JPH1129049A - 衝撃吸収ステアリングコラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コラムチューブおよびステアリングシャフト
を二重構造としなくとも低コストで衝撃エネルギを吸収
できる上、車両の特性に対応させて多様なエネルギ吸収
性能の調整を容易に行うことが可能な衝撃吸収ステアリ
ングコラムを提供することにある。 【解決手段】 車体側にアッパブラケット１０およびロ
アブラケット１１を介して支持される衝撃吸収ステアリ
ングコラム２において、略Ｕ字状のロアブラケット１１
にコラムチューブ３が摺動可能に配置されるパイプ部材
１２を取付け、ロアブラケット１１の左右両側部１１ｂ
間にスペーサ１７を架設する一方、スペーサ１７に鋼板
１８が互いに密着しないように隙間Ｓを開けて巻かれて
いる板状コイル１９の一端部１９ａを固着し、その他端
部１９ｂをコラムチューブ３に固着し、コラムチューブ
３の車体前方移動に伴って、板状コイル１９の径が小さ
くなる方向へ変形するように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、四輪自動車に装備
される衝撃吸収ステアリングコラムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、四輪自動車の車室内の運転席
前方位置には、ステアリングホイールや衝撃エネルギ吸
収式ステアリングコラムが配設されている。一般に、こ
のようなエネルギ吸収式ステアリングコラムは、図８に
示す如く、ステアリングシャフト５１はアッパシャフト
５６とロアシャフト５７を、ステアリングコラムチュー
ブ５２はアッパコラム５３とロアコラム５４をそれぞれ
嵌合させた二重構造となっており、その多くは車体前方
への衝撃力がステアリングホイールに加わると、ステア
リングシャフト５１およびステアリングコラムチューブ
５２が収縮しながら（コラム組立体の全長が短縮す
る）、衝撃エネルギを吸収するようになっている。すな
わち、上記ステアリングコラムにおいては、外筒チュー
ブ５３と内筒チューブ５４との間に鋼球５５が圧入され
ており、これら外筒チューブ５３および内筒チューブ５
４が相対的に収縮する際に、鋼球５５とチューブ５３，
５４との間に発生するフリクション（摩擦抵抗）を利用
して衝撃エネルギを吸収する方式となっている。

【０００３】また、他のエネルギ吸収式ステアリングコ
ラムでは、図９に示す如く、外筒チューブ５３にブラケ
ット板５６が突設され、該ブラケット板５６の下端に枢
支軸５７により支承されるローラ５８が設けられている
とともに、エネルギ吸収部材である棒材５９の一端が車
体６０側にねじ止めされ、棒材５９の他端はローラ５８
に巻き付けられており、該棒材５９の塑性変形を利用し
て衝撃エネルギを吸収する方式を採用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示す従来の衝撃エネルギ吸収式ステアリングコラムにあ
っては、エネルギ吸収特性が鋼球５５の直径と該鋼球５
５が圧入される内外筒チューブ５３，５４間の隙間の寸
法に依存するので、所定の性能を発揮させるためには関
係部材の寸法管理を厳しくする必要があり、性能調整
（チューニング）の自由度が小さくなっていた。また、
この方式のステアリングコラムは、ステアリングシャフ
ト５１の軸方向と一致した入力に対しては安定した吸収
性能を示すが、ステアリングシャフト５１の軸方向に対
し角度をもった入力に対しては、内外筒チューブ５３，
５４間に「こじり」が発生することになるので、安定し
た吸収性能が得られないという欠点を有していた。しか
も、ステアリングシャフト５１およびステアリングコラ
ム５２は、両方共に二重構造とする必要があり、かつ使
用する鋼球５５の数量も多いので、コスト高を招来して
いた。また、図９に示す従来の衝撃エネルギ吸収式ステ
アリングコラムにあっては、ローラ５８に巻き付けたエ
ネルギ吸収部材の棒材５９をステアリングコラムチュー
ブ５２のストロークにより直線状に引き伸ばして（塑性
変形）いるので、図８に示す「自由度」と「こじり」の
問題に対しては改善されているが、依然としてステアリ
ングコラムチューブ５２は二重構造であり、必然的に図
外のステアリングシャフトも二重構造となり、コスト高
の招来という問題は解決されていない。

【０００５】本発明はこのような実状に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、コラムチューブおよびステ
アリングシャフトを二重構造としなくとも低コストで衝
撃エネルギを吸収できる上、車両の特性に対応させて多
様なエネルギ吸収性能の調整を容易に行うことが可能な
衝撃吸収ステアリングコラムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するために、本発明においては、車体側にアッ
パブラケットおよびロアブラケットを介して支持される
衝撃吸収ステアリングコラムにおいて、前記ロアブラケ
ットを略Ｕ字状に形成し、前記ロアブラケットにコラム
チューブが摺動可能に配置されるパイプ部材を取付け、
前記ロアブラケットの左右両側部間にスペーサを架設す
る一方、該スペーサに鋼板が互いに密着しないように隙
間を開けて巻かれている板状コイルの一端部を固着する
とともに、該板状コイルの他端部を前記コラムチューブ
に固着し、前記コラムチューブの車体前方移動に伴っ
て、前記板状コイルの径が小さくなる方向へ変形するよ
うに構成している。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。

【０００８】図１〜図６は、本発明に係る衝撃吸収ステ
アリングコラムの実施の形態を示している。図における
ステアリング装置１は、四輪自動車のフロントタイヤの
向きをコントロールするため、車室内の運転席側前方位
置に配設されている。ステアリング装置１は、衝撃吸収
ステアリングコラム２と、該ステアリングコラム２のコ
ラムチューブ３内に挿通保持され、かつ１本の棒材から
成るステアリングアッパシャフト４と、該ステアリング
アッパシャフト４の上端（後端）に取付けられるステア
リングホイール５と、ステアリングアッパシャフト４の
下端（前端）に上端が自在継手６を介して取付けられる
ステアリングロアシャフト７とをそれぞれ備えており、
該ステアリングロアシャフト７の下端は図示しないステ
アリング機構に連結され、ステアリングホイール５の回
転がフロントタイヤの繰向運動に変換されるようになっ
ている。このため、ステアリングアッパシャフト４は、
ボールベアリング８およびベアリング（ゴムブッシュ）
９を介してステアリングコラム２のコラムチューブ３に
回動自在に支持され、ステアリングホイール５はステア
リングアッパシャフト４を中心軸として回動可能に取付
けられている。

【０００９】上記ステアリングコラム２は、ステアリン
グアッパシャフト４の中間部に配置される円筒状のコラ
ムチューブ３を有しており、車体後方へ向かって斜め上
方に立ち上がった状態で車体側に支持されている。この
ため、コラムチューブ３の上端部外周には、略Ｕ字状に
形成されたアッパブラケット１０の下側湾曲部が溶接に
より固着され、コラムチューブ３の下端部には、略Ｕ字
状に形成されたロアブラケット１１の下側湾曲部がパイ
プ部材１２を介して取付けられている。このパイプ部材
１２はコラムチューブ３の外側に圧入されており、これ
によってコラムチューブ３はパイプ部材１２内に摺動可
能に配置されるように構成されている。

【００１０】上記アッパブラケット１０と上記ロアブラ
ケット１１とは、軸方向に間隔を置いて配設されてお
り、これらアッパブラケット１０およびロアブラケット
１１の上端部は、ハンガブラケット１３を介してクロス
メンバ（ステアリングサポート部材）１４にそれぞれ取
付けられている。ハンガブラケット１３の前後方向中央
部は、クロスメンバ１４の下部に溶接などによって固着
され、クロスメンバ１４は車体の左右を連結すべく車巾
方向に沿って配設されている。したがって、上記ステア
リングコラム２は、アッパブラケット１０、ロアブラケ
ット１１およびハンガブラケット１３を介して車体側の
クロスメンバ１４に支持されている。

【００１１】上記アッパブラケット１０の上端部は、カ
プセル１５を用いてハンガブラケット１３に取付けられ
ており、当該カプセル１５は樹脂インジェクション成形
によるシャーピンの破断でアッパブラケット１０から容
易に離脱できるように構成されている。また、上記ロア
ブラケット１１には、図１〜図３に示す如く、衝撃吸収
ユニット１６が組込まれている。この衝撃吸収ユニット
１６は、ロアブラケット１１の下側湾曲部１１ａに抱持
されるように溶接Ｗによって固着されたパイプ部材１２
と、ロアブラケット１１の左右両側部１１ｂの間に架設
される円筒状のスペーサ１７と、一定巾の鋼板１８が互
いに密着しないように隙間Ｓを開けて巻かれている板状
コイル１９とから構成されている。したがって、スペー
サ１７は、ステアリングコラム２のコラムチューブ３に
対して直交する方向に配置されている。

【００１２】上記スペーサ１７は、図４〜図６に示す如
く、その長さがロアブラケット１１の左右両側部１１ｂ
の内壁面に当接する大きさで、その内径が締付ボルト２
０を挿入できる大きさに形成されており、ロアブラケッ
ト１１の左右両側部１１ｂと当接する左右両端面１７
ａ，１７ｂには、ナーリング加工によって鋸歯状の凹凸
が円周方向に沿って設けられている。しかも、スペーサ
１７は、ロアブラケット１１をハンガブラケット１３に
固定するに当たり、締付ボルト２０とナット２１で締付
けられる時にロアブラケット１１の左右両側部１１ｂ側
に強く押し付けられ、回転する際にロアブラケット１１
の左右両側部１１ｂとの係合作用によって大きなフリク
ション（摩擦抵抗）が発生するようになっている。すな
わち、スペーサ１７は、後述のように、コラムチューブ
３の車体前方移動に伴って板状コイル１９の鋼板１８が
互いに密着した後、当該板状コイル１９を介してロアブ
ラケット１１の左右両側部１１ｂからフリクションを受
けながら回転するように構成されている。なお、ロアブ
ラケット１１の左右両側部１１ｂおよびハンガブラケッ
ト１３には、締付ボルト２０を挿通させる取付孔２２，
２３がそれぞれ穿設されている。

【００１３】一方、上記板状コイル１９はスペーサ１７
の周囲に配設されており、渦巻状の一端部１９ａはスペ
ーサ１７の外周面に溶接によって固着され、車体前方へ
延びる他端部１９ｂはパイプ部材１２から突出している
コラムチューブ３の外周面に溶接によって固着されてい
る。したがって、板状コイル１９は、コラムチューブ３
の車体前方移動に伴って、渦巻の直径が小さくなる方向
（締まる方向）へ変形されるように構成されている。

【００１４】このような衝撃吸収ユニット１６を有する
ステアリングコラム２においては、図１に示す状態で車
体後方からの衝撃力がステアリングホイール５に加わる
と、これに伴いステアリングシャフト４が軸方向に沿っ
て下方（車体前方）へ押圧される。ステアリングシャフ
ト４とステアリングコラム２のコラムチューブ３とは、
上端のボールベアリング８およびスナップリング２４に
よって強固に結合されているので、ステアリングシャフ
ト４を押す力はそのままコラムチューブ３を押す力とな
る。この時、衝撃吸収ユニット１６はハンガブラケット
１３に固定されているため、コラムチューブ３を押す力
によって当該コラムチューブ３と衝撃吸収ユニット１６
とは相対的に変位することになる。この変位に伴って、
板状コイル１９のコラム側他端部１９ｂはコラムチュー
ブ３と共に車体前方へ移動するため、板状コイル１９は
その渦巻の直径を小さくする方向（鋼板１８の密着する
方向）に締まりながら変形し、コラムチューブ３の下方
移動に追従することになる（図５参照）。この過程で、
衝撃力は板状コイル１９が変形する力に変換され、その
結果、エネルギ吸収が行われる。なお、アッパブラケッ
ト１０の車体側取付部には、アッパブラケット１０から
離脱可能なカプセル１５を使用し、また、コラムチュー
ブ３とパイプ部材１２を圧入構造としているため、衝撃
力がステアリングコラム２に作用した際に、コラムチュ
ーブ３が容易に車体に対して相対的に変位することが可
能となっている。

【００１５】さらに、上述のような板状コイル１９の径
収縮によるエネルギ吸収が完了した後、すなわち板状コ
イル１９の鋼板１８が完全に密着状態に至った後にも、
荷重負荷が継続するような状況では、負荷力は伸びきっ
た板状コイル１９を介して、スペーサ１７に回転モーメ
ントとして伝達される。スペーサ１７の両端面１７ａ，
１７ｂには鋸歯状の凹凸が設けられているため、ロアブ
ラケット１１の左右両側部１１ｂとの間に大きな摩擦抵
抗力が発生することになる。この抵抗力を越える力が作
用すると、板状コイル１９はその渦巻を解くように鋼板
１８を繰り出しながら、スペーサ１７の両端面１７ａ，
１７ｂとロアブラケット１１の左右両側部１１ｂとの間
でフリクションを発生させつつ、スペーサ１７が回転す
ることによって、継続的にエネルギ吸収を行うことが可
能となる。

【００１６】本実施の形態のステアリング装置１では、
ステアリングコラム２の衝撃吸収ユニット１６がロアブ
ラケット１１に設けられているため、エネルギ吸収機構
のロアブラケット１１部分への集約によってユニット化
が可能となり、衝撃吸収機構なしのステアリングコラム
に吸収機構を付加させたい場合に、アッパブラケット１
０から離脱可能なカプセル１５を追加することを除け
ば、ロアブラケット１１を変更するだけで対応すること
ができる。また、本実施の形態におけるスペーサ１７
は、コラムチューブ３の車体前方移動に伴って板状コイ
ル１９の鋼板１８が互いに密着した（隙間Ｓをなくし
た）後に、板状コイル１９を介してロアブラケット１１
から摩擦抵抗を受けながら、すなわちフリクションに抗
して回転を始めるため、継続してエネルギを吸収するこ
とができる。しかも、スペーサ１７の両端面１７ａ，１
７ｂには、ナーリング加工によって鋸歯状の凹凸が設け
られているため、ロアブラケット１１の左右両側部１１
ｂとの間により大きな摩擦抵抗力が発生することにな
る。

【００１７】以上、本発明の実施の形態につき述べた
が、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではな
く、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変
更が可能である。

【００１８】例えば、既述の実施の形態における板状コ
イル１９では、平坦面の鋼板１８を用いて渦巻状に形成
されているが、図７に示す如く、波状の鋼板２８を用い
て板状コイル２９を形成しても良い。これによると、板
状コイル２９の渦巻径の収縮後に鋼板２８の波形が引き
伸ばされ、その作用によって、衝撃吸収ユニット１６の
更なるエネルギ吸収が可能となる。

【００１９】

【発明の効果】上述の如く、本発明に係る衝撃吸収ステ
アリングコラムは、車体側にアッパブラケットおよびロ
アブラケットを介して支持されるものであって、前記ロ
アブラケットを略Ｕ字状に形成し、前記ロアブラケット
にコラムチューブが摺動可能に配置されるパイプ部材を
取付け、前記ロアブラケットの左右両側部間にスペーサ
を架設する一方、該スペーサに鋼板が互いに密着しない
ように隙間を開けて巻かれている板状コイルの一端部を
固着するとともに、該板状コイルの他端部を前記コラム
チューブに固着し、前記コラムチューブの車体前方移動
に伴って、前記板状コイルの径が小さくなる方向へ変形
するように構成しているので、コラムチューブおよびス
テアリングシャフトを二重構造として収縮させなくと
も、衝撃エネルギを効率的に吸収することができるとと
もに、製造コストを低減できる。

【００２０】また、本発明の衝撃吸収ステアリングコラ
ムは、エネルギ吸収特性のパラメータ（例えば、板状コ
イルの鋼板厚、板状コイルの鋼板間隙間の設定、板状コ
イルの巻数など）が多いので、車の特性に合わせて多様
な性能チューニングを容易に行うことができる。さら
に、本発明の衝撃吸収ステアリングコラムでは、エネル
ギ吸収機構がロアブラケット部分に集約されているの
で、吸収機構のユニット化が可能となり、衝撃吸収機構
なしのステアリングコラムに吸収機構を簡単に付加させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る衝撃吸収ステアリン
グコラムを示す一部断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る衝撃吸収ステアリン
グコラムを示す側面図である。

【図３】上記ステアリングコラムに組込まれる衝撃吸収
ユニットを示す斜視図である。

【図４】上記衝撃吸収ユニットを構成するスペーサをロ
アブラケットに取付ける前の状態を示す斜視図である。

【図５】上記ステアリングコラムが下方移動した状態を
示す側面図である。

【図６】図５におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図７】本発明の実施の形態の変形例に係る板状コイル
を示す側面図である。

【図８】従来の衝撃エネルギ吸収式ステアリングコラム
を示す一部断面図である。

【図９】他の従来の衝撃エネルギ吸収式ステアリングコ
ラムを示す断面図である。

【符号の説明】

１ ステアリング装置 ２ 衝撃吸収ステアリングコラム ３ コラムチューブ ４ ステアリングアッパシャフト ５ ステアリングホイール １０ アッパブラケット １１ ロアブラケット １２ パイプ部材 １３ ハンガブラケット １４ クロスメンバ １５ カプセル １６ 衝撃吸収ユニット １７ スペーサ １８，２８ 鋼板 １９，２９ 板状コイル ２０ 締付ボルト ２１ ナット ２２，２３ 取付孔 Ｓ 隙間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体側にアッパブラケットおよびロアブ
   ラケットを介して支持される衝撃吸収ステアリングコラ
   ムにおいて、前記ロアブラケットを略Ｕ字状に形成し、
   前記ロアブラケットにコラムチューブが摺動可能に配置
   されるパイプ部材を取付け、前記ロアブラケットの左右
   両側部間にスペーサを架設する一方、該スペーサに鋼板
   が互いに密着しないように隙間を開けて巻かれている板
   状コイルの一端部を固着するとともに、該板状コイルの
   他端部を前記コラムチューブに固着し、前記コラムチュ
   ーブの車体前方移動に伴って、前記板状コイルの径が小
   さくなる方向へ変形するように構成したことを特徴とす
   る衝撃吸収ステアリングコラム。
2. 【請求項２】 前記スペーサは、コラムチューブの車体
   前方移動に伴って板状コイルの鋼板が互いに密着した
   後、該板状コイルを介してロアブラケットの左右両側部
   から摩擦抵抗を受けながら回転するように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収ステアリ
   ングコラム。
3. 【請求項３】 前記スペーサのロアブラケットと当接す
   る左右両端面には、凹凸が設けられていることを特徴と
   する請求項１に記載の衝撃吸収ステアリングコラム。
4. 【請求項４】 前記板状コイルの鋼板は、波状に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収ス
   テアリングコラム。