JP3612971B2

JP3612971B2 - 衝撃吸収式ステアリングコラム装置

Info

Publication number: JP3612971B2
Application number: JP34735997A
Authority: JP
Inventors: 正日比野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1997-12-03
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2017-12-03
Also published as: JPH11165643A; US6224104B1; GB2331964A; GB2331964B; GB9825858D0

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝撃吸収式ステアリングコラム装置に関し、詳しくは、製造コストの低減や衝撃吸収特性の設定容易化等を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車が他の自動車や建造物等に衝突した場合、運転者が慣性でステアリングホイールに二次衝突し、頭部や胸部に深刻な損傷を受けることがある。近年の乗用車等では、このような事態を未然に防ぐべく、衝撃吸収式ステアリングシャフトや衝撃吸収式ステアリングコラム装置が広く採用されている。衝撃吸収式ステアリングシャフトは、運転者が二次衝突した際にステアリングホイール側のステアリングシャフトが短縮するもので、ステアリングシャフトをアウタシャフトとインナシャフトとに分割し、これらをセレーション等により相互摺動可能に係合させたものが一般的である。また、衝撃吸収式ステアリングコラム装置は、運転者が二次衝突した際にステアリングコラムがステアリングシャフトと共に脱落するもので、ボデー（ダッシュボード等）に固着されたブラケット（以下、車体側ブラケットと記す）とステアリングコラムとの結合部に合成樹脂製のピンが用いられ、二次衝突時の衝撃荷重によりピンが折損してステアリングコラムを脱落させるもの等が多い。
【０００３】
通常、衝撃吸収式ステアリングコラム装置では、ステアリングコラムの脱落後に衝撃エネルギを漸次吸収するべく、車体側ブラケットとステアリングコラムとの間に衝撃吸収手段が設けられている。例えば、実開平５−７５０５７号公報には、ステアリングコラムの上部を支持するアッパブラケットとステアリングコラムとの間に衝撃エネルギ吸収部材を介装し、ステアリングコラムが前方に移動する際に衝撃エネルギ吸収部材が伸張するかたちで塑性変形するものが記載されている。この衝撃エネルギ吸収部材は、鋼板をパンタグラフ形状や波形状等に打抜成形したもので、前端がステアリングコラムに溶接接合され、後端が車体側ブラケットに貫挿されたピンにより係止されている。また、特開平７−２１５２２１号公報には、衝撃エネルギ吸収部材として、襞形状の伸張部を備えた鋼板打抜成型品の他、帯形状の鋼板を用いるものが記載されている。帯形状の鋼板は、一端が車体側ブラケット（あるいは、ステアリングコラム）側に固着されており、ステアリングコラムが前方に移動する際にステアリングコラム（あるいは、車体側ブラケット）側に形成されたしごき部によりしごき変形される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した衝撃吸収式ステアリングコラム装置では、衝撃エネルギ吸収部材が鋼板を素材とするため、打抜成形用のプレス金型の製作に大きなコストが必要となる。また、鋼板の単位面積あたりの重量が大きいため、衝撃吸収ストロークを大きくすると、ステアリング装置全体の重量も大きくなる。また、衝撃エネルギ吸収部材をパンタグラフ形状や波形状等とした場合、打抜成形に伴って多量の廃材が発生し、材料の歩留まりが甚だ悪くなる問題があった。また、衝撃エネルギ吸収部材をステアリングコラム等に溶接接合するものでは、ステアリング装置の組立工程に溶接作業が含まれることになり、組立作業性の低下や作業環境の悪化を余儀なくされる。更に、この種のステアリング装置では、衝撃吸収特性を自由に設定できることが望ましいが、打抜成形にプレス金型を用いる都合上、仕様変更時に大きなコストを要する不具合があった。
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、製造コストの低減や衝撃吸収特性の設定容易化等を図った衝撃吸収式ステアリングコラム装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様では、上記課題を解決するべく、ステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムと、車体側に固着されて前記ステアリングコラムを支持すると共に、二次衝突時に当該ステアリングコラムの離脱を許容する車体側ブラケットと、前記ステアリングコラムが固設されたコラム側ブラケットと、前記コラム側ブラケットと前記車体側ブラケットとの間に設けられ、当該ステアリングコラムの移動に伴って衝撃エネルギを吸収する衝撃エネルギ吸収手段とを備えた衝撃吸収式ステアリングコラム装置であって、前記衝撃エネルギ吸収手段は、金属製ワイヤから成り、該金属製ワイヤは係止部と該係止部の両端から一体に延在する長尺の対向する塑性変形部分とから成り、前記金属線ワイヤは前記塑性変形部分が前記ステアリングコラムの軸心を間にして前記ステアリングコラムに沿って延在して配置されており、前記車体側ブラケットには前記金属製ワイヤの前記係止部を係止するための係止部分が一体に形成され、前記コラム側ブラケットには、前記ステアリングコラムの軸方向を横切って延びるしごき部材が前記車体側ブラケットの前記係止部分より車両前方に取付けてあると共に、前記金属製ワイヤの両端部側を挿通支持する支持部が形成してあり、二次衝突に際し前記ステアリングコラムが前記車体側ブラケットから離脱して移動する際、前記金属製ワイヤは前記係止部分で前記車体側ブラケットに係止される一方、前記しごき部材に当接して前記塑性変形部分に沿ってしごかれて移動して衝撃エネルギを吸収するよう構成されているものを提供する。
本発明の第２の態様では、ステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムと、車体側に固着されて前記ステアリングコラムを支持すると共に、二次衝突時に当該ステアリングコラムの離脱を許容する車体側ブラケットと、前記ステアリングコラムが固設されたコラム側ブラケットと、前記コラム側ブラケットと前記車体側ブラケットとの間に設けられ、当該ステアリングコラムの移動に伴って衝撃エネルギを吸収する衝撃エネルギ吸収手段とを備えた衝撃吸収式ステアリングコラム装置であって、前記衝撃エネルギ吸収手段は、金属製ワイヤから成り、該金属製ワイヤは係止部と該係止部の両端から一体に延在する長尺の対向する塑性変形部分とから成り、該長尺の塑性変形部分はそれぞれ折り返し部分と該折り返し部分からそれぞれの端部へと延びる塑性変形可能部分とから成り、前記金属線ワイヤは前記塑性変形部分が前記ステアリングコラムの軸心を間にして前記ステアリングコラムに沿って延在して配置されており、前記車体側ブラケットには前記金属製ワイヤの前記係止部を係止するための係止部分が一体に形成され、前記コラム側ブラケットには、前記ステアリングコラムの軸方向を横切って延びるしごき部材が前記車体側ブラケットの前記係止部分より車両前方に取付けてあると共に、前記金属製ワイヤの両端部側を挿通支持する支持孔が形成してあり、二次衝突に際し前記ステアリングコラムが前記車体側ブラケットから離脱して移動する際、前記金属製ワイヤは前記係止部分で前記車体側ブラケットに係止される一方、前記折り返し部分は前記しごき部材に当接して前記折り返し部分が前記塑性変形可能部分に沿ってしごかれて移動して衝撃エネルギを吸収するよう構成されているものを提供する。
本発明における衝撃吸収式ステアリングコラム装置は、前記車体側ブラケットは前記ステアリングコラムの車両前方部分を前記コラム側ブラケットを介して支持していることが好ましい。
本発明における衝撃吸収式ステアリングコラム装置は、前記車体側ブラケットの前記係止部分は、２次衝突により前記ステアリングコラムが所定距離移動後前記金属製ワイヤの前記係止部を係止することが好ましい。
【０００６】
本発明によれば、車体側ブラケットからステアリングコラムが脱落して前進すると、ステアリングコラムのしごき部によりエネルギ吸収部材がしごき変形させられ、その際に衝撃エネルギが吸収される。また、曲げ型等を用いてエネルギ吸収部材の形状や寸法を適宜変更することで、衝撃吸収特性が容易に設定できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、ステアリング装置の車室側部分を示す側面図であり、同図中の符号１はステアリングコラムである。ステアリングコラム１は、上下２箇所で車体３に固着されており、図示しない軸受によりアッパステアリングシャフト（以下、単にステアリングシャフトと記す）５を回動自在に支持している。ステアリングシャフト５には、その上端にステアリングホイール７が取り付けられる一方、下端にはユニバーサルジョイント９を介してロアステアリングシャフト１１が連結されている。図中、１３はステアリングコラム１の上部を覆うコラムカバーであり、１５は車室とエンジンルームとを区画するダッシュボードである。
【０００８】
このステアリング装置では、運転者がステアリングホイール７を回転させると、ステアリングシャフト５およびロアステアリングシャフト１１を介して、その回転力が図示しないステアリングギヤに伝達される。ステアリングギヤ内には、回転入力を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構等が内蔵されており、タイロッド等を介して車輪の舵角が変動して操舵が行われる。尚、ステアリングギヤには、ラックアンドピニオン式の他、ボールスクリュー式やウォームローラ式等、種々の形式が公知である。
【０００９】
図２は、本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置を示す側面図であり、その一部（ステアリングコラム１の周辺）が断面されている。また、図３は同装置を示す平面図（図２中のＡ矢視図）である。これらの図に示したように、ステアリングコラム１は、コラムチューブ２１の上部（図２，図３中の右方）に鋼板製のアッパブラケット２３を溶接接合し、同下部（図２，図３中の左方）にこれも鋼板製のカプラ２５を溶接接合することにより製作されている。
【００１０】
アッパブラケット２３は、計８本の樹脂ピン２７を介して、車体３にボルト締めされた左右一対のアルミ製カプセル２９に固着されている。また、カプラ２５はボルト３１とワッシャ３３とを介して、車体にボルト締めされた鋼板製のロアブラケット３５に所定の摩擦力で固着されている。図２中、符号３７は、カプラ２５に固着されたウエルドナットである。ロアブラケット３５の中央部には、図３に示したように、前方が開いたＵ字状切欠４１が形成されており、ボルト３１のシャンクがこのＵ字状切欠４１に嵌合している。
【００１１】
ロアブラケット３５には、図４（カプラ２５やロアブラケット３５等の分解斜視図）に示したように、下方に向けて係止片４３が形成されており、この係止片４３には左右一対の係止部４５が設けられている。一方、カプラ２５には、両側壁前端に貫通孔４７が穿設されており、これら貫通孔４７に鋼製のしごきピン４９が挿通・接合されている。また、カプラ２５の後端には、内側に向けて一対の保持片５１が形成されており、これら保持片５１にはそれぞれ保持孔５３が穿設されている。
【００１２】
エネルギ吸収部材であるアブソーバ６１は、可塑性を有する鋼線材（針金）を中央部でコ字形状に曲げ成形したもので、そのコ字曲げ部６３が係止片４３の後方に間隙ｌをもって対峙している。アブソーバ６１は、ロアブラケット３５の係止片４３から前方に向けて延設された後、しごきピン４９に巻き回されるかたちで後方に延設されて保持孔５３を貫通している。第１実施形態の場合、アブソーバ６１は、しごきピン４９の軸心から長さＬをもって後方に延設されており、該部が塑性変形部６５となっている。
【００１３】
以下、第１実施形態の作用を説明する。
車両の衝突に伴って運転者がステアリングホイール７に二次衝突すると、ステアリングコラム１にはステアリングシャフト５を介して大きな衝撃荷重が作用する。すると、樹脂ピン２７が剪断されて、図５に示したように、アッパブラケット２３とアルミ製カプセル２９とが分離する。また、カプラ２５およびボルト３１、ワッシャ３３もロアブラケット３５との間の摩擦力に打ち勝って前方に抜け出し、これにより、ステアリングコラム１が車体３から分離する。
【００１４】
通常、ステアリングコラム１は、車体３から分離した後も斜め前方（図５中、矢印方向）に移動するため、カプラ２５と一体にアブソーバ６１が所定量（距離ｌ）移動した時点で、コ字曲げ部６３が係止片４３の後方に当接・係止される。尚、ステアリングコラム１は、コ字曲げ部６３が係止片４３に当接する時点までは、殆ど抵抗なく移動（空走）するため、間隙ｌを変更することで衝撃吸収特性が適宜設定可能となる。
【００１５】
ステアリングコラム１が更に移動すると、アブソーバ６１のコ字曲げ部６３が係止片４３に係止されているため、図５に示したように、塑性変形部６５がしごきピン４９に順次巻き回されるかたちでしごかれ、塑性変形による衝撃エネルギの吸収を行う。この際、アブソーバ６１の素材が鋼線材であるため、ステアリングコラム１の移動方向等が若干ずれても容易に撓み、衝撃吸収特性には大きな影響がない。図６は、第１実施形態における衝撃吸収特性を示すグラフであり、ステアリングコラム１が所定の空走距離を移動した後は、その移動量に略対応して衝撃エネルギの吸収が行われることが示されている。
【００１６】
このように、第１実施形態では、衝撃エネルギ吸収部材に鋼線材からなるアブソーバ６１を用いるようにしたため、製造コストや組立工数の低減を図りつつ、良好な衝撃吸収特性を有する衝撃吸収式ステアリングコラム装置を製作することができた。また、コ字曲げ部６３と係止片４３との間隙ｌや塑性変形部６５の長さＬを変更することで、ステアリングコラム１の空走距離や衝撃エネルギの吸収ストロークが任意に設定できる。
【００１７】
図７は、本発明の第２実施形態に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置を示す側面図であり、図８は、同装置を示す平面図（図７中のＢ矢視図）である。これらの図に示したように、第２実施形態は、第１実施形態と略同様の構成を採っているが、ステアリングコラム１をアルミ合金のダイキャスト成型品とすることで、コラムチューブ２１とカプラ２５とを一体部品としている。第２実施形態では、部品点数と組立工数とが削減される他、カプラ２５の寸法精度が向上した。
【００１８】
図９，図１０は、本発明の第３，第４実施形態に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置の要部を示す平面図である。これら実施形態は、第１実施形態と殆ど同一の構成を採っているが、第１実施形態に対してアブソーバ６１の形状が共に変更されている。すなわち、ロアブラケット３５の係止片４３に当接・係止される部分を、第３実施形態ではＵ字形状に曲げ成形したＵ字曲げ部７１とし、第４実施形態ではＶ字形状に曲げ成形したＶ字曲げ部７３としている。これにより、両実施形態ではステアリングコラム１の空走がなくなる他、第３実施形態では、図１１のグラフに示したように、比較的滑らかに変化する衝撃吸収特性が得られ、第４施形態では図１２のグラフに示したように、更に滑らかに変化する衝撃吸収特性が得られた。
【００１９】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記各実施形態では、車体側のロアブラケットとステアリングコラム側のカプラとの間にアブソーバを介装したが、例えば、カプセルとアッパブラケットとの間に介装するようにしてもよい。また、上記各実施形態では、カプラに固着された一本のしごきピンによりアブソーバを塑性変形させるようにしたが、複数本のしごきピンを用いるようにしてもよいし、カプラ自体にしごき部を形成するようにしてもよい。更に、ステアリングコラム装置の具体的構成や衝撃エネルギ吸収部材の具体的形状等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置によれば、ステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムと、車体側に固着されて前記ステアリングコラムを支持すると共に、所定値以上のの衝撃荷重が作用した際に当該ステアリングコラムの離脱を許容する車体側ブラケットと、前記ステアリングコラムと前記車体側ブラケットとの間に設けられ、当該ステアリングコラムの移動に伴って衝撃エネルギを吸収する衝撃エネルギ吸収手段とを備えた衝撃吸収式ステアリングコラム装置であって、前記衝撃エネルギ吸収手段は、金属製ワイヤを素材として製作され、前記車体側ブラケットに係止される係止部を有するエネルギ吸収部材と、前記ステアリングコラムに形成され、当該ステアリングコラムの移動時に当該エネルギ吸収部材をしごき変形させるしごき部とを含むようにしたため、衝撃吸収特性の設定が極めて容易になる他、製造コストの低減や軽量化等を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステアリング装置の車室側における構造を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置を示す側面図である。
【図３】図２中のＡ矢視図である。
【図４】カプラやロアブラケット等の分解斜視図である。
【図５】第１実施形態の作用を示す説明図である。
【図６】第１実施形態における衝撃吸収特性を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置を示す側面図である。
【図８】図７中のＢ矢視図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置の要部を示す平面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置の要部を示す平面図である。
【図１１】第３実施形態における衝撃吸収特性を示すグラフである。
【図１２】第４実施形態における衝撃吸収特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１‥‥ステアリングコラム
２１‥‥コラムチューブ
２３‥‥アッパブラケット
２５‥‥カプラ
２９‥‥カプセル
３１‥‥ボルト
３３‥‥ワッシャ
３５‥‥ロアブラケット
４１‥‥Ｕ字状切欠
４３‥‥係止片
４９‥‥しごきピン
６１‥‥アブソーバ
６３‥‥コ字曲げ部
６５‥‥塑性変形部

Claims

ステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムと、
車体側に固着されて前記ステアリングコラムを支持すると共に、二次衝突時に当該ステアリングコラムの離脱を許容する車体側ブラケットと、
前記ステアリングコラムが固設されたコラム側ブラケットと、
前記コラム側ブラケットと前記車体側ブラケットとの間に設けられ、当該ステアリングコラムの移動に伴って衝撃エネルギを吸収する衝撃エネルギ吸収手段とを備えた衝撃吸収式ステアリングコラム装置であって、
前記衝撃エネルギ吸収手段は、金属製ワイヤから成り、該金属製ワイヤは係止部と該係止部の両端から一体に延在する長尺の対向する塑性変形部分とから成り、
前記金属線ワイヤは前記塑性変形部分が前記ステアリングコラムの軸心を間にして前記ステアリングコラムに沿って延在して配置されており、
前記車体側ブラケットには前記金属製ワイヤの前記係止部を係止するための係止部分が一体に形成され、
前記コラム側ブラケットには、前記ステアリングコラムの軸方向を横切って延びるしごき部材が前記車体側ブラケットの前記係止部分より車両前方に取付けてあると共に、前記金属製ワイヤの両端部側を挿通支持する支持部が形成してあり、
二次衝突に際し前記ステアリングコラムが前記車体側ブラケットから離脱して移動する際、前記金属製ワイヤは前記係止部分で前記車体側ブラケットに係止される一方、前記しごき部材に当接して前記塑性変形部分に沿ってしごかれて移動して衝撃エネルギを吸収するよう構成されていることを特徴とする衝撃吸収式ステアリングコラム装置。
ステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムと、
車体側に固着されて前記ステアリングコラムを支持すると共に、二次衝突時に当該ステアリングコラムの離脱を許容する車体側ブラケットと、
前記ステアリングコラムが固設されたコラム側ブラケットと、
前記コラム側ブラケットと前記車体側ブラケットとの間に設けられ、当該ステアリングコラムの移動に伴って衝撃エネルギを吸収する衝撃エネルギ吸収手段とを備えた衝撃吸収式ステアリングコラム装置であって、
前記衝撃エネルギ吸収手段は、金属製ワイヤから成り、該金属製ワイヤは係止部と該係止部の両端から一体に延在する長尺の対向する塑性変形部分とから成り、該長尺の塑性変形部分はそれぞれ折り返し部分と該折り返し部分からそれぞれの端部へと延びる塑性変形可能部分とから成り、
前記金属線ワイヤは前記塑性変形部分が前記ステアリングコラムの軸心を間にして前記ステアリングコラムに沿って延在して配置されており、
前記車体側ブラケットには前記金属製ワイヤの前記係止部を係止するための係止部分が一体に形成され、
前記コラム側ブラケットには、前記ステアリングコラムの軸方向を横切って延びるしごき部材が前記車体側ブラケットの前記係止部分より車両前方に取付けてあると共に、前記金属製ワイヤの両端部側を挿通支持する支持孔が形成してあり、
二次衝突に際し前記ステアリングコラムが前記車体側ブラケットから離脱して移動する際、前記金属製ワイヤは前記係止部分で前記車体側ブラケットに係止される一方、前記折り返し部分は前記しごき部材に当接して前記折り返し部分が前記塑性変形可能部分に沿ってしごかれて移動して衝撃エネルギを吸収するよう構成されていることを特徴とする衝撃吸収式ステアリングコラム装置。
前記車体側ブラケットは前記ステアリングコラムの車両前方部分を前記コラム側ブラケットを介して支持していることを特徴とする請求項 1 又は２に記載の衝撃吸収式ステアリングコラム装置。
前記車体側ブラケットの前記係止部分は、２次衝突により前記ステアリングコラムが所定距離移動後前記金属製ワイヤの前記係止部を係止することを特徴とする請求項1又は２に記載の衝撃吸収式ステアリングコラム装置。