(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の衝突時における乗員の二次衝突エネルギを吸収する衝突エネルギ吸収手段と、
前記衝突エネルギ吸収手段による前記二次衝突エネルギの吸収量を変化させるエネルギ吸収量調整手段と
を備えた衝撃吸収式ステアリングコラム装置であって、
前記エネルギ吸収量調整手段は、電磁アクチュエータを駆動源とし、当該電磁アクチュエータは、プランジャと、二次衝突エネルギーが異なる第１運転条件と第２運転条件でそれぞれ作動して前記プランジャを第１所定の位置または第２所定の位置に移動させる第１電磁石と第２電磁石とからなり、
前記プランジャは永久磁石により前記第１所定の位置または前記第２所定の位置で吸着・保持され、
前記エネルギ吸収量調整手段は前記プランジャが前記第１所定の位置をとる時と前記第２所定の位置をとる時とで前記二次衝突エネルギの吸収量を変化させることを特徴とする衝撃吸収式ステアリングコラム装置。
【請求項２】
前記衝突エネルギ吸収手段が、前記ステアリングコラムと車体側ブラケットとの間に設けられ、当該ステアリングコラムの移動に伴って金属板または金属線を素材とするエネルギ吸収部材を塑性変形させる第１および第２のしごき手段から成り、
前記エネルギ吸収量調整手段は前記プランジャが前記第２所定の位置をとる時前記第２のしごき手段を非作動にすることを特徴とする、請求項１に記載の衝撃吸収式ステアリングコラム装置。
【請求項３】
前記第１および第２のしごき手段はそれぞれ金属棒または金属球であり、前記エネルギ吸収量調整手段が当該しごき手段による前記エネルギ吸収部材の塑性変形部位と塑性変形量との少なくとも一方を変化させることを特徴とする、請求項２に記載の衝撃吸収式ステアリングコラム装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動荷重可変型の衝突エネルギ吸収手段を有する衝撃吸収式ステアリングコラム装置に係り、詳しくは、電磁アクチュエータの構造簡素化等を実現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車が他の自動車や建造物等に衝突した場合、運転者が慣性でステアリングホイールに二次衝突することがある。近年の乗用車等では、このような場合における運転者の受傷を防止するべく、衝撃吸収式ステアリングシャフトや衝撃吸収式ステアリングコラム装置が広く採用されている。衝撃吸収式ステアリングコラム装置は、運転者が二次衝突した際にステアリングコラムがステアリングシャフトと共に脱落するもので、通常はステアリングシャフトと伴に前進し、その際に衝突エネルギの吸収が行われる。
【０００３】
衝突エネルギの吸収方式としては、ステアリングコラムの一部に形成されたメッシュ部を圧縮座屈変形させるメッシュ式や、アウタコラムとインナコラムとの間に介装させた金属球によりアウタコラムの内周面やインナコラムの外周面に塑性溝を形成させるボール式等が従来より知られているが、近年では特開平７−３２９７９６号公報等に記載されたしごき式も広く採用されている。しごき式の衝突エネルギ吸収機構は、例えば、帯形状の鋼板からなるエネルギ吸収部材の一端を車体側ブラケットに固着させると共に、ステアリングコラム側にエネルギ吸収部材に形成された屈曲部に嵌入する鋼棒等のしごき手段を設け、ステアリングコラムが前方に移動する際にしごき手段によりエネルギ吸収部材をしごき変形させる構成を採っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したしごき式の衝突エネルギ吸収機構を備えた衝撃吸収式ステアリングコラム装置では、所定の作動荷重が作用した場合に衝突エネルギ吸収手段が作動してステアリングコラムが前進するが、このことに起因して次のような問題が生じていた。通常、衝突エネルギ吸収手段の作動荷重は、標準的な体重の運転者が所定の速度でステアリングホイールに二次衝突した際の運動エネルギを基に設定される。しかしながら、運転者が小柄な女性等である場合にはその運動エネルギが当然に小さくなるため、このような運転者が同一速度でステアリングホイールに衝突してもしごき手段によるエネルギ吸収部材のしごき変形が行われない。その結果、ステアリングコラム（すなわち、ステアリングホイール）が前進しないことより衝突エネルギの吸収が全く行われず、衝撃吸収式ステアリングコラム装置は所期の作用を果たすことができなくなり、運転者が胸部や頭部に大きな衝撃を受けることがあった。
【０００５】
そこで、独国特許ＤＥ１９５４２４９１Ｃ１号や国際公開公報ＷＯ９８／２２３２５号等には、この問題を解決するための装置として、運転条件に応じてコラプス荷重の切換えを行う衝撃吸収式ステアリングコラム装置が記載されている。これらの装置は、種々の運転情報を検出した電子制御手段がエネルギ吸収手段の作動形態を切換えるもので、切換用の駆動源に電磁アクチュエータが用いられている。電磁アクチュエータは、電磁石（ソレノイド）により磁力吸引することにより、作動鉄芯（プランジャ）を一方の位置（以下、第１位置）から他方の位置（以下、第２位置）に移動させるもので、ソレノイドに通電されない状態では復帰スプリングの付勢力によりプランジャは第１位置に保持される。
【０００６】
ところで、上述した電磁アクチュエータでは、プランジャの保持に復帰スプリングを用いる都合上、以下に述べるようにいくつかの問題が生じていた。例えば、プランジャを第２位置に長時間保持する際にはソレノイドに通電され続けることになるため、電力消費量が増大する他、コイルの発熱によりソレノイドの吸引性能が徐々に劣化する虞もある。また、復帰スプリングのばね力は自動車走行時の加減速や振動によるプランジャの移動（誤作動）を阻止する強さが求められるが、これによりソレノイドに磁力吸引力の大きい大型のものが必要となり、装置の大型化が避けられなくなる。また、プランジャを第２位置に保持しているときにソレノイドへの通電が断たれると、復帰スプリングのばね力によりプランジャが第１位置に復帰してしまうため、衝突時における電流供給の停止を避けるべく、フェイルセーフ用の予備電源や電気回路を設けることが望ましいが、システムが複雑になると共に装置コストも大幅に上昇する。
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、電磁アクチュエータの構造簡素化等を実現した作動荷重可変型の衝突エネルギ吸収手段を有する衝撃吸収式ステアリングコラム装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１の発明では、上記課題を解決するべく、車両の衝突時における乗員の二次衝突エネルギを吸収する衝突エネルギ吸収手段と、
前記衝突エネルギ吸収手段による前記二次衝突エネルギの吸収量を変化させるエネルギ吸収量調整手段と
を備えた衝撃吸収式ステアリングコラム装置であって、
前記エネルギ吸収量調整手段は、電磁アクチュエータを駆動源とし、当該電磁アクチュエータは、プランジャと、二次衝突エネルギーが異なる第１運転条件と第２運転条件でそれぞれ作動して前記プランジャを第１所定の位置または第２所定の位置に移動させる第１電磁石と第２電磁石とからなり、
前記プランジャは永久磁石により前記第１所定の位置または前記第２所定の位置で吸着・保持され、
前記エネルギ吸収量調整手段は前記プランジャが前記第１所定の位置をとる時と前記第２所定の位置をとる時とで前記二次衝突エネルギの吸収量を変化させることを特徴とするものを提案する。
【０００９】
また、請求項２の発明では、請求項１の衝撃吸収式ステアリングコラム装置において、前記衝突エネルギ吸収手段が、前記ステアリングコラムと車体側ブラケットとの間に設けられ、当該ステアリングコラムの移動に伴って金属板または金属線を素材とするエネルギ吸収部材を塑性変形させる第１および第２のしごき手段から成り、前記エネルギ吸収量調整手段は前記プランジャが前記第２所定の位置をとる時前記第２のしごき手段を非作動にする。
【００１０】
請求項２の発明では、例えば、運転者の体重が大きい場合にはエネルギ吸収部材の塑性変形量を大きくすることで作動荷重を増大させる一方、運転者の体重が小さい場合にはエネルギ吸収部材の塑性変形量を小さくすることで作動荷重を減少させ、ステアリングコラムの前進が適切に行われるようにする。
【００１１】
また、請求項３の発明では、請求項２の衝撃吸収式ステアリングコラム装置において、前記第１および第２のしごき手段はそれぞれ金属棒または金属球であり、前記エネルギ吸収量調整手段が当該第１および第２のしごき手段による前記エネルギ吸収部材の塑性変形部位と塑性変形量との少なくとも一方を変化させるものを提案する。
【００１２】
請求項３の発明では、例えば、エネルギ吸収部材の第１および第２のしごき手段として４本の鋼棒を用い、運転者の体重が大きい場合には４本の鋼棒を全て用いる一方、運転者の体重が小さい場合には２本の鋼棒を退避位置に移動させたり、２本の鋼棒のエネルギ吸収部材に対するしごき深さを増減させる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明を適用したチルトステアリング装置の車室側部分を示す側面図であり、同図中の符号１は衝撃吸収式ステアリングコラム装置を示している。衝撃吸収式ステアリングコラム装置１は、上下２箇所で車体側メンバ３に装着されており、軸受５，７によりアッパステアリングシャフト（以下、単にステアリングシャフトと記す）９を回動自在に支持している。ステアリングシャフト９には、その上端にステアリングホイール１１が取り付けられる一方、下端にはユニバーサルジョイント１３を介してロアステアリングシャフト１５が連結されている。図中、１７はステアリングコラム１の上部を覆うコラムカバーであり、１９は車室とエンジンルームとを区画するダッシュボードである。
【００１４】
このステアリング装置では、運転者がステアリングホイール１１を回転させると、ステアリングシャフト９およびロアステアリングシャフト１５を介して、その回転力が図示しないステアリングギヤに伝達される。ステアリングギヤ内には、回転入力を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構等が内蔵されており、タイロッド等を介して車輪の舵角が変動して操舵が行われる。尚、ステアリングギヤには、ラックアンドピニオン式の他、ボールスクリュー式やウォームローラ式等、種々の形式が公知である。
【００１５】
図２は、実施形態に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置を示す側面図であり、図３は同装置を示す平面図（図２中のＡ矢視図）であり、図４は図２中の拡大Ｂ−Ｂ断面図であり、図５は図２中の拡大Ｃ−Ｃ断面図であり、図６は図２中の拡大Ｄ−Ｄ断面図である。これらの図に示したように、ステアリングコラム２１は、鋼管製のコラムチューブ２３の略中央部に鋼板製のアッパディスタンスブラケット（以下、アッパブラケットと略称する）２５を溶接接合し、同前部（図２，図３中の左方）にこれも鋼板製のロアディスタンスブラケット（以下、ロアブラケットと略称する）２７を溶接接合することにより製作されている。
【００１６】
アッパブラケット２５は、車体側メンバ３に固着された鋼板溶接構造品のチルトブラケット３１に挟持されており、チルトブラケット３１を貫通するチルトボルト３３とナット３５とにより所定の締結力で挟圧・固定されている。アッパブラケット２５には後方に開口する略Ｕ字形状の切欠き３７が形成されており、チルトボルト３３はこの切欠き３７の前端側に嵌挿されている。図４，図６において符号４１，４３で示した部材は公知のチルトカムであり、ステアリングコラム２１の所定角度での固定に供される。また、符号４５で示した部材はチルトカム４１を回転駆動するチルトレバーであり、符号４７で示した部材はチルトボルト３３の頭部とチルトレバー４５との間に介装されたスラスト軸受である。
【００１７】
一方、ロアブラケット２７は、車体側メンバ３に固着された鋳造品のピボットブラケット５１に挟持されており、ピボットブラケット５１を貫通するピボットボルト５３とナット５５とにより固定されている。ピボットブラケット５１には前方に開口する略Ｕ字形状の切欠き５７が形成されており、ピボットボルト５３はこの切欠き５７の後端側に嵌挿されている。尚、ステアリングコラム２１は、ピボットボルト５３を軸に揺動可能となっており、チルトレバー４５を操作することにより運転者は所定の範囲でステアリングホイール１１の上下位置を調整することができる。
【００１８】
本実施形態の場合、衝突エネルギ吸収手段は、チルトボルト３３に保持されたエネルギ吸収プレート６１と、ステアリングコラム２１に固着された可変しごき装置６３とから構成されている。エネルギ吸収プレート６１は、前方に開いた略Ｕ字形状の鋼板であり、後端部近傍をチルトボルト３３が貫通している。
【００１９】
一方、可変しごき装置６３は、図６，図７（図６中のＥ−Ｅ断面図），図８（図６中のＦ−Ｆ断面図）に示したように、コラムチューブ２３に溶接された鋼板プレス成形品のベースプレート６５と、ベースプレート６５にボルト締めされたハウジング６７と、ハウジング６７内に摺動自在に保持されたスライドブロック６９と、ハウジング６７に保持されてＥＣＵ（電子制御装置）７０に駆動制御される電磁アクチュエータ（以下、ソレノイドと記す）７１等から構成されている。尚、ＥＣＵ７０には、シートポジションセンサ７３の他、体重センサ７４、車速センサ７５、乗員位置センサ７６、シートベルト着用センサ７７等、少なくとも一つのセンサが接続されている。
【００２０】
ソレノイド７１は、鋼板プレス成形品のヨーク８１と、ヨーク８１内を前後摺動自在に保持されたプランジャ（可動鉄芯）８３と、プランジャ８３を囲繞するかたちで前後に配置された第１および第２コイル８５，８７と、両コイル８５，８７の間に介装された永久磁石８９と、ヨーク８１の前後内端面に加締・固定された第１および第２固定鉄芯９１，９３とから構成されている。プランジャ８３は、その先端に形成されたロッド部９５がスライドブロック６９に螺合・連結されており、スライドブロック６９と一体に前後進する。尚、第１固定鉄芯９１には、ロッド部９５が挿通される貫通孔９７が形成されている。図６中、９８，９９で示した部材はスライドブロック６９に貼着された緩衝材であり、スライドブロック６９のハウジング６７やソレノイド７１との衝突音を抑制する。
【００２１】
ハウジング６７には、スライドブロック６９の両側面に隣接して、左右一対のガイドプレート１０１，１０３が保持されており、前述したエネルギ吸収プレート６１はこれらガイドプレート１０１，１０３とスライドブロック６９との間に嵌挿されている。両ガイドプレート１０１，１０３は、略中央部と後部との内側にそれぞれＵ字状凹部１０５，１０７を有しており、これらＵ字状凹部１０５，１０７にエネルギ吸収プレート６１に形成された前後のＵ字曲げ部１０９，１１１が嵌入している。
【００２２】
エネルギ吸収プレート６１には、前部Ｕ字曲げ部１０９に固定側しごきピン１１３が嵌入する一方、後部Ｕ字曲げ部１１１に移動側しごきピン１１５が嵌入している。ハウジング６７には移動側しごきピン１１５を保持する左右一対の長孔１２１，１２３が形成されており、これら長孔１２１，１２３内を移動側しごきピン１１５が左右方向に所定量移動可能となっている。
【００２３】
以下、第１実施形態の作用を説明する。
自動車が走行を開始すると、ＥＣＵ７０は、前述した各種センサ７３〜７７の検出信号に基づき、所定の制御インターバルで衝突エネルギ吸収手段の目標作動荷重の算出を繰り返し行う。例えば、運転者の体重が比較的大きい場合、あるいは運転者の体重が比較的小さくても車速が大きい場合、衝突時における運転者の運動エネルギが大きくなるため、目標作動荷重も大きくなる。すると、ＥＣＵ７０は、ソレノイド７１の第２コイル８７に励磁電流を所定時間出力し、図９に示したように、プランジャ８３を後方に磁力吸引させる。
【００２４】
これにより、プランジャ８３に連結されたスライドブロック６９も後方に移動し、その後部側面が移動側しごきピン１１５の内側に位置することによって移動側しごきピン１１５の内側への移動を規制することになる。この際、プランジャ８３は第２固定鉄芯９３の端面に当接するが、第２固定鉄芯９３がヨーク８１を介して永久磁石８９に連結されているため、プランジャ８３は所定の吸着力をもって第２固定鉄芯９３に磁力吸着されることになる。尚、スライドブロック６９には、車両走行中の振動や衝突時の衝撃が加わることが避けられないが、プランジャ８３の第２固定鉄芯９３に対する吸着力は十分に大きいため、スライドブロック６９の不用意な移動は生じない。
【００２５】
この状態で自動車が他の自動車や路上の障害物に衝突すると、運転者は慣性によってステアリングホイール１１に二次衝突し、その衝撃によって、図１０，図１１（図１０中のＧ矢視図）に示したように、アッパブラケット２５がチルトブラケット３１から前方に離脱する一方、ロアブラケット２７がピボットブラケット５１から前方に離脱し、ステアリングコラム２１が脱落して前進を始める。そして、ステアリングコラム２１の前進に伴って、図１２に示したように、車体メンバ３側のチルトボルト３３に保持されたエネルギ吸収プレート６１に対して、ステアリングコラム２１側の可変しごき装置６３が前進する。
【００２６】
すると、エネルギ吸収プレート６１では、Ｕ字状凹部１０５と固定側しごきピン１１３との間に嵌入した前部Ｕ字曲げ部１０９と、Ｕ字状凹部１０７と移動側しごきピン１１５との間に嵌入した後部Ｕ字曲げ部１１１とが前進することになる。その結果、エネルギ吸収プレート６１は左右４箇所で両しごきピン１１３，１１５に順次巻き回されるかたちでしごかれ、比較的大きな衝突エネルギの吸収が実現される。図１３はステアリングコラム２１の移動ストロークと作動荷重との関係を示すグラフであり、同図中の実線はこの際（大作動荷重時）の試験結果を示している。
【００２７】
一方、運転者が比較的体重の小さい小柄な女性等の場合、衝突時における運転者の運動エネルギが比較的小さくなるため、ＥＣＵ７０により算出された目標作動荷重も小さくなる。すると、ＥＣＵ７０は、ソレノイド７１の第１コイル８５に励磁電流を所定時間出力し、図１４に示したように、プランジャ８３を前方に磁力吸引させる。
【００２８】
これにより、プランジャ８３に連結されたスライドブロック６９も前方に移動し、その後部側面が移動側しごきピン１１５の内側から退避することになり、移動側しごきピン１１５は長孔１２１，１２３内を自由に移動可能となる。この際、プランジャ８３は第１固定鉄芯９１の端面に当接するが、第１固定鉄芯９１も第２固定鉄芯９３と同様にヨーク８１を介して永久磁石８９に連結されているため、プランジャ８３は所定の吸着力をもって第１固定鉄芯９１に磁力吸着されることになる。
【００２９】
この状態で自動車が他の自動車や路上の障害物に衝突すると、上述した場合と同様のプロセスにより、ステアリングコラム２１が脱落して前進し、エネルギ吸収プレート６１に対して可変しごき装置６３が前進する。ところが、この場合には移動側しごきピン１１５がスライドブロック６９により拘束されていないため、図１５に示したように、エネルギ吸収プレート６１の後部Ｕ字曲げ部１１１は、Ｕ字状凹部１０７から前進・離脱する際に移動側しごきピン１１５を内側に押圧して移動させ、しかる後に消失する。
【００３０】
その結果、エネルギ吸収プレート６１は左右２箇所の固定側しごきピン１１３だけにしごかれることになり、衝突エネルギの吸収量が小さくなると共に、運転者が小柄な女性等であっても、ステアリングコラム２１の前進が円滑に行われ、運転者の胸部や頭部に大きな衝撃が加わることがなくなるのである。図１３中の破線はこの際（小作動荷重時）の試験結果を示しており、小作動荷重が大作動荷重に対して有意に小さくなることが判る。
【００３１】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、エネルギ吸収部材として鋼板を用い、しごき部材としてピンを用いたが、エネルギ吸収部材に鋼線等を用いてもよいし、しごき部材として鋼球等を用いるようにしてもよい。また、上記実施形態では、ヨークを介して第１，第２固定鉄芯を単一の永久磁石に連結する構成を採ったが、プランジャを前後の位置でそれぞれ保持する２個の永久磁石を用いるようにしてもよい。また、上記実施形態とは逆に、エネルギ吸収プレートをステアリングコラム側に固定し、可変しごき装置を車体側に固定するようにしてもよい。その他、ステアリングコラム装置およびエネルギ吸収量調整手段の具体的構成やしごき手段の素材や形状等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置によれば、車両の衝突時における乗員の二次衝突エネルギを吸収する衝突エネルギ吸収手段と、前記衝突エネルギ吸収手段による前記二次衝突エネルギの吸収量を変化させるエネルギ吸収量調整手段とを備えた衝撃吸収式ステアリングコラム装置であって、前記エネルギ吸収量調整手段が電磁アクチュエータを駆動源とすると共に、当該電磁アクチュエータのプランジャが永久磁石により所定の位置で吸着・保持されるものとしたため、電磁アクチュエータへの通電をプランジャの駆動時のみとすることが可能となってコイルの発熱防止や電力消費の低減が実現される他、車両走行中の振動や衝突時の衝撃によってプランジャが不用意に移動することがなくなり、更に復帰スプリングやフェイルセーフ機構等が不要になって構造の簡素化や低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るステアリング装置の車室側部分を示す側面図である。
【図２】実施形態に係る衝撃吸収式ステアリングコラム装置を示す側面図である。
【図３】同装置を示す平面図（図２中のＡ矢視図）である。
【図４】図２中の拡大Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５】図２中の拡大Ｃ−Ｃ断面図である。
【図６】図２中の拡大Ｄ−Ｄ断面図である。
【図７】図６中のＥ−Ｅ断面図である。
【図８】図６中のＦ−Ｆ断面図である。
【図９】実施形態の作用を示す説明図である。
【図１０】ステアリングコラムが脱落する状態を示した側面図である。
【図１１】図１０中のＧ矢視図である。
【図１２】実施形態の作用を示す説明図である。
【図１３】ステアリングコラムの移動量と作動荷重との関係を示すグラフである。
【図１４】実施形態の作用を示す説明図である。
【図１５】実施形態の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
１‥‥衝撃吸収式ステアリングコラム装置
３‥‥車体側メンバ
９‥‥アッパステアリングシャフト
１１‥‥ステアリングホイール
２１‥‥ステアリングコラム
２３‥‥コラムチューブ
２５‥‥アッパディスタンスブラケット
２７‥‥ロアディスタンスブラケット
３１‥‥チルトブラケット
３３‥‥チルトボルト
５１‥‥ピボットブラケット
５３‥‥ピボットボルト
６１‥‥エネルギ吸収プレート
６３‥‥可変しごき装置
６７‥‥ハウジング
６９‥‥スライドブロック
７０‥‥ＥＣＵ
７１‥‥電磁アクチュエータ
８１‥‥ヨーク
８３‥‥プランジャ
８５‥‥第１コイル
８７‥‥第２コイル
８９‥‥永久磁石
９１‥‥第１固定鉄芯
９３‥‥第２固定鉄芯
９５‥‥ロッド部
１０１，１０３‥‥ガイドプレート
１０５，１０７‥‥Ｕ字状凹部
１０９，１１１‥‥Ｕ字曲げ部
１１３‥‥固定側しごきピン
１１５‥‥移動側しごきピン
１２１，１２３‥‥長孔
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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