JP3395429B2 - 衝撃吸収式ステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明に係る衝撃吸収式ステア
リング装置は、自動車の操舵装置に組み込んでステアリ
ングホイールの動きをステアリングギヤに伝達する役目
を果たす。又、衝突事故の際には、衝突時に発生する衝
撃エネルギを吸収しつつ全長を縮め、ステアリングホイ
ールにより運転者の身体に大きな衝撃が加わるのを防止
すべく機能する。 【０００２】 【従来の技術】自動車の操舵装置では、運転者が操作す
るステアリングホイールの動きをステアリングギヤに伝
達させる必要がある。又、衝突事故の際には、自動車が
他の自動車等に衝突する、所謂一次衝突に続いて、運転
者の身体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。一次衝突時には、潰れた自動車の前部
が操舵装置の構成部品を後方に押す。この為、何らの対
策も施さなかった場合には、上記ステアリングホイール
が運転者に向けて後方に突き出し、運転者の身体に重大
な危害を与える可能性が生じる。又、二次衝突時には運
転者の身体がステアリングホイールに勢い良くぶつか
る。この為、二次衝突時に運転者の身体に加わる衝撃を
緩和する為には、上記ステアリングホイールを前方に向
けて緩徐に変位させる必要がある。 【０００３】この様な目的で従来から、図５（Ａ）及び
図６に示す様な構造の衝撃吸収式ステアリング装置が広
く使用されている。この衝撃吸収式ステアリング装置
は、円筒状のステアリングコラム１と、このステアリン
グコラム１の内側に挿通されてその前後両端部（図５の
左右両端部）を上記ステアリングコラム１の端部開口か
ら軸方向（図５の左右方向）に突出させたステアリング
シャフト２とを備える。このステアリングシャフト２の
中間部後端（図５の右端）寄り部分は上記ステアリング
コラム１の後端部（図５の右端部）内周面に、深溝型の
玉軸受である第一の軸受３により、回転のみ自在に支持
している。又、上記ステアリングシャフト２の中間部前
端（図５、６の左端）寄り部分を上記ステアリングコラ
ム１の前端部（図５、６の左端部）内周面に、ニードル
軸受である第二の軸受４により、回転及び軸方向に亙る
変位自在に支持している。この第二の軸受４を構成する
金属製で円筒状のレース５の周囲には、硬質ゴム、合成
樹脂等の弾性材により造られたスリーブ６を設け、この
スリーブ６を上記ステアリングコラム１の前端部に圧入
している。圧入強度は、例えば引き抜き荷重が１００kg
f となる程度に規制している。又、上記第二の軸受４に
は正のラジアル隙間を設けて、上記回転及び軸方向変位
が円滑に行なわれる様にしている。尚、上記スリーブ６
は、上記第二の軸受４内への異物進入を防止する為のレ
ースとしての機能も持つ。 【０００４】更に、上記ステアリングコラム１及びステ
アリングシャフト２は、それぞれ強い圧縮荷重に基づい
て全長を縮める衝撃吸収構造を有する。先ず、ステアリ
ングコラム１は、それぞれが金属製で円筒状のアウター
コラム７とインナーコラム８とをテレスコープ状に組み
合わせて成る。上記アウターコラム７の前端部内周面と
上記インナーコラム８の後端部外周面とは、十分に大き
な強度で嵌合している。従って、上記ステアリングコラ
ム１は十分に大きな曲げ強度を有するが、軸方向に亙っ
て強い圧縮荷重（衝撃荷重）が加わった場合には嵌合部
が摺動する事で全長を縮める。 【０００５】又、上記ステアリングシャフト２は、円管
状のアウターシャフト９の前端部内周面と円杆状のイン
ナーシャフト１０の後端部外周面とを、それぞれを互い
に平行な２平面を有する断面小判形に形成して互いに嵌
合させる事で、全長を伸縮自在としている。上記アウタ
ーシャフト９の前端部に形成した通孔１１、１１と上記
インナーシャフト１０の後端部外周面に形成した凹部１
２、１２とには合成樹脂１３、１３を充填している。従
って、上記ステアリングシャフト２の全長が不用意に縮
まらず、又、上記両シャフト９、１０同士の結合部がが
たつく事もない。軸方向に亙って強い圧縮荷重（衝撃荷
重）が加わった場合には、上記合成樹脂１３、１３が通
孔１１、１１と凹部１２、１２との境界部で裂断し、上
記ステアリングシャフト２の全長が縮まるのを許容す
る。 【０００６】前述の様なステアリングコラム１と上述の
様なステアリングシャフト２とを含んで構成される衝撃
吸収式ステアリング装置は、前記アウターコラム７の中
間部をダッシュボードの下側等で車体に支持し、前記イ
ンナーコラム８の前端部をより前側部分で車体に支持す
る。この為に、上記アウターコラム７の中間部には後部
支持ブラケット１４を溶接等により固定し、上記インナ
ーコラム８の前端部には前部支持ブラケット１５をやは
り溶接等により固定している。このうちの前部支持ブラ
ケット１５は、図示しないボルト等により車体に対して
不離に固定している。これに対して後部支持ブラケット
１４は、やはり図示しないボルトにより車体に対して支
持するが、前向き（図５の左向き）の強い力が加わった
場合には車体に対する支持力を喪失して、前方に変位す
る様にしている。 【０００７】上述の様に構成される衝撃吸収式ステアリ
ング装置は衝突事故の際に、ステアリングコラム１とス
テアリングシャフト２との全長を縮めて、運転者の身体
に加わる衝撃を緩和する。先ず、一次衝突により車体の
前部が潰れ、上記ステアリングコラム１及びステアリン
グシャフト２の前端部に後方に向かう強い力が作用する
と、これらステアリングコラム１及びステアリングシャ
フト２の全長が、衝突のエネルギを吸収しつつ縮まっ
て、ステアリングシャフト２の後端部に固定したステア
リングホイールが運転者の身体に向けて突き出す事を防
止する。又、運転者の身体が慣性によりステアリングホ
イールにぶつかる（二次衝突が発生する）と、やはり上
記ステアリングコラム１及びステアリングシャフト２の
全長が、やはり衝突のエネルギを吸収しつつそれぞれの
全長を縮める。そして、上記ステアリングホイールを前
方に変位させ、運転者の身体に加わる衝撃を緩和する。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成され作
用する衝撃吸収式ステアリング装置の場合、次の様な点
を改良する事が望まれる。即ち、通常発生する衝突事故
ならば特に問題はないが、例えば乗用車がトラック等の
大型車両に追突した様な事故の様に、一次衝突で車体の
前上部のみが潰れ、前下部が潰れない様な特殊な事故の
場合に、運転者の保護が不確実になる可能性がある。こ
の理由に就いて、前記図５（Ａ）及び図６に図５（Ｂ）
（Ｃ）及び図７〜８を加えて説明する。 【０００９】上述の様な特殊な事故の場合には、ステア
リングシャフト２の前端部が後方に押される事なく、前
部支持ブラケット１５を介してインナーコラム８のみが
後方に押される。この結果、図５（Ｂ）及び図７に示す
様に、ステアリングシャフト２の全長が縮まらずにステ
アリングコラム１の全長のみが縮まり、ステアリングシ
ャフト２の前端部がステアリングコラム１の前方に大き
く突出する。続く二次衝突では、後部支持ブラケット１
４が車体から外れ、更に上記ステアリングコラム１の全
長を縮めると共に上記ステアリングシャフト２の全長を
縮めつつ、このステアリングシャフト２の後端部に支持
固定したステアリングホイールを前方に変位させる。 【００１０】この様にして衝突事故の衝撃エネルギを吸
収するが、上述した特殊な事故の場合、一次衝突の際に
はステアリングシャフト２の全長は縮まらず、ステアリ
ングコラム１の全長のみが縮まる。この為、このステア
リングコラム１の全長が比較的軽い圧縮荷重で縮まり、
一次衝突の衝撃エネルギの吸収が不十分になり、ステア
リングコラム１の全長が過度に縮まる。そして、続いて
起こる二次衝突時の衝撃吸収の為に確保すべき収縮量Ｌ
（図５（Ｂ））が不足する可能性がある。 【００１１】更に、やはり特殊な別形態の事故で、一次
衝突時に車両の前部があまり潰れず、上記前部支持ブラ
ケット１５の位置が動かない状態のまま二次衝突が発生
すると、図５（Ｃ）及び図８に示す様に、ステアリング
シャフト２の前端部がステアリングコラム１の前端開口
から前方に大きく突出する可能性がある。即ち、この場
合でも、ステアリングシャフト２の前端が前方に変位す
る事に対して大きな抵抗が存在すれば、このステアリン
グシャフト２の全長が縮まり、このステアリングシャフ
ト２の前端部がステアリングコラム１の前端開口から大
きく突出する事はない。ところが、落石若しくは縁石に
ぶつかる様な特殊な事故により、一次衝突の際に、上記
ステアリングシャフト２とステアリングギヤとの間に設
けられる自在継手や中間軸等が破損し、それよりも上側
部分が破損しない状態だと、上記ステアリングシャフト
２が、全長を縮める事なく前方に変位し、上述の様にス
テアリングシャフト２の前端部がステアリングコラム１
の前端開口から前方に大きく突出する可能性がある。こ
の状態では、このステアリングシャフト２の前端部がラ
ジアル方向の荷重を受けたり、このステアリングシャフ
ト２の前端部が何らかの部材と干渉する事で揺動し、こ
のステアリングシャフト２の後端部に設けたステアリン
グホイールの方向が変化する可能性がある。ステアリン
グホイールの方向変化は僅かではあるが、エアバッグ等
の方向が正規の方向からずれる原因となる為、好ましく
はない。 【００１２】上述の様な問題に対処する方法としては、
第二の軸受として深溝型の玉軸受の様に、軸方向に亙る
変位を阻止するものを使用したり、或はインナーシャフ
ト１０の前端部に第二の軸受４と衝合するストッパを設
ける事が考えられる。ところが、第二の軸受として軸方
向に亙る変位を阻止するものを使用すると、構成各部材
の組み立てが面倒になるだけでなく、寸法誤差や組立誤
差、更には温度変化に伴うステアリングコラム１とステ
アリングシャフト２との寸法変化を吸収できなくなる
為、実際には採用できない。 【００１３】又、単にインナーシャフト１０の前端部に
第二の軸受４と衝合するストッパを設けても、ステアリ
ングコラム１の前端部から第二の軸受４が抜け出る可能
性がある為、十分な効果を得られない。即ち、前述の様
にステアリングコラム１に対する第二の軸受４の嵌合強
度は１００kgf 程度であるが、二次衝突に伴ってステア
リングシャフト２に加わる圧縮荷重はこれよりも大きい
場合が多く、このステアリングシャフト２の全長を縮め
る為に要する荷重も１００kgf 以上の場合が多い。この
為、単にインナーシャフト１０の前端部に第二の軸受４
と衝合するストッパを設けても、衝突事故の際に確実に
ステアリングシャフト２の全長を縮める事はできない。
本発明の衝撃吸収式ステアリング装置は、この様な事情
に鑑みて発明したものである。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明の衝撃吸収式ステ
アリング装置は、前述した従来の衝撃吸収式ステアリン
グ装置と同様に、円筒状のステアリングコラムと、この
ステアリングコラムの内側に挿通されてその前後両端部
を上記ステアリングコラムの端部開口から軸方向に突出
させたステアリングシャフトと、このステアリングシャ
フトの中間部後端寄り部分を上記ステアリングコラムの
後端部内周面に、回転のみ自在に支持する第一の軸受
と、上記ステアリングシャフトの中間部前端寄り部分を
上記ステアリングコラムの前端部内周面に、回転及び軸
方向に亙る変位自在に支持する第二の軸受とを備える。
そして、上記ステアリングコラム及びステアリングシャ
フトは、それぞれ強い圧縮荷重に基づいて全長を縮める
衝撃吸収構造を有するものである。 【００１５】特に、本発明の衝撃吸収式ステアリング装
置に於いては、上記第二の軸受は、弾性材製のスリーブ
の内周面と上記ステアリングシャフトの中間部前端寄り
部分の外周面との間に設けられたニードル軸受である。
そして、上記スリーブは、金属板を断面Ｌ字形で全体を
円筒状に形成した保持筒の内側に保持されている。又、
この保持筒の軸方向端部に形成した円輪部の内径は、上
記ニードル軸受を構成する複数のニードルの外接円の直
径よりも小さい。更に、上記保持筒は、上記ステアリン
グコラムの前端部内側に強固に保持されている。そし
て、上記ステアリングシャフトの中間部で上記第二の軸
受よりも少しだけ中間に寄った部分には、上記スリーブ
の端面若しくは上記保持筒の円輪部と衝合自在なストッ
パ面が設けられている。 【００１６】 【作用】上述の様に構成される本発明の衝撃吸収式ステ
アリング装置によれば、衝突事故の際にステアリングコ
ラムの全長だけでなくステアリングシャフトの全長も確
実に縮める事ができる。即ち、仮にステアリングコラム
の全長のみが縮まり始めても、ステアリングシャフトに
設けたストッパ面とスリーブの端面若しくは保持筒の円
輪部との衝合に基づき、ステアリングコラムに加えられ
た圧縮荷重がステアリングシャフトにも伝えられる。ス
リーブを介して第二の軸受を保持した保持筒は、ステア
リングコラムに対して強固に保持されている為、上記ス
テアリングコラムからステアリングシャフトへの圧縮荷
重の伝達は確実に行なわれる。この為、一次衝突、二次
衝突、何れの場合でも、衝突に伴うエネルギの吸収を効
率良く行なって、ステアリングホイールと対向する運転
者の保護を十分に図れる。 【００１７】 【実施例】図１〜２は本発明の第一実施例を示してい
る。尚、本発明の特徴は、衝突事故の際にステアリング
コラム１のみが縮まり、ステアリングシャフト２が縮ま
らない状態が出現するのを防止する為の構造にある。そ
の他の部分の構成及び作用は前述した従来構造と同様で
ある為、同等部分に関する図示並びに説明は省略若しく
は簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明す
る。 【００１８】ステアリングコラム１を構成するインナー
コラム８の前端部（図１〜２の左端部）には内径が他の
部分よりも大きい薄肉部１６を形成しており、この薄肉
部１６の内側に、第二の軸受４を保持する為のスリーブ
６を、やはり第二の軸受４を保持する部材である保持筒
１７を介して嵌合している。この保持筒１７は、金属板
を断面Ｌ字形で全体を円筒状に形成したもので、上記薄
肉部１６の全長よりも少しだけ小さな長さ寸法を有す
る。従って、上記保持筒１７を上記薄肉部１６の奥まで
押し込んだ状態で、この薄肉部１６の端縁部（図１〜２
左端縁部）は保持筒１７の端縁（図１〜２の左端縁）か
ら突出する。そこで、この様に突出した端縁部を、全周
若しくは部分的に直径方向内方に折り曲げて、上記保持
筒１７の端縁を抑え付ける。この結果、上記保持筒１７
並びにこの保持筒１７の内側にスリーブ６を介して保持
された第二の軸受４が、上記インナーコラム８の前端部
内側に強固に保持される。 【００１９】又、ステアリングシャフト２を構成するイ
ンナーシャフト１０の中間部で、上記第二の軸受４より
も少しだけ中間に寄った（図１〜２の右に寄った）部分
には円輪状の止め輪１８を係止し、この止め輪１８の片
側面（図１〜２の左側面）を、上記保持筒１７に設けた
円輪部１９と衝合自在なストッパ面としている。この円
輪部１９の内径Ｒ ₁₉ は、上記ニードル軸受４を構成する
複数のニードルの外接円の直径Ｄ ₄ よりも小さく（Ｒ ₁₉
＜Ｄ ₄ ）している。 【００２０】上述の様に構成される本発明の衝撃吸収式
ステアリング装置によれば、衝突事故の際にステアリン
グコラム１の全長だけでなくステアリングシャフト２の
全長も確実に縮める事ができる。即ち、前述した様な特
殊な衝突事故により、仮にステアリングコラム１の全長
のみが縮まり始めても、ステアリングシャフト２の中間
部に係止した止め輪１８の片側面と上記円輪部１９との
衝合に基づき、ステアリングコラム１に加えられた圧縮
荷重がステアリングシャフト２にも伝えられる。即ち、
通常時は、図１に示す様に上記止め輪１８と円輪部１９
とが少しだけ離隔している。この様な通常状態でこれら
止め輪１８と円輪部１９との間の隙間２０は、構成各部
材の寸法誤差や組み付け誤差を補償する為に存在する。 【００２１】衝突事故が発生し、上記ステアリングコラ
ム１の全長が、上記隙間２０の寸法δ分だけ縮まると、
図２に示す様に止め輪１８の片側面と上記円輪部１９と
が衝合して、ステアリングコラム１に加えられた圧縮荷
重がステアリングシャフト２にも伝えられる。前述した
様に、上記円輪部１９を含む保持筒１７はステアリング
コラム１の前端部に強固に保持されている為、上記ステ
アリングコラム１からステアリングシャフト２への圧縮
荷重の伝達は確実に行なわれる。この為、一次衝突、二
次衝突、何れの場合でも、衝突に伴うエネルギの吸収を
効率良く行なって、ステアリングホイールと対向する運
転者の保護を十分に図れる。又、ステアリングシャフト
２の前端部がステアリングコラム１の前端開口から大き
く突出する事がない為、上記ステアリングシャフト２が
ステアリングコラム１の内側で揺動方向に変位する事も
ない。この為、ステアリングシャフト１の後端部に支持
固定したステアリングホイールの姿勢が変化する事もな
い。 【００２２】次に、図３は本発明の第二実施例を示して
いる。本実施例の場合には、ステアリングシャフト２を
構成するインナーシャフト１０の中間部で、第二の軸受
４よりも少しだけ中間に寄った（図３の右に寄った）部
分に段部２１を形成し、この段部２１を、円輪部１９と
衝合自在なストッパ面としている。その他の構成及び作
用は、上述した第一実施例と同様である。 【００２３】更に、図４は本発明の第三実施例を示して
いる。本実施例の場合、保持筒１７の円輪部１９を前側
（図４の左側）に設けている。衝突事故に伴って止め輪
１８がスリーブ６に衝合すると、第二の軸受４を介して
上記円輪部１９が荷重を受ける。尚、本実施例で保持筒
１７の長さ寸法がスリーブ６の長さ寸法よりも小さいの
は、組み立て作業時にレース５をスリーブ６内に挿入し
易くする為である。 【００２４】 【発明の効果】本発明の衝撃吸収式ステアリング装置
は、以上に述べた通り構成され作用するので、衝突事故
の際にステアリングコラムとステアリングシャフトとを
ほぼ同時に、且つ確実に縮める事ができる。この為、特
殊な事故の場合も含め、衝突事故の際に於ける運転者の
保護を確実に図れる。又、ステアリングホイールの姿勢
変化を防止できる為、エアバッグ装置の効果を確実に得
られる様にできる等、やはり衝突事故の際に於ける運転
者の保護充実を図れる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第一実施例を、通常状態で示す、図５
（Ａ）の左端部に相当する図。 【図２】同じく衝突後の状態で示す、図１と同様の図。 【図３】本発明の第二実施例を示す、図１と同様の図。 【図４】同第三実施例を示す、図１の左部に相当する
図。 【図５】従来構造をそれぞれ通常状態、及び一次、二次
各衝突時の状態で示す縦断側面図。 【図６】図５（Ａ）の左端部に相当する図。 【図７】図５（Ｂ）の左端部に相当する図。 【図８】図５（Ｃ）の左端部に相当する図。 【符号の説明】 １ ステアリングコラム ２ ステアリングシャフト ３ 第一の軸受 ４ 第二の軸受 ５ レース ６ スリーブ ７ アウターコラム ８ インナーコラム ９ アウターシャフト １０ インナーシャフト １１ 通孔 １２ 凹部 １３ 合成樹脂 １４ 後部支持ブラケット １５ 前部支持ブラケット １６ 薄肉部 １７ 保持筒 １８ 止め輪 １９ 円輪部 ２０ 隙間 ２１ 段部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 1/19

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 円筒状のステアリングコラムと、このス
   テアリングコラムの内側に挿通されてその前後両端部を
   上記ステアリングコラムの端部開口から軸方向に突出さ
   せたステアリングシャフトと、このステアリングシャフ
   トの中間部後端寄り部分を上記ステアリングコラムの後
   端部内周面に、回転のみ自在に支持する第一の軸受と、
   上記ステアリングシャフトの中間部前端寄り部分を上記
   ステアリングコラムの前端部内周面に、回転及び軸方向
   に亙る変位自在に支持する第二の軸受とを備え、上記ス
   テアリングコラム及びステアリングシャフトは、それぞ
   れ強い圧縮荷重に基づいて全長を縮める衝撃吸収構造を
   有するものである衝撃吸収式ステアリング装置に於い
   て、上記第二の軸受は、弾性材製のスリーブの内周面と
   上記ステアリングシャフトの中間部前端寄り部分の外周
   面との間に設けられたニードル軸受であり、上記スリー
   ブは、金属板を断面Ｌ字形で全体を円筒状に形成した保
   持筒の内側に保持されており、この保持筒の軸方向端部
   に形成した円輪部の内径は上記ニードル軸受を構成する
   複数のニードルの外接円の直径よりも小さく、上記保持
   筒は上記ステアリングコラムの前端部内側に強固に保持
   されており、上記ステアリングシャフトの中間部で上記
   第二の軸受よりも少しだけ中間に寄った部分には、上記
   スリーブの端面若しくは上記保持筒の円輪部と衝合自在
   なストッパ面が設けられている事を特徴とする衝撃吸収
   式ステアリング装置。