JP2010228554A - ステアリングコラムの衝撃吸収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した衝撃吸収荷重を得ることのできるステアリングコラムの衝撃吸収装置を提供する。
【解決手段】カプセル２７の第１のカラー４４が、取付座３０のカラー挿通孔５２に挿通されている。カラー挿通孔５２を離脱方向Ｙ１に開放させる開放溝４０を設ける。開放溝４０の入口部４０ａにおける、開放溝４０の溝幅Ｗ１の中心Ｃ１の位置が、カラー挿通孔５２の中心Ｃ２の位置から内側Ｚ１にオフセットされている。衝撃吸収のときに、第２の内側面５６の塑性変形量が零になる。延設部５９を設けることにより、衝撃吸収の初期に、外側部分５３に働くモーメント荷重の腕の長さＬ１を長くする。
【選択図】図７

Description

本発明はステアリングコラムの衝撃吸収装置に関するものである。

従来より、自動車の衝突時に、運転者がステアリングホイールにぶつかるときの衝撃を緩和して運転者を保護するために、ステアリングコラムの衝撃吸収装置が種々提案されている。
例えば特許文献１に示される衝撃吸収装置では、固定ボルトが、コラムブラケットの被圧壊貫通溝に挿通されたカラーを挿通して車体に固定されることにより、コラムブラケットが車体に取り付けられている。上記被圧壊貫通溝は、車両の前後方向に延びる長孔に形成され、被圧壊貫通溝の溝幅は、後方に向かうにしたがって狭められている。

車両の衝突時には、コラムブラケットがカラーに対して前方に移動し、このとき、カラーによって被圧壊貫通溝の溝幅が拡げられることにより、衝撃が吸収される。

特開平１１−２１７０７８号公報

しかしながら、衝撃吸収装置の個体毎の衝撃吸収荷重のばらつきが大きいという問題がある。
そこで、本発明の目的は、ばらつきの少ない安定した衝撃吸収荷重を得ることのできるステアリングコラムの衝撃吸収装置を提供することである。

本願発明者は、上記課題を解決するにあたり、次の点に着目した。従来は、衝撃吸収時に変形させる部分の塑性または弾性が管理されていなかったことから衝撃吸収荷重のばらつきが生ずると考えた。そこで、塑性に関連する諸元を管理した状態で塑性変形させることで、衝撃吸収荷重のばらつきを少なくさせ得ると考えた。また、衝撃吸収荷重のばらつきの原因が下記にあると考えた。すなわち、部品精度のばらつきによって、カラー内に挿通される固定ボルトの中心が、カラーの中心から、車両の左右方向に関して内側へオフセットされる場合と、外側へオフセットされる場合がある。

固定ボルトが外側へオフセットされた場合、衝撃吸収のときに、カラーは、開放溝の一対の縁部のうち、取付座の側縁に近接した第１の縁部を主に塑性変形させることになるが、この場合、衝撃吸収荷重があまりばらつかない。
一方、固定ボルトが内側へオフセットされた場合は、第１の縁部に対向する第２の縁部が主に塑性変形されることになるが、この場合に、衝撃吸収荷重が高くなるほうに大きくばらつく。このような差異は、取付座の側縁と上記第１の縁部との間に介在する部分が、第２の縁部を区画する取付座の部分よりも変形し易いからであると考えた。

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、上記目的を達成するため、本発明は、ステアリングコラム（１５）に固定されたコラムブラケット（３５）と、上記コラムブラケットに設けられた左右一対の取付座（３０）と、各上記取付座に保持され、衝撃吸収のときに上記取付座から後方となる離脱方向（Ｙ１）に離脱可能なカプセル（２７）と、を備え、各上記カプセルは、固定ボルトを挿通させたカラー（４４）を含み、各上記取付座は、上記カラーが挿通されたカラー挿通孔（５２）と、上記カラー挿通孔を上記離脱方向に開放させるように上記離脱方向に延びる開放溝（４０）と、左右方向（Ｚ）に関して、上記カラー挿通孔および上記開放溝を挟んだ両側に配置された外側部分（５３）および内側部分（５４）と、を含み、上記開放溝は、上記外側部分に設けられた第１の内側面（５５）と、上記内側部分に設けられた第２の内側面（５６）と、を有し、上記左右方向に関して、上記カラー挿通孔に連なる上記開放溝の入口部（４０ａ）における、上記開放溝の溝幅（Ｗ１）が、上記カラー挿通孔の内径（Ｄ１）よりも小さくされ、上記左右方向に関して、上記カラー挿通孔に連なる上記開放溝の入口部における、上記開放溝の溝幅（Ｗ１）の中心（Ｃ１）の位置が、上記カラー挿通孔の中心（Ｃ２）の位置から、内側にオフセットされており、その結果、衝撃吸収のときに、上記第２の内側面の塑性変形量（Ｇ２）が上記第１の内側面の塑性変形量（Ｇ１）よりも小さくなるかまたは零になるようにしてあることを特徴とするものである。

本発明では、衝撃吸収のときに、第２の内側面の塑性変形量が第１の内側面の塑性変形量よりも小さくなるかまたは零になるようにしてある。したがって、カラーの中心に対して、固定ボルトの中心が第２の内側面側（車両の左右方向に関して内側）にオフセットされた場合にも、衝撃吸収荷重が大きく増加するようなことがない。また、カラーの中心に対して、固定ボルトの中心が第１の内側面側（車両の左右方向に関して外側）にオフセットされた場合には、当該第１の内側面と取付座の側縁との間の部分が変形し易いので、衝撃吸収荷重があまりばらつかない。したがって、部品精度のはらつきに拘らず、ばらつきの少ない安定した衝撃吸収荷重を得ることができる。

また、各上記カラー挿通孔の内周（５２ａ）は、カラーの中心を挟んで左右方向に対向する第１および第２の部分（５７，５８）を含み、上記第１の部分は上記外側部分に設けられるとともに、上記第２の部分は上記内側部分に設けられ、上記第１の部分と上記第２の部分との間の距離が、上記カラー挿通孔の最大の内径に相当し、上記カラー挿通孔の内周は、上記第１の部分から上記離脱方向とは反対方向に延びる延設部（５９）を含み、上記延設部の延設端（５９ａ）が、上記外側部分の基端部（５３ａ）に隣接している場合がある（請求項２）。

この場合、衝撃吸収の初期に、外側部分に働くモーメント荷重の腕の長さは、開放溝の入口に隣接する第１の内側面の部分（作用点に相当）から、取付座の外側部分の基端部（支点に相当）までの距離に相当する。延設部を設けることで、上記腕の長さを長くすることができる。したがって、各部品の寸法精度が多少ばらついても、モーメント荷重が、ばらつきの影響を受け難くすることができる。その結果、ばつらきの少ない安定した衝撃吸収荷重を得ることができる。

また、上記第２の内側面は、上記カラー挿通孔の上記第２の部分から上記離脱方向に延びる線に沿っている場合がある（請求項３）。この場合、衝撃吸収のときに、内側部分に設けられた、開放溝の内側面の塑性変形量を零にすることができる。したがって、よりばらつきが少なく安定した衝撃吸収荷重を得ることができる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施の形態のステアリングコラムの衝撃吸収装置が適用された車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 衝撃吸収装置の部分断面平面図である。 衝撃吸収装置の分解斜視図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿って切断された衝撃吸収装置の断面図である。 カプセルの上部材の下面図である。 衝撃吸収装置の模式図である。 本発明の別の実施の形態の衝撃吸収装置の断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の取付座および第１のカラーの要部の概略図である。

本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態のステアリングコラムの衝撃吸収装置を含む車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有する転舵軸としてのラック軸８とを備えている。

ピニオン軸７およびラック軸８を含むラックアンドピニオン機構によって、操舵機構Ａ１が構成されている。ラック軸８は、車体側部材９に固定されたハウジング１０によって、車両の左右方向に沿う軸方向（紙面とは直交する方向）に移動可能に、支持されている。ラック軸８の各端部は、図示していないが、対応するタイロッドおよび対応するナックルアームを介して対応する転舵輪に連結されている。

ステアリングシャフト３は、例えばスプライン結合を用いて、同行回転可能に且つ軸方向に相対移動可能に連結されたアッパーシャフト１１およびロアーシャフト１２を有している。ステアリングシャフト３は、車体側部材１３，１４に固定されたステアリングコラム１５によって、図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。
ステアリングコラム１５は、軸方向に相対移動可能に嵌め合わされた筒状のアッパージャケット１６および筒状のロアージャケット１７と、ロアージャケット１７の軸方向下端に連結されたハウジング１８とを備えている。ハウジング１８内には、操舵補助用の電動モータ１９の動力を減速してロアーシャフト１２に伝達する減速機構２０が収容されている。減速機構２０は、電動モータ１９の回転軸（図示せず）と同行回転可能に連結された駆動ギヤ２１と、駆動ギヤ２１に噛み合いロアーシャフト１２と同行回転する従動ギヤ２２とを有している。

本実施の形態では、車両用操舵装置１が電動パワーステアリング装置である場合に則して説明するが、本発明をマニュアルステアリングの車両用操舵装置に適用するようにしてもよい。また、本実施の形態では、車両用操舵装置１がチルト調節可能である場合に則して説明するが、本発明をチルト調整機能を持たない車両用操舵装置に適用するようにしてもよい。

ステアリングコラム１５は、車両後方Ｘ１側のアッパーブラケット２３および車両前方Ｘ２側のロアーブラケット２４を介して車体側部材１３，１４に固定されている。アッパーブラケット２３は、後述するコラムブラケットを介してステアリングコラム１５のアッパージャケット１６に固定可能とされている。アッパーブラケット２３は、車体側部材１３から下方に突出する固定ボルト（スタッドボルト）２５と、当該固定ボルト２５に螺合するナット２６と、アッパーブラケット２３に離脱可能に保持されたカプセル２７とを用いて、車体側部材１３に固定されている。

ロアーブラケット２４は、ステアリングコラム１５のロアージャケット１７に固定されいる。また、ロアーブラケット２４は、車体側部材１４から突出する固定ボルト（スタッドボルト）２８と当該固定ボルト２８に螺合するナット２９とを用いて、車体側部材１４に固定されている。
図１のII−II線に沿う断面図である図２を参照して、上記固定ボルト２５は左右一対設けられており、各固定ボルト２５は、アッパーブラケット２３およびカプセル２７を挿通している。各固定ボルト２５にナット２６を締め込むことによって、車体側部材１３とナット２６との間に、アッパーブラケット２３およびカプセル２７を挟持し、これにより、アッパーブラケット２３を車体側部材１３に固定するようにしている。アッパーブラケット２３、カプセル２７、固定ボルト２５およびナット２６によって、ステアリングコラム１５の衝撃吸収装置Ｂ１が構成されている。

図２および衝撃吸収装置Ｂ１の要部の部分断面平面図である図３を参照して、アッパーブラケット２３は、例えば板金により形成されている。アッパーブラケット２３は、左右一対の取付座３０を有する上板３１と、上板３１に固定された下向きに開放する溝形をなす主体部３２とを備えている。主体部３２は、上板３１の下面に固定された上板としてのウェブ３３と、ウェブ３３の両端から延設された一対の側板３４とを有している。一方、ステアリングコラム１５のアッパージャケット１６には、上向きに開放する溝形をなすコラムブラケット３５が固定されている。そのコラムブラケット３５はアッパーブラケット２３の一対の側板３４に対向する一対の側板３６を有している。

アッパーブラケット２３およびコラムブラケット３５の側板３４，３６を貫通するボルトからなる締め付け軸３７が設けられている。その締め付け軸３７に螺合するナット３８を、操作レバー３９の回転操作によって回転させることにより、締め付け軸３７としてのボルトの頭部とナット３８との間に、両側板３４，３６を締め付け、両側板３４，３６をロックする。これにより、チルト調整後の操舵部材２の位置をロックし、チルトロックを達成するようにしている。

図３および衝撃吸収装置Ｂ１の分解斜視図である図４を参照して、アッパーブラケット２３の取付座３０には、衝撃吸収のときに、取付座３０からカプセル２７を離脱させるための離脱方向Ｙ１（車両後方Ｘ１に相当）に向けて開放する開放溝４０が形成されている。
図４に示すように、カプセル２７は、取付座３０の上面に沿う例えば合成樹脂製の上部材４１と、取付座３０の下面に沿う例えば金属製の下部材４２とを有している。

図４、図５および図６を参照して、上部材４１は、例えば矩形板からなる本体４３と、本体４３の下面４３ａから下方に突出する第１のカラー４４および複数の規制リブ４５とを有している。上部材４１は、本体４３の長手方向が離脱方向Ｙ１に沿うように配置される。規制リブ４５は、本体４３の長手方向に相当する離脱方向Ｙ１とは平行に延び、規制リブ４５の一端４５ａは、第１のカラー４４に所定距離離隔して近接している。

図４に示すように、第１のカラー４４の内周には、例えば第１のカラー４４の軸方向に延び、周方向に等間隔に配置された多数の歯４６が形成されている。また、本体４３は、第１のカラー４４内に連通するスリット４７を形成しており、このスリット４７は、本体４３の長手方向に延びている。
下部材４２は、上部材４１の第１のカラー４４内に嵌合される筒状の第２のカラー４８と、第２のカラー４８の一端としての下端から第２のカラー４８の径方向外方に延びる環状フランジからなる座金４９とを有している。第２のカラー４８の外周には、周方向に延びる周溝５０が形成されている。第１のカラー４４内の歯４６が、第２のカラー４８の外周および周溝５０に係合することで、第１のカラー４４および第２のカラー４８の相対回転が確実に規制されている。

図５に示すように、固定ボルト２５は、カプセル２７の第２のカラー４８および座金４９を挿通して、ナット５１に螺合されるようになっている。取付座３０が、上部材４１の本体４３と下部材４２の座金４９との間に挟持されている。 第１のカラー４４は、上部材４１の本体４３と下部材４２の座金４９との間隔を規制する間隔規制部材として機能する。第２のカラー４８は、車体側部材１３とナット５１との間隔を規制する間隔規制部材として機能する。また、上部材４１の各規制リブ４５は、開放溝４０の対応する内側面に当接することにより、取付座３０に対してカプセル２７を、離脱方向Ｙ１とは反対方向に位置決めする機能を果たす。

図４および図７に示すように、上部材４１の第１のカラー４４を挿通させるカラー挿通孔５２が、取付座３０の開放溝４０の奥側に連通するように形成されている。すなわち、開放溝４０は、カラー挿通孔５２を離脱方向Ｙ１に開放させるように離脱方向Ｙ１に延びている。
取付座３０は、車両の左右方向Ｚに関して、カラー挿通孔５２および上記開放溝４０を挟んだ両側に配置された外側部分５３および内側部分５４を有している。外側部分５３が、カラー挿通孔５２および上記開放溝４０の外側Ｚ２に配置され、内側部分５４が、カラー挿通孔５２および上記開放溝４０の内側Ｚ１に配置される。

図７に示すように、開放溝４０は、外側部分５３に設けられた第１の内側面５５と、内側部分５４に設けられた第２の内側面５６との間に区画されている。
左右方向Ｚに関して、カラー挿通孔５２に連なる開放溝４０の入口部４０ａにおける、開放溝４０の溝幅Ｗ１が、カラー挿通孔５２の内径Ｄ１よりも小さくされている（Ｗ１＜Ｄ１）。

左右方向Ｚに関して、開放溝４０の入口部４０ａにおける、開放溝４０の溝幅Ｗ１の中心Ｃ２の位置が、カラー挿通孔５２の中心Ｃ１の位置から、オフセット量Ｅ１だけ内側Ｚ１にオフセットされている。これにより、衝撃吸収のときに、第２の内側面５６の塑性変形量Ｇ２が第１の内側面５５の塑性変形量Ｇ１よりも小さくなるか（Ｇ２＜Ｇ１）、または零（Ｇ２＝０）になるようにしてある。本実施の形態では、衝撃吸収のときの第２の内側面５６の塑性変形量Ｇ２が零になるようにしてあるので、図７において、Ｇ２は図示されていない。

カラー挿通孔５２の内径Ｄ１と、開放溝４０の入口部４０ａにおける開放溝４０の溝幅Ｗ１との差分Ｆ１（Ｆ１＝Ｄ１−Ｗ１）が、衝撃吸収のときの第１の内側面５５の塑性変形量Ｇ１と第２の内側面５６の塑性変形量Ｇ２との和（Ｇ１＋Ｇ２）に等しくなる（Ｆ１＝Ｇ１＋Ｇ２）。
本実施の形態では、衝撃吸収のときの第２の内側面５６の塑性変形量Ｇ２を零（Ｇ２＝０）にしているので、差分Ｆ１（Ｆ１＝Ｄ１−Ｗ１）は、衝撃吸収のときの第１の内側面５５の塑性変形量Ｇ１に等しい（Ｆ１＝Ｇ１）。

図７に示すように、カラー挿通孔５２の内周５２ａは、第１のカラー４４の中心を挟んで左右方向Ｚに対向する第１の部分５７および第２の部分５８を含む。第１の部分５７は外側部分５３に設けられるとともに、第２の部分５８は内側部分５４に設けられる。
第１の部分５７と第２の部分５８との間の距離が、カラー挿通孔５２の最大の内径Ｄ１に相当する。また、カラー挿通孔５２の内周５２ａは、第１の部分５７から離脱方向Ｙ１とは反対方向（車両前方Ｘ１）に直線的に延びる延設部５９を含む。延設部５９の延設端５９ａが、外側部分５３の基端部５３ａに隣接している。

衝撃吸収の初期に、外側部分５３に働くモーメント荷重の腕の長さＬ１は、開放溝４０の入口部４０ａに隣接する、第１の内側面５５の入口相当部５３ｂ（作用点に相当）から、外側部分５３の基端部５３ａ（支点に相当）までの距離に相当する。
延設部５９を設けることで、上記腕の長さＬ１を長くすることができる。したがって、各部品の寸法精度が多少ばらついても、モーメント荷重が、ばらつきの影響を受け難くすることができる。その結果、ばつらきの少ない安定した衝撃吸収荷重を得ることができる。

例えば、固定ボルト２５が図７に示すように、第１のカラー４４内の第２のカラー４８内において、内側Ｚ１に偏って配置された場合にも、衝撃吸収のときに、開放溝４０の第２の内側面５６の塑性変形量Ｇ２が零に設定されているので、衝撃吸収荷重が増大することがない。
また、外側部分５３の外側縁５３ｃの一部に、外側部分５３の基端部５３ａの幅Ｋ１を狭めるための凹部６０が形成されている。これにより、外側部分５３の曲げ剛性を低減している。この点からも、各部品の寸法精度が多少ばらついても、モーメント荷重が、ばらつきの影響を受け難くすることができ、その結果、よりばつらきの少ない、より安定した衝撃吸収荷重を得ることができる。

また、開放溝４０の第２の内側面５６は、カラー挿通孔５２の内周５２ａの第２の部分５８から離脱方向Ｙ１（車両後方Ｘ１に相当）に直線的に延びる線に沿っている。これにより、衝撃吸収のときに、内側部分５４に設けられた、開放溝４０の第２の内側面５６の塑性変形量Ｇ２を零（Ｇ２＝０）にすることができる。したがって、よりばらつきが少なく安定した衝撃吸収荷重を得ることができる。

図８は本発明の別の実施の形態を示している。図８を参照して、本実施の形態が、図５の実施の形態と主に異なるのは、取付座３０と下部材４２の座金４９との間に、環状のばね受け６１と例えば皿ばね等の環状の弾性部材６２を介在させた点にある。本実施の形態においても、図５の実施の形態と同じ効果を奏することができる。
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７の実施の形態では、外側部分５３の基端部５３ａの幅Ｋ１を狭めるために、外側部分５３の外側縁５３ｃに凹部６０を設けたが、これに限らず、図９に示すように、外側部分５３の基端部５３ａの幅Ｋ１を狭めるために、延設部５９の延設端５９ａに切欠き溝６３を設けるようにしてもよい。また、図示していないが、外側縁５３ｃに切欠き溝６３を設けるようにしてもよい。

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１…車両用操舵装置、１３…車体側部材、１５…ステアリングコラム、１６…アッパージャケット、１７…ロアージャケット、２３…アッパーブラケット、２５…固定ボルト、２６…ナット、２７…カプセル、３０…取付座、３１…上板、３５…コラムブラケット、４０…開放溝、４０ａ…入口部、４１…上部材、４２…下部材、４３…本体、４３ａ…下面、４４…第１のカラー、４５…規制リブ、４８…第２のカラー、４９…座金、５１…ナット、５２…カラー挿通孔、５２ａ…内周、５３…外側部分、５３ａ…基端部、５３ｂ…入口相当部、５３ｃ…外側縁、５４…内側部分、５５…第１の内側面、５６…第２の内側面、５７…第１の部分、５８…第２の部分、５９…延設部、５９ａ…延設端、６０…凹部、６１…ばね受け、６２…弾性部材、６３…切欠き溝、Ｂ１…（ステアリングコラムの）衝撃吸収装置、Ｘ１…車両後方、Ｘ２…車両前方、Ｙ１…離脱方向、Ｚ…左右方向、Ｚ１…内側、Ｚ２…外側、Ｄ１…内径、Ｗ１…溝幅、Ｃ１…（カラー挿通孔の）中心、Ｃ２…（入口部における開放溝の溝幅の）中心、Ｇ１…（第１の内側面の）塑性変形量

Claims (3)

1. ステアリングコラムに固定されたコラムブラケットと、
   上記コラムブラケットに設けられた左右一対の取付座と、
   各上記取付座に保持され、衝撃吸収のときに上記取付座から後方となる離脱方向に離脱可能なカプセルと、を備え、
   各上記カプセルは、固定ボルトを挿通させたカラーを含み、
   各上記取付座は、上記カラーが挿通されたカラー挿通孔と、上記カラー挿通孔を上記離脱方向に開放させるように上記離脱方向に延びる開放溝と、左右方向に関して、上記カラー挿通孔および上記開放溝を挟んだ両側に配置された外側部分および内側部分と、を含み、
   上記開放溝は、上記外側部分に設けられた第１の内側面と、上記内側部分に設けられた第２の内側面と、を有し、
   上記左右方向に関して、上記カラー挿通孔に連なる上記開放溝の入口部における、上記開放溝の溝幅が、上記カラー挿通孔の内径よりも小さくされ、
   上記左右方向に関して、上記カラー挿通孔に連なる上記開放溝の入口部における、上記開放溝の溝幅の中心の位置が、上記カラー挿通孔の中心の位置から、内側にオフセットされており、その結果、衝撃吸収のときに、上記第２の内側面の塑性変形量が上記第１の内側面の塑性変形量よりも小さくなるかまたは零になるようにしてあることを特徴とするステアリングコラムの衝撃吸収装置。
2. 請求項１において、各上記カラー挿通孔の内周は、カラーの中心を挟んで左右方向に対向する第１および第２の部分を含み、
   上記第１の部分は上記外側部分に設けられるとともに、上記第２の部分は上記内側部分に設けられ、
   上記第１の部分と上記第２の部分との間の距離が、上記カラー挿通孔の最大径に相当し、
   上記カラー挿通孔の内周は、上記第１の部分から上記離脱方向とは反対方向に延びる延設部を含み、
   上記延設部の延設端が、上記外側部分の基端部に隣接していることを特徴とするステアリングコラムの衝撃吸収装置。
3. 請求項２において、上記第２の内側面は、上記カラー挿通孔の上記第２の部分から上記離脱方向に延びていることを特徴とするステアリングコラムの衝撃吸収装置。

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