JP2020128157A - ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】二次衝突時における第一衝撃吸収体とハウジングとのひっかかりを回避する。【解決手段】コラムチューブ120と、コラムチューブ120を保持するハウジング130と、コラムチューブ120の位置決めをする締付手段140とを備えるステアリング装置100であって、締付手段140の締付力によりハウジング130に接続される板状の第一衝撃吸収体160を備え、第一衝撃吸収体160は、第二衝撃吸収体150を介してコラムチューブ120に固定的に接続され、長孔部161と、コラムチューブ120の軸方向において長孔部161の一端に配置される第一端縁部165とを備え、第一端縁部165、およびハウジング130の対向面の少なくとも一方に相互に遠ざかる方向に窪む第一陥凹部181を備える。【選択図】図5
Description
本発明は、車両などの操舵を行うステアリング装置に関する。
従来、操舵部材が接続されるコラムシャフトを回転可能に保持するコラムチューブと、コラムチューブを摺動可能に保持し、車両に固定されるハウジングとを備えたステアリング装置が知られている(例えば特許文献1参照)。このようなステアリング装置では、車両衝突によって引き起こされる二次衝突時に、コラムチューブがハウジングに対して没入する力を摩擦に変換することにより衝撃を吸収する衝撃吸収機構を有している。この衝撃吸収機構によって、二次衝突時の衝撃を段階的に吸収し操舵者の保護を図っている。
衝撃を吸収するための動摩擦が発生する箇所を複数備えるステアリング装置にあっては動摩擦が発生する順序、つまりそれぞれの箇所が順番に動き始め所望のプロファイルで衝撃が吸収できるようにステアリング装置の構造が設計される。しかし、二次衝突時に設計通りのプロファイルで動摩擦が発生しない場合があることを発明者は見出した。このように、不本意に動摩擦が発生すると、設計したプロファイル通りの衝撃吸収が行われない。
本発明は、上記知見に鑑みなされたものであり二次衝突時に所望のプロファイルで衝撃吸収を行う事ができるステアリング装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の1つであるステアリング装置は、操舵部材が直接的または間接的に接続されるコラムシャフトを軸支する棒状部材と、前記棒状部材を軸方向に移動可能に保持する保持孔を備えたハウジングと、前記軸方向と交差する方向において前記ハウジングに刺し通される締付軸体を用い前記ハウジングを締め付けて前記棒状部材の位置決めをする締付手段とを備えるステアリング装置であって、前記締付手段の締付力により前記ハウジングの表面に固定的に接続される板状の第一衝撃吸収体を備え、前記第一衝撃吸収体は、前記棒状部材に第二衝撃吸収体を介して固定的に接続され、厚さ方向に貫通し前記軸方向に延在し、前記締付軸体が刺し通される長孔部と、前記軸方向において前記長孔部に対し前記操舵部材側に配置される第一端縁部とを備え、前記棒状部材の移動によって前記第一端縁部と前記ハウジングとが前記厚さ方向に対向するように配置された状態において、前記第一端縁部の対向面、および前記ハウジングの対向面の少なくとも一方に相互に遠ざかる方向に窪む第一陥凹部を備える。
本発明によれば、所望のプロファイルで動摩擦を発生させて衝撃吸収を行わせることができる。
以下に、本発明に係るステアリング装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
図1は、本発明の実施の形態に係るステアリング装置の構成を示す斜視図である。図2は、第一衝撃吸収体の第一端縁部がハウジングに重なった状態を示す斜視図である。図3は、ステアリング装置を図2におけるI−I線に沿った断面で示す断面図である。これらの図に示すように、ステアリング装置100は、操舵者の操舵に連動して、車両の転舵輪を転舵する装置であって、コラムシャフト110と、棒状部材の1つであるコラムチューブ120と、ハウジング130と、締付手段140と、第一衝撃吸収体160と、第二衝撃吸収体150とを備える。なお、ステアリング装置100は、コラムシャフト110に連結されるインターミディエイトシャフトなどのシャフト部材、ラックアンドピニオン機構などの転舵機構を備えるが、これらの図示および説明は省略する。
ステアリング装置100は、衝突が発生していない通常の使用においては、締付手段140をゆるめ、ハウジング130に対しコラムチューブ120を軸方向(図中Y軸方向)にスライドさせることにより、操舵者の体格などに応じて操舵部材のポジションを変更し、締付手段140でハウジング130を締め付けることにより変更したコラムチューブ120のポジションを固定することができる。本実施の形態の場合、ステアリング装置100は、車体に対するハウジング130の傾きを変更でき、ハウジング130の傾きの固定と解除も締付手段140により実行することができるものとなっている。
ハウジング130は、車体に対しコラムチューブ120を軸方向(図中Y軸方向)に移動可能に保持する筒状の部材である。またハウジング130は、軸方向における操舵部材側(車体の後側)の端部において、径方向(図中Z軸方向)に周壁を貫通し軸方向に延在するスリット状の締め代部132(図3参照)と、締め代部132の両側からそれぞれ径方向に突出する被締付部133とを備えている。被締付部133には、締め代部132の貫通方向(径方向の1つ)、およびコラムチューブ120の軸方向にそれぞれ直交する貫通孔134を備えている。貫通孔134には、後述する締付手段140の締付軸体141が刺し通されており、締付手段140により対向状に配置される2つの被締付部133の間隔を狭めることができる。被締付部133の間隔を狭めることで、ハウジング130は、刺し通されたコラムチューブ120を周囲から締め付けて固定的に保持する。
本実施の形態の場合、ハウジング130には、軸方向(図中Y軸方向)において操舵部材と反対側(車体の前側)部分に、一組の第一ヒンジ部材131が突出状に設けられており、車体に固定された第二ヒンジ部材(図示せず)と第一ヒンジ部材131とを軸体を用いて回転可能に連結することによりハウジング130は、車体に対してチルト可能に固定される。また、第一ヒンジ部材131に対し操舵部材側(車体の後側)の位置において被締付部133の両側には2つの固定ブラケット170が面対称に配置されている。固定ブラケット170は、車体に固定される部材である。また2つの固定ブラケット170は、第一ヒンジ部材131の回転中心を中心とした円弧状の固定長孔171をそれぞれ備えている。2つの固定長孔171に刺し通された締付手段140により固定ブラケット170は、ハウジング130の被締付部133に押しつけられ、所定のチルト位置にハウジング130を固定することができるものとなっている。
締付手段140は、コラムチューブ120の外側において、ハウジング130の径方向の端部を締め付けてコラムチューブ120の位置決めをするユニットである。本実施の形態の場合、締付手段140は、図3に示すように、ハウジング130の締め代部132の両側に一体に延設される被締付部133の貫通孔134に刺し通された状態で配置される締付軸体141を備えている。締付軸体141は、一端部に被締付部133の貫通孔134の周縁と係合するフランジ部142を備えている。また締付手段140は、締付軸体141に対しフランジ部の反対側に、ハウジング130を締め付け、また解除することができるカムを備えた締付レバー143を備えている。
本実施の形態の場合、締付手段140は、一対の被締付部133のそれぞれの外側に配置される固定ブラケット170、および第一衝撃吸収体160をそれぞれ被締付部133に押しつけることができるものとなっている。以上の様に締付手段140は、締付レバー143を操作することにより、一対の被締付部133の間隔を狭めることでハウジング130にコラムチューブ120を締め付けさせて位置決めをすることができる。また、締付手段140は、コラムチューブ120の位置決めができるとともに、2つの第一衝撃吸収体160をハウジング130の2つの被締付部133の外側表面にそれぞれ押しつけて垂直抗力を発生させ、二次衝突時における第一動摩擦力を発生させることができる。さらに、締付手段140は、コラムチューブ120の位置決め、および通常使用時の第一衝撃吸収体160の固定と同時に、第一衝撃吸収体160を介して被締付部133に固定ブラケット170を押しつけることで、ハウジング130のチルト位置を決定することができる。
コラムシャフト110は、操舵者が操舵する操舵部材が先端部に取り付けられる部材であり、コラムチューブ120を介してハウジング130の内方に挿通状態で回転可能に保持され、操舵部材の操舵角を転舵機構に伝達する部材である。本実施の形態の場合、コラムシャフト110は、第一軸受111を介してコラムチューブ120に支持されており、コラムチューブ120に対し軸方向には固定、周方向には回転可能となっている。コラムシャフト110は、ハウジング130に対するコラムチューブ120の出没に伴って伸縮し、かつ操舵角の伝達を維持できるように構成されている。具体的にコラムシャフト110は、第一軸受111に支持される第一軸体112と、第二軸受(図示省略)を介してハウジングに支持される第二軸体(図示省略)とを備えている。第一軸体112と第二軸体とは、テレスコピック構造を実現するように形成されており、ハウジング130に対するコラムチューブ120の出没に伴って、第二軸体に対し第一軸体112が出没し、コラムシャフト110が伸縮する。また、第一軸体112と第二軸体とはスプライン嵌合構造を実現するように形成されており、操舵部材の操舵角を伝達できるものとなっている。
コラムチューブ120は、棒状部材の実施の形態の1つであり、コラムシャフト110を回転可能に保持するコラムジャケットなどと称される部材である。コラムチューブ120は、車体に取り付けられたハウジング130に保持されることによりコラムシャフト110を介して操舵部材を所定の位置に配置する部材である。コラムチューブ120の形状は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、円筒形状(管状)であり、軸方向に貫通孔を備えたハウジング130に挿入状態で保持される。また、コラムチューブ120は、第一軸受111などの軸受を介して内方にコラムシャフト110を保持しており、保持したコラムシャフト110と共にハウジング130に対して軸方向(図中Y軸方向)に移動可能となっている。
コラムチューブ120の周壁には、図1に示すように、軸方向に延在し径方向に貫通する長孔121が形成されている。ハウジング130には、長孔121に刺し通されるピン状の決定部材135が固定されている。通常使用時において操舵部材のポジションを変更するために操舵者が締付手段140を緩め、コラムチューブ120をハウジング130に押し込む動作をする場合がある。この場合、決定部材135は、長孔121の端縁と係合することでハウジング130に対するコラムチューブ120の没入方向の移動を規制する。また操舵者がハウジング130からコラムチューブ120を引き出す動作をした場合、長孔121の端縁と係合することでハウジング130に対するコラムチューブ120の突出方向の移動を規制する。
本実施の形態の場合、決定部材135は、少なくとも一部、または全部が樹脂により形成され、二次衝突時において長孔121の端縁から受ける力により破断する第三衝撃吸収体としても機能している。
第二衝撃吸収体150は、コラムチューブ120の外周に接触状態で固定的に取り付けられ、通常使用時においてはコラムチューブ120と共に移動する環状の部材である。また二次衝突時においては、第二衝撃吸収体150は、コラムチューブ120に対して相対的に滑り、コラムチューブ120との間で衝撃を吸収するための第二動摩擦力を発生させる。
本実施の形態の場合、第二衝撃吸収体150は、図1、図2に示すように矩形板状の基体154にコラムチューブ120が挿通される孔が設けられており、孔の周縁には筒状の筒部155が軸方向に突出状に設けられている。
第二衝撃吸収体150をコラムチューブ120に取り付ける方法は特に限定されるものではないが、例えば圧入を挙示することができる。また、第二衝撃吸収体150にコラムチューブ120を刺し通した後、筒部155をカシメることによりコラムチューブ120の外周面に押しつけて静止摩擦係数を調整しても構わない。
第一衝撃吸収体160は、通常使用時においては、締付手段140の締付力によりハウジング130の被締付部133に固定的に接続される板状の部材である。また第一衝撃吸収体160は、棒状部材であるコラムチューブ120に第二衝撃吸収体150を介して固定的に接続され、二次衝突によるコラムチューブ120のハウジング130への没入に伴い移動することで被締付部133との間で第一動摩擦力を発生させる部材である。第一衝撃吸収体160は、厚さ方向(図中X軸方向)に貫通しコラムチューブ120の軸方向(図中Y軸方向)に延在し、締付軸体141が刺し通される長孔部161と、コラムチューブ120の軸方向において長孔部161に対し操舵部材側に配置される第一端縁部165とを備えている。第一端縁部165は、貫通孔である長孔部161を形作る周縁部材の一部である。
本実施の形態の場合、ハウジング130へのコラムチューブ120の没入によって一方の第一端縁部165とハウジング130の一方の被締付部133とが対向するように配置された状態において、第一端縁部165の被締付部133に対向する面には、被締付部133から遠ざかる方向に窪む一方の第一陥凹部181が設けられている。また、他方の被締付部133の他方の第一端縁部165に対向する面にも第一端縁部165から遠ざかる方向に窪む他方の第一陥凹部181が設けられている。第一陥凹部181はそれぞれ、コラムチューブ120の軸方向に沿う溝状であり、第一陥凹部181の長孔部161側の端部は、長孔部161と連通するように開口している。
第一陥凹部181により、操舵部材のポジションを変更するためにコラムチューブ120を没入させ、長孔部161と被締付部133とが対向している状態から第一端縁部165と被締付部133が対向する状態に遷移する際に、軸方向における被締付部133の端縁と第一端縁部165とが引っかかって操舵者に違和感を持たせることを回避できる。また、二次衝突時において、被締付部133の端縁と第一端縁部165とが引っかかって第一動摩擦力以上の抗力が発生してしまい、設計されたプロファイルに合致しないタイミングでコラムチューブ120と第二衝撃吸収体150との間で第二動摩擦力が発生する状態を回避することができる。また、長孔部161の幅(図中Z軸方向の長さ)と第一陥凹部181の幅(図中Z軸方向の長さ)とがほぼ同一に設定されているため、長孔部161と被締付部133とが対向している状態、第一端縁部165と被締付部133とが対向している状態のいずれの状態であっても、第一衝撃吸収体160と被締付部133との接触面積を同じにすることができ、第一動摩擦力を一定に維持することが可能となる。
また本実施の形態の場合、一方の第一衝撃吸収体160は、図4に示すように、コラムチューブ120の軸方向(図中Y軸方向)において長孔部161に対し第一端縁部165の反対側に配置される一方の第二端縁部166を備えている。ハウジング130に対するコラムチューブ120の突出によって第二端縁部166とハウジング130の一方の被締付部133とが対向するように配置された状態において、図5に示す第一陥凹部181と同じように、一方の第二端縁部166の被締付部133に対向する面には、被締付部133から遠ざかる方向に窪む第二陥凹部(不図示)が設けられている。また、他方の第一衝撃吸収体160の被締付部133の第二端縁部166に対向する面にも第二端縁部166から遠ざかる方向に窪む他方の第二陥凹部が設けられている。これにより、操舵部材のポジションを変更するためにコラムチューブ120を突出させ、長孔部161と被締付部133とが対向している状態から第二端縁部166と被締付部133が対向する状態に遷移する際に、軸方向における被締付部133の端縁と第二端縁部166とが引っかかって操舵者に違和感を持たせることを回避できる。
また本実施の形態の場合、第一衝撃吸収体160は、軸方向(図中Y軸方向)に直交する面(図中XZ平面)内に広がり第一端縁部165と接続される板状の連結部162とを備えている。第一衝撃吸収体160は、第一端縁部165、第二端縁部166、長孔部161、および連結部162を2つの被締付部133の外側にそれぞれ面対称で備えている。2つの連結部162は、第二衝撃吸収体150の基体154とそれぞれ連結され、第二衝撃吸収体150と第一衝撃吸収体160とは一体となっている。従って、通常の使用時であって、締付手段140の締付を解除した状態においては、第一衝撃吸収体160は、第二衝撃吸収体150を介してコラムチューブ120と共に軸方向に移動する。長孔部161に刺し通された締付軸体141を有する締付手段140により第一衝撃吸収体160がハウジング130の被締付部133に押しつけられることにより第一衝撃吸収体160はハウジング130に固定される。なお、本実施の形態の場合、第一衝撃吸収体160は、被締付部133と固定ブラケット170との間に挟まれた状態となるため、固定ブラケット170との間でも動摩擦力が発生する。当該動摩擦力を第一動摩擦力に含めても構わない。
つぎにステアリング装置100の動作について説明する。
通常の使用時において、操舵者が締付レバー143を操作して締付手段140による締め付けを解除することにより、ハウジング130は、第一ヒンジ部材131を中心として回転可能となり、またコラムチューブ120、およびコラムシャフト110は、ハウジング130に対し軸方向に移動可能となる。このような状態において操舵者は、操舵部材を上下や前後に移動させることで操舵部材を操舵者に適したポジションに設定し、締付手段140により設定したポジションを固定する。締め付け解除中は、ハウジング130に対してコラムチューブ120を出退させると、第二衝撃吸収体150は、コラムチューブ120に固定されているためコラムチューブ120と一体となって軸方向に移動し、第二衝撃吸収体150と共に第一衝撃吸収体160も移動する。この場合において、第一端縁部165、または第二端縁部166が被締付部133に引っかかることがなく、操舵者は違和感なく操舵部材のポジションを決定することができる。
車両の衝突により操舵者が操舵部材に衝突する二次衝突が発生した場合、コラムチューブ120がハウジング130に没入する方向に強い力が発生する。第二衝撃吸収体150とコラムチューブ120との間の最大静止摩擦力が締付手段140により締め付けられた第一衝撃吸収体160とハウジング130との最大静止摩擦力よりも大きくなるように設定されているため、先に第一衝撃吸収体160とハウジング130の被締付部133との間が滑り第一動摩擦力が発生する。この第一動摩擦力による衝撃吸収が行われる。なお、ハウジング130とコラムチューブ120との間にも動摩擦力が発生し、この動摩擦力によっても衝撃吸収は行われる。
ここで第一衝撃吸収体160の第一端縁部165と被締付部133とが対向する位置に差し掛かった場合でも、第一陥凹部181の存在により第一端縁部165と被締付部133とが干渉することがなく、予め設定したプロファイルに合致した力の第一動摩擦力が維持される。従って、第二衝撃吸収体150とコラムチューブ120との間で第二動摩擦力が不本意に発生することを回避できる。また、長孔部161の幅と第一陥凹部181の幅とがほぼ同じであるため、長孔部161と被締付部133とが対向している場合の第一衝撃吸収体160と被締付部133との接触面積と、第一陥凹部181と被締付部133とが対向している場合の第一衝撃吸収体160と被締付部133との接触面積とがほぼ同じになる。従って、第一動摩擦力を一定の大きさに維持することが可能となる。
次に、ハウジング130に対しコラムチューブ120がさらに没入すると、コラムチューブ120に設けられた長孔121の端縁が決定部材135を破断する。これにより、決定部材135が第三衝撃吸収体として機能して衝撃吸収が行われる。
次に、第二衝撃吸収体150がハウジング130に対し設計に従った位置で静止する一方、コラムチューブ120がハウジング130に対してさらに没入することで、第二衝撃吸収体150とコラムチューブ120との間で第二動摩擦力による衝撃吸収が行われる。
以上の様に、第一端縁部165、およびこれに対向する被締付部133の少なくとも一方に第一陥凹部181を設けることで、二次衝突が発生した際に所望の順序(プロファイル)で衝撃吸収をステアリング装置100に行わせることができる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
例えば、棒状部材として円筒状のコラムチューブ120を例示したが、棒状部材はコラムチューブ120に限定されるものでは無く、ステアリング装置100の構造に従い、第二衝撃吸収体150が取り付けられる棒状部材は任意に選択される。また、棒状部材の軸方向に垂直な断面形状は真円に限定されるものでは無く、多角形など任意の形状を採用することも可能である。
また図5に示すように、第一端縁部165において第一陥凹部181の反対側の面に、第三陥凹部183を設けても構わない。これにより、第一衝撃吸収体160に対し被締付部133の反対側に配置される部材、例えば固定ブラケット170等と第一端縁部165との干渉を回避することができる。また、二次衝突時において、固定ブラケット170等と第一衝撃吸収体160との接触面積を一定に維持することも可能となる。
100…ステアリング装置、110…コラムシャフト、111…第一軸受、112…第一軸体、120…コラムチューブ、121…長孔、130…ハウジング、131…第一ヒンジ部材、132…代部、133…被締付部、134…貫通孔、135…決定部材、140…締付手段、141…締付軸体、142…フランジ部、143…締付レバー、150…第二衝撃吸収体、154…基体、155…筒部、160…第一衝撃吸収体、161…長孔部、162…連結部、165…第一端縁部、166…第二端縁部、170…固定ブラケット、171…固定長孔、181…第一陥凹部、183…第三陥凹部
Claims (2)
- 操舵部材が直接的または間接的に接続されるコラムシャフトを軸支する棒状部材と、前記棒状部材を軸方向に移動可能に保持する保持孔を備えたハウジングと、前記軸方向と交差する方向において前記ハウジングに刺し通される締付軸体を用い前記ハウジングを締め付けて前記棒状部材の位置決めをする締付手段とを備えるステアリング装置であって、
前記締付手段の締付力により前記ハウジングの表面に固定的に接続される板状の第一衝撃吸収体を備え、
前記第一衝撃吸収体は、
前記棒状部材に第二衝撃吸収体を介して固定的に接続され、
厚さ方向に貫通し前記軸方向に延在し、前記締付軸体が刺し通される長孔部と、
前記軸方向において前記長孔部に対し前記操舵部材側に配置される第一端縁部とを備え、
前記棒状部材の移動によって前記第一端縁部と前記ハウジングとが前記厚さ方向に対向するように配置された状態において、前記第一端縁部の対向面、および前記ハウジングの対向面の少なくとも一方に相互に遠ざかる方向に窪む第一陥凹部を備える
ステアリング装置。 - 前記第一衝撃吸収体は、
前記軸方向において前記長孔部に対し前記第一端縁部の反対側に配置される第二端縁部を備え、
前記棒状部材の移動によって前記第二端縁部と前記ハウジングとが対向するように配置された状態において、前記第二端縁部の対向面、および前記ハウジングの対向面の少なくとも一方に相互に遠ざかる方向に窪む第二陥凹部を備える
請求項1に記載のステアリング装置。
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