JP5724636B2 - 衝撃吸収式ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明はステアリング装置、特に、二次衝突時に、コラムがステアリングシャフトと共に、車体から車体前方側にコラプス移動して衝撃荷重を吸収するステアリング装置に関する。

車両用のステアリング装置では、カプセルと車体取付けブラケットのフランジ部が、合成樹脂の剪断ピンで連結され、衝突時の衝撃で剪断ピンが剪断して、コラムが車体取付けブラケットのフランジ部と共に車体前方側に移動してカプセルから離脱し、衝突時の衝撃エネルギーを吸収して、運転者の安全を確保するようにしている。

このようなカプセルを備えたステアリング装置では、二次衝突時にコラムが車体取付けブラケットのフランジ部と共に車体前方側に移動すると、カプセルは車体側に残り、フランジ部がカプセルから離脱する。その結果、コラム及びステアリングホイールが車体から離れて車体下方側に脱落する。そのため、カプセルから離脱後のコラムの円滑なコラプス移動が損なわれて、衝突時の衝撃エネルギーの吸収が不十分になる恐れがある。また、ステアリングホイールが車体下方側に脱落するため、二次衝突後のステアリングホイールの操作が出来なくなる。

特許文献１及び特許文献２に開示されたステアリング装置は、二次衝突時に、車体に固定された固定ブラケットに案内されて、コラプス移動ストロークの全長にわたって、コラムが車体前方側にコラプス移動するようにしている。従って、コラムが車体下方側に脱落することなく、円滑にコラプス移動し、衝突時の衝撃エネルギーを円滑に吸収して、運転者の安全を確保するようにしている。しかし、特許文献１及び特許文献２に開示されたステアリング装置は、コラムをコラプス移動ストロークの全長にわたって案内する固定ブラケットが大型化して構造が複雑になるため、固定ブラケットの重量が大きくなり、製造コストが上昇してしまう。

特開２００５−２８０６５４号公報 特表２００７−５０４９８５号公報

本発明は安価でありながら、二次衝突後のステアリングホイールの操作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。

上記課題を解決するために、車体後方側にステアリングホイールを装着する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軸支するコラムに取付けられた車体取付けブラケットと、車体取付けブラケットのフランジ部を挟持する上下一対の上側挟持板と下側挟持板を有し、車体に固定される左右一対のカプセルと、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連結手段と、カプセルの外周溝に嵌合し且つ前記カプセルを車幅方向の両側から挟む折り曲げ部と、前記折り曲げ部の先端に設けられて前記カプセルの車体上方側に接する係止部と、前記フランジ部に設けられた切欠き孔に挿通されて、前記フランジ部の車体前方側端面よりも車体前方側にコラプス移動距離よりも長く延びる車体前方側延長部と、を備え、前記カプセルにカシメ固定されたガイドブラケットと、を備え、車体前方側延長部が、フランジ部をコラプス移動端まで案内することを特徴としている。また、前記カプセルの溝は、ガイドブラケットの折り曲げ部及び係止部を収納することを特徴としている。

本発明のステアリング装置は、車体取付けブラケットのフランジ部を挟持する上下一対の上側挟持板と下側挟持板を有するカプセルと、フランジ部の車体前方側端面よりも車体前方側に、コラプス移動距離よりも長く延びる車体前方側延長部を有するガイドブラケットを備えており、この車体前方側延長部がフランジ部をコラプス移動端まで案内する。

本発明は安価でありながら、車両への組付性を良好にすることが可能になり、車体取付けブラケットはカプセルから脱落することなく、コラプス移動距離だけ、コラプス移動端まで円滑にコラプス移動することができ、衝突時の衝撃エネルギーを円滑に吸収し、運転者の安全を確実に確保することができる。また、車体取付けブラケットがカプセルから脱落しないため、二次衝突後においても、ステアリングホイールの操作が可能となるため、車を操縦して、安全な場所に退避する等の運転操作を行うことができる。さらに、輸送時の外力によるガイドブラケットのずれを防止し、振動によるガタ付きによる異音の発生も防止することができる。

本発明の実施例１のステアリング装置の全体斜視図である。 本発明の実施例１のステアリング装置の要部を車体上方側から見た斜視図である。 ガイドブラケット単体の斜視図である。 本発明の実施例１のステアリング装置の要部の正面図である。 組み付けされたガイドブラケットの正面図である。 図４のＰ矢視図である。 図４のＱ矢視図である。 図４のＡ−Ａ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図７相当図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。

以下の実施例では、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の調整を行うチルト・テレスコピック式のステアリング装置に本発明を適用した例について説明する。

図１は本発明の実施例１のステアリング装置の全体斜視図であり、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。図１に示す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は、ステアリングホイール１０１の操作力を軽減するために、コラム１０５に取付けた電動アシスト機構１０２の操舵補助力をステアリングシャフトに付与し、中間シャフト１０６を介して、ラックピニオン式のステアリングギヤ１０３のラックを往復移動させ、タイロッド１０４を介して舵輪を操舵する方式のパワーステアリング装置である。

図２は本発明の実施例１のステアリング装置の要部を車体上方側から見た斜視図、図３はガイドブラケット単体の斜視図である。図４は組み付けされたガイドブラケットの正面図である。図５は本発明の実施例のステアリング装置の要部の正面図である。図６は図４のＰ矢視図である。図７は図４のＱ矢視図である。
図８は図４のＡ−Ａ断面図である。図９は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図７相当図である。

図２から図９に示すように、コラム１０５は、アウターコラム４２と、アウターコラム４２の車体前方側（図５の左側）のインナーコラム４６で構成され、車体後方側にステアリングホイール１０１が装着されたステアリングシャフト４１が、円筒状のアウターコラム４２に回転可能に軸支されている。アウターコラム４２は、上部車体取付けブラケット（車体取付けブラケット）２１のチルト調整用長溝２６、２６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、上部車体取付けブラケット２１の側板２１ｂ、２１ｂに形成されている。

アウターコラム４２の車体前方側（図５の左側）には、インナーコラム４６が軸方向にテレスコピック移動可能に内嵌し、インナーコラム４６の車体前方側には、電動アシスト機構（電動パワーステアリング）１０２が取付けられている。この電動アシスト機構１０２は、車体１１に固定された下部車体取付けブラケット４４に、チルト中心軸４５を中心としてチルト可能に軸支されている。

また、アウターコラム４２の下面には、アウターコラム４２の内周面（図８参照）４２１に貫通するスリット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８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８の左側から締付けロッド５１が挿通されている。この締付けロッド５１の左側（図８の左側）の外周には、固定カム５２、可動カム５３、操作レバー５４がこの順で外嵌されている。この締付けロッド５１の右端（図８の右側）には、調整ナット５５が外嵌され、調整ナット５５の内径部に形成された雌ねじが、締付けロッド５１の右端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。

可動カム５３の左端面に操作レバー５４が固定され、この操作レバー５４によって一体的に操作される可動カム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の揺動操作で、上部車体取付けブラケット２１の側板２１ｂ、２１ｂで、アウターコラム４２の側面を締付ける。この締付け操作によって、アウターコラム４２を上部車体取付けブラケット２１にクランプ／アンクランプし、アンクランプ時にアウターコラム４２のチルト位置の調整を行う。また、この締付け操作によって、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をインナーコラム４６の外周面にクランプ／アンクランプし、アンクランプ時にアウターコラム４２のテレスコピック位置の調整を行う。

電動アシスト機構１０２の車体前方側の出力軸（図４参照）４３は、中間シャフト１０６を介して、ステアリングギヤ１０３のラック軸に噛み合うピニオンに連結されて、ステアリングホイール１０１の回転操作を操舵装置に伝達している。

上部車体取付けブラケット２１は車体１１に固定される。車体１１と上部車体取付けブラケット２１との取付け構造は、上部車体取付けブラケット２１の上部のフランジ部２１ａ、フランジ部２１ａに形成された左右一対の二個の切欠き溝（図９参照）２３、２３、切欠き溝２３、２３の左右両側縁部に嵌め込まれたカプセル２４、２４から構成され、アウターコラム４２の軸心に対して、車幅方向（図６、図７の上下方向）に対称な構造を有している。フランジ部２１ａの車体前方側端面２１１には、車幅方向の全幅にわたって、車体下方側にＬ字形に折り曲げた折り曲げ部２１ｃが形成されて、上部車体取付けブラケット２１の剛性を大きくしている。

上部車体取付けブラケット２１及びアウターコラム４２は、金属等の導電性材料で構成されており、切欠き溝２３、２３は、フランジ部２１ａの車体後方側に開口している。切欠き溝２３、２３には、金属（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、カプセル２４、２４は、各々４本の剪断ピン（連結手段）２４ｃによって、フランジ部２１ａに結合されている。また、カプセル２４、２４は、長溝状のボルト孔２４ｄに挿通したボルト２５、及び、ナット（図８参照）２７によって、車体１１に固定されている。

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、剪断ピン２４ｃが剪断し、上部車体取付けブラケット２１のフランジ部２１ａがカプセル２４から離脱して、車体前方側（図４、６、７の左側）にコラプス移動する。すると、アウターコラム４２がインナーコラム４６に沿って車体前方側にコラプス移動し、衝突時の衝撃エネルギーを吸収する。図４に示すコラプス移動距離Ｌ１だけアウターコラム４２がコラプス移動すると、アウターコラム４２の車体前方側端面４２４が、電動アシスト機構１０２の車体後方側端面１０２ａに当接して、コラプス移動が終了する。

図８に示すように、カプセル２４には、上側挟持板２４ａと下側挟持板２４ｂが形成され、上側挟持板２４ａと下側挟持板２４ｂとの間にフランジ部２１ａが挿入されて、切欠き溝２３、２３の左右両側縁部を、上側挟持板２４ａと下側挟持板２４ｂが挟持する。

カプセル２４には、上側挟持板２４ａと下側挟持板２４ｂとを連結する連結部２４ｅが形成されている。連結部２４ｅの車幅方向の両側面が、切欠き溝２３の車幅方向の両側面に挟み込まれている。上側挟持板２４ａと下側挟持板２４ｂの車幅方向の寸法よりも、連結部２４ｅの車幅方向の寸法は小さく形成されている。連結部２４ｅの車幅方向の外側面２４１は、車体後方側（図７の右方）がアウターコラム４２の軸心に平行で、車体前方側（図７の左方）がアウターコラム４２の軸心に接近する方向に傾斜した傾斜面に形成されている。

また、連結部２４ｅの車幅方向の内側面２４２は、車体後方側（図７の右方）がアウターコラム４２の軸心に平行で、車体前方側（図７の左方）がアウターコラム４２の軸心から離反する方向に傾斜した傾斜面に形成されている。すなわち、連結部２４ｅの車幅方向の寸法は、車体前方側（図７の左方）の幅が最も狭く、車体後方側（図７の右方）に向かって幅が徐々に広くなり、その後、一定の幅に形成されている。

フランジ部２１ａには、連結部２４ｅ、２４ｅの車幅方向の外側面２４１、２４１の形状に沿って、切欠き溝２３、２３の車幅方向の外側面２３１、２３１が形成されている。またフランジ部２１ａには、連結部２４ｅ、２４ｅの車幅方向の内側面２４２、２４２の形状に沿って、切欠き溝２３、２３の車幅方向の内側面２３２、２３２が形成されている。

そのため、上部車体取付けブラケット２１のコラプス移動時には、切欠き溝２３、２３の車幅方向の外側面２３１、２３１、車幅方向の内側面２３２、２３２は、連結部２４ｅ、２４ｅの車幅方向の外側面２４１、２４１、車幅方向の内側面２４２、２４２から離脱して、車体前方側に移動する。

ガイドブラケット７０は、車体前方延長部７２が離脱したコラム１０５を支えることが可能な厚さの平板をプレス成形したものであり、ボルト挿通孔７１ａ、リベット挿通孔７１ｂ及び略直角に曲げられた折り曲げ部７３、７３を有する。

図１０に示すように、ガイドブラケット７０、７０はカプセル２４、２４の外周に設けられた溝２４ｆに、ガイドブラケット７０に設けられた２つの折り曲げ部７３、７３が嵌り込んで後、先端の係止部７４をカシメ加工で曲げられた結果、ガイドブラケット７０はカプセル２４に固定されて一体化される。

カプセル２４、２４の外周に設けられた溝２４ｆは、ガイドブラケット７０に設けられた２つの折り曲げ部７３、７３と係止部７４がカプセル２４の外周面よりも突出しないような深さに形成される。これにより製品輸送時の外力による脱落を確実なものにしている。

カプセル２４はアルミニウム、亜鉛合金ダイカスト等の軽合金で成型される。溝２４ｆはダイカスト成形で一体的に成形され、カプセル２４の外周全面に設けられるので、キャスティングの抜け方向の制約を受けないので成形性も損なわない。

図２から図７に示すように、ガイドブラケット７０、７０には、フランジ部２１ａの車体前方側端面２１１よりも車体前方側に長く伸びる車体前方側延長部７２、７２が形成されている。車体前方側延長部７２は、アウターコラム４２の軸心に平行で、フランジ部２１ａの車体前方側端面２１１よりも車体前方側に、長さＬ２だけ突出して形成されている。車体前方側延長部７２の長さＬ２は、図４のコラプス移動距離Ｌ１よりも若干長く形成されている。

図８に示すように、フランジ部２１ａの車体前方側端面２１１の折り曲げ部２１ｃには、車体前方側延長部７２が挿通可能な矩形の切欠き孔２１ｄが形成され、この欠き孔２１ｄを通して、車体前方側端面２１１から車体前方側延長部７２が車体前方側に突出している。

従って、上部車体取付けブラケット２１がコラプス移動距離Ｌ１だけ移動して、車体前方側のコラプス移動端に達するまで、車体前方側延長部７２、７２に沿って、上部車体取付けブラケット２１のフランジ部２１ａが案内される。そのため、上部車体取付けブラケット２１のフランジ部２１ａは、カプセル２４、２４から脱落することなく、コラプス移動端まで円滑にコラプス移動することができる。

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、上部車体取付けブラケット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とガイドブラケット７０は車体１１側に残り、上部車体取付けブラケット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９に示すように、フランジ部２１ａの車幅方向の外側面２３１、２３１及び車幅方向の内側面２３２、２３２は、連結部２４ｅ、２４ｅの車幅方向の外側面２４１、２４１及び車幅方向の内側面２４２、２４２から離脱する。しかし、上部車体取付けブラケット２１のフランジ部２１ａは、車体前方側延長部２４３、２４３に沿って、車体前方側のコラプス移動端に達するまで案内される。

そのため、上部車体取付けブラケット２１はガイドブラケット７０、７０から脱落することなく、コラプス移動距離Ｌ１だけ、コラプス移動端まで円滑にコラプス移動することができる。従って、図示しない衝撃エネルギー吸収部材が塑性変形して、衝突時の衝撃エネルギーを円滑に吸収し、運転者の安全を確実に確保することができる。また、上部車体取付けブラケット２１がガイドブラケット７０、７０から脱落しないため、二次衝突後においても、ステアリングホイール１０１の操作が可能となるため、車を操縦して、安全な場所に退避する等の運転操作を行うことができる。

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連結手段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／テレスコピック式の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、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。

１０１ ステアリングホイール
１０２ 電動アシスト機構
１０３ ステアリングギヤ
１０４ タイロッド
１０５ コラム
１０６ 中間シャフト
１１ 車体
２１ 上部車体取付けブラケット（車体取付けブラケット）
２１１ 車体前方側端面
２１ａ フランジ部
２１ｂ 側板
２１ｃ 折り曲げ部
２１ｄ 切欠き孔
２３ 切欠き溝
２３１ 車幅方向の外側面
２３２ 車幅方向の内側面
２４ カプセル
２４ａ 上側挟持板
２４ｂ 下側挟持板
２４ｃ 剪断ピン
２４ｄ ボルト孔
２４ｅ 連結部
２４ｆ 溝
２４１ 車幅方向の外側面
２４２ 車幅方向の内側面
２５ ボルト
２６ チルト調整用長溝
２７ ナット
４１ ステアリングシャフト
４２ アウターコラム
４２１ 内周面
４２２ スリット
４２３ テレスコピック調整用長溝
４２４ 車体前方側端面
４３ 出力軸
４４ 下部車体取付けブラケット
４５ チルト中心軸
４６ インナーコラム
５１ 締付けロッド
５２ 固定カム
５３ 可動カム
５４ 操作レバー
５５ 調整ナット
５６ 雄ねじ
７０ ガイドブラケット
７１ａ ボルト挿通孔
７１ｂ ねじ挿通孔
７２ 車体前方側延長部
７３ 折り曲げ部
７４ 係止部
８０ リベット

Claims (2)

1. 車体後方側にステアリングホイールを装着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軸支するコラムに取付けられた車体取付けブラケットと、
   前記車体取付けブラケットのフランジ部を挟持する上下一対の上側挟持板と下側挟持板を有し、車体に固定される左右一対のカプセルと、
   車体前方側への所定の衝撃力で前記カプセルから離脱可能に前記フランジ部を前記カプセルに連結する連結手段と、
   前記カプセルの外周溝に嵌合し且つ前記カプセルを車幅方向の両側から挟む折り曲げ部と、前記折り曲げ部の先端に設けられて前記カプセルの車体上方側に接する係止部と、前記フランジ部に設けられた切欠き孔に挿通されて、前記フランジ部の車体前方側端面よりも車体前方側にコラプス移動距離よりも長く延びる車体前方側延長部と、を備え前記カプセルにカシメ固定されたガイドブラケットと、
   を備え、
   前記車体前方側延長部が、前記フランジ部をコラプス移動端まで案内することを特徴とするステアリング装置。
2. 前記カプセルの外周溝は、前記ガイドブラケットの前記折り曲げ部及び前記係止部を収納することを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。

Images