(57)【要約】【課題】二次衝突時に流体がステアリングコラムの外部へ漏れ出ることを防止でき、且つ所望の衝撃吸収性能が得られるステアリングコラム装置を提供する。【解決手段】ステアリングコラム４のアウタージャケット１５が、電気粘性流体ＥＲ（機能性流体）が充填された主密閉室２８と、主密閉室２８と仕切り部材３１を介して仕切られた副密閉室３０とを備える。二次衝突時に、インナージャケット１４が主密閉室２８に押し込まれ、主密閉室２８の内圧上昇により仕切り部材３１が破断する。電気粘性流体ＥＲが、連通孔２９を通して副密閉室３０に移動する。ＥＣＵ２４が、電場を可変に発生し、運転者の状態（体重Ｗ）または車両の状態（加速度Ｇ）に応じて電気粘性流体ＥＲの粘度を変更する。【選択図】図１
2015030386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトを回転可能に支持し、軸方向に相対摺動可能に嵌合されたアウタージャケットおよびインナージャケットを含むステアリングコラムと、
乗員の状態および車両の状態の少なくとも一方を検出するセンサと、を備え、
前記アウタージャケットは、電気粘性流体または磁気粘性流体からなる機能性流体が充填され二次衝突時に前記インナージャケットの進入により収縮する主密閉室と、前記主密閉室と連通孔を介して接続可能な副密閉室と、前記連通孔を閉塞した破断可能な仕切り部材と、を含み、
電場または磁場を可変に発生し前記センサにより検出された運転者の状態または車両の状態に応じて前記機能性流体の粘度を変更する粘度変更手段をさらに備えるステアリングコラム装置。
【請求項２】
請求項１において、前記アウタージャケットは、外筒と、内筒と、前記外筒と前記内筒との間に配置された中間筒と、を含み、
前記主密閉室は、前記外筒と前記中間筒との間に区画され、
前記副密閉室は、前記中間筒と前記内筒との間に区画され、
前記連通孔は、前記中間筒に設けられているステアリングコラム装置。
【請求項３】
請求項２において、前記外筒の内周および前記中間筒の外周の少なくとも一方に、前記インナージャケットの進入により剪断する少なくとも１つの樹脂突起が設けられているステアリングコラム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステアリングコラム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、インナコラムを構成する外筒と内筒との間の密閉空間に流体を封入している。二次衝突時に、内筒の外周に固定された移動側鍔部が、密閉空間内の流体を前方へ押し出す。そして、外筒の固定側鍔部に設けられた放出口を塞いだシール部が、流体の圧力上昇により破れることにより、放出口を介して流体がステアリングコラムの外部へ放出される。放出口を通過する流体の抵抗に基づき、二次衝突時の衝撃が緩和される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、放出口を介してステアリングコラムの外部へ放出された流体が、乗員の膝等や、他の電気部品等にかかるおそれがある。
また、特許文献１では、二次衝突時の衝撃吸収荷重の調整のために、乗員の体重や一次衝突の衝撃に応じて、放出口を開放する電磁弁の数を変更したり、ロータリアクチュエータによって開度調整板を回転させたりしている。しかし、機械的に可動する部分を可動させるために応答性が悪くなり、所望の衝撃吸収性能を得られないおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、二次衝突時に流体がステアリングコラム外部へ漏れ出ることを防止することができ、且つ所望の衝撃吸収性能が得られるステアリングコラム装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、ステアリングシャフト（３）を回転可能に支持し、軸方向に相対摺動可能に嵌合されたアウタージャケット（１５）およびインナージャケット（１４）とを含むステアリングコラム（４）と、運転者の状態および車両の状態の少なくとも一方を検出するセンサ（２６，２７）と、を備え、前記アウタージャケットは、電気粘性流体（ＥＲ）または磁気粘性流体（ＭＲ）からなる機能性流体が充填され二次衝突時に前記インナージャケットの進入により収縮する主密閉室（２８）と、前記主密閉室と連通孔（２９）を介して接続可能な副密閉室（３０）と、前記連通孔を閉塞した破断可能な仕切り部材（３１）と、を含み、電場または磁場を可変に発生し前記センサにより検出された運転者の状態または車両の状態に応じて前記機能性流体の粘度を変更する粘度変更手段（３９，４０，２４；４３，４４；２４Ａ）をさらに備えるステアリングコラム装置（１；１Ａ；１Ｂ）を提供する。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
また、請求項２のように、前記アウタージャケットは、外筒（３２）と、内筒（３３）と、前記外筒と前記内筒との間に配置された中間筒（３４）と、を含み、前記主密閉室は、前記外筒と前記中間筒との間に区画され、前記副密閉室は、前記中間筒と前記内筒との間に区画され、前記連通孔は、前記中間筒に設けられていてもよい。
【０００８】
また、請求項３のように、前記外筒の内周（３６ａ）および前記中間筒の外周（４４ａ）の少なくとも一方に、前記インナージャケットの進入により剪断する少なくとも１つの樹脂突起（４５）が設けられていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、二次衝突時に、主密閉室の内圧上昇により仕切り部材が破断し、主密閉室の機能性流体が連通孔を通して副密閉室に移動する。したがって、機能性流体がステアリングコラムの外部へ漏れ出ることを防止することができる。また、運転者の状態や車両の状態に応じた電場または磁場の発生により、機能性流体の粘度が応答性良く調整されて、連通孔の流通抵抗が応答性良く調整されるので、所望の衝撃吸収性能を実現することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明によれば、アウタージャケットを外筒、内筒および中間筒の三重筒の構造とすることにより、軸方向の小型化を達成しつつアウタージャケットに主密閉室と副密閉室をレイアウトすることができる。
また、請求項３の発明によれば、二次衝突時に、樹脂突起を剪断することにより、衝撃吸収エネルギを増加させることができ、衝撃吸収性能のチューニングが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態のステアリングコラム装置の概略断面を含むステアリング装置の模式図である。
【図２】二次衝突時のステアリングコラムの要部の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態のステアリングコラム装置の概略断面を含むステアリング装置の模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態のステアリングコラム装置の要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の第１実施形態のステアリングコラム装置の概略断面を含むステアリング装置の模式図である。図１を参照して、ステアリングコラム装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２と、操舵部材２を一端（軸方向Ｘの上端）に一体回転可能に連結したステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３を図示しない軸受を介して回転可能に支持する中空のステアリングコラム４とを備えている。
【００１３】
ステアリングシャフト３の他端（軸方向Ｘの下端）は、ステアリングコラム４から軸方向下方へ突出しており、インターミディエイトシャフト５等を介して、ラックアンドピニオン機構等のステアリング機構６に連結されている。ステアリング機構６は、操舵部材２の操舵に連動して転舵輪（図示せず）を転舵する。
ステアリングシャフト３は、例えばスプライン結合を用いて、同行回転可能に且つ軸方向Ｘに相対移動可能に連結された第１シャフト７および第２シャフト８と、第２シャフト８とインターミディエイトシャフト５との間に介在し両シャフト８，５を連結する第３シャフト９とを備えている。
【００１４】
第３シャフト９は、第２シャフト８に一体回転可能に連結された入力軸１０と、インターミディエイトシャフト５に自在継手１１を介して連結された出力軸１２と、入力軸１０と出力軸１２とを回転方向に相対変位可能な状態でトルク伝達可能に連結するトーションバー１３とを備えている。
ステアリングコラム４は、軸方向に相対移動可能に嵌め合わされたアッパー側のインナージャケット１４およびロアー側のアウタージャケット１５と、アウタージャケット１５の軸方向下端に連結されたハウジング１６とを備えている。アウタージャケット１５は、ブラケット１７を介して車体側部材１８に固定されている。
【００１５】
ハウジング１６内には、入力軸１０と出力軸１２との回転方向の相対変位に基づいて操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１９が収容されている。すなわち、ハウジング１６はセンサハウジングを構成している。
ハウジング１６には、図示していないが、車体にブラケットを介して固定されたギヤハウジングが固定されている。そのギヤハウジング内には、操舵補助用の電動モータ２０の動力を減速して出力軸１２に伝達する減速機構２１が収容されている。減速機構２１は、電動モータ２０の回転軸（図示せず）と同行回転可能に連結された駆動ギヤ２２と、駆動ギヤ２２に噛み合い出力軸１２と同行回転する被動ギヤ２３とを有している。
【００１６】
トルクセンサ１９は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit ）２４に接続されている。また、車両の速度を検出する車速センサ２５が、ＥＣＵ２４に接続されている。ＥＣＵ２４では、トルクセンサ１９により検出された操舵トルクＴや車速センサ２５により検出された車速Ｖに基づいて、電動モータ２０を駆動制御（操舵補助制御）する。これにより、電動モータ２０によるアシスト力が出力軸１２に付与されて、運転者による、操舵部材２を介する操舵が補助される。
【００１７】
また、ＥＣＵ２４には、運転者の座席シート等に配置されて、運転者の状態としての運転者の体重Ｗを検出する体重センサ２６と、車両の状態としての衝突時の加速度Ｇを検出する加速度センサ２７とが接続されている。加速度センサ２７は、ステアリングコラム４に配置されて、二次衝突時のステアリングコラム４の軸方向下方Ｘ１の加速度Ｇを検出する。
【００１８】
運転者の状態を検出するセンサとして、運転者の体格を検出するセンサを用いてもよい。また、車両の状態を検出するセンサとして、車体やバンパー等に配置されて、一次衝突時の車両前後方向の加速度を検出する加速度センサを用いてもよい。
アウタージャケット１５は、機能性流体としての電気粘性流体ＥＲが充填された主密閉室２８と、主密閉室２８と連通孔２９を介して接続可能な副密閉室３０と、連通孔２９を閉塞した破断可能な仕切り部材３１とを備えている。
【００１９】
具体的には、アウタージャケット１５は、外筒３２と、内筒３３と、外筒３２と内筒３３との間に配置された中間筒３４とを備えている。外筒３２は、第１筒３５と、第１筒３５の内周に一体に固定された第２筒３６とを備えている。
主密閉室２８は、外筒３２（の第２筒３６）と中間筒３４との間に区画されている。第２筒３６と中間筒３４との間に区画された主密閉室２８は、軸方向上方Ｘ２に向けて開放されている。主密閉室２８の軸方向上方Ｘ２の端部には、インナージャケット１４が挿入されている。第２筒３６および内筒３３の軸方向下方Ｘ１の端部どうしは、環状の端壁３７により連結されて閉塞されている。すなわち、主密閉室２８の軸方向下方Ｘ１の端部は、環状の端壁３７により閉塞されている。
【００２０】
中間筒３４の軸方向下方Ｘ１の端部には、前記連通孔２９が、１ないし複数（図示の例では複数）設けられている。複数設けられる場合の連通孔２９は、中間筒３４の周方向に等間隔で配置されることが好ましい。各連通孔２９を閉塞する仕切り部材３１は、ゴムまたは樹脂により形成されている。図示していないが、インナージャケット１４の軸方向下方Ｘ１の端部には、シール部材が装着されており、主密閉室２８の液密性が確保されている。
【００２１】
また、副密閉室３０は、中間筒３４と内筒３３との間に区画されている。副密閉室３０の軸方向下方Ｘ１の端部は、環状の端壁３７により閉塞され、副密閉室３０の軸方向上方Ｘ２の端部は、環状の端壁３８により閉塞されている。                      
連通孔２９は、中間筒３４を径方向に挿通して複数が設けられている。複数の連通孔２９は、中間筒３４の周方向に等間隔離隔して配置されている。各連通孔２９が、それぞれ対応する仕切り部材３１によって閉塞されている。
【００２２】
主密閉室２８に充填された電気粘性流体ＥＲは、液中に分散媒として粒子が分散したものである。電気粘性流体ＥＲは、電場内にないときには、普通の流体のように低い粘性を示すが、電場内に置かれると、前記粒子が分極して粒子間に連結力が発生し、その電場の大きさに比例して可逆的に粘性が増加する特性を有している。
連通孔２９を隔てて一対の電極３９，４０が配置されている。具体的には、電極３９が外筒３２（の第２筒３６）に配置され、電極４０が、内筒３３に配置されている。これらの電極３９，４０は、電源供給線４１，４２を介して、ＥＣＵ２４に接続されている。本実施形態では、電極３９が外筒３２の第２筒３６を取り囲む環状の電極であり、電極４０が内筒３３の内周に嵌合する環状の電極とした例に則して説明するが、これに限らず、複数対の電極を設け、各対の電極がそれぞれ対応する連通孔２９を隔てて配置されていてもよい。
【００２３】
二次衝突時に、インナージャケット１４が軸方向下方Ｘ１に移動して主密閉室２８内への進入量を増加すると、主密閉室２８の内圧上昇により仕切り部材３１が破断し、主密閉室２８内の電気粘性流体ＥＲが、連通孔２９を介して副密閉室３０内へ移動する。
また、二次衝突時には、連通孔２９を介する流通抵抗が制御される。具体的には、ＥＣＵ２４が、運転者の体重Ｗおよび加速度センサ２７により検出された二次衝突時の軸方向下方Ｘ１の加速度Ｇに応じて、一対の電極３９，４０間に印加する電圧を制御することで、連通孔２９部分の電気粘性流体ＥＲの粘度を上げるように変更する。すなわち、電極３９，４０とＥＣＵ２４とで、電気粘性流体ＥＲの粘度を変更するための粘度変更手段が構成されている。
【００２４】
ＥＣＵ２４は、検出された運転者の体重Ｗの増加に対して、電極３９，４０間の印加電圧を連続的または段階的に大きくする。また、ＥＣＵ２４は、検出された加速度Ｇの増加に対して、電極３９，４０間の印加電圧を連続的または段階的に大きくする。
本実施形態によれば、二次衝突時に、主密閉室２８の内圧上昇により仕切り部材３１が破断し、主密閉室２８の電気粘性流体ＥＲが連通孔２９を通して副密閉室３０に移動する。したがって、電気粘性流体ＥＲがステアリングコラム４の外部へ漏れ出ることを防止することができる。また、運転者の状態や車両の状態に応じた電場の発生により、電気粘性流体ＥＲの粘度が応答性良く調整されて、連通孔２９の流通抵抗が応答性良く調整されるので、所望の衝撃吸収性能を実現することができる。
【００２５】
また、アウタージャケット１５を外筒３２、内筒３３および中間筒３４の三重筒の構造とすることにより、ステアリングコラム４の軸方向の小型化を達成しつつアウタージャケット１５に主密閉室２８と副密閉室３０をレイアウトすることができる。
次いで、図３は、本発明の第２実施形態のステアリングコラム装置１Ａを示している。本第２実施形態が図１の第１実施形態と主に異なるのは、機能性流体として電気粘性流体ＥＲに代えて、磁気粘性流体ＭＲを用い、電極３９，４０に代えて、電磁石４３，４４を用いている点である。磁気粘性流体ＭＲは、液中に磁性体粒子（鉄粉）を分散させてなっており、電磁石から印加される磁界強度によってその粘度が変化する。すなわち、磁気粘性流体ＭＲは、磁場内にないときには、普通の流体のように低い粘性を示すが、磁場内に置かれると、その磁場の大きさに比例して可逆的に粘性が増加する特性を有している。
【００２６】
ＥＣＵ２４Ａが、運転者の体重Ｗおよび加速度センサ２７により検出された二次衝突時の軸方向下方Ｘ１の加速度Ｇに応じて、一対の電磁石４３，４４のコイル（図示せず）に流れる電流を制御することで、連通孔２９部分の磁気粘性流体ＭＲの粘度を上げるように変更する。すなわち、電磁石４３，４４とＥＣＵ２４Ａとで、磁気粘性流体ＭＲの粘度を変更するための粘度変更手段が構成されている。
【００２７】
図３の第２実施形態の構成要素において、図１の第１実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図１の第１実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。
本第２実施形態においても、二次衝突時に、磁気粘性流体ＭＲがステアリングコラム４の外部へ漏れ出ることを防止することができる。また、運転者の体重Ｗ等の運転者の状態や二次衝突時の加速度Ｇ等の車両の状態に応じた磁場の発生により、磁気粘性流体ＭＲの粘度が応答性良く調整されて、連通孔２９の流通抵抗が応答性良く調整されるので、所望の衝撃吸収性能を実現することができる。
【００２８】
次いで、図４は、本発明の第３実施形態のステアリングコラム装置１Ｂを示している。図４の第３実施形態が図１の第１実施形態と異なるのは、外筒３２の内周（第２筒３６の内周３６ａに相当）および中間筒３４の外周３４ａの少なくとも一方に（図３の例では、中間筒３４の外筒３４ａのみに）、インナージャケット１４の進入により剪断する少なくとも１つの樹脂突起４５が設けられていることである。複数設けられる場合の樹脂突起４５は、軸方向Ｘおよび周方向の少なくとも一方に離隔して配置されていればよい。
【００２９】
本実施形態によれば、二次衝突時に、主密閉室２８内に進入したインナージャケット１４によって樹脂突起４５を剪断することにより、衝撃吸収エネルギを増加させることができ、衝撃吸収性能のチューニングが容易になる。
本発明は各前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、図４の第３実施形態の樹脂突起４５を図３の第２実施形態に適用してもよい。また、運転者の状態を検出するセンサとして、例えば運転者の輪郭を把握するための赤外線センサ等の体格センサを用いてもよい。その他、本発明は、請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００３０】
１；１Ａ；１Ｂ…ステアリングコラム装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、４…ステアリングコラム、６…ステアリング機構、１４…インナージャケット、１５…アウタージャケット、１６…ハウジング、２４；２４Ａ…ＥＣＵ（粘度変更手段）、２６…体重センサ（運転者の状態を検出するセンサ）、２７…加速度センサ（車両の状態を検出するセンサ）、２８…主密閉室、２９…連通孔、３０…副密閉室、３１…仕切り部材、３２…外筒、３３…内筒、３４…中間筒、３４ａ…外周、３５…（外筒の）第１筒、３６…（外筒の）第２筒、３６ａ…内周、３７，３８…端壁、３９，４０…電極（粘度変更手段）、４３，４４…電磁石（粘度変更手段）、４５…樹脂突起、ＥＲ…電気粘性流体（機能性流体）、ＭＲ…磁気粘性流体（機能性流体）、Ｘ…軸方向、Ｘ１…軸方向下方
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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