JP3944399B2 - Shock absorbing steering device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の衝突時の衝撃を緩和する衝撃吸収ステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
衝撃吸収ステアリング装置には、衝突時にステアリングコラムを収縮させるコラム収縮タイプのものがある。例えば、このタイプのステアリングコラムでは、相対摺動可能な一対の円筒チューブを嵌合部で互いに嵌め合わせて、外側のチューブの嵌合部の外周面を外側からかしめることにより、その内周に突起を形成し、この突起を内側のチューブの外周に押し付けて、両チューブの圧入状態を達成するようにしている。衝突時には、衝撃吸収ストロークの間、外側のチューブの突起が内側のチューブの外周を擦りつつ、衝撃力に抗する荷重を生じさせて、これにより衝撃エネルギーを吸収する。
【０００３】
しかし、かしめによる圧入荷重は管理が困難で、ばらつき易く、ひいては、所定の衝撃吸収ストロークで所定の吸収エネルギーを得ることが困難になる。
一方、他の衝撃吸収機構をも併用する場合、各衝撃吸収機構の持つ緩衝荷重のばらつきが加重されるため、所定の衝撃吸収ストロークで所定の衝撃吸収エネルギーを得ることが非常に難しくなる。
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、衝撃エネルギー吸収量のばらつきを小さくできる衝撃吸収ステアリング装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムが、互いに嵌合される筒状のアウタージャケットおよびインナージャケットを有し、衝突時に両ジャケットが軸方向に相対摺動して衝撃を吸収する衝撃吸収ステアリング装置において、かしめにより形成されるアウタージャケットの内向突起とインナージャケットの外向突起とを両ジャケットの径方向に係合させることで両ジャケットを圧入してあり、衝突時の両ジャケットの相対摺動に伴って内向突起と外向突起との上記径方向の係合が外れることで、両ジャケットの圧入状態が解除されるようにしてあり、上記外向突起は、インナージャケットの周方向に離隔した複数の外向突起を含み、上記内向突起は、各外向突起ごとに対応して対をなす複数対の内向突起を含み、各対の内向突起は、アウタージャケットの軸方向および周方向について互いに異なる位置に配置されるとともに、互いに異なる対の内向突起同士は、アウタージャケットの周方向に互いに離隔して配置されていることを特徴とする。
【０００５】
この発明によれば、衝突時に突起同士の係合が外れて、両ジャケットの圧入が解除されるので、ジャケット同士の相対摺動に伴って得られる衝撃エネルギーの吸収量を格段に小さくでき、その結果、吸収量のばらつきを小さくできる。また、仮に別の衝撃吸収機構を付加する場合であっても、全体としての吸収エネルギーのばらつきを小さく抑制することができる。
【０００６】
ところで、複数の内向突起が軸方向に沿って周方向について同じ位置に並んでいると、衝突時の相対移動に伴い、対をなす一方の内向突起に対応する外向突起と、対をなす他方の内向突起とが干渉する虞がある。そこで、相対応する一対の内向突起を周方向にずらして配置し、干渉を防止できるようにした。
請求項２に記載の発明は、請求項１において、各上記外向突起は、軸方向に長く膨出形成された長尺の膨出突起を含み、この膨出突起の軸方向の両端部に、当該外向突起としての膨出突起に対応して対をなす上記内向突起のそれぞれが上記径方向に係合され、膨出突起の周方向幅がインナージャケットの開放端側の端部で広く他端側の端部で狭くされることで、衝突時に各膨出突起とこれに対応して対をなす内向突起との上記径方向の係合が略同時に解除されるようにしてあることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、インナージャケットを膨出させるという簡便な方法で、上述の干渉防止の作用効果を得ることができる。しかも、膨出形成は、周方向幅が部分的に異なる外向突起を、通例安価なパイプ材を用いて容易に形成できる。
請求項３に記載の発明は、請求項２において、各上記膨出突起は、当該膨出突起の広くされた上記端部に係合する内向突起であって衝突時に上記径方向の係合が解除された内向突起を軸方向に案内するように、当該内向突起とインナージャケットの周方向に係合可能な部分を有することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の衝撃吸収ステアリング装置（以下、単にステアリング装置ともいう）を図面を参照しつつ説明する。図１は、上述のステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
本ステアリング装置１は、車輪（図示せず）を操向するためにステアリングホイール２の動きを伝達するステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム４とを有している。ステアリングシャフト３の一方の端部５にステアリングホイール２が連結されている。ステアリングシャフト３の他方の端部６には、図示しない一体回転可能な自在継手、中間軸等を介して、ピニオン、ラック軸等を含む舵取り機構が連結されている。ステアリングホイール２が回されると、その回転がステアリングシャフト３、自在継手、中間軸等を介して舵取り機構に伝達され、これにより車輪を操向することができる。
【０００９】
本ステアリング装置１では、例えば、ステアリングシャフト３の中心軸線を車両の前後方向に対して斜めにし、ステアリングホイール２を上側となるようにして、ステアリングコラム４を車体７に取り付ける。なお、以下では、ステアリングシャフト３の軸方向（以下、単に軸方向ともいう。）を水平にして前後方向に沿わせた状態を基に方向を説明する。また、各図には、前後方向および軸方向（矢印Ｓ参照）を必要に応じて図示している。
【００１０】
ステアリングシャフト３は、ステアリングホイール２側に配置されてその後部を構成するアッパシャフト８と、アッパシャフト８の前端と連結されてその前部を構成するロワシャフト９とを有している。アッパシャフト８とロワシャフト９とは、軸方向に沿う方向に互いに相対移動可能に且つ一体回転するように、スプライン構造等の継手構造により互いに連結されている。ステアリングシャフト３は、複数の軸受（図示せず）を介してステアリングコラム４に支持される。
【００１１】
ステアリングコラム４は、アッパシャフト８を収容しつつ軸方向に位置決めした状態で回転自在に支持する第１の筒状部材としてのアウタージャケット１０と、ロワシャフト９を収容しつつ軸方向に位置決めした状態で回転自在に支持する第２の筒状部材としてのインナージャケット１１と、インナージャケット１１の前部に固定されるハウジング１２と、インナージャケット１１の前部にハウジング１２を介して固定されるロワブラケット１３と、アウタージャケット１０に固定されるアッパブラケット１４とを有している。なお、ハウジング１２を省略した構成も考えられる。
【００１２】
ステアリングコラム４のアウタージャケット１０は、アッパブラケット１４、支軸１５、上部固定ブラケット１６、連結部材１７、固定ボルト１８等を介して車体７に対して取り付けられる。また、インナージャケット１１は、ロワブラケット１３、チルト中心軸１９、下部固定ブラケット２０等により、車体７に対して取り付けられる。
また、本ステアリング装置１は、衝突時にドライバ（運転者）がステアリングホイール２にぶつかるときの衝撃を緩和するために第１〜第３衝撃吸収機構２１，２２，２３を有している。
【００１３】
第１衝撃吸収機構２１は、ステアリングコラム４の両ジャケット１０，１１を互いに嵌合することにより構成される。衝突時に両ジャケット１０，１１が軸方向に相対摺動して、両ジャケット１０，１１間に生じる摩擦を利用して衝撃を吸収する。
第２衝撃吸収機構２２は、いわゆるカプセル構造からなり、上述の連結部材３１等を有する。第２衝撃吸収機構２２は、上部固定ブラケット１６の取付座を連結部材１７の一対の挟持部材間に固定ボルト１８を挿通した状態で離脱可能に挟持し、挟持部材と取付座とを貫通してつなぐ樹脂ピンを設けてある。衝突前の通常時には、上部固定ブラケット１６を所定の保持力で保持する。衝突時に、保持力を超える衝撃力がかかると、樹脂ピンを剪断破壊して、取付座が挟持部材間から離脱する。この際、取付座と挟持部材との間に生じる摩擦と樹脂ピンの剪断破壊とを利用して、衝撃を吸収する。
【００１４】
第３衝撃吸収機構２３は、略Ｕ字形状に折り返された衝撃吸収板材を車体側に固定し、衝撃吸収板材に係合する棒材を板材の折り返しの内側を通しつつステアリングコラム４側に固定する。衝突時の相対移動に伴い、棒材が衝撃吸収板材をしごきつつ塑性変形させることにより、衝撃を吸収する。
衝突前の通常時には、ステアリングコラム４が軸方向に延びた状態で、両ジャケット１０，１１は圧入状態とされ、所定の保持力で保持され、ステアリングコラム４の不用意な収縮が阻止される。そして、衝突時には、衝撃力が軸方向前方に向けてステアリングホイール２に作用すると、第１〜第３衝撃吸収機構２１，２２，２３により、ステアリングコラム４が収縮して、衝撃が緩和される。
【００１５】
衝撃吸収時には、ドライバからの衝撃力がステアリングホイール２に作用すると、各衝撃吸収機構２１，２２，２３は、衝撃力に抗する荷重をそれぞれ生じさせる。これにより、衝撃エネルギーが吸収される。そして、各衝撃吸収機構２１，２２，２３による衝撃エネルギーの吸収量（以下、単に吸収量ともいう。）の総和として、ステアリング装置１の全体としての吸収量を得る。
ところで、この全体としての吸収量は、通例、ステアリング装置１の個体ごとにばらつく傾向にある。そこで、本実施の形態では、第１衝撃吸収機構２１による吸収量を小さくして、吸収量のばらつきを抑制するようにしている。その一方で、吸収量を小さくしようとして、衝撃に抗する荷重をもともと小さくしておくと、通常時にステアリングコラム４が不用意に収縮したり、その剛性が低下することが懸念されるが、本ステアリング装置１では問題ない。
【００１６】
第１衝撃吸収機構２１では、図２〜図５に示すように、両ジャケット１０，１１に形成された突起２８，２９同士を係合させて圧入状態を達成するようにしている。アウタージャケット１０の前部の内周３１は、かしめにより形成されて径方向の内方に向けて突出する複数の内向突起２８を有している。複数の内向突起２８は、互いに位置が異なる内向突起３２〜３７からなる。インナージャケット１１の後部の外周４１は、径方向の外方に突出する複数の外向突起２９を有している。複数の外向突起２９は、互いに位置が異なる後述する膨出突起４２〜４４からなる。アウタージャケット１０の前部の内側に、インナージャケット１１の後部を嵌め入れて、アウタージャケット１０の内向突起２８とインナージャケット１１の外向突起２９とを、互いに対向させた頂部５２，５３同士で当接させて互いに押圧して係合させている。アウタージャケット１０の前部とインナージャケット１１の後部とは、軸方向に相対摺動可能に嵌合されている。
【００１７】
衝突前の通常時には両ジャケット１０，１１は、圧入状態で、ステアリングコラム４の剛性を高く維持できる。そして、衝突時に突起２８，２９同士の係合が外れて、両ジャケット１０，１１の圧入状態が解除されるので、ジャケット１０，１１同士の相対摺動に伴って得られる衝撃エネルギーの吸収量を格段に小さくでき（図６参照）、その結果、第１衝撃吸収機構２１による吸収量のばらつき、ひいては、ステアリング装置全体として、所定の衝撃吸収ストロークでの衝撃エネルギーの吸収量のばらつきを小さくできる。
【００１８】
また、本実施形態のように、別の衝撃吸収機構、例えば、第２および第３衝撃吸収機構２２，２３を付加する場合であっても、ステアリング装置１全体としての衝撃エネルギーの吸収量は、第３衝撃吸収機構２３によるものが主になる（図６参照）。従って、全体としての吸収量のばらつきは、第３衝撃吸収機構２３によるもので主に決まり、機構２１，２２による影響を殆ど受けず、小さくなる。さらに、第３衝撃吸収機構２３は、通例、かしめを利用する第１衝撃吸収機構２１よりも、吸収量のばらつきを小さくできる。その結果、全体としての所定の衝撃吸収ストロークでの吸収量のばらつきを容易に小さく抑制できる。
【００１９】
例えば、本ステアリング装置１の衝撃吸収特性は、図６のグラフに示すようになる。図６には、衝撃に抗する荷重の大きさ（縦軸）の変化を、ストローク量（横軸）に応じて示し、所定の衝撃吸収ストロークＳＴでの衝撃エネルギーの吸収量は荷重とストローク量との積（グラフ中の線同士で囲まれる領域の面積）に対応する。第１衝撃吸収機構２１による荷重Ｆ１と、第２衝撃吸収機構２２による荷重Ｆ２とは、衝突後のストローク量が小さいうちに格段に小さくなる。一方、第３衝撃吸収機構２３による荷重Ｆ３は、ストローク量の増加に伴って大きくなり、全体としての荷重とほぼ同等のレベルとなる。その結果、第３衝撃吸収機構２３による吸収量Ｅ３が、第１衝撃吸収機構２１による吸収量Ｅ１および第２衝撃吸収機構２２による吸収量Ｅ２よりも格段に大きくなり、全体としての吸収量（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３となる。）のなかで大部分を占める。
【００２０】
一方、従来の衝撃吸収ステアリング装置の衝撃吸収特性は、例えば、図７のグラフに示すようになる。荷重Ｆ４と吸収量Ｅ４とは、従来技術の欄で説明したコラム収縮タイプの衝撃吸収機構によるものである。また、荷重Ｆ５，Ｆ６と吸収量Ｅ５，Ｅ６とは、本発明の実施形態で説明した第２および第３衝撃吸収機構とほぼ同様の２つの衝撃吸収機構によるものである。全体としての衝撃エネルギーの吸収量は、各吸収量Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６の総和となる。荷重Ｆ４，Ｆ６が所定の衝撃吸収ストロークの範囲内である程度のレベルを維持し、吸収量Ｅ４，Ｅ６は、全体としての吸収量のなかで大きな割合をそれぞれ占めている。
【００２１】
また、外向突起２９の端縁よりも前方側は、外向突起２９よりも一段低く窪まされていて、この窪んだ部分となる円柱面４５が衝撃吸収ストロークに対応する長さで軸方向に沿って相対移動の前方に延びている。円柱面４５が全内向突起２８からほぼ同時に逃げることで、突起２８，２９同士の係合をほぼ同時に一斉に解除でき、その結果、衝突時の挙動を安定して得ることができる。
また、突起２８，２９同士の係合では、短距離の相対移動により係合を速やかに外すことができるので、第１衝撃吸収機構２１による吸収量を小さくするのに、また各突起２８，２９同士の係合を同時に外すのに、都合がよい。
【００２２】
また、複数の突起同士２８，２９の係合が外れるタイミングにずれを許容することも考えられ、この場合には、突起２８，２９の加工精度を高くせずに済み、ステアリングコラム４を安価にできる。
また、図示した例では、円柱面４５は、圧入の解除後に対向する内向突起２８の頂部５２との間に隙間が開くようにされている。この場合には、突起同士２８，２９の係合の解除後にジャケット１０，１１同士の間の摩擦の影響を最小にできるので、吸収量のばらつきを抑制するのに好ましい。また、円柱面４５が圧入の解除後に対向する内向突起２８の頂部５２と互いに摺接するようにしてもよく、この場合には、円柱面４５が内向突起２８を案内でき、両ジャケット１０，１１をスムーズに相対摺動させるのに好ましい。
【００２３】
アウタージャケット１０の内周３１は、円柱面３８と、この面３８から突出する複数、例えば、６個の上述の内向突起２８とを有している。また、アウタージャケット１０の外周３０には、かしめによる凹部３９が形成され、この凹部３９の背面に上述の内向突起２８が形成されている。
凹部３９は、内向突起２８を形成するためのものであり、かしめ工具を外周３０に押し付けた跡として残っている。すなわち、かしめ工具をアウタージャケット１０の外周３０に押し当て、これにより外周３０を塑性変形させ窪ませる。その結果、外周３０に凹部３９が形成され、そして、この凹部３９の背面となる内周３１に内向突起２８が形成される。
【００２４】
なお、内向突起２８の形成方法としては、両ジャケット１０，１１を嵌合している状態で、そのアウタージャケット１０に凹部３９を形成するようにしてもよい。また、インナージャケット１１が嵌合される前の状態のアウタージャケット１０に凹部３９を形成することにより内向突起２８を形成し、この内向突起２８のあるアウタージャケット１０にインナージャケット１１を圧入状態で嵌合するようにしてもよい。
【００２５】
突起２８，２９同士の係合位置を、２箇所に設け、軸方向に離すことにより、両ジャケット１０，１１同士を高剛性で連結できる。このような複数の内向突起２８は、軸方向に沿っていて且つ周方向について同じ位置に並んでいる場合が考えられるが、この場合、衝突時の相対移動に伴い、移動の前方となる一方の内向突起２８に対応する外向突起２９と、移動の後方となる他方の内向突起２８とが干渉することがある。そこで、本実施の形態では、軸方向に並ぶ相対応する一対の内向突起２８を周方向にずらして配置し、干渉を防止できるようにした。
【００２６】
例えば、内向突起３２と内向突起３３とは、互いに対応する対をなす。また、２つの内向突起３４，３５は互いに対応する対をなす。また２つの内向突起３６，３７は互いに対応する対をなす。これらの内向突起２８の対同士は、アウタージャケット１０の内周３１に、周方向に等間隔に離れて配置されている。
これら相対応する一対の内向突起３２，３３は、他の内向突起２８に比べて相対的に周方向に近接して配置される。これら相対応する一対の内向突起３２，３３の位置は周方向に互いにずらされる。これにより、干渉を防止することができる。内向突起３２，３３の一対以外の他の対の内向突起２８もほぼ同様に構成されている。
【００２７】
インナージャケット１１の外周４１は、小径の上述の円柱面４５と、この面４５から突出する上述の外向突起２９として軸方向に長く膨出形成された長尺の複数、例えば、３つの膨出突起４２〜４４とを有する。これら複数の膨出突起４２〜４４は、対をなす内向突起２８の複数の対に対応して、周方向に均等に複数箇所に配置されている。各膨出突起４２〜４４の軸方向の両端部４８，４７にアウタージャケット１０の軸方向に離間する一対の内向突起２８が係合する。これら一対の内向突起２８の位置が周方向（内向突起３２，３３に対応する位置の周方向を矢印Ｒで図示した。）に互いにずらされ、膨出突起４２〜４４の周方向幅がインナージャケット１１の開放端４９側となる膨出突起４２〜４４の端部４７で広く（周方向幅Ｌ１）、インナージャケット１１の他端５０側となる膨出突起４２〜４４の端部４８で狭く（周方向幅Ｌ２、Ｌ２＜Ｌ１。）されることで衝突時に一対の内向突起２８と膨出突起４２〜４４の係合が略同時に解除されるようにしてある。例えば、膨出突起４２の端部４７に内向突起３３が係合し、膨出突起４２の端部４８に内向突起３２が係合する。
【００２８】
また、軸方向から見たときに、一対の相対応する内向突起３２，３３は、その一部分同士が重なるように配置されているが、両ジャケット１０，１１は相対摺動時に通常相対回転しないので、問題ない。また、膨出突起４２〜４４は、軸方向の中間部５１で、内向突起３３を衝突時に周方向に規制しつつ軸方向に案内することができる。これにより、内向突起３３が前方の外向突起２９の端部４８とぶつかることを確実に防止できる。
【００２９】
このように膨出突起４２〜４４であれば、例えば、インナージャケット１１のパイプ材を膨出させるという簡便な方法で、一端４７と他端４８とで周方向幅の異なる外向突起２９を容易に形成できる。従って、上述の干渉防止の作用効果を容易に得ることができる。しかも、膨出形成は、周方向幅が部分的に異なる外向突起２９を、通例安価なパイプ材を用いて容易に形成できる。
また、膨出突起４２〜４４がインナージャケット１１の開放端４９に達する場合には、膨出形成がより一層容易である。
【００３０】
なお、本実施形態では、内向突起２８と外向突起２９とは、それぞれ複数個設けられているが、これには限定されない。また、外向突起２９としては、上述の膨出突起４２〜４４の他、例えば、パイプ材を切削加工したものも考えられ、軸方向に長い長尺のものの他、例えば、周方向幅と軸方向長とがほぼ同程度に形成されたものや、周方向に長い長尺のものも考えられる。
【００３１】
また、本発明は、アウタージャケットが前部にあり、インナージャケットが後部にあり、衝突時にインナージャケットが車体に対して相対移動するステアリング装置に適用してもよい。
また、第２および第３の衝撃吸収機構２２，２３としては、上述のものの他、公知の他の衝撃吸収機構を利用することも考えられる。また、エアバッグや、シートベルト等のステアリング装置外の公知の衝撃吸収機構を利用することにより、第２および第３衝撃吸収機構２２，２３を省略して、第１衝撃吸収機構２１だけを設けることも考えられる。
【００３２】
その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の衝撃吸収ステアリング装置の概略構成の側面図。
【図２】図１の衝撃吸収ステアリング装置の要部の一部断面側面図であり、衝突前の状態を示す。
【図３】図２に示す要部の一部断面側面図であり、衝突後の状態を示す。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図。
【図５】図２のインナージャケットとアウタージャケットとの分解斜視図。
【図６】図１の衝撃吸収ステアリング装置の衝撃吸収特性を模式的に示すグラフであり、縦軸に荷重の大きさを、横軸にジャケット同士の相対摺動のストローク量をとり、衝撃吸収機構ごとの衝撃に抗する荷重を、グラフ中の線同士の間の縦軸に沿う長さで示し、その荷重の変化を、ストローク量が０から衝撃吸収ストローク量ＳＴになるまでの間で図示している。
【図７】従来の衝撃吸収ステアリング装置の衝撃吸収特性を図６と同様に示すグラフである。
【符号の説明】
１ 衝撃吸収ステアリング装置
３ ステアリングシャフト
４ ステアリングコラム
１０ アウタージャケット
１１ インナージャケット
２８ 内向突起
２９ 外向突起
３２，３３ 一対の内向突起
３４，３５ 一対の内向突起
３６，３７ 一対の内向突起
４２〜４４ 膨出突起（外向突起）
４７ 膨出突起の軸方向の端部（開放端側）
４８ 膨出突起の軸方向の端部（他端側）
４９ インナージャケットの開放端
５０ インナージャケットの他端
５１ 中間部（周方向に係合可能な部分）
Ｌ１，Ｌ２ 膨出突起の周方向幅
Ｓ 軸方向
Ｒ 周方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an impact-absorbing steering device that mitigates an impact caused by a car collision.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
Among the shock absorbing steering devices, there is a column contraction type that contracts the steering column in the event of a collision. For example, in this type of steering column, a pair of relatively slidable cylindrical tubes are fitted together at the fitting portion, and the outer peripheral surface of the fitting portion of the outer tube is caulked from the outside, so that A protrusion is formed, and this protrusion is pressed against the outer periphery of the inner tube to achieve the press-fitted state of both tubes. In the event of a collision, the projection of the outer tube rubs the outer periphery of the inner tube during the shock absorbing stroke, creating a load that resists the impact force, thereby absorbing the impact energy.
[0003]
However, the press-fitting load due to caulking is difficult to manage and easily varies, and as a result, it is difficult to obtain a predetermined absorbed energy with a predetermined shock absorption stroke.
On the other hand, when other shock absorbing mechanisms are also used, it is very difficult to obtain a predetermined shock absorbing energy with a predetermined shock absorbing stroke because variations in the buffer load of each shock absorbing mechanism are applied.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an impact-absorbing steering apparatus that can solve the above-described technical problems and can reduce variation in the amount of impact energy absorbed.
[0004]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
According to the first aspect of the present invention, the steering column that rotatably supports the steering shaft has a cylindrical outer jacket and an inner jacket fitted to each other, and both the jackets slide relative to each other in the axial direction at the time of collision. In the shock absorbing steering device that absorbs shocks, both jackets are press-fitted by engaging the inward projections of the outer jacket and the outward projections of the inner jacket formed by caulking in the radial direction of both jackets. both jacket by the radial engagement between the inward protrusions and the outward protrusions with the relative sliding is out of, Ri Citea as pressed state of the two jacket is released, the outward protrusion, an inner jacket A plurality of outward projections spaced apart in the circumferential direction, and the inward projection is a plurality of pairs corresponding to each outward projection. The inward projections of each pair are arranged at positions different from each other in the axial direction and the circumferential direction of the outer jacket, and the inward projections of different pairs are separated from each other in the circumferential direction of the outer jacket. It is arranged .
[0005]
According to the present invention, the protrusions are disengaged at the time of collision, and the press-fitting of both jackets is released, so that the amount of impact energy absorbed by the relative sliding between the jackets can be significantly reduced. As a result, the variation in the amount of absorption can be reduced. Even if another shock absorbing mechanism is added, the variation in the absorbed energy as a whole can be suppressed to a small level .
[0006]
Incidentally, a plurality of inward projections when arranged in positions identical in the circumferential direction along the axial direction, along with the relative movement of the time of collision, the outward protrusion corresponding to one of the inward projections of the pair, the other of the pair of There is a risk of interference with the inward projection. Therefore, a pair of inward projections corresponding to each other are arranged shifted in the circumferential direction so that interference can be prevented.
A second aspect of the present invention is directed to the first aspect, wherein each of the outward projections includes a long bulge protrusion that is bulged and formed long in the axial direction, and at both ends in the axial direction of the bulge protrusion , each of the inward projections forming a pair in correspondence with the bulging protrusions as the outward protrusion is engaged in the radial direction, widely other end circumferential width of the protruding projections at the end of the open end of the inner jacket by being narrow at the end side, and wherein the engagement of the radial and inward projections forming a respective bulge projections and which in pairs to correspond to the time of collision are so substantially be released simultaneously To do.
[0007]
According to the present invention, it is possible by a simple method that is bulged inner jacket, the advantages of the above interference prevention. Moreover, the bulge formation can easily form outward projections with partially different circumferential widths, usually using inexpensive pipe materials.
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, each of the bulging protrusions is an inward protrusion that engages with the widened end portion of the bulging protrusion, and the radial engagement is performed at the time of a collision. In order to guide the released inward projection in the axial direction, the inward projection and the inner jacket have a portion that can be engaged in the circumferential direction.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an impact absorbing steering device (hereinafter also simply referred to as a steering device) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the steering device described above.
The steering apparatus 1 includes a steering shaft 3 that transmits the movement of a steering wheel 2 to steer a wheel (not shown), and a steering column 4 that rotatably supports the steering shaft 3 through the inside. Have. A steering wheel 2 is connected to one end 5 of the steering shaft 3. A steering mechanism including a pinion, a rack shaft, and the like is connected to the other end portion 6 of the steering shaft 3 via a universally rotatable universal joint, an intermediate shaft, and the like (not shown). When the steering wheel 2 is rotated, the rotation is transmitted to the steering mechanism via the steering shaft 3, the universal joint, the intermediate shaft, and the like, so that the wheel can be steered.
[0009]
In the present steering device 1, for example, the steering column 4 is attached to the vehicle body 7 such that the central axis of the steering shaft 3 is inclined with respect to the longitudinal direction of the vehicle and the steering wheel 2 is on the upper side. In the following description, the direction will be described based on a state in which the axial direction of the steering shaft 3 (hereinafter, also simply referred to as an axial direction) is horizontal and along the front-rear direction. In each figure, the front-rear direction and the axial direction (see arrow S) are shown as necessary.
[0010]
The steering shaft 3 has an upper shaft 8 disposed on the steering wheel 2 side and constituting the rear part thereof, and a lower shaft 9 connected to the front end of the upper shaft 8 and constituting the front part thereof. The upper shaft 8 and the lower shaft 9 are connected to each other by a joint structure such as a spline structure so that they can move relative to each other in the direction along the axial direction and rotate integrally. The steering shaft 3 is supported by the steering column 4 via a plurality of bearings (not shown).
[0011]
The steering column 4 is a state in which an outer jacket 10 serving as a first cylindrical member is rotatably supported in a state in which the upper column 8 is accommodated while being axially positioned, and a state in which the lower shaft 9 is accommodated in the axial direction. An inner jacket 11 as a second cylindrical member that is rotatably supported by the housing, a housing 12 fixed to the front portion of the inner jacket 11, and a lower bracket fixed to the front portion of the inner jacket 11 via the housing 12. 13 and an upper bracket 14 fixed to the outer jacket 10. A configuration in which the housing 12 is omitted is also conceivable.
[0012]
The outer jacket 10 of the steering column 4 is attached to the vehicle body 7 through an upper bracket 14, a support shaft 15, an upper fixing bracket 16, a connecting member 17, a fixing bolt 18, and the like. The inner jacket 11 is attached to the vehicle body 7 by a lower bracket 13, a tilt center shaft 19, a lower fixing bracket 20, and the like.
Further, the present steering device 1 has first to third shock absorbing mechanisms 21, 22, and 23 to alleviate an impact when a driver (driver) hits the steering wheel 2 at the time of a collision.
[0013]
The first shock absorbing mechanism 21 is configured by fitting the jackets 10 and 11 of the steering column 4 together. The two jackets 10 and 11 slide relative to each other in the axial direction at the time of a collision, and the impact is absorbed using friction generated between the jackets 10 and 11.
The second shock absorbing mechanism 22 has a so-called capsule structure and includes the above-described connecting member 31 and the like. The second shock absorbing mechanism 22 detachably holds the mounting seat of the upper fixing bracket 16 in a state where the fixing bolt 18 is inserted between the pair of clamping members of the connecting member 17 and penetrates the clamping member and the mounting seat. Resin pins are provided. During normal times before the collision, the upper fixing bracket 16 is held with a predetermined holding force. When an impact force exceeding the holding force is applied at the time of collision, the resin pin is sheared and broken, and the mounting seat is detached from between the holding members. At this time, the impact is absorbed by utilizing friction generated between the mounting seat and the clamping member and shear fracture of the resin pin.
[0014]
The third shock absorbing mechanism 23 fixes the shock absorbing plate member folded back in a substantially U shape to the vehicle body side, and fixes the rod member engaged with the shock absorbing plate member to the steering column 4 side while passing through the inner side of the folding plate member. To do. Along with the relative movement at the time of collision, the rod material absorbs the impact by plastically deforming the impact absorbing plate material while squeezing the impact absorbing plate material.
At a normal time before the collision, the jackets 10 and 11 are press-fitted with the steering column 4 extending in the axial direction and held with a predetermined holding force, thereby preventing the steering column 4 from being inadvertently contracted. At the time of a collision, when the impact force acts on the steering wheel 2 toward the front in the axial direction, the steering column 4 is contracted by the first to third shock absorbing mechanisms 21, 22, and 23, and the impact is alleviated.
[0015]
At the time of impact absorption, when the impact force from the driver acts on the steering wheel 2, each impact absorption mechanism 21, 22, 23 generates a load that resists the impact force. Thereby, impact energy is absorbed. Then, the total absorption amount of the steering device 1 is obtained as the sum of the absorption amounts of impact energy (hereinafter also simply referred to as absorption amounts) by the respective impact absorption mechanisms 21, 22, and 23.
By the way, the absorption amount as a whole generally tends to vary for each individual steering apparatus 1. Therefore, in the present embodiment, the amount of absorption by the first shock absorbing mechanism 21 is reduced to suppress variations in the amount of absorption. On the other hand, if the load against the impact is originally reduced in order to reduce the amount of absorption, the steering column 4 may be inadvertently contracted or the rigidity thereof may be reduced during normal times. There is no problem with the steering device 1.
[0016]
In the first shock absorbing mechanism 21, as shown in FIGS. 2 to 5, protrusions 28 and 29 formed on both jackets 10 and 11 are engaged with each other to achieve a press-fitted state. The inner circumference 31 at the front portion of the outer jacket 10 has a plurality of inward projections 28 that are formed by caulking and project inward in the radial direction. The plurality of inward projections 28 are composed of inward projections 32 to 37 whose positions are different from each other. The outer periphery 41 of the rear part of the inner jacket 11 has a plurality of outward projections 29 protruding outward in the radial direction. The plurality of outward projections 29 include bulging projections 42 to 44, which will be described later, having different positions. The rear portion of the inner jacket 11 is fitted inside the front portion of the outer jacket 10, and the inward projection 28 of the outer jacket 10 and the outward projection 29 of the inner jacket 11 are brought into contact with each other at the top portions 52 and 53 facing each other. Are pressed and engaged with each other. The front part of the outer jacket 10 and the rear part of the inner jacket 11 are fitted so as to be relatively slidable in the axial direction.
[0017]
At the normal time before the collision, both the jackets 10 and 11 can keep the rigidity of the steering column 4 high in the press-fitted state. Since the projections 28 and 29 are disengaged from each other at the time of collision and the press-fitted state of both the jackets 10 and 11 is released, the amount of impact energy absorbed by the relative sliding of the jackets 10 and 11 is reduced. As a result, the variation in the amount of absorption by the first shock absorbing mechanism 21 and, as a result, the variation in the amount of absorbed shock energy in a predetermined shock absorption stroke can be reduced as a whole.
[0018]
Moreover, even if another shock absorbing mechanism, for example, the second and third shock absorbing mechanisms 22 and 23 are added as in this embodiment, the amount of shock energy absorbed by the steering device 1 as a whole is The main component is the third shock absorbing mechanism 23 (see FIG. 6). Therefore, the variation in the amount of absorption as a whole is mainly determined by the third shock absorbing mechanism 23 and is hardly affected by the mechanisms 21 and 22 and becomes small. Furthermore, the third shock absorbing mechanism 23 can generally reduce the variation in the amount of absorption compared to the first shock absorbing mechanism 21 that uses caulking. As a result, it is possible to easily suppress the variation in the amount of absorption in a predetermined shock absorption stroke as a whole.
[0019]
For example, the shock absorption characteristics of the present steering device 1 are as shown in the graph of FIG. FIG. 6 shows a change in the magnitude (vertical axis) of the load that resists impact according to the stroke amount (horizontal axis), and the amount of shock energy absorbed in a given shock absorption stroke ST is the load and stroke amount. (The area of the region surrounded by the lines in the graph). The load F1 by the first shock absorbing mechanism 21 and the load F2 by the second shock absorbing mechanism 22 are significantly reduced while the stroke amount after the collision is small. On the other hand, the load F3 by the third shock absorbing mechanism 23 increases as the stroke amount increases, and is at a level substantially equal to the overall load. As a result, the amount of absorption E3 by the third shock absorbing mechanism 23 is significantly larger than the amount of absorption E1 by the first shock absorbing mechanism 21 and the amount of absorption E2 by the second shock absorbing mechanism 22, and the total absorbed amount (E1 + E2 + E3) ))).
[0020]
On the other hand, the shock absorption characteristics of the conventional shock absorbing steering apparatus are as shown in the graph of FIG. 7, for example. The load F4 and the absorption amount E4 are due to the column contraction type shock absorption mechanism described in the section of the prior art. Further, the loads F5 and F6 and the absorption amounts E5 and E6 are due to two shock absorbing mechanisms that are substantially the same as the second and third shock absorbing mechanisms described in the embodiment of the present invention. The absorption amount of the impact energy as a whole is the sum of the absorption amounts E4, E5, and E6. The loads F4 and F6 maintain a certain level within a predetermined shock absorption stroke, and the absorption amounts E4 and E6 respectively occupy a large proportion of the total absorption amount.
[0021]
Further, the front side of the edge of the outward projection 29 is recessed one step lower than the outward projection 29, and the cylindrical surface 45 serving as the recessed portion has a length corresponding to the shock absorbing stroke along the axial direction. Extends forward of relative movement. Since the cylindrical surface 45 escapes from all the inward projections 28 almost simultaneously, the engagement between the projections 28 and 29 can be released almost simultaneously at the same time, and as a result, the behavior at the time of collision can be obtained stably.
Further, in the engagement between the protrusions 28 and 29, the engagement can be quickly released by a short distance relative movement, so that the amount of absorption by the first shock absorbing mechanism 21 can be reduced and each protrusion 28, 29 can be reduced. Convenient for disengaging each other at the same time.
[0022]
It is also conceivable to allow a deviation in the timing at which the engagement between the plurality of protrusions 28, 29 is disengaged. In this case, it is not necessary to increase the processing accuracy of the protrusions 28, 29, and the steering column 4 can be made inexpensive. it can.
Further, in the illustrated example, a gap is opened between the cylindrical surface 45 and the top portion 52 of the inward projection 28 facing after release of press-fitting. In this case, since the influence of the friction between the jackets 10 and 11 can be minimized after the engagement of the protrusions 28 and 29 is released, it is preferable for suppressing variation in the amount of absorption. Further, the cylindrical surface 45 may be slidably contacted with the top 52 of the inward projection 28 facing each other after the press-fitting is canceled. In this case, the cylindrical surface 45 can guide the inward projection 28 and the jackets 10 and 11 are It is preferable for smooth relative sliding.
[0023]
The inner periphery 31 of the outer jacket 10 has a cylindrical surface 38 and a plurality of, for example, six inward projections 28 protruding from the surface 38. Further, a concave portion 39 is formed by caulking on the outer periphery 30 of the outer jacket 10, and the above-described inward projection 28 is formed on the back surface of the concave portion 39.
The recess 39 is for forming the inward projection 28 and remains as a trace of pressing the caulking tool against the outer periphery 30. That is, the caulking tool is pressed against the outer periphery 30 of the outer jacket 10, and thereby the outer periphery 30 is plastically deformed and recessed. As a result, a recess 39 is formed on the outer periphery 30, and an inward projection 28 is formed on the inner periphery 31 that is the back surface of the recess 39.
[0024]
As a method of forming the inward projection 28, the concave portion 39 may be formed in the outer jacket 10 in a state where both the jackets 10 and 11 are fitted. In addition, an inward projection 28 is formed by forming a recess 39 in the outer jacket 10 in a state before the inner jacket 11 is fitted, and the inner jacket 11 is fitted into the outer jacket 10 having the inward projection 28 in a press-fit state. You may make it match.
[0025]
By providing engagement positions between the protrusions 28 and 29 at two locations and separating them in the axial direction, the jackets 10 and 11 can be connected with high rigidity. Such a plurality of inward projections 28 may be arranged along the axial direction and at the same position in the circumferential direction. In this case, one of the inward projections 28 that is the front of the movement is associated with the relative movement at the time of the collision. The outward projection 29 corresponding to the inward projection 28 may interfere with the other inward projection 28 that is behind the movement. Therefore, in the present embodiment, a pair of inward projections 28 corresponding to each other aligned in the axial direction are arranged shifted in the circumferential direction so that interference can be prevented.
[0026]
For example, the inward protrusion 32 and the inward protrusion 33 form a pair corresponding to each other. The two inward projections 34 and 35 form a pair corresponding to each other. The two inward projections 36 and 37 make a pair corresponding to each other. The pairs of inward projections 28 are arranged on the inner circumference 31 of the outer jacket 10 at equal intervals in the circumferential direction.
The pair of inward protrusions 32 and 33 corresponding to each other are disposed relatively closer to the circumferential direction than the other inward protrusions 28. The positions of the pair of inward projections 32 and 33 corresponding to each other are shifted from each other in the circumferential direction. Thereby, interference can be prevented. The other pairs of inward projections 28 other than the pair of inward projections 32 and 33 are configured in a similar manner.
[0027]
The outer periphery 41 of the inner jacket 11 has a small-diameter cylindrical surface 45 and a plurality of long bulges, for example, three bulging protrusions, which are bulged in the axial direction as the outward projection 29 protruding from the surface 45. 42-44. The plurality of bulging protrusions 42 to 44 are equally disposed in a plurality of locations in the circumferential direction corresponding to the plurality of pairs of inward protrusions 28 forming a pair. A pair of inward projections 28 that are spaced apart in the axial direction of the outer jacket 10 are engaged with both end portions 48 and 47 in the axial direction of the bulging projections 42 to 44. The positions of the pair of inward projections 28 are shifted from each other in the circumferential direction (the circumferential direction corresponding to the inward projections 32 and 33 is indicated by an arrow R), and the circumferential width of the bulging projections 42 to 44 is the inner jacket. 11 is wide at the end portion 47 of the bulging projections 42 to 44 on the open end 49 side (circumferential width L1), and is narrow at the end portion 48 of the bulging projections 42 to 44 on the other end 50 side of the inner jacket 11 ( The circumferential widths L2, L2 <L1) are set so that the engagement between the pair of inward projections 28 and the bulging projections 42 to 44 is released substantially simultaneously at the time of collision. For example, the inward projection 33 is engaged with the end portion 47 of the bulging projection 42, and the inward projection 32 is engaged with the end portion 48 of the bulging projection 42.
[0028]
Further, when viewed from the axial direction, the pair of inward projections 32 and 33 corresponding to each other are arranged so that the portions thereof overlap each other, but both the jackets 10 and 11 normally do not rotate relative to each other during relative sliding. ,no problem. Further, the bulging protrusions 42 to 44 can be guided in the axial direction while restricting the inward protrusion 33 in the circumferential direction at the time of collision at the intermediate portion 51 in the axial direction. Thereby, it is possible to reliably prevent the inward projection 33 from colliding with the end 48 of the forward outward projection 29.
[0029]
Thus, if it is the bulging protrusions 42-44, the outward protrusion 29 from which the circumferential direction width differs by the one end 47 and the other end 48 by the simple method of bulging the pipe material of the inner jacket 11 will be easy, for example. Can be formed. Therefore, it is possible to easily obtain the effect of preventing the interference described above. In addition, the bulge formation can easily form the outward projections 29 having partially different circumferential widths using a generally inexpensive pipe material.
Further, when the bulging protrusions 42 to 44 reach the open end 49 of the inner jacket 11, the bulging formation is further facilitated.
[0030]
In the present embodiment, a plurality of inward protrusions 28 and outward protrusions 29 are provided, but the present invention is not limited to this. Further, as the outward protrusion 29 , in addition to the above-described bulging protrusions 42 to 44, for example, a pipe material that has been machined is also conceivable. In addition to a long thing in the axial direction, for example, a circumferential width and an axial direction A long one having a length substantially equal to the length or a long one in the circumferential direction is also conceivable.
[0031]
The present invention may also be applied to a steering device in which the outer jacket is at the front, the inner jacket is at the rear, and the inner jacket moves relative to the vehicle body at the time of a collision.
Further, as the second and third shock absorbing mechanisms 22 and 23, it is possible to use other known shock absorbing mechanisms in addition to the above-described ones. Further, by using a known shock absorbing mechanism outside the steering device such as an air bag or a seat belt, the second and third shock absorbing mechanisms 22 and 23 are omitted, and only the first shock absorbing mechanism 21 is provided. It is also possible.
[0032]
In addition, various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a schematic configuration of an impact absorbing steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional side view of the main part of the shock absorbing steering device of FIG. 1, showing a state before a collision.
FIG. 3 is a partial cross-sectional side view of the main part shown in FIG. 2, showing a state after a collision.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
5 is an exploded perspective view of the inner jacket and the outer jacket of FIG. 2. FIG.
6 is a graph schematically showing the shock absorption characteristics of the shock absorbing steering device of FIG. 1, with the vertical axis representing the magnitude of the load and the horizontal axis representing the relative sliding stroke amount of the jacket. The load that resists the impact of each mechanism is indicated by the length along the vertical axis between the lines in the graph, and the change in the load is shown between the stroke amount 0 and the shock absorption stroke amount ST. Show.
FIG. 7 is a graph showing the shock absorption characteristics of a conventional shock absorbing steering device as in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shock absorption steering apparatus 3 Steering shaft 4 Steering column 10 Outer jacket 11 Inner jacket 28 Inward protrusion 29 Outward protrusion 32, 33 A pair of inward protrusions 34, 35 A pair of inward protrusions 36, 37 A pair of inward protrusions 42-44 A bulging protrusion (Outward projection)
47 Axial end of bulge protrusion (open end side)
48 Axial end of bulge protrusion (other end side)
49 Open end of inner jacket 50 Other end of inner jacket
51 Intermediate part (part that can be engaged in the circumferential direction)
L1, L2 Circumferential width of bulging protrusion S Axial direction R Circumferential direction

Claims (3)

ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムが、互いに嵌合される筒状のアウタージャケットおよびインナージャケットを有し、衝突時に両ジャケットが軸方向に相対摺動して衝撃を吸収する衝撃吸収ステアリング装置において、
かしめにより形成されるアウタージャケットの内向突起とインナージャケットの外向突起とを両ジャケットの径方向に係合させることで両ジャケットを圧入してあり、
衝突時の両ジャケットの相対摺動に伴って内向突起と外向突起との上記径方向の係合が外れることで、両ジャケットの圧入状態が解除されるようにしてあり、
上記外向突起は、インナージャケットの周方向に離隔した複数の外向突起を含み、
上記内向突起は、各外向突起ごとに対応して対をなす複数対の内向突起を含み、各対の内向突起は、アウタージャケットの軸方向および周方向について互いに異なる位置に配置されるとともに、互いに異なる対の内向突起同士は、アウタージャケットの周方向に互いに離隔して配置されていることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。A shock absorbing steering device in which a steering column that rotatably supports a steering shaft has a cylindrical outer jacket and an inner jacket that are fitted to each other, and both jackets slide relative to each other in the axial direction at the time of collision to absorb impact In
Both jackets are press-fitted by engaging the inward projections of the outer jacket formed by caulking and the outward projections of the inner jacket in the radial direction of both jackets,
By engagement of the radial direction between the inward projection and the outward projection with the relative sliding of both the jacket at the time of collision is disengaged, Ri Citea as pressed state of the two jacket is released,
The outward projection includes a plurality of outward projections spaced in the circumferential direction of the inner jacket,
The inward protrusion includes a plurality of pairs of inward protrusions corresponding to each outward protrusion, and the inward protrusions of each pair are arranged at different positions in the axial direction and the circumferential direction of the outer jacket, and Different pairs of inward projections are spaced apart from each other in the circumferential direction of the outer jacket . 請求項１に記載の衝撃吸収ステアリング装置において、
各上記外向突起は、軸方向に長く膨出形成された長尺の膨出突起を含み、この膨出突起の軸方向の両端部に、当該外向突起としての膨出突起に対応して対をなす上記内向突起のそれぞれが上記径方向に係合され、膨出突起の周方向幅がインナージャケットの開放端側の端部で広く他端側の端部で狭くされることで、衝突時に各膨出突起とこれに対応して対をなす内向突起との上記径方向の係合が略同時に解除されるようにしてあることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。The shock absorbing steering device according to claim 1,
Each of the outward projections includes a long bulging projection that is formed to bulge in the axial direction, and a pair corresponding to the bulging projection as the outward projection is paired at both axial ends of the bulging projection. Nasu each of said inward projection is engaged in the radial direction, that the circumferential width of the bulge projection is narrow at the ends of the wide end side at the end of the open end of the inner jacket, each at the time of a collision An impact-absorbing steering device characterized in that the radial engagement between the bulging protrusion and the inward protrusion pairing corresponding thereto is released substantially simultaneously. 請求項２に記載の衝撃吸収ステアリング装置において、The shock absorbing steering device according to claim 2,
各上記膨出突起は、当該膨出突起の広くされた上記端部に係合する内向突起であって衝突時に上記径方向の係合が解除された内向突起を軸方向に案内するように、当該内向突起とインナージャケットの周方向に係合可能な部分を有することを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。Each of the bulging protrusions is an inward protrusion that engages with the widened end portion of the bulging protrusion, and guides the inward protrusion that has been disengaged in the radial direction at the time of collision in the axial direction. An impact-absorbing steering apparatus having a portion that can be engaged in the circumferential direction of the inward projection and the inner jacket.

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