(57)【要約】【課題】衝撃吸収荷重のチューニングが容易であって、衝撃吸収ストロークが短い場合にも確実に底付きを回避することができる衝撃吸収ステアリング装置を提供すること。【解決手段】ロアーコラムチューブ１５内でロアーシャフト４を取り囲む蛇腹の筒状をなす中空袋体２１を設ける。車両の衝突時に可動部としてのアッパーシャフト３の衝突時移動側端３ａと不動部としての軸受１６との間で、中空袋体２１が加圧されて収縮する。中空袋体２１内に充填された窒素ガス等の充填物が衝突時に開放される放出口を介して所定の放出抵抗を持って放出されることで衝撃エネルギを吸収する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムに設けられ、車両の衝突時に相対的に近づく不動部および可動部と、
ステアリングコラムのコラムチューブ又はステアリングシャフトを取り囲む蛇腹の筒状をなして上記不動部と可動部との間に介在し、車両の衝突時に加圧されて収縮可能な中空袋体と、
この中空袋体内に充填される充填物と、
中空袋体に設けられ中空袋体から充填物を放出させるための放出口と、
この放出口を車両の衝突時に開放可能に封止する封止部材とを備えることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、上記充填物は気体、液体又は半固体の少なくとも一つを含むことを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
【請求項３】
請求項２において、上記封止部材は放出口を塞ぐ栓部材を含み、この栓部材は車両の衝突時に中空袋体の内圧によって放出口を開放可能であることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３において、上記ステアリングシャフトは相対摺動可能に嵌合されたロアーシャフトおよび中空のアッパーシャフトを含むと共に、上記コラムチューブは相対摺動可能に嵌合されたアッパーコラムチューブとロアーコラムチューブを含み、
上記中空袋体はロアーコラムチューブとロアーシャフトとの間に配置され、上記可動部はアッパーシャフトの衝突時移動側端を含み、
上記不動部はロアーコラムチューブの端部に設けられてロアーシャフトを挿通させる環状部材を含むことを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
【請求項５】
請求項１，２又は３において、上記ステアリングシャフトは相対摺動可能に嵌合されたロアーシャフトおよび中空のアッパーシャフトを含むと共に、上記コラムチューブは相対摺動可能に嵌合されたアッパーコラムチューブおよびロアーコラムチューブを含み、
上記中空袋体はロアーコラムチューブを取り囲み、
上記可動部はアッパーコラムチューブの衝突時移動側端を含み、
上記不動部はロアーコラムチューブを車体に固定するための固定ブラケットを含むことを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両衝突時に運転者に作用する衝撃を吸収するために用いられる衝撃吸収ステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステアリングホイールと運転者とが衝突するとき（いわゆる二次衝突）の衝撃エネルギを吸収する機構が種々提案されている。
例えば、ステアリングコラムの互いに圧入嵌合されたロアーコラムチューブとアッパーコラムチューブを車両の衝突時に相対摺動させ、両チューブ間の摺動抵抗を用いて衝撃を吸収する衝撃吸収ステアリング装置がある。
【０００３】
また、蛇腹状をなす塑性変形部材を車両の衝突時に塑性変形させて衝撃を吸収する衝撃吸収ステアリング装置がある（例えば特許文献１，２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２６８２９７号
【特許文献２】
特開平１１−５９４３８号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の衝撃吸収ステアリング装置においては、チューブ間の圧入荷重がばらつき易いので、衝撃吸収荷重が不安定となり、例えば衝撃吸収ストローク（すなわち、ロアーコラムチューブを車体に固定するために車体に固定されたロアー固定ブラケットとアッパーコラムチューブの衝突時移動側端との間の距離に相当）が短く設定されている場合には、アッパーコラムチューブがフルストロークしてロアー固定ブラケットに衝突し（いわゆる底付きし）、衝撃吸収荷重が高くなり過ぎるおそれがある。
【０００６】
そこで、ロアー固定ブラケットに底付き緩衝用のゴムを設けることも考えらもるが、このゴムは、衝撃吸収ストロークのストロークエンドの近傍領域のみでしか衝撃吸収に関与できないので、その衝撃吸収荷重のチューニングは非常に困難である。
一方、後者の衝撃吸収ステアリング装置においては、塑性変形部材を用いての衝撃吸収荷重のチューニングが困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、衝撃吸収荷重のチューニングが容易であって、衝撃吸収ストロークが短い場合にも確実に底付きを回避することができる衝撃吸収ステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、第１発明は、ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムに設けられ、車両の衝突時に相対的に近づく不動部および可動部と、ステアリングコラムのコラムチューブ又はステアリングシャフトを取り囲む蛇腹の筒状をなして上記不動部と可動部との間に介在し、車両の衝突時に加圧されて収縮可能な中空袋体と、この中空袋体内に充填される充填物と、中空袋体に設けられ中空袋体から充填物を放出させるための放出口と、この放出口を車両の衝突時に開放可能に封止する封止部材とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、衝突時に相対的に近づく可動部と不動部との間で中空袋体がその蛇腹を縮めながら加圧されて収縮し、これに伴って、開放された放出口から所定の放出抵抗を持って充填物を放出することで、衝撃エネルギを吸収する。充填物の粘度および容量、放出口の数や径等を調整することで、衝撃吸収荷重を容易にチューニングすることが可能となる。また、衝撃吸収ストロークが短いようなレイアウトにおいても、そのストロークの中間部分での衝撃吸収荷重を充実でき、底付きの発生を防止することができる。
【００１０】
第２発明は、第１発明において、上記充填物は気体、液体又は半固体の少なくとも一つを含むことを特徴とするものである。この場合、放出口から放出するときに所定の放出抵抗を得られる点で好ましい。
第３発明は、第２発明において、上記封止部材は放出口を塞ぐ栓部材を含み、この栓部材は車両の衝突時に中空袋体の内圧によって放出口を開放可能であることを特徴とするものである。本発明では、簡単な構造にて衝突時に確実に放出口を開放することができる。
【００１１】
第４発明は、第１，第２又は第３発明において、上記ステアリングシャフトは相対摺動可能に嵌合されたロアーシャフトおよび中空のアッパーシャフトを含むと共に、上記コラムチューブは相対摺動可能に嵌合されたアッパーコラムチューブとロアーコラムチューブを含み、上記中空袋体はロアーコラムチューブとロアーシャフトとの間に配置され、上記可動部はアッパーシャフトの衝突時移動側端を含み、上記不動部はロアーコラムチューブの端部に設けられてロアーシャフトを挿通させる環状部材を含むことを特徴とするものである。本発明では、衝撃吸収に寄与する中空袋体をロアーコラムチューブに内蔵でき、スペースの増大を抑制することができる。
【００１２】
第５発明は、第１，第２又は第３発明において、上記ステアリングシャフトは相対摺動可能に嵌合されたロアーシャフトおよび中空のアッパーシャフトを含むと共に、上記コラムチューブは相対摺動可能に嵌合されたアッパーコラムチューブおよびロアーコラムチューブを含み、上記中空袋体はロアーコラムチューブを取り囲み、上記可動部はアッパーコラムチューブの衝突時移動側端を含み、上記不動部はロアーコラムチューブを車体に固定するための固定ブラケットを含むことを特徴とするものである。本発明では、ロアーコラムチューブの周囲に筒状の中空袋体を配置する簡単な構造にして、スペースの増大をほとんど要することがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の態様について添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る衝撃吸収ステアリング装置の一部破断模式的側面図である。図１を参照して、本衝撃吸収ステアリング装置１（以下では、単にステアリング装置１ともいう）は、例えばステアリングホイール等の操舵部材２に一体回転可能に連結される中空軸からなるアッパーシャフト３と、このアッパーシャフト３と同軸上に嵌合されて連結されるロアーシャフト４と、このロアーシャフト４の端部に自在継手５を介して連結される中間軸（インターミディエイトシャフト）６と、この中間軸６の端部と自在継手７を介して連結されるピニオン軸８と、ピニオン軸８の先端のピニオン９と噛み合うラック１０を有して車両の左右方向に延びるラック軸１１とを備える。
【００１４】
図示していないが、ラック軸１１の両端にタイロッドを介してナックルアームが結合され、このナックルアームが転舵輪を操向可能に支持している。
操舵部材２が操作されてアッパーシャフト３およびロアーシャフト４が回転されると、この回転がピニオン９及びラック１０によって、車両の左右方向に沿ってラック軸７の直線運動に変換され、これにより、転舵輪が転舵される。
アッパーシャフト３およびロアーシャフト４によってステアリングシャフト１２が構成されている。衝撃吸収時には、アッパーシャフト３がロアーシャフト３に対して同軸上に移動してステアリングシャフト１２が全体として軸方向に収縮できるようになっている。
【００１５】
ステアリングシャフト１２はステアリングコラム１３によって回動自在に支持されている。このステアリングコラム１３は、筒状をなすアッパーコラムチューブ１４とロアーコラムチューブ１５を嵌合させて構成されており、アッパーコラムチューブ１４は主にアッパーシャフト３を収容して図示しない軸受を介して回動自在に支持する。一方、ロアーコラムチューブ１５は主にロアーシャフト４を収容し、その軸方向下端に設けた不動部（環状部材）としての軸受１６を介してロアーシャフト４を回動自在に支持する。
【００１６】
また、ステアリングシャフト１２はステアリングコラム１３を軸方向に貫通しており、アッパーコラムチューブ１４から突出するアッパーシャフト３の軸方向上端には操舵部材２が固定される。また、ロアーコラムチューブ１５から突出するロアーシャフト４の軸方向下端は自在継手７に連結される。
アッパーコラムチューブ１４にはアッパー固定ブラケット１７が溶接により固定されている。このアッパー固定ブラケット１７は所定の係止力で車体側部材１８に係止されており、衝突時には、上記所定の係止力を超える衝撃力を受けると上記係止が解除され、図２に示すようにアッパー固定ブラケット１７とアッパーコラムチューブ１４が車体に対して移動できるようになっている。
【００１７】
再び図１を参照して、ロアーコラムチューブ１５にはロアー固定ブラケット１９が溶接により固定されている。このロアー固定ブラケット１９は例えばボルト等により車体側部材２０に固定されている。
したがって、図２に示す衝撃吸収時には、ロアー固定ブラケット１９とロアーコラムチューブ１５は不動であり、アッパー固定ブラケット１７、アッパコラムチューブ１４およびアッパーシャフト３が一体的に斜め下方に下降してくるようになっている。
【００１８】
本実施の形態の特徴とするところは、衝撃吸収のために中空袋体２１を設けた点にある。この中空袋体２１は、ロアーコラムチューブ１５内においてロアーシャフト４を取り囲む蛇腹の二重筒状をなし、上記不動部（環状部材）としての軸受１６とアッパーシャフト３の可動部としての衝突時移動側端３ａとの間に介在する。
具体的には、筒状をなす中空袋体２１の一端部２１ａは軸受１６の例えば内輪により受けられている。一方、中空袋体２１の他端部２１ｂには、アッパーシャフト３の衝突時移動側端３ａにより受けられる環状の端部材としての座金２２が一体に設けられており、この座金２２はロアーシャフト４を挿通させている。
【００１９】
そして、衝突時には、図２を参照して、不動部（環状部材）としての軸受１６に対して、可動部としての衝突時移動側端３ａが接近移動し、座金２２をロアーシャフト４上に移動させつつ中空袋体２１をロアーシャフト４の周囲で軸方向に収縮させるようになっている。
図３を参照して、中空袋体２１は例えばサントプレーン（商品名：エーイーエス・ジャパン社製）等の熱可塑性エラストマーにより例えばブロー成形を用いて形成される。中空袋体２１は概ね相似形の蛇腹の筒状をなす外筒部２３と内筒部２４を連続状に設けて内部を密封可能に構成してなり、中空袋体２１の内部には充填物２５が充填されている。
【００２０】
この充填物２５としては気体、液体又は半固体を用いることができる。これらを単体で用いても良いし、組み合わせて用いても良い。気体としては、例えば窒素ガス等の不活性ガスを例示することができる。また、液体としては例えば高粘度油等を例示することができる。また、半固体としては、例えばグリース等を例示することができる。充填物２５は流体又は流動体で放出口２６を通して外部へ流出可能なものであれば良い。
【００２１】
中空袋体２１の例えば外筒部２３には、衝突時に内部の充填物２５を放出させるためのの放出口２６が設けられる。放出口２６には通常時は封止部材としての例えば栓部材２７が圧入されこの栓部材２７により放出口２６が封止されている。
衝突時に中空袋体２１が加圧収縮を受けて中空袋体２１の内圧が高まると、図４に示すように、栓部材２７が放出口２６から離脱して放出口２６を開放できるようにしてある。放出口２６および栓部材２７を複数組設けるようにしても良い。
【００２２】
栓部材２７は、中空袋体２１と別体に形成されて、通常時は放出口２６内に圧入されていて、中空袋体２１の内圧上昇時に、放出口２６から離脱する。
以上説明した本実施の形態によれば、図２に示すように衝突時に相対的に近づく可動部としてのアッパーシャフト３の衝突時移動側端３ａと不動部（環状部材）としての軸受１６との間で、中空袋体２１が加圧されて収縮し、これに伴って図４に示すように開放された放出口２６から所定の放出抵抗を持って充填物２５を放出することで、衝撃エネルギを吸収することができる。
【００２３】
充填物２５の粘度および容量、放出口２６の数や径等を調整することで、衝撃吸収荷重を容易にチューニングすることが可能となる。
また、衝撃吸収ストローク（図１において、ロアー固定ブラケット１９と衝突時移動側端３ａとの間の距離Ｌに相当）が短いようなレイアウトにおいても、そのストロークの中間部分での衝撃吸収荷重を充実することができる。
具体的には、図５を参照して、中空袋体２１を装備せずに底付き緩衝用ゴムを採用した従来の場合では、衝撃吸収ストロークＳに対する衝撃吸収荷重曲線Ｒ１（図５において一点鎖線で示す）として、底付きに伴う高い衝撃吸収荷重をａ点にて発生する。これに対して、本実施の形態では、衝撃吸収ストロークＳに対する衝撃吸収荷重曲線Ｒ（図５において実線で示す）として、山の頂部を台形状にすることができ、ストローク中間部分での衝撃吸収エネルギを確保して、底付きの発生を防止することができる。
【００２４】
また、衝突時に中空袋体２１の内圧によって栓部材２７が放出口２６を開放できるようにしてあり、簡単な構造にて衝突時に確実に放出口２６を開放することができる。
また、衝撃吸収用の中空袋体２１をロアーコラムチューブ１４に内蔵でき、スペースの増大を抑制することができるという利点もある。
また、環状の端部材としての座金２２をアッパーシャフト３の衝突時移動側端３ａに受けさせているので、衝突時に中空袋体２１を確実に収縮させることができる。
【００２５】
なお、上記の実施の形態の栓部材２７に代えて、封止部材として、図６に示すように中空袋体２１と一体に樹脂成形され、内圧上昇時に破断可能な薄肉部２８を介して中空袋体２１と連なるように形成される栓状部２９を設けることもできる。
また、上記の中空袋体２１と同様の構成の中空袋体２１Ａを図７に示すように、ロアーコラムチューブ１５を取り囲むように設け、不動部としてのロアー固定ブラケット１９のコラム支持部１９ａと、可動部としてのアッパーコラムチューブ１４の衝突時移動側端１４ａとの間に介在させても良い。図７の実施の形態においても、図１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。また、本中空袋体２１Ａは図１の実施の形態のようにロアーコラムチューブ１５に内蔵されるわけではないが、ロアーコラムチューブ１５の周囲に配置する簡単な構造にして、スペースの増大をほとんど要することがない。
【００２６】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る衝撃吸収ステアリング装置の一部破断模式的側面図である。
【図２】衝突時の衝撃吸収ステアリング装置の一部破断模式的側面図である。
【図３】ステアリングシャフトと中空袋体の要部を示す概略断面図である。
【図４】衝突時の中空袋体の要部の概略断面図である。
【図５】衝撃吸収ストロークと衝撃吸収荷重との関係を示すグラフ図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に係る中空袋体の要部を示す概略断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態に係る衝撃吸収ステアリング装置の一部破断模式的側面図である。
【符号の説明】
１    衝撃吸収ステアリング装置
２    操舵部材
３    アッパーシャフト
３ａ  衝突時移動側端（可動部）
４    ロアーシャフト
１２  ステアリングシャフト
１３  ステアリングコラム
１４  アッパーコラムチューブ
１４ａ  衝突時移動側端（可動部）
１５  ロアーコラムチューブ（コラムチューブ）
１６  軸受（環状部材。不動部）
１７  アッパー固定ブラケット
１８  車体側部材（車体）
１９  ロアー固定ブラケット（固定ブラケット）
２０  車体側部材（車体）
２１  中空袋体
２２  座金
２３  外筒部
２４  内筒部
２５  充填物
２６  放出口
２７  栓部材（封止部材）
２８  薄肉部
２９  栓状部（封止部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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