JPH061115U - 電動パワーステアリング装置付衝撃吸収式ステアリングコラム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電動モータ１２を支持する為のハウジング１３
の存在に拘らず、二次衝突時に於ける変位量を確保す
る。 【構成】ステアリングシャフト２とステアリングコラム
１６とは、二次衝突時にも全長が縮まらない。ステアリ
ングコラム１６の前端部に固定したハウジング１３を車
体１０に、エネルギ吸収部材１７により支持する。二次
衝突時には、このエネルギ吸収部材１７が塑性変形しつ
つ、前記ステアリングシャフト２とステアリングコラム
１６との前方への変位を許容する。変位に伴なって第
一、第二の自在継手２４、２８の距離が縮まると、伝達
軸２５の全長が縮まる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係る電動パワーステアリング装置付衝撃吸収式ステアリングコラム 装置は、電動モータの回転力を利用する事により、操舵力の軽減を図ると共に、 ステアリングコラムを衝突時の衝撃を吸収出来る構造とする事により、衝突時に 於ける乗員の生命保護を図るものである。

【０００２】

【従来の技術】

進路変更時にステアリングホイールを回す為に要する力（操舵力）を軽減する 為、パワーステアリング装置と呼ばれる操舵力補助装置が広く使用されている。 又、軽自動車等の小型の自動車に於いては、パワーステアリング装置の動力源と して、電動モータが一般的に利用されている。

【０００３】 一方、自動車の衝突時には、自動車が他の自動車等と衝突する、所謂一次衝突 に続いて、運転者がステアリングホイールに衝突する、所謂二次衝突が発生する 。この二次衝突の際に運転者が受ける衝撃を少なく抑え、運転者の生命保護を図 る事を目的として、二次衝突の際にステアリングホイールが衝撃を吸収しつつ前 方に移動する衝撃吸収式のものとする事が、一般的に行なわれている。

【０００４】 この様な目的で使用される衝撃吸収式のステアリングコラム装置として従来か ら、例えば特開昭４８−８７５２８号公報、同６１−５７４６２号公報、特開平 １−２４９５７１号公報、実開昭５７−２００４７８号公報等、多くの公報に記 載されたものが提案され、更に一部は実際に使用されている。又、電動パワース テアリングと組み合わせる装置として従来から、図１４に示す様な構造のものが 考えられている。

【０００５】 図１４に於いて１は、上端部にステアリングホイール（図示せず）を固定し、 このステアリングホイールの操作によって捩り方向に回転させられるステアリン グシャフトで、インナーシャフト３とアウターシャフト４とを組み合わせて成る 。このステアリングシャフト１は、前記インナーシャフト３とアウターシャフト ４との結合部に組み込まれたコラプシブル構造により、軸方向の衝撃が加わった 場合に全長が縮まる。

【０００６】 ５は、前記ステアリングシャフト１を挿通した筒状のステアリングコラムで、 アウターコラム６とインナーコラム７とを組み合わせて成り、やはり軸方向の衝 撃が加わった場合には、この衝撃を吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル 構造としている。この様なステアリングコラム５は、その中間部と下端部とを、 上部支持ブラケット８と下部支持ブラケット９とにより、ダッシュボード下面等 、車体１０の一部に支承している。

【０００７】 金属板を折り曲げ形成して成り、前記ステアリングコラム５を構成するアウタ ーコラム６の中間部外周面に溶接等により固定された上部支持ブラケット８は、 滑り易い材料により造られた係止部材１１を介して、車体１０に支持される。

【０００８】 パワーステアリング装置の動力源となる電動モータ１２は、前記ステアリング コラム５の前端部に連結した、ハウジング１３に支持されている。そして、この 電動モータ１２の出力軸に固定したウォーム２２（図２）と、前記ステアリング シャフト１の前部外周面に固定したウォームホイール２３（図２）とを噛合させ る事で、前記電動モータ２への通電時に、前記ステアリングシャフト１に回転方 向の力を付与出来る様にしている。

【０００９】 尚、前記ハウジング１３の後端部には接続筒部１４が形成されており、前記ス テアリングコラム５を構成するインナーコラム７の前端部をこの接続筒部１４に 外嵌する事により、前記ステアリングコラム５とハウジング１３とを接続してい る。尚、前記インナーコラム７の前端部は、接続筒部１４に外嵌する為、拡径し ている。又、前記下部支持ブラケット９は、前記ハウジング１３と車体１０との 間に設けられる。

【００１０】 衝突事故による二次衝突に伴なって、ステアリングホイールに衝撃が加わった 場合、この衝撃が直ちにステアリングシャフト１とステアリングコラム５とに伝 わり、両部材１、５が、その軸方向に強く押される。

【００１１】 この様にステアリングシャフト１とステアリングコラム５との軸方向に加わる 衝撃力が、前記インナーシャフト３とアウターシャフト４との結合力、前記イン ナーコラム７とアウターコラム６との結合力、及び上部支持ブラケット８と係止 部材１１との結合力の総和よりも大きくなると、この上部支持ブラケット８が係 止部材１１から抜け出し、ステアリングシャフト１とステアリングコラム５とが 変位自在となる。

【００１２】 この結果、ステアリングシャフト１とステアリングコラム５とが、前記衝撃力 に基づいて、軸方向前方（図１４の左下方）に変位する。この変位の際、ステア リングシャフト１を構成するインナーシャフト３とアウターシャフト４との結合 摩擦力と、ステアリングコラム５を構成するインナーコラム７とアウターコラム ６との結合摩擦力と、アウターコラム６と係止部材１１との間に設けられたエネ ルギ吸収部材（図示せず）の塑性変形とにより、運転者の身体からステアリング ホイールを介して、ステアリングシャフト１とステアリングコラム５とに加わっ た衝撃を吸収する。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の電動パワーステアリング装置付衝撃吸収式ステアリングコラム装置は 、ステアリングコラムの曲げ剛性を確保しつつ、衝突事故の際に於けるステアリ ングホイールの変位量、即ちステアリングシャフト１とステアリングコラム５と の収縮量を多くする事で、安全性確保の為の設計の容易化を図るものである。

【００１４】 図１４に示した従来構造の場合、アウターコラム６と共にステアリングコラム ５を構成するインナーコラム７の前端部が拡径されており、このインナーコラム ７の前端寄り部分に段部１５が形成されている為、衝突事故に伴なってこのステ アリングコラム５の全長が縮まる場合に於いても、前記アウターコラム６の前端 縁が前記段部１５に突き当たる迄の、図１４の距離ｓ分しか、前記ステアリング コラム５の全長を縮める事が出来ない。

【００１５】 単にアウターコラム６の前端縁を後方に移動させる事は、このアウターコラム ６とインナーコラム７との嵌合長さが短くなり、ステアリングコラム５の曲げ剛 性が低下する原因となる為、採用出来ない。又、前記上部支持ブラケット８と前 記接続筒部１４との距離Ｌが大きくなれば、前記ステアリングコラム５の曲げ剛 性を確保しつつ、前記距離ｓを長く出来るが、前記距離Ｌは車両各部の寸法によ り或る程度限定される為、この距離Ｌを長くする事も、設計上難しい。

【００１６】 又、ステアリングシャフト１を構成するインナーシャフト３とアウターシャフ ト４との嵌合部、並びにステアリングコラム５を構成するインナーコラム７とア ウターコラム６との嵌合部には、衝突時に作用する大きな曲げ荷重に基づいて、 こじれ力が発生する為、上記ステアリングシャフト１及びステアリングコラム５ を収縮させるのに必要な力が大きくなり、運転者の身体に加わる衝突荷重が大き くなる傾向がある。

【００１７】 本考案の電動パワーステアリング装置付衝撃吸収式ステアリングコラム装置は 、この様な不都合を解消するものである。

【００１８】

【課題を解決する為の手段】

本考案の電動パワーステアリング装置付衝撃吸収式ステアリングコラム装置は 、後端にステアリングホイールを固定自在としたステアリングシャフトと、この ステアリングシャフトを挿通自在で、衝突時の衝撃により収縮しないステアリン グコラムと、このステアリングコラムの前端部に結合されたハウジングと、この ハウジングに支持され、通電に伴なって前記ステアリングシャフトに回転方向の 力を付与する電動モータと、塑性変形自在な材料により造られ、前記ハウジング と車体との間に掛け渡した状態で設ける事により、前記ステアリングコラムの前 端部を車体に支持するエネルギ吸収部材と、前記ステアリングシャフトの前端部 で、前記ハウジングの前端から突出した部分にその片側を結合した第一の自在継 手と、その一端を前記第一の自在継手の他側に結合した伝達軸と、この伝達軸の 他端にその一端を結合した第二の自在継手とを備えている。そして、前記ステア リングシャフトの前端部で前記ハウジングから突出した部分と前記伝達軸との少 なくとも一方を、伸縮自在且つ回転力の伝達自在な構造としている。

【００１９】

【作用】

上述の様に構成される本考案の電動パワーステアリング装置付衝撃吸収式ステ アリングコラム装置の場合、衝突事故に伴なう二次衝突によって、ステアリング シャフト及びステアリングコラムを前方に押す衝撃力が加わった場合には、エネ ルギ吸収部材が塑性変形しつつ、前記ステアリングシャフト及びステアリングコ ラムが前方に変位する事を許容する。

【００２０】 この様にステアリングシャフト及びステアリングコラムが前方に変位する際、 このステアリングシャフトの前端部と伝達軸との内の少なくとも一方の全長が縮 まって、前記第二の自在継手の変位を吸収する。

【００２１】 本考案の電動パワーステアリング装置付衝撃吸収式ステアリングコラム装置に よれば、二次衝突時に於けるステアリングシャフト及びステアリングコラムの変 位量を、ハウジングの存在に関係なく定められ、十分な変位量を確保する為の設 計が容易となる。

【００２２】

【実施例】

図１〜４は本考案の第一実施例を示している。本考案の電動パワーステアリン グ装置付衝撃吸収式ステアリング装置を構成するステアリングシャフト２は、前 述した従来構造の場合と同様に、後端にステアリングホイールを固定自在である が、前記従来構造の場合とは異なり、衝突時の衝撃により収縮しない構造として いる。

【００２３】 又、ステアリングコラム１６は、前記ステアリングシャフト２を挿通自在で、 図示しない深溝型玉軸受によりこのステアリングシャフト２を、回転のみ自在に 支持している。そして、このステアリングコラム１６も、衝突時の衝撃により収 縮しない構造としている。

【００２４】 このステアリングコラム１６の前端（図１、４の左下端）部分にはハウジング １３を連結し、このハウジング１３に、パワーステアリング装置の動力源となる 電動モータ１２を支持している。そして、この電動モータ１２により、前記ステ アリングシャフト２に、ウォーム２２及びウォームホイール２３を介して、回転 方向の力を付与自在としている。

【００２５】 又、前記ハウジング１３の前端面には、エネルギ吸収部材１７の基部１８を結 合している。このエネルギ吸収部材１７は、塑性変形自在な材料である金属板に より造られ、前記基部１８の左右両側に設けた塑性変形部１９、１９の先端部に 、取付部２０、２０を設けている。この内の塑性変形部１９、１９は、図２及び 図３（Ａ）に示す様に、前記金属板に形成した帯状部分をＵ字形に折り返す事で 、前記ハウジング１３が軸方向に変位する際に、図３（Ａ）の状態から同図（Ｂ ）の状態に、塑性変形自在としている。

【００２６】 一方、前記各塑性変形部１９、１９の先端部に設けた取付部２０、２０には、 各取付部２０、２０を車体１０の下面に固定する螺子を挿通する為の切り欠き２ １、２１を形成している。この様な形状を有するエネルギ吸収部材１７は、前記 基部１８を前記ハウジング１３の前端面に結合固定し、前記各取付部２０、２０ を車体１０に固定する事により、前記ハウジング１３と車体１０との間に掛け渡 した状態で設けて、前記ステアリングコラム１６の前端部を車体１０に支持する 。

【００２７】 更に、前記ステアリングシャフト２の前端部で、前記ステアリングコラム１６ の前端から突出した部分には、第一の自在継手２４の片側を結合し、この第一の 自在継手２４の他側を、伝達軸２５の一端に結合している。この伝達軸２５は、 インナーシャフト２６の端部とアウターシャフト２７の端部とをスプライン等に よって係合させる事により、伸縮自在且つ回転力の伝達を自在に構成したもので 、その一端を前記第一の自在継手２４の他側に結合すると共に、他端を第二の自 在継手２８の一端に結合している。又、この第二の自在継手２８の他端は、ステ アリングギヤの入力軸（図示せず）に接続している。

【００２８】 上述の様に構成される本考案の電動パワーステアリング装置付衝撃吸収式ステ アリングコラム装置の場合、衝突事故に伴なう二次衝突によって、ステアリング シャフト２及びステアリングコラム１６を前方に押す衝撃力が加わった場合には 、エネルギ吸収部材１７の塑性変形部１９、１９が、図３（Ａ）に示した状態か ら同図（Ｂ）に示した状態に迄塑性変形しつつ、前記ステアリングシャフト２及 びステアリングコラム１６が前方に変位する事を許容する。

【００２９】 この様にステアリングシャフト２及びステアリングコラム１６が前方に変位す る際、前記ハウジング１３内に設けたトーションバー（図示せず）により前記ス テアリングシャフト２に接続された、ステアリングシャフト２ａの前端部に設け た第一の自在継手２４が、図４の実線位置から同図の鎖線位置に迄、前方に変位 し、この第一の自在継手２４と第二の自在継手２８との距離が縮まる。そこで、 これら両継手２４、２８の間に設けた伝達軸２５の全長が縮まって、前記両継手 ２４、２８の距離変化を吸収する。

【００３０】 更に、一次衝突によって前記第二の自在継手２８が後方へ移動した場合も、前 記伝達軸２５の全長が縮まる。ステアリングコラム１６の中間部を車体１０に支 持している上部支持ブラケット８は、このステアリングコラム１６が前方に変位 する事のみを可能とし、後方への変位は阻止する構造である為、一次衝突の際に 、前記ステアリングコラム１６及びステアリングシャフト２が、運転者に向けて 突き上がる事はない。

【００３１】 本考案の電動パワーステアリング装置付衝撃吸収式ステアリングコラム装置に よれば、二次衝突時に於けるステアリングシャフト２及びステアリングコラム１ ６の変位量を、電動パワーステアリング装置を構成する為のハウジング１３の存 在に関係なく定められ、十分な変位量を確保する為の設計が容易となる。

【００３２】 又、エネルギ吸収部材１７の材質や、塑性変形部１９、１９の寸法を適当に定 める事で、十分に効果的な衝撃吸収を行なう事が出来る。例えば、前記材質をSP HCとし、前記塑性変形部１９、１９の板厚を２．９mm、幅寸法を３０〜２６．５ mm（初期変位に要する荷重を小さく、後から大きくなる様に、途中から幅寸法を 大きくした）として本考案者が行なった実験によると、二次衝突時に於ける経過 時間と、ステアリングホイールにぶつかった運転者の体に加わる衝撃の大きさ並 びに前記ステアリングコラムの変位量との関係が、図５に示す様になった。この 図５に於いて、実線ａは経過時間と運転者の体に加わる衝撃の大きさとの関係を 、破線ｂは経過時間とステアリングコラムの変位量との関係を、それぞれ表わし ている。この図５は、FMVSS No.203に基づく実験により求めたが、運転者に加わ る衝撃の最大値は８２８Kgf で、安全規格（１１３４kgf 以下）を余裕を持って 満たす事が確認された。

【００３３】 尚、二次衝突の際に、前記各塑性変形部１９、１９が側方に変位する事で、衝 撃吸収性能にむらが生じる事を防止する為、図２〜３に鎖線で示す様に、各塑性 変形部１９、１９の外側にガイド板３２、３２を設ける事も出来る。

【００３４】 次に、図６〜８は、本考案の第二〜第四実施例として、エネルギ吸収部材１７ の塑性変形部１９の形状の別例を示している。先ず、図６に示した第二実施例の 場合、基部１８と取付部２０との間に湾曲部２９、２９を３個所設ける事により 、二次衝突時に於ける前記塑性変形部１９の伸長量を多くしている。又、図７に 示した第三実施例の場合、湾曲部２９、２９を２個所設けている。更に、図８に 示した第三実施例の場合、湾曲部２９の方向を第一〜第三実施例の場合と９０度 異ならせて、やはり二次衝突時の伸長量を多くしている。伸長量を多くする以外 の構成及び作用は、前述の第一実施例の場合と同様である。

【００３５】 次に、図９〜１０は本考案の第五実施例を示している。本実施例の場合、エネ ルギ吸収部材１７を構成する塑性変形部１９の先端部に取付部２０を、横軸３０ により枢着している。従って、本実施例の場合、取付部２０を車体に固定した状 態のまま、前記塑性変形部１９及びハウジング１３をその前端部に固定したステ アリングコラム１６の傾斜角度を調節出来る。即ち、本実施例は、ステアリング ホイールの高さ調節を行なう、所謂チルト式ステアリング装置を併設する場合に 利用出来る。

【００３６】 次に、図１１は本考案の第六実施例を示している。本実施例の場合、塑性変形 部１９が、縮まりつつ衝撃を緩和する様に構成している。即ち、本実施例に於け る塑性変形部１９は、ステアリングコラム１６及びハウジング１３の軸方向に対 してジグザグに形成し、この軸方向に亙って大きな衝撃力が作用した場合に、こ の衝撃力を緩和しつつ、全長を縮める様にしている。

【００３７】 又、ステアリングシャフト２ａの前端部で、前記ハウジング１３から突出した 部分を、軸方向の力が加わった場合に全長を縮める構造としている。衝突時には 前記ステアリングシャフト２ａが、伝達軸２５（図４）に代わって、或はこの伝 達軸２５と共に収縮する。伝達軸２５と共に収縮する場合には、収縮ストローク を大きく出来る。その他の構成及び作用は、前述の第一〜第五実施例の場合と同 様である。

【００３８】 尚、圧縮しつつ衝撃力を緩和する塑性変形部１９の形状としては、図１２に示 した第七実施例、図１３に示した第八実施例の様なものも採用出来る。この内、 図１２に示したものは、前記図７に示した形状と同様に、塑性変形部１９に２個 所の湾曲部２９、２９を形成し、基部１８に対して取付部２０を前方に向けて大 きく突出させたもの、図１３に示したものは、塑性変形部１９に複数の通孔３１ 、３１を形成する事により、この塑性変形部１９を圧縮変形自在としたものであ る。

【００３９】

【考案の効果】

本考案の電動パワーステアリング装置付衝撃吸収式ステアリングコラム装置は 、以上に述べた通り構成され作用する為、衝突事故に伴なう二次衝突の際、運転 者の身体に大きな衝撃力が加わる事を防止して、運転者が受ける傷害を最小限に 抑えるべく、ステアリングホイールのストローク量を多くする設計の容易化を図 れる。

【００４０】 又、衝突時にステアリングシャフトを構成するインナーシャフトとアウターシ ャフトとの結合部、並びにステアリングコラムを構成するインナーコラムとアウ ターコラムとの結合部に曲げ荷重が作用する事がなく、こじれ荷重が発生する事 もない為、衝突時にステアリングホイールを前方に変位させる為に要する荷重が 安定する。更に、ステアリングコラムの曲げ剛性も優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例を示す、要部縦断側面図。

【図２】図１の拡大Ａ−Ａ断面図。

【図３】エネルギ吸収部材の変形前及び変形後の状態を
図１の上方から見た図。

【図４】全体構成を示す一部縦断側面図。

【図５】二次衝突時に於ける経過時間と運転者の体に加
わる衝撃の大きさ並びに前記ステアリングホイールの変
位量との関係を示す線図。

【図６】本考案の第二実施例を示す、要部平面図。

【図７】同第三実施例を示す、要部平面図。

【図８】同第四実施例を示す、要部平面図。

【図９】同第五実施例を示す、要部平面図。

【図１０】図９の下方から見た図。

【図１１】本考案の第六実施例を示す、要部平面図。

【図１２】同第七実施例を示す、要部平面図。

【図１３】同第八実施例を示す、要部平面図。

【図１４】従来構造の１例を示す要部縦断側面図。

【符合の説明】

１、２、２ａ ステアリングシャフト ３ インナーシャフト ４ アウターシャフト ５ ステアリングコラム ６ アウターコラム ７ インナーコラム ８ 上部支持ブラケット ９ 下部支持ブラケット １０ 車体 １１ 係止部材 １２ 電動モータ １３ ハウジング １４ 接続筒部 １５ 段部 １６ ステアリングコラム １７ エネルギ吸収部材 １８ 基部 １９ 塑性変形部 ２０ 取付部 ２１ 切り欠き ２２ ウォーム ２３ ウォームホイール ２４ 第一の自在継手 ２５ 伝達軸 ２６ インナーシャフト ２７ アウターシャフト ２８ 第二の自在継手 ２９ 湾曲部 ３０ 横軸 ３１ 通孔 ３２ ガイド板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 後端にステアリングホイールを固定自在
   としたステアリングシャフトと、このステアリングシャ
   フトを挿通自在で、衝突時の衝撃により収縮しないステ
   アリングコラムと、このステアリングコラムの前端部に
   結合されたハウジングと、このハウジングに支持され、
   通電に伴なって前記ステアリングシャフトに回転方向の
   力を付与する電動モータと、塑性変形自在な材料により
   造られ、前記ハウジングと車体との間に掛け渡した状態
   で設ける事により、前記ステアリングコラムの前端部を
   車体に支持するエネルギ吸収部材と、前記ステアリング
   シャフトの前端部で、前記ハウジングの前端から突出し
   た部分にその片側を結合した第一の自在継手と、その一
   端を前記第一の自在継手の他側に結合した伝達軸と、こ
   の伝達軸の他端にその一端を結合した第二の自在継手と
   を備え、前記ステアリングシャフトの前端部で前記ハウ
   ジングから突出した部分と前記伝達軸との少なくとも一
   方を、伸縮自在且つ回転力の伝達自在な構造とした電動
   パワーステアリング装置付衝撃吸収式ステアリングコラ
   ム装置。