JP3930253B2 - 衝撃吸収式ステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の衝突時においてドライバーに作用する衝撃を吸収するために用いられる衝撃吸収式ステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示す従来の衝撃吸収式ステアリング装置１００は、車体により支持される筒状のコラム１０１と、そのコラム１０１に軸方向一方（図において左方）に同行移動可能に取り付けられるベアリング１０２と、そのベアリング１０２により支持されるステアリングシャフト１０３と、そのステアリングシャフト１０３の一端に取り付けられるステアリングホイール１０４と、そのベアリング１０２とステアリングホイール１０４との間に配置される緩衝機構１０５とを備えている。そのステアリングシャフト１０３は、そのステアリングホイール１０４とドライバーとの衝突による衝撃により、車体に対して軸方向一方に移動可能とされている。その緩衝機構１０５は、そのステアリングシャフト１０３の移動をベアリング１０２を介してコラム１０１に伝達する。そのコラム１０１の移動時に衝撃を吸収する衝撃吸収機構が設けられている。
【０００３】
その緩衝機構１０５は、そのステアリングシャフト１０３の外周に設けられる周溝１０６と、その周溝１０６に軸方向同行移動可能に嵌め合わされる止め輪１０７と、その止め輪１０７とベアリング１０２との間においてステアリングシャフト１０３に嵌め合わされる緩衝リング１０８とを有する。その緩衝リング１０８は、ゴム製リング１０８ａの両端面に金属製リング１０８ｂ、１０８ｃを接着することで形成されている。その衝撃の作用によりステアリングシャフト１０３が軸方向一方に移動すると、緩衝リング１０８は止め輪１０７を介してベアリング１０２を押し付ける。これにより、緩衝機構１０５はステアリングシャフト１０３の移動をベアリング１０２を介してコラム１０１に伝達する。この際、そのゴム製リング１０８ａが変形することで、コラム１０１の移動による衝撃吸収を行なう前に、緩衝機構１０５のみを働かせて衝撃荷重のピーク値を低減する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そのベアリング１０２と止め輪１０７との距離や、緩衝リング１０８の軸方向寸法は、加工公差や組み立て公差により変動する。そのため、その止め輪１０７と緩衝リング１０８との間に隙間δを設け、組み立てに支障がないようにしている。しかし、その隙間δが過大になると止め輪１０７と緩衝リング１０８との衝突により衝撃荷重が発生し、衝撃吸収性能の安定化が阻害されてしまうことから、その隙間δを設定値以下にしなければならない。そのため、その隙間δを計測し、その隙間δが設定値以下になるように緩衝リング１０８と止め輪１０７との間にシム１０９を配置させていた。しかし、そのような構成部材間の隙間δの計測やシム１０９の配置は組み立てを面倒なものとし、構造を複雑化し、コストを増大させていた。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできる衝撃吸収式ステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車体により支持される筒状のコラムと、そのコラムに、軸方向一方にそのコラムと同行移動可能に取り付けられるベアリングと、そのベアリングにより支持されるステアリングシャフトと、そのステアリングシャフトの一端に取り付けられるステアリングホイールと、そのベアリングとステアリングホイールとの間に配置される緩衝機構とを備え、そのステアリングシャフトは、そのステアリングホイールとドライバーとの衝突による衝撃により、その車体に対して軸方向一方に移動可能とされ、その緩衝機構は、そのステアリングシャフトの軸方向一方への移動をベアリングを介してコラムに伝達可能とされ、そのコラムの軸方向一方への移動時に前記衝撃を吸収する衝撃吸収機構が設けられている衝撃吸収式ステアリング装置に適用される。
本発明の特徴とするところは、その緩衝機構が、そのステアリングシャフトの外周に設けられる周溝と、その周溝に軸方向同行移動可能に嵌め合わされる緩衝リングとを有し、その緩衝リングは、割り部を有する環状部を備えると共に、径が拡縮するように弾性変形可能とされ、その環状部の外周により片持ち状に支持されると共に、周方向に沿って並列する複数の突出部が、その環状部と一体的に成形され、各突出部は、その環状部の外周から放射方向に向かうに従い軸方向一方に向かうように、その環状部から突出され、その環状部が周溝に嵌入されると共に各突出部が前記ベアリングに押し付けられ、各突出部は、そのベアリングの押し付け反力により環状部に対して弾性的に変形した状態とされ、前記衝撃の作用時に各突出部が環状部に対して変形した状態からさらに変形することで、その衝撃を吸収する点にある。
本発明の構成によれば、緩衝リングの環状部をステアリングシャフトの周溝に嵌入し、突出部をベアリングに押し付けることで、各突出部を環状部に対して弾性的に変形した状態とすることができる。これにより、衝撃の作用によりステアリングシャフトが移動した時、各突出部が環状部に対して変形した状態からさらに変形することで、構成部材間の隙間を要することなく、その後に衝撃吸収機構によって滑らかに衝撃を吸収して衝撃荷重のピーク値を低減できる。
【０００７】
さらに本発明において、前記環状部は、円周に沿う内周と、各突出部の周方向間において円周に沿う外周とを有し、その環状部の内周が沿う円周の中心と外周が沿う円周の中心とは互いに対して偏心し、その環状部の内周と外周との間の径方向における距離は、前記割り部に近接する程に小さくされている。
この構成によれば、緩衝リングを周溝に嵌入するため、割り部の間隔を拡げて径を拡大する際に、環状部の内周と外周との間の径方向における距離が割り部に近接する程に小さくされていることで、緩衝リングを容易に弾性変形させることができる。これにより、その緩衝リングの周溝への嵌入作業を容易に行える。
あるいは、前記割り部に隣接する両突出部に工具挿入孔が形成される。
【０００８】
前記割り部に近接して配置される突出部の周方向における寸法は、前記割り部から離れて配置される突出部の周方向における寸法よりも大きくされているのが好ましい。
この構成によれば、各突出部を環状部に対して弾性的に変形させてベアリングに押し付ける際に、その押し付け力が割り部の近傍において割り部から離れた位置よりも小さくなるのを防止できる。これにより、その押し付け力の均一化を図り、衝撃吸収性能をより安定化できる。
【０００９】
各突出部に、放射方向に向かうに従い軸方向一方に向かった後に軸方向他方に向かうように湾曲された部分が形成され、その湾曲された部分におけるベアリングとの対向面が、凸曲面とされた突出方向前端部位とされているのが好ましい。
これにより、各突出部に接する部材が傷付くのを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に示す衝撃吸収式ステアリング装置１は、車体２によりアッパーブラケット３を介して支持される筒状の第１コラム４と、その第１コラム４の一端内周に取り付けられた第１ベアリング５により支持される筒状の第１ステアリングシャフト６と、その第１コラム４の他端に一端が嵌め合わされると共に他端側がロアブラケット７を介して車体２により支持される筒状の第２コラム８と、その第２コラム８の他端内周に取り付けられた第２ベアリング９により支持される第２ステアリングシャフト１０と、その第１ステアリングシャフト６の一端に取り付けられるステアリングホイール１１とを備える。
【００１１】
その第１ステアリングシャフト６の他端に第２ステアリングシャフト１０の一端とは、例えば断面が非円形とされることで互いに回転伝達可能かつ軸方向相対移動可能に挿入されている。これにより第１ステアリングシャフト６は第２ステアリングシャフト１０に対して相対移動することで、車体２に対して軸方向一方（図において左方）に移動可能とされている。その第２ステアリングシャフト１０の他端に、ラッピニオン式ステアリングギヤ等のステアリングギヤを介して車輪が接続される。なお、その第１ステアリングシャフト６の第２ステアリングシャフト１０に対する相対移動を規制する手段を設け、その規制を衝撃作用時に解除するようにしてもよい。例えば、第１ステアリングシャフト６に形成された通孔と、この通孔に通じる第２ステアリングシャフトの外周の周溝とに合成樹脂材を充填することで規制し、その合成樹脂材が衝撃により破損することで規制を解除する。
【００１２】
図２に示すように、その第１ベアリング５は転がり軸受とされ、その第１コラム４の一端内周に挿入され、その外輪５ａが第１コラム４の一端内周に形成された段差４ａに接することで、第１コラム４と第１ベアリング５とは軸方向一方に同行移動可能とされている。なお、その第１コラム４の一端部は、第１ベアリング５の第１コラム４への挿入後に、その段差４ａとで外輪５ａを挟むようにかしめられている。
【００１３】
その第１ベアリング５とステアリングホイール１１との間に緩衝機構２０が配置されている。その緩衝機構２０は、第１ステアリングシャフト６の外周に設けられる周溝２１と、その周溝２１に軸方向同行移動可能に嵌め合わされる緩衝リング２２とを有する。
【００１４】
図３、図４に示すように、その緩衝リング２２は、割り部２３ａを有する環状部２３と複数の突出部２４とを備える。その割り部２３ａの間隔Ｗが変化することで、緩衝リング２２は径が拡縮するように弾性変形可能とされている。また、割り部２３ａに隣接する両突出部２４に工具挿入孔２５が形成されている。
その環状部２３の内外周は円周に沿うものとされ、本実施形態では環状部２３の内周２３′が沿う円周と外周２３″が沿う円周とは同一の中心Ｏを有する。
各突出部２４は、環状部２３の外周により片持ち状に支持されると共に、周方向に沿って互いに間隔をおいて並列する。その環状部２３と各突出部２４とは例えばバネ鋼板等から一体的に成形される。各突出部２４それぞれの径方向寸法は互いに等しくされ、また各突出部２４それぞれの周方向寸法も互いに等しくされている。各突出部２４は、環状部２３の外周から放射方向に向かうに従い軸方向一方に向かうように、その環状部２３から径方向外方および軸方向外方に突出され、環状部２３に対して軸方向において弾性的に変形可能とされている。
【００１５】
その緩衝リング２２の環状部２３が上記周溝２１に嵌入される。すなわち、工具挿入孔２５に挿入される工具により緩衝リング２２は径が拡大するように弾性変形され、その状態でステアリングシャフト６が挿入され、しかる後に復元変形されることで周溝２１に嵌め合わされる。
【００１６】
本実施形態では、第１ベアリング５と周溝２１に嵌め合わされた緩衝リング２２との間において、第１ステアリングシャフト６にスペーサリング２６が嵌め合わされている。各突出部２４は、そのスペーサリング２６を介して上記第１ベアリング５の内輪５ｂを押し付け、その押し付け反力により、環状部２３に対して軸方向において弾性的に変形した状態とされる。これにより緩衝機構２０は、上記衝撃による第１ステアリングシャフト６の軸方向一方への移動を第１ベアリング５を介して第１コラム４に伝達可能なものとされている。そして、その衝撃の作用時に各突出部２４が環状部２３に対して軸方向において変形した状態からさらに変形することで、衝撃荷重のピーク値を低減させる。
【００１７】
その第１コラム４の移動時に上記衝撃を吸収する衝撃吸収機構３０が設けられている。本実施形態では、第１コラム４に第２コラム８が圧入され、第１コラム４は車体２にアッパーブラケット３を介して軸方向移動可能に連結され、第２コラム８は車体２にロアブラケット７を介して固定されている。これにより、車両の衝突に基づきドライバーがステアリングホイール２に衝突することで作用する衝撃により、第１コラム４は第１ステアリングシャフト６と同行して軸方向一方に移動すると共に、第２コラム８に対して軸方向相対移動する。その第１コラム４と第２コラム８との軸方向装置移動により、第２コラム８は第１コラム２１にさらに圧入されることから衝撃が吸収される。なお、その衝撃吸収機構３０は、第１コラム４の移動時に衝撃を吸収するものであれば良い。例えば、図５の（１）、（２）、（３）に示す変形例に係る衝撃吸収機構３０′においては、第１コラム４を車体２にアッパーブラケット３を介して軸方向移動可能に連結する構造において、第１コラム４に固定されたアッパーブラケット３にステアリングホイール１１側において開口する切欠き３ａを設け、車体２にボルト４１により固定されるガイド部材４２にコラム軸方向に沿う溝４２ａを形成し、その溝４２ａにアッパーブラケット３の切欠き３ａの縁部を圧入している。これにより、衝撃が作用した時、その溝４２ａの内面と切欠き３ａの縁部との間の摩擦力に抗してアッパーブラケット３がガイド部材４２に対して摺動することで衝撃を吸収できる。
【００１８】
上記構成によれば、緩衝リング２２の環状部２３を第１ステアリングシャフト６の周溝２１に嵌入し、突出部２４を第１ベアリング５の内輪５ｂにスペーサリング２６を介して押し付けることで、各突出部２４を環状部２３に対して弾性的に変形した状態とすることができる。これにより、衝撃の作用により第１ステアリングシャフト６が移動した時、各突出部２４が環状部２３に対して変形した状態からさらに変形することで、構成部材間の隙間を要することなく、その後に衝撃吸収機構３０によって滑らかに衝撃を吸収して衝撃荷重のピーク値を低減できる。
【００１９】
図６は、変形例に係る緩衝リング２２を示す。上記実施形態の緩衝リング２２との相違は、環状部２３の内周２３′が沿う円周の中心Ｏ１と外周２３″が沿う円周の中心Ｏ２とが、図においてＥだけ互いに対して偏心する。これにより、その環状部２３の内周２３′と外周２３″との間の径方向における距離は、周方向において漸次変化するものとされ、その距離は割り部２３ａに近接する程に小さくされる。これにより、緩衝リング２２を周溝２１に嵌入するために割り部２３ａの間隔Ｗを拡げて緩衝リング２２の径を拡大する際に、環状部２３の内周と外周との間の径方向における距離が割り部２３ａに近接する程に小さくされていることで、緩衝リング２２への曲げ応力を均等にでき、大きく変位させることができる。よって、その緩衝リング２２の周溝２１への嵌入作業を容易に行える。各突出部２４の径方向寸法が互いに異なるものとされることで、各突出部２４の先端は環状部２３の内周２３′が沿う円周と同心の円周上に位置される。
また、各突出部２４の周方向における寸法が互いに異なるものとされ、割り部２３ａに近接して配置される突出部２４の周方向における寸法は、その割り部２３ａから離れて配置される突出部２４の周方向における寸法よりも大きくされている。これにより、各突出部２４を環状部２３に対して弾性的に変形させ、第１ベアリング５に押し付ける際に、その押し付け力が割り部２３ａの近傍においては割り部２３ａから離れた位置よりも小さくなるのを防止でき、その押し付け力の均一化を図り、衝撃吸収性能をより安定化できる。
また、上記実施形態においては、図７の（１）に示すように各突出部２４は突出方向前端部位がエッジ２４ａとされているが、図７の（２）に示すように各突出部２４は突出方向前端部位が凸曲面２４ｂとなるように湾曲されていてもよい。これにより、各突出部２４に接するスペーサリング２６が傷付くのを防止できる。
他は上記実施形態と同様で同様部分は同一符号で示す。
【００２０】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では各突出部はスペーサリングを介してベアリングを押し付けるが、直接に押し付けるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、衝撃作用時の初期にドライバーに作用する衝撃荷重のピーク値を低減すると共に安定した衝撃吸収性能を発揮することができ、しかも、組み立てを容易なものとし、構造を簡単化し、コストを低減できる衝撃吸収式ステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における衝撃吸収式ステアリング装置の部分破断側面図
【図２】本発明の実施形態における衝撃吸収式ステアリング装置の要部の断面図
【図３】本発明の実施形態における衝撃吸収式ステアリング装置の緩衝リングの正面図
【図４】本発明の実施形態における衝撃吸収式ステアリング装置の緩衝リングの平面図
【図５】本発明の実施形態における衝撃吸収式ステアリング装置の衝撃吸収機構を示す（１）は側面図、（２）は正断面図、（３）は平面図
【図６】本発明の実施形態における衝撃吸収式ステアリング装置の緩衝リングの変形例の正面図
【図７】本発明の実施形態における衝撃吸収式ステアリング装置の緩衝リングの（１）は部分拡大図、（２）は変形例の部分拡大図
【図８】従来の衝撃吸収式ステアリング装置の断面図
【符号の説明】
２ 車体
４ 第１コラム
５ 第１ベアリング
６ 第１ステアリングシャフト
１１ ステアリングホイール
２０ 緩衝機構
２１ 周溝
２２ 緩衝リング
２３ａ 割り部
２４ 突出部
２４ｂ 凸曲面
３０ 衝撃吸収機構

Claims (4)

1. 車体により支持される筒状のコラムと、
   そのコラムに、軸方向一方にそのコラムと同行移動可能に取り付けられるベアリングと、
   そのベアリングにより支持されるステアリングシャフトと、
   そのステアリングシャフトの一端に取り付けられるステアリングホイールと、
   そのベアリングとステアリングホイールとの間に配置される緩衝機構とを備え、
   そのステアリングシャフトは、そのステアリングホイールとドライバーとの衝突による衝撃により、その車体に対して軸方向一方に移動可能とされ、
   その緩衝機構は、そのステアリングシャフトの軸方向一方への移動をベアリングを介してコラムに伝達可能とされ、
   そのコラムの軸方向一方への移動時に前記衝撃を吸収する衝撃吸収機構が設けられている衝撃吸収式ステアリング装置において、
   その緩衝機構は、そのステアリングシャフトの外周に設けられる周溝と、その周溝に軸方向同行移動可能に嵌め合わされる緩衝リングとを有し、
   その緩衝リングは、割り部を有する環状部を備えると共に、径が拡縮するように弾性変形可能とされ、
   その環状部の外周により片持ち状に支持されると共に、周方向に沿って並列する複数の突出部が、その環状部と一体的に成形され、
   前記割り部に隣接する両突出部に工具挿入孔が形成され、
   各突出部は、その環状部の外周から放射方向に向かうに従い軸方向一方に向かうように、その環状部から突出され、
   その環状部が周溝に嵌入されると共に各突出部が前記ベアリングに押し付けられ、
   各突出部は、そのベアリングの押し付け反力により環状部に対して弾性的に変形した状態とされ、
   前記衝撃の作用時に各突出部が環状部に対して変形した状態からさらに変形することで、その衝撃を吸収することを特徴とする衝撃吸収式ステアリング装置。
2. 車体により支持される筒状のコラムと、
   そのコラムに、軸方向一方にそのコラムと同行移動可能に取り付けられるベアリングと、
   そのベアリングにより支持されるステアリングシャフトと、
   そのステアリングシャフトの一端に取り付けられるステアリングホイールと、
   そのベアリングとステアリングホイールとの間に配置される緩衝機構とを備え、
   そのステアリングシャフトは、そのステアリングホイールとドライバーとの衝突による衝撃により、その車体に対して軸方向一方に移動可能とされ、
   その緩衝機構は、そのステアリングシャフトの軸方向一方への移動をベアリングを介してコラムに伝達可能とされ、
   そのコラムの軸方向一方への移動時に前記衝撃を吸収する衝撃吸収機構が設けられている衝撃吸収式ステアリング装置において、
   その緩衝機構は、そのステアリングシャフトの外周に設けられる周溝と、その周溝に軸方向同行移動可能に嵌め合わされる緩衝リングとを有し、
   その緩衝リングは、割り部を有する環状部を備えると共に、径が拡縮するように弾性変形可能とされ、
   その環状部の外周により片持ち状に支持されると共に、周方向に沿って並列する複数の突出部が、その環状部と一体的に成形され、
   各突出部は、その環状部の外周から放射方向に向かうに従い軸方向一方に向かうように、その環状部から突出され、
   その環状部が周溝に嵌入されると共に各突出部が前記ベアリングに押し付けられ、
   各突出部は、そのベアリングの押し付け反力により環状部に対して弾性的に変形した状態とされ、
   前記環状部は、円周に沿う内周と、各突出部の周方向間において円周に沿う外周とを有し、その環状部の内周が沿う円周の中心と外周が沿う円周の中心とは互いに対して偏心し、その環状部の内周と外周との間の径方向における距離は、前記割り部に近接する程に小さくされ、
   前記衝撃の作用時に各突出部が環状部に対して変形した状態からさらに変形することで、その衝撃を吸収することを特徴とする衝撃吸収式ステアリング装置。
3. 前記割り部に近接して配置される突出部の周方向における寸法は、前記割り部から離れて配置される突出部の周方向における寸法よりも大きくされている請求項１または２に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
4. 各突出部に、放射方向に向かうに従い軸方向一方に向かった後に軸方向他方に向かうように湾曲された部分が形成され、その湾曲された部分におけるベアリングとの対向面が、凸曲面とされた突出方向前端部位とされている請求項１〜３の中の何れか１項に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。

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