JPH09202247A - 衝撃吸収式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車体と干渉することなく、簡単な構造で、制
限されたスペースにおいてもドライバーに作用する衝撃
を充分に低減できる衝撃吸収式ステアリング装置を提供
する。 【解決手段】 車体前方に向かうに従い下方に向かうコ
ラム２を車体に取り付けるブラケット３１は、コラム側
に固定されるコラム側固定部３３と、車体側に固定され
る左右一対の車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌとが、左右一
対の板状接続部３５Ｒ、３５Ｌにより接続される。その
コラム側固定部３３は、各車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌ
よりもステアリングホイール寄りに配置される。各接続
部３５Ｒ、３５Ｌの厚さ方向に直交する面は、上下方向
に沿うと共に、コラム側固定部３３から各車体側固定部
３４Ｒ、３４Ｌに向かうに従い左右外方に向かう。各接
続部３５Ｒ、３５Ｌの塑性変形により、ステアリングホ
イールへのドライバーの衝突により発生する衝撃を吸収
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両衝突時に運転
者に作用する衝撃を吸収するために用いられる衝撃吸収
式ステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】図７に示
す従来の衝撃吸収式ステアリング装置１０１は、ステア
リングシャフト１０２を支持するコラム１０３と、この
コラム１０３を車体１０４に取り付けるアッパーブラケ
ット１０５とロアブラケット１０６とを備え、そのコラ
ム１０３の軸心は車体前方に向かうに従い下方に向かう
ものとされている。各ブラケット１０５、１０６は厚さ
方向が左右方向の板状であり、コラム１０３の軸方向か
ら作用する力により塑性変形することで、ステアリング
ホイール１０８へのドライバーの衝突により発生する衝
撃を吸収する。

【０００３】しかし、上記ステアリング装置１０１で
は、コラム１０３の軸心と水平面とのなす角度が大きな
車種においては、衝突時に車体側と干渉して充分に衝撃
を吸収できないという問題がある。すなわち、図８に示
すように、コラム１０３の軸心と水平面とのなす角度θ
が大きい場合、ステアリングホイール１０８にドライバ
ーとの衝突時に作用する力Ｆの多くが、アッパーブラケ
ット１０５にコラム１０３の径方向から作用する。その
ため、アッパーブラケット１０５の左右方向回りの塑性
変形量が大きくなり、コラム１０３の上部が車体側に近
接するように傾いて車体側と干渉してしまう。

【０００４】また、図９に示す従来の衝撃吸収式ステア
リング装置２０１は、特開平７‐１１７６８７号公報に
開示されたもので、ステアリングシャフト２０２を軸受
２０７を介して支持するコラム２０３と、そのコラム２
０３を車体２０４に取り付けるアッパーブラケット２０
５とロアブラケット２０６とを備え、そのコラム２０３
の軸心は車体前方に向かうに従い下方に向かうものとさ
れている。

【０００５】そのステアリングシャフト２０２は、合成
樹脂製のピンを介して互いに連結されている２部材２０
２ａ、２０２ｂを有する。そのコラム２０３は、スリー
ブを介して互いに嵌合されている２部材２０３ａ、２０
３ｂを有する。そのアッパーブラケット２０５は、車体
２０４に取り付けられた連結部材２１０に、合成樹脂製
のピンを介して連結されている。また、ステアリングシ
ャフト２０２の一つの部材２０２ａの外周に、止め輪２
１１とクッション２１２とが取り付けられている。

【０００６】ステアリングホイールへのドライバーの衝
突により衝撃が発生すると、ステアリングシャフト２０
２の２部材２０２ａ、２０２ｂを連結するピンと、アッ
パーブラケット２０５と連結部材２１０とを連結するピ
ンが剪断される。次に、ステアリングシャフト２０２の
２部材２０２ａ、２０２ｂが軸方向に相対移動する。そ
の相対移動が、止め輪２１１、クッション２１２、軸受
２０７を介してコラム２０３に伝達され、コラム２０３
の２部材２０３ａ、２０３ｂが軸方向に相対移動する。
その相対移動により、アッパーブラケット２０５が連結
部材２１０に対してコラム軸方向に相対移動する。その
合成樹脂製ピンの剪断や相対移動部材間の摩擦により衝
撃を吸収する。さらに、ロアブラケット２０６が塑性変
形することでも衝撃を吸収する。

【０００７】上記図９に示す構成では、コラム２０３の
軸心と水平面とのなす角度が大きくても、アッパーブラ
ケット２０５に取り付けられるコラム２０３ａを衝突時
に軸方向に移動させるので、車体側と干渉するのを防止
できる。しかし、ステアリングシャフト２０２とコラム
２０３とは、衝撃吸収時に軸方向相対移動する２部材か
ら構成する必要があるため、軸方向寸法が大きくなる。
そのため、スペースの制限された車種には取り付けるこ
とができない。また、合成樹脂製ピンの剪断荷重や相対
移動部材間の摩擦力を管理する必要があり、さらに、部
品点数が多くなる。

【０００８】本発明は、上記技術的課題を解決すること
のできる衝撃吸収式ステアリング装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステアリング
シャフトを支持するコラムと、そのコラムを車体に取り
付けるブラケットを備え、そのコラムの軸心は車体前方
に向かうに従い下方に向かうものとされ、そのブラケッ
トの塑性変形により、ステアリングホイールへのドライ
バーの衝突により発生する衝撃を吸収可能なステアリン
グ装置において、そのブラケットは、コラム側に固定さ
れるコラム側固定部と、車体側に固定される左右一対の
車体側固定部と、そのコラム側固定部と各車体側固定部
とを接続する左右一対の板状接続部とを有し、そのコラ
ム側固定部は、各車体側固定部よりもステアリングホイ
ール寄りに配置され、その各接続部の厚さ方向に直交す
る面は、上下方向に沿うと共に、コラム側固定部から各
車体側固定部に向かうに従い左右外方に向かうものとさ
れ、各接続部の塑性変形により前記衝撃を吸収可能なこ
とを特徴とする。

【００１０】上記構成によれば、コラムの軸心は車体前
方に向かうに従い下方に向かうため、ステアリングホイ
ールにドライバーとの衝突時に作用する力は、ブラケッ
トにコラムの径方向から作用する力と、コラムの軸方向
から作用する力とに分けられる。そのブラケットのコラ
ム側固定部は各車体側固定部よりもステアリングホイー
ル寄りに配置され、各接続部の厚さ方向に直交する面
は、上下方向に沿うと共に、コラム側固定部から各車体
側固定部に向かうに従い左右外方に向かうものとされて
いる。これにより、各接続部は、衝撃作用時にコラムの
軸方向から作用する力によりコラムが軸方向変位するこ
とで曲がり易くなり、その曲げによる塑性変形により衝
撃を充分吸収することができる。

【００１１】そのブラケットの左右一対の板状接続部
は、厚さ方向に直交する面が上下方向に沿うので、衝撃
作用時にコラムの径方向から作用する力に対する剛性が
最大となっている。すなわち、コラムの左右方向回りの
ブラケットの塑性変形を規制できる。

【００１２】そのコラム側固定部は、そのコラムを囲む
環状とされ、そのコラム側固定部の内周一部とコラム外
周一部との間に隙間が、そのコラムの左右方向回りの傾
きを許容するように形成され、そのコラムの傾きは、そ
のコラム側固定部の内周一部にコラム外周一部が接する
ことで規制されるのが好ましい。

【００１３】これにより、そのコラムの上部が車体側に
近接するように傾くのが完全には阻止されず、その隙間
の大きさに対応した分の傾きが許容される。よって、そ
のコラムを軸方向から作用する力により軸方向に円滑に
変位させ、ブラケットの各接続部の塑性変形による衝撃
吸収効果を向上することができる。

【００１４】しかも、そのコラムの傾きは、その隙間の
大きさに対応した分だけ傾いた後に規制される。これに
より、コラムの左右方向回りにアッパーブラケットが塑
性変形するのを規制し、コラムの上部が車体側に大きく
傾くのを防止できる。

【００１５】各車体側固定部はネジ軸を介し車体側に連
結され、そのコラムの軸心方向から作用する力に基づく
ネジ軸回りのモーメントが各接続部に作用するように、
そのネジ軸の軸心はコラム軸心に対し非平行かつ非交叉
とされているのが好ましい。そのネジ軸回りのモーメン
トの作用によってブラケットが塑性変形することで衝撃
を吸収することができる。

【００１６】そのコラムを車体に取り付ける第２のブラ
ケットが前記ブラケットの下方に配置され、その第２の
ブラケットは、そのコラムの軸方向変位と傾きとにより
塑性変形可能とされているのが好ましい。その第２のブ
ラケットの塑性変形によっても衝撃を吸収できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１８】図１に示す衝撃吸収式電動パワーステアリ
ング装置１は円筒状のコラム２を備える。そのコラム２
は、軸心が車体前方に向かうに従い下方に向かうよう
に、アッパーブラケット３１と、このアッパーブラケッ
ト３１の下方のロアブラケット（第２のブラケット）５
１とを介して車体側部材４０に取り付けられる。

【００１９】そのコラム２の一端内周に、ベアリング３
を介して第１ステアリングシャフト４が支持される。こ
の第１ステアリングシャフト４の一端にステアリングホ
イール（図示省略）が連結され、他端に第２ステアリン
グシャフト５の一端がピン６を介して連結される。

【００２０】そのコラム２の他端は、操舵トルクを検知
するトルクセンサ１０のハウジング１１に一体化されて
いる。そのトルクセンサ１０は、上記第１ステアリング
シャフト４に第２ステアリングシャフト５と共にピン６
を介して連結されるトーションバー１３を有する。その
トーションバー１３にピン１４を介して連結される第３
ステアリングシャフト１７が、ハウジング１１に軸受１
５、１６を介し支持される。その第３ステアリングシャ
フト１７に、例えばラックピニオン式ステアリングギヤ
の入力軸が連結されることで、ステアリングホイールの
回転により操舵用車輪が操舵される。

【００２１】そのトルクセンサ１０は、その第２ステア
リングシャフト５に一体化される磁性体製第１検出リン
グ２１と、その第３ステアリングシャフト１７に一体化
される磁性体製第２検出リング２２と、両検出リング２
１、２２を通過する磁束を発生する検出コイル２３とを
有する。そのトーションバー１３の操舵トルクに応じた
捩れに基づき、両検出リング２１、２２が相対回転し、
その相対回転量に応じて検出コイル２３の出力が変化す
るものとされている。これにより、その検出コイル２３
の出力から操舵トルクが検出される。その第３ステアリ
ングシャフト１７の外周にウォームホイール２４が嵌合
され、このウォームホイール２４は、ハウジング１１に
取り付けられた操舵補助用モータ２５の出力軸に嵌合さ
れたウォーム２６に噛み合わされる。そのモータ２６が
トルクセンサ１０により検出された操舵トルクに応じ駆
動されることで、操舵補助力が付与される。なお、この
トルクセンサ１０は、例えば実開平４‐４３２３６号公
報に開示されたものを用いることができる。

【００２２】ステアリングホイールとドライバーとの衝
突により第１ステアリングシャフト４に作用する軸方向
力は、第２ステアリングシャフト５と第３ステアリング
シャフト１７とを介してトルクセンサ１０のハウジング
１１に伝達され、そのハウジング１１からコラム２に伝
達される。

【００２３】上記アッパーブラケット３１は、図２〜図
４にも示すように、一枚の鋼板から形成され、コラム側
固定部３３と、左右一対の車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌ
と、左右一対の接続部３５Ｒ、３５Ｌとを有する。

【００２４】図３に示すように、そのコラム側固定部３
３は、コラム２を囲む環状とされ、厚さ方向がコラム２
の軸心に平行とされ、ドライバー側部分３３ａの内外周
は半円に沿い、車体側部分３３ｂの内外周は矩形３辺に
沿う。そのドライバー側部分３３ａの内周に、コラム２
の外周のドライバー側部分２ａが溶接されることで、コ
ラム側固定部３３はコラム２に固定されている。

【００２５】そのコラム側固定部３３における車体側部
分３３ｂの内周とコラム２の外周の車体側部分２ｂとの
間に、ステアリングホイールとドライバーとの衝突時に
コラム２に径方向から力が作用した場合に、そのコラム
２の左右方向回りの傾きを許容するように隙間３６が形
成されている。そのコラム２の傾きは、その車体側部分
３３ｂの内周とコラム２の外周の車体側部分２ｂとが接
することで規制される。

【００２６】図４に示すように、各車体側固定部３４
Ｒ、３４Ｌは、略五角形の板状であって、厚さ方向に直
交する面がコラム２の軸心に平行とされ、通孔３４ａを
有する。その通孔３４ａに、図１に示すように、車体側
部材４０に植え込まれたネジ軸４１が挿通され、そのネ
ジ軸４１にねじ合わされるナット４２と車体側部材４０
とで挟み込まれることにより、車体側固定部３４Ｒ、３
４Ｌは車体側に固定される。ここで、各車体側固定部３
４Ｒ、３４Ｌよりも上記コラム側固定部３３の方がステ
アリングホイール寄りに配置される。

【００２７】各ネジ軸４１の軸心は、コラム軸心に直交
する面に平行とされることで、コラム軸心に対し非平行
かつ非交叉とされている。これにより、ステアリングホ
イールとドライバーとの衝突時にコラム２の軸心方向か
ら作用する力に基づいて、図４において矢印で示すよう
に、ネジ軸４１回りのモーメントＭが各接続部３５Ｒ、
３５Ｌに作用する。なお、その通孔３４ａはコラム軸方
向が長手方向の長孔とされ、そのネジ軸４１により連結
される各部材相互の製作誤差による位置ずれに対応可能
とされている。

【００２８】図２〜図４に示すように、各接続部３５
Ｒ、３５Ｌは、略台形状の板状であって、厚さ方向に直
交する面は上下方向に沿うと共にコラム側固定部３３か
ら各車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌに向かうに従い左右外
方に向かい、コラム側固定部３３と各車体側固定部３４
Ｒ、３４Ｌとを接続する。すなわち、右方の接続部３５
Ｒの一端は、コラム側固定部３３の車体側部分３３ｂの
外周右側に連なり、他端は右方の車体側固定部３４Ｒに
連なる。また、左方の接続部３５Ｌの一端は、コラム側
固定部３３の車体側部分３３ｂの外周左側に連なり、他
端は左方の車体側固定部３４Ｌに連なる。

【００２９】図１に示すように、上記ロアブラケット５
１は上記トルクセンサ１０のハウジング１１を介してコ
ラム２を車体側部材４０に取り付ける。図５にも示すよ
うに、そのロアブラケット５１は一枚の鋼板から形成さ
れ、第１〜第４板状部５２、５３、５４、５５を有す
る。

【００３０】その第１板状部５２は、厚さ方向に直交す
る面がコラム軸方向に対し直角に配置される。その第２
板状部５３は、その第１板状部５２の一端にステアリン
グホイール側端部が連なると共に、厚さ方向に直交する
面がコラム軸方向に対し傾斜して配置される。その第３
板状部５４は、その第２板状部５３の反ステアリングホ
イール側端部のコラム径方向一方側に連なると共に、厚
さ方向に直交する面がコラム軸方向に対し平行に配置さ
れる。その第４板状部５５は、その第２板状部５３の反
ステアリングホイール側端部のコラム径方向他方側に連
なると共に、厚さ方向に直交する面がコラム軸方向に対
し平行に配置される。

【００３１】その第１板状部５２は通孔５２ａを有し、
この通孔５２ａに前記第３ステアリングシャフト１７が
挿通され、その通孔５２ａの周囲部がトルクセンサ１０
のハウジング１１にボルト４１によって連結され、これ
により、ロアブラケット５１はコラム２側に固定されて
いる。

【００３２】その第３板状部５４と第４板状部５５と
に、反ステアリングホイール側が開放された切欠５４
ａ、５５ａが形成されている。各切欠５４ａ、５５ａ
に、車体側部材４０に植え込まれたネジ軸５６が挿通さ
れ、このネジ軸５６にねじ合わされるナット５７と車体
側部材４０とで挟み込まれることによって、第３板状部
５４と第４板状部５５とは車体側に固定されている。こ
こで、第３、第４板状部５４、５５よりも上記第１板状
部５２の方がステアリングホイール寄りに配置される。

【００３３】その第２板状部５３と第３板状部５４との
境界、および第２板状部５３と第４板状部５５との境界
は、第１の屈曲部５８とされている。その第１の屈曲部
５８よりもステアリングホイール寄りの位置で、第１板
状部５２と第２板状部５３との境界は、第２の屈曲部５
９とされている。これにより、ステアリングホイールと
ドライバーとの衝突時に、コラム２の軸方向変位と左右
方向回りの傾きにより、第１の屈曲部５８は屈曲程度が
増大するように塑性変形し、第２の屈曲部５９は屈曲程
度が減少するように塑性変形する。

【００３４】上記構成によれば、コラム２の軸心は車体
前方に向かうに従い下方に向かうため、図６に示すよう
に、ステアリングホイールにドライバーとの衝突時に作
用する力Ｆは、アッパーブラケット３１にコラム２の径
方向から作用する力と、コラム２の軸方向から作用する
力とに分けられる。

【００３５】そのアッパーブラケット３１のコラム側固
定部３３は各車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌよりもステア
リングホイール寄りに配置され、各接続部３５Ｒ、３５
Ｌの厚さ方向に直交する面は、上下方向に沿うと共にコ
ラム側固定部３３から各車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌに
向かうに従い左右外方に向かうものとされている。これ
により、各接続部３５Ｒ、３５Ｌは、衝撃作用時にコラ
ム２の軸方向から作用する力によりコラム２が軸方向変
位することで曲がり易くなる。さらに、その車体側固定
部３４Ｒ、３４Ｌを車体側に連結するネジ軸４１回りの
モーメントが前記ブラケットに作用する。これにより、
図４において１点鎖線で示すように、各接続部３５Ｒ、
３５Ｌの曲げによる塑性変形により衝撃を充分吸収する
ことができる。

【００３６】また、そのコラム側固定部３３の車体側部
分３３ｂの内周とコラム２の外周の車体側部分２ｂとの
間に形成された隙間３６により、コラム２の上部が車体
側に近接するように傾くのが完全には阻止されないの
で、コラム２の軸方向から作用する力によりコラム２を
軸方向に円滑に変位させ、各接続部３５Ｒ、３５Ｌの塑
性変形による衝撃吸収効果を向上することができる。

【００３７】さらに、図６に示すように、その衝撃作用
時のコラム２の軸方向変位と傾きとにより、ロアブラケ
ット５１の第１の屈曲部５８と第２の屈曲部５９とが塑
性変形することでも衝撃を吸収することができる。

【００３８】そのアッパーブラケット３１の左右一対の
板状接続部３５Ｒ、３５Ｌは、厚さ方向に直交する面が
上下方向に沿うので、衝撃作用時にコラム２の径方向か
ら作用する力に対する剛性が最大となっている。さら
に、上記コラム２の傾きは上記隙間３６の大きさに対応
した分だけ傾いた後に規制される。これにより、コラム
２の左右方向回りにアッパーブラケット３１が塑性変形
するのを規制し、コラム２の上部が車体側に大きく傾い
て車体側と干渉するのを防止できる。

【００３９】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。例えば、上記構造以外の衝撃吸収構造を
付加してもよい。

【００４０】

【発明の効果】本発明の衝撃吸収式ステアリング装置に
よれば、車体と干渉することなく、簡単な構造で、制限
されたスペースにおいてもドライバーに作用する衝撃を
充分に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のステアリング装置の断面図

【図２】本発明の実施形態のステアリング装置のアッパ
ーブラケットの側面図

【図３】本発明の実施形態のステアリング装置のアッパ
ーブラケットの底面図

【図４】本発明の実施形態のステアリング装置のアッパ
ーブラケットの正面図

【図５】本発明の実施形態のステアリング装置のロアブ
ラケットの正面図

【図６】本発明の実施形態のステアリング装置の衝突後
の側面図

【図７】従来のステアリング装置の側面図

【図８】従来のステアリング装置の衝突後の側面図

【図９】従来のステアリング装置の側面図

【符号の説明】

２ コラム ４、５、１７ ステアリングシャフト ３１ アッパーブラケット ３３ コラム側固定部 ３４Ｒ、３４Ｌ 車体側固定部 ３５Ｒ、３５Ｌ 接続部 ３６ 隙間 ４１ ネジ軸 ５１ ロアブラケット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングシャフトを支持するコラム
   と、そのコラムを車体に取り付けるブラケットを備え、 そのコラムの軸心は車体前方に向かうに従い下方に向か
   うものとされ、 そのブラケットの塑性変形により、ステアリングホイー
   ルへのドライバーの衝突により発生する衝撃を吸収可能
   なステアリング装置において、 そのブラケットは、コラム側に固定されるコラム側固定
   部と、車体側に固定される左右一対の車体側固定部と、
   そのコラム側固定部と各車体側固定部とを接続する左右
   一対の板状接続部とを有し、 そのコラム側固定部は、各車体側固定部よりもステアリ
   ングホイール寄りに配置され、 その各接続部の厚さ方向に直交する面は、上下方向に沿
   うと共に、コラム側固定部から各車体側固定部に向かう
   に従い左右外方に向かうものとされ、 各接続部の塑性変形により前記衝撃を吸収可能な衝撃吸
   収式ステアリング装置。
2. 【請求項２】 そのコラム側固定部は、そのコラムを囲
   む環状とされ、 そのコラム側固定部の内周一部とコラム外周一部との間
   に隙間が、そのコラムの左右方向回りの傾きを許容する
   ように形成され、 そのコラムの傾きは、そのコラム側固定部の内周一部に
   コラム外周一部が接することで規制される請求項２に記
   載の衝撃吸収式ステアリング装置。
3. 【請求項３】 各車体側固定部はネジ軸を介し車体側に
   連結され、 そのコラムの軸心方向から作用する力に基づくネジ軸回
   りのモーメントが各接続部に作用するように、そのネジ
   軸の軸心はコラム軸心に対し非平行かつ非交叉とされて
   いる請求項１または２に記載の衝撃吸収式ステアリング
   装置。
4. 【請求項４】 そのコラムを車体に取り付ける第２のブ
   ラケットが前記ブラケットの下方に配置され、その第２
   のブラケットは、そのコラムの軸方向変位と傾きとによ
   り塑性変形可能とされている請求項２または３に記載の
   衝撃吸収式ステアリング装置。