(57)【要約】      （修正有）【課題】運転者がステアリングホイールに接触している二次衝突期間中における衝撃エネルギの吸収量を適正に制御して、二次衝突により運転者が受けるダメージを効果的に軽減することができる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】衝撃吸収機構部１４は、内部にオリフィス１８が配置されると共に作動流体２２が封入されて車体１５に固定されるシリンダ１６と、断面積一定のストレート部２５及びオリフィス１８側に向かうに従って断面積が次第に小さくなるテーパ部２６からなる流量制御ピン２４を有し、ステアリングコラム１３に連結されてシリンダ１６内に摺動可能に配設されるピストン１７と、を備え、車両の衝突時に、流量制御ピン２４をオリフィス１８のオリフィス孔１９に挿入し有効オリフィス面積を変更して、運転者からステアリングホイール１１に伝達される二次衝突エネルギを吸収する。【選択図】図１
2010155530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝撃吸収機構部を介してステアリングコラムが車体に支持され、車両の衝突時に運転者からステアリングホイールに伝達される二次衝突の衝撃を前記衝撃吸収機構部によって吸収するようにした衝撃吸収式ステアリングコラム装置であって、
前記衝撃吸収機構部は、内部にオリフィスが配置されると共に作動流体が封入されて車体に固定されるシリンダと、
断面積一定のストレート部及び前記オリフィス側に向かうに従って断面積が次第に小さくなるテーパ部からなる流量制御ピンを有し、前記ステアリングコラムに連結されて前記シリンダ内に摺動可能に配設されるピストンと、を備え、
前記車両の衝突時には、前記流量制御ピンを前記オリフィスのオリフィス孔に挿入し有効オリフィス面積を変更して、
前記運転者から前記ステアリングホイールに伝達される二次衝突エネルギを吸収するようにし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。
【請求項２】
前記流量制御ピンの前記テーパ部の長さ、又はテーパ角度は、変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収式ステアリングコラム装置。
【請求項３】
衝突時の荷重を検知する衝突センサと、乗員の体重や体形情報を検知する乗員センサとの少なくとも一方からの外部情報に従って作動する駆動装置により、前記流量制御ピンの前記テーパ部の長さ、又はテーパ角度が変更されることを特徴とする請求項２に記載の衝撃吸収式ステアリングコラム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃吸収式ステアリングコラム装置に関し、より詳細には、自動車衝突時に運転者が慣性でステアリングホイールに衝突する際の二次衝突エネルギを効果的に吸収して、運転者が受けるダメージを軽減する衝撃吸収式ステアリングコラム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の衝突時には、自動車自体の衝突である一次衝突に続いて、運転者が慣性で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。そして、ステアリングコラムの一部が軸方向に伸縮することによって二次衝突エネルギを吸収するようにした衝撃吸収式ステアリングコラム装置においては、できるだけこのストローク量を大きくすることが望ましい。しかしながら、ステアリングホイールの位置調整が可能（テレスコ機能）なステアリングコラムにおいては、この調整用の伸縮空間を与えるために、エネルギ吸収ストロークが制限される場合が多い。そして、二次衝突の衝撃から運転者を保護するようにした乗員保護装置としては、衝突時にステアリングコラム内に組み込まれたシリンダ装置から流出するオイルの流出量を、乗員検知手段からの信号に基づいて作動する可変絞り弁で規制することにより、衝撃エネルギの吸収量を変更したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２２５７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、運転者が二次衝突によって受ける荷重の大きさは、一次衝突によって自動車自体が受ける衝突荷重の大きさや、運転者の体重、着座姿勢などによっても大きく異なり、二次衝突によって受けるダメージから運転者を効果的に保護するためには、運転者がステアリングホイールに接触（衝突）している全二次衝突期間の内、初期には衝撃をやわらかく受け、終期に向かうに従って衝撃エネルギの吸収量を次第に高め、しっかりと受けるようにすることが望ましい。しかしながら、上記特許文献１に記載の乗員保護装置では、全二次衝突期間に亘って衝撃エネルギの吸収量が一定であるため、運転者がステアリングホイールに衝突した瞬間に受ける衝撃が大きく、改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転者がステアリングホイールに接触している二次衝突期間中における衝撃エネルギの吸収量を適正に制御して、二次衝突により運転者が受けるダメージを効果的に軽減することができる衝撃吸収式ステアリングコラム装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）衝撃吸収機構部を介してステアリングコラムが車体に支持され、車両の衝突時に運転者からステアリングホイールに伝達される二次衝突の衝撃を衝撃吸収機構部によって吸収するようにした衝撃吸収式ステアリングコラム装置であって、衝撃吸収機構部は、内部にオリフィスが配置されると共に作動流体が封入されて車体に固定されるシリンダと、断面積一定のストレート部及びオリフィス側に向かうに従って断面積が次第に小さくなるテーパ部からなる流量制御ピンを有し、ステアリングコラムに連結されてシリンダ内に摺動可能に配設されるピストンと、を備え、車両の衝突時には、流量制御ピンをオリフィスのオリフィス孔に挿入し有効オリフィス面積を変更して、運転者からステアリングホイールに伝達される二次衝突エネルギを吸収するようにし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）流量制御ピンのテーパ部の長さ、又はテーパ角度は、変更可能であることを特徴とする（１）に記載の衝撃吸収式ステアリングコラム装置。
（３）衝突時の荷重を検知する衝突センサと、乗員の体重や体形情報を検知する乗員センサとの少なくとも一方からの外部情報に従って作動する駆動装置により、流量制御ピンのテーパ部の長さ、又はテーパ角度が変更されることを特徴とする（２）に記載の衝撃吸収式ステアリングコラム装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の衝撃吸収式ステアリングコラム装置によれば、オリフィスの有効オリフィス面積を変更する流量制御ピンは、断面積一定のストレート部と、オリフィス側に向かうに従って断面積が次第に小さくなるテーパ部と、を有し、衝突時に流量制御ピンがオリフィスのオリフィス孔に挿入され有効オリフィス面積を変更するため、有効オリフィス面積が二次衝突期間の初期から終期に向かって次第に小さくなる。従って、オリフィスを通過する作動流体によって吸収される二次衝突エネルギは、二次衝突期間の初期から終期になるに従って次第に大きくなるので、二次衝突エネルギを効果的に吸収することができ、二次衝突により運転者が受けるダメージを効果的に軽減することができる。
【０００８】
また、流量制御ピンのテーパ部の長さ、又はテーパ角度が変更可能であるため、衝突状況に合わせて、テーパ部の長さ、又はテーパ角度を変更して、二次衝突期間中における衝突エネルギの吸収量を制御することができ、運転者が受けるダメージを更に効果的に軽減することができる。また、テーパ部の長さ、又はテーパ角度が、衝突時の荷重を検知する衝突センサと、乗員の体重や体形情報を検知する乗員センサとの少なくとも一方からの外部情報に従って作動する駆動装置によって変更されるため、衝突状況に合わせて、二次衝突期間中における衝突エネルギの吸収量を自動的に制御することができ、運転者が受けるダメージを更に効果的に軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して、本発明に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置の第１実施形態について説明する。
【００１１】
本実施形態の衝撃吸収式ステアリングコラム装置１０は、図１に示すように、ステアリングホイール１１と、ステアリングホイール１１と一体に回転するステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２の外周に嵌合して、ステアリングシャフト１２を回転自在に支持するステアリングコラム１３と、衝撃吸収機構部１４と、を備える。
【００１２】
衝撃吸収機構部１４は、車体１５に固定されるシリンダ１６と、このシリンダ１６内に摺動可能に配設されるピストン１７と、を備える。シリンダ１６の内部には、オリフィス孔１９を有するオリフィス１８が配置されており、このオリフィス１８によってシリンダ１６の内部が第１油室２０と第２油室２１に区画される。また、シリンダ１６内には、作動オイルなどの作動流体２２が封入される。
【００１３】
ピストン１７のピストンロッド２３は、シリンダ１６の一端から突出して、ステアリングコラム１３の一部に連結される。ステアリングコラム１３の一部は、ステアリングホイール１１の位置調整（テレスコ調整）時には移動せず、二次衝突時にのみ、軸方向に移動可能となっている。このため、ピストン１７は、二次衝突によってステアリングコラム１３の一部が軸方向に移動すると、これに伴ってシリンダ１６内で移動する。従って、シリンダ１６とピストン１７との位置関係（エネルギ吸収ストローク）に影響を与えることなく、ステアリングホイール１１の位置を運転者に合わせて調整することが可能となる。
【００１４】
また、図２に示すように、ピストン１７のオリフィス１８側には、流量制御ピン２４が突出して形成される。この流量制御ピン２４は、オリフィス１８のオリフィス孔１９の直径Ｄより僅かに小さな直径ｄを有する断面積一定の円柱形状のストレート部２５と、ストレート部２５から延設され、オリフィス１８側に向かうに従って断面積が次第に小さくなる円錐形状のテーパ部２６と、を有する。
【００１５】
そして、ピストン１７が、図２中左方向に移動すると、第１油室２０内の作動流体２２がオリフィス１８のオリフィス孔１９を介して第２油室２１に移動する。また、ピストン１７の移動によって流量制御ピン２４がオリフィス１８のオリフィス孔１９に挿入されると、オリフィス孔１９の有効オリフィス面積（オリフィス孔１９の内径と流量制御ピン２４の外径とによって形成されるリング状部の面積）Ａが狭められ、この有効オリフィス面積Ａを通過する作動流体２２の通過抵抗が増大してエネルギが吸収される。
【００１６】
次に、本実施形態の衝撃吸収式ステアリングコラム装置１０の作用について説明する。車両の衝突によって運転者が前方に移動し、ステアリングホイール１１に二次衝突すると、その衝撃によってステアリングコラム１３が、ステアリングホイール１１及びステアリングシャフト１２と共に軸方向（図１中左方向）に移動する。そして、ステアリングコラム１３の移動に伴ってピストン１７がシリンダ１６内で左方向に移動すると、第１油室２０の容積が減少するので、第１油室２０内の作動流体２２は、オリフィス孔１９を通過して第２油室２１に移動する。このとき、作動流体２２がオリフィス孔１９を通過する際の抵抗力によって二次衝突エネルギが吸収される。
【００１７】
オリフィス孔１９を通過する作動流体２２の抵抗、即ち、ピストン１７の移動によって吸収される荷重（エネルギ）は、オリフィス孔１９の有効オリフィス面積Ａに依存し、有効オリフィス面積Ａが小さい程、オイルが通過し難くなってエネルギの吸収量は多くなる。
【００１８】
図２及び図３に示すように、二次衝突によってピストン１７が移動する際、ピストン１７の移動距離がＬ１に達するまでの間、オリフィス孔１９の有効オリフィス面積Ａはオリフィス孔１９の面積Ｓ＝πＤ２／４であり、作動流体２２の通過抵抗が比較的少ない。換言すれば、吸収されるエネルギ量も図３の横軸に平行な直線３０に示すように比較的少なく一定となる。
【００１９】
次いで、ピストン１７の移動距離がＬ１以上（Ｌ１〜Ｌ２）になると、流量制御ピン２４のテーパ部２６がオリフィス孔１９内に進入し、有効オリフィス面積Ａがピストン１７の移動に伴って次第に小さくなる。これにより、作動流体２２の通過抵抗、即ち、吸収されるエネルギ量も、図３の直線３１に示すように次第に大きくなる。
【００２０】
さらに、ピストン１７が移動して、ストレート部２５がオリフィス孔１９内に進入すると、有効オリフィス面積Ａはオリフィス孔１９とストレート部２５との狭い円環状隙間となって通過抵抗も大きくなり、図３の横軸に平行な直線３２に示すように多くのエネルギが吸収される。また、ストレート部２５がオリフィス孔１９内に挿入された後は、ピストン１７の移動距離に拘わらず、有効オリフィス面積Ａが一定であるので、吸収されるエネルギ量も一定となる。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態の衝撃吸収式ステアリングコラム装置１０によれば、オリフィス１８の有効オリフィス面積Ａを変更する流量制御ピン２４は、断面積一定のストレート部２５と、オリフィス１８側に向かうに従って断面積が次第に小さくなるテーパ部２６と、を有し、衝突時に流量制御ピン２４がオリフィス１８のオリフィス孔１９に挿入され有効オリフィス面積Ａを変更するため、有効オリフィス面積Ａが二次衝突期間の初期から終期に向かって次第に小さくなる。従って、二次衝突期間の初期においては二次衝突エネルギの吸収量が少なくなるので、運転者に作用する衝撃は比較的ソフトとなる。そして、二次衝突期間の中間期においては二次衝突エネルギの吸収量が次第に多くなり、後期においては多くの二次衝突エネルギが吸収される。このように、二次衝突エネルギが二次衝突期間の全期間に亘って制御されて効果的に吸収されるので、二次衝突により運転者が受けるダメージを効果的に軽減することができる。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、図４〜図６を参照して、本発明に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００２３】
本実施形態では、図４に示すように、ピストン１７に、上記第１実施形態の流量制御ピン２４の代わりに流量制御機構４０が設けられており、この流量制御機構４０は、ピストン１７のオリフィス１８側に突出して形成される円筒形状のホルダ部（ストレート部）４１と、ホルダ部４１内に形成されるホルダ孔４１ａに摺動自在に嵌合される流量制御ピン４２と、ホルダ孔４１ａ内に配設され、ホルダ部４１に対して流量制御ピン４２を軸方向に進退させる駆動装置４３と、駆動装置４３に電気的に接続され、駆動装置４３の駆動を制御する電子制御ユニット４４と、を備える。
【００２４】
流量制御ピン４２は、ホルダ孔４１ａに嵌合される円筒部４５と、円筒部４５から延設され、オリフィス１８側に向かうに従って断面積が次第に小さくなる円錐形状のテーパ部４６と、を備える。
【００２５】
駆動装置４３は、ホルダ孔４１ａの最奥部に配置される駆動モータ４７を備え、この駆動モータ４７の回転軸４８には雄ねじ部４８ａが形成される。そして、回転軸４８は、流量制御ピン４２の円筒部４５に形成される雌ねじ部４５ａに螺合される。このため、駆動モータ４７により回転軸４８が回転されると、互いに螺合する雌ねじ部４５ａ及び雄ねじ部４８ａの作用によって、流量制御ピン４２がホルダ部４１内で軸方向に進退して、流量制御ピン４２のホルダ部４１からの突出長さＬが変更される。即ち、流量制御ピン４２のテーパ部４６の長さが変更される。
【００２６】
電子制御ユニット４４は、車両衝突時の加速度の大きさを検知する衝突センサ（加速度センサ）４４ａと、運転者の体重や体形情報を検知する乗員センサ４４ｂと、を備え、これら衝突センサ４４ａ及び乗員センサ４４ｂから入力される信号に基づいて駆動モータ４７を制御して、流量制御ピン４２（テーパ部４６）の突出長さＬを適宜調整する。
【００２７】
具体的には、車両衝突時の加速度又は運転者の体重が大きい場合などは、流量制御ピン４２の突出長さＬを大きくし、逆に、車両衝突時の加速度又は運転者の体重が小さい場合などは、流量制御ピン４２の突出長さＬを小さくするように駆動モータ４７を制御する。
【００２８】
次に、本実施形態の衝撃吸収式ステアリングコラム装置１０の作用について説明する。図５及び図６に示すように、流量制御ピン４２（テーパ部４６）の突出長さＬに関係なく、テーパ部４６の先端がオリフィス１８に達するまでの間は、オリフィス孔１９の有効オリフィス面積Ａはオリフィス孔１９の面積と同じであり、作動流体２２の通過抵抗は比較的少なく、図６の横軸に平行な直線５０に示すように、吸収されるエネルギ量も少なく一定となる。
【００２９】
そして、流量制御ピン４２のテーパ部４６がオリフィス孔１９に進入すると、有効オリフィス面積Ａが次第に小さくなるので、作動流体２２の通過抵抗、即ち、吸収されるエネルギ量も次第に大きくなる。次いで、断面積が一定のホルダ部４１がオリフィス孔１９に進入すると、有効オリフィス面積Ａが最小となって、図６の横軸に平行な直線５１に示すように、多くのエネルギが吸収される。
【００３０】
具体的には、車両衝突時の加速度又は運転者の体重が小さい場合は、図５（ａ）に示すように、電子制御ユニット４４によりテーパ部４６の突出長さＬ（Ｓ４−Ｓ１）は小さく設定される。そして、ピストン１７の変位量がＳ１に達するまでは、図６の直線５０に示すように、比較的少ない一定のエネルギが吸収される。次いで、ピストン１７が更に変位してテーパ部４６がオリフィス孔１９に進入すると、オリフィス孔１９の有効オリフィス面積Ａが次第に小さくなり、吸収されるエネルギが次第に大きくなるが、テーパ部４６の突出長さＬが小さいので、図６の直線５２に示すように、テーパ部４６によるエネルギ吸収量調整期間が短くなる。即ち、直線５２の勾配は大きく、短時間で二次衝突エネルギが吸収される。しかし、加速度又は体重が小さいので、運転者が受ける衝撃は小さく問題ない。
【００３１】
また、車両衝突時の加速度又は運転者の体重が中程度の場合は、図５（ｂ）に示すように、電子制御ユニット４４によりテーパ部４６の突出長さＬ（Ｓ４−Ｓ２）は、加速度や体重に比例した中間位置に設定される。これにより、図６の直線５３に示すように、テーパ部４６によるエネルギ吸収量調整期間が中程度となる。
【００３２】
また、車両衝突時の加速度又は運転者の体重が大きい場合は、図５（ｃ）に示すように、電子制御ユニット４４によりテーパ部４６の突出長さＬ（Ｓ４−Ｓ３）は大きく設定される。これにより、図６の直線５４に示すように、テーパ部４６によるエネルギ吸収量調整期間が長くなる。即ち、直線５４の勾配は小さく、長時間をかけて二次衝突エネルギが吸収される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の衝撃吸収式ステアリングコラム装置１０によれば、車両衝突時の加速度又は運転者の体重によって、電子制御ユニット４４により流量制御ピン４２のテーパ部４６の突出長さＬを変更するため、二次衝突期間中における衝突エネルギの吸収量を自動的に制御することができ、運転者が受けるダメージを更に効果的に軽減することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
【００３４】
なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記第２実施形態では、テーパ部の突出長さを変更しているが、これに限定されず、テーパ部のテーパ角度を変更するようにしてもよい。さらに、流量制御ピンの断面形状を変更するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置の第１実施形態を説明するための概略構成図である。
【図２】図１に示す衝撃吸収機構部を説明するための拡大断面図である。
【図３】図２に示す衝撃吸収機構部におけるピストン変位量とエネルギ吸収量の関係を示すグラフである。
【図４】第２実施形態の衝撃吸収式ステアリングコラム装置の衝撃吸収機構部を説明するための拡大断面図である。
【図５】図４に示す流量制御ピンのテーパ部の突出長さが変更された状態を説明するための模式図である。
【図６】図４に示す衝撃吸収機構部におけるピストン変位量とエネルギ吸収量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１０    衝撃吸収式ステアリングコラム装置
１１    ステアリングホイール
１２    ステアリングシャフト
１３    ステアリングコラム
１４    衝撃吸収機構部
１５    車体
１６    シリンダ
１７    ピストン
１８    オリフィス
１９    オリフィス孔
２０    第１油室
２１    第２油室
２２    作動流体
２３    ピストンロッド
２４    流量制御ピン
２５    ストレート部
２６    テーパ部
４０    流量制御機構
４１    ホルダ部（ストレート部）
４２    流量制御ピン
４３    駆動装置
４４    電子制御ユニット
４４ａ  衝突センサ（加速度センサ）
４４ｂ  乗員センサ
４５    円筒部
４６    テーパ部
４７    駆動モータ
４８    回転軸
Ａ    有効オリフィス面積
Ｌ    テーパ部の突出長さ
【図１】
2010155530.tif 000003
【図２】
2010155530.tif 000004
【図３】
2010155530.tif 000005
【図４】
2010155530.tif 000006
【図５】
2010155530.tif 000007
【図６】
2010155530.tif 000008