JP2007261425A - ステアリングシャフト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本ステアリングシャフト3では、筒状の外軸16と、この外軸16内に相対摺動可能にセレーション嵌合された内軸17と、内軸17の外周17cに所定の保持力で嵌合されたカラー22とを備える。カラー22の軸方向の端部28が、外軸16の端部16aの内側に配置される。衝撃を吸収するときにカラー22が外軸16の端部16aを受けることにより、外軸16と内軸17との軸線同士の傾きが抑制され、外軸16および内軸17のセレーション同士の食い込みの発生が抑制される。
【選択図】図2
Description
例えば、特許文献1では、軸方向に相対摺動可能にセレーション嵌合された内軸および筒状の外軸を有するステアリングシャフトが用いられている。衝突時には、内軸と外軸とが軸方向に相対移動する。
すなわち、車両の一次衝突に伴って運転者がステアリングホイールにぶつかる二次衝突では、ステアリングシャフトの軸方向に働く力の他、ステアリングホイールを持ち上げようとする力(いわゆる、こじり力)が働く。このため、通例、内軸および外軸の軸線が互いにわずかに傾斜した状態でステアリングシャフトが収縮することになり、内軸に対して外軸のセレーションの歯が楔状に食い込む(かじる)傾向にある。かじりが生じると、内軸と外軸との相対摺動時の摺動抵抗が大きくなる。
また、本発明において、上記カラーは樹脂部材を含む場合がある。この場合、金属接触の回避により、カラーが外軸の端部を受けた状態での外軸および内軸の確実な相対移動が可能となる。
また、本発明において、衝撃を吸収するときに、上記カラーが軸方向に圧縮されて押し潰されるように、カラーに切欠孔が形成されている場合がある。この場合、外軸内への内軸の押し込みがカラーによって阻害されることを、カラー自身の潰れによって防止することができる。
図1Aおよび図1Bは、本発明の第1の実施形態のステアリングシャフトを含むステアリング装置の概略構成を示す模式図であり、図1Aに衝撃吸収前の状態を示し、図1Bに衝撃吸収している状態を示す。
また、図1Aおよび図1Bに示すように、ステアリング装置1のステアリングシャフト3およびステアリングコラム4は、衝撃を吸収するときに収縮可能に構成してある。これにより、衝突時にドライバ(運転者)がステアリングホイール2にぶつかるときの衝撃エネルギを吸収することができるようになっている。
ステアリングコラム4は、上部支持部13および下部支持部14を介して車体15に支持され、軸受(図示せず)を介してステアリングシャフト3を支持している。例えば、ステアリングシャフト3の中心軸線(または、ステアリングコラムの長手方向)を車両の前後方向に対して斜めにし、ステアリングホイール2を上側となるようにして、ステアリングコラム4を車体15に取り付けるようにしてある。
また、外軸16は、アッパーチューブ11に軸受(図示せず)を介して回動自在に支持されるとともに、軸方向Sについての相対移動を規制されている。内軸17および出力軸21は、対応する軸受(図示せず)を介してハウジング10に回動自在にそれぞれ支持されるとともに、軸方向Sについての相対移動を規制されている。
本実施形態では、衝突時に外軸16の開口端側の端部16aを受けるためのカラー22が内軸17に嵌合されている。これにより、衝撃を吸収するときに、セレーション嵌合した外軸16および内軸17にこじりが生じないようにすることができる。
外軸16の各セレーション歯23は、トルク伝達面としての一対の歯面23a,23bを有し、外軸16の開口端から所定長さで軸方向Sに延びて、凸条を形成し、周方向Tに隣接するセレーション歯23同士の間に凹条を形成している。
各歯面23a,23b,24a,24bは、それぞれ、周方向Tおよび径方向Rと斜めに交差している。歯面23a,23bは、径方向Rに対して互いに逆向きに傾斜している。歯面24a,24bは、径方向Rに対して互いに逆向きに傾斜している。セレーション歯23の一方の歯面23aとセレーション歯24の一方の歯面24aとが、互いに対向して配置されていて、互いに当接して係合することにより、一方の向きのトルクを伝達することができる。セレーション歯23の他方の歯面23bとセレーション歯24の他方の歯面24bとが、互いに対向して配置されていて、互いに当接して係合することにより、他方の向きのトルクを伝達することができる。
カラー22の内径部、および内軸17の小径部17bの外径部は、互いの軸方向相対移動を規制するために互いに係合した係合部として機能し、本実施形態では、互いに密着状態で嵌合されて摩擦係合している。また、凸部26および凹部27は、互いの軸方向相対移動を規制するための凹凸係合部として機能する。カラー22には種々の製造方法が考えられるが、例えば、カラー22は内軸17にインサート成形されてなり、内軸17が成形型の一部として利用されることにより、内軸17とカラー22とが一体に形成されてなる。
カラー22の外周35は、円筒部25の外周であり、円筒面に形成されていて、この円筒面の外径L1は、外軸16の端部16aの最小内径L2以下の寸法であり(L1≦L2)、且つ内軸17のセレーション歯24の歯底円直径L3を越えて大きな寸法である(L1>L3)。本実施形態では、外軸16の端部16aの最小内径L2は、セレーション歯23の歯先円直径に相当する。
また、カラー22の軸方向Sの他方の端部29は、外軸16の端部16aの外に配置され、外軸16の開口端から軸方向Sに所定距離で延び出している。
衝撃吸収の初期段階で、外軸16に衝撃力Fが作用すると、衝撃力Fのうちの軸方向成分FSにより、カラー22の凸部26が円筒部25から破断し、外軸16とカラー22の円筒部25とが一体的に内軸17に沿って移動する。これとともに、衝撃力Fのうちの径方向成分FRが外軸16を持ち上げるような向きに作用し、外軸16の端部16aがカラー22により受けられる。従って、こじりが生じることはない。
なお、このようにかじりの発生を防止するには、カラー22の少なくとも一部であって外軸16の端部16aを受ける部分の外周が円筒面に形成されていればよい。
また、カラー22の外周35に形成された円筒面の外径L1が、外軸16の端部16aの最小内径L2以下の値であるので、外軸16の端部16aに嵌め入れ易く、好ましい。また、外径L1は、外軸16の端部16aの最小内径L2と等しい値であってもよく、この場合には、かじりの発生を確実に防止できる。また、本実施形態では、カラー22が外軸16のセレーション23の歯先を受けていて、カラー22の外周35の外径L1が内軸17のセレーション歯24の歯底円直径L3よりも大きな値である。この場合、かじりの発生を確実に防止できる。
なお、金属接触を回避するには、カラー22が樹脂部材を含んでいればよい。例えばカラー22の少なくとも内周および外周35が樹脂部材により形成されていればよい。
また、カラー22であれば、内軸17とは別材料で形成することが可能である。例えば、カラー22と外軸16との間の摩擦係数およびカラー22と内軸17との間の摩擦係数の少なくとも一方を、外軸16と内軸17との間の摩擦係数よりも小さくすることが可能となる。その結果、外軸16の端部16aを内軸17の外周で直接受ける場合に比べて、外軸16および内軸17の確実な相対移動が可能となる。
図6は、本発明の第2実施形態のカラー22Aを用いたステアリングシャフトの要部の断面図であり、衝撃吸収前の状態を示す。図7は、図6のカラー22Aの斜視図である。図8は、図6のステアリングシャフト3の要部の断面図であり、衝撃吸収後の状態を示す。
第1の環状部30の外周35が、外軸16の端部16aを受けるように、外軸16の端部16aの内側に配置されている。
接続部32は、第1の環状部30の周方向の一部と、第2の環状部31の周方向の一部とを互いに接続している。接続部32は、軸方向Sに延びていて、第1および第2の環状部30,31の外周35とそれぞれ連続してつながっている。周方向に隣接する2つの接続部32と、第1および第2の環状部30,31とにより囲まれた内側に、切欠部としての矩形の切欠孔33が形成されている。切欠孔33は、カラー22Aの内周と外周35とを貫通していて、周方向Tの複数箇所に配置されている。接続部32と切欠孔33とが、周方向Tに交互に並んでいる。
このように第2の実施形態では、上述の第1の実施形態で説明した効果に加えて、以下の効果を得ることができる。すなわち、衝撃を吸収するときに、カラー22Aが軸方向Sに圧縮されて押し潰されるように、カラー22Aに切欠孔33が形成されているので、外軸16内への内軸17の押し込みがカラー22Aによって阻害されることを、カラー22A自身の潰れによって防止することができる。
図9のカラー22と内軸17との要部拡大図に示すように、凹凸係合部としては、カラー22に形成された凹部27と、内軸17に設けられた凸部26とであってもよい。凹凸係合部は、少なくとも一対があればよく、上記カラー22および内軸17の何れか一方に設けられた凸部26と、他方に設けられ上記凸部26に係合することによりカラー22および内軸17の軸方向相対移動を規制する凹部27とを備えていればよい。
また、セレーション歯23,24は互いの間に径方向および周方向についての遊びを有していてもよいし、有していなくてもよい。
Claims (5)
- 衝撃を吸収するときに収縮可能なステアリングシャフトにおいて、
筒状の外軸と、
この外軸内に相対摺動可能にセレーション嵌合された内軸と、
内軸の外周に所定の保持力で嵌合されたカラーとを備え、
このカラーの軸方向の端部が、外軸の端部の内側に配置され、
衝撃を吸収するときにカラーが外軸の端部を受けることにより、内軸と外軸とのかじりを防止するようにしてあることを特徴とするステアリングシャフト。 - 請求項1に記載のステアリングシャフトにおいて、上記カラーの外周は、外軸の端部の最小内径以下の円筒面に形成されていることを特徴とするステアリングシャフト。
- 請求項1または2に記載のステアリングシャフトにおいて、上記カラーは樹脂部材を含むことを特徴とするステアリングシャフト。
- 請求項1から3の何れか1項に記載のステアリングシャフトにおいて、上記カラーおよび内軸は、互いの軸方向相対移動を規制するために互いに係合した凹凸係合部を含むことを特徴とするステアリングシャフト。
- 請求項1から4の何れか1項に記載のステアリングシャフトにおいて、衝撃を吸収するときに、上記カラーが軸方向に圧縮されて押し潰されるように、カラーに切欠孔が形成されていることを特徴とするステアリングシャフト。
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