JPS5946827B2 - ステアリングコラム支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自動車の衝突時における運転者保護装置と
してのエネルギー吸収機能を与えられたステアリングコ
ラム支持装置に関する。

従来のこの種の衝突エネルギー吸収装置としては、ステ
アリングシャフトによりベローズ管を圧縮し、その際の
変形抵抗でエネルギーの吸収を行わせるもの、又はステ
アリングコラムを車体に固定するコラム支持ブラケット
に、運転者の胸腹部がバンドルホイールに衝突したとき
に、ステアリングコラムのステアリングギヤ装置側への
一方向移動のみを許容する機能を付加し、エネルギー吸
収はステアリングシャフトによりベローズ管を変形させ
ることで行うもの等が知られている。

ところが以上のような従来のものによると、衝突エネル
ギー吸収のための装置、および支持ブラケット機構の使
用部品点数が多く、構造が複雑であって組立て工数も大
であり、衝突時のエネルギー吸収を考慮していない通常
のステアリング装置に比較して著しく高価になるという
欠点がある。

この発明は以上の如き欠点を解消することを目的とする
ものであり、詳しくは、ステアリングコラム支持装置自
体にエネルギー吸収機能を付与した新しい衝突エネルギ
ー吸収装置を提供し、その構成を著しく簡単化すると同
時に、安定したエネルギー吸収機能を得、かつコンパク
トで組立てが至極容易な前記支持装置を提供することを
目的とするものである。

第１図はこの発明が適用されるステアリング装置、殊に
そのコラム部分の構成を略示する図であって、１はバン
ドルホイール、２，３はステアリングシャフト、４はス
テアリングギヤ装置であって、ステアリングシャフト２
，３はバンドルホイール１に同体に回転するように取付
けられるアッパーシャフト２と、ステアリングギヤ装置
４の入力軸４ａに取付けられるロアーシャフト３とに２
分され、その分割部分Ａを例えば図示のようなスプライ
ン嵌合等を介して回転力の伝達を可能に、軸方向には互
いに摺動可能なる如く連結される。

５はステアリングシャフト２，３を可回転に支持するス
テアリングコラムであって、支持ブラケット６、ボルト
７等により車体８の適所（一般には計器盤の下部）に取
りつけられ、下端部（ステアリングギヤ装置側）を車体
の防火壁９等に支持した管体１０に嵌合支持されており
、該嵌合部Ｂは、ステアリングコラム５と管体１０の相
対的な軸方向の摺動を許容するように構成されている。

第２図、第３図、および第４図はこの発明の一実施例の
詳細を示す図であって、ステアリングコラム５の外径に
沿接するようにほぼＵ字形に形成し、その上縁に水平方
向に左右に延びる取付座６ａを形成した支持ブラケット
６のＵ字形湾曲部を、溶接、あるいはその他の適宜の手
段によりステアリングコラム５に結合固着する。

取付座６ａにはそのバンドルホイール側端縁に開口する
ステアリング軸線方向と平行な長穴６ｂを設けてあり、
この長穴６ｂは、前記ボルト７の原産１１の装入が可能
な巾を有し、ボルト７により原産１１を車体８の所定位
置に固定した状態で支持ブラケット６のステアリングギ
ヤ装置４側への移動を許容し、バンドルホイール１側へ
の移動を阻止する構造である。

支持ブラケット６の取付座面上には、エネルギー吸収部
材１２を重設してあって、該部材１２のステアリングギ
ヤ装置４側の端部１２ａを、溶接等の適宜の手段で取付
座６ａに固着結合しである。

エネルギー吸収部材１２は、前記原産１１の装入が可能
な巾をもつステアリング軸線方向の長穴部１２ｂを有し
、その両側に蛇行して連続する複数の屈曲部１２ｆを備
えた変形柱部分１２ｃ、。

１２ｃ２・・・・・・１２ ｃｎを形成し、取付座６ａ
に固着結合した端部１２ａの反対側端縁、すなわちバン
ドルホイール１側の端縁１２ｄに前記原産１１に対する
係合凹所１２ｅを形成してあって、変形柱部分１２ｃ１
，１２ｃ２・・・・・１２ｃｎの屈曲部１２ｆは、該部
材１２の変形作動中に該屈曲部１２ｆに応力集中が生じ
て核部１２ｆがそのために破断するようなことがない程
度に充分の変形量をもつ曲率半径の円弧状の湾曲部とし
て形成してあり、さらに変形時のエネルギー吸収機能を
最適状態に発揮させるために、各変形柱部分１２Ｃ１，
１２Ｃ２・・・・・・１２ｃｎとその屈曲部１２ｆの柱
巾ａ、ｂ、・・・・・・ｎを、ａ ＞ ｂ ＞・・・・
・・〉ｎのように固着結合端１２ａに近づく程小さく形
成しである。

ボルト７が挿通される原産１１、および支持ブラケット
６の取付座６ａの長穴６ｂ部分、エネルギー吸収部材１
２のバンドルホイール１側の部分は、長穴６ｂと長穴部
１２ｂとに原産１１を介装した状態で、上下にボルト７
の挿通穴１３ａを開設したコ字形のクリップ状スペーサ
１３で挟装され、該スペーサ１３および原産１１を貫挿
する前記ボルト７により車体８の所定位置に取付けられ
るが、この取付けによってボルト７の軸力に対抗する塑
性変形による飽和はね特性を持つ湾曲凸部１２ｇを前記
エネルギー吸収部材１２に形成しておく。

１４はスプリングワッシャ、１５はボルト７に螺合する
ナツトである。

この発明は以上の如き構成であって、前述の如く、支持
ブラケット６の取付座６ａとエネルギー吸収部材１２と
を、その長穴６ｂ、長穴部１２ｂに原産１１を装入した
状態でクリップ状のスペーサ１３で挟み、そしてスペー
サ１３と原産１１を貫挿するボルト７をもって車体８の
所定位置に取付けてステアリングコラム５を支持するも
のであるが、自動車の正常な運転においては、ボルト７
の軸力に対抗するエネルギー吸収部材１２の湾曲凸部１
２ｇの飽和はね特性と、該部材１２の一定の剛性により
ステアリングコラム５の軸方向変位を防止している。

一方、自動車が衝突してその一次衝撃力がステアリング
ギヤ装置４側からバンドルホイール１側に向って作用し
たとき、ステアリングシャフトは、アッパーシャフト２
とロアーシャフト３が相互に摺動可能に嵌合しており、
またステアリングコラム５は管体１０に対して相互に摺
動可能に嵌合しており、そして支持ブラケット６はその
取付座６ａの長穴６ｂがステアリングギヤ装置４側を閉
じているために、ロアーシャフト３および管体１０のバ
ンドルホイール１側への移動は許容するが、アッパーシ
ャフト２およびステアリングコラム５のバンドルホイー
ル１側への移動を、支持ブラケット６を車体８に装着す
るボルト７により阻止する。

すなわち一次衝撃力によるバンドルホイール１の突き上
げを防止する。

自動車の衝突時の二次衝撃力によって運転者の胸腹部が
バンドルホイール１に衝突すると、支持ブラケット６は
原産１１を装入した長穴６ｂのバンドルホイール１側の
縁が開放されており、またステアリングコラム５および
アッパーシャフト２は、それぞれ管体１０およびロアー
シャフト３に軸方向の摺動が可能に嵌合されているから
、この場合の衝撃力を、バンドルホイール１側の端縁１
２ｄを凹部１２ｅによって原産１１に係合するエネルギ
ー吸収部材１２の変形抵抗によって吸収する。

すなわちエネルギー吸収部材１２は、ボルト７の軸力に
より支持ブラケット６と共に車体８に取付けられており
、該部材１２の凹部１２ｅに係合する原産１１がスペー
サ１３′と共にボルト７の軸力で車体８に不動に固定さ
れているので、この凹部１２ｅを支持点としてエネルギ
ー吸収部材１２がステアリングギヤ装置４側に向って引
き伸ばされ、弾性変形から塑性変形に移行し、その変形
の過程で前記衝突エネルギーの吸収を行う。

その変形過程は、エネルギー吸収部材１２の構成と車体
８への取付は構造により、次の如くになる。

■ 先ず、ステアリングコラム５と共に支持ブラケット
６の前記移動を許容する該ブラケット６とスペーサ１３
との間の静摩擦抵抗が、エネルギー吸収部材１２に形成
された湾曲凸部１２ｇの飽和はね特性により一定にコン
トロールされているので、該静摩擦抵抗と、エネルギー
吸収部材１２の最も剛性の低い部分、□すなわち柱巾が
ｎで示すように最小巾に設定された変形柱部分１２ｃｎ
の変形抵抗との和を越える衝撃力がバンドルホイール１
にステアリングギヤ装置４側に向って作用したとき、支
持ブラケット６のステアリングギヤ装置４側への移動が
開始されると共に前記原産１１を支持点とするエネルギ
ー吸収部材１２の引き伸ばしが開始され、前記変形柱部
分１２ｃｎが弾性変形から次第に塑性変形へと移行する
。

またこれと同様に、ステアリングコラム５と管体１０の
嵌合部、およびアッパーシャフト２とロアーシャフト３
の嵌合部の低摩擦部も軸方向の収縮（ステアリングギヤ
装置側への移動）を開始する。

■ このように最も剛性の低い部分からの変形が始まり
、該部分の曲げ変形域から引張変形域へ変形が進行して
くるにつれて、変形中の変形柱部分よりも少し剛性が高
く（少し柱巾が広く）なされた次の変形柱部分の曲げ変
形を誘発し、この変形過程がつぎつぎと剛性の高い部分
（柱巾の広い部分）に進行して行く。

すなわちエネルギー吸収部材１２は、その長穴部１２ｂ
の両側に複数の屈曲部１２ｆにより変形柱部分１２ｃ１
，１２ｃ２・・・・・・１２ｃｎを蛇行させて連続させ
であるから、全部の変形柱部分が引張り変形をさせられ
ることによって、第５図から明らかなように充分の距離
に及ぶ該部材１２の伸びを得る゛ことができ、その変形
過程において前記二次衝撃力を完全に吸収し運転者の安
全を離線することができる。

またこの変形過程において、前記屈曲部１２ｆは、変形
による応力集中が生じない程度に充分の曲率半径により
形成した湾曲部としであるから、核部１２ｆの応力集中
による破断がなく、全部の変形柱部分を有効に変形させ
る。

また最も剛性の低い部分からの変形は、支持ブラケット
６とスペーサ１３との静摩擦抵抗（前述の如くエネルギ
ー吸収部材１２の湾曲凸部１２ｇの飽和ばね特性により
一定にコントロールされている。

）が、荷重の低い動摩擦抵抗へ移動してから剛性の高い
変形へと進行するために、安定した荷重吸収過程、すな
わち安定した作用特性が得られる。

さらに前記エネルギー吸収部材１２に形成した湾曲凸部
１２ｇは、ステアリングコラム５を車体８に装着するこ
とにより、その取付はボルト７の軸力Ｐに対し、飽和ば
ね特性を発揮して前記の如く支持ブラケット６とスペー
サ１３との静摩擦抵抗を一定にコントロールするもので
あるが、これははさらに、原産１１の厚みｔに対するエ
ネルギー吸収部材１２の厚みｔｌ、支持ブラケット６の
取付座６ａの厚みｔ２のバラツキにおけるボルトの締め
つけ軸力Ｐの調整にも役立っている。

いま、エネルギー吸収部材１２に前記湾曲凸部１２ｇが
ないものと仮定すると、原産１１の厚みｔに対し、エネ
ルギー吸収部材１２の厚みｔｌ と支持ブラケット取
付座６ａの厚みｔ２において、１＞（１，＋１２）のと
き、 ボルト７の締めつけ軸力Ｐは、原産１１ですべて受は持
ち、スペーサ１３とエネルギー吸収部材１２および支持
ブラケット６の間にガタを生じ、このガタが車体の振動
によりバンドルホイールの振動を誘発すると共に運転る
不可能にする。

一方、１＜（１，＋ １２）のときは、 ボルト７の締めつけ軸力Ｐを、エネルギー吸収部材１２
と支持ブラケット取付座６ａとになり受は持つこととな
り、衝突時における支持ブラケット６とスペーサ１３と
の間の静摩擦抵抗がボルトの締めつけ力に依存して著し
く増大し、所望のエネルギー吸収機能が得られなくなる
。

ところが、前記エネルギー吸収部材１２に湾曲凸部１２
ｇを設け、該凸部の凸出自山高さくボルト７の締めつけ
前の高さ）と、前記１−（１，＋ｔ２）と同じとした場
合、ボルト７の締めつけにより、スペーサ１３と支持ブ
ラケット６およびエネルギー吸収部材１２との間にスキ
マが生ずることがなく、振動等が発生したときは、前記
凸部１２ｇのばね力により振動エネルギーを吸収してバ
ンドルホイールに振動が伝わるのを防ぐ。

一方、前記凸出自由高さを１−（１１＋１２）よりも大
きくしておけば、ボルト７の締めつけにより、先ず前記
凸部１２ｇを弾性的にたわませた後、原産１１がボルト
の軸力Ｐを受は持ち、支持ブラケット６とスペーサ１３
との間に前記凸部１２ｇの弾性変形による飽和はね特性
が作用して過大な軸力が働くのを防止し、その間の静摩
擦抵抗を一定にコントロールして衝突時における理想的
なエネルギー吸収特性を得ることができる。

第６図はボルト７の締めつけ時の軸力Ｐを、エネルギー
吸収部材１２と支持ブラケット６とに直接作用させた（
１＜（１，＋１２） ）の場合ａと、軸力Ｐを原産１
１で受は持たせ、湾曲凸部１２ｇの飽和ばね特性により
支持ブラケット６とスペーサ１３との間の静摩擦抵抗を
一定にコントロールしたときｂのすべり荷重時ａ Ｔ
（ｋｇ） （タテ軸）、ボルト締めつけ′７：！ｐ（ｋ
ｇ−α）（ヨコ軸）を示す図であって、図からみても前
記湾曲凸部１２ｇを設けたことの効果が明らかであって
、該凸部１２ｇを有する場合、ボルト締めつけ力の増大
によるも、すべり荷重特性が一定値以上に増大すること
がなく、安定した作用が得られる。

すなわち、この発明によれば、 ステアリングコラムに固着結合して、車体への取付座に
バンドルホイール側に開放されたボルト挿通用長穴を有
する支持部材と、該部材が取付けられる車体所定部との
間にエネルギー吸収部材を介装するのに、前記支持部材
を車体に取付けるボルトの締めつけ軸力を受は持つ原産
を前記支持部材の長穴およびエネルギー吸収部材の長穴
部内に介在させ、前記エネルギー吸収部材は、そのステ
アリングギヤ装置側の端部を前記支持部材に同体に結合
固着すると共にバンドルホイール側の端縁を前記原産に
係合し、該原産が係合する長穴部の両側に、複数の屈曲
部により蛇行して連続する変形柱部分を形成し、かつボ
ルトの前記原産で制限されるまでの締めつけ軸力に対し
て弾性的に変形させられる如くした湾曲凸部からなる飽
和はね特性部を設け、自動車の衝突時の二次衝撃力のエ
ネルギーを吸収するようにしたから、 ■ エネルギー吸収部材の湾曲凸部によるボルトの締め
つけ軸力に対する飽和はね特性によって、初期変形時の
静摩擦抵抗のコントロールを容易とするだけでなく、エ
ネルギー吸収部材と支持ブラケットの厚みのバラツキ、
および原産厚みのバラツキを許容して、組立て時におけ
るこれらの寸法のマツチング作業を不要とし、安定した
特性と管理工数の削減が得られる。

■ エネルギー吸収部材は、飽和はね特性を発揮するが
一体形成される湾曲凸部によるもので、プレス打抜き等
により容易かつ安価に製作することができるし、装置が
、部品点数の少ない構造の単純なものとなり、コストが
大巾に低減すると共に、性能も安定した信頼性の高いも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はステアリング装置の構成を略示する一部縦断面
図、第２図は実施例の要部縦断面図、第３図、第４図は
要部の分解斜面図、第５図は作動を示す斜面図、第６図
はこの発明の特性を示す図である。 １・・・・・・バンドルホイール、２，３・・・・・・
ステアリングシャフト、４・・・・・・ステアリングギ
ヤ装置、５・・・・・・ステアリングコラム、６・・・
・・・支持ブラケット、６ａ・・・・・・取付座、６ｂ
・・・・・・長穴、７・・・・・・ボルト、８・・・・
・・車体、１１・・・・・・原産、１２・・・・・・エ
ネルギー吸収部材、１２ａ・・・・・・端部、１２ｂ・
・・・・・長穴部、１２ｃ１，１２Ｃ２・・・・・・１
２ｃｎ・・・・・・変形柱部分、１２ｄ・・・・・・端
縁、１２ｅ・・・・・・係合凹所、１２ｆ・・・・・・
屈曲部、１２ｇ・・・・・・湾曲凸部、１３・・・・・
・スペーサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステアリングコラムに固着結合して、車体への取付
   座にバンドルホイール側に開放されたボルト挿通用長穴
   を有する支持部材と、該部材が取付けられる車体所定部
   との間にエネルギー吸収部材を介装すると共に、前記支
   持部材を車体に取付けるボルトの締めつけ軸力を受は持
   つ環座を前記支持部材の長穴およびエネルギー吸収部材
   の長穴部内に介在させ、前記エネルギー吸収部材は、そ
   のステアリングギヤ装置側の端部を前記支持部材に同体
   に結合固着すると共にバンドルホイール側の端縁を前記
   環座に係合し、該環座が係合する長穴部の両側に、複数
   の屈曲部により蛇行して連続する変形柱部分を形成し、
   かつボルトの前記環座で制限されるまでの締めつけ軸力
   に対して弾性的に変形させられる如くした湾曲凸部から
   なる飽和ばね特性部を設け、自動車の衝突時の二次衝撃
   力のエネルギーを吸収するようにしたことを特徴とする
   ステアリングコラム支持装置。 ２ 前記変形柱部分を連続させる屈曲部は、前記エネル
   ギー吸収部材が変形するとき、核部が応力集中により破
   断することのない程度に十分の曲率が与えられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲１記載のステアリングコ
   ラム支持装置。 ３ 前記変形柱部分はその柱巾を漸次変化させられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲１または２に記載の
   ステアリングコラム支持装置。 ４ 前記変形柱部分は、ステアリングギア装置側の柱巾
   を最も小さく、バンドルホイール側に至るほどその巾を
   大きく形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   ３記載のステアリングコラム支持装置。