JP6851169B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は二次衝突時の衝撃エネルギー吸収機能を有したステアリング装置に関する。

従来より、二次衝突時にアウターコラムとコラムパイプとが相対移動することで、二次衝突に伴う衝撃工ネルギーを吸収するステアリング装置が知られている。このようなステアリング装置に関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。

搭載する車によって、必要な二次衝突時のエネルギー吸収荷重は異なる。特許文献１に記載されたステアリング装置は、後方側が開放端であるスリット２ａを有するアウターコラム２と、該アウターコラム２によって車両前後方向へ移動可能に保持されたコラムパイプ（同文献における名称はインナーコラム１）と、を有している.チルトブラケット３・３を介してクランプボルト１８によってアウターコラム２を締め付けることで、チルト・テレスコ調整位置が固定される。

アウターコラム２のスリット２ａの反対側に、剛性設定用のリブ（肉盛り部ともいう。）２ｃや窪み２ｅを設け、形状や断面積を変えることで、アウターコラム２の締め付け剛性を変化させている。クランプボルト１８の締め込み時における軸力を同じにしても、アウターコラム２の締め付け剛性は変化するので、コラムパイプ（同文献における名称はインナーコラム１）とアウターコラム２の接触面の面圧も変化する。これにより二次衝突時のエネルギー吸収量を変更している。

特開２００８−１６２４２２号公報

高いエネルギー吸収荷重が必要な車に搭載する場合、特許文献１では、エネルギー吸収荷重を高くするため、アウターコラム２の締め付け剛性を高くする必要がある。すると、二次衝突時の初期荷重が大きくなり、コラムパイプがスムーズにストロークせず、適切なエネルギー吸収が行えない虞がある。

そこで、本発明の目的は、アウターコラムによるコラムパイプの締付剛性を高くしつつも、二次衝突時の初期荷重を低減でき、アウターコラムとコラムパイプとがスムーズにストロークすることができるステアリング装置を提供することにある。

そこで、請求項１の発明を、シャフトを支持するコラムパイプと、アウターコラムと、固定ブラケットと、締付具とを有し、前記アウターコラムは、前記コラムパイプを前後方向に移動可能とすると共に該コラムパイプが後方へ突出するように保持する包持本体部と該包持本体部に形成されたスリット部を幅方向に拡縮するクランプ部とを有し、前記固定ブラケットは、前記アウターコラムの幅方向両側を挟持する固定側部を有し、前記締付具はクランプボルトとクランプレバーとを有し、前記アウターコラムのクランプ部に形成された締付孔と，前記固定側部に形成された支持孔とに前記クランプボルトが挿通され、前記クランプレバーによって締め付け及び解除自在な構成にして、前記アウターコラムの包持本体部の後端に、荷重低減部が形成され、該荷重低減部の肉厚は周辺部位よりも薄肉としてなることを特徴とするステアリング装置としたことにより、上記課題を解決した。

また、請求項２の発明を、請求項１に記載のステアリング装置であって、前記荷重低減部は、軸方向に向かって長手となるように形成された軸方向凹溝であり、前記包持本体部の外面で且つその後端から形成されてなることを特徴とするステアリング装置としたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項２に記載のステアリング装置であって、前記軸方向凹溝の前方側には、該軸方向凹溝の上下幅よりも広い上下幅の凹溝である終端凹部が形成されていることを特徴とするステアリング装置としたことにより、上記課題を解決した。請求項４の発明を、請求項１、請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載のステアリング装置であって、前記荷重低減部は、幅方向両側に形成されていることを特徴とするステアリング装置としたことにより、上記課題を解決した。

請求項１に係る発明では、二次衝突時、コラムパイプに前方への衝撃が加わると、荷重低滅部に亀裂が入り、包持本体部の車体後方側の剛性が下がり、締付保持力が低下する。これにより、二次衝突時の初期荷重が低減し、コラムパイプがスムーズに前方移動することができる。

請求項２に係る発明では、二次衝突時、コラムパイプに前方への衝撃が加わると、軸方向凹溝に沿って亀裂が入り、包持本体部の車体後方側の剛性が下がり、締付保持力が低下する。これにより、二次衝突時の初期荷重が低減し、コラムパイプがスムーズに前方移動することができる。また、荷重低減部を軸方向凹溝としたことにより、簡単な構成で二次衝突時の初期荷重を低減させることができる。

請求項３に係る発明では、軸方向凹溝に沿って入った亀裂は、軸方向凹溝の終端として設けられた幅広の終端凹部で応力分散により確実に止まる。これによりアウターコラムとコラムパイプとの摺動荷重が維持され、適切な衝撃吸収を行うことができる効果がある。請求項４に係る発明では、アウターコラムの左右両側に荷重低減部が設けられているので、左右の荷重が均衡し、コラムパイプが左右方向に偏位することが少ないという効果がある。

（Ａ）は本発明に係るステアリング装置の第１実施形態の側面図、（Ｂ）は同ステアリング装置のアウターコラムのＹ１−Ｙ１矢視断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のα領域拡大図である。 は本発明に係るステアリング装置の第２実施形態を示す図であって、（Ａ）はアウターコラム側面図、（Ｂ）は同アウターコラムのＹ２−Ｙ２矢視図、（Ｃ）は同アウターコラム側面図であって、荷重低減部が設けられている部分の拡大図、（Ｄ）は同荷重低減部の拡大図、（Ｅ）は加重低減部の他の実施形態を示す図である。 は本発明に係るステアリング装置の第１実施形態及び第２実施形態における衝撃吸収荷重特性の例である。 は本発明のステアリング装置が二次衝突したときの動作を示す概要図であって、（Ａ）は通常走行時を表す図、（Ｂ）は二次衝突の瞬間を表す図、（Ｃ）は二次衝突直後を表す図、（Ｄ）は亀裂の入った荷重低減部（γ領域）の拡大図である。

本発明のステアリング装置は、シャフトを支持するコラムパイプと、アウターコラムと、固定ブラケットと、締付具とを有するステアリング装置である。以後、このアウターコラム内のシャフトの方向を軸方向とし、該シャフトの向きであってステアリングホイールが装着される側を後方と表すこととする。また、これと反対側を前方と表し、搭乗者にとっての左右方向を幅方向と表すこととする。また、搭乗者にとっての上方と下方をそのまま上方と下方と表すこととする。

［第１実施形態］
図１を参照して、本発明に係るステアリング装置の第１実施例を説明する。図１（Ａ）は同ステアリング装置の側面図で、図面左方が前方で右方が後方である。図１（Ｂ）はＹ１−Ｙ１矢視図で固定ブラケット３の表記と締付具４の表記は省略してある。図１（Ｃ）はα領域の拡大図である。同ステアリング装置は、シャフト１２を支持するコラムパイプ１と、アウターコラム２と、固定ブラケット３及び締付具４を有している。アウターコラム２はコラムパイプ１を前後方向に移動可能に保持する包持本体部２１を有する。包持本体部２１の下方にはスリット部２３が設けられ、この両脇には一対のクランプ部２２・２２が設けられている。アウターコラム２は例えばアルミニウム合金製である。

アウターコラム２の後方側は固定ブラケット３により車体（図示せず）に固定されている。固定ブラケット３は左右一対の固定側部３１・３１を有していて、該固定側部３１・３１でアウターコラム２を幅方向両側から挟持している。前記固定側部３１・３１による挟持と、前記クランプ部２２・２２による挟持は締付具４を操作することで、締め付け及び締め付けの解除をすることができる。

締付具４はクランプボルト４１とクランプレバー４２とを有する。アウターコラム２のクランプ部２２に形成された締付孔２２１・２２１（図示せず）と、固定側部３１に形成された上下方向に長い長孔である支持孔３１１・３１１とにクランプボルト４１が挿通される。クランプレバー４２の締付け時には、一対の固定側部３１・３１の間隔が狭まり、その結果、一対のクランプ部２２・２２の間隔も狭まる。すると、包持本体部２１がコラムパイプ１を締め付け保持する。

クランプレバー４２の締付け時において、コラムパイプ１の保持は、コラムパイプ１の表面とアウターコラム２の内側面の摩擦力に基づく保持力によるものである。二次衝突時には、この摩擦力に抗して、コラムパイプ１がアウターコラム２に対して前方移動する。このときの摩擦力が衝撃吸収荷重の源である。

ここで、本発明のステアリング装置の特徴として、アウターコラム２の包持本体部２１の後方に、荷重低減部５が形成されている（図１参照）。図１（Ｂ）と（Ｃ）に示すように、荷重低減部５は、包持本体部５の外周であって、その後端から軸方向に延びる凹溝である。また、荷重低減部５は、包持本体部２１の後端の左右両側に設けられている。荷重低減部５の肉厚は周辺部位の概ね１／４程度であり、薄肉であることから周辺部位よりも脆弱となっている。

荷重低減部５の内周側は、包持本体部２１の内周面と同一面であり、チルト・テレスコ調整後の締め付けにおいて、アウターコラム２とコラムパイプ１との接触面積が維持され、締め付け保持力には影響しない構成である。しかし、二次衝突時には、コラムパイプ１に前方への荷重が加わると荷重低減部５に亀裂が入る。これにより、包持本体部２１の後方側の剛性が下がり、初期荷重を低く抑えることができ、コラムパイプ１はスムーズに前方移動することができる。

荷重低減部５は、包持本体部２１の軸心位置で且つ、包持本体部２１の後端からクランプ部２２・２２のまでの間に形成されている（図１（Ａ）参照）。アウターコラム２において、スリット部２３が形成されている範囲は、クランプレバー４２の操作により拡縮する部分である。特に、クランプ部２２・２２から後方側は、締付荷重が作用し、強い静止摩擦力が作用する部分である。よって、荷重低減部５は包持本体部２１の後端からクランプ部２２・２２の後端までの間に形成すると良い。

また、荷重低減部５が形成された箇所は、二次衝突時、こじりが発生し、コラムパイプ１がたわんだ時に引張応力が集中する部分である。よって、この部分に周辺部位よりも脆弱な構成の荷重低減部５を形成することにより、確実に荷重低減部５に亀裂が入る構成となっている。荷重低減部５を形成したことにより、こじりが発生しても、コラムパイプ１が包持本体部２１の内周側上方に強く押し付けられる前に荷重低減部５に亀裂が入り、コラムパイプ１とアウターコラム２とが円滑に相対移動することができる。

本発明に係るステアリング装置の第１実施形態は、特に締め付け荷重の大きな、アウターコラム２の後端に荷重低減部５を形成する。二次衝突に際しては、この荷重低減部５に亀裂が入ることにより、静止摩擦力に起因する初期荷重を低減させることができる。図３は、本発明に係るステアリング装置の第１実施形態の二次衝突時の衝撃吸収荷重特性（実線）である。併せて、従来のステアリング装置の衝撃吸収荷重特性を破線で示す。図３に表されているように、本発明に係るステアリング装置の第１実施形態では初期荷重を従来よりも低く抑えることができる。

図３において、横軸が二次衝突時の、アウターコラム２に対するコラムパイプ１の移動量である。縦軸がアウターコラム２からコラムパイプ１に発生する抗力で衝撃吸収荷重である。従来のステアリング装置も、本発明に係るステアリング装置の第１実施形態の場合も、二次衝突初期の段階では静止摩擦力が作用して大きな荷重がかかる。従来のステアリング装置では荷重の要因が静止摩擦から動摩擦に切り替わるまで荷重が大きくなり続け、最大である初期荷重を経た後に、動摩擦に起因する荷重に落ち着く。

一方、本発明に係るステアリング装置の第１実施形態では、静止摩擦に起因する荷重が大きくなる途中で、荷重低減部５に亀裂が入り、荷重の増加が頭打ちになる。その後、動摩擦に起因する荷重に落ち着く。その結果、図示するように、初期荷重が低く抑えられる効果が生じる。端的にいえば、アウターコラム２にコラムパイプ１が引っ掛かることなく、比較的スムーズに前方移動することができる。つまり、安定した衝撃吸収荷重とすることができる。

また、アウターコラム２によるコラムパイプ１の締付剛性が高いと、エネルギー吸収荷重も比例して高くなる。アウターコラム２の車体後方端は、スリット部２３の開放端箇所であり、締付剛性が高い箇所である。よって、二次衝突時にコラムパイプ１がスムーズに前方移動せず、初期のエネルギー吸収荷重が高くなってしまう虞がある。しかし、本発明に係るステアリング装置では、締付剛性は高く維持したまま、初期のエネルギー吸収荷重を低くすることができる。

これにより、コラムパイプ１がスムーズに前方移動することができ、適切なエネルギー吸収を行うことができる。また初期荷重と摺動荷重との差が少なくなり、安定したエネルギー吸収荷重とすることができる。また、締付剛性を高くしても、コラムパイプ１がスムーズに前方移動できるので、高いエネルギー吸収荷重を得ることができる。尚、荷重低減部５は、アウターコラム２の包持本体部２１の後方の幅方向両側に限らず、上部にも形成したとしても、二次衝突時に該荷重低減部５に亀裂が入ることにより、前記初期荷重の増加を頭打ちにすることができる。

［第２実施形態］
次に本発明に係るステアリング装置の第２実施形態を説明する。同ステアリング装置の構成は、荷重低減部５Ｂの形状以外は、第１実施形態に係るステアリング装置と同一である。以下、図２を参照しながら、第２実施形態を説明する。図２（Ａ）は同ステアリング装置のアウターコラム２Ｂの側面図である。

そして、図２（Ｂ）はＹ２−Ｙ２矢視図、（Ｃ）は荷重低減部５Ｂが設けられている側面図要部の拡大図である。（Ｄ）は荷重低減部５Ｂ単体の更なる拡大図である。アウターコラム２Ｂ及び包持本体部２１Ｂは、荷重低減部５Ｂの形状以外は、第１実施形態に係るアウターコラム２と同一である。図２において、コラムパイプ１と、固定ブラケット３及び締付具４の表示は省略してある。

図２（Ｄ）を参照して、荷重低減部５Ｂは、後方が軸方向に延びる略方形の溝形状で、前方が前記溝形状の上下幅よりも幅広で、この例では円形状である。荷重低減部５の肉厚は、周辺部位の肉厚の約１／４に構成されている。ここで、溝形状の部分を軸方向凹溝５Ｂ１と称し、その前方にある円形状の部分を終端凹部５Ｂ２と称することとする。

二次衝突時、軸方向凹溝５Ｂ１の後端から生じた亀裂は、応力分散により終端凹部５Ｂ２で終端する。また、終端凹部５Ｂ２よりも前方の周辺部位は肉厚が厚く形成されていることからも、亀裂は終端凹部５Ｂ２で終端する。終端凹部５Ｂ２は、軸方向凹溝５Ｂ１よりも上下幅が広ければ、真円や楕円形状、方形状でも良い（図２（Ｅ）参照）。

以上、説明したように、本発明に係るステアリング装置の第２実施形態は、第１実施形態と同様に、二次衝突時の衝撃吸収荷重における初期荷重を低減できる効果に加えて、荷重低減部５に発生した亀裂を応力分散により終端凹部５Ｂ２で確実に終端させることができる。これにより、二次衝突時にこじりが発生した場合でも、コラムパイプ１が包持本体部２１の内周側上方に強く押し付けられる前に荷重低減部５に亀裂が入り、締付剛性が下がることでコラムパイプ１とアウターコラム２とが円滑に摺動することができる。以上の動作により適切なエネルギー吸収を行うことができる。

ここで、本発明のステアリング装置の、二次衝突時の動作概要をまとめる。図４は本発明のステアリング装置の例を略記したものである。図４（Ａ）は、通常走行時の同ステアリング装置の状態、（Ｂ）は二次衝突の瞬間、（Ｃ）は二次衝突直後の状態を表す。図４（Ｄ）は荷重低減部５の領域γを更に拡大した図であって、二次衝突で生じた静止摩擦力により亀裂が生じた状態を表わしている。

アウターコラム２の後方部はスリット部２３を有する構造でクランプレバー４２の操作でコラムパイプ１を締付けることができる。その結果、アウターコラム２によるコラムパイプ１の締付力は一様ではなく、特に後方で強力である。このような構成で二次衝突した瞬間が図４（Ｂ）に表されている。コラムパイプ１に前方への荷重が加わると、コラムパイプ１が上方へ移動しようとする。上述の強力な締付力によって、アウターコラム２の後端では特に静止摩擦が強く、コラムパイプ１がアウターコラム２の後端に引っ掛かる状態となって初期荷重が上昇し始める。従来ステアリングではこの状態が継続し、初期荷重が大きくなっていた。

しかし、本発明のステアリング装置ではこの直後で、コラムパイプ１が包持本体部２１の内周上方へ強く押しつけられる前に荷重低減部５に亀裂が入って、アウターコラム２後端の剛性が下がり締付力が緩む。これに伴って静止摩擦力も低減される。この状態が図４（Ｃ）と（Ｄ）に示される状態である。これにより、静止摩擦力に起因する初期荷重が従来よりも低く抑えられ、コラムパイプ１のスムーズな摺動が開始される。

また、荷重低減部５の軸方向凹溝に生じた亀裂は、応力の分散により終端凹部で止まる。これにより、アウターコラム２と、コラムパイプ１の摺動荷重が維持され、適切なエネルギー吸収を行うことができる。また、締付け剛性を高くしても、コラムパイプ１が円滑にストロークできるので、高いエネルギー吸収荷重を得ることができる。以上が、本発明のステアリング装置の動作概要とこれに伴って生じる効果である。

１…コラムパイプ、１２…シャフト、２，２Ｂ…アウターコラム、
２１，２１Ｂ…包持本体部、２２，２２Ｂ…クランプ部、２２１，２２１Ｂ…締付孔、
２３，２３Ｂ…スリット部、２４…環状構造部、３…固定ブラケット、３１…固定側部、
３１１…支持孔、４…締付具、４１…クランプボルト、４２…クランプレバー、
５，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ…荷重低減部、５Ｂ１，５Ｃ１，５Ｄ１…軸方向凹溝、
５Ｂ２，５Ｃ２，５Ｄ２…終端凹部。

Claims (4)

1. シャフトを支持するコラムパイプと、アウターコラムと、固定ブラケットと、締付具とを有し、前記アウターコラムは、前記コラムパイプを前後方向に移動可能とすると共に該コラムパイプが後方へ突出するように保持する包持本体部と該包持本体部に形成されたスリット部を幅方向に拡縮するクランプ部とを有し、前記固定ブラケットは、前記アウターコラムの幅方向両側を挟持する固定側部を有し、前記締付具はクランプボルトとクランプレバーとを有し、前記アウターコラムのクランプ部に形成された締付孔と，前記固定側部に形成された支持孔とに前記クランプボルトが挿通され、前記クランプレバーによって締め付け及び解除自在な構成にして、前記アウターコラムの包持本体部の後端に、荷重低減部が形成され、該荷重低減部の肉厚は周辺部位よりも薄肉としてなることを特徴とするステアリング装置。
2. 請求項１に記載のステアリング装置であって、前記荷重低減部は、軸方向に向かって長手となるように形成された軸方向凹溝であり、前記包持本体部の外面で且つその後端から形成されてなることを特徴とするステアリング装置。
3. 請求項２に記載のステアリング装置であって、前記軸方向凹溝の前方側には、該軸方向凹溝の上下幅よりも広い上下幅の凹溝である終端凹部が形成されていることを特徴とするステアリング装置。
4. 請求項１、請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載のステアリング装置であって、前記荷重低減部は、幅方向両側に形成されていることを特徴とするステアリング装置。

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