JPH0645415Y2 - 自動車のステアリング装置における衝撃エネルギ吸収機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、車両の衝突に伴って運転者がステアリングホ
イールに二次衝突するときの衝撃エネルギを吸収する、
自動車のステアリング装置における衝撃エネルギ吸収機
構に関するもので、特に、Ｕ字状に湾曲したアブソービ
ングプレートを備えていて、車両の衝突時にそのアブソ
ービングプレートが湾曲部を順次移動させながら変形す
ることにより衝撃エネルギを吸収するようにした衝撃エ
ネルギ吸収機構に関するものである。

（従来の技術） 車両の衝突時には、慣性によって運転者がステアリング
ホイールに衝突することがある。そこで、そのときの衝
撃を緩和するために、一般に、ステアリング装置には衝
撃エネルギ吸収機構が設けられている。その場合、その
エネルギ吸収機構には、所望のエネルギ吸収効果が確実
に得られるようにするために、ステアリングホイールの
一定のストロークに対するエネルギ吸収量が常に一定に
なるようにすることが求められる。

そのような衝撃エネルギ吸収機構についても既に種々の
形式のものが提案されている。その機構の一つとして、
装着時にＵ字状に湾曲されるアブソービングプレートを
備えたエネルギ吸収機構がある。そのエネルギ吸収機構
は、アブソービングプレートがその湾曲部を移動させな
がら変形することにより衝撃エネルギを吸収するように
したもので、設置スペースが小さく、しかも構造が簡単
である割にはストロークが大きいので、エネルギ吸収量
が大きいという特徴を有している。

そのような機構の典型的な一例として、ステアリングシ
ャフトをステアリングハンドル側のアッパシャフトとス
テアリングギヤ側のロアシャフトとに分割し、その上下
のシャフトを互いに収縮可能に嵌合させるとともに、そ
れらのシャフトの一方に長手溝を設け、その長手溝内
に、Ｕ字状に湾曲させたアブソービングプレートを収容
して、そのプレートの両端をアッパ及びロアシャフトに
それぞれ固定した構造のものがある（特公昭46-35526号
公報参照）。

そのエネルギ吸収機構においては、運転者がステアリン
グハンドルに衝突すると、アッパシャフトがロアシャフ
トに対して移動するので、アブソービングプレートがそ
の湾曲部を移動させながら変形する。そして、その変形
によって衝撃エネルギが吸収される。

しかしながら、そのようなエネルギ吸収機構の場合に
は、アブソービングプレートがアッパシャフトとロアシ
ャフトとの間の空間内に単に収容されるにすぎないの
で、そのプレートの変形進行中に湾曲部の曲率半径が常
に一定に保持されるようにすることが難しい。そのため
に、一定のエネルギ吸収特性を得ることは困難である。
また、そのようなものでは、ステアリングシャフトにア
ブソービングプレートを収容するための長手溝を形成す
ることが必要となるが、細いステアリングシャフトにそ
のような長手溝を設けると、シャフトの剛性が低下して
しまい、ステアリングシャフトの操舵力伝達に要する剛
性を確保することができなくなってしまう。したがっ
て、シャフトの径を大きくすることが必要となる。しか
も、シャフトに長手溝を形成するための加工が必要とな
り、加工工数も増加することになる。

更に、アブソービングプレートの両端がアッパ及びロア
シャフトにそれぞれ接合されるので、アッパシャフトの
移動ストロークが限られることになる。そのために、エ
ネルギ吸収能力にも限度が生ずる。

このようなことから、実公昭60-7262号公報に示されて
いるように、ステアリングシャフトを回転可能に支承す
るステアリングコラムに、その両側方に向かって突出す
る軸方向フランジを設け、そのフランジを、金属板を折
り曲げてＵ字状に湾曲させたアブソービングプレートに
より両面から挟んだ状態で、そのアブソービングプレー
トとともにボルトによって車体に締め付けるようにした
ものが提案されている。そのアブソービングプレート
は、そのＵ字状湾曲部がステアリングコラムのフランジ
より車体前方側に位置するように配置されている。ま
た、そのフランジ及びアブソービングプレートのボルト
挿通部には、ボルトの相対移動を許容する長い切り欠き
が形成されている。

このような衝撃エネルギ吸収機構においては、運転者が
ステアリングホイールに衝突すると、ステアリングコラ
ムが車体前方に移動することによりそのフランジがとも
に同方向に移動する。そして、そのフランジの先端部が
アブソービングプレートの湾曲部内面に当接し、そのフ
ランジによってアブソービングプレートの湾曲部が順次
移動される。したがって、衝撃エネルギが吸収される。

その場合、アブソービングプレートの湾曲部の曲率半径
は、その湾曲部の内面に接触するフランジの先端部によ
って一定に保たれる。したがって、曲げ変形によるエネ
ルギ吸収量は一定となる。また、アブソービングプレー
トはフランジと車体との間で挟圧されるので、フランジ
の移動時には、アブソービングプレートとフランジ及び
車体との間に摩擦が生じるとともに、そのプレートに引
張り力が作用して伸びも生じる。そして、そのような摩
擦やアブソービングプレートの伸び変形によっても衝撃
エネルギが吸収される。したがって、その機構によるト
ータルのエネルギ吸収効果は極めて大きくなる。更に、
その機構によれば、ステアリングシャフトにアブソービ
ングプレートを収容する溝などを形成する必要がないの
で、シャフトの径を大きくする必要もなくなる。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、その衝撃エネルギ吸収機構の場合には、
アブソービングプレートが、ステアリングコラムを車体
を固定するフランジとともにボルトによって車体に締め
付けられるようになっているので、そのアブソービング
プレートとフランジ及び車体との間の摩擦力がボルトの
締付力によって影響されることになる。そして、上述の
ようにその摩擦によっても衝撃エネルギが吸収されるの
で、そのように摩擦力がボルトの締付力に影響される
と、エネルギ吸収特性がその締付力によって変化するこ
とになる。したがって、そのような衝撃エネルギ吸収機
構により所望のエネルギ吸収特性が得られるようにする
ためには、ボルトの締め付けによる摩擦力が一定となる
ようにすることが必要となる。しかしながら、ボルトの
締付力を常に一定にすることは極めて難しい。また、車
体側の部材の摩擦係数も車種の違い等によって異なるの
で、アブソービングプレートとの間の摩擦力を一定にす
ることは非常に困難である。

このように、湾曲部が順次移動するアブソービングプレ
ートを用いた従来の衝撃エネルギ吸収機構では、所望の
エネルギ吸収特性が得られるようにすることが極めて困
難なこととなっている。

本考案は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、エネルギ吸収特性の設定が容易で、し
かも十分なエネルギ吸収効果を得ることができ、ステア
リング装置を車体に組み付けるときの組み込みも容易な
衝撃エネルギ吸収機構を得ることである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本考案では、ステアリング
コラムに、車体前方に向かう所定以上の力が加えられて
そのコラムが軸方向に移動するときそのコラムとともに
移動するガイド部材を設けるとともに、そのガイド部材
に、アブソービングプレートの自由端側を挿通させて摺
動可能に保持する挿通部と、その挿通部に挿通保持され
たアブソービングプレートを折り返すことによって形成
されるアブソービングプレートのＵ字状湾曲部にその内
面から接触するガイド面とを設けるようにしている。そ
のアブソービングプレートは、ステアリングコラムに沿
って配置されていて、その車体後方側の車体に固定さ
れ、車体前方側の端部が自由端とされている。

（作用） このように構成することにより、ステアリングコラムの
軸方向への移動時には、アブソービングプレートは、そ
の自由端側がガイド部材の挿通部に挿通保持されてお
り、かつその湾曲部内面がガイド部材のガイド面によっ
て押圧されるので、そのガイド面に沿った一定の曲率半
径に保持されながら自由端の方へ移動するように変形す
る。その場合、アブソービングプレートとガイド部材と
の接触部にはボルト締付力等の外力が何ら加えられるこ
とはなく、また、アブソービングプレートの自由端側が
車体に接触することもないので、それらの間の摩擦は一
定に保持される。したがって、そのアブソービングプレ
ートによるエネルギ吸収効果は一定で、安定したものと
なる。しかも、その衝撃エネルギ吸収機構を備えたステ
アリング装置を車体に組み付けるに当たっては、エネル
ギ吸収効果に何らの影響も及ぼすことがないので、その
組み付けは簡単となる。

また、アブソービングプレートの一方の端部が自由端と
なっているので、ステアリングコラムの移動ストローク
を大きくすることができる。したがって、エネルギ吸収
能力を極めて大きなものとすることが可能となる。

（実施例） 以下、図面を用いて本考案の実施例を説明する。

図は本考案による衝撃エネルギ吸収機構の一実施例を示
すもので、第１図はそのエネルギ吸収機構を備えた自動
車のステアリング装置を示す概略側面図であり、第２図
はその衝撃エネルギ吸収機構の分解斜視図である。

第１図に示されているように、ステアリングシャフト１
の車体後方側の端部にはステアリングホイール２が固着
されている。また、そのステアリングシャフト１の前端
は、ジョイントを介してステアリングギヤ（図示せず）
に連結されている。そのステアリングシャフト１は、軸
受等の適宜手段によってステアリングコラム３に回転自
在に支持されている。そして、ステアリングホイール２
に軸方向の力が加えられたときには、その力がステアリ
ングシャフト１を介してステアリングコラム３に伝えら
れるようになっている。

ステアリングコラム３にはコラムブラケット４が固着さ
れている。そのコラムブラケット４は、その後端部に嵌
合されるコの字状のスライディングプレート５と、Ｕ字
状の湾曲部が形成されるようにして装着されるアブソー
ビングプレート６の車体後方側の端部とを介して、ボル
ト７によって車体側のコラムハンガー８に固定されてい
る。その場合、車両の衝突時に慣性によって運転者がス
テアリングホイール２に衝突するときのような所定の大
きさ以上の衝撃力がステアリングコラム３に加えられた
ときには、コラムブラケット４が、コラムハンガー８か
ら外れ、ステアリングコラム３が軸方向に沿って車体前
方に移動することができるようにされている。

アブソービングプレート６の他端部は自由端とされ、コ
ラムブラケット４の前端部に取り外し可能に係合保持さ
れるガイド部材９によって案内されるようになってい
る。

第２図から明らかなように、コラムブラケット４は右側
部分4aと左側部分4bとからなり、それら両部分4a,4bを
Ｕ字状連結部4cで連結することにより一体に形成されて
いる。左右の各部分4a,4bは互いに対称で、それぞれそ
の後端部に取付部4d,4dが設けられている。その取付部4
d,4dには、ステアリングホイール２側に開いたほぼＵ字
状の切り欠き部4e,4eが形成されている。また、左右の
各部分4a,4bの前端部には、それぞれガイド部材９の保
持部4f,4fが形成されている。そして、その保持部4fに
係合凹部4gが形成されている。取付部4dと保持部4fとは
連結部4hによって互いに連結されている。

更に、Ｕ字状連結部4cには、左右の保持部4f下方に、ガ
イド部材９の支持部4i,4iが形成されている。

そして、コラムブラケット４のＵ字状連結部4cにステア
リングコラム３が嵌合支持され、その取付部4d、ガイド
部材保持部4f、及び連結部4hのコラム３との各接触部に
おいてステアリングコラム３が溶接によって接合される
ようになっている。

スライディングプレート５は、上面部5aと下面部5bとを
備えたコの字状断面のもので、それら上面部5aと下面部
5bとのほぼ中央にはボルト挿通孔5c,5cが設けられてい
る。そのスライディングプレート５は、少なくともコラ
ムブラケット４の取付部4dとの接触面が摩擦係数の比較
的小さい材料で形成されるようにされている。そして、
そのスライディングプレート５は、コラムブラケット４
の取付部4dにステアリングホイール２側から嵌合され、
コラムブラケット４に車体前方に向かう所定以上の力が
加わったとき、そのブラケット４に対して相対的に滑動
できるようにされている。

アブソービングプレート６は、帯状の細長い金属薄板に
よって形成されており、ステアリングコラム３に沿って
その軸方向に配置されるようになっている。そのプレー
ト６の後端部にはボルト挿通孔6aが形成されている。ア
ブソービングプレート６は、装着時には同図に二点鎖線
で示されているようにＵ字状に折り曲げられて湾曲部6b
が形成されるようになっている。

第３図はガイド部材９を詳細に示すもので、同図（Ａ）
はその正面図であり、（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ（Ａ）
のB-B線及びC-C線に沿う断面図である。

この図から明らかなように、ガイド部材９は前後方向に
Ｕ字状に湾曲した形状の本体9aを備えており、その前端
側の外面がＵ字状のガイド面9bを形成するようにされて
いる。そのガイド面9bの形状は、半長円状、半楕円状等
の適宜の湾曲形状とすることができる。本体9aの両側端
には、前方から下方にかけて一対のフランジ部9c,9cが
形成されている。そのフランジ部9c,9c間の幅はアブソ
ービングプレート６の幅とほぼ等しいものとされてい
る。そのフランジ部9cの前方側には、その一部が切り起
こされた形状の、左右の両フランジ部9c,9c間に突出す
るガイド爪9d,9dが形成されている。また、左右のフラ
ンジ部9c,9cの下端には、その間に支持プレート9eが架
設されており、その支持プレート9eと本体9aとの間に、
アブソービングプレート６を挿通して摺動可能に保持し
得る挿通部としての挿通孔9fが形成されている。更に、
本体9aの上端には、下方に向けて突出する係止爪9gが設
けられている。このガイド部材９は、合成樹脂によって
一体成形したものとされている。

このように構成された衝撃エネルギ吸収機構を車体に組
み付けるには、まず、スライディングプレート５をコラ
ムブラケット４の取付部4dに嵌合する。そのとき、取付
部4dの切り欠き部4eとスライディングプレート５のボル
ト挿通孔5cとが一致するようにする。また、ガイド部材
保持部4fにガイド部材９を前方から嵌合し、その係止爪
9gを保持部4fの係合凹部4gに係止するとともに、ガイド
部材９の下面をコラムブラケット４のＵ字状連結部4cに
形成されているガイド部材支持部4iに支持させる。そし
て、そのガイド部材９に、アブソービングプレート６の
自由端部をセットする。すなわち、アブソービングプレ
ート６の自由端部を、ガイド爪9dの先端と本体9aのガイ
ド面9bとの間に挿通するとともに、更に挿通孔9fに挿通
させる。このようにすることにより、アブソービングプ
レート６の自由端部側はガイド部材９のガイド面9bに沿
ってＵ字状に折れ曲がった湾曲部6bを有する状態にセッ
トされることになる。

次いで、アブソービングプレート６のボルト挿通孔6a側
の端部を、その挿通孔6aがスライディングプレート５の
ボルト挿通孔5cと一致するようにしてスライディングプ
レート５に重ね合わせる。そして、スライディングプレ
ート５の挿通孔5c、コラムブラケット４の切り欠き部4
e、及びアブソービングプレート６の挿通孔6aにボルト
７を挿通した後、車体側のコラムハンガー８にそれらを
共締めすることにより取り付ける。それによって、ステ
アリングシャフト１やステアリングホイール２等のステ
アリング機構を支持するステアリングコラム３が車体に
固定される。

このようにして、衝撃エネルギ吸収機構がステアリング
装置とともに車体に組み付けられる。

次に、このように構成された衝撃エネルギ吸収機構の作
用を説明する。

スライディングプレート５は、アブソービングプレート
６の固定端部とともにボルト７によって車体側に固定さ
れている。したがって、それらがその固定位置から移動
することはない。

車両の衝突によって運転者がステアリングホイール２に
衝突すると、ステアリングコラム３に、コラムブラケッ
ト４の取付部4dとスライディングプレート５との間の摩
擦力に打ち勝つだけの所定の大きさ以上の衝撃力が加え
られる。その結果、ステアリングコラム３がコラムブラ
ケット４とともに車体前方に向かって軸方向に移動す
る。このとき、そのコラムブラケット４とスライディン
グプレート５との間に生ずる摩擦力によって衝撃エネル
ギの一部が吸収される。

ステアリングコラム３が移動すると、その移動に伴っ
て、コラムブラケット４に取り付けられているガイド部
材９も同方向に移動する。したがって、そのガイド部材
９の湾曲ガイド面9bがアブソービングプレート６の湾曲
部6bを内面から押圧することになる。その結果、第４図
に二点鎖線で示されているように、アブソービングプレ
ート６は、その湾曲部6bを順次自由端の方へ移動させる
ように変形される。また、そのプレート６とガイド部材
９のガイド面9b及び支持プレート9eとの間には摩擦が生
じるようになる。そして、その摩擦によって、アブソー
ビングプレート６には引張り力が作用するようになるの
で、伸びが生じることになる。

アブソービングプレート６は、そのような曲げ変形、伸
び変形、及び摩擦によって、衝撃エネルギを吸収する。
こうして、アブソービングプレート６とガイド部材９と
によって衝撃エネルギ吸収機構が構成される。

ガイド部材９が移動している間、アブソービングプレー
ト６は、ガイド部材９のガイド爪9dと挿通孔9fを形成す
る支持プレート9eとによって確実にガイド面9bに沿って
案内される。したがって、アブソービングプレート６
は、その湾曲部6bの曲率半径が常に一定に保持されなが
ら変形することになる。そして、アブソービングプレー
ト６とガイド面9bとがむらなく密着し、しかも、ボルト
７による締付力等の外力がプレート６とガイド面9bとの
間に加えられることもないので、その間に働く摩擦力が
一定となる。また、ガイド部材９の本体9aの両側端に設
けられている一対のフランジ部9c,9cによってアブソー
ビングプレート６の変形進行中における横方向の移動が
規制されるようになるので、そのプレート６は、横方向
にがたつくことなく安定して保持される。

その結果、この衝撃エネルギ吸収機構は、ステアリング
コラム３の一定の移動ストロークに対して常に一定のエ
ネルギ量を吸収するものとなり、安定したエネルギ吸収
特性を発揮するものとなる。したがって、所望のエネル
ギ吸収特性が極めて容易に得られるようになるととも
に、ボルト７の締付力に特に注意を払わなくてもよいこ
とになるので、その取り付けも極めて簡単になる。

また、アブソービングプレート６は一端が自由端とされ
るので、ステアリングコラム３の移動ストロークを大き
くすることが可能となる。すなわち、アブソービングプ
レート６を、その自由端いっぱいまで有効に利用するこ
とができる。そして、それによって、エネルギ吸収能力
を十分に大きくすることが可能となる。

更に、ガイド部材９はコラムブラケット４とは別体に形
成されるので、ガイド部材９の材料として種々の摩擦係
数のものを適宜選択することができ、それにより、広範
囲のエネルギ吸収特性を得ることが可能となる。そし
て、アブソービングプレート６が接触するガイド部材９
が樹脂製のものとされることにより、車体が振動したと
きにも、それらプレート６とガイド部材９との接触音が
発生するようなことが防止される。

また、アブソービングプレート６は単なる帯状板として
形成されるので、設置スペースが小さくてよく、しかも
構造が簡単で、安価に製造することができる。

なお、上述の実施例においては、ガイド部材９をステア
リングコラム３に固定保持させるガイド部材保持部4f
を、ステアリングコラム３を車体に取り付けるためのコ
ラムブラケット４に一体に形成するものとしているが、
本考案はこれに限定されるものではなく、その保持部4f
をコラムブラケット４とは別体に形成するようにするこ
ともできる。例えば、ステアリングコラム３に、そのス
テアリングコラム３から一体的に突出する突出部を設け
て、その突出部によりガイド部材保持部4fを構成し、ガ
イド部材９がステアリングコラム３に直接取り付けられ
るようにすることもできる。要は、ガイド部材９がステ
アリングコラム３とともに移動するようにされさえすれ
ばよい。

また、上述の実施例では、ガイド部材９の前部にガイド
爪9dを設けて、アブソービングプレート６の装着時、そ
の湾曲部6bにおいてもそのプレート６がガイド部材９の
ガイド面9bに接するようにしているが、例えば前述の実
公昭60-7262号公報に示されているもののように、アブ
ソービングプレートの装着時にはその湾曲部がガイド面
からわずかに離れるものであってもよい。要は、プレー
トが接触するガイド部材の接触位置がガイド部材の移動
中に変化しなければよい。したがって、その場合にはガ
イド爪9dを省略することもできる。

更に、支持プレート9eによる挿通孔9fと同様なアブソー
ビングプレート挿通部を、ガイド部材９の反対側の面、
すなわちアブソービングプレート６の固定端に近い側の
面にも設けるようにすることもできる。

また、アブソービングプレート６の固定端部をボルト７
の頭部とスライディングプレート５との間に挟持するよ
うにしても、同様の効果を得ることができる。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案によれば、ステ
アリングコラムとともに移動するガイド部材に、アブソ
ービングプレートの自由端側を摺動可能に挿通させた状
態で保持する挿通部を設け、その挿通部に挿通されたア
ブソービングプレートを折り返すことにより、そのアブ
ソービングプレートをガイド部材に設けられたガイド面
に沿ってＵ字状に湾曲させるようにしているので、ステ
アリングコラムの移動時には、アブソービングプレート
は、その湾曲部がガイド部材によって一定の曲率半径に
保持されながら自由端の方へ移動するように変形するこ
とになる。また、ガイド部材のガイド面にアブソービン
グプレートが常に密接し、しかも、アブソービングプレ
ートとガイド部材との間にボルト締付力等の外力が作用
することがなくなるので、その間の摩擦力が常に一定に
保持されるようになる。したがって、エネルギ吸収量を
一定に保つことができ、エネルギ吸収特性を安定なもの
とすることが可能となる。そして、それによって、所望
のエネルギ吸収特性を確実かつ容易に得ることが可能と
なる。また、その衝撃エネルギ吸収機構をステアリング
装置に組み付けることも容易となる。

そして、アブソービングプレートの一方の端部が自由端
とされるので、ステアリングコラムの移動ストロークを
大きくすることができる。したがって、エネルギ吸収能
力を十分に大きくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による衝撃エネルギ吸収機構の一実施
例を、自動車のステアリング装置の要部とともに示す概
略側面図、 第２図は、その衝撃エネルギ吸収機構の分解斜視図、 第３図は、その衝撃エネルギ吸収機構に用いられている
ガイド部材を詳細に示すもので、（Ａ）はその正面図、
（Ｂ）は（Ａ）のB-B線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ａ）
のC-C線に沿う断面図、 第４図は、その衝撃エネルギ吸収機構の作動状態を示す
作動説明図である。 ３……ステアリングコラム ６……アブソービングプレート 6b……湾曲部 ９……ガイド部材、9b……ガイド面 9f……挿通孔（挿通部）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の大きさ以上の力が車体前方に向けて
   軸方向に加えられたときには同方向への移動が許容され
   るようにして車体に支持されるステアリングコラムを備
   えた自動車のステアリング装置において； 前記ステアリングコラムに取り付けられ、そのステアリ
   ングコラムの軸方向移動に伴って同方向へ移動するガイ
   ド部材と、 そのガイド部材の移動方向に沿って配置され、車体後方
   側の端部が車体に固定されるとともに、車体前方側の端
   部が自由端とされていて、その自由端側が折り返されて
   Ｕ字状に湾曲されるアブソービングプレートとを備え、 前記ガイド部材に、Ｕ字状に折り返された前記アブソー
   ビングプレートの自由端側を摺動可能に挿通保持する挿
   通部と、そのアブソービングプレートのＵ字状湾曲部に
   内面から接触するガイド面とが設けられていることを特
   徴とする、 自動車のステアリング装置における衝撃エネルギ吸収機
   構。