JP2002037088A - エネルギー吸収式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】部品の寸法公差や仕上がり具合のばらつきがエ
ネルギー吸収性能に影響しにくいステアリン装置を実現
する。 【課題を解決するための手段】 この発明のエネルギー
吸収式ステアリング装置は、インナーチューブＩＮと、
そのインナーチューブに圧入されたアウターチューブＯ
Ｕと、そのアウターチューブを車体に取り付けるブラケ
ットＢを有する。インナーチューブ外面とアウターチュ
ーブ内面との間に軸方向に伸びる複数本の細材Ｗが介在
している。アウターチューブＯＵとブラケットＢは、細
材Ｗが介在する周方向位置からはずれた位置で相互に固
定されており、細材が介在する周方向位置ではアウター
チューブ外面とブラケットが離反している。ブラケット
ＢがアウターチューブＯＵの変形を拘束しないことか
ら、ステアリングチューブの変位開始荷重を所望の範囲
に調整するのに必要な部品の寸法公差が幅広く確保され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明はエネルギー吸収性
能が安定したステアリング装置を簡単に実現する技術に
関する。ここで「安定した」とはステアリング装置毎の
ばらつきが小さいことを言う。

【０００２】

【従来の技術】 ステアリングシャフトが貫通するステ
アリングチューブをインナーチューブとアウターチュー
ブで構成し、ステアリングシャフトにかかるエネルギー
を両チューブが深く嵌り合うエネルギーに費やすことで
ステアリングシャフトにかかるエネルギーを吸収するス
テアリング装置が知られている。この種の装置では、イ
ンナーチューブとアウターチューブが相対的に変位し始
めるときの荷重（以下変位開始荷重という）が所定の範
囲内に調整されていることが求められる。ステアリング
シャフトを構成するインナーシャフトとアウターシャフ
ト間の変位開始荷重を簡単な構造で安定させる技術が、
特開昭５６−８７５５号公報や実開昭５６-６６６９号
公報に記載されている。これらの公報に記載の技術で
は、アウターシャフトとインナーシャフトの間にピアノ
線等の細材を介在させて両者を圧入する。これによっ
て、変位開始荷重が安定し、ステアリングシャフト毎の
エネルギー吸収性能のばらつきが小さく押さえられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 上記公報に記載の技
術をインナーチューブとアウターチューブ間に適用すれ
ば、簡単な構造でステアリングチューブの変位開始荷重
を所定の範囲に調整できるように思われる。しかしなが
ら、実際にはそうはならない。一つの理由は、上記公報
に記載の技術では、インナーシャフトとアウターシャフ
ト間に１本の細材を介在させるに過ぎない。そのため
に、周方向の一部ではインナーシャフト外面とアウター
シャフト内面が直接に接触し、両シャフトの寸法公差や
表面の仕上がり具合のばらつきが、ステアリングシャフ
トの変位開始荷重をステアリングシャフト毎にバラけさ
せてしまう。もう一つの理由は、アウターチューブの場
合には車体に取り付けなければならないところ、その取
り付け構造がインナーチューブとアウターチューブの変
位開始荷重をバラけさせてしまう。アウターチューブを
車体に取り付ける場合、通常はブラケットが用いられ
る。このとき、アウターチューブ外面とブラケット内面
の関係が、インナーチューブとアウターチューブ間の変
位開始荷重に大きく影響する。例えば、ブラケット内面
がアウターチューブ外面を強く拘束すれば、インナーチ
ューブとアウターチューブ間の変位開始荷重は大きくな
り、ブラケット内面がアウターチューブ外面を拘束しな
ければ、インナーチューブとアウターチューブ間の変位
開始荷重は大きくならない。ブラケットがアウターチュ
ーブ外面を拘束する場合、拘束の程度がインナーチュー
ブとアウターチューブ間の変位開始荷重に大きく影響
し、変位開始荷重を所望の範囲内に収めようとすると、
拘束の程度を厳しく管理することが必要となり、部品に
許される寸法公差が非常に小さくなってしまう。本発明
は上記の問題の存在を発見したことから創作されたもの
であり、一つには、簡単な構造でインナーチューブ外面
とアウターチューブ内面が直接には接触しないようにし
て変位開始荷重を安定させ、他の一つには、アウターチ
ューブ外面とブラケット内面の関係がステアリングチュ
ーブの変位開始荷重に与える影響を小さくし、もって、
車体に取り付けられた状態でのステアリングチューブの
変位開始荷重を簡単に安定させることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決する為の手段と作用】 本発明のステアリ
ング装置は、インナーチューブと、そのインナーチュー
ブに圧入されたアウターチューブと、そのアウターチュ
ーブを車体に取り付けるブラケットを有している。その
インナーチューブ外面とアウターチューブ内面との間に
は、軸方向に伸びる複数本の細材が介在している。ま
た、アウターチューブとブラケットは、細材が介在する
周方向位置からはずれた位置で相互に固定されており、
細材が介在する周方向位置ではアウターチューブ外面と
ブラケットが離反していることを特徴とする。

【０００５】インナーチューブ外面とアウターチューブ
内面との間に、軸方向に伸びる複数本の細材が介在して
いると、両チューブの変位開始荷重が安定する。即ち、
インナーチューブの外径、アウターチューブの内径、イ
ンナーチューブ外面の仕上がり具合やアウターチューブ
内面の仕上がり具合に少々のばらつきがあって、インナ
ーチューブとアウターチューブ間の変位開始荷重は安定
する。これは、本出願人の一人が先に特願平１１−２３
９３９９号で出願したとおりである。

【０００６】この発明では、さらに、アウターチューブ
とブラケットは細材が介在しない周方向位置で固定さ
れ、細材が介在する周方向位置ではアウターチューブ外
面とブラケットが離反しているために、基本的には、ア
ウターチューブとインナーチューブの関係にブラケット
が影響せず、ブラケットによってアウターチューブとイ
ンナーチューブ間の変位開始荷重がばらつくことがな
い。本発明によると、車体に取り付けられた状態でのス
テアリングチューブの変位開始荷重を簡単に安定させる
ことができ、エネルギー吸収特性を簡単な構造で安定さ
せることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】 次に本発明の実施の形態のいく
つかを図面を参照しながら説明する。図１は組付け後の
インナーチューブＩＮとアウターチューブＯＵと細材Ｗ
の配置関係を模式的に示しており、インナーチューブＩ
Ｎは断面円形の外形を備え、アウターチューブＯＵは断
面円形の内形を備えている。アウターチューブＯＵの内
径はインナーチューブＩＮの外径よりも大きく、両者が
同軸に嵌め合わされたときに両者間には周状の間隙Ｇが
形成される。両チューブＩＮとＯＵ間の間隙Ｇには３本
以上の細材Ｗが組付けられている。組付ける以前の細材
Ｗの外径は前記した間隙Ｇの巾よりも大きく、３本以上
の細材Ｗは前記間隙Ｇ内に押込まれている。３本以上の
細材Ｗは、アウターチューブＯＵとインナーチューブＩ
Ｎを同軸に保つ位置に配置されている。

【０００８】細材Ｗは両チューブＩＮとＯＵよりも柔ら
かいものであり、この結果、組付け前には断面円形であ
ったものが、組付けによって塑性変形している。この逆
に細材Ｗは両チューブＩＮとＯＵよりも硬くてもよく、
この場合には組付けによってチューブ側が塑性変形す
る。この場合、細材Ｗとしてピアノ線が好適に使用でき
る。両チューブＩＮとＯＵと細材Ｗの全部が同じ硬度で
あってもよく、この場合には全部の部品が塑性変形して
組付けられる。

【０００９】図２と図３に示されるように、インナーチ
ューブＩＮとアウターチューブＯＵの圧入部の外側にブ
ラケットＢが固定されている。このブラケットＢは、ア
ウターチューブＯＵを車体に取り付けるためのものであ
る。図３に示すように、このブラケットＢは、２本の溶
接線ＷＥによってアウターチューブＯＵの外面に溶接さ
れている。溶接線ＷＥはチューブの軸に平行に伸びてい
る。２本の溶接線ＷＥの間でブラケットＢはアウターチ
ューブＯＵの外面よりも外周方向に大きく湾曲し、溶接
された状態で、アウターチューブＯＵの外面とブラケッ
トＢの内面の間には、クリアランスＣが確保される。

【００１０】図３に良く示されるように、溶接線ＷＥ
は、細材Ｗが介在する周方向位置から外れた位置にあ
る。細材Ｗが介在する周方向位置ではブラケットが存在
しないか（車体側）あるいはクリアランスＣによってブ
ラケットＢは離反している（運転手側）。ブラケットＢ
はチルト機構を介して車体に取り付けられる。図示３２
は車体の一部であるインスツルメントパネルであり、ボ
ルト３４でつるし金具３３が固定されている。つるし金
具３３には紙面内で伸びる一対の長穴が設けられてお
り、その長穴をスライドシャフト３７の両端部が通過し
ている。スライドシャフト３７はチルトレバー３５とカ
ム機構３６に連携しており、チルトレバー３５が紙面垂
直方向に揺動することで長穴内をスライドする。即ち、
スライドシャフト３７は矢印３８に示す方向に平行移動
する。ブラケットＢはスライドシャフト３７の両端に固
定されているので、スライドシャフト３７が平行移動す
ればそれに伴って平行移動する。以上の機構によって、
アウターチューブＯＵは、ブラケットＢによって、車体
３２からの距離が一定範囲内で変化可能となるように車
体３２に取り付けられている。

【００１１】ステアリングチューブの組付けの手順は、
最初にアウターチューブＯＵ外面にブラケットＢを２本
の溶接線ＷＥに沿って溶接する。次いで、アウターチュ
ーブＯＵ内にインナーチューブＩＮと細材Ｗを圧入す
る。溶接線ＷＥは細材Ｗが介在しない周方向位置に設け
られている。また、アウターチューブＯＵとブラケット
Ｂが溶接された状態で、アウターチューブＯＵの外面と
ブラケットＢの内面の間に充分なクリアランス、即ち、
アウターチューブＯＵ内にインナーチューブＩＮと細材
Ｗを圧入することによってアウターチューブＯＵの外面
が膨出しても、膨出したアウターチューブＯＵ外面とブ
ラケットＢ内面の間にクリアランスＣが残るように設定
されている。

【００１２】図４は比較例を示す。この場合、アウター
チューブＯＵとブラケットＢが溶接された状態で、アウ
ターチューブＯＵ外面とブラケットＢ内面の間にクリア
ランスを設けない。

【００１３】図５は、縦軸にアウターチューブＯＵとイ
ンナーチューブＩＮを圧入するに要する荷重を示し（変
位開始荷重に相当する）、横軸に圧入代を示している。
圧入代とは、インナーチューブ外面とアウターチューブ
内面の間隙距離と細材Ｗの直径の差を言う。例えば、
０．２ｍｍの間隙に０，４ｍｍの細材が圧入される場
合、圧入代は０．２ｍｍである。なお、圧入によって、
前記したように、細材又はチューブの塑性変形が起こ
り、圧入代に等しいだけアウターチューブＯＵが膨出す
るわけではない。圧入代が０．２ｍｍの場合、アウター
チューブ外面は０．１ｍｍ程度膨出する。図４の場合、
細材Ｗが介在する周方向位置においてアウターチューブ
ＯＵの外面がブラケットＢの内面によって拘束されてい
るために、アウターチューブの膨出が拘束され、アウタ
ーチューブＯＵとインナーチューブＩＮを圧入するに要
する荷重が大きい。図４の場合、アウターチューブＯＵ
外面とブラケットＢ内面の間にクリアランスを設けない
といっても、密着させることは困難であり、実際には１
００分の数ｍｍオーダの隙間が存在する。しかしなが
ら、この隙間はアウターチューブの膨出分に足らず、膨
出との関係で言えばクリアランスがないということがで
きる。図３の場合、細材Ｗが介在する周方向位置におい
てアウターチューブＯＵ外面とブラケットＢ内面は離反
している為に、正確に言えば圧入時に生じるアウターチ
ューブＯＵの膨出距離以上に離反しているために、アウ
ターチューブＯＵの膨出が拘束されず、アウターチュー
ブＯＵとインナーチューブＩＮを圧入するに要する荷重
は小さい。

【００１４】図５に、許容される圧入荷重の幅を示す。
図４の比較例による場合、圧入荷重を目標範囲内に調整
する為には、圧入代を範囲Ａの中に入るように管理しな
ければならない。図３の場合、範囲Ｂが許される。明ら
かに範囲Ｂは範囲Ａよりも広く、図３に示す実施例によ
る場合には、図４に示す比較例による場合に比して、圧
入代に関係するアウターチューブＯＵの内径、インナー
チューブＩＮの外径、細材Ｗの直径等の寸法管理が緩や
かでよいことが確認される。また、図４の比較例による
場合には、圧入代がばらついたときに細材が切断されて
しまうことがある。図３の実施例によると、細材の切断
が防止される。

【００１５】上記のように、本実施例では、先に溶接し
ておいて次に圧入する。逆に、圧入しておいて溶接する
こともできる。この場合にも、細材Ｗが介在しない周方
向位置で溶接し、細材Ｗが介在する周方向位置ではアウ
ターチューブＯＵ外面とブラケットＢ内面が離反してい
る関係で溶接することが必要である。溶接によってアウ
ターチューブが歪むことが避けられないところ、上記の
要件が満たされていると、溶接歪みがステアリングチュ
ーブの変位開始荷重に影響することが最小限度に押さえ
られる。本実施例のように、溶接後に圧入する方が好ま
しく、この場合には、溶接によってアウターチューブＯ
Ｕの寸法がバラけても、図５の許容幅Ｂが大きいことか
ら、変位開始荷重を許容幅内に収めやすい。アウターチ
ューブＯＵとインナーチューブＩＮが寸法公差内でばら
つくことが避けられないところ、圧入代を図５の許容幅
Ａ内に収めようとすると、太いアウターチューブＯＵに
は太いインナーチューブＩＮを選択して用い、細いアウ
ターチューブＯＵには細いインナーチューブＩＮを選択
して用いる必要があるのに対し、圧入代の許容幅がＢま
で広がると、アウターチューブに溶接歪みの影響がさけ
られないとしても、任意のアウターチューブＯＵに任意
のインナーチューブＩＮを用いることが可能となり、組
付け作業が非常に簡易化される。

【００１６】上記では、アウターチューブＯＵにブラケ
ットＢが溶接されて固定される場合を説明したが、ボル
ト締め、クランプ締め等によってアウターチューブＯＵ
にブラケットＢを固定することもできる。この場合に
も、細材Ｗが介在しない周方向位置でアウターチューブ
ＯＵとブラケットＢが接触し、細材Ｗが介在する周方向
位置ではアウターチューブＯＵとブラケットＢが離反し
ている構造が好ましく、こうすることによって、所望の
変位開始荷重に調整するに必要な部品の寸法公差が幅広
く確保される。

【００１７】図６〜８は、ブラケットの各種変形例を示
す。図６のブラケットは、車体側に大きく湾曲し、細材
Ｗが介在する周方向位置ではアウターチューブＯＵとブ
ラケットＢが離反している。図７のブラケットは分割さ
れており、細材Ｗが介在する周方向位置ではブラケット
Ｂが存在しない。図８は、図７の分離したブラケットを
ブリッジＢ１で接続したブラケットを示し、この場合に
も、細材Ｗが介在する周方向位置ではアウターチューブ
ＯＵとブラケットＢが離反している。

【００１８】アウターチューブ外面とブラケット内面を
面的に密着させる場合、全面的に密着させることが困難
で、わずかなクリアランスが存在する部位で溶接するこ
とが起こる。この場合、溶接強度が安定しない。本実施
例では、アウターチューブとブラケットが周方向の２位
置で相互に固定されるために、確実に接触している状態
で溶接することができ、溶接強度が安定する。図７、図
８において、Ｃ１はクリアランスを示し、元々クリアラ
ンスＣ１が予定されている為に、アウターシャフトとブ
ラケットは溶接線ＷＥに沿って必ず接触する。

【００１９】

【発明の効果】本発明によると、アウターチューブとブ
ラケットは、細材が介在する周方向位置からはずれた位
置で相互に固定されており、細材が介在する周方向位置
ではアウターチューブ外面とブラケットが離反している
ことから、インナーチューブとアウターチューブを細材
を介して圧入するときに、ブラケットがアウターチュー
ブの変形を拘束しないことから、ステアリングチューブ
の変位開始荷重を所望の範囲に調整するに必要な部品の
寸法公差が幅広く確保される。即ち、ロバストな技術が
実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 インナーチューブとアウターチューブが細材
を介して圧入された様子を模式的に示す。

【図２】 インナーチューブとアウターチューブが細材
を介して圧入されたステアリングチューブがブラケット
によって車体に取り付けられた状態の縦断面を示す。

【図３】 図２の横断面を示す。

【図４】 比較例の図３に対応する図を示す。

【図５】 圧入代と圧入荷重（変位開始荷重）の関係
を、図３と図４の場合を対比して示す。

【図６】 ブラケットの第１変形例を示す。

【図７】 ブラケットの第２変形例を示す。

【図８】 ブラケットの第３変形例を示す。

【符号の説明】

ＩＮ：インナーチューブ ＯＵ：アウターチューブ Ｗ ：細材 Ｂ ：ブラケット Ｃ ：クリアランス ＷＥ：溶接線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸田 文夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田野 淳 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3D030 DE22 DE32

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インナーチューブと、そのインナーチュ
   ーブに圧入されたアウターチューブと、そのアウターチ
   ューブを車体に取り付けるブラケットを有し、 そのインナーチューブ外面とそのアウターチューブ内面
   との間に、軸方向に伸びる複数本の細材が介在してお
   り、 そのアウターチューブとそのブラケットは、前記細材が
   介在する周方向位置からはずれた位置で相互に固定され
   ており、前記細材が介在する周方向位置ではアウターチ
   ューブ外面とブラケットが離反していることを特徴とす
   るエネルギー吸収式ステアリング装置。