JP2002362380A - 衝撃吸収式ステアリングコラム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝突時におけるステアリングコラムの挙動に
よらず安定した衝突エネルギの吸収を実現した衝撃吸収
式ステアリングコラム装置を提供する。 【解決手段】衝突エネルギ吸収手段は、チルトボルト３
３に保持されたエネルギ吸収プレート６１と、ステアリ
ングコラム２１に支持された可変しごき装置６３とから
構成されている。エネルギ吸収プレート６１は、前方に
開いた略Ｕ字形状の鋼板であり、後端部近傍をチルトボ
ルト３３が貫通している。また、可変しごき装置６３
は、左右一対の段付きのピボットボルト１１１，１１３
を介して、ステアリングコラム２１に溶接接合されたピ
ボットブラケット１１５に揺動自在に支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衝撃吸収式ステア
リングコラム装置に係り、詳しくは、衝突時におけるス
テアリングコラムの挙動によらず安定した衝突エネルギ
の吸収を実現する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車が他の自動車や建造物等に衝突し
た場合、運転者が慣性でステアリングホイールに二次衝
突することがある。近年の乗用車等では、このような場
合における運転者の受傷を防止するべく、衝撃吸収式ス
テアリングシャフトや衝撃吸収式ステアリングコラム装
置が広く採用されている。衝撃吸収式ステアリングコラ
ム装置は、運転者が二次衝突した際にステアリングコラ
ムがステアリングシャフトと共に脱落するもので、通常
はステアリングシャフトと同時にコラプスし、その際に
衝突エネルギの吸収が行われる。

【０００３】衝突エネルギの吸収方式としては、ステア
リングコラムの一部に形成されたメッシュ部を圧縮座屈
変形させるメッシュ式が旧来より知られているが、特開
平７−３２９７９６号公報等に記載されたしごき式も採
用されている。しごき式の衝突エネルギ吸収機構は、例
えば、帯形状の鋼板等からなるエネルギ吸収部材の一端
を車体側ブラケットに固着させると共に、ステアリング
コラム側にエネルギ吸収部材に形成された屈曲部に嵌入
する鋼棒等のしごき手段を固着させたもので、脱落した
ステアリングコラムが前方に移動する際に、しごき手段
によりエネルギ吸収部材をしごき変形させる構成をとっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した衝
撃吸収式ステアリングコラム装置において、脱落したス
テアリングコラムの傾斜角度はコラプスの進行に伴って
徐々に変化し、通常は運転者の体に押し付けられてステ
アリングコラムの後方部分が上昇するかたちとなる。そ
して、上述したしごき手段の傾斜角度も、ステアリング
コラムに固着されているために同様に変化し、車体側ブ
ラケットに固着されたエネルギ吸収部材の傾斜角度と一
致しなくなる。その結果、しごき手段がエネルギ吸収部
材をその長手方向に沿ってしごくことができなくなり、
安定したしごき荷重によるしごき（すなわち、衝突エネ
ルギの吸収）が行えなくなる虞があった。本発明は、上
記状況に鑑みなされたもので、衝突時におけるステアリ
ングコラムの挙動によらず安定した衝突エネルギの吸収
を実現した衝撃吸収式ステアリングコラム装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１の発明
では、上記課題を解決するべく、車両の衝突時における
乗員の二次衝突エネルギを吸収する衝突エネルギ吸収手
段を備えた撃吸収式ステアリングコラム装置であって、
ステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリン
グコラムと、車体側に固着されて前記ステアリングコラ
ムを支持すると共に、所定値以上の衝撃荷重が作用した
際に当該ステアリングコラムの離脱を許容する車体側ブ
ラケットとを有すると共に、前記衝突エネルギ吸収手段
が、前記車体側ブラケットに連結されたエネルギ吸収部
材と、前記ステアリングコラムに揺動自在に支持され、
当該エネルギ吸収部材の変形に供されるエネルギ吸収部
材変形手段とを備えたものを提案する。この発明では、
コラプス時にステアリングコラムとエネルギ吸収部材と
の傾斜角度が変化しても、エネルギ吸収部材変形手段
は、ステアリングコラムに対して揺動することにより、
エネルギ吸収部材をその長手方向に沿って変形させるこ
とができる。

【０００６】また、請求項２の発明では、請求項１の衝
撃吸収式ステアリングコラム装置において、前記エネル
ギ吸収部材変形手段が前記二次衝突エネルギの吸収量を
変化させるエネルギ吸収量調整手段を備えたものを提案
する。この発明では、例えば、運転者の体重が大きかっ
たり車速が高かった場合には、制御手段によりエネルギ
吸収量調整手段を駆動制御して衝突エネルギ吸収手段が
作動するコラプス荷重を増大させる一方、運転者の体重
が小さかったり車速が低かった場合には、逆に衝突エネ
ルギ吸収手段が作動するコラプス荷重を減少させ、コラ
プシブルコラムのコラプスが適切に行われるようにす
る。

【０００７】また、請求項３の発明では、請求項１また
は２の衝撃吸収式ステアリングコラム装置において、前
記エネルギ吸収部材が金属板または金属線を素材とし、
前記エネルギ吸収部材変形手段がしごき手段により当該
エネルギ吸収部材をしごき変形させるものを提案する。
この発明では、エネルギ吸収部材がプレス成形等により
容易かつ低コストに製造できる。

【０００８】また、請求項４の発明では、請求項２の衝
撃吸収式ステアリングコラム装置において、前記エネル
ギ吸収部材が金属板または金属線を素材とし、前記エネ
ルギ吸収部材変形手段がしごき手段により当該エネルギ
吸収部材をしごき変形させるものであって、前記しごき
手段が金属棒または金属球であり、前記エネルギ吸収量
調整手段が当該しごき手段による前記エネルギ吸収部材
の変形部位と変形量との少なくとも一方を変化させるも
のを提案する。この発明では、例えば、エネルギ吸収部
材のしごき手段として４本の鋼棒を用い、電気制御手段
は、運転者の体重が大きい場合には４本の鋼棒を全て作
用させる一方、運転者の体重が小さい場合には２本の鋼
棒を退避位置に移動させたり、２本の鋼棒のエネルギ吸
収部材に対するしごき深さを増減させる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るス
テアリング装置の車室側部分を示す側面図であり、同図
中の符号１は衝撃吸収式ステアリングコラム装置を示し
ている。衝撃吸収式ステアリングコラム装置１は、上下
２箇所で車体側メンバ３に装着されており、軸受５，７
によりアッパステアリングシャフト（以下、単にステア
リングシャフトと記す）９を回動自在に支持している。
ステアリングシャフト９には、その上端にステアリング
ホイール１１が取り付けられる一方、下端にはユニバー
サルジョイント１３を介してロアステアリングシャフト
１５が連結されている。図中、１７はステアリングコラ
ム１の上部を覆うコラムカバーであり、１９は車室とエ
ンジンルームとを区画するダッシュボードである。

【００１０】このステアリング装置では、運転者がステ
アリングホイール１１を回転させると、ステアリングシ
ャフト９およびロアステアリングシャフト１５を介し
て、その回転力が図示しないステアリングギヤに伝達さ
れる。ステアリングギヤ内には、回転入力を直線運動に
変換するラックアンドピニオン機構等が内蔵されてお
り、タイロッド等を介して車輪の舵角が変動して操舵が
行われる。尚、ステアリングギヤには、ラックアンドピ
ニオン式の他、ボールスクリュー式やウォームローラ式
等、種々の形式が公知である。

【００１１】図２は、実施形態に係る衝撃吸収式ステア
リングコラム装置を示す側面図であり、図３は同装置を
示す平面図（図２中のＡ矢視図）であり、図４は図２中
の拡大Ｂ−Ｂ断面図であり、図５は図２中の拡大Ｃ−Ｃ
断面図であり、図６は図２中の拡大Ｄ−Ｄ断面図であ
る。これらの図に示したように、ステアリングコラム２
１は、鋼管製のコラムチューブ２３の略中央部下面に鋼
板製のアッパディスタンスブラケット（以下、アッパブ
ラケットと略称する）２５を溶接接合し、同前部上面
（図２，図３中の左方）にこれも鋼板製のロアディスタ
ンスブラケット（以下、ロアブラケットと略称する）２
７を溶接接合することにより製作されている。

【００１２】アッパブラケッ２５は、車体側メンバ３に
固着された鋼板溶接構造品のチルトブラケット３１に挟
持されており、チルトブラケット３１を貫通するチルト
ボルト３３とナット３５とにより所定の締結力で挟圧・
固定されている。アッパブラケット２５には後方に開口
する略Ｕ字形状の切欠き３７が形成されており、チルト
ボルト３３はこの切欠き３７の前端側に嵌挿されてい
る。図４，図６において符号４１，４３で示した部材は
公知のチルトカムであり、ステアリングコラム２１の所
定角度での固定に供される。また、符号４５で示した部
材はチルトカム４１を回転駆動するチルトレバーであ
り、符号４７で示した部材はチルトボルト３３の頭部と
チルトレバー４５との間に介装されたスラスト軸受であ
る。

【００１３】一方、ロアブラケット２７は、車体側メン
バ３に固着された鋳造品のヒンジブラケット５１に挟持
されており、ヒンジブラケット５１を貫通するヒンジボ
ルト５３とナット５５とにより固定されている。ヒンジ
ブラケット５１には前方に開口する略Ｕ字形状の切欠き
５７が形成されており、ヒンジボルト５３はこの切欠き
５７の後端側に嵌挿されている。尚、ステアリングコラ
ム２１は、ヒンジボルト５３を軸に揺動可能となってお
り、チルトレバー４５を操作することにより運転者は所
定の範囲でステアリングホイール１１の上下位置を調整
することができる。

【００１４】本実施形態の場合、衝突エネルギ吸収手段
は、チルトボルト３３に保持されたエネルギ吸収プレー
ト６１と、ステアリングコラム２１に支持された可変し
ごき装置６３とから構成されている。エネルギ吸収プレ
ート６１は、前方に開いた略Ｕ字形状の鋼板であり、後
端部近傍をチルトボルト３３が貫通している。また、可
変しごき装置６３は、左右一対の段付きのピボットボル
ト１１１，１１３を介して、ステアリングコラム２１に
溶接接合されたピボットブラケット１１５に揺動自在に
支持されている。

【００１５】可変しごき装置６３は、図６，図７（図６
中のＥ−Ｅ断面図），図８（図６中のＦ−Ｆ断面図），
図９（図６中のＧ−Ｇ断面図）に示したように、ピボッ
トボルト１１１，１１３が嵌入・螺合するハウジング６
７と、ハウジング６７内に摺動自在に保持されたスライ
ドブロック６９と、ハウジング６７に保持されてＥＣＵ
（電子制御装置）７０に駆動制御される電磁アクチュエ
ータ（以下、ソレノイドと記す）７１等から構成されて
いる。尚、ＥＣＵ７０には、シートポジションセンサ７
３の他、体重センサ７４、車速センサ７５、乗員位置セ
ンサ７６、シートベルト着用センサ７７等、少なくとも
一つのセンサが接続されている。

【００１６】ソレノイド７１のプランジャ７９は、その
先端がスライドブロック６９に係合・連結されており、
通電時以外はソレノイド７１とスライドブロック６９と
の間に介装されたコイルスプリング８１の付勢力により
伸張状態となっている。図６中、８３，８４で示した部
材はスライドブロック６９に貼着された緩衝材であり、
スライドブロック６９のハウジング６７やソレノイド７
１との衝突音を抑制する。

【００１７】ハウジング６７には、スライドブロック６
９の両側面に隣接して、断面コ字形状のガイドブロック
８５が保持されており、前述したエネルギ吸収プレート
６１はこのガイドブロック８５とスライドブロック６９
との間に嵌挿されている。ガイドブロック８５は、略中
央部と後部との内側に左右一対のＵ字状凹部８９，９１
を有しており、これらＵ字状凹部８９，９１にエネルギ
吸収プレート６１に形成された前後のＵ字曲げ部９３，
９５が嵌入している。

【００１８】エネルギ吸収プレート６１には、前部Ｕ字
曲げ部９３に固定側しごきピン９７が嵌入する一方、後
部Ｕ字曲げ部９５に移動側しごきピン９９が嵌入してい
る。ハウジング６７には移動側しごきピン９９を保持す
る左右一対の長孔１０１，１０３が形成されており、こ
れら長孔１０１，１０３内を移動側しごきピン９９が左
右方向に所定量移動可能となっている。

【００１９】以下、実施形態の作用を説明する。自動車
が走行を開始すると、ＥＣＵ７０は、前述した各種セン
サ７３〜７７の検出信号に基づき、所定の制御インター
バルで衝突エネルギ吸収手段の目標作動荷重の算出を繰
り返し行う。例えば、運転者の体重が比較的大きい場
合、あるいは運転者の体重が比較的小さくても車速が大
きい場合、衝突時における運転者の運動エネルギが大き
くなるため、目標作動荷重も大きくなる。すると、ＥＣ
Ｕ７０は、ソレノイド７１に駆動電流を出力し、図１０
に示したように、プランジャ７９をソレノイド７１内に
磁力吸引させる。これにより、プランジャ７９に連結さ
れたスライドブロック６９が後方に移動し、その後部側
面が移動側しごきピン９９の内側に位置することによっ
て、移動側しごきピン９９の内側への移動を規制するこ
とになる。

【００２０】この状態で自動車が他の自動車や路上の障
害物に衝突すると、運転者は慣性によってステアリング
ホイール１１に二次衝突し、その衝撃によって、図１１
に示したように、アッパブラケット２５がチルトブラケ
ット３１から前方に離脱する一方、ロアブラケット２７
がヒンジブラケット５１から前方に離脱し、脱落したス
テアリングコラム２１が前進を始める。そして、ステア
リングコラム２１の前進に伴って、図１２に示したよう
に、車体メンバ３側のチルトボルト３３に保持されたエ
ネルギ吸収プレート６１に対して、ステアリングコラム
２１側の可変しごき装置６３が前進する。

【００２１】すると、エネルギ吸収プレート６１では、
Ｕ字状凹部８９と固定側しごきピン９７との間に嵌入し
た前部Ｕ字曲げ部９３と、Ｕ字状凹部９１と移動側しご
きピン９９との間に嵌入した後部Ｕ字曲げ部９５とが前
進することになる。これにより、図１２に示したよう
に、エネルギ吸収プレート６１は左右４箇所で両しごき
ピン９７，９９に順次巻き回されるかたちでしごかれ、
比較的大きな衝突エネルギの吸収が実現される。

【００２２】前述したように、脱落したステアリングコ
ラム２１は、その傾斜角度がコラプスの進行に伴って徐
々に変化し、運転者の体に押し付けられて図１１に示し
たようにコラムチューブ２３の後方部分が上昇するかた
ちとなる。この際、エネルギ吸収プレート６１に貫通す
るチルトボルト３３は、チルトブラケット３１に保持さ
れているため、そのステアリングコラム２１との間隔が
拡がることになる。ところが、本実施形態の可変しごき
装置６３は、ピボットボルト１１１，１１３を支点に揺
動可能となっているため、エネルギ吸収プレート６１の
傾斜（チルトボルト３３とピボットボルト１１１，１１
３とを結んだ直線の角度）に一致するように傾斜する。
その結果、可変しごき装置６３は、エネルギ吸収プレー
ト６１をその長手方向に沿って変形させることになり、
安定したしごき荷重によるしごき（すなわち、衝突エネ
ルギの吸収）が実現されるのである。

【００２３】一方、運転者が比較的体重の小さい小柄な
女性等の場合、衝突時における運転者の運動エネルギが
比較的小さくなるため、ＥＣＵ７０により算出された目
標作動荷重も小さくなる。すると、ＥＣＵ７０は、ソレ
ノイド７１に駆動電流を出力せず、前述した図６に示し
たように、プランジャ７９がコイルスプリング８１の付
勢力により伸張した状態にする。これにより、スライド
ブロック６９が前進したままとなり、移動側しごきピン
９９は長孔１０１，１０３内を自由に移動可能となる。

【００２４】この状態で自動車が他の自動車や路上の障
害物に衝突すると、上述した場合と同様のプロセスによ
り、ステアリングコラム２１が脱落して前進し、エネル
ギ吸収プレート６１に対して可変しごき装置６３が前進
する。ところが、この場合には移動側しごきピン９９が
スライドブロック６９により拘束されていないため、図
１３に示したように、エネルギ吸収プレート６１の後部
Ｕ字曲げ部９５は、Ｕ字状凹部９１から前進・離脱する
際に移動側しごきピン９９を内側に押圧して移動させ、
しかる後に消失する。その結果、エネルギ吸収プレート
６１は左右２箇所の固定側しごきピン９７だけにしごか
れることになり、衝突エネルギの吸収量が小さくなると
共に、運転者が小柄な女性等であっても、ステアリング
コラム２１の前進が円滑に行われ、運転者の胸部や頭部
に大きな衝撃が加わることがなくなるのである。

【００２５】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態ではスライドブロックをソレノイ
ドで駆動することでしごき部材を変位させて作動荷重を
調整するようにしたが、スライドブロックに代えてカム
環等を用いてもよいし、その駆動手段として電動モータ
等を用いてもよい。また、上記実施形態とは逆に、エネ
ルギ吸収プレートをステアリングコラム側に固定し、可
変しごき装置を車体側に固定するようにしてもよい。そ
の他、エネルギ吸収部材変形手段の具体的支持方法を始
め、衝突エネルギ吸収手段等の具体的構造やエネルギ吸
収部材の素材や形状等についても、本発明の主旨を逸脱
しない範囲で適宜変更可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、車両の衝突時における
乗員の二次衝突エネルギを吸収する衝突エネルギ吸収手
段を備えた撃吸収式ステアリングコラム装置であって、
ステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリン
グコラムと、車体側に固着されて前記ステアリングコラ
ムを支持すると共に、所定値以上の衝撃荷重が作用した
際に当該ステアリングコラムの離脱を許容する車体側ブ
ラケットとを有すると共に、前記衝突エネルギ吸収手段
が、前記車体側ブラケットに連結されたエネルギ吸収部
材と、前記ステアリングコラムに揺動自在に支持され、
当該エネルギ吸収部材の変形に供されるエネルギ吸収部
材変形手段とを備えるようにしたため、コラプス時にス
テアリングコラムとエネルギ吸収部材との傾斜角度が変
化しても、エネルギ吸収部材変形手段は、ステアリング
コラムに対して揺動することにより、エネルギ吸収部材
をその長手方向に沿って変形させることができ、安定し
た衝突エネルギの吸収が実現される

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステアリング装置の車室側部分を
示す側面図である。

【図２】同衝撃吸収式ステアリングコラム装置を示す側
面図である。

【図３】図２中のＡ矢視図である。

【図４】図２中の拡大Ｂ−Ｂ断面図である。

【図５】図２中の拡大Ｃ−Ｃ断面図である。

【図６】図２中の拡大Ｄ−Ｄ断面図である。

【図７】図６中のＥ−Ｅ断面図である。

【図８】図６中のＦ−Ｆ断面図である。

【図９】図６中のＧ−Ｇ断面図である。

【図１０】実施形態の作用を示す説明図である。

【図１１】実施形態の作用を示す説明図である。

【図１２】実施形態の作用を示す説明図である。

【図１３】実施形態の作用を示す説明図である。

【符号の説明】

１‥‥衝撃吸収式ステアリングコラム装置 ３‥‥車体側メンバ ９‥‥アッパステアリングシャフト １１‥‥ステアリングホイール ２１‥‥ステアリングコラム ２３‥‥コラムチューブ ２５‥‥アッパディスタンスブラケット ２７‥‥ロアディスタンスブラケット ３１‥‥チルトブラケット ３３‥‥チルトボルト ５１‥‥ヒンジブラケット ５３‥‥ヒンジボルト ６１‥‥エネルギ吸収プレート ６３‥‥可変しごき装置 ６７‥‥ハウジング ６９‥‥スライドブロック ７０‥‥ＥＣＵ ７１‥‥電磁アクチュエータ ７９‥‥プランジャ ８１‥‥コイルスプリング ８５‥‥ガイドブロック ８９，９１‥‥Ｕ字状凹部 ９３，９５‥‥Ｕ字曲げ部 ９７‥‥固定側しごきピン ９９‥‥移動側しごきピン １０１，１０３‥‥長孔 １１１，１１３‥‥ピボットボルト １１５‥‥ピボットブラケット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の衝突時における乗員の二次衝突エネ
   ルギを吸収する衝突エネルギ吸収手段を備えた撃吸収式
   ステアリングコラム装置であって、 ステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリン
   グコラムと、 車体側に固着されて前記ステアリングコラムを支持する
   と共に、所定値以上の衝撃荷重が作用した際に当該ステ
   アリングコラムの離脱を許容する車体側ブラケットとを
   有すると共に、 前記衝突エネルギ吸収手段が、 前記車体側ブラケットに連結されたエネルギ吸収部材
   と、 前記ステアリングコラムに揺動自在に支持され、当該エ
   ネルギ吸収部材の変形に供されるエネルギ吸収部材変形
   手段とを備えたことを特徴とする衝撃吸収式ステアリン
   グコラム装置。
2. 【請求項２】前記エネルギ吸収部材変形手段が前記二次
   衝突エネルギの吸収量を変化させるエネルギ吸収量調整
   手段を備えたことを特徴とする、請求項１記載の衝撃吸
   収式ステアリングコラム装置。
3. 【請求項３】前記エネルギ吸収部材が金属板または金属
   線を素材とし、 前記エネルギ吸収部材変形手段がしごき手段により当該
   エネルギ吸収部材をしごき変形させることを特徴とす
   る、請求項１または２記載の衝撃吸収式ステアリングコ
   ラム装置。
4. 【請求項４】前記エネルギ吸収部材が金属板または金属
   線を素材とし、 前記エネルギ吸収部材変形手段がしごき手段により当該
   エネルギ吸収部材をしごき変形させるものであって、 前記しごき手段が金属棒または金属球であり、前記エネ
   ルギ吸収量調整手段が当該しごき手段による前記エネル
   ギ吸収部材の変形部位と変形量との少なくとも一方を変
   化させることを特徴とする、請求項２記載の衝撃吸収式
   ステアリングコラム装置。