JP2011105230A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイールの軸方向位置が調整可能なステアリング装置において、軸方向にコンパクトな構成を実現する。
【解決手段】ステアリングシャフトを収容する第１コラムチューブと、当該第１コラムチューブを軸方向へ移動可能に保持する固定側の第２コラムチューブと、一端が第２コラムチューブに保持されたねじ棒１１と、ねじ棒１１の他端側に螺合して軸方向に移動可能なナット１５と、ナット１５を第１コラムチューブに取り付けるブラケット１７を含むナット保持部材１６とを備えたステアリング装置であって、当該ナット保持部材１６は、ナット１５に対して軸方向に拘束された係合状態からステアリングホイールへの二次衝突による衝撃荷重で拘束解除されてブラケット１７を軸方向へ移動させる構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリング装置に関し、特に、ステアリングホイールの軸方向位置が調整可能なステアリング装置に関する。

自動車のステアリング装置には、ステアリングホイール（ハンドル）の軸方向位置を調整することができるテレスコピック機構を備えたものがある。この機構により、運転者は、自己の好みの位置でステアリングホイールを操作することができる。
上記のようなテレスコピック機構には、例えば、二重管等の、軸方向に伸縮可能な構造をベースに、モータ、ねじ棒、ナット等による電動伸縮装置が装備されている（例えば、特許文献１参照。）。モータの回転によりねじ棒がその軸周りに回転し、螺合するナットが移動することにより、テレスコピック機構が伸縮動作し、ステアリングホイールの軸方向位置を調整することができる。

一方、ステアリング装置には、衝突事故時に運転者がステアリングホイールに二次衝突する際の衝撃を吸収する機能も求められる。このような機能を実現するには、衝撃荷重を受けたステアリングホイールが軸方向に沈むように所定のストロークだけ移動して、その間に衝撃のエネルギーを消耗させる、というプロセスが必要である。ところが、上記のようなテレスコピック機構の電動伸縮装置は、そのままでは二次衝突時に衝撃吸収の妨げになる。そこで、二次衝突時にはモータを含む駆動ユニットが定位置を離脱して軸方向に移動することにより、衝撃荷重に対するステアリングホイールの移動ストロークを確保する、という構成が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００９−９６４２７号公報（図２，図８） 特開２００３−２３７５９４号公報（図１，図２）

しかしながら、上記のように駆動ユニットを移動させる構成では、比較的大きな寸法である駆動ユニットが他の部材と干渉せずに移動して、その移動先に収まるための空間が必要となる。その結果、ステアリング装置は少なくとも軸方向に大きな寸法を要することになり、これは、小型化推進を妨げる要因となる。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、ステアリングホイールの軸方向位置が調整可能なステアリング装置において、軸方向にコンパクトな構成を実現することを目的とする。

（１）本発明は、ステアリングホイールの軸方向位置が調整可能なステアリング装置において、前記ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフトを収容する第１コラムチューブと、前記第１コラムチューブを軸方向へ移動可能に保持する固定側の第２コラムチューブと、一端が前記第２コラムチューブに保持されたねじ棒と、前記ねじ棒の他端側に螺合して軸方向に移動可能なナットと、前記ナットを前記第１コラムチューブに取り付けるブラケットを含み、前記ナットに対して軸方向に拘束された係合状態から前記ステアリングホイールへの二次衝突による衝撃荷重で拘束解除されて当該ブラケットを軸方向へ移動させるナット保持部材とを備えたものである。

上記のように構成されたステアリング装置では、二次衝突の際に、ナットに対してブラケットが拘束解除され軸方向へ移動するという構成により、衝撃に対してのステアリングホイールの移動ストロークが確保される。これにより、ねじ棒の駆動側ではなくナット側での工夫により軸方向に大きな寸法を要することなく移動ストロークを確保することができ、軸方向にコンパクトなステアリング装置を提供することができる。

（２）また、上記ステアリング装置において、ナット保持部材は、衝撃荷重を受ける前後で変形することにより拘束及び拘束解除に寄与する可変形部材を含むものであってもよい。
この場合、可変形部材を用いた簡素な構成で、拘束及び拘束解除を実現することができる。

（３）また、上記（２）のステアリング装置において、可変形部材はリング状のばね材であって、変形とは径の変化であり、ナットは、軸方向に延び出た押圧片を有し、当該押圧片を当該ばね材に係合させて径の変化を生じさせる、という構成であってもよい。
この場合、通常はばね材でナットに対するナット保持部材の移動を阻止し、二次衝突時にはばね材の径変化によって移動を可能とする。従って、例えばＣリング等のばね材の弾性を利用して簡単に、衝撃荷重で変形する部材を構成することができる。

（４）また、上記（２）のステアリング装置において、ナット保持部材は、ナットとブラケットとの間の径方向隙間に装着されるとともにその外周に鍔が設けられた可変形部材としてのブッシュ、を備え、変形とは、衝撃荷重により当該ブッシュの鍔を筒状に延ばすことである、とする構成であってもよい。
この場合、通常はブッシュの鍔でナットに対するブラケットの移動を阻止し、二次衝突時には鍔が筒状に延ばされて移動可能となる。従って、鍔の形状や厚さを工夫することにより、移動可能となる衝撃荷重（離脱荷重）の設定を自在に行うことができる。

本発明のステアリング装置によれば、ねじ棒の駆動側ではなくナット側での工夫により移動ストロークを確保することができるので、軸方向にコンパクトな構成を実現することができる。

テレスコピック機構を有するステアリング装置の一部の構造を、水平状態で示す断面図である。 図１のステアリング装置における、第１実施形態に係る支持部の構造を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面に相当する側面図である。 図２の状態から衝撃荷重が作用した後の支持部を示す図である。 図２の構成における、ナットその他の斜視図である。 図１のステアリング装置における、第２実施形態に係る支持部の構造を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面に相当する側面図である。 図５の状態から衝撃荷重が作用した後の支持部を示す断面図である。 ブッシュの斜視図（２例）である。 図５のブッシュに代えてストッパを可変形部材として使用した支持部の構造を示す図である。

図１は、テレスコピック機構を有するステアリング装置の一部の構造を、水平状態で示す断面図である。なお、自動車に搭載された状態における当該ステアリング装置は、ステアリングホイール１を上にして、軸が斜めになるように配置される。

図において、ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２の入力軸３と一体に接続されている。この入力軸３は、ステアリングシャフト２の出力軸４とセレーション嵌合しており、回転トルクを伝達しつつ、軸方向へ移動可能である。ステアリングシャフト２は、転がり軸受５を介して、第１コラムチューブ６により回転可能に支持されている。第１コラムチューブ６が可動側チューブであるとすると、固定側チューブである第２コラムチューブ７は、第１コラムチューブ６の外側にあって、第１コラムチューブ６を軸方向に摺動可能に保持している。上記の各部（１〜７）は、互いに同軸に配置されている。

第２コラムチューブ７には取付板８が固定され、この取付板８にモータ９が取り付けられている。モータ９の出力軸上のウオーム１０は、ねじ棒１１に固定されたウオームホイール１２と噛み合っている。ねじ棒１１は、その一端が支持部１３によって回転自在に支持され、他端が支持部１４によって回転自在に支持されている。支持部１３は第２コラムチューブ７に固定され、支持部１４は第１コラムチューブ６に固定されている。図示のように、ねじ棒１１は、支持部１４側において、外周面に雄ねじが形成されており、支持部１４とは螺合関係にある。また、ねじ棒１１は、ステアリングシャフト２と平行である。

図１において、モータ９が回転するとウオーム１０と噛み合うウオームホイール１２及びねじ棒１１が、軸周りに回転する。ねじ棒１１の回転により支持部１４はねじ棒１１の軸方向すなわち、ステアリングシャフト２の軸方向に移動する。これにより、第２コラムチューブ７に対して第１コラムチューブ６を軸方向に移動させ、また、出力軸４に対して入力軸３を軸方向に移動させる。ねじ棒１１の回転方向すなわちモータ９の回転方向により、ステアリングホイール１を紙面の左又は右へ移動させることができる。このようにして、運転者は、ステアリングホイール１の軸方向位置を調整することができる。

次に、上記支持部１４の構造に関して詳細に説明する。
《第１実施形態》
図２〜４は、図１のステアリング装置における、第１実施形態に係る支持部１４の構造を示す図であり、図２の（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面に相当する側面図である。図２において、ねじ棒１１は、ナット１５と螺合している。
図４は、ナット１５その他の斜視図である。このナット１５は、円筒状で内周面に雌ねじ加工が施されたボス１５ａと、その外周面に例えば溶接により形成され、周方向に９０度間隔で配置された角棒状の４つの押圧片１５ｂとにより、構成されている。押圧片１５ｂの手前側の端面形状は、最外周において最も軸方向に長く、かつ、内周側になるほど短くなっており、いわば内側に傾斜した斜面１５ｃを形成している。

図２に戻り、ナット１５は、ねじ棒１１に螺合して軸方向に移動可能である。本実施形態におけるナット保持部材１６は、ナット１５を保持するブラケット１７とＣリング１８とによって構成されている。ブラケット１７は、例えば、複数の要素（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）によって構成されている。なお、Ｃリング１８とは、典型的にはＣ形止め輪（ＪＩＳ Ｂ ２８０４，２１１２，２１１３等）である。

ブラケット１７は、ナット１５の押圧片１５ｂを受け入れる溝１７ｄを有しており、ナット１５の自転（ねじ棒１１の回転に連れまわりすること）を防止する。また、通常の状態でブラケット１７は、ナット１５に対して軸方向に拘束された係合状態にあり、従って、ナット１５と共に軸方向へ移動する。なお、この「軸方向に拘束」に関して、例えば図２の（ａ）における紙面の右方向へナット１５が移動しようとすれば、ブラケット１７ｃが当接するのでブラケット１７全体がナット１５に帯同して移動する。逆に、図２の（ａ）における紙面の左方向へナット１５が移動しようとすれば、斜面１５ｃがＣリング１８に当接するのでブラケット１７全体がナット１５に帯同して移動する。

ブラケット１７内において、Ｃリング１８が装着される軸方向位置では溝１７ｄが途切れていて、円形に空間が形成されていることにより、この空間にＣリング１８を保持することができるようになっている。Ｃリング１８は、自由な状態で保持され、ブラケット１７ｂの内周に張り付いていない。従って、Ｃリング１８の外周とブラケット１７ｂの内周との間には、若干の隙間がある。

図２の（ｂ）に示すように、ブラケット１７ａには、ねじ棒１１を通す孔１７ｅと、十字状に配置される溝１７ｄとがあるが、ブラケット１７ａの裏面に位置するＣリング１８は孔１７ｅより大径であり、従って、ブラケット１７ａに係止された状態であるとともに、少なくとも３箇所の溝１７ｄを隠すような径方向位置にある。

次に、衝突事故等によって、運転者がステアリングホイール１（図１）に二次衝突した場合、その衝撃荷重は、ブラケット１７に対して軸方向すなわち、図２の（ａ）における紙面の右方向に作用する。この結果、Ｃリング１８がナット１５の押圧片１５ｂの斜面１５ｃに強く押し当てられ、斜面１５ｃの案内により縮径し、４つの押圧片１５ｂの内側に入り込む。これにより、ナット１５に対するブラケット１７の、軸方向への拘束が解除される。

一旦押圧片１５ｂの内側に入り込んだＣリング１８は、そのまま奥深く押し込まれ、ブラケット１７が軸方向に移動する。この移動ストロークにより、衝撃に対してのステアリングホイールの移動ストロークが確保される。図３の（ａ）は、ブラケット１７が移動しきった状態を示す断面図である。（ａ）及び（ｂ）に示すようにＣリング１８は縮径し、４つの押圧片１５ｂの内側に入り込んでいる。
なお、上記とは異なる他の構成として例えば、ブラケット１７の孔１７ｅの内径と、ナット１５のボス１５ａの外径と、縮径時のＣリング１８の外径とを相互に同じ径にしておくことにより、縮径時のＣリング１８及びボス１５ａが孔１７ｅを通過できるようにしておけば、衝撃に対してのステアリングホイール１のさらなる移動ストロークを確保することも可能である。

以上のように、二次衝突の際に、ナット１５に対してナット保持部材１６であるブラケット１７が拘束解除され軸方向へ移動するという構成により、衝撃に対してのステアリングホイール１の移動ストロークが確保される。これにより、ねじ棒１１の駆動側ではなくナット側での工夫によって軸方向に大きな寸法を要することなく移動ストロークを確保することができ、軸方向にコンパクトなステアリング装置を提供することができる。

また、Ｃリング１８を可変形部材として用いた簡素な構成で、拘束及び拘束解除を実現することができる。すなわち、通常はＣリング１８でナット１５に対するブラケット１７の移動を阻止し、二次衝突時にはＣリング１８の縮径によって移動を可能とする。これにより、汎用品であるＣリング１８の弾性を利用して簡単に、衝撃荷重で変形する部材を構成することができる。

《第２実施形態》
図５〜７は、図１のステアリング装置における、第２実施形態に係る支持部１４の構造を示す図であり、図５の（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面に相当する側面図である。図５において、ねじ棒１１は、ナット１５と螺合している。ナット１５は、内周面に雌ねじ加工が施されている。ナット１５の外周面は２段外径となっており、大径部１５ｆの外周面にはセレーション加工が施されている。小径部１５ｇの外周面は円筒面である。本実施形態におけるナット保持部材１６は、ナット１５を保持するブラケット１７とブッシュ１９とによって構成されている。

ブラケット１７は、ナット１５と対向する２段内径の内周面を有し、大径孔部１７ｆの内周面にはセレーション加工が施されている。小径孔部１７ｇの内周面は円筒面である。ブラケット１７の大径孔部１７ｆが、ナット１５の大径部１５ｆとセレーション嵌合することにより、ブラケット１７は、軸方向への移動可能性を留保しつつ、ナット１５の自転を防止する。また、ブラケット１７における小径孔部１７ｇは、ナット１５の大径部１５ｆに対して、図示のように互いに軸方向に当接する。図５の（ａ）の紙面右方向へナット１５が移動しようとすれば、大径部１５ｆがブラケット１７の小径孔部１７ｇの端面に当接するので、ブラケット１７全体がナット１５に帯同して移動する。

一方、ナット１５の小径部１５ｇの外周面上には、金属製のブッシュ１９が緊密に装着され、容易には抜け出ないように固定されている。なお、ブラケット１７の小径孔部１７ｇとブッシュ１９との間には圧接性・一体性は無く、軽く接触している状態か又は微小な径方向隙間がある状態である。ブッシュ１９の外周には鍔１９ａがあり、この鍔１９ａは、ブラケット１７の軸方向端面１７ｈと接している。図５の（ａ）の紙面左方向へナット１５が移動しようとすれば、ブッシュ１９の鍔１９ａがブラケット１７の軸方向端面１７ｈに当接するので、ブラケット１７全体がナット１５に帯同して移動する。
上記のような構成により、通常の状態でブラケット１７は、ナット１５に対して軸方向に拘束された係合状態にあり、従って、ナット１５と共に軸方向へ移動する。

図７は、上記ブッシュ１９の斜視図（２例）である。ブッシュ１９の鍔１９ａは、（ａ）に示すような円環状であってもよいし、（ｂ）に示すような周方向に複数の鍔片で構成されていてもよい。

次に、衝突事故等によって、運転者がステアリングホイール１（図１）に二次衝突した場合、その衝撃荷重は、ブラケット１７に対して軸方向すなわち、図５の（ａ）における紙面の右方向に作用する。この結果、ブッシュ１９の鍔１９ａが当該方向へ押し延ばされ、ナット１５に対するブラケット１７の、軸方向への拘束が解除される。結果的に、図６に示す状態まで、ブラケット１７がセレーション嵌合を生かして軸方向に移動し、ブッシュ１９の鍔１９ａが筒状に延ばされる。この移動ストロークにより、衝撃に対してのステアリングホイール１の移動ストロークが確保される。

以上のように、二次衝突の際に、ナット１５に対してブラケット１７が拘束解除され軸方向へ移動するという構成により、衝撃に対してのステアリングホイール１の移動ストロークが確保される。これにより、ねじ棒１１の駆動側ではなくナット側での工夫によって軸方向に大きな寸法を要することなく移動ストロークを確保することができ、軸方向にコンパクトなステアリング装置を提供することができる。

また、ブッシュ１９を可変形部材として用いた簡素な構成で、拘束及び拘束解除を実現することができる。すなわち、通常はブッシュ１９の鍔１９ａでナット１５に対するブラケット１７の移動を阻止し、二次衝突時には鍔１９ａが筒状に延ばされて移動可能となる。従って、鍔１９ａの形状や厚さを工夫することにより、移動可能となる衝撃荷重（離脱荷重）の設定を自在に行うことができる。

《その他》
なお、第１実施形態ではＣリング１８を用いたが、Ｃリングに分類されない同様な、リング状（周方向に切れたものを含む。）のばね材を使用することができる。また、例えば、軸長の短いコイルばねも径の拡縮が可能であるので使用可能である。
さらに、第１実施形態では衝撃荷重によってＣリング１８を縮径させる構成とした。これは、Ｃリングが、縮径に適したばね材であることを利用するためである。しかし、Ｃリングに代えて、拡径に適したばね材を使用すれば、当該ばね材が押圧片等の係合により拡径してブラケットの拘束を解除する、という構成も可能である。

なお、第２実施形態における図７の（ｂ）に示すブッシュ１９に代えて、図８に示すようなストッパ２０を可変形部材とする構成も可能である。すなわち、ストッパ２０の円環状の基部２０ｂを、溶接やボルト締めによって強固にナット１５の軸端面に取り付け、菊花状（若しくは歯車状）の外側部分２０ａをブラケット１７に当接させる。ブラケット１７に衝撃荷重が作用すると、ブラケット１７はストッパ２０の外側部分２０ａを押し曲げ、これを筒状に延ばすことで、ナット１５との拘束を解除し、移動ストロークを確保することができる。

１：ステアリングホイール、２：ステアリングシャフト、６：第１コラムチューブ、７：第２コラムチューブ、１１：ねじ棒、１５：ナット、１６：ナット保持部材、１７：ブラケット、１８：Ｃリング（可変形部材）、１９：ブッシュ（可変形部材）、１９ａ：鍔、２０：ストッパ（可変形部材）

Claims (4)

1. ステアリングホイールの軸方向位置が調整可能なステアリング装置において、
   前記ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフトを収容する第１コラムチューブと、
   前記第１コラムチューブを軸方向へ移動可能に保持する固定側の第２コラムチューブと、
   一端が前記第２コラムチューブに保持されたねじ棒と、
   前記ねじ棒の他端側に螺合して軸方向に移動可能なナットと、
   前記ナットを前記第１コラムチューブに取り付けるブラケットを含み、前記ナットに対して軸方向に拘束された係合状態から前記ステアリングホイールへの二次衝突による衝撃荷重で拘束解除されて当該ブラケットを軸方向へ移動させるナット保持部材と
   を備えたことを特徴とするステアリング装置。
2. 前記ナット保持部材は、前記衝撃荷重を受ける前後で変形することにより拘束及び拘束解除に寄与する可変形部材を含む請求項１記載のステアリング装置。
3. 前記可変形部材はリング状のばね材であって、変形とは径の変化であり、
   前記ナットは、軸方向に延び出た押圧片を有し、当該押圧片を前記ばね材に係合させて径の変化を生じさせる、請求項２記載のステアリング装置。
4. 前記ナット保持部材は、前記ナットと前記ブラケットとの間の径方向隙間に装着されるとともにその外周に鍔が設けられた前記可変形部材としてのブッシュ、を備え、
   前記変形とは、前記衝撃荷重により当該ブッシュの鍔を筒状に延ばすことである、請求項２記載のステアリング装置。

Images