(57)【要約】【課題】シャフト支持部を介してステアリングコラムシャフトからステアリングメンバに入力された衝撃荷重を、効率よく吸収する。【解決手段】車幅方向に延びるメンバ本体１０の、隣り合う２つの斜めリブ（連結板）に挟まれた区画Ｓ１に、主板１１，１２のうち区画Ｓ１に対応する部分の変形を所定量に規制する縦リブ２０を形成する。【選択図】            図２
2004189083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車幅方向に延びるとともに上下方向に離間して配置される複数の主板と、車幅方向に間隔を以て配置され、前記主板同士を連結する複数の連結板と、ステアリングコラムシャフトを支持するシャフト支持部と、該シャフト支持部の両側方において車体と結合する車体結合部とが設けられたステアリングメンバにおいて、隣り合う２つの前記連結板および前記主板に囲まれた複数の区画のうち、少なくとも前記シャフト支持部に入力された荷重によって応力が最も集中する区画に、少なくとも一つの前記主板のうち該区画を形成する部分の変形を所定量に規制する変形規制部が形成されたことを特徴とするステアリングメンバ。
【請求項２】
前記変形規制部は、前記区画の車幅方向中央に、前記主板との間に間隙を介して形成され、該主板の変形を前記間隙に対応した所定量に規制することを特徴とする請求項１に記載のステアリングメンバ。
【請求項３】
前記主板は、前記変形規制部に向けて凸となるように湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のステアリングメンバ。
【請求項４】
前記応力が最も集中する区画は、前記シャフト支持部に最も近い区画であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載のステアリングメンバ。
【請求項５】
前記変形規制部は、前記応力の集中度合いが大きい区画順に、少なくとも２以上の区画について設けられたことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載のステアリングメンバ。
【請求項６】
前記主板のうち、前記変形により前記変形規制部に当接する部分は、前記主板の他の部分よりも厚肉であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載のステアリングメンバ。
【請求項７】
前記主板と前記連結板との接合部分は、該主板の他の部分よりも厚肉であることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載のステアリングメンバ。
【請求項８】
前記各主板の前端よりも後方位置において前記車幅方向に延び、前記複数の主板同士を連結する隔壁が形成され、前記変形規制部は、該隔壁から車体前方に向かって形成されていることを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項に記載のステアリングメンバ。
【請求項９】
前記複数の主板、前記複数の連結板、前記シャフト支持部、前記車体結合部、および前記変形規制部のうち、少なくとも前記複数の主板、前記複数の連結板、および前記変形規制部が、ダイカスト製法によって一体的に形成されたことを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項に記載のステアリングメンバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングメンバに関し、詳細には、シャフト支持部を介してステアリングコラムシャフトから入力された車体後方への荷重のエネルギを吸収する構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵を行うためのステアリングホイールが連結されたステアリングコラムシャフトは、車室に設けられたステアリングメンバに支持されており、このステアリングメンバは、車幅方向に延びた中空丸棒のメンバ本体と、このメンバ本体の両端部に溶着された車体取付ブラケット（車体結合部）とを備え、メンバ本体には、上記ステアリングコラムシャフトを支持するシャフト支持部が溶着され、両端の車体取付ブラケットは、締結ボルトおよびナット等の締結部材によって、車体の左右ロアピラー等車体構造体に締結固定される。
【０００３】
ところで、上記ステアリングメンバは、メンバ本体を為す中空丸棒とシャフト支持部、および２つの車体取付ブラケットを、それぞれ各別に製造したうえで、溶接によって接合しているが、部品点数および製造コストの低減等の要請により、ステアリングメンバをダイカスト製法によって一体物として製造することが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
このようなダイカスト製法によるステアリングメンバにおいては、メンバ本体は、車幅方向に延びるとともに上下方向に離間して互いに対向する２つの主板同士を、車幅方向に適当な間隔を以て配置された複数の連結板によって接合された構造となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−６７２７２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した主板と連結板とによってメンバ本体を形成したステアリングメンバにおいては、シャフト支持部を介してステアリングコラムシャフトから車体後方に向けて衝撃荷重が入力されると、連結板によって車幅方向について複数の区画に仕切られたうちの特定の区画（例えば、シャフト支持部に最も近い区画等）に応力が最も集中して、当該区画部分のみが大きく変形し、衝撃荷重のエネルギをステアリングメンバ全体で効率よく吸収することができない虞がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、シャフト支持部を介してステアリングコラムシャフトから入力された衝撃荷重を、効率よく吸収することができるステアリングメンバを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るステアリングメンバは、複数の主板を複数の連結板によって車幅方向について複数の区画に仕切ってなるステアリングメンバに関し、応力が最も集中する区画における主板の変形を規制する変形規制部を設け、当該区画における主板の変形を所定量に規制しつつ当該区画の剛性を増大させ、入力荷重による変形を他の応力集中区画に順次移動させて、ステアリングメンバ全体で入力荷重のエネルギを効率的に吸収するものである。
【０００９】
すなわち、本発明に係るステアリングメンバは、車幅方向に延びるとともに上下方向に離間して配置される複数の主板と、車幅方向に間隔を以て配置され、前記主板同士を連結する複数の連結板と、ステアリングコラムシャフトを支持するシャフト支持部と、該シャフト支持部の両側方において車体と結合する車体結合部とが設けられたステアリングメンバにおいて、隣り合う２つの前記連結板および前記主板に囲まれた複数の区画のうち、少なくとも前記シャフト支持部に入力された荷重によって応力が最も集中する区画に、少なくとも一つの前記主板のうち該区画を形成する部分の変形を所定量に規制する変形規制部が形成されたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るステアリングメンバの具体的な実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態に係るステアリングメンバ１００を車体左前方から見た斜視図、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１における矢視Ａ、矢視Ｂ、断面Ｃ−Ｃによる図をそれぞれ示す。
【００１２】
図示のステアリングメンバ１００は、車幅方向に延びるとともに車体上下方向に離間して互いに対向する上下２つの主板１１，１２と、これら２つの主板１１，１２間に車幅方向の適当な間隔を以て配置され、両主板１１，１２を連結する複数の斜めリブ（連結板）１３，１４，１５，１６とを備えたメンバ本体１０と、メンバ本体１０の両端に設けられ、車体右方ＲＨのロアピラー３１０および車体左方ＬＨのロアピラー３２０にそれぞれ結合される車体結合部６０，７０と、メンバ本体１０に設けられ、ステアリングコラムシャフト２００を支持するシャフト支持部５０と、メンバ本体１０の車幅方向略中央部に設けられたセンターブラケット８０とからなる。
【００１３】
ここで、メンバ本体１０は詳しくは、隣り合う２つの斜めリブ１３（１５），１４（１６）および主板１１，１２に囲まれた区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，…には、シャフト支持部５０に最も近い区画Ｓ１を含めて、主板１１，１２の各区画Ｓ１，…を形成する部分の変形を所定量に規制する縦リブ（変形規制部）２０が形成されている。
【００１４】
この縦リブ２０は、各区画Ｓ１，…の車幅方向略中央に形成され、その上下端は上下の各主板１１，１２との間に、所定量（以下、間隙量という。）Ｌ１，Ｌ２の間隙２１を有している。
【００１５】
なお、この間隙量Ｌ１，Ｌ２は、後述する各主板１１，１２の変形量に対応して設定されたものであり、間隙量Ｌ１，Ｌ２に応じて主板１１，１２の変形量および後述する入力荷重ｆのエネルギの分散程度を制御することができるため、想定される入力荷重ｆのエネルギに応じて当該間隙量Ｌ１，Ｌ２を設定することができる。
【００１６】
また、各主板１１，１２の前端よりも後方位置（図１においては、車体前後方向の中心位置）において車幅方向に延び、２つの主板１１，１２を連結する隔壁１８が形成され、上記縦リブ２０は、図２（ｃ）に示すようにこの隔壁１８に支持されて、車体前方Ｆｒに向かって形成されている。
【００１７】
なお、この隔壁１８は、各主板１１，１２の前端よりも後方位置であれば、いずれの位置に形成してもよく、主板１１，１２の車体前後方向中心位置に形成された形態に限定されるものではない。
【００１８】
したがって、例えば、各主板１１，１２の後端部同士を連結するように、隔壁１８を形成してもよい。
【００１９】
ただし、後述するように、各主板１１，１２の後側部分１１ｂ，１２ｂの伸び変形をある程度許容して、エネルギを吸収させる観点からは、主板１１，１２における車体前後方向の略中心位置に設けるのが好ましい。
【００２０】
さらに、各主板１１，１２はそれぞれ、各区画Ｓ１，…に対応した部分ごとに、縦リブ２０に向けて凸となるように、車幅方向について曲率半径Ｒの湾曲形状に形成されている。
【００２１】
また、各主板１１，１２と各斜めリブ１３〜１６との接合部分１７は、これら各主板１１，１２の他の部分（一般部）および各斜めリブ１３〜１６の他の部分（一般部）よりも厚肉に形成されている。
【００２２】
次に、本実施形態に係るステアリングメンバ１００の作用について説明する。
【００２３】
まず、このステアリングメンバ１００は、図３（ａ）の平面図に示すように、右側の車体結合部６０が締結ボルト、ナット等締結部材（図示せず）によって車体右方ＲＨのロアピラー３１０に締結され、左側の車体結合部７０が締結部材（図示せず）によって車体左方ＬＨのロアピラー３２０に締結されて、車体に結合されている。
【００２４】
ここで、車体前方Ｆｒから車体に衝撃荷重が入力すると、車体前方のエンジンルームに配置されているエンジンやその他の構造を介して、ステアリングコラムシャフト２００に、車体後方Ｒｒに向いた荷重ｆが入力される。
【００２５】
ステアリングコラムシャフト２００に入力された後方への荷重ｆは、ステアリングメンバ１００のシャフト支持部５０に入力し、ステアリングメンバ１００は、図３（ｂ）に示すように、シャフト支持部５０を頂点、両車体結合部６０，７０を固定端として、車体後方Ｒｒに湾曲して変形する。
【００２６】
ここで、シャフト支持部５０に最も近い区画Ｓ１は、他の区画Ｓ２，Ｓ３，…に比べて、入力荷重による応力が最も集中しやすい区画となっており、その詳細な変形状態を、図４を参照して説明する。
【００２７】
なお、入力荷重による応力が最も集中する区画Ｓは、必ずしもシャフト支持部５０に最も近い区画Ｓ１に限られるものではなく、応力が最も集中する区画Ｓが他に存在する場合には、その応力が最も集中する区画を、上記区画Ｓ１として適用すればよい。
【００２８】
例えば、センターブラケット８０と主板１２との連接部に最も近い区画や、主板１１，１２の形状が変化する箇所に最も近く区画などを、応力が最も集中する区画として適用することができる。
【００２９】
また、図４（ａ）は区画Ｓ１についての平面図、（ｃ）は区画Ｓ１についての図２（ｃ）相当の断面図、（ｂ）は（ｃ）における矢視Ｆ（車体前方Ｆｒからの後方視）、（ｄ）は（ｃ）における矢視Ｇ（車体後方Ｒｒからの前方視）である。
【００３０】
まず、区画Ｓ１における主板１１（以下、下側の主板１２は上側の主板１１と同様の作用を奏するため、上側の主板１１を中心として説明し、下側の主板１２の説明を省略する。）のうち、車体後方Ｒｒに対応する部分１１ｂ（以下、後側部分１１ｂという。）は、同図（ｄ）に示すように主板１１の面内で伸び（後端において長さＬｂ（＞Ｌ０：初期長さ））、車体前方Ｆｒに対応した部分（以下、前側部分１１ａという。）は、同図（ｂ）に示すように主板１１の面に直交する方向に折り畳まれるように変形する（前端において長さＬａ（＜Ｌ０））。
【００３１】
ここで、前側部分１１ａは、初期の形状が縦リブ２０に向かって凸に湾曲して形成されているため、上下方向への変形の際には、凸となっている方向に変形し易く、縦リブ２０に当接する方向に向けて変形する。
【００３２】
すなわち、前側部分１１ａの曲率半径が、変形前の曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径Ｒ′となるように変形する。なお、曲率半径Ｒ′は、完全な円弧を意味するものではない。
【００３３】
この主板１１の変形は、入力された荷重のエネルギが大きいほど大きなものとなるが、前側部分１１ａが縦リブ２０の上端面に当接するまで変形し、主板１２の前側部分１２ａが縦リブ２０の下端面に当接するまで変形すると、この縦リブ２０が両前側部分１１ａ，１２ａを支持することとなり、両前側部分１１ａ，１２ａと縦リブ２０とが一体となって剛性が増大する。
【００３４】
この結果、両前側部分１１ａ，１２ａが上下方向に変形するのが止められ、車体後方部分１１ｂ，１２ｂが伸びる変形も止められる。
【００３５】
したがって、区画Ｓ１の変形が過大となってこの区画Ｓ１が破断するのを防止することができる。
【００３６】
さらに上記荷重ｆのエネルギが残存している場合には、このエネルギは、応力が最も集中するシャフト支持部５０に最も近い区画Ｓ１から、次に応力が集中する区画である隣接区画Ｓ２，Ｓ３を、区画Ｓ１と同様に変形させるように作用する。
【００３７】
そして、これらの各区画Ｓ２，Ｓ３も、上述した区画Ｓ１の変形と同様に、主板１１，１２の前側部分１１ａ，１２ａが縦リブ２０に当接するまで変形すると、変形が止められる。
【００３８】
そして、各区画Ｓ２，Ｓ３において破断することなく、残存エネルギを吸収し、エネルギの吸収領域を、これらの区画Ｓ２，Ｓ３の次に応力が集中する区画である隣接区画Ｓ４，Ｓ５に移動させる。
【００３９】
以上の作用が、応力の集中度合いが順次減少する区画Ｓｉ（ｉ＝１，２，…）において順次繰り返されることによって、荷重ｆによるエネルギは、各区画Ｓｉに順次吸収される。
【００４０】
この結果、ステアリングメンバ１００の特定の区画Ｓｉや部分に、当該区画Ｓｉや部分が破断に至る程度の荷重が集中するのを回避することができ、ステアリングメンバ１００全体で入力荷重ｆのエネルギを効率的に吸収することができる。
【００４１】
また、主板１１，１２と斜めリブ１３〜１６との接合部分１７は、主板１１，１２の一般部および斜めリブ１３〜１６の一般部よりも、構造的に応力が集中するが、これらの接合部分１７は一般部よりも厚肉に形成されているため、一般部よりも破壊強さが強くなり安全率を高めることができる。
【００４２】
さらに、縦リブ２０は、シャフト支持部５０に最も近い区画Ｓ１だけでなく、この区画Ｓ１から連続する各区画Ｓ２，Ｓ３，…にもそれぞれ設けられているため、各区間Ｓ２，Ｓ３，…についての主板１１，１２の変形量も、区画Ｓ１と同様に制御することができ、ステアリングメンバ１００全体の変形状態を、間隙量Ｌ１，Ｌ２を調整することによって、各区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…ごとに予め設定することができ、入力荷重ｆのエネルギをステアリングメンバ１００全体で効果的に吸収することができる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、シャフト支持部５０に最も近い区画Ｓ１が、応力が最も集中する区画であり、この区画Ｓ１に隣接する区画Ｓ２，Ｓ３が、区画Ｓ１に次いで応力が集中する区画であるものとして説明したが、応力の集中度合いは、必ずしもこの実施形態の順序であるとは限らない。
【００４４】
そのような場合には、シャフト支持部５０に近いか否かに拘わらず、少なくとも応力が最も集中する区画Ｓに、上記縦リブ２０を設ければよい。
【００４５】
そして、応力が最も集中する区画Ｓ以外の区画にも縦リブ２０を設ける場合には、応力の集中度合いが高い順に優先的に設ければよい。
【００４６】
なお、縦リブ２０と主板１１，１２との間の間隙２１の間隙量（距離）Ｌ１，Ｌ２に応じて、主板１１，１２の変形量すなわち吸収エネルギ量を制御することができるため、各区画Ｓごとの間隙量Ｌ１，Ｌ２に差異を設定してもよい。
【００４７】
例えば、各区間Ｓごとの間隙量Ｌ１，Ｌ２を、ステアリングメンバ１００全体としての変形形状が所望の変形形状となるように設定してもよいし、最もエネルギ吸収効率が高くなるように設定してもよい。
【００４８】
また、各主板１１，１２の車幅方向に沿った各中心線部分を連結するように、車幅方向に延びる隔壁１８が形成され、縦リブ２０は、この隔壁１８から車体前方Ｆｒに向かって形成されているが、ステアリングメンバ１００が車体後方Ｒｒに湾曲変形する場合、縦リブ２０に向けて変形するのは、主として主板１１，１２の前側部分（車体前方部分）１１ａ，１２ａであるため、縦リブ２０を、隔壁１８から前側部分１１ａ，１２ａのみに設けることによって、縦リブ２０を効果的に機能させることができるとともに、隔壁１８による剛性増大を図ることもできる。
【００４９】
なお、本実施形態に係るステアリングメンバ１００においては、各区画Ｓｉに対応した各主板１１，１２が、縦リブ２０に向けて曲率半径Ｒで湾曲して形成されているが、本発明に係るステアリングメンバは、この形態に限定されるものではなく、各主板１１，１２が車幅方向断面において平面に形成されたものであってもよい。
【００５０】
ただし、上述したように湾曲した形状の実施形態においては、主板１１，１２は変形の際に、凸となっている方向に変形を誘導し易いため、主板１１，１２の変形を縦リブ２０に確実に当接させる方向に誘導することができ、主板１１，１２の変形量を確実に規制することができる。
【００５１】
しかも、主板１１，１２の変形の際に、主板１１，１２の後側部分１１ｂ，１２ｂは伸びる方向に変形するが、曲率半径Ｒの湾曲形状を図４（ｄ）に示す平面形状に変形させるエネルギ分も吸収することができ、エネルギの吸収効率を向上させることができる。
【００５２】
なお、本実施形態に係るステアリングメンバ１００において、各主板１１，１２のうち、上述した変形により縦リブ２０に当接する部分１１ｍ，１２ｍ（以下、当接部分１１ｍ，１２ｍという。）を、図５に示すように、各主板１１，１２の一般部（他の部分）よりも厚肉に形成するのが好ましい。
【００５３】
これら各当接部分１１ｍ，１２ｍは、縦リブ２０と当接したときに、当接部分１１ｍ，１２ｍ以外の一般部よりも応力が集中するが、当接部分１１ｍ，１２ｍの板厚が厚肉に形成されていることによって、一般部よりも破壊強さが強くなり安全率を高めることができるからである。
【００５４】
また、本実施形態に係るステアリングメンバ１００は、主板１１，１２、斜めリブ１３〜１６、隔壁１８、縦リブ２０、車体結合部６０，７０、シャフト支持部５０、およびセンタブラケット８０は、車体前後方向に成形型が型抜きされるダイカスト製法によって一体的に形成されたものであるが、本発明に係るステアリングメンバは、このようなダイカスト製法によって一体的に形成されたものに限定されるものではなく、一体成形されたものでないステアリングメンバであっても上記実施形態と同様の作用、効果を奏する。
【００５５】
ただし、本実施形態のステアリングメンバ１００のように一体成形されたものでは、モジュール（複合）化によって、構成部品点数の減少による重量軽減や、溶接等による一体化作業の軽減により製造コストの低減を図ることができる。
【００５６】
もちろん、これら全ての構成部のうち、一部のみ、例えば主板１１，１２、斜めリブ１３〜１６、隔壁１８、および縦リブ２０のみをダイカスト製法等によって一体的に形成しても、重量軽減や製造コストの低減を図ることができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るステアリングメンバは、車幅方向に延びるとともに上下方向に離間して配置される複数の主板同士が、車幅方向に間隔を以て配置された複数の連結板によって、車幅方向について複数の区画に仕切られ、隣り合う２つの連結板および主板に囲まれた複数の区画のうち、少なくともシャフト支持部に入力された荷重によって応力が最も集中する区画に、当該区画の主板部分の変形を所定量に規制する変形規制部が形成されているため、シャフト支持部を介してステアリングコラムシャフトから車体後方に向けて入力された荷重は、例えばシャフト支持部に最も近い区画に最初に入力される。
【００５８】
ここで、入力された荷重が大きな衝撃荷重である場合には、ステアリングメンバはシャフト支持部の両側方の車体結合部において車体に支持されているため、ステアリングメンバのシャフト支持部等応力が集中する部分を頂点、両車体結合部を固定端とするなどして、車体後方に湾曲する。
【００５９】
このとき、例えばシャフト支持部に最も近い区画など応力が最も集中する区画における主板のうち、車体後方部分は主板の面内で伸び、車体前方部分は主板の面に直交する方向に折り畳まれるように変形する。
【００６０】
そして、主板の面に直交する方向に変形した主板の部分は、変形によって変形規制部に当接するが、この変形規制部との当接によって、変形した主板の部分は変形規制部に支持されるため剛性が増大し、面に直交する方向への変形が止められ、この結果、当該主板の車体後方部分が伸びる変形も止められる。
【００６１】
さらに上記荷重のエネルギが残存している場合には、このエネルギは、次に応力が集中する区画を変形させるように作用し、同様に応力の集中度合いが低くなる区画に順次変形を移動させることができ、ステアリングメンバの特定の区画に、当該区画が破断に至る荷重が集中するのを回避し、ステアリングメンバ全体で入力荷重のエネルギを効率的に吸収させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステアリングメンバの一実施形態に係るステアリングメンバの斜視図である。
【図２】（ａ）は図１における矢視Ａによる図、（ｂ）は図１における矢視Ｂによる図、（ｃ）は図１における断面Ｃ−Ｃによる断面図である。
【図３】ステアリングメンバに荷重が入力したときの変形を示す平面図である。
【図４】実施形態に係るステアリングメンバの作用を説明する図である。
【図５】主板の当接部分を一般部よりも肉厚に形成した実施形態のステアリングメンバを示す図である。
【符号の説明】
１０  メンバ本体
１１，１２  主板
１１ａ，１２ａ  前側部分
１１ｂ，１２ｂ  後側部分
１１ｍ，１２ｍ  当接部分
１３，１４，１５，１６  斜めリブ（連結板）
１７  連結部分
１８  隔壁
２０  縦リブ（変形規制部）
２１  間隙
５０  シャフト支持部
６０，７０  車体結合部
８０  センタブラケット
１００  ステアリングメンバ
２００  ステアリングコラムシャフト
３１０，３２０  ロアピラー
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５  区画
Ｒ，Ｒ′  曲率半径
Ｆｒ  車体前方
Ｒｒ  車体後方
ＲＨ  車体右方
ＬＨ  車体左方
Ｕｐ  車体上方
Ｌ１，Ｌ２  間隙量
Ｌａ，Ｌｂ  長さ
【図１】
2004189083.tif 000003
【図２】
2004189083.tif 000004
【図３】
2004189083.tif 000005
【図４】
2004189083.tif 000006
【図５】
2004189083.tif 000007