JP2004175310A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアバッグと運転者との間隔が小さい場合に、車両の衝突時にエアバッグを車体側へ移動させてエアバッグの展開スペースを確保する装置を含む操舵装置であって、構造の簡単なものを提供する。
【解決手段】ステアリングコラム１８をインナコラム３４とアウタコラム３６とにより伸縮自在に構成し、通常の走行中は相対移動制御装置４０により両コラム３４、３６の相対移動を阻止する。衝突時には抵抗変更用モータ４２によりくさび部材４８を一旦後退させ、摩擦パッド５６の摩擦抵抗を低減させて両コラム３４，３６の相対移動を許容し、ステアリングホイールに加えられる反力によりエアバッグを移動させる。移動量測定装置７０によりインナコラム３４が設定量移動したことが検出されれば、抵抗変更用モータ４２によりくさび部材４８を前進させて相対移動制御装置４０の摩擦抵抗を増大させ、運転者の慣性エネルギを吸収させる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵装置に関するものであり、特に、ステアリングホイールにエアバッグが設けられる形式の操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の操舵装置は既に知られている。例えば、下記特許文献１には、ステアリングホイールにエアバッグを設置するとともに、ステアリングコラムを収縮可能とすることが記載されている。ステアリングコラムが互いに嵌合されたアウタコラムとインナコラムとを含むものとされ、それら両コラムの嵌合部にエネルギ吸収装置が配設されている。アウタコラムとインナコラムとの間にはさらに、インフレータが発生する窒素ガスにより作動させられるガスシリンダが設けられている。このインフレータは、エアバッグを膨らませるためのインフレータとは別のものである。ステアリングホイールと運転者との間隔が距離測定装置により測定され、測定された間隔が設定値以下である場合には、車両の衝突時に２つのインフレータが点火され、発生した窒素ガスによりエアバッグが膨らませられるとともに、ガスシリンダが作動させられて、ステアリングコラムがエネルギ吸収装置の抵抗に打ち勝って一定量収縮させられる。それによって、ステアリングホイールと運転者との間隔が狭い場合に、ステアリングホイールが運転者から離間させられ、ステアリングホイールに設置されているエアバッグが膨らむためのスペースが確保される。
【０００３】
また、ステアリングホイールと運転者との間隔が設定値より大きい場合には、エアバッグが膨らむためのスペースが十分であるため、ガスシリンダは作動させられない。これらいずれの場合にも、運転者が膨らんだエアバッグを介してステアリングホイールに衝突した場合に、ステアリングコラムがエネルギ吸収装置の抵抗に打ち勝って収縮し、運転者の慣性エネルギがエネルギ吸収装置によって吸収される。さらに、距離測定装置により測定されたステアリングホイールと運転者との間隔が小さい場合には、運転者が小柄で慣性エネルギが小さいことを意味しているため、ステアリングコラムの単位長さの収縮に伴ってエネルギ吸収装置により吸収されるエネルギが小さくなるようにされている。
【０００４】
特許文献２にもステアリングホイールにエアバッグを設置するとともに、ステアリングコラムを収縮可能とすることが記載されている。この操舵装置においては、１つのインフレータにより発生させられたガスにより、ステアリングコラムが収縮させられるとともに、エアバッグが膨らまされる。ステアリングコラムを収縮させるガスシリンダは、ステアリングコラムのアウタコラムとインナコラムとの間の円筒状の空間を利用して構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−７９９４４号公報
【特許文献２】
特開２０００−１６８４８１号公報
【特許文献３】
特開平６−２２７３４１号公報
【特許文献４】
特開平５−１６２６４６号公報
【０００６】
上記のように、ガスシリンダにより、ステアリングコラムを収縮させれば、ステアリングホイールと運転者との間に、エアバッグが膨らむために十分なスペースを確保することができる。しかしながら、構成が複雑となり、製造コストが高くなることを避け得ない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果】
本発明は、以上の事情を背景とし、構成の複雑化を極力回避しつつステアリングホイールと運転者との間にエアバッグが膨らむに十分なスペースを確保することを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様の操舵装置がが得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能なのである。
【０００８】
なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に、（３）項が請求項３に、（４）項が請求項４に、（５）項と（６）項とを合わせたものが請求項５に、（５）項と（８）項とを合わせたものが請求項６にそれぞれ相当する。
【０００９】
（１）ステアリングホイールにエアバッグが設置された操舵装置において、
前記エアバッグの展開時に前記ステアリングホイールに加えられる反力により、前記ステアリングホイールを車両の運転者から遠ざかる向きに移動させる反力利用移動装置を設けたことを特徴とする操舵装置。
エアバッグの展開時にステアリングホイールに加えられる反力には、例えば、ガスの噴出によりエアバッグが運転者に近づく向きに膨張させられることに基づく反力や、エアバッグが膨張し、運転者と接触した後にさらにエアバッグが膨張し続けるのに伴い運転者からエアバッグを介してステアリングホイールに運転者から遠ざかる向きに加えられる力等があり、反力利用移動装置はこれら反力の少なくとも１つにより作動させられるものとされる。
このようなエアバッグの膨張時にステアリングホイールに加えられる反力によって作動する反力利用移動装置により、ステアリングホイールを運転者から遠ざかる向きに移動させれば、ステアリングホイールと運転者との間にエアバッグが膨らむための十分なスペースを確保することができる。しかも、反力利用移動装置は、前記ガス圧により作動するガスシリンダに比較して安価に製造し得るため、操舵装置の製造コストの上昇を良好に抑制することができる。
（２）常には前記反力利用移動装置の作動を阻止する状態にあり、車両衝突時に作動を許容する状態となる作動規制装置を含む （１）項に記載の操舵装置。
常には反力利用移動装置の作動を阻止する状態にある作動規制装置を設ければ、エアバッグが設置されたステアリングホイールの不必要な移動を確実に防止することができる一方、車両の衝突時には、反力利用移動装置の作動が許容されることにより、ステアリングホイールが運転者から離間する向きに移動し、エアバッグの十分な膨張スペースが確保されるようにすることができる。
（３）前記ステアリングホイールと運転者との間隔を検出する間隔検出装置を含み、その間隔検出装置により検出される間隔が設定値以下である状態で車両が衝突した場合に、前記作動規制装置が前記反力利用移動装置の作動を許容する状態となる （２）項に記載の操舵装置。
本項の操舵装置においては、運転者が小柄でステアリングホイールとの間に十分なスペースを確保できない場合に、ステアリングホイールが運転者から遠ざかる向きに移動して、エアバッグが膨らむスペースを確保することができる。
間隔検出装置としては、ステアリングホイールと運転者との間隔を直接検出する直接検出装置や、間接的に検出する間接検出装置を採用することができる。前者は、例えば、超音波，レーザ光，ミリ波等を利用する非接触型の距離測定装置や画像認識等を包含し、後者は、例えば、シート位置検出装置や安全ベルトの引き出し量検出装置等を包含する。
（４）前記反力利用移動装置が、前記ステアリングホイールを保持するステアリングコラムの伸縮を許容する伸縮許容部を含む （１）項ないし （３）項のいずれかに記載の操舵装置。
ステアリングコラム全体が運転者から離間する向きに移動するようにすることも可能である。しかし、ステアリングコラムを伸縮可能にする方がステアリングホイールの移動距離を大きくすることが容易な場合が多く、伸縮許容部自体が反力利用移動装置として機能する態様は特に製造コストを低減させ得るものである。しかし、伸縮許容部とは別に反力利用移動装置を設けることも可能である。また、伸縮許容部に対応して圧縮コイルスプリング等の弾性部材を配設し、その弾性部材の弾性力とステアリングホイールに加えられる反力との関係で決まる状態でステアリングコラムの収縮が行われるようにすれば、衝撃少なくステアリングホイールの移動を停止させることができる。
（５）車両衝突時に運転者により前記エアバッグを介して与えられるエネルギを吸収しつつステアリングホイールの移動を許容するエネルギ吸収装置を含む （１）ないし （４）項のいずれかに記載の操舵装置。
エネルギ吸収装置は、エアバッグとステアリングホイールとの間に設けられても、車体に対してステアリングホイールの回転軸線に平行な方向に移動不能な部材とステアリングホイールとの間に設けられてもよく、両方に設けられてもよい。ステアリングコラムが、複数部材が摺動可能に嵌合されることにより伸縮可能とされる場合、ステアリングコラムの、車体に対して軸方向に相対移動不能な部分と移動可能な部分との間、ステアリングコラムの軸方向に移動可能な部分と車体との間、あるいは移動可能な部分とステアリングホイールとの間に、エネルギ吸収装置が設けられることが望ましい。また、エネルギ吸収装置は、エアバッグの単位移動距離当たりの吸収エネルギ量を調節可能な吸収エネルギ調節型とされることが望ましく、衝突前におけるステアリングホイールと運転者との間隔に応じて自動で調節されるものであることが望ましい。
（６）前記反力利用移動装置が、前記エネルギ吸収装置と前記ステアリングホイールとの間に設けられて両者の相対移動を許容するものである （５）項に記載の操舵装置。
エアバッグが膨張する際に反力利用移動装置の作動によってステアリングホイールが運転者から遠ざかる向きに移動させられ、エアバッグが十分に膨らんだ後、そのエアバッグを介して与えられる運転者の慣性エネルギが、エネルギ吸収装置により吸収されることとなる。
（７）前記反力利用移動装置が、前記エネルギ吸収装置と前記ステアリングホイールとの相対移動を許容する相対移動許容距離を変更する相対移動許容距離変更部を含む （６）項に記載の操舵装置。
本項に記載の特徴によれば、ステアリングホイールと運転者とのエアバッグ膨張用スペースの大きさを変更することができる。例えば、前述の間隔検出装置と組み合わせれば、運転者とステアリングホイールとの間隔の大小に応じてエアバッグ膨張用スペースの大きさを３段以上の多段階あるいは無限段階に変更することができるのである。
（８）前記反力利用移動装置が、前記エネルギ吸収装置が前記ステアリングホイールの移動を許容する領域のうち、初期に移動を許容する領域において、エネルギ吸収装置がエアバッグの単位移動距離当たり吸収するエネルギ量を低減させる吸収エネルギ低減装置を含む （５）項に記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、エネルギ吸収装置の一部を反力利用移動装置として利用することができる。エネルギ吸収装置の、吸収エネルギ低減装置により単位移動距離当たりの吸収エネルギ量が低減させられた部分を、反力利用移動装置として機能させることができるのである。エアバッグの単位移動距離当たり吸収されるエネルギ量を０まで低減させることも可能である。
（９）前記吸収エネルギ低減装置が、吸収エネルギを低減させる領域の大きさを変更する領域変更部を含む （８）項に記載の操舵装置。
本項に記載の特徴によれば、 （７）項に関連して説明した作用，効果が得られる。
（１０）前記エネルギ吸収装置が、前記ステアリングホイールの移動に伴って相対移動する２部材の間に摩擦抵抗を発生させる摩擦抵抗発生装置を含み、前記吸収エネルギ低減装置が、その摩擦抵抗発生装置が発生する摩擦力を低減させる摩擦抵抗低減装置を含む （８）項または （９）項に記載の操舵装置。
摩擦低減装置により摩擦抵抗発生装置が発生する摩擦力が低減させられている間、摩擦抵抗発生装置が反力利用移動装置として作動する。
（１１）前記ステアリングホイールの移動距離を検出する移動距離検出装置を含み、前記吸収エネルギ低減装置がその移動距離検出装置の検出結果に基づいて前記吸収エネルギの低減制御を行う移動距離依拠低減制御部を含む （８）項ないし（１０）項のいずれかに記載の操舵装置。
例えば、車両衝突時に、当初、吸収エネルギが低減させられ、移動距離検出装置により検出された移動距離が所定値に達したとき、吸収エネルギの低減が終了させられるようにするのである。上記所定値を、ステアリングホイールと運転者との間隔を検出する間隔検出装置の検出結果に応じて変更することも可能であり、各運転者に適した保護機能を発揮させることができる。また、移動距離検出装置により検出される移動距離に応じて、吸収エネルギ低減装置によるエネルギ吸収装置の吸収エネルギ量低減の程度を変化させることも可能であり、運転者の保護機能を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態である操舵装置を図１ないし図４に基づいて詳細に説明する。操舵装置については一般によく知られているので、全体の説明は簡略に行い、本発明に直接関係のある部分についてのみ詳細に説明する。
図１に車室内部を概念的に示す。図において１０は操舵装置である。操舵装置１０は、車体側の部材１２に２つのブラケット１４，１６を介して支持されるステアリングコラム１８と、ステアリングコラム１８内に相対回動可能に保持されたステアリングシャフト（図示省略）と、ステアリングシャフトの運転者側の端部に取り付けられたステアリングホイール２２とを備える。ステアリングホイール２２の中央部に図示を省略するステアリングパッドが設けられ、エアバッグ２４およびエアバッグ展開用のインフレータ（図示省略）等が収納されている。
【００１１】
この操舵装置１０は、運転者３０がステアリングホイール２２を回転させると、ステアリングシャフトを介して、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の運動変換機構が配設されており、さらにタイロッド等を介して転舵車輪の舵角が変化させられる。
【００１２】
ステアリングパッドのエアバッグ２４等と干渉しない部位に運転者３０との間隔を測定する間隔測定装置３２（図３参照）が配設されている。本実施形態においては、間隔測定装置３２は、超音波を利用する非接触式の距離測定装置とされている。
【００１３】
ステアリングコラム１８は、図２に示すように、ステアリングホイール２２側に位置するインナコラム３４と車体側のアウタコラム３６とを備え、それらが軸方向に相対移動可能に嵌合されることにより、ステアリングコラム１８が伸縮可能とされている。インナコラム３４とアウタコラム３６との嵌合部には、摩擦抵抗を発生させるとともにその摩擦抵抗を制御することにより上記インナコラム３４とアウタコラム３６との相対移動を制御する相対移動制御装置４０が設けられている。なお、図示は省略するが、ステアリングシャフトも、互いに軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に嵌合された２つのシャフト部材を備え、ステアリングコラム１８の伸縮に伴って伸縮可能である。
【００１４】
相対移動制御装置４０は、アウタコラム３６に固定され、摩擦抵抗を増減させるための抵抗変更用モータ４２を備える。抵抗変更用モータ４２は減速機付きの電動モータであって、それの軸線まわりに回転可能な出力軸４４の外周に雄ねじ部４６が形成され、くさび部材４８の雌ねじ穴５０に螺合されている。くさび部材４８は、アウタコラム３６に固定された案内部材５２に摺動可能かつ回転不能に嵌合されており、ステアリングコラム１８の軸方向（以下、単に軸方向と称する）に平行な方向にのみ移動可能である。くさび部材４８は、ステアリングコラム１８に対向する側の面が、ステアリングホイール２２に近い部分ほどステアリングコラム１８の軸線から離れる向きに傾斜した傾斜面５４とされている。くさび部材４８の傾斜面５４とインナコラム３４の外周面との間に摩擦パッド５６が配設されている。摩擦パッド５６は、アウタコラム３６の周壁を貫通して形成された保持穴５８に摺動可能に保持され、インナコラム３４に接近・離間可能とされている。摩擦パッド５６は概してくさび形に形成され、裏板６０と摩擦材６２とを備えている。裏板６０の上記くさび部材４８と接触する背面６４がくさび部材４８の傾斜面５４に対応する傾斜角を有し、反対側のインナコラム３４に対向する面に摩擦材６２が固着されている。摩擦材６２のインナコラム３４側の面は、インナコラム３４の外周面に対応する部分円筒凹面とされている。
【００１５】
くさび部材４８は、抵抗変更用モータ４２の出力軸４４の回転につれて、案内部材５２に案内されつつ軸方向に移動する。このくさび部材４８の軸方向移動により、摩擦パッド５６のインナコラム３４への押付力が変化するため、摩擦パッド５６とインナコラム３４との間の摩擦抵抗の大きさを制御することができる。具体的には、くさび部材４８をステアリングホイール２２に接近する向きに移動させれば、摩擦パッド５６のインナコラム３４への押付力が増大して、摩擦抵抗が増大する。抵抗変更用モータ４２への供給電流が設定電流に達すれば、摩擦抵抗が設定抵抗となり、相対移動制御装置４０はインナコラム３４とアウタコラム３６との相対移動を阻止する移動阻止状態となる。これに対して、くさび部材４８をステアリングホイール２２から離間する向きに移動させれば、摩擦パッド５６の押付力が減少し、摩擦抵抗が減少してインナコラム３４とアウタコラム３６との相対移動が可能となる。
【００１６】
この相対移動が可能な状態には、後に説明するように、エアバッグ２４が膨張する際の反力とエアバッグ２４が運転者３０に接触した後も膨張することにより運転者３０から受ける反力とがステアリングホイール２２に加わえられてステアリングホイール２２とともにインナコラム３４が移動させられる状態と、運転者３０がエアバッグ２４を介してステアリングホイール２２に衝突したとき、運転者３０の身体の慣性運動のエネルギを吸収しつつエアバッグ２４が移動することを許容する状態とが含まれる。前者の状態で作動するとき、相対移動制御装置４０は反力利用移動装置の一部として機能し、後者の状態で作動するとき、エネルギ吸収装置の一部として機能する。さらに、前記移動阻止状態にあるとき、相対移動制御装置４０は作動規制装置の一部として機能する。すなわち、本実施形態においては、インナコラム３４とアウタコラム３６とが相対移動可能に嵌合されることによりステアリングコラム１８が伸縮可能とされている構成と、１つの相対移動制御装置４０との組合わせが、作動規制装置，反力利用移動装置およびエネルギ吸収装置の３つを兼ねていることとなるのである。
【００１７】
なお、抵抗変更用モータ４２は、電流が供給されない状態においてみだりに回転せず、くさび部材４８を所定の位置に維持し得るものであることが望ましい。例えば、電流の供給によって解除されるブレーキを備えた電動モータや、超音波モータが適している。あるいは、電動モータの回転部に常時摩擦材を接触させ、回転部にその摩擦部材の摩擦抵抗に打ち勝つ回転トルクが加えられない限り電動モータが回転しないようにしてもよい。
アウタコラム３６の端部には、移動量測定装置７０が設けられており、インナコラム３４のアウタコラム３６に対する移動量が測定される。
【００１８】
本操舵装置１０は、図３に示す制御装置８０を備えている。制御装置８０は、ＣＰＵ８２，ＲＯＭ８４，ＲＡＭ８６，それらを接続するバスおよび入出力インタフェース（図においてはＩ／Ｏインタフェースと表示）９０を備えたコンピュータ８８を主体とするものである。入出力インタフェース９０には、間隔測定装置３２および移動量測定装置７０が接続され、さらに、駆動回路９２を介して抵抗変更用モータ４２が接続されている。以上コンピュータ８８，間隔測定装置３２，移動量測定装置７０および駆動回路９２により制御装置８０が構成されている。
【００１９】
次に、本操舵装置１０の作動を説明する。まず概略的に説明する。走行中は、相対移動制御装置４０が移動阻止状態に維持されていて、インナコラム３４が移動することが阻止されている。走行中に間隔測定装置３２により、運転者３０とステアリングホイール２２との間隔が繰り返し測定され、その測定値に基づいてエアバッグ２４の膨張スペースが十分であるか否かが予め判断される。運転者３０が小柄であって、運転者３０とステアリングホイール２２との間隔が小さく、十分な膨張スペースが確保できないと判断された場合には、車両の衝突時に、相対移動制御装置４０が移動許容状態とされ、ステアリングホイール２２がエアバッグ２４の膨張に伴って加えられる反力により運転者３０から離間する向きに移動させられる。その際には、ステアリングホイール２２に設置されたインフレータから運転者３０の側へ噴出するガスによってエアバッグ２４が膨張させられるため、その反力がステアリングホイール２２に加えられるのである。そして、エアバッグ２４がさらに膨張して運転者３０に接触すると、エアバッグ２４は運転者３０から膨張の向きと反対向きの力を受け、その力が、ステアリングホイール２２に加えられる。ステアリングホイール２２が移動させられる際、移動量測定装置７０により、インナコラム３４のアウタコラム３６に対する移動量が監視されており、ステアリングホイール２２が予め設定された移動量（エアバッグ２４の適切な膨張スペース確保される量）移動した後、相対移動制御装置４０がエネルギ吸収状態とされる。したがって、この後に運転者３０の身体の慣性に基づいて、エアバッグ２４を介してステアリングホイール２２に与えられるエネルギが相対移動制御装置４０により吸収される。このとき、ステアリングホイール２２の単位移動距離当たりの吸収エネルギの大きさが、各運転者３０の体格に適した大きさに制御される。
【００２０】
次に、図４に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。このプログラムは、車両の走行中、繰り返し実行される。
まず、ステップ１（以下、単にＳ１で表す。他のステップについても同じ）において、運転者３０とステアリングホイール２２との間隔の値が読み込まれる。図示を省略するプログラムの実行により、間隔測定装置３２により測定された運転者３０とステアリングホイール２２との間隔が繰り返し読み込まれ、それら複数の測定値の平均的な値が現在の間隔の値として取得される。Ｓ１においては、この間隔の値が読み込まれるのである。
【００２１】
次に、Ｓ２においてインナコラム３４の移動量が設定される。相対移動制御装置４０が移動許容状態に保たれ、エアバッグ２４の膨張スペースが確保される際のインナコラム３４の移動量が、上記間隔の値に基づいて設定されるのである。具体的には、間隔が小さいほど、移動量が大きく設定され、エアバッグ２４の膨張に必要なスペースが確保される。続いてＳ３において、インナコラム３４とアウタコラム３６との間の摩擦抵抗の大きさが設定される。相対移動制御装置４０がエネルギ吸収状態とされる際の摩擦抵抗の大きさが、上記間隔の値に基づいて設定されるのである。具体的には、間隔が小さいほど、衝突時における摩擦抵抗が小さく設定され、インナコラム３４が容易に移動できるようにされる。
【００２２】
なお、インナコラム３４の移動可能な距離は予め決まっているので、エアバッグ２４の膨張スペースを確保するための移動量を大きくすれば、慣性エネルギを吸収するために利用可能な移動距離が短くなる。しかしながら、間隔が小さい場合には、運転者３０の身体が有する慣性に基づく運動エネルギも小さいため差し支えない。むしろ、比較的小さい力でエアバッグ２４およびステアリングホイール２２が移動して、運転者３０に対する衝撃が小さくなるようにされることが望ましい。それに対して、間隔が比較的大きい場合には、エアバッグ２４を展開するためのインナコラム３４の移動量が小さくて済み、慣性エネルギを吸収するために利用可能な移動距離が長くなるので、大きな運動エネルギを吸収することができる。また、エアバッグ２４およびステアリングホイール２２に加えられる力が大きくなるため、インナコラム３４とアウタコラム３６との間の摩擦抵抗が大きく設定される。
【００２３】
さらに付言すれば、運転者３０が標準以上の体格であって、運転者３０とステアリングホイール２２との間隔が設定値より大きい場合には、車両の衝突時であっても相対移動制御装置４０が移動阻止状態に維持され、インナコラム３４とアウタコラム３６との間の摩擦抵抗が大きい値に保たれるとともに、インナコラム３４の移動可能距離全体を利用して運転者３０の慣性エネルギが吸収されるようにされる。
【００２４】
Ｓ４において、車両に設定値以上の衝撃が加えられたか否かが問われる。車両には、図示は省略するが、振動センサや慣性力センサが設けられており、それらセンサの信号に基づいて、診断装置により車両が衝突したか否かが診断される。診断装置により衝突したことが診断されれば、診断装置からエアバッグ２４のインフレータに点火信号が伝達される。Ｓ４においては、その点火信号に基づいて衝撃大と判定される。点火信号が検出されなければＳ４の判定がＮＯとなり、本プログラムの１回の実行が終了する。それに対して、点火信号が検出されれば、Ｓ４の判定がＹＥＳとなりＳ５に進む。
【００２５】
Ｓ５においては摩擦抵抗が低減させられる。この摩擦抵抗は所定の大きさとされるようにすることも可能であるが、本実施形態では、抵抗変更用モータ４２が、予め設定されている時間、逆方向に回転させられ、くさび部材４８が案内部材５２に沿ってステアリングホイール２２から離間する向きに移動させられて、摩擦パッド５６のインナコラム３４への押付力が解除される。この状態において、前記点火信号に応じてインフレータからガスが運転者３０の側へ噴出させられ、エアバッグ２４が膨張させられれば、その反力によりステアリングホイール２２が運転者３０から遠ざかる向きに押され、さらに、エアバッグ２４が運転者３０の身体に接触するに到れば、エアバッグ２４によって身体が後方へ押される際に、エアバッグ２４も反力を受け、その反力によりステアリングホイール２２が運転者３０から遠ざかる向きに押される。そのステアリングホイール２２に加えられた力が、ステアリングホイール２２からインナコラム３４に伝達され、インナコラム３４がアウタコラム３６に対して前方へ相対移動させられる。この移動量は移動量測定装置７０により監視され、インナコラム３４が、Ｓ２で設定された設定距離移動したことが認識されればＳ６の判定がＹＥＳとなり、Ｓ７に進んで、摩擦抵抗がＳ３で設定された値まで増大させられ、ステアリングコラム１８の収縮に伴うエネルギ吸収が開始される。
【００２６】
以上の説明から明らかなように、本操舵装置においては、制御装置８０のうち、コンピュータ８８の図４の制御プログラムのＳ５を実行する部分，移動量測定装置７０および駆動回路９２が「吸収エネルギ低減装置」を構成している。
【００２７】
本操舵装置１０は以上のように構成され、作動する結果、次のような効果が得られる。図５に運転者３０の体格が標準的である場合を示す。この場合には、衝突時にステアリングホイール２２が移動しないままエアバッグ２４が展開させられる。ステアリングホイール２２と運転者３０との間隔が十分に広いので、エアバッグ２４が展開した状態においても、エアバッグ２４と運転者３０の胸部との間に隙間が生じ、運転者３０はその隙間を慣性力により空走し、エアバッグ２４に接触する。図において、その空走距離をＬ１で示す。その後、運転者３０はエアバッグ２４をつぶしながら前進する。エアバッグ２４は、運転者３０の慣性に基づく運動エネルギを吸収しつつつぶれるので、運転者３０の胸部は速度を減じながら前進する。図において、運転者３０がエアバッグ２４をつぶしながら前進する距離（エアバッグ吸収距離）をＬ２で示す。さらに、ステアリングホイール２２およびステアリングコラム１８に慣性力が加えられ、それらが変形したり、収縮したりして慣性エネルギを吸収する。ステアリングホイール１８の塑性変形によりエネルギが吸収される距離（ホイール吸収距離）をＬ３、ステアリングコラム１８が収縮することによりエネルギが吸収される距離（コラム吸収距離）をＬ４で示す。
【００２８】
次に運転者３０が小柄である場合について説明する。
まず、比較のために、エアバッグ２４が展開する際にステアリングコラム９４が収縮させられない従来の操舵装置９２について、図６に基づいて説明する。この操舵装置９２においては、ステアリングホイール２２がエアバッグ２４の展開時に移動しないので膨張する途中で運転者３０と干渉する。すると、良好に膨張することができず、エアバッグ２４によるエネルギ吸収が不十分になる。換言すれば、運転者３０は、慣性エネルギを十分に吸収される前にステアリングホイール２２に接触することとなるのであり、しかも、図においてＬ２で示すように、エアバッグ吸収距離が短くなる。運転者３０の慣性エネルギは、ホイール吸収距離Ｌ３，コラム吸収距離Ｌ４で示す領域において吸収されるが、それらステアリングホイール２２およびステアリングコラム９４によるエネルギ吸収はエアバッグ２４によるエネルギ吸収に比べて効果が小さい。
【００２９】
それに対して、本実施形態の操舵装置１０においては、エアバッグ２４の展開時に、相対移動制御装置４０が移動許容状態とされ、図７に示すように、エアバッグ２４がガスの噴出により膨張させられることに基づく反力や、その膨張するエアバッグ２４が運転者３０に接触して運転者３０から受ける反力等によりステアリングホイール２２が運転者から遠ざかる向きに力を受けた際に、ステアリングコラム１８が収縮させられてステアリングホイール２２が移動するので、エアバッグ２４が十分に膨張することが可能となり、エアバッグ２４によるエネルギ吸収が良好に行われる（エアバッグ吸収距離Ｌ２）。しかも、ステアリングホイール２２の移動距離が適正量に制御されるため、運転者３０の空走距離Ｌ１を小さくすることができる。本操舵装置１０においては、膨張時にステアリングホイール２２を移動させる分だけコラム吸収距離Ｌ４は小さくなるが、運転者３０が小柄であり、吸収すべき慣性エネルギが小さいため差し支えない。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態における操舵装置１０によれば、運転者３０が小柄で、ステアリングホイール２２との間隔が小さい場合であっても、車両の衝突時に、エアバッグ２４を展開するのに十分なスペースが確保されるとともに、その後のステアリングコラム１８の収縮に伴って、エネルギ吸収状態にある相対移動制御装置４０により運転者３０の慣性エネルギが十分に吸収され、ステアリングホイール２２との衝突の衝撃が十分に緩和される。
【００３１】
本実施形態においては、インナコラム３４がステアリングホイール２２側に設けられていたが、反対にアウタコラム３６がステアリングホイール２２側に設けられて、インナコラム３４が車体に固定されてもよい。
間隔測定装置３２は、超音波、レーザー光、ミリ波、画像認識などを利用した非接触式のセンサであってもよいし、シート位置、シートベルトの引き出し量、シートバックの角度、コラムのチルト量や伸縮量などを検知するセンサを設け、それらの測定値に基づいて運転者３０とステアリングホイール２２との間隔を間接的に取得（推定）するものであってもよい。さらに、運転者３０とステアリングホイール２２との間隔は直前に読み込まれた値にのみ基づいてもよい。
【００３２】
次に、本発明の別の実施形態である操舵装置１００について説明する。なお、本操舵装置１００は上記操舵装置１０と部分的に共通しているので、共通する部分については共通の符号を用いることにより説明を省略し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３３】
本実施形態においては、図８に示すように、ステアリングシャフト１０２がステアリングホイール２２側のアッパシャフト１０４と、車体側のロアシャフト１０６とを含み、円筒状のアッパシャフト１０４内にロアシャフト１０６が軸方向相対移動可能に、かつ相対回転不能に嵌合されることにより、ステアリングシャフト１０２が伸縮可能とされている。そのアッパシャフト１０４の外周にステアリングコラム１０８が相対回転可能に嵌合されている。ステアリングコラム１０８は２つのＣ形止め輪１１０，１１２によりアッパシャフト１０４に対する軸方向移動が防止されている。ステアリングコラム１０８は、スライド１１４に保持され、そのスライド１１４とステアリングコラム１０８との間にエネルギ吸収装置１１６が設けられている。
【００３４】
スライド１１４は、ステアリングコラム１０８の軸方向（以下、単に軸方向と称する）に平行な本体部１２０と、本体部１２０のステアリングホイール２２側の端部から直角に延び出た支持部１２２とを備える。本体部１２０は、車体側の部材１２に固定された案内部材としてのガイド１２４に摺動可能に嵌合されている。ガイド１２４は、ステアリングシャフト１０２の軸方向に平行に配設されている。
【００３５】
スライド１１４の支持部１２２を軸方向に貫通する嵌合穴１２６が形成され、それにステアリングコラム１０８が摺動可能に嵌合されている。その嵌合穴１２６に連通する係合穴１２８が形成されるとともに、ステアリングコラム１０８の外周の係合穴１２８に対向する部位にもほぼ同径の係合穴１３０が形成されている。それら係合穴１２８，１３０に、破損部材としての樹脂製の係止ピン１３２が挿通されて、スライド１１４とステアリングコラム１０８を相対移動不能に固定している。この係止ピン１３２は、一定以上の力が加えられれば破損してスライド１１４に対するステアリングコラム１０８の軸方向の相対移動を許容する。
【００３６】
スライド１１４の本体部１２０には、上述のエネルギ吸収装置１１６が相対移動不能に保持されている。エネルギ吸収装置１１６は円筒状に形成され、ステアリングコラム１０８の外周に相対回転不能かつ軸方向相対移動不能に嵌合された塑性変形部材１４０を備える。塑性変形部材１４０は、金属製とすることも可能であるが、本実施形態においては合成樹脂製とされている。塑性変形部材１４０の外周に、複数の鋼球１４２を相対移動不能に保持する鋼球保持筒１４４が、軸方向に相対移動可能に嵌合されている。鋼球保持筒１４４の外周に金属製のスリーブ部１４６が相対移動不能に嵌合され、そのスリーブ部１４６がスライド１１４に固定的に保持されている。鋼球１４２は、それの直径がスリーブ部１４６の内周面と塑性変形部材１４０の外周面との隙間よりやや大きくされており、塑性変形部材１４０が鋼球保持筒１４４に対して軸方向に相対移動する場合には、鋼球１４２が塑性変形部材１４０を塑性変形させて外周面に塑性変形溝を形成する。
【００３７】
なお、図において便宜的に、鋼球保持筒１４４が複数の鋼球１４２を同じ位相において保持するように描かれているが、実際には、各鋼球１４２は互いに異なる位相において保持されている。このエネルギ吸収装置１１６は、塑性変形部材１４０の外側に鋼球保持筒１４４を圧入して製造されており、塑性変形部材１４０の外周において各鋼球１４２より前方（ステアリングホイールとは反対側）の部分には既に塑性変形溝が形成されている。
【００３８】
スライド１１４の支持部１２２に、ステアリングホイール２２側の側面から軸方向に平行に延び出す耳片１５０が形成されている。耳片１５０には係合部としての係合穴１５２が形成され、車体側の部材１２に固定された作動規制装置１５３に係合させられている。作動規制装置１５３は、駆動源たるソレノイド１５４を備え、耳片１５０に係合する係合部としての係合ピン１５６をそれの軸方向に移動可能に備えている。ソレノイド１５４は、係合ピン１５６を突出させ、耳片１５０の係合穴１５２に係合させて、スライド１１４のステアリングホイール２２から離れる向きの移動を阻止する移動阻止状態と、係ピン１５６を係合穴１５２から抜け出させてスライド１１４の移動を許容する移動許容状態とに切り換えられる。スライド１１４には、さらに、スプリングリテーナ１５８が設けられて弾性部材たる引張コイルスプリング（以下、単にスプリングと称する）１６０の一方の端部が係合させられている。スプリング１６０の他方の端部は、スライド１１４よりステアリングホイール２２側の図示しない車体の一部に係合させられ、スライド１１４をステアリングホイール２２に接近する向きに付勢している。このスプリング１６０の初期荷重は小さく設定されており、スライド１１４がステアリングホイール２２から離れる向きに移動する際、当初は殆どスライド１１４の移動に抗する抗力を加えないが、移動距離の増大に従って大きな抗力を加えるようにされている。ただし、抗力が最大の状態でも、エアバッグ２４の膨張を妨げることはないように、ばね特性が選定されている。
【００３９】
スライド１１４のステアリングホイール２２とは反対側に、スライド１１４の移動限度を規定するストッパ装置１７０が、車体側の部材１２に固定して設けられている。ストッパ装置１７０は、駆動源としての位置変更用モータ１７２を備え、その位置変更用モータ１７２から出力軸１７４がスライド１１４に向かって延び出している。出力軸１７４は位置変更用モータ１７２のロータに形成された雌ねじ部と螺合される雄ねじ部を備え、ロータの回転により、軸方向の位置が変更される。出力軸１７４の端部にはストッパ部材１７６が保持されている。ストッパ部材１７６は、スライド１１４に対向する側にクッション１７８を備え、スライド１１４の端面とストッパ部材１７６とが衝突する際の衝撃を緩和する。ストッパ部材１７６の位置を予め設定することにより、スライド１１４の移動量を任意に設定することができる。
【００４０】
本操舵装置１００は、図９に示す制御装置１８０を備えている。制御装置１８０は前述の実施形態における制御装置８０と同様にコンピュータ８８を備え、そのコンピュータ８８の入出力インタフェース９０に、間隔測定装置３２が接続されている。入出力インタフェース９０には、さらに、駆動回路９２を介してソレノイド１５４および位置変更用モータ１７２が接続されている。以上のコンピュータ８８，間隔測定装置３２および２つの駆動回路９２により制御装置１８０が構成されている。
【００４１】
以下、本操舵装置１００の作動を説明する。本実施形態においても、運転者３０が小柄である場合について詳細に説明する。
車両の走行中は、作動規制装置１５３によりスライド１１４の移動が阻止されている。さらに、走行中に一定時間経過する毎にステアリングホイール２２と運転者３０との間隔が間隔測定装置３２により測定される。その間隔が設定値より小さい場合には、車両の衝突時に、作動規制装置１５３によるスライド１１４の移動阻止が解除され、ステアリングホイール２２から離間する向きの移動が許容されて、ステアリングホイール２２が運転者３０から遠ざかる向きに移動させられ、エアバッグ２４の膨張スペースが確保される。また、上記間隔の測定値に基づいてステアリングホイール２２の移動すべき距離が予め算出されており、それに基づいて、ストッパ装置１７０のストッパ部材１７６が位置決めされている。このことにより、スライド１１４の移動量が適正量に規制される。
【００４２】
その後さらに、エアバッグ２４を介してステアリングホイール２２およびアッパシャフト１０４に運転者３０の慣性力が加えられれば、係止ピン１３２が破損して、スライド１１４，スリーブ部１４６および鋼球保持筒１４４に対して塑性変形部材１４０，ステアリングコラム１０８およびアッパシャフト１０４が一体的に前方への移動（前進）を開始する。この移動により、塑性変形部材１４０の外周に塑性変形溝が形成されるとともに運転者３０の慣性エネルギが吸収される。
【００４３】
次に、図１０に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。本実施形態においては、車両が走行している間は、本プログラムが繰り返し実行される。
まず、Ｓ１１において、運転者３０とステアリングホイール２２との間隔の測定値が読み込まれ、Ｓ１２においてそれら測定値の平均的な値が取得される。本プログラムは微小時間間隔で繰り返し実行され、この繰り返し毎にＳ１１において１つずつの測定値が読み込まれ、Ｓ１２において、例えば、移動平均値の演算等により間隔の平均的な値が取得される。取得された値に基づいて、Ｓ１３でスライド１１４の移動距離が算出され、位置変更用モータ１７２が駆動されてストッパ１７６の位置が調節される。ただし、位置変更用モータ１７２は、スライド１１４の移動距離の変化量の絶対値が設定変化量を超えた場合にのみ作動させられる。位置変更用モータ１７２が頻繁に作動することがないようにされているのである。
【００４４】
Ｓ１４において、予め設定された値以上の大きさの衝撃が観測されたか否かが問われる。具体的には、制御装置１８０にインフレータの点火信号が入力されたか否かが判定される。点火信号の入力が検出されなければ、Ｓ１４の判定がＮＯとなり、本プログラムの１回の実行が終了する。それに対して、点火信号が入力されれば、Ｓ１４の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１５に進んでソレノイド１５４が駆動される。
【００４５】
それにより、移動阻止装置１５３の係合ピン１５６が耳片１５０の係合穴１５２から抜け出してスライド１１４の移動が許容される。その状態で、前述したようにガスの噴出によりエアバッグ２４が膨張させられる際に、ステアリングホイール２２に運転者３０から遠ざかる向きの力が加えられるので、スライド１１４がガイド１２４に沿って移動させられる。スライド１１４とともにアッパシャフト１０４およびステアリングコラム１０８が前方へ移動するが、これらのうちスライド１１４がストッパ部材１７６に当接することにより、スリーブ部１４６と鋼球保持筒１４４とが停止させられる。一方、アッパシャフト１０４およびステアリングコラム１０８の移動は制限されず、さらに運転者３０から慣性力が加えられるので、係止ピン１３２が破損させられてステアリングコラム１０８およびアッパシャフト１０４がスライド１１４に対して相対移動を開始する。この相対移動により、鋼球１４２により塑性変形部材１４０の外周に塑性変形溝が形成されて、運転者３０の慣性エネルギが吸収される。
【００４６】
以上、運転者３０が小柄であるなど、運転者３０とステアリングホイール２４との間隔が小さい場合について説明したが、運転者３０とステアリングホイール２４との間隔が予め設定された設定値より大きい場合には、車両の衝突時にソレノイド１５４が駆動されず、スライド１１４の移動が阻止される移動阻止状態が維持される。それにより、エアバッグ２４を介して運転者３０から慣性力が加えられれば、係止ピン１３２が破損させられて、ステアリングコラム１０８とアッパシャフト１０４とが移動しつつ慣性エネルギが吸収される。
【００４７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、スライド１１４とガイド１２４とが互いに共同して「反力利用移動装置」を構成し、制御装置１８０のうちの、コンピュータ８８のＳ１３を実行する部分，間隔測定装置３２，および位置変更用モータ１７２を駆動する駆動回路９２が、ストッパ装置１７０と共同して「相対移動許容距離変更部」構成している。
【００４８】
本実施形態においては、運転者３０とステアリングホイール２２との間隔が狭い場合であっても、エアバッグ２４が膨張する際に、反力利用移動装置のスライド１１４がステアリングホイール２２とともに運転者３０から遠ざかる向きに移動するため、エアバッグ２４が十分に膨らむことができる。その後、衝突後の慣性力で運転者３０がその膨らみきったエアバッグ２４にぶつかる際には、そのエアバッグ２４を介してエネルギ吸収装置１１６により運転者３０の慣性エネルギが吸収されることとなる。
【００４９】
本実施形態においては係止ピン１３２と係合穴１２８，１３０との係合により、エネルギ吸収装置の作動開始時期が決定されるようになっていたが、その他従来公知の種々の技術を利用することが可能である。例えば、カプセル樹脂モールドせん断，樹脂かじり，チューブ圧入力，カプセル締付けフリクションなどを利用するものでもよい。さらに、エネルギ吸収装置についても、従来の種々の技術を利用することができる。例えば、プレートしごき方式，プレート引き裂き方式，チューブ圧入方式，ベンディング方式，ボール圧入方式などを利用することができる。
【００５０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である操舵装置を含む車両の車室内を示す側面図である。
【図２】図１における相対移動制御装置を拡大して示す側面断面図である。
【図３】本発明に係る操舵装置の制御装置の要部を抜き出して示すブロック図である。
【図４】本発明に係る操舵装置の制御プログラムを表すフローチャートである。
【図５】運転者が標準的な体格である場合における本発明に係る操舵装置の作動を説明するための図である。
【図６】運転者が小柄である場合における従来の操舵装置の作動を説明するための図である。
【図７】運転者が小柄である場合における本発明に係る操舵装置の作動を説明するための図である。
【図８】本発明の別の実施形態である操舵装置の要部を拡大して示す側面断面図である。
【図９】上記操舵装置の制御装置の要部を抜き出して示すブロック図である。
【図１０】上記制御装置の制御プログラムを表すフローチャートである。
【符号の説明】
１０：操舵装置 １８：ステアリングコラム ２２：ステアリングホイール ２４：エアバッグ ３０：運転者 ３２：間隔測定装置
３４：インナコラム ３６：アウタコラム ４０：相対移動制御装置 ４２：抵抗変更用モータ ４８：くさび部材 ７０：移動量測定装置 ８０：制御装置 ８２：ＣＰＵ ８４：ＲＯＭ ８６：ＲＡＭ ８８：コンピュータ ９０：入出力インタフェース １００：操舵装置 １０２：ステアリングシャフト １０４：アッパシャフト １０６：ロアシャフト １０８：ステアリングコラム １１４：スライド １１６：エネルギ吸収装置 １７０：ストッパ装置
１８０：制御装置

Claims (6)

1. ステアリングホイールにエアバッグが設置された操舵装置において、
   前記エアバッグの展開時に前記ステアリングホイールに加えられる反力により、前記ステアリングホイールを車両の運転者から遠ざかる向きに移動させる反力利用移動装置を設けたことを特徴とする操舵装置。
2. 常には前記反力利用移動装置の作動を阻止する状態にあり、車両衝突時に作動を許容する状態となる作動規制装置を含む請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記ステアリングホイールと運転者との間隔を検出する間隔検出装置を含み、その間隔検出装置により検出される間隔が設定値以下である状態で車両が衝突した場合に、前記作動規制装置が前記反力利用移動装置の作動を許容する状態となる請求項２に記載の操舵装置。
4. 前記反力利用移動装置が、前記ステアリングホイールを保持するステアリングコラムの伸縮を許容する伸縮許容部を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の操舵装置。
5. 車両衝突時に運転者により前記エアバッグに加えられるエネルギを吸収しつつステアリングホイールの移動を許容するエネルギ吸収装置を含み、
   前記反力利用移動装置が、前記エネルギ吸収装置と前記エアバッグとの間に設けられて両者の相対移動を許容するものである請求項１ないし４のいずれかに記載の操舵装置。
6. 車両衝突時に運転者により前記エアバッグを介して与えられるエネルギを吸収しつつステアリングホイールの移動を許容するエネルギ吸収装置を含み、
   前記反力利用移動装置が、前記エネルギ吸収装置が前記ステアリングホイールの移動を許容する領域のうち、初期に移動を許容する領域において、エネルギ吸収装置がエアバッグの単位移動距離当たり吸収するエネルギ量を低減させる吸収エネルギ低減装置を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の操舵装置。

Images