料を保持するか、または加熱かつ押圧して、上述のような緩衝部材／リングと同様に取り扱い可能な緩衝部材を形成することができる。
【００１２】
リム１２のまわりに緩衝材１４を装着する様々な異なる方法が考えられる。好ましい一態様においては、緩衝材１４は、実質的にチャネル１１内に装着されるが、緩衝材とチャネル自体の寸法に応じて、緩衝材は、全体的に、または部分的にだけチャネル１１内に装着することもできる。したがって、本明細書での使用においては、「内部」という用語は、全体的とともに部分的にチャネル１１内にあることを意味すると理解される。さらに、上述のように、チャネルの使用は必須条件ではなく、重量を付加した緩衝部材は、その他の手段でステアリングホイールリムの上に固定することもできる。例えば、リム内のチャネルの代わりに、リム自体に、緩衝材内のチャネルと噛み合い可能な丸めた外表面を形成することもできる。さらに、チャネル形式の境界面は、まったく必要ではない。緩衝要素に、例えば、リムの平坦化した部分と同一平面に配置することのできる平坦化側面を形成してもよい。緩衝要素は、締結具、接着剤、またはスポット溶接でリムに取り付けることもできる。様々な別の代替手法が可能であり、当業者であれば、多種多様な異なる形状のリムおよび緩衝材を、本発明の範囲から逸脱することなく使用できることを認識するであろう。
【００１３】
本明細書において使用する場合には、「振動伝達（vibrational communication）」とは、２つの構造間で振動が伝達されることを意味すると理解する。好ましい装着方法においては、挿入された緩衝材１４を備えるリム１２（および芯部材）が、チャネル１１を上向きにした状態で、射出成形用金型（図示せず）に配置される。次に、当該技術分野では反応射出成型と呼ばれるプロセスにおいて、多成分エラストマー発泡性材料が型に供給される。発泡材料または粘着剤は、好ましくは当該分野で知られているポリウレタン発泡体または複合材であり、緩衝材１４とリム１２とに粘着して、緩衝材１４をその所望の位置に保持するとともに、弾力性被膜層をホイールの外部に設ける。この部品に、後で塗装をするか、または皮革、プラスチック、その他で覆いをして、ステアリングホイールが仕上げられる。ここで、さらに認識すべきことは、緩衝材１４は、反応射出成形中の温度に耐えるのに十分なほどの溶融点を有する材料で形成するのが好ましく、この温度は、一般的には１００℃以上、より具体的には１００℃〜１２０℃の範囲であることである。好適な射出成形方法の説明のための例が、Hayashiらの米国特許第６３８６０６３号に記載されており、これを参照により本明細書に組み入れてある。当業者であれば、多種多様な既知の接着剤およびエラストマー材料を、本発明の範囲から逸脱することなく、ステアリングホイールカバー／緩衝材保持材料として使用することができることを理解するであろう。
【００１４】
したがって、緩衝材１４は発泡体によってチャネル内に固定されているが、好ましくは柔軟で、弾力性のある発泡体の特性によって、緩衝材１４の運動に自由度を与えることができる。緩衝材１４は、緩衝材片（単数または複数）がリム１２と常時接触して、芯材からの並進振動および回転振動が緩衝材に直接伝達されるように、チャネル１１内に装着することができる。代替手法として、発泡体またはその他の弾力性材料の層を、緩衝材と芯材の間に配置して、緩衝材にエネルギーを伝達する前に発泡体にエネルギーを吸収させることもできる。このような設計によって、回転振動のエネルギーの一部を、発泡体の膨張と収縮によって吸収させることができる。同様に、弾力性発泡体の使用によって並進振動への抵抗も増大し、発泡体の膨張と収縮によって、緩衝材が非回転すなわち直線振動を抑制することができる。緩衝材１４を芯部材に取り付けるその他の方法も考えられ、それには、リベットまたはネジなどの機械式取り付け具（単数または複数）、または曲げることによって緩衝材１４を定位置に固定することのできる、リム１２に取り付けたタブなどがある。緩衝材１４を定位置に保持するのにタブを利用する態様においては、タブは、ダイキャスト工程においてリム１２と一体に形成するか、またはリム１２を形成した後に個別に取り付けることもできる。緩衝材１４をリム１２に取り付けるための、考えられるさらに別の方法としては、緩衝材１４をチャネル１１内へ圧入する方法、またはリム１２をかしめて緩衝材１４をその中に固定する方法がある。
【００１５】
ステアリングホイール１０のリムのまわりに重量を加えると、ホイールの質量慣性極モーメントが増大し、ステアリングホイールの回転振動に対する抵抗を増大させる。ホイールの外部に質量を付加するときには、同等の質量をホイールの回転軸（中心体）に近接して付加するときよりも、ホイールの回転慣性は大きくなる。円筒軸のまわりに回転する輪（hoop）の回転慣性の値は、ステアリングカラムのまわりに回転するステアリングホイールのリムと同様に、次式で表わすことができる。
Ｉ  ＝  ＭＲ２
ここで、Ｉは回転慣性、Ｍはリム（輪）の質量、Ｒは輪の半径である。この式は、即席の緩衝材１４をステアリングホイールに取り付けた場合の結果を近似するだけであるが、当業者は、回転慣性は、一般に、質量を付加した位置と回転軸との間の距離の２乗とともに増加することを認識するであろう。多くのステアリングホイール設計において、実際の回転軸は、厳密にホイールの中心ではないが、この数式が一般的に適用可能である。
【００１６】
したがって、回転慣性が大きくなる、すなわちステアリングホイールの回転を開始または反転させるのに必要な力が大きくなると、ホイールの回転振動に対する抵抗が増加する。質量は、それが最も効果的な緩衝効果を有する場所である、リムにのみ付加されるので、振動を低減するのに付加しなくてはならない合計質量を最小化することができる。必要な質量を最小化することによって、ステアリングホイールの固有振動数の低下は、例えばホイールの中心近くに付加した比較的大きな質量を使用するシステムにおけるほど大きくはない。車両全体としての運転において遭遇する固有振動数、例えばエンジンの固有振動数または車両自体の固有振動数に近い固有振動数を有するステアリングホイールシステムの構築を回避することが設計者の目標であった。ここで理解されるように、本発明は、車両またはエンジンの固有振動数と異なる値のステアリングホイールの固有振動数を維持しながら、最小の質量を付加し、それによって望ましくないステアリングホイールの共振振動を最小化することを可能にする。さらに、過剰な質量を付加する必要性を回避することによって、安価になるとともに、ステアリングシステムおよび関係する構成要素の衝突性能を大きく変える危険性、すなわちエアバッグモジュール、またはホイールの回転軸に近い他の場所に比較的大きな質量を付加した場合に発生することのある問題の危険性が減少する。
【００１７】
回転振動に関係する問題は、当該技術において「ごつごつとした復帰（lumpy return）」と呼ばれる現象を伴う。車両が旋回を始めると、後続するステアリングホイールの中央位置への復帰が、望ましい円滑な動作ではなく、一連のぎくしゃくとした運動（jerky or bumpy motions）を伴って起こる。ホイールに質量を付加すること、特に外部に質量を付加することによって、路面における変化ならびにパワーステアリング作動における変動が、ホイールの中央位置への復帰の円滑さを減少させる度合いが減少する。同様に、ステアリングホイールに全体として質量を付加すると、ホイールの並進振動、すなわち非回転振動に対する抵抗が増大する。
【００１８】
関連する観点において、本発明は、車両ステアリングホイールの回転振動を最適化する、例えばそれに対する抵抗を増大させる調節可能な方法を提供する。異なる車両ラインにおいて、場合によっては同一のメーカーおよびモデルの車両においても、構成要素および製造における微妙な差異によって、最適の回転振動特性が変化する可能性がある。好ましい一態様においては、様々な密度、寸法、形状、および重量を有する緩衝材が、ステアリングホイール１０への取り付けに利用可能である。当該技術分野でよく知られているシミュレーション装置を使用して、例えば、車両ステアリングシステムが遭遇する平坦道路、凸凹道路、旋回状態をシミュレートする。すなわち、異なるシミュレーション条件の下で、振動振幅および周波数の客観的な計測値を記録することができる。
【００１９】
試験中に、異なるリングまたは代替の緩衝構造をチャネル１１に挿入して、ステアリングシステムに回転振動に対するより大きなまたは小さな抵抗、およびより大きなまたは小さな固有振動周波数を与える。このようにして、特定の車両に対して適切な振動特性を与える、個々のリング（単数または複数）または緩衝材を選択することができる。好ましい試験手順は、緩衝挿入体１４なしでステアリングホイール装置を組み立てるステップ、次いでステアリング装置をシミュレータに装着して、異なる条件の下で振動特性を測定するステップを伴う。次のステップは、必要であれば、利用可能な複数の緩衝材の中で最も重いものをチャネル１１に装着し、次いで第２の系列の試験を行って、重量付加したステアリングホイールの振動特性を測定する。満足できる場合には、この「重い」緩衝材を、その車両、または車両の系列に使用する。不満足である場合には、その他の様々な緩衝材をそのステアリング装置について、最適の緩衝材（単数または複数）が決まるまで試験を行う。
【００２０】
ステアリングホイールの回転振動特性を評価するためのリグテスターおよびその実施方法が、２００１年のGiacomin, J.、Shayaa, M.S.、Dormegnie, E.およびRichard, Lによる、「A Frequency Weighting Curve For The Evaluation Of Steering Wheel Rotational Vibration」、the Journal of Sound and Vibrationに記載されており、インターネット上のwww.shef.ac.uk/mecheng/dynam/ra/human.htmで見ることができる。特定のステアリングホイールに挿入するための適当な緩衝材を決定するための他の方法も考えられ、例えば、実際の車両運転試験、およびテストドライバから得る主観データなどがある。例えば、シミュレーション装置を使用する代わりに、ドライバが異なる条件下で車両を運転して、実験者が、テストドライバが申告する嗜好と体験に基づいて最適な緩衝材を選択することができる。場合によっては、ステアリングシステムを、緩衝材１４を除いて、車両に完全に組み付ける。様々な重量を付加したリングや緩衝材設計をステアリングホイール内に保持して運転試験を行ない、最適の緩衝材が選択された後にはじめて、緩衝材を定位置に永久的に成形する。
【００２１】
本説明は、説明の目的だけのものであり、本発明の範囲をいかなる意味においても限定するものではないと考えるべきである。すなわち、当業者であれば、添付の請求項によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に開示する態様に対して、様々な修正を加えることができることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好ましい構造の態様によるステアリングホイールの部分横断面図である。
【００２３】
【図２】図１と同様の、本発明の好ましい構造の態様によるステアリングホイールの部分立面図である。
【００２４】
【図３】本発明の好ましい構造の第２の態様によるステアリングホイールの部分横断面図である。
【００２５】
【図４】本発明の好ましい構造の第３の態様によるステアリングホイールの部分横断面図である。
【図１】
2005529798.tif 000002
【図２】
2005529798.tif 000003
【図３】
2005529798.tif 000004
【図４】
2005529798.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月7日(2004.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所与の密度を有し、実質的に円形のリムを有する芯部材と、
前記リムのまわりに固定された、少なくとも１つの緩衝要素とを含み、前記少なくとも１つの緩衝要素は、前記芯部材の密度よりも大きな密度を有する材料で形成されるとともに、前記少なくとも１つの緩衝要素は、前記少なくとも１つの緩衝要素を前記リム内のチャネル中に圧入する操作、または前記リムを前記少なくとも１つの緩衝要素のまわりにかしめる操作の少なくとも一方によって、前記芯部材と振動伝達可能に固定された、自動車用のステアリングホイール。
【請求項２】
緩衝要素が少なくとも部分的にチャネル内にある、請求項１に記載のステアリングホイール。
【請求項３】
チャネルが実質的にＵ形断面を有する、請求項１に記載のステアリングホイール。
【請求項４】
チャネルが実質的にＴ形断面を有する、請求項１に記載のステアリングホイール。
【請求項５】
緩衝要素が実質的に円形リングである、請求項１に記載のステアリングホイール。
【請求項６】
緩衝要素が、リムのまわりに実質的に放射対称に位置する複数の緩衝要素を含む、請求項１に記載のステアリングホイール。
【請求項７】
所与の密度を有し、実質的に円形のリムを有する芯部材と、
前記リムのまわりに固定された、少なくとも１つの緩衝要素とを含み、前記少なくとも１つの緩衝要素は、前記芯部材の密度よりも大きな密度を有する材料で形成され、かつ前記少なくとも１つの緩衝要素は、前記芯部材と振動伝達可能に固定され、かつ前記少なくとも１つの緩衝要素は、前記リムが画定するチャネル中に圧入された複数の金属粒子を含む、自動車用のステアリングホイール。
【請求項８】
所与の密度を有し、実質的に円形のリムを有する芯部材と、
前記リムのまわりに固定された、少なくとも１つの緩衝要素とを含み、前記少なくとも１つの緩衝要素は、前記芯部材の密度よりも大きな密度を有する材料で形成され、かつ前記少なくとも１つの緩衝要素は、前記芯部材のまわりに成形されたエラストマーまたはプラスチック材料によって、弾力的に保持され、かつ前記芯材料と振動伝達可能に固定されている、自動車用のステアリングホイール。
【請求項９】
チャネルを備える実質的に円形のリム断面を有するステアリングホイール芯部材を設けるステップ、
前記チャネル内に、前記芯部材よりも大きい密度を有する少なくとも１つの緩衝要素を配置するステップ、
前記芯部材と前記緩衝要素とを成形装置内に配置するステップ、および
前記成形装置中に流動可能な硬化性材料を供給するステップを含み、硬化材料が、前記緩衝要素と前記芯部材とに粘着して、前記緩衝要素を前記芯部材と振動伝達可能に固定する、ステアリングホイールの製造方法。
【請求項１０】
チャネル内に少なくとも１つの緩衝要素を配置するステップが、複数の緩衝要素をその中に配置することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
チャネル内に少なくとも１つの緩衝要素を配置するステップが、前記緩衝要素を芯部材と連続的に接触させて配置することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
チャネル内に少なくとも１つの緩衝要素を配置するステップが、前記緩衝要素と芯部材との間に弾力性材料を設置することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
供給するステップが、多成分のエラストマー材料組成物を成形装置中に注入することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
供給するステップが、硬化させるときに弾力性のあるエラストマー材料を供給することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
請求項９の方法によって製造されるステアリングホイール。
【請求項１６】
車両のステアリングシステムに連結可能な、実質的に円形のリム部分を有するステアリングホイール芯部材を形成するステップ；
少なくとも１つの緩衝要素を設け、前記少なくとも１つの緩衝要素を前記リム部分のまわりに固定することによって、前記芯部材に質量を取り付けるステップであって、前記少なくとも１つの緩衝要素は、前記芯部材よりも大きな密度を有するとともに、前記取り付けるステップは、複数の緩衝要素を設けること、第１の質量を有する、前記複数の緩衝要素の第１を選択すること、および前記第１の緩衝要素を前記芯部材に着脱可能に締結することを含む、前記取りつけるステップ；および
前記芯部材の回転振動を、それに取り付けた前記第１の緩衝要素を用いて計測するステップを含む、車両のステアリングホイールにおける回転振動の最適化方法。
【請求項１７】
取り付けるステップが、金属緩衝要素を設けることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
取り付けるステップが、非金属緩衝要素を設けることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
取り付けるステップが、第１の緩衝要素を、芯部材のリム部分内のチャネル中に着脱可能に締結することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
第１の緩衝要素の質量と異なる質量を芯部材に取り付けるステップであって、前記第１の緩衝要素の質量と異なる前記質量が、前記第１の緩衝要素と異なる、複数の緩衝要素の少なくとも別の１つを含む、前記取りつけるステップ；および
前記芯部材の回転振動を、それに取り付けた前記第１の緩衝要素の質量と異なる前記質量によって計測するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１６の方法を含む方法によって形成される、ステアリングホイール。
【請求項２２】
ステアリングホイール芯部材のリムのまわりに、少なくとも部分的にチャネルを形成するステップ；
少なくとも１つの緩衝要素を、圧入またはかしめのいずれかによって前記チャネルに係合して固定するステップであって、それによって前記ステアリングホイール芯部材に対する前記少なくとも１つの緩衝要素の運動を禁止するステップを含む、自動車用のステアリングホイールの製造方法。
【請求項２３】
請求項２２の方法により製造されたステアリングホイール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
詳細な説明
図１および図２を参照すると、本発明の好ましい態様によるステアリングホイール１０の部分図を示してある。ステアリングホイール１０は、実質的に円形のリム、好ましくは金属製の機械加工またはダイキャストされたリム１２を備えるとともに、好ましくは円周状チャネル１１を有する、芯材１３を有する。緩衝要素１４は、リム１２のまわりに固定し、好ましくは少なくとも部分的にチャネル１１内に配置して、そこに固定する。好ましい態様において、ステアリングホイール芯材１３は、ダイキャストアルミニウムまたはマグネシウムであり、リム１２を中心本体（図示せず）に連結する複数のスポーク（図示せず）を有する一体型芯部材１３として形成されて、従来式方法で車両ステアリングシステムに装着されている。完全に組み立てたときに、ステアリングホイール１０には、好ましくは既知のカバー材料１５、例えばプラスチック、革または繊維などで覆いをする。緩衝要素１４、好ましくは比較的密度の大きい材料で形成されたものをリム１２に固定すると、ステアリングホイール１０の質量および回転質量慣性モーメントを増大させて、並進振動および回転振動の両方への抵抗を増大させる。ここで、リム１２に実際にチャネル１１を設けることは、本発明の目的に対して必須条件ではないが、チャネル１１は緩衝材重量１４を配置して保持するのに役立ち、したがって好ましい態様となることを認識すべきである。当業者であれば、緩衝材１４をリム１２の「まわり」に固定するということは、多種多様な固定手段を包含するものであり、緩衝材１４を実際にリム１２自体に取り付けることは必須ではないことを理解するであろう。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
チャネル１１は、好ましくは断面が実質的にＵ形であるが、本発明の範囲を逸脱することなく相応に変えることができる。好ましい一態様においては、チャネル１１は、一体型芯部材１３を鋳造するときに成形するが、チャネル１１はその代わりに機械加工してもよい。代替手法としては、リム１２全体を、別個の部品として製造して、スポークと中央マウント部分とに取り付けて、芯部材１３を組み立てることもできる。Ｕ形チャネル１１とするかわりに、リム１２を、例えば、Ｔ形、正方形、半円、またはＶ形のチャネル１１とすることもできる。図３は、ステアリングホイール１１０内に装着されたＴ形チャネル１１１を示している。図１および２に戻ると、緩衝材１４を、同様に様々な断面形状を有するように形成することも可能であり、好ましくは実質的にチャネル１１の断面に一致するように設計して、そこに緩衝材１４を配置する。好ましい一態様においては、チャネル１１は円形リム１２の回りに連続しているが、リム１２は、充填領域によって隔離されて、リム１２の回りに円周方向に位置する、複数のチャネル１１を有してもよいことを理解すべきである。好ましい１つのダイキャストプロセスでは、溶融金属の供給のためのゲートが設けられたチャネル１１の部分が充填されて残る。緩衝材１４は、好ましくは、リム１２よりも密度の高い材質、例えば鉛、鋼、タングステン、またはその他の金属で作られた、完全または部分リングである。緩衝要素（単数または複数）１４は、十分に高密度の非金属材料、例えば、高密度ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）とすることもできる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
様々な設計が可能であり、リングまたは部分リングの代わりに、緩衝材１４には、好ましくはステアリングホイール１０の回りに実質的に対称に配置される複数の部品を含めてもよい。緩衝要素１４は、好ましくは、リム１２のまわりに実質的に放射対称であるが、質量をステアリングホイール１０の中心のまわりに非対称に配向した、代替的な構築も考えられる。さらに別の態様においては、連続リングの代わりに、２つの部分円形部材を使用する。この態様においては、２つの別個の部材を、チャネル１１に配置して、不連続緩衝要素１４に、金型内のゲートから生じる固体領域を、収容させることができる。本説明においては、緩衝材１４を単数で呼んでいるが、これらの説明は、複数の緩衝材１４を利用する態様にも同様に適用可能であることを理解すべきである。さらに別の企図する態様においては、図４に示すように、チャネル２１１は、チャネル２１１内に加圧可能な金属粉末または金属研削屑／旋削屑２１４を充填して、その中に材料を保持するか、または加熱かつ押圧して、上述のような緩衝要素／リング１４と同様に取り扱い可能な緩衝部材を形成することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
リム１２のまわりに緩衝材１４を装着する様々な異なる方法が考えられる。好ましい一態様においては、緩衝材１４は、実質的にチャネル１１内に装着されるが、緩衝材１４とチャネル１１自体の寸法に応じて、緩衝材は、全体的に、または部分的にだけチャネル１１内に装着することもできる。したがって、本明細書での使用においては、「内部」という用語は、全体的とともに部分的にチャネル１１内にあることを意味すると理解される。さらに、上述のように、チャネル１１の使用は必須条件ではなく、重量を付加した緩衝要素１４は、その他の手段でステアリングホイールリム１２の上に固定することもできる。例えば、リム１２内のチャネル１１の代わりに、リム１２自体に、緩衝材１４内のチャネル１１と噛み合い可能な丸めた外表面を形成することもできる。さらに、チャネル形式の境界面は、まったく必要ではない。緩衝要素１４に、例えば、リム１２の平坦化した部分と同一平面に配置することのできる平坦化側面を形成してもよい。緩衝要素１４は、締結具、接着剤、またはスポット溶接でリム１２に取り付けることもできる。様々な別の代替手法が可能であり、当業者であれば、多種多様な異なる形状のリム１２および緩衝材１４を、本発明の範囲から逸脱することなく使用できることを認識するであろう。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本明細書において使用する場合には、「振動伝達（vibrational communication）」とは、２つの構造間で振動が伝達されることを意味すると理解する。好ましい装着方法においては、挿入された緩衝材１４を備えるリム１２（および芯部材１３）が、チャネル１１を上向きにした状態で、射出成形用金型（図示せず）に配置される。次に、当該技術分野では反応射出成型と呼ばれるプロセスにおいて、多成分エラストマー発泡性材料が型に供給される。発泡体料１５または粘着剤は、好ましくは当該分野で知られているポリウレタン発泡体または複合材であり、緩衝材１４とリム１２とに粘着して、緩衝材１４をその所望の位置に保持するとともに、弾力性被膜層１５をステアリングホイール１０の外部に設ける。この部品に、後で塗装をするか、または皮革、プラスチック、その他で覆いをして、ステアリングホイール１０が仕上げられる。ここで、さらに認識すべきことは、緩衝材１４は、反応射出成形中の温度に耐えるのに十分なほどの溶融点を有する材料で形成するのかが好ましく、この温度は、一般的には１００℃以上、より具体的には１００℃〜１２０℃の範囲であることである。好適な射出成形方法の説明のための例が、Hayashiらの米国特許第６３８６０６３号に記載されており、これを参照により本明細書に組み入れてある。当業者であれば、多種多様な既知の接着剤およびエラストマー材料を、本発明の範囲から逸脱することなく、ステアリングホイールカバー／緩衝材保持材料１５として使用することができることを理解するであろう。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
したがって、緩衝材１４は発泡材料１５によってチャネル１１内に固定されているが、好ましくは柔軟で、弾力性のある発泡体１５の特性によって、緩衝材１４の運動に自由度を与えることができる。緩衝材１４は、緩衝要素１４（単数または複数）がリム１２と常時接触して、芯材１３からの並進および回転振動が緩衝材１４に直接伝達されるように、チャネル１１内に装着することができる。代替手法として、発泡材料１５またはその他の弾力性材料１５の層を、緩衝材１４と芯材１３の間に配置して、緩衝材１４にエネルギーを伝達する前に発泡材料１５にエネルギーを吸収させることもできる。このような設計によって、回転振動のエネルギーの一部を、発泡材料１５の膨張と収縮によって吸収させることができる。同様に、弾力性発泡材料１５の使用によって並進振動への抵抗も増大し、発泡材料１５の膨張と収縮によって、緩衝材１４が非回転すなわち直線振動を抑制することができる。緩衝材１４を芯部材１３に取り付けるその他の方法も考えられ、それには、リベットまたはネジなどの機械式取り付け具（単数または複数）、または曲げることによって緩衝材１４を定位置に固定することのできる、リム１２に取り付けたタブなどがある。緩衝材１４を定位置に保持するのにタブを利用する態様においては、タブは、ダイキャスト工程においてリム１２と一体に形成するか、またはリム１２を形成した後に個別に取り付けることもできる。緩衝材１４をリム１２に取り付けるための、考えられるさらに別の方法としては、緩衝材１４をチャネル１１内へ圧入する方法、またはリム１２をかしめて緩衝材１４をその中に固定する方法がある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
ステアリングホイール１０のリム１２のまわりに重量を加えると、ステアリングホイール１０の回転質量慣性モーメントが増大し、ステアリングホイール１０の回転振動に対する抵抗を増大させる。ステアリングホイール１０の外部に質量を付加するときには、同等の質量をステアリングホイール１０の回転軸（中心体）に近接して付加するときよりも、ステアリングホイール１０の回転質量慣性モーメントは大きくなる。円筒軸のまわりに回転する輪（hoop）の回転質量慣性モーメントの値は、ステアリングカラムのまわりに回転するステアリングホイール１０のリム１２と同様に、次式で表わすことができる。
Ｉ  ＝  ＭＲ２
ここで、Ｉは回転質量慣性モーメント、Ｍはリム１２（輪）の質量、Ｒは輪の半径である。この式は、即席の緩衝材１４をステアリングホイール１０に取り付けた場合の結果を近似するだけであるが、当業者は、回転質量慣性モーメントは、一般に、質量を付加した位置と回転軸との間の距離の２乗とともに増加することを認識するであろう。多くのステアリングホイール設計において、実際の回転軸は、厳密にステアリングホイール１０の中心ではないが、この数式が一般的に適用可能である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
したがって、回転質量慣性モーメントが大きくなる、すなわちステアリングホイール１０の回転を開始または反転させるのに必要な力が大きくなると、ステアリングホイール１０の回転振動に対する抵抗が増加する。質量は、それが最も効果的な緩衝効果を有する場所である、リム１２にのみ付加されるので、振動を低減するのに付加しなくてはならない合計質量を最小化することができる。必要な質量を最小化することによって、ステアリングホイール１０の固有振動数の低下は、例えばステアリングホイール１０の中心近くに付加した比較的大きな質量を使用するシステムにおけるほど大きくはない。車両全体としての運転において遭遇する固有振動数、例えばエンジンの固有振動数または車両自体の固有振動数に近い固有振動数を有するステアリングホイールシステムの構築を回避することが設計者の目標であった。ここで理解されるように、本発明は、車両またはエンジンの固有振動数と異なる値のステアリングホイール１０の固有振動数を維持しながら、最小の質量を付加し、それによって望ましくないステアリングホイール１０の共振振動を最小化することを可能にする。さらに、過剰な質量を付加する必要性を回避することによって、安価になるとともに、ステアリングシステムおよび関係する構成要素の衝突性能を大きく変える危険性、すなわちエアバッグモジュール、またはステアリングホイールの回転軸に近い他の場所に比較的大きな質量を付加した場合に発生することのある問題の危険性が減少する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
回転振動に関係する問題は、当該技術において「ごつごつとした復帰（lumpy return）」と呼ばれる現象を伴う。車両が旋回を始めると、後続するステアリングホイールの中央位置への復帰が、望ましい円滑な動作ではなく、一連のぎくしゃくとした運動（jerky or bumpy motions）を伴って起こる。ステアリングホイール１０に質量を付加すること、特に外部に質量を付加することによって、路面における変化ならびにパワーステアリング作動における変動が、ステアリングホイールの中央位置への復帰の円滑さを減少させる度合いが減少する。同様に、ステアリングホイール１０に全体として質量を付加すると、ステアリングホイール１０の並進振動、すなわち非回転振動に対する抵抗が増大する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
関連する観点において、本発明は、車両ステアリングホイール１０の回転振動を最適化する、例えばそれに対する抵抗を増大させる調節可能な方法を提供する。異なる車両ラインにおいて、場合によっては同一のメーカーおよび車種のモデルにおいても、構成要素および製造における微妙な差異によって、最適の回転振動特性が変化する可能性がある。好ましい一態様においては、様々な密度、寸法、形状、および重量を有する緩衝材１４が、ステアリングホイール１０への取り付けに利用可能である。当該技術分野でよく知られているシミュレーション装置を使用して、例えば、車両ステアリングシステムが遭遇する平坦道路、凸凹道路、旋回状態をシミュレートする。すなわち、異なるシミュレーション条件の下で、振動振幅および周波数の客観的な計測値を記録することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
試験中に、異なるリングまたは代替の緩衝要素１４をチャネル１１に挿入して、ステアリングシステムに回転振動に対するより大きなまたは小さな抵抗、およびより大きなまたは小さな固有振動周波数を与える。このようにして、特定の車両に対して適切な振動特性を与える、個々のリング（単数または複数）または緩衝材１４を選択することができる。好ましい試験手順は、緩衝要素１４なしでステアリングホイール１０装置を組み立てるステップ、次いでステアリング装置をシミュレータに装着して、異なる条件の下で振動特性を測定するステップを伴う。次のステップは、必要であれば、利用可能な複数の緩衝材１４の中で、最も重いものをチャネル１１に装着し、次いで第２の系列の試験を行って、重量付加したステアリングホイール１０の振動特性を測定する。満足できる場合には、この「重い」緩衝材１４を、その車両、または車両の系列に使用する。不満足である場合には、その他の様々な緩衝材１４をそのステアリング装置について、最適の緩衝材（単数または複数）１４が決まるまで試験を行う。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
ステアリングホイール１０の回転振動特性を評価するためのリグテスターおよびその実施方法が、２００１年のGiacomin, J.、Shayaa, M.S.、Dormegnie, E.およびRichard, Lによる、「A Frequency Weighting Curve For The Evaluation Of Steering Wheel Rotational Vibration」、the Journal of Sound and Vibrationに記載されており、インターネット上のwww.shef.ac.uk/mecheng/dynam/ra/human.htmで見ることができる。特定のステアリングホイール１０に挿入するための適当な緩衝材を決定するための他の方法も考えられ、例えば、実際の車両運転試験、およびテストドライバから得る主観データなどがある。例えば、シミュレーション装置を使用する代わりに、ドライバが異なる条件下で車両を運転して、実験者が、テストドライバが申告する嗜好と体験に基づいて最適な緩衝材１４を選択することができる。場合によっては、ステアリングシステムを、緩衝材１４を除いて、車両に完全に組み付ける。様々な重量を付加したリングや緩衝材設計をステアリングホイール１０内に保持して運転試験を行ない、最適の緩衝材１４が選択された後にはじめて、緩衝材１４を定位置に永久的に成形する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本説明は、説明の目的だけのものであり、本発明の範囲をいかなる意味においても限定するものと考えるべきではない。すなわち、当業者であれば、添付の請求項によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に開示する態様に対して、様々な修正を加えることができることを認識するであろう。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
【図２】図１と同様の、本発明の好ましい構造の態様によるステアリングホイールの部分横断面図である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005529798.tif 000006
【図２】
2005529798.tif 000007
【図３】
2005529798.tif 000008
【図４】
2005529798.tif 000009
【国際調査報告】
2005529798.tif 000010
2005529798.tif 000011