JP2023078049A - 車両用ステアリング装置のチルトレバー - Google Patents

Abstract

【課題】寸法安定性を改善し、高信頼性で環境にやさしい、車両用ステアリング装置のチルトレバーを提供する。【解決手段】レバー本体１８とノブ部１９から構成される車両用ステアリング装置のチルトレバーであって、前記ノブ部１９は、金属製の芯金２０と、前記芯金２０を樹脂モールドしてなる被覆部３０と、を含み、前記被覆部３０を、バイオ度が１００％のポリアミド４１０と強化繊維材からなる融点２５０℃のポリアミド樹脂組成物で形成した。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用ステアリング装置のチルトレバーの改良に関する。

車両用のステアリング装置は、運転者の体高等に応じて操作しやすい位置にステアリングホイールの角度（高さ）位置を調節するチルト調節機構を備えたものがある。

チルト調整機構には、例えば、運転手が手動式でチルト位置を調節する形式のものがあり、このような手動形式の場合、ステアリングコラムにあるステアリング用チルトレバーのロックを外してステアリングホイールの位置を調整し、運転者の最も適した位置でロックをかけることで調整することができる。このような手動によって操作するステアリング用チルトレバーのノブ部は、合成樹脂材をモールド成形してなる。
ノブ部は、合成樹脂材のみで形成されているものの他、ノブ部の強度をあげるため、金属製の芯金と、芯金を被覆（モールド）する被覆部（合成樹脂部）と、で構成されているものがある。このように合成樹脂製の被覆部で芯金部をモールドするのは、触感及び滑り防止などの観点等からである。

従来、車両用ステアリング装置のチルトレバーのノブ部を形成している合成樹脂材、あるいはノブ部を構成する合成樹脂製の被覆部には、ガラス繊維で強化された６６ナイロン樹脂が最も多く使用されている（特許文献１参照。）。

特開２０１９－０３８３０９

しかしながら、６６ナイロン樹脂をベース樹脂とした合成樹脂材、あるいはその合成樹脂材からなる被覆部は、水分の出入りによってノブ部の寸法変化を引き起こし易いという課題があり、寸法管理に難がある。このように、ノブ部の寸法、すなわち、合成樹脂材あるいはその合成樹脂材からなる被覆部の寸法にバラつきが生じると、チルトレバーをコラムカバー側の所定位置に格納した際に、ノブ部（持ち手）とコラムカバーとの隙間寸法が狭まり、指が入り難くなりチルトレバーの操作性に影響を及ぼすものも出てくる。
また、昨今、様々な企業が、ＳＤＧｓ（Sustainable Development Goals：持続可能な開発目標）に向けた取り組みを進めている。この種のチルトレバーの合成樹脂部分を構成する樹脂材料にあっても生産時や廃棄時などに環境への負荷が少ないものが好ましいものではあるが、６６ナイロン樹脂は、石油由来のものであり、環境保全に考慮したものではなかった。

本発明は従来技術の有するこのような問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、寸法安定性を改善し、高信頼性で環境にやさしい、車両用ステアリング装置のチルトレバーを提供することにある。

この目的を達成するために、第１の本発明は、レバー本体とノブ部から構成される車両用ステアリング装置のチルトレバーであって、
前記ノブ部は、少なくとも、ポリアミド４１０と強化繊維材からなるポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする車両用ステアリング装置のチルトレバーとしたことである。

第２の本発明は、第１の本発明において、前記ノブ部は、金属製の芯金が内装されていることを特徴とする車両用ステアリング装置のチルトレバーとしたことである。

第３の本発明は、第１の本発明又は第２の本発明において、前記ポリアミド４１０のバイオ度が１００％であることを特徴とする車両用ステアリング装置のチルトレバーとしたことである。

本発明によれば、一定レベルの耐熱性を有し、ポリアミド６６に比べて低吸水なポリアミド４１０を、車両用ステアリングのチルトレバーのノブ部に適用することで、様々な環境での使用が可能となった高信頼性と低コストを両立させた車両用ステアリング装置を提供することができる。
チルトレバーのノブ部に低吸水性のポリアミド４１０を用いることにより、ノブ部の寸法安定性にバラつきがなくなるため、チルトレバーをコラムカバー側の所定位置に格納した際に、持ち手とコラムカバーとの隙間寸法が狭まり、指が入り難くなりチルトレバーの操作性に影響を及ぼすという課題も解決される。
また、ポリアミド４１０はバイオ度が１００％で、カーボンニュートラルであることから、従来の石油由来成分のみでバイオ度が０％であったポリアミド６６等に比べて、環境にやさしい車両用ステアリングとすることとすることができる。ポリアミド４１０は、ポリアミド６６と融点が近いため、ポリアミド６６を用いていた用途で、代替として十分使用可能である。

本発明のチルトレバーを備えた車両用ステアリング装置の一実施形態を示す概略側面図である。 本発明のチルトレバーの概略斜視図である。

以下、本発明車両用ステアリング装置のチルトレバー（以下、単にチルトレバーとも称する。）の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施形態に過ぎず何等限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。

図１に示す車両用ステアリング装置では、ステアリングホイール１の中央部（ハブ部）にステアリングシャフト２の上端部が連結され、そのステアリングシャフト２は、車体前方に向けて斜め（下り傾斜状）に配設されている。ステアリングシャフト２の下端部は、自在継手３を介してインターミディエイトシャフト４に連結されている。インターミディエイトシャフト４は、図示しないステアリングギヤユニットやタイロッドなどを介して左右の操舵輪に連結されている。
このような構成によって、ステアリングホイール１の操舵力が、ステアリングシャフト２、インターミディエイトシャフト４、ステアリングギヤユニットなどを介して左右の操舵輪に伝達され、当該左右の操舵輪が転舵するようになっている。

ステアリングシャフト２の外周にはインナーコラム５が配設され、その上部外周にコラムハウジング８が配設されていて、コラムハウジング８は上部車体連結構造７を介して車体に連結され、インナーコラム５は下部車体連結構造６を介して車体に連結されている。また、後述するように、当該コラムハウジング８はチルトブラケット１３に支持され、インナーコラム５はピボットブラケット１２に支持されている。本実施形態では、インナーコラム５とコラムハウジング８とで、一般にいうステアリングコラムが構成される。

上部車体連結構造７は、上部のピボットブラケット１２と、下部のチルトブラケット１３と、クランプボルト１６と、ナット１５と、チルトレバー１７と備えて構成され、これらによってステアリングホイール１の位置調節を行うためのチルト調節及びテレスコピック調節を可能とする。
チルト調節はステアリングホイール１を傾動して、主として高さを調節するものである。テレスコピック調節はステアリングホイール１をステアリングシャフト２の軸方向に移動して、主として距離を調節するものである。

チルトレバー１７は、クランプボルト１６でチルトブラケット１３に取り付けられるレバー本体１８と、レバー本体１８の他端に一体に設けられ、運転者が握時可能なノブ部１９と、で構成されている。

ノブ部１９は、少なくとも、ポリアミド４１０と強化繊維材からなるポリアミド樹脂組成物で所望形状に形成されており、本実施形態では強度をあげるために芯金を内装している。
すなわち、本実施形態においてノブ部１９は、レバー本体１８の他端に一体に設けられている略矩形板状の芯金２０と、芯金２０の全体を覆うようにモールド成形してなる被覆部（ポリアミド樹脂組成物）３０と、で構成されている。なお、ノブ部１９の外観形状は特に図示形態に限定されず任意である。

レバー本体１８は、芯金２０と共に、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）等の所定の金属材を持って一体成形されており、芯金２０の基端部２０ａから細長角棒状に形成されている。また、レバー本体１８には、図示していない孔が形成され、チルトブラケット１３にクランプボルト１６とナット１５によって取り付けられる。

芯金２０は、本実施形態では平面視で矩形板状に形成され、その表面には、被覆部３０との接合強度を高めるための複数個の凹部（溝部）２０ｂが形成されている。本実施形態では、凹部２０ｂが前後左右方向にて所定の間隔をあけて整列されているが、ランダムに形成されるものであってもよい。
本実施形態の凹部２０ｂに代えて、ローレット加工、貫通孔、ショットブラストによる微細な凹凸形状が形成されたものでもよい。また、凹部に代えて、あるいは凹部と共に、凸部を形成することでも被覆部との接合性を向上可能であるため本発明の範囲内で設計変更可能である。
なお、通常の平坦な表面形状に形成されたものであっても本発明の範囲内である。

芯金２０の形状は、本実施形態に限定解釈されず、円板状、球体状など本発明の範囲内で設計変更可能である。また、レバー本体１８の形状は、細長角棒状に限定解釈されず、丸棒状などであってもよく、また本実施形態のように真っ直ぐな棒状に限らず、所定形状に湾曲した棒状であってもよい。
また、レバー本体１８と芯金２０とは、別成形されるとともに、ボルト止めや接着・溶着などにより一体化される構成であってもよい。

被覆部３０は、ベース樹脂としてポリアミド４１０樹脂が用いられ、ポリアミド４１０樹脂は、当初、石油由来のテトラメチレンジアミン（１，４－ジアミノブタン、ブタンジアミン）と、植物由来のひまし油から誘導されるセバシン酸の重縮合物であったが、テトラメチレンジアミンも木片チップから作られる植物由来へと進化した。

２つの植物由来原材料であるテトラメチレンジアミンとセバシン酸は、１：１で反応することで、ポリアミド４１０が合成されており、当初７０％であったバイオ度は、１００％となり、環境にやさしい材料（カーボンニュートラル）となる。

ポリアミド４１０は、吸水率（２３℃、水中での飽和吸水率）が５．８％であり、車両用ステアリングのチルトレバーに最も多く用いられているポリアミド６６（２３℃、水中での飽和吸水率８～９％）に対して、約７３％から７６％に抑えられているので、吸水による寸法変化が小さく、寸法安定性に優れることで信頼性が高くなっている。

ポリアミド４１０の分子量は、ガラス繊維等の強化材含有状態で射出成形できる範囲、具体的には数平均分子量で１３０００～２８０００、より好ましくは、耐疲労性、成形性を考慮すると、数平均分子量で１８０００～２６０００の範囲である。
数平均分子量が１３０００未満の場合は分子量が低すぎて耐疲労性が悪く、実用性が低い。それに対して数平均分子量が２８０００を越える場合は、ガラス繊維等の強化材を含ませると、溶融粘度が高くなりすぎ、チルトレバーを精度良く射出成形で製造することが難しくなり、好ましくない。

ベース樹脂は、樹脂単独（非強化）でも一定以上の耐久性を示し、チルトレバーとして十分に機能する。しかしながら、より過酷な使用条件で使用されると、チルトレバーが破損、変形、摩耗することも想定されるため、信頼性をより高めるために、強化材を配合することが好ましい。

強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等が好ましく、上記に挙げたポリアミド樹脂との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。
また、これらの強化材は複数種を組み合わせて使用することができる。
衝撃強度を考慮すると、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維状物を配合することが好ましく、更に相手材の損傷を考慮するとウィスカー状物を繊維状物と組み合わせて配合することが好ましい。混合使用する場合の混合比は、繊維状物及びウィスカー状物の種類により異なり、衝撃強度や相手材の損傷等を考慮して適宜選択される。

ガラス繊維としては、一般的な平均繊維径である１０～１３μｍのものの他、少ない含有量で高強度化と耐摩耗性の改善が可能な平均繊維径が５～７μｍのもの、あるいは異形断面のものがより好適である。

炭素繊維としては、強度を優先するのであれば、ＰＡＮ系のものが好適であるが、コスト面で有利なピッチ系のものも使用可能である。平均繊維径としては、５～１５μｍのものが好適である。炭素繊維は、繊維自体の強度、弾性率が高いため、ガラス繊維に比べて、被覆部３０の高強度化、高弾性率化が可能である。

アラミド繊維としては、強化性に優れるパラ系アラミド繊維を好適に使用することが可能である。平均繊維径としては、５～１５μｍのものが好適である。アラミド繊維は、ガラス繊維及び炭素繊維のように、鉄鋼材料を傷つけることはないので、チルトレバーが接触する相手部材の表面状態を悪くすることがないので、ステアリングの音響特性等を重視する場合は、更に好適である。

これらの強化材は、全体の１０～４０重量％、特に１５～３０重量％の割合で配合することが好ましい。強化材の配合量が１０重量％未満の場合には、機械的強度の改善が少なく好ましくない。強化材の配合量が４０重量％を超える場合には、成形性が低下すると共に、強化材の種類によっては、相手材への傷つけ性が高くなるので好ましくない。

更に、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、ヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤を添加剤として、それぞれ単独あるいは併用して樹脂に添加することが好ましい。

このように、本実施形態では、チルトレバー１７の芯金２０を被覆する被覆部材３０のベース樹脂として、吸水率が高く寸法管理に難が有るＰＡ６６ではなく、低吸水性のＰＡ４１０を用いたため、ＰＡ６６を用いた場合のように、チルトレバー１７をコラムカバー４０側の所定位置に格納した際、持ち手とコラムカバー４０との隙間寸法（図１にてＡで示す寸法）が狭まり、指が入りにくくチルトレバー１７の操作性に影響するといった不具合も生じ難くなる。

＜チルトレバーの作製＞
具体的な実施の形態を以下に示す。
表１のように、ポリアミド樹脂及び強化材（ガラス繊維:ＧＦ）を配合してポリアミド樹脂組成物（樹脂ペレット）を調製し、射出成形（インサート成形）により、図２に示すように芯金２０を被覆部３０で覆ってなるチルトレバー１７を作製することができる。
本実施の形態の例と比較の形態の例における被覆部の樹脂組成を表１に示す。

・実施の形態の例：ＧＦ３０質量％含有のポリアミド４１０樹脂（ＤＳＭ製ＥｃｏＰａＸＸ(エコパックス（登録商標）)Ｑ－ＨＧ６、熱安定剤含有グレード、平均分子量不明、等を用いる。)
・比較の形態の例：ＧＦ３０質量％含有のポリアミド６６樹脂（ＢＡＳＦ製ウルトラミッド（登録商標）Ａ３ＨＧ６、熱安定剤含有グレード、平均分子量不明、等を用いる。）

寸法安定性について、次の通り評価試験を行うことができる。

＜寸法安定性の評価条件＞
例えば、寸法安定性は以下により評価できる。
本実施形態のチルトレバー１７を、下記条件Iまたは条件IIの下に放置し、所定時間経過後にチルトレバー１７の外観形態を観察する。
何れの条件においても、外観形態に異常が無かったものを合格「〇」、亀裂等外観形態に異常があったものを不合格「×」とする。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ
・条件II：８０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ

＜評価＞
各チルトレバー１７を条件I・条件IIの下に放置し、所定時間経過後、それぞれのチルトレバー１７の外観形態の亀裂を確認することで合否の評価を行うことができる。

耐熱性について、次の通り評価試験を実施した。

＜耐熱比較評価条件＞
耐熱性は以下により評価できる。
ＧＦ３０質量％含有のポリアミド４１０樹脂（ＤＳＭ製 ＥｃｏＰａＸＸ（登録商標） Ｑ－ＨＧ６、熱安定剤含有グレード）と、ＧＦ２５質量％含有のポリアミド６６樹脂（ＢＡＳＦ製 ウルトラミッド（登録商標） Ａ３ＨＧ５、熱安定剤含有グレード）について、射出成形にて成形された引張試験片を用いて、１２０℃の環境で耐熱性を評価した。
１０００時間後の引張強度保持率（初期を１００）と歪み保持率（初期を１００）とを以下の表２に示す。

表２より明らかなように、１２０℃の環境下で１０００時間経過しても、引張強度・歪みがほとんど変化せず、その度合いもＰＡ６６と差異がないことから、ＰＡ６６の代替としてＰＡ４１０が使用可能であることが確認できた。

なお、強度等が必要とされる場合には本実施形態のように芯金２０と被覆部３０とで構成されたものを採用するが、ノブ部１９は芯金を含まず、樹脂部分（合成樹脂部）のみでモールド形成されているものであってもよく、本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。この場合において、樹脂部分を構成する合成樹脂材は、被覆部３０を構成する合成樹脂材と同じ、すなわち、上記本実施形態で詳述したポリアミド４１０と強化繊維材とからなるポリアミド樹脂組成物であるため、本実施形態の説明を援用する。

本発明は、種々の形態のチルトレバーにおけるノブ部に利用可能である。

２ ステアリングシャフト
１７ チルトレバー
１８ レバー本体
１９ ノブ部
２０ 芯金
３０ 被覆部

Claims (3)

1. レバー本体とノブ部から構成される車両用ステアリング装置のチルトレバーであって、
   前記ノブ部は、少なくとも、ポリアミド４１０と強化繊維材からなるポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする車両用ステアリング装置のチルトレバー。
2. 前記ノブ部は、金属製の芯金が内装されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ステアリング装置のチルトレバー。
3. 前記ポリアミド４１０のバイオ度が１００％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用ステアリング装置のチルトレバー。
   

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