JP5293643B2 - 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、運転者の体格や運転姿勢に応じて、ステアリングホイールのテレスコピック位置（前後方向位置）を調整できるステアリング装置であって、アウターコラムに対するインナーコラムのテレスコピック移動端を規制するとともに、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。

ステアリングホイールのテレスコピック位置を調整できるステアリング装置では、アウターコラムに対するインナーコラムのテレスコピック移動端を規制するとともに、アウターコラムに対するインナーコラムの相対回転を規制するストッパが設けられている。そのようなストッパを備えたステアリング装置として、特許文献１に示すステアリング装置がある。

特許文献１のステアリング装置は、アウターコラムに取り付けたストッパを、インナーコラムに形成した長孔に案内させて、テレスコピック移動端を規制している。しかし、特許文献１のステアリング装置は、長孔がテレスコピック位置調整範囲の長さ分しか形成されていない。従って、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た時に、インナーコラムとアウターコラムは、車体前方側のテレスコピック移動端までしか収縮することができない。そのため、車体取付けブラケットを車体から離脱させてコラプス移動させ、衝撃エネルギー吸収部材を塑性変形させて衝撃荷重を吸収する必要があった。

特開２００２−１２０７３１号公報

本発明は、車体からの離脱機構が不要で、テレスコピック移動端の規制と二次衝突時のコラプス移動を可能にした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、本発明は、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テレスコピック位置調整可能に外嵌し、二次衝突時に上記インナーコラムに対して相対的にコラプス移動可能なアウターコラム、所定のテレスコピック調整位置で、上記アウターコラムをインナーコラムにテレスコピック移動不能にクランプ／アンクランプするクランプ装置、上記アウターコラムにテレスコピック位置調整範囲を越えてコラプス移動範囲の軸方向長さにわたって形成され、上記アウターコラムの外周面から内周面に連通する長孔、上記インナーコラムに固定され、上記長
孔に案内されてテレスコピック移動するストッパ、上記アウターコラムに固定されて長孔内に突出し、上記ストッパの車体前方側へのテレスコピック移動端でストッパに当接してテレスコピック移動端を規制するとともに、二次衝突時にストッパに当接して長孔内から退避し、ストッパがテレスコピック移動端を越えてコラプス移動することを可能にするとともに、塑性変形して衝撃エネルギーを吸収する衝撃エネルギー吸収プレートを備え、上記衝撃エネルギー吸収プレートは、上記長孔の開口部を覆うカバーの一部を折り曲げて長孔内に突出させて形成した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は、アウターコラムにテレスコピック位置調整範囲を越えてコラプス移動範囲の軸方向長さにわたって形成され、アウターコラムの外周面から内周面に連通する長孔と、インナーコラムに固定され、長孔に案内されてテレスコピック移動するストッパと、アウターコラムに固定されて長孔内に突出し、ストッパの車体前方側へのテレスコピック移動端でストッパに当接してテレスコピック移動端を規制するとともに、二次衝突時にストッパに当接して長孔内から退避し、ストッパがテレスコピック移動端を越えてコラプス移動することを可能にするとともに、塑性変形して衝撃エネルギーを吸収する衝撃エネルギー吸収プレートを備えている。

従って、アウターコラムに対するインナーコラムのテレスコピック移動端の規制と、二次衝突時のコラプス移動が可能になるため、車体からの離脱機構が不要で、ステアリング装置のレイアウトの自由度が向上する。

本発明の実施例のステアリング装置の全体斜視図である。 本発明の実施例のステアリング装置の要部を示す平面図である。 図２のコラムの中心軸線に沿って切断した縦断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図２のアウターコラムの長孔の開口部を覆うカバーを取り外した状態を示す平面図である。 図３のストッパ近傍の拡大縦断面図である。 （ａ）はアウターコラムの長孔の開口部を覆うカバーを取り外した状態を示すストッパ近傍の拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。 ストッパ近傍の拡大縦断面図であり、二次衝突してインナーコラムがコラプス移動端まで移動した状態を示す。

以下の実施例では、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は本発明の実施例のステアリング装置の全体斜視図であり、コラムアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置である。図１に示すコラムアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１０１の操作力を軽減するために、コラム１０５に取付けた操舵補助部（電動アシスト機構）１０２の操舵補助力をステアリングシャフトに付与し、中間シャフト１０６を介して、ラックピニオン式のステアリングギヤ１０３のラックを往復移動させ、タイロッド１０４を介して舵輪を操舵する方式のパワーステアリング装置である。

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平面図、図３は図２のコラムの中心軸線に沿って切断した縦断面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。図５は図２のアウターコラムの長孔の開口部を覆うカバーを取り外した状態を示す平面図、図６は図３のストッパ近傍の拡大縦断面図である。図７（ａ）はアウターコラムの長孔の開口部を覆うカバーを取り外した状態を示すストッパ近傍の拡大平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図７（ｃ）は図７（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。

図２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（アウターコラム１１の軸方向に摺動可能）にインナーコラム１０の外周面１０Ａが嵌合しており、二次衝突時にステアリングホイール１０１に運転者が衝突して大きな衝撃力が作用すると、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。

インナーコラム１０には、アウターシャフト１２Ａが回転可能に軸支され、アウターシャフト１２Ａの右端（車体後方側）には、図１のステアリングホイール１０１が固定されている。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、鋼管にディスタンスブラケット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。

アウターコラム１１の右側（車体後方側）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、車体取付けブラケット３が取付けられている。車体取付けブラケット３は、車体（図示せず）に固定されている。

アウターコラム１１の車体前方側（左側）には、操舵補助部１０２（電動アシスト機構）が一体的に形成され、操舵補助部１０２は、電動モータ２３、減速ギヤボックス部２４、出力軸２５等から構成されている。操舵補助部１０２は、下部車体取付けブラケット２２によって車体（図示せず）に固定されている。アウターシャフト１２Ａにインナーシャフト（入力軸）１２Ｂが、スプライン係合により、回転力を伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に嵌合している。従って、アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂとは、二次衝突時に、このスプライン係合部が相対摺動して、全長を縮めることができる。

また、インナーシャフト（入力軸）１２Ｂの車体前方側端部を、操舵補助部１０２の内側に通し、出力軸２５の車体後方側端部に結合している。インナーシャフト１２Ｂと出力軸２５は、トーションバー２６によって連結されている。出力軸２５の中間部にはウォームホイール２１が圧入され、電動モータ２３によって回転するウォーム２７と噛み合う。

操舵補助部１０２は、トルクセンサー２８によってインナーシャフト１２Ｂに作用するトルクを検出し、電動モータ２３を駆動して、出力軸２５を所要の操舵補助力で回転させ、中間シャフト１０６を経由して、ステアリングギヤ１０３に連結され、車輪の操舵角を変えることができる。

図４に示すように、車体取付けブラケット３は、上板３１、３２と、この上板３１、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、ディスタンスブラケット１３が一体的に形成されている。ディスタンスブラケット１３の側面１４、１５は、車体取付けブラケット３の側板３３、３４の内側面３３１、３４１に挟持されている。

車体取付けブラケット３の側板３３、３４には、図４の左右方向に、貫通孔３５、３６が形成されている。ディスタンスブラケット１３には、図４の左右方向に貫通孔１６、１７が形成されている。

丸棒状の締付けロッド５が、上記貫通孔３５、３６及び貫通孔１６、１７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。締付けロッド５の左端には、側板３３の外側面３３２に当接して、固定カム５２、可動カム５３、操作レバー５４、スラスト軸受５７が、この順で外嵌されている。また、締付けロッド５の左端に形成された雄ねじ５６にナット５５の内径部に形成された雌ねじ（図示せず）がねじ込まれ、ナット５５の右端面でスラスト軸受５７を操作レバー５４側に押し付けている。

固定カム５２と可動カム５３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５３の左側面に連結された操作レバー５４を手で操作すると、可動カム５３が固定カム５２に対して回動する。

操作レバー５４をクランプ方向に回動すると、固定カム５２の傾斜カム面の山に可動カム５３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５２を図４の右側に押す。

固定カム５２の右端面によって側板３３の外側面３３２が右側に押され、側板３３が内側に変形し、側板３３の内側面３３１がディスタンスブラケット１３の側面１４に強く押しつけられる。同時に、右側の頭部５１は、側板３４の外側面３４２を左側に押して側板３４を内側に変形させ、側板３４の内側面３４１をディスタンスブラケット１３の側面１５に強く押しつける。

このようにして、アウターコラム１１のディスタンスブラケット１３を、車体取付けブラケット３に強固に締付けることができる。従って、アウターコラム１１の内周面１１Ｂが縮径してインナーコラム１０の外周面１０Ａを締付けてテレスコピッククランプし、アウターコラム１１に対するインナーコラム１０のテレスコピック方向の変位が阻止される。

次に、運転者が操作レバー５４を締付解除方向に回動すると、フリーな状態における間隔がディスタンスブラケット１３の側面１４、１５の外側の幅より広く設定された車体取付けブラケット３の側板３３、３４が、挟持方向と反対の方向へそれぞれ弾性復帰する。

そこで、前記アウターコラム１１の内周面１１Ｂが拡径して、アウターコラム１１に対するインナーコラム１０のテレスコピック方向の移動が可能となる。従って、アウターコラム１１の内周面１１Ｂにインナーコラム１０の外周面１０Ａを案内させつつ、インナーコラム１０をテレスコピック方向に移動させて、ステアリングホイール１０１のテレスコピック方向の調整を任意に行うことができる。

このテレスコピック方向の調整時に、アウターコラム１１に対するインナーコラム１０のテレスコピックストローク端を規制するとともに、アウターコラム１１に対するインナーコラム１０の相対回転を規制するストッパについて説明する。

アウターコラム１１には、車体上方側（図３、図４、図６の上側）に、テレスコピック位置調整範囲を越えてコラプス移動範囲の軸方向長さにわたって長孔４０が形成されている。長孔４０は、アウターコラム１１の外周面１１Ａの車体上方側から内周面１１Ｂに連通している。インナーコラム１０には、軸方向長さの短い貫通孔４１が形成され、この貫通孔４１にインナーコラム１０の内周面１０Ｂ側からナット４２が圧入されている。

アウターコラム１１の外周面１１Ａ側からナット４２にねじ込まれたボルト４３、４３で、ストッパ６０がインナーコラム１０の外周面１０Ａに固定されている。図７に詳細に示すように、ストッパ６０は、車幅方向の両側に形成された側板６１、６１と、車体前方側に形成された前板６２、車体後方側に形成された後板６３、側板６１、前板６２、後板６３の底面を覆う底板６４で構成されている。側板６１、６１の外周、前板６２と後板６３の内周には、平面視で矩形板状の摺動部材６５が挿入されている。

側板６１、６１、前板６２、後板６３、底板６４は鉄製で、一体成形されている。摺動部材６５の車幅方向の外側面が、アウターコラム１１の長孔４０の車幅方向の内側面に接触している。摺動部材６５は樹脂製で摩擦係数が小さいため、ストッパ６０が長孔４０の内側面に沿って小さな摺動抵抗で摺動し、アウターコラム１１に対してインナーコラム１０を円滑にテレスコピック移動させることができる。また、摺動部材６５の車幅方向の外側面が長孔４０の車幅方向の内側面に接触して、アウターコラム１１に対するインナーコラム１０の相対回転を規制する。

前板６２の車体前方側端面及び後板６３の車体後方側端面には、ゴム製で平板状の緩衝部材６６が取り付けられている。アウターコラム１１の外周面１１Ａの車体上方側には、アウターコラム１１の長孔４０の開口部全体を覆うカバー７０がボルト７１で固定されている。また、カバー７０には、衝撃エネルギー吸収プレート７２が形成されている。衝撃エネルギー吸収プレート７２は、カバー７０の一部を切り欠いて、車体下方側に折り曲げ、長孔４０内に突出させている。カバー７０は平板状の炭素鋼で成形されている。

インナーコラム１０のテレスコピック方向の調整時に、車体前方側のテレスコピック移動端で、ストッパ６０の前板６２の緩衝部材６６が衝撃エネルギー吸収プレート７２に当接して、アウターコラム１１に対するインナーコラム１０のテレスコピック移動端を規制する。車体後方側のテレスコピック移動端は、ストッパ６０の後板６３の緩衝部材６６が、長孔４０の車体後方側の内側面４０１に当接して、アウターコラム１１に対するインナーコラム１０のテレスコピック移動端を規制する。緩衝部材６６は、ストッパ６０が長孔４０の車体後方側の内側面４０１に当接した時の衝撃を緩和する。

自動車が他の自動車等に衝突し、運転者が慣性でステアリングホイール１０１に二次衝突すると、インナーコラム１０に車体前方側への衝撃力が作用する。この衝撃力によって、テレスコピッククランプ力に抗して、アウターコラム１１の内周面１１Ｂに沿ってインナーコラム１０が車体前方側にコラプス移動する。

インナーコラム１０の車体前方側のテレスコピック移動端で、ストッパ６０の前板６２の緩衝部材６６が衝撃エネルギー吸収プレート７２に当接する。当接時の衝撃力で衝撃エネルギー吸収プレート７２が塑性変形して長孔４０内から車体上方側に退避する。従って、ストッパ６０が車体前方側のテレスコピック移動端を越えて車体前方側にコラプス移動することが可能となる。

この衝撃エネルギー吸収プレート７２の塑性変形によって、衝突時の衝撃エネルギーが吸収され、運転者に加わる衝撃荷重が減少する。ストッパ６０は、車体前方側のテレスコピック移動端を越えて車体前方側にコラプス移動し、図８に示すように、ストッパ６０の前板６２の緩衝部材６６が、長孔４０の車体前方側の内側面４０２に当接して停止する。緩衝部材６６は、ストッパ６０が長孔４０の車体前方側の内側面４０２に当接した時の衝撃を緩和する。

本発明の実施例では、テレスコピック方向の調整時には、衝撃エネルギー吸収プレート７２がテレスコピック移動端を規制するとともに、二次衝突時の衝撃力が加わると、塑性変形して衝突時の衝撃エネルギーを吸収し、ストッパ６０がテレスコピック移動端を越えて車体前方側にコラプス移動することを可能にする。従って、車体取付けブラケット等の車体からの離脱機構を別途設ける必要がないため、ステアリング装置のレイアウトの自由度が向上する。また、インナーコラムにストッパを案内する長孔が不要となるため、インナーコラムの剛性が向上し、テレスコクランプ時の保持力が向上する。

上記実施例で、衝撃エネルギー吸収プレート７２の板厚や車幅方向の幅を変えることによって、衝撃エネルギー吸収特性を所望の大きさに調整することができる。また、上記実施例では、車体前方側にアウターコラム、車体後方側にインナーコラムが配置されたステアリング装置に適用した例について説明したが、車体前方側にインナーコラム、車体後方側にアウターコラムが配置されたステアリング装置に適用してもよい。

１０１ ステアリングホイール
１０２ 操舵補助部（電動アシスト機構）
１０３ ステアリングギヤ
１０４ タイロッド
１０５ コラム
１０６ 中間シャフト
１０ インナーコラム
１０Ａ 外周面
１０Ｂ 内周面
１１ アウターコラム
１１Ａ 外周面
１１Ｂ 内周面
１２Ａ アウターシャフト
１２Ｂ インナーシャフト
１３ ディスタンスブラケット
１４、１５ 側面
１６、１７ 貫通孔
２１ ウォームホイール
２２ 下部車体取付けブラケット
２３ 電動モータ
２４ 減速ギヤボックス部
２５ 出力軸
２６ トーションバー
２７ ウォーム
２８ トルクセンサー
３ 車体取付けブラケット
３１、３２ 上板
３３、３４ 側板
３３１、３４１ 内側面
３３２、３４２ 外側面
３５、３６ 貫通孔
４０ 長孔
４０１ 車体後方側の内側面
４０２ 車体前方側の内側面
４１ 貫通孔
４２ ナット
４３ ボルト
５ 締付けロッド
５１ 頭部
５２ 固定カム
５３ 可動カム
５４ 操作レバー
５５ ナット
５６ 雄ねじ
５７ スラスト軸受
６０ ストッパ
６１ 側板
６２ 前板
６３ 後板
６４ 底板
６５ 摺動部材
６６ 緩衝部材
７０ カバー
７１ ボルト
７２ 衝撃エネルギー吸収プレート

Claims (1)

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テレスコピック位置調整可能に外嵌し、二次衝突時に上記インナーコラムに対して相対的にコラプス移動可能なアウターコラム、
   所定のテレスコピック調整位置で、上記アウターコラムをインナーコラムにテレスコピック移動不能にクランプ／アンクランプするクランプ装置、
   上記アウターコラムにテレスコピック位置調整範囲を越えてコラプス移動範囲の軸方向長さにわたって形成され、上記アウターコラムの外周面から内周面に連通する長孔、
   上記インナーコラムに固定され、上記長孔に案内されてテレスコピック移動するストッパ、
   上記アウターコラムに固定されて長孔内に突出し、上記ストッパの車体前方側へのテレスコピック移動端でストッパに当接してテレスコピック移動端を規制するとともに、二次衝突時にストッパに当接して長孔内から退避し、ストッパがテレスコピック移動端を越えてコラプス移動することを可能にするとともに、塑性変形して衝撃エネルギーを吸収する衝撃エネルギー吸収プレートを備え、
   上記衝撃エネルギー吸収プレートは、上記長孔の開口部を覆うカバーの一部を折り曲げて長孔内に突出させて形成したこと
   を特徴とするステアリング装置。

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