JPH07277203A - 衝撃吸収式ステアリングコラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 筒状の第１コラム２ａに挿入される筒状部材
３に筒状の第２コラム２ｂが挿入される。その筒状部材
３は、本体３ａと、第１コラム２ａと軸方向に関し重な
るように本体３ａから径方向外方に張り出す第１フラン
ジ３ｂと、第２コラム２ｂと軸方向に関し重なるように
本体３ａから径方向内方に張り出す第２フランジ３ｃと
を有する。衝撃により両コラム２ａ、２ｂが軸方向相対
移動する際に、両フランジ３ｂ、３ｃの少なくとも一方
の変形や破断に要する荷重の大きさに応じ衝撃エネルギ
ーを吸収することができる。その変形や破断に要する荷
重の大きさは、両フランジ３ｂ、３ｃの少なくとも一方
の軸方向力に対する強度に応じ、衝撃エネルギーを吸収
する上で適正な範囲に予め設定できる。 【効果】 衝撃エネルギーを適正に吸収することがで
き、生産性を向上でき、コストを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の衝突時に運転者
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
ステアリングコラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】筒状の第１コラムに筒状の第２コラムを
筒状のスペーサを介し圧入し、両コラムの軸方向相対移
動時に衝撃エネルギーを吸収するようにした衝撃吸収式
ステアリングコラムが提案されている（実開平１‐１７
２９６５号公報参照）。すなわち、各コラムとスペーサ
との間の摩擦力に抗して両コラムを軸方向相対移動させ
ることで衝撃エネルギーの吸収を図るものである。ま
た、スペーサに替えてボールを介し第１コラムに第２コ
ラムを圧入したり、あるいは、第１コラムに第２コラム
を直接圧入するものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の衝撃吸収式
ステアリングコラムにおいては、第１コラムへの第２コ
ラムの圧入荷重が過大になると両コラムの円滑な軸方向
相対移動が阻害され、その圧入荷重が小さくなり過ぎる
と衝撃エネルギーを充分に吸収することができず、何れ
にしても大きな衝撃力が運転者に作用してしまう。その
ため、その圧入荷重を適正な範囲に設定する必要があ
る。

【０００４】そこで、両コラムとスペーサとの間の締め
しろを管理することで圧入荷重を適正範囲内に設定する
ことが考えられる。しかし、第１コラムの内径寸法、第
２コラムの外径寸法およびスペーサの径方向の厚さ寸法
は成形誤差が大きく一定以上の寸法公差が必要なため、
そのような締めしろの管理に基づき圧入荷重を所望の範
囲内に設定するのは困難であり、加工精度を向上すると
加工コストが増大する。

【０００５】そこで、そのスペーサに凹部を形成し、そ
のスペーサとコラムとの接触面積を変化させることでス
ペーサとコラムとの間の摩擦力を調整し、その圧入荷重
を適正範囲内に設定することが提案されている（特願平
５‐２４７４３１号）。この場合、その凹部の面積が互
いに異なる複数種類のスペーサを予め準備し、この準備
したスペーサ群から一つのスペーサを選択して圧入を行
ない、その圧入荷重を実測し、圧入荷重が適正範囲内か
否かを判断する必要がある。しかし、そのような圧入荷
重の実測は面倒なものであり、また、圧入荷重が適正範
囲内にない場合は異なるスペーサを選択して再度圧入作
業を行なう必要があり、非常に生産性の悪いものであっ
た。

【０００６】また、第１コラムと第２コラムの軸方向相
対位置は一定とする必要があるが、第１コラムを第２コ
ラムに圧入する場合、その位置決めを正確に行なうには
専用の治具が必要になる。

【０００７】本発明は、上記課題を解決することのでき
る衝撃吸収式ステアリングコラムを提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の衝撃吸収式ステ
アリングコラムは、筒状の第１コラムと、この第１コラ
ムに挿入される筒状部材と、この筒状部材に挿入される
筒状の第２コラムとを備え、その筒状部材は、本体と、
第１コラムと軸方向に関し重なるように本体から径方向
外方に張り出す第１フランジと、第２コラムと軸方向に
関し重なるように本体から径方向内方に張り出す第２フ
ランジとを有する。

【０００９】いずれか一方のフランジは他方のフランジ
よりも軸方向力に対する強度が小さくされているのが好
ましい。その第１コラムの端面と第１フランジとは当接
され、第２コラムの端面と第２フランジとは当接されて
いるのが好ましい。少なくとも一方のフランジが曲げら
れることで両コラムの軸方向相対移動が許容されるのが
好ましい。少なくとも一方のフランジに周方向に間隔を
おいて切欠が形成されているのが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明の構成によれば、衝撃による両コラムの
軸方向相対移動は、両フランジの少なくとも一方が変形
されたり破断されることで許容されるので、その変形や
破断に要する荷重の大きさに応じ衝撃エネルギーを吸収
することができる。その変形や破断に要する荷重の大き
さは、両フランジの少なくとも一方の軸方向力に対する
強度に応じ、衝撃エネルギーを吸収する上で適正な範囲
に予め設定することができる。

【００１１】いずれか一方のフランジの方が他方のフラ
ンジよりも軸方向力に対する強度が小さくされること
で、一方のフランジの変形や破断によってのみ衝撃エネ
ルギーを吸収することができる。これにより、衝撃エネ
ルギーの吸収が両方のフランジの変形や破断によるのか
一方のフランジの変形や破断によるのか予め特定できな
いといったことがなく、その変形や破断に要する荷重の
大きさを一方のフランジの強度に応じ予め確実に設定す
ることができる。しかも、他方のフランジの強度は一方
のフランジの強度より大きければ足りるため、強度設定
のための寸法設定や加工が要求されることはない。

【００１２】第１コラムの端面と第１フランジとが当接
され、第２コラムの端面と第２フランジとが当接される
ことで、第１コラムに対する第２コラムの軸方向相対位
置が定まる。

【００１３】フランジの破断により衝撃エネルギーを吸
収する場合、その破断後は両コラムを軸方向相対移動さ
せるのに要する荷重は急激に低下するが、フランジが曲
げられることで両コラムの軸方向相対移動が許容される
場合、その曲げられたフランジとコラムとの摩擦により
適正に衝撃エネルギーを吸収できる。

【００１４】少なくとも一方のフランジに周方向に間隔
をおいて切欠を形成することで、そのフランジの軸方向
力に対する強度を切欠の間隔に応じ任意の大きさに設定
できるので、両コラムを軸方向相対移動させるのに要す
る荷重の大きさを衝撃エネルギーを吸収する上で適正な
範囲に予め容易に設定できる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１６】図１、図２に示す衝撃吸収式ステアリング
コラムを搭載した電動パワーステアリング装置１は、筒
状の第１コラム２ａと第２コラム２ｂとを備え、各コラ
ム２ａ、２ｂの軸心は車体前方に向かうに従い下方に向
かうよう車体に取り付けられる。

【００１７】図３、図４に示すように、その第１コラム
２ａに筒状部材３が挿入され、その筒状部材３に第２コ
ラム２ｂが挿入される。なお、第１コラム２ａに筒状部
材３は軽圧入され、筒状部材３に第２コラム２ｂは軽圧
入されるが、その圧入荷重は組み立て時に各部材２ａ、
３、２ｂが分離しない程度の小さなものとされ、組み立
ての便宜を考慮する必要がなければ圧入しなくてもよ
い。

【００１８】図５、図６に示すように、その筒状部材３
は、本実施例では厚さが均一の鋼板から形成され、円筒
形の本体３ａと、第１コラム２ａの端面と軸方向に関し
重なるように本体３ａから径方向外方に張り出す第１フ
ランジ３ｂと、第２コラム２ｂの端面と軸方向に関し重
なるように本体３ａから径方向内方に張り出す第２フラ
ンジ３ｃとを有する。この筒状部材３は、軸方向に沿う
割り溝３ｄが形成されることで径方向に弾性変形可能と
されている。その第１フランジ３ｂは第１コラム２ａの
端面に当接され、第２フランジ３ｃは第２コラム２ｂの
端面に当接される。その第２フランジ３ｃに周方向に等
間隔をおいて複数の切欠３ｃ′が形成されることで、第
２フランジ３ｃの軸方向力に対する強度は第１フランジ
３ｂの軸方向力に対する強度よりも小さくされている。
これにより、第１コラム２ａと第２コラム２ｂとの軸方
向相対移動は、一定以上の力が作用して第２フランジ３
ｃが曲げ変形しない限り規制され、第２フランジ３ｃが
図３において破線で示すように曲げられることで許容さ
れる。

【００１９】図１に示すように、その第１コラム２ａは
ベアリング４を介し筒状の第１ハンドルシャフト５を支
持する。そのベアリング４の外輪が第１コラム２ａの内
周の段差面に係合し、内輪が第１ハンドルシャフト５の
外周の止め輪５ａに係合することで、第１ハンドルシャ
フト５からベアリング４を介し第１コラム２ａに軸方向
力が伝達可能とされている。この第１ハンドルシャフト
５の一端にハンドル（図示省略）が連結され、他端に第
２ハンドルシャフト７の一端が挿入される。

【００２０】図３に示すように、その第２ハンドルシャ
フト７の外周に一対の周溝８が形成され、その周溝８に
連通する通孔９が第１ハンドルシャフト５に形成され、
その通孔９と周溝８とに樹脂６０が充填される。これに
より、第１ハンドルシャフト５と第２ハンドルシャフト
７との軸方向相対移動は一定以上の力が作用しない限り
規制される。なお、図４に示すように、第１ハンドルシ
ャフト５の内周形状と第２ハンドルシャフト７の外周形
状とが非円形とされることで、第１ハンドルシャフト５
と第２ハンドルシャフト７とは回転伝達可能に連結され
ている。

【００２１】図１に示すように、その第２コラム２ｂの
他端はトルクセンサ７０のセンサハウジング７１に一体
化されている。そのトルクセンサ７０は、操舵用車輪に
伝達される操舵トルクを検知するもので、第２ハンドル
シャフト７の他端にピン９３を介して連結される第３ハ
ンドルシャフト７３と、この第３ハンドルシャフト７３
にそのピン９３を介して連結されるトーションバー７８
と、このトーションバー７８にピン９４を介して連結さ
れると共にセンサハウジング７１に軸受８０ａ、８０ｂ
を介し支持される第４ハンドルシャフト７４と、その第
３ハンドルシャフト７３に取り付けられる磁性体製検出
リング８１と第４ハンドルシャフト７４に取り付けられ
る磁性体製検出リング８２とを通過する磁束を発生する
検出コイル８３とを備える。両検出リング８１、８２は
周方向等間隔に形成された歯を介し対向し、その歯の対
向部分の面積はトーションバー７８の操舵トルクに応じ
た捩れに基づく両検出リング８１、８２の相対回転に応
じて変化する。この変化によるインピーダンスの変化に
応じ検出コイル８３の出力が変化し、伝達トルクが検出
される。その第４ハンドルシャフト７４の外周にギヤ８
５が嵌合され、このギヤ８５は、センサハウジング７１
に取り付けられた操舵補助用モータ８６の出力軸に嵌合
されたウォームギヤ８７に噛み合わされ、そのモータ８
６がトルクセンサ７０により検出されたトルクに応じ駆
動されることで、検出トルクに応じた操舵補助力が付与
される。なお、このトルクセンサ７０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】図７に示すように、その第４ハンドルシャ
フト７４に、ユニバーサルジョイント７５を介し第５ハ
ンドルシャフト７６の一端が連結され、その第５ハンド
ルシャフト７６の他端は第６ハンドルシャフト７７の一
端に挿入される。その第５ハンドルシャフト７６の外周
に周溝７８が形成され、その周溝７８に連通する通孔７
９が第６ハンドルシャフト７７に形成され、その通孔７
９と周溝７８とに樹脂６８が充填される。これにより、
第５ハンドルシャフト７６と第６ハンドルシャフト７７
との軸方向相対移動は一定以上の力が作用しない限り規
制される。なお、第５ハンドルシャフト７６の外周形状
と第６ハンドルシャフト７７の内周形状とが非円形とさ
れることで、第５ハンドルシャフト７６は第６ハンドル
シャフト７７に回転伝達可能に連結される。その第６ハ
ンドルシャフト７７にユニバーサルジョイント９５を介
し例えばラックピニオン式ステアリングギヤのピニオン
軸が連結され、そのピニオン軸の回転がラック軸の直線
運動に変換されて操舵用車輪に伝達される。

【００２３】図１〜図４に示すように、その第１コラム
２ａはアッパーブラケット１１を介し車体側部材４５に
取り付けられている。そのアッパーブラケット１１は、
第１コラム２ａに溶接され、一対の側壁１１ａ、１１ｂ
と、各側壁１１ａ、１１ｂの一端を連結する連結壁１１
ｃと、各側壁１１ａ、１１ｂの他端から第１コラム２ａ
の径方向外方に延出する支持部１１ｄ、１１ｅとを有す
る。各支持部１１ｄ、１１ｅに、ハンドル側において開
口する切欠１１ｄ′、１１ｅ′が形成され、各切欠１１
ｄ′、１１ｅ′に連結部材２０、２１が挿入されてい
る。すなわち、各連結部材２０、２１に、コラム軸方向
に沿う一対の溝２０ａ′、２０ｂ′、２１ａ′、２１
ｂ′が形成され、各溝２０ａ′、２０ｂ′、２１ａ′、
２１ｂ′に支持部１１ｄ、１１ｅの切欠１１ｄ′、１１
ｅ′の周縁に沿う部分がコラムの長手方向に沿って相対
移動可能に挿入されている。図８に示すように、その支
持部１１ｄ、１１ｅの切欠１１ｄ′、１１ｅ′の周縁に
沿う部分に複数の通孔が形成され、この通孔に連通する
通孔が連結部材２０、２１に形成され、両通孔に樹脂６
１が充填されている。また、車体側部材４５に植え込ま
れた一対のネジ軸４０が、連結部材２０、２１のボルト
通孔３５にそれぞれ挿通され、そのネジ軸４０にねじ合
わされるナット４１と車体側部材４５とで連結部材２
０、２１が挟み込まれることで連結部材２０、２１は車
体に固定される。なお、ボルト通孔３５はコラム軸方向
が長手方向の長孔とされ、製作誤差による各部材相互の
位置ずれに対応可能とされている。これにより、アッパ
ーブラケット１１と連結部材２０、２１とのコラムの長
手方向に沿う相対移動は一定以上の力が作用しない限り
規制され、また、一定以上の力が作用することで相対移
動距離が大きくなるとアッパーブラケット１１は連結部
材２０、２１から抜け出し、アッパーブラケット１１を
介する第１コラム２ａと車体側部材４５との連結は解除
される。

【００２４】図１、図２に示すように、その第２コラム
２ｂはロアブラケット４６を介し車体側部材４５に取り
付けられている。図９に示すように、そのロアブラケッ
ト４６は一枚の鋼板から形成され、コラム軸方向に対し
直角に配置される第１板状部４６ａと、コラム軸方向に
対し傾斜して配置される第２板状部４６ｂと、コラム軸
方向に対し平行に配置される第３板状部４６ｃおよび第
４板状部４６ｄを有する。その第１板状部４６ａの一端
は第２板状部４６ｂのハンドル側端部に連なる。その第
２板状部４６ｂの反ハンドル側端部のコラム径方向一方
側は第３板状部４６ｃに連なり、コラム径方向他方側は
第４板状部４６ｄに連なる。その第１板状部４６ａは通
孔４６ａ′を有し、この通孔４６ａ′に前記第４ハンド
ルシャフト７４が挿通され、その通孔４６ａ′の周囲部
が第２コラム２ｂに一体化された前記センサハウジング
７１に３本のボルト４７によって連結され、これにより
ロアブラケット４６と第２コラム２ｂ側とが連結されて
いる。その第３板状部４６ｃと第４板状部４６ｄとに反
ハンドル側が開放された切欠４７ｃ、４７ｄが形成さ
れ、各切欠４７ｃ、４７ｄに車体側部材４５に植え込ま
れた一対のネジ軸５５が挿通され、このネジ軸５５にね
じ合わされるナット５６と車体側部材４５とによって第
３板状部４６ｃと第４板状部４６ｄとが挟み込まれ、こ
れによりロアブラケット４６と車体側とが連結されてい
る。各ネジ軸５５の軸心は、コラム軸心の直交線に平行
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。その第２板状部４６ｂと第３板状部４６ｃと
の境界部および第２板状部４６ｂと第４板状部４６ｄと
の境界部は第１の屈曲部５１ａ、５１ｂとされ、この第
１の屈曲部５１ａ、５１ｂの形成により第２板状部４６
ｂはハンドルに向かうに従いコラム軸心に近接するよう
コラム軸心に対し傾斜する。また、第１板状部４６ａと
第２板状部４６ｂとの境界部は第２の屈曲部５２とさ
れ、この第２の屈曲部５２の形成により第１板状部４６
ａはコラム軸心に対し直角に配置される。これにより、
図１０に示すように、衝突時に作用する力に基づき第１
の屈曲部５１ａ、５１ｂは塑性変形することで屈曲程度
が増大し、また、第２の屈曲部５２は塑性変形すること
で屈曲程度が減少する。また、衝突時に作用する力に基
づいてネジ軸５５回りのモーメントがロアブラケット４
６に作用し、このモーメントの作用によって図９におい
て２点鎖線で示すように塑性変形する部分４６ｃ′、４
６ｄ′が第３板状部４６ｃと第４板状部４６ｄとに形成
されている。

【００２５】上記構成によれば、車両と車両前方の障害
物とが衝突（１次衝突）し、次に、車両の運転者がハン
ドルに衝突（２次衝突）した場合の衝撃エネルギーが以
下のようにして吸収される。まず、第１ハンドルシャフ
ト５と第２ハンドルシャフト７とを連結する樹脂６０が
剪断され、アッパーブラケット１１と連結部材２０、２
１とを連結する樹脂６１が剪断され、第５ハンドルシャ
フト７６と第６ハンドルシャフト７７とを連結する樹脂
６８が剪断され、その剪断により衝撃エネルギーが吸収
される。次に、アッパーブラケット１１が連結部材２
０、２１に対し相対移動し、第６ハンドルシャフト７７
が第５ハンドルシャフト７６に対し相対移動し、その相
対移動部材間の摩擦により衝撃エネルギーが吸収され
る。次に、第１コラム２ａの第２コラム２ｂに対する軸
方向相対移動により第２フランジ３ｃが曲げ変形され、
その変形により衝撃エネルギーが吸収される。その曲げ
られた第２フランジ３ｃと両コラム２ａ、２ｂとの摩擦
により衝撃エネルギーが吸収される。次に、ネジ軸５５
回りのモーメントによりロアブラケット４６の部分４６
ｃ′、４６ｄ′が塑性変形し、衝撃エネルギーが吸収さ
れる。次に、図１０に示すように、アッパーブラケット
１１が連結部材２０、２１から抜け出し、アッパーブラ
ケット１１を介するコラム２ａ、２ｂと車体側部材４５
との連結が解除されると、ロアブラケット４６の第１の
屈曲部５１ａ、５１ｂと第２の屈曲部５２が塑性変形
し、衝撃エネルギーが吸収される。

【００２６】上記実施例のステアリングコラムによれ
ば、衝撃により第１コラム２ａと第２コラム２ｂとが軸
方向相対移動する際の第２フランジ３ｃの変形に要する
荷重の大きさに応じ衝撃エネルギーを吸収することがで
きる。その変形に要する荷重の大きさは、第２フランジ
３ｃの軸方向力に対する強度に応じ、衝撃エネルギーを
吸収する上で適正な範囲に予め設定することができる。
よって、従来のような第１コラムへの第２コラムの圧入
荷重の管理が不要になる。また、第２フランジ３ｃは第
１フランジ３ｂよりも軸方向力に対する強度が小さいの
で、衝撃エネルギーの吸収が第１フランジ３ｂと第２フ
ランジ３ｃの双方の変形や破断によるのか一方の変形に
よるのか予め特定できないといったことがなく、その変
形に要する荷重の大きさを、第２フランジ３ｃの強度に
応じ、衝撃エネルギーを吸収する上で適正な範囲に予め
容易かつ確実に設定することができる。その第２フラン
ジ３ｃの強度は切欠３ｃ′の間隔に応じ任意の大きさに
容易に設定できる。また、第１フランジ３ｂは強度設定
のための寸法設定や加工が要求されることはなく加工コ
ストを低減できる。第２フランジ３ｃの変形により衝撃
エネルギーが吸収された後は、その曲げられた第２フラ
ンジ３ｃと両コラム２ａ、２ｂとの摩擦により衝撃エネ
ルギーが吸収されるので、両コラム２ａ、２ｂを軸方向
相対移動させるのに要する荷重が急激に低下することは
なく、適正に衝撃エネルギーを吸収できる。第１コラム
２ａの端面と第１フランジ３ｂとが当接され、第２コラ
ム２ｂの端面と第２フランジ３ｃとが当接されること
で、第１コラム２ａに対する第２コラム２ｂの軸方向相
対位置が定まる。

【００２７】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。例えば、第１フランジの軸方向力に対する強度を第
２フランジの軸方向力に対する強度よりも小さくしても
よい。また、筒状部材を合成樹脂製とし、両コラムが軸
方向相対移動する際に第１フランジと第２フランジの少
なくとも一方が破断することにより衝撃エネルギーを吸
収するようにしてもよい。また、第１フランジと第２フ
ランジの軸方向厚さを異なるものとすることで、両フラ
ンジの軸方向力に対する強度を互いに異なるものとして
もよい。

【００２８】

【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、第１コラムと第２コラムの軸方向相対移動によ
り衝撃エネルギーを適正に吸収することができ、生産性
を向上でき、コストを低減し、また、両コラムの軸方向
相対位置を容易かつ正確に設定することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のステアリング装置の一部側断
面図

【図２】本発明の実施例のステアリング装置の一部平面
図

【図３】本発明の実施例のステアリング装置の要部の側
断面図

【図４】図２のＩＶ‐ＩＶ線断面図

【図５】本発明の実施例の筒状部材の斜視図

【図６】本発明の実施例の筒状部材の正面図

【図７】本発明の実施例のステアリング装置の一部側断
面図

【図８】図３のＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩ線断面図

【図９】本発明の実施例のロアブラケットの平面図

【図１０】本発明の実施例のステアリング装置の衝突後
の一部側面図

【符号の説明】

２ａ 第１コラム ２ｂ 第２コラム ３ 筒状部材 ３ａ 本体 ３ｂ 第１フランジ ３ｃ 第２フランジ ３ｃ′ 切欠

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の第１コラムと、この第１コラムに
   挿入される筒状部材と、この筒状部材に挿入される筒状
   の第２コラムとを備え、その筒状部材は、本体と、第１
   コラムと軸方向に関し重なるように本体から径方向外方
   に張り出す第１フランジと、第２コラムと軸方向に関し
   重なるように本体から径方向内方に張り出す第２フラン
   ジとを有する衝撃吸収式ステアリングコラム。
2. 【請求項２】 いずれか一方のフランジは他方のフラン
   ジよりも軸方向力に対する強度が小さくされている請求
   項１に記載の衝撃吸収式ステアリングコラム。
3. 【請求項３】 第１コラムの端面と第１フランジとは当
   接され、第２コラムの端面と第２フランジとは当接され
   ている請求項１または請求項２に記載の衝撃吸収式ステ
   アリングコラム。
4. 【請求項４】 少なくとも一方のフランジが曲げられる
   ことで両コラムの軸方向相対移動が許容される請求項１
   〜請求項３のいずれかに記載の衝撃吸収式ステアリング
   コラム。
5. 【請求項５】 少なくとも一方のフランジに周方向に間
   隔をおいて切欠が形成されている請求項１〜請求項４の
   いずれかに記載の衝撃吸収式ステアリングコラム。