JP2004314941A - 衝撃吸収式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝撃運動エネルギーを運転者の体重などに応じて可変的に吸収し得る衝撃吸収式ステアリング装置を提供する。
【解決手段】 衝撃吸収機構２１は、車体に設けられた保持部材２２に車体前後方向に沿った長孔２３が形成されていると共に、ステアリングコラム１側に長孔に係入した摺動軸２４が設けられている。コラプス荷重によりステアリングコラムが前方へ収縮または移動した際に、摺動軸２４を長孔に強制的に押し込み移動させることにより対向孔縁２３ａ、２３ｂを塑性変形と摩擦抵抗により衝撃エネルギーを吸収するようになっている。そして、摺動軸の長孔に対する挿入量を運転者の体重等に応じて制御機構２５によって予め決定するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、衝撃吸収式ステアリング装置に関し、とりわけ、ステアリングホイールからステアリングコラムに伝達されたコラプス荷重を、該コラプス荷重の大きさに応じて衝撃を可変的に吸収する衝撃吸収式ステアリング装置に関する。

周知のように、自動車が他の自動車や建造物などに衝突して、運転者が慣性でステアリングホイールに二次衝突することがあるが、これらの二次衝突における運転者の受傷を防止するために、種々の衝撃吸収式ステアリング装置が開発されており、コラプス荷重が発生した際に、例えばアッパークランプを塑性変形させて衝撃を吸収するいわゆるベンディング式や、リッピングプレートを切り裂いて衝撃を吸収するリッピングプレート式や、以下の特許文献１に記載されたボール式ものなどがある。
特開２００２−６７９８０号公報

しかしながら、前記従来の衝撃吸収式ステアリング装置にあっては、前述のように、運転者の体重の大小などに応じてコラプス荷重の吸収を可変にするようになっているものの、複数の金属球や該金属球を保持する複数の金属球保持器及び保持器分離手段など、数多くの部品点数が必要になると共に、各構成部品の高い成形精度が要求されることから製造作業や組立作業の能率が低下すると共に、コストの高騰が余儀なくされている。

また、３段階以上の多段階のコラプス荷重の吸収を設定した際に、金属球や金属球保持器及び保持器分離手段などの部品点数が増加して、大型化し、さらなるコストの高騰が余儀なくされる。

本発明は、前記従来の衝撃吸収式ステアリング装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、衝撃エネルギーの吸収を金属球などを用いずに、構造の簡単な摩擦と塑性変形による衝撃吸収手段を用いて各構成部品の高い成形精度が要求されず、また３段階以上の多段階の衝撃吸収荷重の吸収を設定した際も、部品点数の増加が少なく、かつ小型化を図りうる衝撃吸収ステアリング装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、車体側にマウンティングブラケットを介して支持され、所定のコラプス荷重によって収縮または移動するステアリングコラムと、該ステアリングコラムの収縮または移動時に摩擦抵抗と塑性変形によってコラプス荷重を吸収する衝撃吸収手段とを備えた衝撃吸収式ステアリング装置であって、前記衝撃吸収手段は、車体側に設けられた固定側部材と前記ステアリングコラム側に設けられコラプス荷重を受けて移動する移動側部材とのいずれか一方に設けられて、車体前後方向に沿った長孔を有する保持部材と、他方に設けられると共に前記長孔に挿通され、前記長孔の対向孔縁に摺接する外周面の外径寸法が軸方向で変化する摺動軸と、前記長孔に対する前記摺動軸の挿入量を制御する制御機構とを備えたことを特徴としている。

したがって、この発明によれば、例えば運転者の体重が小さい場合には、制御機構によって長孔に対する摺動軸の挿入量を予め少なくして外径の小さな部位の外周面を長孔の対向孔縁に対峙させる。

このため、車両の衝突時に運転者がステアリングホイールに衝突してそのコラプス荷重によってステアリングコラムが前方へ移動すると、そのステアリングコラムの移動に伴い摺動軸の外周面が長孔の対向孔縁から摩擦抵抗を受けると共に塑性変形させながら前方へ移動する。これによって、比較的小さなコラプス荷重を効果的に吸収することができる。

一方、運転者の体重が大きい場合には、制御機構によって長孔に対する摺動軸の挿入量を予め大きくして外径の大きな部位の外周面を長孔の対向孔縁に対峙させる。

このため、車両の衝突時に運転者がステアリングホイールに衝突してそのコラプス荷重によってステアリングコラムが前方へ移動すると、そのステアリングコラムの移動に伴い摺動軸の外周面が長孔の対向孔縁から摩擦抵抗を受けると共に塑性変形させながら前方へ移動する。これによって、比較的大きなコラプス荷重を効果的に吸収することが可能になる。

請求項２に記載の発明は、前記保持部材を前記固定側部材に設ける一方、前記摺動軸を前記移動側部材に設けたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、前記摺動軸の外周面を先細りテーパ状に形成したことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、前記摺動軸の外周面を段差径状に形成したことを特徴としている。

請求項５に記載の発明にあっては、前記制御機構は、前記ステアリングコラムに固定された支持ブラケットに取り付けられた電動モータと、該電動モータの回転力によって前記摺動軸を長孔内に進退動させる歯車機構と、少なくとも前記摺動軸の挿入位置の情報信号に基づいて前記電動モータを制御するコントローラとを備えたことを特徴としている。

請求項６に記載の発明にあっては、前記制御機構は、前記アッパーチューブに取り付けられた電磁アクチュエータと、該電磁アクチュエータの作動により前記摺動軸を長孔内に進退動させる作動ロッドと、前記電磁アクチュエータを制御するコントローラとを備えたことを特徴としている。

請求項７に記載の発明にあっては、前記保持部材を前記移動側部材に設ける一方、前記摺動軸を前記固定側部材に設け、該固定側部材に、前記保持部材をスライド自在に案内しかつ保持する保持手段を設けたことを特徴としている。

車両の衝突時に、コラプス荷重によってステアリングコラムが前方へ移動すると、ステアリングコラムの移動側部材と共に保持部材が保持手段に保持された状態でスライドし、保持部材の移動に伴い摺動軸の外周面が長孔の対向孔縁の摩擦抵抗を受けると共に塑性変形させながら移動する。保持手段により保持部材が常に保持されているので、摺動軸と保持部材との位置関係を一定に保つことができて、コラプス荷重を安定して受けることができる。また、ステアリングコラムが車体側から離脱しても、脱落することはない。

請求項８に記載の発明にあっては、前記保持手段に前記摺動軸を貫通させることにより、前記摺動軸が前記保持手段の内部で前記保持部材の長孔に挿通されていることを特徴としている。

前記保持部材の長孔に挿通されている前記摺動軸の両端部は、前記保持手段によって支持された状態になる。このため、前記保持部材から大きな力を受ける前記摺動軸の両端部を強固に支持することになり、前記摺動軸の安定した支持が可能になる。また、摺動軸の挿入量を制御する制御機構を設けた場合に、制御機構に大きな力が作用しないので、制御機構に大きな強度を必要とせず、簡単な構成にすることができる。

請求項９に記載の発明にあっては、前記固定側部材の前記保持手段とは離間した位置に、前記保持部材をスライド自在に案内しかつ保持する第２保持手段を設けたことを特徴としている。

保持手段と第２保持手段との双方により保持部材が常に保持されているので、ステアリングコラムが車体から離脱した際に、ステアリングコラムの脱落が防止できると共に、ステアリングコラムの姿勢を安定させることができる。

以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、運転者の二次衝撃を体重などの各種条件に応じて確実かつ最適に吸収することが可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、車両の衝突時に、コラプス荷重によってステアリングコラムが前方へ移動すると、ステアリングコラムと共に摺動軸が移動し、摺動軸の移動に伴い摺動軸の外周面が車体に取り付けられた保持部材の長孔の対向孔縁の摩擦抵抗を受けると共に塑性変形させながら移動し、コラプス荷重を最適に吸収することができる。

請求項３に記載の発明によれば、摺動軸の外周面をテーパ状に形成したことから、運転者の体重などの各種条件に応じてさらに無段階に吸収制御を行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、摺動軸の外周面を段差径状に形成したことから、運転者の体重などの各種条件に応じてさらに段階的に吸収制御を行うことができる。

請求項５及び６に記載の発明によれば、摺動軸の長孔に対する挿入量を、各種の情報信号に基づいてコントローラによって制御するようにしたため、確実かつ高精度な衝撃吸収特性を得ることが可能になる。

請求項７に記載の発明によれば、車両の衝突時に、コラプス荷重によってステアリングコラムが前方へ移動すると、ステアリングコラムと共に保持部材が保持手段に保持された状態でスライドし、保持部材の移動に伴い摺動軸の外周面が長孔の対向孔縁の摩擦抵抗を受けると共に塑性変形させながら相対的に移動する。保持手段により保持部材が常に保持されているので、摺動軸と保持部材との位置関係を一定に保つことができ、コラプス荷重を安定させることができる。また、ステアリングコラムの脱落防止のための構造が簡単であり、部品の追加も少なく、組み付け工数も少なく、低コストで脱落防止機構を追加できる。

請求項８に記載の発明によれば、摺動軸の両端部は、保持手段によって支持された状態になるため、保持部材から大きな力を受ける摺動軸の両端部を強固に支持することができ、摺動軸の安定した支持が可能になる。また、摺動軸と保持部材との位置関係を常に一定に保持でき、コラプス荷重の安定化を図ることができる。

請求項９に記載の発明によれば、保持手段と第２保持手段との双方により保持部材が常に保持されているので、衝突時にステアリングコラムが車体から離脱した際に、ステアリングコラムの姿勢をより安定させることができる。

以下、本発明に係る衝撃吸収式ステアリング装置の各実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、この実施形態では、チルト式ステアリングコラムに適用したものである。

図１〜図６は請求項１の発明に対応した第１の実施形態を示し、図中１は車体の前後方向に沿って配置され、内部にステアリングシャフト２をベアリングを介して回転自在に支持したステアリングコラムであって、このステアリングコラム１は、図３及び図４に示すように、鋼管製のアッパーチューブ３と、該アッパーチューブ３の前端部に後端部が挿入配置されたロアーチューブ４とを備え、前記アッパーチューブ３の前端部を保持するマウンティングブラケットであるアッパーブラケット５と、ロアーチューブ４の前端部を保持するマウンティングブラケットであるロアーブラケット６とによって車体側メンバに取り付けられている。

また、前記ステアリングコラム１は、後述するステアリングホイール７からステアリングシャフト２を介して前方への所定のコラプス荷重が入力された際に、アッパーチューブ３がアッパーブラケット５と共に、前方へ移動して収縮可能になっているのに対して、ロアーチューブ４はロアーブラケット６を介して車体側メンバに固定されて前方へは移動しないようになっている。ここでは、ロアーチューブ４は車体側に移動しないように固定される固定側部材であり、アッパーチューブ３は車体側から離脱して移動する移動側部材である。

前記ステアリングシャフト２は、上端部にステアリングホイール７が取り付けられたアッパーシャフト２ａと、上端部がアッパーシャフト２ａにトルク伝達可能かつ軸方向へ移動可能に連結されていると共に下端部にはユニバーサルジョイント８が連結されたロアーシャフト２ｂとからなり、前記ステアリングホイール７の回転力がアッパーシャフト２ａとロアーシャフト２ｂから図外の中間シャフトを介してステアリングギアに伝達されて、該ステアリングギアに内蔵されたラック・ピニオン機構を介してタイロッドから前輪の操舵角を変動させて操舵が行われるようになっている。

前記アッパーブラケット５は、左右水平方向に延設した支持プレート５ａ、５ａの後端部に離脱用カプセル５ｂ、５ｂが取り付けられており、この離脱用カプセル５ｂ、５ｂは、車体のメンバにボルト固定されて、アッパーチューブ３に所定以上の前方へのコラプス荷重が作用すると摺動してアウターチューブ３をアッパーブラケット５と共に車体から前方へ離脱可能に支持している。またアッパーブラケット５の下端部には、ステアリングコラム１を介して前記ステアリングホイール７を上下の所定位置に調整可能なチルト機構９が設けられている。

このチルト機構９は、ステアリングコラム１に固定されたディスタンスブラケット１０の下部両側に形成された図外のチルト孔と、該チルト孔と前記アッパーブラケット５の下部両側壁に形成されたチルト用長孔内をそれぞれ挿通するチルトボルト１１と、該チルトボルト１１の一端部にナット１２などを介して取付られたチルトレバー１３とから構成されている。

そして、前記アッパーチューブ３の前記チルト機構９よりも前方位置には、二次衝突時のコラプス荷重を吸収する衝撃吸収機構２１が設けられている。

すなわち、この衝撃吸収機構２１は、図１及び図２にも示すように、ロアーチューブ４の前端側の下端部に取り付け固定されて、幅方向の中央位置に車体前後方向に沿った長孔２３を有する保持部材２２と、前記長孔２３に車体幅方向から挿通した摺動軸２４と、該摺動軸２４の前記長孔２３に対する挿通量を制御する制御機構２５とから構成されている。

前記保持部材２２は、図１及び図２に示すように、矩形状のプレートを横断面ほぼＵ字形状に折曲形成してロアーチューブ４の軸方向に沿ったほぼ長方形に形成され、上端部が前記ロアーチューブ４の下端部に溶接固定されている。また、保持部材２２の一側壁に前後方向に沿った長窓２２ａが形成され、該一側壁に細長いプレート状の長孔形成部材２６がボルトによって固定されている。そして、この長孔形成部材２６に、前記長窓２２ａに沿った長孔２３が形成されている。

この長孔２３は、対向孔縁２３ａ、２３ｂ間の幅長さＷが前後方向で均一に形成されていると共に、前端部に摺動軸２４を予め挿通する比較的大径な待機用孔２７が形成されている。

前記摺動軸２４は、図１及び図２に示すように、軸本体２８と、該軸本体２８の先端軸方向に一体的に固定されて前記長孔２３に挿通する挿通部位２９とを備えている。前記軸本体２８は、一端部２８ａに細長いＬ字形状の可動ブラケット３０の垂直な上端部がナット３１によって固定されていると共に、ほぼ中央位置には外周面にボール雄ねじ３２ａが形成された筒状部３２が固定されている。そして、この摺動軸２４は、制御機構２５によって可動ブラケット３０を含めた全体が軸方向へ移動可能になっている。

さらに、前記可動ブラケット３０は、下端部３０ａが制御機構２５の後述するハウジング３４の底部に固定された長方形状の位置検出センサ３７の下方に沿って位置し、下端部３０ａが位置検出センサ３７の細長いセンサボディの中央長手方向に形成された長溝３７ａ内を摺動自在する検出ピン３７ｂに係止され、自身が移動することによって、検出ピン３７ｂが長溝３７ａ内を移動して摺動軸２４の軸方向の位置、つまり挿通部位２９の前記待機用孔２７への挿通量（挿通位置）を検出するようになっている。

一方、前記挿通部位２９は、外周面の外径が後端側から先端側に沿って小さくなるように僅かな傾斜角度の先細り状のテーパ面状に形成されており、先端部２９ａから後端部２９ｂまでの外径が前記待機用孔２７よりは小さいが長孔２３の幅長さＷよりも漸次大きくなるように設定されている。また、この挿通部位２９は、後述する支持ブラケット３３に形成された支持孔３３ａに軸方向へ移動可能に支持されながら待機用孔２７内に挿通している。

前記制御機構２５は、前記アッパーチューブ３に溶接固定されたほぼＬ字形状の支持ブラケット３３に設けられたハウジング３４と、該ハウジング３４の内部に取り付けられた電動モータ３５と、該電動モータ３５の回転力によって前記摺動軸２４を長孔２３内に進退動させるウォーム歯車３６と、少なくとも前記摺動軸２４の挿入位置の情報信号に基づいて前記電動モータ３５を制御する図外のコントローラとを備えている。

前記電動モータ３５は、ＤＣパルスモータなどであって、駆動軸の先端に筒状の先端軸３５ａが固定されていると共に、該先端軸３５ａの先端は、前記ハウジング３４の前端壁３４ａの軸孔に回転自在に支持されている。

前記ウォーム歯車３６は、電動モータ３５の先端軸３５ａに固定されたウォーム３６ａと、外周歯が該ウォーム３６ａに噛合しかつ中央孔の内周面に形成されたボール雌ねじが前記摺動軸２４の軸本体２８のボール雄ねじ３２ａに螺合したウォームホイール３６ｂとから構成されている。

前記コントローラは、前記位置検出センサ３７やシートポジションセンサの他、運転者の体重を検出する体重センサ、車速センサ、乗員位置センサ、シートベルト着用センサなどのセンサ類からの情報信号が入力されるようになっており、この各種情報に基づいて前記電動モータ３５に制御電流を出力している。

したがって、この実施形態によれば、例えば運転者の体重が小さい場合には、この検出信号と、位置検出センサ３７が検出した摺動軸２４の軸方向の位置検出信号によってコントローラから電動モータ３５に制御電流が出力されて、ウォーム３６ａ及びウォームホイール３６ｂを一方向へ回転させると、ウォームホイール３６ｂのボール雌ねじの回転によってボール雄ねじ３２ａが軸方向に移動し、摺動軸２４の挿通部位２９を所定位置まで後退させる。これによって、挿通部位２９の所定の小径な先端部２９ａ側の部位を支持孔３３ａから待機用孔２７内に予め挿通させておく。

このため、車両の衝突時に二次的に運転者がステアリングホイール７に衝突してその所定以上のコラプス荷重によって離脱用カプセル５ｂ、５ｂからアッパーブラケットが離脱することにより、アッパーチューブ３とアッパーシャフト２ａが前方へ移動すると、支持ブラケット３３も前方へ移動することから、摺動軸２４及び制御機構２５全体が前方へ移動し、特に挿通部位２９は支持孔３３ａの孔縁で前方への移動力が付与されて、待機用孔２７から長孔２３内に強制的に横方向から係入して、対向孔縁２３ａ、２３ｂが摩擦抵抗を受けると共に塑性変形しながら押し進む。

これによって、比較的小さな摩擦抵抗と塑性変形が発生して、運転者の小さな体重に対応した比較的小さなコラプス荷重を効果的に吸収することが可能になる。

一方、例えば運転者の体重が大きい場合には、これの検出信号と位置センサ３７からの摺動軸２４の現在の位置検出信号によってコントローラから電動モータ３５に制御電流が出力されて、ウォーム歯車３６を前述とは反対方向に回転させて軸本体２８を介して挿通部位２９を前進させて所定の大径な後端部２９ｂ側の所定部位を支持孔３３ａから待機用孔２７内に予め挿通配置させておく。

このため、前述と同じく、車両の衝突時に二次的に運転者がステアリングホイール７に衝突してその所定以上のコラプス荷重によってアッパーチューブ３が前方へ移動すると、支持ブラケット３３を介して挿通部位２９が支持孔３３ａの孔縁で前方への移動力が付与されて、該挿通部位２９の所定の大径部位が待機用孔２７から長孔２３内に強制的に横方向から係入して、対向孔縁２３ａ、２３ｂが摩擦抵抗を受けると共に比較的大きく塑性変形しながら押し進む。

これによって、比較的大きな摩擦抵抗と塑性変形が発生して、運転者の大きな体重に対応した比較的大きなコラプス荷重を効果的に吸収することが可能になる。

このように、この実施形態では、運転者の体重などに応じて挿通部位２９の挿通量を連続的に変化させて長孔２３に対する摺動摩擦抵抗力と塑性変形量を無段階で可変制御することができることから、前記コラプス荷重を高精度かつ効果的に吸収することが可能になる。

また、前記構造により、各構成部品の高い成形精度が要求されることがない。さらに、無段階で可変制御できるようにしても、部品点数の増加や装置の大型化を招くことがない。

この結果、運転者の安全性をさらに向上させることができる。

図７〜図１２は本発明の第２の実施形態を示し、アッパーブラケット５と衝撃吸収機構４１の構成を変更したものである。

すなわち、アッパーブラケット５は車体側メンバに移動しないように固定されており、このアッパーブラケット５とチルトボルト１１は車体側に固定される固定側部材である。そして、アッパーチューブ３に固定されたディスタンスブラケット１０はステアリングコラム側に固定された移動側部材であり、図１２に示すように、チルト孔が後方側に開口しており、二次衝突の際にはチルトボルト１１からディスタンスブラケット１０が離脱してアッパーチューブ３と共に前方へ移動する。また、この衝撃吸収機構４１は、アッパーチューブ３とロアーチューブ４との接続位置の下方に軸方向に沿って設けられて、幅方向の中央位置に車体前後方向に沿った長孔４３を有する保持部材４２と、前記長孔４３に下方向から挿通した摺動軸４４と、該摺動軸４４の前記長孔４３に対する挿通量を制御する制御機構４５とから構成されている。

前記保持部材４２は、図７及び図８にも示すように、細長い金属プレートの両側部４２ａ、４２ａを全体の剛性を高めるために下方へ折曲形成してなり、一端部４２ｂが前記チルト機構９のディスタンスブラケット６０に形成されたチルト孔に挿通するチルトボルト１１に結合固定されていると共に、前記一側部４２ａの長手方向のほぼ中央下面がアッパーチューブ３の下部に固定されたほぼＬ字形状の支持片４６によって下方から当接支持されている。

また、前記長孔４３は、対向孔縁４３ａ、４３ｂ間の幅長さＷ１が前後方向で均一に形成されていると共に、前端部に摺動軸４４を予め挿通するほぼ円形状の待機用孔４７が形成されている。

前記摺動軸４４は、図７及び図８に示すように、外周面が段差径状に形成されて、基端部４４ａ側の外径が比較的大径に形成されていると共に、先端部４４ｂ側の外径が基端部４４ａよりも小さく設定されている。また、この摺動軸４４は、先端部４４ｂ側が前記アッパーチューブ３の後端部下面に溶接固定された支持部材５０に形成された支持孔５０ａに前記待機用孔４７を介して挿入配置されている。

前記制御機構４５は、図７及び図８に示すように、前記アッパーチューブ３の一側部に取り付けられた電磁アクチュエータ４８と、該電磁アクチュエータ４８の作動により前記摺動軸４４を待機用孔４７内に進退動させる作動ロッド４９と、前記摺動軸４４の挿入位置の情報信号に基づいて前記電磁アクチュエータ４８を制御する図外のコントローラとを備えている。

前記電磁アクチュエータ４８は、ほぼコ字形状のカバー部５１を介してアッパーチューブ３に固定され、ソレノイドケーシングの内部に電磁コイルや固定コアなど通常のソレノイド構成部品が収容されていると共に、電磁コイルが励磁された際に固定コアによって吸引されて上動する可動コア４８ａを有している。

前記作動ロッド４９は、ほぼ横コ字形状に折曲形成され、基部が前記可動コア４８ａに下方からボルトにより連結されていると共に、先端部が前記摺動軸４４の基端部４４ａに下部軸方向から結合されており、電磁コイルが励磁された場合には、上昇して前記摺動軸４４の基端部４４ａを待機用孔４７内に挿入位置させるが、消磁された場合には下降して先端部４４ｂを待機用孔４７に挿入位置させるようになっている。

前記コントローラは、第１の実施形態とほぼ同様であって、シートポジションセンサの他、運転者の体重を検出する体重センサ、車速センサ、乗員位置センサ、シートベルト着用センサなどのセンサ類からの情報信号が入力されるようになっており、この各種情報に基づいて前記電磁アクチュエータ４８に制御電流を出力している。

したがって、この実施形態によれば、前述と同じく、例えば運転者の体重が小さい場合には、制御機構２５の電磁アクチュエータ４８が作動せずに作動ロッド４９が下降状態にあり、よって摺動軸４４は、図７，図８に示すように先端部４４ｂ側が待機用孔４７と該待機用孔４７を介して支持孔５０ａ内に挿入配置されている。

このため、車両の衝突時に運転者の二次衝突によって前記チルトボルト１１からディスタンスブラケット６０が離脱し、所定以上のコラプス荷重によってアッパーチューブ３とアッパーシャフト２ａが前方へ移動すると、該アッパーチューブ３の移動に伴い電磁アクチュエータ４８と共に摺動軸４４が前方へ移動して、先端部４４ｂが待機用孔４７から長孔４３内に横方向から強制的に押し入って先端部４４ｂの外周面で対向孔縁４３ａ、４３ｂが拡開方向へ摩擦抵抗を受けると共に塑性変形しながら押し進む。

これによって、比較的小さな摩擦抵抗と塑性変形が発生して、運転者の小さな体重に対応した比較的小さなコラプス荷重を効果的に吸収することが可能になる。

一方、例えば運転者の体重が大きい場合には、これを検出したコントローラから電磁アクチュエータ４８の電磁コイルに制御電流が出力されて、可動コア４８ａを介して作動ロッド４９を上昇移動させる。このため、摺動軸４４の先端部４４ｂ側が、待機用孔４７を介して支持孔５０ａの奥へさらに挿入されて、基端部４４ａが待機用孔４７内に予め挿入配置される。

このため、前述と同じく、二次衝突時に所定以上のコラプス荷重によってアッパーチューブ３が前方へ移動すると、摺動軸４４の基端部４４ａが支持孔５０ａを介して長孔４３内に横方向から強制的に押し入って基端部４４ａの外周面で対向孔縁４３ａ、４３ｂが拡開方向へ摩擦抵抗を受けると共に、大きく塑性変形しながら押し進む。

これによって、比較的大きな摩擦抵抗と塑性変形が発生して、運転者の大きな体重に対応した比較的大きなコラプス荷重を効果的に吸収することが可能になる。

このように、この実施形態では、運転者の体重などに応じて摺動軸４４の長孔４３に対する挿通位置を２段階に変化させて摺動摩擦抵抗力と塑性変形量を２段階に可変制御することができることから、前記コラプス荷重を最適かつ高精度に吸収することが可能になる。また、摺動軸４４を保持部材４２の板厚分だけ軸方向へ移動させれば切り替えができるため、移動量が少なくて済み、また摺動軸４４の移動の際に抵抗力を受けないため、力のないソレノイド等の電磁アクチュエータが利用できる。

また、前記摺動軸４４の外周面の段差を３段階以上に形成したり、電磁アクチュエータ４８を増加させることによって、運転者の体重などの各種条件に応じて吸収制御を行うことができる。さらに、前記構造により、各構成部品の高い成形精度が要求されることがない。

また、本実施形態では、電磁アクチュエータ４８の作動ロッド４９を引き上げているか、作動ロッド２９を押し上げて摺動軸４４と保持部材４２の長孔４３に挿通するように、電磁アクチュエータ４８の形態及び取付位置を変えてもよい。

さらに、ソレノイドと永久磁石を組み合わせた自己保持型のソレノイドを用いてもよい。このソレノイドは、コイルに瞬時の通電でプランジャが吸引され、吸引後は永久磁石により吸着保持させることで、この間の通電を不要にしたものである。これによって、通常のソレノイドに対して、ソレノイドの耐久性を向上させることができる。

なお、他の作用効果は第１の実施形態と同様である。

図１３〜図１７は本発明の第３の実施形態を示すものであり、衝突時にステアリングコラムが車体から離脱した際のコラプス荷重の安定化を図ったものである。

ステアリングコラムの部分の構成を図１３に示す。ステアリングコラム６１は、シャフトの部分と、シャフトの部分を覆うハウジングの部分とから構成される。シャフトの部分は、前輪の操舵部分に接続される中実のロアシャフト６１ａと、中空のアッパシャフト６１ｂとがスプライン結合部６２を介し伸縮自在に結合されている。そして、アッパシャフト６１ｂと、図示しないステアリングホィールの取り付けられたシャフト６１ｃとが図示しない自在継手を介して連結されている。一方、ハウジングの部分は、ロアハウジング６４ａの内部に挿通された状態で摺動自在にアッパハウジング６４ｂが設けられ、ロアハウジング６４ａに対してアッパハウジング６４ｂを固定するテレスコロック機構６５が設けられている。また、アッパハウジング６４ｂの後端部を覆うようにして固定ハウジング６４ｃが設けられている。そして、固定ハウジング６４ｃに対して可動ハウジング６４ｄが回動軸９１を中心として回動自在に設けられ、固定ハウジング６４ｃに対して可動ハウジング６４ｄを固定するチルトロック機構６３が設けられている。そして、ロアシャフト６１ａとロアハウジング６４ａとの間には軸受８９が設けられており、またシャフト６１ｃが図示しない軸受により可動ハウジング６４ｄ内で回動可能に支持されている。

前記テレスコロック機構６５は、図１７のように構成されている。テレスコレバー６６がボルト６７に結合されており、ボルト６７には右ねじ部６７ａと左ねじ部６７ｂとが形成されている。右ねじ部６７ａにはコマ６８ａがねじ結合し、左ねじ部６７ｂにはコマ６８ｂがねじ結合している。コマ６８ａ，コマ６８ｂにはテーパ面６９ａ，６９ｂが形成され、テレスコレバー６６を一方向へ回動させるとアッパハウジング６４ｂがロアハウジング６４ａの内周面に押圧され、テレスコロックが行われる。テレスコレバー６６を他の方向へ回動させると、ロックが解除される。

一方、チルトロック機構６３は、図１３の右下に示すように、固定ハウジング６４ｃに固定された固定ギヤ７０ａと可動ハウジング６４ｄに回動自在に設けられた可動ギヤ７０ｂとを噛合させたり噛合解除させたりするために、可動ハウジング６４ｄと一体の反力部７０ｃと可動ギヤ７０ｂとの間に入り込む楔部７１ａを設け、該楔部７１ａを、水平軸の回りに回動自在なチルトレバー７１の先端に形成したものである。チルトレバー７１が水平軸の回りの一方向へ回動すると楔部７１ａが図１３の左方へ移動して固定ギヤ７０ａに可動ギヤ７０ｂが噛み合ってチルトロックされ、他の方向へ回動させると、ロック解除される。

図１５に示すように、ステアリングコラム６１を構成するロアハウジング６４ａの上面には、平板状の保持部材７２の両端が３本のボルト７３を介して取り付けられている。保持部材７２には幅寸法がＷ２の長孔７４が形成されており、長孔７４は対向孔縁７４ａ，７４ｂを有する。保持部材７２とロアハウジング６４ａの上面との間には、保持部材７２の両端を除いて、隙間が形成されている。この隙間は、後述する保持プレート８０と保持プレート８７とに対してロアハウジング６４ａが、相対的に移動できるようにするために設けられる。一方、車体には摺動軸７５が設けられており、該摺動軸７５が長孔７４に挿通されている。また、該車体側には、前記保持部材７２をスライド自在に案内しかつ保持する保持手段が設けられている。即ち、以下のように構成されている。図１３，１５に示すように、図示しないボルトを介して車体側メンバに結合されるマウンティングブラケットとしてのクランプ７６が設けられている。図１３に示すように、クランプ７６の下面にはボルト７７，７８を介してロアブラケット７９が結合されている。ロアブラケット７９の下面には、前記保持部材７２をスライド自在に案内しかつ保持する保持手段として、扁平な筒部を形成するための保持プレート８０が設けられ、その両端がロアブラケット７９に溶接されている。これにより、ロアブラケット７９と保持プレート８０との間には、扁平な筒孔８１が形成されている。そして、ロアブラケット７９と保持プレート８０とに亘って上下方向に貫通孔７９ａ，８０ａが形成されている。この貫通孔７９ａ，８０ａには摺動軸７５が挿通されており、前記保持部材７２が筒孔８１に挿通された位置で、摺動軸７５が保持部材７２の長孔７４を貫通している。摺動軸７５は略円柱形状であり、下部には外径寸法が小さい小径部７５ａが形成され、上部には外径寸法が大きい大径部７５ｂが形成されている。貫通孔７９ａ，８０ａの内径寸法は、夫々大径部７５ｂ，小径部７５ａの外形寸法よりも僅かに大きい値に設定されており、摺動軸７５を昇降させることにより、筒孔８１の内部に大径部７５ｂまたは小径部７５ａのいずれでも選択して配置できるようになっている。図１５に示すように、摺動軸７５の上部には取付孔７５ｃが形成され、該取付孔７５ｃにばね８２ｂを介して電磁アクチュエータ８２の可動コア８２ａが嵌合され、ピン８３によって抜け止めがされている。電磁アクチュエータ８２は、図示しないボルトを介してロアブラケット７９に結合されている。

前記保持部材７２が前記筒孔８１に挿通された状態で、クランプ７６とロアブラケット７９とにロアハウジング６４ａが結合されている。即ち、図１５に示すように、ロアハウジング６４ａに形成した溝孔８４に挿入したボルト８５を介してロアハウジング６４ａがクランプ７６に結合され、ロアブラケット７９に形成した溝孔８６に挿入したボルト９０を介してロアハウジング６４ａがロアブラケット７９に結合されている。このように溝孔８４，８６を採用したのは、衝突の際に、二次的に運転者が図示しないステアリングホィールに衝突してステアリングコラム６１にコラプス荷重が加わると、ステアリングコラム６１が車体から外れるように、ステアリングコラム６１を離脱可能にしたものである。ステアリングコラム６１が外れて車体に対して前方へ移動する際に、保持部材７２を結合している後方のボルト７３の頭部が干渉しないように、クランプ７６には逃げ用の長孔７６ａが形成されている。

車体の保持プレート８０が設けられた位置とは離間した位置に、保持部材７２をスライド自在に案内しかつ保持する第２保持手段としての保持プレート８７が設けられている。保持プレート８７の一端には略Ｊ字形の係合部８７ａが形成され、他端にはねじ孔８７ｂが形成されている。そして、係合部８７ａをクランプ７６に引っ掛け、クランプ７６を貫通したボルト８８をねじ孔８７ｂにねじ込むことにより、保持プレート８７がクランプ７６に結合されている。なお、このような構成に代えて、ロアハウジング６４ａの上面とクランプ７６の下面とのいずれか一方に頭部を有するボルトまたはピンを植設し、他方には長孔を有する部材を設け、前記ボルトまたは前記ピンを前記長孔に挿通する構成を別個に設けることもできる。

車両の衝突時に、二次的に運転者が図示しないステアリングホィールに衝突し、ステアリングコラム６１にコラプス荷重が加わると、溝穴８４，８６が形成されているために、ステアリングコラム６１がクランプ７６およびロアブラケット７９から外れて前方へ移動する。このとき、ステアリングコラム６１と共に保持部材７２が筒孔８１の内部をスライドし、保持部材７２の移動に伴い摺動軸７５の外周面が長孔７４の対向孔縁７４ａ，７４ｂの摩擦抵抗を受けると共に塑性変形させながら移動する。前記のようにステアリングコラム６１がクランプ７６およびロアブラケット７９から外れるが、筒孔８１の内部に保持部材７２が挿通されて常に保持されているので、ステアリングコラム６１が車体から脱落することはない。また、保持部材７２は保持プレート８７によっても常に保持されているので、ステアリングコラム６１が車体から離脱した際の姿勢を安定させることができる。

このほか、摺動軸７５がロアブラケット７９および保持プレート８０を貫通して設けられていることから、保持部材７２の長孔７４に挿通されている摺動軸７５の上下位置である両端部がロアブラケット７９，保持プレート８０によって支持された状態になる。このため、保持部材７２から大きな力を受ける摺動軸７５の上下位置を強固に支持することになり、摺動軸７５は安定して支持される。また、摺動軸７５と保持部材７２との位置関係を常に一定に保持でき、コラプス荷重に対する安定化を図ることができる。

また、貫通孔７９ａ，８０ａの内径寸法を、夫々大径部７５ｂ，小径部７５ａの外径寸法に合わせて設定できるので、貫通孔７９ａ，８０ａと摺動軸７５との間の隙間を小さくでき、二次衝突の際の摺動軸７５の移動を小さくして電磁アクチュエータ８２側に負荷が作用するのを防止できる。

保持部材７２をロアハウジング６４ａの上面に設けているため、保持部材７２を車体に設ける場合に比べてステアリングコラム６１の移動ストロークを大きくとることができる。保持部材７２を車体側のクランプ７６に設ける場合は長孔を設けることからクランプ７６が大きくなるが、ロアハウジング６４ａに設けるので、クランプ７６を小さくすることができる。

その他の構成，作用は、実施の形態２と同じでなので、説明を省略する。

なお、車体の前後方向に沿った長孔とあることについては、ステアリングコラムの長さ方向に沿って長孔が設けられることから、ステアリングコラムが車体に水平に設けられている場合は長孔も水平となり、ステアリングコラムの前方が後方よりも低い位置となっている場合は長孔も前方が後方よりも低い位置となり、いずれの場合も含むものである。

また、本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、車両の仕様や大きさなどに応じて長孔２３、４３、７４の幅長さＷ、Ｗ１、Ｗ２や摺動軸２４、４４、７５の外径を変更して、対向孔縁２３ａ，２３ｂ、４３ａ，４３ｂ、７４ａ，７４ｂの塑性変形と摩擦抵抗の大きさ変更することができ、これによって、各種の条件に応じて最適かつ高精度な二次衝突衝撃吸収作用を得ることができる。

更に、実施の形態３においては、保持部材を保持する保持手段や第２保持手段として、筒孔を形成する筒部を設けたが、保持部材の両側のみを支持して中央部を支持しないように開放した構成にしてもよい。そのためには、断面形状が略Ｃ字形の部材を、開放部を下にしてロアブラケットやクランプの下面に取り付けるようにしてもよく、あるいは断面形状が略コの字形状の一対の部材をロアブラケットやクランプの下面の両側に取り付けて下部中央が開放されるようにしてもよい。

また更に、実施の形態２，３は、外周面を段差径状にした摺動軸を電磁アクチュエータにより駆動する構成にしたが、実施の形態１のように電動モータによって駆動してもよい。

本発明にかかる衝撃吸収式ステアリング装置の第１の実施形態を示す要部斜視図である。 同実施形態を示す要部斜視図である。 本実施形態のステアリング機構を示す側面図である。 本実施形態のステアリング機構を示す底面図である。 図３のＡ矢視図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 第２の実施形態を示す要部斜視図である。 同実施形態を示す要部斜視図である。 同実施形態のステアリング装置を示す側面図である。 同実施形態のステアリング装置を示す底面図である。 図９のＣ矢視図である。 図１１のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明にかかる衝撃吸収式ステアリング装置の第３の実施形態を示す正面図である。 同実施形態のステアリング装置を示す平面図である。 同実施形態のステアリング装置を示す要部の分解斜視図である。 図１３の要部の断面図である。 図１３の要部の断面図である。

符号の説明

１，６１…ステアリングコラム
２…ステアリングシャフト
３…アッパーチューブ
４…ロアーチューブ
５…アッパーブラケット（マウンティングブラケット）
６…ロアーブラケット（マウンティングブラケット）
７…ステアリングホイール
９…チルト機構
１１…チルトボルト
２１・４１…衝撃吸収機構
２２・４２・７２…保持部材
２３・４３…長孔
２４・４４・７５…摺動軸
２５・４５…制御機構
２８…軸本体
２９…挿通部位
３５…電動モータ
３６…ウォーム歯車
４８…電磁アクチュエータ
４９…作動ロッド
７６…クランプ（マウンティングブラケット）
８０・８７…保持プレート（保持手段，第２保持手段）

Claims (9)

1. 車体側にマウンティングブラケットを介して支持され、所定のコラプス荷重によって収縮または移動するステアリングコラムと、該ステアリングコラムの収縮または移動時に摩擦抵抗と塑性変形によってコラプス荷重を吸収する衝撃吸収手段とを備えた衝撃吸収式ステアリング装置であって、
   前記衝撃吸収手段は、車体側に設けられた固定側部材と前記ステアリングコラム側に設けられコラプス荷重を受けて移動する移動側部材とのいずれか一方に設けられて、車体前後方向に沿った長孔を有する保持部材と、他方に設けられると共に前記長孔に挿通され、前記長孔の対向孔縁に摺接する外周面の外径寸法が軸方向で変化する摺動軸と、前記長孔に対する前記摺動軸の挿入量を制御する制御機構とを備えたことを特徴とする衝撃吸収式ステアリング装置。
2. 前記保持部材を前記固定側部材に設ける一方、前記摺動軸を前記移動側部材に設けたことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
3. 前記摺動軸の外周面をテーパ状に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
4. 前記摺動軸の外周面を段差径状に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
5. 前記制御機構は、前記ステアリングコラム側に固定された支持ブラケットに取り付けられた電動モータと、該電動モータの回転力によって前記摺動軸を長孔内に進退動させる歯車機構と、少なくとも前記摺動軸の挿入位置の情報信号に基づいて前記電動モータを制御するコントローラとを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
6. 前記制御機構は、前記ステアリングコラム側に取り付けられた電磁アクチュエータと、該電磁アクチュエータの作動により前記摺動軸を長孔内に進退動させる作動ロッドと、前記電磁アクチュエータを制御するコントローラとを備えたことを特徴とする請求項１，２，４のいずれかに記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
7. 前記保持部材を前記移動側部材に設ける一方、前記摺動軸を前記固定側部材に設け、該固定側部材に、前記保持部材をスライド自在に案内しかつ保持する保持手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
8. 前記保持手段に前記摺動軸を貫通させることにより、前記摺動軸が前記保持手段の内部で前記保持部材の長孔に挿通されていることを特徴とする請求項７に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
9. 前記固定側部材の前記保持手段とは離間した位置に、前記保持部材をスライド自在に案内しかつ保持する第２保持手段を設けたことを特徴とする請求項７または８に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
   

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