JP2008162422A - ステアリングコラム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次衝突時においてエネルギー吸収量を適切に調整することができるステアリングコラム装置を提供する。
【解決手段】アウターコラム２のスリット２ａの反対側に、剛性設定用のリブ（肉盛り部）２ｃを設けたので、この内盛り部３３の量（断面積や長さ）を設定することにより、アウターコラム２の締め付け剛性を変化させることができる。これにより、クランプボルト１８の締め込み時における軸力を同じにしても、アウターコラム２の締め付け剛性は変化するので、インナーコラム１とアウターコラム２の接触面の面圧を変えることができ、これにより二次衝突時に吸収されるエネルギー量を変更できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリングコラム装置に関し、特にステアリングコラムを衝突時の衝撃を吸収できる構造とする事により、衝突時に於ける乗員の生命保護を図るものである。

車両の衝突時には、車両が他の物体と衝突する一次衝突に続いて、運転者の身体がステアリングホイールに衝突する二次衝突が発生する。この二次衝突の際に運転者が受ける衝撃を少なく抑え、運転者の生命保護を図る事を目的として、一端にステアリングホイールを固定するステアリングシャフトを、強い衝撃が加わった場合に全長が縮まる、所謂コラプシブルステアリングシャフトとすると共に、このステアリングシャフトを挿通したステアリングコラムを衝撃吸収式のものとすることが、一般的に行なわれている。この様な目的で使用される衝撃吸収式のステアリングコラム装置として従来から、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。
特開２００６−１０３６８５号公報

ところで、二次衝突時に運転者のステアリングホイールヘの衝突エネルギーを吸収するステアリングコラム装置としては、エネルギー吸収に、板や帯鋼の曲げを用いるタイプ、板の引き裂きを用いるタイプ、板の引き裂きと曲げの両方を用いるタイプ、ワイヤを用いるタイプ、２重管のすべりを用いるタイプ、２重管の引き裂きと曲げの両方を用いるタイプ、その他各種のタイプが知られている。上記いずれのタイプでも、運転者がステアリングホイールに衝突した際のエネルギーを吸収し、運転者にかかる衝撃を緩和し運転者の安全を確保することになる。その際ステアリングホイールが車両前方に移動する際の抗力がエネルギー吸収源となるが、２重管のすべりを利用したタイプにおいては、エネルギー吸収量を適切に調整することができなかった。

一方、実際の二次衝突時において吸収すべきエネルギーの量は、自動車の車格、主要ユーザー体格、主要ユーザーの嗜好、主要販売地域などにより様々に異なる。従って、同様の構成のステアリングコラム装置を汎用的に多機種の車両に用いた場合でも、そのエネルギー吸収量は個々の車両に合わせて適切に調整することが望まれている。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、二次衝突時においてエネルギー吸収量を適切に調整することができるステアリングコラム装置を提供することを目的とする。

本発明のステアリングコラム装置は、筒状の第１のコラムの半径方向外方に、筒状の第２のコラムが嵌合してなり、二次衝突時に、前記第１のコラムと前記第２のコラムとが軸線方向に相対移動するステアリングコラム装置において、
前記第１のコラムと前記第２のコラムとの嵌合部の摩擦力を調整する調整手段が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、前記第１のコラムと前記第２のコラムとの嵌合部の摩擦力を調整する調整手段が設けられているので、二次衝突時においてエネルギー吸収量を適切に調整することができる。これにより、二次衝突時のエネルギー吸収能力のみを簡単な部品の交換や設計変更で設定でき、車両部品ユニットの共通化を造ませながら、自動車の仕様を多様化できるといったメリットがある。

前記調整手段は、前記第２のコラムの締め付け剛性を調整可能となっていると好ましい。

前記第２のコラムはスリットを有すると好ましい。

第１のコラムに嵌合する第２のコラムにスリットを形成し、これを閉じるようにして半径方向内方に押圧締め付ける、いわゆる割り締めにより、第１のコラムに対して第２のコラムを固定する方法がある。このタイプの場合、ステアリングホイールをテレスコ方向に調整する時には、第２のコラムの締め付けを緩め、嵌合したコラム同士を相対的に変位させることにより、ステアリングホイールのテレスコ位置を調整できる。テレスコ位置の調整後、第２のコラムの締め付けを高めることにより、コラム同士を固定できる。

このような構造のステアリングコラム装置において、二次衝突時に第１のコラムと第２のコラムとを相対的に滑らせることで、エネルギー吸収を行いながらステアリングホイールを退避させることができる。この場合、二次衝突時のエネルギーにおける吸収量は、主としてコラム同士の間に発生する摩擦力によって決まる。すなわち、二次衝突時のエネルギーにおける吸収量は、第１のコラムと第２のコラムとの接触面圧、接触面性状、潤滑状況によって決まるといえる。

ここで、二次次衝突時に吸収するエネルギー量を設定しようとした場合、もっとも簡単な方法は、第２のコラムを締め上げるクランプボルトにかかる軸力を調整すればよい。その軸力を上げれば接触面圧があがり、それにより第１のコラムと第２のコラムとの摩擦力が高まってエネルギー吸収量もあがる。これとは逆に、クランプボルトの軸力を下げれば、エネルギー吸収量は下がる。

しかしながら、クランプボルトはチルト・テレスコ調整用に兼用されているため、締め上げ後の軸力を変えた場合、軸力を高めるカム機構等ヘの面圧や各部の摺動部面圧も変ってしまい、ひいては操作ハンドルレバーの操作力が変ってしまうといった問題点がある。

前記第２のコラムは、前記スリットとは別の位置に、肉盛り部又は窪みを形成すると、クランプボルトの軸力に頼らず、第２のコラムの剛性を調整でき、それにより第１のコラムと第２のコラムとの摩擦力を変更することでエネルギー吸収量を調整できる。ここで、「窪み」とは開口も含み、肉盛り部とくぼみの断面形状、断面積、長さ等を適宜の形状にすることができる。

前記調整手段は、前記第２のコラムの前記第１のコラムに対する締め付け力を調整可能となっていると好ましい。

前記スリットにばね部材を配置すると、第１のコラムと第２のコラムとの摩擦力を変更することでエネルギー吸収量を調整できる。

前記第１のコラムと前記第２のコラムとの嵌め合い代を設定可能となっていると、第１のコラムと第２のコラムとの摩擦力を変更することでエネルギー吸収量を調整できる。

前記第１のコラムと前記第２のコラムとの間の摩擦係数を調整可能となっていると、第１のコラムと第２のコラムとの摩擦力を変更することでエネルギー吸収量を調整できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態であるステアリングコラム装置１００を含むステアリング機構の概略図である。図１に示すように、中空円筒状のアウターコラム２内には、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール５を取付けた上部ステアリングシャフト４１が回動可能且つ軸線方向に対して移動不能に軸支されている。アウターコラム２の車体前方側（図１の左側）には、インナーコラム（第１のコラム）１が軸方向に摺動可能に嵌合している。インナーコラム１の上部に嵌合したアウターコラム（第２のコラム）２は、車体６に固定されたチルトブラケット３によって車体６に取付けられている。

インナーコラム１の車体前方側には、ロアー側車体取付けブラケット７が車体６に取付けられ、インナーコラム１は、その車体前方側に固定されたチルト中心軸２１を介して、ロアー側車体取付けブラケット７にチルト可能に軸支されている。

インナーコラム１には、下部ステアリングシャフト４２が回転可能に軸支され、下部ステアリングシャフト４２は上部ステアリングシャフト４１とスプライン嵌合し、軸線方向に相対移動可能だが回転方向に一体で回転するようになっている。これにより上部ステアリングシャフト４１の回転が下部ステアリングシャフト４２に伝達される。尚、スプラインに限らず、三角形や十字形やスプライン状などの非円形状断面同士で係合していても良い。このとき、操舵トルク伝達においてガタをなくしたり、軸方向の摺動抵抗を低減することを目的として、間に樹脂ブッシュを入れたり、樹脂をコーティングするもしくはグリース（非表示）を充填してもよい。

下部ステアリングシャフト４２の左端は、上部自在継手７１を介して中間シャフト７２に連結され、中間シャフト７２の左端は、下部自在継手７３を介してピニオンシャフト７４に連結されている。ピニオンシャフト７４の左端はステアリングギヤ７５に連結される。従って、運転者がステアリングホイール５を回転させると、その回転が、ステアリングシャフト４２、上部自在継手７１、中間シャフト７２、下部自在継手７３、及びピニオンシャフト７４を介してステアリングギヤ７５に伝達されて、車輪の操舵角を変えることができる。

かかるステアリングコラム装置１００にて、アウターコラム２には、軸線方向（テレスコ方向）に長穴２ａが設けられている。チルトブラケット３に形成されたチルト方向に延在する長穴３ａ、ならびにアウターコラム２の長穴２ａを貫通してクランプボルト１８が設けられている。後述するように、クランプボルト１８の軸力を変化させることで、アウターコラム２はチルトブラケット３に対して固定され、又は相対移動が可能となる。

図２は、図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図２において、インナーコラム１に嵌合するアウターコラム２の上部には、端部から軸線方向に切欠状に延在するスリット２ｂが形成されており、それに対して軸線を挟んで１８０度の位置における外周に、軸線方向に延在する調整手段としてのリブ２ｃを形成している。クランプボルト１８は、右方から、軸受１１，チルトブラケット３の長孔３ａ、スリット２ｂ、長孔３ａ、カム機構１２，操作レバー１３の端部を貫通し、その端部にナット１４を螺合してなる。

操作レバー１３を所定の方向に回動させると、カム機構１２の対向するカム面同士が乗りあがることでクランプボルト１８に軸力が発生し、これにより一対のチルトブラケット３，３を近接する方向に変位させることができ、チルトブラケット３，３とアウターコラム２との間に作用する摩擦力で、チルトブラケット３，３に対してアウターコラム２を固定できる。更に、一対のチルトブラケット３，３が近接する方向に変位することで、アウターコラム２のスリット２ｂが閉じる方向に付勢されるので、アウターコラム２の内径が小さくなり、それによりインナーコラム１の外周を押圧して適切な摩擦力を発生するようになっている。

一方、操作レバー１３を逆方向に回動させると、クランプボルト１８の軸力が喪失するので、チルトブラケット３，３とアウターコラム２との間に作用する摩擦力が小さくなり、チルト中心軸２１に対してアウターコラム２及びインナーコラム１を、長孔３ａの範囲でチルト調整できる。又、アウターコラム２のスリット２ｂが開くことで、アウターコラム２の内径が大きくなり、それによりインナーコラム１との間の摩擦力が小さくなるので、インナーコラム１に対してアウターコラム２を、長孔２ａの範囲でテレスコ調整できる。

車両の二次衝突時に、ステアリングホイール５は、前方に投げ出された運転者の体を受けるため、ステアリングシャフト４２を介して、アウターコラム２に矢印Ｆ（図１）で示すような力が付与される。本実施の形態によれば、アウターコラム２のスリット２ａの反対側に、剛性設定用のリブ（肉盛り部）２ｃを設けたので、このリブ２ｃの量（断面積や長さ）を設定することにより、アウターコラム２の締め付け剛性（締め込み力に抗する剛性）を変化させることができる。これにより、クランプボルト１８の締め込み時における軸力を同じにしても、アウターコラム２の締め込み力は変化するので、インナーコラム１とアウターコラム２の接触面の面圧を変えることができ、これにより二次衝突時に吸収されるエネルギー量を変更できる。尚、リブ２ｃの幅Ｗ、高さ（アウターコラム２の外径からの突出量）Ｈは任意に設定できる。例えば図１０に示すように、リブ２ｃはアウターコラム２の端部を始点とするのではなく、端部から距離Ｌ１だけ離れた点を始点としても良く、リブ２ｃの長さＬ２は任意に設定できる。

図３は、本実施の形態の変形例にかかるアウターコラム２の断面図である。本変形例においては、リブ２ｃ内に調整手段としての窪み２ｄを形成しており、この形状や断面積を変えることで、アウターコラム２の締め付け剛性を変化させることができる。

図４は、本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の断面図である。本変形例においては、リブを設ける代わりに、スリット２ａの反対側の内周に調整手段としての窪み２ｅを形成しており、この形状や断面積を変えることで、アウターコラム２の締め付け剛性を変化させることができる。尚、窪み２ｅは外周に形成しても良い。

図５（ａ）は、本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の上面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の構成をB-B線で切断して矢印方向に見た図である。ここで、クランプボルト１８の位置を考える。クランプボルト１８が、長孔２ａの最も端部側（Ｘの位置）にある場合は、長孔２ａの最も奥側（Ｙの位置）にある場合よりもアウターコラム２は撓みやすくなる。したがって、アウターコラム２の断面形状が軸線方向にわたって同じであるとすると、クランプボルト１８がＸの位置にあるときの方が、Ｙの位置にあるときよりもインナーコラム１に対する締め付け力が大きくなり、即ちクランプボルト１８の位置（テレスコ位置）により、インナーコラム１とアウターコラム２の接触面の面圧が変化してしまう。又、操作レバー１３の操作力も変わってしまうので、操作フィーリングが悪くなる。

これに対し、本変形例においては、リブ２ｃの高さＨを、アウターコラム２の位置に応じて変化させている。より具体的には、アウターコラム２の端部側から奥側にゆくにつれてリブ２ｃの高さＨを徐々に減少させている。こうすることで、クランプボルト１８が、長孔２ａの端部側（Ｘの位置）にある場合より、長孔２ａの最も奥側（Ｙの位置）にある場合の方が、アウターコラム２の締め付け剛性を大きくできるから、クランプボルト１８の位置に関わらずインナーコラム１とアウターコラム２の接触面の面圧を略一定にすることができる。

図６（ａ）は、本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の軸線方向断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の構成を矢印Ｃ方向に見た図である。本変形例においては、リブ２ｃの高さＨは一定であるが、リブ２ｃの奥側に調整手段としての長穴状の開口２ｆを形成している。これによりアウターコラム２の締め付け剛性のバランスを調整することで、クランプボルト１８の位置に関わらずインナーコラム１とアウターコラム２の接触面の面圧を略一定にすることができる。

図７は、本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の軸線直交方向断面図である。本変形例においては、アウターコラム２にリブや窪みを設けていないが、スリット２ａ内に、コイルスプリング又は板ばね状のばね部材ＳＰＧを配置することで、スリット２ａの一部を開く方向に付勢し、それによりアウターコラム２の締め付け力のバランスを調整することで、クランプボルト１８の軸力に関わらずインナーコラム１とアウターコラム２の接触面の摩擦力を調整することができる。尚、本変形例において、リブや窪みを設けることは任意である。

図８は、本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の軸線直交方向断面図である。本変形例においては、アウターコラム２にリブや窪みを設けていないが、アウターコラム２の嵌合部内径Ｄ１と、インナーコラム１の嵌合部外径Ｄ２の公差を変化させることで嵌め合い代を調整し、クランプボルト１８の軸力に関わらずインナーコラム１とアウターコラム２の接触面の摩擦力を調整することができる。尚、本変形例において、リブや窪みを設けることは任意である。

図９は、本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の軸線直交方向断面図である。本変形例においては、アウターコラム２にリブや窪みを設けていないが、アウターコラム２の嵌合部内周、又はインナーコラム１の嵌合部外周において、少なくとも一方の面性状Ｐを（粗さやコーティング等）を変えることで、クランプボルト１８の軸力に関わらずインナーコラム１とアウターコラム２の接触面の摩擦力を調整することができる。尚、本変形例において、リブや窪みを設けることは任意である。又、潤滑条件を変えてもよい。

以上の例で、肉盛り（リブ）２ｃ、窪み２ｅ、開口２ｆ等は、スリット２ａの反対側に１個所設けているが、その位置や個数は締め込み円周方向に任意に配置できる。又、上記全ての例ではアウターコラム２がスリット２ａを持ち、かつインナーコラム１の外側に嵌合配置されているが、インナーコラム１がスリットをもち、アウターコラム２の外側に嵌合していても良い。さらにチルトブラケット３と車体６（図１）との間にスキッドスライド機構を設け、２次衝突吸収のストロークを長くして、安全性を高めると好ましい。スキッドスライド機構の一例としては、特開２００５−３０３１５３号公報に記載されている。

図１１は、別な実施の形態にかかるステアリングコラム装置１００を含むステアリング機構の概略図である。図１２は、図１１の構成をXII-XII線で切断して矢印方向に見た図である。本実施の形態においては、インナーコラム１は、アウターコラム２に嵌合する上部インナーコラム１Ａと、上部インナーコラム１Ａに連結され且つチルト中心軸２１に枢支可能に支持された下部インナーコラム１Ｂとからなる。

図１２に示すように、上部インナーコラム１Ａは、下部インナーコラム１Ｂが嵌合する下端にスリット１ａを形成しており、スリット１ａの両側に一対のタブ１ｂを有している。各タブ１ｂ内に形成された開口１ｃにボルトＢＴを挿入し、ナットＮＴに螺合させて、スリット１ｂが閉じるように締め上げることで、上部インナーコラム１Ａと下部インナーコラム１Ｂとは両者間に作用する摩擦力で連結され、通常はアウターコラム２を支持する支持部材として機能する。

ここで、本実施の形態においては、上部インナーコラム１Ａのスリット１ａの反対側に、剛性設定用のリブ（肉盛り部）１ｄを設けたので、このリブ１ｄの量（断面積や長さ）を設定することにより、上部インナーコラム１Ａの締め付け剛性（締め込み力に抗する剛性）を変化させることができる。これにより、ボルトＢＴの締め込み時における軸力を同じにしても、上部インナーコラム１Ａの締め込み力は変化するので、上部インナーコラム１Ａと下部インナーコラム１Ｂの接触面の面圧を変えることができ、これにより二次衝突時に、上部インナーコラム１Ａと下部インナーコラム１Ｂとを軸線方向に相対摺動させることで、衝突時のエネルギーの吸収を行うことができる。尚、リブ１ｄの幅Ｗ、高さ（上部インナーコラム１Ａの外径からの突出量）Ｈ、ボルトＢＴの締め付け力は任意に設定できる。本実施の形態は、図１〜１１に示す実施の形態と同時にステアリングコラム装置に適用されてもよく、単独で適用されても良い。尚、リブ１ｄが無くても、もしくはリブ１ｄの幅Ｗ、高さＨを変化させずとも、ボルトＢＴの締め付け力を変化させ、衝突時のエネルギーの吸収度合いを変化させることもできる。

図１３は、変形例にかかる図１２と同様な断面図である。本変形例においては、下部インナーコラム１Ｂの外周に、周方向に隔置してなる複数本の隆起部１ｅが軸線方向に延在するようにして塑性加工により形成されている。隆起部１ｅの外面のみが、上部インナーコラム１Ａの内周面に当接している。ここで、隆起部１ｅの数、長さ、形状等を選定することで、上部インナーコラム１Ａと下部インナーコラム１Ｂとの接触面積を任意に設定することができ、それにより両者が軸線方向に相対摺動する際に吸収されるエネルギーの調整を行うことができる。尚、隆起部１ｅの数、長さ、形状等を変化させずとも、ボルトＢＴの締め付け力を変化させ、衝突時のエネルギーの吸収度合いを変化させることもできる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

本実施の形態であるステアリングコラム装置１００を含むステアリング機構の概略図である。 図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。 本実施の形態の変形例にかかるアウターコラム２の断面図である。 本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の断面図である 図５（ａ）は、本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の上面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の構成をB-B線で切断して矢印方向に見た図である。 図６（ａ）は、本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の軸線方向断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の構成を矢印Ｃ方向に見た図である。 本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の軸線直交方向断面図である。 本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の軸線直交方向断面図である。 本実施の形態の別な変形例にかかるアウターコラム２の軸線直交方向断面図である。 本実施の形態の変形例にかかるアウターコラム２の軸線方向断面図である。 別な実施の形態にかかるステアリングコラム装置１００を含むステアリング機構の概略図である。 図１１の構成をXII-XII線で切断して矢印方向に見た図である。 本実施の形態の変形例にかかるインナーコラム１の軸線方向断面図である。

符号の説明

１ インナーコラム
２ アウターコラム
２ａ スリット
２ａ 長孔
２ｂ スリット
２ｃ リブ
２ｄ 窪み
２ｅ 窪み
２ｆ 開口
３ チルトブラケット
３ａ 長孔
５ ステアリングホイール
６ 車体
７ ブラケット
１１ 軸受
１２ カム機構
１３ 操作レバー
１４ ナット
１８ クランプボルト
２１ チルト中心軸
４１ 上部ステアリングシャフト
４２ 下部ステアリングシャフト
７１ 上部自在継手
７２ 中間シャフト
７３ 下部自在継手
７４ ピニオンシャフト
７５ ステアリングギヤ
１００ ステアリングコラム装置
ＳＰＧ ばね部材

Claims (8)

1. 筒状の第１のコラムの半径方向外方に、筒状の第２のコラムが嵌合してなり、二次衝突時に、前記第１のコラムと前記第２のコラムとが軸線方向に相対移動するステアリングコラム装置において、
   前記第１のコラムと前記第２のコラムとの嵌合部の摩擦力を調整する調整手段が設けられていることを特徴とするステアリングコラム装置。
2. 前記調整手段は、前記第２のコラムの締め付け剛性を調整可能となっていること特徴とする請求項１に記載のステアリングコラム装置
3. 前記第２のコラムはスリットを有することを特徴とする請求項２に記載のステアリングコラム装置。
4. 前記第２のコラムは、前記スリットとは別の位置に、肉盛り部又は窪みを形成したことを特徴とする請求項３に記載のステアリングコラム装置。
5. 前記調整手段は、前記第２のコラムの前記第１のコラムに対する締め付け力を調整可能となっていること特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のステアリングコラム装置
6. 前記スリットにばね部材を配置したことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のステアリングコラム装置。
7. 前記第１のコラムと前記第２のコラムとの嵌め合い代を設定可能となっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のステアリングコラム装置。
8. 前記第１のコラムと前記第２のコラムとの間の摩擦係数を調整可能となっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のステアリングコラム装置。

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