JP2010006323A - 衝撃吸収式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造で安定した動作をする衝撃吸収式ステアリング装置を提供する。
【解決手段】コラム２を車体６に取り付けるアッパーブラケット４は、コラム２の外周に対して所定の締め代を有して軸方向に圧入されたコラム支持部４ａを有しており、言い換えれば、コラム２は、ブラケット４に対して相対的に圧入されている関係にあり、コラム支持部４ａと常時圧接しているので、二次衝突によってコラム２を軸方向へ押す衝撃力が付与されると、コラム２は、コラム支持部４ａとの間で強い摩擦を生じながら移動する。この摩擦により、二次衝突のエネルギーが減殺される。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両に搭載される衝撃吸収式ステアリング装置に関する。

衝撃吸収式ステアリング装置は、車両が衝突事故を起こしたとき運転者がステアリングホイールとの二次衝突によって受ける衝撃を吸収することができる装置である。具体的には例えば、ステアリングシャフトを支持するコラムを、ブラケットで車体側に取り付ける場合に、一定の荷重で離脱できるカプセルを介在させる（例えば特許文献１参照。）。二次衝突のエネルギーは、このカプセルの離脱時に減殺される。

また、例えば、コラムの軸方向長さが収縮可能な構造とした衝撃吸収式ステアリング装置も提案されている（例えば特許文献２参照。）。具体的には、コラムは二重管構造であり、一方の円筒管の外側に他方の円筒管が重ねられていることにより、相対的にスライド可能となっている。また、ステアリングシャフトも、断面が横長（非円）形状のシャフトの外側に筒状体を重ねた二重構造として、かつ、シャフトの外面の溝に、筒状体に取り付けられた樹脂製突起物が嵌合している。このような衝撃吸収式ステアリング装置において、二次衝突のエネルギーは、樹脂製突起物のせん断により減殺される。

特開２００５−１４８３２号公報（図２） 特開２００１−１３０４２１号公報（図２、図３）

上記のような従来の衝撃吸収式ステアリング装置のうち、カプセルを用いる構造は、カプセル内のボルトの締め付けトルクや、ボルト位置のばらつきにより、離脱荷重が安定しないという問題点がある。
一方、二重管構造のコラムにおいては、二次衝突時にコラムの軸方向と交差する方向に力が作用すると、ステアリングホイールに近い上側の管が下側の管と同軸でなくなり（いわゆる「こじり」の状態）、予定したスライド動作が起きない場合があるという問題点がある。

かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、簡素な構造で安定した動作をする衝撃吸収式ステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明の衝撃吸収式ステアリング装置は、ステアリングシャフトを支持するコラムと、前記コラムを車体に取り付けるブラケットとを備え、前記ブラケットは、前記コラムの外周に対して所定の締め代を有して軸方向に圧入されたコラム支持部を有し、二次衝突の衝撃力が前記コラムの軸方向に付与されたときは、前記コラムと前記コラム支持部との間で摩擦を生じさせながら前記コラムを移動させることを特徴とする。

上記のように構成された衝撃吸収式ステアリング装置では、コラムは、ブラケットに対して相対的に圧入されている関係にあり、コラム支持部と常時圧接している。この状態において、二次衝突によってコラムを軸方向へ押す衝撃力が付与されると、コラムは、コラム支持部との間で強い摩擦を生じながら移動する。この摩擦により、二次衝突のエネルギーが減殺される。このような、ブラケットとコラムとの相互摩擦で二次衝突のエネルギーを減殺する構造は、コラム側の特別な構造やカプセルが不要であるため簡素であり、それ故に安定した動作をする。

また、上記衝撃吸収式ステアリング装置において、コラム支持部の内周側には、円筒の、周方向の一部を切り欠いた形状である圧接部が形成されていてもよい。
この場合、切り欠きによって圧接部の弾性を維持し、安定した圧接状態を得ることができる。また、切り欠きの範囲設計によって、衝撃吸収時のコラムの移動ストロークを、所望の値に実現することができる。

また、上記衝撃吸収式ステアリング装置において、コラムは一重管構造であり、ステアリングシャフトは一本の部材であることが好ましい。
この場合、二次衝突時にコラムの軸方向と交差する方向に力が作用しても、コラムやステアリングシャフトの軸方向への移動に支障がないので、衝撃吸収動作を確実に行わせることができる。

また、上記衝撃吸収式ステアリング装置において、ブラケットはアッパーブラケットであって、当該アッパーブラケットの他、コラムの下方に設けられたハウジングを車体に取り付けるロアーブラケットを備え、当該ロアーブラケットは、他の部位より機械的強度が弱いことによって二次衝突の衝撃力により折れ曲がる所定の部位を有しているものであってもよい。
この場合、ロアーブラケットの折れ曲がりによっても、二次衝突のエネルギーを吸収することができる。

本発明の衝撃吸収式ステアリング装置によれば、ブラケットとコラムとの相互摩擦で二次衝突のエネルギーを減殺するので、コラム側の特別な構造やカプセルが不要である。そのため構造が簡素であり、それ故に安定した動作をする。従って、簡素な構造で安定した動作をする衝撃吸収式ステアリング装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る衝撃吸収式ステアリング装置の断面図である。図において、衝撃吸収式ステアリング装置１は、コラム２及びハウジング３を外側ケースとして構成されている。コラム２に取り付けられたアッパーブラケット４と、ハウジング３に取り付けられたロアーブラケット５とは、それぞれ、ボルト（図示せず。）で車体６に固定される。実際の取付姿勢では、図の右方が上（アッパー）、左方が下（ロアー）になるように斜めに取り付けられる。また、図の右方にはステアリングホイール（図示せず。）が接続され、左方にはピニオン軸（図示せず。）が接続される。

コラム２は主に円筒状であり、左端近傍のみが段階的に径方向外方へ膨らんだ形状を成している。なお、以下において、コラム２の外径とは、アッパーブラケット４が取り付けられている円筒状の部分の外径Ｄをいうものとする。コラム２の内部には、転がり軸受７を介して第１ステアリングシャフト８が回転自在に支持されている。第１ステアリングシャフト８は、トーションバー９を介して第２ステアリングシャフト１０と接続されている。トーションバー９の右端は第１ステアリングシャフト８に、左端は第２ステアリングシャフト１０に、それぞれ固定されている。

第２ステアリングシャフト１０は、ハウジング３に取り付けられた２つの転がり軸受１１，１２によって、回転自在に支持されている。第２ステアリングシャフト１０の外周に固定されたウオームホイール１３には、モータ１４によって駆動されるウオームギヤ１５が噛み合っている。トルクセンサ１６は、第１ステアリングシャフト８及び第２ステアリングシャフト１０の双方の外周面に対向して設けられ、２つのシャフト８，１０の回転変位差により操舵トルクを検出する。トルクセンサ１６によって検出された操舵トルクに基づいてモータ１４が駆動されることにより、必要な操舵補助力を第２ステアリングシャフト１０に付与することができる。

図２は、アッパーブラケット４を単体で示す図であり、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、アッパーブラケット４を、図１における上方、左方、下方、正面から見た図である。図２において、アッパーブラケット４は、例えば鋼板をプレス加工して形成されたものであり、コラム２に外挿されるコラム支持部４ａと、車体６（図１）にボルトで固定するための取付部４ｂとを一体的に有している。

コラム支持部４ａの中央には、コラム２を通す孔４ｃが形成されている。この孔４ｃの内径ｄは、コラム２の外径Ｄ（図１）より若干小さくなるように形成される。また、コラム支持部４ａの内周側（孔４ｃの周り）には、コラム２の軸方向に短い円筒状の圧接部４ｄが形成されている。但し、圧接部４ｄは完全に円筒ではなく、周方向の一部を切り欠いた形状である。この切り欠き４ｅは圧接部４ｄの径方向外方へ拡がるように形成されている。これにより、孔４ｃに切り欠き４ｅも含めた開口全体は、だるま状の形状となっている。切り欠き４ｅは、孔４ｃの中心から見て角度θ（例えば７０度）の範囲に形成されている。この切り欠き４ｅによって圧接部４ｄの弾性を維持し、安定した圧接状態を得ることができる。また、切り欠きの範囲設計によって、衝撃吸収時のコラム２の移動ストロークを、所望の値に実現することができる。

取付部４ｂには、２つのボルト孔４ｆが形成されている。取付部４ｂは、アッパーブラケット４を車体に取り付けるための部分という本来の機能の他、コラム２の軸方向（以下、コラム軸方向と言う。）への力がコラム支持部４ａに付与された場合に、コラム支持部４ａ全体の撓みを抑制する機能も有する。また、（ｃ）に示すように、コラム支持部４ａは、端面から見て台形状に曲げ加工が施されており、これにより、コラム軸方向への力に対する機械的強度を高める構造となっている。

上記のように構成されたアッパーブラケット４は、コラム支持部４ａを図１の右方からコラム２に圧入することによって、取り付けられる。すなわち、アッパーブラケット４は、コラム２の外周に対して所定の締め代（Ｄ−ｄ）を有してコラム軸方向に圧入されることにより、コラム２に取り付けられる。コラム２は、アッパーブラケット４に対して相対的に圧入されている関係にあり、コラム支持部４ａと常時圧接している。

図３は、ロアーブラケット５を単体で示す斜視図である。また、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図３に示すロアーブラケット５を３方向から見た図である。図３，図４において、ロアーブラケット５は、例えば鋼板をプレス加工して形成されたものであり、ハウジング３（図１）に固定されるハウジング支持部５ａ、車体６（図１）にボルトで固定するための取付部５ｂ、及び、それらの中間にある繋ぎ部５ｃを一体的に有している。

ハウジング支持部５ａには、第２ステアリングシャフト１０を挿通させる孔５ｄ、及び、ハウジング３へ固定するための２つのボルト孔５ｅが形成されている。取付部５ｂには、２つのボルト孔５ｆが形成されている。このボルト孔５ｆが開いているのは、車体側にボルトを仮止めしてからロアーブラケット５を差し込むように取り付けることを可能にするためである。

また、ロアーブラケット５の機械的強度を向上させるための加工が随所に施されており、例えば、取付部５ｂから繋ぎ部５ｃにかけて、強度向上のための凹部５ｇが形成されている。また、取付部５ｂの縁部５ｂ１や、繋ぎ部５ｃの縁部５ｃ１にも、曲げ加工が施されている。このような加工により、取付部５ｂや、繋ぎ部５ｃは変形しにくい。また、ハウジング３に固定されるハウジング支持部５ａも、変形しにくい。
一方、図３において、ハウジング支持部５ａと繋ぎ部５ｃとの境界部位や、取付部５ｂと繋ぎ部５ｃとの境界部位は、他の部位に比べて強度が弱い。従って、二点鎖線で示す仮想折れ線Ｌ１，Ｌ２で折れやすくなる。

図５の（ａ）は、（ｂ）との対比のために図１の一部を表した断面図であり、（ｂ）は、二次衝突の衝撃を吸収した後の状態の一例を示す断面図である。但し、（ｂ）は、衝撃吸収前後の変化を見やすく表現するために、コラム２の移動ストロークを誇張して表している。

まず、以上のように構成された衝撃吸収式ステアリング装置１が図１に示すように車体６に確実に取り付けられた状態において、車両の衝突事故が発生すると、運転者の二次衝突によって、コラム２及びハウジング３を軸方向（図５の左方）へ押す衝撃力が付与される。これにより、アッパーブラケット４側では、コラム支持部４ａの圧接部４ｄと圧接しているコラム２は、コラム支持部４ａ（圧接部４ｄ）との間で強い摩擦を生じながら移動する（図５の（ｂ））。この摩擦により、二次衝突のエネルギーが減殺される。

このような、アッパーブラケット４とコラム２との相互摩擦で二次衝突のエネルギーを減殺する構造は、コラム側の特別な構造やカプセルが不要であるため簡素であり、それ故に安定した動作をする。従って、簡素な構造で安定した動作をする衝撃吸収式ステアリング装置１を提供することができる。
また、カプセルを用いた構造と違って、衝撃吸収動作後もアッパーブラケット４はコラム２を支持しているので、コラム２が落下することがない。従って、衝突事故時に運転席空間を、事故発生前と同様に確保することができる。

一方、ロアーブラケット５は、図３の仮想折れ線Ｌ１で山折り、仮想折れ線Ｌ２で谷折りの状態となり、図５の（ｂ）に示す形態となる。従って、このようなロアーブラケット５の折れ曲がりによっても、二次衝突のエネルギーを吸収することができる。
また、図１に示すように、コラム２は一重管構造であり、第１ステアリングシャフト８は途中でつなぎ目のない一本の部材である。従って、二次衝突時にコラム２の軸方向と交差する方向に力が作用しても、コラム２や第１ステアリングシャフト８の軸方向への移動に支障がないので、衝撃吸収動作を確実に行わせることができる。

なお、上記実施形態では、図１におけるコラム２は、左端近傍を除いて基本的に円筒状であるが、アッパーブラケット４の圧入の便宜を考えて、アッパーブラケット４の近傍及びそこから右方向へ所定の範囲だけ外径Ｄとし、それより右方はＤより小さい値としてもよい。この所定の範囲とは、衝撃吸収時のコラム２の移動ストロークに対して十分な範囲であればよい。

本発明の一実施形態に係る衝撃吸収式ステアリング装置の断面図である。 単体としてのアッパーブラケットを４方向から見た図である。 ロアーブラケットを単体で示す斜視図である。 図３に示すロアーブラケットを３方向から見た図である。 （ａ）は、（ｂ）との対比のために図１の一部を表した断面図であり、（ｂ）は、二次衝突の衝撃を吸収した後の状態の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 衝撃吸収式ステアリング装置
２ コラム
３ ハウジング
４ アッパーブラケット
４ａ コラム支持部
４ｄ 圧接部
４ｅ 切り欠き
５ ロアーブラケット
６ 車体
８ 第１ステアリングシャフト

Claims (4)

1. ステアリングシャフトを支持するコラムと、
   前記コラムを車体に取り付けるブラケットとを備え、
   前記ブラケットは、前記コラムの外周に対して所定の締め代を有して軸方向に圧入されたコラム支持部を有し、二次衝突の衝撃力が前記コラムの軸方向に付与されたときは、前記コラムと前記コラム支持部との間で摩擦を生じさせながら前記コラムを移動させることを特徴とする衝撃吸収式ステアリング装置。
2. 前記コラム支持部の内周側には、円筒の、周方向の一部を切り欠いた形状である圧接部が形成されている請求項１記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
3. 前記コラムは一重管構造であり、前記ステアリングシャフトは一本の部材である請求項１又は２に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
4. 前記ブラケットはアッパーブラケットであって、当該アッパーブラケットの他、前記コラムの下方に設けられたハウジングを車体に取り付けるロアーブラケットを備え、当該ロアーブラケットは、他の部位より機械的強度が弱いことによって前記二次衝突の衝撃力により折れ曲がる所定の部位を有している請求項１〜３のいずれか１項に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。

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