JP4110986B2

JP4110986B2 - ステアリング装置

Info

Publication number: JP4110986B2
Application number: JP2003024843A
Authority: JP
Inventors: 多恵上川
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP2004231126A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コラム軸と舵取機構とを連結する中間軸が、車両の前面衝突時に発生するステアリングホイールの突き上げを防止するための構造を備えるステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部に配されたステアリングホイールに加えられる回転トルク（操舵トルク）を、操舵用の車輪（一般的には前輪）の舵取りのために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。このような操舵を行わせるためのステアリング装置は、車室の内部に軸回りでの回転自在に支持されたコラム軸の上端部に、運転者に対面するようにステアリングホイールを取付ける一方、前記コラム軸の下端部を、両端にユニバーサルジョイント等の連結部材を備える中間軸を介して前記舵取機構の入力軸に連結して構成されている。
【０００３】
このようなステアリング装置においては、車両の前面衝突時に、車両の前部の潰れに伴ってエンジン等の構成部材の衝突（一次衝突）により舵取機構が後方に押されて移動し、該舵取機構に連結されたステアリングホイールが後方に突き上げられ、運転者に危害を及ぼすことを防止するための突き上げ防止構造が備えられている。
【０００４】
この突き上げ防止構造は、多くの場合、コラム軸と舵取機構とを連結する中間軸を利用し、該中間軸を、筒形をなす第１軸と、この第１軸に内嵌されてセレーション結合された第２軸とに分割する一方、これらの間に、軸長方向への作用力に対する両軸の相対移動を拘束する拘束手段を設けて構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
以上の如き中間軸を備えるステアリング装置においては、車両の前面衝突に伴う舵取機構の後方移動により前記拘束手段による拘束力を超える軸長方向の作用力が中間軸に加わった場合、筒形をなす第１軸の内部に第２軸が入り込み、中間軸の全体長が短縮して舵取機構の後方への移動が吸収され、ステアリングホイールの突き上げを緩和することができる。また通常時においては、中間軸を構成する第１軸及び第２軸は、前記拘束手段による拘束下にてセレーションの作用により一体回転し、コラム軸の回転トルクを舵取機構に伝える作用をなす。
【０００６】
なお前記拘束手段は、種々の構成にて実用化されており、特許文献１においては、第２軸の嵌合部に周設された凹溝と、第１軸の周壁を内側にかしめて形成され、前記凹溝に係合する凸部とを備え、第１軸と第２軸とは、所定限度を超える軸長方向力の作用時に凸部の変形を伴って軸長方向の相対移動せしめられる構成となっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２７２４４７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上の如く構成された従来のステアリング装置においては、舵取機構の後方移動の許容長さが、第１軸又は第２軸の長さ、換言すれば、中間軸の略半長を超えることができず、一次衝突に伴う舵取機構の後方移動の量が大きい場合、ステアリングホイールの突き上げを効果的に防止することが難しいという問題があった。
【０００９】
この問題は、中間軸の全長を大きくすることにより解消し得るが、中間軸の長さは、車室の内部でのコラム軸の支持位置と、車室の外部における舵取機構の配設位置との相対的な位置関係により限定されることから、十分な移動許容長さを確保し得る長大な中間軸を採用することは難しい。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、車両の前面衝突に伴う舵取機構の後方移動を、限定された長さの中間軸により広範囲に許容し、一次衝突に伴うステアリングホイールの突き上げを防止して、運転者の安全確保を図り得るステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係るステアリング装置は、車室の内部に支持されたコラム軸と車室の外部に配された舵取機構の入力軸とを中間軸により連結してあるステアリング装置において、前記中間軸は、円筒形をなす第１軸と、該第１軸の円筒部に先端を内嵌された第２軸と、前記第１軸及び第２軸の嵌合部に径方向に打設され、両軸を連結する連結ピンと、前記第１軸の周壁の径方向に対向する位置に前記連結ピンを打設すべく貫通形成された一対のピン孔の夫々に、前記第１軸の軸長方向に互いに逆向きに連設され、前記ピン孔よりも狭幅の長孔を有し、前記第１軸及び第２軸に加わる所定の力の作用により、前記長孔の拡幅変形させつつ生じる前記連結ピンの傾倒を伴って前記第１軸と前記第２軸とを屈曲させる屈曲手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、コラム軸と舵取機構の入力軸とを連結する中間軸が、円筒形をなす第１軸に第２軸を内嵌し連結ピンの打設により連結して構成してあり、これらの第１軸と第２軸とが、軸長方向への連結ピンの傾倒を伴って屈曲することにより、一次衝突に伴う舵取機構の後方移動を許容し、コラム軸の上端に取り付けたステアリングホイールの突き上げを防止する。連結ピンの傾倒、及びこの傾倒に伴う第１、第２軸の屈曲は、該連結ピンの打設のために第１軸の周壁に貫通形成されたピン孔に長孔を連設する簡素な構成により、前記長孔の拡幅変形を伴って確実に行わせることができる。このような屈曲による舵取機構の後方移動の許容量は、中間軸の長さにより制限されることがなく、一次衝突に伴うステアリングホイールの突き上げを確実に防ぐことができる。
【００１５】
本発明の第２発明に係るステアリング装置は、第１発明における第１軸が、前記ピン孔の形成部分よりも端部側に、端部に向けて内径を拡大する拡径部を備え、前記第２軸が、前記連結ピンを打設すべく貫通形成されたピン孔よりも端部側に、端部に向けて外径を縮小する縮径部を備えることを特徴とする。
【００１６】
この発明においては、第１軸の先端に設けた拡径部及び第２軸の先端に設けた縮径部の作用により、第１，第２軸の屈曲開始を補助し、この屈曲を一層確実に行わせて、一次衝突に伴うステアリングホイールの突き上げを防止する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るステアリング装置の全体構成を示す模式図である。
【００１８】
図中１は、コラム軸であり、該コラム軸１は、円筒形をなすコラムハウジング２の内部に同軸的に支承され、該コラムハウジング２の中途部に固設されたアッパブラケット３とコラムハウジング２の一端部に固設されたロアブラケット４とにより、ロアブラケット４の側を前下方（図における左下方）に向けた傾斜姿勢に支持されている。
【００１９】
コラムハウジング２の上部に突出するコラム軸１の上端部には、車室内部の運転者に対面するようにステアリングホイール10が嵌着固定され、同じく下部に突出するコラム軸１の下端部は、両端にユニバーサルジョイント50，50を備える中間軸５を介して舵取機構６の入力軸60に連結されている。
【００２０】
以上の構成により操舵のためのステアリングホイール10の回転操作は、コラム軸１及び中間軸５を介して舵取機構６の入力軸60に伝達され、該舵取機構６の動作により操舵がなされる。なお、図１に示すステアリング装置は、コラムハウジング２の下端部近傍に取付けられた操舵補助用のモータ20を備え、該モータ20の回転力をコラムハウジング２内部のコラム軸１に伝え、ステアリングホイール10の回転操作によりなされる操舵を補助する電動パワーステアリング装置として構成されているが、本発明に係るステアリング装置は、運転者によりステアリングホイール10に加えられる回転操作力のみによって操舵を行わせるマニュアル式のステアリング装置であってもよく、また舵取機構６に付設された油圧シリンダの発生力により操舵を補助する油圧パワーステアリング装置であってもよい。
【００２１】
また図１に示すステアリング装置は、コラムハウジング２の中途部に、内外に嵌合する内筒21及び外筒22を備え、コラム軸１も同様の嵌合部を備えており、コラムハウジング２及びコラム軸１が、ステアリングホイール10に下向きに加わる所定限度を超える軸長方向力の作用により短縮するようになしてある。更に、コラムハウジング２を支持するアッパブラケット３は、ステアリングホイール10に下向きに加わる所定限度を超える軸長方向力の作用により車体から離脱するブレークアウエイブラケットとして構成されている。
【００２２】
これらの構成により、車両の前面衝突時に、前方への慣性の作用によりステアリングホイール10に運転者が衝突（二次衝突）したとき、アッパブラケット３が離脱し、またコラムハウジング２及びコラム軸１が適宜の抵抗下にて短縮して、二次衝突のエネルギを吸収する作用をなし、ステアリングホイール10に衝突する運転者のダメージを軽減することができる。
【００２３】
この二次衝突のエネルギ吸収構造は、多くの車両に従来から採用されている公知の構造であり、本発明に係るステアリング装置の特徴部分ではないから、構成及び動作の詳細な説明は省略する。
【００２４】
一方、車両の前面衝突時には、該車両の前部の潰れに伴って、図示しないエンジン等の構成部品が舵取機構６に衝突（一次衝突）し、該舵取機構６が後方に押されて移動し、該舵取機構６に前述の如く連結されたコラム軸１の上端に取り付けられたステアリングホイール10が後方に突き上げられて運転者に危害を虞れがある。本発明に係るステアリング装置は、このようなステアリングホイール10の突き上げを防止すべく、舵取機構６の入力軸60とコラム軸１とを連結する中間軸５が、以下に示す特徴的な構成を備えている。
【００２５】
図２は、中間軸５の一部破断側断面図である。図示の如く中間軸５は、中空の円筒形をなす第１軸51と、中実の第２軸52とを備え、第２軸52の先端部を第１軸51の先端部に適長内嵌し、第１軸51及び第２軸52の他方との嵌合部に径方向に貫通形成されたピン孔53，54を設け、このピン孔53，54に打設された連結ピン55により、第１軸51と第２軸52とを連結して構成されている。また第１軸51及び第２軸52の基端部には、コラム軸１及び舵取機構６の入力軸60との連結のためのユニバーサルジョイント50，50が夫々嵌着されている。
【００２６】
図３は、第１軸51及び第２軸52の連結部の分解斜視図である。本図に示す如く円筒形をなす第１軸51のピン孔53は、第１軸51の周壁を径方向に対向する位置に貫通形成されており、これらのピン孔53，53には、軸長方向に延びる長孔56，57が夫々連設されている。長孔56，57は、ピン孔53，53の内径よりもわずかに狭い幅を有しており、一方のピン孔53に連設された長孔56は、第１軸51の先端部に向けて延長され、他方のピン孔53に連設された長孔57は、第１軸51の基端部に向けて、即ち、前記長孔56と逆向きに延長されている。
【００２７】
また第２軸52のピン孔54は、先端から適長離れた位置を径方向に貫通する円孔として形成されており、第２軸52のピン孔54の形成位置よりも先端側には、端部に向けて外径をなだらかに縮小する縮径部58が設けられている。同様に第１軸51のピン孔53，53の形成位置よりも先端側には、端部に向けて内径をなだらかに拡大する拡径部59が設けられている。
【００２８】
以上の如く構成された中間軸５には、車両の前面衝突時に、前述の如く生じる舵取機構６の後方移動に伴って車室内に支持されたコラム軸１との間にて軸長方向の力が加わる。図４は、このような軸長方向力の作用下での中間軸５の動作を示す説明図である。前記軸方向力は、図４（ａ）中に白抜矢符により示す如く、舵取機構６側の第１軸51からコラム軸１側の第２軸52に向けて加わる。
【００２９】
ここで、連結ピン55が打設された第１軸51のピン孔53，53の一方には、先端に向かう長孔56が連設されており、該長孔56の幅は、ピン孔53の内径、即ち、連結ピン55の外径よりもわずかに小さくしてあることから、前記軸長方向力が所定限度を超えた場合、連結ピン55は、図４（ａ）中に矢符により示す如く、長孔56を拡幅変形させつつ該長孔56内に進入する。
【００３０】
またピン孔53，53の他方は、先端側が閉じられた形状を有することから、連結ピン55には、ピン孔53との当接部からの反力が、逆向き、即ち、第１軸51の基端側に向けて加わる。ここで他方のピン孔53には、基端に向かう長孔57が連設されており、該長孔57の幅は、ピン孔53の内径よりもわずかに小さくしてあることから、前記反力の作用により連結ピン55は、図４（ａ）中に矢符により示す如く、長孔57を拡幅変形させつつ該長孔57内に進入する。
【００３１】
このように、第１軸51及び第２軸52に所定限度を超える軸長方向力が作用した場合、連結ピン55の一端部が第１軸51の先端に向けて、同じく他端部が第１軸51の基端に向けて夫々変位し、この変位に伴って連結ピン55は、第１軸51及び第２軸52の軸長方向に傾倒することとなり、該連結ピン55が密に嵌合するピン孔54を有する第２軸52は、連結ピン52の傾倒に伴って、図４（ｂ）に示す如く、第１軸51に対して屈曲する。
【００３２】
第１軸51の先端部に設けられた拡径部59、及び第２軸52の先端部に設けられた縮径部58は、第１軸51に対する第２軸52の屈曲を、拡径部59と第２軸52の外径との隙間、及び縮径部58と第１軸51の内径との隙間の範囲内にて抵抗なく行わせ、連結ピン52の傾倒に伴う屈曲の開始を補助する作用をなす。なお、屈曲を開始した後の第１軸51と第２軸52とには、前記軸方向力がモーメント力として加わるようになり、両軸51，52の屈曲は、連結ピン52が長孔56，57の端部に当接し、該連結ピン57の傾倒限界を超えた後も進行し、最終的には、第１軸51と第２軸52とが分離した状態となる。
【００３３】
以上の如き中間軸５の動作により、前述した一次衝突に伴う舵取機構６の後方への移動が許容され、コラム軸１、及び該コラム軸１の上端に取り付けたステアリングホイール10に伝わることがなく、該ステアリングホイール10の突き上げを防止し、運転者に危害を及ぼす虞れを未然に回避することができる。
【００３４】
このとき、舵取機構６の後方への移動は、中間軸５を構成する第１軸51及び第２軸52が連結ピン55の傾倒に伴って屈曲することにより許容され、これらの第１軸51と第２軸52とは、最終的に分離させることも可能である。従って、中間軸５の初期長さに影響されることなく、舵取機構６の後方移動を長ストロークに亘って許容することができ、この移動によるステアリングホイール10の突き上げを確実に防止することができる。図１には、一次衝突により後方に移動した舵取機構６、及びこの移動後の中間軸５の状態が２点鎖線により示してある。
【００３５】
中間軸５は、第１軸51と第２軸52とを連結ピン55により連結してなる簡素な構成であり、また、連結ピン55の傾倒を伴って第１軸51と第２軸52とを屈曲させる屈曲手段は、第１軸51の周壁を貫通するピン孔53，53に互いに逆向きに延びる長孔56，57を連設するという簡素な構成により実現することが可能である。このように本発明に係るステアリング装置においては、一次衝突に伴うステアリングホイール10の突き上げを、簡素な構成により効果的に防止することができる。
【００３６】
なお、第１軸51と第２軸52とを屈曲させる屈曲手段は、第１軸51のピン孔53，53に長孔56，57を連設する構成に限らず、例えば、一方のピン孔53の一側、及び他方のピン孔53の他方に、所定限度を超える力の作用時に破壊される脆弱部を設ける等、他の構成により実現することも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係るステアリング装置においては、車両の前面衝突時に一次衝突に伴って生じるステアリングホイールの突き上げを、簡素な構成により確実に防止することができ、突き上げられたステアリングホイールが運転者に危害を及ぼす虞れを未然じ回避し、運転者の安全確保に有用である等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステアリング装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係るステアリング装置の特徴部分である中間軸の一部破断側断面図である。
【図３】中間軸を構成する第１軸及び第２軸の連結部の分解斜視図である。
【図４】軸長方向力の作用下での中間軸の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１コラム軸
５中間軸
６舵取機構
51 第１軸
52 第２軸
53 ピン孔
54 ピン孔
55 連結ピン
56 長孔
57 長孔
58 縮径部
59 拡径部
60 入力軸

Claims

車室の内部に支持されたコラム軸と車室の外部に配された舵取機構の入力軸とを中間軸により連結してあるステアリング装置において、
前記中間軸は、円筒形をなす第１軸と、該第１軸の円筒部に先端を内嵌された第２軸と、前記第１軸及び第２軸の嵌合部に径方向に打設され、両軸を連結する連結ピンと、前記第１軸の周壁の径方向に対向する位置に前記連結ピンを打設すべく貫通形成された一対のピン孔の夫々に、前記第１軸の軸長方向に互いに逆向きに連設され、前記ピン孔よりも狭幅の長孔を有し、前記第１軸及び第２軸に加わる所定の力の作用により、前記長孔の拡幅変形させつつ生じる前記連結ピンの傾倒を伴って前記第１軸と前記第２軸とを屈曲させる屈曲手段とを備えることを特徴とするステアリング装置。
前記第１軸は、前記ピン孔の形成部分よりも端部側に、端部に向けて内径を拡大する拡径部を備え、前記第２軸は、前記連結ピンを打設すべく貫通形成されたピン孔よりも端部側に、端部に向けて外径を縮小する縮径部を備える請求項１記載のステアリング装置。