(57)【要約】      （修正有）【課題】コストを削減できるとともに、安定した破断荷重が得られる衝撃吸収機構を備えるステアリング装置を提供する。【解決手段】衝撃吸収機構４０を備えるステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１を支持するアッパコラムチューブ２１と、アッパコラムチューブ２１と相対移動可能なロアコラムチューブ２２と、アッパコラムチューブ２１に連結され、ステアリングホイール８側に切り欠き部３５ａを有するアッパ固定ブラケット３５と、を備え、衝撃吸収機構４０は、アッパ固定ブラケット３５に固着されるブラケット固着部４１と、車体に固定されるとともにアッパ固定ブラケット３５の切り欠き部３５ａに成形されるカプセル部４２と、ブラケット固着部４１とカプセル部４２とを接続しアッパ固定ブラケット３５とカプセル部４２とが相対移動することで破断する破断部と、を有する一体成形部材である。【選択図】図１
2015160537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールを通じてステアリングシャフトに加わる衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収機構を備えるステアリング装置であって、
前記ステアリングシャフトを回転自在に支持するアッパコラムチューブと、
車体に固定され、前記アッパコラムチューブと相対移動可能なロアコラムチューブと、
前記アッパコラムチューブに連結され、前記ステアリングホイール側に切り欠き部を有するアッパ固定ブラケットと、
を備え、
前記衝撃吸収機構は、
前記アッパ固定ブラケットに固着されるブラケット固着部と、
前記車体に固定されるとともに前記アッパ固定ブラケットの前記切り欠き部に成形されるカプセル部と、
前記ブラケット固着部と前記カプセル部とを接続し前記アッパ固定ブラケットと前記カプセル部とが相対移動することで破断する破断部と、を有する一体成形部材であることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記ブラケット固着部は、前記アッパ固定ブラケットを貫通する貫通孔に係止される抜止部を有することを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記衝撃吸収機構は、樹脂製であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のステアリング装置として、特許文献１には、車両衝突時に運転者がステアリングホイールに衝突することによって生じる衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収機構を備えるステアリング装置が開示されている。
【０００３】
このステアリング装置は、アッパーコラムを車体に取り付けるブラケットと、ブラケットのフランジ部に固定されるカプセルと、を備える。カプセルにはボルト穴が設けられ、ボルト穴にボルトを挿通することでカプセルが車体に固定される。また、ブラケット及びカプセルには互いに対向する位置に貫通孔が設けられ、この貫通孔に樹脂を射出成型して樹脂ピンが形成される。ブラケットは、この樹脂ピンによってカプセルに固定される。
【０００４】
車両衝突時、運転者がステアリングホイールに衝突してブラケットがカプセルに対してスライドする方向に衝撃が加わると、樹脂ピンが破断して衝撃エネルギーが吸収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７６６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の技術では、衝撃により破断する部材と車両に固定される部材とが別々に形成されているためコストがかかっていた。また、衝撃吸収機構が破断する荷重は、ブラケットとカプセルとの嵌合状態やブラケットに対する樹脂ピンの形成状態などの複数の要因の影響を受けるため、ばらつきが生じるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、コストを削減できるとともに、安定した破断荷重が得られる衝撃吸収機構を備えるステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ステアリングホイールを通じてステアリングシャフトに加わる衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収機構を備えるステアリング装置であって、前記ステアリングシャフトを回転自在に支持するアッパコラムチューブと、車体に固定され、前記アッパコラムチューブと相対移動可能なロアコラムチューブと、前記アッパコラムチューブに連結され、前記ステアリングホイール側に切り欠き部を有するアッパ固定ブラケットと、を備え、前記衝撃吸収機構は、前記アッパ固定ブラケットに固着されるブラケット固着部と、前記車体に固定されるとともに前記アッパ固定ブラケットの前記切り欠き部に成形されるカプセル部と、前記ブラケット固着部と前記カプセル部とを接続し前記アッパ固定ブラケットと前記カプセル部とが相対移動することで破断する破断部と、を有する一体成形部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、衝撃により破断する破断部と車両に固定されるカプセル部とが一体成形部材であるため、コストを削減することができる。また、衝撃吸収機構の破断荷重を決定付ける破断部は、ブラケット等の他の部材と関連しない部位に形成されているため、破断荷重を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の側面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図５】衝撃吸収機構の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
以下では、本発明の実施形態として電動パワーステアリング装置１００を例にとって説明する。
【００１３】
まず、図１〜図３を参照して、電動パワーステアリング装置１００の全体構成について説明する。
【００１４】
電動パワーステアリング装置１００は、ドライバーがステアリングホイール８に加える操舵力を電動モータ１３の回転トルクにて補助する装置である。
【００１５】
電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール８が連結されるステアリングシャフト１と、内部を挿通するステアリングシャフト１を回転自在に支持するステアリングコラム２と、トーションバー（図示せず）を介してステアリングシャフト１と連結される出力シャフト４と、を備える。
【００１６】
出力シャフト４は、ユニバーサルジョイント、ピニオン、ラック等を介して車輪に連結される。ドライバーがステアリングホイール８を操舵することによって、ラックが軸方向に移動して車輪の向きが変化する。
【００１７】
以下では、ステアリングホイール８側を車体後方、出力シャフト４側を車体前方として説明する。
【００１８】
電動モータ１３の回転トルクは、ギヤケース３２に収容される減速機を介して出力シャフト４に補助トルクとして付与される。電動モータ１３は、ステアリングホイール８に加わる操舵力を検出するトルクセンサの検出結果に基づいて制御される。トルクセンサはセンサケース３１に収容される。
【００１９】
ステアリングシャフト１は、後端部にステアリングホイール８が連結される略円筒状のアッパシャフト１１と、アッパシャフト１１と同軸的に接続され、前方側がトーションバーを介して出力シャフト４に連結される略円筒状のロアシャフト１２と、からなる。ロアシャフト１２の後方側はアッパシャフト１１の中空部に挿入され、両者はセレーション結合される。アッパシャフト１１とロアシャフト１２は、セレーション結合によって、一体回転可能でかつ軸方向に相対移動可能に接続される。
【００２０】
ステアリングコラム２は、軸受２３を介してアッパシャフト１１を回転自在に支持する略円筒状のアッパコラムチューブ２１と、アッパコラムチューブ２１と同軸的に配置され、前端部がセンサケース３１に固定される略円筒状のロアコラムチューブ２２と、からなる。アッパコラムチューブ２１の前方側にはロアコラムチューブ２２の後方側が挿入され、両者は軸方向に相対移動可能である。アッパシャフト１１とアッパコラムチューブ２１は、軸受２３によって軸方向の相対移動が規制されている。センサケース３１の後方部には、他の部位よりも小径な筒状の小径部３１ａが形成され、小径部３１ａの外周面にロアコラムチューブ２２の前端部の内周面が圧入される。
【００２１】
出力シャフト４は、ギヤケース３２に軸受１６を介して回転自在に支持される。
【００２２】
電動パワーステアリング装置１００は、車体に固定されると共にステアリングコラム２を支持するアッパ固定ブラケット３５と、車体に固定されると共に一対のアーム３８ａ，３８ｂを介してギヤケース３２を揺動可能に支持するロア固定ブラケット（図示せず）と、を介して車体に取り付けられる。
【００２３】
電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール８がドライバーから見て上下方向（図２に示す実線矢印の方向）に移動するようにステアリングコラム２を一対のアーム３８ａ，３８ｂを中心に揺動可能とするチルト機構と、ステアリングホイール８がドライバーから見て前後方向（図２に示す点線矢印の方向）に移動するようにステアリングコラム２を伸縮可能とするテレスコピック機構と、ステアリングコラム２の揺動及び伸縮の規制とその規制の解除とを切り換え可能な解除機構と、を備える。
【００２４】
以下では、チルト機構、テレスコピック機構、及び解除機構について説明する。
【００２５】
アッパコラムチューブ２１には、外周を囲むようにコラムブラケット５１が固定される。コラムブラケット５１は、アッパ固定ブラケット３５に固定された支持ブラケット５２に支持され、支持ブラケット５２に対して移動可能なようにガイドピン５３によって連結される。
【００２６】
支持ブラケット５２は、コラムブラケット５１の両側壁５１ａを挟むように延びる一対の側壁５２ａを有する。ガイドピン５３は、支持ブラケット５２の両側壁５２ａとコラムブラケット５１の両側壁５１ａとを貫通して設けられる。支持ブラケット５２の両側壁５２ａには、ガイドピン５３の移動をガイドするガイド穴５２ｂが形成される。ガイド穴５２ｂはステアリングコラム２の軸方向に対して略直交する方向に形成される。ガイドピン５３がガイド穴５２ｂに沿って移動することによって、コラムブラケット５１が支持ブラケット５２の両側壁５２ａの内周面に沿って移動する。これにより、ステアリングコラム２が一対のアーム３８ａ，３８ｂを中心に揺動し、ステアリングホイール８はドライバーから見て上下方向に移動する。
【００２７】
また、コラムブラケット５１の両側壁５１ａには、ガイドピン５３の移動をガイドするガイド穴５１ｂ（図３参照）がステアリングコラム２の軸方向に沿って形成される。ガイドピン５３がガイド穴５１ｂに沿って移動することによって、コラムブラケット５１が支持ブラケット５２の両側壁５２ａの内周面に沿って移動する。これにより、アッパコラムチューブ２１がアッパシャフト１１と共に軸方向へ移動し、ステアリングホイール８はドライバーから見て前後方向に移動する。
【００２８】
ガイドピン５３には、ドライバーが運転席にて操作可能な操作レバー３７が回転自在に取り付けられる。操作レバー３７を操作することによって、支持ブラケット５２の両側壁５２ａによるコラムブラケット５１の両側壁５１ａの締め付けとその解除が行われる。具体的には、操作レバー３７の操作に伴って回転するカムの作用によって締め付けとその解除が行われる。
【００２９】
操作レバー３７が締め付け位置にある場合には、コラムブラケット５１の両側壁５１ａが支持ブラケット５２の両側壁５２ａによって締め付けられた状態となり、支持ブラケット５２に対するコラムブラケット５１の移動が規制されるため、ステアリングコラム２の揺動及び伸縮が規制される。一方、操作レバー３７が開放位置にある場合には、支持ブラケット５２の両側壁５２ａによるコラムブラケット５１の両側壁５１ａの締め付けが解除された状態となり、支持ブラケット５２に対するコラムブラケット５１の移動が可能となるため、ステアリングコラム２の揺動及び伸縮の規制が解除される。
【００３０】
次に、衝撃吸収機構４０及び衝撃吸収機構４０が固定されるアッパ固定ブラケット３５について説明する。図４は、図１におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図であり、アッパ固定ブラケット３５及び衝撃吸収機構４０以外の部材については省略して示している。
【００３１】
後述の衝撃吸収機構４０が固定されるアッパ固定ブラケット３５は、ステアリングホイール８側に開口する一対の切り欠き部３５ａを有する。さらにアッパ固定ブラケット３５は、アッパコラムチューブ２１の上方（図２の上方向）に形成され、アッパ固定ブラケット３５を上下方向に貫通する貫通孔３５ｂを有する。貫通孔３５ｂの形状は、図１に示されるように四角であってもよいし、円形であってもよく、また、貫通孔３５ｂの数は、単数であっても複数であってもよい。
【００３２】
衝撃吸収機構４０は、アッパ固定ブラケット３５に固着されるブラケット固着部４１と、アッパ固定ブラケット３５の切り欠き部３５ａに成形される一対のカプセル部４２と、ブラケット固着部４１とカプセル部４２とを接続する破断部４３と、を有し、樹脂によって一体的に成形される。衝撃吸収機構４０は、アッパ固定ブラケット３５に対して例えば射出成形により形成される。衝撃吸収機構４０の形成方法はこれに限定されるものではなく、他の成形方法を採用してもよい。
【００３３】
ブラケット固着部４１は、アッパ固定ブラケット３５の貫通孔３５ｂに係止される抜止部４１ａを有する。抜止部４１ａによって、ブラケット固着部４１とアッパ固定ブラケット３５とは一体的な構成となり、後述のように、衝撃を受けた時にも離れることがない。
【００３４】
ブラケット固着部４１の抜止部４１ａは、図４に示されるように、貫通孔３５ｂ内だけではなく、貫通孔３５ｂの外側に膨出し、貫通孔３５ｂの断面よりも大きい膨出部４１ｃを有していてもよい。膨出部４１ｃを形成することにより、ブラケット固着部４１はアッパ固定ブラケット３５に対して確実に固定することができる。要求される固着強度に応じて、抜止部４１ａ及び貫通孔３５ｂの大きさや数は適宜設定される。
【００３５】
カプセル部４２は、図４に示されるように、アッパ固定ブラケット３５の切り欠き部３５ａのうちステアリングホイール８側の開口端を除く部分を挟み込んで射出成形されるものであり、切り欠き部３５ａに対応する部分に、車体の前後方向に延びる係合溝４２ｃを有する。さらにカプセル部４２は、係合溝４２ｃで囲まれる部分に形成され、電動パワーステアリング装置１００を車体に固定するボルトが挿通される挿通孔４２ａを有する。挿通孔４２ａは、ボルトの取付位置を調整するために長穴に形成される。挿通孔４２ａの形状は、これに限定されるものではなく、円孔でもよい。また、挿通孔４２ａ内には、補強のために金属製のカラー部材を設けてもよい。
【００３６】
破断部４３は、図５に示されるように、カプセル部４２の接続面４２ｂの車体前方寄りの部分と、ブラケット固着部４１の接続面４１ｂの車体前方寄りの部分と、を車体の前後方向に所定の領域に亘って接続している。すなわち、カプセル部４２の接続面４２ｂの車体前方寄りの部分は、破断部４３が接続される接続領域となる一方で、車体後方寄りの部分は、破断部４３が接続されない非接続領域となる。破断部４３がカプセル部４２の接続面４２ｂの車体前方寄りの部分に接続しているとは、カプセル部４２の挿通孔４２ａを挿通するボルトによる締め付け位置の中心よりも、破断部４３の車体前後方向における中間点が、車体前後方向において車体前方側に位置する状態で破断部４３がカプセル部４２に接続していることを意味する。また、破断部４３は、図４に示されるように、カプセル部４２及びブラケット固着部４１に比べて薄肉に形成され、他の部位よりも破断しやすい形状を有している。
【００３７】
次に、衝撃吸収機構４０の作用について説明する。
【００３８】
車両衝突時にステアリングホイール８を通じてステアリングシャフト１に過大な荷重が作用した場合、アッパシャフト１１及びアッパコラムチューブ２１が一体的に軸方向に移動し、ガイドピン５３がガイド穴５１ｂの終端（テレスコピック調整機構のストローク端）に当接するまで移動する。さらに、上記荷重がアッパコラムチューブ２１からコラムブラケット５１、支持ブラケット５２を介してアッパ固定ブラケット３５に作用する。アッパ固定ブラケット３５に荷重が作用すると、アッパ固定ブラケット３５は、切り欠き部３５ａがカプセル部４２の係合溝４２ｃから外れる方向、すなわちステアリングホイール８とは反対方向へ移動しようとする。このとき、ボルトにより車体に固定されるカプセル部４２とアッパ固定ブラケット３５に固着しているブラケット固着部４１とが相対移動して破断部４３が破断する。これにより、車両衝突時にステアリングホイール８に過大な荷重が作用した場合に、アッパコラムチューブ２１及びアッパシャフト１１が車体に対して移動し、アッパシャフト１１に加わる衝撃エネルギーが吸収される。
【００３９】
具体的には、カプセル部４２は挿通孔４２ａを挿通するボルトにより車体に固定されているので、図５中に実線矢印Ｆで示されるように、アッパ固定ブラケット３５を介してブラケット固着部４１に荷重が作用すると、カプセル部４２の車体前方部に接続された破断部４３を介してカプセル部４２にも荷重が伝達され、カプセル部４２にはボルトによる締結位置を中心としたモーメントが作用する。このため、図５中に破線矢印Ｍで示されるように、カプセル部４２の車体後方部は、ブラケット固着部４１側に移動する一方、カプセル部４２の車体前方部は、ブラケット固着部４１から離れる方向に移動する。
【００４０】
ここで、前述のように、カプセル部４２の接続面４２ｂの車体後方寄りには破断部４３が接続されない非接続領域が設けられているため、図５に示されるように、カプセル部４２の車体後方部とブラケット固着部４１との間には隙間が形成される。この隙間がカプセル部４２の変位を許容する空間となり、カプセル部４２の車体後方部は、制約を受けずにブラケット固着部４１側に移動する。
【００４１】
カプセル部４２の車体後方部がブラケット固着部４１側に移動するのに伴い、カプセル部４２の車体前方部に接続された破断部４３は破断を開始し、カプセル部４２に作用する荷重に応じて安定して破断する。破断部４３が完全に破断すると、カプセル部４２は、ボルトにより車体に固定されているため固定位置に留まる一方、ブラケット固着部４１は、抜止部４１ａを介してアッパ固定ブラケット３５に固着しているため、アッパ固定ブラケット３５とともに車体前方へ移動する。
【００４２】
破断部４３が破断する荷重は、非接続領域の大きさ、すなわち、カプセル部４２に対する破断部４３の接続位置に応じて変化する。例えば、破断荷重を小さくしたい場合は、カプセル部４２に対する破断部４３の接続位置を車両前方寄りにずらして非接続領域を大きくし、荷重がかかった際にカプセル部４２の車体後方部がブラケット固着部４１側へ移動し易い構成とする。
【００４３】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００４４】
衝撃により破断する破断部４３と車両に固定されるカプセル部４２とが一体成形部材であるため、これらを別部材で製造する場合に比べて製造コストを削減することができる。また、主に金属で形成されるカプセルが不要となるため、装置の重量を軽減することができる。
【００４５】
また、衝撃吸収機構４０の破断荷重を決定付ける破断部４３は、ブラケット固着部４１とカプセル部４２との間に成形されており、アッパ固定ブラケット３５等に直接成形されるものではないため、アッパ固定ブラケット３５等の加工精度に左右されることなく、破断荷重を安定させることができる。
【００４６】
また、破断荷重に影響を及ぼす破断部４３は、製造時においてその形状を目視することが可能であることから、製品の異常の有無を容易に判定することができる。また、製造時において破断部４３の寸法等を測定することが可能であることから、計測値に基づいて破断荷重を判定等することにより、品質を安定化させることが可能である。
【００４７】
また、衝撃吸収機構４０の破断荷重は、主に破断部４３やカプセル部４２の形成状態により決まるので、作業者による特別な調整作業が不要になり、ステアリング装置の組み立てが容易になる。
【００４８】
また、破断部４３が破断する荷重は、カプセル部４２に対する破断部４３の接続位置により変化するので、接続位置を変更することにより破断荷重を適宜設定することができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００５０】
例えば、上記実施形態では電動パワーステアリング装置１００について説明したが、本発明は油圧式のパワーステアリング装置にも適用することができ、また、ドライバーがステアリングホイール８に加える操舵力を補助しないステアリング装置にも適用することができる。
【００５１】
さらに、上記実施形態では衝撃吸収機構４０は樹脂製であるが、その他の素材であってもよい。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、アッパ固定ブラケット３５に固定された衝撃吸収機構４０が車両衝突時に破断することで衝撃吸収を行っているが、その他の衝撃吸収機構を組み合わせてもよい。
【００５３】
例えば、ロアシャフト１２の外周とアッパシャフト１１の内周とにセレーションを形成し、ロアシャフト１２を外径が軸方向下方へ行くほど大きくなるようにテーパ状に形成し、車両衝突時にロアシャフト１２とアッパシャフト１１との相対移動によって両セレーションが塑性又は剪断変形することで衝撃吸収を行う構成を組み合わせてもよい。
【００５４】
さらに、例えば、アッパコラムチューブ２１側とロアコラムチューブ２２側とをＳ字形プレートで連結し、車両衝突時にアッパコラムチューブ２１とロアコラムチューブ２２とが相対移動するのに伴ってＳ字形プレートがしごかれることで衝撃吸収を行う構成を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１    ステアリングシャフト
８    ステアリングホイール
２１    アッパコラムチューブ
２２    ロアコラムチューブ
３５    アッパ固定ブラケット
３５ａ  切り欠き部
３５ｂ  貫通孔
４０    衝撃吸収機構
４１    ブラケット固着部
４１ａ  抜止部
４２    カプセル部
４２ａ  挿通孔
４３    破断部
１００    電動パワーステアリング装置（ステアリング装置）
【図１】
2015160537.tif 000003
【図２】
2015160537.tif 000004
【図３】
2015160537.tif 000005
【図４】
2015160537.tif 000006
【図５】
2015160537.tif 000007