WO2012026257A1 - 衝撃吸収式ステアリング装置 - Google Patents
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- B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
- B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
- B62D1/16—Steering columns
- B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
- B62D1/19—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable incorporating energy-absorbing arrangements, e.g. by being yieldable or collapsible
- B62D1/195—Yieldable supports for the steering column
Definitions
- the present invention is an impact-absorbing steering device, particularly with a steering wheel, that allows the steering wheel to be displaced forward while absorbing impact energy applied to the steering wheel from the driver's body in the event of a collision.
- the present invention relates to an impact-absorbing steering apparatus having a structure in which an electric motor constituting an electric power steering apparatus is provided in a state of projecting sideward at a portion displaced forward.
- the automobile steering device transmits the rotation of the steering wheel 1 to the input shaft 3 of the steering gear unit 2, and pushes and pulls the pair of left and right tie rods 4 as the input shaft 3 rotates. And a steering angle is provided to the front wheels.
- the steering wheel 1 is supported and fixed at the rear end portion of the steering shaft 5.
- the steering shaft 5 is rotatably supported by the steering column 6 with the cylindrical steering column 6 inserted in the axial direction. ing. Further, the front end portion of the steering shaft 5 is connected to the rear end portion of the intermediate shaft 8 via the universal joint 7, and the front end portion of the intermediate shaft 8 is connected to the input shaft 3 via another universal joint 9. is doing.
- the intermediate shaft 8 is configured such that torque can be transmitted and the entire length can be contracted by an impact load.
- the steering wheel 1 In the event of a collision, the steering wheel 1 is displaced rearward through the steering shaft 5 and pushed up toward the driver's body regardless of the rearward displacement of the steering gear unit 2. It is configured to prevent it.
- Such a vehicle steering device is required for protecting the driver to have a structure that displaces the steering wheel forward while absorbing impact energy in the event of a collision. That is, in the case of a collision accident, a secondary collision in which the driver's body collides with the steering wheel 1 occurs following a primary collision in which the automobile collides with another automobile or the like.
- the steering column 6 supporting the steering wheel 1 is dropped forward from the vehicle body due to the forward impact load associated with the secondary collision.
- FIG. 10 to FIG. 13 show an example of an automobile steering apparatus having an impact absorbing function.
- This steering device includes a steering column 6a, a column side bracket 10, a pair of left and right sandwiched wall portions 11 provided on the steering column 6a side, and a vehicle body side bracket 12.
- a steering shaft 5a is supported on the inner diameter side of the steering column 6a by a rolling bearing capable of supporting a radial load and a thrust load, so that only the rotation is possible.
- a housing 14 for installing components of an electric power steering device such as an electric motor 13 (see FIG. 9) and a speed reducer is coupled and fixed to the front end portion of the steering column 6a.
- the column side bracket 10 is coupled and supported to the vehicle body side bracket 12 so as to be able to be displaced and detached forward by an impact load based on a secondary collision.
- the column side bracket 10 is formed by joining and fixing a top plate 15 and a pair of left and right side plates 16a and 16b, each made of a metal plate having sufficient strength and rigidity, such as a steel plate, by means of welding or the like. It is a thing.
- Both end portions in the width direction of the top plate 15 are mounting plate portions 17 for coupling and supporting the column side bracket 10 to the vehicle body side bracket 12.
- a notch 18 opened at the rear edge of the mounting plate 17 as shown in FIG. 13 is formed at the center in the width direction of the mounting plate 17, and a capsule is formed in the notch 18. 19 is installed.
- These capsules 19 are made of a material that is slippery with respect to the metal plate constituting the top plate 15 such as a synthetic resin or a soft metal such as an aluminum alloy. In a normal state, the capsule 19 does not come out of the notch 18, but when a large impact load directed forward is applied to the column side bracket 10, the capsule 19 is locked in the notch 18. The member is torn and exits from the notch 18 backward. Specifically, between the recessed portion 20 and the small through hole 21 formed in the inner peripheral edge or the peripheral portion of the notch 18 in the mounting plate portion 17, and another small through hole 22 formed in the capsule 19, Shearing a shear pin.
- these shear pins are formed of a material that can be sheared by an impact load, such as a synthetic resin or a soft metal, and at least a part of each of the shear pins is in a state of being tightly fitted in any of the small through holes 21 and 22. In a state of being fitted and press-fitted, it is spanned between the mounting plate portion 17 and the capsules 19, and these capsules 19 are supported by these mounting plate portions 17.
- a through hole 23 for inserting a bolt or a stud for connecting and supporting the column side bracket 10 to the vehicle body side bracket 12 is provided.
- a bolt inserted through the through hole 23 of the capsule 19 from below to above is screwed into a nut 24 supported and fixed to the vehicle body side bracket 12 by welding or the like. Tighten further. Since the vehicle body side bracket 12 is fixed to the vehicle body side in advance, the column side bracket 10 is removed forward only when a large impact load directed forward is applied to the vehicle body by tightening bolts. Possible to be coupled and supported.
- the steering column 6 a is supported between the side plates 16 a and 16 b of the column side bracket 10.
- the steering column 6a is supported by the column side bracket 10 so as to be displaced forward together with the column side bracket 10, and the steering shaft 5a is supported by the steering column 6a so as to be rotatable only. Therefore, when a forward impact is applied to the steering wheel 1 fixed to the steering shaft 5a due to the secondary collision, the steering column 6a is dropped from the column side bracket 10 and moved forward together with the steering wheel 1. Displace.
- Patent Documents 1 to 3 while being plastically deformed between a portion supported by the vehicle body and displaced forward during a secondary collision and a portion not displaced forward during a secondary collision, A structure provided with an energy absorbing member that allows the steering column to be displaced forward is described.
- 14 to 16 show a first example of a conventional structure described in Patent Document 1 and incorporating an energy absorbing member.
- the energy absorbing member 25 is formed by bending a plastically deformable metal plate such as a mild steel plate into the shape shown in FIG.
- the rear portion of the energy absorbing member 25 is coupled to the vehicle body side bracket 12a by a bolt 26 together with a pair of left and right mounting plate portions 17a provided on the column side bracket 10a.
- These mounting plate portions 17a are formed with, for example, U-shaped cutouts opened at the rear edges thereof, and the bolts 26 are inserted through the cutouts. Further, the front portion of the energy absorbing member 25 is folded back into a U-shape, and as shown in FIG. 14, the tip edge thereof is engaged with a part of the mounting plate portion 17a, and as the secondary collision progresses, The front end edge is displaced forward together with the column side bracket 10a.
- Patent Document 3 also describes a structure incorporating an energy absorbing member made of a metal plate, similar to that described in Patent Document 1.
- FIGS. 17 to 19 show a second example of a conventional structure described in Patent Document 2 and incorporating an energy absorbing member.
- a pair of energy absorbing members 25a is formed by bending a metal wire such as mild steel that can be plastically deformed into the shape shown in FIG.
- the folding base portion 27 of the energy absorbing member 25a is locked to the rear side of the capsule 19a, which is supported by the vehicle body side bracket and is not displaced forward during a secondary collision.
- the front end side folded portion 28 of the energy absorbing member 25a is opposed to the front end edge of the mounting plate portion 17b constituting the column side bracket 10b.
- a straight line portion 29 continuous from the front end side folded portion 28 toward both ends of the wire rod is protruded rearward from the flat plate portion 30 through a through hole 31 formed in the flat plate portion 30 of the column side bracket 10b.
- the front end edge of the mounting plate portion 17b handles the front end side folded portion 28 of the energy absorbing member 25a in accordance with the forward displacement of the steering column 6b to which the column side bracket 10b is fixed. And the front end side folding
- FIG. Since the movement of the front end side folded portion 28 is performed as plastic deformation of these wires, a driver who has collided with the steering wheel by absorbing impact energy applied to the steering wheel at the time of the secondary collision accompanying this movement. Alleviates the impact on the body.
- an object of the present invention is to realize a structure in which a steering wheel can be smoothly displaced forward even when the electric motor constituting the electric power steering apparatus is provided in a state of protruding sideways. It is said.
- the shock absorbing steering device of the present invention is A steering column; A steering shaft that is rotatably supported inside the steering column and that can support and fix a steering wheel at a rear end protruding from the rear end opening of the steering column;
- the steering column protrudes in the left and right sides and includes a pair of mounting plate portions that are supported on the vehicle body so as to be detachable forward based on a forward impact load, and is supported by the steering column.
- An electric power steering system comprising: a housing supported at a front end portion of the steering column; and an electric motor projecting in one direction from the housing, and applying an auxiliary torque for rotation of the steering shaft using the electric motor as a power source.
- the load required for the pair of mounting plate portions to drop forward from the portion fixed to the vehicle body is greater than that of the mounting plate portion far from the electric motor.
- the mounting plate portion on the side close to the electric motor is configured to be small.
- the shock absorbing steering device of the present invention is provided with a member that is arranged between the mounting plate portion and the portion fixed to the vehicle body, and is connected and fixed to both of them.
- the rigidity or friction coefficient of these members is made different between the side far from the electric motor and the side near the electric motor.
- a metal plate that can be plastically deformed is formed between the mounting plate portion and the portion fixed to the vehicle body by bending.
- the width dimension of the plastic deformation portion of the energy absorbing member is made smaller by the energy absorbing member closer to the electric motor than the energy absorbing member far from the electric motor.
- at least the thickness of the plastic deformation portion of the energy absorbing member is made smaller at the energy absorbing member closer to the electric motor than at the energy absorbing member far from the electric motor.
- the mounting plate portion includes a notch that opens at each rear end edge,
- the portion fixed to the vehicle body is supported in a state in which forward displacement is prevented with respect to the portion fixed to the vehicle body even when the impact load is applied, and the inside of each notch
- the capsule is locked so as to be able to come out rearward from the notch,
- each is formed by bending a plastically deformable wire, and when the impact load is applied to the mounting plate part, the wire is stretched while these are stretched.
- a pair of energy absorbing members that allow the mounting plate portion to be displaced forward The rigidity of the wire constituting these energy absorbing members is made smaller at the wire closer to the electric motor than at the wire far from the electric motor. More specifically, the wire diameter of the wire constituting the energy absorbing member is made thinner with the wire closer to the electric motor than the wire farther from the electric motor.
- the mounting plate portion includes a notch and a displacement side locking portion that are opened at the respective rear end edges
- the portion fixed to the vehicle body includes a fixed-side locking portion, and is supported in a state in which forward displacement is prevented even when the impact load is applied to the portion fixed to the vehicle body, and A capsule disposed inside each of the notches, The capsule is spanned between the displacement side locking portion and the fixed side locking portion, and the capsule is attached to the mounting plate portion with the impact load applied to the mounting plate portion.
- the rigidity of these shear pins is made smaller by the wire closer to the electric motor than the shear pin far from the electric motor. More specifically, the shear pin closer to the electric motor is more easily sheared than the shear pin far from the electric motor.
- the wire diameter of the shear pin closer to the electric motor is made thinner than the wire diameter of the shear pin far from the electric motor, or the material constituting the shear pin far from the electric motor is made of Such a configuration can be obtained by lowering the shear resistance of the material of the shear pin closer to the electric motor than the shear resistance.
- the upper and lower surfaces of the mounting plate portion, the lower surface of the portion fixed to the vehicle body, and the mounting plate portion to the portion fixed to the vehicle body are provided between the upper surface of the member to be suppressed, and these sliding plates are separated from the electric motor.
- the friction coefficient of the sliding plate closer to the electric motor is made smaller than the friction coefficient of the sliding plate on the far side.
- a pair of front mounting plates that protrude in the left and right sides of the steering column and are supported by a portion fixed to the vehicle body so as to be able to drop forward based on a forward impact load.
- a housing-side bracket that is supported by the vehicle body so as to be axially displaceable together with the housing, and the front mounting plate portion is dropped forward from a portion fixed to the vehicle body. It is preferable that the load required to do this is smaller on the side closer to the electric motor than on the side far from the electric motor.
- a member is provided between the front mounting plate portion and the portion fixed from the vehicle body and connected and fixed to both of them, and the rigidity or friction coefficient of these members is far from the electric motor. It is preferable to make the side different from the side close to the electric motor.
- the electric motor constituting the electric power steering apparatus is provided in a state of protruding sideways.
- the steering wheel is smoothly displaced forward. That is, due to the presence of the electric motor having a large inertial mass, the mounting plate portion on the side where the electric motor is installed is less likely to be displaced forward during a secondary collision, and the mounting plate portion on the side on which the electric motor is installed is more likely to drop forward. For this reason, the steering column provided with the mounting plate portion is offset by the difficulty of moving forward on the electric motor installation side based on the presence of the electric motor and the ease of dropping off the mounting plate portion. Displaces smoothly in the axial direction.
- the impact energy applied to the steering column due to the secondary collision is absorbed, the sliding of the friction engaging portions at a plurality of locations, and the plastic deformation of the energy absorbing member provided between the vehicle body side and the steering column.
- it is effectively performed from the aspect of impact energy absorption, and it becomes easy to enhance the protection of the driver.
- FIG. 1 is a plan view showing an apparatus of a first example of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a side view of the apparatus of FIG. 1 in a normal state.
- FIG. 3 is a side view of the apparatus of FIG. 1 in a state in which a secondary collision has progressed.
- FIG. 4 is a plan view (a) and a side view (b) of the energy absorbing member (A) provided on the side opposite to the electric motor, and a plan view (a) of the energy absorbing member (B) provided on the electric motor side. It is a side view (b).
- FIG. 5 is a view similar to FIG. 4 showing a second example of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 6 shows an example of the second embodiment of the present invention, a mounting plate portion of a support bracket, a capsule assembled to the mounting plate portion, and an energy absorbing member spanned between the mounting plate portion and the capsule.
- a plan view (a) and a side view (b) respectively, showing a normal state (A) and a state in which a secondary collision has progressed (B).
- FIG. 7 is a plan view showing an energy absorbing member (A) provided on the side opposite to the electric motor side and an energy absorbing member (B) provided on the side of the electric motor, for one example of the second embodiment of the present invention. It is (a) and a side view (b).
- FIG. 8 is a plan view (a) and a side view, respectively, showing a capsule (A) provided on the side opposite to the electric motor and a capsule (B) provided on the electric motor side for one example of the third embodiment of the present invention.
- FIG. FIG. 9 is a partially cutaway side view showing an example of a conventional steering device.
- FIG. 10 is a perspective view showing an example of a conventional shock absorbing steering device as seen from the front upper side.
- 11 is a cross-sectional view of the apparatus of FIG.
- FIG. 12 is a view similar to FIG. 10, showing the apparatus of FIG. 10 with the vehicle body side bracket omitted.
- FIG. 13 is a perspective view of the apparatus shown in FIG. 10 with the support bracket viewed from the rear lower side.
- FIG. 14 is a partial schematic side view showing a first example of a shock absorption type steering apparatus incorporating a conventionally known energy absorbing member.
- FIG. 15 is a perspective view showing the energy absorbing member of the apparatus of FIG. 14 as viewed from the front upper side.
- 16 is a partial schematic side view showing a state in which the secondary collision of the apparatus of FIG. 14 has progressed.
- FIG. 17 is a partial side view showing a second example of an impact absorption type steering apparatus incorporating a conventionally known energy absorbing member.
- 18 is a view taken in the direction of arrow X in FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line YY of FIG. FIG.
- FIG. 20 shows a shock absorbing steering device equipped with an electric power steering device in a normal state (in order to explain the reason why the steering column etc. inclines at the time of a secondary collision according to the installation state of the electric motor. It is a top view shown by A) and the state (B) which the secondary collision advanced.
- the electric motor is protruded from one side of the housing for the electric power steering device fixed to the front end of the steering column. According to the researches of the present inventors, the forward displacement of the steering column at the time of the secondary collision is not always smoothly performed based on the presence of the electric motor. It has become clear. The reason for this will be described with reference to FIG.
- FIG. 20 shows a state in which the shock absorption type steering apparatus provided with the electric power steering apparatus is viewed from above.
- a housing 14a for housing components such as a speed reducer constituting the electric power steering apparatus is fixed to the front end portion of the steering column 6c, and the steering column 6c and the housing 14a face forward with respect to the vehicle body side bracket. Based on the impact load, it supports the dropout to the front.
- the column side bracket 10c supported on the intermediate portion of the steering column 6c and the housing side bracket 32 supported on the housing 14a are both removed from the vehicle body so as to drop forward by an impact load directed forward. I support it.
- Each of these brackets 10c and 32 includes a pair of left and right or left and right mounting plate portions 17c and 17d, and the mounting plate portions 17c and 17d have cutouts 18a and 18b that open to the rear edge, respectively. Is forming.
- the sliding plates 33a and 33b are assembled to the left and right ends of the brackets 10c and 32 so as to cover the notches 18a and 18b.
- the left and right ends of the brackets 10c and 32 are supported with respect to the vehicle body by bolts or studs inserted through through holes formed in the sliding plates 33a and 33b.
- the bolt or stud is allowed to come out of the notches 18a and 18b together with the sliding plates 33a and 33b, and the steering column 6c and the housing 14a are allowed to be displaced forward.
- the electric motor 13a which is an auxiliary power source for the electric power steering apparatus, is provided with a heavy weight and a large inertial mass so as to protrude to one side of the housing 14a.
- the housing 14a that supports and fixes the electric motor 13a tends to be inclined with respect to the axial direction.
- the start of displacement in the case of receiving an impact load accompanying the secondary collision tends to be delayed as compared with other portions where the inertial mass is relatively small.
- the steering column 6c and the housing 14a are located on the rear side of the electric motor 13a with respect to the side opposite to the electric motor 13a. It is displaced forward while tilted in the direction. Such forward displacement is performed while sliding a plurality of friction engagement portions or plastically deforming an energy absorbing member provided between the vehicle body side and the steering column 6c or housing 14a side. .
- FIG. 20 shows a first example of the first embodiment of the present invention.
- a housing 14a that houses a reduction gear that constitutes the electric power steering device is fixed to the front end of the steering column 6c.
- an electric motor 13a serving as an auxiliary power source for the electric power steering apparatus is supported and fixed to one side surface of the housing 14a.
- the steering column 6c and the housing 14a are supported with respect to the vehicle body side bracket so as to be able to drop forward based on the impact load directed forward.
- each of these brackets 10c and 32 includes a pair of left and right or left and right mounting plate portions 17c and 17d, and the mounting plate portions 17c and 17d have cutouts 18a and 18b that open to the rear edge, respectively. Is forming. Then, sliding plates 33a and 33b are assembled to the left and right ends of the brackets 10c and 32, respectively, in a state of covering the notches 18a and 18b.
- sliding plates 33a and 33b are formed in a long, substantially U-shape with an opening at the front by, for example, injection molding synthetic resin or by bending a metal plate having a synthetic resin coating layer on the surface.
- the upper and lower plate portions, the coupling plate portions that connect the rear end edges of these plate portions, and the through holes formed in the matching portions of these plate portions are provided.
- a stop piece may be provided.
- the mounting plate portions 17c and 17d of the brackets 10c and 32 are supported to the vehicle body by bolts 34 inserted through the notches 18a and 18b of the mounting plate portions 17c and 17d and the through holes of the sliding plates 33a and 33b.
- the mounting plate portions 17c and 17d are not necessarily separated from each other on the left and right sides, and as described above, the structure in which both ends of the integral mounting plate portion protrude in the left and right side directions of the steering column is also a pair of mounting plates. Included in the board.
- a pair of energy is provided between the pair of left and right mounting plate portions 17c, 17c provided on the column side bracket 10c and the bolt 34, which is a portion fixed to the vehicle body.
- Absorbing members 35a and 35b are provided. These energy absorbing members 35a and 35b are basically the same as the energy absorbing member 25 described in Patent Document 1 described with reference to FIGS. 14 to 16, and each can be plastically deformed, such as a mild steel plate. It is formed by bending a metal plate.
- the energy absorbing members 35a and 35b include a substrate portion 36 and plastic deformation portions 37a and 37b.
- the substrate portion 36 has a circular hole 38 for inserting the bolt 34 in the center portion.
- both ends of the rear end edge of the board portion 36 are bent upward to form locking pieces 39, and the front side surfaces of these locking pieces 39 are engaged with the rear end edge of the sliding plate 33a. I try to let them.
- These locking pieces 39 are provided for positioning the substrate portion 36 with respect to the sliding plate 33a.
- the plastically deformable portions 37a and 37b are formed by folding an intermediate portion of the belt-like plate portion extending forward from the center portion of the front end edge of the substrate portion 36 into a U-shape by approximately 180 °.
- the configurations of these energy absorbing members 35a and 35b are basically the same, but the rigidity of these composition deformation portions is different from each other.
- the width dimensions W and w of the plastic deformation portions 37a and 37b are different from each other. Specifically, the width dimension W of the plastic deformation portion 37a of the energy absorbing member 35a attached to the attachment plate portion 17c on the side farther from the electric motor 13a (upper side in FIG. 1) is made relatively large. On the other hand, the width dimension w of the plastic deformation portion 37b of the energy absorbing member 35b attached to the mounting plate portion 17c on the side closer to the electric motor 13a (the lower side in FIG. 1) is made relatively small (W> w). ing.
- Anchor plate portions 45 for abutting the leading edges of the plastic deformation portions 37a and 37b are formed by bending on the lower portions of the mounting plate portion 17c on both the left and right sides of the column side bracket 10c.
- the anchor plate portion 45 is formed by bending the rear end portion of the lower plate portion provided below the attachment plate portion 17c upward, and the plastic deformation portions 37a and 37b are formed on the attachment plate portion 17c. It arrange
- both bolts 34 are allowed to come out of the notches 18a and 18b together with the sliding plates 33a and 33b and the substrate portion 36 of the energy absorbing members 35a and 35b, and the steering column 6c is allowed to be displaced forward. .
- the column side bracket 10c is displaced forward together with the steering column 6c.
- the housing side bracket 32 is also detached from the vehicle body, and the housing side bracket 32 is allowed to be displaced forward.
- the plastic deformation portions 37a and 37b of the energy absorbing members 35a and 35b are moved from the state shown in FIG. 1 to the state shown in FIG.
- the folded portion formed in the intermediate portion is plastically deformed in a direction in which the folded portion is moved to the tip side of the belt-like portion. Based on this plastic deformation, the impact energy transmitted from the driver's body to the column side bracket 10c via the steering shaft 5a and the steering column 6c is absorbed, and the impact applied to the driver's body is reduced.
- the resistance against displacement of the mounting plate portions 17c provided at both ends of the column side bracket 10c is different from each other. Specifically, the resistance to displacement of the mounting plate 17c on the electric motor 13a side is smaller than the resistance to displacement of the mounting plate 17c on the opposite side of the electric motor 13a. With the difference in resistance, when the presence of the electric motor 13a is ignored, the mounting plate portion 17c on the side where the electric motor 13a is installed drops off more forward than the mounting plate portion 17c on the opposite side of the electric motor 13a. It becomes easy.
- the mounting plate portion 17c on the side where the electric motor 13a is installed is not easily displaced forward during a secondary collision. Therefore, the width dimension w of the plastic deformation portion 37b constituting the energy absorbing member 35b is small when it is difficult to displace the mounting plate portion 17c on the side where the electric motor 13a is installed based on the presence of the electric motor 13a. This cancels out that the mounting plate portion 17c is likely to fall off. For this reason, the steering column 6c that supports the column side bracket 10c provided with the mounting plate portion 17c is smoothly displaced substantially in the axial direction thereof.
- FIG. 5 shows a second example of the first embodiment of the present invention.
- each of the pair of energy absorbing members 35a and 35c which are plastically deformable metal plates, is mounted on the mounting plate portion 17c (see FIG. 1) on the side far from the electric motor 13a.
- the thickness dimension t of the energy absorbing member 35c attached to the mounting plate portion 17c (see FIGS. 1 to 3) closer to the electric motor 13a is made smaller than the thickness dimension T of the energy absorbing member 35a. .
- At least the thickness dimension of the plastic deformation portion 37c of the energy absorption member 35c on the electric motor 13a side is set to the thickness of the plastic deformation portion 37a of the energy absorption member 35a on the opposite side to the electric motor 13a. What is necessary is just to make it smaller than a dimension.
- [Second Embodiment] 6 to 7 show an example of the second embodiment of the present invention.
- the impact energy directed forward is transmitted from the steering wheel to the column side bracket 10c supported on the steering column 6c (see FIGS. 1 to 3 and 20).
- the energy absorbing members 40a and 40b that allow the column side bracket 10c to move forward the wire rod that can be plastically deformed, as in the structure described in Patent Document 2 described in FIGS. Is formed by bending.
- the left and right pair of mounting plate portions 17c are provided in the same manner as the conventional structure shown in FIGS. 11 and 13 or the structure described in Patent Document 2 shown in FIG.
- a notch 18 is provided at each rear end edge.
- the capsule 19 is assembled
- a conventionally well-known structure is employed, for example, a shear pin is spanned between the capsule 19 and the mounting plate portion 17c.
- the capsule 19 is moved forward regardless of the impact load directed to the vehicle body. Support in a state where the displacement to is prevented.
- the capsule 19 may be handled as a member constituting a portion fixed to the vehicle body.
- each of the energy absorbing members 40a and 40b shown in FIGS. 7A and 7B is provided between the capsule 19 and the mounting plate portion 17c.
- Each of these energy absorbing members 40a and 40b is formed by bending a plastically deformable wire, and when a load toward the front is applied to the mounting plate portion 17c, these wires are stretched, The mounting plate portion 17c is allowed to be displaced forward. That is, each of the energy absorbing members 40a and 40b has a substantially U-shaped base 41 having an opening at the front, and a pair of left and right sides that extend forward from both ends of the base 41 and have their respective intermediate portions folded back by approximately 180 °. A plastic deformation portion 42.
- These energy absorbing members 40a and 40b lock the respective base portions 41 to the rear side of the capsule 19, make the folded portions of the respective plastic deformation portions 42 face the front edge of the mounting plate portion 17c, and further A small through hole provided in the hanging plate portion 43 formed by bending the front half of the plastic deformation portion 42 downward from the front end edge of the mounting plate portion 17c is inserted from the front to the rear.
- the rigidity of the energy absorbing members 40a and 40b is made smaller on the side closer to the electric motor than on the side far from the electric motor. That is, among the wires constituting the energy absorbing members 40a and 40b, the attachment closer to the electric motor than the diameter D of the wire constituting the energy absorbing member 40a attached to the attachment plate portion 17c on the side far from the electric motor.
- worn is made thin.
- the front end edge of the mounting plate portion 17c moves while handling the plastic deformation portions 42 of the energy absorbing members 40a and 40b toward both ends of the wire rod.
- the steering column 6c is allowed to be displaced forward together with the column side bracket 10c while absorbing impact energy applied to the steering column 6c from the steering wheel.
- the resistance against the forward displacement of the plate portion 17c is different from each other. With this difference in resistance, the mounting plate portion 17c on the side where the electric motor 13a is installed is more likely to drop forward than the mounting plate portion 17c on the opposite side of the electric motor 13a, and as a result, the mounting plate portion
- the steering column 6c that supports the column side bracket 10c provided with 17c is smoothly displaced, and it becomes easy to enhance the protection of the driver.
- the second embodiment is the same as the first embodiment, and therefore illustrations and explanations of equivalent parts are omitted.
- FIG. 8 shows an example of the third embodiment of the present invention. Also in the case of this example, similarly to the second embodiment, notches 18a (FIG. 1) formed in the pair of left and right mounting plate portions 17c provided on the column side bracket 10c so as to open to the respective rear end edges. (See FIG. 8), capsules 19a and 19b as shown in FIGS. 8A and 8B are assembled.
- the shape and structure of these capsules 19a and 19b, and the basic structure for supporting these capsules 19a and 19b on the mounting plate portion 17c are widely known in the past as described in Patent Document 2. The structure is the same.
- the capsules 19a and 19b is aligned with the recessed portion 20 and the small through hole 21 (see FIG. 13) formed in the inner peripheral edge or the peripheral part of the notch 18 in the mounting plate part 17c.
- the small through holes 44a and 44b are formed at the positions to be used. These small through holes 44a and 44b function as fixed side locking portions.
- the recessed portion 20 and the small through hole 21 (see FIG. 13) of the mounting plate portion 17c function as a displacement side locking portion.
- a shear pin (not shown) is provided between the small through holes 44a and 44b functioning as the fixed side locking portions and the recessed portion 20 and the small through holes 21 (see FIG. 13) functioning as the displacement side locking portions.
- the capsules 19a and 19b are supported and fixed to the vehicle body by bolts or studs that are inserted through through holes 23 formed in the respective central portions. Therefore, at the time of the secondary collision, the column side bracket 10c is displaced forward while shearing the above-described shear pin and pulling out the capsules 19a and 19b backward from the notches 18a.
- the inside diameters of the small through holes 44a and 44b of the capsules 19a and 19b and the corresponding recessed portions 20 and small through holes 21 (see FIG. 13) of the mounting plate portion 17c are respectively set.
- the rigidity of the shearing pins is made different between the right and left sides. More specifically, the shear pin spanned between the capsule 19a shown in FIG. 8A and the mounting plate portion 17c on the side far from the electric motor 13a (see FIGS. 1 to 3) is more suitable than FIG.
- the shear pin spanned between the capsule 19b shown in (B) and the mounting plate portion 17c on the side close to the electric motor 13a is thinned.
- the materials of the shear pins used to support the left and right capsules 19a and 19b are the same. Therefore, the shear pin supporting the capsule 19b on the side close to the electric motor 13a is more easily sheared than the shear pin supporting the capsule 19b on the far side.
- the mounting plate portion 17c on the side where the electric motor 13a is installed is more likely to drop forward than the mounting plate portion 17c on the opposite side of the electric motor 13a.
- the steering column 6c that supports the column side bracket 10c provided with the mounting plate portion 17c is smoothly displaced, so that it is easy to enhance the protection of the driver.
- the first embodiment and the second embodiment except that by changing the coupling strength between the capsules 19a, 19b and the mounting plate portion 17c, the ease with which the mounting plate portion 17c is dropped forward is changed. Therefore, the illustration and description of the equivalent parts are omitted.
- the diameter of the shear pin is made the same, and instead, the material of the shear pin is made different between the left and right mounting plate portions 17c. You can also.
- the mounting plate portion closer to the electric motor 13a than the shear resistance of the material (for example, soft metal) constituting the shear pin spanned between the mounting plate portion far from the electric motor 13a and the capsule The shear resistance of the material of the shear pin (for example, synthetic resin) spanned between the capsules is lowered.
- the load required for the pair of left and right mounting plate portions to drop forward from the parts fixed to the vehicle body such as bolts and studs is more electric than the side far from the electric motor. What is necessary is just to make small on the side close to the motor.
- the rigidity of the pair of left and right energy absorbing members and shear pins need not necessarily be different from each other.
- similar to an electric motor is made small compared with the friction coefficient of the sliding plate installed in a far side.
- a sliding plate installed on the side close to the electric motor the surface of a metal plate such as a stainless steel plate is coated with a slippery synthetic resin such as PTFE or the whole is made of a slippery synthetic resin.
- a metal plate having no coating layer and having a simple corrosion resistance is used as a sliding plate installed on the far side.
- this sliding plate is also included in the member that is arranged between the mounting plate portion and the portion fixed to the vehicle body and is connected and fixed to both of them.
- the first to fourth embodiments can be implemented alone or in combination.
- the structure of the second embodiment shown in FIGS. 6 to 7 can be combined with the structure of the third embodiment shown in FIG.
- the column side bracket 10c and the housing side bracket 32 can be displaced forward with respect to the portion fixed to the vehicle body based on the impact energy at the time of the secondary collision.
- the housing side bracket 32 portion in addition to the column side bracket 10c portion, also has different characteristics on the left and right sides. Only in this housing side bracket 32 part, the structure which was excellent in terms of driver
- the aspects of the first to fourth embodiments are applied singly or in combination to both the column side bracket 10c portion and the housing side bracket 32 portion.
- the present invention relates to a steering device for an automobile, and more specifically, an impact that enables forward displacement of the steering wheel while absorbing impact energy applied to the steering wheel from a driver's body in the event of a collision.
- Absorption-type steering device in particular, an impact-absorption-type steering device having a structure in which an electric motor constituting the electric power steering device is provided in a state of projecting to the side at a portion displaced forward together with the steering wheel. be able to.
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Abstract
【課題】電動式パワーステアリング装置を構成する電動モータ13aを側方に突出する状態で設けた構造であっても、二次衝突時に、ステアリングホイールが前方に向け円滑に変位させられる構造を実現する。 【解決手段】ステアリングコラム6cに支持したコラム側ブラケット10cに設けた左右1対の取付板部17cと車体に固定された部分の間に、これらの両方に接続固定される部材を備え、これらの部材の剛性または摩擦係数を異ならせることで、1対の取付板部17が車体に固定された部分から前方に脱落するために要する荷重を、電動モータ13aから遠い側で大きく、近い側で小さくする。慣性質量が大きな、電動モータ13aの設置側で、前方への脱落が行われにくくなる傾向と、取付板部の脱落しやすさとが相殺される。
Description
この発明は、衝突事故の際に運転者の身体からステアリングホイールに加わった衝撃エネルギを吸収しつつ、このステアリングホイールの前方への変位を可能とする、衝撃吸収式ステアリング装置、特に、ステアリングホイールとともに前方に変位する部分に、電動式パワーステアリング装置を構成する電動モータを、側方に突出する状態で設けた構造の衝撃吸収式ステアリング装置に関する。
自動車用ステアリング装置は、図9に示すように、ステアリングホイール1の回転をステアリングギヤユニット2の入力軸3に伝達し、この入力軸3の回転に伴って左右1対のタイロッド4を押し引きして、前車輪に舵角を付与するように構成されている。ステアリングホイール1は、ステアリングシャフト5の後端部に支持固定されており、このステアリングシャフト5は、円筒状のステアリングコラム6を軸方向に挿通した状態で、このステアリングコラム6に回転自在に支持されている。また、ステアリングシャフト5の前端部は、自在継手7を介して中間シャフト8の後端部に接続し、この中間シャフト8の前端部を、別の自在継手9を介して、入力軸3に接続している。なお、中間シャフト8は、トルクを伝達可能に、かつ、衝撃荷重により全長を収縮可能に構成している。そして、衝突事故の際に、ステアリングギヤユニット2の後方への変位に拘らず、ステアリングシャフト5を介してステアリングホイール1が後方に向けて変位して、運転者の身体に向けて突き上げられることを防止できるように構成している。
このような自動車用ステアリング装置は、衝突事故の際に、衝撃エネルギを吸収しつつ、ステアリングホイールを前方に変位させる構造にすることが、運転者の保護のために必要とされている。すなわち、衝突事故の際には、自動車が他の自動車などと衝突する一次衝突に続いて、運転者の身体がステアリングホイール1に衝突する二次衝突が発生する。この二次衝突の際に、運転者の身体に加わる衝撃を緩和するために、ステアリングホイール1を支持したステアリングコラム6を車体に対して、二次衝突に伴う前方への衝撃荷重により前方に脱落可能に支持するとともに、ステアリングコラム6とともに前方に変位する部分と車体との間に、塑性変形することで衝撃荷重を吸収するエネルギ吸収部材を設けることが、従来から広く実施されている。
図10~図13は、衝撃吸収機能を備えた自動車用ステアリング装置の1例を示している。このステアリング装置は、ステアリングコラム6aと、コラム側ブラケット10と、このステアリングコラム6a側に設けた左右1対の被挟持壁部11と、車体側ブラケット12とを備える。ステアリングコラム6aの内径側にステアリングシャフト5aを、ラジアル荷重およびスラスト荷重を支承可能な転がり軸受などにより、回転のみ自在に支持している。なお、ステアリングコラム6aの前端部には、電動モータ13(図9参照)や減速機などの電動式パワーステアリング装置の構成部材を設置するためのハウジング14を結合固定している。
また、コラム側ブラケット10は、車体側ブラケット12に対し、二次衝突に基づく衝撃荷重により前方への変位および離脱を可能に結合支持されている。コラム側ブラケット10は、それぞれが鋼板などの、十分な強度および剛性を有する金属板製である、天板15と左右1対の側板16a、16bとを、溶接などの手段により結合固定して形成したものである。天板15の幅方向両端部を、コラム側ブラケット10を車体側ブラケット12に結合支持するための取付板部17としている。これらの取付板部17の幅方向中央部には、図13に示すような、これらの取付板部17の後端縁に開口する切り欠き18を形成し、これらの切り欠き18部分に、カプセル19をそれぞれ装着している。
これらのカプセル19は、合成樹脂、アルミニウム系合金のような軟質金属など、天板15を構成する金属板に対し滑りやすい材料により形成されている。カプセル19は、通常状態では、切り欠き18から抜け出ることはないが、コラム側ブラケット10に前方に向いた大きな衝撃荷重が加わった場合には、カプセル19を切り欠き18内に係止するための部材を裂断して、切り欠き18から後方に抜け出る。具体的には、取付板部17のうちで切り欠き18の内周縁または周囲部分に形成した凹入部20および小通孔21と、カプセル19に形成した別の小通孔22との間に、剪断ピンを掛け渡している。また、これらの剪断ピンは、合成樹脂、軟質金属などの、衝撃荷重により剪断可能な材料により形成されており、少なくともそれぞれの一部が、何れかの小通孔21、22に締り嵌め状態で内嵌および圧入された状態で、取付板部17とカプセル19との間に掛け渡されて、これらの取付板部17にこれらのカプセル19を支持している。
このようなカプセル19の中央部には、コラム側ブラケット10を車体側ブラケット12に結合支持するためのボルトまたはスタッドを挿通するための通孔23が設けられている。コラム側ブラケット10を、車体側ブラケット12に結合支持するには、カプセル19の通孔23を下から上に挿通したボルトを、車体側ブラケット12に溶接などにより支持固定したナット24に螺合し、さらに締め付ける。この車体側ブラケット12は、あらかじめ車体側に固定されているので、ボルトの締め付けにより、コラム側ブラケット10が、この車体に対し、前方に向いた大きな衝撃荷重が加わった場合にのみ、前方に脱落可能に結合支持される。
ステアリングコラム6aは、コラム側ブラケット10の側板16a、16bの間に支持される。ステアリングコラム6aは、コラム側ブラケット10に対し、このコラム側ブラケット10とともに前方に変位するように支持されており、ステアリングシャフト5aは、ステアリングコラム6aに回転のみ自在に支持されている。したがって、二次衝突に伴って、このステアリングシャフト5aに固定されたステアリングホイール1に、前方に向いた衝撃が加わると、ステアリングコラム6aがコラム側ブラケット10から脱落して、ステアリングホイール1とともに前方に変位する。
このように、二次衝突に際して、ステアリングホイール1からコラム側ブラケット10に、前方に向いた大きな衝撃荷重が加わると、カプセル19と取付板部17との間に掛け渡した剪断ピンが裂断して、カプセル19が切り欠き18から抜けだし、コラム側ブラケット10が前方に変位する。この結果、ステアリングホイール1も前方に変位し、このステアリングホイール1に衝突した運転者の身体に加わる衝撃が緩和される。
運転者保護の面からは、二次衝突に伴ってステアリングホイール1を前方に変位させる際に、運転者の身体からこのステアリングホイール1に加わった衝撃エネルギを吸収する機構を設けることが、さらに好ましい。たとえば、図9~図13に示した構造でも、被挟持壁部11の外側面と側板16a、16bの内側面との当接部に作用する摩擦力、ならびに、ステアリングコラム6aを構成する、アウタコラムの前部内周面とインナコラムの後部外周面との当接部に作用する摩擦力が、ステアリングホイール1を前方に変位させることに対する抵抗となり、衝撃エネルギの吸収に寄与する。
さらに、特許文献1~3には、車体に支持されて、二次衝突時に前方に変位する部分と、二次衝突時にも前方に変位することのない部分との間に、塑性変形しつつ、ステアリングコラムの前方への変位を許容するエネルギ吸収部材を設けた構造が記載されている。図14~図16は、特許文献1に記載された、エネルギ吸収部材を組み込んだ従来構造の第1例を示している。この従来構造の第1例の場合、エネルギ吸収部材25として、軟鋼板などの塑性変形可能な金属板を図15に示す形状に曲げ成形したものを使用している。エネルギ吸収部材25の後部は、車体側ブラケット12aに対し、ボルト26により、コラム側ブラケット10aに設けた左右1対の取付板部17aとともに結合されている。これらの取付板部17aには、その後端縁に開口する、たとえばU字形の切り欠きが形成されており、ボルト26は、この切り欠きを挿通している。また、エネルギ吸収部材25の前部は、U字形に折り返すとともに、図14に示すように、その先端縁を取付板部17aの一部に係合させて、二次衝突の進行に伴ってこの先端縁が、コラム側ブラケット10aとともに前方に変位するようにしている。
二次衝突の発生時には、図16に示すように、コラム側ブラケット10aが、ボルト26を切り欠きから後方に抜き出させつつ、前方に変位する。ただし、エネルギ吸収部材25の後部は、ボルト26に支持されて、前記車体側ブラケット12a部分に残る。このため、エネルギ吸収部材25が、図14に示した状態から図16に示した状態にまで、塑性変形に基づいて伸長する。そして、この伸長に伴って、二次衝突時にステアリングホイールに加わった衝撃エネルギを吸収し、ステアリングホイールに衝突した運転者の身体に加わる衝撃を緩和する。特許文献3にも、特許文献1に記載されたものと同様、金属板製のエネルギ吸収部材を組み込んだ構造が記載されている。
次に、図17~図19は、特許文献2に記載された、エネルギ吸収部材を組み込んだ従来構造の第2例を示している。この従来構造の第2例の場合、1対のエネルギ吸収部材25aとして、軟鋼などの塑性変形可能な金属製の線材を、図18に示す形状に曲げ成形したものを使用している。そして、エネルギ吸収部材25aの折り返し基部27を、車体側ブラケットに支持されて二次衝突時にも前方に変位することのない、カプセル19aの後側に係止している。これに対して、エネルギ吸収部材25aの前端側折り返し部28を、コラム側ブラケット10bを構成する取付板部17bの前端縁に対向させている。さらに、前端側折り返し部28から線材の両端部に向けて連続する直線部29を、コラム側ブラケット10bの平板部30に形成した通孔31を通じて、この平板部30よりも後方に突出させている。
二次衝突の発生時には、コラム側ブラケット10bを固定したステアリングコラム6bの前方への変位に伴って、取付板部17bの前端縁がエネルギ吸収部材25aの前端側折り返し部28を扱く。そして、直線部29を通孔31から引き抜きつつ、前端側折り返し部28を、線材の両端部に向けて移動させる。これらの前端側折り返し部28の移動は、これらの線材の塑性変形として行われるので、この移動に伴って、二次衝突時にステアリングホイールに加わった衝撃エネルギを吸収し、ステアリングホイールに衝突した運転者の身体に加わる衝撃を緩和する。
このような衝撃吸収式ステアリング装置では、何れの構造においても、運転者の保護を充実させるためには、ステアリングコラムの前方への変位が円滑に行われるようにする必要がある。しかしながら、特許文献4に記載されているように、ステアリングコラムの前端部に固定した、電動式パワーステアリング装置用のハウジングから電動モータを、片側方に突設させた状態で設けた構造の場合、二次衝突時におけるステアリングコラムの前方への変位が、電動モータの存在に基づいて、必ずしも円滑に行われていないことが、本発明者らの研究により明らかになったのである。
したがって、本発明は、電動式パワーステアリング装置を構成する電動モータを側方に突出する状態で設けた構造であっても、ステアリングホイールを前方に向け円滑に変位させられる構造を実現することを目的としている。
本発明の衝撃吸収式ステアリング装置は、
ステアリングコラムと、
このステアリングコラムの内側に回転自在に支持されて、このステアリングコラムの後端開口から突出した後端部にステアリングホイールを支持固定可能としたステアリングシャフトと、
前記ステアリングコラムの左右両側方向に突出し、車体に固定された部分に、前方に向かう衝撃荷重に基づいて前方に脱落可能に支持された1対の取付板部を備え、このステアリングコラムに支持され、かつ、このステアリングコラムとともに、軸方向の変位可能に前記車体に支持された、コラム側ブラケットと、
前記ステアリングコラムの前端部に支持されたハウジングと、このハウジングから片側方向に突出した電動モータとを備え、この電動モータを動力源として前記ステアリングシャフトの回転に対する補助トルクを付与する、電動式パワーステアリング装置と、
を備える。
ステアリングコラムと、
このステアリングコラムの内側に回転自在に支持されて、このステアリングコラムの後端開口から突出した後端部にステアリングホイールを支持固定可能としたステアリングシャフトと、
前記ステアリングコラムの左右両側方向に突出し、車体に固定された部分に、前方に向かう衝撃荷重に基づいて前方に脱落可能に支持された1対の取付板部を備え、このステアリングコラムに支持され、かつ、このステアリングコラムとともに、軸方向の変位可能に前記車体に支持された、コラム側ブラケットと、
前記ステアリングコラムの前端部に支持されたハウジングと、このハウジングから片側方向に突出した電動モータとを備え、この電動モータを動力源として前記ステアリングシャフトの回転に対する補助トルクを付与する、電動式パワーステアリング装置と、
を備える。
特に、本発明の衝撃吸収式ステアリング装置は、前記1対の取付板部が前記車体に固定された部分から前方に脱落するために要する荷重が、前記電動モータから遠い側の取付板部よりも、この電動モータに近い側の取付板部で小さくなるように構成されていることを特徴とする。
より具体的には、本発明の衝撃吸収式ステアリング装置には、前記取付板部と前記車体に固定された部分の間に配され、これらの両方に接続固定される部材が備えられており、これらの部材の剛性または摩擦係数を、前記電動モータから遠い側とこの電動モータに近い側とで異ならしめている。
このような本発明の衝撃吸収式ステアリング装置の第1実施形態では、前記取付板部と前記車体に固定された部分との間に、それぞれが塑性変形可能な金属板を曲げ成形することにより形成され、前記取付板部が前方に脱落することに伴って、塑性変形しつつ、これらの取付板部の前方への変位を許容する塑性変形部をそれぞれ有する、1対のエネルギ吸収部材が備えられており、これらのエネルギ吸収部材の剛性を、前記電動モータから遠い側のエネルギ吸収部材よりも、この電動モータに近い側のエネルギ吸収部材で小さくしている。
より具体的には、前記エネルギ吸収部材の塑性変形部の幅寸法を、前記電動モータから遠い側のエネルギ吸収部材よりも、この電動モータに近い側のエネルギ吸収部材で小さくしている。または、前記エネルギ吸収部材のうち少なくとも塑性変形部の厚さ寸法を、前記電動モータから遠い側のエネルギ吸収部材よりも、この電動モータに近い側のエネルギ吸収部材で小さくしている。
本発明の衝撃吸収式ステアリング装置の第2実施形態では、
前記取付板部は、それぞれの後端縁に開口する切り欠きを備え、
前記車体に固定された部分は、この車体に固定された部分に対して、前記衝撃荷重が加わった場合でも、前方への変位を阻止した状態で支持され、かつ、前記切り欠きのそれぞれの内側に配した状態で、前記取付板部に対し、これらの取付板部に前記衝撃荷重が加わった状態で、前記切り欠きから後方に抜け出すことが可能に係止されている、カプセルを備え、
これらのカプセルと前記取付板部との間に、それぞれが塑性変形可能な線材を曲げ成形することにより形成され、前記取付板部に前記衝撃荷重が加わった場合に、前記線材を伸長させつつこれらの取付板部が前方に変位することを許容する、1対のエネルギ吸収部材を備えられており、
これらのエネルギ吸収部材を構成する前記線材の剛性を、前記電動モータから遠い側の線材よりも、この電動モータに近い側の線材で小さくしている。より具体的には、前記エネルギ吸収部材を構成する前記線材の線径を、前記電動モータから遠い側の線材よりも、この電動モータに近い側の線材で細くしている。
前記取付板部は、それぞれの後端縁に開口する切り欠きを備え、
前記車体に固定された部分は、この車体に固定された部分に対して、前記衝撃荷重が加わった場合でも、前方への変位を阻止した状態で支持され、かつ、前記切り欠きのそれぞれの内側に配した状態で、前記取付板部に対し、これらの取付板部に前記衝撃荷重が加わった状態で、前記切り欠きから後方に抜け出すことが可能に係止されている、カプセルを備え、
これらのカプセルと前記取付板部との間に、それぞれが塑性変形可能な線材を曲げ成形することにより形成され、前記取付板部に前記衝撃荷重が加わった場合に、前記線材を伸長させつつこれらの取付板部が前方に変位することを許容する、1対のエネルギ吸収部材を備えられており、
これらのエネルギ吸収部材を構成する前記線材の剛性を、前記電動モータから遠い側の線材よりも、この電動モータに近い側の線材で小さくしている。より具体的には、前記エネルギ吸収部材を構成する前記線材の線径を、前記電動モータから遠い側の線材よりも、この電動モータに近い側の線材で細くしている。
本発明の衝撃吸収式ステアリング装置の第3実施形態では、
前記取付板部は、それぞれの後端縁に開口する切り欠きおよび変位側係止部を備え、
前記車体に固定された部分は、固定側係止部を備え、この車体に固定された部分に対して、前記衝撃荷重が加わった場合でも、前方への変位を阻止した状態で支持され、かつ、前記切り欠きのそれぞれの内側に配されるカプセルを備え、
前記変位側係止部と前記固定側係止部との間に掛け渡され、前記カプセルを、前記取付板部に対し、これらの取付板部に前記衝撃荷重が加わった状態で、前記切り欠きから後方に抜け出すことを可能に係止する、剪断ピンが備えられており、
これらの剪断ピンの剛性を、前記電動モータから遠い側の剪断ピンよりも、この電動モータに近い側の線材で小さくしている。より具体的には、前記電動モータから遠い側の剪断ピンよりも、この電動モータに近い側の剪断ピンを剪断されやすいものとしている。
前記取付板部は、それぞれの後端縁に開口する切り欠きおよび変位側係止部を備え、
前記車体に固定された部分は、固定側係止部を備え、この車体に固定された部分に対して、前記衝撃荷重が加わった場合でも、前方への変位を阻止した状態で支持され、かつ、前記切り欠きのそれぞれの内側に配されるカプセルを備え、
前記変位側係止部と前記固定側係止部との間に掛け渡され、前記カプセルを、前記取付板部に対し、これらの取付板部に前記衝撃荷重が加わった状態で、前記切り欠きから後方に抜け出すことを可能に係止する、剪断ピンが備えられており、
これらの剪断ピンの剛性を、前記電動モータから遠い側の剪断ピンよりも、この電動モータに近い側の線材で小さくしている。より具体的には、前記電動モータから遠い側の剪断ピンよりも、この電動モータに近い側の剪断ピンを剪断されやすいものとしている。
たとえば、前記電動モータから遠い側の剪断ピンの線径よりも、この電動モータに近い側の剪断ピンの線径を細くしたり、または、前記電動モータから遠い側の剪断ピンを構成する材質の剪断抵抗よりも、この電動モータに近い側の剪断ピンの材質の剪断抵抗を低くしたりすることにより、このような構成とすることができる。
本発明の衝撃吸収式ステアリング装置の第4実施形態では、前記取付板部のそれぞれの上下両面と、車体に固定された部分の下面およびこれらの取付板部をこの車体に固定された部分に対し抑え付ける部材の上面との間に、これら互いに対向する面同士を変位させるために要する摩擦を低減するための、1対の滑り板が設けられており、これらの滑り板について、前記電動モータから遠い側の滑り板の摩擦係数よりも、この電動モータに近い側の滑り板の摩擦係数を小さくしている。
本発明のいずれの実施形態においても、前記ステアリングコラムの左右両側方向に突出し、車体に固定された部分に、前方に向かう衝撃荷重に基づいて前方に脱落可能に支持された1対の前側取付板部を備え、前記ハウジングに支持され、このハウジングとともに、軸方向の変位可能に前記車体に支持された、ハウジング側ブラケットを備え、前記前側取付板部が前記車体に固定された部分から前方に脱落するために要する荷重に関しても、前記電動モータから遠い側よりも、この電動モータに近い側で小さくすることが好ましい。この場合も、前記前側取付板部と前記車体から固定された部分の間に配され、これらの両方に接続固定される部材を備え、これらの部材の剛性または摩擦係数を、前記電動モータから遠い側とこの電動モータに近い側とで異ならしめることが好ましい。
上述のように構成する本発明の電動式パワーステアリング装置を備えた衝撃吸収式ステアリング装置によれば、電動式パワーステアリング装置を構成する電動モータを側方に突出する状態で設けた構造であっても、前記ステアリングホイールが前方に向け円滑に変位させられる。すなわち、慣性質量が大きな前記電動モータの存在により、二次衝突時に前方に変位しにくい、この電動モータを設置した側の取付板部が、反対側の取付板部よりも前方に脱落しやすい。このため、この電動モータの存在に基づく、電動モータ設置側の前方への変位しにくさと、前記取付板部の脱落しやすさとが相殺されて、前記取付板部を設けたステアリングコラムが、ほぼその軸方向に、円滑に変位する。この結果、二次衝突に伴ってこのステアリングコラムに加わった衝撃エネルギを吸収する、複数箇所の摩擦係合部の摺動や、車体側とステアリングコラムとの間に設けたエネルギ吸収部材の塑性変形が、前記衝撃エネルギ吸収の面から効果的に行われて、運転者の保護充実を図りやすくなる。
上述したように、従来の衝撃吸収式ステアリング装置では、何れの構造においても、ステアリングコラムの前端部に固定した、電動式パワーステアリング装置用のハウジングから電動モータを、片側方に突設させた状態で設けた構造を採用した場合には、二次衝突時におけるステアリングコラムの前方への変位が、電動モータの存在に基づいて、必ずしも円滑に行われていないことが、本発明者らの研究により明らかになっている。この理由について、図20を参照しつつ説明する。
図20は、電動式パワーステアリング装置を備えた衝撃吸収式ステアリング装置を、上方から見た状態を示している。ステアリングコラム6cの前端部に、電動式パワーステアリング装置を構成する減速機などの構成部品を収納するハウジング14aを固定し、これらステアリングコラム6cおよびハウジング14aを車体側ブラケットに対して、前方に向いた衝撃荷重に基づいて前方への脱落を可能に支持している。このために、ステアリングコラム6cの中間部に支持したコラム側ブラケット10cと、ハウジング14aに支持したハウジング側ブラケット32とを、何れも前方に向いた衝撃荷重により前方に脱落するように、車体に対し支持している。これらのブラケット10c、32は、左右1対の、または左右一体型の取付板部17c、17dをそれぞれ備え、これらの取付板部17c、17dに、それぞれ後端縁側に開口する切り欠き18a、18bを形成している。そして、これらの切り欠き18a、18bを覆う状態で滑り板33a、33bを、これらのブラケット10c、32のそれぞれの左右両端部に組み付けている。そして、これらの滑り板33a、33bに形成した通孔を挿通した、ボルトまたはスタッドにより、これらのブラケット10c、32の左右両端部を、前記車体に対し支持している。
二次衝突時には、前記ボルトまたはスタッドが、滑り板33a、33bとともに切り欠き18a、18bから抜け出して、ステアリングコラム6cおよびハウジング14aが前方に変位することを許容する。この場合に、これらの部材6c、14aが、ステアリングコラム6cの軸方向に沿って変位すれば、前記前方への脱落ないしは変位が円滑に行われ、ステアリングホイールに衝突した運転者の身体に加わる衝撃の緩和を効果的に行える。ところが、図20に示した構造のように、電動式パワーステアリング装置の補助動力源となる、重量が嵩み、慣性質量が大きな電動モータ13aがハウジング14aの片側方に突出する状態で設けられた構造の場合、二次衝突時に、この電動モータ13aを支持固定したハウジング14aが、前記軸方向に対し傾斜する傾向になる。
すなわち、慣性質量が大きな電動モータ13aは、前記二次衝突に伴う衝撃荷重を受けた場合における変位の開始が、慣性質量が比較的小さい、その他の部分に比べて遅れる傾向になる。この結果、二次衝突時に、ステアリングコラム6cおよびハウジング14aが、図20の(A)から(B)に示すように、電動モータ13aの側が、電動モータ13aと反対側よりも、後方に位置する方向に傾斜した状態のまま、前方に変位する。このような前方への変位は、複数箇所の摩擦係合部を摺動させたり、車体側とステアリングコラム6cまたはハウジング14a側との間に設けたエネルギ吸収部材を塑性変形させたりしつつ行われる。これらの摩擦係合部の摺動やエネルギ吸収部材の塑性変形は、ステアリングコラム6cおよびハウジング14aが、このステアリングコラム6cの軸方向に変位する場合に効果的に行われるように設計されている。逆にいえば、図20の(A)から(B)に示すように、ステアリングコラム6cおよびハウジング14aが、傾斜した状態のまま前方に変位すると、運転者の保護充実の面から不利である。
本発明は、このような知見に基づいて、完成されたものである。以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明を行う。ただし、本発明は、これらの実施形態に制限されるものではない。
[第1実施形態]
図1~図4は、本発明の第1実施形態の第1例を示している。図20に示した構造と同様に、ステアリングコラム6cの前端部に、電動式パワーステアリング装置を構成する減速機などを収納するハウジング14aを固定している。また、このハウジング14aの片側面に、電動式パワーステアリング装置の補助動力源となる電動モータ13aを支持固定している。さらに、ステアリングコラム6cおよびハウジング14aを車体側ブラケットに対して、前方に向いた衝撃荷重に基づいて前方への脱落を可能に支持している。
図1~図4は、本発明の第1実施形態の第1例を示している。図20に示した構造と同様に、ステアリングコラム6cの前端部に、電動式パワーステアリング装置を構成する減速機などを収納するハウジング14aを固定している。また、このハウジング14aの片側面に、電動式パワーステアリング装置の補助動力源となる電動モータ13aを支持固定している。さらに、ステアリングコラム6cおよびハウジング14aを車体側ブラケットに対して、前方に向いた衝撃荷重に基づいて前方への脱落を可能に支持している。
このため、ステアリングコラム6cの中間部に支持したコラム側ブラケット10cと、ハウジング14aに支持したハウジング側ブラケット32とを、何れも前方に向いた衝撃荷重により前方に脱落するように、車体に対し支持している。これらのブラケット10c、32は、左右1対の、または左右一体型の取付板部17c、17dをそれぞれ備え、これらの取付板部17c、17dに、それぞれ後端縁側に開口する切り欠き18a、18bを形成している。そして、これらの切り欠き18a、18bを覆う状態で、ブラケット10c、32の左右両端部に、それぞれ滑り板33a、33bを組み付けている。これらの滑り板33a、33bは、たとえば合成樹脂を射出成形することにより、あるいは、表面に合成樹脂のコーティング層を形成した金属板を曲げ成形することにより、前方が開口した長い略U字形に形成したもので、上下の板部と、これらの板部の後端縁同士を連続させる結合板部と、これらの板部の互いに整合する部分に形成した通孔とを備える。これらの板部のうちの一方または両方の板部の先端縁部に、取付板部17c、17dの前端縁との係合に基づき、取付板部17c、17dからの抜け止めを図るための係止片を設ける場合もある。ブラケット10c、32のそれぞれの取付板部17c、17dは、これらの取付板部17c、17dの切り欠き18a、18bおよび滑り板33a、33bの通孔を挿通した、ボルト34により、車体に対し支持されている。なお、取付板部17c、17dは、必ずしも左右別体である必要はなく、上述のように、一体の取付板部の両端がステアリングコラムの左右両側方向に突出する構造も、この1対の取付板部に含まれる。
特に、本例の構造の場合には、コラム側ブラケット10cに設けた左右1対の取付板部17c、17cと、車体に固定された部分である、ボルト34との間に、1対のエネルギ吸収部材35a、35bを設けている。これらのエネルギ吸収部材35a、35bは、基本的には、図14~図16により説明した、特許文献1に記載されたエネルギ吸収部材25と同様のもので、それぞれ軟鋼板などの塑性変形可能な金属板を曲げ成形することにより形成されている。本例の場合、エネルギ吸収部材35a、35bは、基板部36と塑性変形部37a、37bとを備える。基板部36は、中央部にボルト34を挿通するための円孔38を形成している。また、この基板部36の後端縁の幅方向両端部2箇所位置を上方に折り曲げて係止片39とし、これらの係止片39の前側面を、滑り板33aの後端縁に係合させるようにしている。なお、これらの係止片39は、この滑り板33aに対する、基板部36の位置決めを図るために設けている。さらに、塑性変形部37a、37bは、基板部36の前端縁中央部から前方に延出した帯状板部分の中間部を、U字形にほぼ180°折り返すことにより形成されている。
これらのエネルギ吸収部材35a、35bの構成は、基本的には互いに同じであるが、これらの組成変形部の剛性を互いに異ならせている。このため、第1例では、塑性変形部37a、37bの幅寸法W、wを互いに異ならせている。具体的には、電動モータ13aから遠い側(図1の上側)の取付板部17cに装着するエネルギ吸収部材35aの塑性変形部37aの幅寸法Wを、比較的大きくしている。これに対して、電動モータ13aに近い側(図1の下側)の取付板部17cに装着するエネルギ吸収部材35bの塑性変形部37bの幅寸法wを、比較的小さく(W>w)している。
これらのエネルギ吸収部材35a、35bは、それぞれの基板部36をボルト34、34に対し支持して、車体に対し前方への変位を阻止した状態で結合するとともに、塑性変形部37a、37bの先端縁を、取付板部17cを設けたコラム側ブラケット10cに係止することにより、取り付けられる。このコラム側ブラケット10cの左右両側で取付板部17cの下方部分に、塑性変形部37a、37bの先端縁を突き当てるためのアンカ板部45を曲げ成形により形成している。このアンカ板部45は、取付板部17cの下方に設けられた下板部の後端部を上方に折り曲げることにより形成しており、塑性変形部37a、37bは、これらの取付板部17cの下面と下板部の上面との間の空間内に配置されている。
二次衝突時には、両方のボルト34が、滑り板33a、33bおよびエネルギ吸収部材35a、35bの基板部36とともに、切り欠き18a、18bから抜け出して、ステアリングコラム6cが前方に変位することを許容する。そして、コラム側ブラケット10cが、このステアリングコラム6cとともに前方に変位する。この際、ハウジング側ブラケット32に関しても、前記車体から脱落し、このハウジング側ブラケット32が前方に変位することを許容する。そして、コラム側ブラケット10cの前方への変位に伴って、エネルギ吸収部材35a、35bの塑性変形部37a、37bが、図1に示した状態から図3に示した状態にまで、前記帯状板部分の中間部に形成した折り返し部をこの帯状部分の先端側に移動させる方向に塑性変形する。そして、この塑性変形に基づいて、運転者の身体から、ステアリングシャフト5aおよびステアリングコラム6cを介してコラム側ブラケット10cに伝わった衝撃エネルギを吸収し、運転者の身体に加わる衝撃を緩和する。
特に、本例の構造の場合には、エネルギ吸収部材35a、35bを構成する塑性変形部37a、37bの幅寸法W、wの相違に基づいて、これらのエネルギ吸収部材35a、35bの存在に基づく、コラム側ブラケット10cの両端部に設けた取付板部17cが前方に変位することに対する抵抗が、互いに相違する。具体的には、電動モータ13a側の取付板部17cが変位することに対する抵抗が、電動モータ13aと反対側の取付板部17cが変位することに対する抵抗よりも小さくなる。この抵抗の相違に伴って、電動モータ13aの存在を無視した場合、この電動モータ13aを設置した側の取付板部17cが、電動モータ13aと反対側の取付板部17cよりも前方に脱落しやすくなる。
ただし、実際の場合には、慣性質量が大きな電動モータ13aの存在により、この電動モータ13aを設置した側の取付板部17cは、二次衝突時に前方に変位しにくい。したがって、電動モータ13aの存在に基づく、この電動モータ13aを設置した側の取付板部17cの前方への変位しにくさと、エネルギ吸収部材35bを構成する塑性変形部37bの幅寸法wが小さいことによる、取付板部17cの脱落しやすとが相殺される。このため、取付板部17cを設けたコラム側ブラケット10cを支持したステアリングコラム6cが、ほぼその軸方向に、円滑に変位する。この結果、二次衝突に伴ってこのステアリングコラム6cに加わった衝撃エネルギを吸収する、複数箇所の摩擦係合部の摺動や、ボルト34とコラム側ブラケット10cとの間に設けた、エネルギ吸収部材35a、35bの塑性変形部37a、37bの塑性変形が、衝撃エネルギ吸収の面から効果的に行われて、運転者の保護充実を図りやすくなる。
[実施の形態の第2例]
図5は、本発明の第1実施形態の第2例を示している。本例の場合には、1対のエネルギ吸収部材35a、35cを構成する、それぞれが塑性変形可能な金属板のうち、電動モータ13aから遠い側の取付板部17c(図1参照)に装着されるエネルギ吸収部材35aの厚さ寸法Tよりも、電動モータ13aに近い側の取付板部17c(図1~図3参照)に装着されたエネルギ吸収部材35cの厚さ寸法tを小さくしている。なお、本例を実施する場合、少なくとも、電動モータ13a側のエネルギ吸収部材35cの塑性変形部37cの厚さ寸法を、電動モータ13aと反対側のエネルギ吸収部材35aの塑性変形部37aの厚さ寸法よりも小さくすればよい。
図5は、本発明の第1実施形態の第2例を示している。本例の場合には、1対のエネルギ吸収部材35a、35cを構成する、それぞれが塑性変形可能な金属板のうち、電動モータ13aから遠い側の取付板部17c(図1参照)に装着されるエネルギ吸収部材35aの厚さ寸法Tよりも、電動モータ13aに近い側の取付板部17c(図1~図3参照)に装着されたエネルギ吸収部材35cの厚さ寸法tを小さくしている。なお、本例を実施する場合、少なくとも、電動モータ13a側のエネルギ吸収部材35cの塑性変形部37cの厚さ寸法を、電動モータ13aと反対側のエネルギ吸収部材35aの塑性変形部37aの厚さ寸法よりも小さくすればよい。
本例の場合、エネルギ吸収部材35a、35cを構成する金属板の厚さ寸法T、tの相違に基づいて、これらのエネルギ吸収部材35a、35cの存在に基づく、コラム側ブラケット10cの両端部に設けた取付板部17cが前方に変位することに対する抵抗が互いに相違する。そして、この抵抗の相違に伴って、電動モータ13aを設置した側の取付板部17cが、電動モータ13aと反対側の取付板部17cよりも前方に脱落しやすくなり、結果として、取付板部17cを設けたコラム側ブラケット10cを支持したステアリングコラム6cを円滑に変位させて、運転者の保護充実を図りやすくなる。
エネルギ吸収部材35a、35cを塑性変形させるために要する荷重を変えるために、幅寸法の代わりに厚さ寸法を変えた点以外は、第1例と同様であるから、同等部分に関する図示ならびに説明は省略する。
[第2実施形態]
図6~図7は、本発明の第2実施形態の1例を示している。本例の場合には、二次衝突時に伴って、ステアリングホイールからステアリングコラム6cに支持したコラム側ブラケット10c(図1~図3、図20参照)に伝わった、前方に向いた衝撃エネルギを吸収しつつ、このコラム側ブラケット10cの前方への変位を許容するエネルギ吸収部材40a、40bとして、図17~図19で説明した、特許文献2に記載された構造と同様に、塑性変形可能な線材を曲げ成形により形成したものを使用している。
図6~図7は、本発明の第2実施形態の1例を示している。本例の場合には、二次衝突時に伴って、ステアリングホイールからステアリングコラム6cに支持したコラム側ブラケット10c(図1~図3、図20参照)に伝わった、前方に向いた衝撃エネルギを吸収しつつ、このコラム側ブラケット10cの前方への変位を許容するエネルギ吸収部材40a、40bとして、図17~図19で説明した、特許文献2に記載された構造と同様に、塑性変形可能な線材を曲げ成形により形成したものを使用している。
すなわち、本例の構造の場合には、図11および図13に示した従来の構造、あるいは図19に示した特許文献2に記載された構造と同様に、左右1対の取付板部17cに、それぞれの後端縁に開口する切り欠き18を設ける。そして、これらの切り欠き18の内側に、それぞれカプセル19を、取付板部17cに前方に向う衝撃荷重が加わった状態で、これらの切り欠き18から後方に抜け出し可能に組み付けられる。この部分の構造は、カプセル19と取付板部17cとの間に剪断ピンを掛け渡すなど、従来から周知の構造が採用される。また、カプセル19に形成した通孔23に挿通したボルトを車体側に固定したナットに螺合し、さらに締め付けるなどすることにより、カプセル19を車体に対し、前方に向う衝撃荷重に拘らず、前方への変位を阻止した状態で支持する。なお、本発明の定義において、カプセル19は、車体に固定された部分を構成する部材として取り扱われる場合がある。
さらに、カプセル19と取付板部17cとの間に、図7の(A)、(B)に示した、1対のエネルギ吸収部材40a、40bを設ける。これらのエネルギ吸収部材40a、40bは、それぞれが塑性変形可能な線材を曲げ成形により形成したものであり、取付板部17cに前方に向う荷重が加わった場合に、これらの線材を伸長させつつ、取付板部17cが前方に変位することを許容する。すなわち、エネルギ吸収部材40a、40bはそれぞれ、前方が開口した略U字形の基部41と、この基部41の両端部から前方に延出し、それぞれの中間部をほぼ180°折り返した、左右1対の塑性変形部42とを備える。これらのエネルギ吸収部材40a、40bは、それぞれの基部41をカプセル19の後側に係止し、それぞれの塑性変形部42の折り返し部を、取付板部17cの前端縁に対向させ、さらにこれらの塑性変形部42の先半部を、これらの取付板部17cの前端縁から下方に曲げ成形することにより形成した垂下板部43に設けた小通孔を、前方から後方に挿通している。
本例の構造の場合にも、エネルギ吸収部材40a、40bの剛性を、電動モータから遠い側よりも、電動モータに近い側において小さくしている。すなわち、エネルギ吸収部材40a、40bを構成する線材のうち、電動モータから遠い側の取付板部17cに装着するエネルギ吸収部材40aを構成する線材の直径Dよりも、この電動モータに近い側の取付板部17cに装着するエネルギ吸収部材40bを構成する線材の直径dを細くしている。
二次衝突の際には、取付板部17cの前端縁が、エネルギ吸収部材40a、40bの塑性変形部42を線材の両端部に向けて扱きつつ移動させる。そして、ステアリングホイールからステアリングコラム6cに加わった衝撃エネルギを吸収しつつ、コラム側ブラケット10cとともに、このステアリングコラム6cが前方に変位することを許容する。
本例の場合、エネルギ吸収部材40a、40bを構成する線材の直径D、dの相違に基づいて、これらのエネルギ吸収部材40a、40bの存在に基づく、コラム側ブラケット10cの両端部に設けた取付板部17cが前方に変位することに対する抵抗が互いに相違する。そして、この抵抗の相違に伴って、電動モータ13aを設置した側の取付板部17cが、電動モータ13aと反対側の取付板部17cよりも前方に脱落しやすくなり、結果として、取付板部17cを設けたコラム側ブラケット10cを支持したステアリングコラム6cを円滑に変位させ、運転者の保護充実を図りやすくなる。
エネルギ吸収部材40a、40bの構造を異ならせた点以外は、第1実施形態と同様であるから、同等部分に関する図示ならびに説明は省略する。
[第3実施形態]
図8は、本発明の第3実施形態の1例を示している。本例の場合も、第2実施形態と同様に、コラム側ブラケット10cに設けた左右1対の取付板部17cに、それぞれの後端縁に開口する状態で形成された切り欠き18a(図1参照)の内側に、それぞれ図8の(A)、(B)に示すようなカプセル19a、19bを組み付けている。これらのカプセル19a、19bの形状および構造、ならびに、これらのカプセル19a、19bを取付板部17cに支持する基本的な構造については、特許文献2に記載されている、従来から広く知られている構造と同様である。すなわち、カプセル19a、19bの左右両側の板部であって、取付板部17cのうちで切り欠き18の内周縁または周囲部分に形成した凹入部20および小通孔21(図13参照)と整合する位置に、小通孔44a、44bを形成している。この小通孔44a、44bが、固定側係止部として機能する。取付板部17cの凹入部20および小通孔21(図13参照)が、変位側係止部として機能する。これらの固定側係止部として機能する小通孔44a、44bと、変位側係止部として機能する凹入部20および小通孔21(図13参照)の間に、剪断ピン(図示せず)を掛け渡すように、あるいはインサート成形などにより設けている。車体への組み付け状態で、カプセル19a、19bは、それぞれの中央部に形成した通孔23を挿通したボルトまたはスタッドにより、車体に対し支持固定される。したがって、二次衝突時にコラム側ブラケット10cは、上記の剪断ピンを剪断して、カプセル19a、19bを切り欠き18aから後方に抜け出しつつ、前方に変位する。
図8は、本発明の第3実施形態の1例を示している。本例の場合も、第2実施形態と同様に、コラム側ブラケット10cに設けた左右1対の取付板部17cに、それぞれの後端縁に開口する状態で形成された切り欠き18a(図1参照)の内側に、それぞれ図8の(A)、(B)に示すようなカプセル19a、19bを組み付けている。これらのカプセル19a、19bの形状および構造、ならびに、これらのカプセル19a、19bを取付板部17cに支持する基本的な構造については、特許文献2に記載されている、従来から広く知られている構造と同様である。すなわち、カプセル19a、19bの左右両側の板部であって、取付板部17cのうちで切り欠き18の内周縁または周囲部分に形成した凹入部20および小通孔21(図13参照)と整合する位置に、小通孔44a、44bを形成している。この小通孔44a、44bが、固定側係止部として機能する。取付板部17cの凹入部20および小通孔21(図13参照)が、変位側係止部として機能する。これらの固定側係止部として機能する小通孔44a、44bと、変位側係止部として機能する凹入部20および小通孔21(図13参照)の間に、剪断ピン(図示せず)を掛け渡すように、あるいはインサート成形などにより設けている。車体への組み付け状態で、カプセル19a、19bは、それぞれの中央部に形成した通孔23を挿通したボルトまたはスタッドにより、車体に対し支持固定される。したがって、二次衝突時にコラム側ブラケット10cは、上記の剪断ピンを剪断して、カプセル19a、19bを切り欠き18aから後方に抜け出しつつ、前方に変位する。
特に、本例の構造の場合には、カプセル19a、19bの小通孔44a、44bと、それぞれに対応する取付板部17cの凹入部20および小通孔21(図13参照)の内径をそれぞれ異ならせ、これらの間に掛け渡すように設置する剪断ピンの直径を異ならせることで、これらの剪断ピンの剛性を左右で相違させている。具体的には、図8(A)に示したカプセル19aと、電動モータ13a(図1~図3参照)から遠い側の取付板部17cとの間に掛け渡した剪断ピンよりも、図8(B)に示したカプセル19bと、電動モータ13aに近い側の取付板部17cとの間に掛け渡した剪断ピンを細くしている。左右両側のカプセル19a、19bの支持に使用する剪断ピンの材質は、互いに同じとしている。したがって、電動モータ13aに近い側のカプセル19bを支持している剪断ピンは、遠い側のカプセル19bを支持している剪断ピンに比べて剪断されやすい。
本例の場合、剪断ピンの直径の相違に伴って、電動モータ13aを設置した側の取付板部17cが、電動モータ13aと反対側の取付板部17cよりも前方に脱落しやすくなり、結果として、取付板部17cを設けたコラム側ブラケット10cを支持したステアリングコラム6cを円滑に変位させて、運転者の保護充実を図りやすくなる。
カプセル19a、19bと取付板部17cとの結合強度を変えることにより、これらの取付板部17cの前方への脱落のしやすさを異ならせた点以外は、第1実施形態および第2実施形態と同様であるから、同等部分に関する図示ならびに説明は省略する。
なお、カプセル19a、19bと取付板部17cとの結合強度を変えるために、剪断ピンの直径を同じとし、その代わりに、左右の取付板部17cの間で、剪断ピンの材質を異ならせることもできる。この場合、電動モータ13aから遠い側の取付板部とカプセルとの間に掛け渡した剪断ピンを構成する材質(たとえば軟質金属)の剪断抵抗よりも、電動モータ13aに近い側の取付板部とカプセルとの間に掛け渡した剪断ピンの材質(たとえば合成樹脂)の剪断抵抗を低くする。
[第4実施形態]
本発明の効果を得るためには、左右1対の取付板部が、ボルトやスタッドなどの車体に固定された部分から前方に脱落するために要する荷重を、電動モータから遠い側に比べて電動モータに近い側で小さくすればよい。このためには、第1~第3実施形態のように、必ずしも左右1対のエネルギ吸収部材や剪断ピンの剛性を互いに異ならせる必要はない。
本発明の効果を得るためには、左右1対の取付板部が、ボルトやスタッドなどの車体に固定された部分から前方に脱落するために要する荷重を、電動モータから遠い側に比べて電動モータに近い側で小さくすればよい。このためには、第1~第3実施形態のように、必ずしも左右1対のエネルギ吸収部材や剪断ピンの剛性を互いに異ならせる必要はない。
たとえば、図1、図20に示した構造で、左右1対の滑り板33a(33b)の摩擦抵抗を互いに異ならせることでも対応できる。このため、本発明の第4実施形態では、電動モータに近い側に設置する滑り板の摩擦係数を、遠い側に設置する滑り板の摩擦係数に比べて小さくしている。このためには、たとえば、電動モータに近い側に設置する滑り板として、ステンレス鋼板などの金属板の表面に、PTFEなどの滑りやすい合成樹脂をコーティングしたもの、あるいは、全体が滑りやすい合成樹脂製のものを、遠い側に設置する滑り板として、このようなコーティング層を持たない、単なる耐食性を有する金属板を、それぞれ使用する。なお、本発明の定義においては、この滑り板も、取付板部と車体に固定された部分の間に配され、これらの両方に接続固定される部材に含まれる。
なお、第1~第4の実施形態は、いずれも単独で実施するほか、組み合わせて実施することもできる。たとえば、図6~図7に示した第2実施形態の構造と、図8に示した第3実施形態の構造とを組み合わせることもできる。
[第5実施形態]
また、図1~図3、図20に示すように、コラム側ブラケット10cおよびハウジング側ブラケット32を、何れも車体に固定の部分に対し、二次衝突時の衝撃エネルギに基づいて前方に変位可能に支持する構造の場合、図示の例のように、コラム側ブラケット10c側でのみ、左右1対の取付板部が前方に脱落することに関する特性を変えれば十分である。逆にいえば、ハウジング側ブラケット32に設けた左右1対の取付板部17dが前方に脱落することに関する特性を互いに変える必要は必ずしもない。
また、図1~図3、図20に示すように、コラム側ブラケット10cおよびハウジング側ブラケット32を、何れも車体に固定の部分に対し、二次衝突時の衝撃エネルギに基づいて前方に変位可能に支持する構造の場合、図示の例のように、コラム側ブラケット10c側でのみ、左右1対の取付板部が前方に脱落することに関する特性を変えれば十分である。逆にいえば、ハウジング側ブラケット32に設けた左右1対の取付板部17dが前方に脱落することに関する特性を互いに変える必要は必ずしもない。
ただし、第5実施形態では、この特性を、コラム側ブラケット10c部分に加えて、ハウジング側ブラケット32部分でも、左右で互いに異ならせている。このハウジング側ブラケット32部分のみ、前記特性を左右で異ならせることによっても、従来構造よりも、運転者保護の面から優れた構造を得られる。ただし、二次衝突時に衝撃エネルギの入力側に近い、コラム側ブラケット10c側で左右の特性を異ならせる場合に比べて、チューニングが難しくなるなどの点で、単独での採用は不利であるため、本発明では、コラム側ブラケット10c部分とハウジング側ブラケット32部分の両方において、第1~第4実施形態の態様を単独または組み合わせて適用している。
本発明は、自動車のステアリング装置、具体的には、衝突事故の際に運転者の身体からステアリングホイールに加わった衝撃エネルギを吸収しつつ、このステアリングホイールの前方への変位を可能とする、衝撃吸収式ステアリング装置、特に、ステアリングホイールとともに前方に変位する部分に、電動式パワーステアリング装置を構成する電動モータを、側方に突出する状態で設けた構造の衝撃吸収式ステアリング装置に、広く適用することができる。
1 ステアリングホイール
2 ステアリングギヤユニット
3 入力軸
4 タイロッド
5、5a ステアリングシャフト
6、6a、6b、6c ステアリングコラム
7 自在継手
8 中間シャフト
9 自在継手
10、10a、10b、10c コラム側ブラケット
11 被挟持壁部
12、12a 車体側ブラケット
13、13a 電動モータ
14、14a ハウジング
15 天板
16a、16b 側板
17、17a、17b、17c、17d 取付板部
18、18a、18b 切り欠き
19、19a、19b カプセル
20 凹入部
21 小通孔
22 小通孔
23 通孔
24 ナット
25、25a エネルギ吸収部材
26 ボルト
27 折り返し基部
28 前端側折り返し部
29 直線部
30 平板部
31 通孔
32 ハウジング側ブラケット
33a、33b 滑り板
34 ボルト
35a、35b、35c エネルギ吸収部材
36 基板部
37a、37b、37c 塑性変形部
38 円孔
39 係止片
40a、40b エネルギ吸収部材
41 基部
42 塑性変形部
43 垂下板部
44a、44b 小通孔
45 アンカ板部
2 ステアリングギヤユニット
3 入力軸
4 タイロッド
5、5a ステアリングシャフト
6、6a、6b、6c ステアリングコラム
7 自在継手
8 中間シャフト
9 自在継手
10、10a、10b、10c コラム側ブラケット
11 被挟持壁部
12、12a 車体側ブラケット
13、13a 電動モータ
14、14a ハウジング
15 天板
16a、16b 側板
17、17a、17b、17c、17d 取付板部
18、18a、18b 切り欠き
19、19a、19b カプセル
20 凹入部
21 小通孔
22 小通孔
23 通孔
24 ナット
25、25a エネルギ吸収部材
26 ボルト
27 折り返し基部
28 前端側折り返し部
29 直線部
30 平板部
31 通孔
32 ハウジング側ブラケット
33a、33b 滑り板
34 ボルト
35a、35b、35c エネルギ吸収部材
36 基板部
37a、37b、37c 塑性変形部
38 円孔
39 係止片
40a、40b エネルギ吸収部材
41 基部
42 塑性変形部
43 垂下板部
44a、44b 小通孔
45 アンカ板部
Claims (11)
- ステアリングコラムと、
このステアリングコラムの内側に回転自在に支持されて、このステアリングコラムの後端開口から突出した後端部にステアリングホイールを支持固定可能としたステアリングシャフトと、
前記ステアリングコラムの左右両側方向に突出し、車体に固定された部分に、前方に向かう衝撃荷重に基づいて前方に脱落可能に支持された1対の取付板部を備え、このステアリングコラムに支持され、かつ、このステアリングコラムとともに、軸方向の変位可能に前記車体に支持された、コラム側ブラケットと、
前記ステアリングコラムの前端部に支持されたハウジングと、このハウジングから片側方向に突出した電動モータとを備え、この電動モータを動力源として前記ステアリングシャフトの回転に対する補助トルクを付与する、電動式パワーステアリング装置と、
を備え、
前記1対の取付板部が前記車体に固定された部分から前方に脱落するために要する荷重が、前記電動モータから遠い側の取付板部よりも、この電動モータに近い側の取付板部で小さくなっていることを特徴とする、衝撃吸収式ステアリング装置。 - 前記取付板部と前記車体に固定された部分の間に配され、これらの両方に接続固定される部材が備えられており、これらの部材の剛性または摩擦係数を、前記電動モータから遠い側とこの電動モータに近い側とで異ならしめている、請求項1に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。
- 前記取付板部と前記車体に固定された部分との間に、それぞれが塑性変形可能な金属板を曲げ成形することにより形成され、前記取付板部が前方に脱落することに伴って、塑性変形しつつ、これらの取付板部の前方への変位を許容する塑性変形部をそれぞれ有する、1対のエネルギ吸収部材が備えられており、これらのエネルギ吸収部材のうち前記塑性変形部の幅寸法が、前記電動モータから遠い側のエネルギ吸収部材よりも、この電動モータに近い側のエネルギ吸収部材で小さくなっている、請求項1または2に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。
- 前記取付板部と前記車体に固定された部分との間に、それぞれが塑性変形可能な金属板を曲げ成形することにより形成され、前記取付板部が前方に脱落することに伴って、塑性変形しつつ、これらの取付板部の前方への変位を許容する塑性変形部をそれぞれ有する、1対のエネルギ吸収部材が備えられており、これらのエネルギ吸収部材のうち少なくとも塑性変形部の厚さ寸法が、前記電動モータから遠い側のエネルギ吸収部材よりも、この電動モータに近い側のエネルギ吸収部材で小さくなっている、請求項1または2に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。
- 前記取付板部は、それぞれの後端縁に開口する切り欠きを備え、
前記車体に固定された部分は、この車体に固定された部分に対して、前記衝撃荷重が加わった場合でも、前方への変位を阻止した状態で支持され、かつ、前記切り欠きのそれぞれの内側に配した状態で、前記取付板部に対し、これらの取付板部に前記衝撃荷重が加わった状態で、前記切り欠きから後方に抜け出すことが可能に係止されている、カプセルを備え、
これらのカプセルと前記取付板部との間に、それぞれが塑性変形可能な線材を曲げ成形することにより形成され、前記取付板部に前記衝撃荷重が加わった場合に、前記線材を伸長させつつこれらの取付板部が前方に変位することを許容する、1対のエネルギ吸収部材を備えられており、
これらのエネルギ吸収部材を構成する前記線材のうち、前記電動モータから遠い側の線材よりも、この電動モータに近い側の線材が細くなっている、請求項1または2に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。 - 前記取付板部は、それぞれの後端縁に開口する切り欠きおよび変位側係止部を備え、
前記車体に固定された部分は、固定側係止部を備え、この車体に固定された部分に対して、前記衝撃荷重が加わった場合でも、前方への変位を阻止した状態で支持され、かつ、前記切り欠きのそれぞれの内側に配されるカプセルを備え、
前記変位側係止部と前記固定側係止部との間に掛け渡され、前記カプセルを、前記取付板部に対し、これらの取付板部に前記衝撃荷重が加わった状態で、前記切り欠きから後方に抜け出すことを可能に係止する、剪断ピンが備えられており、
これらの剪断ピンのうち、前記電動モータから遠い側の剪断ピンよりも、この電動モータに近い側の剪断ピンが剪断されやすいものである、請求項1または2に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。 - 前記電動モータから遠い側の剪断ピンよりも、この電動モータに近い側の剪断ピンが細い、請求項6に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。
- 前記電動モータから遠い側の剪断ピンを構成する材質の剪断抵抗よりも、この電動モータに近い側の剪断ピンの材質の剪断抵抗が低い、請求項6に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。
- 前記取付板部のそれぞれの上下両面と、車体に固定された部分の下面およびこれらの取付板部をこの車体に固定された部分に対し抑え付ける部材の上面との間に、これら互いに対向する面同士を変位させるために要する摩擦を低減するための、1対の滑り板が設けられており、これらの滑り板のうち、前記電動モータから遠い側の滑り板の摩擦係数よりも、この電動モータに近い側の滑り板の摩擦係数が小さくなっている、請求項1または2に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。
- 前記ステアリングコラムの左右両側方向に突出し、車体に固定された部分に、前方に向かう衝撃荷重に基づいて前方に脱落可能に支持された1対の前側取付板部を備え、前記ハウジングに支持され、このハウジングとともに、軸方向の変位可能に前記車体に支持された、ハウジング側ブラケットを備え、
前記前側取付板部が前記車体に固定された部分から前方に脱落するために要する荷重に関しても、前記電動モータから遠い側よりも、この電動モータに近い側で小さくなっている、請求項1~9のうちの何れか1項に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。 - 前記前側取付板部と前記車体から固定された部分の間に配され、これらの両方に接続固定される部材が備えられており、これらの部材の剛性または摩擦係数を、前記電動モータから遠い側とこの電動モータに近い側とで異ならしめている、請求項10に記載した衝撃吸収式ステアリング装置。
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