JPWO2013080718A1 - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

ステアリング装置は、ステアリングシャフトと、ステアリングシャフトを回転可能に支持するコラムと、コラムに取付けられたブラケットと、ブラケットのフランジ部を挟持する上側挟持板と下側挟持板を有し、車体に固定可能に構成されたカプセルと、車体前方側への衝撃力でフランジ部がカプセルから離脱するように、フランジ部とカプセルとを連結する結合部と、フランジ部の前端部に形成され、車幅方向に沿って変化する曲率半径を有するＲ部と、エネルギー吸収部材と、を備える。エネルギー吸収部材は、カプセルに係止された後側部と、後側部から前方に延びる前方延長部と、Ｒ部の前方で折り曲げられた折り返し部と、コラムの中心軸線に対して車幅方向に傾斜して後方に延びる後方延長部と、を有する。

Description

本発明はステアリング装置、特に、二次衝突時に運転者に加わる衝撃力を緩和するための衝撃エネルギー吸収機構を備えたステアリング装置に関する。

二次衝突時に運転者に加わる衝撃力を緩和するために、コラムが二次衝突時の衝撃力で車体前方側にコラプス移動する時に、塑性変形して二次衝突時の衝撃荷重を緩和する衝撃エネルギー吸収機構を備えたステアリング装置がある。

このようなステアリング装置では、所定の衝撃エネルギーの吸収特性を得るために、コラプス移動ストロークの途中で衝撃エネルギーの吸収特性を変化させている。例えば、特許文献１に開示されたステアリング装置は、二個の衝撃エネルギー吸収部材を車体上下方向に重ねて配置するとともに、車体前後方向に位置をずらして配置して、二次衝突時に衝撃エネルギー吸収部材が塑性変形を開始するタイミングをずらすことによって、コラプス移動ストロークの途中で衝撃エネルギーの吸収特性を変化させている。

しかし、特許文献１のステアリング装置では、二個の衝撃エネルギー吸収部材を用いるため製造コストが上昇する。また、二個の衝撃エネルギー吸収部材を車体上下方向に重ねて配置するとともに、車体前後方向に位置をずらして配置するため、衝撃エネルギー吸収部材を収容するための、車体上下方向及び車体前後方向のスペースが大きくなり、コラムが大型化して、重量が大きくなってしまう。

日本国特開２００７−２２３４８６号公報

本発明は、構造が簡単で軽量であり、二次衝突時のコラプス移動ストロークの途中で衝撃エネルギーの吸収特性を変化させることを可能にしたステアリング装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様によれば、ステアリング装置は、ステアリングホイールが装着可能に構成された後部を有するステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトを回転可能に支持するコラムと、フランジ部を有し、前記コラムに取付けられたブラケットと、前記フランジ部を挟持する上側挟持板と下側挟持板を有し、車体に固定可能に構成された左右のカプセルと、車体前方側への衝撃力で前記フランジ部が前記カプセルから離脱するように、前記フランジ部とカプセルとを連結する結合部と、前記フランジ部の前端部に形成され、車幅方向に沿って変化する曲率半径を有するＲ部と、前記フランジ部の前方への移動によって前記Ｒ部でしごかれて塑性変形するように構成されたエネルギー吸収部材と、を備える。前記エネルギー吸収部材は、前記カプセルに係止された後側部と、前記後側部から前方に延びる前方延長部と、前記Ｒ部の前方で折り曲げられた折り返し部と、前記コラムの中心軸線に対して車幅方向に傾斜して後方に延びる後方延長部と、を有する。

前記エネルギー吸収部材は、前記左右のカプセルの各々に対して設けられていてもよい。

前記エネルギー吸収部材は、一本のワイヤーを折り曲げて形成されていてもよい。例えば、前記後側部は、前記カプセルの後端面に係止され、前記前方延長部は、前記カプセルの車幅方向内側面に沿って前方に延びる内側前方延長部と、前記カプセルの車幅方向外側面に沿って前方に延びる外側前方延長部と、を有し、前記折り返し部は、前記内側前方延長部から連続する内側折り返し部と、前記外側前方延長部から連続する外側折り返し部と、を有し、前記後方延長部は、前記内側折り返し部から連続する内側後方延長部と、前記外側折り返し部から連続する外側後方延長部と、を有している。前記内側後方延長部は、前記コラムの中心軸線に対して車幅方向外側に傾斜して延び、前記外側後方延長部は、前記コラムの中心軸線に対して車幅方向内側に傾斜して車体後方側に延びている。

本発明の一態様によれば、ステアリング装置は、車幅方向に変化する曲率半径を有するＲ部と、ブラケットのフランジ部の車体前方側への移動によってＲ部でしごかれて塑性変形して二次衝突時の衝撃エネルギーを吸収するように構成されたエネルギー吸収部材と、を備えている。

Ｒ部の曲率半径を車幅方向に変化させることによって、二次衝突時のコラプス移動ストロークの途中で衝撃エネルギーの吸収特性を変化させることが可能になる。また、エネルギー吸収部材は、一本のワイヤーで形成可能であるため、エネルギー吸収部材を収容するための車体上下方向及び車体前後方向のスペースが抑制され、コラムが軽量化される。さらに、構造が簡単なため、製造コストの上昇を抑えることができる。

本発明の実施例に係るステアリング装置の斜視図である。 図１のステアリング装置の一部の平面図である。 図２のIII−III断面図である。 図２に示される左右のカプセルの一方のカプセルに係合するエネルギー吸収部材の近傍の構造を示す平面図である。 図４のＶ矢視側面図である。 図４のカプセルにエネルギー吸収部材を組み付ける前の状態を示す平面図である 図６ＡのＢ−Ｂ断面図である。 図６ＡのＣ−Ｃ断面図である。 図６ＡのＤ−Ｄ断面図である。 二次衝突してコラムが車体前方側のコラプス移動端までコラプス移動した状態を示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。以下の実施例に係るステアリング装置は、ステアリングホイールのチルト位置とテレスコピック位置の両方が調整可能に構成されている。

図１に示すように、実施例に係るステアリング装置は、コラムアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置である。即ち、パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１０１の操作力を軽減するために、電動アシスト機構１０２がコラム１０５に取付けられている。電動アシスト機構１０２の操舵補助力は、ステアリングシャフトに付与され、中間シャフト１０６を介して、ステアリングギヤ１０３のラックを往復移動させ、タイロッド１０４を介して車輪を操舵する。

図２乃至図７は、図１のステアリング装置のコラム１０５近傍の構造を示す。以下の記載において、「前」と「後」は、ステアリング装置が取り付けられる車体の前後方向を基準とする。

図２乃至図７に示すように、コラム１０５は、円筒状のアウターコラム４２と、アウターコラム４２の前部（図２における左側）に設けられたインナーコラム４３を有する。ステアリングシャフト４１は、ステアリングホイール１０１が装着されるように構成された後部を有し、アウターコラム４２に回転可能に支持されている。アウターコラム４２は、上部車体取付けブラケット２１（以下、ブラケット）のチルト調整用長溝２６、２６（図３参照）に案内されて、チルト調整可能である。チルト調整用長溝２６、２６は、ブラケット２１の側板２１ｂ、２１ｂに形成されている。

アウターコラム４２の前部には、インナーコラム４３が軸方向にテレスコピック移動可能に内嵌している。インナーコラム４３の前部には、電動アシスト機構１０２（図１参照）が取付けられている。電動アシスト機構１０２は、車体１１（図３参照）に固定された下部車体取付けブラケットに、チルト中心軸を中心としてチルト可能に軸支されている。

アウターコラム４２の下壁には、アウターコラム４２の内周面４２１（図３参照）まで貫通するスリット４２２が形成されている。さらに、アウターコラム４２は、長軸方向がアウターコラム４２の軸心に平行（図３の紙面に直交する方向）に延在するように形成されたテレスコピック調整用長溝４２３、４２３を備えている。

チルト調整用長溝２６、２６、及び、テレスコピック調整用長溝４２３、４２３には、図３における左側から締付けロッド５１が挿通されている。締付けロッド５１の左端部（図３における左端部）の外周には、固定カム５２、可動カム５３、及び操作レバー５４がこの順で外嵌されている。締付けロッド５１の右端部（図３における右端部）には、調整ナット５５が外嵌されている。調整ナット５５の内周部に形成された雌ねじが、締付けロッド５１の右端部に形成された雄ねじ５６にねじ込まれて、調整ナット５５の左端面が右側の側板２１ｂの外側面に当接している。

操作レバー５４は、可動カム５３の左端面に固定されている。可動カム５３は、操作レバー５４によって一体的に操作され、可動カム５３と固定カム５２によって、カムロック機構が構成されている。

操作レバー５４の揺動操作によって、ブラケット２１のが、アウターコラム４２の側面をクランプする。をアウターコラム４２のチルト位置は、アウターコラム４２がアンクランプされている時に調整される。また、アウターコラム４２がクランプされることによって、アウターコラム４２の内周面４２１が縮径して、アウターコラム４２がインナーコラム４３の外周面をクランプする。アウターコラム４２のテレスコピック位置は、インナーコラム４３がアンクランプされている時に調整される。

ブラケット２１は、車体１１に固定される。ブラケット２１の側板２１ｂ、２１ｂの上部には、フランジ部２１ａが設けられている。車体１１とブラケット２１との取付け構造は、フランジ部２１ａに形成された左右の切欠き溝２３、２３（図２及び図３参照）と、切欠き溝２３、２３の両側縁部にそれぞれ嵌め込まれた左右のカプセル２４、２４とを有し、アウターコラム４２の軸心に対して、車幅方向（図３の左右方向）に対称に構成されている。

ブラケット２１とアウターコラム４２は、金属等の導電性材料で構成されている。切欠き溝２３、２３は、フランジ部２１ａの後側で開口している。切欠き溝２３、２３には、金属（例えば、アルミニウム、亜鉛合金ダイカスト等の軽合金）等の導電性材料で構成されたカプセル２４、２４が嵌め込まれている。カプセル２４、２４は、各々４本の剪断ピン２４ｃ（結合部の例）によって、フランジ部２１ａに結合されている。カプセル２４、２４は、カプセル２４に形成された長溝状のボルト孔２４ｄに挿通されたボルト２５、及び、ナット２７（図３参照）によって、車体１１に固定されている。

図２乃至図５に示すように、カプセル２４は、上側挟持板２４ａと下側挟持板２４ｂとを有する。フランジ部２１ａは、上側挟持板２４ａと下側挟持板２４ｂが切欠き溝２３の両側縁部を挟持するように、上側挟持板２４ａと下側挟持板２４ｂとの間に挿入される。

カプセル２４は、上側挟持板２４ａと下側挟持板２４ｂとを連結する連結部２４ｅを有する。連結部２４ｅの車幅方向の両側面は、切欠き溝２３の車幅方向の両側面に挟み込まれている。連結部２４ｅの車幅方向の寸法は、上側挟持板２４ａと下側挟持板２４ｂの車幅方向の寸法よりも、小さい。連結部２４ｅの両側面は、連結部２４ｅの前側（図４における左側）の幅が最も狭く、連結部２４ｅの後方側（図４における右側）に向かって連結部２４ｅの幅が徐々に広くなるように、傾斜面に形成されている。

フランジ部２１ａの切欠き溝２３は、連結部２４ｅの傾斜面に沿って、形成されている。そのため、ブラケット２１のコラプス移動時には、ブラケット２１は、連結部２４ｅ、２４ｅから離脱して、車体前方側に移動する。

フランジ部２１ａの前端（図２における左側）の車幅方向中央部には、フランジ部２１ａの前端から下方にＬ字形に折り曲げられた折り曲げ部２１ｃ、２１ｃ（図３参照）が形成されている。また、フランジ部２１ａの前端の車幅方向の左右両端部にも、切欠き溝２３、２３の前方において、フランジ部２１ａの前端から下方にＬ字形に折り曲げられた折り曲げ部２１ｄ、２１ｄ（図３参照）が形成されている。

折り曲げ部２１ｄ、２１ｄ及び折り曲げ部２１ｃ、２１ｃは、ブラケット２１の剛性を大きくしている。左右両端部の折り曲げ部２１ｄ、２１ｄは、中央部の折り曲げ部２１ｃ、２１ｃよりも後側（図２における右側）に引っ込んで形成されている。また、図４に示すように、折り曲げ部２１ｄの車幅方向の幅Ｗ１は、カプセル２４の車幅方向の幅Ｗ２よりも若干大きい。

図５乃至図６Ｄに示すように、左右両端の折り曲げ部２１ｄ、２１ｄには、フランジ部２１ａ、２１ａと折り曲げ部２１ｄ、２１ｄとの接続部にＲ部２２が形成されている。Ｒ部２２は、Ｒ部２２の曲率半径が、折り曲げ部２１ｄの車幅方向の中央部から両端に向かって徐々に大きくなるように形成されている。

すなわち、図６Ｂに示すように、Ｒ部２２は、折り曲げ部２１ｄの車幅方向の中央部のＲ部２２の曲率半径Ｒ１が最も小さくなるように形成されている。図６Ｃに示すように、車幅方向の中央部から両端に向かって若干離れた箇所のＲ部２２の曲率半径Ｒ２は、中央部のＲ部２２の曲率半径Ｒ１よりも若干大きい。図６Ｄに示すように、車幅方向の中央部から両端に向かって最も離れたた二箇所のＲ部２２の曲率半径Ｒ３は、最も大きい。すなわち、Ｒ部２２は、Ｒ部２２の曲率半径は、折り曲げ部２１ｄの車幅方向の両端から中央部に向かって徐々に小さくなるように形成されている。

エネルギー吸収部材３１、３１は、カプセル２４、２４と折り曲げ部２１ｄ、２１ｄとの間に取付けられている。エネルギー吸収部材３１は、後側部３１１、前方延長部３１２、３１３、折り返し部３１４、３１５、及び後方延長部３１６、３１７を有する。エネルギー吸収部材３１の後側部３１１は、カプセル２４の上側挟持板２４ａの後端面２４１に係止されている。エネルギー吸収部材３１は、一本のワイヤーを折り曲げて形成されている。

前方延長部３１２、３１３は、ワイヤーを後側部３１１の車幅方向の両端で前方に略直角に折り曲げて形成されている。車幅方向内側の前方延長部３１２（内側前方延長部）は、カプセル２４の車幅方向内側面２４２に沿って前方に延びている。ワイヤーは、内側前方延長部３１２の前端部から下方に折り曲げられ、Ｒ部２２の前方に設けられる折り返し部３１４（内側折り返し部）と、折り返し部３１４から後方に延びる後方延長部３１６（内側後方延長部）とが形成される。内側後方延長部３１６は、アウターコラム４２の中心軸線４２４（図２参照）に対して車幅方向外側に傾斜して形成されている。

同様に、車幅方向外側の前方延長部３１３（外側前方延長部）は、カプセル２４の車幅方向外側面２４３に沿って前方に延びている。ワイヤーは、外側前方延長部３１３の前端部から下方に折り曲げられ、Ｒ部２２の前方に設けられる折り返し部３１５（外側折り返し部）と、折り返し部３１５から後方に延びる後方延長部（外側後方延長部）３１７とが形成される。外側後方延長部３１７は、アウターコラム４２の中心軸線４２４（図２参照）に対して車幅方向内側に傾斜して形成されている。

後方延長部３１６、３１７は、折り曲げ部２１ｄに形成された切欠き孔２１ｅ（図３、図５参照）を貫通して車体後方側に延びている。二次衝突時にフランジ部２１ａ、２１ａが車体前方側へ移動した時に、切欠き孔２１ｅが後方延長部３１６、３１７を案内して、後方延長部３１６、３１７がＲ部２２で円滑にしごかれて塑性変形して、二次衝突時の衝撃エネルギーを吸収するようにしている。

二次衝突時の衝撃で運転者がステアリングホイール１０１に衝突し、車体前方側に強い衝撃力が加わると、ブラケット２１が車体前方側にコラプス移動して、剪断ピン２４ｃが剪断する。剪断ピン２４ｃが剪断すると、カプセル２４は車体１１側に残り、ブラケット２１のフランジ部２１ａが車体前方側にコラプス移動する。

すると、図７に示すように、エネルギー吸収部材３１の後方延長部３１６、３１７が折り曲げ部２１ｄのＲ部２２でしごかれて塑性変形して、二次衝突時の衝撃エネルギーを吸収する。Ｒ部２２の曲率半径は、折り曲げ部２１ｄの車幅方向の両端から中央部に向かって徐々に小さくなるように形成されている。後方延長部３１６は、アウターコラム４２の中心軸線４２４に対して車幅方向外側に傾斜して車体後方側に延びている。後方延長部３１７は、アウターコラム４２の中心軸線４２４に対して車幅方向内側に傾斜して車体後方側に延びている。

そのため、フランジ部２１ａが車体前方側にコラプス移動するに従って、後方延長部３１６、３１７がＲ部２２によってしごかれる位置が、折り曲げ部２１ｄ、２１ｄの車幅方向の両端から中央部に向かって徐々に移動する。Ｒ部２２の曲率半径は、折り曲げ部２１ｄ、２１ｄの車幅方向の両端から中央部に向かって徐々に小さくなるように形成されているため、後方延長部３１６、３１７を塑性変形させて折り曲げるためのエネルギーが徐々に大きくなる。

すなわち、折り曲げ部２１ｄ、２１ｄのＲ部２２の曲率半径を、車幅方向に沿って変化させることによって、二次衝突時のコラプス移動ストロークの途中で衝撃エネルギーの吸収特性を変化させることが可能になる。また、一本のワイヤーを折り曲げて形成されたエネルギー吸収部材３１で済むため、エネルギー吸収部材３１を収容するための車体上下方向及び車体前後方向のスペースが抑制され、コラムが軽量化される。さらに、構造が簡単なため、製造コストの上昇を抑えられる。

上記実施例では、ブラケット２１の一部としてＲ部２２が設けられているが、Ｒ部は、樹脂や金属等で別部材として製作し、ブラケット２１に取り付けられるように構成されていてもよい。上記実施例では、車体前方側への所定の衝撃力でカプセルから離脱可能に、フランジ部をカプセルに連結する結合部として剪断ピンを使用しているが、剪断ピンの代わりに、カプセルとフランジ部を圧入によって結合し、フランジ部がこの圧入部でカプセルから離脱し、車体前方側にコラプス移動するようにしてもよい。また、上記実施例では、チルト位置とテレスコピック位置が調整可能なステアリング装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、テレスコピック位置だけの調整が可能なテレスコピック式のステアリング装置、チルト位置もテレスコピック位置も調整できないステアリング装置に適用してもよい。

本発明は、２０１１年１２月２日出願の日本特許出願２０１１−２６４２１１号に基づき、その内容は参照としてここに取り込まれる。

本発明は、ステアリング装置に適用可能である。

１０１ ステアリングホイール
１０５ コラム
１１ 車体
２１ 上部車体取付けブラケット（ブラケット）
２１ｂ 側板
２１ｄ 折り曲げ部
２２ Ｒ部
２４ カプセル
２４ａ 上側挟持板
２４ｂ 下側挟持板
２４ｃ 剪断ピン（結合部）
２４１ 後端面
２４２ 内側面
２４３ 外側面
３１ エネルギー吸収部材
３１１ 後側部
３１２、３１３ 前方延長部
３１４、３１５ 折り返し部
３１６、３１７ 後方延長部
４１ ステアリングシャフト
４２ アウターコラム
４２４ 中心軸線
４３ インナーコラム

本発明の一態様によれば、ステアリング装置は、ステアリングホイールが装着可能に構成された後部を有するステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトを回転可能に支持するコラムと、フランジ部を有し、前記コラムに取付けられたブラケットと、前記フランジ部を挟持する上側挟持板と下側挟持板を有し、車体に固定可能に構成された左右のカプセルと、車体前方側への衝撃力で前記フランジ部が前記カプセルから離脱するように、前記フランジ部とカプセルとを連結する結合部と、前記フランジ部の前端部に形成され、前記フランジ部の車幅方向の両端から中央部に向かって徐々に小さくなる曲率半径を有するＲ部と、前記フランジ部の前方への移動によって前記Ｒ部でしごかれて塑性変形するように構成されたエネルギー吸収部材と、を備える。前記エネルギー吸収部材は、前記カプセルに係止された後側部と、前記後側部から前方に延びる前方延長部と、前記Ｒ部の前方で折り曲げられた折り返し部と、前記コラムの中心軸線に対して車幅方向に傾斜して後方に延びる後方延長部と、を有する。

本発明の一態様によれば、ステアリング装置は、ステアリングホイールが装着可能に構成された後部を有するステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトを回転可能に支持するコラムと、フランジ部を有し、前記コラムに取付けられたブラケットと、前記フランジ部を挟持する上側挟持板と下側挟持板を有し、車体に固定可能に構成された左右のカプセルと、車体前方側への衝撃力で前記フランジ部が前記カプセルから離脱するように、前記フランジ部とカプセルとを連結する結合部と、前記フランジ部と、前記フランジ部の前端から下方にＬ字形に折り曲げられた折り曲げ部と、の接続部に形成され、前記フランジ部の車幅方向の両端から中央部に向かって徐々に小さくなる曲率半径を有するＲ部と、前記フランジ部の前方への移動によって前記Ｒ部でしごかれて塑性変形するように構成されたエネルギー吸収部材と、を備える。前記エネルギー吸収部材は、前記カプセルに係止された後側部と、前記後側部から前方に延びる前方延長部と、前記Ｒ部の前方で折り曲げられた折り返し部と、前記コラムの中心軸線に対して車幅方向に傾斜して後方に延びる後方延長部と、を有する。

操作レバー５４の揺動操作によって、ブラケット２１のが、アウターコラム４２の側面をクランプする。アウターコラム４２のチルト位置は、アウターコラム４２がアンクランプされている時に調整される。また、アウターコラム４２がクランプされることによって、アウターコラム４２の内周面４２１が縮径して、アウターコラム４２がインナーコラム４３の外周面をクランプする。アウターコラム４２のテレスコピック位置は、インナーコラム４３がアンクランプされている時に調整される。

Claims (3)

1. ステアリングホイールが装着可能に構成された後部を有するステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトを回転可能に支持するコラムと、
   フランジ部を有し、前記コラムに取付けられたブラケットと、
   前記フランジ部を挟持する上側挟持板と下側挟持板を有し、車体に固定可能に構成された左右のカプセルと、
   車体前方側への衝撃力で前記フランジ部が前記カプセルから離脱するように、前記フランジ部とカプセルとを連結する結合部と、
   前記フランジ部の前端部に形成され、車幅方向に沿って変化する曲率半径を有するＲ部と、
   前記カプセルに係止された後側部と、前記後側部から前方に延びる前方延長部と、前記Ｒ部の前方で折り曲げられた折り返し部と、前記コラムの中心軸線に対して車幅方向に傾斜して後方に延びる後方延長部と、を有し、前記フランジ部の前方への移動によって前記Ｒ部でしごかれて塑性変形するように構成されたエネルギー吸収部材と、を備えた、ステアリング装置。
2. 前記エネルギー吸収部材は、前記左右のカプセルの各々に対して設けられている、請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記エネルギー吸収部材は、一本のワイヤーを折り曲げて形成され、
   前記後側部は、前記カプセルの後端面に係止され、
   前記前方延長部は、前記カプセルの車幅方向内側面に沿って前方に延びる内側前方延長部と、前記カプセルの車幅方向外側面に沿って前方に延びる外側前方延長部と、を有し、
   前記折り返し部は、前記内側前方延長部から連続する内側折り返し部と、前記外側前方延長部から連続する外側折り返し部と、を有し、
   前記後方延長部は、前記内側折り返し部から連続する内側後方延長部と、前記外側折り返し部から連続する外側後方延長部と、を有し、
   前記内側後方延長部は、前記コラムの中心軸線に対して車幅方向外側に傾斜して延び、
   前記外側後方延長部は、前記コラムの中心軸線に対して車幅方向内側に傾斜して車体後方側に延びている、請求項２に記載のステアリング装置。

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