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JP2010052639A - ステアリングコラム装置 - Google Patents

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誠一 森山
Tomohisa Nagamura
朋尚 長村
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Abstract

【課題】二次衝突時に、ステアリングホイールの舞い上がりを防止できる構造を安価に実現する。
【解決手段】長孔10cの、ステアリングコラム4aの中心軸に対し直交する仮想平面イに対する傾斜角度αを、上記ステアリングホイールの高さ位置に拘らず、上記ステアリングコラム4aの中心軸の前後方向ロに対する傾斜角度βよりも大きくする。これにより、二次衝突時に、上記チルトボルト13aを上記長孔10cの前下方に変位させて、このチルトボルト13aと長孔10cとの係合による上記ステアリングコラム4aの上方への変位を防止できる。
【選択図】図1

Description

本発明のステアリングコラム装置は、自動車を操舵する為のステアリングホイールの高さ位置を調節するチルト機構、及び、前後位置を調節するテレスコピック機構を備えた構造で、衝突事故の際に、運転者の身体から上記ステアリングホイールに加わった衝撃を吸収しつつ、このステアリングホイールの前方への変位を許容する為に利用する。
操舵輪に舵角を付与する為の操舵装置は、図3に示す様に、ステアリングホイール1の動きをステアリングシャフト2を介してステアリングギヤに伝達し、左右の操舵輪3に舵角を付与する様にしている。この様な操舵装置を構成するステアリング装置には、運転者の体格や運転姿勢等に応じて、上記ステアリングホイール1の高さ位置、及び、前後位置を調節する為の機構を組み込む事が必要になる場合がある。例えば、特許文献1には、図4〜5に示す様な、ステアリングホイール1の高さ位置を調節可能なチルト式ステアリング装置が記載されている。
図4〜5に示す構造の場合、後端部(上端部)に固定されたステアリングホイール1の操作により回転するステアリングシャフト2は、ステアリングコラム4に挿通すると共に、このステアリングコラム4の前端部(下端部)を車体に、横軸5を中心とする揺動自在に支持している。この横軸5は、車体側に固定した下部固定ブラケット6と、上記ステアリングコラム4の前端部に固定した揺動ブラケット7との間に設けている。一方、このステアリングコラム4の中間部は車体に固定した上部固定ブラケット8により、上下位置の調節を可能に支持している。
この様な、ステアリングホイール1の上下位置を調節する為、車体の一部(ダッシュボードの下側)に固定した上記上部固定ブラケット8に、互いに平行な1対の鉛直板部9、9を設け、これら両鉛直板部9、9の互いに整合する位置に、上記横軸5を中心とする円弧状で上下方向に長い長孔10、10を形成している。又、ステアリングコラム4の中間部下面には、必要な剛性を有する金属板を折り曲げ形成して成る昇降ブラケット11を、溶接等により固定している。この昇降ブラケット11は、上記1対の鉛直板部9、9の間に挟まれる状態で、上記ステアリングコラム4に固定している。又、上記昇降ブラケット11には、横方向(図4の表裏方向、図5の左右方向)に亙り互いに同心の通孔12、12を形成している。そして、これら各通孔12、12と上記長孔10、10とに、杆状部材であるチルトボルト13を挿通している。このチルトボルト13の基端部(図5の左端部)には頭部14を設けている。そして、このチルトボルト13の先端部で上記上部固定ブラケット8の外側面から突出した部分にチルトナット15を螺合させ、更に、このチルトナット15にチルトレバー16の基端部を結合固定している。
上述の様に構成される従来のチルト式ステアリング装置により、運転者の体格等に応じて、ステアリングホイール1の高さ位置を調節する場合には、上記チルトレバー16を操作する事により上記チルトナット15を弛め、このチルトナット15と上記頭部14との間隔を広げる。そこで、この状態のまま、上部固定ブラケット8の長孔10、10に沿ってチルトボルト13を移動させ、前記ステアリングコラム4の後端部を昇降させて、ステアリングホイール1を所望の高さ位置に移動させる。この様にしてステアリングホイール1を所望の高さ位置に移動させた状態で、チルトレバー16により上記チルトナット14を締め付ける。この締め付けに基づき、上記頭部14とチルトナット15との間隔が狭まり、上記ステアリングコラム4の上部を、調節後の位置に固定する事ができる。
又、図示は省略するが、ステアリングシャフト及びステアリングコラムを軸方向に伸縮させて、このステアリングシャフトの後端部に固定したステアリングホイールの前後位置を調節する、テレスコピック機構付のステアリング装置も、従来から知られている。又、この様な各種ステアリング装置として、車両の衝突事故の際等に、運転者がステアリングホイールに衝突する二次衝突に伴う衝撃からこの運転者を保護する機構を備えた構造が、例えば、図6に示す様に、従来から知られている。
この図6に示す構造の場合、二次衝突時に、ステアリングシャフト2a及びステアリングコラム4aの全長が縮む事により、この二次衝突による衝撃を緩和する。具体的には、これら両部材2a、4aの全長が縮むと同時に、ステアリングコラム4aを支持する固定ブラケット17が、車体との固定部分から前方に外れて、上記ステアリングコラム4aの全長が縮む事を許容する。これにより、ステアリングホイールに衝突した運転者の身体に加わる衝撃が緩和される。
上述の図6に示した構造の場合、ステアリングホイール(図示省略)の高さ位置を調節する為のチルト機構を構成する長孔10aが、前述の図4、5に示した構造と同様に、上下方向に長く形成されている。この様な図6に示した構造では、上記ステアリングコラム4aの中心軸に直交する仮想平面イに対する上記長孔10aの傾斜角度をαとした場合に、この傾斜角度αが、前後方向ロに対する上記ステアリングコラム4aの中心軸の傾斜角度(車体に対する取付角度)βよりも小さい(α<β)。
この様に、長孔10aの傾斜角度αが、ステアリグコラム4aの取付角度βよりも小さい場合には、前述した様な二次衝突の際に、チルトボルト13aと上記長孔10aとの係合により、上記ステアリングコラム4aが、この長孔10aの傾斜方向に沿って上方に変位する可能性がある。即ち、二次衝突の際に、このチルトボルト13aにチルトナットとの締め付け力よりも大きな力が作用した場合には、このチルトボルト13aが上記長孔10aに沿って上方に変位し、このステアリグコラム4aが上方に変位する(舞い上がる)可能性がある。例えば、上記チルトボルト13aとチルトナットとの締め付け力が弱い場合、上記チルトボルト13aが上記長孔10aに沿って上方に変位する可能性がある。
この様に、ステアリングコラム4aが上方に変位した場合には、例えば、上記ステアリングホイールに設置したエアバッグと運転者との衝突位置が正規の位置からずれて、このエアバッグによる衝撃軽減効果が十分に得られない可能性がある。特に、小柄な運転者の場合、その頭部を上記エアバッグにより支えられない可能性がある。又、二次衝突時に作用する力が、上記ステアリングコラム4aの全長が縮む方向に効率良く伝達されず、このステアリングコラム4aの全長が縮む事による衝撃吸収を、円滑に行えなくなる可能性がある。
この様な事情に鑑み、例えば、特許文献2、3に記載されている様に、二次衝突時のステアリングホイールの上下位置を適切にする構造が、従来から知られている。図7は、このうちの特許文献2に記載された構造を示している。この図7に示した構造の場合、二次衝突時に、ステアリングコラム4bが(a)→(b)に示す様に前方に変位した場合、(b)に示す様に、長孔10bの下端縁に前方に向けて湾曲する様に形成した溝18内に、チルトボルト13bが入り込む。これにより、上記ステアリングコラム4bが上方に変位する事を阻止し(舞い上がりを防止し)、ステアリングホイールの高さ位置が高くなり過ぎない様にする。尚、上記図7に示した構造の場合、テレスコピック機構を有しないステアリング装置である為、上記ステアリングコラム4bの前端部をリンク機構19により支持し、二次衝突時に、このステアリングコラム4bが前方に変位可能としている。
又、特許文献3には、図示は省略するが、運転者の上半身がステアリングホイールに衝突する前に、この運転者の膝がステアリング装置の下端部に設けたニーパッドに衝突する事により、ステアリングコラムの傾斜角度を変化させる構造が記載されている。この様に、特許文献2、3には、二次衝突時にステアリングコラムの傾斜角度(延いては、ステアリングホイールの高さ位置)を規制する構造が記載されているが、何れの構造の場合も、構造が複雑で製造コストが高くなる。
即ち、特許文献2に記載された構造の場合には、長孔10bの下端部に溝18を形成する必要があると共に、ステアリングコラム4bの前端部をリンク機構により支持している為、通常のステアリング装置に比べて、製造コストが増大する事は避けられない。又、特許文献3に記載された構造の場合も、運転者の膝との衝突によりステアリングコラムの傾斜角度を変えると言う複雑な機構を備える為、製造コストが大幅に高くなると考えられる。尚、歯車式の上下位置固定機構により、高さ調節後のステアリングコラムの上下方向位置を確実に固定すれば、二次衝突の際に、上述の様な問題が生じる事を防止できるが、この様な構造とした場合、やはり、製造コストが高くなる。
実開平1−173072号公報 実用新案登録第2531086号公報 特開2005−186735号公報
本発明は上述の様な事情に鑑み、二次衝突時に、ステアリングホイールが上昇する(高さ位置が高くなる)事を防止できる構造を安価に実現すべく発明したものである。
本発明のステアリングコラム装置は、ステアリングコラムと、昇降ブラケットと、通孔と、固定ブラケットと、長孔と、杆状部材とを備える。
このうちのステアリングコラムは、後端部にステアリングホイールを固定し軸方向に伸縮自在なステアリングシャフトを回転自在に挿通するもので、やはり、軸方向に伸縮自在である。
又、上記昇降ブラケットは、上記ステアリングコラムの中間部下側に固設されている。
又、上記通孔は、この昇降ブラケットに横方向に形成されている。
又、上記固定ブラケットは、1対の鉛直板部を備え、これら両鉛直板部により上記昇降ブラケットを左右から挟む状態で、車体に固定されている。
又、上記長孔は、上記両鉛直板部の一部で上記通孔に整合する部分に形成されている。
又、上記杆状部材は、上記長孔と上記通孔とに挿通され、この長孔に沿って変位可能である。
そして、上記ステアリングホイールの高さ位置及び前後位置の調節を可能としている。且つ、二次衝突時に、上記ステアリングコラムの全長を縮める。
特に、本発明のステアリングコラム装置に於いては、上記長孔を、上記ステアリングコラムの中心軸に直交する仮想平面に対し、所定の角度傾斜し、且つ、前方に向う程上記ステアリングコラムの中心軸から離れる方向に長く形成している。そして、上記所定の角度を、上記ステアリングホイールの高さ位置に拘らず、前後方向に対する上記ステアリングコラムの中心軸の傾斜角度よりも大きくしている。即ち、上記所定の角度を、上記ステアリングコラムの傾斜角度の最大値よりも大きくしている。
尚、上記所定の角度は90゜未満である。即ち、上記長孔の形成方向が、上記ステアリングコラムの中心軸と平行な方向とならない様にする。
又、上記所定の角度とは、上記長孔を構成する1対の長辺を直線状に形成する場合には、この長辺の傾斜角度を言い、これら両長辺を湾曲させた場合には、この長辺の接線のうち、長さ方向中央部を通る接線の傾斜角度を言う。
更に、前記通孔は、上記ステアリングコラムの軸方向に長い長孔とする事もできる。
上述の様に構成される本発明のステアリングコラム装置によれば、二次衝突時に、ステアリングホイールが上昇する事を防止できる。
即ち、本発明の場合、長孔の傾斜角度(所定の角度)を、上記ステアリングホイールの高さ位置に拘らず、ステアリングコラムの傾斜角度よりも大きくしている。この為、二次衝突時に、ステアリングホイールを上昇させようとする力に基づき、杆状部材を上記長孔の後上方に変位させようとする分力よりも、上記ステアリングホイールを前方に押す力に基づき、上記杆状部材を上記長孔の前下方に変位させようとする分力が、確実に大きくなる。この為、この杆状部材がこの長孔の前下方に変位する。この結果、このステアリングコラムの上方向への舞い上がりを防止できる。そして、ステアリングホイールと運転者とが衝突する位置を適正にできる。しかも、上記長孔の方向と、上記ステアリングコラムが縮む方向とのずれが小さいので、二次衝突時に作用する力が、このステアリングコラムの全長が縮む方向に効率良く伝達される。この為、このステアリングコラムの全長が縮む事による衝撃吸収を円滑に行え、運転者の保護をより確実に図れる。
又、本発明の場合、上述の様な構造を得る為に、通常のチルト及びテレスコピック機構を有するステアリングコラム装置に対し、長孔の傾斜角度を変えるだけで済む。この為、製造コストは、通常の構造と殆ど変わらない。従って、本発明の構造は、前述の特許文献2、3に記載された構造に比べて、安価に得られる。
尚、本発明の場合、上記杆状部材を挿通する為に昇降ブラケットに設けた通孔を、この杆状部材を挿通できるだけの円孔とした場合には、ステアリングホイールの前後位置の調節と高さ位置の調節とは、同時に(互いに関連して)行われる。即ち、このステアリングホイールの高さ位置を調節する為に、杆状部材を長孔に沿って変位させる場合、この長孔の傾斜角度が、ステアリングコラムの傾斜角度よりも大きい為、このステアリングコラムが同時に伸縮する事になる。従って、高さ位置と前後位置とを独立して調節する事はできない。これに対して、上記通孔を、このステアリングコラムの軸方向に長い長孔とすれば、ステアリングホイールの前後位置を、上下位置と独立しても調節できる。
図1〜2は、本発明の実施の形態の1例を示している。尚、本例の特徴は、二次衝突時に、ステアリングホイールの高さ位置を適正にすべく、長孔10c、10cの傾斜方向を規制した点にある。その他の構造及び作用のうち、ステアリングコラム装置の基本的部分に就いては前述の図4〜5に示した従来構造と、チルト機構及びテレスコピック機構を有すると共に二次衝突時に衝撃吸収を行える点に関しては前述の図6に示した従来構造と、それぞれ同様である。この為、これら同様の点に関しての説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分、上記図4〜6に示した各構造と異なる部分、及び、これら図4〜6の構造で説明しなかった部分を中心に説明する。
本例の場合、固定ブラケット17aの鉛直板部9a、9aに形成した上記長孔10c、10cの形状を、略長方形としている。又、これら長孔10c、10cは、ステアリングコラム4aの中心軸に対し直交する仮想平面イに対し、所定の角度(α)傾斜し、且つ、前方に向う程上記ステアリングコラム4aの中心軸から離れる方向に長く形成している。本例の場合、上記長孔10c、10cを構成する長辺である側縁部20、20の、上記仮想平面イに対する傾斜角度が、上記所定の角度αである。
特に、本例の場合、上記長孔10c、10cの傾斜角度αを、上記ステアリングホイールの高さ位置に拘らず(これら両長孔10c、10cの全長に亙り)、前後方向ロに対する、上記ステアリングコラム4aの中心軸の傾斜角度βよりも大きくしている(α>β)。但し、上記長孔10c、10cの傾斜角度αは、90゜未満としている。即ち、上記長孔10c、10cの形成方向が、上記ステアリングコラム4aの中心軸と平行にならない様にしている。この様な本例の場合、ステアリングシャフト2aの後端部に固定したステアリングホイールの前後位置の調節と高さ位置の調節とは、同時に行われる。即ち、このステアリングホイールの高さ位置を調節する為に、上記チルトボルト13aを上記長孔10c、10cに沿って変位させる場合、これら長孔10c、10cの方向が、横軸5を中心とする円弧の方向から大きく外れている為、このステアリングコラム4aが、上下方向の揺動に伴って伸縮する。この為に本例の場合には、後述するチルトレバー25の操作に基づいて、上記ステアリングコラム4aの上下方向及び伸縮方向の変位に関する固定・解除を行える様にしている。但し、昇降ブラケット11aに形成した通孔12a、12aを、上記ステアリングコラム4aの軸方向(図2の表裏方向)に長い長孔とすれば、上記ステアリングホイールの前後位置を、上下位置と独立して調節する事もできる。
又、本例の場合には、上記長孔10c、10cの傾斜角度αと、上記ステアリングコラム4aの傾斜角度βとの関係は、このステアリングコラム4aの設置状態等を考慮して定める。例えば、このステアリングコラム4aの傾斜角度βが最大で30゜程度の場合には、上記長孔10c、10cの傾斜角度αを、45゜以上、60゜以下とする事が好ましい。即ち、二次衝突時に、上記ステアリングコラム4aの上方への変位を抑えられると共に、チルト操作時に、このステアリングコラム4aの上下方向の変位量を確保できる様にする。
従って、上記ステアリングコラム4aの傾斜角度βが、最大で45゜以上と大きい場合には、上記長孔10c、10cの傾斜角度αを、上記ステアリングコラム4aの中心軸と平行となる角度に近づける(例えば、傾斜角度αをβ<α<90゜、より好ましくは、β<α≦80゜とする)。尚、この場合には、ステアリングコラム4aの傾斜角度βが大きい為、このステアリングコラム4aの伸縮により、ステアリングホイールの高さ位置も十分に変化する。従って、上記長孔10c、10cの傾斜角度αを小さくしなくても、高さ位置を調節する為の上記ステアリングコラム4aの上下方向の変位量を確保し易い。
一方、上記ステアリングコラム4aの傾斜角度βが最大でも45゜未満と小さい場合には、上記長孔10c、10cの傾斜角度αを小さく(例えば、傾斜角度αをβ<α≦60゜と)して、ステアリングホイールの高さ位置の調節時に、上記ステアリングコラム4aの上下方向の変位量を確保する。
尚、本例の場合、前述の図4〜5に示した従来構造と異なり、図2に示す様に、チルト操作の為に、前記チルトボルト13aの先端部に押圧ユニット21を設けている。この押圧ユニット21は、ナット22と、1対のカム板23、24とから構成される。このうちのナット22は、前記長孔10a、10a、及び、前記ステアリングコラム4aの中間部下方に固設した昇降ブラケット11aの通孔12a、12aを挿通したチルトボルト13aの先端部に、螺合し更にかしめ付ける(或いは溶接する)事により固定されている。又、上記両カム板23、24は、上記ナット22と、前記固定ブラケット17aの片側(図2の左方)の鉛直板部9aとの間に、上記チルトボルト13aに対する相対回転を自在に配置され、それぞれの片面を凹凸を有するカム面としている。この様な両カム板23、24は、互いのカム面同士を対向させた状態で組み合わせ、相対回転する事により互いの距離を変化させる。従って、上記両カム板23、24のうちの一方(図2の左方)のカム板23に固定したチルトレバー25を揺動させる事により、上記両カム板23、24の互いの距離を変化させ、ステアリングホイールの高さ位置の調節を行う。
又、本例の場合、二次衝突時に、前記ステアリングコラム4aの変位を円滑に行う為に、前述の図6に示した構造と同様に、このステアリングコラム4aを支持する前記固定ブラケット17aを、車体26に対し離脱可能に支持している。即ち、図2に示す様に、この固定ブラケット17aの左右1対の取付板部27、27に、これら両取付板部27、27の後端縁に開口する切り欠き28、28を形成している。そして、これら各切り欠き28、28を下方から上方に挿通したボルト29、29を、上記車体26に設けたねじ孔に螺合し更に締め付ける事により、上記固定ブラケット17aをこの車体26の下面に支持している。又、この車体26の下面と上記両取付板部27、27の上面との間、並びにこれら両取付板部27、27の下面と上記各ボルト29、29の頭部の上面との間に、それぞれ滑り部材30、30を挟持している。
衝突事故に伴う二次衝突の際には、ステアリングホイールからステアリングシャフト2aを介してステアリングコラム4aに、前方に向いた強い衝撃が加わる。これにより、このステアリングコラム4aの全長が縮まる(アウターコラム31がインナーコラム32に対し前方に変位する)。この際、このステアリングコラム4aの全長が縮むと同時に、前記各ボルト29、29が上記両取付板部27、27の切り欠き28、28から抜け出し、アウターコラム31に固定の固定ブラケット17aが車体26に対し前方に変位可能となる。そして、上記ステアリングコラム4aの全長が縮まる事を許容する。この結果、上記ステアリングホイールに衝突した運転者の身体に加わる衝撃が緩和される。
特に、本例の場合には、二次衝突時に、ステアリングホイールが上昇する事を防止できる。即ち、二次衝突時には、前記押圧ユニット21により上記ステアリングコラム4aの上下方向の揺動を阻止する力よりも大きな力が作用し、上記チルトボルト13aが上記長孔10c、10cに沿って変位する傾向となる場合がある。本例の場合には、これら長孔10c、10cの傾斜角度αを、上記ステアリングホイールの高さ位置に拘らず、上記ステアリングコラム4aの傾斜角度βよりも大きくしている為、運転者の身体からステアリングホイール、ステアリングシャフト、ステアリングコラム4a、昇降ブラケット11aを介して上記チルトボルト13aに加わり、このチルトボルト13aを上記長孔10c、10cの後上方に変位させる分力よりも、前下方に変位させようとする分力が、確実に大きくなる。この為、上記チルトボルト13aが上記長孔10c、10cの前下方に変位し、上記ステアリングホイールを下降させる。しかも本例の場合には、上記長孔10c、10cの傾斜角度αを、このステアリングコラム4aの伸縮方向に近づけている。従って、上記チルトボルト13aと上記長孔10c、10cとの係合による、上記ステアリングコラム4aの下降量を小さく抑えられる。
この結果、上記ステアリングコラム4aの上方向への舞い上がりを防止できる。そして、上記ステアリングホイール(に設けたエアバッグ)と運転者とが衝突する位置を適正にする。更に、二次衝突時に作用する力を、上記ステアリングコラム4aの全長が縮む方向に効率良く伝達して、このステアリングコラム4aの全長が縮む事による衝撃吸収を円滑に行わせ、運転者の保護をより確実に図れる。
又、本例の場合、上述の様な構造を得る為に、通常のチルト及びテレスコピック機構を有する、前述の図6に示したステアリングコラム装置に対し、上記長孔10c、10cの傾斜角度αを変えるだけで済む。この為、製造コストは、通常の構造と殆ど変わらない。従って、本例の構造は、前述の特許文献2、3に記載された構造に比べて、製造コストを低くできる。
本発明の実施の形態の1例を示す側面図。 図1の拡大A−A断面図。 本発明の対象となるステアリング装置を組み込んだ自動車前部を示す透視斜視図。 チルト機構を備えたステアリング装置の従来構造の1例を示す側面図。 図4の拡大B−B断面図。 チルト機構及びテレスコピック機構を備えた従来構造の1例を示す側面図。 二次衝突時に、ステアリングホイールの舞い上がりを防止できる従来構造の1例を、(a)は通常状態で、(b)は衝突時の状態で、それぞれ示す側面図。
符号の説明
1 ステアリングホイール
2、2a ステアリングシャフト
3 操舵輪
4、4a、4b ステアリングコラム
5 横軸
6 下部固定ブラケット
7 揺動ブラケット
8 上部固定ブラケット
9、9a 鉛直板部
10、10a、10b、10c 長孔
11、11a 昇降ブラケット
12、12a 通孔
13、13a、13b チルトボルト
14 頭部
15 チルトナット
16 チルトレバー
17、17a 固定ブラケット
18 溝
19 リンク機構
20 側縁部
21 押圧ユニット
22 ナット
23 カム板
24 カム板
25 チルトレバー
26 車体
27 取付板部
28 切り欠き
29 ボルト
30 滑り部材
31 アウターコラム
32 インナーコラム

Claims (1)

  1. 後端部にステアリングホイールを固定し軸方向に伸縮自在なステアリングシャフトを回転自在に挿通する、軸方向に伸縮自在なステアリングコラムと、このステアリングコラムの中間部下側に固設された昇降ブラケットと、この昇降ブラケットに横方向に形成された通孔と、1対の鉛直板部を備え、これら両鉛直板部によりこの昇降ブラケットを左右から挟む状態で車体に固定される固定ブラケットと、上記両鉛直板部の一部で上記通孔に整合する部分に形成された長孔と、この長孔と上記通孔とに挿通され、この長孔に沿って変位可能な杆状部材とを備え、上記ステアリングホイールの高さ位置及び前後位置の調節が可能で、且つ、二次衝突時に、上記ステアリングコラムの全長を縮めるステアリングコラム装置に於いて、
    上記長孔は、上記ステアリングコラムの中心軸に直交する仮想平面に対し、所定の角度傾斜し、且つ、前方に向う程上記ステアリングコラムの中心軸から離れる方向に長く形成されており、上記所定の角度が、上記ステアリングホイールの高さ位置に拘らず、前後方向に対する上記ステアリングコラムの中心軸の傾斜角度よりも大きい事を特徴とするステアリングコラム装置。
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