JP2021020501A - ステアリングコラム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車体側に二次衝突時に移動するステアリングコラム分のスペースを不要とすることにより、ステアリングコラム装置の省スペース化を図る。【解決手段】ステアリングコラム装置１は、車体に取り付けられるロアジャケット３と、ロアジャケット３に対し車体前後方向に移動可能に設けられるアッパジャケット４と、ロアジャケット３に設けられ、アッパジャケット４を車体前後方向に移動させる電動アクチュエータ（テレスコピック駆動用モータ１０）と、テレスコピック駆動用モータ１０の駆動力をアッパジャケット４に伝達する駆動部材１３と、アッパジャケット４と駆動部材１３との間に配置されるエネルギ吸収機構３０と、駆動部材１３とエネルギ吸収機構３０との間に配置され、エネルギ吸収機構３０が駆動部材１３に対して係止される状態と、駆動部材１３に対するエネルギ吸収機構３０の係止が解除される状態とに切り替える切替機構３１と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリングコラム装置に関する。

ステアリングコラム装置は、車体に固定され、一対の側壁部を有する車体取付ブラケットと、一対の側壁部の間に車体前後方向に沿って配設されるステアリングコラムと、を備える（例えば特許文献１）。車体取付ブラケットにおける一対の側壁部は、ステアリングコラムをチルト方向及びテレスコピック方向に移動可能に支持している。ステアリングコラムは、ステアリングホイールが支持されるアッパジャケットと、アッパジャケットの外周を覆うように設けられるロアジャケットとを有して構成されている。また、車体取付ブラケットとステアリングコラムとの間に、エネルギ吸収機構等が設けられている。

特開２００７−７６６４７号公報

特許文献１のステアリングコラム装置においては、二次衝突時はステアリングコラム全体が車体に対して移動するため、車体側には二次衝突時に移動するステアリングコラム分のスペースを確保しなければならない。

そこで、本発明は、車体側に二次衝突時に移動するステアリングコラム分のスペースを不要とすることにより、ステアリングコラム装置の省スペース化を図ることを目的とする。

本発明の一態様に係るステアリングコラム装置は、車体に取り付けられるロアジャケットと、ロアジャケットに対し車体前後方向に移動可能に設けられるアッパジャケットと、ロアジャケットに設けられ、アッパジャケットを車体前後方向に移動させる電動アクチュエータと、電動アクチュエータの駆動力をアッパジャケットに伝達する駆動部材と、アッパジャケットと駆動部材との間に配置されるエネルギ吸収機構と、駆動部材とエネルギ吸収機構との間に配置され、エネルギ吸収機構が駆動部材に対して係止される状態と、駆動部材に対するエネルギ吸収機構の係止が解除される状態とに切り替える切替機構と、を備える。

本発明の一態様に係るステアリングコラム装置によれば、車体側に二次衝突時に移動するステアリングコラム分のスペースが不要となり、ステアリングコラム装置の省スペース化を図ることができる。

本発明の実施形態に係るステアリングコラム装置を車体下方側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係るステアリングコラム装置を車体下方側から見た分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るステアリング装置を車体下方側から見た平面図である。 本発明の実施形態に係るステアリング装置を車体下方側から見た概略的な要部拡大平面図である。 本発明の実施形態に係るステアリング装置における二次衝突時で且つ高荷重設定時の状態を示す概略的な要部拡大側断面図である。 本発明の実施形態に係るステアリング装置における二次衝突後の高荷重設定時の状態を示す概略的な要部拡大側断面図である。 本発明の実施形態に係るステアリング装置における二次衝突時で且つ低荷重設定時の状態を示す概略的な要部拡大側断面図である。 本発明の実施形態に係るステアリング装置における二次衝突後の低荷重設定時の状態を示す概略的な要部拡大側断面図である。 別の実施形態に係るステアリング装置を車体下方側から見た概略的な要部拡大平面図である。 別の実施形態に係るステアリング装置における二次衝突時で且つ高荷重設定時の状態を示す概略的な要部拡大側断面図である。 別の実施形態に係るステアリング装置における二次衝突後の高荷重設定時の状態を示す概略的な要部拡大側断面図である。 別の実施形態に係るステアリング装置における二次衝突時で且つ低荷重設定時の状態を示す概略的な要部拡大側断面図である。 別の実施形態に係るステアリング装置における二次衝突後の低荷重設定時の状態を示す概略的な要部拡大側断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１から図３に、本発明の実施形態に係るステアリングコラム装置１を示す。なお、ステアリングコラム装置１は、車体に取り付けた状態で図１中の矢印ＦＲで示す方向が車体前方となり、図１中の矢印ＲＲで示す方向が車体後方となる。以下、「前方」は車体前方を示し、「後方」は車体後方を示すものとし、「左右方向」は、車体後方から前方を見た状態で左右方向を示すものとする。

ステアリングコラム装置１は、図示しない車体に取り付けられる車体取付ブラケット２と、車体取付ブラケット２に対し上下方向に揺動可能に支持されるロアジャケット３と、ロアジャケット３に対し車体前後方向に移動可能なアッパジャケット４とを備える。車体取付ブラケット２は、複数箇所に取付部２ａを備えており、取付部２ａを介して車体に取り付けられる。

ロアジャケット３は、車体取付ブラケット２に対し、チルト駆動用モータ５、チルト駆動用モータ５によって動作するねじ機構６及びフレキシブルシャフト８等を介して上下方向に揺動する。これらのチルト駆動用モータ５、ねじ機構６及びフレキシブルシャフト８等は、ステアリングコラム装置１の左側部に設けられている。なお、チルト駆動用モータ５及びねじ機構６の取付位置或いは形状によっては、フレキシブルシャフト８を用いずに、ねじ機構６をチルト駆動用モータ５側に直接連結することもできる。

ロアジャケット３が上下方向に揺動する際には、アッパジャケット４及びアッパジャケット４内に回転可能に挿入されるステアリングシャフト７も一体となって揺動する。ステアリングシャフト７の後方側の端部には、図示しないステアリングホイールが取り付けられる。

したがって、ステアリングコラム装置１は、ステアリングホイールが上下方向（チルト方向）に揺動可能となる電動チルト機構を備えている。さらに、ステアリングコラム装置１は、ステアリングホイールが前後方向（テレスコピック方向）に移動可能となる電動テレスコピック機構を備えている。以下、電動テレスコピック機構について説明する。

電動テレスコピック機構は、ロアジャケット３の右側部に取り付けられる電動アクチュエータとしてのテレスコピック駆動用モータ（以下、単に「モータ」と称する。）１０を備えている。モータ１０は、減速機構部１１と共にロアジャケット３に取り付けられている。モータ１０によって回転駆動するねじ軸（スクリュボルト）１２は、円筒形状のアッパジャケット４の軸方向に沿って延在されている。

ねじ軸１２は、駆動部材１３が螺合する雄ねじ部１２ａと、雄ねじ部１２ａに対して前方に位置する軸部１４（図３参照）と、を備えている。ねじ軸１２は、軸部１４を介して減速機構部１１に連結されている。ねじ軸１２の軸部１４は、ロアジャケット３に対して軸方向への移動が規制された状態で、ロアジャケット３に対して回転可能である。なお、モータ１０及び減速機構部１１の取付位置或いは形状によっては、フレキシブルシャフトを用いて、ねじ軸１２の軸部を減速機構部１１に直接連結することもできる。

その一方で、駆動部材１３は、ねじ軸１２の雄ねじ部１２ａに螺合するナット部（スクリュナット）１６と、ナット部１６からアッパジャケット４側に向けて延出するようにして形成される本体部１７とを備えている。ナット部１６は、角筒形状であり、角筒内面に雌ねじ１６ａが形成されている。本体部１７のアッパジャケット４側の端部には、せん断ピン（連結ピン）１８が挿通されるせん断ピン挿通孔１７ａと、固定ブラケット１９のための固定ボルト２０が螺合されるボルト固定孔１７ｂとが形成されている。また、本体部１７のアッパジャケット４側の端部に、固定ボルト２０を用いて固定ブラケット１９が固定され、固定ブラケット１９には、スタッドボルト２１及び取付ナット２２（図２参照）を用いて後述するパイロアクチュエータ２３が取り付けられる。そして、本体部１７のアッパジャケット４側の端部には、主に本体部１７の補剛のための補剛部２４が取り付けられる。駆動部材１３は、ロアジャケット３に軸方向に沿って形成されたガイド凹部２５（図２参照）に沿って移動可能であり、このガイド凹部２５の開口側は、閉塞用ボルト２６を用いてロアジャケット３に固定される閉塞用部材２７によって閉塞されるようになっている。

また、ステアリングコラム装置１においては、二次衝突時のエネルギ吸収のためのエネルギ吸収機構３０がアッパジャケット４と駆動部材１３との間に配置され、切替機構３１が駆動部材１３とエネルギ吸収機構３０との間に配置されている。

図４に示されるエネルギ吸収機構３０は、ＥＡ（Energy Absorption）荷重発生ユニットとも称されるもので、ワイヤ（しごきワイヤ）３２と、ワイヤ３２を保持するワイヤホルダ３３とを備えている。

ワイヤホルダ３３は、平面視で長方形状の樹脂製のものであって、止めねじ３４（図９に示す別の実施形態で用いられる。）のために厚み方向に貫通する一対の取付孔３３ｃと、係止ピン３５（図４等参照）のために厚み方向に貫通する係止孔３３ｄとを備えている。ワイヤホルダ３３は、短辺方向に貫通して形成されている大小三つのワイヤ挿通孔３３ａ，３３ｂと、各ワイヤ挿通孔３３ａ，３３ｂの開放側の端部であって且つ各ワイヤ挿通孔３３ａ，３３ｂ同士の間に突出形成される半円筒状のガイド突起部３６とを備えている。取付孔３３ｃ及び係止孔３３ｄは、隣り合うワイヤ挿通孔３３ａ，３３ｂ同士の間に設けられている。孔径の大きなワイヤ挿通孔３３ａは、断面形状が長円形状（長方形状であってもよい）に形成され、孔径の小さなワイヤ挿通孔３３ｂは、断面円形状のワイヤ３２が挿通し得るだけの大きさに形成されている。また、半円筒状のガイド突起部３６の外表面が、ワイヤ３２のための円弧状の案内面となっている。

その一方で、ワイヤ３２は、断面円形の単一の金属素線を、所定曲率の一つの折曲基部３２ａと二つの折曲円弧部３２ｂとにおいて折り返すことで、平面視でＷ字状又はＭ字状に折曲形成されたものである。ワイヤ３２は、前方側の折曲基部３２ａからＵ字状に折曲られたツインワイヤ部３２ｃと、ツインワイヤ部３２ｃの双方の自由端部側が折曲円弧部３２ｂからそれぞれに逆向きに折り返されて形成された一対の脚片部３２ｄとを備えている。そして、ツインワイヤ部３２ｃを前方側の折曲基部３２ａ側からワイヤ挿通孔３３ａに、ツインワイヤ部３２ｃの両側の脚片部３２ｄをワイヤ挿通孔３３ｂにそれぞれ挿通させることで、ワイヤ３２はワイヤホルダ３３に支持される。

その際に、後方側の二つの折曲円弧部３２ｂの曲率をそれぞれのガイド突起部３６の案内面の曲率と一致するように設定することで、後方側の二つの折曲円弧部３２ｂはそれぞれのガイド突起部３６の案内面に巻き付けられるように支持される。そして、図１に示すような組付状態では、ワイヤ３２の前方側の折曲基部３２ａは、アッパジャケット４の外周部に形成された係止突起部３７に係止される。なお、図２から分かるように、アッパジャケット４の係止突起部３７は、ロアジャケット３のスリット（受容部）３ａに受容されている。

したがって、保持部材としてのワイヤホルダ３３と、ワイヤホルダ３３に支持されたワイヤ３２と、ワイヤ３２の前端の折曲基部３２ａが係止されるアッパジャケット４の係止突起部３７とにより、エネルギ吸収機構３０が形成されている。

切替機構３１は、エネルギ吸収機構３０が駆動部材１３に対して係止されて保持される状態と、駆動部材１３に対するエネルギ吸収機構３０の係止及び保持が解除される状態とに切り替えるものである。

切替機構３１は、エネルギ吸収機構３０を係止する係止ピン３５と、係止ピン３５を動作させるパイロアクチュエータ２３とを備えており、係止ピン３５は、エネルギ吸収機構３０のワイヤホルダ３３に形成された係止孔３３ｄに挿通される。

パイロアクチュエータ２３は、駆動部材１３の固定ブラケット１９に固定されている。パイロアクチュエータ２３は、通常時は係止ピン３５が係止孔３３ｄに挿通された状態とされ、火薬の爆発によって係止ピン３５が係止孔３３ｄから抜かれるように構成されている。なお、本実施形態とは逆に、通常時は係止ピン３５が係止孔３３ｄから抜かれた状態とされ、二次衝突時に衝突信号（作動信号）に応じて、パイロアクチュエータ２３により係止ピン３５が係止孔３３ｄに挿通されるようにすることもできる。

パイロアクチュエータ２３の点火オン及び点火オフは、電子制御装置（ＥＣＵ）４０（図４参照）によって制御される。電子制御装置４０には、シートポジションセンサ、運転者用の体重センサ、車速センサ、乗員位置センサ、シートベルト着用センサ等の運転状況検出センサ、及びステアリングホイールに加わる衝撃を検出する衝撃検出センサの出力が入力されている。電子制御装置４０は、これらセンサから構成されるセンサ類４１（図４参照）からの出力情報に基づいて衝突の有無を判断し、衝突ありと判断した場合にはエネルギ吸収機構３０を低荷重設定にするか高荷重設定にするかを判断する。そして、低荷重設定と判断した場合にはパイロアクチュエータ２３に作動信号（つまり、点火信号）を出力し、高荷重設定と判断した場合にはパイロアクチュエータ２３に作動信号（つまり、点火信号）を出力しない。

次に、ステアリングコラム装置１の二次衝突時の作用を説明する。

二次衝突時に運転者からステアリングホイールに加わる衝撃荷重が比較的大きい等によって、高荷重設定と判断した場合には、図５に示されるように、パイロアクチュエータ２３はオフ状態を維持する。パイロアクチュエータ２３がオフ状態に維持されると、エネルギ吸収機構３０のワイヤホルダ３３が係止ピン３５で駆動部材１３に対して保持される。

ステアリングホイールに加わる衝撃荷重でステアリングシャフト７の上部及びアッパジャケット４が軸方向に沿って前方に移動すると、この移動でせん断力を受け、せん断ピン１８が切断されてアッパジャケット４が駆動部材１３から切り離される。切り離されたアッパジャケット４は、ステアリングシャフト７の上部と共に前方に移動する。すると、図６に示されるように、エネルギ吸収機構３０のワイヤ３２は、係止突起部３７によって前方に引っ張られて塑性変形し、この塑性変形によって二次衝突時のエネルギが吸収される。また、アッパジャケット４が軸方向に沿って前方に移動すると、ロアジャケット３との摺動抵抗によっても二次衝突時のエネルギが吸収される。このようにして、ワイヤ３２の塑性変形、及びロアジャケット３に対するアッパジャケット４の摺動抵抗によって比較的大きなエネルギが有効に吸収される。

その一方で、二次衝突時に運転者からステアリングホイールに加わる衝撃荷重が比較的小さい等によって、低荷重設定と判断した場合には、図７に示されるように、パイロアクチュエータ２３がオン状態とされる。パイロアクチュエータ２３がオン状態とされると、係止ピン３５がワイヤホルダ３３の係止孔３３ｄから抜け、駆動部材１３に対するエネルギ吸収機構３０のワイヤホルダ３３の保持が解除される。

ステアリングホイールに加わる衝撃荷重でステアリングシャフト７の上部及びアッパジャケット４が前方に移動すると、エネルギ吸収機構３０のワイヤ３２が係止突起部３７によって前方に引っ張られるが、ワイヤホルダ３３もワイヤ３２と共に前方に移動する。図８に示されるようにワイヤホルダ３３もワイヤ３２と共に前方に移動するため、エネルギ吸収機構３０は、二次衝突時のエネルギ吸収には寄与しない。また、アッパジャケット４が前方に移動すると、ロアジャケット３との摺動抵抗によって二次衝突時のエネルギが吸収される。

以上要するに、低荷重設定とされた場合には、ロアジャケット３に対するアッパジャケット４の摺動抵抗のみによって二次衝突時のエネルギが吸収されるため、比較的小さなエネルギを効率よく吸収できる。その一方で、高荷重設定とされた場合には、ワイヤ３２の塑性変形、及びロアジャケット３に対するアッパジャケット４の摺動抵抗の双方によって二次衝突時のエネルギが吸収されるため、比較的大きなエネルギを効率よく吸収できる。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）ステアリングコラム装置１は、車体に取り付けられるロアジャケット３と、ロアジャケット３に対し車体前後方向に移動可能に設けられるアッパジャケット４と、を備える。また、ステアリングコラム装置１は、ロアジャケット３に設けられ、アッパジャケット４を車体前後方向に移動させる電動アクチュエータ（モータ１０）と、モータ１０の駆動力をアッパジャケット４に伝達する駆動部材１３と、を備える。さらに、ステアリングコラム装置１は、アッパジャケット４と駆動部材１３との間に配置されるエネルギ吸収機構３０を備える。ステアリングコラム装置１は、駆動部材１３とエネルギ吸収機構３０との間に配置され、エネルギ吸収機構３０が駆動部材１３に対して係止される状態と、駆動部材１３に対するエネルギ吸収機構３０の係止が解除される状態とに切り替える切替機構３１を備える。

本実施形態によれば、車両側に移動するステアリングコラム分のスペースが不要となり、ステアリングコラム装置１の省スペース化を図ることが可能になる。また、センサからの作動信号の有無によりＥＡ荷重を変化させることができ、ステアリングコラム装置１が装着される車両の衝突安全性能を向上させることが可能になる。

（２）切替機構３１は、エネルギ吸収機構３０を係止する係止ピン３５と、係止ピン３５を動作させるパイロアクチュエータ２３とを有する。

このような構成の切替機構３１によって、センサからの作動信号の有無によりＥＡ荷重を変化させることができ、ステアリングコラム装置１が装着される車両の衝突安全性能を向上させることが可能になる。

（３）エネルギ吸収機構３０は、ワイヤ３２と、ワイヤ３２を保持するワイヤホルダ３３とを有し、係止ピン３５は、ワイヤホルダ３３に形成された係止孔３３ｄに挿通される。

このような構成の切替機構３１によって、センサからの作動信号の有無によりＥＡ荷重を変化させることができ、ステアリングコラム装置１が装着される車両の衝突安全性能を向上させることが可能になる。

［別の実施形態］
以下、別の実施形態（変形例）に係るステアリングコラム装置１Ａを説明する。

図９に示すステアリングコラム装置１Ａにおいては、エネルギ吸収機構３０が２つ（ワイヤ３２及びワイヤホルダ３３が２組）設けられている。２つのエネルギ吸収機構３０の内、一方のエネルギ吸収機構３０のワイヤホルダ３３は係止ピン３５により係止され、他方のエネルギ吸収機構３０のワイヤホルダ３３は止めねじ３４を用いて駆動部材１３に対して固定されて保持される。

次に、ステアリングコラム装置１Ａの二次衝突時の作用を説明する。

二次衝突時に運転者からステアリングホイールに加わる衝撃荷重が比較的大きい等によって、高荷重設定と判断した場合には、図１０に示されるように、パイロアクチュエータ２３はオフ状態を維持する。パイロアクチュエータ２３がオフ状態に維持されると、２つのエネルギ吸収機構３０の内、前記一方のエネルギ吸収機構３０のワイヤホルダ３３が係止ピン３５で駆動部材１３に対して保持される。

ステアリングホイールに加わる衝撃荷重でステアリングシャフト７の上部及びアッパジャケット４が軸方向に沿って前方に移動すると、この移動でせん断力を受け、せん断ピン１８が切断されてアッパジャケット４が駆動部材１３から切り離される。切り離されたアッパジャケット４は、ステアリングシャフト７の上部と共に車体前方に移動する。すると、図１１に示されるように、前記一方のエネルギ吸収機構３０のワイヤ３２は、係止突起部３７によって前方に引っ張られて塑性変形し、この塑性変形によって二次衝突時のエネルギが吸収される。また、アッパジャケット４が軸方向に沿って前方に移動すると、２つのエネルギ吸収機構３０の内の前記他方のエネルギ吸収機構３０によっても二次衝突時のエネルギが吸収される。このようにして、２つのエネルギ吸収機構３０によって比較的大きなエネルギが有効に吸収される。

その一方で、二次衝突時に運転者からステアリングホイールに加わる衝撃荷重が比較的小さい等によって、低荷重設定と判断した場合には、図１２に示されるように、パイロアクチュエータ２３がオン状態とされる。そうすると、２つのエネルギ吸収機構３０の内、前記一方のエネルギ吸収機構３０のワイヤホルダ３３の係止孔３３ｄから係止ピン３５が抜け、駆動部材１３に対するエネルギ吸収機構３０のワイヤホルダ３３の保持が解除される。

ステアリングホイールに加わる衝撃荷重でステアリングシャフト７の上部及びアッパジャケット４が前方に移動する。そうすると、前記一方のエネルギ吸収機構３０のワイヤ３２が係止突起部３７によって前方に引っ張られるが、ワイヤホルダ３３もワイヤ３２と共に前方に移動する。図１３に示されるようにワイヤホルダ３３もワイヤ３２と共に前方に移動するため、前記一方のエネルギ吸収機構３０は、二次衝突時のエネルギ吸収には寄与しない。また、アッパジャケット４が前方に移動すると、２つのエネルギ吸収機構３０の内の前記他方のエネルギ吸収機構３０によって二次衝突時のエネルギが吸収される。

以上要するに、低荷重設定とされた場合には、２つのエネルギ吸収機構３０の内、一方のエネルギ吸収機構３０のみによって二次衝突時のエネルギが吸収されるため、比較的小さなエネルギを効率よく吸収できる。その一方で、高荷重設定とされた場合には、２つのエネルギ吸収機構３０によって二次衝突時のエネルギが吸収されるため、比較的大きなエネルギを効率よく吸収できる。

ところで、本発明のステアリングコラム装置は前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

１，１Ａ ステアリングコラム装置
３ ロアジャケット
４ アッパジャケット
１０ テレスコピック駆動用モータ（電動アクチュエータ）
１３ 駆動部材
２３ パイロアクチュエータ
３０ エネルギ吸収機構
３１ 切替機構
３２ ワイヤ
３３ ワイヤホルダ
３３ｄ 係止孔
３５ 係止ピン

Claims (3)

1. 車体に取り付けられるロアジャケットと、
   前記ロアジャケットに対し車体前後方向に移動可能に設けられるアッパジャケットと、
   前記ロアジャケットに設けられ、前記アッパジャケットを車体前後方向に移動させる電動アクチュエータと、
   前記電動アクチュエータの駆動力を前記アッパジャケットに伝達する駆動部材と、
   前記アッパジャケットと前記駆動部材との間に配置されるエネルギ吸収機構と、
   前記駆動部材と前記エネルギ吸収機構との間に配置され、前記エネルギ吸収機構が前記駆動部材に対して係止される状態と、前記駆動部材に対する前記エネルギ吸収機構の係止が解除される状態とに切り替える切替機構と、を備える
   ステアリングコラム装置。
2. 前記切替機構は、前記エネルギ吸収機構を係止する係止ピンと、前記係止ピンを動作させるパイロアクチュエータとを有する、請求項１に記載のステアリングコラム装置。
3. 前記エネルギ吸収機構は、ワイヤと、前記ワイヤを保持するワイヤホルダとを有し、
   前記係止ピンは、前記ワイヤホルダに形成された係止孔に挿通される、請求項２に記載のステアリングコラム装置。

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