JP2015083396A - 車両のステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でステアリングシャフトの移動開始荷重と移動中荷重を適切に付与し得るステアリング装置を提供する。
【解決手段】インナチューブ１０は、車両前方開口端から車両後方に向かって第１の軸方向距離範囲（Ｌ１）に形成された中径部１１と、中径部から車両後方に向かって第２の軸方向距離範囲（Ｌ２）に形成された小径部１２と、小径部から車両後方に向かって第３の軸方向距離範囲（Ｌ３）に形成された大径部１３を有する。アウタチューブ２０は、保持部２１及び環状凹部２２を有する。そして、インナチューブの中径部の外周面とアウタチューブの環状凹部の底面との間に環状ばね部材３０が圧入され、且つアウタチューブの保持部の内周面にインナチューブの大径部の外周面が圧接された状態で、ステアリングシャフトが保持されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のステアリング装置に関し、特に、車両のステアリングシャフトに印加されるエネルギーを吸収するステアリング装置に係る。

車両のステアリングホイールに対する衝撃を緩和するため、ステアリングホイールからステアリングシャフトに伝達される軸方向荷重が過大であるときには過剰なエネルギーを吸収するステアリング装置が知られており、例えば、下記の特許文献１には、「安価な構成で必要な剛性を確保しつつ、第１筒状部材と第２筒状部材との間の移動開始荷重を容易且つ適切に設定し得るエネルギー吸収ステアリングコラム」を提供することを目的とし（特許文献１の段落〔０００６〕に記載）、「車両のステアリングシャフトを収容し軸を中心に回転可能に支持する第１筒状部材と、該第１筒状部材を収容し常時は当該第１筒状部材を所定位置に保持する第２筒状部材と、前記ステアリングシャフトに対し所定値以上の荷重が印加されたときには前記第２筒状部材に対する前記第１筒状部材の軸方向相対移動を許容するように構成されたエネルギー吸収ステアリングコラムにおいて、前記第２筒状部材が、車両後方開口端から軸方向に所定距離離隔した位置の内面に形成された第１の保持部を有すると共に、前記第１筒状部材が、車両前方開口端近傍が拡径された第１の拡径部を有し、且つ、前記第２筒状部材が、車両後方開口端近傍の内面に形成された第２の保持部を有すると共に、前記第１筒状部材が、車両前方開口端から軸方向に所定距離離隔した部分が拡径された第２の拡径部を有し、前記第１の拡径部と前記第１の保持部との間に介装し径方向に弾性力を付与する弾性ブッシュを備え、前記第２筒状部材に対する前記第１筒状部材の軸方向相対移動を阻止した状態で前記ステアリングシャフトを保持する」構成が提案されている（同段落〔０００７〕に記載）。更に、第１筒状部材について「前記平面部に固定する長尺の板状部材を有し、前記第２筒状部材は、前記板状部材を案内するガイド部を有し、前記縮径部の外周面と前記第２筒状部材の内周面との間に前記板状部材を収容すると共に、前記板状部材を屈曲して前記板状部材の自由端部を前記ガイド部に挿通し自由状態で保持する」旨記載されている（同段落〔０００９〕に記載）。

また、下記の特許文献２には、「前記ステアリングコラムは、前記ステアリングシャフトを支持する第１の筒体と、前記第１の筒体と軸方向の一部が重なるように設けられた第２の筒体と、前記第１の筒体と前記第２の筒体との間に配置され、前記ステアリングシャフトを軸方向に収縮する力が閾値以上入力された場合に前記第１の筒体が前記第２の筒体に対して移動するように、前記第１の筒体と前記第２の筒体とを締結する締結手段と、前記第１の筒体または前記第２の筒体のいずれかに設けられ、前記ステアリングシャフトが軸方向に伸長した場合に前記第１の筒体が前記第２の筒体から抜けないように締結手段と係止するフランジ部と」を有する構成が開示され（特許文献２の段落〔０００７〕に記載）、「ステアリングシャフトを軸方向に収縮する力が閾値以上ステアリングホイールやステアリングギヤボックスから入力されると、それまで締結手段により締結されていた第１の筒体と第２の筒体の一方が他方に対して移動することでステアリングコラムが収縮する。その際、締結手段に対する第１の筒体または第２の筒体の摺動抵抗により衝撃を吸収することができる」旨記載されている（同段落〔０００８〕に記載）。

特開２０１０−３６８２８号公報 特許第４９４０７９８号公報

上記特許文献１に開示された装置によれば、「第１筒状部材と第２筒状部材との軸方向相対移動における移動開始荷重を容易且つ適切に設定することができる」旨記載され（特許文献１の段落〔００１２〕に記載）、更に、板状部材とガイド部によって所謂扱き荷重が付与され、これによって移動中荷重も設定されるように構成されている（特許文献１の段落〔００１３〕及び〔００３０〕に記載）。従って、前述の弾性ブッシュは移動開始荷重の設定に供されるのみであり、移動中荷重の設定には用いられず、移動中荷重付与時には弾性ブッシュは第１筒状部材の軸方向移動に対し無関係な状態となる。一方、特許文献２に開示された装置によれば、上記のように「締結手段に対する第１の筒体または第２の筒体の摺動抵抗により衝撃を吸収することができる」旨記載されており、締結手段としてリングが用いられているが、移動開始荷重と移動中荷重に関する記載はなく、何れの荷重付与に関してもリングの機能が定かではない。

そこで、本発明は、車両のステアリングシャフトに印加されるエネルギーを吸収するステアリング装置において、簡単な構成でステアリングシャフトの移動開始荷重と移動中荷重を適切に付与し得るステアリング装置を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、車両のステアリングシャフトを収容し軸方向相対移動を阻止すると共に軸を中心に回転可能に支持するインナチューブと、該インナチューブを収容し常時は当該インナチューブを所定位置に保持するアウタチューブと、前記ステアリングシャフトに対し所定値以上の荷重が印加されたときには前記アウタチューブに対する前記インナチューブの軸方向相対移動を許容するように構成された車両のステアリング装置において、前記インナチューブは、車両前方開口端から車両後方に向かって第１の軸方向距離範囲に形成された中径部と、該中径部から車両後方に向かって第２の軸方向距離範囲に形成された小径部と、該小径部から車両後方に向かって第３の軸方向距離範囲に形成された大径部を有し、前記アウタチューブは、車両後方開口端近傍の内面が軸中心方向に延出形成された保持部を有すると共に、車両後方開口端から車両前方に向かって軸方向に所定距離離隔した位置の内面に形成された環状凹部を有して成り、該環状凹部内に収容される環状ばね部材を備え、該環状ばね部材が前記インナチューブの前記中径部の外周面と前記アウタチューブの前記環状凹部の底面との間に圧入され、且つ前記アウタチューブの保持部の内周面に前記インナチューブの大径部の外周面が圧接された状態で、前記ステアリングシャフトが保持されるように構成したものである。

上記のステアリング装置において、前記インナチューブは、前記中径部と前記小径部との間の外周面に形成された環状溝を有するものとするとよい。更に、前記中径部と前記小径部の外表面は焼入れ加工されたものとするとよい。

前記環状ばね部材は、全周に亘って均等に形成された複数のハット状断面の突出部を有し、該突出部のハット状断面の頂部を構成する側が内周面となり当該ハット状断面の鍔部を構成する側が外周面となるように形成され、該外周面が前記環状凹部の底面に当接するように配設される構成とするとよい。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明のステアリング装置においては、インナチューブは、車両前方開口端から車両後方に向かって第１の軸方向距離範囲に形成された中径部と、該中径部から車両後方に向かって第２の軸方向距離範囲に形成された小径部と、該小径部から車両後方に向かって第３の軸方向距離範囲に形成された大径部を有し、アウタチューブは、車両後方開口端近傍の内面が軸中心方向に延出形成された保持部を有すると共に、車両後方開口端から車両前方に向かって軸方向に所定距離離隔した位置の内面に形成された環状凹部を有して成り、該環状凹部内に収容される環状ばね部材を備え、該環状ばね部材がインナチューブの中径部の外周面とアウタチューブの環状凹部の底面との間に圧入され、且つアウタチューブの保持部の内周面にインナチューブの大径部の外周面が圧接された状態で、ステアリングシャフトが保持されるように構成されているので、簡単な構成でステアリングシャフトの移動開始荷重と移動中荷重を適切に付与することができる。即ち、インナチューブの大径部及びアウタチューブの保持部並びにインナチューブの中径部及び環状ばね部材によって移動開始荷重を付与することができる共に、インナチューブの小径部及び環状ばね部材によって移動中荷重を付加することができ、移動開始荷重と移動中荷重とを夫々個別に、容易且つ適切に設定することができる。

上記のステアリング装置において、インナチューブの中径部と小径部との間の外周面に環状溝を有する構成とすれば、移動開始荷重から移動中荷重に至る遷移領域で、略荷重零となる特性に設定することができる。更に、インナチューブの中径部と小径部の外表面が焼入れ加工されたものとすれば、インナチューブの軸方向移動に伴う荷重特性を安定したものとすることができる。

また、上記のステアリング装置において、環状ばね部材を、全周に亘って均等に形成された複数のハット状断面の突出部を有するものとし、該突出部のハット状断面の頂部を構成する側が内周面となり当該ハット状断面の鍔部を構成する側が外周面となるように形成し、該外周面が環状凹部の底面に当接するように配設すれば、各突出部の総数及び高さ等を調整することによって、安定した適切な荷重に設定することができる。

本発明の一実施形態に係るステアリング装置の一部を示す断面図である。 本発明の一実施形態におけるインナチューブとアウタチューブの連結部を拡大して示す断面図である。 本発明の一実施形態に供される環状ばね部材を示す斜視図である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るステアリング装置の構成を示すもので、ステアリングシャフト１は、後端部にステアリングホイールＳＷが接続される筒状のアッパシャフト１ａと、このアッパシャフト１ａの内筒面とスプライン結合されるロアシャフト１ｂから成る。即ち、アッパシャフト１ａとロアシャフト１ｂが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結されており、ロアシャフト１ｂの前端部が操舵機構（図示せず）に接続されている。

コラムハウジング２内には、ステアリングシャフト１を収容し軸方向相対移動を阻止すると共に軸を中心に回転可能に支持する金属製のインナチューブ１０が設けられている。即ち、インナチューブ１０内に収容されたアッパシャフト１ａが、インナチューブ１０の後端部に軸受３を介して回転可能に支持されている。但し、アッパシャフト１ａとインナチューブ１０との間の軸方向相対移動は軸受３によって阻止されており、アッパシャフト１ａとインナチューブ１０は一体となって軸方向移動し得るように構成されている。更に、インナチューブ１０を収容し常時はインナチューブ１０を所定位置に保持する金属製のアウタチューブ２０が設けられている。そして、ステアリングシャフト１に対し所定値以上の軸方向荷重が印加されたときには、アウタチューブ２０に対するインナチューブ１０の軸方向相対移動（ひいてはアッパシャフト１ａの軸方向移動）を許容するように構成されている。即ち、本実施形態のインナチューブ１０及びアウタチューブ２０は、図２に拡大して示すように構成されており、金属製の環状ばね部材３０等と共に、エネルギー吸収手段として機能する。

尚、アウタチューブ２０は軸受３ａ，３ｂを介してコラムハウジング２に支持されており、皿ばねを用いたフリクション機構４ａ，４ｂによってアウタチューブ２０がコラムハウジング２の内面に押圧されて保持されている。従って、ステアリングホイールＳＷにガタが生ずることなくスラスト方向の摺動性を確保することができるが、コラムハウジング２とアウタチューブ２０との間はエネルギー吸収手段として機能するものではない。

本実施形態のインナチューブ１０は、図２に示すように、車両前方開口端から車両後方に向かって第１の軸方向距離範囲（Ｌ１）に形成された中径部１１と、この中径部１１から車両後方に向かって第２の軸方向距離範囲（Ｌ２）に形成された小径部１２と、この小径部１２から車両後方に向かって第３の軸方向距離範囲（Ｌ３）に形成された大径部１３を有する。即ち、大径部１３の外径をＤ３とし、中径部１１の外径をＤ１とし、小径部１２の外径をＤ２とすると、Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ２の関係にある。本実施形態では、更に、中径部１１と小径部１２との間の外周面には環状溝１４が形成されている。尚、大径部１３に対し車両後方側のインナチューブ１０の外径はＤ１とされ、Ｄ２からＤ３は漸増し、Ｄ３からＤ１は漸減するように形成されている。

大径部１３は、インナチューブ１０の径方向外側に膨出するように形成されており、中径部１１及び小径部１２の外表面は焼入れ加工による表面処理が施されている。尚、本実施形態の小径部１２の外径Ｄ２は第２の軸方向距離範囲（Ｌ２）に亘って一定となるように設定されているが、Ｄ１＞Ｄ２の条件を満たせば、車両後方に向かって外径が漸増、漸減あるいは増減を繰り返すように設定してもよい。また、環状溝１４を設けることなく、中径部１１の外径Ｄ１から小径部１２の外径Ｄ２へ緩やかに漸減する構成としてもよい。

一方、本実施形態のアウタチューブ２０は、車両後方開口端近傍の内面が軸中心方向に延出形成された保持部２１を有すると共に、車両後方開口端から車両前方に向かって軸方向に所定距離離隔した位置の内面に形成された環状凹部２２を有する。尚、図２の保持部２１は、アウタチューブ２０の内周面から軸心方向に一体的に延出形成された環状凸部で構成されている。そして、インナチューブ１０の中径部１１の外周面とアウタチューブ２０の環状凹部２２の底面との間に環状ばね部材３０が圧入され、且つ、アウタチューブ２０の保持部２１の内周面にインナチューブ１０の大径部１３の外周面が圧接された状態で、ステアリングシャフト１が保持されている。

本実施形態の環状ばね部材３０は例えばステンレススチールによってＣ字状に形成され、図２及び図３に示すように、全周に亘って均等に形成された複数のハット状断面の突出部（代表して３１で表す）を有し、各突出部３１のハット状断面の頂部を構成する側が内周面となり、ハット状断面の鍔部（代表して３２で表す）を構成する側が外周面となるように形成され、この外周面が環状凹部２２の底面に当接するように配置されている。

而して、上記の環状ばね部材３０がアウタチューブ２０の環状凹部２２に嵌合された状態でインナチューブ１０がアウタチューブ２０内に挿入されると、各突出部３１が圧縮変形し、図１及び図２に示すように中径部１１の外周面と環状凹部２２の底面との間に環状ばね部材３０が圧入された状態となる。この結果、ばね部材３０の弾性復元力がインナチューブ１０とアウタチューブ２０との間を拡開する径方向に付与され、環状ばね部材３０とインナチューブ１０との間に生ずる摩擦力によって、インナチューブ１０とアウタチューブ２０の軸方向相対移動が阻止された状態でステアリングシャフト１が保持される。また、アウタチューブ２０の保持部２１の内周面にインナチューブ１０の大径部１３の外周面が圧接されて保持されているので、通常時は、ステアリングホイールＳＷにガタが生ずることなく、アウタチューブ２０に対しインナチューブ１０が適切に保持されている。

上記の構成になるステアリング装置の作用を説明すると、常時は図１に示す状態にあって、インナチューブ１０の大径部１３がアウタチューブ２０の保持部２１に圧入されると共に、環状ばね部材３０の弾性力によってインナチューブ１０の中径部１１とアウタチューブ２０の環状凹部２２が押圧された状態で保持され、図１に示す位置で、インナチューブ１０とアウタチューブ２０の軸方向相対移動が阻止された状態で保持されている。

次に、ステアリングシャフト１に所定値以上の軸方向荷重が印加されると、ステアリングシャフト１がインナチューブ１０と共に前進（図１の左方向に移動）し、インナチューブ１０のアウタチューブ２０に対する相対移動を開始する。そして、所定のストロークを超えると、インナチューブ１０の中径部１１が環状ばね部材３０による押圧状態から離脱すると共に、インナチューブ１０の大径部１３がアウタチューブ２０の保持部２１から離脱する。即ち、インナチューブ１０の大径部１３とアウタチューブ２０の保持部２１との間の摩擦力、並びに中径部１１と環状ばね部材３０との間の摩擦力に抗して、インナチューブ１０とアウタチューブ２０とが軸方向に相対移動し、所定のストロークを超えて環状溝１４が環状ばね部材３０と対向する位置に至るとフリー状態となる。このときの最大荷重がステアリングシャフト１の移動開始荷重であり、従って、インナチューブ１０の大径部１３及びアウタチューブ２０の保持部２１並びにインナチューブ１０の中径部１１及び環状ばね部材３０によって、移動開始荷重が付与される。尚、この移動開始荷重は、中径部１１及び大径部１３の外径、保持部２１及び環状凹部２２の内径、並びに環状ばね部材３０の板厚、各突出部３１の総数及び高さ等を調整することによって、安定した適切な荷重に設定することができる。

ステアリングシャフト１に対し更に大きな軸方向荷重が印加され、インナチューブ１０が軸方向に移動し、インナチューブ１０の環状溝１４が環状ばね部材３０の各突出部３１に対向する位置に至ると、両者間の圧入荷重が一挙に消失し、略荷重零となる。この後、インナチューブ１０は、小径部１２の外周面が環状ばね部材３０の各突出部３１の頂面に対し摺動しながら前方に移動する。即ち、インナチューブ１０は環状ばね部材３０による摺動抵抗が付与されつつ前進し、その摺動抵抗によって移動中荷重が付与される。この結果、ステアリングシャフト１がストロークしているときにも、適切にエネルギーが吸収され、所望のエネルギー吸収特性を確保することができる。尚、上記の移動中荷重は、小径部１２の外径、その外表面に対する焼入れ加工による表面処理、並びに環状ばね部材３０の板厚、各突出部３１の総数及び高さを調整することによって調整することができる。また、移動中荷重の付加開始ストロークは、環状溝１４の幅を調整することによって設定することができる。

以上のように、本実施形態においては、インナチューブ１０の大径部１３及びアウタチューブ２０の保持部２１並びにインナチューブ１０の中径部１１及び環状ばね部材３０によって移動開始荷重が付与されると共に、インナチューブ１０の小径部１２及び環状ばね部材３０によって移動中荷重が付与されるように構成されており、インナチューブ１０とアウタチューブ２０との軸方向相対移動における移動開始荷重と移動中荷重とを夫々個別に、容易且つ適切に設定することができる。また、本実施形態においては、インナチューブ１０に環状溝１４が形成されているので、移動開始荷重から移動中荷重に至る遷移領域で、略荷重零となる特性に設定することができる。更に、インナチューブ１０の中径部１１と小径部１２の外表面が焼入れ加工されているので、インナチューブ１０の軸方向移動に伴う荷重特性を安定した特性とすることができる。

１ ステアリングシャフト
２ コラムハウジング
１０ インナチューブ
１１ 中径部
１２ 小径部
１３ 大径部
１４ 環状溝
２０ アウタチューブ
２１ 保持部
２２ 環状凹部
３０ 環状ばね部材

Claims (4)

1. 車両のステアリングシャフトを収容し軸方向相対移動を阻止すると共に軸を中心に回転可能に支持するインナチューブと、該インナチューブを収容し常時は当該インナチューブを所定位置に保持するアウタチューブと、前記ステアリングシャフトに対し所定値以上の荷重が印加されたときには前記アウタチューブに対する前記インナチューブの軸方向相対移動を許容するように構成された車両のステアリング装置において、前記インナチューブは、車両前方開口端から車両後方に向かって第１の軸方向距離範囲に形成された中径部と、該中径部から車両後方に向かって第２の軸方向距離範囲に形成された小径部と、該小径部から車両後方に向かって第３の軸方向距離範囲に形成された大径部を有し、前記アウタチューブは、車両後方開口端近傍の内面が軸中心方向に延出形成された保持部を有すると共に、車両後方開口端から車両前方に向かって軸方向に所定距離離隔した位置の内面に形成された環状凹部を有して成り、該環状凹部内に収容される環状ばね部材を備え、該環状ばね部材が前記インナチューブの前記中径部の外周面と前記アウタチューブの前記環状凹部の底面との間に圧入され、且つ前記アウタチューブの保持部の内周面に前記インナチューブの大径部の外周面が圧接された状態で、前記ステアリングシャフトが保持されることを特徴とする車両のステアリング装置。
2. 前記インナチューブは、前記中径部と前記小径部との間の外周面に形成された環状溝を有することを特徴とする請求項１記載の車両のステアリング装置。
3. 前記インナチューブは、前記中径部と前記小径部の外表面が焼入れ加工されていることを特徴とする請求項１記載の車両のステアリング装置。
4. 前記環状ばね部材は、全周に亘って均等に形成された複数のハット状断面の突出部を有し、該突出部のハット状断面の頂部を構成する側が内周面となり当該ハット状断面の鍔部を構成する側が外周面となるように形成され、該外周面が前記環状凹部の底面に当接するように配設されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の車両のステアリング装置。

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