JP3604488B2

JP3604488B2 - 衝撃吸収式ステアリング装置

Info

Publication number: JP3604488B2
Application number: JP03145496A
Authority: JP
Inventors: 泰明辻
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2016-01-24
Also published as: JPH09202247A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両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装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来の衝撃吸収式ステアリング装置１０１は、ステアリングシャフト１０２を支持するコラム１０３と、このコラム１０３を車体１０４に取り付けるアッパーブラケット１０５とロアブラケット１０６とを備え、そのコラム１０３の軸心は車体前方に向かうに従い下方に向かうものとされている。各ブラケット１０５、１０６は厚さ方向が左右方向の板状であり、コラム１０３の軸方向から作用する力により塑性変形することで、ステアリングホイール１０８へのドライバーの衝突により発生する衝撃を吸収する。
【０００３】
しかし、上記ステアリング装置１０１では、コラム１０３の軸心と水平面とのなす角度が大きな車種においては、衝突時に車体側と干渉して充分に衝撃を吸収できないという問題がある。
すなわち、図８に示すように、コラム１０３の軸心と水平面とのなす角度θが大きい場合、ステアリングホイール１０８にドライバーとの衝突時に作用する力Ｆの多くが、アッパーブラケット１０５にコラム１０３の径方向から作用する。そのため、アッパーブラケット１０５の左右方向回りの塑性変形量が大きくなり、コラム１０３の上部が車体側に近接するように傾いて車体側と干渉してしまう。
【０００４】
また、図９に示す従来の衝撃吸収式ステアリング装置２０１は、特開平７‐１１７６８７号公報に開示されたもので、ステアリングシャフト２０２を軸受２０７を介して支持するコラム２０３と、そのコラム２０３を車体２０４に取り付けるアッパーブラケット２０５とロアブラケット２０６とを備え、そのコラム２０３の軸心は車体前方に向かうに従い下方に向かうものとされている。
【０００５】
そのステアリングシャフト２０２は、合成樹脂製のピンを介して互いに連結されている２部材２０２ａ、２０２ｂを有する。そのコラム２０３は、スリーブを介して互いに嵌合されている２部材２０３ａ、２０３ｂを有する。そのアッパーブラケット２０５は、車体２０４に取り付けられた連結部材２１０に、合成樹脂製のピンを介して連結されている。また、ステアリングシャフト２０２の一つの部材２０２ａの外周に、止め輪２１１とクッション２１２とが取り付けられている。
【０００６】
ステアリングホイールへのドライバーの衝突により衝撃が発生すると、ステアリングシャフト２０２の２部材２０２ａ、２０２ｂを連結するピンと、アッパーブラケット２０５と連結部材２１０とを連結するピンが剪断される。次に、ステアリングシャフト２０２の２部材２０２ａ、２０２ｂが軸方向に相対移動する。その相対移動が、止め輪２１１、クッション２１２、軸受２０７を介してコラム２０３に伝達され、コラム２０３の２部材２０３ａ、２０３ｂが軸方向に相対移動する。その相対移動により、アッパーブラケット２０５が連結部材２１０に対してコラム軸方向に相対移動する。その合成樹脂製ピンの剪断や相対移動部材間の摩擦により衝撃を吸収する。さらに、ロアブラケット２０６が塑性変形することでも衝撃を吸収する。
【０００７】
上記図９に示す構成では、コラム２０３の軸心と水平面とのなす角度が大きくても、アッパーブラケット２０５に取り付けられるコラム２０３ａを衝突時に軸方向に移動させるので、車体側と干渉するのを防止できる。
しかし、ステアリングシャフト２０２とコラム２０３とは、衝撃吸収時に軸方向相対移動する２部材から構成する必要があるため、軸方向寸法が大きくなる。そのため、スペースの制限された車種には取り付けることができない。
また、合成樹脂製ピンの剪断荷重や相対移動部材間の摩擦力を管理する必要があり、さらに、部品点数が多くなる。
【０００８】
本発明は、上記技術的課題を解決することのできる衝撃吸収式ステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ステアリングシャフトを支持するコラムと、そのコラムを車体に取り付けるブラケットを備え、そのコラムの軸心は車体前方に向かうに従い下方に向かうものとされ、そのブラケットの塑性変形により、ステアリングホイールへのドライバーの衝突により発生する衝撃を吸収可能なステアリング装置において、そのブラケットは、コラム側に固定されるコラム側固定部と、車体側に固定される左右一対の車体側固定部と、そのコラム側固定部と各車体側固定部とを接続する左右一対の板状接続部とを有し、そのコラム側固定部は、各車体側固定部よりもステアリングホイール寄りに配置され、その各接続部の厚さ方向に直交する面は、上下方向に沿うと共に、コラム側固定部から各車体側固定部に向かうに従い左右外方に向かうものとされ、各接続部の塑性変形により前記衝撃を吸収可能なことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、コラムの軸心は車体前方に向かうに従い下方に向かうため、ステアリングホイールにドライバーとの衝突時に作用する力は、ブラケットにコラムの径方向から作用する力と、コラムの軸方向から作用する力とに分けられる。
そのブラケットのコラム側固定部は各車体側固定部よりもステアリングホイール寄りに配置され、各接続部の厚さ方向に直交する面は、上下方向に沿うと共に、コラム側固定部から各車体側固定部に向かうに従い左右外方に向かうものとされている。これにより、各接続部は、衝撃作用時にコラムの軸方向から作用する力によりコラムが軸方向変位することで曲がり易くなり、その曲げによる塑性変形により衝撃を充分吸収することができる。
【００１１】
そのブラケットの左右一対の板状接続部は、厚さ方向に直交する面が上下方向に沿うので、衝撃作用時にコラムの径方向から作用する力に対する剛性が最大となっている。すなわち、コラムの左右方向回りのブラケットの塑性変形を規制できる。
【００１２】
そのコラム側固定部は、そのコラムを囲む環状とされ、そのコラム側固定部の内周一部とコラム外周一部との間に隙間が、そのコラムの左右方向回りの傾きを許容するように形成され、そのコラムの傾きは、そのコラム側固定部の内周一部にコラム外周一部が接することで規制されるのが好ましい。
【００１３】
これにより、そのコラムの上部が車体側に近接するように傾くのが完全には阻止されず、その隙間の大きさに対応した分の傾きが許容される。よって、そのコラムを軸方向から作用する力により軸方向に円滑に変位させ、ブラケットの各接続部の塑性変形による衝撃吸収効果を向上することができる。
【００１４】
しかも、そのコラムの傾きは、その隙間の大きさに対応した分だけ傾いた後に規制される。これにより、コラムの左右方向回りにアッパーブラケットが塑性変形するのを規制し、コラムの上部が車体側に大きく傾くのを防止できる。
【００１５】
各車体側固定部はネジ軸を介し車体側に連結され、そのコラムの軸心方向から作用する力に基づくネジ軸回りのモーメントが各接続部に作用するように、そのネジ軸の軸心はコラム軸心に対し非平行かつ非交叉とされているのが好ましい。そのネジ軸回りのモーメントの作用によってブラケットが塑性変形することで衝撃を吸収することができる。
【００１６】
そのコラムを車体に取り付ける第２のブラケットが前記ブラケットの下方に配置され、その第２のブラケットは、そのコラムの軸方向変位と傾きとにより塑性変形可能とされているのが好ましい。その第２のブラケットの塑性変形によっても衝撃を吸収できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
図１に示す衝撃吸収式電動パワーステアリング装置１は円筒状のコラム２を備える。そのコラム２は、軸心が車体前方に向かうに従い下方に向かうように、アッパーブラケット３１と、このアッパーブラケット３１の下方のロアブラケット（第２のブラケット）５１とを介して車体側部材４０に取り付けられる。
【００１９】
そのコラム２の一端内周に、ベアリング３を介して第１ステアリングシャフト４が支持される。この第１ステアリングシャフト４の一端にステアリングホイール（図示省略）が連結され、他端に第２ステアリングシャフト５の一端がピン６を介して連結される。
【００２０】
そのコラム２の他端は、操舵トルクを検知するトルクセンサ１０のハウジング１１に一体化されている。そのトルクセンサ１０は、上記第１ステアリングシャフト４に第２ステアリングシャフト５と共にピン６を介して連結されるトーションバー１３を有する。そのトーションバー１３にピン１４を介して連結される第３ステアリングシャフト１７が、ハウジング１１に軸受１５、１６を介し支持される。その第３ステアリングシャフト１７に、例えばラックピニオン式ステアリングギヤの入力軸が連結されることで、ステアリングホイールの回転により操舵用車輪が操舵される。
【００２１】
そのトルクセンサ１０は、その第２ステアリングシャフト５に一体化される磁性体製第１検出リング２１と、その第３ステアリングシャフト１７に一体化される磁性体製第２検出リング２２と、両検出リング２１、２２を通過する磁束を発生する検出コイル２３とを有する。
そのトーションバー１３の操舵トルクに応じた捩れに基づき、両検出リング２１、２２が相対回転し、その相対回転量に応じて検出コイル２３の出力が変化するものとされている。これにより、その検出コイル２３の出力から操舵トルクが検出される。
その第３ステアリングシャフト１７の外周にウォームホイール２４が嵌合され、このウォームホイール２４は、ハウジング１１に取り付けられた操舵補助用モータ２５の出力軸に嵌合されたウォーム２６に噛み合わされる。そのモータ２６がトルクセンサ１０により検出された操舵トルクに応じ駆動されることで、操舵補助力が付与される。
なお、このトルクセンサ１０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】
ステアリングホイールとドライバーとの衝突により第１ステアリングシャフト４に作用する軸方向力は、第２ステアリングシャフト５と第３ステアリングシャフト１７とを介してトルクセンサ１０のハウジング１１に伝達され、そのハウジング１１からコラム２に伝達される。
【００２３】
上記アッパーブラケット３１は、図２〜図４にも示すように、一枚の鋼板から形成され、コラム側固定部３３と、左右一対の車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌと、左右一対の接続部３５Ｒ、３５Ｌとを有する。
【００２４】
図３に示すように、そのコラム側固定部３３は、コラム２を囲む環状とされ、厚さ方向がコラム２の軸心に平行とされ、ドライバー側部分３３ａの内外周は半円に沿い、車体側部分３３ｂの内外周は矩形３辺に沿う。そのドライバー側部分３３ａの内周に、コラム２の外周のドライバー側部分２ａが溶接されることで、コラム側固定部３３はコラム２に固定されている。
【００２５】
そのコラム側固定部３３における車体側部分３３ｂの内周とコラム２の外周の車体側部分２ｂとの間に、ステアリングホイールとドライバーとの衝突時にコラム２に径方向から力が作用した場合に、そのコラム２の左右方向回りの傾きを許容するように隙間３６が形成されている。そのコラム２の傾きは、その車体側部分３３ｂの内周とコラム２の外周の車体側部分２ｂとが接することで規制される。
【００２６】
図４に示すように、各車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌは、略五角形の板状であって、厚さ方向に直交する面がコラム２の軸心に平行とされ、通孔３４ａを有する。その通孔３４ａに、図１に示すように、車体側部材４０に植え込まれたネジ軸４１が挿通され、そのネジ軸４１にねじ合わされるナット４２と車体側部材４０とで挟み込まれることにより、車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌは車体側に固定される。ここで、各車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌよりも上記コラム側固定部３３の方がステアリングホイール寄りに配置される。
【００２７】
各ネジ軸４１の軸心は、コラム軸心に直交する面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。これにより、ステアリングホイールとドライバーとの衝突時にコラム２の軸心方向から作用する力に基づいて、図４において矢印で示すように、ネジ軸４１回りのモーメントＭが各接続部３５Ｒ、３５Ｌに作用する。
なお、その通孔３４ａはコラム軸方向が長手方向の長孔とされ、そのネジ軸４１により連結される各部材相互の製作誤差による位置ずれに対応可能とされている。
【００２８】
図２〜図４に示すように、各接続部３５Ｒ、３５Ｌは、略台形状の板状であって、厚さ方向に直交する面は上下方向に沿うと共にコラム側固定部３３から各車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌに向かうに従い左右外方に向かい、コラム側固定部３３と各車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌとを接続する。すなわち、右方の接続部３５Ｒの一端は、コラム側固定部３３の車体側部分３３ｂの外周右側に連なり、他端は右方の車体側固定部３４Ｒに連なる。また、左方の接続部３５Ｌの一端は、コラム側固定部３３の車体側部分３３ｂの外周左側に連なり、他端は左方の車体側固定部３４Ｌに連なる。
【００２９】
図１に示すように、上記ロアブラケット５１は上記トルクセンサ１０のハウジング１１を介してコラム２を車体側部材４０に取り付ける。図５にも示すように、そのロアブラケット５１は一枚の鋼板から形成され、第１〜第４板状部５２、５３、５４、５５を有する。
【００３０】
その第１板状部５２は、厚さ方向に直交する面がコラム軸方向に対し直角に配置される。
その第２板状部５３は、その第１板状部５２の一端にステアリングホイール側端部が連なると共に、厚さ方向に直交する面がコラム軸方向に対し傾斜して配置される。
その第３板状部５４は、その第２板状部５３の反ステアリングホイール側端部のコラム径方向一方側に連なると共に、厚さ方向に直交する面がコラム軸方向に対し平行に配置される。
その第４板状部５５は、その第２板状部５３の反ステアリングホイール側端部のコラム径方向他方側に連なると共に、厚さ方向に直交する面がコラム軸方向に対し平行に配置される。
【００３１】
その第１板状部５２は通孔５２ａを有し、この通孔５２ａに前記第３ステアリングシャフト１７が挿通され、その通孔５２ａの周囲部がトルクセンサ１０のハウジング１１にボルト４１によって連結され、これにより、ロアブラケット５１はコラム２側に固定されている。
【００３２】
その第３板状部５４と第４板状部５５とに、反ステアリングホイール側が開放された切欠５４ａ、５５ａが形成されている。各切欠５４ａ、５５ａに、車体側部材４０に植え込まれたネジ軸５６が挿通され、このネジ軸５６にねじ合わされるナット５７と車体側部材４０とで挟み込まれることによって、第３板状部５４と第４板状部５５とは車体側に固定されている。ここで、第３、第４板状部５４、５５よりも上記第１板状部５２の方がステアリングホイール寄りに配置される。
【００３３】
その第２板状部５３と第３板状部５４との境界、および第２板状部５３と第４板状部５５との境界は、第１の屈曲部５８とされている。その第１の屈曲部５８よりもステアリングホイール寄りの位置で、第１板状部５２と第２板状部５３との境界は、第２の屈曲部５９とされている。
これにより、ステアリングホイールとドライバーとの衝突時に、コラム２の軸方向変位と左右方向回りの傾きにより、第１の屈曲部５８は屈曲程度が増大するように塑性変形し、第２の屈曲部５９は屈曲程度が減少するように塑性変形する。
【００３４】
上記構成によれば、コラム２の軸心は車体前方に向かうに従い下方に向かうため、図６に示すように、ステアリングホイールにドライバーとの衝突時に作用する力Ｆは、アッパーブラケット３１にコラム２の径方向から作用する力と、コラム２の軸方向から作用する力とに分けられる。
【００３５】
そのアッパーブラケット３１のコラム側固定部３３は各車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌよりもステアリングホイール寄りに配置され、各接続部３５Ｒ、３５Ｌの厚さ方向に直交する面は、上下方向に沿うと共にコラム側固定部３３から各車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌに向かうに従い左右外方に向かうものとされている。これにより、各接続部３５Ｒ、３５Ｌは、衝撃作用時にコラム２の軸方向から作用する力によりコラム２が軸方向変位することで曲がり易くなる。さらに、その車体側固定部３４Ｒ、３４Ｌを車体側に連結するネジ軸４１回りのモーメントが前記ブラケットに作用する。これにより、図４において１点鎖線で示すように、各接続部３５Ｒ、３５Ｌの曲げによる塑性変形により衝撃を充分吸収することができる。
【００３６】
また、そのコラム側固定部３３の車体側部分３３ｂの内周とコラム２の外周の車体側部分２ｂとの間に形成された隙間３６により、コラム２の上部が車体側に近接するように傾くのが完全には阻止されないので、コラム２の軸方向から作用する力によりコラム２を軸方向に円滑に変位させ、各接続部３５Ｒ、３５Ｌの塑性変形による衝撃吸収効果を向上することができる。
【００３７】
さらに、図６に示すように、その衝撃作用時のコラム２の軸方向変位と傾きとにより、ロアブラケット５１の第１の屈曲部５８と第２の屈曲部５９とが塑性変形することでも衝撃を吸収することができる。
【００３８】
そのアッパーブラケット３１の左右一対の板状接続部３５Ｒ、３５Ｌは、厚さ方向に直交する面が上下方向に沿うので、衝撃作用時にコラム２の径方向から作用する力に対する剛性が最大となっている。さらに、上記コラム２の傾きは上記隙間３６の大きさに対応した分だけ傾いた後に規制される。これにより、コラム２の左右方向回りにアッパーブラケット３１が塑性変形するのを規制し、コラム２の上部が車体側に大きく傾いて車体側と干渉するのを防止できる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記構造以外の衝撃吸収構造を付加してもよい。
【００４０】
【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、車体と干渉することなく、簡単な構造で、制限されたスペースにおいてもドライバーに作用する衝撃を充分に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のステアリング装置の断面図
【図２】本発明の実施形態のステアリング装置のアッパーブラケットの側面図
【図３】本発明の実施形態のステアリング装置のアッパーブラケットの底面図
【図４】本発明の実施形態のステアリング装置のアッパーブラケットの正面図
【図５】本発明の実施形態のステアリング装置のロアブラケットの正面図
【図６】本発明の実施形態のステアリング装置の衝突後の側面図
【図７】従来のステアリング装置の側面図
【図８】従来のステアリング装置の衝突後の側面図
【図９】従来のステアリング装置の側面図
【符号の説明】
２コラム
４、５、１７ステアリングシャフト
３１アッパーブラケット
３３コラム側固定部
３４Ｒ、３４Ｌ車体側固定部
３５Ｒ、３５Ｌ接続部
３６隙間
４１ネジ軸
５１ロアブラケット

Claims

ステアリングシャフトを支持するコラムと、そのコラムを車体に取り付けるブラケットを備え、
そのコラムの軸心は車体前方に向かうに従い下方に向かうものとされ、
そのブラケットの塑性変形により、ステアリングホイールへのドライバーの衝突により発生する衝撃を吸収可能なステアリング装置において、
そのブラケットは、コラム側に固定されるコラム側固定部と、車体側にそれぞれ単一のネジ軸を介して連結される左右一対の互いから離隔する車体側固定部と、そのコラム側固定部と各車体側固定部とを接続する左右一対の板状接続部とを有し、
そのコラム側固定部は、各車体側固定部よりもステアリングホイール寄りに配置され、
その各板状接続部それぞれの厚さ方向に直交する面は、上下方向に沿うと共に、コラム側固定部に連なる部分から各車体側固定部に連なる部分にわたる部位においてコラム側固定部から各車体側固定部に向かうに従い左右外方に向かうものとされ、
左右一方の前記車体側固定部を固定する前記ネジ軸の軸心と前記コラム側固定部との左右間に、左右一方の前記板状接続部における厚さ方向に直交する面が位置され、
左右他方の前記車体側固定部を固定する前記ネジ軸の軸心と前記コラム側固定部との左右間に、左右他方の前記板状接続部における厚さ方向に直交する面が位置され、
前記コラムの軸心方向から作用する力に基づく前記各ネジ軸回りのモーメントが各板状接続部に作用するように、前記各ネジ軸の軸心は前記コラムの軸心に対し非平行かつ非交叉とされ、
各板状接続部の塑性変形により前記衝撃を吸収可能な衝撃吸収式ステアリング装置。
そのコラム側固定部は、そのコラムを囲む環状とされ、
そのコラム側固定部の内周一部とコラム外周一部との間に隙間が、そのコラムの左右方向回りの傾きを許容するように形成され、
そのコラムの傾きは、そのコラム側固定部の内周一部にコラム外周一部が接することで規制される請求項１に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。
そのコラムを車体に取り付ける第２のブラケットが前記ブラケットの下方に配置され、その第２のブラケットは、そのコラムの軸方向変位と傾きとにより塑性変形可能とされている請求項１または２に記載の衝撃吸収式ステアリング装置。