JP2012001080A - ステアリングコラムの取付ブラケット - Google Patents

Abstract

【課題】荷重変位特性の調整が容易で、特にピーク荷重を高める方向に調整できるように、ステアリング機構の衝撃吸収装置を構成する取付ブラケットを提供する。
【解決手段】ステアリングコラム２を車体側部材３に対して支持させる支持部材であって、車体側部材３に固定される取付面１１とステアリングコラム２に取り付けられる支持面１２とが、ステアリングコラム２に直交して延在する主折曲縁１４を介した屈曲断面を構成する取付ブラケット１において、主折曲縁１４に交差して取付面１１と支持面１２とにわたるビード１５が形成されるステアリングコラム２の取付ブラケット１である。
【選択図】図３

Description

本発明は、ステアリングコラムを車体側部材に支持させる取付ブラケットに関する。

車両におけるステアリング機構（操舵機構）は、ハンドルを取り付けたステアリングシャフトを回転自在に収納したステアリングコラムから構成され、支持部材を介して車体側部材に支持される。ステアリング機構は、ステアリングコラムを安定して車体側部材に支持できれば十分であるが、車両の衝突に際して運転手がハンドルにぶつかる「二次衝突」から運転手の受傷を防ぐため、前記二次衝突の衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収装置が組み込まれる。

ステアリング機構の衝撃吸収装置は、専用部材（リッピングプレート）を引き裂くことで衝撃エネルギーを吸収するリッピングプレート式や、ステアリングコラムを車体側部材に支持させる支持部材（取付ブラケット）の曲げ変形（塑性変形）を利用して衝撃エネルギーを吸収するベンディング式がある。後者のベンディング式によるステアリング機構の衝撃吸収装置は、ステアリング機構に別部材を要しない簡素な構成として好ましく、例えば特許文献１に見られる。

特許文献１は、車体側部材に固定される取付面（第１板部）、ステアリングコラムに取り付けられる支持面（第２板部）、取付面及び支持面を連結する断面Ｌ字形形状の連結面（連結板部）を、主折曲縁（第１折曲部）及び下の副折曲縁（第２折曲部）を介して連結し、前記主折曲縁及び副折曲縁から離れた上の副折曲縁（第３折曲部）を連結板部に設けた板材から構成される取付ブラケットを開示する（特許文献１請求項１ほか）。特許文献１が開示する取付ブラケットは、上下の副折曲縁それぞれを挟んで曲げ変形が発生することにより、支持面を平行移動させてステアリングコラムのこじれを防止し、良好な衝撃エネルギーの吸収を実現するとされる（特許文献１［0005］ほか）。

特開2008-087537号公報

特許文献１が開示する取付ブラケットは、全体形状や板厚を変更するほか、各面又は各面に跨がって透孔を開口して、荷重変位特性（特にピーク荷重）を調整する。しかし、全体形状や板厚の変更による荷重変位特性の調整は難しく、必ずしも設計通りに調整できない問題がある。また、透孔による荷重変位特性の調整は、専ら曲げ変形を容易にしてピーク荷重を低下させる方向にしか調整できず、ピーク荷重を高める方向に調整できなかった（特許文献１［0006］ほか）。そこで、荷重変位特性の調整が容易で、特にピーク荷重を高める方向に調整できるように、ステアリング機構の衝撃吸収装置を構成する取付ブラケットを検討した。

検討の結果開発したものが、ステアリングコラムを車体側部材に対して支持させる支持部材であって、車体側部材に固定される取付面とステアリングコラムに取り付けられる支持面とが、ステアリングコラムに直交して延在する主折曲縁を介した屈曲断面を構成する取付ブラケットにおいて、主折曲縁に交差して取付面と支持面とにわたるビードが形成されるステアリングコラムの取付ブラケットである。後述するように、ビードの外形状又は断面形状や深さは自由なので、ビードは主折曲縁と交差していればよいが、ビードが方向性を有する外形状であれば、ビードは主折曲縁に直交することが好ましい。

ステアリング機構の衝撃吸収装置を構成する取付ブラケットは、車体側部材に固定される取付面に対し、衝撃を受けて前進するステアリングコラムと一体に移動する支持面が主折曲縁を挟んで曲げ変形し、衝撃エネルギーを吸収する。本発明の取付ブラケットは、主折曲縁に交差して取付面と支持面とにわたるビードを形成して主折曲縁における剛性を高め、前記主折曲縁を挟んで生ずる曲げ変形に要する曲げ応力を大きくすることにより、荷重変位特性を改善する（ピーク荷重を高くして、エネルギー吸収量も大きくする）。

ビードの外形状又は断面形状や深さ（以下、外形状ほかと表記）は自由で、前記外形状ほかの調整により、取付ブラケットによる荷重変位特性を調整する。具体的なビードの外形状ほかは、取付ブラケットの外形状やその他ステアリング機構に付随する部材や車体側部材との干渉の具合にも左右される。ここで、ビード始端（取付面におけるビードの始まり）及びビード終端（支持面におけるビードの終わり）は、いずれも取付面及び支持面の範囲内に収まり、ビード断面が取付面又は支持面の周縁に表れないことが望ましい。より具体的には、ビードは取付面における車体側部材に対する取付部位（ネジ孔等）を結ぶ線（締結ライン）とも交差し、ビード始端を取付面の周縁と前記締結ラインとの間に位置させるとよい。

支持面は、ステアリングコラムに直交して延在する副折曲縁を挟んで、ステアリングコラムに取り付けられる下部支持面と、前記下部支持面と主折曲縁とを結ぶ上部支持面とに分けられる構成にし、ビードは、主折曲縁に交差して取付面と上部支持面とにわたって形成してもよい。副折曲縁は複数あってもよく、この場合、副折曲縁毎に折曲げ方向を変える（例えば山折れ→谷折れ→山折れ等）と、下部支持面は、衝撃を受けて前進するステアリングコラムと一体に平行移動させることができるようになり、前進するステアリングコラムをこじらせることがなくなるので、主折曲縁にビードを設けたことによる荷重変位特性の改善の効果（ピーク荷重を高くし、エネルギー吸収量も大きくする効果）が損なわれなくなる。

本発明の取付ブラケットは、主折曲縁に交差するビードを形成することで、前記主折曲縁における剛性を向上させ、特にピーク荷重を高くする効果を有するが、あまりピーク荷重を高くすると曲げ変形が起きにくくなり、衝撃吸収装置としての取付けブラケットの働きを損ねてしまう。そこで、ビードを形成することにより高くなりすぎたピーク荷重を適度に低下させるため、ビードは透孔を開口し、主折曲縁における剛性を低下させる。透孔の外形状や大きさは、ビードを形成したことによる剛性を低下させ、ピーク荷重が要求される設計値の許容範囲に収まるように決定する。

また、上述同様、ビードを形成することにより高くなりすぎたピーク荷重を低下させるため、ビードは、交差する主折曲縁に一致する凹み（打ち込み）を形成してもよい。凹みは、ビードの曲げ変形を容易にする部位で、ビードを形成したことによる剛性を低下させる働きを有する。このようにビードの曲げ変形を促すことができる限り、凹みはビードの表面側又は裏面側のいずれに形成してもよい。凹みの断面形状や深さは、ビードを形成したことによる剛性を低下させ、ピーク荷重が要求される設計値の許容範囲に収まるように決定する。

本発明は、ステアリング機構の衝撃吸収装置を構成する取付ブラケットの荷重変位特性を容易に調整できる効果をもたらす。これは、まず主折曲縁に交差して形成されるビードによる効果である。そして、本発明は、前記取付ブラケットの荷重変位特性の調整幅を大きくする効果ももたらす。これは、ビードがエネルギー吸収量を左右するピーク荷重を高め調整代を、ビードに開口する透孔や凹みが前記ピーク荷重を低下させる調整代を提供することによる効果である。こうした荷重変位特性の調整を容易かつ調整幅を大きくする効果は、要求される荷重変位特性（特にピーク荷重）の実現を容易にし、例えば抜き取り検査の標本数を減らしても品質を維持できる利点をもたらす。

主折曲縁に交差するビードの形成は、前記主折曲縁における取付ブラケットの剛性を高める、本発明を適用した取付ブラケットの板厚を薄くしても、必要充分な荷重変位特性が確保できることを意味し、従来同種の取付ブラケットに比べて薄い板材を利用して材料コストを低減し、軽量化を実現する副次的効果をもたらす。特に、軽量化された取付ブラケットは、従来同種の取付ブラケットに比べて固有振動値が高くなり、支持するステアリングコラムの振動を抑制する副次的効果をもたらす。このように、本発明は、衝撃吸収装置としての取付ブラケットの荷重変位特性を改善するだけでなく、構造部材としての取付ブラケットのコスト面や機械的性質を改善する。

本発明を適用した取付ブラケットの一例を正面方向から見た斜視図である。 本例の取付ブラケットの正面図である。 本例の取付ブラケットにより車体側部材に支持させたステアリングコラムの側面図である。 別例の取付ブラケット（透孔なし）を正面方向から見た図１相当斜視図である。 別例の取付ブラケット（ビードが等幅）を正面方向から見た図１相当斜視図である。 別例の取付ブラケット（ビード始端が取付面の周縁に表れる）を正面方向から見た図１相当斜視図である。 別例の取付ブラケット（支持面が単一）を正面方向から見た図１相当斜視図である。 ステアリングコラムを支持させた本例の取付ブラケットの側面図である。 衝撃エネルギーを吸収するために塑性変形した本例の取付ブラケットの図３相当側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明は、例えば図１〜図３に見られるように、ステアリング機構の衝撃吸収装置を構成する取付ブラケット１に適用される。本例の取付ブラケット１は、車体側部材３に固定される取付面11とステアリングコラム２に取り付けられる上部支持面12とが、ステアリングコラム２に直交して延在する主折曲縁14を介した屈曲断面を構成し、主折曲縁14に交差して取付面11と上部支持面12とにわたるビード15を形成している。取付面11は、主折曲縁14に平行な周縁に左右一対のボルト用切欠（取付部位）111,111を設けている。ビード始端151は、前記ボルト用切欠111,111を結ぶ締結ラインと交差して前記周縁に向けて延び、取付面11の周縁と前記締結ラインとの間に位置している。

本例の取付ブラケット１は、取付面11に対して主折曲縁14を介して曲げ変形する支持面が、上部支持面12及び下部支持面13に分かれている。具体的には、取付面11から斜め後方（図１中左方）に降りる上部支持面12と、ステアリングコラム２に直交する下部支持面13とを、中間面122を挟んで結んでいる。ビード終端151は、上部支持面12の範囲に収まっている。下部支持面13は、ステアリングコラム２から延びるステアリングシャフト（図示）が貫通するシャフト貫通孔132を中心に開口し、ステアリングコラム２との接合する連結ボルト21を挿通するボルト孔133を、前記シャフト貫通孔132を挟んで対角位置に一対設けている。

取付面11と上部支持面12とは、ステアリングコラム２に直交する主折曲縁14を介して谷折れ（図３中右方に対して凹断面）になっている。本例における取付面11と上部支持面12との屈曲角度は、135度である。上部支持面12と中間面122とは、ステアリングコラム２に直交する第１副折曲縁121を介して山折れ（図３中右方に対して凸断面）になっている。本例における上部支持面12と中間面122との屈曲角度は、75度である。そして、下部支持面13と中間面122とは、前記ステアリングコラム２に直交する第２副折曲縁131を介して谷折れ（図３中右方に対して凹断面）になっている。本例における下部支持面13と中間面122との屈曲角度は90度である。

ステアリングコラム２は、図３に見られるように、取付ブラケット１の下部支持面13に設けられたボルト孔133に対して連結ボルト21で連結され、前記取付ブラケット１を介して車体側部材（例えばデッキクロスメンバ等）３に支持される。ステアリングコラム２から延びるステアリングシャフト（図示略）は、下部支持面13のシャフト貫通孔を抜けて前方（図３中右方）に延びる。このほか、ステアリングコラム２は、補助ブラケット22を介して車体側部材３の別の部位に支持される。補助ブラケット22は、ステアリングコラム２に後方（衝突事故等に際し、図示略されたハンドルに運転手がぶつかる等）から衝撃が加えられると、ステアリングコラム２が容易に分離できるようになっている。

本発明の取付ブラケット１における特徴は、主折曲縁14に交差して形成されるビード15である。本例のビード15は、前方に正面視正方形の平面を膨出させた凸部で、既述したように、ボルト用切欠111,111を結ぶ締結ラインと交差して前記取付面11の周縁に向けて、上辺からビード始端151を延ばしている。これにより、ボルト用切欠111を設けたことによる取付面11の剛性低下を、前記ビード15のビード始端151により補強している。本例のビード15は、上部支持面12に掛かる平面に透孔153を設け、また主折曲縁14に一致する凹み（打ち込み）154を形成し、過剰に高められた主折曲縁14における剛性を低下させ、衝撃エネルギーを吸収するための曲げ変形を起きやすくしている。

別例のビード16は、図４に見られるように、本例のビード15同様にビード始端161及びビード終端162を設け、更に主折曲縁14に一致する凹み164を形成しながら、透孔を設けないことで、本例より主折曲縁14における剛性が高くしている。また、更に別例のビード17は、図５に見られるように、透孔及び凹みをなくし、ビード終端172を本例と同じにしながら、取付面11を本例より広くし、ボルト用切欠111,111を結ぶ締結ラインと交差して取付面11の周縁に向けて延びるビード始端171を、ビード17の本体と同幅のまま延ばすことにより、主折曲縁14における剛性が高くしている。この場合、図６に見られるように、取付面11の幅やビード終端182を前記ビード17と同じにしながら、ビード始端181を取付面11の周縁に到達させたビード18は、主折曲縁14における剛性を、前記ビード17を設けた場合に比べて若干低くすることもできる。

本発明は、上述までの例示（図１〜図６参照）のほか、塑性変形による衝撃吸収機能を発揮する従来公知の各種取付ブラケット１に適用できる。例えば図７に見られるように、ステアリングコラム２を上下に揺動させることができるように支持する（チルトさせる）ヒンジ用フランジ195を設けた単一の支持面193と取付面11とから構成される取付ブラケット１であれば、本発明を適用して、前記取付面11及び支持面193の境界である主折曲縁14を跨いでビード19を設ける。この別例のビード19は、ビード始端191からビード終端192まで同幅で、主折曲縁14に一致する凹み194を形成している。

このように、ビード15の外形状又は断面形状や深さは自由であり、透孔又は凹みの有無も自由である。しかし、主折曲縁14における剛性の向上という観点から、図８に見られるように、ビード15は、主折曲縁14におけるビード15を含む取付ブラケット１の断面係数をＺ1、下部支持面13が取り付けられたステアリングコラム２の軸線と前記下部支持面13との交点である荷重点Ｍから主折曲縁14におけるビード15までの距離をＬ1、上部支持面12におけるビード終端152の取付ブラケット１の断面係数をＺ2、下部支持面13が取り付けられたステアリングコラム２の軸線と前記下部支持面13との交点である荷重点Mから前記ビード終端152までの距離をＬ2、そして荷重点Mに加えられる荷重をＦとした場合、
Ｌ1×Ｆ/Ｚ1＞Ｌ2×Ｆ/Ｚ2
の関係にする。裏返せば、前記関係に従う限り、ビード15の外形状又は断面形状や深さは自由であり、透孔又は凹みの有無も自由である。

上記関係に従ってビード15を形成した取付ブラケット１は、衝撃によりステアリングコラム２から荷重Ｆを受けると、図９に見られるように、取付面11に対して上部支持面12が屈曲角度を小さくするように、上部支持面12に対して中間面122が屈曲角度を大きくするように、そして、中間面122に対して下部支持面13が屈曲角度を大きくするように、それぞれ曲げ変形しやすることにより、衝撃エネルギーを吸収する。ここで、第１副折曲縁121及び第２副折曲縁131でも曲げ変形させることにより、衝撃を受けて前進する下部支持面13はステアリングコラム２と一体に平行移動する格好となり、前進するステアリングコラムをこじらせなくなる。

ステアリング機構の衝撃吸収装置としての取付ブラケット１は、主に主折曲縁14における曲げ変形により、衝撃エネルギーを吸収する。本例は、第１副折曲縁121及び第２副折曲縁131における曲げ変形も衝撃エネルギーの吸収に寄与している。ビード15は、前記主折曲縁14における曲げ変形を妨げ、曲げ変形を引き起こすために必要な曲げ応力を大きくすることで、ピーク荷重を高くしてエネルギー吸収量も大きくしている。本例の取付ブラケット１は、取付面11に対する上部支持面12が屈曲角度を小さくするように主折曲縁14に曲げ変形を起こしている。これは、ビード15に余剰肉を発生させる塑性変形であり、通常、曲げ変形を引き起こすために必要な曲げ応力を過剰に大きくする。凹み154は、前記ビード15の余剰肉を自身の形状変形（本例ではビード15の平面に対して深くなっている）により吸収し、ビード15自体の曲げ変形を容易にしている。

１ 取付ブラケット
11 取付面
12 上部支持面
13 下部支持面
14 主折曲縁
15 ビード
２ ステアリングコラム
21 連結ボルト
22 補助ブラケット
３ 車体側部材
31 固定ボルト

Claims (4)

1. ステアリングコラムを車体側部材に対して支持させる支持部材であって、車体側部材に固定される取付面とステアリングコラムに取り付けられる支持面とが、ステアリングコラムに直交して延在する主折曲縁を介した屈曲断面を構成する取付ブラケットにおいて、
   主折曲縁に交差して取付面と支持面とにわたるビードが形成されることを特徴とするステアリングコラムの取付ブラケット。
2. 支持面は、ステアリングコラムに直交して延在する副折曲縁を挟んで、ステアリングコラムに取り付けられる下部支持面と、前記下部支持面と主折曲縁とを結ぶ上部支持面とに分けられ、
   ビードは、主折曲縁に交差して取付面と上部支持面とにわたって形成される請求項１記載のステアリングコラムの取付ブラケット。
3. ビードは、透孔を開口した請求項１又は２いずれか記載のステアリングコラムの取付ブラケット。
4. ビードは、交差する主折曲縁に一致する凹みを形成した請求項１〜３いずれか記載のステアリングコラムの取付ブラケット。

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