JP2016187983A

JP2016187983A - ステアリングコラム装置

Info

Publication number: JP2016187983A
Application number: JP2015068021A
Authority: JP
Inventors: 陽太上坂; Yota Kamisaka; 拓也足立; Takuya Adachi
Original assignee: Fuji Kiko Co Ltd
Current assignee: Jtekt Column Systems Corp
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2016-11-04
Also published as: EP3075634A1

Abstract

【課題】装置全体を大型化することなく、衝撃エネルギーを吸収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】インナーコラム４に対して筒軸方向に設定値以上の荷重が加わった際に、インナーコラム４とともにラック歯５４ａが筒軸方向前方に移動して、ラック歯５４ａに噛合するラック歯車５５が偏心カム部材５３周りを回動し、ラック歯車５５とともに回転する巻取り部６１が衝撃吸収部材６２を巻取ることで、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収手段６を設ける。
【選択図】図６

Description

本発明は、衝突事故の二次衝突の際に、衝撃荷重によって、コラムがステアリングシャフトとともに収縮し、衝撃エネルギーを吸収するステアリングコラム装置に関する。

この種のステアリングコラム装置として、図７に示すように、特許文献１のステアリングコラム装置１０１では、車体側に固定されるアウターコラム１０３と、アウターコラム１０３内を車両前後方向に移動可能に配設されるインナーコラム１０４と、インナーコラム１０４をアウターコラム１０３に締結する締結手段１０５と、衝突事故によって乗員がステアリングホイールに激突する二次衝突が生じた際に、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収手段１０６とを備えている。

締結手段１０５は、インナーコラム１０４を間に挟むようにアウターコラム１０３から立設する一対のクランプ部１３２と、一対のクランプ部１３２を貫通する操作軸１５１と、インナーコラム１０４に筒軸方向に沿って配設される帯状の部材に、複数のロック孔１５４ａが長手方向に連続し、梯子形状を有するロックプレート１５４と、操作軸１５１上に配設され、操作軸１５１を軸周りに回動操作することで、ロック孔１５４ａに係脱するロック爪１５５ｂとを備えている。ロック爪１５５ｂが隣り合うロック孔１５４ａを仕切る格１５４ｂの部分に係合することで、ロックプレート１５４は任意の位置に保持される。

衝撃吸収手段１０６は、インナーコラム１０４が乗員の激突によって前方へ移動する際に、任意の位置に保持されたロックプレート１５４とインナーコラム１０４との間に設けられたエネルギー吸収部材をしごくように曲げ変形することで、衝撃エネルギーを吸収する。

また、特許文献２のステアリングコラム装置の衝撃吸収手段２０６では、図８に示すように、インナーコラムが乗員の激突によって前方へ移動する際に、ロックプレート２５４を引裂くことで、衝撃エネルギーを吸収する。

ＷＯ２０１２／０００５９３Ａ１ＷＯ２００９／１２１３８６Ａ１

ところで、このような衝撃吸収手段の構成では、ロックプレート１５４，２５４を設置し、変形したり、引裂いたりするために、大きなスペースが必要となるため、装置全体の大型化を招いてしまうという問題があった。

そこで、本願発明は上記事情を考慮し、装置全体を大型化することなく、衝撃エネルギーを吸収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。

請求項１の発明は、筒形状を有し、車両前後方向に沿って配設されるアウターコラムと、該アウターコラムの筒壁を筒軸方向に沿って貫通するスリットと、該スリットの筒軸方向に沿った両縁部に立設された一対のクランプ部と、筒形状を有し、該アウターコラム内に筒軸方向に移動可能に挿入されるインナーコラムと、軸形状を有し、該一対のクランプ部を貫通して配置される操作軸と、該操作軸上に配置した操作レバーを軸周りに締結方向に回動操作することで、該一対のクランプ部間が狭まり、該インナーコラムを該アウターコラムに締結するロック手段と、該操作軸とともに軸周りに回動可能に該操作軸上に配置されるとともに、外周面に偏心カムを備える偏心カム部材と、該偏心カムの外周に、該偏心カム部材を回転軸として回動可能に配置されるラック歯車と、該インナーコラム外周面上に筒軸方向に沿って形成され、該ラック歯車と噛合可能に筒軸方向に連続するラック歯とを備え、該操作軸を締結方向に回動操作することで、該偏心カムによって、該ラック歯車がラック歯に押付けられつつ、噛合する噛合手段と、該ラック歯車の両側に配置され、該ラック歯車と一体で回動可能に該操作軸に軸支される巻取り部と、線条材からなり、一端が該巻取り部に固定され、他端側が該巻取り部に巻掛けられつつ、該インナーコラムに沿って配策される衝撃吸収部材とを備え、該インナーコラムに対して筒軸方向に設定値以上の荷重が加わった際に、該インナーコラムとともに該ラック歯が筒軸方向前方に移動して、該ラック歯に噛合する該ラック歯車が該偏心カム部材周りを回動し、該巻取り部が該衝撃吸収部材を巻取ることで、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収手段とを備えることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載のステアリングコラム装置において、前記アウターコラムと前記インナーコラムのどちらか一方に、筒壁を貫通しつつ、筒軸方向に沿った長孔からなるテレスコ長孔と、該アウターコラムと該インナーコラムの他方に、該テレスコ長孔内を長手方向に移動可能に挿嵌され、設定値以上の剪断荷重が加わった際に破断するように設定されたストッパとを備えることを特徴としている。

請求項１の発明において、衝撃吸収部材に線条材を採用し、衝撃エネルギーを吸収する際に、衝撃吸収部材をラック歯車で巻取る構成とすることで、衝撃吸収手段を小さくすることができる。これにより、装置全体を大型化することなく、衝撃エネルギーを吸収することができる。

請求項２の発明において、テレスコ長孔とストッパを設けることで、通常時には、テレスコ位置調整範囲内でインナーコラムを位置調整しつつ、衝撃吸収時には、ストッパが破断して、衝撃エネルギーを吸収することができる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。本発明の一実施形態を示す左側面図である。本発明の一実施形態を示す平面図である。本発明の一実施形態を示す底面図である。図２のV-V線に沿った断面図である。本実施形態の衝撃吸収手段の構成を示す分解斜視図である。従来技術ステアリングコラム装置を示す斜視図である。従来技術の衝撃吸収手段を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図６に示すように、本実施形態は、手動式のステアリングコラム装置１である。また、本実施形態のステアリングコラム装置１は、車体に固定するための取付ブラケット２と、車両上下方向に揺動可能（チルト位置調整可能）に取付ブラケット２に支持されるアウターコラム３と、車両前後方向に移動可能（テレスコ位置調整可能）にアウターコラム３に支持されるインナーコラム４と、取付ブラケット２とアウターコラム３とインナーコラム４を一体に締結するロック手段５と、インナーコラム４に掛かる衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収手段６とを備えている。

取付ブラケット２は、車体の天井面（図示せず）に固定される前側固定部２１ａと、後側固定部２１ｂとを備えている。前側固定部２１ａは、アウターコラム３を揺動可能に軸支する軸支部２３を備え、後側固定部２１ｂは、その左右側縁部から垂下する一対の垂下部２２とを備えている。両垂下部２２には、車両上下方向（チルト方向）に沿ったチルト位置調整範囲を規定するチルト長孔２４が開口している。チルト長孔２４は、軸支部２３を中心とする円弧状の長孔で構成されている。

アウターコラム３は、筒形状を有し、一対の垂下部２２の間に、車両前後方向に沿って配設される。アウターコラム３は、前端側上縁部分に軸支受部３０を備えており、軸支受部３０が、取付ブラケット２の軸支部２３にボルト２３ａを介して軸支されることで、アウターコラム３の後端側が車両上下方向に揺動する。

また、アウターコラム３には、筒壁３ａの下面を貫通しつつ、後端縁から筒軸方向に沿って延びるスリット３１が設けられている。スリット３１の筒軸方向の寸法は、アウターコラム３の後端から挿入されたインナーコラム４が、衝撃吸収後の最も収縮した状態で、インナーコラム４の前端に対応するアウターコラム３の部位まで切込むように設定されている。

また、スリット３１の筒軸方向に沿った両縁部には、一対のクランプ部３２が立設されている。両クランプ部３２は、スリット３１の後端側に位置し、各垂下部２２に対向する部位に車両上下方向に沿って立設されている。また、両クランプ部３２には、操作軸５１が、軸周りに回動自在に貫通する。

さらに、アウターコラム３は、その天井部分に筒壁３ａを貫通しつつ、筒軸方向に沿って延びるテレスコ長孔３４を備えている。

インナーコラム４は、筒形状を有し、アウターコラム３の筒内を筒軸方向に移動可能に挿入される。なお、インナーコラム４とアウターコラム３の筒内には、ステアリングシャフト１１が軸支されている。ステアリングシャフト１１は、アウターコラム３内に軸支されるロアシャフト１１Ｌと、インナーコラム４内に軸支されるアッパーシャフト１１Ｕとで構成されている。アッパーシャフト１１Ｕとロアシャフト１１Ｌとをスプライン連結することで、軸周りにはアッパーシャフト１１Ｕとロアシャフト１１Ｌが一体に回転し、軸方向にはアッパーシャフト１１Ｕがロアシャフト１１Ｌに対して移動可能に構成されている。

また、インナーコラム４は、その外周面にストッパ４１が突設されている。ストッパ４１は、テレスコ長孔３４内を長手方向に移動可能に挿嵌されるとともに、設定値以上の剪断荷重が加わった際に破断するように設定されている。そして、インナーコラム４が筒軸方向に移動し、テレスコ位置調整を行なう際に、ストッパ４１がテレスコ長孔３４内を移動することで、テレスコ位置調整範囲が規定される。

ロック手段５は、操作レバー５１ａと、操作軸５１と、固定カム５２ａと、回転カム５２ｂとを備えている。なお、操作軸５１、偏心カム部材５３、ロックプレート５４、爪プレート５５、サポートレバー５６で結合手段５ｂを構成している。

操作軸５１は、軸形状を備え、両垂下部２２のチルト長孔２４と、アウターコラム３の両クランプ部３２を車幅方向に沿って貫通するとともに、軸周りに回動自在に支持されている。また、操作軸５１は、その一端側端部に、右側垂下部２２Ｒの外面に係合するワッシャーがスラスト軸受を介してナットにより固定されるとともに、他端側端部は、一体に設けた頭部と左側垂下部２２Ｌの外面側の間にカム手段５ａと、操作レバー５１ａが設置される。そして、操作レバー５１ａと左側垂下部２２Ｌとの間に位置する操作軸５１上のカム手段５ａは、固定カム５２ａと回転カム５２ｂから構成されている。また、操作軸５１上の両クランプ部３２間に位置する部位に、偏心カム部材５３が操作軸５１と一体で回転可能に配置される。

固定カム５２ａは、その中心を操作軸５１が貫通する幅広の円環形状を備え、固定カム面が操作レバー５１ａ側に面して配置されている。また、固定カム５２ａは、固定カム面の裏面側がチルト長孔２４内に嵌め込まれ、操作軸５１周りに回転せず、且つチルト長孔２４内を上下に移動可能に配置されている。固定カム面には、その周方向に山部と谷部が交互に形成されている。

回転カム５２ｂは、その中心を操作軸５１が貫通する幅広の円環形状を備え、回転カム面が固定カム面に面するように配置されている。また、回転カム５２ｂは、操作レバー５１ａと一体で回転可能に結合されるとともに、貫通する操作軸５１とともに、操作軸５１周りに回転するように操作軸５１に組付けられている。回転カム面には、その周方向に山部と谷部が交互に形成されている。

ラックプレート５４は、幅方向に円弧状に湾曲する帯状の板材からなり、インナーコラム４外周面に筒軸方向に沿って配設される。また、ラックプレート５４には、ラック歯５４ａが長手方向に連続して形成されている。

偏心カム部材５３は、操作軸５１が貫通する中心孔５３ｂの中心に対して、ずれたところに回転中心が設定された外周面５３ａを有し、その外周面が径方向に増減する偏心カム５３ａを構成する。偏心カム部材５３は、中心孔５３ｂに操作軸５１が挿嵌され、操作軸５１とともに軸周りに回動するようにセレーション嵌合している。また、偏心カム５３ａの外周には、ラック歯車５５が配置されている。

ラック歯車５５は、偏心カム５３ａの外周に、偏心カム部材５３を回転軸としつつ、偏心カム部材５３に対して回動可能に配置されている。また、ラック歯車５５は、操作軸５１を締結方向に回動操作することで、偏心カム５３ａによって、ラックプレート５４に押付けられ、ラック歯５４ａと噛合する。そして、ラック歯車５５は、ラック歯５４ａと噛合した状態で、筒軸方向前方にラックプレート５４が移動する際に、ラックプレート５４のラック歯５４ａと噛合しつつ、偏心カム部材５３を中心に回転する。

衝撃吸収手段６は、結合手段５ｂと、巻取り部６１と、衝撃吸収ワイヤー６２とで構成されている。

巻取り部６１は、偏心カム部材５３が挿通する円筒形状を備え、偏心カム部材５３上のラック歯車５５の両脇に、ラック歯車５５と一体に延設されている。

衝撃吸収ワイヤー６２は、一対の線条材で構成されている。衝撃吸収ワイヤー６２は、それぞれの一端が、巻取り部６１に固定され、他端側は、巻取り部６１に巻掛けられつつ、ラックプレート５４の両側縁に沿って、筒軸方向前方から後方に配索される。そして、衝撃吸収ワイヤー６２は、ラック歯車５５とともに回転する巻取り部６１に巻取られる際に、曲げ変形することで衝撃エネルギーを吸収する。

次に、本実施形態のステアリングコラム装置１の組立手順を説明する。

まず、インナーコラム４のラックプレート５４をアウターコラム３のスリット３１に挿入しながら、アウターコラム３の筒内にインナーコラム４挿入する。

次に、取付ブラケット２の垂下部２２間にアウターコラム３を配設し、アウターコラム３の軸支受部３０を取付ブラケット２の軸支部２３に支持しつつ、懸架バネ１４を用いてアウターコラム３を取付ブラケット２に懸架する。

次に、偏心カム部材５３にラック歯車５５と巻取り部６１を組付け、巻取り部６１に衝撃吸収ワイヤー６２の一端を固定しつつ、巻掛ける。そして、偏心カム部材５３、ラック歯車５５、巻取り部６１、衝撃吸収ワイヤー６２からなる組立体をクランプ部３２間に配置した状態で、操作軸５１を偏心カム部材５３を貫通しつつ、取付ブラケット２とアウターコラム３とに組付ける。操作軸５１は、図５の図中左側から操作レバー５１ａ、回転カム５２ｂ、固定カム５２ａ、左側垂下部２２Ｌのチルト長孔２４、左側クランプ部３２Ｌ、偏心カム部材５３、右側クランプ部３２Ｒ、右側垂下部２２Ｒのチルト長孔２４の順に貫通し、さらに右側垂下部２２Ｒの外側に、ワッシャー、スラスト軸受を挿通し、ナットを螺着して組付ける。

そして、衝撃吸収ワイヤー６２は、巻取り部６１に巻き掛けられつつ折返され、巻取り部６１とインナーコラム４との間の隙間に通して、平行部分後方に配索される。そして、ロアシャフト１１Ｌにアッパーシャフト１１Ｕをスプライン連結した状態でアウターコラム３の前端側から挿入し、アウター軸受１２を介して、アウターコラム３の筒内にロアシャフト１１Ｌを軸支するとともに、インナー軸受１３を介して、インナーコラム４の筒内にアッパーシャフト１１Ｕを軸支する。

次に、本実施形態のステアリングコラム装置１の操作手順を説明する。

インナーコラム４を所望の位置に固定するには、まず、インナーコラム４を所望する位置に、チルト方向（車両上下方向）とテレスコ方向（車両前後方向）へ移動させて、操作レバー５１ａを上方に揺動操作する。操作レバー５１ａを上方に揺動操作することによって、操作軸５１が軸周りに締結方向に回動する。

操作軸５１とともに、操作レバー５１ａと一体の回転カム５２ｂが締結方向に回動することで、固定カム５２ａの山部と回転カム５２ｂの山部が重なり、軸方向寸法が拡がる。これによって、操作軸５１がカム手段５２側に引っ張られ、垂下部２２とクランプ部３２とが圧接され、任意のチルト位置にアウターコラム３が保持されるとともに、一対のクランプ部３２間が狭まることで、アウターコラム３が縮径し、インナーコラム４が任意のテレスコ位置に保持される。

また、操作軸５１が締結方向に回動することで、偏心カム部材５３が回転し、偏心カム５３ａによって、ラック歯車５５がラックプレート５４に押付けられ、ラック歯５４ａと噛合する。

また、インナーコラム４の位置調整を行なうには、インナーコラム４とアウターコラム３の締結を解除する。このためには、まず、操作レバー５１ａを下方（解除方向）に揺動操作する。操作レバー５１ａを下方に揺動操作することによって、操作軸５１が軸周りに締結解除方向に回動する。

操作軸５１とともに、操作レバー５１ａと一体の回転カム５２ｂが締結解除方向に回動することで、固定カム５２ａの山部と回転カム５２ｂの谷部が重なり、チルトロック手段５ａの軸方向寸法が狭まる。これによって、操作軸５１が緩み、垂下部２２とクランプ部３２との圧接が解消され、取付ブラケット２に対してアウターコラム３がチルト方向（車両上下方向）に移動可能となるとともに、一対のクランプ部３２間が拡がることで、アウターコラム３が拡径し、インナーコラム４がテレスコ方向（車両前後方向）に移動可能となる。

また、操作軸５１が締結解除方向に回動することで、偏心カム５３ａが回転して、ラック歯車５５がラック歯５４ａから離間し、ロックが解除される。

操作レバー５１ａを締結操作し、インナーコラム４がアウターコラム３にロックされた状態で、インナーコラム４に設定値を超える衝撃荷重が加わった場合には、インナーコラム４とともに、ラックプレート５４が、筒軸方向前方へ移動する。このとき、ラックプレート５４のラック歯５４ａと噛合するラック歯車５５が偏心カム５３ａ周りを回転し、巻取り部６１が衝撃吸収ワイヤー６２を巻取り、衝撃吸収ワイヤー６２が巻取られる際に曲げ変形することで、衝撃エネルギーを吸収する。

以上、上記実施形態によれば、衝撃吸収部材として、線条材からなる衝撃吸収ワイヤー６２を採用し、衝撃エネルギーを吸収する際に、衝撃吸収ワイヤー６２をラック歯車５５で巻取る構成とすることで、衝撃吸収手段６を小さくすることができる。これにより、装置全体を大型化することなく、衝撃エネルギーを吸収することができる。

テレスコ長孔３４とストッパ４１を設けることで、通常時には、テレスコ位置調整範囲内でインナーコラム４を位置調整しつつ、衝撃吸収時には、ストッパ４１が破断することで、インナーコラム４はテレスコ位置調整範囲を超えて車両前方側へ移動して、衝撃エネルギーを吸収することができる。

なお、本実施形態のステアリングコラム装置１では、アウターコラム３にテレスコ長孔３４を設け、インナーコラム４にストッパ４１を配置する構成としているが、インナーコラム４にテレスコ長孔３４を設け、アウターコラム３にストッパ４１を配置する構成としても、本実施形態と同様の作用効果が得られる。

１…ステアリングコラム装置
３…アウターコラム
３ａ…筒壁
４…インナーコラム
５…ロック手段
５ａ…カム手段
５ｂ…結合手段
６…衝撃吸収手段
３１…スリット
３２…クランプ部
３４…テレスコ長孔
４１…ストッパ
５１…操作軸
５３…偏心カム部材
５３ａ…偏心カム
５４ａ…ラック歯
５５…ラック歯車
６１…巻取り部
６２…衝撃吸収部材（衝撃吸収ワイヤー）

Claims

筒形状を有し、車両前後方向に沿って配設されるアウターコラムと、
該アウターコラムの筒壁を筒軸方向に沿って貫通するスリットと、
該スリットの筒軸方向に沿った両縁部に立設された一対のクランプ部と、
筒形状を有し、該アウターコラム内に筒軸方向に移動可能に挿入されるインナーコラムと、
軸形状を有し、該一対のクランプ部を貫通して配置される操作軸と、
該操作軸上に配置した操作レバーを軸周りに締結方向に回動操作することで、該一対のクランプ部間が狭まり、該インナーコラムを該アウターコラムに締結するロック手段と、
該操作軸とともに軸周りに回動可能に該操作軸上に配置されるとともに、外周面に偏心カムを備える偏心カム部材と、該偏心カムの外周に、該偏心カム部材を回転軸として回動可能に配置されるラック歯車と、該インナーコラム外周面上に筒軸方向に沿って形成され、該ラック歯車と噛合可能に筒軸方向に連続するラック歯とを備え、該操作軸を締結方向に回動操作することで、該偏心カムによって、該ラック歯車がラック歯に押付けられつつ、噛合する噛合手段と、
該ラック歯車の両側に配置され、該ラック歯車と一体で回動可能に該操作軸に軸支される巻取り部と、線条材からなり、一端が該巻取り部に固定され、他端側が該巻取り部に巻掛けられつつ、該インナーコラムに沿って配策される衝撃吸収部材とを備え、該インナーコラムに対して筒軸方向に設定値以上の荷重が加わった際に、該インナーコラムとともに該ラック歯が筒軸方向前方に移動して、該ラック歯に噛合する該ラック歯車が該偏心カム部材周りを回動し、該巻取り部が該衝撃吸収部材を巻取ることで、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収手段とを備えることを特徴とするステアリングコラム装置。
請求項１に記載のステアリングコラム装置において、
前記アウターコラムと前記インナーコラムのどちらか一方に、筒壁を貫通しつつ、筒軸方向に沿った長孔からなるテレスコ長孔と、
該アウターコラムと該インナーコラムの他方に、該テレスコ長孔内を長手方向に移動可能に挿嵌され、設定値以上の剪断荷重が加わった際に破断するように設定されたストッパとを備えることを特徴とするステアリングコラム装置。