JP4000859B2 - ステアリングコラム装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステアリングコラム装置、特にテレスコピック機構、チルティング機構及びエネルギー吸収機構を備えた車両用のためのステアリングコラム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレスコピック機構及びチルティング機構は、それぞれ運転者の体型及び好みにあわせて最も運転しやすい位置にステアリングホィールの高さ、及び傾斜角度を調整するための機構である。
【０００３】
エネルギー吸収機構は車輌衝突時のエネルギーを吸収して運転者の安全を図るものである。車輌衝突の際には、１次衝突と２次衝突が起きると考えられている。１次衝突では、前方から押し潰されたエンジン室内のエンジン等がステアリングコラム装置を運転者側に向かって突き上げる。このため、ステアリングホィールが運転者に衝突しダメージを与える。２次衝突では、急速な車輌停止によって、運転者の身体が前方に投げ出され、それ以前に停止していたステアリングホィールに衝突することによりダメージを受ける。なお、一般的に上述のエネルギー吸収機構はこれら一次衝突に対するものと２次衝突に対するものとでは分けて考えられている。
【０００４】
このようなテレスコピック機構、チルティング機構及びエネルギー吸収機構を備えたステアリングコラム装置の一つの形式として、３つのコラム部材を備えたステアリングコラム装置が知られている。すなわち、このようなステアリングコラム装置は、チルティングのヒンジ部が設けられた第１コラム部材、この第１コラム部材に圧入嵌合された第２コラム部材、及び第２コラム部材に嵌合された第３コラム部材とを有しており、上記３つのコラム部材の内部をテレスコピックなステアリングシャフトが通っている。第３コラム部材の位置を調整、固定することによってステアリングホィールの高さが調整される。
【０００５】
２次衝突時には、上記第１コラム部材と上記第２コラム部材との間で相対移動が生じ、このときの両者間で生じる摩擦でエネルギーが吸収される。このため、上記第１コラム部材と上記第２コラム部材は２次衝突の力でコラプスでき、しかもこのとき適正な安定した摺動抵抗が生じるように固定されなければならない。
【０００６】
このような固定をするため、従来、上記第２コラム部材を上記第１コラム部材に直接圧入・嵌合する方法も試みられている。この方法によると圧入・嵌合部において、第１コラム部材は外側へ、第２コラム部材は内側へ微小変形する。第２コラム部材には、第３コラム部材が嵌合しており、第３コラム部材が摺動するときにこの微小変形が第３コラム部材の摺動に悪影響を与える。また、圧入・嵌合部において予め拡径した第２コラム部材を使用することも考えられているが、第２コラム部材の内径は充分な長さにわたって同一径であることが好ましく、また、そのようにしても充分な支持剛性が得られない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような問題に鑑み、支持剛性に優れ、第２コラム部材の変形が少なく適正な大きさの安定した摺動抵抗を与えることができ、エネルギー吸収能力に優れたステアリングコラム装置を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のステアリングコラム装置は、以下の手段により上記課題を解決する。すなわち、第１番目の発明のステアリングコラム装置は、筒状の第１コラム部材、上記第１コラム部材の内側に摺動可能に嵌合された筒状の第２コラム部材、上記第２コラム部材の内側に摺動可能に嵌合された筒状の第３コラム部材、上記第１コラム部材の内部に回転可能に支持された下部ステアリングシャフト、上記下部ステアリングシャフトに対して摺動可能且つ回転不能に結合され、上記第３コラム部材の内部に回転可能に支持された上部ステアリングシャフト、上記第２コラム部材に設けられ、上記第３コラム部材の外周とほぼ一致する内周壁を持った一対のクランプジョーを有し、このクランプジョーによって上記第２コラム部材と上記第３コラム部材とを結合することができるクランプ部材、及び、上記第１コラム部材と上記第２コラム部材との間に設けられ、２次衝突時に上記第１コラム部材と上記第２コラム部材とが長手方向に相対的に移動するとき、摩擦力によって衝撃エネルギーを吸収することができる弾性を有する摩擦部材を備えたステアリングコラム装置において、上記摩擦部材は、弾性を付与するために、金属板を長さ方向に沿ってアーチ形状に折り曲げるとともに、上面には滑らかな山稜と山稜下側には空所が形成され、更に、２次衝突時に上記第１コラム部材と上記第２コラム部材とが長手方向に移動するとき、一方のコラム部材に対して移動しないようにするために、上記山稜の一端は下側に向かって滑らかなカーブを描いて折り曲げられて、下辺より下側に突き出すことにより上記第１あるいは第２コラム部材の端部に係止する係止突起が成形された摩擦部材要素が連結部によって複数連結された摩擦部材であることを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
第２番目の発明のステアリングコラム装置は、第１番目のステアリングコラム装置において、第１コラム部材には、チルトのためのヒンジ穴を有するヒンジ部が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
第３番目の発明のステアリングコラム装置は、第１番目又は第２番目のステアリングコラム装置において、更に、このステアリングコラム装置が、ブラケットを備えており、上記クランプ部材によって上記第２コラム部材と上記第３コラム部材とが結合されるとき、このブラケットと上記第２コラム部材とが相互に固定されることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態をなすステアリングコラム装置１００の概要とこれが車内に取り付けられている状態を示す図である。ステアリングコラム装置１００は、第１コラム部材１、第２コラム部材２、第３コラム部材３を備えている。下部ステアリングシャフト４と上部ステアリングシャフト５は、これら３つのコラム部材の内部で、スプライン結合している。なお、ここで、スプライン結合は２つのシャフトが長さ方向の摺動に関して互いに相対移動自由であり、回転に対しては互いに拘束されているような結合を意味し、具体的な機械部品としてのスプラインを使用することのみを意味するものではない。
【００１９】
上部ステアリングシャフト５の上端にはステアリングホィール１０１が、下部ステアリングシャフト４の下端には前車輪１５１の操舵機構へと接続される自在継手（不図示）の一端が取り付けられる。
【００２０】
第１コラム部材１は、ヒンジ構造部１１を有しており、このヒンジ構造部１１にはヒンジ孔１２が設けられている。ステアリングコラム装置１００の下部は、このヒンジ孔１２によって車体の下部取付構造部１０２とヒンジ結合される。
【００２１】
ステアリングコラム装置１００は、中間部、すなわち、第２コラム部材２の部分で車体の上部取付構造部１０３と固定される。クランプレバー２１３を操作することによって上記固定とその解除が行われ、ステアリングホィール１０１の傾きと高さが調整される。
【００２２】
図２は、第２コラム部材２の近傍を拡大して示した部分断面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。図４、図５は、それぞれ第２コラム部材２の斜視図及び、端部の拡大断面図であり、図５（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
【００２３】
第２コラム部材２には、クランプ部材２１が備えられており、このクランプ部材２１には、第３コラム部材の外周とほぼ一致する内周壁を持った一対のクランプジョー２１１を有し、クランプレバー２１３で２つのクランプジョー２１１の間のスリット２１４を縮めるように締め付ける（後述）ことによって第２コラム部材２と第３コラム部材３とを結合するようになっている。各クランプジョー２１１には、後述のクランプボルト２３１が貫通するための一直線上にそろったクランプボルト孔２１５があけられている。
【００２４】
図６は、第３コラム部材３の拡大断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。第３コラム部材３には、その端部近傍にストッパー板３１が溶接等によって取り付けられており、ストッパー板３１には直線状の長孔３２があけられており、この長孔３２によって第３コラム部材３の長さ方向に沿った調整範囲が規制される。
【００２５】
ブラケット２２は、２つの対向する板状部２２１（図３）を有し、ラッチ部材２２２を介して車体の上部取付構造部１０３に固定される。板状部２２１には、円弧状孔２２３があけられており、ヒンジ孔１２を中心とする円弧に沿った形状をしている。この円弧状孔２２３によってステアリングコラム装置１００（及びステアリングホィール１０１）の傾き角度の範囲が規制される。
【００２６】
ラッチ部材２２２は、適宜の衝撃によって破壊する構造を備えた部材である。このラッチ部材２２２は車輌衝突時に２次衝突の衝撃力が一定以上に達すると確実に破壊するように、また、通常時（非衝突時）には、運転者の力や車体の振動によっては破壊されることがないようになっている。このラッチ部材２２２には既に知られている適宜の構造のものを採用することができる。
【００２７】
クランプボルト２３１は、図３左側から板状部２２１の円弧状孔２２３、クランプジョー２１１のクランプボルト孔２１５、ストッパー板３１の長孔３２、クランプボルト孔２１５、円弧状孔２２３、第１カム板２３３、第２カム板２３４、クランプレバー２１３、スラストベアリング２３５、及び、ワッシャーを介してナット２３６がこの順で貫通している。クランプボルト２３１の端部には雄ねじが形成されており、ナット２３６と雄ねじは強くしめられて相互に回転不能となっている。
【００２８】
ボルトヘッド２３２と第１カム板２３３には、一部に各円弧状孔２２３に嵌合する平行な面が形成されており、これにより板状部２２１に対する回転が防止されている。第１カム板２３３と第２カム板２３４とは互いに向き合う台形状のカム面を備えており、第２カム板２３４とクランプレバー２１３とは溶接等によって固定されている。
【００２９】
クランプレバー２１３を回転させると、第２カム板２３４が回転し、その台形カム面が第１カム板２３３の台形カム面に乗り上げるため、２つの板状部２２１の間隔が狭まる。これによって、クランプジョー２１１が中央に向かって押されるので、スリット２１４が狭まり、ストッパー板３１、及び第３コラム部材３がクランプジョー２１１に対してクランプされる。同時に、ブラケット２２もクランプジョー２１１に対してクランプされる。
【００３０】
このため、ステアリングホィール１０１の高さと傾斜角を運転者にあわせるときには、クランプレバー２１３を解除して、円弧状孔２２３と長孔３２との規制範囲内でステアリングホィール１０１の高さと傾斜角を調整し、再度クランプすると、ステアリングホィール１０１の高さと傾斜角がその状態で固定される。
【００３１】
第３コラム部材３は、結局、ラッチ部材２２２によって車体に対し固定されていることになるので、ラッチ部材２２２が衝突によって破壊されたときには、第３コラム部材３は、第２コラム部材２に嵌合しているだけの状態となる。したがって、ステアリングホィール１０１に運転者が衝突し、ラッチ部材２２２が破壊された後は、この２次衝突のエネルギーは、第１コラム部材１と第２コラム部材２との嵌合部で生じる摺動抵抗によって吸収されることになる。なお、このとき、第３コラム部材３は第２コラム部材２にクランプされたままである。
【００３２】
ラッチ部材２２２の破壊強度と第１コラム部材１と第２コラム部材２間の摺動抵抗を適正な値にすることにより、万一の事故の際にも２次衝突によってステアリングホィールに運転者が衝突したとしても運転者へのダメージを低減することができ、もって生命が助かる割合を増加させる。
【００３３】
本発明では、第１コラム部材１と第２コラム部材２との間に摩擦部材６（図２、図４）が設けられる。この摩擦部材６は第２コラム部材２の外面あるいは第１コラム部材１の内面に設けられる。２次衝突時に第２コラム部材２が第１コラム部材１内を長さ方向に相対的に移動するとき、第２コラム部材２に設けられた摩擦部材６と第１コラム部材１の内面との間で摩擦が生じ、この摩擦によって衝撃エネルギーが吸収される。摩擦部材６は適度な弾性を有しており、安定した摩擦力が発生する。なお、摩擦部材６が第１コラム部材１の内面に設けられた場合は、第１コラム部材１と第２コラム部材２との関係が逆になる。
【００３４】
図７に摩擦部材６の例を示す。図７は（ａ）は摩擦部材６の斜視図、（ｂ）は長さ方向に沿った中央断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ断面図である。図７に示すように、この摩擦部材６は、長さ方向に沿ってアーチ形状に折り曲げて成形された金属板であり、上面には滑らかな山稜６２と、山稜６２下側には空所６３が形成されている。このアーチ形状により、上から山稜６２に力が加えられると弾性変形することができる。また、山稜６２の一端（図７（ｂ）左側）は下側に向かって滑らかなカーブを描いて折り曲げられ、下辺より下側に突き出した係止突起６１が成形される。
【００３５】
第２コラム部材２の円筒部端部近傍には、適宜の間隔で周囲をめぐるように、摩擦部材６を収容するための複数（図示の例では４個）の浅い窪穴２５が形成されている。なお、力を分散し、第２コラム部材２の変形を最小限にするため、摩擦部材６の数は可能な限り多い方が好ましい。
【００３６】
摩擦部材６を各窪穴２５に納め、第２コラム部材２を第１コラム部材１に挿入すると、摩擦部材６は第１コラム部材１の内面に上記弾性力で押し付けられる。このため、第２コラム部材２を第１コラム部材１に対して移動させるとき、摩擦部材６と第１コラム内面との間に適宜の摩擦力、つまり適宜の摺動抵抗を得ることができる。
【００３７】
摩擦部材６に弾性を与えることは、生産性にも寄与する。第１コラム部材１の内径及び第２コラム部材２の外径には必ず公差を伴う。このため、両者の内外径の差は更に大きくばらつく。このため、従来のように第１コラム部材１に第２コラム部材２を直接嵌合させたときには、この寸法差が製品毎に摩擦抵抗の大きな変動となって現れる。これは衝突エネルギーの吸収性能が製品毎にばらつくことを意味する。これに対し本発明では、弾性部材（つまり摩擦部材６）を介させているので、この寸法差が摩擦部材６の弾性変形によって吸収されるため、摩擦力にはそれほど大きな変動は現れず、製品毎のエネルギー吸収性能にバラツキが少ない。したがって、ステアリングコラム装置の品質を安定させることができ、ひいては部品の公差管理も容易となる。
【００３８】
係止突起６１は上記移動時に摩擦部材６が第２コラム部材２に対して移動しないようにするためのものである。また、山稜６２から係止突起６１に至るまでの滑らかなカーブは、摩擦部材６の端部に角部を作らないためである。車輌衝突時に、ステアリングホィール１０１が第２コラム部材２に曲げモーメントも及ぼす。このため、摩擦部材６に角部がある場合、角部が第１コラム部材１の内面に食い込むおそれがあり、これが第２コラム部材２が第１コラム部材１に対して移動するとき予期せぬ過大な抵抗となって、エネルギー吸収に適した所定の摺動抵抗が得られない。上記カーブはこのような事態の発生を事前に防止するためである。
【００３９】
以上に示した例では、分離した摩擦部材６について説明した。摩擦部材６は、連結部によって連結することにより一つの単位として扱うことができる。図８（ａ）、（ｂ）には、２つの摩擦部材６を連結して一つの摩擦部材７とした例が示されている。図９は、図２のＥ−Ｅ断面であって、摩擦部材７が組み込まれた第２コラム部材２と第１コラム部材１の断面、及び、第３コラム部材３を示す図である。摩擦部材７の要素としての摩擦部材６の構造は上で説明したとおりである。摩擦部材７を形成するための金属板は、２つの摩擦部材６成形するための部分とこれを連結するための連結部７１を備えており、連結したまま２つの摩擦部材６が成形される。その後、連結部７１が第２コラム部材２の円周に沿うような円弧に成形することによってこの摩擦部材７が得られる。
【００４０】
連結型の摩擦部材７を使用する場合、部品点数が減るので、ステアリングコラム装置１００の組み立てが容易となる。この例は、２つの摩擦部材６が連結されているが、もっと多くを連結することも、更に第２コラム部材２に必要な全てを連結し、円弧形成前にはあたかも梯子のように見えるものとすることも可能である。
【００４１】
連結部７１によって連結するか連結しないかに関わらず、摩擦部材６あるいは摩擦部材７と第２コラム部材２との間に専ら弾性を与えるため下敷き部材、例えば、硬質のゴム、を挿入することも可能である。
【００４２】
これまでの例では、摩擦部材６あるいは摩擦部材７が第２コラム部材２に取り付けられていたが、これを第１コラム部材１に取り付けるようにすることも可能である。この場合、係止突起６１は第１コラム部材１の端部に係合するようにし、摩擦面は第２コラム部材に向ける。衝撃吸収時、第２コラム部材２が移動するときには、これら摩擦部材６（あるいは７）が第２コラム部材とともに移動しないようにされる。
【００４３】
以上に示した実施形態によると、第１コラム部材１と第２コラム部材２との間には、摩擦部材６あるいは摩擦部材７が介在するため、適度な弾性とこれによる適度な摩擦力が得られ、ステアリングコラム装置１００に安定した衝撃吸収性能を与えることが可能となる。さらに、摩擦部材６あるいは摩擦部材７を特別に組み込むことによって、ステアリングコラム装置１００の品質を安定させることができ、ひいては部品の公差管理も容易となる。
【００４４】
更に、従来考えられていたような、第２コラム部材を第１コラム部材に直接圧入・嵌合する方法を採用していないので、圧入・嵌合部において第１コラム部材が外側へ、第２コラム部材が内側へ微小変形する程度が少なく、摩擦部材の弾性と相まって第３コラム部材の摺動にあたえる悪影響を低減することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、以上に見たように、支持剛性に優れ、第２コラム部材の変形が少なく適正な大きさの安定した摺動抵抗を与えることができ、エネルギー吸収能力に優れたステアリングコラム装置を提供することを可能とする効果を奏する。
【００４６】
さらに、摩擦部材を特別に組み込むことによって、テアリングコラム装置の品質を安定させることができ、ひいては部品の公差管理も容易となるという効果を奏する。また、従来考えられていたような、第２コラム部材を第１コラム部材に直接圧入・嵌合する方法を採用していないので、圧入・嵌合部において第１コラム部材が外側へ、第２コラム部材が内側へ微小変形する程度が少なく、摩擦部材の弾性と相まって第３コラム部材の摺動にあたえる悪影響を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態をなすステアリングコラム装置１００の概要とこれが車内に取り付けられている状態を示す図である。
【図２】 第２コラム部材２の近傍を拡大して示した部分断面図である。
【図３】 図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】 第２コラム部材２の斜視図である。
【図５】 第２コラム部材２の端部の拡大断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図６】 第３コラム部材３の拡大断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図７】 （ａ）は摩擦部材６の斜視図、（ｂ）は長さ方向に沿った中央断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ断面図である。
【図８】 （ａ）は２つの摩擦部材６を連結して一つの摩擦部材７とした例を示す側面図である。（ｂ）はその正面図である。
【図９】 図２のＥ−Ｅ断面であって、摩擦部材７が組み込まれた第２コラム部材と第１コラム部材１の断面、及び、第３コラム部材３を示す図である。
【符号の説明】
１ 第１コラム部材
２ 第２コラム部材
３ 第３コラム部材
４ 下部ステアリングシャフト
５ 上部ステアリングシャフト
６、７ 摩擦部材
１１ ヒンジ構造部
１２ ヒンジ孔
２１ クランプ部材
２２ ブラケット
２５ 窪穴
３１ ストッパー板
３２ 長孔
６１ 係止突起
６２ 山稜
６３ 空所
７１ 連結部
１００ ステアリングコラム装置
１０１ ステアリングホィール
１０２ 下部取付構造部
１０３ 上部取付構造部
１５１ 前車輪
２１１ クランプジョー
２１３ クランプレバー
２１４ スリット
２１５ クランプボルト孔
２２１ 板状部
２２２ ラッチ部材
２２３ 円弧状孔
２３１ クランプボルト
２３２ ボルトヘッド
２３３ 第１カム板
２３４ 第２カム板
２３５ スラストベアリング
２３６ ナット

Claims (3)

1. 筒状の第１コラム部材、
   上記第１コラム部材の内側に摺動可能に嵌合された筒状の第２コラム部材、
   上記第２コラム部材の内側に摺動可能に嵌合された筒状の第３コラム部材、
   上記第１コラム部材の内部に回転可能に支持された下部ステアリングシャフト、
   上記下部ステアリングシャフトに対して摺動可能且つ回転不能に結合され、上記第３コラム部材の内部に回転可能に支持された上部ステアリングシャフト、
   上記第２コラム部材に設けられ、上記第３コラム部材の外周とほぼ一致する内周壁を持った一対のクランプジョーを有し、このクランプジョーによって上記第２コラム部材と上記第３コラム部材とを結合することができるクランプ部材、及び、
   上記第１コラム部材と上記第２コラム部材との間に設けられ、２次衝突時に上記第１コラム部材と上記第２コラム部材とが長手方向に相対的に移動するとき、摩擦力によって衝撃エネルギーを吸収することができる弾性を有する摩擦部材
   を備えたステアリングコラム装置において、
   上記摩擦部材は、弾性を付与するために、金属板を長さ方向に沿ってアーチ形状に折り曲げるとともに、上面には滑らかな山稜と山稜下側には空所が形成され、更に、２次衝突時に上記第１コラム部材と上記第２コラム部材とが長手方向に移動するとき、一方のコラム部材に対して移動しないようにするために、上記山稜の一端は下側に向かって滑らかなカーブを描いて折り曲げられて、下辺より下側に突き出すことにより上記第１あるいは第２コラム部材の端部に係止する係止突起が成形された摩擦部材要素が連結部によって複数連結された摩擦部材であること
   を特徴とするステアリングコラム装置。
2. 請求項１に記載されたステアリングコラム装置において、
   第１コラム部材には、チルトのためのヒンジ穴を有するヒンジ部が設けられていること
   を特徴とするステアリングコラム装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載されたステアリングコラム装置において、このステアリングコラム装置は、更に、
   ブラケットを備えており、上記クランプ部材によって上記第２コラム部材と上記第３コラム部材とが結合されるとき、このブラケットと上記第２コラム部材とが相互に固定されること
   を特徴とするステアリングコラム装置。

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