JP2749125B2 - 自動車のステアリングコラムチューブ - Google Patents

自動車のステアリングコラムチューブ

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    • B62D1/00Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16Steering columns
    • B62D1/18Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/19Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable incorporating energy-absorbing arrangements, e.g. by being yieldable or collapsible
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、自動車のステアリングコラムチューブに
関し、特に車両衝突時におけるエネルギー吸収構造の改
良に関する。
(従来の技術) 自動車の衝突事故においては、運転者は自動車の走行
スピードの慣性により前方へ放り出され、ステアリング
ハンドルに胸部を強く打撲することがある。
そこで、衝突により運転者が、ステアリングハンドル
に激しく突き当った際に、ステアリングコラムチューブ
が軸方向に圧縮変形されて運転者に作用する衝撃力を吸
収するようにしたステアリングコラムチューブが従来よ
り開発されている。
第10図は上記したエネルギー吸収機能を有するステア
リングコラムチューブ1の提案例を示す断面図である。
同図に示すように、このステアリングコラムチューブ1
は、車体に固定されたコラムチューブロア部材2と、コ
ラムチューブロア部材2の上端部に下端部が摺動自在に
外嵌されたコラムチューブアッパ部材3と、両部材2,3
の間に周方向に沿って複数配置されたエネルギー吸収プ
レート4とを備える。
エネルギー吸収プレート4には、それぞれその一端部
が外向きに折り返されるように曲成されたU字形の外向
き曲成部4aが備えられる。そして、その外向き曲成部4a
がそれぞれコラムチューブアッパ部材3の下端部内に位
置するようにして、長寸の内側片4bの先端がそれぞれコ
ラムチューブロア部材2の上端部外周面に固定されると
ともに、短寸の外側片4cの先端がそれぞれコラムチュー
ブアッパ部材3の下端部に固定される。また、図示され
ていないが、このステアリングコラムチューブ1内に
は、上端部にはステアリングハンドルを有するステアリ
ングシャフトが貫挿され、その下端部がステアリングギ
アボックス内に進入させてある。そして、自動車の衝突
時にステアリングハンドルに運転者の体が突き当って所
定以上の衝撃力がコラムチューブアッパ部材3に加わる
と、コラムチューブアッパ部材3が矢符Pに示す前方へ
押されて、内側片4bがその外向き曲成部4a近傍から先端
側に向けて順次外側に押し開かれるように連続的に座屈
し、その座屈の仕事に置換されることにより上記衝撃エ
ネルギーが吸収されるように構成している。
次に、上記衝突エネルギーの吸収過程におけるステア
リングコラムチューブ1の荷重と変位量との関係につい
て考察する。
第11図は上記ステアリングコラムチューブ1の荷重W
−変位量Xの特性を示すグラフであって、縦軸がステア
リングコラムチューブ1に作用する荷重Wを示し、横軸
がステアリングコラムチューブ1の軸方向の変位量X
(ストローク)を示す。したがって、ステアリングコラ
ムチューブ1のエネルギー吸収量は、第11図の特性曲線
とX軸とにより囲まれる面積で与えられる。第12図は第
11図のA点に対応するエネルギー吸収プレート4の変形
状態、第13図には同じくB点に対応する変形状態、第14
図は同じくC点に対応する変形状態をそれぞれ示す。
第11図に示すように、それぞれのエネルギー吸収プレ
ート4は、コラムチューブアッパ部材3から衝撃力を受
けると、荷重W1で初期座屈を開始する。この初期座屈
は、第12図に示すように、エネルギー吸収プレート4の
内側片4bの一部が外方へ押し出されるようにして外側片
4cに接触するように湾曲変形するもので、この座屈によ
りステアリングコラムチューブ1は変位量X1だけ変位す
る。
さらに荷重が加えられると、荷重W2で2次座屈が生じ
る。この2次座屈は、第13図に示すように、外側片4cの
外向き曲成部4a近傍が内側片4bに向けて湾曲するように
変形するもので、この座屈によりステアリングコラムチ
ューブ1は変位量X2だけ変位する。こうして荷重がW3に
達すると、ここで始めて内側片4bが外向き曲成部4a近傍
から先端側に向けて連続座屈を開始し、以後は荷重W3に
ほぼ等しい荷重を加え続けるだけで連続座屈が進行し、
こうして第11図および第14図に示すように変位量がX3に
達する。
(発明が解決しようとする課題) ところで、車両衝突時における乗員保護を考えると、
ステアリングコラムチューブ1の変形に基づくエネルギ
ー吸収量は大きいほど望ましく、このようなエネルギー
吸収量の増大は、ステアリングコラムチューブ1の変位
に関与する荷重Wあるいは変位量Xを大きく設定するこ
とにより達成される。しかしながら、ステアリングコラ
ムチューブ1の変位時における変位の加速度は、乗員に
過大な荷重が作用しないようにその上限が限定されてお
り、また変位量Xも車両設計上の要請から所定範囲内に
制限されている。したがって、ステアリングコラムチュ
ーブ1のエネルギー吸収構造の開発にあたっては、上述
の限られた荷重Wと変位量Xの範囲内で、エネルギー吸
収量をできるだけ大きくとれるような工夫が必要とな
る。
しかしながら、従来のステアリングコラムチューブ1
のエネルギー吸収構造では、第11図ないし第14図に示す
ように、エネルギー吸収プレート4に初期座屈、二次座
屈が生じるため、座屈開始時の荷重(W1,W2)がその後
に行なわれる連続座屈時の荷重W3よりも小さくなり、そ
の分だけエネルギー吸収量が低減されるという問題を有
していた。
(発明の目的) この発明は、上記従来技術の問題を解消し、限られた
荷重と変位量のもとで、大きなエネルギー吸収量が得ら
れる自動車のステアリングコラムチューブを提供するこ
とを目的とする。
(目的を達成するための手段) この発明は、車体に固定されたコラムチューブロア部
材の上端部にコラムチューブアッパ部材の下端部を摺動
自在に外嵌して、断面略U字形の外向き曲成部を有する
エネルギー吸収プレートを、前記コラムチューブロア部
材と前記コラムチューブアッパ部材との間に周方向に沿
って複数配置し、前記外向き曲成部が前記コラムチュー
ブアッパ部材の下端部内に位置するようにして、前記エ
ネルギー吸収プレートの内側片先端側を前記コラムチュ
ーブロア部材の上端部に固定するとともに、外側片先端
側を前記コラムチューブアッパ部材の下端部に固定した
自動車のステアリングコラムチューブであって、上記目
的を達成するため、前記コラムチューブアッパ部材の下
端部内で、前記内側片の一部を前記外側辺に向けて湾曲
変形させて座屈調整部を形成している。
(実施例) 第1図はこの発明の第1の実施例である自動車のステ
アリングコラムチューブ11を示す側断面図、第2図は第
1図のII−II線断面図、第3図はそのステアリングコラ
ムチューブ11が適用されたステアリング装置を示す略側
面図である。これらの図に示すように、このステアリン
グコラムチューブ11は、一部を車体10に固定されたコラ
ムチューブロア部材12と、このコラムチューブロア部材
12より管径の大きいコラムチューブアッパ部材13と、両
部材12,13の間に配置される複数のエネルギー吸収プレ
ート14とで構成されている。コラムチューブロア部材12
の上端部には、コラムチューブアッパ部材13の下端部が
管軸方向に沿って摺動自在となるように外嵌される。さ
らに、コラムチューブロア部材12の上端部には、その上
端が大径に仕上げられたガイド部12aが形成され、その
ガイド部12aの外周面全域をコラムチューブアッパ部材1
3の内周面に摺動自在に接触させて、コラムチューブア
ッパ部材13が摺動する際に正確に管軸方向にガイドされ
るように構成している。
また、コラムチューブロア部材12とコラムチューブア
ッパ部材13との間に周方向に沿って等間隔をおいてエネ
ルギー吸収プレート14が3個配置される。このエネルギ
ー吸収プレート14には、その一端部が外向きに折り返す
ように曲成されたU字形の外向き曲成部14aがそれぞれ
形成される。そして、その外向き曲成部14aがそれぞれ
コラムチューブアッパ部材13の下端部内に位置するよう
にして、長寸の内側片14bの先端がコラムチューブロア
部材12の外周面にそれぞれ溶着されるとともに、短寸の
外側片14cの先端がコラムチューブアッパ部材13の下端
部内にそれぞれ溶着される。さらに、内側片14bには、
その一部が外側片14cに接触するように外側片14cに向け
てそれぞれ湾曲変形された第1の座屈調整部15がそれぞ
れ設けられるとともに、外側片14cには、その外向き曲
成部14a近傍が内側片14bに接触するように内側片14bに
向けてそれぞれ湾曲変形された第2の座屈調整部16がそ
れぞれ設けられる。また、第3図に示すように、このス
テアリングコラムチューブ11内には、上端部にステアリ
ングハンドル10aを有するステアリングシャフト10bが貫
挿され、その下端部が図示しないステアリングギヤボッ
クス内に進入させてある。
ところで、第1および第2の座屈調整部15,16は、以
下のようにして形成される。すなわち、第4図ないし第
6図に示すように第1および第2の座屈調整部15,16が
設けられていない3個のエネルギー吸収プレート構成部
材24の、上記内側片14bを構成することになる長片24bの
先端をそれぞれコラムチューブロア部材12の所定位置に
溶着するとともに、上記外側片14cを構成することにな
る短片24cの先端をそれぞれコラムチューブアッパ部材1
3の所定位置に溶着する。その後、コラムチューブアッ
パ部材13がコラムチューブロア部材12に向けて所定量摺
動するように強制的にプリ圧縮を行う。これにより、ま
ず上記第12図に示す従来の初期座屈と同様な変形がエネ
ルギー吸収プレート構成部材24に生じて第1の座屈調整
部15が形成されるとともに、上記第13図に示す従来の二
次座屈と同様な変形がエネルギー吸収プレート構成部材
24に生じて第2の座屈調整部16が形成される。
なお、上記プリ圧縮により第1および第2の座屈調整
部15,16を形成させた後、ステアリングコラムチューブ1
1を車体10に組付けることになる。
このステアリングコラムチューブ11によれば、上記第
12図および第13図に示す従来の初期座屈および二次座屈
に対するように、第1および第2の座屈調整部15,16が
エネルギー吸収プレート4に予め形成されているため、
自動車の衝突時にステアリングハンドル10aに運転者の
体が突き当ってコラムチューブアッパ部材13が第1図お
よび第3図矢符Pに示す方向へ押し込まれると、第7図
のステアリングコラムチューブ11の荷重−変位量の特性
グラフに示すように、初期座屈および二次座屈を生じる
ことなく、荷重W3で直ちに連続座屈に移行し、こうして
外向き曲成部14bが内側片14bの先端に向けて移動してい
き、最終的に変位量X3に達する。そして、その連続座屈
の仕事により上記衝撃エネルギーが吸収される。この場
合、ステアリングコラムチューブ11の変位はすべて連続
座屈によるため、変位期間中における荷重Wはほぼ一定
に保たれる。したがって座屈開始時においてもエネルギ
ーを有効に吸収でき、限られた荷重Wと変位量Xのもと
で大きな最良のエネルギー吸収量を得ることができる。
第8図はこの発明の第2の実施例であるステアリング
コラムチューブ31に適用さえるエネルギー吸収プレート
34を示す断面図である。同図に示すように、この第2の
実施例のステアリングコラムチューブ31が上記第1の実
施例のステアリングコラムチューブ11と相違する点は、
上記ステアリングコラムチューブ11の第1および第2の
座屈調整部15,16がプリ圧縮により形成されるのに対
し、このエネルギー吸収プレート34の座屈調整部35はプ
リ成形により形成されている点である。すなわち、エネ
ルギー吸収プレート34がコラムチューブロア部材32およ
びコラムチューブアッパ部材33に取付けられていない状
態で、内側片34bの外側片34cに対応する領域が外側片34
cに向けて湾曲形成されて外向き曲成部34aの近傍まで延
びる座屈調整部35が形成される。そして、座屈調整部35
の形成されたエネルギー吸収プレート34を上記第1の実
施例のステアリングコラムチューブ11と同様にしてコラ
ムチューブロア部材32およびコラムチューブアッパ部材
33に取付ける。その他の構成は上記第1の実施例のステ
アリングコラムチューブ11と同様である。
このステアリングコラムチューブ31によれば、エネル
ギー吸収プレート34に座屈調整部35を予め形成している
ため、上記第1の実施例のステアリングコラムチューブ
11とほぼ同様の効果が達成できる。また、座屈調整部35
がプリ成形により形成されるため、上記第1実施例の場
合のようなプリ圧縮に伴なうステアリングコラムチュー
ブ11の長手方向寸法の変形を考慮しなくてもよく、ステ
アリングコラムチューブ13の設計が容易になる。
なお、上記第1および第2の実施例では、コラムチュ
ーブアッパ部材13の摺動がスムーズに行なわれるよう
に、コラムチューブロア部材12の上端を大径に仕上げて
ガイド部12aを形成しているが、ガイド部12aはそれだけ
に限られることはない。例えば、第9図に示すように、
コラムチューブロア部材12の上端の一部を大径に仕上げ
てビード状のガイド部12bを形成するようにしてもよ
く、また図示されていないがコラムチューブロア部材12
の上端外周に略筒状のスペーサカラーを固着して、その
スペーサカラーの外周面をコラムチューブアッパ部13の
内周面に摺動自在に接触させるようにしてもよい。
(発明の効果) 以上のように、この発明のステアリングコラムチュー
ブによれば、コラムチューブロア部材とコラムチューブ
アッパ部材との間に配置されるエネルギー吸収プレート
に、その内側片の一部が外側片に向けて湾曲形成された
座屈調整部を形成しているため、車両衝突等によりコラ
ムチューブアッパ部材に衝撃力が加わった際には直ちに
連続座屈に移行して、限られた荷重と変位量のもとで大
きなエネルギー吸収量を得ることができるという効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の第1の実施例であるステアリングコ
ラムチューブを示す側断面図、第2図は第1図のII−II
線断面図、第3図はそのステアリングコラムチューブが
適用されたステアリング装置を示す略側面図、第4図は
上記第1の実施例に適用されたエネルギー吸収プレート
構成部材を示す平面図、第5図はその側面図、第6図は
その正面図、第7図は第1の実施例のステアリングコラ
ムチューブの荷重−変位量の特性を示すグラフ、第8図
はこの発明の第2の実施例のステアリングコラムチュー
ブに適用されたエネルギー吸収プレートを示す側面図、
第9図はこの実施例のステアリングコラムチューブの変
形例を示す断面図、第10図は従来のステアリングコラム
チューブを示す断面図、第11図は従来のステアリングコ
ラムチューブの荷重−変位量の特性を示すグラフ、第12
図ないし第14図はそれぞれ第11図中の所定点でのエネル
ギー吸収プレートの変形状態を示す側面図である。 11,31……ステアリングコラムチューブ、 12,32……コラムチューブロア部材、 13,33……コラムチューブアッパ部材、 14,34……エネルギー吸収プレート、 14a,34a……外向き曲成部、 14b,34b……内側片、 14c,34c……外側片、 15……第1の座屈調整部、 16……第2の座屈調整部、35……座屈調整部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅野 公雄 愛知県豊田市細谷町4丁目50番地 豊田 鉄工株式会社内 (72)発明者 姫谷 美朗 愛知県豊田市細谷町4丁目50番地 豊田 鉄工株式会社内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車体に固定されたコラムチューブロア部材
    の上端部にコラムチューブアッパ部材の下端部を摺動自
    在に外嵌して、断面略U字形の外向き曲成部を有するエ
    ネルギー吸収プレートを、前記コラムチューブロア部材
    と前記コラムチューブアッパ部材との間に周方向に沿っ
    て複数配置し、前記外向き曲成部が前記コラムチューブ
    アッパ部材の下端部内に位置するようにして、前記エネ
    ルギー吸収プレートの内側片先端側を前記コラムチュー
    ブロア部材の上端部に固定するとともに、外側片先端側
    を前記コラムチューブアッパ部材の下端部に固定した自
    動車のステアリングコラムチューブにおいて、 前記コラムチューブアッパ部材の下端部内で、前記内側
    片の一部を前記外側片に向けて湾曲変形させて座屈調整
    部を形成したことを特徴とする自動車のステアリングコ
    ラムチューブ。
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