JP6101483B2

JP6101483B2 - ステアリングコラム装置

Info

Publication number: JP6101483B2
Application number: JP2012284838A
Authority: JP
Inventors: 充佳松野; 忠雄伊藤
Original assignee: Fuji Kiko Co Ltd
Current assignee: Fuji Kiko Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: JP2014125155A

Description

本発明は、衝突事故の二次衝突の際に、衝撃荷重によって、コラムがステアリングシャフトと共に、車体から離脱するステアリングコラム装置に関する。

従来、二次衝突時に車体から車両前方へ離脱するように構成されたステアリングコラム装置として、特許文献１に示されるように、コラムジャケット（図示せず）を懸架するブラケット１２０と車体１９１との間にスライドブロック１３０を配置する支持構造１１０が提案されている。

図８、および図９に示すように、ブラケット１２０には、板状の部材からなり、スライドブロック１３０が配置される切欠凹部１２１が形成されている。スライドブロック１３０は、上下方向に貫通するブロック側ボルト孔１３２を備えており、ブロック側ボルト孔１３２を貫通する固定ボルト１９２に固定ナット１９３を螺合することによって、スライドブロック１３０は車体１９１に固定される。また、スライドブロック１３０には、離脱溝１３１が設けられており、切欠凹部１２１の縁部１２２が、離脱溝１３１の溝内を摺動可能に配置される。そして、切欠凹部１２１の縁部１２２が、離脱溝１３１の溝内に配置された状態で、スライドブロック１３０の上壁部１３５と、切欠凹部１２１の縁部１２２とを連通するピン孔１６１が設けられ、ピン孔１６１に剪断ピン１５０が配置される。なお、剪断ピン１５０は、ピン孔１６１に樹脂材を射出成形することで、形成されている。ピン孔１６１に剪断ピン１５０が配置されることで、離脱溝１３１内での縁部１２２の移動が制限され、ブラケット１２０がスライドブロック１３０に支持される。そして、二次衝突によって、ブラケット１２０に対して、剪断ピン１５０の剪断方向に設定値以上の荷重が掛かると、ブラケット１２０が剪断ピン１５０を剪断しつつ、離脱溝１３１内をスライドし、コラムジャケットが車体１９１から離脱する。

上記構成によって、通常の使用状態で掛かる荷重に対しては、剪断ピン１５０が剪断することなく十分な支持剛性を有し、ブラケット１２０が離脱することが無い上に、二次衝突時の大きな荷重が作用したときには、ブラケット１２０がスムーズに離脱する。

特開２００９−１５４８１７号公報

ところで、ブラケット１２０が離脱する際に、縁部１２２が離脱溝１３１を抵抗無くスライドするために、縁部１２２の板厚が、離脱溝１３１の間隔よりも小さく設定されている。そして、離脱溝１３１内で縁部１２２の位置が規定されていない。このため、ピン孔１６１に樹脂材を射出成形する際に、モールド時に樹脂を押込む圧力によって、離脱溝１３１の上壁部１３５とブラケット１２０との隙間に樹脂材が流出したり、離脱溝１３１の下壁部１３４とブラケット１２０との隙間に流出したり、場合によって樹脂材の流出パターンが異なってしまう。

そのため、このような構造では、通常使用状態での振動剛性が低くなるという問題を備えている。また、二次衝突時に剪断ピンが剪断する際の剪断荷重が安定しないという問題を有している。さらに、スライドブロックからブラケットが離脱する際の摺動抵抗が安定しない等の問題がある。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、通常使用状態での振動剛性が高く、二次衝突時に剪断ピンが剪断する剪断荷重が安定し、ブラケットがスライドブロックから離脱する際の摺動抵抗を安定させることができるステアリングコラム装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、車体に固定され、側面に離脱溝を具備するスライドブロックと、該スライドブロックが配置されつつ、縁部が該離脱溝内を摺動可能に設定された切欠凹部を具備する移動ブラケットと、該切欠凹部に該スライドブロックが配置された状態で、該離脱溝を構成する壁部と該縁部とを貫通するピン孔と、該ピン孔に樹脂材が射出成形されてなる剪断ピンとを備え、該移動ブラケットに対して、該剪断ピンの剪断方向に設定値以上の荷重が掛かると、該移動ブラケットが該剪断ピンを剪断して、該離脱溝内をスライドし、該移動ブラケットが該車体から離脱するステアリングコラム装置であって、前記壁部を構成する下壁部の上面に前記移動ブラケットを密接させることで、該壁部を構成する上壁部と該移動ブラケットとの間に隙間を形成し、該隙間内に剪断ピンから延設された滑部を備え、前記ピン孔は、前記下壁部を貫通する前記スライドブロック側のピン孔と、前記縁部を貫通する前記移動ブラケット側のピン孔とで構成され、前記スライドブロック側のピン孔と前記移動ブラケット側のピン孔とは、異なる孔径に設定され、前記剪断ピンは、前記下壁部の前記スライドブロック側のピン孔から前記樹脂材が注入されて射出成形されてなる前記滑部を備えていることを特徴としている。

請求項１の発明において、通常使用状態では、下壁部の上面と移動ブラケットの下面が密接しつつ、上壁部の下面と移動ブラケットの上面との間の隙間内に滑部が形成されていることによって、振動剛性が向上するとともに、安定させることができる。

また、二次衝突時に、スライドブロックから移動ブラケットが離脱する際に、滑部が摺動抵抗を下げ、摺動荷重を低減するとともに安定させることができる。
さらに、剪断ピンは小径のピン孔部分で剪断されるため、設定された荷重で剪断ピンを剪断することができる。

二次衝突時には、下壁部の上面と移動ブラケットの下面の接した部分で樹脂ピンが剪断するため、剪断荷重が安定する。また、上壁部にピン孔を設けないため、上壁部の下面を凹凸のない平面に形成できるため、滑部の摺動性の更なる向上が図れる。

本発明の第１実施形態を示し、車両用ステアリングコラム装置の要部分解斜視図である。本発明の第１実施形態を示し、スライドブロックを介して車体に支持する構造の断面図である。図２の要部拡大図である。スライドブロックが切欠凹部から離脱した様子を示す平面図である。別態様のスライドブロックが切欠凹部から離脱した様子を示す平面図である。本発明の第２実施形態を示し、スライドブロックを介して車体に支持する構造の断面図を拡大した図である。本発明の第２実施形態の別態様を示し、スライドブロックを介して車体に支持する構造の断面図を拡大した図である。従来例のステアリングコラム装置における支持構造を示す側面図である。従来例のステアリングコラム装置における支持構造を示す平面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、車両用ステアリングコラム装置１は、円筒状の固定側コラムジャケット２ａと、この固定側コラムジャケット２ａの上端部に挿入された円筒状の移動側コラムジャケット２ｂと、固定側コラムジャケット２ａ及び移動側コラムジャケット２ｂ内に配置されたステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３の最上端に固定されたステアリングホイール（図示せず）とを備えている。また、車両用ステアリングコラム装置１は、車体９１に固定される前側固定ブラケット４ａと移動ブラケット２０とを介して、車体９１に設置される。なお、移動ブラケット２０は車体９１に設けた後側固定ブラケット４ｂを介して支持される。また、後側固定ブラケット４ｂには、左右一対のブラケット側ボルト孔４ｃが形成されるとともに、ブラケット側ボルト孔４ｃと同軸上に固定ナット９３が固着されており、固定ボルト９２が下方から挿入され、固定ナット９３に螺着されることによって、後述するスライドブロック３０、およびエネルギー吸収部材４０とともに、車両用ステアリング装置１が車体９１に支持されている。

固定側コラムジャケット２ａは、前側固定ブラケット４ａを介して車体９１に固定されている。

移動側コラムジャケット２ｂは、固定側コラムジャケット２ａよりも大径に設定され、固定側コラムジャケット２ａを内挿した状態で、軸方向に移動可能に配置されている。また、移動側コラムジャケット２ｂの外周には、ディスタンスブラケット５ａが設けられている。このディスタンスブラケット５ａは、ディスタンスボルト５ｂとディスタンスナット５ｃによって移動ブラケット２０に固定されている。なお、移動ブラケット２０は、後述する衝撃エネルギー吸収構造１０を構成し、後側固定ブラケット４ｂから分離可能に配置されている。

ステアリングシャフト３は、アッパーシャフトとロアシャフトから成り、固定側コラムジャケット２ａ、および移動側コラムジャケット２ｂの内部に軸受（図示せず）によって回転自在に支持されている。また、アッパーシャフトとロアシャフトとはスプライン結合部（図示せず）によってアッパーシャフトが軸方向に移動可能に配置され、ステアリングシャフト３が伸縮自在に構成されている。

衝撃エネルギー吸収構造１０は、衝突事故等によって、運転者がステアリングホイールに二次衝突した際の衝撃エネルギーを吸収するもので、移動ブラケット２０、スライドブロック３０、エネルギー吸収部材４０、および剪断ピン５０で構成されている。衝撃エネルギー吸収構造１０は、移動ブラケット２０に対して、剪断ピン５０の剪断方向に設定値以上の荷重が掛かると、移動ブラケット２０が剪断ピン５０を剪断し、移動ブラケットが車体９１から離脱する。そして、移動ブラケット２０が車体９１から離脱する際に、エネルギー吸収部材４０が衝撃エネルギーを吸収する。

移動ブラケット２０は、図１に示すように、上面が板状の部材からなり、左右一対の切欠凹部２１が形成されている。切欠凹部２１は、車両後方に開口する略Ｕ字形状の溝からなり、溝底側から開口側に向かって溝の間隔が拡がる形状に設定されている。そして、各切欠凹部２１には、スライドブロック３０がそれぞれ配置される。また、切欠凹部２１は、その縁部が摺接部２２に設定されている。摺接部２２には、移動ブラケット２０を貫通するブラケット側ピン孔２３が設けられている。本実施形態では、図４に示すように、ブラケット側ピン孔２３は、切欠凹部２１の各溝壁２１ａ，２１ｂの縁部２２に２箇所ずつ、計４箇所形成されている。

スライドブロック３０は、図２、および図４に示すように、略等脚台形形状を備え、側面となる両斜辺面３０ａには、斜辺に沿った離脱溝３１を備えている。離脱溝３１を構成する上壁部３５と下壁部３４の間の溝幅が移動ブラケット２０の板厚よりも広く設定されている。そして、スライドブロック３０を切欠凹部２１に配置した際に、摺接部２２がスライドブロック３０の離脱溝３１内に位置し、離脱溝３１と溝幅方向に係合する。そして、スライドブロック３０が切欠凹部２１から離脱する際に、摺接部２２が離脱溝３１内を摺動する。また、スライドブロック３０の中央部には、上下方向に貫通するブロック側ボルト孔３２が設けられている。ブロック側ボルト孔３２には、固定ボルト９２が下方から挿入され、車体９１側の固定ナット９３に螺着されることで、スライドブロック３０が車体９１に固定される。また、スライドブロック３０は、切欠凹部２１に組付けられた状態で、ブラケット側ピン孔２３に連通するブロック側ピン孔３３を備えている。そして、ブラケット側ピン孔２３とブロック側ピン孔３３とによって、ピン孔６１が構成されている。なお、本実施形態では、図２に示すように、ブロック側ピン孔３３は、離脱溝３１を構成する下壁部３４を貫通するように設けられている。

エネルギー吸収部材４０は、図１に示すように、板状の金属材からなり、中心部分に他の部分より薄肉に形成された直線状の引裂部４１を備えている。エネルギー吸収部材４０の一端には係止部４２が設けられ、この各係止部４２が移動ブラケット２０の左右一対の被係止部２４にそれぞれ係止されている。エネルギー吸収部材４０の他端には吸収部材側ボルト孔４３がそれぞれ設けられ、この各吸収部材側ボルト孔４３に上記した各固定ボルト９２を挿通し、固定ナット９３に螺着することによって、後側固定ブラケット４ｂ、およびスライドブロック３０とともに、車体９１に固定される。そして、係止部４２と吸収部材側ボルト孔４３との間隔が拡がる際に、引裂部４１が引裂かれ、衝撃エネルギーが吸収される。

剪断ピン５０は、図２、および図３に示すように、軸部５１と滑部５２とで構成され、溶融した樹脂材をピン孔６１に射出し、冷却、固化することで形成される。なお、剪断ピン５０を形成する際には、ブラケット側ピン孔２３とブロック側ピン孔３３とが連通するように、摺接部２２を離脱溝３１内に挿入しつつ、スライドブロック３０を切欠凹部２１に配置するとともに、離脱溝３１の上壁部３５と摺接部２２の上面２２ａとの間に隙間６２が形成されるように、摺接部２２の下面２２ｂを離脱溝３１の下壁部３４の上面３４ａに密接させた状態で、下壁部３４の下方からブロック側ピン孔３３に樹脂材を注入する。

軸部５１は、ピン孔６１を構成するブラケット側ピン孔２３とブロック側ピン孔３３の内部に成形された部位である。なお、軸部５１は、設定値以上の荷重が掛かると、下壁部３４の上面３４ａと摺接部２２の下面２２ｂとの間で剪断するように軸径、材質、および剪断ピン５０の数が設定されている。たとえば、本実施形態では、図４に示すように、１つのスライドブロック３０に対して、４本の剪断ピン５０が配置されているが、別態様として、図５に示すように、スライドブロック３０Ａを五角形に形成し、３本の剪断ピン５０を等間隔に配置する構成としても良い。

滑部５２は、下壁部３４の下方から樹脂材を注入し、ブラケット側ピン孔２３から流出し、隙間６２内に拡がった部位で、軸部５１から延設されている。なお、滑部５２は、スライドブロック３０から移動ブラケット２０が離脱する際に、摺動抵抗を下げ、スライドブロック３０と移動ブラケット２０とが互いに囓ることがないように配置されるものである。二次衝突時には、ステアリングコラム装置１が車体９１に設置される角度、および衝撃エネルギーの方向等から、摺接部２２が離脱溝３１の上壁部３５に押付けられつつ離脱する。このため、滑部５２は、離脱溝３１の上壁部３５と摺接部２２の上面２２ａとの間に配置されている。

次に、衝撃エネルギー吸収構造１０の組立手順を説明する。まず、スライドブロック３０を移動ブラケット２０の切欠凹部２１に組付ける。スライドブロック３０を組付ける際に、ブロック側ピン孔３３とブラケット側ピン孔２３が連通するように、摺接部２２を離脱溝３１内に配置する。次に、ブロック側ピン孔３３とブラケット側ピン孔２３が連通した状態で、ピン孔６１に樹脂材を射出し、剪断ピン５０を成形する。これにより、剪断ピン５０が、スライドブロック３０と移動ブラケット２０とを連結し、スライドブロック３０と移動ブラケット２０がユニット化される。次に、吸収部材側ボルト孔４３をスライドブロック３０のブロック側ボルト孔３２の下に重ねつつ、エネルギー吸収部材４０の係止部４２を移動ブラケット２０の被係止部２４に係合させて固定する。そして、移動ブラケット２０にディスタンスブラケット５ａを介して固定し、車両用ステアリング装置１を組立てる。最後に、後側固定ブラケット４ｂのブラケット側ボルト孔４ｃ、ブロック側ボルト孔３２、および吸収部材側ボルト孔４３を下方から貫通するように固定ボルト９２を挿入し、固定ナット９３に螺着することで、車体９１に車両用ステアリングコラム装置１が支持される。

次に、衝撃エネルギー吸収構造１０の動作を説明する。まず、通常の使用状態では、スライドブロック３０と移動ブラケット２０とが、剪断ピン５０によって連結されるとともに、移動ブラケット２０の下面２２ｂがスライドブロック３０の下壁部３４ａに直接支持されているため、高い振動剛性を備えた衝撃エネルギー吸収構造１０を介して、ステアリングホイールが所定の場所で回動自在に支持されている。

衝突事故等によって、運転者がステアリングホイールに二次衝突した場合、衝撃エネルギー吸収構造１０には、移動側コラムジャケット２ｂを介して衝撃エネルギーが、車両後方から前方に向かって移動ブラケット２０に入力され、剪断ピン５０を剪断する。剪断ピン５０が剪断されると、移動ブラケット２０がスライドブロック３０から離脱して、車両前方に移動する。エネルギー吸収部材４０の係止部４２は、移動ブラケット２０に固定され、吸収部材側ボルト孔４３は、固定ボルト９２に固定されているため、移動ブラケット２０が車両前方に移動することによって、エネルギー吸収部材４０の係止部４２と吸収部材側ボルト孔４３と間隔が拡げられる。係止部４２と吸収部材側ボルト孔４３との間隔が拡げられることによって、引裂部４１が引裂かれ、衝撃エネルギーが吸収される。

以上のことから、通常の使用状態では、下壁部３４の上面３４ａと摺接部２２の下面２２ｂが密接しつつ、隙間６２内に滑部５２が形成されていることによって、振動剛性が向上するとともに、安定することができる。

また、滑部５２を剪断ピン５０に設けたことによって、運転者が二次衝突し、スライドブロック３０から移動ブラケット２０が離脱する際に、滑部５２がスライドブロック３０の上壁部３５と移動ブラケット２０の摺接部２２との間の摺動抵抗を下げ、摺動荷重を低減するとともに、安定させることができる。

剪断ピン５０が剪断される際に、下壁部３４の上面３４ａと摺接部２２の下面２２ｂの密接した部分が、剪断ピン５０を剪断するため、剪断荷重が安定する。

なお、スライドブロック３０から移動ブラケット２０が離脱する際の摺動抵抗を低減するために、滑部５２は、摺接部２２全体を覆う必要はない。滑部５２が、摺接部２２を３割程度覆うことで、摺動抵抗を下げる効果を十分に得ることができ、１割程度でも効果を得ることができる。

ピン孔６１を構成するブロック側ピン孔３３とブラケット側ピン孔２３は、異なる孔径に設定されている。これは、各ピン孔６１を穿孔する際に、ブロック側ピン孔３３とブラケット側ピン孔２３の位置がズレた場合でも、小径のピン孔が大径のピン孔内に収まっていれば、剪断ピン５０は、小径のピン孔部分で剪断ピン５０は剪断されるため、設定された荷重で剪断ピン５０を剪断することができる。

なお、本実施形態のエネルギー吸収部材４０は、塑性変形されつつ、引裂かれることによって衝撃エネルギーを吸収するものにて構成されているが、このような形態に限定されず、移動側コラムジャケット２ｂの車体前方移動時に衝撃エネルギーを吸収できる構成であれば、適用が可能である。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。上記第１実施形態と本実施形態とで、大きく異なる点は、衝撃エネルギー吸収構造１１を構成するピン孔６１Ｂ、および剪断ピン５０Ｂの構成である。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態のピン孔６１Ｂは、図６に示すように、離脱溝３１を構成する上壁部３５を貫通するブロック側ピン孔３３Ｂと、移動ブラケット２０を貫通するブラケット側ピン孔２３とで構成される。

ブロック側ピン孔３３Ｂは、スライドブロック３０を切欠凹部２１に組付けた状態で、ブラケット側ピン孔２３に連通するように、上壁部３５に配置されている。また、ブロック側ピン孔３３Ｂは、ブラケット側ピン孔２３よりも小径に設定されている。

剪断ピン５０は、上記第１実施形態と同様に、溶融した樹脂材をピン孔６１Ｂに射出し、冷却、固化することで形成される。また、剪断ピン５０Ｂを形成する際には、ブラケット側ピン孔２３とブロック側ピン孔３３Ｂとが連通するように、スライドブロック３０を切欠凹部２１に配置するとともに、離脱溝３１の上壁部３５と摺接部２２の上面２２ａとの間に隙間６２が形成されるように、摺接部２２の下面２２ｂを離脱溝３１の下壁部３４に密接させた状態で、上壁部３５の上方からブロック側ピン孔３３Ｂに樹脂材を注入する。

なお、本実施形態の衝撃エネルギー吸収構造１１における組立手順、および動作は、上記第１実施形態と同様であるため、説明は省略する。

以上のことから、本実施形態のステアリングコラム装置では、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、本実施形態の別態様として、図７に示す態様がある。本態様では、上壁部３５のブロック側ピン孔３３Ｂとブロック側ピン孔３３Ｂの間に、上壁部３５を貫通する注入孔３３Ｃが設けられている。そして、ピン孔６１Ｂに樹脂材を注入する際に、注入孔３３Ｃにも樹脂材を注入し、形成される滑部５２Ｂによって、スライドブロック３０の上壁部３５と、移動ブラケット２０の摺接部２２との間の隙間６２が埋められ、摺接部２２全体を覆うことができる。

このような構成とすることで、滑部５２Ｂによって、より広い範囲で隙間６２が埋まり、スライドブロック３０と移動ブラケット２０との接触面積が拡がるため、振動剛性をさらに高めることができる。

なお、注入孔３３Ｃの孔径、および数は、隙間６２の大きさ等によって適宜設定される。また、図７の注入孔３３Ｃは、理解を容易にするため、説明の都合上、当該断面に図示されているが、実際には、ブロック側ピン孔３３Ｂ間に配置される。

１…車両用ステアリングコラム装置
２０…移動ブラケット
２１…切欠凹部
２２…縁部（摺接部）
３０…スライドブロック
３１…離脱溝
３４…下壁部（壁部）
３４ａ…上面
３５…上壁部（壁部）
５０…剪断ピン
５２…滑部
６１…ピン孔
６２…隙間
９１…車体

Claims

車体に固定され、側面に離脱溝を具備するスライドブロックと、
該スライドブロックが配置されつつ、縁部が該離脱溝内を摺動可能に設定された切欠凹部を具備する移動ブラケットと、
該切欠凹部に該スライドブロックが配置された状態で、該離脱溝を構成する壁部と該縁部とを貫通するピン孔と、
該ピン孔に樹脂材が射出成形されてなる剪断ピンとを備え、
該移動ブラケットに対して、該剪断ピンの剪断方向に設定値以上の荷重が掛かると、該移動ブラケットが該剪断ピンを剪断して、該離脱溝内をスライドし、該移動ブラケットが該車体から離脱するステアリングコラム装置であって、
前記壁部を構成する下壁部の上面に前記移動ブラケットを密接させることで、該壁部を構成する上壁部と該移動ブラケットとの間に隙間を形成し、
該隙間内に剪断ピンから延設された滑部を備え、
前記ピン孔は、前記下壁部を貫通する前記スライドブロック側のピン孔と、前記縁部を貫通する前記移動ブラケット側のピン孔とで構成され、
前記スライドブロック側のピン孔と前記移動ブラケット側のピン孔とは、異なる孔径に設定され、
前記剪断ピンは、前記下壁部の前記スライドブロック側のピン孔から前記樹脂材が注入されて射出成形されてなる前記滑部を備えていることを特徴とするステアリングコラム装置。