JP5266780B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明はステアリング装置、特に、アウターコラムとインナーコラムが軸方向に相対的に摺動可能に嵌合することによって、ステアリングホイールのテレスコピック位置の調整を行うとともに、二次衝突時にステアリングホイールが車体前方側にコラプス移動して、衝撃荷重を吸収するようにしたステアリング装置に関する。

アウターコラムとインナーコラムが軸方向に相対的に摺動可能に嵌合することによって、テレスコピック位置の調整、及び、二次衝突時の衝撃荷重を吸収するようにしたステアリング装置がある。

このようなステアリング装置においては、アウターコラムに軸方向のスリットを形成し、操作レバーで締付けロッドを締付けて、アウターコラムの内周面をインナーコラムの外周面に締め付けて、通常の運転操作時には、アウターコラムをインナーコラムに対して摺動不能にテレスコピッククランプする。また、二次衝突時には、アウターコラムの内周面とインナーコラムの外周面との間の締め付力に抗して、アウターコラムがインナーコラムに対して車体前方側にコラプス移動して、衝撃荷重を吸収する構造のものが一般的である（特許文献１）。

テレスコピッククランプ時の締付け力に抗して、二次衝突時の衝撃荷重を吸収するようにした特許文献１のステアリング装置は、操作レバーの操作加減でテレスコピッククランプ時の締付け力がその都度変動するため、二次衝突時の衝撃吸収荷重を安定させるのが難しいという問題がある。

特許文献２のステアリング装置は、アウターコラムの内周面とインナーコラムの外周面との間の隙間に、弾性変形可能な締め付けリングを挿入し、二次衝突時に、締め付けリングとインナーコラムの外周面との間の締付け力に抗して、アウターコラムがインナーコラムに対して車体前方側にコラプス移動して、衝撃荷重を吸収する。

締め付けリングの締付け力に抗して、二次衝突時の衝撃荷重を吸収するようにした特許文献２のステアリング装置は、アウターコラムの内周面とインナーコラムの外周面との間の隙間寸法のばらつきによって、締め付けリングの締付け力が変動するため、二次衝突時の衝撃吸収荷重がばらつくとともに、テレスコピック位置調整式のステアリング装置に適用するのが難しいという問題がある。

特開２００３−２２１１号公報 特開２００７−１１２２７４号公報

本発明は、二次衝突時の衝撃吸収荷重が安定し、テレスコピック位置調整式のステアリング装置に適用可能なステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、インナーコラム、上記インナーコラムの外周面に相対的にコラプス移動可能に外嵌された内周面を有する中空の中間コラム、上記インナーコラムの外周面と中間コラムの内周面との間に挿入され、環状の薄板の外周に波形形状の凹凸部を有し、この凹凸部の半径方向の弾性変形によって、上記インナーコラムの外周面と締め付けリングとの間に所定の締め付け力を付与し、二次衝突時に上記インナーコラムに案内されて上記中間コラムとともに車体前方側に移動する締め付けリング、上記締め付けリングの凹凸部を半径方向に弾性変形させて、上記インナーコラムの外周面と締め付けリングとの間の締付け力を調整し、二次衝突時のコラプス移動荷重を調整することが可能な締付け力調整部材、上記中間コラムの外周面にテレスコピック位置調整可能に外嵌された内周面を有し、所定のテレスコピック位置で上記内周面を拡径及び縮径させて、上記中間コラムの外周面をクランプ／アンクランプ可能で、ステアリングホイールを装着したステアリングシャフトを回動可能に軸支したアウターコラムを備えたことを特徴とするステアリング装置である。

第２番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記インナーコラムの外周面と締め付けリングの凹凸部との間の摩擦力によって、二次衝突時の衝撃エネルギーを吸収することを特徴とするステアリング装置である。

第３番目の発明は、第２番目の発明のステアリング装置において、上記締付け力調整部材は、上記中間コラムにねじ込まれ、中間コラムの内周面から半径方向内側に突出して上記締め付けリングの外周面に当接し、上記締め付けリングの凹凸部を半径方向に弾性変形させる雄ねじであることを特徴とするステアリング装置である。

第４番目の発明は、第３番目の発明のステアリング装置において、上記雄ねじの先端部が締め付けリング外周に形成された貫通孔に嵌入して、スラスト方向の力が締め付けリングに作用しても、締め付けリングが中間コラムから抜け出さないように固定することを特徴とするステアリング装置である。

本発明のステアリング装置では、インナーコラムの外周面に相対的にコラプス移動可能に外嵌された内周面を有する中空の中間コラムと、インナーコラムの外周面と中間コラムの内周面との間に挿入され、環状の薄板の外周に波形形状の凹凸部を有し、この凹凸部の半径方向の弾性変形によって、インナーコラムの外周面と締め付けリングとの間に所定の締め付け力を付与する締め付けリングと、締め付けリングの凹凸部を半径方向に弾性変形させて、インナーコラムの外周面と締め付けリングとの間の締付け力を調整可能な締付け力調整部材と、中間コラムの外周面にテレスコピック位置調整可能に外嵌された内周面を有し、所定のテレスコピック位置で内周面を拡径及び縮径させて、中間コラムの外周面をクランプ／アンクランプ可能で、ステアリングホイールを装着したステアリングシャフトを回動可能に軸支したアウターコラムを備えている。

従って、アウターコラムを中間コラムに対してクランプ／アンクランプするテレスコピッククランプとは独立して、締付け力調整部材で締め付けリングの締め付け力を調整するため、所定のコラプス移動荷重が安定して得られ、二次衝突時の衝撃吸収荷重が安定する。

以下の実施例では、ステアリングホイールの前後方向位置と傾斜角度の両方を調整できる、チルト・テレスコピック式のステアリング装置に本発明を適用した例について説明する。

図１は本発明のステアリング装置を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。図１に示すように、中空円筒状のコラム１が車体に取付けられ、このコラム１にはステアリングシャフト１２が回動可能に軸支されている。ステアリングシャフト１２には、その右端（車体後方側）にステアリングホイール１２１が装着され、ステアリングシャフト１２の左端（車体前方側）には、自在継手２１を介して中間シャフト２２が連結されている。

中間シャフト２２は、雄スプラインが形成された中実の中間インナーシャフト２２１と、雌スプラインが形成された中空円筒状の中間アウターシャフト２２２で構成され、中間インナーシャフト２２１の雄スプラインが、中間アウターシャフト２２２の雌スプラインに伸縮可能（摺動可能）に、かつ回転トルクを伝達可能に嵌合している。

さらに、中間アウターシャフト２２２の車体後方側が上記自在継手２１に連結され、中間インナーシャフト２２１の車体前方側が自在継手２３に連結されている。自在継手２３には、ステアリングギヤ２４の図示しないラックに噛合うピニオンが連結されている。

運転者がステアリングホイール１２１を回転操作すると、ステアリングシャフト１２、自在継手２１、中間シャフト２２、自在継手２３を介して、その回転力がステアリングギヤ２４に伝達され、ラックアンドピニオン機構を介して、タイロッド２５を移動し、車輪の操舵角を変えることができる。

図２は本発明の実施例のステアリング装置の要部を示す側面図である。図３は図２の要部の分解斜視図である。図４は図２のＡ−Ａ断面図である。図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。図６は締め付けリング単体を示す部品図であり、（１）は正面図、（２）は（１）の右側面図である。図７はテレスコピック位置調整時の状態を示す図５相当図である。図８は二次衝突時の状態を示す図５相当図である。

図２から図６に示すように、コラム１は、中空円筒状のアウターコラム（アッパーコラム）１１と、このアウターコラム１１の内周面１１Ｂに、テレスコピック位置調整可能に内嵌した中空円筒状の中間コラム１６と、この中間コラム１６に、軸方向にコラプス移動可能に内嵌したインナーコラム（ロアーコラム）１０で構成されている。

アウターコラム１１には、上部ステアリングシャフト１２Ａが回転可能に軸支され、上部ステアリングシャフト１２Ａの右端（車体後方側）に、上記したステアリングホイール１２１（図１、図２参照）が固定されている。

アウターコラム１１の左側（車体前方側）には、アウターコラム１１を左右両側から挟み込むようにして、アッパーブラケット（車体取付けブラケット）３が取付けられている。アッパーブラケット３は、車体４１に固定されたアルミ合金製等のカプセル４２を介して、車体前方側に離脱可能に取付けられている。

アウターコラム１１は、二次衝突時にステアリングホイール１２１に運転者が衝突して大きな衝撃力が作用すると、カプセル４２からアッパーブラケット３が車体前方側に離脱し、インナーコラム１０に案内されて、中間コラム１６とともに車体前方側にコラプス移動し、衝突時の衝撃エネルギーを吸収する。

インナーコラム１０の車体前方端は、車体４１に固定されたロアーブラケット６に、チルト中心軸６１を介して枢動可能に支承されている。また、インナーコラム１０には、下部ステアリングシャフト１２Ｂが回転可能に軸支され、下部ステアリングシャフト１２Ｂの車体後方端が上部ステアリングシャフト１２Ａの車体前方端にスプライン嵌合し、ステアリングホイール１２１の回転操作を、図１の自在継手２１を介して、ステアリングギヤ２４に伝達する。

アッパーブラケット３は、上板３２と、この上板３２から下方に延びる側板３３、３４を有している。上記アウターコラム１１には、アウターコラム１１の下方に突出して、一対のクランプ部材１３Ａ、１３Ｂが一体的に形成されている。クランプ部材１３Ａ、１３Ｂの外側面１４Ａ、１４Ｂは、アッパーブラケット３の側板３３、３４の内側面３３１、３４１に摺動可能に接している。

本発明の実施例では、アウターコラム１１は、アルミダイカスト製の一体成型品であるが、鋼管にクランプ部材１３Ａ、１３Ｂを溶接したものであってもよい。また、軽量化を目的として、マグネシウムダイカスト製であってもよい。

図３から図５に示すように、アウターコラム１１の内周面１１Ｂには、テレスコピック位置調整可能に中空円筒状の中間コラム１６の外周面１６Ａが内嵌し、この中間コラム１６の内周面１６Ｂとインナーコラム１０の外周面１０Ａとの間に、環状の締め付けリング８が挿入されている。すなわち、インナーコラム１０は、締め付けリング８を介して中間コラム１６に対して、軸方向にコラプス移動可能に内嵌している。

締め付けリング８は、図６に示すように、ばね鋼の薄板を環状に形成し、下方にスリット８３を有するとともに、環状の外周に、等角度間隔に波形形状の凹凸部を形成したものである。締め付けリング８の内周側に突出した６箇所の凸部８１が、インナーコラム１０の外周面１０Ａに当接し、凸部８１が半径方向外側に弾性変形することによって、インナーコラム１０の外周面１０Ａを、締め付けリング８の凸部８１で、所定の締め付け力で締め付けることができる。

図３から図５に示すように、中間コラム１６には、中間コラム１６の外周面１６Ａから内周面１６Ｂに貫通する雌ねじ１６１が５箇所に形成され、この５箇所の雌ねじ１６１にねじ込まれた雄ねじ（締付け力調整部材）１６２の半球状の先端部が、中間コラム１６の内周面１６Ｂから半径方向内側に突出している。

締め付けリング８の外周には、雌ねじ１６１と同一位相位置に、５箇所の貫通孔８２が形成されている。貫通孔８２の直径は雄ねじ１６２の外径よりも若干小径に形成され、この貫通孔８２に雄ねじ１６２の半球状の先端部が嵌入している。従って、雌ねじ１６１に雄ねじ１６２をねじ込み、雄ねじ１６２の半球状の先端部を締め付けリング８の貫通孔８２に嵌入すると、スラスト方向の力が締め付けリング８に作用しても、締め付けリング８は中間コラム１６から抜け出さないように固定される。

また、雄ねじ１６２のねじ込み量を調整し、雄ねじ１６２の半球状の先端部が締め付けリング８の外周を押圧する力を調整すれば、締め付けリング８の凸部８１がインナーコラム１０の外周面１０Ａを締め付ける締め付け力Ｆ１を所定の大きさに調整することができる。

この締め付け力Ｆ１を調整することにより、アウターコラム１１と中間コラム１６を、インナーコラム１０に沿って車体前方側にコラプス移動させるのに必要な力（コラプス移動荷重）Ｆ２を、所定の大きさになるように調整することが可能となる。すなわち、締め付けリング８の凸部８１とインナーコラム１０の外周面１０Ａとの間の摩擦力によって、二次衝突時の衝撃エネルギーが吸収される。

このように、アウターコラム１１を中間コラム１６に締め付けてクランプするテレスコピッククランプとは独立して、コラプス移動荷重Ｆ２を所定の大きさになるように調整することができるため、所定のコラプス移動荷重Ｆ２が安定して得られ、二次衝突時の衝撃吸収荷重が安定する。

また、雄ねじ１６２のねじ込み量を調整して、コラプス移動荷重Ｆ２を所定の大きさになるように調整することが可能となるため、中間コラム１６の内周面１６Ｂの内径寸法、インナーコラム１０の外周面１０Ａの外径寸法、締め付けリング８の各部の寸法等のばらつきに左右されず、安定したコラプス移動荷重Ｆ２を得ることが可能となる。

アッパーブラケット３の側板３３、３４には、チルト調整用長溝３５、３６が形成されている。クランプ部材１３Ａ、１３Ｂには、アウターコラム１１の軸心方向に長く延びるテレスコ調整用長溝１５Ａ、１５Ｂが形成されている。

丸棒状の締付けロッド５が、上記チルト調整用長溝３５、３６及びテレスコ調整用長溝１５Ａ、１５Ｂを通して、図４の右側から挿入されている。締付けロッド５の右端には円筒状の頭部５１が形成されている。頭部５１の外径部には回り止め部５１１が形成され、この回り止め部５１１は、チルト調整用長溝３６の溝幅よりも若干幅の狭い矩形断面に形成されている。

回り止め部５１１はチルト調整用長溝３６に嵌入して、締付けロッド５をアッパーブラケット３に対して回り止めするとともに、アウターコラム１１のチルト位置調整時に、チルト調整用長溝３６に沿って、締付けロッド５を摺動させる。

締付けロッド５の左端外周には、固定カム５３、可動カム５４、操作レバー５５、スラスト軸受５６、ナット５７が、この順で外嵌され、ナット５７の内径部に形成された雌ねじが、締付けロッド５の左端に形成された雄ねじ５８にねじ込まれている。

固定カム５３の右端外周には、矩形断面の回り止め部（図示せず）が形成されている。この回り止め部がチルト調整用長溝３５に嵌入して、固定カム５３をアッパーブラケット３に対して回り止めするとともに、アウターコラム１１のチルト位置調整時に、チルト調整用長溝３５に沿って、固定カム５３を摺動させる。

固定カム５３と可動カム５４の対向する端面には、相補的な傾斜カム面が形成され、互いに噛み合っている。可動カム５４の左側面に連結された操作レバー５５を手で操作すると、可動カム５４が固定カム５３に対して回動する。

図４に示すように、アウターコラム１１の下面には、アウターコラム１１の外周面１１Ａから内周面１１Ｂに貫通したスリット７が形成されている。上記した構成のステアリング装置で、操作レバー５５をクランプ方向に回動すると、固定カム５３の傾斜カム面の山に可動カム５４の傾斜カム面の山が乗り上げ、締付けロッド５を図４の左側に引っ張ると同時に、固定カム５３を図４の右側に押す。

右側の側板３４は、締付けロッド５の頭部５１の左端面によって左側に押され、側板３４を内側に変形させる。すると、側板３４の内側面３４１がクランプ部材１３Ｂの外側面１４Ｂに強く押しつけられる。

同時に、左側の側板３３は、固定カム５３の右端面によって右側に押され、側板３３を内側に変形させる。すると、側板３３の内側面３３１が、クランプ部材１３Ａの外側面１４Ａに強く押しつけられる。

その結果、側板３３、３４の内側面３３１、３４１が、クランプ部材１３Ａ、１３Ｂの外側面１４Ａ、１４Ｂに強く押しつけられ、クランプ部材１３Ａ、１３Ｂをアッパーブラケット３にチルトクランプする。

また、クランプ部材１３Ａ、１３Ｂは、互いに接近する方向に内側に弾性変形し、スリット７の幅が狭まる。従って、上記アウターコラム１１の内周面１１Ｂが縮径して、中間コラム１６の外周面１６Ａをクランプ（テレスコピッククランプ）する。

このようにして、アッパーブラケット３に対してアウターコラム１１が固定され、アウターコラム１１のチルト方向の変位及びテレスコピック方向の変位が阻止される。上記した固定カム５３、可動カム５４、締付けロッド５、操作レバー５５等によって、本発明の実施例のコラムクランプ装置が構成されている。本発明の実施例では、テレスコピッククランプ力よりもコラプス移動荷重Ｆ２が大きくなるように設定している。

二次衝突時に、運転者がステアリングホイール１２１に衝突して大きな衝撃力が作用して、カプセル４２からアッパーブラケット３が車体前方側に離脱すると、アウターコラム１１が中間コラム１６を残して車体前方側にコラプス移動する。

すると、図８に示すように、アウターコラム１１の内周面１１Ｂの車体後方端の段差面１１Ｃが中間コラム１６の車体後方側端面１６Ｃに当接し、アウターコラム１１が中間コラム１６を押圧し、締め付けリング８とともに車体前方側にコラプス移動する。その結果、締め付けリング８の凸部８１がインナーコラム１０の外周面１０Ａに案内されて、車体前方側（図８の左側）にコラプス移動する。従って、締め付けリング８の凸部８１とインナーコラム１０の外周面１０Ａとの摩擦によって、所定のコラプス移動荷重Ｆ２が発生し、二次衝突時の衝撃エネルギーが吸収される。

操作レバー５５をアンクランプ方向に回動すると、固定カム５３の傾斜カム面の山が可動カム５４の傾斜カム面の谷に落ち込み、締付けロッド５と固定カム５３が側板３３、３４を締め付けていた力が解除される。従って、側板３３、３４、クランプ部材１３Ａ、１３Ｂが外側に弾性復帰する。

このようにして、アウターコラム１１をアッパーブラケット３に対してアンクランプ（チルトアンクランプ）し、アウターコラム１１を中間コラム１６に対してアンクランプ（テレスコピックアンクランプ）する。

ステアリングホイール１２１を握って、図７に示すように、アウターコラム１１を中間コラム１６に対して軸方向に摺動し、所望のテレスコピック位置に調整する。また、チルト中心軸６１を中心として、インナーコラム１０及びアウターコラム１１のチルト位置を調整した後、再び、アウターコラム１１をアッパーブラケット３にクランプする。

上記実施例では、インナーコラム１０がロアーコラム、アウターコラム１１がアッパーコラムで構成されているが、インナーコラム１０をアッパーコラム、アウターコラム１１をロアーコラムにしてもよい。

また、上記実施例では、チルト位置調整とテレスコピック位置調整の両方が可能なチルト・テレスコピック式のステアリング装置に本発明を適用した場合について説明したが、テレスコピック位置調整だけが可能なテレスコピック式のステアリング装置に本発明を適用してもよい。

本発明のステアリング装置を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。 本発明の実施例のステアリング装置の要部を示す側面図である。 図２の要部の分解斜視図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 締め付けリング単体を示す部品図であり、（１）は正面図、（２）は（１）の右側面図である。 テレスコピック位置調整時の状態を示す図５相当図である。 二次衝突時の状態を示す図５相当図である。

符号の説明

１ コラム
１０ インナーコラム（ロアーコラム）
１０Ａ 外周面
１１ アウターコラム（アッパーコラム）
１１Ａ 外周面
１１Ｂ 内周面
１１Ｃ 段差面
１２ ステアリングシャフト
１２Ａ 上部ステアリングシャフト
１２Ｂ 下部ステアリングシャフト
１２１ ステアリングホイール
１３Ａ、１３Ｂ クランプ部材
１４Ａ、１４Ｂ 外側面
１５Ａ、１５Ｂ テレスコ調整用長溝
１６ 中間コラム
１６Ａ 外周面
１６Ｂ 内周面
１６Ｃ 車体後方側端面
１６１ 雌ねじ
１６２ 雄ねじ
２１ 自在継手
２２ 中間シャフト
２２１ 中間インナーシャフト
２２２ 中間アウターシャフト
２３ 自在継手
２４ ステアリングギヤ
２５ タイロッド
３ アッパーブラケット（車体取付けブラケット）
３２ 上板
３３、３４ 側板
３３１、３４１ 内側面
３５、３６ チルト調整用長溝
４１ 車体
４２ カプセル
５ 締付けロッド
５１ 頭部
５１１ 回り止め部
５３ 固定カム
５４ 可動カム
５５ 操作レバー
５６ スラスト軸受
５７ ナット
５８ 雄ねじ
６ ロアーブラケット
６１ チルト中心軸
７ スリット
８ 締め付けリング
８１ 凸部
８２ 貫通孔
８３ スリット

Claims (4)

1. インナーコラム、
   上記インナーコラムの外周面に相対的にコラプス移動可能に外嵌された内周面を有する中空の中間コラム、
   上記インナーコラムの外周面と中間コラムの内周面との間に挿入され、環状の薄板の外周に波形形状の凹凸部を有し、この凹凸部の半径方向の弾性変形によって、上記インナーコラムの外周面と締め付けリングとの間に所定の締め付け力を付与し、二次衝突時に上記インナーコラムに案内されて上記中間コラムとともに車体前方側に移動する締め付けリング、
   上記締め付けリングの凹凸部を半径方向に弾性変形させて、上記インナーコラムの外周面と締め付けリングとの間の締付け力を調整し、二次衝突時のコラプス移動荷重を調整することが可能な締付け力調整部材、
   上記中間コラムの外周面にテレスコピック位置調整可能に外嵌された内周面を有し、所定のテレスコピック位置で上記内周面を拡径及び縮径させて、上記中間コラムの外周面をクランプ／アンクランプ可能で、ステアリングホイールを装着したステアリングシャフトを回動可能に軸支したアウターコラムを備えたこと
   を特徴とするステアリング装置。
2. 請求項１に記載されたステアリング装置において、
   上記インナーコラムの外周面と締め付けリングの凹凸部との間の摩擦力によって、二次衝突時の衝撃エネルギーを吸収すること
   を特徴とするステアリング装置。
3. 請求項２に記載されたステアリング装置において、
   上記締付け力調整部材は、上記中間コラムにねじ込まれ、中間コラムの内周面から半径方向内側に突出して上記締め付けリングの外周面に当接し、上記締め付けリングの凹凸部を半径方向に弾性変形させる雄ねじであること
   を特徴とするステアリング装置。
4. 請求項３に記載されたステアリング装置において、
   上記雄ねじの先端部が締め付けリング外周に形成された貫通孔に嵌入して、スラスト方向の力が締め付けリングに作用しても、締め付けリングが中間コラムから抜け出さないように固定すること
   を特徴とするステアリング装置。

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