JP2005035376A

JP2005035376A - Shock absorbing type steering column device

Info

Publication number: JP2005035376A
Application number: JP2003273916A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Ikeda; 憲文池田; Kenji Sato; 健司佐藤
Original assignee: NSK Ltd; NSK Steering Systems Co Ltd
Current assignee: NSK Ltd; NSK Steering Systems Co Ltd
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2005-02-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shock absorbing type steering column device which optionally changes an absorbing amount of secondary impact energy without extensively changing a structure in the periphery of a steering column and capable of easily, and speedily changes the absorbing amount of the secondary impact energy by using a magnetostrictive element. <P>SOLUTION: This shock absorbing type steering column device is furnished with: a shock absorbing means to absorb the secondary impact energy of an occupant upon a vehicle collision; and an energy absorbing amount adjusting means to change the absorbing amount of the secondary impact energy by the impact energy absorbing means. A fastening member is arranged between the steering column and a car body member, the steering column is mounted on the car body member by deformation of the fastening member, the fastening member is constituted of the magnetostrictive element, and deformation of the fastening member is adjusted by magnetic field control to the magnetostrictive element. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、車両の衝突時における乗員の二次衝突エネルギの吸収量を変化させるようにした衝撃吸収式ステアリングコラム装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in an impact absorption type steering column apparatus that changes an absorption amount of a secondary collision energy of an occupant during a vehicle collision.

自動車の衝突時には、自動車が他の物体に衝突する所謂一次衝突に続いて、運転者がステアリングホイールに衝突する所謂二次衝突が発生する。近年、このような場合に、運転者の被害拡大を防止すべく、衝撃吸収式ステアリングコラム装置などが広く採用されている。
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ともに脱落するようにしたものであって、通常、ステアリングシャフトとともに前進することにより、二次衝突による衝撃エネルギの吸収が行われる。 At the time of the collision of the automobile, a so-called secondary collision in which the driver collides with the steering wheel occurs following a so-called primary collision in which the automobile collides with another object. In recent years, shock absorption type steering column devices and the like have been widely adopted in such cases in order to prevent the driver from expanding damage.
The shock-absorbing steering column device is configured such that when the driver makes a secondary collision, the steering column is dropped together with the steering shaft. Is absorbed.

従来より、この種の衝撃エネルギの吸収方式として、アウタコラムとインナコラムの間に介装させた金属球によりアウタコラムの内周面や、インナコラムの外周面に塑性溝を形成させるボール式や、アウタコラムとインナコラムの何れか一方に鋼板などのエネルギ吸収部材を保持させ、何れか他方に保持されたしごきピンなどのしごき手段により、エネルギ吸収部材をしごく、所謂しごき方式が知られている。 Conventionally, as this type of impact energy absorption method, a ball type in which a plastic ball is formed on the inner peripheral surface of the outer column or the outer peripheral surface of the inner column by a metal ball interposed between the outer column and the inner column, A so-called ironing method is known in which an energy absorbing member such as a steel plate is held on one of the outer column and the inner column, and the energy absorbing member is ironed by a ironing means such as a ironing pin held on the other. .

例えば、特許文献１に記載されたコラムブラケット曲げ変形式では、衝突エネルギの吸収機構として、ステアリングコラムを車体に保持・固定するためのコラムブラケットに脆弱部を形成し、乗員の二次衝突によるステアリングコラムの前進時に、この脆弱部でコラムブラケットを曲げ変形させる。これにより、二次衝突による衝撃エネルギの吸収用として別途エネルギ吸収部材を設ける必要がなく、構造を簡単にして製造コストを低減させるようにした。 For example, in the column bracket bending deformation type described in Patent Document 1, a weak portion is formed in the column bracket for holding and fixing the steering column to the vehicle body as a collision energy absorbing mechanism, and steering by secondary collision of the occupant is performed. When the column moves forward, the column bracket is bent and deformed at this weak part. As a result, it is not necessary to provide a separate energy absorbing member for absorbing impact energy due to secondary collision, and the structure is simplified and the manufacturing cost is reduced.

ところが、上記従来のコラムブラケットの曲げ変形式では、曲げ変形荷重は、標準的な体重の運転者が所定の速度でステアリングホイールに二次衝突した際の運動エネルギを基に設定される。すなわち、運転者の体重が標準より軽かった場合や、衝突が設定速度よりも遅かった場合には、衝突に際して運動エネルギが小さくなり、運転者がステアリングホイールに衝突しても、コラムブラケットは曲げ変形しない。その結果、ステアリングコラムは前進せず、衝突エネルギはまったく吸収されず、運転者に大きな衝撃を与える恐れがあった。 However, in the above-described conventional bending deformation type of the column bracket, the bending deformation load is set based on the kinetic energy when a standard weight driver makes a secondary collision with the steering wheel at a predetermined speed. That is, when the driver's weight is lighter than the standard or when the collision is slower than the set speed, the kinetic energy is reduced at the time of the collision, and the column bracket is bent and deformed even if the driver collides with the steering wheel. do not do. As a result, the steering column does not move forward, the collision energy is not absorbed at all, and there is a risk of giving a large impact to the driver.

そのため、例えば特許文献２には、エネルギ吸収プレートの曲げ変形によって衝撃エネルギを吸収し、吸収プレートの枚数を可変にしてエネルギの吸収量を可変にするようにしたものが提案されている。すなわち、図７に示すように、ステアリングコラム１０１が一対の吸収ブラケット１０２,１０３によって取り付けられ、吸収ブラケット１０３は、両端がそれぞれ車体メンバ１０４とステアリングコラム１０１に固着された２枚の吸収プレート１０５,１０６を重ね合わせて略Ｚ状に形成される。そして、運転者の体重が軽い場合には、図８に示すように、一方の吸収プレート１０５のみをステアリングコラム１０１に固着させ、他方の吸収プレート１０４は固着させない。その結果、衝突時、いずれか一方の吸収プレートしか変形せず、吸収プレートの枚数を可変にして、作動荷重に応じて衝撃エネルギの吸収量を可変にするようになっている。 For this reason, for example, Patent Document 2 proposes a technique in which impact energy is absorbed by bending deformation of the energy absorbing plate, and the amount of absorbed energy is made variable by changing the number of absorbing plates. That is, as shown in FIG. 7, the steering column 101 is attached by a pair of absorption brackets 102, 103, and the absorption bracket 103 has two absorption plates 105, both ends of which are fixed to the vehicle body member 104 and the steering column 101, respectively. 106 are overlapped to form a substantially Z shape. When the weight of the driver is light, as shown in FIG. 8, only one absorption plate 105 is fixed to the steering column 101, and the other absorption plate 104 is not fixed. As a result, at the time of collision, only one of the absorption plates is deformed, the number of absorption plates is made variable, and the amount of absorption of impact energy is made variable according to the operating load.

また、例えば特許文献３には、弾性体の変形を利用して衝撃エネルギを吸収し、弾性体の設計変更によってエネルギの吸収量を可変にするようにしたものが提案されている。すなわち、図９に示すように、コラム側第１ブラケット１５１は、略コ字状の板状部材で形成されるとともに、軸線方向に衝撃を吸収する帯板状弾性体１５２を備える。一方、車体側第１ブラケット１５３は、車体部分に固着され、チルト軸１５４の両端を支持している。そして、ステアリングコラム１５５の軸線方向に衝撃力が作用すると、チルト軸１５４に対して、コラム側第１ブラケット１５１と一体的な帯板状弾性体１５２が軸線方向に前向きに変位する。その結果、帯板状弾性体１５２をチルト軸１５４に達するまでの範囲内で変位させるようになっている。
特許第２８０９６１８号特開２００２−２２５７２８号公報特開２０００−１６８５７６号公報ＤＥ１００５５１１４Ａ１号公報特開２００２−１２９２７４号公報 For example, Patent Document 3 proposes a technique in which impact energy is absorbed using deformation of an elastic body, and the amount of energy absorption is made variable by changing the design of the elastic body. That is, as shown in FIG. 9, the first column-side bracket 151 is formed of a substantially U-shaped plate-like member and includes a strip-like elastic body 152 that absorbs an impact in the axial direction. On the other hand, the vehicle body side first bracket 153 is fixed to the vehicle body portion and supports both ends of the tilt shaft 154. When an impact force acts in the axial direction of the steering column 155, the strip-shaped elastic body 152 integral with the column-side first bracket 151 is displaced forward in the axial direction with respect to the tilt shaft 154. As a result, the belt-like elastic body 152 is displaced within the range until it reaches the tilt axis 154.
Japanese Patent No. 2809618 JP 2002-225728 A JP 2000-168576 A DE10055114A1 publication JP 2002-129274 A

ところが、上記各従来例では、ステアリングコラムの吸収量を決める変形開始荷重の設定に、吸収体のエネルギ吸収構造を大幅に変更する必要があった。すなわち、特許文献２の場合、吸収プレートの枚数を可変にし、また、特許文献３の場合、帯板状弾性体の形状を変更する必要があった。よって、特許文献２や３では、エネルギ吸収構造の変更に伴ってコストが上昇するとともに、変形開始荷重の設定作業が面倒であるとともに、変形開始荷重を連続的に設定することができないという不具合があった。 However, in each of the above conventional examples, the energy absorbing structure of the absorber has to be significantly changed to set the deformation start load that determines the amount of absorption of the steering column. That is, in the case of Patent Document 2, it is necessary to change the number of absorption plates, and in the case of Patent Document 3, it is necessary to change the shape of the belt-like elastic body. Therefore, in Patent Documents 2 and 3, the cost increases with the change of the energy absorption structure, the setting work of the deformation start load is troublesome, and the deformation start load cannot be set continuously. there were.

そのため、例えば特許文献４に示すように、図１０において、クランプ要素として圧電素子を用い、車体側の第１の部品２０１に、ステアリング装置側の第２の部品２０２をクランプ装置２０３によって固定し、クランプ装置２０３を構成する棒状圧電素子２０４に、コイル２０５への電圧を印加することにより、圧電素子を伸張させることにより、第１の部品２０１側に押し付けて固定するようにしたものが開示されている。つまり、第２の部品２０２側の圧電素子２０４の両端を支持する一対のクランプジョー２０６ａ，２０６ｂを両側に押し広げることにより、第１の部品２０１を両側に押し拡げて第２の部品２０２を固定するようにしたものが開示されている。 Therefore, for example, as shown in Patent Document 4, in FIG. 10, a piezoelectric element is used as a clamping element, and a second component 202 on the steering device side is fixed to the first component 201 on the vehicle body side by the clamping device 203. A rod-shaped piezoelectric element 204 constituting the clamp device 203 is disclosed by applying a voltage to the coil 205 and extending the piezoelectric element so as to be pressed and fixed to the first component 201 side. Yes. In other words, the pair of clamp jaws 206a and 206b that support both ends of the piezoelectric element 204 on the second component 202 side are expanded to both sides, whereby the first component 201 is expanded to both sides and the second component 202 is fixed. What has been made to be disclosed is disclosed.

この場合、圧電素子２０４への電圧の印加量を制御することによって、変形開始荷重の設定を容易に行えるようにするとともに、変形開始荷重を連続的に変化させることもできる。ところが、衝突エネルギ吸収手段として圧電素子を用いても、圧電素子で、０．１〜０．２ｍｍ程度の変位を迅速かつ確実に得ることが難しい。よって、圧電素子を、この種のエネルギ吸収構造に用いても、クランプ要素としての変位や、衝撃に対する吸収応答性が不十分であった。また、本来圧電素子によって発生する応力は小さく、ステアリングを保持するためには、構造的に大きな圧電素子を使用せざるを得ない。 In this case, by controlling the amount of voltage applied to the piezoelectric element 204, the deformation start load can be easily set and the deformation start load can be continuously changed. However, even when a piezoelectric element is used as the collision energy absorbing means, it is difficult to quickly and reliably obtain a displacement of about 0.1 to 0.2 mm with the piezoelectric element. Therefore, even when the piezoelectric element is used for this kind of energy absorbing structure, the displacement as a clamp element and the absorption response to impact are insufficient. In addition, the stress inherently generated by the piezoelectric element is small, and a structurally large piezoelectric element must be used in order to hold the steering.

本発明は、これらの課題を解決すべく、ステアリングコラム周辺の構造に大幅な変更を加えることなく、二次衝突エネルギの吸収量の設定を任意に変更し、かつ超磁歪素子を用いて、二次衝突エネルギの吸収量を簡単かつ迅速に応答可能な衝撃吸収型ステアリングコラムを提案することにある。 In order to solve these problems, the present invention arbitrarily changes the absorption amount of the secondary collision energy without significantly changing the structure around the steering column, and uses a giant magnetostrictive element. The object is to propose an impact-absorbing steering column that can respond quickly and easily to the amount of absorption of the next collision energy.

本発明の上記目的は、車両の衝突時における乗員の二次衝突エネルギを吸収する衝突エネルギ吸収手段と、該衝突エネルギ吸収手段による二次衝突エネルギの吸収量を変化させるエネルギ吸収量調整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、ステアリングコラムと車体メンバとの間に締結部材が配され、該締結部材の変形により、前記ステアリングコラムを前記車体メンバに取り付けるとともに、前記締結部材は、磁歪素子で構成され、該磁歪素子への磁場制御により前記締結部材の変形を調整するようにしたことにより、達成される。 The above object of the present invention is to provide a collision energy absorbing means for absorbing the secondary collision energy of the occupant during a vehicle collision, and an energy absorption amount adjusting means for changing the amount of secondary collision energy absorbed by the collision energy absorbing means. A shock absorption type steering column device provided with a fastening member disposed between the steering column and the vehicle body member, and by attaching the steering column to the vehicle body member by deformation of the fastening member, This is achieved by comprising a magnetostrictive element and adjusting the deformation of the fastening member by controlling the magnetic field applied to the magnetostrictive element.

また、上記目的は、前記締結部材に、前記磁歪素子の回りに電磁コイルを巻回し、該電磁コイルに印加される電圧を制御することにより、前記磁歪素子の変形量を制御するようにしたことにより、効果的に達成される。 Further, the object is to control the amount of deformation of the magnetostrictive element by winding an electromagnetic coil around the magnetostrictive element around the fastening member and controlling the voltage applied to the electromagnetic coil. Is effectively achieved.

また、上記目的は、前記磁歪素子を、ＮｉＭｎＧａ合金又はＣｏＡｌＮｉ合金に、希土類元素を添加してなる強磁性形状記憶合金で構成することにより、また、ＦｅＰｄ合金又はＦｅＰｔ合金に、希土類元素を添加してなる強磁性形状記憶合金で構成することにより、そして、前記希土類元素をＳｍ又はＮｄで構成することにより、効果的に達成される。 In addition, the above object is to constitute the magnetostrictive element by a ferromagnetic shape memory alloy obtained by adding a rare earth element to a NiMnGa alloy or CoAlNi alloy, and to add a rare earth element to a FePd alloy or a FePt alloy. And the rare earth element is made of Sm or Nd.

また、上記目的は、前記磁歪素子を、希土類元素と鉄の原子比を１：２の組成の素子で構成したことにより、効果的に達成される。 Further, the above object is effectively achieved by configuring the magnetostrictive element with an element having a composition of an atomic ratio of rare earth element to iron of 1: 2.

以上の次第で、本発明に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置によると、ステアリングコラムを車体メンバに取り付けるための締結部材に磁歪素子の磁場や電場による変形を利用することにより、簡単な構造で二次衝突による衝撃エネルギの吸収量を容易に調整できるようにした。また、磁歪素子の磁場制御により、ステアリングコラムなどの変形開始荷重などの設定が容易に行えるとともに、締結部材に、強磁性形状記憶合金などの超磁歪素子を用いることにより、締結部材の衝突に対するエネルギ吸収の応答性を良好にし、かつ正確にすることができる。 As described above, according to the shock absorption type steering column apparatus of the present invention, the secondary member can be formed with a simple structure by using the deformation of the magnetostrictive element due to the magnetic field or electric field as a fastening member for attaching the steering column to the vehicle body member. The amount of impact energy absorbed by collision can be easily adjusted. In addition, it is possible to easily set the deformation start load of the steering column and the like by controlling the magnetic field of the magnetostrictive element, and by using a super magnetostrictive element such as a ferromagnetic shape memory alloy for the fastening member, Absorption responsiveness can be made good and accurate.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、一般的なステアリング装置の概略構成を示し、同図において、ステアリングコラム１は、車体側メンバ２にアッパブラケット３とロアブラケット４によって取り付けられ、このステアリングコラム１は、アッパコラム５とロアコラム６とからなる。なお、アッパコラム５には、上端にステアリングホイール２１が連結され、ステアリングホイール２１の中央部にはエアバッグ２２などが格納されている。一方、ロアコラム６は、下端にユニバーサルジョイント２３を介してインタミシャフト２４に連結している。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a general steering apparatus. In FIG. 1, a steering column 1 is attached to a vehicle body side member 2 by an upper bracket 3 and a lower bracket 4, and the steering column 1 includes an upper column 5 and a steering column 1. It consists of lower column 6. A steering wheel 21 is connected to the upper column 5 at the upper end, and an airbag 22 or the like is stored in the center of the steering wheel 21. On the other hand, the lower column 6 is connected to the intermediate shaft 24 via a universal joint 23 at the lower end.

また、ロアコラム６の内周面に雌セレーションが形成される一方、アッパコラム５の外周面に雄セレーションが形成され、雌雄のセレーションを摩擦係合させる。そして、ロアコラム６の一端部に絞り加工を施すことによって、ロアコラム６をアッパコラム５に固着させるようになっている。よって、ステアリングコラム１に大きな軸方向荷重が作用すると、アッパコラム５を図２矢印方向に移動させて、ステアリングコラム１の係合部における接合を外して、ロアコラム６内にアッパコラム５が格納され、ステアリングコラム１の伸縮によって二次衝撃エネルギを吸収するようになっている。 A female serration is formed on the inner peripheral surface of the lower column 6, while a male serration is formed on the outer peripheral surface of the upper column 5 to frictionally engage the male and female serrations. The lower column 6 is fixed to the upper column 5 by drawing one end of the lower column 6. Therefore, when a large axial load is applied to the steering column 1, the upper column 5 is moved in the direction of the arrow in FIG. 2 to disengage the joint at the engaging portion of the steering column 1, and the upper column 5 is stored in the lower column 6. The secondary impact energy is absorbed by the expansion and contraction of the steering column 1.

また、ロアブラケット４は、図３に示すように、車体メンバ２側に形成されたメンバ側ブラケット７と、ロアコラム６側に形成されたコラム側ブラケット８とから構成され、該メンバ側ブラケット７に設けられた締結部材１１によって、コラム側ブラケット８を外側に押し付けることによって、ステアリングコラム１を車体メンバ２に固定するようになっている。ここで、締結部材１１は、コラム側ブラケット８に対して十分な密着性を備え、ステアリングコラム１の剛性を確保できる素材が好ましく、押し付け面にゴムや樹脂などのコーティングを施した金属部材又はバックメタルを用いたゴムや樹脂部品が好ましい。
そして、締結部材１１は、図４に示すように、ステアリングコラム１の軸方向に対して直角方向に延びる軸状の磁歪素子１２と、該磁歪素子１２の両端に設けられた円板状の押圧部１３とを備えるとともに、磁歪素子１２の外周に配された磁界発生用コイル１４を備えている。また、磁界発生用コイル１４には、図示しない外部コントロールユニットによって任意の電流が流され、磁歪素子１２に発生する応力、すなわち押し付け力を自由に制御できるようになっている。その際、磁歪素子１２の両端に配された押圧部１３の平行度を０．２ｍｍ以下にすると、磁歪素子１２の変形により、締結部材１１が作動する場合に寸法誤差による曲げ応力の発生を軽減でき、異常な破損を防止することができる。
また、磁歪素子１２は、図５実線矢印で示す方向に、押圧部１３を介してコラム側ブラケット８に押し付け、ステアリングコラム１を車体メンバ２に固定するようになっている。すなわち、磁界発生用コイル１４への通電によって、磁歪素子１２は、両側に延びるように変形し、押圧部１３を介してコラム側ブラケット８を押し付け、その押し付け力によってステアリングコラム１を車体メンバ２に固定するようになっている。
この場合、図６に示すように、ステアリングコラム１に軸方向荷重Ｌが作用しても、軸方向荷重Ｌが、締結部材１１の押し付け力Ｎによる摩擦力Ｆより小さい範囲内では、ステアリングコラム１は移動せずステアリングコラム１にコラプスが発生しない。一方、軸方向荷重Ｌが、増大して押し付け力Ｎによる摩擦力Ｆよりも大きくなると、ステアリングコラム１は、図５破線矢印に示す方向に移動してコラプスし、衝突エネルギを吸収するようになっている。
そして、磁歪素子１２による押し付け力Ｎは、磁界発生コイル１４への通電量に比例するため、磁界発生コイル１４の通電を制御するだけで、押し付け力Ｎを簡単に変えることができる。すなわち、磁界発生コイル１４への通電量の制御によって、締結部材１１で発生する摩擦力Ｆの大きさを簡単に変更することができる。よって、変形開始荷重の設定が容易になり、衝突エネルギ吸収量を適宜調整することができる。 As shown in FIG. 3, the lower bracket 4 includes a member side bracket 7 formed on the vehicle body member 2 side and a column side bracket 8 formed on the lower column 6 side. The steering column 1 is fixed to the vehicle body member 2 by pressing the column side bracket 8 outwardly by the provided fastening member 11. Here, the fastening member 11 is preferably made of a material that has sufficient adhesion to the column side bracket 8 and can secure the rigidity of the steering column 1, and is a metal member or back having a pressing surface coated with rubber or resin. Rubber or resin parts using metal are preferred.
Then, as shown in FIG. 4, the fastening member 11 includes an axial magnetostrictive element 12 extending in a direction perpendicular to the axial direction of the steering column 1, and disk-like presses provided at both ends of the magnetostrictive element 12. And a magnetic field generating coil 14 disposed on the outer periphery of the magnetostrictive element 12. Further, an arbitrary current is passed through the magnetic field generating coil 14 by an external control unit (not shown) so that the stress generated in the magnetostrictive element 12, that is, the pressing force can be freely controlled. At this time, if the parallelism of the pressing portions 13 arranged at both ends of the magnetostrictive element 12 is 0.2 mm or less, the deformation of the magnetostrictive element 12 reduces the generation of bending stress due to dimensional errors when the fastening member 11 is operated. And abnormal damage can be prevented.
Further, the magnetostrictive element 12 is pressed against the column side bracket 8 via the pressing portion 13 in the direction indicated by the solid line arrow in FIG. 5 to fix the steering column 1 to the vehicle body member 2. That is, when the magnetic field generating coil 14 is energized, the magnetostrictive element 12 is deformed so as to extend on both sides, and the column side bracket 8 is pressed through the pressing portion 13, and the steering column 1 is pressed against the vehicle body member 2 by the pressing force. It is designed to be fixed.
In this case, as shown in FIG. 6, even if an axial load L is applied to the steering column 1, the steering column 1 is within a range where the axial load L is smaller than the frictional force F due to the pressing force N of the fastening member 11. Does not move and no collapse occurs in the steering column 1. On the other hand, when the axial load L increases and becomes larger than the frictional force F caused by the pressing force N, the steering column 1 moves and collapses in the direction shown by the broken line arrow in FIG. 5 to absorb the collision energy. ing.
Since the pressing force N by the magnetostrictive element 12 is proportional to the amount of current supplied to the magnetic field generating coil 14, the pressing force N can be easily changed simply by controlling the current supplied to the magnetic field generating coil 14. That is, the magnitude of the frictional force F generated in the fastening member 11 can be easily changed by controlling the amount of current supplied to the magnetic field generating coil 14. Therefore, the deformation start load can be easily set, and the collision energy absorption amount can be adjusted as appropriate.

なお、磁歪素子１２に、８０ｋＡ／ｍの磁界を印加した場合、発生する圧縮応力は、ほぼ６０〜８０Ｍｐａ程度と非常に大きい。すなわち、２０ｍｍ^２の面積に、１２００〜１６００Ｎ程度の押し付け荷重を得ることができ、押し付け面の摩擦係数を仮に２にすると、ステアリングコラム１の作動荷重が最大で３２００Ｎ程度になって、この荷重を上限として磁界発生コイル１４に通電する電流値を制御することによって任意の値に設定することができる。また、この作動荷重域は、素子のサイズ、押し付け面の摩擦係数などを適宜設定することによって任意に変更することができる。 When a magnetic field of 80 kA / m is applied to the magnetostrictive element 12, the generated compressive stress is very large, approximately 60-80 Mpa. That is, a pressing load of about 1200 to 1600 N can be obtained in an area of 20 mm ^2. If the friction coefficient of the pressing surface is set to 2, the operating load of the steering column 1 becomes about 3200 N at the maximum, and this load is reduced. The upper limit can be set to an arbitrary value by controlling the current value supplied to the magnetic field generating coil 14. Further, the operating load range can be arbitrarily changed by appropriately setting the element size, the friction coefficient of the pressing surface, and the like.

また、磁歪素子１２による締結部材１１の押し付け力を測定するセンサを設けることにより、センサからの信号に基づいてコイル電流のフィードバック制御により、押し付け力の制御の精度が向上する。さらに、座席シートなどに運転者の体重などを測定するセンサを設け、運転者の体重や体形の情報に基づいてコイル電流のフィードバック制御によって押し付け力を制御し、ステアリングコラム１の最適な変形開始荷重の設定を容易に調整することができる。 Further, by providing a sensor for measuring the pressing force of the fastening member 11 by the magnetostrictive element 12, the accuracy of controlling the pressing force is improved by feedback control of the coil current based on the signal from the sensor. Further, a sensor for measuring the weight of the driver is provided on the seat seat and the like, and the pressing force is controlled by feedback control of the coil current based on the information of the driver's weight and body shape, so that the optimal deformation start load of the steering column 1 is controlled. Can be easily adjusted.

従って、上記実施例では、締結部材１１の磁歪素子１２として、大きな応力を発生することが可能な磁歪素子を用いると、小型の素子で広い範囲の押し付け力を制御することができるので好ましい。すなわち、磁歪素子からなる締結部材１１によって、ステアリングコラム１と車体メンバ２とが取り付けられ、ステアリングコラム１に軸方向荷重が作用しても、その軸方向荷重は、締結部材１１に作用する押し付け力の許容範囲内ではコラプスすることがなく、ステアリングコラム１を車体メンバ２に強固に取り付けることができる。また、事故が発生して、ステアリングコラム１に押し付け力の許容範囲を超える大きな軸方向荷重が作用すると、ステアリングコラム１がコラプスし、二次衝突による衝撃エネルギを吸収することができる。そして、衝撃エネルギの吸収量は、例えば運転者の体重などの不確定要素を考慮し、磁歪素子からなる締結部材１１への通電量を制御することによって簡単に変更することができる。
特に、磁歪素子として、強磁性形状記憶合金を用いると、磁界発生コイル１４への通電に対して、簡単な構造で応答速度の速い締結部材１１を得ることができる。この強磁性形状記憶合金として、ＮｉＭｎＧａ合金やＣｏＡｌＮｉ合金に第４の元素として、或いは、ＦｅＰｄ合金やＦｅＰｔ合金に第３の元素として、４ｆ系希土類元素であるＳｍやＮｄなどを添加したものが用いられる。その場合、磁化の値は、価電子濃度が増加しても一定に保たれるため、双晶変形に要する力が小さく、磁場による双晶変形が可能になり、簡単な構造で応答速度の速い締結部材を得ることができる。その結果、衝突エネルギの吸収量を簡単かつ迅速に変更することができる。 Therefore, in the above-described embodiment, it is preferable to use a magnetostrictive element capable of generating a large stress as the magnetostrictive element 12 of the fastening member 11 because a pressing force in a wide range can be controlled with a small element. That is, even if the steering column 1 and the vehicle body member 2 are attached by the fastening member 11 made of a magnetostrictive element and an axial load is applied to the steering column 1, the axial load is applied to the fastening member 11. The steering column 1 can be firmly attached to the vehicle body member 2 without collapsing within the allowable range. Further, when an accident occurs and a large axial load that exceeds the allowable range of the pressing force is applied to the steering column 1, the steering column 1 collapses, and the impact energy due to the secondary collision can be absorbed. The amount of shock energy absorbed can be easily changed by taking into account uncertain factors such as the weight of the driver, for example, and controlling the amount of current applied to the fastening member 11 made of a magnetostrictive element.
In particular, when a ferromagnetic shape memory alloy is used as the magnetostrictive element, the fastening member 11 having a simple structure and a high response speed can be obtained with respect to energization to the magnetic field generating coil 14. As the ferromagnetic shape memory alloy, a NiMnGa alloy or CoAlNi alloy used as a fourth element, or as a third element added to a FePd alloy or FePt alloy is added a 4f rare earth element such as Sm or Nd. It is done. In that case, since the magnetization value is kept constant even when the valence electron concentration increases, the force required for twin deformation is small, twin deformation by a magnetic field is possible, and the response speed is fast with a simple structure. A fastening member can be obtained. As a result, the amount of collision energy absorbed can be changed easily and quickly.

なお、押し付け力の制御は、例えば締結部材１１をバネなどで抑える構造として、そのバネをアクチュエータなどの外部変位機構によって変化させることも可能である。ちなみに、締結部材１１の締結構造の簡略性とコンパクトさとを考慮すると、磁歪素子１２を用いて、磁場による発生応力を利用する方が好ましい。
なお、締結部材１１の磁歪素子１２として、例えば任意の希土類元素Ｒと鉄Ｆｅの原子比が、１：２（ＲＦe_２）からなる組成の素子も知られていて、代表的には、Ｔｂ_０．３Ｄｙ_０．７Ｆe_２がある。なお、磁歪材料は、この他に、Ｔｂ_ｘＤｙ_{（１−ｘ）}Ｆｅ_ｙ（ｘは０．３〜０．４であり、ｙは１．９〜２．０）の組成を有するものも望ましい。
また、磁歪素子１２は、単結晶のものでも、焼結体のものでもよく、成形性やコストなどを考慮すると、例えば特許文献５に開示されるような、粉末焼結によって得られるものが好ましい。ただし、焼結体の磁歪素子を用いる場合、気孔率が１０％以上になると、内部酸化によって著しく機能が劣化するため、空孔率は１０％以下か、特に５％以下にするのが好ましい。また、空孔は、応力集中源となり、素子強度を著しく減少させるため、部材の表面部の最大空孔径は、５００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下にするのがより好ましい。 The pressing force can be controlled by, for example, a structure in which the fastening member 11 is held by a spring or the like, and the spring can be changed by an external displacement mechanism such as an actuator. Incidentally, considering the simplicity and compactness of the fastening structure of the fastening member 11, it is preferable to use the magnetostrictive element 12 and use the stress generated by the magnetic field.
In addition, as the magnetostrictive element 12 of the fastening member 11, for example, an element having a composition in which the atomic ratio of an arbitrary rare earth element R and iron Fe is 1: 2 (RFe ₂ ) is known. Typically, Tb _{0 .3} Dy _0.7 Fe ₂ . In addition to this, the magnetostrictive material preferably has a composition of Tb _x Dy _(1-x) Fe _y (x is 0.3 to 0.4, y is 1.9 to 2.0). .
In addition, the magnetostrictive element 12 may be a single crystal or a sintered body, and is preferably obtained by powder sintering as disclosed in, for example, Patent Document 5 in consideration of moldability and cost. . However, when a sintered magnetostrictive element is used, if the porosity becomes 10% or more, the function is remarkably deteriorated due to internal oxidation. Therefore, the porosity is preferably 10% or less, particularly 5% or less. Further, since the vacancies become a stress concentration source and the element strength is remarkably reduced, the maximum vacancy diameter of the surface portion of the member is preferably 500 μm or less, and more preferably 200 μm or less.

本発明に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置を備えたステアリング構造を示す概略側面図である。1 is a schematic side view showing a steering structure provided with an impact absorption type steering column device according to the present invention. 図１のステアリングコラムがコラプスする状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which the steering column of FIG. 1 collapses. 図１のＡ−Ａ線における断面図である。It is sectional drawing in the AA of FIG. ステアリングコラムを車体メンバに取り付けるための締結部材の概略構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the fastening member for attaching a steering column to a vehicle body member. ステアリングコラムがコラプスする状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which a steering column collapses. ステアリングコラムの軸方向に荷重が作用した場合の締結部材に作用する力の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the force which acts on a fastening member when a load acts on the axial direction of a steering column. 従来の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。It is a side view which shows the conventional shock absorption type steering column apparatus. 図７の衝撃吸収式ステアリングコラム装置で衝撃を吸収する状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which absorbs an impact with the impact absorption type steering column apparatus of FIG. 従来の他の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。It is a side view which shows the other conventional impact absorption type steering column apparatus. 従来のさらに他の衝撃吸収式ステアリングコラム装置の要部を示し、締結部材に圧電素子を用いた場合の図である。It is a figure at the time of using the piezoelectric element for the fastening member which shows the principal part of the further another conventional shock absorption type steering column apparatus.

Explanation of symbols

１ステアリングコラム
２車体メンバ
３アッパブラケット
４ロアブラケット
５アッパコラム
６ロアスコラム
１１締結部材
１２磁歪素子
１３押圧部
１４磁界発生コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering column 2 Car body member 3 Upper bracket 4 Lower bracket 5 Upper column 6 Lower column 11 Fastening member 12 Magnetostrictive element 13 Press part 14 Magnetic field generating coil

Claims

A shock absorption type steering column comprising a collision energy absorbing means for absorbing a secondary collision energy of an occupant at the time of a vehicle collision and an energy absorption amount adjusting means for changing the amount of secondary collision energy absorbed by the collision energy absorbing means. A device,
A fastening member is disposed between the steering column and the vehicle body member, and the steering column is attached to the vehicle body member by deformation of the fastening member, and the fastening member is configured by a magnetostrictive element, and a magnetic field applied to the magnetostrictive element An impact-absorbing steering column apparatus characterized in that the deformation of the fastening member is adjusted by control.

2. The fastening member according to claim 1, wherein an electromagnetic coil is wound around the magnetostrictive element, and a deformation amount of the magnetostrictive element is controlled by controlling a voltage applied to the electromagnetic coil. Shock absorbing steering column device.

3. The shock absorbing steering column apparatus according to claim 1, wherein the magnetostrictive element is made of a ferromagnetic shape memory alloy obtained by adding a rare earth element to a NiMnGa alloy or a CoAlNi alloy.

The shock absorbing steering column apparatus according to claim 1 or 2, wherein the magnetostrictive element is made of a ferromagnetic shape memory alloy obtained by adding a rare earth element to an FePd alloy or an FePt alloy.

The shock absorbing steering column device according to claim 4 or 5, wherein the rare earth element is Sm or Nd.

3. The shock absorbing steering column apparatus according to claim 1, wherein the magnetostrictive element is composed of an element having a composition of an atomic ratio of rare earth element to iron of 1: 2.