JP2005280653A - 衝撃吸収式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コラプス荷重の吸収を可変にする構造を、部品点数が少なく、しかも、高い部品精度や組付精度が要求されることがなく、したがって、コストの低下をもたらす衝撃吸収式ステアリング装置を提供する
【解決手段】 自動車の車体メンバー１に固定された車体取付用ブラケット３と、この車体取付用ブラケット３にステアリングコラムの前部がチルトヒンジ９を介して回動可能に支持されているとともに、この車体取付用ブラケット３に車体前後方向へ移動可能に支持されたアジャストブラケット７にステアリングコラムの後部が上下動可能に支持された衝撃吸収式ステアリング装置において、前記車体取付用ブラケット３とアジャストブラケット７との間に、コラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段Ａを設けるとともに、この衝撃吸収手段Ａをアジャストブラケット７の上側に配置した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、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２次衝突時のコラプス荷重を、運転乗員の体重の大小やシートベルト装着の有無等に応じて可変にする衝撃吸収式ステアリング装置に関する。

自動車の衝突事故時のいわゆる２次衝突における運転乗員の負傷を極力防止するために、種々の衝撃吸収式ステアリング装置が提供されており、とりわけ、コラプス荷重が発生した際に、アッパークランプを塑性変形させて衝撃を吸収す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、以下の特許文献に開示されたボール式のものなどがある。
特開２００２−６７９８０号公報

上記の従来技術においては、運転乗員の体重の大小やシートベルトの装着の有無等に応じてコラプス荷重の吸収を可変にするようにはなっているものの、構造的には多数個の部品からなるので、部品点数増加とそれらの高い部品精度や組付精度が要求されるために、コストの高騰が余儀なく生じている、という問題がある。

また、上記の従来技術においてはコラプス荷重を吸収する構造を設けるスペースがステアリングコラムの周囲に必要となるだけでなく、ステアリングコラムの構造によっては設定することができない。

そこで、この発明は、コラプス荷重の吸収を可変にする構造を、部品点数が少なく、かつ、小型化することでステアリングコラムの構造に影響されることなく設定することが可能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している。

請求項１に記載の発明は、自動車の車体メンバーに固定された車体取付用ブラケットと、この車体取付用ブラケットにステアリングコラムの前部がチルトヒンジを介して回動可能に支持されているとともに、この車体取付用ブラケットに車体前後方向へ移動可能に支持されたアジャストブラケットにステアリングコラムの後部が上下動可能に支持された衝撃吸収式ステアリング装置において、前記車体取付用ブラケットとアジャストブラケットとの間に、コラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段を設けるとともに、この衝撃吸収手段をアジャストブラケットの上側に配置したことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、車体取付用ブラケットとアジャストブラケットとの間に、コラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段を設けるともに、この衝撃吸収手段をアジャストブラケットの上側に配置しているため、ステアリングコラムの構造に影響されることなくコラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段を設定することができる。

請求項２に記載の発明は、前記衝撃吸収手段は、車体前後方向に沿った長孔を有する保持部材と、前記長孔に挿入され、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からなり、前記車体取取付用プレートに車体前後方向へ所定の長さを有する角孔を形成するとともに、この角孔と重なるように前記保持部材を車体前後方向へ固定する一方、この保持部材を前記アジャストブラケットの上面部との間で挟むように配置したガイドプレートを前記アジャストブラケットに固定し、このガイドプレート上に前記摺動軸とその制御機構を設けたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、制御機構によって摺動軸の挿入量を変化させることで長孔に対する摺動軸の径を変化させ、この摺動軸外周面を長孔の対向縁に摺接させてコラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段を車体取付用ブラケットとアジャストブラケットの間に配置したから、衝撃吸収手段の部品点数が少なく、かつ、小型化が図れるとともに、保持部材をアジャストブラケットとガイドプレートで挟むようにしたので、長孔と摺動軸の間隙を一定に保つことができ、コラプス荷重の吸収を安定して行うことができる。

また、摺動軸と制御機構をガイドプレート上に配置しているため、ステアリングコラムのチルト機構や電動パワーステアリングの構造と干渉することなく、コラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段を設定することができる。

また、保持部材は車体取取付用プレートと平行に固定すればよいので、衝撃吸収構造の組付けが簡単かつ容易になる。

請求項３に記載の発明は、前記制御機構は、作動ロッドが車体前後方向へ進退可能な電磁アクチュエータと、前記作動ロッドの車体前後方向の往復運動を前記摺動軸の車体上下方向の運動に変換するリンク機構とからなることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、電磁アクチュエータを横置きにすることで、アジャストブラケットから上方への突出を小さくでき、車体取付用ブラケットとと車体メンバーとの間の狭小な空間に、前記のような衝撃吸収手段を配置できる。

以上の説明から明らかなように、車体取付用ブラケットとアジャストブラケットとの間に、コラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段を設けるともに、この衝撃吸収手段をアジャストブラケットの上側に配置しているため、ステアリングコラムの構造に影響されることなくコラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段を設定することができる。

また、制御機構によって摺動軸の挿入量を変化させることで長孔に対する摺動軸の径を変化させ、この摺動軸外周面を長孔の対向縁に摺接させてコラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段を車体取付用ブラケットとアジャストブラケットの間に配置したから、衝撃吸収手段の部品点数が少なく、かつ、小型化が図れるとともに、保持部材をアジャストブラケットとガイドプレートで挟むようにしたので、長孔と摺動軸の間隙を一定に保つことができ、コラプス荷重の吸収を安定して行うことができる。

以下、この発明にかかる衝撃吸収式ステアリング装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態は、チルトヒンジ部を有してステアリングコラムの前部を回動可能に支持するとともに、ステアリングコラムの上部に配置した車体取付用プレートと、この車体取付用プレートに車体前後方向ヘ移動可能に支持され、かつ、コラムジャケットの後部に固定したディスタンスブラケットを上下動可能に挟持するアジャストブラケット、及び、電動パワーステアリング装置を搭載した衝撃吸収式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は、自動車の車体メンバー１にステアリングコラムを組付けた状態の斜視図で、車体メンバー１に固定された脚状の支持ブラケット２，２に、車体取付用プレート３がボルト４，４…にて水平又は所定の角度に吊支固定され、この車体取付用プレート３には左右一対のスライド用長孔５，５が車体前後方向へ所定のストローク長さで形成され、このスライド用長孔５，５に係合するスライドボルト６，６を介してアジャストブラケット７が車体前後方向へ所定のストロークで移動可能に吊支されている。したがって、車体取付用プレート３は車体メンバー１と一体の固定部材であるが、アジャストブラケット７は車体取付用プレート３に対して車体前後方向へ移動できる可動部材である。

この車体取付用プレート３は、図６に示すような形状を有し、強度を向上させるためにプレス成形にて段差部３ａ，３ａやリブ３ｂ，３ｂが車体前後方向に形成されている。車体前方側の左右下面側にチルトヒンジ用孔８，８が穿設されており、図１〜４に示すように、このチルトヒンジ用孔８，８にはチルトヒンジ９が挿通されてチルトヒンジ部を形成し、ステアリングコラム１０は車体上下方向へ傾動可能に支持される。チルトヒンジ９はステアリングコラム１０に組み付けた電動パワーステアリング装置１１のハウジング等に支持されてステアリングコラム１０の車体前方側に位置している。したがって、ステアリングコラム１０はチルトヒンジ９を介して車体上下方向へ回動できる。

ステアリングコラム１０は、図２にも示すように、前記アジャストブラケット７と、そのアジャストブラケット７が車体上下方向へ移動可能に挟持するディスタンスブラケット１２と、このディスタンスブラケット１２と固定されたアッパジャケットチューブ１３と、このアッパジャケットチューブ１３に所定の圧入荷重を負荷して同軸嵌合する端部を備えたロアジャケットチューブ１４と、前記アッパジャケットチューブ１３とロアジャケットチューブ１４の軸心部で、一方がスプラインを外周面に形成した中実シャフトと、他方がスプラインを内周面に形成した中空シャフトの係合からなるステアリングシャフト１５とからなる。なお、ステアリングシャフトは収縮ストローク範囲の嵌合端部を異形断面にして互いに嵌合させ、かつ、その嵌合部に樹脂モールド又はシェアピンを有するものとしてもよい。したがって、アッパジャケットチューブ１３と、ロアジャケットチューブ１４及びステアリングシャフト１５とは軸方向へ収縮可能である。

なお、ロアジャケットチューブ１４の非嵌合端部は、図３に示すように、電動パワーステアリング装置１１のギヤハウジング１１ａにボルト４０で連結されている。また、ステアリングシャフト１５はステアリングホイール側で図示外の軸受を介してアッパジャケットチューブ１３に回転自在に支承され、他端側では電動パワーステアリング装置１１のギヤハウジング１１ａに固定された軸受に回転自在に支承されている。これらの軸受はステアリングシャフト１５の抜け止めを兼ねている。

またステアリングシャフト１５の一端部（図示右端）には、図示外のステアリングホイールが連結され、かつ、他端部（図示左端）にはこれまた図示外の自在継手を介して中間シャフトが連結され、中間シャフトはステアリングギヤボックスと連結される。したがって、ステアリングホイールを介してステアリングシャフト１５が軸中心で回転するとステアリングギヤボックスを回転駆動して自動車の操舵操向ができ、また、その操舵力は電動パワーステアリング装置１１とギヤハウジング１１ａ内のギヤ列でアシストされる。

更にディスタンスブラケット１２は、アジャストブラケット７の両側壁部の内面に摺接する両側面を介して挟持され、これらを貫通してチルトボルト１６の両端部がアジャストブラケット７の両側面から突出し、その一端側のボルト頭部１６ａは、図２にも示すように、一方の側壁部７ａに開設したほぼ車体上下方向のチルト用長孔１７ａに回転不能、かつ、上下方向へ移動可能に挿入されており、また、他端側のネジ部１６ａは他方の側壁部７ｂに形成したほぼ車体上下方向のチルト用長孔１７ｂを貫通して外側へ延伸し、側壁部７ｂとの間に図示外の摩擦部材を介在してチルトナット１８が螺合し、チルトナット１８はチルトレバー１９に結合してある。

したがって、チルトレバー１９を回動操作してディスタンスブラケット１２の締付けを解除すると、ディスタンスブラケット１２はアジャストブラケット７に対して締め付けが解除されてフリーになるから、ステアリングコラム１０はチルトヒンジ９を中心として車体上下方向へ回動可能となる。そこで任意の位置で再びチルトレバー１９を回動操作して、ディスタンスブラケット１２の締付けを実施するとディスタンスブラケット１２はその位置で静止する。かくして、運転乗員の好みのステアリングホイールの上下方向の高さ調節ができる。

そして、前記車体取付用プレート３とアジャストブラケット７との間には衝撃吸収手段Ａが設けられる。すなわち、図６で明らかな示すように、車体取付用プレート３にはその略中央部に車体前後方向へ所定長さのストロークを有する角孔２０を形成し、図１，２，４にも示すように、この角孔２０の車体幅方向の略中央部に、ボルト２１，２１とナット２２，２２を介して保持部材２３の一端部を締結してある。この保持部材２３は車体前後方向へ角孔２０を横断して延伸し、その他端部は車体取付用プレート３に摺接するようにフリーにしてあるが、ボルトで締結してもよい。したがって、保持部材２３は車体取付用プレート３と一体であり、車体に対して移動不能な固定部材である。

なお、ボルト２１，２１は車体取付用プレート３の下面側に、また、ナット２２は上面側にそれぞれ配置され、かつ、そのボルト頭部とアジャストブラケット７の上面との干渉を避けるために、図７で明らかなように、アジャストブラケット７に切欠部７ｃが形成されている。したがって、アジャストブラケット７とボルト頭部との緩衝がなくなり、アジャストブラケット７の車体前方への移動に支障がないようにしてある。

一方、前記角孔２０内において、前記アジャストブラケット７の上面に、前記保持部材２３を車体左右方向から跨ぐ、正面視コ字形のガイドプレート２４を、その両脚部を溶接等により固定する。ガイドプレート２４の上面には、図１〜図４に示すように、摺動軸２５とそれを駆動するリンク機構２６及び電磁アクチュエータ２７が搭載されている。

保持部材２３は短冊状の一枚の板金からなり、その長手方向の略中央部には長孔２９が開設されている。長孔２９は対向縁部３０，３０を有してそれらに摺接する径大部の外周面と径小部の外周面とを有する段部２８を持った前記摺動軸２５が挿入されて、コラプス荷重が入力されたときは、その径小の外周面４２又は径大外周面４１と、対向縁部３０，３０との間の摩擦抵抗と塑性変形で衝撃を吸収する構造である。なお、長孔２９の幅、すなわち、対向縁部３０，３０の間隔寸法は、径小部の直径寸法よりも若干対向縁部３０の間隔寸法の方が大きくしてある。また、摺動軸２５が挿入される長孔２９の一端は、径大部の直径寸法よりも若干大きく形成されており、摺動軸２５の軸方向の進退移動時に長孔２９の縁と干渉しないようにしている。

図５に示すように、電磁アクチュエータ２７は車体前後方向に沿ってその作動ロッド３１とともに車体前方側へ向け、ガイドドプレート２４の一部を折曲してなるアーム部３２に固定するとともに、作動ロッド３１にはリンク機構２６が連結される。リンク機構２６は前記ガイドプレート２４の一部を折曲してなる他のアーム部３３に軸部３４を介して平面視略コ字形のレバー３５を揺動可能に設け、このレバー３５の一端を軸部３６で前記作動ロッド３１にピン３７で連結した連継板３８に、他端を軸部３９を介して摺動軸２５にそれぞれ揺動可能に軸着してなる。したがって、作動ロッド３１が図５（Ｂ）において図示右方へ突出すると、レバー３５が軸部３４を中心に反時計回りして摺動軸２５をガイドプレート２４側へ押し込むことができる。

摺動軸２５はガイドプレート２４に穿設した孔２４ａを貫通してその段部２８が保持部材２３の長孔２９に挿入される。段部２８は長孔２９の対向縁部３０，３０に摺接する径大の外周面４１と、それより下方で径小の外周面４２を有する。したがって、摺動軸２５は前記保持部材２３の長孔２９に挿入されて、コラプス荷重が入力されたときは外周面４１又は４２と対向縁部３０，３０との間の摩擦抵抗と塑性変形で衝撃を吸収するという構造である。

そこで、２次衝突時にステアリングホイールを介してステアリングコラム１０にコラプス荷重が入力されると、ステアリングシャフト１５及びその軸受を介してアッパジャケットチューブ１３に入力され、アッパジャケットチューブ１３がロアジャケットチューブ１４に向けて車体前方側へ移動する。これと同時に、アッパジャケットチューブ１３と一体のディスタンスブラケット１２及びチルトボルト１６を介して、アジャストブラケット７はそのスライドボルト６，６がスライド用長孔５，５を移動することにより、車体取付用プレート３の下面を車体前方に向けて移動すると共に、ステアリングシャフト１５が収縮する。ロアジャケットチューブ１４はチルトヒンジ９で車体取付用プレート３に回動可能に固定した位置で不動である。

そして、運転乗員の体重やシートベルトの装着の有無等の条件に応じて電磁アクチュエータ２７を作動させて作動ロッド３１を押し引きすると、レバー３５が回動してリンク機構２６が揺動し、レバー３５を介して摺動軸２５の段部２８が長孔２９内に進退されるから、径小又は径大の外周面４１，４２が長孔２９の対向縁部３０，３０に摺接して摺動抵抗を生じ、その摺動抵抗で衝撃を吸収することとなるものである。

このため、例えば、体重が設定値より軽い運転乗員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りステアリングコラム１０が収縮すると、そのステアリングコラム１０の収縮に伴い摺動軸２５の径小部の外周面４２が長孔の対向縁部３０，３０で摩擦抵抗を受けると共に、それらを塑性変形させながら車体前方へ移動する。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、運転乗員の体重が大きい場合には、制御機構によって長孔２９に対する摺動軸２５の挿入量を予め大きくして径大部の外周面４１を長孔２９の対向縁部３０，３０に対峠させることで、比較的大きなコラプス荷重を効果的に吸収することができる。

かくして、コラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段を、車体取付用ブラケット３とアジャストブラケット７との間に配置するとともに、この衝撃吸収手段をアジャストブラケット７の上側に配置するようにしたので、アジャストブラケット７の上面部よりも下側にはステアリングコラムの構造のみを設定することができ、ステアリングコラムの構造に影響されることなく、コラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段を設定することができる。

この発明にかかる衝撃吸収式ステアリング装置の一実施例を示す斜視図である。 この発明にかかる衝撃吸収式ステアリング装置の一実施例を示す正面図である。 この発明にかかる衝撃吸収式ステアリング装置の一実施例を示す側面図である。 この発明にかかる衝撃吸収式ステアリング装置の一実施例を示す平面図である。 この発明にかかる衝撃吸収式ステアリング装置の一実施例における電磁アクチュエータとその制御機構の一部を示す（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は断面正面図である。 この発明にかかる衝撃吸収式ステアリング装置の一実施例における車体取付用プレートを示す斜視図である。 この発明にかかる衝撃吸収式ステアリング装置の一実施例におけるアジャストブラケットと保持部材等を示す斜視図である。

符号の説明

Ａ…衝撃吸収手段
１…車体メンバー
２…支持ブラケット
３…車体取付用ブラケット
４…ボルト
５…スライド用長孔
６…スライドボルト
７…アジャストブラケット
８…チルトヒンジ用孔
９…チルトヒンジ
１０…ステアリングコラム
１１…電動パワーステアリング装置
１２…ディスタンスブラケット
１３…アッパジャケットチューブ
１４…ロアジャケットチューブ
１５…ステアリングシャフト
１６…チルトボルト
１７ａ，１７ｂ…チルト用長孔
２０…角孔
２３…保持部材
２４…ガイドプレート
２５…摺動軸
２６…リンク機構
２７…電磁アクチュエータ
２８…段部
２９…長孔
３０…対向縁部
３１…作動ロッド
３５…レバー
３８…連継板
４１…径大部の外周面
４２…径小部の外周面

Claims (3)

1. 自動車の車体メンバーに固定された車体取付用ブラケットと、この車体取付用ブラケットにステアリングコラムの前部がチルトヒンジを介して回動可能に支持されているとともに、この車体取付用ブラケットに車体前後方向へ移動可能に支持されたアジャストブラケットにステアリングコラムの後部が上下動可能に支持された衝撃吸収式ステアリング装置において、前記車体取付用ブラケットとアジャストブラケットとの間に、コラプス荷重の吸収を可変にする衝撃吸収手段を設けるとともに、この衝撃吸収手段をアジャストブラケットの上側に配置したことを特徴とする衝撃吸収式ステアリング装置。
2. 前記衝撃吸収手段は、車体前後方向に沿った長孔を有する保持部材と、前記長孔に挿入され、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からなり、前記車体取取付用プレートに車体前後方向へ所定の長さを有する角孔を形成するとともに、この角孔と重なるように前記保持部材を車体前後方向へ固定する一方、この保持部材を前記アジャストブラケットの上面部との間で挟むように配置したガイドプレートを前記アジャストブラケットに固定し、このガイドプレート上に前記摺動軸とその制御機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
3. 前記制御機構は、作動ロッドが車体前後方向へ進退可能な電磁アクチュエータと、前記作動ロッドの車体前後方向の往復運動を前記摺動軸の車体上下方向の往復運動に変換するリンク機構とからなることを特徴とする請求項２記載の衝撃吸収式ステアリング装置。

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