(57)【要約】【課題】ステアリングコラムにおいて、外コラム、内コラムおよびスペーサの寸法公差に起因する前記設定値のばらつきを抑制すると共に、圧入機械のエネルギー消費を減少させる。【解決手段】ステアリング装置のステアリングコラム４は、設定値を越える衝撃力が作用したときに相対移動可能にスペーサ３１を介して圧入により結合された外コラム１１と内コラム２１とを有する。前記相対移動が生じるときの内コラム２１におけるスペーサ３１との摺動面である外周面２１ａには、周方向に間隔をおいて軸方向に延びて内コラム２１の軸方向での端面２１ｃに開口する複数条の軸方向溝２４が形成されている。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定値を越える衝撃力が作用したときに、該衝撃力による衝撃エネルギを吸収すべく軸長が短くなるように軸方向に相対移動可能に、外コラムと内コラムとがスペーサを介して圧入により結合されたステアリング装置のステアリングコラムにおいて、
前記相対移動が生じるときの前記外コラムまたは前記内コラムにおける前記スペーサとの摺動面には、周方向に間隔をおいて前記軸方向に延びて前記外コラムまたは前記内コラムの前記軸方向での端面に開口する複数条の軸方向溝または周方向で全周に渡って延びる環状溝が形成されていることを特徴とするステアリング装置のステアリングコラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリング装置のステアリングコラムに関し、詳細には、ステアリングコラムに作用する衝撃力による衝撃エネルギを吸収する衝撃吸収構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のステアリング装置において、衝撃吸収構造を持つステアリングコラムとして、例えば特許文献１に開示されたものがある。このステアリングコラムは、第１コラムと、第１コラムにスペーサを介して圧入される第２コラムを有し、車両の衝突時に、衝撃力がステアリングコラムに作用したとき、第１，第２コラムが軸方向に相対移動することによりその衝撃エネルギが吸収される。そして、衝撃力が作用したとき、第１，第２コラムの相対移動が適正に行われるようにするためには、第１コラムへのスペーサを介しての第２コラムの圧入荷重を適正に設定する必要があることから、該圧入荷重を決めるスペーサと第１コラムとの間の摩擦の大きさまたはスペーサと第２コラムとの間の摩擦の大きさを調整するために、スペーサの外周、スペーサの外周に接する第１コラムの内周、スペーサの内周およびスペーサの内周に接する第２コラムの外周の少なくとも一部位に、スペーサと第１コラムまたは第２コラムとの接触面積を調整するための通孔または有底の穴からなる凹部が設けられる。このようにスペーサと両コラムとの接触面積を調整することにより、外コラム、内コラムおよびスペーサの寸法公差に起因する圧入荷重のばらつきが抑制されて、第１，第２コラムの相対移動が適正に行われる。
【０００３】
【特許文献１】
特許２９８３１３０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術において、複数の凹部がスペーサまたは第２コラムに形成される場合、それら凹部は周方向に間隔をおいて形成され、しかも各凹部は、スペーサまたは第２コラムの軸方向での端面では開口することがない。そのため、例えば複数の凹部が第２コラムに形成される場合についてみると、スペーサが挿入された第１コラムに対して、第２コラムがスペーサの内周に圧入されるときの圧入荷重は、図５に示されるように、初期の第１ストローク範囲Ｓ０１では大きな増加率で増加し、スペーサが第２コラムの凹部の形成部分と接触する第２ストローク範囲Ｓ０２では、接触面積の減少により小さな増加率で増加し、凹部の形成部分を超える第３ストローク範囲Ｓ０３では、再び大きな増加率で増加する。
【０００５】
このため、第１ストローク範囲で大きな増加率で圧入荷重が増加すること、またスペーサと第２コラムの凹部の形成部分とが接触する第２ストローク範囲においても圧入荷重が増加することに起因して、図５の斜線領域で示される圧入工程で必要な仕事（またはエネルギ）が大きくなり、圧入機械のエネルギ消費が増加する難点があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、設定値を越える衝撃力が作用したときに該衝撃力による衝撃エネルギを吸収すべく相対移動可能な外コラムおよび内コラムとスペーサとを有するステアリングコラムにおいて、外コラム、内コラムおよびスペーサの寸法公差に起因する前記設定値のばらつきを抑制すると共に、圧入機械のエネルギー消費を減少させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、設定値を越える衝撃力が作用したときに、該衝撃力による衝撃エネルギを吸収すべく軸長が短くなるように軸方向に相対移動可能に、外コラムと内コラムとがスペーサを介して圧入により結合されたステアリング装置のステアリングコラムにおいて、前記相対移動が生じるときの前記外コラムまたは前記内コラムにおける前記スペーサとの摺動面には、周方向に間隔をおいて前記軸方向に延びて前記外コラムまたは前記内コラムの前記軸方向での端面に開口する複数条の軸方向溝または周方向で全周に渡って延びる環状溝が形成されているステアリング装置のステアリングコラムである。
【０００８】
これにより、摺動面に軸方向溝が形成される場合には、スペーサとの摺動面を有する外コラムまたは内コラムが、他方のコラムに保持されたスペーサの外周または内周に圧入されるとき、圧入開始からスペーサとと摺動面での接触面積が小さくなるので、圧入荷重の増加率が小さな値になり、また摺動面に環状溝が全周に渡って形成される場合には、環状溝が形成されいる部分がスペーサに接触しないことから、圧入荷重が変化しないので、いずれの場合にも圧入荷重による仕事が小さくなる。また、軸方向溝または環状溝の形状等の変更により、衝撃力の設定値を決める圧入荷重が調整される。
【０００９】
この結果、請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、設定値を越える衝撃力により相対移動が生じるときの外コラムまたは内コラムにおけるスペーサとの摺動面には、周方向に間隔をおいて軸方向に延びて外コラムまたは内コラムの軸方向での端面に開口する複数条の溝または周方向で全周に渡って形成された環状溝が形成されていることにより、ステアリングコラムの外コラムと内コラムとがスペーサを介して圧入により結合される際、外コラムおよび内コラムがスペーサを介して圧入される際の圧入荷重による仕事が小さくなるので、圧入機械のエネルギー消費が減少する。しかも、軸方向溝または環状溝の形状等の変更により、設定値を決める圧入荷重が調整されるので、外コラム、内コラムおよびスペーサの寸法公差に起因する前記設定値のばらつきが抑制される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図４を参照して説明する。
図１〜図３は、第１実施例を説明するためのもので、図１を参照すると、本発明が適用されたステアリング装置１は、４輪の車両に搭載されて、補助操舵力発生手段としての電動モータ５ｂを有する電動式パワーステアリング装置５を備えるステアリング装置である。ステアリング装置１は、ステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に接続されたステアリング軸３と、ステアリング軸３を収納する筒状のステアリングコラム４と、ステアリングコラム４に結合されたハウジング５ａを備えるパワーステアリング装置５と、パワーステアリング装置５の出力軸５ｃに自在継手６ａを介して接続された中間軸７と、中間軸７に自在継手６ｂを介して接続された入力軸８を有すると共にギヤボックス９に収納されたステアリングギヤと、該ステアリングギヤの動きを転舵輪に伝達するステアリングリンク機構とを備える。
【００１１】
前記ステアリングギヤは、入力軸８に設けられたピニオンと該ピニオンと噛合するラックとを有する。また、パワーステアリング装置５は、ステアリング軸３と出力軸５ｃとを結合するトーションバーの捩れ量に基づいて操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサの検出信号に基づいて、制御装置により回転量および回転方向が制御される電動モータ５ｂと、電動モータ５ｂの回転力を出力軸５ｃに伝達するウォームギヤとを備える。
【００１２】
図２を参照すると、ステアリングコラム４は、ステアリング軸３を軸受（図示されず）を介して回転自在に支持すると共にブラケット１０を介して車体に固定される円筒状の外コラム１１と、ハウジング５ａに固定された円筒状の内コラム２１と、外コラム１１と内コラム２１との間に設けられた円筒状のスペーサ３１とを有する。外コラム１１と内コラム２１とは、車両の衝突時に、車体を通じてまたは運転者がステアリングホイール２に当たって、設定値を越える軸方向での衝撃力がステアリングコラム４に作用したときに、該衝撃力による衝撃エネルギを吸収するために、ステアリングコラム４の軸長を短くするように軸方向に相対移動可能に、スペーサ３１を介して圧入により結合されている。
【００１３】
具体的には、外コラム１１の軸端部には、その内側にスペーサ３１が挿入されて保持される。スペーサ３１は、外コラム１１と内コラム２１とが結合状態にあるとき、両コラム１１，２１の間で挟圧される円筒状の本体部３２と、円環状のフランジ３３とから構成される。そして、フランジ３３が外コラム１１の端面に軸方向で当接することにより、スペーサ３１が外コラム１１に対して軸方向に移動することが阻止される。
【００１４】
外コラム１１の内側にスペーサ３１を介して圧入される内コラム２１の軸端部には、前記相対移動が生じるときの内コラム２１におけるスペーサ３１との摺動面になる外周面２１ａに、周方向に間隔をおいて軸方向に平行に延びると共に内コラム２１の軸方向での端面２１ｃに開口する複数条、この実施例では８条の軸方向溝２４が、円柱面からなる外周面２１ａおよび内周面２１ｂを有する円筒状の素材に対して塑性変形を生じさせるためのプレス加工により形成される。
【００１５】
そして、前記衝撃力の前記設定値は、外コラム１１に対する内コラム２１の圧入工程終了時の圧入荷重により決定される。そのため、各軸方向溝２４の軸方向での長さ、複数の軸方向溝２４の条数および周方向で隣接する軸方向溝２４の間隔（または、各軸方向溝２４の周方向での溝幅）から構成される軸方向溝２４の形状等は、前記設定値を考慮して適宜設定される。
【００１６】
この実施例では、各軸方向溝２４の長さはスペーサ３１の本体部３２の軸方向での長さよりも短く、かつ全ての軸方向溝２４の長さは等しく設定され、さらに全ての軸方向溝２４が周方向にほぼ等間隔に形成されている。それゆえ、内コラム２１は、軸方向溝２４が形成されている軸方向での部分である溝形成部２３と、軸方向溝２４が形成されていない本体部２２とから構成される。
【００１７】
次に、図２，図３を参照して、圧入工程における圧入ストロークに対する圧入荷重の推移について説明する。
第１実施例の内コラム２１を使用したときの特性を示す特性線Ｋ１（実線で示されている。）を参照すると、圧入開始から溝形成部２３とスペーサ３１とが接触している第１ストローク範囲Ｓ１１では、軸方向溝２４が形成されている分、内コラム２１の外周面２１ａとスペーサ３１の本体部３２の内周面３２ｂとの接触面積が、本体部２２がスペーサ３１と接触しているときに比べて小さくなるので、比較的小さな増加率で圧入荷重が増加する。その後、本体部２２がスペーサ３１を介して外コラム１１に圧入され始める圧入ストロークから圧入荷重が設定圧入荷重ＦＴになるまでの第２ストローク範囲Ｓ１２では、本体部２２の外周面２１ａの全面がスペーサ３１の内周面３２ｂに接触するため、外周面２１ａと内周面３２ｂとの接触面積が第１ストローク範囲Ｓ１１のときに比べて大きくなって、その結果、圧入荷重の増加率が大きくなり、所定の圧入ストロークＳＴに達したとき、設定圧入荷重ＦＴが得られる。このとき、この第１実施例では、内コラム２１の端面２１ｃがスペーサ３１の端面３１ｃとほぼ同じ軸方向での位置を占める。
【００１８】
一方、図３には、前記従来技術のように、軸方向に延びる溝が軸方向での端面で開口していない内コラム（以下、従来型内コラムという。ここで、該溝は、軸方向溝２４とは、軸方向での端面に開口するか否かで異なり、その他の形状は同一と仮定している。）の圧入荷重の推移を示す特性線Ｋ０（二点鎖線で示されている。）が示されている。この従来型内コラムでは、第１，第３ストローク範囲Ｓ０１，Ｓ０３で従来型内コラムの外周面の全面がスペーサ３１の内周面３２ｂに接触し、第２ストローク範囲Ｓ０２では、従来型内コラムの外周面に溝が形成されている部分と内周面３２ｂとが、外周面の全面が接触するときに比べて小さな接触面積で接触する。
【００１９】
そして、内コラム２１が使用されたときの特性線Ｋ１と、従来型内コラムを使用したときの特性線Ｋ０とを比べると、従来型内コラムを使用したときの第１，第２ストローク範囲Ｓ０１，Ｓ０２で、内コラム２１の圧入荷重は、従来型内コラムよりも小さい。そのため、第１実施例によれば、従来型内コラムを使用する場合に比べて、圧入機械の、圧入荷重を加えるための仕事が小さくなる。
【００２０】
また、外コラム１１、内コラム２１およびスペーサ３１の寸法公差に起因する前記設定値のばらつきを抑制するために、前記設定値に対応する圧入荷重である設定圧入荷重ＦＴを調整するときには、軸方向溝２４の形状等を適宜変更することにより行われる。その際、例えば溝形成部２３の該形成範囲の異なる内コラム２１を複数用意しておき、それら内コラム２１から最適なものを使用することにより、設定圧入荷重ＦＴの調整が効率よく行われる。
【００２１】
次に、前述のように構成された第１実施例の作用および効果について説明する。
ステアリングホイール２が操作されると、そのステアリング操作に基づいてステアリング軸３が前記トーションバーに捩りを発生させつつ出力軸５ｃに対して回転し、前記トルクセンサにより検出された操舵トルクに応じて発生する電動モータ５ｂの回転が前記ウォームギヤを介して出力軸５ｃに伝達され、この出力軸５ｃの回転に基づいて発生する回転力が補助操舵力として中間軸７を介して前記ステアリングギヤに伝達されることにより、運転者の操舵力が軽減される。
【００２２】
また、車両の衝突時に、ステアリングコラム４に前記設定値を越える衝撃力が作用すると、外コラム１１に対してスペーサ３１を介して圧入状態にある内コラム２１が、スペーサ３１と内コラム２１との間での摩擦力に抗して、スペーサ３１および外コラム１１に対して相対移動することにより、ステアリングコラム４に作用する衝撃力による衝撃エネルギが吸収される。
【００２３】
そして、外コラム１１と内コラム２１とが前記設定値を越える衝撃力により相対移動するときの内コラム２１におけるスペーサ３１との摺動面である外周面２１ａには、周方向に間隔をおいて軸方向に延びて内コラム２１の軸方向での端面２１ｃに開口する複数条の軸方向溝２４が形成されていることにより、ステアリングコラム４の外コラム１１と内コラム２１とがスペーサ３１を介して圧入により結合されされる際、スペーサ３１の内周面３２ｂと内コラム２１の外周面２１ａとの接触面積が圧入開始から小さくなって、圧入荷重の増加率が小さな値になることから、圧入荷重による仕事が小さくなるので、圧入機械のエネルギー消費が減少する。しかも、軸方向溝２４の形状等の変更により、設定圧入荷重ＦＴが調整されて、外コラム１１、内コラム２１およびスペーサ３１の寸法公差に起因する前記設定値のばらつきが抑制される。
【００２４】
また、軸方向溝２４はプレス加工により形成されることにより、内コラム２１の製造コストが削減される。さらに、スペーサ３１との接触面積を減少させる手段は、内コラムの外周面から内周面に渡って内コラムの内外を径方向に貫通するように形成されたスリットとは異なり、内コラムの軸端部に周方向での切れ目を形成することがない溝（軸方向溝２４）であることから、内コラム２１において溝形成部２３の強度低下が防止される。
【００２５】
次に、図３，図４を参照して、本発明の第２実施例を説明する。この第２実施例は、第１実施例とは、内コラム２１に形成される溝の形態が相違し、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施例の部材と同一の部材または対応する部材については、同一の符号を使用した。
【００２６】
図４を参照すると、外コラム１１の内側にスペーサ３１を介して圧入される内コラム２１の軸端部には、内コラム２１の外周面２１ａに、周方向で全周に渡って形成された１つの環状溝２９が、円柱面からなる外周面２１ａおよび内周面を有する円筒状の素材に対して塑性変形を生じさせるためのプレス加工により形成される。
【００２７】
環状溝２９の軸方向での溝幅、端面２１ｃからの溝の形成位置から構成される環状溝２９の形状等は、前記設定値を考慮して適宜設定される。第２実施例では、環状溝２９の軸方向での形成範囲は、端面２１ｃからの軸方向での距離が第１距離Ｃ１および第２所定距離Ｃ２となる範囲である。そして、内コラム２１は、環状溝２９が形成されている軸方向での部分である溝形成部２８と、環状溝２９を挟んで、端面２１ｃ寄りに位置する第２本体部２７および第２本体部２７とは反対側に位置する第１本体部２６からなる本体部２５とから構成される。
【００２８】
次に、図３，図４を参照して、圧入工程における圧入ストロークに対する圧入荷重の推移について説明する。
第２実施例の内コラム２１を使用したときの特性を示す特性線Ｋ２（破線で示されている。）を参照すると、圧入開始から第２本体部２７とスペーサ３１とが接触している第１ストローク範囲Ｓ２１では、第２本体部２７の外周面２１ａの全面がスペーサ３１の本体部３２の内周面３２ｂに接触するため、大きな増加率で圧入荷重が増加する（ここでは、従来型内コラム２１との対比の関係上、第１ストローク範囲Ｓ２１は、第１ストローク範囲Ｓ０１と同じにしてある。）。そして、圧入ストロークが第１所定距離Ｃ１および第２所定距離Ｃ２の範囲内であるときの第２ストローク範囲Ｓ２２では、環状溝２９が形成されている溝形成部２８が、スペーサ３１と接触しないため、圧入荷重は変化しない。そして、圧入ストロークが第２所定距離Ｃ２を超えてから圧入荷重が設定圧入荷重ＦＴになるまでの第３ストローク範囲Ｓ２３では、第１本体部２６の外周面２１ａの全面がスペーサ３１の本体部３２の内周面３２ｂに接触するため、第１ストローク範囲Ｓ２１のときと同じ増加率で圧入荷重が増加する。そして、所定の圧入ストロークＳＴに達したとき、設定圧入荷重ＦＴが得られる。
【００２９】
この特性線Ｋ２を、従来型内コラムの圧入荷重の変化を示す特性線Ｋ０と比べると、従来型内コラムを使用したときの第２ストローク範囲Ｓ０２で、内コラム２１の圧入荷重は、従来型内コラムよりも小さく、その分、第２実施例では、従来型内コラムを使用する場合に比べて、圧入機械の、圧入荷重を加えるための仕事が小さくなる。
【００３０】
このように、外コラム１１と内コラム２１とが前記設定値を越える衝撃力により相対移動するときの内コラム２１の外周面２１ａには、周方向で全周に渡って形成された環状溝２９が形成されていることにより、ステアリングコラム４の外コラム１１と内コラム２１とがスペーサ３１を介して圧入により結合されされる際、溝形成部２８では、内コラム２１がスペーサ３１に接触しないことから、圧入荷重による仕事が小さくなるので、圧入機械のエネルギー消費が減少する。しかも、環状溝２９の形状等の変更により、設定圧入荷重ＦＴが調整されて、外コラム１１、内コラム２１およびスペーサ３１の寸法公差に起因する前記設定値のばらつきが抑制される。それゆえ、第２実施例によれば、第１実施例と同様の作用および効果が奏される。
【００３１】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
スペーサ３１が内コラム２１と一体的に外コラム１１に対して移動し、摺動面が外コラム１１の内周面１１ｂ（図２，図４参照）により構成されてもよく、その場合には、外コラム１１の内周面１１ｂに軸方向溝２４または環状溝２９が形成される。また、ステアリングコラム４は、円筒以外の筒状部材で形成されてもよい。また、軸方向溝２４および環状溝２９は、プレス加工以外に、切削加工により形成されてもよい。さらに、軸方向溝２４は、軸方向に平行に延びて形成されていなくてもよい。
【００３２】
第２実施例において、第２本体部２７のみに、第１実施例の軸方向溝２４に相当する複数の軸方向溝が環状溝２９に開口するように形成されてもよく、その場合には、第１，第２実施例に比べて、さらに圧入機械の消費エネルギを減少させることができる。
【００３３】
パワーステアリング装置５は、ギヤボックス９に設けられるものでもよく、また補助操舵力発生手段として流体圧を使用したパワーシリンダ機構を有する流体式のものであってもよい。さらに、ステアリング装置は、パワーステアリング装置を備えないものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示し、本発明のステアリングコラムが適用されたステアリング装置の概略の斜視図である。
【図２】（Ａ）は、図１のステアリング装置のステアリングコラムの軸方向に沿う要部拡大断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂに相当する面でのステアリングコラムの全周での断面図である。
【図３】図１のステアリングコラムの外コラムおよび内コラムを結合する際に、外コラムに保持されたスペーサの内側に内コラムを圧入するときの、圧入ストロークに対する圧入荷重の推移を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施例を示し、第１実施例の図２（Ａ）に対応する断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂに相当する面でのステアリングコラムの全周での断面図である。
【図５】従来技術を示し、外コラムに保持されたスペースの内側に従来技術の内コラムを圧入するときの、圧入ストロークに対する圧入荷重の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…ステアリング軸、４…ステアリングコラム、５…パワーステアリング装置、６ａ，６ｂ…自在継手、７…中間軸、８…入力軸、９…ギヤボックス、１０…ブラケット、１１…外コラム、
２１…内コラム、２１ａ…外周面、２１ｃ…端面、２２…本体部、２３…溝形成部、２４…軸方向溝、２５…本体部、２６…第１本体部、２７…第２本体部、２８…溝形成部、２９…環状溝、
３１…スペーサ、３２…本体部、３３…フランジ、
Ｋ１〜Ｋ３…特性線、Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３…形成範囲、ＦＴ…設定圧入荷重、ＳＴ…圧入ストローク、Ｃ１，Ｃ２…距離。
【図１】
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【図２】
2004136749.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004136749.tif 000006
【図５】
2004136749.tif 000007