JP2005132152A - 衝撃吸収式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃吸収式ステアリング装置において、運転者の体重に応じて二次衝突時の衝撃吸収エネルギを調節する場合、感圧センサ、ＥＣＵ、電磁弁といった複数の電気的手段を用いると、動作の信頼性が低下する。
【解決手段】運転者２１が操舵部材２に衝突する二次衝突時の衝撃によってエネルギ吸収用油室２７の内圧が体重感応油室２９の内圧よりも高くなると、逆止弁３６が開放される。アッパーコラムチューブ１４および油圧シリンダ２３のピストン２５が斜め下方へ移動し、エネルギ吸収用油室２７が収縮する。エネルギ吸収用油室２７内の油を通路３５を介して所定の流通抵抗を持って体重感応油室２９へ排出し、衝撃エネルギを吸収する。運転者２１の体重に応じて逆止弁３６の開放開始圧力を調整する。運転者２１の体重が重いほど衝撃吸収エネルギが大きくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は車両の衝突時に操舵部材から入力される二次衝突の衝撃を吸収するための衝撃吸収式ステアリング装置に関する。

車両の衝突時に運転者が操舵部材としてのステアリングホイールに二次衝突することがある。二次衝突の衝撃の大きさは、運転者の体重によって変化する。なぜならば、二次衝突の衝撃、つまりステアリングホイールに入力される運転者の運動エネルギーは、運転者の質量（体重）に比例するからである。
大柄な運転者に合わせて衝撃吸収能力を設定すると、運転者が小柄な女性等である場合には、その運動エネルギが当然に小さくなるため、このような運転者がステアリングホイールに衝突しても、ステアリングホイールを十分な量で前進させることができず、その結果、衝撃エネルギ吸収量が不足するおそれがある。

逆に、小柄な運転者に合わせて衝撃吸収能力を設定すると、運転者が大柄な男性等にとっては、ステアリングホイールを前進させるに必要な荷重が小さ過ぎて、充分な効果を発揮できないおそれがある。
そこで、二次衝突時のステアリングシャフトの移動に伴って容積を減少させる油室と、この油室からの油の排出を規制する電磁弁とを備える衝撃吸収式ステアリング装置において、運転者の体重を検知する感圧センサからの電気信号に基づいて、ＥＣＵが電磁弁の開度を調整するようにした衝撃吸収式ステアリング装置が提案されている（例えば特許文献１）。
特開２０００−２２５７２７号公報

しかしながら、感圧センサ、ＥＣＵ、電磁弁といった複数の電気的手段を用いるうえに、これらの動作を電気信号を介して関連付けるので、動作の信頼性の点で問題がある。また、製造コストが高いという問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、信頼性に優れ且つ安価な衝撃吸収式ステアリング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、車両の衝突時に運転者から操舵部材に入力される二次衝突の衝撃を吸収するためのエネルギ吸収用液体室を含む衝撃吸収機構と、運転者の体重に感応して内圧が変化する体重感応液体室と、二次衝突時にエネルギ吸収用液体室からの油の流出を許容する逆止弁とを備え、体重感応液体室の内圧を用いて逆止弁を閉じ方向に付勢することを特徴とするものである。

本発明では、運転者の体重が重い場合は、運転者の体重が軽い場合と比較して、衝撃吸収用液体室の内圧がより高くならないと、逆止弁を介して油が排出されない。したがって、運転者の体重が重いほど衝撃吸収エネルギが大きくなるように自動的に調整されることになる。しかも、これを、電気的構成部品や電気信号を用いないで達成でき、動作の信頼性を格段に向上させることができる。特に液体圧を介するので、逆止弁への付勢力の設定の自由度が高い。

また、本発明において、上記エネルギ吸収用液体室と体重感応液体室とを連通可能な通路をさらに備え、この通路に上記逆止弁が配置される場合がある。この場合、二次衝突時にエネルギ吸収用液体室から体重感応液体室へ液体を送出することができる。排出先として、体重感応液体室を利用できるので、構造を簡素化することができる。
また、本発明は、車両の衝突時に運転者から操舵部材に入力される二次衝突の衝撃を吸収するために相対摺動可能な内側および外側のコラムチューブと、内外のコラムチューブを所定の保持力で連結するかしめ部と、運転者の体重に感応して内圧が変化する体重感応液体室と、外側のコラムチューブを挿通する状態に保持され体重感応液体室の内圧によって内側のコラムチューブを押圧可能なプランジャとを備えることを特徴とするものである。

本発明では、運転者の体重が重い場合は、運転者の体重が軽い場合と比較して、プランジャによる押圧力が高くなり、内外のコラムチューブを相対摺動させるのに要する荷重をより高くすることができる。すなわち、運転者の体重が重いほど衝撃吸収エネルギが大きくなるように自動的に調整することができる。しかも、これを、電気的構成部品や電気信号を用いないで達成でき、動作の信頼性を格段に向上させることができる。特に液体圧を介するので、プランジャの押圧力の設定の自由度が高い。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリング装置の一部破断模式的側面図である。図１を参照して、本衝撃吸収式ステアリング装置１（以下では、単にステアリング装置１ともいう）は、例えばステアリングホイール等の操舵部材２に一体回転可能に連結された中空軸からなるアッパーシャフト３と、このアッパーシャフト３と同軸上に嵌合されて一体回転可能に連結されたロアーシャフト４と、このロアーシャフト４の端部に自在継手５を介して連結された中間軸６と、この中間軸６の端部と自在継手７を介して連結されたピニオン軸８と、ピニオン軸８の先端のピニオン９と噛み合うラック１０を有して車両の左右方向に延びるラック軸１１とを備える。

図示していないが、ラック軸１１の両端にタイロッドを介してナックルアームが結合され、このナックルアームが転舵輪を操向可能に支持している。
操舵部材２が回転操作されてアッパーシャフト３およびロアーシャフト４が回転されると、この回転がピニオン９及びラック１０によって、車両の左右方向に沿ってのラック軸１１の直線運動に変換され、これにより、転舵輪が転舵される。

アッパーシャフト３およびロアーシャフト４は互いにスプライン嵌合されてステアリングシャフト１２を構成している。衝撃吸収時には、図２に示すように、アッパーシャフト３がロアーシャフト４に対して同軸上に移動してステアリングシャフト１２が全体として軸方向に収縮できるようになっている。
図１を参照して、ステアリングシャフト１２はステアリングコラム１３によって回動自在に支持されている。このステアリングコラム１３は、筒状をなすアッパーコラムチューブ１４とロアーコラムチューブ１５を嵌合させて構成されており、アッパーコラムチューブ１４は主にアッパーシャフト３を収容して図示しない軸受を介して回動自在に支持する。一方、ロアーコラムチューブ１５は主にロアーシャフト４を収容し、その軸方向下端に設けた軸受１６を介してロアーシャフト４を回動自在に支持する。

また、ステアリングシャフト１２はステアリングコラム１３を軸方向に貫通しており、アッパーコラムチューブ１４から突出するアッパーシャフト３の軸方向上端には操舵部材２が固定される。また、ロアーコラムチューブ１５から突出するロアーシャフト４の軸方向下端は自在継手５に連結される。
アッパーコラムチューブ１４にはアッパー固定ブラケット１７が溶接により固定されている。このアッパー固定ブラケット１７は所定の係止力で車体側部材１８に係止されており、車両の衝突時には、上記所定の係止力を超える衝撃力を受けると上記係止が解除され、図２に示すようにアッパー固定ブラケット１７とアッパーコラムチューブ１４が車体に対して移動できるようになっている。

再び図１を参照して、ロアーコラムチューブ１５にはロアー固定ブラケット１９が溶接により固定されている。このロアー固定ブラケット１９は例えばボルト等により車体側部材２０に固定されている。
したがって、図２に示すように、車両の衝突時に運転者２１が操舵部材２に衝突する二次衝突時には、ロアー固定ブラケット１９とロアーコラムチューブ１５は不動であり、アッパー固定ブラケット１７、アッパーコラムチューブ１４およびアッパーシャフト３が一体的に斜め下方に下降してくるようになっている。

図１および図２を参照して、本ステアリング装置１は、運転者２１から操舵部材２に入力される二次衝突の衝撃を吸収するための衝撃吸収機構２２を備える。衝撃吸収機構２２は、ステアリングシャフト３に平行に配置された液体圧シリンダとしての油圧シリンダ２３を含み、油圧シリンダ２３はシリンダチューブ２４と、シリンダチューブ２４内を摺動自在なピストン２５と、ピストン２５と軸方向に一体移動可能であってシリンダチューブ２４内に進退するロッド２６とを備える。

ピストン２５によって油圧シリンダ２３内に二次衝突の衝撃を吸収するためのエネルギ吸収用液体室としてのエネルギ吸収用油室２７が区画されている。
シリンダチューブ２４はロアー固定ブラケット１９によって、車体側部材２０およびロアーコラムチューブ１５に固定されている。ロッド２６の一端２６ａに上記ピストン２５が固定され、ロッド２６の他端２６ｂはブラケット４３を介してアッパーコラムチューブ１４に固定されている。これにより、二次衝突時に、ロッド２６がアッパーコラムチューブ１４と一体移動してシリンダチューブ２４内に押し込まれ、ピストン２５によってエネルギ吸収用油室２７が収縮されるようになっている。

一方、運転者２１の座席２８の下方には、運転者２１の体重に感応して内圧が変化する体重感応液体室としての体重感応油室２９が備えられている。具体的には、座席２８は、液体圧シリンダとしての油圧シリンダ３０によって支持されている。油圧シリンダ３０は車体側部材３１に固定されたシリンダチューブ３２と、シリンダチューブ３２内を摺動自在なピストン３３と、ピストン３３と軸方向に一体移動可能であってシリンダチューブ３２内に進退するロッド３４とを備える。ロッド３４の一端に座席２８が固定され、ロッド３４の他端にピストン３３が固定されている。

ピストン３３によってシリンダチューブ３２内に上記の体重感応油室２９が区画されており、運転者２１の体重がロッド３４およびピストン３３を介して体重感応油室２９内に負荷されるようになっている。
また、エネルギ吸収用油室２７と体重感応油室２９との間を連通可能な通路３５が形成されており、この通路３５に、二次衝突時にエネルギ吸収用油室２７からの油の流出を許容するための逆止弁３６が配置されている。

通路３５は、エネルギ吸収用油室２７に連なる小径路３７と、この小径路３７に連なる大径路３８と、大径路３８と体重感応油室２９とを連通する接続路３９とを含む。
逆止弁３６は、通路３５の小径路３７と大径路３８の間に形成された例えば円錐テーパ面からなる弁座４０と、弁座４０によって受けられた状態で通路３５を閉塞可能な弁体としての例えばボール４１と、ボール４１を閉じ方向である弁座４０側に付勢する付勢手段としての圧縮コイルばね４２とを備える。

体重感応油室２９の内圧は、接続路３９、大径路３８を介してボール４１を弁座４０に押し付ける方向に働く。すなわち、体重感応油室２９の内圧は逆止弁３６を閉じ方向に付勢するように働く。この体重感応油室２９の内圧は、運転者２１の体重が重いほど高くなる。
本実施の形態によれば、運転者２１が操舵部材２に衝突する二次衝突時の衝撃により、エネルギ吸収用油室２７の内圧が体重感応油室２９の内圧よりも高くなると、逆止弁３６が開放される。その結果、アッパーシャフト３、アッパーコラムチューブ１４および油圧シリンダ２３のピストン２５が斜め下方へ移動し、エネルギ吸収用油室２７が収縮することにより、エネルギ吸収用油室２７内の油が通路３５を介して体重感応油室２９へ排出される。この排出時、油の流れが通路３５の小径路３７で絞られ、油の流れに所定の流通抵抗が与えられる。この流通抵抗に抗して油圧シリンダ２３がエネルギ吸収用油室２７を収縮させて仕事をすることで衝撃エネルギを吸収する。

二次衝突時に、運転者２１の体重が重い場合、エネルギ吸収用油室２７の内圧が、運転者２１の体重が軽い場合と比較して、より高くならないと、逆止弁３６が開放されない。すなわち、運転者２１の体重が重いほど、逆止弁３６の開放開始圧力が高くなる。したがって、運転者２１の体重が重いほど衝撃吸収エネルギが大きくなるように自動的に調整されることになる。しかも、これを、電気的構成部品や電気信号を用いないで達成でき、動作の信頼性を格段に向上させることができる。特に油圧を介するので、両油圧シリンダ２３，３０の断面積比や、小径路３７および大径路３８の断面積比の設定等を通じて逆止弁３６への付勢力を自在に設定できる点で好ましい。

また、エネルギ吸収用油室２７と体重感応油室２９とを連通可能な通路３５に逆止弁３６を配置し、二次衝突時のエネルギ吸収用油室２７からの油の排出先として、体重感応油室２９を利用できるので、構造を簡素化することができる。
上記の実施の形態において、通路３５とは別にエネルギ吸収用油室２７からの排出路を設け、この排出路を介して別途に設けた排出タンクへ排出するようにしても良い。

図３および図４は本発明の別の実施の形態を示している。図３を参照して、本実施の形態では、衝撃吸収機構２２Ａとして、外側のコラムチューブとしてのアッパーコラムチューブ１４と内側のコラムチューブとしてのロアーコラムチューブ１５とを所定の保持力で連結するための１乃至複数のかしめ部５１を設けると共に、アッパーコラムチューブ１４を挿通する状態に保持され、アッパーコラムチューブ１４およびロアーコラムチューブ１５を所定の保持力で連結可能な油圧式のプランジャ５２を設けた。かしめ部５１は、アッパーコラムチューブ１４の内周面に形成され、ロアーコラムチューブ１５の外周にかしめ付けられるかしめ突起を含む。

図４を参照して、外側のアッパーコラムチューブ１４には挿通孔５３が形成されている。アッパーコラムチューブ１４の外周面１４ａは、挿通孔５３の周縁に保持筒５４を一体に設けている。
プランジャ５２は、保持筒５４に嵌合固定されたシリンダ５５と、シリンダ５５内に摺動自在に収容されたピストン５６と、このピストン５６と一体に設けられシリンダ５５から突出するプランジャ本体５７とを備える。

ピストン５６はシリンダ５５内に液体室としての油室５８を区画しており、この油室５８は通路５９を介して体重感応油室２９と連通されている。
プランジャ本体５７は、アッパーコラムチューブ１４の挿通孔５３を通して内側のロアーコラムチューブ１５の外周面に当接し、体重感応油室２９の内圧に応じた押圧力でロアーコラムチューブ１５を押圧している。ロアーコラムチューブ１５の外周面に、プランジャ本体５７の頂部に係合する係合凹部を設けておいても良い。

なお、他の構成については、図１の実施の形態と同様であるので、図に同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態によれば、運転者２１の体重が重い場合、運転者２１の体重が軽い場合と比較して、ロアーコラムチューブ１５に対するプランジャ５２による押圧力が高くなり、二次衝突時において、両コラムチューブ１４，１５を相対摺動させるのに要する荷重をより高くすることができる。すなわち、運転者２１の体重が重いほど衝撃吸収エネルギが大きくなるように自動的に調整される。しかも、これを、電気的構成部品や電気信号を用いないで達成でき、動作の信頼性を格段に向上させることができる。特に油圧を介するので、プランジャ５２の押圧力の設定の自由度が高い。

なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図１の実施の形態において、逆止弁３６として他の公知の逆止弁構造を採用することができる。
また、図３の実施の形態において、体重感応油室２９からの油圧供給を受ける複数のプランジャ５２を設けることもできる。図３の実施の形態において、アッパーコラムチューブ１４が内側のコラムチューブであって、ロアーコラムチューブ１５が外側のコラムチューブであっても良い。この場合、プランジャ５２はロアーコラムチューブ１５に保持されることになる。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できる。

本発明の一実施の形態の衝撃吸収式ステアリング装置の模式的断面図である。 図１の衝撃吸収式ステアリング装置の二次衝突時の状態を示す模式的断面図である。 本発明の別の実施の形態の衝撃吸収式ステアリング装置の模式的断面図である。 図３の衝撃吸収式ステアリング装置の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１ ステアリング装置
２ 操舵部材
３ アッパーシャフト
４ ロアーシャフト
１２ ステアリングシャフト
１３ ステアリングコラム
１４ アッパーコラムチューブ（外側のコラムチューブ）
１５ ロアーコラムチューブ（内側のコラムチューブ）
１７ アッパー固定ブラケット
１８ 車体側部材
１９ ロアー固定ブラケット
２０ 車体側部材
２１ 運転者
２２，２２Ａ 衝撃吸収機構
２３ 油圧シリンダ
２４ シリンダチューブ
２５ ピストン
２６ ロッド
２７ エネルギ吸収用油室（エネルギ吸収用液体室）
２８ 座席
２９ 体重感応油室（体重感応液体室）
３０ 油圧シリンダ
３１ 車体側部材
３２ シリンダチューブ
３３ ピストン
３４ ロッド
３５ 通路
３６ 逆止弁
３７ 小径路
３８ 大径路
３９ 接続路
４０ 弁座
４１ ボール（弁体）
４２ 圧縮コイルばね
５１ かめし部
５２ プランジャ
５３ 挿通孔
５４ 保持筒
５５ シリンダ
５６ ピストン
５７ プランジャ本体
５８ 油室
５９ 連通路

Claims (3)

1. 車両の衝突時に運転者から操舵部材に入力される二次衝突の衝撃を吸収するためのエネルギ吸収用液体室を含む衝撃吸収機構と、
   運転者の体重に感応して内圧が変化する体重感応液体室と、
   二次衝突時にエネルギ吸収用液体室からの油の流出を許容する逆止弁とを備え、
   体重感応液体室の内圧を用いて逆止弁を閉じ方向に付勢することを特徴とする衝撃吸収式ステアリング装置。
2. 請求項１において、上記エネルギ吸収用液体室と体重感応液体室とを連通可能な通路をさらに備え、この通路に上記逆止弁が配置されることを特徴とする衝撃吸収式ステアリング装置。
3. 車両の衝突時に運転者から操舵部材に入力される二次衝突の衝撃を吸収するために相対摺動可能な内側および外側のコラムチューブと、
   内外のコラムチューブを所定の保持力で連結するかしめ部と、
   運転者の体重に感応して内圧が変化する体重感応液体室と、
   外側のコラムチューブを挿通する状態に保持され体重感応液体室の内圧によって内側のコラムチューブを押圧可能なプランジャとを備えることを特徴とする衝撃吸収式ステアリング装置。

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