JP3969431B2 - Shock absorbing steering column - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to an impact-absorbing steering column used to absorb an impact acting on a driver at the time of a vehicle collision.
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。
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。
It has been proposed to use a synthetic resin as a material for the spacer, but a synthetic resin material having a normal molecular weight is easy to soften at high temperatures and has low strength and hardness such as tensile strength, and the second column to the first column. The plastic deformation easily occurs during press-fitting through the spacer, and the shrinkage increases at low temperatures. Therefore, the press-fitting load becomes too small and the impact energy cannot be sufficiently absorbed.
On the other hand, if the toughness of the synthetic resin material used as the material for the spacer is small, it is easy to break at the time of impact action and hinders the impact absorbing function. Further, when the friction coefficient of the synthetic resin material is large, the spacer inhibits the relative movement in the axial direction of the first column and the second column at the time of impact action, and an excessive load acts on the driver at the time of impact absorption.
Therefore, a synthetic resin spacer cannot be put to practical use as a spacer in the shock absorbing steering column.
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。 An object of the present invention is to provide an impact-absorbing steering column that can solve the above-described problems of the prior art.
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、軸方向に沿って複数の突条が、その突条の形成されていない外周領域は平坦な円筒面とされるように形成され、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、両コラム間に圧入されている状態での前記スペーサにおける前記突条の高さ寸法は、前記突条の形成されていない部分の厚み寸法よりも小さくされてい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。
The present invention relates to an impact absorption type steering column in which a cylindrical second column is press-fitted into a cylindrical first column via a cylindrical spacer, and the material of the spacer is an ultra high molecular weight having a molecular weight of 500,000 to 6,000,000. A plurality of protrusions along the axial direction are formed in a plurality of regions spaced in the circumferential direction of the outer periphery of the spacer, and the outer peripheral region where the protrusions are not formed is a flat cylindrical surface. It is formed on the entire thickness of the front the press-fitting of the spacer dimension minus while being larger than the gap dimension between the two columns, the height of the protrusion from the total thickness of the front the press-fitting of the spacer Is smaller than the gap dimension between the two columns, and the protrusion is compressed and deformed during the press-fitting, and the height of the protrusion in the spacer in the state of being press-fitted between the two columns. Size is characterized by being smaller than the thickness of the formed portion not of the ridge. It is preferable that the molecular weight of the ultrahigh molecular weight polyethylene used as the material of the spacer is 3000000 to 4500000.
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。
By making the spacer made of ultra high molecular weight polyethylene having a molecular weight of 500,000 or more, it becomes difficult to soften at a high temperature compared to a normal thermoplastic synthetic resin having a molecular weight of about 100,000. As a result, plastic deformation does not easily occur when the second column is press-fitted into the first column via the spacer, and it is difficult to shrink at low temperatures. Thereby, the press-fit load is prevented from becoming too small, and the impact energy can be sufficiently absorbed.
In addition, the ultra high molecular weight polyethylene has toughness and moderate hardness (Shore hardness D67 to 70), so it is difficult to break during impact action and easy to press the second column through the spacer into the first column. Therefore, the impact energy can be absorbed sufficiently.
In addition, the ultra-high molecular weight polyethylene has a small coefficient of friction, so it does not hinder the relative movement of the first and second columns in the axial direction during impact, and prevents excessive loads from acting on the driver during impact absorption. it can.
By setting the molecular weight of the ultrahigh molecular weight polyethylene to 6000000 or less, the moldability when the spacer is molded can be improved. Therefore, the dimensional accuracy is improved, the press-fitting load is accurately managed, and the impact energy is appropriately controlled. Can be absorbed.
The effect at the time of impact absorption by increasing the molecular weight of the ultra high molecular weight polyethylene is improved as the molecular weight is increased up to 3000000, and the effect at the time of impact absorption is reduced even if the molecular weight exceeds 3000000. There is nothing. Therefore, the molecular weight is preferably 3000000 or more. Moreover, the moldability in the case of mold-molding a spacer can be improved more because the molecular weight shall be 4500000 or less.
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。 According to the shock absorbing steering column of the present invention, the synthetic resin spacer can be used to sufficiently and properly absorb the impact energy at the time of a vehicle collision and reliably prevent an excessive load from acting on the driver.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The shock absorbing
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。
The
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。
An
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。
The
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。
As shown in FIG. 2, a pair of
When the impact is applied, the
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。
As shown in FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5 (1), the
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。
As shown in (2) of FIG. 5, each connecting
An
When an impact acts, the
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。
As shown also in FIG. 6, each
As described above, the
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。
As shown in (1) of FIG. 7, one side of the peripheral edge of the
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。
As shown in FIGS. 8 and 9 (1) and (2), the
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。
A
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。
As shown in FIG. 10, the total thickness dimension D2 of the
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。
In the above configuration, when an impact is applied due to a vehicle collision, the impact is absorbed by shearing the
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。
Next, the
The total thickness dimension D2 before the
Further, by making the height dimension h of the
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。
Further, after the
Further, when the
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。
As a result, as shown in FIG. 13, the relationship between the relative movement stroke of the
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。
According to the above configuration, the
Further, since the ultra high molecular weight polyethylene has toughness and moderate hardness (Shore hardness D67 to 70), it is difficult to break at the time of impact, and the
Furthermore, since the ultra high molecular weight polyethylene has a small friction coefficient, it does not hinder the relative movement in the axial direction of the
By setting the molecular weight of the ultrahigh molecular weight polyethylene to 6000000 or less, the moldability of the
By setting the molecular weight of the ultrahigh molecular weight polyethylene to 3000000 or more, the effect at the time of impact absorption is further improved, and by setting the molecular weight to 4500000 or less, moldability can be further improved.
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。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the shape of the spacer is not particularly limited as long as it is cylindrical. Further, the configuration of the shock absorbing mechanism is not particularly limited.
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
1
Claims (2)
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、軸方向に沿って複数の突条が、その突条の形成されていない外周領域は平坦な円筒面とされるように形成され、
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、
両コラム間に圧入されている状態での前記スペーサにおける前記突条の高さ寸法は、前記突条の形成されていない部分の厚み寸法よりも小さくされていることを特徴とする衝撃吸収式ステアリングコラム。 In the shock absorption type steering column in which the cylindrical second column is press-fitted into the cylindrical first column via the cylindrical spacer,
The spacer material is ultra high molecular weight polyethylene having a molecular weight of 500,000 to 6,000,000,
A plurality of ridges along the axial direction are formed in a plurality of regions spaced in the circumferential direction of the outer periphery of the spacer, and an outer peripheral region where the ridges are not formed is formed as a flat cylindrical surface. ,
The total thickness dimension before press-fitting of the spacer is made larger than the gap dimension between both columns, and the dimension obtained by subtracting the height dimension of the protrusion from the total thickness dimension of the spacer before press-fitting is the distance between both columns. The gap size is smaller than
The protrusion is compressed and deformed during the press-fitting,
The shock absorbing steering system, wherein a height dimension of the ridge in the spacer is press-fitted between both columns is smaller than a thickness dimension of a portion where the ridge is not formed. column.
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