JPH0310965A - 自動車のステアリングコラムチューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、自動車のステアリングコラムチュ−ブに関
し、特にそのエネルギー吸収構造の改良に関する。

（従来の技術とその課題） 自動車の衝突事故において、運転者が慣性により前方へ
放り出されて、ステアリング装置等に激しく打ちつけら
れることから保護するために、ステアリング装置にエア
パックを装着するとともに、ステアリング装置自体にも
軸方向に圧縮変形して衝突エネルギーを吸収する構造を
採用した安全装置が従来より開発されている。

この種の安全装置では、車両衝突直後にエアパックが膨
張するため、運転者はエアパックを介してステアリング
装置に押し付けられることになり、したがって衝突後し
ばらくの間は、このエアパックと、ステアリング装置の
軸方向の圧縮変形との協働作用によって衝突エネルギー
が吸収され、その後エアパックによるエネルギー吸収が
行なわれなくなってからはステアリング装置の軸方向の
圧縮変形のみによって衝突エネルギーが吸収される。

ところで、上記安全装置では、衝突エネルギーの吸収が
行なわれる全区間にわたり、荷重が法定の上限値にでき
るだけ近い大きな値で時間的に安定して作用するように
、その荷重特性を設定することが乗員保護の安全を図る
上で望ましい。

したがって、ステアリング装置自体に要求される荷重特
性としては、エアパックが作用する前半区間では荷重が
小さく、エアパックが作用しない後半区間では荷重が大
きくなるように設定するのが望ましい。

第１１図はそのようなステアリング装置（特開昭５７−
２０１７６１号）を示す要部切欠側面図で−ある。同図
に示すように、このステアリング装置は、コラムチュー
ブ１とコラムチューブ１内に挿入されるステアリングシ
ャフト２とを有している。コラムチューブ１は、車体３
に固定されたロアチューブ１ａと、そのロアチューブ１
ａの上部に下端部が摺動自在に嵌合されたアッパチュー
ブ１ｂとで構成される。ステアリングシャフト２は、コ
ラムチューブ１に回転自在に支持された筒状のロアシャ
フト２ａと、そのロアシャフト２ａの上端部に下端部が
摺動自在に嵌合されたアッパシャフト２ｂとで構成され
る。さらに、アッパシャフト２ｂの上端には図示しない
ステアリングハンドルが取付けられるとともに、ロアシ
ャフト２ａの下端が図示しないステアリングギヤに連結
されて、ステアリングハンドルの回転が、アッパシャフ
ト２ｂおよびロアシャフト２ａを介してステアリングギ
ヤに伝達されるように構成している。

第１２図に第１１図の一点鎖線ＸＩで囲まれる部分の拡
大断面図を示す。同図に示すように、アッパシャフト２
ｂのロアシャフト２ａへの嵌合部の外周面には、径の異
なる２（１１のスチールボール４゜５がロアシャフト２
ａの外周面からそれぞれ異なる量だけ突出するようにし
て四部２Ｃ内に収容される。一方、ロアシャフト２ａの
アッパシャフト２ｂへの嵌合部は、上方に向かうにつれ
て内径寸法が段階的に大きくなるようにして、小径部６
゜中径部７および大径部８が形成される。そして、中径
部７に上記小径のスチールボール４の一部を食い込むと
ともに、大径部８に大径のスチールボール５を接触させ
るように構成している。

なお、上述したように、このステアリング装置には、そ
のステアリングハンドルにエアバッグが装着されている
。

このステアリング装置において、車両衝突があると、エ
アバッグが膨張し、慣性により前方へ放り出された運転
者がエアバッグを介してステアリングハンドルに打ちつ
けられる。その際の衝撃力によりアッパシャフト２ｂが
第１２図矢符Ｐに示す方向に押込まれていき、それに伴
って、スチールボール４がロアシャフト２ａの小径部６
を塑性変形させこの区間では、エアパックと小径部６の
塑性変形とによって衝突エネルギーが吸収される。

さらに、アッパシャフト２ｂが第１２図矢符Ｐ方向に押
し込まれていって第１３図に示すようにスチールボール
５が中径部７に至ると、このころにはエアバッグによる
エネルギー吸収が行なわれなくなっており、したがって
この後はスチールボール４が小径部６を塑性変形させる
とともに、スチールボール５が中径部７を塑性変形させ
ることにより、衝突エネルギーが吸収される。このよう
に、このステアリング装置では、最初にスチールボール
４による小径部６の塑性変形が行なわれ、続いてスチー
ルボール５による中径部７の塑性変形が加わることによ
り、荷重が２段階に変化するようにしている。

しかしながら、従来のステアリング装置では、スチール
ボール４，５によるロアシャフト２ａへの食い込み量の
調整により荷重の調整がされるため、スチールボール４
，５．ロアシャフト２ａ。

アッパシャフト２ｂにわずかでも寸法誤差や組付誤差が
あると、それにより荷重の値が大きく変動し、所望の荷
重特性を得るのが困難で安定したエネルギー吸収量が得
られないという問題があった。

なお、上記従来例では、エアバックとの関係でステアリ
ング装置の荷重を２段階に変化させる場合について説明
したが、他のエネルギー吸収要素が作用する場合には、
それに応じて荷重を多段階に変化させることが望まれる
。

（発明の目的） この発明は、上記従来技術の問題を解消し、荷重が多段
階に変化する所望の荷重特性を容易に得ることができて
安定したエネルギー吸収量が得られる自動車のステアリ
ングコラムチューブを提供することを目的とする。

（目的を達成するための手段） 請求項１記載の発明は、車体に固定されたコラムチュー
ブロア部材の上端部にコラムチューブアッパ部材の下端
部を摺動自在に外嵌して、断面略Ｕ字形の外向き曲成部
を有するエネルギー吸収プレートを、前記コラムチュー
ブロア部材と前記コラムチューブアッパ部材との間に周
方向に沿って複数配置した自動車のステアリングコラム
チューブであって、上記目的を達成するため、前記各エ
ネルギー吸収プレートの外向き曲成部が前記コラムチュ
ーブアッパ部材の下端部内に位置するようにして、前記
エネルギー吸収プレートの内側片先端側を前記コラムチ
ューブロア部材の上端部に固定するとともに、外側片先
端側に前記コラムチューブアッパ部材の下端側に係止可
能な係止片を設け、かつ前記各エネルギー吸収プレート
を、前記コラムチューブアッパ部材の摺動方向に沿う複
数位置に相互にずらして配置している。

請求項２記載の発明は、車体に固定されたコラムチュー
ブロア部材の上端部にコラムチューブアッパ部材の下端
部を摺動自在に外嵌して、断面略Ｕ字形の外向き曲成部
を有するエネルギー吸収プレートを、前記コラムチュー
ブロア部材と前記コラムチューブアッパ部材との間に周
方向に沿って複数配置した自動車のステアリングコラム
チューブであって、上記目的を達成するため、前記各エ
ネルギー吸収プレートの外向き曲成部が前記コラムチュ
ーブアッパ部材の下端部内に位置するようにして、前記
エネルギー吸収プレートの内側片先端側を前記コラムチ
ューブロア部材の上端部に固定するとともに、外側片先
端側を前記コラムチューブアッパ部材の下端部に固定し
、かつ前記エネルギー吸収プレートの内側片の幅寸法を
先端側に向けて段階的に増大させている。

（実施例） 第１図は請求項１記載の発明に関連した自動車のステア
リングコラムチューブ２１を示す断面図、第２図は第１
図のＩＩ−Ｉｆ線断面図、第３図はそのステアリングコ
ラムチューブ２１が適用されたステアリング装置を示す
略側面図である。これらの図に示すように、このステア
リングコラムチューブ２１は、車体２０に固定されたコ
ラムチューブロア部材２２と、このコラムチューブロア
部材２２より管径の大きいコラムチューブアッパ部材２
３と、両部材２２．２３の間に配置された複数のエネル
ギー吸収プレート２４．２５とで構成されている。コラ
ムチューブロア部材２２の上端部には、コラムチューブ
アッパ部材２３の下端部が管軸方向に沿って摺動自在と
なるように嵌合される。

さらに、コラムチューブロア部材２２の上端には、その
上端が大径に仕上げられたガイド部２２ａが形成され、
そのガイド部２２ａの外周面をコラムチューブアッパ部
材２３の内周面に摺動自在に接触させて、コラムチュー
ブアッパ部材２３が摺動する際にスムーズにガイドされ
るように構成している。

第４図はコラムチューブロア部材２２とコラムチューブ
アッパ部材２３との間に配置されるエネルギー吸収プレ
ート２４の平面図、第５図はその側面図、第６図はその
正面図をそれぞれ示す。これらの図に示すように、エネ
ルギー吸収プレート２４は、断面略Ｕ字形の外向き曲成
部２４ａを有しており、短寸の外側片２４ｃの先端にそ
の先端が外側に屈曲された係止片２４ｄが形成されると
ともに、長寸の内側片２４ｂの先端に大幅の取付領域２
４ｅが形成される。このように構成された３ａ！Ａのエ
ネルギー吸収プレート２４を、第１図および第２図に示
すように、コラムチューブロア部材２２とコラムチュー
ブアッパ部材２３との間に周方向に沿って等間隔をあけ
て配置した状態で、内側片２４ｂの取付領域２４ｅがそ
れぞれコラムチューブロア部材２２の外周面に固定され
るとともに、外側片２４ｃの係止片２４ｄがそれぞれコ
ラムチューブアッパ部材２３の下端面に溶着される。

また、上記エネルギー吸収プレート２４と同様に構成さ
れた３個のエネルギー吸収プレート２５が、上記エネル
ギー吸収プレート２４に対し周方向に沿って交互に配置
されるようにしながら、上記エネルギー吸収プレート２
４よりも管軸方向に沿って下方側にそれぞれ所定量ずつ
ずらして配置される。その状態で、内側片２５ｂ先端の
取付領域２５ｅがそれぞれコラムチューブロア部材２２
の外周面に溶着される。そして、各エネルギー吸収プレ
ート２５の外側片２５ｃの先端外周に保持リング２６が
嵌合されて、各エネルギー吸収プレート２５の外側片２
５ｃがそれぞれ所定位置に保持されるように構成してい
る。

第３図に示すように、このステアリングコラムチューブ
２１内には、ステアリングシャフト２８が貫挿され、そ
の下端部が図示しないステアリングギヤボックス内に収
容されるとともに、上端にステアリングハンドル２７が
取付けられる。また、ステアリングハンドル２７にはエ
アバッグが装着される。

第７図は、ステアリングコラムチューブ２１の荷重特性
、言い換えればステアリングコラム２１゜に作用する荷
重とその変位量との関係を示す図であり、以下に同図を
参考にしながらステアリングコラムチューブ２１の動作
を説明する。

このステアリングコラムチューブ２１において、車両衝
突があると、エアバッグが膨張し、慣性により前方へ放
り出された運転者がエアバッグを介してステアリングハ
ンドル２７に打ちつけられる。

そして、その際の衝撃力によりコラムチューブアッパ部
材２３が第１図矢符Ｐに示す前方へ押し込まれる。これ
によりエネルギー吸収プレート２４の外側片２４ｃがコ
ラムチューブアッパ部材２３によりそれぞれ同方向に押
し込まれ、Ｗｌの荷重で内側片２４ｂがそれぞれその外
向き曲成部２４ａから先端側にかけて外側に押し開かれ
るようにして連続的に座屈する。すなわち、この区間で
は、エアパックと、エネルギー吸収プレート２４の連続
座屈（ｖＩ重Ｗｌ）とによって、衝突エネルギーが吸収
されることになる。

つづいて、上記座屈によりステアリングコラムチューブ
２１がＸｌまで変位すると、コラムチューブアッパ部材
２３の下端面がエネルギー吸収プレート２５の係止片２
５ｄに保持リング２６を介して係止される。また、はぼ
この時点でエアバッグによるエネルギー吸収が行なわれ
なくなる。したがって、この後、引き続き荷重が加えら
れると、エネルギー吸収プレート２４に加えてエネルギ
ー吸収プレート２５の内側片２５ｂも外側に押し開かれ
るようにして座屈を開始し、以後両方のエネルギー吸収
プレート２４．２５の作用によりＷ２の荷重で上記座屈
が継続されて変位量Ｘ２に至る。

このように、このステアリングコラムチューブ２１では
、エネルギー吸収プレート２４．２５を軸方向にずらし
て２個所の位置に配置しているため、荷重Ｗを２段階（
Ｗｌ、Ｗ２）に変化させることができる。また、荷重特
性の調整は、エネルギー吸収プレート２４．２５の取付
位置や使用個数１幅寸法等を調整することにより容易に
行なえ、寸法誤差や組付誤差の影響を低く抑えて安定し
たエネルギー吸収量を得ることができる。しかも、上記
第１１図ないし第１３図に示す従来のステアリング装置
のように、ロアシャフト２ａの径寸法を３段階に変化さ
せるような複雑な加工を施す必要がなくシャフトの構造
が簡単になり生産性も向上する。

なお、上記第１の実施例では、エネルギー吸収プレート
２４．２５を軸方向に沿う２位置に相互にずらせて配置
することにより、２段階に荷重を変化させる場合につい
て説明したが、他のエネルギー吸収要素が作用するよう
な場合には、複数のエネルギー吸収プレートを軸方向に
沿う３個所以上の位置に相互にずらせて配置することに
より、３段階以上に荷重を変化させることもできる。

第８図は請求項２記載の発明に関連した第２の実施例で
ある自動車のステアリングコラムチューブ３１を示す断
面図、第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ線断面図、第１０図
はそのステアリングコラムチューブ３１に適用されたエ
ネルギー吸収プレート３４を示す平面図である。これら
の図に示すように、このステアリングコラムチューブ３
１は、図示しない車体に固定されたコラムチューブロア
部材３２と、コラムチューブロア部材３２の上端部に下
端部が摺動自在に外嵌されたコラムチューブアッパ部材
３３と、両部材３２．３３の間に配置された３個のエネ
ルギー吸収プレート３４とで構成されている。

コラムチューブロア部材３２とコラムチューブアッパ部
材３３との間に周方向に沿って等間隔をおいて配置され
る３個のエネルギー吸収プレート３４には、それぞれ断
面Ｕ字形の外向き曲成部３４ａが設けられる。さらに、
各エネルギー吸収プレート３４の内側片３４ｂには、そ
の長手方向に沿って幅寸法に変化を持たせることにより
、外向き曲成部３４ｇ近傍に細幅部３５がそれぞれ形成
されるとともに、中央領域に細幅部３５より広幅の広幅
部３６がそれぞれ形成され、さらに先端に取付領域３７
がそれぞれ形成される。そして、各エネルギー吸収プレ
ート３４の外向き曲成部３４ａがコラムチューブアッパ
部材３３の下端部内に位置するように配置されて、内側
片３４ｂ先端の取付領域３７がそれぞれコラムチューブ
ロア部材３２の外周面に溶着されるとともに、外側片３
４Ｃの先端がそれぞれコラムチューブアッパ部材３３の
下端面に溶着される。

このステアリングコラムチューブ３１において、車両衝
突によりコラムチューブアッパ部材３３が矢符Ｐ方向に
向けて押し込まれると、内側片３４ｂがその外向き曲成
部３４ａの近傍から先端にかけて順次外側に押し開かれ
るようにして座屈する。

この場合、座屈に要する荷重はエネルギー吸収プレート
３４の内側片３４ｂの幅寸法に比例するため、細幅部３
５で座屈が行なわれている区間よりも広幅部３６で座屈
が行なわれている区間の方が荷重が大きくなり、したが
ってステアリングコラムチューブ３１の変位中に、荷重
を小さな値と大きな値の２段階に変化させることができ
る。

なお、上記第２の実施例ではエネルギー吸収プレート３
４の内側片３４ｂの幅寸法を２段階に変化させているが
、内側片３４ｂの幅寸法を３段以上の複数段に変化させ
るようにすれば、荷重を３段階以上に変化させることも
できる。

（発明の効果） 以上のように、請求項１記載の自動車のステアリングコ
ラムチューブによれば、内側片の座屈により衝突エネル
ギーを吸収するようにした複数のエネルギー吸収プレー
トを、コラムチューブアッパ部材の摺動方向に沿って複
数位置に相互にずらして配置しているため、圧縮中に荷
重を多段階に変化でき、しかもエネルギー吸収量が安定
するという効果が得られる。

また、請求項２記載の自動車のステアリングコラムチュ
ーブにおいても、内側片の座屈により衝突エネルギーを
吸収するようにした複数のエネルギー吸収プレートを、
その内側片の幅寸法を先端側に向けて段階的に増大させ
ているため、上記と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明に関連した第１の実施例で
ある自動車のステアリングコラムチューブを示す断面図
、第２図は第１図の■−■線断面図、第３図はそのステ
アリングコラムチューブが適用されたステアリング装置
を示す略側面図、第４図はそのステアリングコラムチュ
ーブに適用されたエネルギー吸収プレートを示す平面図
、第５図はその側面図、第６図はその正面図、第７図は
第１の実施例のステアリングコラムチューブの荷重−変
位量の特性図、第８図は請求項２記載の発明に関連した
第２の実施例である自動車のステアリングコラムチュー
ブを示す断面図、第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ線断面図
、第１０図は第２の実施例のステアリングコラムチュー
ブに適用されたエネルギー吸収プレートを示す平面図、
第１１図は従来のステアリング装置を示す要部切欠側面
図、第１２図および第１３図はそれぞれそのステアリン
グ装置の要部拡大断面図である。 ２１．３１・・・ステアリングコラムチューブ、２２．
３２・・・コラムチューブロア部材、２３．３３・・・
コラムチューブロア部材、２４．２５．３４・・・エネ
ルギー吸収プレート、２４ａ、２５ａ、３４ａ・・・外
向き曲成部、２４ｂ、２５ｂ、３４ｂ・・・内側片、２
４ｃ、２５ｃ、３４ｃ・・・外側片、２４ｄ、２５ｄ・
・・係止片、 ３５・・・細幅部、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車体に固定されたコラムチューブロア部材の上端
   部にコラムチューブアッパ部材の下端部を摺動自在に外
   嵌して、断面略Ｕ字形の外向き曲成部を有するエネルギ
   ー吸収プレートを、前記コラムチューブロア部材と前記
   コラムチューブアッパ部材との間に周方向に沿って複数
   配置した自動車のステアリングコラムチューブにおいて
   、前記各エネルギー吸収プレートの外向き曲成部が前記
   コラムチューブアッパ部材の下端部内に位置するように
   して、前記エネルギー吸収プレートの内側片先端側を前
   記コラムチューブロア部材の上端部に固定するとともに
   、外側片先端側に前記コラムチューブアッパ部材の下端
   面に係止可能な係止片を設け、かつ前記各エネルギー吸
   収プレートを、前記コラムチューブアッパ部材の摺動方
   向に沿う複数位置に相互にずらして配置したことを特徴
   とする自動車のステアリングコラムチューブ。
2. （２）車体に固定されたコラムチューブロア部材の上端
   部にコラムチューブアッパ部材の下端部を摺動自在に外
   嵌して、断面略Ｕ字形の外向き曲成部を有するエネルギ
   ー吸収プレートを、前記コラムチューブロア部材と前記
   コラムチューブアッパ部材との間に周方向に沿って複数
   配置した自動車のステアリングコラムチューブにおいて
   、前記各エネルギー吸収プレートの外向き曲成部が前記
   コラムチューブアッパ部材の下端部内に位置するように
   して、前記エネルギー吸収プレートの内側片先端側を前
   記コラムチューブロア部材の上端部に固定するとともに
   、外側片先端側を前記コラムチューブアッパ部材の下端
   部に固定し、かつ前記エネルギー吸収プレートの内側片
   の幅寸法を先端側に向けて段階的に増大させたことを特
   徴とする自動車のステアリングコラムチューブ。