JP2013256152A - 衝撃吸収式ステアリングコラムの支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車衝突時の安全性とそのステアリングの操縦快適性の両立を図ることを課題とする。
【解決手段】車体１６に固定した上部支持ブラケット４ａの支持板部１８に、透孔２５と延長部２９とを形成する。二次衝突時にボルト２６は、透孔２５の前端部に移動後延長部２９に入り込み、その溝壁の山頂部を谷側に曲げ倒しながら変位する。また想定外のコラプス荷重により延長部２９の最終端（コラム前方向）にボルト２６が底突きしても、独立透孔３０の周辺ブラケットが徐々に変形しながらエネルギー吸収を行いコラプスが終了し荷重の発生が抑えられる。
【選択図】図１

Description

本発明の衝撃吸収式ステアリングコラムの支持装置は、乗用車等の自動車の操舵装置中に組み込み、二次衝突時にステアリングホイールを、衝撃エネルギーを吸収しつつ前方に変位する事を許容して、運転者の生存空間を確保すると共にこの運転者の身体に加わる衝撃を緩和する。更に、ステアリングコラムの支持部材の寸法を十分に確保してハンドルの支持剛性を高く保つことにより操縦快適性の向上を図る。

自動車用ステアリングに関しては、従来より衝突時の安全性と操縦時の快適性の更なる向上が課題として上げられている。

この部分の改善の先行技術としては、図７〜８に示すように、衝突事故に伴う二次衝突の際、アウターコラム１３に連結したボルト２６が、支持板部１８に形成される透孔２５及びその延長部２９との間で発生するコラプス荷重により、運転者の身体に加わる衝撃を緩和するというものがある。

これは、透孔２５の延長部２９が先細になっているため、衝突時の衝撃を受けたボルト２６が、延長部２９に向かって先細透孔を押し広げながら変位し、その塑性変形抵抗（コラプス荷重）で衝突時のエネルギーを吸収し、運転者の安全確保を実現しようとするものである。

しかしながらこの先行技術は、衝突エネルギーの吸収を前記先細り透孔の変形により為されるため、支持部材が容易に変形できるように例えば薄肉化といった小サイズ設計でなければならない。そのため、ステアリングコラムの基本性能であるハンドル支持剛性が不足し、操縦快適性が低下し衝突エネルギー吸収との両立が難しいという問題があった。 またコラプスストロークの最終端まで行くと底突きピーク荷重が発生するという問題があった。

特許第３６６９１５６号公報

前記の事情に鑑み、本発明は、二次衝突の際に運転者の身体に加わる衝撃を緩和することにより運転者の安全確保を図ることと、ハンドル支持剛性を高く保つことにより、操縦快適性を向上させること、更に想定外のコラプス荷重により設計のコラプスストロークを使い切った後に発生する底突きピーク荷重をやわらげる構造とし、運転者の安全が確保できる衝撃吸収式ステアリングコラムの支持装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するために、図１〜３に示すように透孔２５の延長部２９はステアリングコラムの軸方向に平行に形成され幅を一定に有する透溝であって、その上下の溝壁には山谷が形成されている。但し、上下の山谷は対称でも非対称でも良い。また、前記山の車両前方側の面Ｆと車両後方側の面Ｇは、前記ボルトの軸部外径を表すＤ線に対してそれぞれ角度βとαをもって傾斜し、山の頂部は車両前方に向かっている。
変位を担うボルト２６は、延長部２９の溝壁との間において、前記ボルトの軸部外径を表すＤ線と山頂とはシメシロＳ、谷底とはスキマＫをそれぞれ有する。
また透孔２５の延長部２９の最終端（コラム前方方向）の先に独立透孔３０を有している。
更に透孔２５が形成される支持板部１８のサイズは十分に確保し、ハンドル支持剛性を高めていることを特徴とする。

好ましくは、前記溝壁の山の向きを表す前記角度βは９０°以下、αは４５°以上とする。

図３に示すように、衝突時の衝撃を受けたボルト２６が透孔２５の延長部２９に向かって、その溝壁に在る山頂部を車両前方側の谷側に曲げ倒しながら変位し、その変形抵抗（コラプス荷重）で衝突エネルギーを吸収し、運転者の身体に加わる荷重を緩和することができる。また透孔２５の延長部２９の最終端（コラム前方方向）の先に独立透孔３０があり、想定外のコラプス荷重によりコラプスストロークを使い切った後に発生する底突きピーク荷重をやわらげる構造にし、運転者の安全確保を行う。

また、変位を担うボルト２６と延長部２９の溝壁との間において、前記ボルト軸部の外径を表すＤ線と山頂とのシメシロＳならびに谷底とのスキマＫの値をそれぞれ適宜に設定することにより、コラプス荷重の最適化を図ることが可能である。

更に、前記の変形は、支持板部１８全体の中の一部に位置する延長部２９の溝壁部で自己完結するため、支持板部１８全体のサイズを十分に確保しても、コラプス機能には影響を与えない。その結果、ハンドル支持剛性を高く保つことができ、操縦快適性の向上を図ることができる。

前記溝壁の山の向きを表す角度βを９０°以下、αを４５°以上とすることで、ボルト２６は、延長部２９の溝壁に在る山頂部を谷側により容易に曲げ倒すことができる。

本発明の実施形態の１例を示す縦断側面図である。 図１のＡ部拡大図である。 一部を省略して図２のＣ部拡大図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 一部を省略して図２の上方から見た図である。 二次衝突の発生直後の状態で示す図２と同様の図である。 先行技術の実施例を示す図である。 図７のＥ部拡大図である

図１〜６は、請求項に対応する、本発明の実施形態の１例を示している。乗用車等の一般的な自動車と同じように、ステアリングシャフト２ａ及びステアリングコラム３ａは、取付け角度θを持って、車体１６に対して支持固定されている。尚、本発明の衝撃吸収式ステアリングコラムの支持装置の特徴は、二次衝突時にステアリングコラム３ａを前方に向かって円滑に変位させる部分の構造にある。より具体的には、請求項に記載したステアリングコラムに相当するアウターコラム１３と、請求項に記載した支持ブラケットに相当する上部支持ブラケット４ａとの係合部の構造にある。その他の部分の構成及び作用の説明は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

一定の板厚を有する上部支持ブラケット４ａは、鋼板等、必要な剛性を確保自在で、且つ、塑性変形自在な金属板を折り曲げる事により形成している。この様な上部支持ブラケット４ａは、左右１対ずつの支持板部１８、１８と取付板部１９、１９とを有する。この様な上部支持ブラケット４ａは、これら各取付板部１９、１９に形成した取付孔２０、２０を挿通した図示しないボルトにより、車体１６に支持固定している。本発明の場合、前記上部支持ブラケット４ａは、この様に車体１６に支持固定された状態のまま、二次衝突時にも脱落する事はない。

一方、前記アウターコラム１３の中間部左右両側面には、それぞれ被支持ブラケット２１、２１を固定している。前記アウターコラム１３と同じ金属材料（鋼又はアルミニウム合金）に削り出し加工等を施す事により形成した前記各被支持ブラケット２１、２１は、それぞれねじ孔２２、２２を有する。この様な各被支持ブラケット２１、２１は、これら各ねじ孔２２、２２と前記アウターコラム１３の中間部両側面に形成した通孔２３、２３とを整合させた状態でこのアウターコラム１３の中間部左右両側面に、それぞれ溶接固定している。この様にしてアウターコラム１３の中間部両側面に固定した各被支持ブラケット２１、２１の外側面２４、２４は、互いに平行になる。本例の場合には、これら各外側面２４、２４が、請求項に記載した左右１対の被支持面に相当する。

又、前記上部支持ブラケット４ａに設けた左右１対の支持板部１８、１８には、それぞれ透孔２５、２５を形成している。これら各透孔２５、２５は、二次衝突時にステアリングホイール１に加わるＦo なる衝撃荷重の方向、即ちほぼ水平方向に長い。この様な各透孔２５、２５の後端部には、請求項に記載した結合部材に相当するボルト２６、２６を挿通している。これら各ボルト２６、２６は頭部と軸部と先端部で構成し、その先端部に形成した雄ねじ部は、前記各被支持ブラケット２１、２１に形成したねじ孔２２、２２に螺合し、更に所定のトルクで緊締している。従って、前記上部支持ブラケット４ａを構成する１対の支持板部１８、１８は、ワッシャ２７、２７と共に、前記各ボルト２６、２６の頭部２８、２８の内側面と、前記各被支持ブラケット２１、２１の外側面２４、２４との間で、所定の強さで挟持されている。

又、前記各透孔２５、２５の上下両側縁は互いに平行している。又、これら各透孔２５、２５の幅は、前記各ボルト２６、２６の中間部の外径とほぼ同じにしている。本発明の衝撃吸収式ステアリングコラムの支持装置を組み立てて通常状態、即ち、衝突事故が発生していない状態で前記各ボルト２６、２６は、図２に示すように前記各透孔２５、２５の後端部に存在する。

更に、前記各支持板部１８、１８の一部で前記各透孔２５、２５の前端部から前方に連続する部分には、延長部２９を、それぞれ設けている。本例の場合、これら各延長部２９は、幅を一定にしている透溝であって、その上下の溝壁は軸方向に向かって連続した複数の山谷形状を形成している。また、前記山の車両前方側の面Ｆと車両後方側の面Ｇは、前記ボルトの軸部外径を表すＤ線に対してそれぞれ角度βとαをもって傾斜し、山の頂部は車両前方に向かっている。前記各ボルト２６、２６の軸部外径を表すＤ線とその山頂とはシメシロＳ、谷底とはスキマＫをそれぞれ有する。この様な延長部２９に前記各ボルト２６、２６の軸部が入り込んだ場合には、前記各延長部２９の溝壁において、山頂部を谷側に曲げ倒しながら前記ボルトが前方に変位する事を許容する。

上述の様に構成する本発明のステアリングコラムの支持装置に於いては、二次衝突の発生直後には前記各ボルト２６、２６が、前記各透孔２５、２５の後端部から前端部にまで、図１〜２に示した状態から図６に示した状態にまで変位する。この際、アウターコラム１３は、前記各支持板部１８、１８の両面と、前記各被支持ブラケット２１、２１の外側面及び前記各ワッシャ２７、２７の内側面との間に作用する摩擦力に抗して前方に変位する。前記各透孔２５、２５は、前記二次衝突に伴って上記各ボルト２６、２６に加わる力の方向、即ち水平方向若しくは少し上向きの方向に長い。この為、前記各ボルト２６、２６の軸部外周面と前記各透孔２５、２５の内側縁とが強く擦れ合う事がなく、これら各ボルト２６、２６並びにアウターコラム１３の前方への変位は円滑に行なわれる。従って、二次衝突の発生の瞬間に生じ易いピーク荷重レベルを低く抑えられ、前記ステアリングホイール１を前方に変位させる為に要する荷重が大きくならず、運転者の身体に加わる衝撃を十分に緩和できる。

前記各ボルト２６、２６が透孔２５、２５の前端部にまで変位した後、これら各ボルト２６、２６が延長部２９に入り込む。そして、延長部２９の溝壁の山頂部を谷側に曲げ倒しながら、更に前方へ変位する。前記各支持板部１８、１８のうち、前記各延長部２９を形成した部分の前後方向に亙る幅は大きくして、これら各延長部２９の長さを確保している。従って、衝突時のステアリングホイール１の前方への変位量を大きくして、運転者の保護をより充実させる事ができる。

又、前記各ボルト２６、２６の軸部が前記各延長部２９に入り込む際、これら各延長部２９の溝壁の山頂部を谷側に塑性変形させる事により、前記ステアリングホイール１からステアリングシャフト２ａ及びアウターコラム１３を介して前記ボルト２６、２６に伝わった衝撃エネルギーを吸収する。この結果、前記ステアリングホイール１にぶつかった運転者の身体に加わる衝撃を緩和し、この運転者の保護が図れる。

延長部２９の溝壁の山谷部における塑性変形荷重（コラプス荷重）は、ボルト２６、２６の軸部外径を表すＤ線とその山頂とのシメシロＳならびに谷底とのスキマＫによって得る為、前記シメシロＳとスキマＫを適宜に設定することにより、本ステアリングに最適コラプス荷重を得ることができる。

前記の変形は、支持板部１８全体の中の一部に位置する延長部２９の溝壁部で自己完結するため、支持板部１８の全体は変形を必要としない。
また想定外のコラプス荷重によりコラプスストロークを使い切った場合、延長部２９の最終端（コラム前方方向）にボルト２６が底突きしても、その先にある独立透孔３０周辺のブラケットが徐々に変形しながらエネルギー吸収を行いコラプスが終了する。 その結果底突きによるピーク荷重の発生が低く抑えられる。 または荷重の発生がなだらかになり、運転者の安全確保が出来る。
よって支持板部１８全体のサイズを十分に確保することにより、ハンドル支持剛性を高く保つことができ、操縦快適性の向上が図れる。

前記延長部２９の溝壁部に於いて、前記山頂部が谷側に曲げ倒されやすいように、前記溝壁の山の向きを表す角度βを９０°以下、αを４５°以上にしている。また，互いの角度はβ＞αとなっている．

ボルト２６は、加締めされた棒状の物、溶接された棒状の物体等でも良い。

１ ステアリングホイール
２ａ ステアリングシャフト
３ａ ステアリングコラム
４ａ 上部支持ブラケット
１１ アウターシャフト
１２ インナーシャフト
１３ アウターコラム
１４ インナーコラム
１６ 車体
１８ 支持板部
１９ 取付板部
２０ 取付孔
２１ 被支持ブラケット
２２ ねじ孔
２３ 通孔
２４ 外側面
２５ 透孔
２６ ボルト
２７ ワッシャ
２８ 頭部
２９ 延長部
３０ 透孔

Claims (5)

1. ステアリングコラムを車体に対して支持すると共に、衝突事故に伴う二次衝突の際にこのステアリングコラムを、運転者の身体からこのステアリングコラムに加えられた衝撃荷重を吸収しつつ自動車の進行方向前方に変位させる機能を有する衝撃吸収式ステアリングコラムの支持装置であって、左右１対の支持板部を有し、車体に固定される支持ブラケットと、これら１対の支持板部の内側面に対向する左右１対の被支持面を有し、ステアリングコラムの中間部に固定されて前記１対の支持板部の間に挟持される被支持ブラケットと、上記１対の支持板部に形成された透孔と、その透孔が水平方向若しくはステアリングコラムの軸方向に長く、前記各被支持面に結合固定された状態でこれら各透孔を挿通された結合部材とを備え、通常状態で前記各結合部材は、前記各透孔の後端部に存在しており、前記二次衝突に伴って前記各結合部材が各透孔の長さ方向に沿って前方へ変位するを許容する前記透孔を設けている衝撃吸収式ステアリングコラムの支持装置。
2. ステアリングコラムを車体に対して支持すると共に、衝突事故に伴う二次衝突の際にこのステアリングコラムを、運転者の身体からこのステアリングコラムに加えられた衝撃荷重を吸収しつつ自動車の進行方向前方に変位させる機能を有する衝撃吸収式ステアリングコラムの支持装置であって、左右１対の支持板部を有し、車体に固定される支持ブラケットと、これら１対の支持板部の内側面に対向する左右１対の被支持面を有し、ステアリングコラムの中間部に固定されて前記１対の支持板部の間に挟持される被支持ブラケットと、前記１対の支持板部に形成された透孔と、前記透孔の先端部に連続して形成されステアリングコラムの軸方向に向かって延長し、山谷形状を成される溝壁が形成された延長部と、前記各被支持面に結合固定された状態でこれら各透孔を挿通された結合部材とを備え、通常状態で前記各結合部材は、前記各透孔の後端部に存在しており、前記二次衝突に伴って前記各結合部材が前記透孔から延長部に入り、前記溝壁の山頂部を曲げ倒しながら前方へ変位することを許容する衝撃吸収式ステアリングコラムの支持装置。
3. 前記透孔の延長部の幅を一定にし、前記各結合部材は、前記延長部の溝壁の山頂とはシメシロ、谷底とはスキマをそれぞれ有し、前記シメシロとスキマの値を適宜に設定することにより、最適コラプス荷重を得られることと、前記結合部材の変位方向に対して、前記山の車両前方側の面は９０°以下、前記山の車両後方側の面は４５°以上を成す特徴とする延長部を設けている請求項２の衝撃吸収式ステアリングコラムの支持装置。
4. 前記透孔の延長部２９の最終端（コラム前方方向）の先に独立透孔３０を有し、コラプスストロークを使い切った後に発生する底突きピーク荷重をやわらげる構造を設けている請求項１〜３のうち何れか１項に記載された衝撃吸収式ステアリングコラム支持装置。
5. 前記独立透孔３０は、コラプス方向に直交する1個以上の縦長の変形可能形状である請求項４の衝撃吸収式ステアリングコラム支持装置。

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