JP4212936B2 - エネルギー吸収式ステアリングコラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の操舵装置に用いられるステアリングコラムに関し、特に、２次衝突時の衝撃吸収性能の改良を図ったエネルギー吸収式ステアリングコラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車の操舵装置におけるステアリングコラムは、車両衝突事故時に、乗員がステアリングホイールに衝突して負傷する２次的事故を防止するためにステアリングコラムが軸方向へ収縮する構造が採用されている。また、乗員の安全運転を確保するためにステアリングホイールの位置を運転乗員の最適位置に調節できるように、ステアリングホイールがステアリングコラムの軸方向へ伸縮可能なテレスコピック機構、及び所定の軸を支点として上下方向へ回動してチルト位置調節可能なチルト機構が採用されている。
【０００３】
この伸縮自在のステアリングコラムとして、例えば、特許文献１においては、ステアリングコラムのチルト位置保持手段とテレスコピック位置保持手段とが一体化された構造を有しており、２次衝突の際には、ステアリングコラムが車体から離落すると共に、ステアリングコラムに設けられたカーリングプレートが引き裂かれて衝撃エネルギーの吸収を行うというエネルギー吸収式のステアリングコラムが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
実用新案登録第２５８４２５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の上記エネルギー吸収式ステアリングコラムは、２重コラム式のエネルギー吸収を兼ね備えたテレスコピック機構であり、ステアリングコラムのコラプスと、テレスコピック運動が何れもアウターコラムとインナーコラム間の相対運動により行われる。したがって、スムーズな衝撃吸収をさせるためにテレスコピック位置保持力を小さくすると、チルト位置保持力もそれに伴って小さくなるため、２次衝突の際に、ステアリングコラムがチルト位置保持力に打ち勝ってはね上がり、衝撃エネルギーが吸収されないことがある。
【０００６】
そこで、この問題を解消するために、チルト位置保持力を大きく設定するとテレスコピック位置保持力もそれに応じて大きくなるので、２次衝突の際には、大きなテレスコピック位置保持力のために、ステアリングコラムが円滑に衝撃吸収できないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上述した如き不都合を改善し、２次衝突の際のエネルギー吸収力を任意に調整することができる、簡単な構成のエネルギー吸収式ステアリングコラムを提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明では、ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムと、
車体に固設され該ステアリングコラムを間にして対向して延びる一対のブラケットと、
前記ブラケット間に軸方向に固定関係に支持され、前記ステアリングコラムを軸方向に摺動可能に抱持しているアウタージャケットと、
前記一対のブラケットの間で前記アウタージャケットを包囲する係止枠部材と該係止枠部材に一体であり前記ブラケットのそれぞれを貫通して該ブラケット外部に突出する一対の固定部材とから成り、第１の位置と第２の位置との間を左右方向に移動可能に前記ブラケットに支持され、前記アウタージャケットを支持している係止機構と、
前記係止枠部材の左右方向の一方側に設けられ、前記係止機構が前記第１の位置にある時、前記ステアリングコラムの外周面に設けられた軸方向に連続する凹凸に係合して前記ステアリングコラムの軸方向移動を禁止し、２次衝突に際してコラプスして衝撃エネルギーを吸収しつつ当該ステアリングコラムの移動を許し、前記係止機構が前記第２の位置に移動した時、前記ステアリングコラムを釈放する係止部材と、
前記係止枠部材の左右方向の他方側に設けられ、前記係止機構が前記第２の位置に移動した時、前記ステアリングコラムの外周面に軸方向にわたって設けられた凹部に係合して前記ステアリングコラムの軸方向移動を案内しかつ移動範囲を制限し、前記係止機構が前記第１の位置にある時は前記凹部との係合が外れる凸形状の制限手段と、
一方の前記固定部材と一方の前記ブラケットとの間に設けられ、前記係止機構を前記第１の位置と前記第２の位置とに選択的に動かし、前記係止機構を前記第１の位置に動かすとき前記一対のブラケットを互いに近づく方向に締め付けることにより前記アウタージャケットを押圧して前記ステアリングコラムを圧接保持し、前記係止機構を前記第２の位置に動かすとき前記一対のブラケットの締め付けを解放する操作機構と、
から成ることを特徴とするステアリングコラム装置を提供する。
【０００９】
本発明のステアリングコラム装置において、好ましくは前記係止部材は前記係止枠部材に設けられた第１ギヤであり、これに対向して前記ステアリングコラムに設けられた軸方向に連続する凹凸である第２ギヤと噛み合い可能に設けられている構成とすることができる。
【００１０】
本発明のステアリングコラム装置において、好ましくは前記アウタージャケットには前記第１ギヤに対向して開口部が形成されており、前記ステアリングコラムに軸方向に設けられた前記第２ギヤは当該開口部を介して前記第１ギヤに係合する構成である。
【００１１】
本発明のステアリングコラム装置において、好ましくは前記係止機構を前記第２の位置に付勢するための弾性部材を取り付けることにより、前記係止機構が第２の位置にある時にステアリングコラムを確実に係止機構から離脱させることができる。
【００１４】
本発明のステアリングコラム装置において、好ましくは前記アウタージャケットはチルト調節のため前記ブラケットに上下に揺動可能に軸支され、
前記ステアリングコラム装置はさらに前記係止機構をチルト調節位置に固定するための固定手段を備えている構成とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態を示すエネルギー吸収式ステアリングコラムの軸方向上面図、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す図、図３は図１のギヤ部材を示す斜視図である。
【００１７】
図１及び図２において、本発明のエネルギー吸収式ステアリングコラムは、後端にステアリングホイール（図示なし）を取付けたステアリングシャフト１０を回転自在に支持するインナーコラム３と、図示しない車体に固設され該ステアリングコラムを間にして下向きに対向して延びる一対のブラケット８と、これらブラケット間に該ブラケットに対し軸方向に固定関係に支持され、インナーコラム３を軸方向に摺動可能に抱持しているアウタージャケット４と、インナーコラム３の一部に係接するコラム係接位置と、インナーコラム３を釈放するコラム釈放位置との間を移動可能にブラケット８に支持された係止機構と、該係止機構をコラム係接位置とコラム釈放位置との間に選択的に動かす操作機構と、前記係止機構とコラムとの係接する部分に設けられ、係止機構がコラム係接位置にある時、コラムの軸方向移動を禁止し、２次衝突に際してコラプスして衝撃エネルギーを吸収しつつ、当該コラムの移動を許す係止部材と、等から構成されている。
【００１８】
ブラケット８は車体に取付けられる車体取付部８ｃと、車体取付部８ｃに一体であり、車体取付部８ｃから鉛直下方向に延びる前方側板８ａと、前方側板８ａの後方に一体的に取付けられ、車両後方にかつ鉛直下方向に延びる後方側板８ｂとから成る。
【００１９】
一対のブラケット８は、各々厚みが同一の板材をＬ字状に折り曲げて成る部材で、左右対称となるように成形及び配置されている。
【００２０】
アウタージャケット４はコラム軸方向に延びておりコラムを内嵌する筒状孔部４ｄを有し、前方端部下方部分で車体側ブラケット８の前方側板８ａに軸方向には移動不能に支持されている。本実施形態では、アウタージャケット４はこの前端部Ｐ（図１参照）において、軸方向に直交する方向で軸支されており、この軸支により軸方向には移動不能であるが、回動は自在である。アウタージャケット４の後部は、上下２本のすり割り４ｂが形成されて、軸方向に左右に等分割して、左右２つの半体部４ｃ、４ｃを形成している。アウタージャケット４の後部半体部４ｃ、４ｃのそれぞれは軸方向に直角方向に延びる２つのフランジ部４ｅ，４ｆを前後に離隔して有している。
【００２１】
これら二組のフランジ部４ｅ，４ｆはそれぞれ後方ブラケット８ｂ、８ｂに挟持され アウタージャケット４はインナーコラム３を内嵌した際に、すり割り４ｂを形成した半体部４ｃ、４ｃが後方ブラケット８ｂ、８ｂに押圧されて、弾性的に変形することによりインナーコラム３をがたなく圧接抱持することができる。
【００２２】
係止機構は、アウタージャケット４の２つのフランジ部４ｅ，４ｆ間に存在しており、両ブラケット間においてアウタージャケット４を包囲している係止枠部材２と、この係止枠部材２に一体でその両側から後方ブラケットの両外側に突出する固定部材１４，１５とから構成されている。係止枠部材２はアウタージャケット４の両側面外側で上下に延在する２つの方形部材２ａ，２ａと、各々の方形部材２ａ，２ａをアウタージャケット４の上下で円筒形状のスペーサ２ｂ，２ｂを介して結合させる上下２本のボルト２ｃ，２ｃと、から構成されている。係止枠部材２はこれらスペーサ２ｂ、２ｂでアウタージャケット４を上下に支持している。
【００２３】
係止枠部材２を組み込む時は、一方の方形部材２ａを貫通させた１本のボルト２ｃの先端部を他方の方形部材２ａに対してゆるめて、他方の方形部材２ａとスペーサ２ｂに隙間が空くようにしておき、この状態でアウタージャケット４を囲い込むように組み込んだ後、２本目のボルト２ｃを締め付けて各部材を固定する。
【００２４】
方形部材２ａ，２ａの内、一方の方形部材２ａ（図２中右側）のアウタージャケット４側の面において、固定部材１４，１５の軸心位置を略中央とする部位には凹部２０が形成されている。図３に示すように、この凹部２０には、ギヤ形状の歯１ａが形成された板状のギヤ部材である樹脂ギヤ１がスキマ嵌合で着脱可能に嵌め込まれている。このスキマ嵌合は圧入嵌合でも良い。この樹脂ギヤ１が対向するアウタージャケット４には、樹脂ギヤを出し入れできる開口部４ａが設けられている。この開口部４ａに対向するインナーコラム３の外周面には、軸方向に所定範囲にわたって直線状のギヤ部３ａが形成されており、方形部材２ａの樹脂ギヤ１がこのギヤ部３ａに噛み合うようになっている。このインナーコラム３のギヤ部３ａは、インナーコラム３をハウジング４に対してテレスコピック調整を行う範囲を包含するような軸方向長さを有している。樹脂ギヤ１の歯とギヤ部３ａの歯とは歯筋がともに上下に延びるラックを形成している。ギヤ部３ａはインナーコラム３に直接歯切りするか、またはギヤ部３ａのみを別体に形成して、インナーコラム３に組み立てる構成にしても良い。
【００２５】
アウタージャケット４の開口部４ａは、インナーコラム３の、固定部材１４，１５の軸中心を通るインナーコラム３上の軸線が中心線となるような位置に配設されている。
【００２６】
他方の方形部材２ａ（図２中左側）のアウタージャケット４側の面において固定部材１４，１５の軸心位置を略中央とする部位には凹部が形成され、この凹部にピン２２が埋め込まれ固定されている。このピン２２に対向するアウタージャケット４にはピン２２を出し入れできる開口部４ｇが設けられている。開口部４ｇに露出するインナーコラム３の外周面には、軸方向に所定範囲にわたって直線状のピン溝３ｂが形成されている。ピン溝３ｂはインナーコラム３をアウタージャケット４に対してテレスコピック調整を行う範囲の軸方向長さを有しており、ピン２２が嵌合した際に、インナーコラム３のテレスコピック位置を調整する際のストッパーの機能を有している。
【００２７】
本実施形態をチルト位置調節可能なものとするために、一対のブラケット８の後方側板８ｂ，８ｂには、各々円弧形状のチルト溝８ｄ，８ｄが形成されており、ブラケット側板８ｂ，８ｂの両外側から、固定部材１４，１５が、このチルト溝８ｄを貫通して、方形部材２ａ，２ａにそれぞれ固定されている。固定部材１４，１５はそれぞれボルト１４ａ，１５ａとナット１４ｂ，１５ｂとから成り、同軸配置であって、その軸中心はステアリングシャフト１０の軸中心を通るように配設されている。チルト溝８ｄは、固定部材１４，１５のボルト１４ａ，１５ａがアウタージャケット４の軸支点Ｐを中心として回動可能な円弧形状の長孔である。
【００２８】
図２に示すように、図中左側の固定部材１４には、チルトレバー６と一対のカム５がボルト１４ａに対して隣接配置され、一方、図中右側の固定部材１５には、一対のチルト位置保持ギヤ７がボルト１５ａに対して回動不能の状態で外嵌している。一対のカム５及び一対のチルト位置保持ギヤ７の内、ブラケット８側の固定ギヤ７ａは、ブラケット８に固定関係にあり、カム５ｂはブラケット８に対して回転不能で上下動可能の関係にある。
【００２９】
図１に示すように、チルト位置保持ギヤ７の内、外側の可動ギヤ７ｂには、一方がブラケット後方側板８ｂに当接し、他方が可動ギヤ７ｂの内面側の面に当接された弾性部材であるバネ９が配置されており、このバネ９により可動ギヤ７ｂ及び係止枠部材２は、インナーコラム３のギヤ部３ａと樹脂ギヤ１との噛み合いを引き離す方向、即ち外側方向（図２では右方向）に付勢されている。
【００３０】
上記構成における動作について説明する。図２に示すように、操作レバー６を締め付け方向に操作することにより、一対のカム５の凸部同士が係合して図中左側のカム５ａが右側のカム５ｂから離れる方向に移動する。これにより、固定部材１４のボルト１４ａに回転自在に固定されたカム５ａと共にボルト１４ａが図中左方向へ移動し、係止枠部材２が左方向へ移動するので、図示するように、樹脂ギヤ１がインナーコラム３のギヤ部３ａに嵌合し、且つ左側の方形部材２ａのピン２２がインナーコラム３のピン溝３ｂから外れる。それと共に、右側の方形部材２ａに固定されたボルト１５ａも右側のチルト位置保持ギヤ７の可動ギヤ７ｂと共に左側へ移動して、左側の固定ギヤ７ａを押圧する。
【００３１】
この樹脂ギヤ１とインナーコラム３のギヤ部３ａの噛み合いにより、インナーコラム３は軸方向に位置固定される。それと共に、右側の可動ギヤ７ｂが左側の固定ギヤ７ａに係合して、インナーコラム３はチルト方向にも位置固定される。この時、後方ブラケット８ｂ、８ｂのうち一方は右側のチルト位置保持ギヤ７の噛合い後、さらに可動ギヤが固定ギヤを押すことにより他方はカム５ａ、５ｂが離隔するために互いにインナーコラム３に向かって押されてフランジ部４ｅ，４ｆを介してアウタージャケット４のすり割り半体部４ｃ、４ｃを弾性変形させてインナーコラム３を所定の荷重で圧接抱持する。
【００３２】
一方、チルトレバー６を反締め付け方向に操作することにより、一対のカム５の凸部同士がずれて図中左側のカム５ａが右側のカム５ｂに近づく方向に移動する。これにより、固定部材１４のボルト１４ａが図２中右方向へ移動し、係止枠部材２が右方向へ移動するので、樹脂ギヤ１がインナーコラム３のギヤ部３ａから外れると共に、左側の方形部材２ａのピン２２がインナーコラム３のピン溝３ｂに嵌合する。この時の係止枠部材２の右方向へ移動は、バネ９の付勢力により助力されて、樹脂ギヤ１はインナーコラムのギヤ部３ａから確実に離れる。
【００３３】
このため、インナーコラム３は、樹脂ギヤ１とインナーコラム３のギヤ部３ａとの噛み合いによる係止力から開放されると共に、アウタージャケット４のすり割り半体部４ｃ、４ｃも後方ブラケットからの締め付けから解放されて、軸方向に摺動可能になるので、ステアリングコラムの手動による任意の軸方向の長さ調整、即ちテレスコピック調整を行うことができる。この時、方形部材２ａのピン２２がインナーコラム３のピン溝３ｂに嵌合しているので、インナーコラム３はアウタージャケット４に対して移動可能な範囲が規制される。こうして、ピン２２はテレスコ調整ストッパーとしての機能を果たすことになる。
【００３４】
同時に、右側の方形部材２ａが右側に移動するのに伴って、ボルト１５ａに固定されたチルト位置保持ギヤ７の可動ギヤ７ｂも左側の固定ギヤ７ａとの噛み合いから、離脱する。バネ９によりこの離脱は確実なものとされる。こうして、インナーコラム３はブラケット８に対する固定状態から開放される、即ちインナーコラム３のブラケット８に対するチルト位置保持力は無くなる。したがって、この状態で、ボルトをブラケット８のチルト溝８ｄの範囲で、支点Ｐ（図１参照）を中心として回動させることにより、任意にチルト調整を行うことができる。
【００３５】
ところで、乗員の２次衝突時に、ステアリングコラムが軸方向に力を受け、その力が所定以上に達すると、樹脂ギヤ１のコラプスが開始され、樹脂ギヤ１はギヤ部３ａにおいて破断されることにより衝撃力を吸収する。この時の、樹脂ギヤ１がギヤ部３ａに対して移動するストロークと加わる荷重の関係を図４に示している。同図から明らかなように、樹脂ギヤ１がギヤ部３ａにおいて破断される直前の位置（矢印Ｂ）にて最大荷重（離脱荷重）が加わり、その後、コラプス荷重は徐々に小さくなっていることが分かる。
【００３６】
以上説明したように、インナーコラム３のチルト位置保持力は、チルトレバー６を締め付けた時に、チルト保持ギヤ７によって得られ、インナーコラム３のテレスコピック位置保持力は、係止機構の右側方形部材２ａに設けられた樹脂ギヤ１とインナーコラムのギヤ部３ａとの噛み合いで得られる。本実施形態において、インナーコラム３のテレスコピック位置保持力は、さらに係止機構およびブラケットを介してアウターコラムのすり割り半体部の圧接力によっても得られる。２次衝突時の衝撃力の吸収は、樹脂ギヤ１のギヤ形状１ａとギヤ部３ａとの噛み合い力と、ハウジング４のすり割り半体部４ｃ、４ｃによる圧接保持力のみで行われるので、チルト保持力とは独立である。また、テレスコピック位置保持力および２次衝突時の衝撃力の吸収特性は後述の如く樹脂ギヤの種種の特性を適宜選択することにより任意に調整可能である。
【００３７】
尚、この実施形態のエネルギー吸収式ステアリングコラムには、図１の斜線部Ｃで示す位置に、電子ロック機構を取り付けても良い。
【００３８】
図５〜図７は樹脂ギヤ１の他の実施形態を示す斜視図である。
【００３９】
上記構成で説明したように、樹脂ギヤ１は、方形部材２ａの凹部２０にスキマ嵌合で着脱可能に嵌め込まれているので、２次衝突時の衝撃力を吸収するための、樹脂ギヤ１のギヤ部３ａに対する離脱荷重の大きさは、樹脂ギヤ１を交換することにより任意に調整することができる。例えば、図５に示すように、樹脂ギヤ１１の歯数を少なく設定することにより、離脱荷重がより小さくなるようにすることができる。また、図６に示すように、樹脂ギヤ２１の歯幅２１ａをより小さく設定することによっても、離脱荷重をより小さくすることができる。
【００４０】
樹脂ギヤ１の歯の形状に関しては、この実施形態では、その断面形状が三角形のものを採用したが、他にも台形等、歯の断面形状が先細りのテーパ状のものでも良い。また、樹脂ギヤ１の材料としては、他に、ガラス繊維を含んだ樹脂、ゴム、非鉄金属、金属焼結材料、鉄、等であっても良い。
【００４１】
このように、樹脂ギヤ１のギヤ部３ａに対する離脱荷重の大きさは、樹脂ギヤ１の歯数、歯幅、歯の形状、ギヤ１の材料を適宜選択することにより、任意に設定することができる。この樹脂ギヤ１の仕様を選択することにより離脱荷重が実際に変化する実験例を図８に示している。同図から明らかなように、この実験例では、樹脂ギヤ１の任意の選択によって、最大荷重（離脱荷重）Ｄが図４の場合に比較して小さくなっている。
【００４２】
さらに、樹脂ギヤ１の他の装着方法を示す例として、図７に示すように、樹脂ギヤ３１の裏面側に円形の突起３１ａを設けても良い。この場合、方形部材２ａ側には円形の凹部（図示しない）を設け、この凹部に突起３１ａをスキマ嵌合させることにより、樹脂ギヤ３１を方形部材２ａに装着する。
【００４３】
尚、上記実施形態では樹脂ギヤ１を着脱自在としたが、この樹脂ギヤは方形部材２ａと一体成形しても良い。
【００４４】
また、上記実施形態では、チルトレバー６による締め付けは、カム式のものを採用したが、これに限らず、ネジ式のものであっても良い。
【００４５】
図９は本発明のエネルギー吸収式ステアリングコラムに電動アシスト機構が装着された実施形態を示す軸方向上面図である。図示するように、この発明のステアリングコラムは、電動アシスト機構３０を装着したＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）に適用しても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２次衝突時の衝撃エネルギー吸収特性をステアリングコラムの位置保持力とは独立して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示すエネルギー吸収式ステアリングコラムの軸方向上面図である。
【図２】 本発明のエネルギー吸収式ステアリングコラムを示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】 図１のギヤ部材を示す斜視図である。
【図４】 ギヤ部材のストロークと荷重との関係を示す特性線図である。
【図５】 ギヤ部材の歯数を変えた実施例を示す斜視図である。
【図６】 ギヤ部材の歯幅を変えた実施例を示す斜視図である。
【図７】 ギヤ部材の裏面に凸部を設けた実施例を示す斜視図である。
【図８】 ギヤ部材の仕様を変えた時のストロークと荷重との関係を示す特性線図である。
【図９】 図１のエネルギー吸収式ステアリングコラムに電動アシスト機構を装着した実施形態を示す軸方向上面図である。
【符号の説明】
１ ギヤ部材（樹脂ギヤ）
１ａ ギヤ形状
２ 係止枠部材
２ａ 方形部材
２ｂ スペーサ
２ｃ ボルト
３ インナーコラム
４ アウタージャケット
５ カム
６ 操作レバー
７ チルト保持ギヤ
８ ブラケット
９ バネ
１０ ステアリングシャフト
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の操舵装置に用いられるステアリングコラムに関し、特に、２次衝突時の衝撃吸収性能の改良を図ったエネルギー吸収式ステアリングコラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車の操舵装置におけるステアリングコラムは、車両衝突事故時に、乗員がステアリングホイールに衝突して負傷する２次的事故を防止するためにステアリングコラムが軸方向へ収縮する構造が採用されている。また、乗員の安全運転を確保するためにステアリングホイールの位置を運転乗員の最適位置に調節できるように、ステアリングホイールがステアリングコラムの軸方向へ伸縮可能なテレスコピック機構、及び所定の軸を支点として上下方向へ回動してチルト位置調節可能なチルト機構が採用されている。
【０００３】
この伸縮自在のステアリングコラムとして、例えば、特許文献１においては、ステアリングコラムのチルト位置保持手段とテレスコピック位置保持手段とが一体化された構造を有しており、２次衝突の際には、ステアリングコラムが車体から離落すると共に、ステアリングコラムに設けられたカーリングプレートが引き裂かれて衝撃エネルギーの吸収を行うというエネルギー吸収式のステアリングコラムが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
実用新案登録第２５８４２５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の上記エネルギー吸収式ステアリングコラムは、２重コラム式のエネルギー吸収を兼ね備えたテレスコピック機構であり、ステアリングコラムのコラプスと、テレスコピック運動が何れもアウターコラムとインナーコラム間の相対運動により行われる。したがって、スムーズな衝撃吸収をさせるためにテレスコピック位置保持力を小さくすると、チルト位置保持力もそれに伴って小さくなるため、２次衝突の際に、ステアリングコラムがチルト位置保持力に打ち勝ってはね上がり、衝撃エネルギーが吸収されないことがある。
【０００６】
そこで、この問題を解消するために、チルト位置保持力を大きく設定するとテレスコピック位置保持力もそれに応じて大きくなるので、２次衝突の際には、大きなテレスコピック位置保持力のために、ステアリングコラムが円滑に衝撃吸収できないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上述した如き不都合を改善し、２次衝突の際のエネルギー吸収力を任意に調整することができる、簡単な構成のエネルギー吸収式ステアリングコラムを提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明では、ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムと、
車体に固設され該ステアリングコラムを間にして対向して延びる一対のブラケットと、
前記ブラケット間に軸方向に固定関係に支持され、前記ステアリングコラムを軸方向に摺動可能に抱持しているアウタージャケットと、
前記一対のブラケットの間で前記アウタージャケットを包囲する係止枠部材と該係止枠部材に一体であり前記ブラケットのそれぞれを貫通して該ブラケット外部に突出する一対の固定部材とから成り、第１の位置と第２の位置との間を左右方向に移動可能に前記ブラケットに支持され、前記アウタージャケットを支持している係止機構と、
前記係止枠部材の左右方向の一方側に設けられ、前記係止機構が前記第１の位置にある時、前記ステアリングコラムの外周面に設けられた軸方向に連続する凹凸に係合して前記ステアリングコラムの軸方向移動を禁止し、２次衝突に際してコラプスして衝撃エネルギーを吸収しつつ当該ステアリングコラムの移動を許し、前記係止機構が前記第２の位置に移動した時、前記ステアリングコラムを釈放する係止部材と、
前記係止枠部材の左右方向の他方側に設けられ、前記係止機構が前記第２の位置に移動した時、前記ステアリングコラムの外周面に軸方向にわたって設けられた凹部に係合して前記ステアリングコラムの軸方向移動を案内しかつ移動範囲を制限し、前記係止機構が前記第１の位置にある時は前記凹部との係合が外れる凸形状の制限手段と、
一方の前記固定部材と一方の前記ブラケットとの間に設けられ、前記係止機構を前記第１の位置と前記第２の位置とに選択的に動かし、前記係止機構を前記第１の位置に動かすとき前記一対のブラケットを互いに近づく方向に締め付けることにより前記アウタージャケットを押圧して前記ステアリングコラムを圧接保持し、前記係止機構を前記第２の位置に動かすとき前記一対のブラケットの締め付けを解放する操作機構と、
から成ることを特徴とするステアリングコラム装置を提供する。
【０００９】
本発明のステアリングコラム装置において、好ましくは前記係止部材は前記係止枠部材に設けられた第１ギヤであり、これに対向して前記ステアリングコラムに設けられた軸方向に連続する凹凸である第２ギヤと噛み合い可能に設けられている構成とすることができる。
【００１０】
本発明のステアリングコラム装置において、好ましくは前記アウタージャケットには前記第１ギヤに対向して開口部が形成されており、前記ステアリングコラムに軸方向に設けられた前記第２ギヤは当該開口部を介して前記第１ギヤに係合する構成である。
【００１１】
本発明のステアリングコラム装置において、好ましくは前記係止機構を前記第２の位置に付勢するための弾性部材を取り付けることにより、前記係止機構が第２の位置にある時にステアリングコラムを確実に係止機構から離脱させることができる。
【００１４】
本発明のステアリングコラム装置において、好ましくは前記アウタージャケットはチルト調節のため前記ブラケットに上下に揺動可能に軸支され、
前記ステアリングコラム装置はさらに前記係止機構をチルト調節位置に固定するための固定手段を備えている構成とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態を示すエネルギー吸収式ステアリングコラムの軸方向上面図、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す図、図３は図１のギヤ部材を示す斜視図である。
【００１７】
図１及び図２において、本発明のエネルギー吸収式ステアリングコラムは、後端にステアリングホイール（図示なし）を取付けたステアリングシャフト１０を回転自在に支持するインナーコラム３と、図示しない車体に固設され該ステアリングコラムを間にして下向きに対向して延びる一対のブラケット８と、これらブラケット間に該ブラケットに対し軸方向に固定関係に支持され、インナーコラム３を軸方向に摺動可能に抱持しているアウタージャケット４と、インナーコラム３の一部に係接するコラム係接位置と、インナーコラム３を釈放するコラム釈放位置との間を移動可能にブラケット８に支持された係止機構と、該係止機構をコラム係接位置とコラム釈放位置との間に選択的に動かす操作機構と、前記係止機構とコラムとの係接する部分に設けられ、係止機構がコラム係接位置にある時、コラムの軸方向移動を禁止し、２次衝突に際してコラプスして衝撃エネルギーを吸収しつつ、当該コラムの移動を許す係止部材と、等から構成されている。
【００１８】
ブラケット８は車体に取付けられる車体取付部８ｃと、車体取付部８ｃに一体であり、車体取付部８ｃから鉛直下方向に延びる前方側板８ａと、前方側板８ａの後方に一体的に取付けられ、車両後方にかつ鉛直下方向に延びる後方側板８ｂとから成る。
【００１９】
一対のブラケット８は、各々厚みが同一の板材をＬ字状に折り曲げて成る部材で、左右対称となるように成形及び配置されている。
【００２０】
アウタージャケット４はコラム軸方向に延びておりコラムを内嵌する筒状孔部４ｄを有し、前方端部下方部分で車体側ブラケット８の前方側板８ａに軸方向には移動不能に支持されている。本実施形態では、アウタージャケット４はこの前端部Ｐ（図１参照）において、軸方向に直交する方向で軸支されており、この軸支により軸方向には移動不能であるが、回動は自在である。アウタージャケット４の後部は、上下２本のすり割り４ｂが形成されて、軸方向に左右に等分割して、左右２つの半体部４ｃ、４ｃを形成している。アウタージャケット４の後部半体部４ｃ、４ｃのそれぞれは軸方向に直角方向に延びる２つのフランジ部４ｅ，４ｆを前後に離隔して有している。
【００２１】
これら二組のフランジ部４ｅ，４ｆはそれぞれ後方ブラケット８ｂ、８ｂに挟持され アウタージャケット４はインナーコラム３を内嵌した際に、すり割り４ｂを形成した半体部４ｃ、４ｃが後方ブラケット８ｂ、８ｂに押圧されて、弾性的に変形することによりインナーコラム３をがたなく圧接抱持することができる。
【００２２】
係止機構は、アウタージャケット４の２つのフランジ部４ｅ，４ｆ間に存在しており、両ブラケット間においてアウタージャケット４を包囲している係止枠部材２と、この係止枠部材２に一体でその両側から後方ブラケットの両外側に突出する固定部材１４，１５とから構成されている。係止枠部材２はアウタージャケット４の両側面外側で上下に延在する２つの方形部材２ａ，２ａと、各々の方形部材２ａ，２ａをアウタージャケット４の上下で円筒形状のスペーサ２ｂ，２ｂを介して結合させる上下２本のボルト２ｃ，２ｃと、から構成されている。係止枠部材２はこれらスペーサ２ｂ、２ｂでアウタージャケット４を上下に支持している。
【００２３】
係止枠部材２を組み込む時は、一方の方形部材２ａを貫通させた１本のボルト２ｃの先端部を他方の方形部材２ａに対してゆるめて、他方の方形部材２ａとスペーサ２ｂに隙間が空くようにしておき、この状態でアウタージャケット４を囲い込むように組み込んだ後、２本目のボルト２ｃを締め付けて各部材を固定する。
【００２４】
方形部材２ａ，２ａの内、一方の方形部材２ａ（図２中右側）のアウタージャケット４側の面において、固定部材１４，１５の軸心位置を略中央とする部位には凹部２０が形成されている。図３に示すように、この凹部２０には、ギヤ形状の歯１ａが形成された板状のギヤ部材である樹脂ギヤ１がスキマ嵌合で着脱可能に嵌め込まれている。このスキマ嵌合は圧入嵌合でも良い。この樹脂ギヤ１が対向するアウタージャケット４には、樹脂ギヤを出し入れできる開口部４ａが設けられている。この開口部４ａに対向するインナーコラム３の外周面には、軸方向に所定範囲にわたって直線状のギヤ部３ａが形成されており、方形部材２ａの樹脂ギヤ１がこのギヤ部３ａに噛み合うようになっている。このインナーコラム３のギヤ部３ａは、インナーコラム３をハウジング４に対してテレスコピック調整を行う範囲を包含するような軸方向長さを有している。樹脂ギヤ１の歯とギヤ部３ａの歯とは歯筋がともに上下に延びるラックを形成している。ギヤ部３ａはインナーコラム３に直接歯切りするか、またはギヤ部３ａのみを別体に形成して、インナーコラム３に組み立てる構成にしても良い。
【００２５】
アウタージャケット４の開口部４ａは、インナーコラム３の、固定部材１４，１５の軸中心を通るインナーコラム３上の軸線が中心線となるような位置に配設されている。
【００２６】
他方の方形部材２ａ（図２中左側）のアウタージャケット４側の面において固定部材１４，１５の軸心位置を略中央とする部位には凹部が形成され、この凹部にピン２２が埋め込まれ固定されている。このピン２２に対向するアウタージャケット４にはピン２２を出し入れできる開口部４ｇが設けられている。開口部４ｇに露出するインナーコラム３の外周面には、軸方向に所定範囲にわたって直線状のピン溝３ｂが形成されている。ピン溝３ｂはインナーコラム３をアウタージャケット４に対してテレスコピック調整を行う範囲の軸方向長さを有しており、ピン２２が嵌合した際に、インナーコラム３のテレスコピック位置を調整する際のストッパーの機能を有している。
【００２７】
本実施形態をチルト位置調節可能なものとするために、一対のブラケット８の後方側板８ｂ，８ｂには、各々円弧形状のチルト溝８ｄ，８ｄが形成されており、ブラケット側板８ｂ，８ｂの両外側から、固定部材１４，１５が、このチルト溝８ｄを貫通して、方形部材２ａ，２ａにそれぞれ固定されている。固定部材１４，１５はそれぞれボルト１４ａ，１５ａとナット１４ｂ，１５ｂとから成り、同軸配置であって、その軸中心はステアリングシャフト１０の軸中心を通るように配設されている。チルト溝８ｄは、固定部材１４，１５のボルト１４ａ，１５ａがアウタージャケット４の軸支点Ｐを中心として回動可能な円弧形状の長孔である。
【００２８】
図２に示すように、図中左側の固定部材１４には、チルトレバー６と一対のカム５がボルト１４ａに対して隣接配置され、一方、図中右側の固定部材１５には、一対のチルト位置保持ギヤ７がボルト１５ａに対して回動不能の状態で外嵌している。一対のカム５及び一対のチルト位置保持ギヤ７の内、ブラケット８側の固定ギヤ７ａは、ブラケット８に固定関係にあり、カム５ｂはブラケット８に対して回転不能で上下動可能の関係にある。
【００２９】
図１に示すように、チルト位置保持ギヤ７の内、外側の可動ギヤ７ｂには、一方がブラケット後方側板８ｂに当接し、他方が可動ギヤ７ｂの内面側の面に当接された弾性部材であるバネ９が配置されており、このバネ９により可動ギヤ７ｂ及び係止枠部材２は、インナーコラム３のギヤ部３ａと樹脂ギヤ１との噛み合いを引き離す方向、即ち外側方向（図２では右方向）に付勢されている。
【００３０】
上記構成における動作について説明する。図２に示すように、操作レバー６を締め付け方向に操作することにより、一対のカム５の凸部同士が係合して図中左側のカム５ａが右側のカム５ｂから離れる方向に移動する。これにより、固定部材１４のボルト１４ａに回転自在に固定されたカム５ａと共にボルト１４ａが図中左方向へ移動し、係止枠部材２が左方向へ移動するので、図示するように、樹脂ギヤ１がインナーコラム３のギヤ部３ａに嵌合し、且つ左側の方形部材２ａのピン２２がインナーコラム３のピン溝３ｂから外れる。それと共に、右側の方形部材２ａに固定されたボルト１５ａも右側のチルト位置保持ギヤ７の可動ギヤ７ｂと共に左側へ移動して、左側の固定ギヤ７ａを押圧する。
【００３１】
この樹脂ギヤ１とインナーコラム３のギヤ部３ａの噛み合いにより、インナーコラム３は軸方向に位置固定される。それと共に、右側の可動ギヤ７ｂが左側の固定ギヤ７ａに係合して、インナーコラム３はチルト方向にも位置固定される。この時、後方ブラケット８ｂ、８ｂのうち一方は右側のチルト位置保持ギヤ７の噛合い後、さらに可動ギヤが固定ギヤを押すことにより他方はカム５ａ、５ｂが離隔するために互いにインナーコラム３に向かって押されてフランジ部４ｅ，４ｆを介してアウタージャケット４のすり割り半体部４ｃ、４ｃを弾性変形させてインナーコラム３を所定の荷重で圧接抱持する。
【００３２】
一方、チルトレバー６を反締め付け方向に操作することにより、一対のカム５の凸部同士がずれて図中左側のカム５ａが右側のカム５ｂに近づく方向に移動する。これにより、固定部材１４のボルト１４ａが図２中右方向へ移動し、係止枠部材２が右方向へ移動するので、樹脂ギヤ１がインナーコラム３のギヤ部３ａから外れると共に、左側の方形部材２ａのピン２２がインナーコラム３のピン溝３ｂに嵌合する。この時の係止枠部材２の右方向へ移動は、バネ９の付勢力により助力されて、樹脂ギヤ１はインナーコラムのギヤ部３ａから確実に離れる。
【００３３】
このため、インナーコラム３は、樹脂ギヤ１とインナーコラム３のギヤ部３ａとの噛み合いによる係止力から開放されると共に、アウタージャケット４のすり割り半体部４ｃ、４ｃも後方ブラケットからの締め付けから解放されて、軸方向に摺動可能になるので、ステアリングコラムの手動による任意の軸方向の長さ調整、即ちテレスコピック調整を行うことができる。この時、方形部材２ａのピン２２がインナーコラム３のピン溝３ｂに嵌合しているので、インナーコラム３はアウタージャケット４に対して移動可能な範囲が規制される。こうして、ピン２２はテレスコ調整ストッパーとしての機能を果たすことになる。
【００３４】
同時に、右側の方形部材２ａが右側に移動するのに伴って、ボルト１５ａに固定されたチルト位置保持ギヤ７の可動ギヤ７ｂも左側の固定ギヤ７ａとの噛み合いから、離脱する。バネ９によりこの離脱は確実なものとされる。こうして、インナーコラム３はブラケット８に対する固定状態から開放される、即ちインナーコラム３のブラケット８に対するチルト位置保持力は無くなる。したがって、この状態で、ボルトをブラケット８のチルト溝８ｄの範囲で、支点Ｐ（図１参照）を中心として回動させることにより、任意にチルト調整を行うことができる。
【００３５】
ところで、乗員の２次衝突時に、ステアリングコラムが軸方向に力を受け、その力が所定以上に達すると、樹脂ギヤ１のコラプスが開始され、樹脂ギヤ１はギヤ部３ａにおいて破断されることにより衝撃力を吸収する。この時の、樹脂ギヤ１がギヤ部３ａに対して移動するストロークと加わる荷重の関係を図４に示している。同図から明らかなように、樹脂ギヤ１がギヤ部３ａにおいて破断される直前の位置（矢印Ｂ）にて最大荷重（離脱荷重）が加わり、その後、コラプス荷重は徐々に小さくなっていることが分かる。
【００３６】
以上説明したように、インナーコラム３のチルト位置保持力は、チルトレバー６を締め付けた時に、チルト保持ギヤ７によって得られ、インナーコラム３のテレスコピック位置保持力は、係止機構の右側方形部材２ａに設けられた樹脂ギヤ１とインナーコラムのギヤ部３ａとの噛み合いで得られる。本実施形態において、インナーコラム３のテレスコピック位置保持力は、さらに係止機構およびブラケットを介してアウターコラムのすり割り半体部の圧接力によっても得られる。２次衝突時の衝撃力の吸収は、樹脂ギヤ１のギヤ形状１ａとギヤ部３ａとの噛み合い力と、ハウジング４のすり割り半体部４ｃ、４ｃによる圧接保持力のみで行われるので、チルト保持力とは独立である。また、テレスコピック位置保持力および２次衝突時の衝撃力の吸収特性は後述の如く樹脂ギヤの種種の特性を適宜選択することにより任意に調整可能である。
【００３７】
尚、この実施形態のエネルギー吸収式ステアリングコラムには、図１の斜線部Ｃで示す位置に、電子ロック機構を取り付けても良い。
【００３８】
図５〜図７は樹脂ギヤ１の他の実施形態を示す斜視図である。
【００３９】
上記構成で説明したように、樹脂ギヤ１は、方形部材２ａの凹部２０にスキマ嵌合で着脱可能に嵌め込まれているので、２次衝突時の衝撃力を吸収するための、樹脂ギヤ１のギヤ部３ａに対する離脱荷重の大きさは、樹脂ギヤ１を交換することにより任意に調整することができる。例えば、図５に示すように、樹脂ギヤ１１の歯数を少なく設定することにより、離脱荷重がより小さくなるようにすることができる。また、図６に示すように、樹脂ギヤ２１の歯幅２１ａをより小さく設定することによっても、離脱荷重をより小さくすることができる。
【００４０】
樹脂ギヤ１の歯の形状に関しては、この実施形態では、その断面形状が三角形のものを採用したが、他にも台形等、歯の断面形状が先細りのテーパ状のものでも良い。また、樹脂ギヤ１の材料としては、他に、ガラス繊維を含んだ樹脂、ゴム、非鉄金属、金属焼結材料、鉄、等であっても良い。
【００４１】
このように、樹脂ギヤ１のギヤ部３ａに対する離脱荷重の大きさは、樹脂ギヤ１の歯数、歯幅、歯の形状、ギヤ１の材料を適宜選択することにより、任意に設定することができる。この樹脂ギヤ１の仕様を選択することにより離脱荷重が実際に変化する実験例を図８に示している。同図から明らかなように、この実験例では、樹脂ギヤ１の任意の選択によって、最大荷重（離脱荷重）Ｄが図４の場合に比較して小さくなっている。
【００４２】
さらに、樹脂ギヤ１の他の装着方法を示す例として、図７に示すように、樹脂ギヤ３１の裏面側に円形の突起３１ａを設けても良い。この場合、方形部材２ａ側には円形の凹部（図示しない）を設け、この凹部に突起３１ａをスキマ嵌合させることにより、樹脂ギヤ３１を方形部材２ａに装着する。
【００４３】
尚、上記実施形態では樹脂ギヤ１を着脱自在としたが、この樹脂ギヤは方形部材２ａと一体成形しても良い。
【００４４】
また、上記実施形態では、チルトレバー６による締め付けは、カム式のものを採用したが、これに限らず、ネジ式のものであっても良い。
【００４５】
図９は本発明のエネルギー吸収式ステアリングコラムに電動アシスト機構が装着された実施形態を示す軸方向上面図である。図示するように、この発明のステアリングコラムは、電動アシスト機構３０を装着したＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）に適用しても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２次衝突時の衝撃エネルギー吸収特性をステアリングコラムの位置保持力とは独立して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示すエネルギー吸収式ステアリングコラムの軸方向上面図である。
【図２】 本発明のエネルギー吸収式ステアリングコラムを示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】 図１のギヤ部材を示す斜視図である。
【図４】 ギヤ部材のストロークと荷重との関係を示す特性線図である。
【図５】 ギヤ部材の歯数を変えた実施例を示す斜視図である。
【図６】 ギヤ部材の歯幅を変えた実施例を示す斜視図である。
【図７】 ギヤ部材の裏面に凸部を設けた実施例を示す斜視図である。
【図８】 ギヤ部材の仕様を変えた時のストロークと荷重との関係を示す特性線図である。
【図９】 図１のエネルギー吸収式ステアリングコラムに電動アシスト機構を装着した実施形態を示す軸方向上面図である。
【符号の説明】
１ ギヤ部材（樹脂ギヤ）
１ａ ギヤ形状
２ 係止枠部材
２ａ 方形部材
２ｂ スペーサ
２ｃ ボルト
３ インナーコラム
４ アウタージャケット
５ カム
６ 操作レバー
７ チルト保持ギヤ
８ ブラケット
９ バネ
１０ ステアリングシャフト
Claims (5)
- ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムと、
車体に固設され該ステアリングコラムを間にして対向して延びる一対のブラケットと、
前記ブラケット間に軸方向に固定関係に支持され、前記ステアリングコラムを軸方向に摺動可能に抱持しているアウタージャケットと、
前記一対のブラケットの間で前記アウタージャケットを包囲する係止枠部材と該係止枠部材に一体であり前記ブラケットのそれぞれを貫通して該ブラケット外部に突出する一対の固定部材とから成り、第１の位置と第２の位置との間を左右方向に移動可能に前記ブラケットに支持され、前記アウタージャケットを支持している係止機構と、
前記係止枠部材の左右方向の一方側に設けられ、前記係止機構が前記第１の位置にある時、前記ステアリングコラムの外周面に設けられた軸方向に連続する凹凸に係合して前記ステアリングコラムの軸方向移動を禁止し、２次衝突に際してコラプスして衝撃エネルギーを吸収しつつ当該ステアリングコラムの移動を許し、前記係止機構が前記第２の位置に移動した時、前記ステアリングコラムを釈放する係止部材と、
前記係止枠部材の左右方向の他方側に設けられ、前記係止機構が前記第２の位置に移動した時、前記ステアリングコラムの外周面に軸方向にわたって設けられた凹部に係合して前記ステアリングコラムの軸方向移動を案内しかつ移動範囲を制限し、前記係止機構が前記第１の位置にある時は前記凹部との係合が外れる凸形状の制限手段と、
一方の前記固定部材と一方の前記ブラケットとの間に設けられ、前記係止機構を前記第１の位置と前記第２の位置とに選択的に動かし、前記係止機構を前記第１の位置に動かすとき前記一対のブラケットを互いに近づく方向に締め付けることにより前記アウタージャケットを押圧して前記ステアリングコラムを圧接保持し、前記係止機構を前記第２の位置に動かすとき前記一対のブラケットの締め付けを解放する操作機構と、
から成ることを特徴とするステアリングコラム装置。 - 前記係止部材は前記係止枠部材に設けられた第１ギヤであり、これに対向して前記ステアリングコラムに設けられた軸方向に連続する凹凸である第２ギヤと噛み合い可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のステアリングコラム装置。
- 前記アウタージャケットには前記第１ギヤに対向して開口部が形成されており、前記ステアリングコラムに軸方向に設けられた前記第２ギヤは当該開口部を介して前記第１ギヤに係合することを特徴とする請求項２に記載のステアリングコラム装置。
- 前記係止機構を前記第２の位置に付勢するための弾性部材を取り付けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエネルギー吸収式ステアリングコラム装置。
- 前記アウタージャケットはチルト調節のため前記ブラケットに上下に揺動可能に軸支され、
前記ステアリングコラム装置はさらに前記係止機構をチルト調節位置に固定するための固定手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のステアリングコラム装置。
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