(57)【要約】  【課題】  二次衝突により作用する軸方向力が、車両の速度、運転者の体重等に応じて変動した場合であっても、十分に二次衝突のエネルギを吸収することができるステアリング装置を提供する。  【解決手段】  内筒５０及び外筒５１が適長の嵌合部により内外に嵌合し、内筒５０及び外筒５１は、操舵部材の操作に応じて回転するコラム軸を支持し、内筒５０又は外筒５１の一方の嵌合部に、他方の周面を押圧する押圧部材６１を備え、車両の衝突時にコラム軸に加わる二次衝突のエネルギを、内筒５０及び外筒５１の嵌合部における摺動抵抗によって吸収するステアリング装置において、押圧部材６１による周面の押圧力を可変とする押圧力制御手段を備える。【選択図】        図２
2005280430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒及び外筒が適長の嵌合部により内外に嵌合し、前記内筒及び外筒は、操舵部材の操作に応じて回転するコラム軸を支持し、前記内筒又は外筒の一方の嵌合部に、他方の周面を押圧する押圧部材を備え、車両の衝突時に前記コラム軸に加わる二次衝突のエネルギを、前記内筒及び外筒の前記嵌合部における摺動抵抗によって吸収するステアリング装置において、
前記押圧部材による周面の押圧力を可変とする押圧力制御手段を備えることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記押圧部材を複数備え、前記押圧部材を周方向に略均等に配置してあ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突時にコラム軸に加えられる二次衝突のエネルギを、コラム軸と共に、コラム軸を支持するコラムハウジングが軸長方向に縮短することにより吸収するステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵は、車室の内部に備えたステアリングホイール等の操舵部材の操作による回転を、舵取用の車輪（一般的には前輪）の操向のために車室外に配された舵取機構に伝達して行う。操舵部材であるステアリングホイールは、車室の内部に軸回りで回転自在に支承されたコラム軸の上端部に、運転者が操作することができるよう取付けてある。
【０００３】
コラム軸は、筒形をなすコラムハウジングの内部に回転自在に支持され、コラムハウジングと共に、ステアリングホイールの取付け側を後上向きとした傾斜姿勢に支持されている。コラムハウジングの下側に突出するコラム軸の下端は、両端にユニバーサルジョイントを備える中間伝動軸を介して車室外に配された舵取機構に連結されている。舵取機構は、ラック・ピニオンのような運動変換部を含み、コラム軸及び中間伝動軸を介して舵取機構に伝達されるステアリングホイールの回転は、運動変換部を介して車輪の操向のための運動に変換される。
【０００４】
斯かる構成のステアリング装置は、車両の衝突時に、前方への慣性の作用によりステアリングホイールに衝突（二次衝突）する運転者のダメージを軽減すべく、二次衝突のエネルギを吸収するエネルギ吸収機構を備えている。一般に、エネルギ吸収機構は、コラム軸及びコラムハウジングの中途部に適宜の抵抗下にて軸長方向に伸縮可能な伸縮部を設け、伸縮部が二次衝突時の作用力により縮短せしめられる間の摺動抵抗により二次衝突のエネルギを吸収する。
【０００５】
コラム軸の伸縮部は、中実の内軸と中空の外筒とを適長に亘って嵌合し、嵌合部に合成樹脂製のシャーピンを充填して連結してある。二次衝突によりシャーピンのせん断許容値を超える軸方向力が作用した場合、外筒の内部への内軸の侵入を伴って軸長方向に縮短する。
【０００６】
コラムハウジングの収縮部は、共に筒形をなす内筒及び外筒の端部を、適長に亘って内外に嵌合し、嵌合部には、ボール、突起等、嵌合周面の塑性変形を伴って摺動抵抗を生じる抵抗部材が設けてある。内筒及び外筒は、二次衝突による軸方向力が作用した場合、抵抗部材による付与抵抗下にて軸長方向に縮短する。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００２−２９３２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、二次衝突により作用する軸方向力は、車両の速度、運転者の体重等に応じて変動する。上述した従来のステアリング装置では、二次衝突により作用する軸方向力が変動した場合であっても、吸収できるエネルギは一定であり、状況によっては二次衝突のエネルギを十分に吸収することができず、運転者のダメージを軽減することができないおそれがあるという問題点があった。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、二次衝突により作用する軸方向力が、車両の速度、運転者の体重等に応じて変動した場合であっても、十分に二次衝突のエネルギを吸収することができ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】
【０００９】
上記目的を達成するために第１発明に係るステアリング装置は、内筒及び外筒が適長の嵌合部により内外に嵌合し、前記内筒及び外筒は、操舵部材の操作に応じて回転するコラム軸を支持し、前記内筒又は外筒の一方の嵌合部に、他方の周面を押圧する押圧部材を備え、車両の衝突時に前記コラム軸に加わる二次衝突のエネルギを、前記内筒及び外筒の前記嵌合部における摺動抵抗によって吸収するステアリング装置において、前記押圧部材による周面の押圧力を可変とする押圧力制御手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
第１発明に係るステアリング装置では、内筒又は外筒の一方の嵌合部に、他方の周面を押圧する押圧部材を一又は複数設け、押圧部材による周面の押圧力を可変とすることにより、二次衝突により作用する軸方向力が、車両の速度、運転者の体重等に応じて変動した場合であっても、吸収できるエネルギを、内筒及び外筒の嵌合部における摺動に伴う摩擦抵抗力の大小により変動させることができ、運転者のダメージを効果的に軽減することが可能となる。
【００１１】
第２発明に係るステアリング装置は、第１発明において、前記押圧部材を複数備え、前記押圧部材を周方向に略均等に配置してあることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係るステアリング装置では、押圧部材を複数備える場合、押圧部材を周方向に略均等に配置することにより、内筒及び外筒を略均等に支持しつつ摺動させることができ、二次衝突により作用する軸方向力が、車両の速度、運転者の体重等に応じて変動した場合であっても、吸収できるエネルギを、内筒及び外筒の嵌合部における摺動に伴う摩擦抵抗力の大小により変動させることができ、運転者のダメージを効果的に軽減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、二次衝突により作用する軸方向力が、車両の速度、運転者の体重等に応じて変動した場合であっても、吸収できるエネルギを、内筒及び外筒の嵌合部における摺動に伴う摩擦抵抗力の大小により変動させることができ、運転者のダメージを効果的に軽減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るステアリング装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【００１５】
図１は、コラム軸１を回転自在に支持するハウジングＨの外側に操舵補助用のモータＭを取り付け、該モータＭの回転をハウジングＨの内部に構成された減速装置２を介してコラム軸１に伝達し、コラム軸１の下端部（図における左端部）にユニバーサルジョイントＵを介して連結された図示しない舵取機構に伝達して、舵取機構の動作によってなされる操舵を補助するコラムアシスト形の電動パワーステアリング装置を示している。
【００１６】
コラム軸１は、トーションバー１０を介して同軸上に連結された入力軸１１及び出力軸１２を備えており、入力軸１１と出力軸１２との連結部には、操舵部材であるステアリングホイール（操舵部材）の操作に応じて入力軸１１及び出力軸１２に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ３を備えている。
【００１７】
ハウジングＨの下半部には、コラム軸１を構成する出力軸１２の対応部分を大径に拡径して減速装置２を収容するギヤ室２０が設けてあり、操舵補助用のモータＭは、ギヤ室２０の外周部に、出力軸１２と略直交する軸心を有して取り付けられている。減速装置２は、ハウジングＨの内部に突出するモータＭの出力軸に連結されたウォーム２１と、出力軸１２の中途に嵌着されたウォームホイール２２とを備え、ウォームホイール２２の外周に形成されたウォーム歯にウォーム２１を噛合してある。
【００１８】
上述のようなステアリング装置において、操舵補助用のモータＭは、トルクセンサ３による操舵トルクの検出結果に基づいて、制御部（図示せず）から与えられる動作指令信号に応じて駆動制御される。モータＭの回転は、減速装置２により減速されて出力軸１２に伝達され、更にユニバーサルジョイントＵを介して舵取機構に伝達し、舵取機構による操舵が補助される。
【００１９】
入力軸１１の上端部（図１における右端部）は、コラム軸１の上部を構成するコラプシブル軸４を介して、図示しないステアリングホイール（操舵部材）に連結されている。コラプシブル軸４は、入力軸１１の上端部に連結された中実の下軸４０と、下軸４０の上端部に適長に亘って外嵌された中空の上筒４１とを、両者の嵌合部に充填された合成樹脂製のシャーピン４２、４２により連結してある。シャーピン４２、４２のせん断許容値を超える軸方向力が作用した場合に、上筒４１の内部へ下軸４０が侵入することで軸長方向に縮短し、車両の衝突時に運転者がステアリングホイールに衝突する二次衝突のエネルギを吸収する。
【００２０】
コラプシブル軸４は、ハウジングＨの上端部に連設された円筒形をなすコラムハウジング５の内部に支持されている。コラムハウジング５は、下半部の内筒５０と上半部の外筒５１とを適長に亘って嵌合してある。コラムハウジング５は、軸方向力が作用した場合、嵌合部の摺動を伴って軸長方向に縮短し、車両の衝突時に運転者がステアリングホイールに衝突する二次衝突のエネルギを摺動抵抗により吸収する。
【００２１】
図２は、コラムハウジング５の内筒５０と外筒５１との嵌合部近傍の拡大断面図である。コラムハウジング５の内部には、下軸４０及び上筒４１を備えるコラプシブル軸４が同軸的に支持されている。コラムハウジング５の内筒５０及び外筒５１の嵌合部は、コラプシブル軸４の下軸４０及び上筒４１の嵌合部よりも上部側に位置しており、内筒５０及び外筒５１の嵌合部の軸長方向の略中央には、所定の動作制御信号に応じてコラムハウジング５の内筒５０及び外筒５１の摺動を規制する動作をなす摩擦ブレーキ装置（押圧力制御手段）６が取り付けられている。
【００２２】
摩擦ブレーキ装置６の取り付け部には、外筒５１の周壁を厚さ方向に貫通する貫通孔６０が形成され、貫通孔６０には、内筒５０を押圧可能なブレーキパッド（押圧部材）６１を、外筒５１の厚さ方向に摺動可能に備えている。摩擦ブレーキ装置６は、ブレーキパッド６１を外筒５１の厚さ方向に摺動するアクチュエータ６２を内蔵するハウジング６３を備えている。
【００２３】
アクチュエータ６２は、通信線を介してＥＣＵ（電動制御ユニット）６４と接続されている。図３は、ＥＣＵ６４の構成を示すブロック図である。ＥＣＵ６４は、少なくともＭＰＵ６４１、ＲＯＭ６４２、ＲＡＭ６４３、通信手段６４４及び上述したハードウェアを接続する内部バス６４５で構成する。
【００２４】
ＭＰＵ６４１は、内部バス６４５を介してＥＣＵ６４の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部を制御するとともに、ＲＯＭ６４２に記憶されている処理プログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。
【００２５】
ＲＯＭ６４２は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成され、速度値、圧力値等に基づいてアクチュエータ６２に対する動作制御信号を生成する処理プログラム等を記憶してある。ＲＡＭ６４３は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成され、処理プログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。通信手段６４４は、内部バス６４５に接続されており、通信線に接続されることにより、処理に必要とされるデータ、例えば車速センサ６５からの速度値、圧力センサ６６からの圧力値等を受信し、動作制御信号をアクチュエータ６４２に送信する。
【００２６】
ＥＣＵ６４は、車両の速度、運転者の体重等に応じて、摩擦ブレーキ装置６による押圧力を上下動させるべく、車両の速度は車速センサ６５から、運転者の体重はシートの座面に設けた圧力センサ６６から、それぞれ速度値、圧力値として取得する。ＭＰＵ６４１は、取得した車両の速度値、運転者がシートに座った状態での圧力値に基づいて、摩擦ブレーキ装置６が内筒５０に対して印加すべき押圧力を算出し、算出した押圧力に対応するアクチュエータ６２に対する動作制御信号を生成し、通信手段６４４を介してアクチュエータ６２に送信する。
【００２７】
アクチュエータ６２は、受信した動作制御信号に基づいて、摩擦ブレーキ装置６のブレーキパッド６１を動作させ、内筒５０に印加する押圧力を調整する。これにより、車両の速度、運転者の体重等に応じて、摺動方向の摩擦抵抗力を算出し、算出した摩擦抵抗力に対応した押圧力をブレーキパッド６１により内筒５０に印加することができることから、二次衝突により作用する軸方向力が、車両の速度、運転者の体重等に応じて変動した場合であっても、吸収できるエネルギを、内筒及び外筒の嵌合部における摺動に伴う摩擦抵抗力の大小に基づいて変動させることができ、運転者のダメージを効果的に軽減することが可能となる。
【００２８】
以下、上述のような構成のステアリング装置における二次衝突のエネルギの吸収動作について説明する。二次衝突とは、車両の衝突により、慣性により前方に移動する運転者がステアリングホイールに衝突する現象であり、運転者の衝突により、コラプシブル軸４及びコラプシブル軸４を支持するコラムハウジング５に軸長方向の衝撃力が加わる。
【００２９】
コラプシブル軸４に加わる衝撃力は、下軸４０と上筒４１とを連結するシャーピン４２、４２に作用し、コラプシブル軸４は、シャーピン４２、４２のせん断許容値を超える衝撃力の作用により軸長方向に縮短する。
【００３０】
一方、コラムハウジング５に加わる衝撃力は、内筒５０及び外筒５１の嵌合部に、内筒５０及び外筒５１が摺動すべく作用する。内筒５０及び外筒５１の嵌合部には、外筒５１を貫通する貫通孔６０が形成され、貫通孔６０には、摩擦ブレーキ装置６のブレーキパッド６１が、外筒５１の厚さ方向に摺動可能に嵌め込まれている。衝撃力の作用による内筒５０及び外筒５１の摺動は、ブレーキパッド６１を内筒５０に押し付けることにより、ブレーキパッド６１と内筒５０周面との摩擦抵抗力に応じて規制される。すなわち、内筒５０と外筒５１とは、ブレーキパッド６１による押圧力下にて摺動し、内筒５０及び外筒５１の嵌合部における摺動に伴う摩擦抵抗力により、衝撃力を効果的に吸収する。
【００３１】
図４は、コラプシブル軸４及びコラムハウジング５の軸に垂直な方向での断面図である。ブレーキパッド６１による押圧力の大きさは、車両の速度、運転者の体重等に基づいて、ＥＣＵ６４のＭＰＵ６４１が算出し、アクチュエータ６２に対して動作制御信号を送信する。アクチュエータ６２は動作制御信号を受信し、受信した動作制御信号に従ってブレーキパッド６１を内筒５０に対して押し付ける。
【００３２】
図４に示す摩擦ブレーキ装置６は、コラムハウジング５の外筒５１の周面上の１箇所に設けられているが、外筒５１の周面上に複数個設けても良い。この場合、ブレーキパッド６１による押圧力を均等に内筒５０に作用させるべく、コラプシブル軸４及びコラムハウジング５の軸から均等な中心角位置に設けることが好ましい。図５は、ブレーキパッド６１の配置位置の例示図である。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、ブレーキパッド６１を、コラムハウジング５の外筒５１の周面上で２個設ける場合、コラプシブル軸４及びコラムハウジング５の軸を挟んで対向する位置に、ブレーキパッド６１を設ける。図５（ｂ）に示すように、ブレーキパッド６１を、コラムハウジング５の外筒５１の周面上で３個設ける場合、コラプシブル軸４及びコラムハウジング５の軸における中心角が１２０度である位置に、ブレーキパッド６１を設ける。図５（ｃ）に示すように、ブレーキパッド６１を、コラムハウジング５の外筒５１の周面上で４個設ける場合、コラプシブル軸４及びコラムハウジング５の軸における中心角が９０度である位置に、ブレーキパッド６１を設ける。これにより、ブレーキパッド６１により印加する摩擦抵抗力がコラムハウジング５の内筒５０に対して均等に作用し、二次衝突により作用する軸方向力が、車両の速度、運転者の体重等に応じて変動した場合であっても、内筒５０及び外筒５１を略均等に支持しつつ摺動させることが可能となる。
【００３４】
以上のように本実施の形態によれば、二次衝突により作用する軸方向力が、車両の速度、運転者の体重等に応じて変動した場合であっても、吸収できるエネルギを、摩擦抵抗力の大小に基づいて変動させることができ、運転者のダメージを効果的に軽減することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、ブレーキパッドを外筒側から内筒を押圧する構成について説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば逆に、内筒側から外筒に対してブレーキパッドを押圧する構成であっても同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係るステアリング装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図２】コラムハウジングの内筒と外筒との嵌合部近傍の拡大断面図である。
【図３】ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図４】コラプシブル軸及びコラムハウジングの軸に垂直な方向での断面図である。
【図５】ブレーキパッドの配置位置の例示図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  コラム軸
４  コラプシブル軸
５  コラムハウジング
６  摩擦ブレーキ装置（押圧力制御手段）
４０  下軸
４１  上筒
４２  シャーピン
５０  内筒
５１  外筒
６１  ブレーキパッド（押圧部材）
６２  アクチュエータ
６４  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
2005280430.tif 000004
【図３】
2005280430.tif 000005
【図４】
2005280430.tif 000006
【図５】
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