JP4062187B2 - 衝撃吸収ステアリング装置の取付構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カプセルを介して車体に離脱可能に取り付けられた衝撃吸収ステアリング装置の取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のステアリング装置においては、いわゆる二次衝突時においてステアリング装置を車体から離脱可能とすることにより衝撃を吸収する、衝撃吸収ステアリング装置が知られている。かかる衝撃吸収ステアリング装置においては、二次衝突時の離脱を確実とすべく、車体とステアリング装置を車体に取り付けるためのブラケットとの間にカプセルを介在させる場合がある。例えば、板材を略コの字型に折り曲げたカプセルでブラケットを挟持させつつ車体にねじ止めすることにより、二次衝突時の離脱を確実なものとするものがある。また、カプセルが樹脂等よりなるピンを有し、このピンをブラケットと係合させつつねじ止めされた構造のものもある。この場合は、二次衝突時の離脱に伴いピンがせん断破壊されることになる。
【０００３】
このような場合、離脱時に必要な応力（以下、離脱応力などという）を安定化するため、カプセルを締着するボルトの締付け高さを管理することがある。ボルトの締付け高さを所定値に管理すると、締付け軸力が過大となることが防止されて締付け軸力が安定する。従来、ボルトの締付け高さを管理する手法として、カプセルにおいて対向面側に向かって突設した穴フランジ部を設けることが行われていた。この場合、当該穴フランジ部の突端がカプセルの対向面に当接するまではボルトをねじ込むことができるが、それ以上ボルトをねじ込むことができなくなるので、ボルトの締付け高さを管理することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３７７４５号公報（第２頁、第５図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように、カプセルに穴フランジ部を設ける方法では、当該穴フランジ部の高さの寸法精度が充分でなかった。即ち、このような穴フランジ部は、バーリング加工等のように板状の材料を塑性変形させて成形されたものであるため、突設するフランジ部分の高さの寸法精度が充分ではなかった。そうすると、ボルトの締付け高さの寸法管理の精度も不充分となり、離脱応力の安定化が充分達成できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、カプセルを用いた衝撃吸収ステアリング装置の取付構造において、ボルトの締付け高さの寸法精度を高めて離脱荷重をより安定化することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための第一の発明では、互いに対向する車体側カプセルとコラム側カプセルとを有するカプセルと、このカプセルの前記車体側カプセルと前記コラム側カプセルとに離脱可能に挟持されるブラケットと、このカプセルの前記車体側カプセル及び前記コラム側カプセルと前記ブラケットとを車体に締結するボルトと、を備えた衝撃吸収ステアリング装置の取付構造において、前記ボルトの頭部は、ねじ部側に位置し当該ねじ部より外径の大きい座部と、この座部に対して前記ねじ部と反対側に位置し且つ前記座部より外径の大きい押さえ部とを有し、前記座部が前記カプセルの車体側カプセルの内側面に当接し且つ前記押さえ部が前記カプセルのコラム側カプセルの外側面に当接した状態で、前記ボルトが車体に締結されていることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置の取付構造としている。
【０００８】
このようにすると、ボルトの座部がカプセルの車体側カプセルの内側面に当接することにより、ボルトのねじ込みが制限されてボルトの締付け高さが管理されるが、この座部は寸法精度が比較的高いため、ボルトの締付け高さの管理精度を高めることができる。また、押さえ部がカプセルのコラム側カプセルの外側面に当接しているので、ボルトの軸力により当該コラム側カプセルを押さえ込み、それによりカプセルがブラケットを挟持することとなる。また、座部の外径をねじ部より大きくしているので、座部のねじ部側に当接面ができ、カプセルの車体側カプセルの内側面と当接することができる。さらに、押さえ部の外径を座部より大きくしているので、押さえ部の座部側に当接面ができ、カプセルのコラム側カプセルの外側面と当接することができる。
【０００９】
また、第二の発明では、ブラケットと車体との間に設けられ、その車体側面には車体と弾接する弾接部を有し、そのブラケット側面には前記ブラケットと係合する係合部を有するカプセルと、前記カプセルと前記ブラケットとを車体に締結するボルトと、前記カプセルと前記ボルトとに離脱可能に挟持されるとともに前記カプセルの係合部と係合するブラケットと、を備えた衝撃吸収ステアリング装置の取付構造において、前記ボルトの頭部は、ねじ部側に位置し当該ねじ部より外径の大きい座部と、この座部に対して前記ねじ部と反対側に位置し且つ前記座部より外径の大きい押さえ部を有し、前記座部が前記カプセルのブラケット側面に当接し且つ前記押さえ部が前記ブラケットのコラム側面に当接した状態で、前記ボルトが車体に締結されていることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置の取付構造としている。
この場合は、前記第一の発明におけるコラム側カプセルに相当する部分が無いので、押さえ部と当接するのはカプセルではなくブラケットのコラム側面となるが、その点を除いては、前記第一発明と同様の作用を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る取付構造を備えた衝撃吸収ステアリング装置を示しており、一端にステアリングホイール１が取り付けられたステアリングシャフト２を、円筒状のステアリングコラム３により回転自在に支持している。ステアリングコラム３はブラケット４を介して車体Ｐに取り付けられる。ブラケット４は、Ｕ字形のコラム支持部５と、そのコラム支持部５の両端縁から外向きに翼状に延びる二つの取付座６とを有する。コラム支持部５はステアリングコラム３の外周面を覆うように配置されてステアリングコラム３を支持し且つステアリングコラム３と溶接等により固定されている。なお、この図１では、ブラケット４の取付座６を車体Ｐに取り付ける取付構造の詳細については記載を省略している。
【００１１】
図２は、本実施形態のステアリング装置におけるブラケット４の取付座６付近の拡大断面図である。また、図３は、カプセル７の取付座６への装着状態を示す要部拡大斜視図である。二つの取付座６のそれぞれには、図３に示すようなステアリングホイール１方向（アッパ方向）に開放した切欠き６ａが設けられている。そして、図３に示すように、カプセル７は、断面略コの字型を成し、折り返し屈曲部７ａを介して互いに対向する車体側カプセル７ｂとコラム側カプセル７ｃとを有する。車体側カプセル７ｂとコラム側カプセル７ｃはいずれも板状である。
【００１２】
車体側カプセル７ｂには第一ボルト貫通孔ｈ１が設けられており、コラム側カプセル７ｃには第二ボルト貫通孔ｈ２が設けられている。図２に示すように、取付座６を車体側カプセル７ｂ及びコラム側カプセル７ｃの間に挟み込むとともに、ボルトｂを第一ボルト貫通孔ｈ１、第二ボルト貫通孔ｈ２及びそれらの間に配される取付座６の切欠き６ａに挿通して車体Ｐにステアリング装置を取り付けている。なお、図２の締結状態においては、第一ボルト貫通孔ｈ１と第二ボルト貫通孔ｈ２とは同軸状に配されている。切欠き６ａがステアリングホイール１方向に開放しているので、二次衝突時に作用する力によりブラケット４が車体Ｐに対してロア側（車体Ｐの前方側）に相対移動してブラケット４が車体Ｐから離脱できるようになっている。
【００１３】
図４は、カプセル７の断面図及びボルトｂの側面図である。ボルトｂは、ねじ山を有するねじ部１０と頭部１１とを有する。頭部１１は三つの部分から成り、最もねじ部１０側に位置する円柱状の座部１２と、この座部１２のねじ部１０と反対の側に位置し、円環状で外側に向かって突出する押さえ部１３と、この押さえ部１３に対して座部１２と反対側に位置し、六角柱形状でモンキーレンチ等で挟み込んでボルトｂを回転させることができる六角頭部１４とから成る。ねじ部１０、座部１２、押さえ部１３、及び六角頭部１４の中心軸は共通となっている。なお、ねじ部１０と頭部１１とは一体であるし、頭部１１において座部１２、押さえ部１３、及び六角頭部１４も一体となっている。
【００１４】
ここで、図４に示すように、ボルトｂのねじ部１０の外径（ねじ山の頂点位置での外径）をｄｎとし、座部１２の外径をｄｚとし、押さえ部１３の外径をｄｆする。さらに、カプセル７の車体側カプセル７ｂの第一ボルト貫通孔ｈ１の直径をｄ１とし、コラム側カプセル７ｃの第二ボルト貫通孔ｈ２の直径をｄ２としたとき、以下の関係式（１）が成立している。
ｄｎ≦ｄ１＜ｄｚ≦ｄ２＜ｄｆ ・・・（１）
【００１５】
ねじ部１０の外径ｄｎは第一ボルト貫通孔ｈ１の直径ｄ１以下であり、且つ、第二ボルト貫通孔ｈ２の直径ｄ２よりも小さいので、ねじ部１０は第一ボルト貫通孔ｈ１及び第二ボルト貫通孔ｈ２を貫通でき、車体Ｐ側とねじ結合している。座部１２の外径ｄｚは、第二ボルト貫通孔ｈ２の直径ｄ２以下であるため座部１２は第二ボルト貫通孔ｈ２に挿通されるが、第一ボルト貫通孔ｈ１の直径ｄ１よりは大きいので第一ボルト貫通孔ｈ１には挿通されない。よって、ボルトｂをねじ込んでいくと、座部１２のねじ部１０側の外面であってボルトｂの軸と垂直な面である座部当接面１２ａが、車体側カプセル７ｂの内側面（コラム側カプセル７ｃと対向する対向面）のうち第一ボルト貫通孔ｈ１の周辺部分と当接するまでねじ込むことができ、それ以上ねじ込むことはできない（図２参照）。なお、座部１２は切欠き６ａを貫通するので、切欠き６ａの幅及び長さは座部１２の外径ｄｚ以上とされている。
【００１６】
一方、押さえ部１３の外径ｄｆは第二ボルト貫通孔ｈ２の直径ｄ２よりも大きいので、押さえ部１３は第二ボルト貫通孔ｈ２に挿通されない。よって、ボルトｂをねじ込んでいくと、押さえ部１３の座部１２側の外面であってボルトｂの軸と垂直な面である押さえ部当接面１３ａは、コラム側カプセル７ｃの外側面（車体側カプセル７ｂとの対向面の反対側の面）のうち第二ボルト貫通孔ｈ２の周辺部分と当接することとなる。このように押さえ部当接面１３ａとコラム側カプセル７ｃの外側面とが当接した状態で更にねじ込んでいくと、その締付け軸力により車体側カプセル７ｂとコラム側カプセル７ｃとの間にブラケット４の取付座６が挟持される。この締付け課程において、必要に応じてカプセル７は当該締付けに追従して適宜圧潰等されて変形する。
【００１７】
ただし、ボルトｂのねじ込み課程において、押さえ部１３の押さえ部当接面１３ａがカプセル７のコラム側カプセル７ｃの外側面に当接して取付座６を挟持する以前に座部１２の座部当接面１２ａが車体側カプセル７ｂの内側面に当接してしまうこととなれば、それ以上ねじ込むことができなくなるので、押さえ部当接面１３ａがコラム側カプセル７ｃの外側面に当接して取付座６を挟持することができない。このことより、座部１２の軸方向（ボルトｂの軸の軸方向）厚みをｔｚとし（図４参照）、ブラケット４の取付座６のうちカプセル７に挟み込まれる部分の厚みをｔとし（図２参照）、カプセル７のコラム側カプセル７ｃの厚みをｔｃ（図４参照）とすると、次の関係式（２）が成立している。
ｔ＋ｔｃ≧ｔｚ ・・・（２）
【００１８】
この関係式（２）において、（ｔ＋ｔｃ）＞ｔｚが許容されるのは、ボルトｂの締付け軸力によりコラム側カプセル７ｃが圧潰等され変形するからである（なお、コラム側カプセル７ｃの厚みｔｃとは、当該変形前の厚みを意味している。）。但し、（ｔ＋ｔｃ）からｔｚを引いた値が大きすぎると、コラム側カプセル７ｃが変形しきれず、座部１２の座部当接面１２ａが車体側カプセル７ｂの内側面に当接するまでボルトｂをねじ込むことができない場合がある。一方、（ｔ＋ｔｃ）＝ｔｚの場合は、取付座６はカプセル７により隙間なく挟持され固定されるが、更に若干の締付け軸力を与えて取付座６の挟持をより確実なものとするのが好ましい。かかる観点より、（ｔ＋ｔｃ）からｔｚを引いた値は、コラム側カプセル７ｃの厚みｔｃの１．０％以上２．４％以下とするのが好ましい。
【００１９】
なお、カプセル７の車体側カプセル７ｂとコラム側カプセル７ｃとの対向距離ｔｓ（図４参照）は、取付座６のうちカプセル７に挟み込まれる部分の厚みｔよりも大きい方がカプセル７を取付座６に装着しやすくなるので好ましい。ただし、カプセル７を適宜変形（弾性変形又は塑性変形）させることによりこのｔｓを適宜調整することができる。
【００２０】
以上に記載したように、座部１２の外径ｄｚはコラム側カプセル７ｃのボルト貫通孔径ｄ２以下であるからこの孔を貫通するが、一方、座部１２の外径ｄｚは車体側カプセル７ｂのボルト貫通孔径ｄ１よりも大きいので座部１２はこの孔を貫通することができず、座部１２が車体側カプセル７ｂの内側（対向）面に当接することとなってボルト締付け高さが管理される。また、押さえ部１３の外径ｄｆはコラム側カプセル７ｃのボルト貫通孔の直径ｄ２よりも大きいのでこの孔を貫通せず、この押さえ部１３がコラム側カプセル７ｃの外側面と当接してカプセル７のコラム側カプセル７ｃを押さえ込むことができる。また、ねじ部１０の外径ｄｎは車体側カプセル７ｂのボルト貫通孔の直径ｄ１よりも小さいのでこの孔を貫通し、車体Ｐ側へのボルト止めが可能となる。更に、前記厚みｔｚは、（ｔ＋ｔｃ）以下となっている。したがって、座部１２がカプセル７の車体側カプセル７ｂの内側面に当接し、且つ、押さえ部１３がカプセル７のコラム側カプセル７ｃの外側面に当接することとなり、本発明が成立する。
【００２１】
図５及び図６に示す実施形態は、図１〜図４に示す実施形態の変形例であって、カプセル７の車体側カプセル７ｂにおいて、第一ボルト貫通孔ｈ１を挟んだ２カ所に弾接部７ｄを有するものである。この弾接部７ｄは、板状である車体側カプセル７ｂの一部を外側に向かって凸となるようにアーチ状に形成したものである。そして、この弾接部７ｄは、板ばねとして機能し車体Ｐと弾接する。このような弾接部７ｄが車体Ｐに弾接することにより、ボルトｂの締付け軸力がより一層安定化する。したがって、かかる締付け軸力安定化の効果と、前記のボルトｂによる締付け高さの寸法管理精度向上の効果との相乗効果により、ステアリング装置の離脱荷重がより一層安定化する。
なおこの場合、車体側カプセル７ｂの内側面と車体Ｐとの距離Ｔｈ（図６参照）と、車体側カプセル７ｂの厚さＴｃとの関係は、Ｔｈ＞Ｔｃであるのが好ましく、更には、０．８５Ｔｈ≦Ｔｃ≦１．０Ｔｈであるのがより好ましい。Ｔｈ＝Ｔｃの場合には、車体側カプセル７ｂの外側面と車体Ｐとの隙間Ｓが無くなり、弾接部７ｄが車体Ｐと弾接している状態とは言えなくなるため、車体側カプセル７ｂによる締付け軸力安定化の効果が得られない。またＴｃがＴｈに対して小さすぎると、車体側カプセル７ｂと車体Ｐとの間の距離が大きくなりすぎて、弾接部７ｄが車体Ｐに弾接できない場合がある。
【００２２】
図７及び図８に示す実施形態は、本発明の他の実施形態である。この実施形態に係るカプセル２０は、は、図１〜図６に示す実施形態のカプセル７のように、互いに対向する車体側カプセル７ｂとコラム側カプセル７ｃとを有する構造ではなく、ブラケット４と車体Ｐとの間にのみ設けられている。即ち、カプセル７におけるコラム側カプセル７ｃに相当する部分は存在しない。
このカプセル２０は、図７に示すように、その車体側面から突出して車体と弾接する弾接部２１が三つ設けられている。さらに、そのブラケット側面から突出しブラケット４と係合する係合部である係合ピン２２が三つ設けられている。また、ブラケット４の取付座６における切欠き６ａの周囲には、前記三つの係合ピン２２に対応する位置に係合貫通孔６ｂが三つ設けられている。カプセル２０は、弾接部２１及び係合ピン２２を含め樹脂等の弾性材料により一体形成されている。カプセル２０の中央付近には第一ボルト貫通孔ｈ１を設けている。
【００２３】
そして、図８に示すように、ブラケット４は、カプセル２０と、ボルトｂの押さえ部１３の押さえ部当接面１３ａとにより離脱可能に挟持されている。そして、ブラケット４の係合貫通孔６ｂに係合ピン２２が挿通することにより、カプセル２０の係合ピン２２はブラケット４と係合している。ブラケット４が離脱する際には、係合ピン２２がせん断破壊されることになる。
【００２４】
ボルトｂの構造は、前記図４に示す実施形態と同様である。そして、図８に示すように、座部１２の座部当接面１２ａがカプセル２０のブラケット側面に当接し且つ押さえ部１３の押さえ部当接面１３ａが取付座６のコラム側面に当接した状態で、ボルトｂが車体Ｐに締結されている。この場合も、図１〜図６の実施形態と同様、ボルトｂの座部１２がボルトｂの締付け高さを管理する効果があるが、本実施形態ではコラム側カプセル７ｃ相当部分が無いので、図１〜図６の実施形態における厚み（ｔ＋ｔｃ）に相当する厚みは、厚みｔ（取付座６の厚みｔ）ということになる。よって、図１〜図６の実施形態における好ましい厚みの範囲は、前記記載における厚み（ｔ＋ｔｃ）を厚みｔに置き換えて考えれば良い。したがって、本実施形態では、ｔからｔｚを引いた値は、カプセル２０の厚みＴｃの１．０％以上２．４％以下とするのが好ましい。
この場合、前記図５及び図６の示す実施形態と同様、弾性を有する弾接部２１が車体Ｐと弾接しているため、締付け軸力安定化の効果と、ボルトｂによる締付け高さの寸法管理精度向上の効果との相乗効果により、ステアリング装置の離脱荷重がより一層安定化する。
また、前記図５及び図６に示す実施形態と同様の理由で以下の範囲が好ましい。即ち、カプセル２０の内側面と車体Ｐとの距離Ｔｈ（図８参照）と、カプセル２０の厚さ（弾接部２１以外の部分の厚さ）Ｔｃとの関係は、Ｔｈ＞Ｔｃであるのが好ましく、更には、０．８５Ｔｈ≦Ｔｃ≦１．０Ｔｈであるのがより好ましい。
【００２５】
この図７及び図８に示す実施形態のように、カプセル２０をブラケット４と車体Ｐとの間にのみ設ける場合は、部品点数を少なくできるという利点もある。即ちこの場合、図１〜図４に示す実施形態のように、ブラケット４を挟んで車体側カプセル７ｂとコラム側カプセル７ｃが設けられ且つそれらが分離した状態とすれば部品点数が多くなるが、図７及び図８に示す実施形態では、このコラム側カプセル７ｃに相当する部分がないので部品点数が少なくなる。
【００２６】
なお、本発明のようにボルトｂに一体的に座部１２を設けることなく、座部１２に替えて、ボルトｂとは別部材のリング部材を用いて、これを車体側カプセル７ｂとコラム側カプセル７ｃとの間に配置させてボルトｂの締付け高さを管理することが考えられる。しかしながらこの場合、ボルトｂとは別部材のリング部材を用いるため、組み立てが極めて煩雑となり組立作業性が悪くなると共に、部品点数が増加してコストの増大を招く結果となる。
【００２７】
ボルトｂは、鍛造又は機械加工により作製されるものであるため、従来と比較して座部１２の座部１２の軸方向厚みｔｚの寸法精度は高くなる。好ましくは、ボルトｂが冷間鍛造又は機械加工によるものであると寸法精度がさらに高くなり好ましい。
【００２８】
前記実施形態では、座部１２を円柱形状とし、押さえ部１３も円環形状としたが、これらに限定されず、例えば多角形（多角柱）のような形状であっても良いことは言うまでもない。即ち、ボルトｂの座部１２や押さえ部１３の断面形状（ボルトｂの軸に垂直な断面における断面形状）は、実施形態のように円形に限定されず多角形等でもよい。多角形の場合、本願における「外径」とは、当該多角形の外接円の直径をいうものとする。また、前記の実施形態においては、押さえ部１３と六角頭部１４とを設けたが、これらを共通化してもよい。即ち、押さえ部１３の形状を六角柱の多角柱形状とすれば、別途六角頭部１４を設ける必要がなくなる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の発明によれば、寸法精度の高いボルト座部がボルトの締付け高さを管理するので、ボルトの締付け高さの寸法管理精度を高めて、衝撃吸収ステアリング装置の離脱荷重を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る取付構造を備えた衝撃吸収ステアリング装置を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る衝撃吸収ステアリング装置の取付構造における取付座付近の拡大断面図である。
【図３】カプセルの取付座への装着状態を説明するための要部拡大斜視図である。
【図４】カプセルの断面図及びボルトの側面図である。
【図５】本発明の変形例に係るカプセルの取付座への装着状態を説明するための要部拡大斜視図である。
【図６】本発明の変形例に係る衝撃吸収ステアリング装置の取付構造における取付座付近の拡大断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るカプセルの取付座への装着状態を説明するための要部拡大斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る衝撃吸収ステアリング装置の取付構造における取付座付近の拡大断面図である。
【符号の説明】
４ ブラケット
６ ブラケットの取付座
７ カプセル
７ａ 折り返し屈曲部
７ｂ 車体側カプセル
７ｃ コラム側カプセル
１０ ねじ部
１１ 頭部
１２ 座部
１３ 押さえ部
２０ カプセル
２１ 弾接部
２２ 係合ピン（係合部）
Ｐ 車体
ｂ ボルト

Claims (2)

1. 互いに対向する車体側カプセルとコラム側カプセルとを有するカプセルと、
   このカプセルの前記車体側カプセルと前記コラム側カプセルとに離脱可能に挟持されるブラケットと、
   このカプセルの前記車体側カプセル及び前記コラム側カプセルと前記ブラケットとを車体に締結するボルトと、
   を備えた衝撃吸収ステアリング装置の取付構造において、
   前記ボルトの頭部は、ねじ部側に位置し当該ねじ部より外径の大きい座部と、この座部に対して前記ねじ部と反対側に位置し且つ前記座部より外径の大きい押さえ部とを有し、
   前記座部が前記カプセルの車体側カプセルの内側面に当接し且つ前記押さえ部が前記カプセルのコラム側カプセルの外側面に当接した状態で、前記ボルトが車体に締結されていることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置の取付構造。
2. ブラケットと車体との間に設けられ、その車体側面には車体と弾接する弾接部を有し、そのブラケット側面には前記ブラケットと係合する係合部を有するカプセルと、
   前記カプセルと前記ブラケットとを車体に締結するボルトと、
   前記カプセルと前記ボルトとに離脱可能に挟持されるとともに前記カプセルの係合部と係合するブラケットと、
   を備えた衝撃吸収ステアリング装置の取付構造において、
   前記ボルトの頭部は、ねじ部側に位置し当該ねじ部より外径の大きい座部と、この座部に対して前記ねじ部と反対側に位置し且つ前記座部より外径の大きい押さえ部を有し、
   前記座部が前記カプセルのブラケット側面に当接し且つ前記押さえ部が前記ブラケットのコラム側面に当接した状態で、前記ボルトが車体に締結されていることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置の取付構造。

Images