JP5229280B2

JP5229280B2 - 衝撃吸収式ステアリング装置

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Publication number: JP5229280B2
Application number: JP2010183961A
Authority: JP
Inventors: 恒山本; 典智成田; 洋平中里
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2030-08-19
Also published as: JP2012040949A

Description

この発明は、衝突事故の際に運転者の身体からこのステアリングホイールに加わった衝撃エネルギを吸収しつつこのステアリングホイールの前方への変位を可能とする、衝撃吸収式ステアリング装置の改良に関する。具体的には、衝突事故の際のエネルギ吸収特性を向上させる事により、運転者の保護充実を図れる構造の実現を図るものである。

自動車用ステアリング装置は、図１２に示す様に構成して、ステアリングホイール１の回転をステアリングギヤユニット２の入力軸３に伝達し、この入力軸３の回転に伴って左右１対のタイロッド４、４を押し引きして、前車輪に舵角を付与する様にしている。前記ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト５の後端部に支持固定されており、このステアリングシャフト５は、円筒状のステアリングコラム６を軸方向に挿通した状態で、このステアリングコラム６に回転自在に支持されている。又、前記ステアリングシャフト５の前端部は、自在継手７を介して中間シャフト８の後端部に接続し、この中間シャフト８の前端部を、別の自在継手９を介して、前記入力軸３に接続している。尚、図１２に示した構造は、電動式パワーステアリング装置を備えており、前記ステアリングコラム６の前端部を、電動モータ１０を支持すると共に、減速機を内蔵したハウジング１１に対し結合している。

上述の様な自動車用ステアリング装置は、衝突事故の際に、衝撃エネルギを吸収しつつ、ステアリングホイールを前方に変位させる構造にする事が、運転者の保護の為には必要である。即ち、衝突事故の際には、自動車が他の自動車等にぶつかる一次衝突に続いて、運転者の身体がステアリングホイールに衝突する二次衝突が発生する。この二次衝突の際に、運転者の身体に加わる衝撃を緩和して、運転者の保護を図る為に、上記ステアリングホイールを支持したステアリングコラムを車体に対して、二次衝突に伴う前方への衝撃荷重により前方に脱落可能に支持すると共に、前記ステアリングコラムと共に前方に変位する部分と車体との間に、塑性変形する事で前記衝撃荷重を吸収するエネルギ吸収部材を設ける事が、例えば特許文献１〜５に記載される等により従来から知られており、且つ、広く実施されている。又、ステアリングホイールの前後位置を調節する為のテレスコピック機構と、上述の様なエネルギ吸収部材とを兼ね備えて、部品点数の低減による低コスト化を図る為の構造も、特許文献６に記載されて、従来から知られている。

この特許文献６に記載された従来構造に就いて、図１３〜１５により説明する。ステアリングコラム６ａは、インナコラム１２とアウタコラム１３とを伸縮可能に組み合わせて成り、前端部を車体１４に対して、横軸１５を中心とする揺動変位を可能に支持している。又、前記ステアリングコラム６ａに固定したコラム側ブラケット１６を、前記車体１４に固定した車体側ブラケット１７に対し、調節杆１８により支持している。この調節杆１８は、前記コラム側ブラケット１６に形成した上下方向長孔１９、１９と、前記車体側ブラケット１７に、この車体側ブラケット１７の前端縁に開口する状態で形成した、長Ｕ字形の前後方向切り欠き２０、２０とに挿通している。又、前記車体側ブラケット１７の下端部前端縁から上方乃至後方に向け、抑え板部２１を形成している。又、前記ステアリングコラム６ａ内に、伸縮可能な構造を有するステアリングシャフト５ａを回転自在に支持し、このステアリングシャフト５ａの後端部で前記ステアリングコラム６ａの後端開口から突出した部分に、ステアリングホイール１ａを支持固定可能としている。

このステアリングホイール１ａの前後位置は、前記調節杆１８を、前記両前後方向切り欠き２０、２０の奥端と前記抑え板２１の基部との間で変位させられる分だけ、調節可能である。同じく上下位置は、前記調節杆１８を前記両上下方向長孔１９、１９内で変位させられる分だけ調節可能である。前記ステアリングホイール１ａの位置調節時には、調節レバー２２を所定方向に回動させて、前記調節杆１８の基端部に設けた鍔部２３と、同じく先端寄り部分に外嵌した押圧駒２４との間隔を拡げ、各当接部に作用している摩擦力を小さくする。この状態で前記ステアリングホイール１ａを所望位置に移動させた後、前記調節レバー２２を逆方向に回動させて、前記鍔部２３と前記押圧駒２４との間隔を縮め、各当接部に作用している摩擦力を大きくする。

衝突事故に伴う二次衝突時には、前記ステアリングコラム６ａ及び前記ステアリングシャフト５ａを縮めつつ、前記ステアリングホイール１ａを前方に移動させる。この移動に伴って、前記コラム側ブラケット１６と共に前記調節杆１８も前方に移動し、この調節杆１８が、前記抑え板部２１の基部を前方に押す。この結果、この抑え板部２１が、図１５の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、前記調節杆１８により扱かれつつ、折り返し部を前方に変位させる方向に塑性変形し、前記調節杆１８及び前記コラム側ブラケット１６が前方に変位する事を許容する。この際、前記抑え板部２１を塑性変形させる分、運転者の身体から前記ステアリングホイール１ａに加えられた衝撃エネルギが吸収され、この運転者の身体に加わる衝撃が緩和される。

図１３〜１５に示した従来構造の場合、低コスト化の面から十分とは言えず、又、二次衝突時に於ける衝撃エネルギの吸収特性を良好にする面から不利である。これらの点に就いて、以下に説明する。
先ず、低コスト化の面で不利であるのは、前記車体側ブラケット１７を金属板から造る場合に、材料の歩留りが悪くなる事による。即ち、この車体側ブラケット１７は、鋼板等の、ステアリング装置を車体に対し支持する事に関して、十分な強度及び剛性を有する金属板に、プレスによる打ち抜き加工や曲げ加工を施す事により造る。打ち抜き加工に伴って生じるスクラップを少なくして材料の歩留りを良好にする為には、打ち抜き加工により得られる平板状の中間素材に、この中間素材の周縁から突出する部分を少なくする必要がある。これに対して、図１３〜１５に示した車体側ブラケット１７は、中間素材の段階で前記抑え板部２１となるべき部分が周縁から大きく突出する為、材料の歩留りが悪く、材料費の節減による低コスト化を図りにくい。

又、衝撃エネルギの吸収特性は、次の(1)(2)の２通りの理由により、良好にしにくい。
(1) 二次衝突の進行に伴って前記調節杆１８が前方に変位するのに伴って、前記抑え板部２１の先端縁（図１３、１５の右端縁）が上方に変位する傾向になり、この抑え板部２１の塑性変形が安定して行われにくくなる。即ち、特許文献６には、図１５の（Ｂ）に示す様に、前記抑え板部２１の先端部と前記車体側ブラケット１７の下板部２５との距離が変わらずに、この抑え板部２１の折り返し部が前記調節杆１８によって扱かれ、この折り返し部が前方に変位するが如く描かれている。但し、実際の場合には、他の部分により抑えられていない自由端である、前記抑え板部２１の先端部は、前記調節杆１８の前方への移動に伴って上方から更に前方に変位し、この調節杆１８の前方への移動を許容してしまう。この結果、前記抑え板部２１によっては、二次衝突時に前記ステアリングホイール１ａから前記調節杆１８に加えられた衝撃エネルギを十分に吸収できない。

(2) 前記抑え板部２１を構成する金属板として適切な特性と、この抑え板部２１を一体に設ける前記車体側ブラケット１７を構成する金属板として適切な特性とは大きく異なる。この為、この車体側ブラケット１７の性能を十分に確保し、しかも、前記抑え板部２１のエネルギ吸収特性を良好にする事は難しい。即ち、前記車体側ブラケット１７を構成する金属板は、前記ステアリングコラム６ａの支持強度及び支持剛性を確保する必要上、或る程度硬く（塑性変形しにくく）、しかも、或る程度厚さ寸法が大きいものを使用する必要がある。
これに対して、エネルギ吸収部材としての機能を有する前記抑え板部２１は、二次衝突時に於ける前記調節杆１８の前方への移動に伴って塑性変形する必要がある。この調節杆１８の強度及び剛性は、幅寸法を変える事により或る程度調節可能ではあるが、前記車体側ブラケット１７としての機能を確保しつつ、衝撃エネルギ吸収の為に最適な特性を得る事は難しい。
以上の様な理由により、前記特許文献６に記載された構造によっては、低コスト化に関しても、二次衝突時に於ける衝撃エネルギ吸収の面からも、十分な効果を得られない。

特開２０００−０９５１１６号公報特開昭６３−０４６９７２号公報特開２００１−０８０５２７号公報特開２００６−３１２３６０号公報実開平２−１３２５７６号公報特開２００２−３０８１１７号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、低コストで、しかも、二次衝突時に於ける衝撃エネルギの吸収特性を良好にできる衝撃吸収式ステアリング装置の構造を実現すべく発明したものである。

本発明の衝撃吸収式ステアリング装置は、アウタコラムと、インナコラムと、車体側ブラケットと、拡縮機構と、変位規制機構と、エネルギ吸収部材とを備える。
このうちのアウタコラムは、前後位置を規制された状態、即ち、二次衝突時にも前方に変位しない様に車体に支持された状態で、前側に配置されている。
又、前記インナコラムは、前記アウタコラムの後部に、軸方向の変位に基づいて前後位置の調節を可能に内嵌されている。
又、前記車体側ブラケットは、前記アウタコラムを左右両側から挟む１対の挟持板部を備え、車体に対し支持される。
又、前記拡縮機構は、前記両挟持板部の互いに整合する位置に形成した通孔を挿通した調節杆、及び、この調節杆の両端部に設けられた１対の押圧部を備える。そして、この調節レバーの揺動に伴って前記両挟持板部の内側面同士の間隔を変化させ、前記アウタコラムの後部の内寸を拡縮する。又、この内寸の拡大時にこのアウタコラムに対する前記インナコラムの軸方向変位を可能とし、同じく収縮時にこの軸方向変位を抑える。
又、前記変位規制機構は、前記拡縮機構が前記アウタコラムの後部の内寸を拡大した状態で、このアウタコラムに対する前記インナコラムの軸方向に関する変位量を規制する。
更に、前記エネルギ吸収部材は、このインナコラムと、二次衝突時にも前方に変位しない部分との間に設けられ、二次衝突時に塑性変形しつつ前記インナコラムが前方に変位する事を許容する。

特に、本発明の衝撃吸収式ステアリング装置に於いては、前記エネルギ吸収部材は、塑性変形可能な金属板を曲げ形成して成るもので、取付板部と、基端側折れ曲がり板部と、外径側板部と、先端側折れ曲がり板部と、内径側板部とを備える。
このうちの取付板部は、前記エネルギ吸収部材の前端部に設けられている。
又、前記基端側折れ曲がり板部は、前記取付板部の後端縁から、前記インナコラムの外周面から離れる方向に折れ曲がっている。
又、前記外径側板部は、前記基端側折れ曲がり板部の先端縁から前記取付板部と反対側に、前記インナコラムの中心軸と平行にまで折れ曲がっている。
又、前記先端側折れ曲がり板部は、前記外径側板部の先端縁から、前記インナコラムの外周面に近づく方向に折れ曲がっている。
又、前記内径側板部は、前記先端側折れ曲がり板部の先端縁から、前記基端側折れ曲がり板部に近づく方向に折れ曲がっている。
更に、これら基端側、外径側、先端側、内径側各板部により四方を囲まれる部分を、前記インナコラムの軸方向に長いガイド部としており、前記取付板部をこのインナコラムに対し結合固定している。

そして、前記調節杆を、前記ガイド部に挿通する事により、前記アウタコラムに対する前記インナコラムの軸方向変位を、このガイド部内で前記調節杆が変位できる範囲内で可能として、前記変位規制機構を構成している。
又、二次衝突時に、前記調節杆が、前記先端側折れ曲がり板部乃至前記内径側板部を扱いて、前記インナコラムの軸方向に関する前記エネルギ吸収部材の全長を引き伸ばす事により、前記二次衝突時に前記インナコラムに加えられた衝撃エネルギを吸収可能としている。

上述の様な本発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記アウタコラムを、金属板を曲げ成形して上方が開口したＵ字形に構成する。又、このアウタコラムの前端部に、電動式パワーステアリング装置の構成部品を収めたハウジングを結合固定する。
或いは、請求項３に記載した発明の様に、前記アウタコラムの前端部を、横軸を中心とする揺動変位を可能に車体に対し支持する。又、前記調節杆を、前記ガイド部、及び、前記両挟持板部のうちでこのガイド部に整合する部分に形成した、前記横軸を中心とする部分円弧状の上下方向長孔を挿通する。そして、前記調節杆がこれら両上下方向通孔内で変位できる範囲で、前記ステアリングホイールの上下位置を調節可能とする。
或いは、請求項４に記載した発明の様に、前記ステアリングシャフトを構成するインナシャフトの端部外周面に形成した雄スプライン歯と、アウタシャフトの端部内周面に形成した雌スプライン歯とをスプライン係合させる事で、前記スプラインシャフトの全長を伸縮可能とする。そして、前記雄スプライン歯と前記雌スプライン歯とのうちの少なくとも一方の歯の表面に、摩擦係数が低い合成樹脂製のコーティング層を形成する。

上述の様に構成する本発明によれば、二次衝突時に於ける衝撃エネルギの吸収特性を良好にできる衝撃吸収式ステアリング装置を、低コストで実現できる。
即ち、本発明の衝撃吸収式ステアリング装置の場合には、エネルギ吸収部材に、インナコラムの前後方向の変位量を規制する為の機能を持たせ、しかも、このエネルギ吸収部材を、このインナコラムや車体側ブラケット等の他の部材と別体としている。従って、部品点数の低減によるコスト低減を図りつつ、前記エネルギ吸収部材を金属板から作る場合の歩留り向上によるコスト低減も図れる。
更に、前記エネルギ吸収部材に要求される機能のうち、ステアリングホイールの前後位置の調節範囲を規制すべく、調節杆の移動範囲を規制する為の機能を果たす為には、特に（車体側ブラケットに要求されるほどに）大きな強度及び剛性を必要としない。この為、前記エネルギ吸収部材の構成する為の金属板として、前記衝撃エネルギを吸収する面から最適なものを採用できて、二次衝突時に於ける衝撃エネルギの吸収特性を良好にできる。

本発明の実施の形態の１例の通常時の状態を、前上方から見た状態で示す斜視図。同じく後上方から見た状態で示す斜視図。同じく側面図。同じく平面図。同じく底面図。同じく図３の左方から見た正面図。同じく図３の右方から見た背面図。図３のａ−ａ断面図。図７のｂ−ｂ断面図。インナコラムの前後位置及び上下位置を調節する為の機構部分を、後上方から見た状態で示す分解斜視図。二次衝突の進行に伴う、調節杆とエネルギ吸収部材との変位状況を順番に示す、図９のｃ部拡大図。従来から知られているステアリング装置の１例を示す、部分切断側面図。同じく衝撃吸収式ステアリング装置の１例を示す部分縦断側面図。図１３のｄ−ｄ断面図。通常時の状態（Ａ）と二次衝突発生後の状態（Ｂ）とを示す、図１３のｅ部拡大図。

本発明の実施の形態の１例に就いて、図１〜１１により説明する。本例の衝撃吸収式ステアリング装置は、アウタコラム１３ａと、インナコラム１２ａと、車体側ブラケット１７ａと、拡縮機構２６と、変位規制機構２７と、エネルギ吸収部材２８とを備える。特に、本例の衝撃吸収式ステアリング装置の場合には、このうちの変位規制機構２７とエネルギ吸収部材２８とを、単一の部材により構成している。

前記アウタコラム１３ａは、炭素鋼板等の、十分な強度及び剛性を有する金属板製の素材に、プレスによる打ち抜き加工及び曲げ加工を施して成るもので、本体部２９と、この本体部２９の前端部左右両端に設けた１対の結合部３０、３０とを備える。このうちの本体部２９は、前記インナコラム１２ａを抱持する為の部分で、上方が開口した、略Ｕ字形である。即ち、前記本体部２９は、このインナコラム１２ａを左右両側から挟持する為の１対の側板部３１、３１と、下端部の幅方向中央部に設けた底板部３２と、これら両側板部３１、３１の下端縁と底板部３２の左右両端縁とを連続させる、左右１対の傾斜板部３３、３３とを備える。これら両傾斜板部３３、３３は、前記両側板部３１、３１及び前記底板部３２に対し、それぞれ４５度ずつ傾斜している。尚、これら両側板部３１、３１には、それぞれ複数の補強ビードを形成して、これら両側板部３１、３１の曲げ剛性を確保している。又、これら両側板部３１、３１の内側面（互いに対向する側面）の一部で、上下方向に関して中間部上寄り部分に、抑えブロック３４、３４を、ねじ止め等により固定している。これら両抑えブロック３４、３４の下面に関しても、前記両側板部３１、３１及び前記底板部３２に対し、それぞれ４５度ずつ傾斜している。そして、前記両側板部３１、３１の内側面と、前記底板部３２の上面と、上記両傾斜板部３３、３３と、前記両抑えブロック３４、３４の下面とにより周囲を囲まれた部分を、幅方向中央部が上方に向けて開口した、ほぼ正八角形状の、インナコラム保持空間としている。

一方、前記両結合部３０、３０は、前記両側板部３１、３１の前端縁から左右両側方に突出する状態で設けられており、それぞれ上方から見た形状がＬ字形である。即ち、前記両結合部３０、３０はそれぞれ、前記両側板部３１、３１の前端縁から外方（互いに反対方向）に向けて直角に折れ曲がった折れ曲がり板部３５、３５と、これら両突き当て板部３５、３５の先端縁から前方に向けて直角に折れ曲がった結合板部３６、３６とから成る。

前記アウタコラム１３ａは、前記両結合板部３０、３０により、電動式パワーステアリング装置３７を構成するハウジング１１ａに結合固定している。このハウジング１１ａには、補助動力源である電動モータ１０ａを支持する事に加えて、この電動モータ１０ａの回転駆動力をステアリングシャフト５ｂに伝達する為の減速機３８を内蔵している。又、前記ハウジング１１ａの前上端部に支持管３９を、幅方向に設けており、この支持管３９を挿通した、ボルト等の杆状部材により前記ハウジング１１ａを車体に対し、上下方向に関する揺動変位を可能に支持している。前記アウタコラム１３ａは、前記両折れ曲がり板部３５、３５をこのハウジング１１ａの左右両端部の後端面に突き当て若しくは近接対向させると共に、前記両結合板部３６、３６に設けた通孔に挿通した各ボルト４０、４０を前記ハウジング１１ａの後端部左右両側面に形成したねじ孔に螺合し更に締め付ける事により、このハウジング１１ａに対して結合固定している。この状態で前記アウタコラム１３ａは前記車体に対して、前後位置を規制された状態、即ち、二次衝突時にも前方に変位しない様に支持される。

又、前記インナコラム１２ａは、アルミニウム系合金、マグネシウム系合金の如き軽合金等の金属材料の押し出し成形、引き抜き加工等により一体成形した中間素材の端部に、所望の塑性加工や削り加工を施す事により造ったもので、本例の場合には、外周面を正八角形としている。この様なインナコラム１２ａは、その前端部を前記アウタコラム１３aの後部に、軸方向の変位に基づいて前後位置の調節を可能に内嵌されている。即ち、前記インナコラム１２ａの外周面を構成する８箇所の平坦面のうち、互いに平行な左右１対の平坦面を、前記アウタコラム１３ａを構成する１対の側板部３１、３１の内側面に、下端の平坦面を同じく底板部３２の上面に、下側左右１対の傾斜した平坦面を同じく傾斜板部３３、３３の上面に、上側左右１対の傾斜した平坦面を同じく抑えブロック３４、３４の下面に、当接乃至は近接対向させている。

前記ステアリングシャフト５ｂは、前側のインナシャフト４１の後部と後側のアウタシャフト４２の前部とをスプライン係合させる事で、全長を伸縮可能としている。尚、これら両シャフト４１、４２のスプライン係合部、即ち、雄スプライン歯と雌スプライン歯とのうちの少なくとも一方の歯の表面に、ポリアミド樹脂（ナイロン）、ポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、ポリアセタール樹脂等の、摩擦係数が低い合成樹脂製のコーティング層を形成して、前記スプライン係合部の軸方向変位を円滑に行える様にしている。そして、前記アウタシャフト４２の中間部後端寄り部分を、前記アウタコラム１３ａの後端部に、単列深溝型の玉軸受の如く、ラジアル、スラスト両方向の荷重を支承可能な第一軸受４３、及び、ラジアルニードル軸受の如く、ラジアル荷重のみ支承可能な第二軸受４４により、回転自在に支持している。

又、前記車体側ブラケット１７ａは、天板部４５と、１対の挟持板部４６ａ、４６ｂとを備える。これら各板部４５、４６ａ、４６ｂは、それぞれが、鋼板等の十分な強度及び剛性を有する金属板に、プレスによる打ち抜き加工及び曲げ加工を施して成るもので、互いに溶接等により結合固定している。又、前記各板部４５、４６ａ、４６ｂのうちの天板部４５には、この天板部４５を車体に対し支持固定する、ボルト若しくはスタッドを挿通する為の取付孔が形成されている。これに対して、前記両挟持板部４６ａ、４６ｂの上部の互いに整合する位置に、上下方向長孔１９ａ、１９ｂを形成している。これら両上下方向長孔１９ａ、１９ｂは、前記支持環３９の中心軸を中心とする、部分円弧状である。

又、前記拡縮機構２６は、前記両挟持板部４６ａ、４６ｂの内側面同士の間隔を拡縮する為のもので、調節杆１８ａと、調節レバー２２ａと、カム装置４９とを備える。このうちの調節杆１８ａは、基端部（図８、１０の右端部）に鍔部５０を設けており、この鍔部５０の内側面に形成した凸部を、前記両上下方向長孔１９ａ、１９ｂのうちの一方（図８、１０の右側）の上下方向長孔１９ａに、この上下方向長孔１９ａに沿った変位（昇降）のみ可能に係合させている。又、前記調節レバー２２ａは、その基端部を、前記調節杆１８ａの先端部（図８、１０の左端部）に、スラスト軸受５３とナット５４とにより、この調節杆１８ａに対する回転を可能に、且つ、この調節杆１８ａの先端部から抜け出す方向の変位を阻止された状態で支持されている。

前記カム装置４９は、前記調節レバー２２ａの基端部内側面と、前記両挟持板部４６ａ、４６ｂのうちの一方（図８の左側）の挟持板部４６ｂの外側面との間に設けている。前記カム装置４９は、前記調節レバー２２ａの基端部内側面に支持してこの調節レバー２２ａと共に回動する駆動側カム５１と、前記両上下方向長孔１９ａ、１９ｂのうちの他方（図８、１０の左側）の上下方向長孔１９ｂに、昇降のみ可能に係合した被駆動側カム５２とを備える。この被駆動側カム５２と前記駆動側カム５１との互いに対向する面にはそれぞれカム面を形成しており、これら両カム５２、５１の相対回転に基づいて、前記カム装置４９の軸方向寸法を拡縮する様にしている。この様なカム装置４９の構造及び作用に就いては、従来から周知であるから、詳しい説明は省略する。本例の場合、前記鍔部５０と前記被駆動側カム５２とが、特許請求の範囲に記載した１対の押圧部に対応する。尚、前記調節杆１８ａの中間部で、前記両上下方向長孔１９ａ、１９ｂの内側に位置する部分には、合成樹脂等の滑り易い材料により造られたスペーサ４７ａ、４７ｂを外嵌して、前記調節杆１８ａが前記両上下方向長孔１９ａ、１９ｂに沿って円滑に変位できる様にしている。又、他方の上下方向長孔１９ｂに係合したスペーサ４７ｂは、前記被駆動側カム５２との係合により、この被駆動側カム５２の回動を阻止している。更に、前記駆動側カム５１の内周面と前記調節杆１８ａの外周面との間には、やはり滑り易い材料により造られた、円筒状のスリーブ４８（ラジアル滑り軸受）を介在させている。

前記調節杆１８ａは、前記両上下方向長孔１９ａ、１９ｂの他、前記アウタコラム１３ａを構成する前記両側板部３１、３１及び前記両抑えブロック３４、３４に形成した通孔５５、５５に加えて、前記変位規制機構２７を兼ねた、前記エネルギ吸収部材２８のガイド部５６に挿通している。このエネルギ吸収部材２８は、軟鋼板等の塑性変形可能な金属板を曲げ形成して成るもので、取付板部５７と、基端側折れ曲がり板部５８と、外径側板部５９と、先端側折れ曲がり板部６０と、内径側板部６１と、端縁側折れ曲がり板部６２とを備える。そして、全体を前後方向に長い長矩形枠状とし、前記取付板部５７を、前端面の下端部から前方に突出させている。

前記取付板部５７は、その中央部に形成した取付孔６３に挿通したリベット６４或はねじ等の取付部材により、前記インナコラム１２ａの前端部上面に取付固定している。前記基端側折れ曲がり板部５８は、前記取付板部５７の後端縁から、前記インナコラム１２ａの外周面から離れる方向である、上方に向け、ほぼ（四分の一円弧状の湾曲部を介して）直角に折れ曲がっている。又、前記外径側板部５９は、前記基端側折れ曲がり板部５８の先端縁から前記取付板部５７と反対側である後方に向け、前記インナコラム１２ａの中心軸と平行になるまで、ほぼ直角に折れ曲がっている。前記取付板部５７から前記外径側板部５９に掛けての、クランク型の折れ曲がり部には補強リブ６５を形成して、このクランク型の折れ曲がり部の曲げ剛性を確保している。又、前記先端側折れ曲がり板部６２は、前記外径側板部５９の先端縁から、前記インナコラム１２ａの外周面に近づく方向である、下方に向け、ほぼ直角に折れ曲がっている。又、前記内径側板部６１は、前記先端側折れ曲がり板部６２の先端縁から、前記基端側折れ曲がり板部５８に近づく方向である、前方に向け、ほぼ直角に折れ曲がっている。前記外径側板部５９から前記内径側板部６１に掛けてのコ字形の折れ曲がり部には、補強リブ等、このコ字形の折れ曲がり部の曲げ剛性を高くする為の構造は設けていない。更に、前記端縁側折れ曲がり板部６２は、前記内径側板部６１の先端縁（前端縁）から径方向外方に向け、ほぼ直角に折れ曲がっており、前記基端側折れ曲がり板部５８の内面（後側面）に近接対向している。

この様な構成を有する、前記エネルギ吸収部材２８は、前記基端側、外径側、先端側、内径側、端縁側各板部５８〜６２により四方を囲まれる部分を、前記インナコラム１２ａの軸方向に長い前記ガイド部５６としている。そして、前記調節杆１８ａをこのガイド部５６に挿通する事により、前記アウタコラム１３ａに対する前記インナコラム１２ａの軸方向変位を、前記ガイド部５６内で前記調節杆１８ａが変位できる範囲内で可能として、前記変位規制機構２７を構成している。前記ステアリングホイール１の前後位置は、前記ガイド部５６内で前記調節杆１８ａが変位できる範囲内で調節可能である。これに対して、前記ステアリングホイール１の上下位置は、前記両上下方向長孔１９ａ、１９ｂ内で前記調節杆１８ａが変位できる範囲内で調節可能である。

一方、前述の様な各部材１８ａ、２２ａ、４９により構成される、前記拡縮機構２６は、このうちの調節レバー２２ａの操作に基づいて前記両挟持板部４６ａ、４６ｂの内側面同士の間隔を拡縮する。そして、前記ステアリングシャフト５ｂの後端部に支持固定したステアリングホイール１（図１２参照）の位置調節を可能としたり、このステアリングホイール１の位置を調節後の位置に保持する。即ち、前記調節レバー２２ａを下方に回動させると、前記カム装置４９の軸方向寸法が縮まり、前記両挟持板部４６ａ、４６ｂの内側面同士の間隔が拡がる。ステアリングホイール１の位置を調節する際には、この状態で、このステアリングホイール１の位置を調節する。前記ステアリングホイール１の前後位置を調節する際には、前記ステアリングシャフト５ｂが伸縮するが、このステアリングコラム５ｂを構成する、前記インナシャフト４１と前記アウタシャフト４２とのスプライン係合部には、前述の様なコーティング層を介在させているので、前記ステアリングシャフト５ｂの伸縮は円滑に行われる。

これに対して、前記調節レバー２２ａを上方に回動させると、前記カム装置４９の軸方向寸法が拡がり、前記両挟持板部４６ａ、４６ｂの内側面同士の間隔が縮まる。この状態では、これら両挟持板部４６ａ、４６ｂの内側面と前記アウタコラム１３ａを構成する前記両側板部３１、３１の外側面との当接部の面圧が上昇して、このアウタコラム１３ａが前記車体側ブラケット１７ａに対し昇降する事を阻止されて、前記ステアリングホイール１の上下位置が固定される。同時に、前記アウタコラム１３ａを構成する、前記両側板部３１、３１及び前記両抑えブロック３４、３４同士の間隔が縮まり、前記インナコラム１２ａの外周面と前記アウタコラム１３ａの内周面との当接部の面圧が上昇する。そこで、前記ステアリングホイール１を所望の位置に移動させた後、前記調節レバー２２ａを上方に回動させれば、このステアリングホイール１が、調節後の位置に保持される。

衝突事故に伴う二次衝突時には、前記エネルギ吸収部材２８が伸張しつつ、運転者の身体から前記ステアリングシャフト５ｂを介して前記インナコラム１２ａに伝えられた衝撃エネルギを吸収する。即ち、二次衝突に伴ってこのインナコラム１２ａに、前方に向いた衝撃荷重が加わると、このインナコラム１２ａは、その外周面と前記アウタコラム１３ａの内周面との間に作用する摩擦力に抗して、ステアリングホイール１の前後位置調節に関して最前位置にまで、図１１の（Ａ）に示した状態から（Ｂ）に示した状態にまで変位する。この状態から、更に前記インナコラム１２ａに、前方に向いた衝撃荷重が加わり続けると、前記エネルギ吸収部材２８が、図１１の（Ｂ）→（Ｃ）に示す様に、塑性変形に基づいて伸張しつつ、前記インナコラム１２ａが前記ステアリングホイール１と共に前方に変位する事を許容する。

即ち、前記図１１の（Ｂ）→（Ｃ）に示す状態では、前記調節杆１８ａが前記エネルギ吸収部材２８の後端部を扱き、折り返し部をこのエネルギ吸収部材２８を構成する帯状金属板の先端側に移動させつつ、このエネルギ吸収部材２８を伸張させる。そして、前記インナコラム１２ａ及び前記ステアリングホイール１の前方への変位を許容する。この様にステアリングホイール１の前方への変位を許容すべく、前記エネルギ吸収部材２８が塑性変形しつつ伸張する際に、この塑性変形に要するエネルギを、運転者の身体から前記インナコラム１２ａに伝わった衝撃エネルギから吸収し、この運転者の保護を図る。この場合に於いて、前記調節杆１８ａが前記エネルギ吸収部材２８の後端部を扱く事に伴って、このエネルギ吸収部材２８の後端部で移動する折り返し部が、開口部の幅が広くなる方向に開く傾向になる。この折り返し部が開くのをそのまま許容すると、前記エネルギ吸収部材２８の伸張が安定して行われなくなる。これに対して本例の場合には、前記折り返し部の先端が前記インナコラム１２ａの外周面に付き当たって、この折り返し部が開く事を阻止する。この為、前記エネルギ吸収部材２８の伸張を安定して行って、運転者の保護を有効に図れる。尚、上述の様に、二次衝突に伴って前記エネルギ吸収部材２８を伸張させる際、前記ステアリングホイール１から、前記ステアリングシャフト５ｂ及び前記インナコラム１２ａを介して前記アウタコラム１３ａに加えられた衝撃荷重は、前記ハウジング１１ａ、前記支持管３９を介して、前記車体に伝わり、この車体に支承される。又、前記インナコラム１２ａが前方に変位する際に、前記ステアリングシャフト５ｂが収縮する。このステアリングコラム５ｂを構成する、前記インナシャフト４１と前記アウタシャフト４２とのスプライン係合部には、前述の様なコーティング層を介在させているので、前記ステアリングシャフト５ｂの収縮は円滑に行われ、運転者保護の為の衝撃エネルギの吸収を妨げる要因とはならない。

更に、本例の場合には、前記ステアリングホイール１の高さ位置を調節後の高さ位置に保持する為の支持強度を大きくする構造を組み込んでいる。即ち、前記調節杆１８ａの中間部基端寄り部分に揺動腕６６の基部を揺動変位可能に外嵌し、前記調節レバー２２ａを上方に回動させる事に伴ってこの揺動腕６６を上方に揺動させる様にしている。又、この揺動腕６６の先端部に雄側ギヤ６７を、前記挟持板部４６ｂの外側面の一部に雌側ギヤ６８を、それぞれ設けて、前記揺動腕６６の上方への揺動に伴って、これら両ギヤ６７、６８を噛合させる様にしている。そして、噛合した状態では、前記揺動腕６６を介して前記調節杆１８ａを前記挟持板部４６ｂに結合し、二次衝突に伴う大きな衝撃荷重に拘らず、前記ステアリングホイールの高さ位置が大きくずれ動かない様にしている。

尚、前記被駆動側カム５２は、前記揺動腕６６の基部に、この揺動腕６６に対する相対回転を可能に（前述した様に、前記挟持板部４６ｂに対する相対回転を阻止した状態で）、且つ、前記揺動腕６６に対する若干の上下方向の変位を可能に組み付けている。又、前記被駆動側カム５２と前記揺動腕６６との間に復位ばね６９を設けて、この被駆動側カム５２をこの揺動腕６６に対し、中立位置を中心とする若干の昇降を可能に支持している。この様に若干の昇降を可能にする理由は、前記ステアリングホイールの高さ位置が無段階で調節できるのに対して、前記両ギヤ６７、６８の噛合位置は有段である為、この差を吸収する為である。尚、この部分の構成及び作用は、本発明の要旨とは関係しない為、詳しい説明は省略する。

上述の様に構成し作用する本例の構造によれば、二次衝突時に於ける衝撃エネルギの吸収特性を良好にできる衝撃吸収式ステアリング装置を、低コストで実現できる。
即ち、本例の衝撃吸収式ステアリング装置の場合には、前記エネルギ吸収部材２８に、二次衝突時に運転者の身体から前記インナコラム１２ａに伝わった衝撃エネルギを吸収する為の機能に加えて、このインナコラム１２ａの前後方向の変位量を規制する為の、変位規制機構２７としての機能を持たせている。又、前記エネルギ吸収部材２８を、前記インナコラム１２ａや前記車体側ブラケット１７ａ等の他の部材と別体としている。しかも、前記エネルギ吸収部材２８は、帯状の金属板を曲げ形成する事により造れる為、材料の歩留まりを極めて良好にできる。従って、部品点数の低減によるコスト低減を図れるだけでなく、前記エネルギ吸収部材２８を前記金属板から作る場合の歩留り向上によるコスト低減も図れる。

更に、前記エネルギ吸収部材２８に要求される機能のうち、前記ステアリングホイール１の前後位置の調節範囲を規制すべく、前記調節杆１８ａの移動範囲を規制する為の機能を果たす為には、特に大きな強度及び剛性を必要としない。即ち、前記車体側ブラケット１７ａに関しては、前記ステアリングホイール１を操作する運転者に違和感を与えない様にすべく、大きな支持剛性を要求されるのに対して、前記エネルギ吸収部材２８に要求される、前記変位規制機能２７としての機能には、特に大きな強度及び剛性を要求されない。ステアリングホイール１の前後位置調節を行う際に、通常加えられると考えられる力より少し大きめの力でも変形しない程度の強度及び剛性があれば足りる。そして、この場合に要求される強度及び剛性は、二次衝突時に前記エネルギ吸収部材２８を塑性変形させる衝撃エネルギに見合う力よりは遥かに小さい。従って、このエネルギ吸収部材の構成する為の金属板として、前記衝撃エネルギを吸収する面から最適なものを採用できて、二次衝突時に於ける衝撃エネルギの吸収特性を良好にできる。

上述した実施の形態では、本発明を、ステアリングホイールの前後位置を調節する為のテレスコピック機構に加えて、上下位置を調節する為のチルト機構も備えた構造に対して適用した場合に就いて説明した。但し、本発明を適用する衝撃吸収式ステアリング装置に関しては、テレスコピック機構を備えている事は必要であるが、チルト機構に関しては、必ずしも備えている必要はない。

１、１ａステアリングホイール
２ステアリングギヤユニット
３入力軸
４タイロッド
５、５ａ、５ｂステアリングシャフト
６、６ａステアリングコラム
７自在継手
８中間シャフト
９自在継手
１０、１０ａ電動モータ
１１、１１ａハウジング
１２、１２ａインナコラム
１３、１３ａアウタコラム
１４車体
１５横軸
１６コラム側ブラケット
１７、１７ａ車体側ブラケット
１８、１８ａ調節杆
１９、１９ａ、１９ｂ上下方向長孔
２０前後方向切り欠き
２１抑え板部
２２、２２ａ調節レバー
２３鍔部
２４押圧駒
２５下板部
２６拡縮機構
２７変位規制機構
２８エネルギ吸収部材
２９本体部
３０結合部
３１側板部
３２底板部
３３傾斜板部
３４抑えブロック
３５折れ曲がり板部
３６結合板部
３７電動式パワーステアリング装置
３８減速機
３９支持管
４０ボルト
４１インナシャフト
４２アウタシャフト
４３第一軸受
４４第二軸受
４５天板部
４６ａ、４６ｂ挟持板部
４７ａ、４７ｂスペーサ
４８スリーブ
４９カム装置
５０鍔部
５１駆動側カム
５２被駆動側カム
５３スラスト軸受
５４ナット
５５通孔
５６ガイド部
５７取付板部
５８基端側折れ曲がり板部
５９外径側板部
６０先端側折れ曲がり板部
６１内径側板部
６２端縁側折れ曲がり板部
６３取付孔
６４リベット
６５補強リブ
６６揺動腕
６７雄側ギヤ
６８雌側ギヤ
６９復位ばね

Claims

前後位置を規制された状態で前側に配置されたアウタコラムと、このアウタコラムの後部に、軸方向の変位に基づいて前後位置の調節を可能に内嵌されたインナコラムと、前記アウタコラムを左右両側から挟む１対の挟持板部を備え、車体に対し支持される車体側ブラケットと、これら両挟持板部の互いに整合する位置に形成した通孔を挿通した調節杆及びこの調節杆の両端部に設けられた１対の押圧部を備え、この調節レバーの揺動に伴って前記両挟持板部の内側面同士の間隔を変化させて、前記アウタコラムの後部の内寸を拡縮し、この内寸の拡大時にこのアウタコラムに対する前記インナコラムの軸方向変位を可能とし、同じく収縮時にこの軸方向変位を抑える拡縮機構と、この拡縮機構が前記アウタコラムの後部の内寸を拡大した状態で、このアウタコラムに対する前記インナコラムの軸方向に関する変位量を規制する変位規制機構と、このインナコラムと、二次衝突時にも前方に変位しない部分との間に設けられ、二次衝突時に塑性変形しつつ前記インナコラムが前方に変位する事を許容するエネルギ吸収部材とを備えた衝撃吸収式ステアリング装置に於いて、
このエネルギ吸収部材は、塑性変形可能な金属板を曲げ形成して成るもので、前端部に設けられた取付板部と、この取付板部の後端縁から、前記インナコラムの外周面から離れる方向に折れ曲がった基端側折れ曲がり板部と、この基端側折れ曲がり板部の先端縁から前記取付板部と反対側に、前記インナコラムの中心軸と平行にまで折れ曲がった外径側板部と、この外径側板部の先端縁から、このインナコラムの外周面に近づく方向に折れ曲がった先端側折れ曲がり板部と、この先端側折れ曲がり板部の先端縁から、前記基端側折れ曲がり板部に近づく方向に折れ曲がった内径側板部とを備え、これら基端側、外径側、先端側、内径側各板部により四方を囲まれる部分を、前記インナコラムの軸方向に長いガイド部としたもので、前記取付板部をこのインナコラムに対し結合固定しており、
前記調節杆を、前記ガイド部に挿通する事により、前記アウタコラムに対する前記インナコラムの軸方向変位を、このガイド部内で前記調節杆が変位できる範囲内で可能として、前記変位規制機構を構成すると共に、
二次衝突時に、前記調節杆が前記先端側折れ曲がり板部乃至前記内径側板部を扱いて、前記インナコラムの軸方向に関する前記エネルギ吸収部材の全長を引き伸ばす事により、前記二次衝突時に前記インナコラムに加えられた衝撃エネルギを吸収可能とした事を特徴とする
衝撃吸収式ステアリング装置。
前記アウタコラムが、金属板を曲げ成形して上方が開口したＵ字形に構成されており、このアウタコラムの前端部に、電動式パワーステアリング装置の構成部品を収めたハウジングが結合固定されている、請求項１に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。
前記アウタコラムの前端部が、横軸を中心とする揺動変位を可能に車体に対し支持されており、前記調節杆が、前記ガイド部、及び、前記両挟持板部のうちでこのガイド部に整合する部分に形成した、前記横軸を中心とする部分円弧状の上下方向長孔を挿通しており、前記調節杆がこれら両上下方向通孔内で変位できる範囲で、前記ステアリングホイールの上下位置を調節可能としている、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。
前記ステアリングシャフトを構成するインナシャフトの端部外周面に形成した雄スプライン歯と、アウタシャフトの端部内周面に形成した雌スプライン歯とをスプライン係合させる事で、前記スプラインシャフトの全長を伸縮可能としており、前記雄スプライン歯と前記雌スプライン歯とのうちの少なくとも一方の歯の表面に、摩擦係数が低い合成樹脂製のコーティング層を形成している、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。