JP4507974B2

JP4507974B2 - ステアリング装置

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Publication number: JP4507974B2
Application number: JP2005135508A
Authority: JP
Inventors: 誠一森山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2025-05-09
Also published as: JP2006312360A

Description

本発明はステアリング装置、特に、運転者の体格や運転姿勢に応じて、ステアリングホイールのテレスコピック位置を調整することができるテレスコピック式のステアリング装置、または、テレスコピック位置とチルト位置の両方を調整することができるチルト・テレスコピック式のステアリング装置であって、二次衝突時に、ステアリングホイールが車体前方側にコラプス移動するコラプス式のステアリング装置に関する。

コラプス式のステアリング装置として特許文献１のステアリング装置があるが、このステアリング装置は、テレスコピック式やチルト・テレスコピック式のステアリング装置に適用したものではない。

チルト・テレスコピック式のステアリング装置で、二次衝突時に、ステアリングホイールが車体前方側にコラプス移動するコラプス式のステアリング装置としては、図７及び図８に示すステアリング装置がある。

図７は従来のステアリング装置の一例を示し、二次衝突時の動作を示す説明図である。図７のステアリング装置は、二次衝突時にコラム全体が車体前方側にコラプス移動するタイプのステアリング装置である。図７（１）に示すように、コラム１には、車体後方側（図７の右側）にステアリングホイール２３を有するステアリングシャフト２が回転可能に軸支されている。

コラム１の車体前方側に固定された下部ブラケット８は、車体１３に固定されたチルト中心軸８１に枢動可能に、かつテレスコピック移動可能に支承されている。車体１３に固定された上部ブラケット７には、コラム１の車体後方側がテレスコピック移動可能に、かつチルト移動可能に支承され、所望のチルト調整位置及びテレスコピック調整位置で、上部ブラケット７にコラム１がクランプ・アンクランプされる。

ステアリングシャフト２の車体前方側端部は、自在継手４１を介して伸縮可能な中間シャフト３に連結され、中間シャフト３の車体前方側端部は、自在継手４２を介してエクステンションシャフト５に連結されている。このエクステンションシャフト５下端の図示しないピニオンが、ステアリングギヤ６の図示しないラックに噛合い、ステアリングホイール２３の回転操作で、ステアリングギヤ６のラックアンドピニオン機構を介して、車輪の操舵角を変えることができる。

図７のステアリング装置では、二次衝突時にステアリングホイール２３に運転者が衝突すると、図７（２）に示すように、コラム１全体が、チルト中心軸８１及び上部ブラケット７から離脱して車体前方側に距離Ｓ１だけコラプス移動して、二次衝突時の衝撃を緩和するようにしている。従って、図７のステアリング装置では、コラプス移動時に、中間シャフト３が揺動と収縮運動を行うため、車体１３との間に十分なコラプス移動のためのスペースを確保する必要がある。

図８は従来のステアリング装置の他の例を示し、二次衝突時の動作を示す説明図である。図８のステアリング装置は、二次衝突時にコラム及びステアリングシャフトが収縮するタイプのステアリング装置である。図８（１）に示すように、アッパーコラム１１の車体前方側（図８の左側）には、ロアーコラム１２がテレスコピック移動可能に内嵌し、アッパーコラム１１には、車体後方側にステアリングホイール２３を有するアッパー側ステアリングシャフト２１が回転可能に軸支されている。

ロアーコラム１２には、ロアー側ステアリングシャフト２２が回転可能に軸支され、ロアー側ステアリングシャフト２２の車体後方側に形成された雄セレーションが、アッパー側ステアリングシャフト２１の車体前方側に形成された雌セレーションに、テレスコピック移動可能に、かつ回転トルク伝達可能に内嵌している。

ロアーコラム１２の車体前方側に固定された下部ブラケット８は、車体１３に固定されたチルト中心軸８１に枢動可能に支承されている。車体１３に固定された上部ブラケット７には、アッパーコラム１１がテレスコピック移動可能に、かつチルト移動可能に支承され、所望のチルト調整位置及びテレスコピック調整位置で、上部ブラケット７にアッパーコラム１１がクランプ・アンクランプされる。

ロアー側ステアリングシャフト２２の車体前方側端部は、自在継手４１を介して伸縮可能な中間シャフト３に連結され、中間シャフト３の車体前方側端部は、自在継手４２を介してエクステンションシャフト５に連結されている。このエクステンションシャフト５下端の図示しないピニオンが、ステアリングギヤ６の図示しないラックに噛合い、ステアリングホイール２３の回転操作で、ステアリングギヤ６のラックアンドピニオン機構を介して、車輪の操舵角を変えることができる。

図８のステアリング装置では、二次衝突時にステアリングホイール２３に運転者が衝突すると、図８（２）に示すように、ロアーコラム１２及びロアー側ステアリングシャフト２２は静止状態を維持したままで、アッパーコラム１１及びアッパー側ステアリングシャフト２１が車体前方側に距離Ｓ２だけコラプス移動して、二次衝突時の衝撃を緩和するようにしている。

従って、図８のステアリング装置では、ロアーコラム１２及びロアー側ステアリングシャフト２２は静止状態を維持するため、中間シャフト３は揺動も収縮もせず、従って、車体１３との間のコラプス移動のためのスペースは小さくて済む。

しかし、ロアー側ステアリングシャフト２２の車体後方側とアッパー側ステアリングシャフト２１の車体前方側とを、軽い力でテレスコピック移動可能に、かつ回転トルク伝達可能に嵌合するために、精度の高い嵌合構造が必要となるため、製造コストが上昇すると共に、回転方向のガタが避けられず、曲げ剛性や振動剛性が低下する問題があった。

特許第３３９５４２９号公報

本発明は、二次衝突時の、車体との間のコラプス移動のためのスペースが小さくて済み、ステアリングシャフトの回転方向のガタが少なく、曲げ剛性や振動剛性が高いステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、車体に取付け可能であって、二次衝突時に車体前方側に離脱可能な上部ブラケット、上記上部ブラケットにテレスコピック位置調整可能に取付けられたアッパーコラム、所望のテレスコピック調整位置で上記アッパーコラムを上記上部ブラケットにクランプするとともに、二次衝突時にはクランプ力に抗して上記アッパーコラムが車体前方側に移動することによって衝撃エネルギーを吸収する第１の衝撃エネルギー吸収機構をなすクランプ装置、上記第１の衝撃エネルギー吸収機構が作動してその移動端に達することによって、上記上部ブラケットが車体から離脱する時に更に衝撃エネルギーを吸収する第２の衝撃エネルギー吸収機構、上記アッパーコラムのアッパー側軸受に回転自在に軸承され、車体後方側にステアリングホイールを装着可能なステアリングシャフト、車体に取付け可能で二次衝突時に車体前方側に離脱可能な下部ブラケットに固定されたロアーコラム、上記ロアーコラムに回転自在かつテレスコピック移動可能に上記ステアリングシャフトを軸承するロアー側軸受、上記第２の衝撃エネルギー吸収機構の作動により、上記アッパーコラム、上記ステアリングシャフト、及び、上記上部ブラケットが一体となって車体前方側に所定距離移動した時、これらのいずれかが当接することによって、上記下部ブラケットが車体から離脱する時に、更に衝撃エネルギーを吸収する第３の衝撃エネルギー吸収機構を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

第２番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記上部ブラケットの車体からの離脱荷重は、上記クランプ装置のクランプ力よりも大きく設定されていることを特徴とするステアリング装置である。

第３番目の発明は、第２番目の発明のステアリング装置において、上記下部ブラケットの車体からの離脱荷重は、上記上部ブラケットの車体からの離脱荷重よりも大きく設定されていることを特徴とするステアリング装置である。

第４番目の発明は、第３番目の発明のステアリング装置において、上記ロアー側軸受のロアーコラムからの離脱荷重は、上記下部ブラケットの車体からの離脱荷重よりも大きく設定されていることを特徴とするステアリング装置である。

第５番目の発明は、第１番目から第４番目までのいずれかの発明のステアリング装置において、上記ステアリングシャフトと上記ロアー側軸受の内輪との間には、ステアリングシャフトとロアー側軸受の内輪との間の摩擦を軽減する摩擦軽減部材が介在していることを特徴とするステアリング装置である。

第６番目の発明は、車体に取付け可能であって、二次衝突時に車体前方側に離脱可能な上部ブラケット、上記上部ブラケットにテレスコピック位置調整可能に取付けられたアッパーコラム、所望のテレスコピック調整位置で上記アッパーコラムを上記上部ブラケットにクランプするとともに、二次衝突時にはクランプ力に抗して上記アッパーコラムが車体前方側に移動することによって衝撃エネルギーを吸収する第１の衝撃エネルギー吸収機構をなすクランプ装置、上記第１の衝撃エネルギー吸収機構が作動してその移動端に達することによって、上記上部ブラケットが車体から離脱する時に更に衝撃エネルギーを吸収する第２の衝撃エネルギー吸収機構、上記アッパーコラムのアッパー側軸受に回転自在に軸承され、車体後方側にステアリングホイールを装着可能なアッパー側ステアリングシャフト、車体に取付け可能な下部ブラケットに固定されたロアーコラム、上記アッパー側ステアリングシャフトに対してコラプス移動可能で、回転トルクを伝達可能に嵌合するロアー側ステアリングシャフト、上記ロアーコラムに回転自在かつテレスコピック移動可能に上記ロアー側ステアリングシャフトを軸承するロアー側軸受、上記第２の衝撃エネルギー吸収機構の作動により、上記アッパーコラム、上記アッパー側ステアリングシャフト、上記ロアー側ステアリングシャフト、及び、上記上部ブラケットが一体となって車体前方側に所定距離移動した時、上記ロアー側ステアリングシャフトが上記ロアー側軸受に当接することによって、上記アッパー側ステアリングシャフトがロアー側ステアリングシャフトに対してコラプス移動する時に、更に衝撃エネルギーを吸収する第４の衝撃エネルギー吸収機構を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

第７番目の発明は、第６番目の発明のステアリング装置において、上記ロアー側ステアリングシャフトのロアー側に自在継手を介して連結され、互いに軸方向に相対的に伸縮可能で、ステアリングギヤに回転トルクを伝達可能な中間インナーシャフトと中間アウターシャフトで構成された中間シャフトを備えたことを特徴とするステアリング装置である。

第８番目の発明は、第７番目の発明のステアリング装置において、上記中間シャフトの伸縮荷重は、上記アッパー側ステアリングシャフトに対するロアー側ステアリングシャフトのコラプス荷重よりも小さく設定されていることを特徴とするステアリング装置である。

第９番目の発明は、第８番目の発明のステアリング装置において、上記クランプ装置のクランプ力は、上記アッパー側ステアリングシャフトに対するロアー側ステアリングシャフトのコラプス荷重よりも小さく設定されていることを特徴とするステアリング装置である。

第１０番目の発明は、第９番目の発明のステアリング装置において、上記上部ブラケットの車体からの離脱荷重は、上記クランプ装置のクランプ力よりも大きく、上記アッパー側ステアリングシャフトに対するロアー側ステアリングシャフトのコラプス荷重よりも小さく設定されていることを特徴とするステアリング装置である。

第１１番目の発明は、第１０番目の発明のステアリング装置において、上記ロアー側軸受のロアーコラムからの離脱荷重は、上記アッパー側ステアリングシャフトに対するロアー側ステアリングシャフトのコラプス荷重よりも大きく設定されていることを特徴とするステアリング装置である。

第１２番目の発明は、第６番目の発明のステアリング装置において、上記下部ブラケットは車体前方側に離脱可能に取付けられ、その離脱荷重は、上記アッパー側ステアリングシャフトに対するロアー側ステアリングシャフトのコラプス荷重よりも大きく、上記ロアー側軸受のロアーコラムからの離脱荷重よりも小さく設定され、上記第４の衝撃エネルギー吸収機構が作動してその移動端に達することによって、上記下部ブラケットが車体から離脱する時に更に衝撃エネルギーを吸収する第３の衝撃エネルギー吸収機構を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

第１３番目の発明は、第６番目から第１２番目までのいずれかの発明のステアリング装置において、上記ロアー側ステアリングシャフトと上記ロアー側軸受の内輪との間には、上記ロアー側ステアリングシャフトと上記ロアー側軸受の内輪との間の摩擦を軽減する摩擦軽減部材が介在していることを特徴とするステアリング装置である。

第１４番目の発明は、第１番目または第６番目のいずれかの発明のステアリング装置において、上記下部ブラケットはチルト中心軸に枢動可能に支承され、上記アッパーコラムは上記上部ブラケットにチルト位置調整可能に取付けられていることを特徴とするステアリング装置である。

第１５番目の発明は、第５番目または第１３番目のいずれかの発明のステアリング装置において、上記摩擦軽減部材の材質は、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、含油樹脂、ポリウレタンゴム、グリースのうちのいずれかであることを特徴とするステアリング装置である。

本発明のステアリング装置では、二次衝突時には、テレスコピック移動距離分だけ、アッパーコラムと共に、ロアー側ステアリングシャフトとアッパー側ステアリングシャフトが一体的に車体前方側に移動する。その後、ロアー側ステアリングシャフトの当接部がロアー側ステアリングシャフトを軸支するロアー側軸受に当接すると、アッパーコラムと共に、アッパー側ステアリングシャフトがロアー側ステアリングシャフトに対して車体前方側にコラプス移動する。従って、ロアー側ステアリングシャフトの車体前方側への移動距離が少なくて済むため、車体との間のコラプス移動のためのスペースが小さくて済む。

また、ロアー側ステアリングシャフトの車体後方側とアッパー側ステアリングシャフトの車体前方側との嵌合は、テレスコピック移動が不要なため、嵌合部の構造が簡単で製造コストが安く抑えられると共に、回転方向のガタが小さく、曲げ剛性や振動剛性も向上する。さらに、離脱荷重の異なる複数の衝撃エネルギー吸収機構で、二次衝突時の衝撃エネルギーを効果的に吸収し、運転者に対するステアリング装置の衝撃安全性を向上させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明のステアリング装置を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。図２は本発明の実施形態のステアリング装置を示し、（１）は要部を示す一部を断面にした正面図、（２）は（１）のロアー側軸受の拡大断面図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図である。

図４は図２のＰ矢視図である。図５は、ロアー側ステアリングシャフトに形成された当接部の変形例を示し、ステアリング装置の車体前方側を示す一部を断面した正面図である。図６は本発明の実施形態のステアリング装置の二次衝突時の動作を示す説明図である。

図１に示すように、中空円筒状のコラム１が車体に取付けられ、このコラム１にはステアリングシャフト２が回動可能に軸支されている。ステアリングシャフト２には、その右端（車体後方側）にステアリングホイール２３が装着され、ステアリングシャフト２の左端（車体前方側）には、自在継手４１を介して中間シャフト３が連結されている。

中間シャフト３は、雄スプラインが形成された中実の中間インナーシャフト３１と、雌スプラインが形成された中空円筒状の中間アウターシャフト３２で構成され、中間インナーシャフト３１の雄スプラインが、中間アウターシャフト３２の雌スプラインに伸縮可能（摺動可能）に、かつ回転トルクを伝達可能に嵌合している。

そして、中間アウターシャフト３２の車体後方側が上記自在継手４１に連結され、中間インナーシャフト３１の車体前方側が自在継手４２に連結されている。自在継手４２には、ステアリングギヤ６の図示しないラックに噛合うピニオンを有するエクステンションシャフト５（図６参照）が連結されている。

運転者がステアリングホイール２３を回転操作すると、ステアリングシャフト２、自在継手４１、中間シャフト３、自在継手４２、エクステンションシャフト５を介して、その回転力がステアリングギヤ６に伝達され、ラックアンドピニオン機構を介して、タイロッド６１を移動し、車輪の操舵角を変えることができる。

図２に示すように、コラム１は、中空円筒状のアッパーコラム（アウターコラム）１１と、このアッパーコラム１１の内周面１１１にテレスコピック移動可能に内嵌したロアーコラム（インナーコラム）１２で構成されている。アッパーコラム１１には、車体後方側（図２の右側）にステアリングホイール２３を取付けたアッパー側ステアリングシャフト（アウターステアリングシャフト）２１が、アッパー側軸受１１２によって回動可能に軸支されている。

ロアーコラム１２には、ロアー側ステアリングシャフト（インナーステアリングシャフト）２２が、ロアー側軸受１２１によって回動可能に軸支され、ロアー側ステアリングシャフト２２の車体後方側（図２の右側）は、アッパー側ステアリングシャフト２１の車体前方側（図２の左側）にコラプス移動可能に内嵌している。ロアー側ステアリングシャフト２２とアッパー側ステアリングシャフト２１を一体的に成形して、コラプス移動しない一本のステアリングシャフトにしてもよい。

ロアー側ステアリングシャフト２２の車体後方側は、アッパー側ステアリングシャフト２１の車体前方側に所定の締め代で圧入され、コラプス荷重（収縮時の荷重）が５００Ｎから１ＫＮ以上に設定されている。従って、ロアー側ステアリングシャフト２２とアッパー側ステアリングシャフト２１との嵌合部には、回転方向のガタが無く、曲げ剛性、振動剛性が高い。

ステアリングホイール２３のテレスコピック位置調整時には、ロアー側ステアリングシャフト２２はアッパー側ステアリングシャフト２１と共に、ロアーコラム１２に対してテレスコピック移動する。そして、二次衝突時に、ロアー側ステアリングシャフト２２とアッパー側ステアリングシャフト２１との間に上記したコラプス荷重が加わると、ロアー側ステアリングシャフト２２に対して、アッパー側ステアリングシャフト２１が車体前方側にコラプス移動する。

このロアー側ステアリングシャフト２２の車体後方側とアッパー側ステアリングシャフト２１の車体前方側の圧入嵌合部が、第４の衝撃エネルギー吸収機構を構成し、コラプス移動時にこの圧入嵌合部が塑性変形して、衝撃エネルギーを吸収する。なお、ロアー側ステアリングシャフト２２とアッパー側ステアリングシャフト２１との嵌合は圧入に限らず、２つのシャフトに貫通孔をあけて樹脂ピンなどで固定し、２次衝突荷重が入力されるとピンが破断するような構成を取ることもできる。

図２（２）に示すように、ロアーコラム１２の車体前方側端面を内側に折り曲げることにより、ロアー側軸受１２１の外輪１２１Ａは、ロアーコラム１２に対して固定されている。また、ロアー側軸受１２１の内輪１２１Ｂには、中空円筒状の摩擦軽減部材１２３が内嵌されている。摩擦軽減部材１２３の前後両端は外側に折り曲げられて内輪１２１Ｂを挟持しているため、内輪１２１Ｂに対して軸方向の移動が阻止されている。

ロアー側ステアリングシャフト２２の外周面２２１は、摩擦軽減部材１２３の内周面１２３Ａに軸方向にテレスコピック移動可能に内嵌している。摩擦軽減部材１２３は、摩擦係数の小さいフッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、含油樹脂、ポリウレタンゴム等の材質で成形されている。摩擦軽減部材１２３を特に設けず、ロアー側ステアリングシャフト２２の外周面２２１や内輪１２１Ｂの内周面に、グリース等の潤滑剤を塗布してもよい。

従って、ステアリングホイール２３のテレスコピック位置調整時には、ロアー側ステアリングシャフト２２は摩擦軽減部材１２３に案内されて、アッパーコラム１１、アッパー側ステアリングシャフト２１と共に、ロアーコラム１２に対して円滑にテレスコピック移動することができる。

図２（１）及び（２）に示すように、ロアー側ステアリングシャフト２２には、外周面２２１の車体後方側に、外周面２２１よりも大径の段差部（当接部）２２２が形成され、ロアー側ステアリングシャフト２２が車体前方側に移動すると、この段差部２２２が摩擦軽減部材１２３の後端面１２３Ｂに当接し、ロアー側ステアリングシャフト２２の車体前方側への移動が阻止される。

図５は、ロアー側ステアリングシャフト２２に形成された当接部の変形例を示し、ステアリング装置の車体前方側を示す一部を断面した正面図である。上記実施形態では、ロアー側ステアリングシャフト２２が車体前方側のテレスコピック移動端に達すると、当接部としての段差部２２２が、摩擦軽減部材１２３の後端面１２３Ｂに当接して、ロアー側ステアリングシャフト２２の車体前方側への移動が阻止される。図５の変形例では、段差部２２２の代わりに、外周面２２１に当接部としての止め輪２２３を固定している。

従って、図５の変形例では、ロアー側ステアリングシャフト２２が車体前方側へ移動すると、この止め輪２２３が摩擦軽減部材１２３の後端面１２３Ｂに当接し、ロアー側ステアリングシャフト２２の車体前方側への移動が阻止される。

ロアー側ステアリングシャフト２２とアッパー側ステアリングシャフト２１を一本のステアリングシャフトにした場合には、ステアリングシャフトに段差部２２２や止め輪２２３を設けず、ロアーコラム１２の外周面に拡径部を形成し、アッパーコラム１１の車体前方側端部をこの拡径部に当接させてもよい。

図２から図４に示すように、アッパーコラム１１は、上部ブラケット７によって車体１３に取付けられている。上部ブラケット７の上部には、この上部ブラケット７を車体に取付けるための左右一対のフランジ部７１、７１が形成されている。上部ブラケット７の左右の側板７２、７２の内側には、アッパーコラム１１の下方に一体的に形成したクランプ部１１３、１１３がテレスコピック移動可能に挟持されている。

クランプ部１１３、１１３には、軸方向に長いテレスコ用長溝１１４、１１４が形成され、側板７２、７２に形成したチルト用長溝７３、７３と、テレスコ用長溝１１４、１１４に、締付けロッド７４が、図３の右側から挿通されている。

図３に示すように、締付けロッド７４の右側には、頭部７４１が形成され、頭部７４１が右側の側板７２の外側面に当接している。締付けロッド７４の左側には雄ねじ７４２が形成され、雄ねじ７４２にナット７５がねじ込まれている。ナット７５には操作レバー７６が溶接されている。

ロアーコラム１２の車体前方側端部には、下部ブラケット８が溶接によって固定され、この下部ブラケット８が、チルト中心軸８１を介して車体１３に枢動可能に支承されている。下部ブラケット８の変形例として、二次衝突時に、所定の離脱荷重で、下部ブラケット８がチルト中心軸８１から車体前方側に離脱するようにしてもよい。

すなわち、この変形例では、後述する上部ブラケット７の車体１３からの離脱構造と同様に、剪断ピンで下部ブラケット８に結合されたカプセルを、車体１３にボルトで固定する。二次衝突時にこの剪断ピンが剪断されて所定の離脱荷重が発生し、カプセルが車体１３に残り、下部ブラケット８が車体１３から車体前方側に離脱する。この下部ブラケット８に結合されたカプセルと剪断ピンが、第３の衝撃エネルギー吸収機構を構成し、剪断ピンが剪断されて所定の離脱荷重が発生することによって、衝撃エネルギーを吸収する。

また、他の例として、チルト中心軸８１の直径よりも幅が狭く車体後方側が開口した切欠き溝を下部ブラケット８に形成する。二次衝突時には、チルト中心軸８１がこの切欠き溝を拡幅することで、所定の離脱荷重が発生し、下部ブラケット８がチルト中心軸８１から車体前方側に離脱する。

操作レバー７６を揺動すると、ナット７５が回転し、締付けロッド７４を介して側板７２、７２を締付け、又は締付けを解除することができ、これによって、アッパーコラム１１のクランプ部１１３、１１３を、所望のテレスコピック調整位置、及びチルト調整位置で、上部ブラケット７にクランプ・アンクランプすることができる。

この側板７２、７２の内側でアッパーコラム１１のクランプ部１１３、１１３を摩擦力で挟持する構造が、第１の衝撃エネルギー吸収機構を構成し、二次衝突時にアッパーコラム１１が側板７２、７２に対してすべる時に、所定のすべり荷重が発生することによって、衝撃エネルギーを吸収する。

アッパーコラム１１の下面には、アッパーコラム１１の外周面１１６から内周面１１１に貫通したスリット１１５が形成されている。このスリット１１５があることで、アッパーコラム１１がスリット１１５部分で容易に弾性変形して、アッパーコラム１１の内周面１１１でロアーコラム１２の外周面１２２をクランプしている。

アッパーコラム１１を上部ブラケット７に対してアンクランプした後、ステアリングホイール２３を握ってアッパーコラム１１をロアーコラム１２に対して軸方向に摺動し、所望のテレスコピック位置に調整することができる。このテレスコピック位置調整時には、ロアー側ステアリングシャフト２２は摩擦軽減部材１２３に案内されて、アッパーコラム１１、アッパー側ステアリングシャフト２１と共に、ロアーコラム１２に対して円滑にテレスコピック移動する。

このテレスコピック移動時、中間シャフト３の中間インナーシャフト３１と中間アウターシャフト３２が互いに伸縮して、ロアー側ステアリングシャフト２２の回転をステアリングギヤ６に伝達する。また、アッパーコラム１１をチルト中心軸８１を中心として枢動し、チルト用長溝７３、７３に沿って締付けロッド７４を移動し、所望のチルト位置に調整することができる。

図３から図４に車体１３と上部ブラケット７との取付け構造の詳細を示す。この取付け構造は、上部ブラケット７、上部ブラケット７の上部にアッパーコラム１１の軸心の左右両側に形成されたフランジ部７１、７１、フランジ部７１、７１に形成された切欠き溝７１１、７１１、切欠き溝７１１の左右両側縁部に嵌め込まれたカプセル７７、７７から構成され、アッパーコラム１１の軸心に対して、左右対称構造を有している。

上部ブラケット７及びアッパーコラム１１は金属等の導電性材料で構成されており、切欠き溝７１１、７１１は、フランジ部７１、７１の車体後方側に開口している。切欠き溝７１１、７１１には、金属（アルミニウム等の軽合金）等の導電性材料で構成されたカプセル７７、７７が嵌め込まれ、カプセル７７、７７は、各々４本の剪断ピン７７１によって、フランジ部７１、７１に結合されている。また、カプセル７７、７７は、カプセル７７に形成された長溝状のボルト孔７７２に挿通したボルト７７３によって、車体１３に固定されている。

この上部ブラケット７に結合されたカプセル７７と剪断ピン７７１が、第２の衝撃エネルギー吸収機構を構成し、二次衝突時に上部ブラケット７が車体１３から離脱する時に、剪断ピン７７１が剪断されて所定の離脱荷重が発生することによって、衝撃エネルギーを吸収する。

本発明の実施形態では、中間シャフト３の伸縮荷重をＴ、所望のテレスコピック調整位置でアッパーコラム１１を上部ブラケット７にクランプするクランプ力（アッパーコラム１１と側板７２との間のすべり荷重）をＨ、上部ブラケット７の車体１３からの離脱荷重をＩ、アッパー側ステアリングシャフト２１に対するロアー側ステアリングシャフト２２のコラプス荷重をＦ、下部ブラケット８の車体１３からの離脱荷重をＪ、ロアー側軸受１２１のロアーコラム１２からの離脱荷重（抜け荷重）をＧとすると、これらの荷重の大きさの大小関係を、Ｇ＞Ｊ＞Ｆ＞Ｉ＞Ｈ＞Ｔに設定している。

ロアー側ステアリングシャフト２２とアッパー側ステアリングシャフト２１を一体的な一本のステアリングシャフトにした場合には、コラプス荷重Ｆが除外され、荷重の大きさの大小関係は、Ｇ＞Ｊ＞Ｉ＞Ｈ＞Ｔとなる。

二次衝突時の動作を、図６の説明図に基づいて説明する。図６（１）は二次衝突前の状態を示す。運転者がステアリングホイ−ル２３に衝突し、その衝撃力が、上部ブラケット７にアッパーコラム１１をクランプするクランプ力Ｈよりも大きくなると、アッパーコラム１１が側板７２に対して滑り出す。そのため、所定のすべり荷重が発生し、第１の衝撃エネルギー吸収機構が作動して、衝撃エネルギーを吸収する。

その結果、アッパーコラム１１が、アッパー側ステアリングシャフト２１、ロアー側ステアリングシャフト２２と共に、摩擦軽減部材１２３に案内されて、ロアーコラム１２に対して車体前方側に移動する。この時、中間シャフト３の中間インナーシャフト３１と中間アウターシャフト３２が互いに収縮しながら揺動して、ロアー側ステアリングシャフト２２の車体前方側への移動を円滑に行わせる。

図６（２）のコラプス移動の第１段階に示すように、アッパーコラム１１、アッパー側ステアリングシャフト２１、ロアー側ステアリングシャフト２２が距離Ｓ３だけ車体前方側に移動すると、締付けロッド７４にテレスコ用長溝１１４の車体後方側終端が当接する。

締付けロッド７４にテレスコ用長溝１１４の車体後方側終端が当接する結果、上部ブラケット７が車体１３から離脱する荷重Ｉよりも大きい衝撃荷重が第２の衝撃エネルギー吸収機構に入力される。そのため、図６（３）のコラプス移動の第２段階に示すように、上部ブラケット７が第２の衝撃エネルギー吸収機構を構成する剪断ピン７７１を剪断して車体１３から離脱し、衝撃エネルギーを吸収する。その結果、上部ブラケット７は、アッパーコラム１１、アッパー側ステアリングシャフト２１、ロアー側ステアリングシャフト２２と共に、車体前方側にコラプス移動する。

その後、ロアー側ステアリングシャフト２２の車体前方側の当接部としての段差部２２２または止め輪２２３が、摩擦軽減部材１２３の後端面１２３Ｂに当接して、ロアー側ステアリングシャフト２２の車体前方側への移動が阻止される。その結果、ロアー側ステアリングシャフト２２とアッパー側ステアリングシャフト２１との圧入嵌合部（第４の衝撃エネルギー吸収機構）が塑性変形して、二次衝突時の衝撃を吸収する。

このコラプス移動の第２段階では、アッパーコラム１１、アッパー側ステアリングシャフト２１は、アッパー側ステアリングシャフト２１がロアー側ステアリングシャフト２２に対して、車体前方側のコラプス移動端に達する距離Ｓ４だけ車体前方側に移動する。

このアッパー側ステアリングシャフト２１のコラプス移動端は、アッパー側ステアリングシャフト２１の車体前方側端面が止め輪２２３に当接する位置である。また、アッパー側ステアリングシャフト２１のコラプス移動端として、アッパー側ステアリングシャフト２１の内径の車体後方側の縮径部が、ロアー側ステアリングシャフト２２の車体後方側の端部に当接する位置でもよい。

次に、下部ブラケット８に離脱機能がある場合の動作について説明する。図６（４）のコラプス移動の第３段階に示すように、アッパー側ステアリングシャフト２１がロアー側ステアリングシャフト２２に対して車体前方側のコラプス移動端に達し、下部ブラケット８が車体１３から離脱する荷重Ｊよりも大きい衝撃荷重が入力される。その結果、第３の衝撃エネルギー吸収機構を構成するカプセルの剪断ピンを剪断して、カプセルを車体１３に残し、下部ブラケット８がロアーコラム１２と共に、車体１３から距離Ｓ５だけ車体前方側に離脱する。そのため、二次衝突時の衝撃をさらに吸収することができる。

上部ブラケット７と車体１３との間、下部ブラケット８と車体１３との間に、ワイヤー等のしごき機構を設けることで、上部ブラケット７や下部ブラケット８が車体から離脱する途中においても、二次衝突時の衝撃エネルギーの吸収を行うようにしてもよい。

上記実施形態では、アッパーコラム１１がアウターコラム、ロアーコラム１２がインナーコラムで構成されているが、アッパーコラム１１をインナーコラム、ロアーコラム１２をアウターコラムにしてもよい。また、アッパー側ステアリングシャフト２１がアウターシャフト、ロアー側ステアリングシャフト２２がインナーシャフトで構成されているが、アッパー側ステアリングシャフト２１をインナーシャフト、ロアー側ステアリングシャフト２２をアウターシャフトにしてもよい。また、実施形態として示したステアリング装置ではチルト調整機構が備えられているが、これを備えない場合のステアリング装置にも本発明は適用可能である。

本発明のステアリング装置を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。本発明の実施形態のステアリング装置を示し、（１）は要部を示す一部を断面にした正面図、（２）は（１）のロアー側軸受の拡大断面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。図２のＰ矢視図である。ロアー側ステアリングシャフトに形成された当接部の変形例を示し、ステアリング装置の車体前方側を示す一部を断面した正面図である。本発明の実施形態のステアリング装置の二次衝突時の動作を示す説明図である。従来のステアリング装置の一例を示し、二次衝突時の動作を示す説明図である。従来のステアリング装置の他の例を示し、二次衝突時の動作を示す説明図である。

符号の説明

１コラム
１１アッパーコラム
１１１内周面
１１２アッパー側軸受
１１３クランプ部
１１４テレスコ用長溝
１１５スリット
１１６外周面
１２ロアーコラム
１２１ロアー側軸受
１２１Ａ外輪
１２１Ｂ内輪
１２２外周面
１２３摩擦軽減部材
１２３Ａ内周面
１２３Ｂ後端面
１３車体
２ステアリングシャフト
２１アッパー側ステアリングシャフト
２２ロアー側ステアリングシャフト
２２１外周面
２２２段差部
２２３止め輪
２３ステアリングホイール
３中間シャフト
３１中間インナーシャフト
３２中間アウターシャフト
４１自在継手
４２自在継手
５エクステンションシャフト
６ステアリングギヤ
６１タイロッド
７上部ブラケット
７１フランジ部
７１１切欠き溝
７２側板
７３チルト用長溝
７４締付けロッド
７４１頭部
７４２雄ねじ
７５ナット
７６操作レバー
７７カプセル
７７１剪断ピン
７７２ボルト孔
７７３ボルト
８下部ブラケット
８１チルト中心軸

Claims

車体に取付け可能であって、二次衝突時に車体前方側に離脱可能な上部ブラケット、
上記上部ブラケットにテレスコピック位置調整可能に取付けられたアッパーコラム、
所望のテレスコピック調整位置で上記アッパーコラムを上記上部ブラケットにクランプするとともに、二次衝突時にはクランプ力に抗して上記アッパーコラムが車体前方側に移動することによって衝撃エネルギーを吸収する第１の衝撃エネルギー吸収機構をなすクランプ装置、
上記第１の衝撃エネルギー吸収機構が作動してその移動端に達することによって、上記上部ブラケットが車体から離脱する時に更に衝撃エネルギーを吸収する第２の衝撃エネルギー吸収機構、
上記アッパーコラムのアッパー側軸受に回転自在に軸承され、車体後方側にステアリングホイールを装着可能なステアリングシャフト、
車体に取付け可能で二次衝突時に車体前方側に離脱可能な下部ブラケットに固定されたロアーコラム、
上記ロアーコラムに回転自在かつテレスコピック移動可能に上記ステアリングシャフトを軸承するロアー側軸受、
上記第２の衝撃エネルギー吸収機構の作動により、上記アッパーコラム、上記ステアリングシャフト、及び、上記上部ブラケットが一体となって車体前方側に所定距離移動した時、これらのいずれかが当接することによって、上記下部ブラケットが車体から離脱する時に、更に衝撃エネルギーを吸収する第３の衝撃エネルギー吸収機構を備えたこと
を特徴とするステアリング装置。
請求項１に記載されたステアリング装置において、
上記上部ブラケットの車体からの離脱荷重は、上記クランプ装置のクランプ力よりも大きく設定されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項２に記載されたステアリング装置において、
上記下部ブラケットの車体からの離脱荷重は、上記上部ブラケットの車体からの離脱荷重よりも大きく設定されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項３に記載されたステアリング装置において、
上記ロアー側軸受のロアーコラムからの離脱荷重は、上記下部ブラケットの車体からの離脱荷重よりも大きく設定されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項１から請求項４までのいずれかに記載されたステアリング装置において、
上記ステアリングシャフトと上記ロアー側軸受の内輪との間には、ステアリングシャフトとロアー側軸受の内輪との間の摩擦を軽減する摩擦軽減部材が介在していること
を特徴とするステアリング装置。
車体に取付け可能であって、二次衝突時に車体前方側に離脱可能な上部ブラケット、
上記上部ブラケットにテレスコピック位置調整可能に取付けられたアッパーコラム、
所望のテレスコピック調整位置で上記アッパーコラムを上記上部ブラケットにクランプするとともに、二次衝突時にはクランプ力に抗して上記アッパーコラムが車体前方側に移動することによって衝撃エネルギーを吸収する第１の衝撃エネルギー吸収機構をなすクランプ装置、
上記第１の衝撃エネルギー吸収機構が作動してその移動端に達することによって、上記上部ブラケットが車体から離脱する時に更に衝撃エネルギーを吸収する第２の衝撃エネルギー吸収機構、
上記アッパーコラムのアッパー側軸受に回転自在に軸承され、車体後方側にステアリングホイールを装着可能なアッパー側ステアリングシャフト、
車体に取付け可能な下部ブラケットに固定されたロアーコラム、
上記アッパー側ステアリングシャフトに対してコラプス移動可能で、回転トルクを伝達可能に嵌合するロアー側ステアリングシャフト、
上記ロアーコラムに回転自在かつテレスコピック移動可能に上記ロアー側ステアリングシャフトを軸承するロアー側軸受、
上記第２の衝撃エネルギー吸収機構の作動により、上記アッパーコラム、上記アッパー側ステアリングシャフト、上記ロアー側ステアリングシャフト、及び、上記上部ブラケットが一体となって車体前方側に所定距離移動した時、上記ロアー側ステアリングシャフトが上記ロアー側軸受に当接することによって、上記アッパー側ステアリングシャフトがロアー側ステアリングシャフトに対してコラプス移動する時に、更に衝撃エネルギーを吸収する第４の衝撃エネルギー吸収機構を備えたこと
を特徴とするステアリング装置。
請求項６に記載されたステアリング装置において、
上記ロアー側ステアリングシャフトのロアー側に自在継手を介して連結され、互いに軸方向に相対的に伸縮可能で、ステアリングギヤに回転トルクを伝達可能な中間インナーシャフトと中間アウターシャフトで構成された中間シャフトを備えたこと
を特徴とするステアリング装置。
請求項７記載されたステアリング装置において、
上記中間シャフトの伸縮荷重は、上記アッパー側ステアリングシャフトに対するロアー側ステアリングシャフトのコラプス荷重よりも小さく設定されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項８に記載されたステアリング装置において、
上記クランプ装置のクランプ力は、上記アッパー側ステアリングシャフトに対するロアー側ステアリングシャフトのコラプス荷重よりも小さく設定されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項９に記載されたステアリング装置において、
上記上部ブラケットの車体からの離脱荷重は、上記クランプ装置のクランプ力よりも大きく、上記アッパー側ステアリングシャフトに対するロアー側ステアリングシャフトのコラプス荷重よりも小さく設定されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項１０に記載されたステアリング装置において、
上記ロアー側軸受のロアーコラムからの離脱荷重は、上記アッパー側ステアリングシャフトに対するロアー側ステアリングシャフトのコラプス荷重よりも大きく設定されていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項６に記載されたステアリング装置において、
上記下部ブラケットは車体前方側に離脱可能に取付けられ、その離脱荷重は、上記アッパー側ステアリングシャフトに対するロアー側ステアリングシャフトのコラプス荷重よりも大きく、上記ロアー側軸受のロアーコラムからの離脱荷重よりも小さく設定され、
上記第４の衝撃エネルギー吸収機構が作動してその移動端に達することによって、上記下部ブラケットが車体から離脱する時に更に衝撃エネルギーを吸収する第３の衝撃エネルギー吸収機構を備えたこと
を特徴とするステアリング装置。
請求項６から請求項１２までのいずれかに記載されたステアリング装置において、
上記ロアー側ステアリングシャフトと上記ロアー側軸受の内輪との間には、上記ロアー側ステアリングシャフトと上記ロアー側軸受の内輪との間の摩擦を軽減する摩擦軽減部材が介在していること
を特徴とするステアリング装置。
請求項１または請求項６のいずれかに記載されたステアリング装置において、
上記下部ブラケットはチルト中心軸に枢動可能に支承され、上記アッパーコラムは上記上部ブラケットにチルト位置調整可能に取付けられていること
を特徴とするステアリング装置。
請求項５または請求項１３のいずれかに記載されたステアリング装置において、
上記摩擦軽減部材の材質は、
フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、含油樹脂、ポリウレタンゴム、グリースのうちのいずれかであること
を特徴とするステアリング装置。