JP2013244840A - 衝撃吸収ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第４の板部がこれの姿勢を保ったまま、ステアリングコラムの軸線よりも下方へ移動するのを減少させる。
【解決手段】ステアリングコラム１０を車体８１から吊り下げるブラケット３０は、車体８１に固定される第１の板部３１と、この第１の板部３１の後縁より車体下方へ折り曲げた第２の板部３２と、この第２の板部３２の下縁から車体後上方へ折り曲げた第３の板部３３と、この第３の板部３３の上縁から車体下方へ折り曲げた第４の板部３４と、第１の板部３１および第２の板部３２間の第１の折り曲げ部３５と、第２の板部３２および第３の板部３３間の第２の折り曲げ部３６と、第３の板部３３および第４の板部３４間の第３の折り曲げ部３７とからなり、第４の板部３４は、ステアリングコラム１０の軸方向に対し直角であり、第１の折り曲げ部３５の角度が鈍角であり、第２の折り曲げ部３６および第３の折り曲げ部３７の角度が鋭角の関係にある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ステアリングコラムを車体から吊り下げるブラケットの塑性変形により、ステアリングコラムが受ける衝撃を吸収するようにした衝撃吸収ステアリング装置に関する。

車両の衝突の際に、運転手がハンドルにぶつかる２次衝突が発生し、この２次衝突によって車両の車体に対しステアリングコラムが軸方向前方へ移動する。軸方向前方へ移動させる手段として、専用の衝撃吸収装置を設けるか、特許文献１に示すように、ステアリングコラムを車体から吊り下げるブラケット自体に塑性変形による衝撃吸収機能を持たせたものがある。

前記ブラケットは、ステアリングコラムの前方下部に固定されるロアーブラケットである。ロアーブラケットは、車体に固定される第１の板部と、第１の板部の前縁から車体下方へ折り曲げた第２の板部と、第２の板部の下縁から車体後上方へ折り曲げた第３の板部と、第３の板部の上縁から車体下方へ折り曲げた第４の板部とからなる。第４の板部にステアリングコラムの下部が固定される。

ロアーブラケットは、一枚の板材からプレス金型によって折り曲げ成形されたものであり、第１の板部と第２の板部間に第１の折り曲げ部があり、第２の板部と第３の板部間に第２の折り曲げ部があり、第３の板部と第４の板部間に第３の折り曲げ部がある。第１の折り曲げ部の角度は鋭角であり、第２の折り曲げ部および第３の折り曲げ部の角度は直角である。

ステアリングコラムは、上方から見ると車両の進行方向に対し平行に配置され、側面から見るとハンドル側が上になるように斜めに配置されているため、２次衝突によりステアリングコラムを軸方向前方へ移動させるには、第４の板部をこれの姿勢を保ったままステアリングコラムの軸方向前方へ移動させる必要がある。

このような移動を実現させるには、第１の折り曲げ部、第２の折り曲げ部および第３の折り曲げ部の角度を、プレス金型によって成形された角度から増加させる必要がある。

特開２００８−８７５３７号公報

各角度が増加すると、第１の折り曲げ部に対し第２の折り曲げ部の位置が下がり、第２の折り曲げ部に対し第３の折り曲げ部の位置が下がる。また、第４の板部から第１の折り曲げ部までのモーメント長さが一番長く、第４の板部から第３の折り曲げ部までのモーメント長さが一番短いため、第１の折り曲げ部の角度の増加が、第３の折り曲げ部の角度の増加より大きくなる。この結果、第４の板部がこれの姿勢を保てないで、ステアリングコラムの軸線よりも下方へ大きく移動しやすい問題があった。本発明は上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、板部がこれの姿勢を保ったまま、ステアリングコラムの軸線よりも下方へ移動するのを減少させた衝撃吸収ステアリング装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、ステアリングコラムを車体から吊り下げるブラケットの塑性変形により、前記ステアリングコラムが受ける衝撃を吸収するようにした衝撃吸収ステアリング装置において、前記ブラケットは、車体に固定される第１の板部と、この第１の板部の後縁より車体下方へ折り曲げた第２の板部と、この第２の板部の下縁から車体後上方へ折り曲げた第３の板部と、この第３の板部の上縁から車体下方へ折り曲げた第４の板部と、前記第１の板部および前記第２の板部間の第１の折り曲げ部と、前記第２の板部および前記第３の板部間の第２の折り曲げ部と、前記第３の板部および前記第４の板部間の第３の折り曲げ部とからなり、第４の板部は、前記ステアリングコラムの軸方向に対し直角であるとともに前記ステアリングコラムが固定され、前記第１の折り曲げ部の角度が鈍角であり、前記第２の折り曲げ部および前記第３の折り曲げ部の角度が鋭角であることを特徴とするものである。
請求項１に記載の構成によれば、第４の板部がこれの姿勢を保ったまま、ステアリングコラムの軸線よりも下方へ移動するのを減少させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の衝撃吸収ステアリング装置において、前記第２の板部および前記第４の板部が互いに平行であることを特徴とするものである。
請求項２に記載の構成によれば、第４の板部がこれの姿勢を保ったまま、ステアリングコラムの軸線よりも下方へ移動するのをより減少させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の衝撃吸収ステアリング装置において、前記第２の折り曲げ部の角度および前記第３の折り曲げ部の角度が等しい錯角の関係にあることを特徴とするものである。
請求項３に記載の構成によれば、第４の板部がこれの姿勢を保ったまま、ステアリングコラムの軸線よりも下方へ移動するのをより減少させることができる。

本発明によれば、第４の板部がこれの姿勢を保ったまま、ステアリングコラムの軸線よりも下方へ移動するのを減少させることができる。

本発明の実施形態における車両用ステアリング装置の平面図 本発明の実施形態における図１のＦ矢視図 本発明の実施形態における車両用ステアリング装置の２次衝突時の状態図 本発明の実施形態におけるロアーブラケットの斜視図 本発明の実施形態におけるロアーブラケットの角度Ｂ１、Ｃ１と下降量の関係を表す表

本発明の実施形態を、図１乃至図５にもとづいて説明する。図１は、車両用ステアリング装置の平面図、図２は、図１のＦ矢視図、図３は車両用ステアリング装置の２次衝突時の状態図、図４は、ロアーブラケットの斜視図、図５は、角度Ｂ１、Ｃ１と下降量の関係を表す表である。

図１および図２に示すように車両用ステアリング装置１０は、運転手の居住空間にある車体８１に取付けられるものであり、ステアリングチューブ１１、ギヤハウジング２０等を有する。ここで言う車両用ステアリング装置１０は、図略のハンドルから図略のインターミディエイトシャフト直前までのコラム部分を指している。車両用ステアリング装置１０は、後述する電動モータ２１によるパワーアシスト機能を有している。インターミディエイトシャフトは、さらに図略のピニオンシャフト、ラックシャフトを介してタイヤに連結されている。ここで言う車両用ステアリング装置１０が、ステアリングコラムに該当し、これにアッパーブラケット４０、ロアーブラケット３０を付けたものが衝撃吸収ステアリング装置に該当する。

車両用ステアリング装置１０は、ステアリングチューブ１１を有し、このステアリングチューブ１１に図略の転がり軸受を介してステアリングシャフト１２が回転可能に軸承されている。ステアリングシャフト１２の一端には図略のハンドルが連結され、ステアリングシャフト１２の他端には図略のインターミディエイトシャフトが連結されている。ステアリングチューブ１１のハンドルと反対側の一端にはギヤハウジング２０が一体的に連結されている。ステアリングチューブ１１は、鉄製のパイプ状のものである。ギヤハウジング２０は、アルミ製の鋳物である。

ギヤハウジング２０には、回転軸２２、減速機構、トルクセンサが内蔵され、回転軸２２の一端はステアリングシャフト１２に連結され、回転軸２２の他端は図略のインターミディエイトシャフトに連結されている。前記減速機構として、ウォームホィールとウォームギヤが使用されており、ギヤハウジング２０に取付けられた電動モータ２１の回転は、前記ウォームギヤと前記ウォームホィールを介して前記回転軸に伝えられ、ハンドルの操舵を電動モータ２１でパワーアシストするようになっている。ギヤハウジング２０には、電動モータ２１に印加する電圧を制御するコントローラボックス２５が取付けられている。

ロアーブラケット３０は、ギヤハウジング２０のインターミディエイトシャフト側の側面に連結ボルト６０を介して取付けられている。ロアーブラケット３０は固定ボルト６１を介して車両の車体８１に固定されている。ロアーブラケット３０は、それ自体の塑性変形により２次衝突時の衝撃を吸収する機能を持っている。

図４に示すようにロアーブラケット３０は、車両の車体８１に固定される第１の板部３１と、この第１の板部３１の後縁より車体下方へ折り曲げた第２の板部３２と、この第２の板部３２の下縁から車体後上方へ折り曲げた第３の板部３３と、この第３の板部３３の上縁から車体下方へ折り曲げた第４の板部３４と、前記第１の板部３１および前記第２の板部３２間の第１の折り曲げ部３５と、前記第２の板部３２および前記第３の板部３３間の第２の折り曲げ部３６と、前記第３の板部３３および前記第４の板部３４間の第３の折り曲げ部３７とからなっている。

第１の板部３１には、固定ボルト６１の軸部が挿通される取付け溝３１ａが形成されている。第１の板部３１、第１の折り曲げ部３５および第２の板部３２には、第１の折り曲げ部３５の折り曲げ強度を調整するための調整穴３５ａが貫通して形成されている。調整穴３５ａを大きくするほど、第１の折り曲げ部の折り曲げ強度が低下する傾向にある。第４の板部３４には、回転軸２２を挿通する挿通穴３４ａと、連結ボルト６０を挿通する連結穴３４ｂとが貫通して形成されている。

ロアーブラケット３０は、鉄製の板材から、プレス金型によって打抜き、折り曲げ成形されるものである。プレス金型によって、第１の折り曲げ部３５と、第２の折り曲げ部３６と、第３の折り曲げ部３７とで折り曲げられ、各折り曲げ部３５、３６、３７を挟んで、１枚の板が、第１の板部３１と、第２の板部３２と、第３の板部３３と、第４の板部３４とに区分される。第２の板部３２と第４の板部３４は、互いに平行であり、第２の折り曲げ部３６と第３の折り曲げ部３７は、錯角の関係にある。この錯角は、鋭角でもある。プレス金型によって折り曲げ成形された状態において、図２に示すように第１の折り曲げ部３５の角度はＡ１であり、第２の折り曲げ部３６の角度はＢ１であり、第３の折り曲げ部３７の角度はＣ１である。角度Ｂ１と角度Ｃ１は、錯角で鋭角である。すなわち、角度Ｂ１と角度Ｃ１は等しい。

図１および図２に示すようにアッパーブラケット４０は、ステアリングチューブ１１に溶接等によって連結されている。アッパーブラケット４０は、第１カプセル５０、取付けボルト６２を介して車体８１に固定されている。

アッパーブラケット４０は、水平方向に延びる水平板部４１と、水平板部４１の前縁より車体下方へ折り曲げた第１垂直板部４２と、水平板部４１の後縁より車体下方へ折り曲げた第２垂直板部４３とからなっている。第１垂直板部４２および第２垂直板部４３の下部にステアリングチューブ１１が溶接等により固定されている。

水平板部４１には、ステアリングチューブ１１を挟んで車体左右方向の両側に取付け溝４５が形成されている。取付け溝４５は、車体上下方向に貫通し、車体後方へ開口している。また水平板部４１には、取付け溝４５の車体左右方向の両側および車体前方に上下方向に貫通した貫通穴が形成されている。

第１カプセル５０は、水平板部４１の取付け溝４５に嵌め込まれている。第１カプセル５０は、水平板部４１の下面に当接するフランジ部５１と、取付け溝４５に嵌る嵌合部５２とからなっている。フランジ部５１は、嵌合部５２に対して水平方向に突出している。嵌合部５２には上下方向に貫通した長穴５３が形成されている。フランジ部５１には、水平板部４１の貫通穴に対応する位置に、嵌合穴が形成されている。

取付け溝４５の周囲に、第２カプセル５５が配置されている。第２カプセル５５は、水平板部４１の上面に当接する平板部５６と、平板部５６より下方へ突出した第１ピン５７および第２ピン５８とからなっている。第１ピン５７は水平板部４１の貫通穴に圧入嵌合され、第２ピンは水平板部４１の貫通穴およびフランジ部５１の嵌合穴に圧入嵌合されている。こうして、第２カプセル５５は水平板部４１を挟んで第１カプセル５０と一体化する。かかる状態で、車体８１の図略の貫通穴を介して第１カプセル５０の長穴５３に取付けボルト６２の軸部を挿通し、取付けボルト６２にナット６３を螺合することにより、アッパーブラケット４０が車体８１に固定されるようになっている。

アッパーブラケット４０に２次衝突による前方への力が作用すると、図３に示すように第２カプセル５５の第１ピン５７および第２ピン５８が折損し、第１カプセル５０および第２カプセル５５に対してアッパーブラケット４０が離脱するようになっている。すなわち、第１カプセル５０および第２カプセル５５は、アッパーブラケット４０を車体８１に固定する機能を有すると共に、２次衝突の衝撃の力を吸収する機能を有する。

このように、２次衝突時の衝撃を吸収する力は、ロアーブラケット３０の塑性変形、第２カプセル５５の第１ピン５７および第２ピン５８の折損によりなされる。

次に上述した構成にもとづいて、組付け動作を説明する。

図１および図２に示すようにステアリングチューブ１１には、アッパーブラケット４０が溶接により固定され、ギヤハウジング２０が嵌合固定されている。ステアリングチューブ１１にはステアリングシャフト１２が回転可能に軸承され、ギヤハウジング２０に電動モータ２１等が組み付けられている。かかる状態で、第２カプセル５５の第１ピン５７および第２ピン５８を水平板部４１の貫通穴に圧入し、第２ピン５８に第１カプセル５０の嵌合穴を圧入する。こうして、第２カプセル５５は水平板部４１を挟んで第１カプセル５０と一体化する。ロアーブラケット３０を連結ボルト６０を介してギヤハウジング２０に取付け、ロアーブラケット３０を固定ボルト６１を介して車体８１に固定する。取付けボルト６２の軸部を、車体８１に挿通するとともに、第１カプセル５０の長穴５３に挿通し、取付けボルト６２の軸部にナット６３を螺合させる。こうして、車両用ステアリング装置１０は車体８１に固定される。

車両が別の車両に衝突すると、慣性力により運転手がハンドルに２次衝突する。２次衝突の力が、ステアリングシャフト１２、ステアリングチューブ１１、ギヤハウジング２０を介してロアーブラケット３０およびアッパーブラケット４０に作用する。アッパーブラケット４０に作用した２次衝突の力は、第１ピン５７および第２ピン５８の折損により吸収される。ロアーブラケット３０に作用した２次衝突の力は、ロアーブラケット３０の塑性変形によって吸収される。

ロアーブラケット３０の塑性変形は、図３に示すように第１の折り曲げ部３５の角度Ａ１が角度Ａ２に変化し、第２の折り曲げ部３６の角度Ｂ１が角度Ｂ２に変化し、第３の折り曲げ部３７の角度Ｃ１が角度Ｃ２に変化することによってなされる。角度Ａ２は角度Ａ１に対し減少し、角度Ｂ２は角度Ｂ１に対し減少し、角度Ｃ２は角度Ｃ１に対し減少する。Ａ１−Ａ２で求められる角度の減少量は、Ｂ１−Ｂ２で求められる角度の減少量よりも大きい。Ｂ１−Ｂ２で求められる角度の減少量は、Ｃ１−Ｃ２で求められる角度の減少量よりも大きい。すなわち、第１の折り曲げ部３５の角度変化が最も大きく、第２の折り曲げ部３６、第３の折り曲げ部３７の順に少なくなる。

また、角度Ａ１は鈍角であり、角度Ａ１が角度Ａ２に減少することにより、第２の折り曲げ部３６が第１の折り曲げ部３５に対し下方前方へ移動する。角度Ｂ１は鋭角であり、角度Ｂ１が角度Ｂ２に減少することにより、第３の折り曲げ部３７が第２の折り曲げ部３６に対し上方前方へ移動する。

そうすることによって、第４の板部３４をステアリングシャフト１２の軸方向にできるだけ平行移動させることができ、車両用ステアリング装置１０がステアリングシャフト１２の軸方向より下方へ移動するのを減少させることができる。

図２は、角度Ａ１、Ａ２、角度Ｂ１、Ｂ２、角度Ｃ１、Ｃ２の変化を比較しやすくするために、第４の板部３４の位置を移動させず、車体８１の位置を移動させた。実際は、車体８１の位置を移動させず、第４の板部３４を移動させる。

車両用ステアリング装置１０をステアリングシャフト１２の軸方向に平行移動させることにより、第１ピン５７および第２ピン５８を径方向に折損させる力が有効に働くことができる。もし、車両用ステアリング装置１０をステアリングシャフト１２の軸方向より下方へ移動させると、第１ピン５７および第２ピン５８を径方向に折損させながら引っ張ることとなり、２次衝突の衝撃を吸収する力が増大する問題がある。本実施形態は、このような問題を減少させることができる。

図５の表に示すように、角度Ｂ１および角度Ｃ１が同じで、角度Ｂ１、Ｃ１を９０度、８１．１度、７２．５度、６２．６度に設定した複数のロアーブラケット３０を用意し、図略のハンドルに２次衝突荷重を加えた。いずれのロアーブラケット３０の角度Ａ１は、１２０度である。ステアリングシャフト１２の軸線に対し、軸線と直角で下方へ移動した量を下降量とした。角度Ｂ１、Ｃ１を９０度にしたときの下降量は、７．１０ｍｍ。角度Ｂ１、Ｃ１を８１．１度にしたときの下降量は、６．３３ｍｍ。角度Ｂ１、Ｃ１を７２．５度にしたときの下降量は、４．７７ｍｍ。角度Ｂ１、Ｃ１を６２．６度にしたときの下降量は、０．７９ｍｍ。

このように角度Ｂ１、Ｃ１を鋭角にすると、鈍角に比べて下降量が少なくなることが分かった。角度Ｂ１、Ｃ１をさらにするどい鋭角にすればするほど、下降量が少なくなることが分かった。角度Ｂ１をするどい鋭角にすればするほど、第３の折り曲げ部３７が第２の折り曲げ部３６に対しより上方へ移動しやすいことが、作図で確認できる。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

上述した実施形態は、アッパーブラケット４０に第１ピン５７および第２ピン５８の折損による２次衝突の衝撃を吸収する機構を設けた。他の実施形態として、長溝にキーを挿入し、長溝に対しキーをステアリングシャフト１２の軸方向に相対移動させることによって長溝を変形させ、２次衝突の衝撃を吸収しても良い。長溝は、キーの幅より狭い幅を有し、２次衝突時にキーによって幅を広げられる。

１０：車両用ステアリング装置（ステアリングコラム）、３０：ロアーブラケット、３１：第１の板部、３２：第２の板部、３３：第３の板部、３４：第４の板部、３５：第１の折り曲げ部、３６：第２の折り曲げ部、３７：第３の折り曲げ部、８１：車体

Claims (3)

1. ステアリングコラムを車体から吊り下げるブラケットの塑性変形により、前記ステアリングコラムが受ける衝撃を吸収するようにした衝撃吸収ステアリング装置において、
   前記ブラケットは、車体に固定される第１の板部と、この第１の板部の後縁より車体下方へ折り曲げた第２の板部と、この第２の板部の下縁から車体後上方へ折り曲げた第３の板部と、この第３の板部の上縁から車体下方へ折り曲げた第４の板部と、前記第１の板部および前記第２の板部間の第１の折り曲げ部と、前記第２の板部および前記第３の板部間の第２の折り曲げ部と、前記第３の板部および前記第４の板部間の第３の折り曲げ部とからなり、第４の板部は、前記ステアリングコラムの軸方向に対し直角であるとともに前記ステアリングコラムが固定され、前記第１の折り曲げ部の角度が鈍角であり、前記第２の折り曲げ部および前記第３の折り曲げ部の角度が鋭角であることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
2. 前記第２の板部および前記第４の板部が互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収ステアリング装置。
3. 前記第２の折り曲げ部の角度および前記第３の折り曲げ部の角度が等しい錯角の関係にあることを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃吸収ステアリング装置。

Images