JP2001122131A - 伸縮自在シャフトの結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝突時等におけるコラプスのストローク量を
十分に確保すると共に、「ガタ」の生起を確実に防止し
ながら、製造コストの低減を図ること。 【解決手段】 インナーシャフト４、中間パイプ部材
５、およびアウターシャフト６をそれそれ非円形断面に
形成して相互に嵌合している。これらインナーシャフト
４、中間パイプ部材５、およびアウターシャフト６に、
それぞれ、軸方向に延在する長溝７，８，９を形成して
いる。インナーシャフト４と中間パイプ部材５との嵌合
部に、板バネ部材１０を介装していると共に、中間パイ
プ部材５とアウターシャフト６との嵌合部に、板バネ部
材１１を介装している。これら板バネ部材１０，１１の
両端部１０ｂ，１０ｃ，１１ｂ，１１ｃを、インナーシ
ャフト４と中間パイプ部材５とアウターシャフト６との
それぞれの長溝７，８，９に係合している。

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
ング装置等に用いる伸縮自在シャフトの結合構造に関
し、詳しくは、衝突時等におけるコラプスのストローク
量を十分に確保すると共に、「ガタ」の生起を確実に防
止しながら、製造コストの低減を図った伸縮自在シャフ
トの結合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のステアリング装置においては、
車両の衝突時等に、ステアリングシャフトの一部をコラ
プスして収縮させることにより、運転者の保護を図って
いる。具体的には、ステアリングシャフトの前方側のイ
ンナーシャフトと、これの後方側のアウターシャフトと
をスプライン嵌合またはセレーション嵌合し、これによ
り、衝突時等に、この両者の嵌合部をコラプスして、イ
ンナーシャフトをアウターシャフト内に収納し、ステア
リングシャフトを収縮するようになっている。

【０００３】このようなインナーシャフトとアウターシ
ャフトをスプライン嵌合等した２段式の嵌合構造では、
コラプス時のストローク量を十分に確保することができ
ないといったことから、米国特許第５，４６４，２５１
号公報や米国特許第５，６８５，５６５号公報では、イ
ンナーシャフトとアウターシャフトとの間に、中間パイ
プ部材を介装し、それぞれを嵌合して３段式の嵌合構造
にし、これにより、衝突時等におけるコラプスのストロ
ーク量を十分に確保するようにしている。

【０００４】具体的には、米国特許第５，４６４，２５
１号公報では、その図６において、インナーシャフト
に、中間パイプ部材をスプライン嵌合し、この中間パイ
プ部材に、アウターシャフトをスプライン嵌合して、３
段式の嵌合構造にしている。また、インナーシャフトと
中間パイプ部材とは、所定の摩擦力を付与しながら軸方
向に摺動自在に構成してある一方、アウターシャフトの
内周面に１個の突起を形成し、中間パイプ部材とアウタ
ーシャフトとは、この１個の突起により圧入嵌合して軸
方向に摺動不能に構成してある。

【０００５】これにより、ステアリングシャフトの組付
時等には、インナーシャフトに対して中間パイプ部材を
軸方向に摺動して、ステアリングシャフトの長さを調整
する一方、衝突時等には、アウターシャフトの突起によ
る圧入嵌合箇所をコラプスして、インナーシャフト、中
間パイプ部材、およびアウターシャフトを相互に重なり
合わせて、ステアリングシャフトを収縮している。この
ように、３段式の嵌合構造であるため、コラプス時のス
トローク量を十分に確保することができる。

【０００６】また、米国特許第５，６８５，５６５号公
報では、インナーシャフトに、中間パイプ部材を嵌合
し、この中間パイプ部材に、アウターシャフトを嵌合し
て、３段式の嵌合構造にしている。また、これらインナ
ーシャフト、中間パイプ部材、およびアウターシャフト
は、非円形断面に形成して、これらを相互に回転不能に
構成している。さらに、インナーシャフトと中間パイプ
部材の嵌合部、および中間パイプ部材とアウターシャフ
トの嵌合部に、それぞれ、樹脂のインジェクション箇所
を設けて、これらを相互に軸方向に摺動不能に構成して
いる。これにより、衝突時等には、この樹脂のインジェ
クション箇所をコラプスして、インナーシャフト、中間
パイプ部材、およびアウターシャフトを相互に重なり合
わせて、ステアリングシャフトを収縮している。このよ
うに、３段式の嵌合構造であるため、コラプス時のスト
ローク量を十分に確保することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した伸縮自在のス
テアリングシャフトの結合構造において、上記米国特許
第５，４６４，２５１号公報では、アウターシャフトの
内周面に１個の突起を形成し、中間パイプ部材とアウタ
ーシャフトとは、この１個の突起により圧入嵌合して軸
方向に摺動不能に構成してある。しかし、この圧入嵌合
箇所が１箇所であるため、ステアリングシャフトに曲げ
荷重が作用した場合、曲げ荷重により、中間パイプ部材
に対してアウターシャフトが１箇所の圧入嵌合箇所を支
点として若干揺動するように変位するといったことがあ
り（以下「こじれ」という）、その結果、中間パイプ部
材とアウターシャフトとの間に、「ガタ」が生じるとい
ったことがある。

【０００８】また、上記米国特許第５，６８５，５６５
号公報では、インナーシャフトと中間パイプ部材の嵌合
部、および中間パイプ部材とアウターシャフトの嵌合部
に、それぞれ、樹脂のインジェクション箇所を設けて、
これらを相互に軸方向に摺動不能に構成している。しか
し、この樹脂のインジェクションは、工程数の増加を招
き、ひいては、製造コストの高騰を招来するといったこ
とがある。また、樹脂のインジェクション箇所は、耐熱
性に劣るといったことがあるため、樹脂のインジェクシ
ョンは、極力使用したくないといった要望がある。

【０００９】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであって、衝突時等におけるコラプスのスト
ローク量を十分に確保すると共に、「ガタ」の生起を確
実に防止しながら、製造コストの低減を図った伸縮自在
シャフトの結合構造を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る伸縮自在シャフトの結合構造は、軸方
向に伸縮自在であると共に回転不能に結合したシャフト
の結合構造において、非円形断面に形成したインナーシ
ャフトに、このインナーシャフトの非円形断面に対応し
て非円形断面に形成したアウターシャフトを回転不能に
且つ軸方向摺動自在に嵌合し、前記インナーシャフトお
よび前記アウターシャフトに、それぞれ、軸方向に延在
する長溝を形成し、前記インナーシャフトと前記アウタ
ーシャフトとの嵌合部に、板バネ部材を介装し、この板
バネ部材の端部を、前記インナーシャフトと前記アウタ
ーシャフトとのそれぞれの長溝に係合したことを特徴と
する。

【００１１】このように、本発明によれば、インナーシ
ャフトとアウターシャフトとを非円形断面に形成するこ
とにより、回転不能に構成しているため、従来のよう
に、スプライン等を形成する必要がなく、製造コストを
抑制することができる。

【００１２】また、インナーシャフトとアウターシャフ
トとの嵌合部に、板バネ部材を介装しているため、この
板バネ部材の付勢力により、両シャフトの間に生じる
「ガタ」を確実に防止することができる。

【００１３】さらに、この板バネ部材の端部を、インナ
ーシャフトとアウターシャフトとのそれぞれの長溝に係
合しているため、シャフトの「抜け」を防止することが
できる。

【００１４】さらに、インナーシャフトとアウターシャ
フトとの嵌合部に介装した板バネ部材の付勢力や形状を
変更することにより、インナーシャウトに対するアウタ
ーシャフトの摺動荷重を調整することができると共に、
ステアリングシャフトの回転方向の「ガタ」（ねじり剛
性）を調整することもできる。

【００１５】さらに、従来のように、樹脂のインジェク
ションを用いていないため、製造コストの低減を図るこ
とができると共に、耐熱性にも優れている。

【００１６】さらに、インナーシャフトとアウターシャ
フトとの間に、中間パイプ部材を介装し、それぞれを嵌
合して３段式の嵌合構造にしてもよい。この場合には、
衝突時等におけるコラプスのストローク量を十分に確保
することができる。

【００１７】なお、本発明では、コラプス時のストロー
ク量を十分に確保する観点から、インナーシャフトとア
ウターシャフトとの間に、中間パイプ部材を介装した３
段式の嵌合構造を用いるのが好適であるが、コラプス時
に大きなストローク量を必要としない場合等には、請求
項１に記載したように、中間パイプ部材を用いない２段
式の嵌合構造を用いていもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
伸縮自在シャフトの結合構造を図面を参照しつつ説明す
る。

【００１９】図１（ａ）は、本発明の第１実施の形態に
係る伸縮自在シャフトの結合構造を適用した車両用ステ
アリングシャフトの縦断面図であり、図１（ｂ）は、図
１（ａ）のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。図２は、
図１に示した車両用ステアリングシャフトが収縮した状
態を示す縦断面図である。

【００２０】図１に示すように、車両用ステアリングシ
ャフトのロア側自在継手１と、アッパー側自在継手２と
が設けてあり、その間に、中間シャフト３が設けてあ
る。この中間シャフト３は、ロア側自在継手１に連結し
たインナーシャフト４と、このインナーシャフト４に嵌
合した中間パイプ部材５と、この中間パイプ部材５に嵌
合すると共にアッパー側自在継手２に嵌合したアウター
シャフト６とからなる。

【００２１】インナーシャフト４、中間パイプ部材５、
およびアウターシャフト６は、それぞれ、断面が非円形
の三角形に形成してある。この非円形断面により、回転
不能に構成しているため、従来のように、スプライン等
を形成する必要がなく、製造コストを抑制することがで
きる。

【００２２】インナーシャフト４、中間パイプ部材５、
およびアウターシャフト６には、それぞれ、軸方向に延
在する長溝７，８，９が形成してある。

【００２３】インナーシャフト４と中間パイプ部材５と
の嵌合部には、板バネ部材１０が介装してあると共に、
中間パイプ部材５とアウターシャフト６との嵌合部に
は、板バネ部材１１が介装してある。

【００２４】こられの板バネ部材１０，１１には、それ
ぞれ、複数の突起部１０ａ，１１ａが形成してあり、こ
の突起部１０ａの付勢力により、インナーシャフト４と
中間パイプ部材５との嵌合部を弾性的に押圧し、両者の
間に生じる「ガタ」を確実に防止していると共に、突起
部１１ａの付勢力により、中間パイプ部材５とアウター
シャフト６の嵌合部を弾性的に押圧し、両者の間に生じ
る「ガタ」を確実に防止している。

【００２５】これらの板バネ部材１０，１１の両端部１
０ｂ，１０ｃ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれ略直角状に
加締めて、インナーシャフト４と中間パイプ部材５とア
ウターシャフト６とのそれぞれの長溝７，８，９に係合
してある。これにより、シャフトの「抜け」を防止して
いる。

【００２６】このように構成してあるため、ステアリン
グシャフトの組付時等には、板バネ部材１０，１１の付
勢力や形状を変更することにより、インナーシャウト４
に対する中間パイプ部材５の摺動荷重、および中間パイ
プ部材５に対するアウターシャフト６の摺動荷重を調整
することができると共に、ステアリングシャフトの回転
方向の「ガタ」（ねじり剛性）を調整することもでき
る。

【００２７】また、衝突時等には、図２に示すように、
板バネ部材１０，１１の付勢力に抗して、インナーシャ
フト４、中間パイプ部材５、およびアウターシャフト６
が相互に重なり合うようにして収縮する。このように、
３段式の嵌合構造であるため、コラプス時のストローク
量を十分に確保することができる。

【００２８】次に、図３（ａ）は、本発明の第２実施の
形態に係る伸縮自在シャフトの結合構造を適用した車両
用ステアリングシャフトの縦断面図であり、図３（ｂ）
は、図３（ａ）のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。図
４は、図３に示した車両用ステアリングシャフトが収縮
した状態を示す縦断面図である。図５は、ロア側自在継
手の要部の断面図である。図６は、アッパー側自在継手
の要部の断面図である。

【００２９】本第２実施の形態では、インナーシャフト
４、中間パイプ部材５、およびアウターシャフト６は、
それぞれ、断面が非円形の六角形に形成してある。この
場合にも、非円形断面により、回転不能に構成している
ため、スプライン等を形成する必要がなく、製造コスト
を抑制することができる。

【００３０】また、インナーシャフト４、中間パイプ部
材５、およびアウターシャフト６のそれぞれの長溝７，
８，９の車両前方側の端面は、斜面に形成してあると共
に、板バネ部材１０，１１の車両前方側の端部１０ｂ，
１１ｂは、円弧状に形成してあり、板バネ部材１０，１
１の車両後方側の端部１０ｃ，１１ｃは、長溝８，９の
斜面に対応するように折り返してある。

【００３１】これにより、図４に示すように、コラプス
時、板バネ部材１０，１１の車両前方側の円弧状の端部
１０ｂ，１１ｂは、長溝７，８の斜面を滑るため、長溝
７，８の端面に引っかかることがない。

【００３２】また、この中間シャフト３の組立時、板バ
ネ部材１０，１１の車両前方側の円弧状の端部１０ｂ，
１１ｂは、インナーシャフト４、中間パイプ部材５、お
よびアウターシャフト６を相互に嵌合した後に、円弧状
に加締める必要がない。すなわち、中間パイプ部材５に
インナーシャフト４を嵌合する際、中間パイプ部材５の
内側に板バネ部材１０を置いておけば、この嵌合時、板
バネ部材１０の車両前方側の円弧状の端部１０ｂは、図
３（ａ）に仮想線で示すように、弾性的にインナーシャ
フト４の上に乗り上げることができるからである。板バ
ネ部材１１の円弧状の端部１１ｂについても、アウター
シャフト６に中間パイプ部材５を嵌合する際、同様に作
用する。

【００３３】さらに、本第２実施の形態におけるその他
の構成・作用等は、第１実施の形態と同様である。

【００３４】なお、図５にも示すように、インナーシャ
フト４の端部４ａの外周面は、ロア側自在継手１のヨー
クの丸孔１ａに嵌合できるように、丸形に切削加工して
ある。また、図６にも示すように、アッパー側自在継手
２のヨークの端部２ａの外周面は、アウターシャフト６
の六角形状の端部６ａの内周面に嵌合できるような丸形
状に形成してある。

【００３５】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。例えば、上述したよう
に、本発明では、コラプス時のストローク量を十分に確
保する観点から、インナーシャフトとアウターシャフト
との間に、中間パイプ部材を介装した３段式の嵌合構造
を用いるのが好適であるが、コラプス時に大きなストロ
ーク量を必要としない場合等には、請求項１に記載した
ように、中間パイプ部材を用いない２段式の嵌合構造を
用いていもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インナーシャフトとアウターシャフトとを非円形断面に
形成することにより、回転不能に構成しているため、従
来のように、スプライン等を形成する必要がなく、製造
コストを抑制することができる。

【００３７】また、インナーシャフトとアウターシャフ
トとの嵌合部に、板バネ部材を介装しているため、この
板バネ部材の付勢力により、両シャフトの間に生じる
「ガタ」を確実に防止することができる。

【００３８】さらに、この板バネ部材の端部を、インナ
ーシャフトとアウターシャフトとのそれぞれの長溝に係
合しているため、シャフトの「抜け」を防止することが
できる。

【００３９】さらに、インナーシャフトとアウターシャ
フトとの嵌合部に介装した板バネ部材の付勢力や形状を
変更することにより、インナーシャウトに対するアウタ
ーシャフトの摺動荷重を調整することができると共に、
ステアリングシャフトの回転方向の「ガタ」（ねじり剛
性）を調整することもできる。

【００４０】さらに、従来のように、樹脂のインジェク
ションを用いていないため、製造コストの低減を図るこ
とができると共に、耐熱性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係る伸縮
自在シャフトの結合構造を適用した車両用ステアリング
シャフトの縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ
線に沿った横断面図。

【図２】図１に示した車両用ステアリングシャフトが収
縮した状態を示す縦断面図。

【図３】（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係る伸縮
自在シャフトの結合構造を適用した車両用ステアリング
シャフトの縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ
線に沿った横断面図。

【図４】図３に示した車両用ステアリングシャフトが収
縮した状態を示す縦断面図。

【図５】ロア側自在継手の要部の断面図。

【図６】アッパー側自在継手の要部の断面図。

【符号の説明】

１ ロア側自在継手 ２ アッパー側自在継手 ３ 中間シャフト ４ インナーシャフト ５ 中間パイプ部材 ６ アウターシャフト ７，８，９ 長溝 １０，１１ 板バネ部材 １０ａ，１１ａ 板バネ部材の突起部 １０ｂ，１０ｃ，１１ｂ，１１ｃ 板バネ部材の端部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に伸縮自在であると共に回転不能に
   結合したシャフトの結合構造において、 非円形断面に形成したインナーシャフトに、このインナ
   ーシャフトの非円形断面に対応して非円形断面に形成し
   たアウターシャフトを回転不能に且つ軸方向摺動自在に
   嵌合し、 前記インナーシャフトおよび前記アウターシャフトに、
   それぞれ、軸方向に延在する長溝を形成し、 前記インナーシャフトと前記アウターシャフトとの嵌合
   部に、板バネ部材を介装し、この板バネ部材の端部を、
   前記インナーシャフトと前記アウターシャフトとのそれ
   ぞれの長溝に係合したことを特徴とする伸縮自在シャフ
   トの結合構造。
2. 【請求項２】前記インナーシャフトと前記アウターシャ
   フトとの間に、これらの非円形断面に対応して非円形断
   面に形成した中間パイプ部材を回転不能に且つ軸方向摺
   動自在に嵌合し、 この中間パイプ部材に、軸方向に延在する長溝を形成
   し、 前記インナーシャフトと前記中間パイプ部材との嵌合部
   に、板バネ部材を介装すると共に、前記中間パイプ部材
   と前記アウターシャフトとの嵌合部に、板バネ部材を介
   装し、これら板バネ部材の端部を、前記インナーシャフ
   トと前記中間パイプ部材と前記アウターシャフトとのそ
   れぞれの長溝に係合したことを特徴とする請求項１に記
   載の伸縮自在シャフトの結合構造。