JP6976889B2 - ステアリングコラム装置 - Google Patents

Description

本発明は、テレスコピック操作が可能な上に、衝突時の二次衝突の際に、衝撃荷重によって、インナコラムがステアリングシャフトと共に移動し、衝撃荷重を吸収するステアリングコラム装置に関する。

電動式のステアリングコラム装置は、アウタコラムに設けた電動モータにねじ軸が連結され、ねじ軸にナットが螺合している。ねじ軸の回転によるナットの移動に伴って、インナコラムの長孔の通常時係合部に係合しているスリーブが移動することで、インナコラムがアウタコラムに対して移動する。二次衝突の際の衝撃吸収時は、スリーブが長孔の通常時係合部から突出部を乗り越えた後、衝撃荷重入力時係合部を摩擦抵抗を受けながら移動して衝突エネルギを吸収する。

特開２００８−２４２４３号公報

この場合、衝突エネルギ吸収時には、スリーブが、通常時係合部の直径より幅が狭められた衝撃荷重入力時係合部を押し拡げながら移動する。このため、移動時の摺動摩擦抵抗が大きくなりがちで、摺動摩擦抵抗を適度なものとするためには、スリーブと衝撃荷重入力時係合部との寸法関係を高精度に設定する必要が生じ、加工コストの上昇を招く。

そこで、本発明は、加工コストを抑えながら、衝突エネルギ吸収時の摺動摩擦抵抗を適度なものとすることを目的としている。

本発明は、車体に取り付けられるアウタコラムと、前記アウタコラムに対し車体前後方向に移動自在に設けられ、ステアリングシャフトを回転自在に支持するインナコラムと、前記アウタコラムと前記インナコラムとのいずれか一方に設けられ、前記インナコラムを車体前後方向に移動させる電動アクチュエータと、前記電動アクチュエータの駆動力を、前記アウタコラムと前記インナコラムとのいずれか他方に伝達する駆動部材と、を有し、前記駆動部材は、前記インナコラムの前記アウタコラムに対する移動方向に沿って互いに間隔をあけて設けられる第１の突起及び第２の突起を備え、前記いずれか他方は、前記第１の突起が挿入される係合孔と、前記第２の突起が挿入されて、前記インナコラムの前記移動方向に沿って長い長孔と、を備え、前記第１の突起は、前記インナコラムが車体前方に向けて衝撃荷重を受けたときに、前記係合孔に押し付けられて剪断され、前記第２の突起は、前記インナコラムが車体前方に向けて衝撃荷重を受けたときに、前記長孔内を、弾性変形しつつ車体前後方向に向けて摺動摩擦抵抗を受けながら相対移動することを特徴とする。

本発明によれば、第１の突起の剪断によって、駆動部材と駆動部材の駆動力を受ける側との連結が解除され、第２の突起の摺動摩擦抵抗を受けながらの弾性変形移動によって衝撃荷重を吸収する。この場合、連結解除と衝撃吸収とを、第１の突起と第２の突起とで別々に行うことになり、衝突時のエネルギ吸収荷重を容易に設定することができ、寸法関係を高精度に設定することによる加工コストの上昇を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係わるステアリングコラム装置を示す斜視図である。 図１のステアリングコラム装置の右側面図である。 図１のステアリングコラム装置に適用される駆動部材及びねじ軸の分解斜視図である。 図３Ａとは別の角度から見た駆動部材及びねじ軸の分解斜視図である。 図２に対して駆動部材及びねじ軸を省略した右側面図である。 インナコラムの係合孔及び長孔と、駆動部材の第１の突起及び第２の突起との前後方向の位置関係を対応させて示す側面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 通常時でのインナコラムの係合孔及び長孔と、駆動部材の第１の突起及び第２の突起との位置関係を示す動作説明図である。 図７Ａの状態からインナコラムが衝撃荷重を受けて前方へ移動し、第１の突起が剪断され始めた状態を示す動作説明図である。 図７Ｂの状態からインナコラムがさらに前方へ移動し、第１の突起の剪断破壊がほぼ完了した状態を示す動作説明図である。 図７Ｃの状態からインナコラムがさらに前方へ移動し、第２の突起が長孔内を弾性変形しながら相対移動する状態を示す動作説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１、図２は、本発明の一実施形態に係わるステアリングコラム装置１を示す。なお、ステアリングコラム装置１は、車体に取り付けた状態で図１中の矢印ＦＲで示す方向が車体前方となる。以下、「前方」は車体前方を示し、「後方」は車体後方を示すものとし、「左右方向」は、車体後方から前方を見た状態で左右方向を示すものとする。

ステアリングコラム装置１は、図示しない車体に取り付けられる車体取付ブラケット３と、車体取付ブラケット３に対し上下方向に揺動自在に支持されるアウタコラム５と、アウタコラム５に対し車体前後方向に移動可能なインナコラム７とを備える。車体取付ブラケット３は、複数箇所に取付部３ａを備えており、取付部３ａを介して車体に取り付けられる。図２に示すように、アウタコラム５の後端５ａは、車体取付ブラケット３の後端３ｂよりもやや後方に位置している。アウタコラム５の後端５ａからインナコラム７が後方へ突出している。

アウタコラム５は、車体取付ブラケット３に対し、チルト駆動用モータ４（図６参照）や該モータ４によって動作するボールねじ機構６及び図外のリンク機構等を介して上下方向に揺動する。これらモータ４やリンク機構等は、ステアリングコラム装置１の左側部に設けられている。アウタコラム５が上下方向に揺動する際には、インナコラム７及びインナコラム７内に回転自在に挿入されるステアリングシャフト９も一体となって揺動する。ステアリングシャフト９の後方側の端部には、図示しないステアリングホイールが取り付けられる。

したがって、ステアリングコラム装置１は、ステアリングホイールが上下方向に揺動自在となる電動チルト機構を備えている。ステアリングコラム装置１は、さらにステアリングホイールが前後方向に移動自在となる電動テレスコピック機構を備えている。以下、電動テレスコピック機構について説明する。

電動テレスコピック機構は、アウタコラム５の右側部に取り付けられる電動アクチュエータとしてのテレスコ駆動用モータ（以下、単に「モータ」とする。）１１を備えている。モータ１１は、減速機構部１２と共にアウタコラム５に取り付けられている。モータ１１によって回転駆動するねじ軸１３は、円筒形状のインナコラム７の軸方向に沿って延長されている。

図３Ａ、図３Ｂにも示すように、ねじ軸１３は、駆動部材１５が螺合する雄ねじ部１３ａと、雄ねじ部１３ａに対して前方に位置する軸部１３ｂと、雄ねじ部１３ａと軸部１３ｂとの間に位置するフランジ部１３ｃとを備えている。ねじ軸１３は、軸部１３ｂが支持部１７を介してアウタコラム５に支持されている。軸部１３ｂは、支持部１７に対して軸方向への移動が規制された状態で、支持部１７に対して回転自在である。減速機構部１２からねじ軸１３への動力伝達は、フレキシブルシャフト１９によってなされる。なお、モータ１１や減速機構部１２の取付位置あるいは形状によっては、フレキシブルシャフト１９を用いずに、軸部１３ｂを減速機構部１２に直接連結することもできる。

駆動部材１５は、インナコラム７を構成する材料よりもヤング率が低い、例えば樹脂で一体成形されている。駆動部材１５は、雄ねじ部１３ａに螺合するナット部２１と、ナット部２１の一側部から、アウタコラム５に向けて突出するようにして形成される突起形成部２３とを備えている。ナット部２１は、ほぼ円筒形状であり、円筒内面に雌ねじ２１ａが形成されている。

突起形成部２３は、ナット部２１と反対側の端部に端板部２３ａを備えている。端板部２３ａは、左右方向から見て前後方向に長い長方形状である。端板部２３ａのナット部２１と反対側の端面に、インナコラム７に向けて突出する第１の突起２３ｂ及び第２の突起２３ｃが形成されている。第１の突起２３ｂと第２の突起２３ｃとは、インナコラム７のアウタコラム５に対する移動方向Ａに沿って互いに間隔をあけて設けられ、第１の突起２３ｂは、第２の突起２３ｃよりも前方に位置している。

第１の突起２３ｂはほぼ円柱形状である。第２の突起２３ｃは、全体として円柱形状であるが、肉抜き部としての溝２３ｄが上記移動方向Ａに沿って形成されている。第２の突起２３ｃは、溝２３ｄを間にして上部２３ｅと下部２３ｆとに分割される。

図４は、図２に対し、ねじ軸１３及び駆動部材１５を省略している。図４に示すように、ねじ軸１３に対応する位置のアウタコラム５の右側部には、開口部５ｂが形成されている。開口部５ｂは、アウタコラム５の右側部を貫通しており、移動方向Ａに沿って長く形成されている。

開口部５ｂに対応してインナコラム７の右側部には、第１の突起２３ｂが挿入される係合孔７ａと、第２の突起２３ｃが挿入される長孔７ｂとが形成されている。係合孔７ａは、長孔７ｂよりも前方に位置している。係合孔７ａは、円柱形状の第１の突起２３ｂに対応して円形であり、第１の突起２３ｂが圧入固定される。これにより、駆動部材１５とインナコラム７とが連結される。長孔７ｂは、移動方向Ａに沿って長く形成されている。

長孔７ｂは、図５にも示すように、係合孔７ａ側の端部に位置する拡大部７ｂ１と、拡大部７ｂ１に対し係合孔７ａと反対側に連続する摺動抵抗部７ｂ２とを備えている。拡大部７ｂ１は、第２の突起２３ｃの直径Ｃよりも移動方向Ａに沿って長く形成されている。

第２の突起２３ｃは、第１の突起２３ｂが係合孔７ａに圧入された状態で、拡大部７ｂ１の係合孔７ａ側の端縁部７ｂ３に近接する位置にある。拡大部７ｂ１の端縁部７ｂ３は円弧形状となっている。拡大部７ｂ１の上下方向の幅Ｄは、第２の突起２３ｃの直径Ｃよりも僅かに大きいかほぼ同等である（Ｄ≧Ｃ）。したがって、第２の突起２３ｃは、拡大部７ｂ１に対し移動方向Ａに沿って大きな摺動摩擦抵抗を受けることなく相対移動することができる。

摺動抵抗部７ｂ２は、拡大部７ｂ１よりも移動方向Ａに沿った長さが充分に長く、上下方向の幅Ｅが、第２の突起２３ｃの直径Ｃよりも僅かに小さい（Ｅ＜Ｃ）。拡大部７ｂ１は、摺動抵抗部７ｂ２に連続する連続部７ｂ４が、傾斜面もしくは凹状の円弧形状となっている。

図４では、係合孔７ａが、開口部５ｂの前後方向（図４中では左右方向）のほぼ中央に位置しており、この位置からインナコラム７をアウタコラム５に対して前後に移動させることで、ステアリングホイールの前後方向位置を調整できる。図４の状態で、長孔７ｂは、アウタコラム５の後端５ａを中心として前方及び後方にそれぞれ延長されている。すなわち、図４の状態で長孔７ｂは、前方側のほぼ半分が開口部５ｂに臨み、後方側のほぼ半分がアウタコラム５の外部に位置している。

第１の突起２３ｂを係合孔７ａに圧入固定した状態で、第２の突起２３ｃは、図７Ａに示すように、拡大部７ｂ１の端縁部７ｂ３に近接する位置にある。この状態で、モータ１１を駆動してねじ軸１３を回転させると、ねじ軸１３は駆動部材１５のナット部２１に対して回転する。これにより駆動部材１５は、ねじ軸１３に沿って前後方向に移動する。駆動部材１５の移動に伴って、インナコラム７が前後方向に移動し、ステアリングホイールの前後方向位置が調整される。このとき、駆動部材１５の駆動力が第１の突起２３ｂから係合孔７ａに伝達されて、インナコラム７が移動する。

車両が前後方向に衝突し、インナコラム７がステアリングシャフト９を介して前方に向けて、図７Ａに示すように衝撃荷重Ｆを受けると、衝撃荷重Ｆは、第１の突起２３ｂと係合孔７ａとの間に作用する。ここで、第１の突起２３ｂを備える駆動部材１５は、樹脂製であって、金属製のインナコラム７に対して剪断応力が低く設定されている。このため、第１の突起２３ｂが係合孔７ａの縁部によって剪断破壊し、第１の突起２３ｂを備える駆動部材１５と係合孔７ａを備えるインナコラム７との連結が解除される。このとき駆動部材１５は、ねじ軸１３に螺合しているため、前方への移動は抑制されている。

第１の突起２３ｂが剪断破壊する際には、インナコラム７がアウタコラム５に対して前方へ移動する。このとき、図７Ａに示す位置にある第２の突起２３ｃは、長孔７ｂの拡大部７ｂ１内を、図７Ｂに示すように、後方に向けて相対移動する。第２の突起２３ｃが拡大部７ｂ１内を後方へ相対移動する際に、第１の突起２３ｂの剪断破壊がほぼ完了する。したがって、第２の突起２３ｃの拡大部７ｂ１内での後方への相対移動量は、第１の突起２３ｂの直径とほぼ同等である。ここで、第１の突起２３ｂを備える駆動部材１５は、樹脂製であって、金属製のインナコラム７に対してヤング率が低く設定されているため、荷重のコントロールがし易い。

第１の突起２３ｂの剪断破壊がほぼ完了する間に、第２の突起２３ｃは、図７Ｃ、図７Ｄに示すように、連続部７ｂ４を経て摺動抵抗部７ｂ２に入り込み、さらに後方へ相対移動する。第２の突起２３ｃは、摺動抵抗部７ｂ２を相対移動する際に、摺動抵抗部７ｂ２の上下両側縁から押し付けられ、上部２３ｅ及び下部２３ｆが互いに接近するように弾性変形する。このため、インナコラム７がアウタコラム５に対して前方へ移動する際には、第２の突起２３ｃと摺動抵抗部７ｂ２との間で摺動摩擦抵抗が発生して、衝撃荷重を吸収する。

次に、作用効果を説明する。

本実施形態は、車体に取り付けられるアウタコラム５と、アウタコラム５に対し車体前後方向に移動自在に設けられ、ステアリングシャフト９を回転自在に支持するインナコラム７と、アウタコラム５に設けられ、インナコラム７を車体前後方向に移動させるモータ１１と、モータ１１の駆動力を、インナコラム７に伝達する駆動部材１５と、を有する。駆動部材１５は、インナコラム７を構成する材料よりもヤング率の低い材料で構成されかつ、インナコラム７のアウタコラム５に対する移動方向に沿って互いに間隔をあけて設けられる第１の突起２３ｂ及び第２の突起２３ｃを備える。インナコラム７は、第１の突起２３ｂが挿入される係合孔７ａと、第２の突起２３ｃが挿入されて、インナコラム７の移動方向Ａに沿って長い長孔７ｂと、を備える。

第１の突起２３ｂは、インナコラム７が車体前方に向けて衝撃荷重を受けたときに、係合孔７ａに押し付けられて剪断される。第２の突起２３ｃは、インナコラム７が車体前方に向けて衝撃荷重を受けたときに、長孔７ｂの摺動抵抗部７ｂ２内を、弾性変形しつつ車体後方に向けて摺動摩擦抵抗を受けながら相対移動する。

この場合、第１の突起２３ｂが剪断破壊することによって駆動部材１５とインナコラム７との連結が解除される。その後、第２の突起２３ｃが、弾性変形しつつ摺動抵抗部７ｂ２に対し摺動摩擦抵抗を受けながら相対移動することによって衝撃荷重を吸収する。したがって、駆動部材１５とインナコラム７との連結解除と、衝撃吸収とを、第１の突起２３ｂ及び第２の突起２３ｃによって別々に行うことになり、衝突時のエネルギ吸収荷重を容易に設定することができ、寸法関係を高精度に設定することによる加工コストの上昇を抑えることができる。

第１の突起２３ｂ及び第２の突起２３ｃを備える駆動部材１５は、樹脂で構成されているため、金属で構成する場合に比較して、成形時の寸法精度を比較的容易に設定することができ、コスト低下にも寄与することができる。

本実施形態は、第２の突起２３ｃが肉抜き部となる溝２３ｄを備えている。このため、第２の突起２３ｃが長孔７ｂに対し摺動摩擦抵抗を受けながら相対移動する際に、弾性変形しやすく、衝撃吸収を安定して行うことができる。

本実施形態は、肉抜き部が、長孔７ｂの長手方向に沿って延在する溝２３ｄで構成されている。この場合、第２の突起２３ｃは、溝２３ｄを間にしてその両側の上部２３ｅ及び下部２３ｆが、摺動抵抗部７ｂ２の側縁に押されてより弾性変形しやすく、衝撃吸収をより安定して行うことができる。

本実施形態は、インナコラム７を構成する材料が金属であり、駆動部材１５を構成する材料が樹脂である。このため、第１の突起２３ｂが係合孔７ａの縁部によって容易に剪断破壊し、駆動部材１５側のアウタコラム５と係合孔７ａ側のインナコラム７との連結を容易に解除することができる。また、金属同士の寸法精度必要とせず、駆動部材１５を樹脂により容易に成形できるので、製造が容易であり加工コストを低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含む。

例えば、上記実施形態では、モータ１１やねじ軸１３及び駆動部材１５等の駆動側をアウタコラム５に設けているが、これらの駆動側をインナコラム７に設けてもよい。この場合、アウタコラム５に、被駆動側となる係合孔及び長孔を設けることになる。駆動側をインナコラム７に設ける場合には、図５に対し、第１の突起２３ｂが第２の突起２３ｃより後方に位置し、これに対応して係合孔７ａが長孔７ｂより後方に位置する。すなわち、図５において、右側を前方としたままで、左右を逆にした図になる。

駆動部材１５は、樹脂で一体成形されたものに限るものではなく、インナコラム７を構成する材料よりもヤング率が低く、剛性が低い材料であればよい。

第２の突起２３ｃに溝２３ｄを設けているが、溝２３ｄに代えて、例えば第２の突起２３ｃの先端面に１個または複数の凹部や孔を設けてもよく、溝２３ｄの延長方向と同方向に貫通する貫通孔を設けてもよい。第１の突起２３ｂ及び第２の突起２３ｃは、円柱形状に限るものではなく、例えば四角柱形状など多角柱形状でもよい。

上記実施形態のステアリングコラム装置１は、ステアリングホイールが上下方向に揺動自在となる電動チルト機構を備えているが、電動チルト機構を備えていなくてもよい。

５ アウタコラム
７ インナコラム
７ａ 係合孔
７ｂ 長孔
９ ステアリングシャフト
１１ テレスコ駆動用モータ（電動アクチュエータ）
１５ 駆動部材
２３ｂ 第１の突起
２３ｃ 第２の突起
２３ｄ 溝（肉抜き部）

Claims (4)

1. 車体に取り付けられるアウタコラムと、
   前記アウタコラムに対し車体前後方向に移動自在に設けられ、ステアリングシャフトを回転自在に支持するインナコラムと、
   前記アウタコラムと前記インナコラムとのいずれか一方に設けられ、前記インナコラムを車体前後方向に移動させる電動アクチュエータと、
   前記電動アクチュエータの駆動力を、前記アウタコラムと前記インナコラムとのいずれか他方に伝達する駆動部材と、を有し、
   前記駆動部材は、前記インナコラムの前記アウタコラムに対する移動方向に沿って互いに間隔をあけて設けられる第１の突起及び第２の突起を備え、
   前記いずれか他方は、前記第１の突起が挿入される係合孔と、前記第２の突起が挿入されて、前記インナコラムの前記移動方向に沿って長い長孔と、を備え、
   前記第１の突起は、前記インナコラムが車体前方に向けて衝撃荷重を受けたときに、前記係合孔に押し付けられて剪断され、前記第２の突起は、前記インナコラムが車体前方に向けて衝撃荷重を受けたときに、前記長孔内を、弾性変形しつつ車体前後方向に向けて摺動摩擦抵抗を受けながら相対移動することを特徴とするステアリングコラム装置。
2. 前記第２の突起は、肉抜き部を備え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。
3. 前記肉抜き部は、前記長孔の長手方向に沿って延在する溝で構成されてい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。
4. 前記いずれか他方を構成する材料が金属であり、前記駆動部材を構成する材料が樹脂であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のステアリングコラム装置。

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