JP2001088715A - コラプシブルシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動車のステアリング装置における衝撃吸収用
のコラプシブルシャフトでは、衝撃時の縮みストローク
を十分、且つ確実に得難い。 【解決手段】本コラプシブルシャフト１０では、チュー
ブ１２内にシャフト１１の挿入部１４を挿入して連結し
た。シャフト１１には傾斜状側面１３が形成され、押し
込み時にチューブ１２に内周面１６を沿わせつつ、チュ
ーブ１２を押し拡げる。チューブ１２には、開口端１７
から全長にわたるスリット１９が形成されている。スリ
ット１９は、シャフト１１を押し込む際に、チューブ１
２を広がり易くできる。小さい押し込み力でも、シャフ
ト１１をスリット１９に対応したチューブ１２内の奥深
くまで確実に押し込むことができる。チューブ１２を断
面円弧状に形成し、円弧端２０同士を互いにオーバーラ
ップさせる場合には、チューブ１２の剛性を高めて、が
たつき防止に好ましい。 【効果】一次側の衝撃吸収に好適。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のステアリ
ング装置において、衝突により強い衝撃が作用したとき
に、縮むことにより衝撃を吸収するコラプシブルシャフ
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のステアリング装置では、例え
ば、ステアリングホイールの動きを、ステアリングシャ
フトと、これに連結されたインターミディエイトシャフ
トとを介してステアリングギヤに伝達し、このステアリ
ングギヤによって車輪を操舵するようにしている。衝突
時の衝撃を吸収するために、一般的に、上述のステアリ
ングシャフトや、インターミディエイトシャフトを、衝
撃が加わったときに全長が縮まるコラプシブルシャフト
としている。

【０００３】例えば、上述のコラプシブルシャフトとし
ては、ステアリングシャフトに適用されたものが特開平
１０−０３０６６９号公報に開示されている。すなわ
ち、コラプシブルシャフトは、シャフトと、このシャフ
トと同軸に配置されてシャフトの端部が挿入されるチュ
ーブとを有し、シャフトの傾斜状側面をチューブ内に押
し込んで、チューブを押し拡げることにより衝撃を吸収
するようにしている。衝撃吸収前の状態で、シャフト
は、チューブの開口端からチューブ内に挿入された挿入
部を含む。また、チューブの開口端には略Ｖ字形状のノ
ッチが形成されている。このノッチは、ドライバがステ
アリングホイールにぶつかるときの衝撃力を緩和すべ
く、衝撃力の立ち上がり時のピークを抑制するためのも
のである。衝撃吸収前の状態において、ノッチの切込み
先端は、シャフトの挿入部の先端にまで達していない。

【０００４】上述のコラプシブルシャフトに衝撃がかか
ると、シャフトが、傾斜状側面によって、ノッチを押し
拡げて、ノッチの切込み先端から延びる裂け目を形成し
つつ、チューブを拡げてその奥へと押し込まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】シャフトが侵入する
際、ノッチの先端位置でチューブを両側へ引き裂くの
で、小さい力では、シャフトをチューブの奥深くまで押
し込むことができず、衝撃吸収ストローク量が短くて不
十分になる場合があった。そこで、本発明の目的は、上
述の技術的課題を解決し、十分な衝撃吸収ストローク量
を確実に得られるコラプシブルシャフトを提供すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１に記載の発明は、シャフトの傾斜状側面をチューブ内
に押し込んで、チューブを押し拡げることにより衝撃を
吸収するステアリング装置用コラプシブルシャフトにお
いて、衝撃吸収前の状態で、上記シャフトは、チューブ
の開口端からチューブ内に挿入された挿入部を含むと共
に、上記チューブは、その開口端から挿入部を超えて軸
方向に延びるスリットを含むことを特徴とするステアリ
ング装置用コラプシブルシャフトを提供する。

【０００７】この発明によれば、スリットはシャフトの
先端位置よりも深いので、シャフトを奥に押し込む際
に、チューブ内が拡がり易くなる結果、シャフトの押し
込み力は小さくて済む。従って、小さい押し込み力であ
っても、スリットに応じてチューブの奥深くにまでシャ
フトを押し込めるので、コラプシブルシャフトの衝撃吸
収ストローク量を十分に確保できる。請求項２に記載の
発明は、請求項１に記載のステアリング装置用コラプシ
ブルシャフトにおいて、上記スリットは、チューブの全
長にわたって形成されていることを特徴とするステアリ
ング装置用コラプシブルシャフトを提供する。

【０００８】この発明によれば、衝撃吸収時に、シャフ
トをチューブの奥深くまで確実に押し込むことができ
る。また、全長にわたるスリットを持ったチューブは、
例えば、平板を円弧状に巻いて形成できるので、パイプ
にスリットを切削加工するような手間を省くことができ
る。請求項３に記載の発明は、シャフトの傾斜状側面を
チューブ内に押し込んで、チューブを押し拡げることに
より衝撃を吸収するステアリング装置用コラプシブルシ
ャフトにおいて、上記チューブは、断面円弧状をなし、
且つその円弧端同士を互いにオーバーラップさせている
ことを特徴とするステアリング装置用コラプシブルシャ
フトを提供する。

【０００９】この発明によれば、断面円弧状のチューブ
は、シャフトの押し込み時にその全長にわたって拡がり
易いので、十分な衝撃吸収ストローク量を確保すること
ができる。しかも、チューブの円弧端同士がオーバーラ
ップしているので、チューブの剛性を高くできる。その
結果、ステアリング操作時にがたつき難くすることがで
きる。

【００１０】また、チューブの形成にあたり、スリット
の切削加工を不要にすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態のステ
アリング装置を説明する。図１は、ステアリング装置の
斜視図である。ステアリング装置１は、ステアリングホ
イール２の動きを、ステアリングコラム３の内側に挿通
されたステアリングシャフト４と、これに連結されたイ
ンターミディエイトシャフト５とを介してステアリング
ギヤ（図示せず）に伝達し、このステアリングギヤによ
って車輪（図示せず）を操舵するようにしている。ステ
アリングギヤは、ギヤボックス６内に収容され、ギヤボ
ックス６からはステアリングギヤに連結される支持軸７
が延び出している。支持軸７の上端部とインターミディ
エイトシャフト５の下端部とは、自在継手８を介して連
結され、インターミディエイトシャフト５の上端部とス
テアリングシャフト４の下端部とは、自在継手９を介し
て連結されている。

【００１２】本実施の形態では、インターミディエイト
シャフト５を後述するように１次側の衝撃に対応するコ
ラプシブルシャフト１０としている。図２（ａ）の断面
図を参照する。コラプシブルシャフト１０は、同軸同心
上に連結されるチューブ１２とシャフト１１とを有し、
チューブ１２の端部にシャフト１１の端部が挿入されて
いる。衝撃吸収前の状態では、チューブ１２からシャフ
ト１１が延び出しており、また、チューブ１２とシャフ
ト１１とは一体回転可能に連結されている。衝撃がかか
ると、シャフト１１がチューブ１２内に入り込むことに
より、コラプシブルシャフト１０が縮んで、軸方向の長
さが短くなる。そして、シャフト１１の傾斜状側面１３
をチューブ１２内に押し込んで、チューブ１２を押し拡
げることにより衝撃を吸収する。

【００１３】コラプシブルシャフト１０のシャフト１１
は、インターミディエイトシャフト５の下部部分を構成
している。シャフト１１の下部には、自在継手８の一部
である二股状のフォーク部２１が一体に形成されてい
る。また、チューブ１２は、インターミディエイトシャ
フト５の上部部分を構成し、その上端に自在継手９の下
端部が連結されている。以下、詳細に説明する。

【００１４】シャフト１１は、上述のフォーク部２１
と、傾斜状側面１３を形成する斜面形成部２２と、チュ
ーブ１２内に挿入された挿入部１４とを含んでおり、フ
ォーク部２１と、斜面形成部２２と、挿入部１４との各
部が順に軸方向に沿って並んでいる。フォーク部２１の
表面と傾斜状側面１３とは、滑らかにつながり、また、
各面には突出部等が形成されず、シャフト１１がチュー
ブ１２内に進入するのを阻害しないようにされている。

【００１５】傾斜状側面１３は、挿入部１４に隣接して
おり、挿入部１４の外周面１５と滑らかにつながってい
る。傾斜状側面１３は、挿入部１４から遠ざかる程に径
方向に大きくなるテーパ面からなり、衝撃がかかると、
チューブ１２の内周面１６が傾斜状側面１３に沿いつつ
軸方向に相対移動し、これに伴い、チューブ１２を押し
拡げるようにされている。挿入部１４は、所定長さで略
円柱形状に形成されている。挿入部１４の外周面には、
軸方向に延びる多数の凹凸が形成され、これらの凹凸に
対向してチューブ１２の内周面１６にも、軸方向に延び
る多数の凸凹が形成されている。これらの対向する凹凸
と凸凹とを互いに噛み合わせる、いわゆるセレーション
継手構造により、挿入部１４の外周面とチューブ１２の
内周面１６とは連結されている。また、挿入部１４は、
内周面１６に圧入状態で嵌合されており、チューブ１２
により、外側から締め付けるように緊縛力を受けてい
る。この緊縛力を掛けることにより、通常の使用状態で
かかる大きさの軸方向の力に対しては、チューブ１２と
シャフト１１とは軸方向に相対変位しないようにされ、
また、トルクがかかる場合にも、チューブ１２が拡がら
ないようなっている。

【００１６】チューブ１２は、周方向に有端の断面円弧
状に形成され（図３参照）、軸方向について同じ断面形
状とされている。チューブ１２の長さは、所要の衝撃吸
収ストローク量を得られるように、例えばシャフト１１
よりも長く設定されている。チューブ１２は、その開口
端１７から挿入部１４の先端１８がある位置（衝撃がか
かる前の状態で）を超えて軸方向に延び他端２３にまで
達する直線状のスリット１９を有している。

【００１７】スリット１９は、軸方向から見て、チュー
ブ１２の円弧端２０同士の間に所定幅で単一で形成され
ている。チューブ１２の開口端１７の近傍部分は、内周
面１６が滑らかに径方向に広がっており、衝撃時には、
シャフト１１の傾斜状側面１３をスムーズに導入できる
ようになっている。このコラプシブルシャフト１０で
は、通常の使用状態となる衝撃吸収前の状態で、図２
（ａ）に示すように、シャフト１１の挿入部１４がチュ
ーブ１２内に挿入されており、傾斜状側面１３はチュー
ブ１２の開口端１７から外側に延び出している。この状
態で、シャフト１１とチューブ１２とは、軸方向に相対
変位することなく、トルク伝達可能に一体回動する。

【００１８】衝撃がかかると、通常の使用時に比べて大
きな軸方向の力がかかる。このとき、図２（ｂ）に示す
ように、シャフト１１がチューブ１２内に押し込まれ
る。そして、傾斜状側面１３が、チューブ１２の開口端
１７から内部に入り込み、これに伴い、傾斜状側面１３
に沿ってチューブ１２がスムーズに径方向の外方に拡が
ることにより、衝撃が吸収される。また、シャフト１１
の挿入部１４が、チューブ１２の緊縛力に抗しつつ、チ
ューブ１２を拡げ、チューブ１２の内周面１６を擦りな
がら相対変位することにより、衝撃が吸収される。

【００１９】シャフト１１がチューブ１２内に押し込ま
れるのに伴い、スリット１９の幅が拡がり、チューブ１
２の周方向の変形が吸収される。そして、シャフト１１
は、チューブ１２の上端となる他端側の奥深くにまで至
る。このように本実施の形態によれば、スリット１９
は、衝撃吸収前の状態でシャフト１１の先端１８の位置
よりも深くに達しているので、シャフト１１を先端１８
の位置よりも奥に押し込む際に、チューブ１２内が拡が
り易くなる。その結果、シャフト１１の押し込み力は小
さくて済む。従って、衝撃時にかかる力が相対的に小さ
い場合であっても、スリット１９の長さに応じてチュー
ブ１２の奥深くにまでシャフト１１を押し込めるので、
シャフト１１の押し込み量であるコラプシブルシャフト
１０の衝撃吸収ストローク量を十分に確保できる。従っ
て、十分なストローク量を確実に得たい後述する１次側
の衝撃吸収用に好ましい。

【００２０】特に、スリット１９がチューブ１２全長に
わたるので、衝撃吸収時に、シャフト１１をチューブ１
２の奥深くまで確実に押し込むことができる。例えば、
本実施の形態のコラプシブルシャフト１０では、衝撃吸
収ストローク量をコラプシブルシャフト１０の全長の略
８０％にできる。なお、衝撃吸収ストローク量が全長の
１００％にならないのは、衝撃に対してシャフト１１が
変形せずに残るからである。

【００２１】また、全長にわたるスリット１９を持った
チューブ１２は、例えば、平板を円弧状に巻いて形成で
きるので、パイプにスリットを切削加工するような手間
を省くことができる。ところで、衝突時の衝撃には、衝
突に伴いステアリングギヤ側部材からステアリングホイ
ールに向けて作用する１次側の衝撃と、衝突の反動に伴
いドライバがステアリングホイールに衝突することによ
り生じる２次側の衝撃とがあり、各衝撃を受けるコラプ
シブルシャフトがそれぞれある。

【００２２】１次側の衝撃に対するコラプシブルシャフ
トでは、衝突時の車両のエンジン等の移動量（この移動
量は、通常長く設定されている。）を吸収し、且つステ
アリングホイールが車室内のドライバに向かって突き出
さないようにする必要があるので、衝撃吸収ストローク
量はできるだけ長く確保したいという要請がある。ま
た、２次側の衝撃に対するコラプシブルシャフトでは、
大きな衝突エネルギーを吸収しつつ、ドライバーに大き
な衝撃力がかからないようにしており、しかも、これら
の事柄を短い衝撃吸収ストローク量で達成する必要があ
る。というのは、衝撃吸収ストローク量があまり長くな
ると、ドライバーがステアリング装置以外の車室内部分
と衝突することが想定されるからである。

【００２３】ここで、２次側のコラプシブルシャフトと
しては、上述の従来の技術の欄で説明したコラプシブル
シャフトを例示できるが、上述のように１次側と２次側
とでは要求される衝撃吸収特性が相反することから、２
次側の構造を１次側に適用することはできない。これに
反して、本実施の形態のコラプシブルシャフト１０は、
十分な衝撃吸収ストローク量を確実に得られるので、１
次側の衝撃吸収用に適している。

【００２４】なお、スリット１９の幅は特に限定されな
い。例えば、シャフト１１を圧入した状態で、スリット
１９を形成する円弧端２０同士が対向してほぼ接するよ
うなものでもよい。また、スリット１９は、軸方向に一
直線状に延びるものの他、例えば、クランク形状にジク
ザグに屈曲しながら延びるものでもよい。また、スリッ
ト１９は、チューブ１２の開口端１７から、軸方向にチ
ューブ１２の全長よりも短い所定長さで、チューブ１２
の中間部まで延びて形成されていてもよい。この場合に
は、スリット１９の所定長さに応じて、小さい荷重に対
するコラプシブルシャフト１０の衝撃吸収ストローク量
を設定できる。また、スリット１９の奥側の端部近傍
で、円弧端２０同士が連結されてチューブ１２は円筒状
になるので、スリット１９が全長にわたる場合に比べ
て、チューブ１２の剛性を高めることができる。

【００２５】例えば、奥側に端部のあるスリット１９
は、円筒からなるチューブの周面に、開口端１７から所
定長さで延びる切欠部分を、切削加工により形成すれば
よい。また、図４に示すように、断面円弧状のチューブ
１２の全長にわたるスリット１９の一部分を溶接部２４
で固定してもよい。溶接部２４は、開口端１７から軸方
向に所定長さを隔てた位置にあり、対向する円弧端２０
同士を連結している。また、軸方向中間部まで延びるス
リット１９であれば、複数設けても構わない。

【００２６】要は、スリット１９は、衝撃吸収前の状態
でシャフト１１部の挿入部１４の先端１８がある位置を
超えて軸方向に延びていればよい。また、図５および図
６に示すように、チューブ１２の円弧端２０同士を互い
にオーバーラップさせてもよい。オーバーラップしてい
る部分では、径方向の内側にある円弧端２０の近傍部分
の外周面に、径方向の外側にある円弧端２０の近傍部分
の内周面が接触し、この内周面が、径方向の内方に向け
て押圧力を掛けるようにしている。また、オーバーラッ
プしている部分は、チューブ１２の全長にわたってお
り、また、周方向の一部、例えば円周長さの略半分以下
の領域にだけ設けられている。

【００２７】断面円弧状のチューブ１２では、円筒から
なるチューブに比べて、シャフト１１の押し込み時に全
長にわたり拡がり易いので、十分な衝撃吸収ストローク
量を確保できる。例えば、円弧端２０同士を互いにオー
バーラップさせた断面円弧状のチューブ１２では、スリ
ット１９がチューブ１２の全長にわたって形成されてい
る場合と同様に衝撃吸収ストローク量を確保することが
できる。また、チューブ１２の円弧端２０同士がオーバ
ーラップしているので、スリット１９が形成される場合
に比べて、チューブ１２の径方向への広がり易さを確保
しつつ、チューブ１２の剛性を高くできる。その結果、
ステアリング操作時にがたつき難くすることができる。

【００２８】また、互いにオーバーラップしている部分
において、径方向の外側にある円弧端２０と、径方向の
内側にある円弧端２０の近傍部分の外周面とを、開口端
１７から軸方向に所定長さを隔てた位置の近傍で、溶接
により固定してもよい（これによる溶接部２４を図５に
一点鎖線で図示した。）。この場合には、所定長さのス
リット１９があるチューブ１２と同様に押し拡げ易く、
また、溶接しない場合に比べて、より一層剛性を高める
ことができる。

【００２９】また、円弧端２０同士を互いにオーバーラ
ップさせた断面円弧状のチューブ１２では、その形成に
あたり、スリットの形成のための切削加工を不要にで
き、また、平板を円弧状に巻いて容易に形成できる。ま
た、シャフト１１の傾斜状側面１３の構成は、上述のも
のに限定されない。例えば、衝撃による変形前の状態
で、傾斜状側面１３がチューブ１２内に配置されていて
もよいし、挿入部１４が傾斜状側面１３として機能して
もよい。

【００３０】また、上述のコラプシブルシャフト１０
は、ステアリングギヤ側にシャフト１１を配置し、ステ
アリングホイール側にチューブ１２を配置していたが、
逆になっていてもよい。その他、本発明の要旨を変更し
ない範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のコラプシブルシャ
フトを含むステアリング装置の斜視図である。

【図２】図１のコラプシブルシャフトの一部断面側面図
であり、（ａ）に変形前の状態、（ｂ）に衝撃を受けて
変形する状態を示す。

【図３】図１のコラプシブルシャフトのチューブの断面
図であり、図２のＡ−Ａ断面を示す。

【図４】本発明の第２の実施形態を示すコラプシブルシ
ャフトのチューブの一部断面側面図である。

【図５】本発明の第３の実施形態を示すコラプシブルシ
ャフトのチューブの一部断面側面図である。

【図６】図５に示すコラプシブルシャフトのチューブの
断面図であり、図５のＢ−Ｂ断面を示す。

【符号の説明】

１０ コラプシブルシャフト １１ シャフト １２ チューブ １３ 傾斜状側面 １４ 挿入部 １７ 開口端 １９ スリット ２０ 円弧端

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シャフトの傾斜状側面をチューブ内に押し
   込んで、チューブを押し拡げることにより衝撃を吸収す
   るステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、 衝撃吸収前の状態で、上記シャフトは、チューブの開口
   端からチューブ内に挿入された挿入部を含むと共に、上
   記チューブは、その開口端から挿入部を超えて軸方向に
   延びるスリットを含むことを特徴とするステアリング装
   置用コラプシブルシャフト。
2. 【請求項２】請求項１に記載のステアリング装置用コラ
   プシブルシャフトにおいて、 上記スリットは、チューブの全長にわたって形成されて
   いることを特徴とするステアリング装置用コラプシブル
   シャフト。
3. 【請求項３】シャフトの傾斜状側面をチューブ内に押し
   込んで、チューブを押し拡げることにより衝撃を吸収す
   るステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、 上記チューブは、断面円弧状をなし、且つその円弧端同
   士を互いにオーバーラップさせていることを特徴とする
   ステアリング装置用コラプシブルシャフト。