(57)【要約】【課題】合成樹脂製のスペーサを用いて、車両の衝突時に衝撃エネルギーを充分かつ適正に吸収し、過大な荷重がドライバーに作用するのを防止できる衝撃吸収式ステアリングコラムを提供する。【解決手段】筒状の第１コラム２ａに筒状の第２コラム２ｂが筒状のスペーサ３を介し圧入される。そのスペーサの材料を分子量が５０００００以上６００００００以下の超高分子量ポリエチレンとする。スペーサ３に圧入の際に圧縮変形される突条が形成される。スペーサ３の圧入前の全厚み寸法は両コラム２ａ、２ｂ間の隙間寸法よりも大きくされると共に、スペーサ３の圧入前の全厚み寸法から突条の高さ寸法を差し引いた寸法は両コラム２ａ、２ｂ間の隙間寸法よりも小さくされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の第１コラムに筒状の第２コラムが筒状のスペーサを介し圧入されている衝撃吸収式ステアリングコラムにおいて、
そのスペーサの材料を分子量が５０００００以上６００００００以下の超高分子量ポリエチレンとし、
前記スペーサに突条が形成され、
前記スペーサの前記圧入前の全厚み寸法は両コラム間の隙間寸法よりも大きくされると共に、前記スペーサの前記圧入前の全厚み寸法から前記突条の高さ寸法を差し引いた寸法は両コラム間の隙間寸法よりも小さくされ、
前記突条は前記圧入の際に圧縮変形されることを特徴とする衝撃吸収式ステアリングコラム。
【請求項２】
そのスペーサの材料となる超高分子量ポリエチレンの分子量を３００００００以上４５０００００以下とする請求項１に記載の衝撃吸収式ステアリングコラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突時において運転者に作用する衝撃を吸収するために用いられる衝撃吸収式ステアリングコラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
筒状の第１コラムに筒状の第２コラムを筒状のスペーサを介し圧入し、両コラムの軸方向相対移動によって衝撃エネルギーを吸収するようにした衝撃吸収式ステアリングコラムが提案されている（特許文献１参照）。そのスペーサは、両コラムが互いにこじれるのを防止し、両コラムを円滑に軸方向相対移動させる。
【特許文献１】実開平１‐１７２９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのスペーサの材料として合成樹脂を用いることが提案されているが、通常の分子量の合成樹脂材は高温時に軟化し易く、引っ張り強さ等の強度や硬度が低く、第１コラムへの第２コラムのスペーサを介する圧入時に容易に塑性変形し、また、低温時に収縮が大きくなる。そのため、その圧入荷重が小さくなり過ぎ、衝撃エネルギーを充分に吸収できなくなる。
一方、スペーサの材料として用いる合成樹脂材の靱性が小さいと、衝撃作用時に割れ易く、衝撃吸収機能を阻害する。さらに、その合成樹脂材の摩擦係数が大きいと、衝撃作用時にスペーサが第１コラムと第２コラムの軸方向相対移動を阻害し、衝撃吸収時に過大な荷重がドライバーに作用する。
そのため、衝撃吸収式ステアリングコラムにおけるスペーサとして合成樹脂製のものを実用に供することができなかった。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題を解決することのできる衝撃吸収式ステアリングコラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、筒状の第１コラムに筒状の第２コラムが筒状のスペーサを介し圧入されている衝撃吸収式ステアリングコラムにおいて、そのスペーサの材料を分子量が５０００００以上６００００００以下の超高分子量ポリエチレンとし、前記スペーサに突条が形成され、前記スペーサの前記圧入前の全厚み寸法は両コラム間の隙間寸法よりも大きくされると共に、前記スペーサの前記圧入前の全厚み寸法から前記突条の高さ寸法を差し引いた寸法は両コラム間の隙間寸法よりも小さくされ、前記突条は前記圧入の際に圧縮変形されることを特徴とする。そのスペーサの材料となる超高分子量ポリエチレンの分子量を３００００００以上４５０００００以下とするのが好ましい。
【０００６】
そのスペーサを、分子量が５０００００以上の超高分子量ポリエチレン製とすることで、分子量が１０００００程度の通常の熱可塑性合成樹脂製とするのに比べ、高温時に軟化し難くなり、引っ張り強さ等の強度が向上し、第１コラムへ第２コラムをスペーサを介して圧入する時に容易に塑性変形することがなくなり、また、低温時に収縮し難くなる。これにより、その圧入荷重が小さくなり過ぎるのを防止し、衝撃エネルギーを充分に吸収できる。
また、その超高分子量ポリエチレンは靱性を有すると共に適度な硬度（ショア硬度Ｄ６７〜７０）を有するので、衝撃作用時に割れ難く、且つ、第１コラムへ第２コラムをスペーサを介して圧入する時に容易に塑性変形することがなくなるので、衝撃エネルギーを充分に吸収できる。
さらに、その超高分子量ポリエチレンは摩擦係数が小さいので、衝撃作用時に第１コラムと第２コラムの軸方向相対移動を阻害することはなく、衝撃吸収時に過大な荷重がドライバーに作用するのを防止できる。
その超高分子量ポリエチレンの分子量を６００００００以下とすることで、スペーサを型成形する場合の成型性を向上できるので、その寸法精度を向上して上記圧入荷重を正確に管理し、適正に衝撃エネルギーを吸収することができる。
その超高分子量ポリエチレンの分子量を増加させることによる上記衝撃吸収時の効果は、その分子量が３００００００までは増加させる程に向上し、その分子量が３００００００を超えても上記衝撃吸収時の効果が低減することはない。よって、その分子量は３００００００以上とするのが好ましい。また、その分子量を４５０００００以下とすることで、スペーサを型成形する場合の成型性をより向上できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の衝撃吸収式ステアリングコラムによれば、合成樹脂製のスペーサを用いて、車両の衝突時に衝撃エネルギーを充分かつ適正に吸収し、過大な荷重がドライバーに作用するのを確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１に示す衝撃吸収式ステアリングコラム１は、筒状の金属製第１コラム２ａと、この第１コラム２ａに筒状のスペーサ３を介し圧入される金属製第２コラム２ｂとを備える。
【０００９】
その第１コラム２ａは、ベアリング４を介し筒状の第１ハンドルシャフト５を支持する。その第１ハンドルシャフト５の一端にステアリングホイール（図示省略）が連結され、他端に第２ハンドルシャフト７の一端が挿入され、その第２ハンドルシャフト７はベアリング６を介し第２コラム２ｂにより支持される。その第１ハンドルシャフト５を支持するベアリング４は、第１コラム２ａの内周に形成された段差と第１ハンドルシャフト５の外周に取り付けられた止め輪１２とにより、第１コラム２ａと第１ハンドルシャフト５とに対する軸方向相対移動が規制される。
【００１０】
その第１コラム２ａにアッパーブラケット１１が溶接され、そのアッパーブラケット１１と後述の衝撃吸収機構とを介して、第１コラム２ａは車体に支持される。
【００１１】
その第２コラム２ｂにロアブラケット１０が溶接され、そのロアブラケット１０を介して第２コラム２ｂは車体に支持される。
【００１２】
図２に示すように、その第２ハンドルシャフト７の外周に一対の周溝８が形成され、その周溝８に通じる通孔９が第１ハンドルシャフト５に形成され、その通孔９と周溝８とに樹脂６０が充填される。
衝撃が作用すると、その樹脂６０が破断され、第１ハンドルシャフト５と第２ハンドルシャフト７とは軸方向相対移動する。第１ハンドルシャフト５の内周形状と第２ハンドルシャフト７の外周形状とは非円形とされることで、第１ハンドルシャフト５と第２ハンドルシャフト７とは回転伝達可能に連結されている。
【００１３】
図３、図４および図５の（１）に示すように、そのアッパーブラケット１１は、第１コラム２ａの径方向外方に延び出る一対の支持部１１ａと、各支持部１１ａの一端から第１コラム２ａの軸方向に対して直角方向に延び出る側壁部１１ｄと、各側壁部１１ｄの一端から第１コラム２ａの軸方向に平行に延び出る突出部１１ｅと、各突出部１１ｅに一体化されたリング１１ｈとを有する。各支持部１１ａに、ステアリングホイール側において開口する切欠１１ｂが形成され、各切欠１１ｂに連結部材２０が挿入されている。
【００１４】
図５の（２）に示すように、各連結部材２０は、各切欠１１ｂの内面に入り込む上部２０ａと、各切欠１１ｂの周囲の下面に沿う下部２０ｂとを有する。各支持部１１ａの切欠１１ｂの周縁に沿う部分に、複数の通孔１１ｇが形成される。各通孔１１ｇに通じる通孔２０ｃが、各連結部材２０の下部２０ｂに形成される。それら通孔１１ｇ、２０ｃに、合成樹脂製のピン６１が挿通される。各ピン６１は、各切欠１１ｂの周囲の上面に沿う保持部材６１′に一体化される。
各連結部材２０と各保持部材６１′の上面に、板金製の衝撃吸収部材６３が沿わせられる。各衝撃吸収部材６３の一端側と各連結部材２０とに形成されるボルト通孔６３′、２０′に、車体側部材４５に植え込まれるネジ軸４０が挿通される。そのネジ軸４０にねじ合わされるナット４１と車体側部材４５とで、その衝撃吸収部材６３と保持部材６１′と支持部１１ａと連結部材２０とが挟み込まれる。これにより、衝撃吸収部材６３の一端側は車体に同行移動するように連結される。なお、各ボルト通孔６３′、２０′は、コラム軸方向が長手方向の長孔とされ、製作誤差による各部材相互の位置ずれに対応可能とされている。
衝撃が作用すると、それらピン６１が剪断され、そのアッパーブラケット１１は第１コラム２ａと同行して、第１コラム２ａの軸方向に、車体と第２コラム２ｂと衝撃吸収部材６３と保持部材６１′と連結部材２０とに対して相対移動する。
【００１５】
図６にも示すように、各衝撃吸収部材６３は、一端から他端に向かって第１コラム２ａの軸方向に沿って延びる第１の部分６３ａと、その第１の部分６３ａから第１コラム２ａの軸方向に対して直角な方向に沿って延びる第２の部分６３ｂと、その第２の部分６３ｂから他端に向かって第１コラム２ａの軸方向に沿って延びる第３の部分６３ｃとを有し、他端は自由端とされている。
各衝撃吸収部材６３の第１の部分６３ａは、前述のように保持部材６１′と車体側部材４５とで挟み込まれて車体に連結される。各衝撃吸収部材６３の第２の部分６３ｂは、アッパーブラケット１１の各支持部１１ａに形成される開口１１ｆに挿入される。各衝撃吸収部材６３の第３の部分６３ｃは、アッパーブラケット１１の各突出部１１ｅに一体化されたリング１１ｈに挿入される。
【００１６】
図７の（１）に示すように、その開口１１ｆの周縁部の一側は第１押し付け部１１ｊとされ、その第２の部分６３ｂに衝撃吸収部材６３の一端側において間隔δをおいて対向する。その第１押し付け部１１ｊは凸曲面とされている。その第１押し付け部１１ｊから第１コラム２ａの軸方向に対して直角な方向に離れた位置において、アッパーブラケット１１の側壁部１１ｄと突出部１１ｅとの境界部が第２押し付け部１１ｋを構成する。その第２押し付け部１１ｋは、その第２の部分６３ｂに衝撃吸収部材６３の他端側において対向する。その第２押し付け部１１ｋは凸曲面とされている。そのリング１１ｈの内面は、その第３の部分６３ｃが第１コラム２ａの軸方向に交差する方向に相対移動するのを規制可能なガイド部１１ｈ′とされている。
【００１７】
図８、図９の（１）、（２）に示すように、上記スペーサ３は円筒形であり、軸方向に沿う割り溝３ａを有することで径方向に弾性変形可能とされている。このスペーサ３は、超高分子量ポリエチレン材により射出成形等により型成形され、その超高分子量ポリエチレンの分子量は、５０００００以上６００００００以下とされ、好ましくは３００００００以上４５０００００以下とされる。
【００１８】
そのスペーサ３の一端には内向きに突出するフランジ３ｂが形成され、このフランジ３ｂは第２コラム２ｂの端面に接する。このスペーサ３は、その外周の周方向に間隔をおいた複数の領域に、軸方向に沿って形成された複数の突条３ｄを有する。その突条３ｄの形成されていない外周領域３ｅは平坦な円筒面とされている。これにより、第１コラム２ａの内周面は各突条３ｄを介しスペーサ３に接する。図９の（３）に示すように、両コラム２ａ、２ｂ間に圧入された状態でのスペーサ３の突条３ｄの高さ寸法ｈは、突条３ｄの形成されていない部分３ｆの厚み寸法Ｄ３よりも小さくされている。
【００１９】
図１０に示すように、そのスペーサ３の圧入前の全厚み寸法Ｄ２は両コラム２ａ、２ｂの間の隙間寸法Ｄ１よりも大きく、そのスペーサ３の圧入前の全厚み寸法２から突条の高さ寸法Ｈを差し引いた寸法Ｄ３は両コラム２ａ、２ｂの間の隙間寸法Ｄ１よりも小さくされる。その圧入前のスペーサ３は第２コラム２ｂの外周に嵌合され、その一端のフランジ３ｂは第２コラム２ｂの端面に当接される。そのスペーサ３の外周に第１コラム２ａが圧入され、その圧入の際に各突条３ｄが圧縮変形される。なお、スペーサ３の圧入前の全厚み寸法Ｄ２が加工公差によりばらついたとしても、Ｄ２＞Ｄ１＞Ｄ３の関係がするように、スペーサ３の圧入前の全厚み寸法Ｄ２および突条３ｄの高さ寸法Ｈが設定される。
【００２０】
上記構成において、車両の衝突により衝撃が作用すると、先ず、樹脂６０とピン６１とが剪断されることで衝撃が吸収される。
【００２１】
次に、第１コラム２ａが車体と第２コラム２ｂとに対し相対移動することで、両コラム２ａ、２ｂ間に圧入されたスペーサ３の圧入荷重に応じて衝撃が吸収される。
そのスペーサ３の圧入前の全厚み寸法Ｄ２は両コラム２ａ、２ｂの間の隙間寸法Ｄ１よりも大きく、そのスペーサ３の圧入前の全厚み寸法Ｄ２から突条３ｄの高さ寸法Ｈを差し引いた寸法Ｄ３は両コラム２ａ、２ｂの間の隙間寸法Ｄ１よりも小さいので、スペーサ３の圧入時における圧縮変形量は、スペーサの内外周が平坦な円筒面である場合よりも小さくなる。これにより、加工公差に応じ両コラム２ａ、２ｂの間の隙間寸法Ｄ１およびスペーサ３の圧入前の全厚み寸法Ｄ２がばらついたとしても、そのばらつきによるスペーサ３の圧入時の圧縮変形量の変動は小さくなり、その圧入荷重に対応する両コラム２ａ、２ｂの軸方向相対移動に要する荷重のばらつきも小さくできる。図１１における２点鎖線は、そのスペーサ３の圧入前の全厚み寸法Ｄ２が一定であるとした場合における、両コラム２ａ、２ｂ間の隙間寸法Ｄ１の設定値からのばらつきと軸方向相対移動に要する荷重との関係を示し、その隙間寸法Ｄ１のばらつきに対する荷重のばらつきは、実線で示した内外周が平坦な円筒面であるスペーサの荷重のばらつきよりも小さくなるのを確認できる。これにより、両コラム２ａ、２ｂの軸方向相対移動に要する荷重を適正範囲内に設定し、適正に衝撃エネルギーを吸収できる。
また、両コラム２ａ、２ｂ間に圧入されている状態でのスペーサ３の突条３ｄの高さ寸法ｈを、突条３ｄの形成されていない部分３ｆの厚み寸法Ｄ３よりも小さくすることで、そのスペーサ３が超高分子量ポリエチレン製で金属等に比べ変形し易いものであっても、衝撃作用時における突条３ｄの変形による両コラム２ａ、２ｂの相対的な傾きを小さくし、また、その突条３ｄの形成されていない変形し難い部分３ｆにより両コラム２ａ、２ｂを軸方向相対移動するように案内できるので、両コラム２ａ、２ｂを円滑に軸方向相対移動させて適正に衝撃エネルギーを吸収できる。
【００２２】
また、第１コラム２ａが車体に対して、衝撃吸収部材６３の第２の部分６３ｂとアッパーブラケット１１の第１押し付け部１１ｊとの間隔δだけ相対移動した後に、衝撃吸収部材６３が塑性変形して衝撃が吸収される。すなわち、図７の（２）に示すように、その間隔δだけ第１コラム２ａが車体に対して相対移動すると、その第２の部分６３ｂが第１押し付け部１１ｊに押し付けられる。さらに第１コラム２ａが車体に対して相対移動すると、衝撃吸収部材６３の第１の部分６３ａと第２の部分６３ｂとの境界部が塑性変形する。その塑性変形により、図７の（３）に示すように、その第２の部分６３ｂが第２押し付け部１１ｋに押し付けられる。
さらに第１コラム２ａが車体に対して相対移動すると、図１２に示すように、その相対移動に伴い第１押し付け部１１ｊと第２押し付け部１１ｋとが衝撃吸収部材６３を塑性変形させる。
【００２３】
これにより、図１３に示すように、車体に対する第１コラム２ａの相対移動ストロークとドライバーに作用する荷重との関係は、その衝撃吸収初期において変動の小さなものにでき、ドライバーに大きな荷重を作用させることなく効果的に衝撃を吸収できる。
【００２４】
上記構成によれば、スペーサ３を、分子量が５０００００以上の超高分子量ポリエチレン製とすることで、分子量が１０００００程度の通常の熱可塑性合成樹脂製とするのに比べ、高温時に軟化し難くなり、引っ張り強さ等の強度が向上し、第１コラム２ａへ第２コラム２ｂをスペーサ３を介して圧入する時に容易に塑性変形することはなく、また、低温時に収縮し難くなる。これにより、その圧入荷重が小さくなり過ぎるのを防止し、衝撃エネルギーを充分に吸収できる。
また、その超高分子量ポリエチレンは靱性を有すると共に適度な硬度（ショア硬度Ｄ６７〜７０）を有するので、衝撃作用時に割れ難く、且つ、第１コラム２ａへ第２コラム２ｂをスペーサ３を介して圧入する時に容易に塑性変形することはないので衝撃エネルギーを充分に吸収できる。
さらに、その超高分子量ポリエチレンは摩擦係数が小さいので、衝撃作用時に第１コラム２ａと第２コラム２ｂの軸方向相対移動を阻害することはなく、衝撃吸収時に過大な荷重がドライバーに作用するのを防止できる。
その超高分子量ポリエチレンの分子量を６００００００以下とすることで、スペーサ３の成型性を向上できるので、その寸法精度を向上して上記圧入荷重を正確に管理し、適正に衝撃エネルギーを吸収することができる。
その超高分子量ポリエチレンの分子量を、３００００００以上とすることで上記衝撃吸収時の効果をより向上し、４５０００００以下とすることで成型性をより向上できる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、スペーサの形態は筒状であれば特に限定されない。また、衝撃吸収機構の構成も特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態のステアリングコラムの側断面図
【図２】本発明の実施形態のステアリングコラムの部分側断面図
【図３】本発明の実施形態のステアリングコラムの部分側面図
【図４】本発明の実施形態のステアリングコラムの部分平面図
【図５】本発明の実施形態のステアリングコラムの（１）は図３のＶ‐Ｖ線断面図、（２）は保持部材と連結部材の斜視図
【図６】本発明の実施形態のステアリングコラムのアッパーブラケットと衝撃吸収部材の斜視図
【図７】本発明の実施形態のステアリングコラムのアッパーブラケットと衝撃吸収部材の（１）は衝撃作用前の断面図、（２）は衝撃作用後におけるδの相対移動後の断面図、（３）は衝撃吸収作用時の断面図
【図８】本発明の実施形態のステアリングコラムのスペーサの斜視図
【図９】本発明の実施形態のスペーサの（１）は縦断面図、（２）は横断面図、（３）は両コラム間への圧入状態での部分断面図
【図１０】本発明の実施形態のスペーサの寸法関係の説明図
【図１１】両コラム間の隙間のばらつきと両コラムを軸方向相対移動させるのに要する荷重との関係を示す図
【図１２】そのステアリングコラムの衝撃作用後の部分側面図
【図１３】そのステアリングコラムの第１コラムと車体との相対移動ストロークとドライバーに作用する荷重との関係を示す図
【符号の説明】
【００２７】
１  ステアリングコラム
２ａ  第１コラム
２ｂ  第２コラム
３  スペーサ
３ｄ  突条
【図１】
2005193906.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005193906.tif 000013
【図１２】
2005193906.tif 000014
【図１３】
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