(57)【要約】【課題】軽量且つコンパクトでありながら、車両衝突時の悪影響を抑制できるステアリングコラム装置を提供する。【解決手段】軸受１３が、車両の衝突時にロワーシャフト８に対して軸線方向に相対変位可能となるように係合しているので、複雑な機構や多数の部品を必要とすることなく、ロワーシャフト８に連結されたユニバーサルジョイント部９等と、軸受１３との相対変位が可能となり、車両の衝突時の悪影響を抑制できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用のステアリングコラム装置において、
ステアリングホイールに対して一体的に回転するように連結されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトと、車輪を操舵する操舵機構とを連結するジョイント部と、
車体に対して、前記ステアリングシャフトを回転自在に支持する軸受とを有し、
前記軸受は、車両の衝突時に前記ステアリングシャフトに対して軸線方向に相対変位可能となるように、前記ステアリングシャフトに係合していることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記軸受の内輪と前記ステアリングシャフトとの間にブッシュを介在させたことを特徴とする請求項１に記載のステアリングコラム装置。
【請求項３】
前記スラストシャフトに取り付けられ、所定値以上の力が付与されたときに軸線方向に変位する制限手段を用いて、前記軸受は前記ステアリングシャフトに取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の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、ステアリングホイールの回転力を操舵装置に伝達するステアリングコラム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングコラム装置は、車両の重要安全保安部品であり、衝突時に乗員の安全を確保するために衝突時におけるその挙動を、どのように制御するかが非常に重要である。通常は、ステアリングコラム装置自体に衝撃エネルギー吸収機構を設けるともに、ステアリングホイール内に収納したエアーバッグの支持部材としても重要な役割を担っている。
【０００３】
ところで、一般的なステアリングコラム装置において、ステアリングホイールは、中間シャフトを介して、操舵装置を駆動するラックアンドピニオン機構のピニオンギヤに連結されている。ここで、車両の衝突時に、車室とエンジンルームとを仕切る隔壁であるいわゆるバルクヘッドが、エンジン等に押されて車室側に移動した場合でも、ラックアンドピニオン機構のピニオンギヤが車室内に侵入しないように中間シャフトが折れ曲がったり、ステアリングコラム下のジョイントが運転手側に逃げる構成となっている。更に、車両衝突の反動で運転者が前方に投げ出され、その衝撃を吸収するために、ステアリングホイールが前方に変位しながら衝突エネルギを吸収し、身体へのダメージを抑制する衝撃吸収機構を備えたステアリングコラム装置もある。
【０００４】
特に近年においては、ステアリングホイールの中央部に設けられたエアバッグが、車両衝突の際に膨張し、前方に投げ出された運転者を包み込むことで、身体へのダメージを効果的に抑制する構成も設けられている。
【特許文献１】英国特許第２３８９８２０号明細書
【特許文献２】英国特許第２３６８８１９号明細書
【特許文献３】英国特許第２３６８８１８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１には、車両衝突時にバルクヘッドが車室側に押されたとき、ステアリングシャフトを支持する軸受の周囲に配置されたスリーブが滑動して、そのジョイント部が運転者側に逃げる構成が開示されている。
【０００６】
又、特許文献２には、ジョイント部に結合したステアリングシャフトを回転支持する軸受を固定するブラケットが、ステアリングコラムのベースに設けたガイドに沿って変位するのに従い、ジョイント部も同様に変位する構成が開示されている。
【０００７】
更に、特許文献３には、ジョイント部に結合したステアリングシャフトを回転支持する軸受を固定するブラケットの一部が変形することにより、ジョイント部が変位する構成が開示されている。
【０００８】
しかるに、上記従来技術によれば、車両衝突時に、ジョイント部に結合したステアリングシャフトを回転支持する軸受を固定するスリーブやブラケットを変位もしくは変形させるものである。ところが、通常の運転時にはこれらは本来的に変位もしくは変形させてはならないものであり、運転に支障が生じないようにするには、その剛性を確保しなければならず、それにより重量増を招き構成も大型化するという問題がある。ステアリングコラム装置の重量が増大すると燃費に悪影響を与え、また構成が大型化すると、周囲部品との干渉が生じ、有効なスペースの利用を図れない恐れがある。更に、かかるスリーブやブラケットを変位もしくは変形を生じさせる機構は複雑であり、部品点数も増大し組立工数が増大して、コスト増を招くという問題もある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、軽量且つコンパクトでありながら、車両衝突時の悪影響を抑制できるステアリングコラム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】
【００１０】
本発明のステアリングコラム装置は、車両用のステアリングコラム装置において、
ステアリングホイールに対して一体的に回転するように連結されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトと、車輪を操舵する操舵機構とを連結するジョイント部と、
車体に対して、前記ステアリングシャフトを回転自在に支持する軸受とを有し、
前記軸受は、車両の衝突時に前記ステアリングシャフトに対して軸線方向に相対変位可能となるように、前記ステアリングシャフトに係合していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のステアリングコラム装置によれば、前記軸受が、車両の衝突時に前記ステアリングシャフトに対して軸線方向に相対変位可能となるように、前記ステアリングシャフトに係合しているので、前記軸受を固定支持することで剛性を高く確保できると共に、複雑な機構や多数の部品を必要とすることなく、前記ステアリングシャフトに連結された前記ジョイント部と、前記軸受との相対変位が可能となり、車両の衝突時の悪影響を抑制できる。
【００１２】
前記軸受の内輪と前記ステアリングシャフトとの間にブッシュを介在させると、半径方向のスキマ等の管理がしやすいので好ましい。
【００１３】
前記スラストシャフトに取り付けられ、所定値以上の力が付与されたときに軸線方向に変位する制限手段を用いて、前記軸受は前記ステアリングシャフトに取り付けられていると好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係るチルト ・テレスコピック式のステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態に係るステアリングコラム装置の側面図である。
【００１５】
車体ＶＢに対して取り付けられるベースブラケット１に、スキッドブラケット（固定部材）２が、公知のコラプシブル機構などを介してスライド可能に取り付けられている。スキッドブラケット２は上下方向（チルト方向）に延在する一対のチルト長孔２ａを有している。スキッドブラケット２に取り付けられた略円筒状のコラム本体３の内部には、ステアリングホイール４に連結され且つ操舵機構であるラックアンドピニオン機構のピニオン軸ＰＳに操舵力を伝達するアッパシャフト５が挿通されており、ベアリング６、７により回転自在に支持されている。
【００１６】
コラム本体３は、その下面に隆起部３ａを形成している。隆起部３ａは、その側面を貫通するようにして形成されたテレスコ長孔３ｂを有している。テレスコ長孔３ｂは、ステアリングシャフトＳの軸線方向（テレスコ方向）に沿って延在している。
【００１７】
クランプボルト１５は、手前側のチルト長孔２ａ、コラム本体３のテレスコ長孔３ｂ、奥側のチルト長孔２ａの順序で水平方向に挿通されて、その端部が不図示の操作レバーに取り付けられている。尚、操作レバーの根元には、不図示のカム機構が組み込まれ、操作レバーの角度に応じて、クランプボルト１５に所定の軸力を付与したり、又は軸力を開放するようになっている。
【００１８】
アッパシャフト５の下端は、ロワーシャフト８の上端に、後述するようにして軸線方向には変位可能に且つ一体的に回転方向するように取り付けられている。アッパシャフト５とロワーシャフト８とで、ステアリングシャフトを構成する。ロワーシャフト８は、ベースブラケット１の固定されたピボット支持点ＰＶに、枢動可能に取り付けられた円筒状のピボットブラケット１２内に保持された軸受１３（後述）により回転自在に支持されている。
【００１９】
ロワーシャフト８の下端は、車室とエンジンルームとを隔てる隔壁状のバルクヘッドＢＨの近傍に配置されたユニバーサルジョイント部９を介して、中間シャフト１０の上端に連結されている。中間シャフト１０の下端は、ユニバーサルジョイント部１１を介して、ピニオンシャフトＰＳに連結されている。ピニオンシャフトＰＳのピニオンは、不図示のラック軸に噛合しており、ピニオンシャフトＰＳの回転をラック軸の軸線運動に変換することで、不図示の操舵機構を介して車輪を転舵するようになっている。
【００２０】
図２（ａ）は、図１の構成をII-II線で切断し、矢印方向に見た図である。アッパシャフト５の下端部５ａは、三角管状を有し、ロワーシャフト８の上端部８ａは、それより小さい三角管状を有しており、摺動性に優れた三角筒状の樹脂ブッシュ１４を両者間にスキマなく介在させつつ、アッパシャフト５の下端部５ａはロワーシャフト８の上端部８ａに嵌合されている。これにより、アッパシャフト５とロワーシャフト８とは、ガタなくスムーズに軸線方向に変位可能であるが、一体的に回転方向するように連結されている。尚、樹脂ブッシュ１４の代わりに、アッパシャフト５の下端部５ａの内周と、ロワーシャフト８の上端部８ａの外周の少なくとも一方に樹脂をコーティングしても良いし、潤滑剤を塗布してよい。
【００２１】
図２（ｂ）は、本実施の形態の変形例にかかる図２（ａ）と同様の断面図である。本変形例においては、アッパシャフト５’の下端部は、及びロワーシャフト８’の上端部を略十字状としており、それらの間に十字形の管状樹脂ブッシュ１４’を介装している点が異なる。
【００２２】
図２（ｃ）は、更に別な変形例にかかる図２（ａ）と同様の断面図である。本変形例においては、アッパシャフト５”の下端部には、雌セレーションが形成され、ロワーシャフト８”の上端部には、それに噛合する雄セレーションが形成されている点が異なる。一般的にセレーションは寸法精度を高く形成できるので、ガタを抑制するために樹脂ブッシュは不要であるが、セレーションに樹脂コーティング１４”を施したり潤滑剤を介装することは任意である。
【００２３】
図３は、ロワーシャフト８の周辺の断面図であり、（ａ）は車両衝突前の状態を示し、（ｂ）は車両衝突時の状態を示している。図３（ａ）において、ロワーシャフト８は、三角筒状の上端部８ａと、ユニバーサルジョイント部９に連結される円筒状の下端部８ｂと、円筒状の中央部８ｃとから形成されている。下端部８ｂの外径Ｄ１は、中央部８ｃの外径Ｄ２により小さくなっており、下端部８ｂの外周と中央部８ｃの外周とは、テーパ部８ｄにより連結されている。
【００２４】
テーパ部８ｄに隣接した中央部８ｃの外周には、軸受１３の内輪１３ａが嵌合している。軸受１３の内輪１３ａの内径Ｄ３と、中央部８ｃの外径Ｄ２との寸法は、締め代小又はスキマ嵌めの寸法関係となっており、所定値以上の軸線方向力を付与することで両者は相対変位可能となっている。又、軸受１３の外輪１３ｂは、ピボットブラケット１２内に軸線方向移動を阻止された状態で嵌合固定されている。内輪１３ａと外輪１３ｂとの間に複数の玉１３ｃが配置されている。尚、軸受１３をロワーシャフト８に組み込むときは、下端部８ｂ側から挿入するが、軸受１３の内輪１３ａの内径Ｄ３は、下端部８ｂの外径Ｄ１に対してスキマ大となる寸法となっているので、こじれなどが生じずスムーズに組付けを行える。
【００２５】
次に、本実施の形態の動作について説明する。チルトもしくはテレスコ調整を行おうとする場合、図１において、操作者が不図示の操作レバーを所定の方向に回すと、クランプボルト１５の軸力が失われ、スキッドブラケット２とコラム本体３との間に作用する摩擦力が低下もしくは消失する。そこで、操作者は不図示のステアリングホイールに力を付与することで、コラム本体３を、ピボット支持点ＰＶを中心として回動させることで任意のチルト位置にステアリングホイール４を変位させることができ、又アッパシャフト５と共にコラム本体３をその軸線方向に変位させることで、任意のテレスコ位置にステアリングホイール４を変位させることができる。本実施の形態においては、アッパシャフト５とロワーシャフト８とが軸線方向に相対移動可能となっているので、テレスコ位置の調整を妨げることがない。
【００２６】
チルトもしくはテレスコ調整が終了したときは、図１において、操作者が不図示の操作レバーを逆方向に回すことで、クランプボルト１５の軸力が回復し、スキッドブラケット２とコラム本体３との間に作用する摩擦力により両者はしっかりと固定されることとなる。かかる状態で、ステアリングホイール４を回転させると、その回転運動は、アッパシャフト５，ロワーシャフト８、ユニバーサルジョイント部９，中間シャフト１０，ユニバーサルジョイント部１１を介して、ピニオンシャフトＰＳに伝達され、不図示のラックアンドピニオン機構によりラック軸の軸線方向運動に変換されて、必要な角度で車輪を転舵するようになっている。このとき、ピボットブラケット１２を介してベースブラケット１に固定された軸受１３は、ロワーシャフト８に対してガタが生じない寸法関係となっているので、所定の保持力を発揮し剛性高くロワーシャフト８を回転支持することができる。
【００２７】
ここで、車両衝突が生じた場合を考える。車両衝突が生じると、エンジンルーム内でエンジンが後方（図３で右方）に押され、それによりバルクヘッドＢＨも後方に押される。このとき、バルクヘッドＢＨは、ユニバーサルジョイント部９等に隣接して設けられているので、その変位により、ユニバーサルジョイント部９を介してロワーシャフト８が軸線方向（図で右方）に押されて変位することとなる。図２に示す連結構成により、アッパシャフト５はロワーシャフト８に対して軸線方向に相対移動可能となっているため、ステアリングシャフトが縮むこととなる（図３（ｂ）参照）。
【００２８】
このとき、軸受１３は、ピボットブラケット１２に固定されているので、車体に対して変位しないが、上述したようにロワーシャフト８は軸線方向に変位する。すると、軸受１３とロワーシャフト８との間には、所定値以上の相対的な軸線方向力が作用するので、軸受１３はロワーシャフト８の中央部８ｃから下端部８ｂ側へと移動する。下端部８ｂの外径Ｄ１は、軸受１３の内輪１３ａの内径Ｄ３より小さいので、一旦軸受１３が下端部８ｂ側へ移動すれば、ロワーシャフト８に対して相対変位が自由になるため、ロワーシャフト８の軸線方向変位が阻止される恐れは少ない。
【００２９】
更に、図１において、二次衝突時にステアリングホイール４が運転者の身体により前方（図３で左方）に押されると、不図示のコラプシブル機構におけるワイヤや板材の変形・切り裂き等によりエネルギを吸収しながら、ベースブラケット１に対してスキッドブラケット２が左方に移動し、運転者の保護を図るようになっている。
【００３０】
本実施の形態によれば、軸受１３が、車両の衝突時にロワーシャフト８に対して軸線方向に相対変位可能となるように係合しているので、複雑な機構や多数の部品を必要とすることなく、ロワーシャフト８に連結されたユニバーサルジョイント部９等と、軸受１３との相対変位が可能となり、車両の衝突時の悪影響を抑制できる。
【００３１】
図４は、第２の実施の形態にかかるロワーシャフト８の要部周辺を示す断面図である。ここで、軸受１３の内輪１３ａの内径と、ロワーシャフト８の中央部８ｃの外径との間に、所定のスキマを維持するように部品精度を高めると、コストが大幅に上昇する場合もある。そこで、本実施の形態においては、部品精度のバラツキを考慮して、軸受１３の内輪１３ａの内径と、ロワーシャフト８の中央部８ｃの外径との間に、予めある程度のスキマを与えるように公差範囲を決めている。かかる場合、両者間のスキマにより、組み付け時等にロワーシャフト８から軸受１３が脱落する恐れがある。そこで、本実施の形態においては、ロワーシャフト８の中央部８ｃに周溝８ｅを設け、ここに係合させた止め輪１６を、軸受１３の内輪１３ａに当接させることで、一方側の軸受１３の抜け止めを行っている。
【００３２】
また、下端部８ｂ側から中央部８ｃの端に圧入した制限手段としてのリング１８で、止め輪１６に対して軸受１３の内輪１３ａを挟持することにより、両方向への軸受１３の抜け止めを行えるようになっている。更に、リング１８と内輪１３ａとの間に、弾性体としてのＯ−リング１７を弾性変形した状態で配置することで、内輪１３ａとロワーシャフト８に予圧を与えてガタを抑制できる。車両の衝突時には、軸受１３とロワーシャフト８との間に作用した軸線方向力は、リング１８を下端部８ｂ側に押して変位させる。リング１８が下端部側８ｂに変位すれば、軸受１３はロワーシャフト８に対して相対変位可能となる。
【００３３】
図５は、第３の実施の形態にかかるロワーシャフト８の要部周辺を示す断面図である。図６は、図５の構成を矢印VI方向に見た図である。本実施の形態においては、軸受１３の内輪１３ａの内径と、ロワーシャフト８の中央部８ｃの外径との間に、円管状のスリーブ１９を配置している。これにより、軸受１３とロワーシャフト８を汎用の部材とした場合でも、スリーブ１９の内外径を調整することで、任意のスキマや保持力を与えることができる。
【００３４】
図７は、第４の実施の形態にかかるロワーシャフト８とスリーブ１９を示す斜視図である。図７に示すように、ロワーシャフト８全体を三角管状に形成する場合がある。かかる場合、軸受１３をロワーシャフト８にどのようにして係合させるかが問題となる。本実施の形態によれば、外周が円筒状であり、内周が三角柱状であるスリーブ１９を、ロワーシャフト８と軸受１３との間に配置することで、かかる問題を解決できる。尚、スリーブ１９の形状は、これに限らずロワーシャフト８の外形に合わせて、任意の非円形状とできる。
【００３５】
図８は、第５の実施の形態にかかるロワーシャフト８の要部周辺を示す断面図である。本実施の形態は、図５，６の実施の形態に対し、スリーブ１９の一端に半径方向に延在するフランジ１９ａを設けた点が異なる。図５，６の実施の形態の場合には、車両衝突時に軸受１３がスリーブ１９に対して変位しても良いし、スリーブ１９がロワーシャフト８に対して変位しても良い。これに対し本実施の形態では、車両衝突時にスリーブ１９が軸受１３と一体でロワーシャフト８に対して変位するようになっている。
【００３６】
図９（ａ）は、第６の実施の形態にかかるロワーシャフト８の要部周辺を示す断面図である。本実施の形態は、図５，６の実施の形態に対し、スリーブ１９をユニバーサルジョイント部９のヨークまで延長している。従って、本実施の形態においては、車両衝突時にスリーブ１９はロワーシャフト８に対して変位せず、軸受１３がスリーブ１９上を滑動するようになっている。以上より明らかであるが、スリーブ１９を設けた場合、その形状や内径・外径の締め代を調整することで、軸受１３がスリーブ１９に対して変位する構成、又はスリーブ１９がロワーシャフト８に対して変位する構成を任意に設計できる。
【００３７】
図９（ｂ）は、図９（ａ）の構成に用いることができる変形例にかかるスリーブ１９’を示す図である。スリーブ１９’は、軸受１３が嵌合する上端部１９ａの外径Ｄ２が、下端部１９ｂの外径Ｄ１に対して大きくなっている。車両衝突時に、嵌合した軸受１３とスリーブ１９’の上端部１９ａとの間には、所定値以上の相対的な軸線方向力が作用するので、軸受１３はスリーブ１９’の上端部１９ａから下端部１９ｂ側へと移動する。下端部１９ｂの外径Ｄ１は、軸受１３の内輪１３ａの内径より小さいので、一旦軸受１３が下端部１９ｂ側へ移動すれば、スリーブ１９’に対して相対変位が自由になる。
【００３８】
図９（ｃ）は、図９（ａ）の構成に用いることができる変形例にかかるスリーブ１９”を示す図である。スリーブ１９”は、外径Ｄ２の円筒１９Ａと、外径Ｄ２より小さい外径Ｄ１の円筒１９Ｂとを別体にして連結した構成となっており、上述の変形例と同様に機能する。このように、円筒１９Ａと円筒１９Ｂとを別体とすれば、軸受との嵌め合い精度を高めるために円筒１９Ａの外径公差を厳しくしても、円筒１９Ｂは、高精度な公差が不要となるため、全体として安価に構成できる。
【００３９】
図１０は、第７の実施の形態にかかるロワーシャフト８’の周辺の断面図である。本実施の形態においては、軸受１３の幅よりも軸線方向に若干長く拡径した中央部８ｃを、ロワーシャフト８’の中央に形成している。又、中央部８ｃの両側にテーパ部８ｄを形成している。工程上の都合により、ロワーシャフト８’を組み立てた後で軸受１３を組み付ける場合があるが、かかる場合、フォークが邪魔をしてロワーシャフト８’の下端側から軸受１３を組み付けることができない。これに対し、本実施の形態によれば、ロワーシャフト８’の上端側の外径Ｄ１が中央部８ｃの外径Ｄ２より小径となっており、また中央部８ｃの上端側にテーパ部８ｄも形成されているため、上端側から軸受１３を容易に組み付けることができる。
【００４０】
以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態に係るステアリングコラム装置の側面図である。
【図２】図２は、図１の構成をII-II線で切断し、矢印方向に見た図である。
【図３】ロワーシャフト８の周辺の断面図であり、（ａ）は車両衝突前の状態を示し、（ｂ）は車両衝突時の状態を示している。
【図４】第２の実施の形態にかかるロワーシャフト８の要部周辺を示す断面図である。
【図５】第３の実施の形態にかかるロワーシャフト８の要部周辺を示す断面図である。
【図６】図５の構成を矢印VI方向に見た図である。
【図７】第４の実施の形態にかかるロワーシャフト８とスリーブ１９を示す斜視図である。
【図８】第５の実施の形態にかかるロワーシャフト８の要部周辺を示す断面図である。
【図９】第６の実施の形態にかかるロワーシャフト８の要部周辺を示す断面図である。
【図１０】第７の実施の形態にかかるロワーシャフト８’の要部周辺を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ ベースブラケット
２ スキッドブラケット
２ａ チルト長孔
３ コラム本体
３ａ 隆起部
３ｂ テレスコ長孔
４ ステアリングホイール
５ アッパシャフト
５ａ 下端部
６、７ ベアリング
８、８’ ロワーシャフト
８ａ 上端部
８ｂ 下端部
８ｃ 中央部
８ｄ テーパ部
８ｅ 周溝
９ ユニバーサルジョイント部
１０ 中間シャフト
１１ ユニバーサルジョイント部
１２ ピボットブラケット
１３ 軸受
１３ａ 内輪
１３ｂ 外輪
１３ｃ 玉
１４ 樹脂ブッシュ
１５ クランプボルト
１６ 止め輪
１７ Ｏ−リング
１８ リング
１９、１９’ スリーブ
１９ａ フランジ
【図１】
2007331690.tif 000003
【図２】
2007331690.tif 000004
【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】
2007331690.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007331690.tif 000011
【図１０】
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