JP2004299560A - 衝撃吸収ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃吸収荷重の調節が容易で小形のステアリング装置を提供する。
【解決手段】本衝撃吸収ステアリング装置１では、ステアリングホイール２の位置を調整するために軸方向に変位可能なアッパチューブ１０と、軸方向の位置が調整されたアッパチューブ１０をロック可能なロック機構２９とを備える。ロック機構２９は、ロック用の歯３５ａ，３６ａを形成する一対のロック歯形成体３５，３６を有する。ロック歯形成体３６は、アッパチューブ１０に設けたホルダ３９の溝４２に保持される。衝撃吸収時に、ロック歯形成体３６と溝４２とが相対移動し、溝４２の縁４６の変形により衝撃が吸収される。摩擦や破断を利用する場合に比べて、衝撃吸収荷重を容易に調節できる。しかも、衝撃吸収時にロック歯形成体３５，３６が移動せず、ステアリング装置１を小形化できる。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に用いられるステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ステアリング装置には、ステアリングホイールの軸方向位置を調整でき、且つ衝突時の衝撃エネルギを吸収できるようにしたものがある。
このような従来のステアリング装置は、例えば、車体に固定される固定ブラケットと、この固定ブラケットに対して位置調整可能に支持されるステアリングコラムとを有する。ステアリングコラムは、固定ブラケットに位置調整可能に支持される可動ブラケットと、可動ブラケットに固定されるステアリングコラムチューブとを有する。位置調整後のステアリングコラムをロックするために互いに噛み合う一対のロック用の歯が、固定ブラケットと可動ブラケットとにそれぞれ設けられる。衝突時に、衝撃力がステアリングコラムチューブに作用すると、可動ブラケットの一部が破断することにより、ステアリングコラムチューブおよび可動ブラケットの一部が、可動ブラケットの残りの部分、一対のロック用の歯、固定ブラケットおよび車体に対して移動する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、従来の別のステアリング装置では、位置調整後のステアリングコラムをロックするために、互いに解除可能に噛み合う一対のロック用の歯の一方が、ステアリングコラムチューブに固定され、他方のロック用の歯が固定ブラケットに衝突時に相対摺動可能に支持される。衝突時に、衝撃力がステアリングコラムチューブに作用すると、他方のロック用の歯が固定ブラケットに対して移動することにより、ステアリングコラムチューブおよび一対のロック用の歯が一体的に、固定ブラケットおよび車体に対して移動する（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−８０８５７号公報
【特許文献２】
特表平１０−５０９３９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載のステアリング装置では、衝撃に抗する荷重である衝撃吸収荷重は、可動ブラケットの破断荷重により決まる。従って、衝撃吸収荷重を調節することは困難である。
また、特許文献２記載のステアリング装置では、衝突時にステアリングコラムチューブおよび一対のロック用の歯が一体になって移動するので、移動に要するスペースが大きく、構造が大型化する。また、衝撃吸収荷重が摩擦に依存するので、その調節が困難である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、衝撃吸収荷重の調節が容易で、しかも、小型化できる衝撃吸収ステアリング装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明の衝撃吸収ステアリング装置は、ステアリングコラムに設けられ、ステアリングホイールの位置を調整するために軸方向に変位可能なステアリングコラムチューブと、軸方向の位置が調整されたステアリングコラムチューブをロック可能なロック機構とを備え、このロック機構は、ステアリングコラムチューブに設けられロック用の歯を形成するロック歯形成体と、ステアリングコラムチューブに設けられて通常時にロック歯形成体を保持し衝撃吸収時にロック歯形成体の相対移動を許容する溝とを含み、上記ロック歯形成体と溝との相対移動時に上記溝の縁の変形により衝撃が吸収されることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、衝突時に、ステアリングコラムチューブに衝撃力がかかると、ステアリングコラムチューブとロック歯形成体とが相対移動することにより、ステアリングコラムチューブが車体に対して移動する。この際、溝の縁が変形して、衝撃が吸収される。衝撃吸収に変形を利用するので、摩擦や破断を利用する場合に比べて、衝撃吸収荷重を容易に調節できる。しかも、衝撃吸収時にロック歯形成体の移動を抑制できるので、ステアリング装置を小形化できる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、上記ステアリングコラムチューブに固定されロック歯形成体を保持するホルダをさらに備え、上記溝はホルダに設けられることを特徴とする。この発明によれば、ホルダをステアリングコラムチューブと別体にしたので、溝およびロック歯形成体の配置の自由度を高くでき、ロック歯形成体をステアリングコラムチューブに組み付け易くできる。
第３の発明は、第１の発明において、上記溝は、ステアリングコラムチューブに形成されることを特徴とする。この発明によれば、ステアリング装置をより一層小形化でき、また、部品点数を削減できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の衝撃吸収ステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。図１Ａは、本発明の一実施形態の衝撃吸収ステアリング装置の概略構成の模式図である。図１Ａを参照する。
本衝撃吸収ステアリング装置１は、車輪（図示せず）を操向するためにステアリングホイール２に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム４とを有する。ステアリングシャフト３の一方の端部３ａにステアリングホイール２が連結され、他方の端部３ｂに図示しない中間軸等を介して車輪を操向するための舵取り機構が連結される。ステアリングホイール２が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト３等を介して舵取り機構に伝達され、これにより車輪を操向することができる。
【００１１】
本衝撃吸収ステアリング装置１は、パワーステアリング装置として構成される。ステアリングコラム４のハウジング５に設けられる電動モータ６により、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られる。
本衝撃吸収ステアリング装置１は、例えば、ステアリングホイール２を上側となるようにして、ステアリングコラム４の長手方向Ｓを車両の前後方向に対して斜めにして、車体７（一点鎖線で一部を図示。）に取り付けられる。
【００１２】
ステアリングシャフト３は、一端にステアリングホイール２を連結するアッパシャフト８と、ロアシャフト９とを有する。アッパシャフト８とロアシャフト９とは、ステアリングコラム４の長手方向Ｓに沿って互いに相対移動自在に、且つ一体回転するように、スプライン構造等の継手構造により互いに連結されている。
ステアリングコラム４は、アッパシャフト８の一部を収容するステアリングコラムチューブとしてのアッパチューブ１０と、ロアシャフト９を収容するロアチューブ１１とを有する。ロアチューブ１１は、ロアシャフト９の軸方向相対移動を規制する。アッパチューブ１０は、アッパシャフト８の軸方向相対移動を規制する。アッパチューブ１０の端部１２の内周に、ロアチューブ１１の端部１３の外周が互いの軸方向に相対摺動自在に嵌め合わされる。例えば、図１Ｂに示す衝撃吸収時には、ステアリングホイール２、アッパシャフト８およびアッパチューブ１０は一体的に、ステアリングコラム４の長手方向Ｓの下方へ移動しロアチューブ１１に対して変位する。
【００１３】
また、本衝撃吸収ステアリング装置１では、ステアリングコラム４を一対のチルト中心軸１４の中心軸線の周りに揺動させることにより、ステアリングホイール２の高さ位置を調整するチルト調整機能と、ステアリングホイール２の前後位置をステアリングコラム４の長手方向Ｓに位置調整するテレスコピック調整機能とが、以下のようにして実現される。
本衝撃吸収ステアリング装置１は、車体７に固定されて支持される第１の固定ブラケット１５と、第１の固定ブラケット１５により支持される第２の固定ブラケット１６とを有する。
【００１４】
図２を参照して、第１の固定ブラケット１５は、天板１７と、天板１７の対向側縁から互いに対向するように延設される一対の側板１８とを有する。一対の側板１８の対応する位置には円孔からなる挿通孔（図示せず）がそれぞれ形成される。各挿通孔に対応するチルト中心軸１４がそれぞれ挿通されて支持される。チルト中心軸１４が、ステアリングコラム４の長手方向Ｓの下部に含まれるハウジング５に連結される。ステアリングコラム４が第１の固定ブラケット１５に、チルト中心軸１４の軸線の周りに揺動自在に支持される。
【００１５】
図２および図３を参照して、第２の固定ブラケット１６は、天板１９と、天板１９の側縁から延設される相対向する一対の側板２０，２１とを有する。一対の側板２０，２１には挿通孔としての円弧状の縦長孔２２がそれぞれ設けられる。縦長孔２２は、ステアリングコラム４の長手方向Ｓと直交する方向に沿って延びる。天板１９は、第１の固定ブラケット１５の天板１７に係止される。
本衝撃吸収ステアリング装置１は、第２の固定ブラケット１６の一対の側板２０，２１とアッパチューブ１０との間に介在してアッパチューブ１０を保持する一対の保持体２３，２４と、第２の固定ブラケット１６の一対の側板２０，２１に一対の保持体２３，２４をそれぞれ支持するための一対の支軸２５，２６と、アッパチューブ１０を取り囲み一対の支軸２５，２６を互いに連結する連結部材としての環状部材２７とを有する。
【００１６】
各保持体２３，２４は、対応する支軸２５，２６をそれぞれ挿通させる挿通孔２８を有する。一対の保持体２３，２４は、互いに対向してアッパチューブ１０を挟んだ左右両側に配置される。後述するようにロック状態で、第２の固定ブラケット１６の一対の側板２０，２１が互いに接近するように付勢される場合には、各側板２０，２１は対応する保持体２３，２４を介してアッパチューブ１０を両側から押圧する。これにより、一対の側板２０，２１間の間隔が規制され、両側板２０，２１間の所定位置にアッパチューブ１０が位置決めされる。また、一対の保持体２３，２４は、アッパチューブ１０をその軸方向（ステアリングコラム４の長手方向Ｓに相当）に相対摺動可能に保持する。
【００１７】
一対の支軸２５，２６は、ステアリングコラム４のアッパチューブ１０を挟んだ両側に配置されて、アッパチューブ１０の両側方へ延びる。各支軸２５，２６の軸線Ｃは、アッパチューブ１０の軸心Ｓ０またはこれの近傍を通る。各支軸２５，２６は、第２の固定ブラケット１６の対応する縦長孔２２および対応する保持体２３，２４の挿通孔２８をそれぞれ挿通する。各支軸２５，２６の一端２５ａ，２６ａは、環状部材２７の対応する側部２７ａ，２７ｂにそれぞれ固定される。一対の支軸２５，２６および環状部材２７は、保持体２３，２４により支軸２５，２６の第１および第２の軸方向Ｃ１，Ｃ２に移動自在に保持される。ここで、第１および第２の軸方向Ｃ１，Ｃ２は互いに逆方向となる。一対の支軸２５，２６および環状部材２７には、位置を調整されたステアリングコラム４のアッパチューブ１０を解除可能にロックするためのロック機構２９が設けられる。
【００１８】
ロック機構２９は、支軸２５の軸線Ｃの周りに回動される操作レバー３０と、操作レバー３０により操作され支軸２５，２６をロックのための第１の軸方向Ｃ１へ変位させるカム機構３１と、支軸２５，２６をロック解除のための第２の軸方向Ｃ２へ変位させるように付勢する付勢部材としての圧縮コイルばね３２と、支軸２５，２６の移動に伴い互いに接近離反するように相対移動しチルト調整されたステアリングコラム４をロックするための一対のロック歯形成体３３，３４と、支軸２５，２６の移動に伴い互いに接近離反するように互いに相対移動しテレスコピック調整されたステアリングコラム４をロックするための一対のロック歯形成体３５，３６とを有する。
【００１９】
カム機構３１は、支軸２５の他端２５ｂに設けられる。カム機構３１は、操作レバー３０と一体的に回動するカム３７と、対応する側板２０によって回動を阻止されカム３７と互いに接しつつ相対回動するカムフォロワ３８とを有する。
カム３７は、支軸２５に一体的に嵌合されその軸線Ｃの周りに回動自在であって、第１および第２の軸方向Ｃ１，Ｃ２について支軸２５に対して相対移動不能に位置決めされる。カムフォロワ３８は、第１および第２の軸方向Ｃ１，Ｃ２について相対移動可能に支軸２５に嵌合される。カム３７およびカムフォロワ３８は、凹部および凸部を含み互いに摺接するカム面をそれぞれ有する。
【００２０】
圧縮コイルばね３２は、保持体２４と支軸２６の他端２６ｂとの間に圧縮状態で介在する。これによる付勢力は、保持体２４と支軸２６の他端２６ｂとを互いに遠ざけるように作用する。
チルト調整用の一対のロック歯形成体３３，３４は、互いに噛み合うことのできるロック用の複数の歯３３ａ，３４ａをそれぞれ形成する。ロック歯形成体３３と支軸２６の他端２６ｂとは一体的に移動できるように互いに結合される。ロック歯形成体３４は側板２１に固定される。一対のロック歯形成体３３，３４の相対向する歯３３ａ，３４ａ同士が噛み合うことにより、縦長孔２２の延びる方向についての両ロック歯形成体３３，３４の相対移動を阻止する。
【００２１】
テレスコピック調整用の一方のロック歯形成体３５は、環状部材２７の内側部に突出して形成された凸部により構成され、この凸部にロック用の複数の歯３５ａを形成する。
図５を参照して、アッパチューブ１０には、他方のロック歯形成体３６を保持するホルダ３９が設けられる。ホルダ３９は、断面溝形をなし、ステアリングコラム４の長手方向Ｓに沿って延びる長尺部材からなる。ホルダ３９は、一対のフランジ付き側板４０と、一対の側板４０を互いに接続する接続板４１とを有する。一対の側板４０のフランジとアッパチューブ１０とが溶接され固定される。ホルダ３９の接続板４１に、ステアリングコラム４の長手方向Ｓに沿って延びる溝４２が形成される。
【００２２】
溝４２は、圧入されたロック歯形成体３６を通常時に所定の保持力で保持する第１の部分４３と、この第１の部分４３と隣接し衝撃吸収時にロック歯形成体３６の相対移動を許容する第２の部分４４とを有する。
アッパチューブ１０の側部が、溝４２の第１の部分４３に嵌められたロック歯形成体３６の底部を受ける受け部として機能する。
第２の部分４４の幅Ｗ１は、第１の部分４３に保持されるロック歯形成体３６の対応する幅Ｗ２よりも狭く形成される。通常時にステアリングコラム４の位置を調整するための操作力がロック歯形成体３６に作用する場合に、溝４２に対するロック歯形成体３６の相対移動は阻止され、ロック歯形成体３６とアッパチューブ１０とは一体的に移動できる。衝突時の衝撃力が上記所定の保持力を超えてロック歯形成体３６に作用する場合には、溝４２に対するロック歯形成体３６の相対移動が許容される。
【００２３】
溝４２の第２の部分４４は、衝撃吸収ストロークに相当する所定長さで形成される。接続板４１は、溝４２の縁４６を有する。縁４６は、長手方向Ｓに沿って延びる一対の縁４６ａと、一対の縁４６ａの長手方向Ｓの両端部同士をつなぐ一対の縁４６ｂとを有する。
ロック歯形成体３６は、板部材により構成され、この板部材にロック用の複数の歯３６ａを形成する。歯３６ａは、ホルダ３９の溝４２から外方へ突出している。図３を参照して、両ロック歯形成体３５，３６の複数の歯３５ａ，３６ａは、互いに噛み合い可能に対向して配置される。歯３５ａ，３６ａ同士が噛み合うことにより、ステアリングコラム４の長手方向Ｓについての両ロック歯形成体３５，３６の相対移動を阻止する。
【００２４】
図３を参照して、本衝撃吸収ステアリング装置１では、操作レバー３０を一方の向きに回すと、カム３７とカムフォロワ３８とが一方の向きに相対回動し、カム３７の凸部とカムフォロワ３８の凸部とが係合するようになる。凸部同士が係合すると付勢力が生じる。この付勢力により、圧縮コイルばね３２の付勢力に抗して、カム３７、操作レバー３０、一対の支軸２５，２６および環状部材２７が一体的に、第１の軸方向Ｃ１（ロック方向）へ移動する。これに伴い、一対のロック歯形成体３３，３４が互いに近づき、一対のロック歯形成体３５，３６が互いに近づき、相対応する歯３３ａ，３４ａ、３５ａ，３６ａ同士が噛み合う。その結果、ロックが達成される。
【００２５】
図４を参照して、ロック機構２９の操作レバー３０を他方の向きに回すと、カム３７の凹部とカムフォロワ３８と凸部とが係合するようになる。その結果、圧縮コイルばね３２の付勢力により、カム３７、操作レバー３０、一対の支軸２５，２６および環状部材２７が一体的に、第２の軸方向Ｃ２（ロック解除方向）へ移動する。これに伴い、一対のロック歯形成体３３，３４が互いに離れ、また、一対のロック歯形成体３５，３６が互いに離れて、これらの相対応する歯３３ａ，３４ａ、３５ａ，３６ａの噛み合いが解除される。その結果、ロックが解除される。
【００２６】
図２を参照して、ロック解除状態では、アッパチューブ１０がその軸方向（ステアリングコラム４の長手方向Ｓに相当）に、両保持体２３，２４に対して相対摺動自在とされる。また、保持体２３，２４は、第２の固定ブラケット１６の側板２０，２１に対して、縦長孔２２の延びる方向に相対移動可能とされる。これにより、アッパチューブ１０が位置調整可能とされる。
衝突時の衝撃力がアッパチューブ１０にかかると、アッパチューブ１０に設けられた溝４２に保持されたロック歯形成体３６が溝４２に対して相対移動することにより、アッパチューブ１０が、その軸方向下方へ移動し、一対のロック歯形成体３５，３６、保持体２３，２４、第２の固定ブラケット１６等に対して変位する。これに伴い、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、ロック歯形成体３６が溝４２の第１の部分４３から第２の部分４４に進入し、移動しながら、溝４２の第２の部分４４の縁４６を押し拡げて変形させる。溝４２の縁４６が主に弾性変形や塑性変形することにより、衝突時にドライバ（運転者）がステアリングホイール２にぶつかるときの衝撃が吸収される。
【００２７】
衝撃吸収に変形を利用するので、摩擦や破断を利用する従来の場合に比べて、衝撃吸収荷重を容易に調節できる。例えば、溝４２の幅の調節等の簡単な操作により衝撃吸収荷重を所望値に調節できる。しかも、図２を参照して、衝撃吸収時に固定部材としての第１の固定ブラケット１５に対するロック歯形成体３５，３６の移動を抑制でき、より好ましくは移動を防止できるので、本衝撃吸収ステアリング装置１を小形化できる。また、ロック歯形成体３６をロック用と衝撃吸収用とに兼用する点でも、小型化に寄与する。
【００２８】
図５を参照して、アッパチューブ１０と別体のホルダ３９に溝４２を設けるようにしたので、溝４２およびロック歯形成体３６の配置の自由度を高くでき、ロック歯形成体３６をアッパチューブ１０に組み付け易くできる。
本発明の他の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略して同じ符号を付しておく。また、後述する他の実施形態についても同様とする。
【００２９】
図７に示す実施形態では、溝４２をアッパチューブ１０自体に形成することにより、ホルダを省略する。これにより、衝撃吸収ステアリング装置１をより一層小形化でき、また、部品点数を削減できて、安価にできる。
また、衝撃吸収ステアリング装置１としては、ステアリングコラム４の一対のチューブ１０，１１が互いに相対移動していたが、ステアリングコラム４全体が移動するようにしてもよい。また、チルト調整機能を省略することも考えられる。また、本発明を、電動パワーステアリング装置の他、マニュアルステアリング装置に適用してもよい。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の衝撃吸収ステアリング装置の概略構成を示す模式図であり、図１Ａに衝撃吸収前の状態を示し、図１Ｂに衝撃吸収時の状態を示す。
【図２】図１に示す衝撃吸収ステアリング装置の斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面を示す衝撃吸収ステアリング装置の断面図であり、ロック状態を示す。
【図４】図１のＡ−Ａ断面を示す衝撃吸収ステアリング装置の断面図であり、ロック解除状態を示す。
【図５】図１の衝撃吸収ステアリング装置のロック歯形成体とステアリングコラムチューブ等の一部断面斜視図である。
【図６】図５に示すロック歯形成体と溝との衝撃吸収時の動作を示す模式図であり、図６Ａに衝撃吸収前の状態を、図６Ｂに衝撃吸収時の状態を示す。
【図７】本発明の他の実施形態の衝撃吸収ステアリング装置のロック歯形成体とアッパチューブの側面図である。
【符号の説明】
１ 衝撃吸収ステアリング装置
２ ステアリングホイール
４ ステアリングコラム
１０ アッパチューブ（ステアリングコラムチューブ）
２９ ロック機構
３６ ロック歯形成体
３６ａ 歯
３９ ホルダ
４２ 溝
４６ 溝の縁
Ｓ ステアリングコラムの長手方向（軸方向）

Claims (3)

1. ステアリングコラムに設けられ、ステアリングホイールの位置を調整するために軸方向に変位可能なステアリングコラムチューブと、
   軸方向の位置が調整されたステアリングコラムチューブをロック可能なロック機構とを備え、
   このロック機構は、ステアリングコラムチューブに設けられロック用の歯を形成するロック歯形成体と、ステアリングコラムチューブに設けられて通常時にロック歯形成体を保持し衝撃吸収時にロック歯形成体の相対移動を許容する溝とを含み、上記ロック歯形成体と溝との相対移動時に上記溝の縁の変形により衝撃が吸収されることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
2. 請求項１に記載の衝撃吸収ステアリング装置において、上記ステアリングコラムチューブに固定されロック歯形成体を保持するホルダをさらに備え、上記溝はホルダに設けられることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
3. 請求項１に記載の衝撃吸収ステアリング装置において、上記溝は、ステアリングコラムチューブに形成されることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。

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