JP7647465B2

JP7647465B2 - Steering support structure

Info

Publication number: JP7647465B2
Application number: JP2021150038A
Authority: JP
Inventors: 寛子鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2025-03-18
Anticipated expiration: 2041-09-15
Also published as: JP2023042740A

Description

本発明は、ステアリング支持構造に関する。 The present invention relates to a steering support structure.

従来、車両において、ステアリングサポートビーム（インパネリンフォース）が利用されている。具体的には、車両において運転席に配置されるステアリングシャフトは、左右のフロントピラー間に架設されて、車室前部を横架するステアリングサポートビームに取付支持されている。 Conventionally, a steering support beam (instrument panel force) is used in vehicles. Specifically, the steering shaft located at the driver's seat in the vehicle is supported by a steering support beam that is installed between the left and right front pillars and spans the front of the passenger compartment.

引用文献１には、剛性向上のために外管に内管を挿入した二重構造であるインパネリンフォースが開示されている。このインパネリンフォースの外管には縮径部が形成されており、外管と内管の嵌合は、外管の縮径部において行われる。 Cited Document 1 discloses an instrument panel reinforcement that has a double structure in which an inner tube is inserted into an outer tube to improve rigidity. The outer tube of this instrument panel reinforcement has a reduced diameter portion formed therein, and the outer tube and the inner tube are fitted together at the reduced diameter portion of the outer tube.

特開平１１－２２２１５７号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-222157

特許文献１に開示されたインパネリンフォースでは、外管に縮径部が必要となる。また、特許文献１のインパネリンフォースを車両に適用すれば、インパネリンフォースの剛性を向上さえることができるが、一車両ごとにインパネリンフォースの寸法を設計する必要がある。言い換えると、剛性向上のために既成部品の寸法形状の変更が必要となり、コストが増加するという問題がある。 The instrument panel reinforcement disclosed in Patent Document 1 requires a reduced diameter section in the outer tube. In addition, if the instrument panel reinforcement in Patent Document 1 is applied to a vehicle, the rigidity of the instrument panel reinforcement can be improved, but the dimensions of the instrument panel reinforcement must be designed for each vehicle. In other words, the dimensions and shape of prefabricated parts must be changed to improve rigidity, which increases costs.

本発明は、コストを抑制しつつ剛性を向上させたステアリング支持構造を提供するものである。 The present invention provides a steering support structure that improves rigidity while keeping costs down.

本発明にかかるステアリング支持構造は、車両幅方向に延びるインパネリンフォースを有するステアリング支持構造であって、前記インパネリンフォースは、径方向に貫通する孔を有する外管と、前記外管内に配される内管と、を備え、前記外管と、前記内管と、は互いの軸方向の端部同士、もしくは端部近傍の面の一部が接合されているとともに、前記外管に設けた孔における溶接により、前記外管の内周部と前記内管の外周部が接合されている。
これにより、既成部品の寸法の形状を変更させずに、二重管構造による剛性向上をはかることができる。 The steering support structure of the present invention is a steering support structure having an instrument panel force extending in the vehicle width direction, the instrument panel force comprising an outer tube having a hole penetrating in the radial direction, and an inner tube arranged within the outer tube, and the outer and inner tubes are joined at their axial ends or at parts of their surfaces near the ends, and the inner circumference of the outer tube and the outer circumference of the inner tube are joined by welding in a hole provided in the outer tube.
This makes it possible to improve rigidity through the double tube structure without changing the dimensions and shape of the existing part.

これにより、コストを抑制しつつ剛性を向上させることができる。 This allows for increased rigidity while keeping costs down.

外管と内管を組み付ける前のステアリング支持構造の概要を示す斜視図である。2 is a perspective view showing an outline of a steering support structure before an outer tube and an inner tube are assembled. FIG. 外管と内管を組み付け後のステアリング支持構造の概要を示す斜視図である。4 is a perspective view showing an outline of the steering support structure after the outer tube and the inner tube are assembled. FIG. 外管に複数の孔が設けられた状態を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a state in which a plurality of holes are provided in the outer tube. 外管の長孔の中心に内管のケガキ線が配された状態を示した拡大図である。1 is an enlarged view showing a state in which a marking line of an inner tube is arranged at the center of a long hole of an outer tube. ステアリング支持構造に加える外力を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an external force applied to the steering support structure.

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るステアリング支持構造について説明する。図１は、ステアリング装置１の概要を示す斜視図であり、ステアリングサポートビーム（以下、インパネリンフォース）の外管と内管を組み付ける前の状態を示している。また図２は、外管と内管を組み付けた後のステアリング装置１の概要を示す斜視図である。 First embodiment
Hereinafter, a steering support structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a perspective view showing an outline of a steering device 1, and shows a state before an outer tube and an inner tube of a steering support beam (hereinafter, referred to as an instrument panel reinforcement) are assembled. Fig. 2 is a perspective view showing an outline of the steering device 1 after the outer tube and the inner tube are assembled.

図１に示すように、ステアリング装置１は、外管１０と内管２０とを有するインパネリンフォース３０を備えている。 As shown in FIG. 1, the steering device 1 includes an instrument panel reinforcement 30 having an outer tube 10 and an inner tube 20.

ここで図２に示すように、インパネリンフォース３０は、外管１０の内側に内管２０を装着することによって、軸線に沿った長手方向の略全幅にわたって二重管構造を形成している。 As shown in FIG. 2, the instrument panel reinforcement 30 has an inner tube 20 attached to the inside of the outer tube 10, forming a double tube structure over almost the entire width in the longitudinal direction along the axis.

図１に戻り、外管１０について説明する。例えば、外管１０は、スチール製のパイプ状である。より具体的には、外管１０は、長手方向の一方において径が大きい大径部１１が形成されており、かつ、他方において大径部１１より径が小さい小径部１２が形成されている。 Returning to FIG. 1, the outer pipe 10 will be described. For example, the outer pipe 10 is a steel pipe. More specifically, the outer pipe 10 has a large diameter section 11 on one side in the longitudinal direction, and a small diameter section 12 on the other side, the small diameter section 12 being smaller in diameter than the large diameter section 11.

また、外管１０には、長手方向に延びる中空部１３が形成されている。この中空部１３には、内管２０が挿入可能である。なお、中空部１３を形成している壁面を内周部１３ａとする。 The outer tube 10 is formed with a hollow portion 13 extending in the longitudinal direction. The inner tube 20 can be inserted into this hollow portion 13. The wall surface forming the hollow portion 13 is referred to as the inner peripheral portion 13a.

以下では、外管１０の長手方向を軸方向あるいはＹ方向とし、この軸方向に垂直な方向を径方向あるいはＸ方向、Ｚ方向として説明する。ここで、Ｘ方向とＺ方向は互いに垂直である。 In the following description, the longitudinal direction of the outer tube 10 is referred to as the axial direction or Y direction, and the directions perpendicular to this axial direction are referred to as the radial direction or X direction and Z direction. Here, the X direction and the Z direction are perpendicular to each other.

例えば、外管１０は、軸方向に約１３００ｍｍの長さで形成されている。また、中空部１３の内径の大きさは、大径部１１及び小径部１２に関わらずに一定であり、約４０ｍｍとすることができるが、これに限られない。 For example, the outer tube 10 is formed with a length of about 1,300 mm in the axial direction. The size of the inner diameter of the hollow portion 13 is constant regardless of the large diameter portion 11 and the small diameter portion 12, and can be about 40 mm, but is not limited to this.

さらに外管１０は、径方向に貫通する複数の孔１４が形成されている。具体的には、孔１４は、外管１０において、外径側と中空部１３との間を径方向に貫通する孔である。 The outer tube 10 further has a plurality of holes 14 formed therethrough in the radial direction. Specifically, the holes 14 are holes that penetrate the outer tube 10 in the radial direction between the outer diameter side and the hollow portion 13.

典型的には、複数の孔１４が、外管１０の大径部１１及び小径部１２の夫々に形成されている。孔１４の形状は、径方向の視点において円形状であってもよく、軸方向に長く形成された長孔形状であってもよい。ここで図３は、外管１０に複数の孔１４が設けられた状態を示す側面図である。図３に示すように、外管１０には、複数の孔１４として、複数の円形状の孔と複数の長孔形状の孔が配されているものとする。 Typically, multiple holes 14 are formed in each of the large diameter portion 11 and the small diameter portion 12 of the outer tube 10. The shape of the holes 14 may be circular from a radial perspective, or may be an elongated hole formed long in the axial direction. Here, FIG. 3 is a side view showing the state in which multiple holes 14 are provided in the outer tube 10. As shown in FIG. 3, the outer tube 10 is arranged with multiple circular holes and multiple elongated holes as the multiple holes 14.

一例として、外管１０において、複数の孔１４が、軸方向における直線上に配置されている。さらに、この複数の孔１４が配された直線に対し、外管１０の周方向において両方向に約４８°ずれた位置の直線上に、他の複数の孔１４が配置されることとしてもよい。典型的には、孔１４は、外管１０の軸方向において、広く点在するように配される。 As an example, in the outer tube 10, multiple holes 14 are arranged on a straight line in the axial direction. Furthermore, multiple other holes 14 may be arranged on straight lines shifted by approximately 48° in both directions in the circumferential direction of the outer tube 10 from the straight line on which the multiple holes 14 are arranged. Typically, the holes 14 are arranged so that they are widely scattered in the axial direction of the outer tube 10.

また、円形状の孔１４は直径を１５ｍｍや２０ｍｍとして、それぞれ両方を配することができる。また例えば、長孔は軸方向の長さを２３ｍｍとすることができるが、これらの大きさに限られない。すなわち外管１０では、任意の位置に、任意の大きさの孔１４を配置することができる。 The circular holes 14 can have diameters of 15 mm and 20 mm, and both can be provided. For example, the long holes can have an axial length of 23 mm, but are not limited to these sizes. In other words, holes 14 of any size can be provided at any position in the outer tube 10.

外管１０の両端部１０ａ，１０ｂには、それぞれボディー締結部１５が溶接されている。ここでは、それぞれのボディー締結部１５は、Ｘ方向に短く、かつ、Ｚ方向に長い部品である。ボディー締結部１５は、車両の車室前部における左右のボディー上に締結される。 Body fastening parts 15 are welded to both ends 10a, 10b of the outer pipe 10. Here, each body fastening part 15 is a part that is short in the X direction and long in the Z direction. The body fastening parts 15 are fastened to the left and right bodies at the front of the vehicle cabin.

図１に戻り、外管１０の大径部１１には、ステアリング取付部１６が設けられている。ここで、ステアリング取付部１６は、Ｚ方向に短く、かつ、Ｘ方向に長い部品である。ステアリング取付部１６は、ステアリング取付部１６には、ステアリングシャフトが取り付けられる。 Returning to FIG. 1, the large diameter portion 11 of the outer tube 10 is provided with a steering attachment portion 16. Here, the steering attachment portion 16 is a component that is short in the Z direction and long in the X direction. A steering shaft is attached to the steering attachment portion 16.

内管２０は、スチール製のパイプ状である。具体的には、内管２０は、軸方向の長さは外管１０と略同一である。さらに、内管２０の外径の長さは、いずれの位置においても略一定に形成されている。例えば、内管２０の外径は、約３５ｍｍである。また、内管２０の両端部を端部２０ａ，２０ｂとする。 The inner tube 20 is a steel pipe. Specifically, the axial length of the inner tube 20 is approximately the same as that of the outer tube 10. Furthermore, the outer diameter of the inner tube 20 is approximately constant at any position. For example, the outer diameter of the inner tube 20 is approximately 35 mm. Furthermore, both ends of the inner tube 20 are referred to as ends 20a and 20b.

図２に示すように、外管１０の内部に内管２０が配される。ここで、内管２０の外周部２０ｃは、外管１０の内周部１３ａと当接させ、孔１４において溶接される。また典型的には、内管２０の外周部２０ｃには、外管１０に設けられた孔１４の長孔に合致する位置に、軸方向に延びるケガキ線が設けられている。 As shown in FIG. 2, the inner pipe 20 is disposed inside the outer pipe 10. Here, the outer periphery 20c of the inner pipe 20 is abutted against the inner periphery 13a of the outer pipe 10 and welded to the hole 14. Also, typically, the outer periphery 20c of the inner pipe 20 is provided with a marking line extending in the axial direction at a position that matches the long hole of the hole 14 provided in the outer pipe 10.

典型的には、内管２０を外管１０に挿入する際には、長孔の中心にケガキ線が配されるように、内管２０の位置調整を行う。典型的には、このケガキ線を利用した位置調整により、内管２０の軸方向及び周方向について、位置を調整することができる。図４は、長孔の中心にケガキ線が配された状態を示したインパネリンフォース３０の一部の拡大図である。 Typically, when inserting the inner pipe 20 into the outer pipe 10, the position of the inner pipe 20 is adjusted so that the marking line is located at the center of the long hole. Typically, the position of the inner pipe 20 can be adjusted in the axial and circumferential directions by adjusting the position using this marking line. Figure 4 is an enlarged view of a portion of the instrument panel reinforcement 30 showing the state in which the marking line is located at the center of the long hole.

内管２０と、外管１０との溶接は、このケガキ線により位置調整された状態で実行される。なおこのとき、外管１０の中空部１３における内周部１３ａの内径と、内管２０の外周部２０ｃの外径に差があり、内周部１３ａと外周部２０ｃの間に隙間が発生している場合がある。この場合には、外管１０の中空部１３内における内管２０の位置を、孔１４が設けられている方向に近接させた状態で、溶接を行う。 The welding of the inner pipe 20 and the outer pipe 10 is performed with the position adjusted by this marking line. At this time, there may be a difference between the inner diameter of the inner circumference 13a in the hollow portion 13 of the outer pipe 10 and the outer diameter of the outer circumference 20c of the inner pipe 20, resulting in a gap between the inner circumference 13a and the outer circumference 20c. In this case, welding is performed with the position of the inner pipe 20 in the hollow portion 13 of the outer pipe 10 close to the direction in which the hole 14 is provided.

さらに、外管１０の内部に内管２０が配された状態において、内管２０の軸方向の端面と外管１０の端面が接合される。すなわち外管１０と内管２０は、軸方向における夫々の一端部である端部１０ａと端部２０ａを接合し、夫々の他端部である端部１０ｂと端部２０ｂを接合する。なお、この端部１０ａと端部２０ａの接合、及び端部１０ｂと端部２０ｂの接合は、ロウ付け接合等による各端部近傍の面の一部どうしの接合を含む。 Furthermore, with the inner pipe 20 disposed inside the outer pipe 10, the axial end face of the inner pipe 20 and the axial end face of the outer pipe 10 are joined. That is, the outer pipe 10 and the inner pipe 20 are joined at their respective ends in the axial direction, end 10a and end 20a, and at their respective other ends, end 10b and end 20b. The joining of end 10a and end 20a, and the joining of end 10b and end 20b, include joining of parts of the surfaces near each end by brazing or the like.

なお内管２０は、中空のパイプ状である必要は無く、棒状であってもよい。また、この内管２０を用いた外管１０の補強は、単に外管１０に内管２０を挿入して溶接する工程が増加するのみであり、外管１０の形状について設計変更の必要がない。 The inner pipe 20 does not have to be a hollow pipe, but may be rod-shaped. In addition, reinforcing the outer pipe 10 with this inner pipe 20 simply requires an additional process of inserting and welding the inner pipe 20 into the outer pipe 10, and does not require any design changes to the shape of the outer pipe 10.

ここで、外管１０の内部に内管２０を配することで、インパネリンフォース３０の補強例について説明する。 Here, we will explain an example of reinforcing the instrument panel reinforcement 30 by placing the inner tube 20 inside the outer tube 10.

以下に、図１に示すような外管１０の内部に内管２０を配していないベースラインのみのインパネリンフォース３０と、図２に示すような外管１０の内部に内管２０を配した補強後のインパネリンフォース３０のそれぞれに、任意の方向の力を加える場合における曲げの変化量を示す。ここで図５は、インパネリンフォース３０に加えられる力の位置と方向の一例を示している。 The following shows the amount of bending change when a force is applied in any direction to an instrument panel reinforcement 30 with only a baseline, in which no inner tube 20 is placed inside the outer tube 10 as shown in Figure 1, and a reinforced instrument panel reinforcement 30 with an inner tube 20 placed inside the outer tube 10 as shown in Figure 2. Here, Figure 5 shows an example of the position and direction of the force applied to the instrument panel reinforcement 30.

より具体的には、インパネリンフォース３０に加えられる力とは、大径部１１側の端部近傍のボディー締結部１５に対してＸ方向に１００Ｎ及びＺ方向に１００Ｎ、ステアリング取付部１６に対してＺ方向に１０００Ｎ、である。 More specifically, the force applied to the instrument panel force 30 is 100 N in the X direction and 100 N in the Z direction to the body fastening portion 15 near the end on the large diameter portion 11 side, and 1000 N in the Z direction to the steering attachment portion 16.

下記の表は、これらの力が加わった場合のインパネリンフォース３０の曲げ量を示している。さらに下記の表では、強度と、内管２０を加えたことによる質量の変化についても示している。

The table below shows the amount of bending of the instrument panel reinforcement member 30 when these forces are applied. The table also shows the strength and the change in mass due to the addition of the inner tube 20.

すなわち、ボディー締結部１５に対してＺ方向の力が加わったときの剛性は、内管２０を外管１０内に配することにより約８０％向上することが見込める。なお、このＺ方向の力は、実車においてインパネリンフォース３０にかかる力のうち、最も影響が発生しやすい方向であることから、このＺ方向の剛性の向上は、実車に適用する際に高い効果が期待できる。 In other words, the rigidity of the body fastening portion 15 when a force in the Z direction is applied is expected to be improved by approximately 80% by disposing the inner tube 20 inside the outer tube 10. This Z direction force is the direction that is most likely to have an effect among the forces acting on the instrument panel reinforcement 30 in an actual vehicle, so this improvement in rigidity in the Z direction is expected to be highly effective when applied to an actual vehicle.

したがって、インパネリンフォース３０では、外管１０内に内管２０を加えたことにより重量が増加するが、インパネリンフォース３０自身の強度を向上させることができる。 Thus, although the weight of the instrument panel reinforcement 30 increases due to the addition of the inner tube 20 inside the outer tube 10, the strength of the instrument panel reinforcement 30 itself can be improved.

このようにして、外管１０の内部に内管２０を挿入し、外管１０と内管２０の端面同士を接合し固定することによって、インパネリンフォース３０の剛性の向上を実現できる。このとき特に、既成部品である外管１０の寸法や形状は変更する必要がないため、外管１０の設計をし直す必要が無く、単に内管２０を挿入するという工程が増加するのみであり、低コストで剛性の向上をはかることができる。さらに、この方法によりインパネリンフォース３０を補強する場合には、その周囲に与える影響が少なく、特に、インパネリンフォース３０の近傍に配されるハーネス等の電子部品への影響が抑制される。 In this way, the rigidity of the instrument panel reinforcement 30 can be improved by inserting the inner tube 20 inside the outer tube 10 and joining and fixing the end faces of the outer tube 10 and the inner tube 20 together. In particular, since there is no need to change the dimensions or shape of the outer tube 10, which is a prefabricated part, there is no need to redesign the outer tube 10, and the only additional step is inserting the inner tube 20, making it possible to improve the rigidity at low cost. Furthermore, when reinforcing the instrument panel reinforcement 30 using this method, there is little impact on the surrounding area, and in particular, the impact on electronic components such as harnesses arranged near the instrument panel reinforcement 30 is suppressed.

さらに、外管１０に所定の複数の孔１４を設けておくとともに、孔１４を介して外管１０と内管２０を溶接することにより、外管１０と内管２０の溶接強度を向上させることができる。 Furthermore, by providing a predetermined number of holes 14 in the outer pipe 10 and welding the outer pipe 10 and the inner pipe 20 through the holes 14, the weld strength between the outer pipe 10 and the inner pipe 20 can be improved.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。すなわち上記の記載は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされており、当業者であれば、実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the invention. In other words, the above description has been omitted or simplified as appropriate for the purpose of clarity, and a person skilled in the art can easily modify, add, or convert each element of the embodiment within the scope of the present invention.

例えば、外管１０と内管２０の溶接による接合は、孔１４を介する溶接は行わずに、軸方向の端部同士のみを溶接することによって行うことも可能である。 For example, the outer tube 10 and the inner tube 20 can be joined by welding only the axial ends of the tube together, without welding through the hole 14.

１ステアリング装置
１０外管
１０ａ，１０ｂ端部
１１大径部
１２小径部
１３中空部
１３ａ内周部
１４孔
１５ボディー締結部
１６ステアリング取付部
２０内管
２０ａ，２０ｂ端部
２０ｃ外周部
３０インパネリンフォース Reference Signs List 1 Steering device 10 Outer tube 10a, 10b End 11 Large diameter portion 12 Small diameter portion 13 Hollow portion 13a Inner circumference portion 14 Hole 15 Body fastening portion 16 Steering attachment portion 20 Inner tube 20a, 20b End 20c Outer circumference portion 30 Instrument panel force

Claims

A steering support structure having an instrument panel force extending in a vehicle width direction,
The instrument panel force is
an outer tube having a plurality of holes passing therethrough in a radial direction;
an inner tube disposed within the outer tube;
The outer tube and the inner tube are joined at their axial ends or at parts of their surfaces near the ends,
an inner periphery of the outer tube and an outer periphery of the inner tube are joined by welding in a hole provided in the outer tube,
The plurality of holes include a round hole and a long hole extending in the axial direction,
The outer tube has:
a plurality of holes are arranged on a straight line in one axial direction, and another plurality of holes are arranged on straight lines at different positions in both circumferential directions of the outer tube with respect to the straight line;
Steering support structure.