JP2019084858A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突時にロアシャフト及びアッパーシャフトが相対的に移動し且つ中間シャフトを容易に変形させることができるステアリング装置を提供する。【解決手段】本発明に係るステアリング装置は、第１ユニバーサルジョイント８４と、第１ユニバーサルジョイント８４より前方側に配置される第２ユニバーサルジョイント８６と、第１ユニバーサルジョイント８４と第２ユニバーサルジョイント８６とを連結する中間シャフト８５と、を備え、中間シャフト８５は、外周面に複数のスリットを有する筒状の第１衝撃吸収部１３と、第１ユニバーサルジョイント８４に連結されるアッパーシャフト２と、第２ユニバーサルジョイント８６に連結され且つアッパーシャフト２に離脱可能に連結されるロアシャフト１と、を備え、さらに、ロアシャフト１には、アッパーシャフト２に対してロアシャフト１のコラプス量Sを規制できるストッパー３を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

車両には、操作者（運転者）のステアリングホイールに対する操作を車輪に伝えるための装置としてステアリング装置が設けられている。車両の衝突が生じた時に衝撃をステアリングホイールに伝えにくくするステアリング装置が知られている。例えば特許文献１及び特許文献２には、衝撃を吸収することができる中間シャフトが記載されている。特許文献１及び特許文献２においては中間シャフトに複数の穴が設けられている。また、特許文献２においては、中間シャフトが、相対的に移動するロアシャフト及びアッパーシャフトから構成されている。

実公昭５３−５２１７９号公報 特開２００２−４６６２８号公報

衝撃吸収能力を向上させるためには、衝突時にロアシャフト及びアッパーシャフトが相対的に移動し且つ中間シャフトが曲がることが好ましい。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載されるような穴が中間シャフトに設けられた場合でも、中間シャフトが容易に変形しない可能性があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、衝突時にロアシャフト及びアッパーシャフトが相対的に移動し且つ中間シャフトを容易に変形させることができるステアリング装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、第１の発明に係るステアリング装置は、第１ユニバーサルジョイントと、前記第１ユニバーサルジョイントより前方側に配置される第２ユニバーサルジョイントと、前記第１ユニバーサルジョイントと前記第２ユニバーサルジョイントとを連結する中間シャフトと、を備え、前記中間シャフトは、外周面に複数のスリットを有する筒状の第１衝撃吸収部と、前記第１ユニバーサルジョイントに連結されるアッパーシャフトと、前記第２ユニバーサルジョイントに連結され且つ前記アッパーシャフトに離脱可能に連結されるロアシャフトと、を備え、さらに、前記ロアシャフトには、前記アッパーシャフトに対して前記ロアシャフト軸方向のコラプス量を規制するストッパーを備えていることを特徴とする。

これにより、衝突時に車体の挙動を鑑みてロアシャフトを適切な位置に留め、中間シャフトの縮みと曲がりのタイミングをコントロールすることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記ロアシャフトの一部には、小径に形成された円柱状の第２衝撃吸収部を備えていることを特徴とする。

これにより、車両が縁石に乗り上げた等の場合、第２衝撃吸収部が捩じり方向に変形することで第１衝撃吸収部の変形を抑制させることができる。

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記アッパーシャフトは、スプラインを有するアッパー嵌合部を備え、前記ロアシャフトは、スプラインを有するロア嵌合部を備え、前記ロア嵌合部が前記アッパー嵌合部に嵌まり、前記アッパーシャフトの軸方向に対して直交する断面において、前記アッパー嵌合部の外形及び前記ロア嵌合部の外形のうち一方が円を描き、且つ他方が楕円を描くことを特徴とする。

これにより、アッパー嵌合部とロア嵌合部との間に摩擦が生じ、アッパーシャフトとロアシャフトはがたつきなく固定され、大きな衝撃荷重が加わった場合には、アッパーシャフトとロアシャフトは軸方向に関する相対変位を可能にする。

第４の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記アッパーシャフトは、スプラインを有するアッパー嵌合部を備え、前記ロアシャフトは、スプラインを有するロア嵌合部を備え、前記アッパー嵌合部と前記ロア嵌合部のスプラインの少なくともいずれか一方の外形に潤滑被膜が施されていることを特徴とする。

これにより、アッパーシャフトとロアシャフトとを、軽い力で軸方向の相対変位を可能とすることができる。

第５の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記アッパーシャフトは、スプラインを有するアッパー嵌合部を備え、前記ロアシャフトは、他方の転動体の保持器を有するロア嵌合部を備え、前記ロア嵌合部と前記アッパー嵌合部の間に転動体が介在されていることを特徴とする。

これにより、アッパーシャフトとロアシャフトとを、軽い力で軸方向の相対変位を可能とすることができる。

本発明によれば、衝突時にロアシャフト及びアッパーシャフトが相対的に移動し且つ中間シャフトを容易に変形させることができるステアリング装置を提供することができる。

本実施形態に係るステアリング装置の概略を示す模式図である。 本実施形態に係るステアリング装置の斜視図である。 本実施形態に係る中間シャフトの斜視図である。 本実施形態に係る中間シャフトのカバーの外観図である。 図４におけるＡ−Ａ断面図である。 アッパーシャフト及びロアシャフトの分解斜視図である。 ロアシャフトの第２衝撃吸収部（ヒューズ）を拡大した断面図である。 本発明に適用できるストッパーの事例を示す図である。 （ａ）は、図４におけるＢ−Ｂ断面図で、（ｂ）は、図４におけるＣ−Ｃ断面図である。 本実施形態に係るアッパーシャフトの側面図である。 図１０におけるＥ部拡大図である。 本実施形態に係るアッパーシャフトの展開図である。 アッパーシャフトがストッパーで止まった時の中間シャフトの斜視図である。 第１衝撃吸収部が曲がった時の中間シャフトの斜視図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

図１は、本実施形態に係るステアリング装置の概略を示す模式図である。図２は、本実施形態に係るステアリング装置の斜視図である。図１に示すように、ステアリング装置８０は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、第１ユニバーサルジョイント８４と、中間シャフト８５と、第２ユニバーサルジョイント８６と、を備えピニオンシャフト８７に接合されている。以下の説明においては、前方とはステアリングホイー側を、後方とは運転者側をいう（以下、同じ。）。

図１に示すように、ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂとを備える。入力軸８２ａの一方の端部がステアリングホイール８１に連結され、入力軸８２ａの他方の端部が出力軸８２ｂに連結される。また、出力軸８２ｂの一方の端部が入力軸８２ａに連結され、出力軸８２ｂの他方の端部が第１ユニバーサルジョイント８４に連結される。

図１及び図２に示すように、中間シャフト８５は、第１ユニバーサルジョイント８４と第２ユニバーサルジョイント８６とを連結している。中間シャフト８５の一方の端部が第１ユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部が第２ユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７の一方の端部が第２ユニバーサルジョイント８６に連結され、ピニオンシャフト８７の他方の端部がステアリングギヤ８８に連結される。第１ユニバーサルジョイント８４及び第２ユニバーサルジョイント８６は、例えばカルダンジョイントである。ステアリングシャフト８２の回転が中間シャフト８５を介してピニオンシャフト８７に伝わる。すなわち、中間シャフト８５はステアリングシャフト８２に伴って回転する。

図１及び図２に示すように、ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂとを備える。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。ラック８８ｂは、タイロッド８９に連結される。ラック８８ｂが移動することで車輪の角度が変化する。

図１に示すように、操舵力アシスト機構８３は、減速装置９２と、電動モータ９３とを備える。減速装置９２は、例えばウォーム減速装置である。電動モータ９３で生じたトルクは、減速装置９２の内部のウォームを介してウォームホイールに伝達され、ウォームホイールを回転させる。減速装置９２は、ウォーム及びウォームホイールによって、電動モータ９３で生じたトルクを増加させる。そして、減速装置９２は、出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、ステアリング装置８０はコラムアシスト方式である。

図１に示すように、ステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）９０と、トルクセンサ９４と、車速センサ９５と、を備える。電動モータ９３、トルクセンサ９４及び車速センサ９５は、ＥＣＵ９０と電気的に接続される。トルクセンサ９４は、入力軸８２ａに伝達された操舵トルクをＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信によりＥＣＵ９０に出力する。車速センサ９５は、ステアリング装置８０が搭載される車体の走行速度（車速）を検出する。車速センサ９５は、車体に備えられ、車速をＣＡＮ通信によりＥＣＵ９０に出力する。

ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の動作を制御する。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９４及び車速センサ９５のそれぞれから信号を取得する。ＥＣＵ９０には、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ＥＣＵ９０は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ９３へ供給する電力値を調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９３から誘起電圧の情報又は電動モータ９３に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。ＥＣＵ９０が電動モータ９３を制御することで、ステアリングホイール８１の操作に要する力が小さくなる。

図３は、本実施形態に係る中間シャフトの斜視図である。なお、カバー６は説明上、図において省略している。
図３に示すように、中間シャフト８５は、ロアシャフト１と、アッパーシャフト２と、を備える。ロアシャフト１及びアッパーシャフト２は、機械構造用炭素鋼（ＳＣ材（Ｃａｒｂｏｎ Ｓｔｅｅｌ ｆｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｕｓｅ））であるＳ３５Ｃ又は機械構造用炭素鋼鋼管（いわゆるＳＴＫＭ材（Ｃａｒｂｏｎ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅｓ ｆｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅｓ））等の鉄系合金又は軽合金等で形成される。アッパーシャフト２及びロアシャフト１の強度は、第１ユニバーサルジョイント８４側又は第２ユニバーサルジョイント８６側から伝わるトルクによって変形しないように設計される。

図５に示すように、ロアシャフト１は中実部材の円柱２２である。ロアシャフト１は、ジョイント嵌合部２３、基部２２ａと、第２衝撃吸収部（ヒューズ）４と、基部２２ｂと、ストッパー３と、ロア嵌合部２１と、を備える。

ジョイント嵌合部２３は、円柱２２の前方の端部に配置される。ジョイント嵌合部２３は、第２ユニバーサルジョイント８６に連結される。ジョイント嵌合部２３の外径は一定である。例えば、ジョイント嵌合部２３は、外周面にセレーションを備える。ジョイント嵌合部２３のセレーションは、第２ユニバーサルジョイント８６に設けられたセレーションと噛み合う。ジョイント嵌合部２３は、第２ユニバーサルジョイント８６に対して溶接によって固定されている。

基部２２ａは、図５に示すように、第１ユニバーサルジョイント８６に固定される。基部２２ａの直径は一定である。ヒュージ４は、基部２２ａの後方に位置する。また、ヒュージ４は、ロアシャフト１の軸方向において、ロアシャフト１の中央よりも前方に位置している。

第２衝撃吸収部（ヒューズ）４は、図７に示すように、小径部１２５と、第１接続部１２１と、第２接続部１２９と、を含む。小径部１２５は、軸方向の所定の長さＬを有する円柱状である。長さＬは本発明の範囲内で適宜最適な長さを選択する。第１接続部１２１は、基部２２ｂと小径部１２５とを接続する。第２接続部１２９は、基部２２ａと小径部１２５とを接続する。
図９に示す断面において、第１接続部１２１及び第２接続部１２９の表面は同じ円弧（以下、第２円弧という）を描く。曲率半径Ｃ２は、５ｍｍ以上であることが好ましい。例えば、曲率半径Ｃ２は８ｍｍである。

また、第２衝撃吸収部（ヒューズ）４は、例えば１５０（Ｎｍ）以上２５０（Ｎｍ）以下程度のトルクで変形するように設計される。中間シャフト８５が機械構造用炭素鋼（ＳＣ材）であるＳ３５Ｃで形成される場合、基部２２ｂの直径Ｄ３は、１３ｍｍ以上１５．５ｍｍ以下程度となる。例えば、本実施形態において直径Ｄ３は、１３ｍｍである。

ストッパー３は、ロアシャフト１の軸方向において、ヒュージ４の後方に位置する。また、ストッパー３は、ロアシャフト１の軸方向において、ロアシャフト１のやや中央よりに位置している。基部２２ｂは、ストッパー３の前後に位置する。

また、ストッパー３は、軸方向の潰れ量である相対変位（コラプス）量を規制する機能を有し、アッパーシャフト２に対してロアシャフト１が、軸方向に潰れる距離（コラプスストロークＳ、図５参照）の規制するためにロアシャフト１に形成された部材である。例えば、ストッパー３は、基部２２ｂの外径よりも大きい外径に形成される。
本実施形態では、一例として、軸方向のコラプスストロークＳの所定位置にロアシャフト１と同質の金属製の全体に円環状の止め輪が形成されているが、ストッパー部材を溶接して一体としても良く、或いはＣ型止め輪やＥ型止め輪との別体との組合せでも良く、固定方法は適宜採用でき、特に問わない。

例えば、図８に示した部材（Ａ）〜（Ｆ）を使用することも本発明の実施範囲である。
（Ａ）に示したものは、弾性を有する断面円形状の線材を曲げ形成する事により造られており、欠円環状の止め輪本体と、止め輪本体の円周方向両端部から径方向外方に折れ曲がった１対の係止環部とを備えている。
（Ｂ）に示したものは、一般的にＣ型リングと呼ばれるもので、金属板を打ち抜き形成する事により造られており、欠円環状の止め輪本体と、止め輪本体の円周方向両端部から径方向外方に突出した１対の耳部とを備えている。
（Ｃ）に示したものは、一般的にＥ型リングと呼ばれるもので、金属板を打ち抜き形成する事により造られており、欠円環状の止め輪本体と、止め輪本体の円周方向両端部及び円周方向中央部から径方向内方に突出した３つの爪部とを備えている。
（Ｄ）に示したものは、円環部と、円環部の円周方向複数箇所から径方向内方に突出した複数の舌片とを備えている。
（Ｅ）に示したものは、例えば合成樹脂や銅、アルミニウムなどの鉄系材料に比べてせん断抵抗の低い材料から造られたもので、全体を欠円環状に構成している。
（Ｆ）に示したものも、（Ｅ）と同様に、鉄系材料に比べてせん断抵抗の低い材料から造られたもので、ピン状に構成している。
更に、円環状や軸状以外の形状のものを使用する事ができ、溶接、接着、圧入、かしめ、ねじ止め等、従来から知られた各種固定構造によって、ロアシャフト１に対して固定する構造を採用できる。

ロア嵌合部２１は、ロアシャフト１の後方端部に位置する。ロア嵌合部２１は、外周面に雄スプライン（又は雄セレーション）２１ａを備える。雄スプライン（又は雄セレーション）２１ａは、後述する雌スプライン（又は雌セレーション）１７ａと噛み合う。

以上、説明のとおり、本実施形態の中間シャフト８５では、小径部１２５の直径Ｄ３を基部２２ｂの直径Ｄ１よりも小さくしているため、車両が縁石へ乗り上げた場合等において、第２衝撃吸収部（ヒューズ）４が変形する（捩れる）。第２衝撃吸収部（ヒューズ）４が変形することで、中間シャフト８５に入力されたエネルギーが吸収される。また、第２衝撃吸収部（ヒューズ）４でエネルギーが吸収されるので、第１衝撃吸収部１３の変形が抑制される。

したがって、中間シャフト８５には、例えば、車両が縁石へ乗り上げた程度のトルク（捩り力）が入力されることがあっても、中間シャフト８５には、このトルクを受けた時の破損を抑制し、かつ衝突時の衝撃を吸収することができる。

すなわち、ロア嵌合部２１に近い部分に捩じり方向の第２衝撃吸収部（ヒューズ）４を設けることで、衝突時における車体の挙動に鑑みて、第１衝撃吸収部１３への衝撃の伝達を適宜緩和することができ、アッパーシャフト２のコラプスアプローチを十分に確保することができる。

また、ストッパー３により、一次衝突時にアッパーシャフト２に対してロアシャフト１がコラプスストロークＳだけ移動すると、ストッパー３がアッパーシャフト２の前方端部に当たり、ロアシャフト１の移動が停止する。したがって、衝突時の衝撃度に応じてコラプスストロークＳを最適化することで、中間シャフト８５の縮みと曲がりのタイミングをコントロールすることができる。

アッパーシャフト２は、図５に示すように、中空の筒状部材（チューブ）である。アッパーシャフト２は、図５に示すように、ジョイント嵌合部１１と、第１テーパー部１２と、第１衝撃吸収部１３と、第２テーパー部１４と、円筒部１５と、第３テーパー部１６と、アッパー嵌合部１７と、を備える。

ジョイント嵌合部１１は、アッパーシャフト２の後方の端部に配置される。ジョイント嵌合部１１は、第１ユニバーサルジョイント８４に連結される。ジョイント嵌合部１１の外径は一定である。例えば、ジョイント嵌合部１１の外径は２３ｍｍである。ジョイント嵌合部１１の厚みは２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、ジョイント嵌合部１１の厚みは３ｍｍである。例えば、ジョイント嵌合部１１は、図１０に示すように外周面にセレーション１１ａを備える。セレーション１１ａは、第１ユニバーサルジョイント８４に設けられたセレーションと噛み合う。ジョイント嵌合部１１は、第１ユニバーサルジョイント８４に対して溶接によって固定されている。

第１テーパー部１２は、ジョイント嵌合部１１の前方に配置される。第１テーパー部１２の後方端部における外径は、ジョイント嵌合部１１の外径に等しい。第１テーパー部１２の外径は、前方に向かって大きくなっている。第１テーパー部１２の厚みは、ジョイント嵌合部１１の厚みに等しい。

第１衝撃吸収部１３は、第１テーパー部１２の前方に配置される。第１衝撃吸収部１３の外径は一定である。例えば、第１衝撃吸収部１３の外径は３４ｍｍである。第１衝撃吸収部１３の厚みは０．８ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、第１衝撃吸収部１３の厚みは１．２ｍｍである。第１衝撃吸収部１３の厚みは第１テーパー部１２の厚みより小さい。

図１０示すように第１衝撃吸収部１３は、外周面に設けられる複数のスリット５と、後方表面１３１と、前方表面１３２と、を備える。スリット５の長手方向は、第１衝撃吸収部１３の周方向に沿っている。第１衝撃吸収部１３の周方向は、第１衝撃吸収部１３の回転軸Ｚを中心とした円の接線方向である。スリット５は、第１衝撃吸収部１３の放射方向から見て楕円状である。第１衝撃吸収部１３の放射方向は、第１衝撃吸収部１３の回転軸Ｚに対する直交方向である。また、以下の説明において第１衝撃吸収部１３の回転軸Ｚに沿う方向は、単に軸方向と記載される。

図１０に示すように、後方表面１３１は、スリット５に面する第１衝撃吸収部１３の表面である。後方表面１３１は、スリット５の中心Ｃより後方に位置する。前方表面１３２は、スリット５に面する第１衝撃吸収部１３の表面である。前方表面１３２は、スリット５の中心Ｃより前方に位置する。

図１０に示すように、後方表面１３１は、平面部１３１ａと、曲面部１３１ｂと、を含む。図１２は、周方向から見たスリット５の周辺を示す図である。言い換えると、図１２は周方向におけるスリット５の両端を通る直線に沿う方向から見た図である。図１０において平面部１３１ａは線分を描く。平面部１３１ａは、第１衝撃吸収部１３の外周面に繋がる。図１２において平面部１３１ａと第１衝撃吸収部１３の外周面とがなす角度θ１は鈍角である。図１２において曲面部１３１ｂは円弧を描く。曲面部１３１ｂの一端が平面部１３１ａに繋がり、曲面部１３１ｂの他端が前方表面１３２に繋がる。

図１１に示すように、前方表面１３２は、平面部１３２ａと、曲面部１３２ｂと、を含む。図１１において平面部１３２ａは線分を描く。平面部１３２ａは、第１衝撃吸収部１３の外周面に繋がる。図１１において平面部１３２ａと第１衝撃吸収部１３の外周面とがなす角度θ２は鈍角である。例えば角度θ２は角度θ１に等しい。図１０において曲面部１３２ｂは円弧を描く。曲面部１３２ｂの一端が平面部１３２ａに繋がり、曲面部１３２ｂの他端が後方表面１３１の曲面部１３１ｂに繋がる。

図１２に示すように、複数のスリット５（スリット５１からスリット５９）は、軸方向で互いに異なる位置に配置されている。すなわち、軸方向に並んだ９つの列にスリット５が１つずつ配置されている。隣接する列にある２つのスリット５の中心Ｃ間の、軸方向の距離Ｐ１は一定である。隣接する列にある２つのスリット５の中心Ｃ間の、周方向の距離Ｐ２は一定である。このため、軸方向に並んだ列の順にスリット５の中心を繋いだ線は螺旋を描く。例えば、距離Ｐ２は第１衝撃吸収部１３の外周Ｌの３／８倍である。

なお、スリット５の数及び形状は、上述したものに限られない。スリット５の数は１つであってもよいし、１０個以上であってもよい。また、スリット５は規則的に配列されていなくてもよい。

図１０に示すように、第２テーパー部１４は、第１衝撃吸収部１３の前方に配置される。第２テーパー部１４の後方端部における外径は、第１衝撃吸収部１３の外径に等しい。第２テーパー部１４の外径は、前方に向かって小さくなっている。第２テーパー部１４の厚みは、２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、第２テーパー部１４の厚みは２．５ｍｍである。第２テーパー部１４の厚みは、第１衝撃吸収部１３の厚みより大きい。

円筒部１５は、第２テーパー部１４の前方に配置される。円筒部１５の外径は一定である。円筒部１５の厚みは、第２テーパー部１４の厚みに等しい。

第３テーパー部１６は、円筒部１５の前方に配置される。第３テーパー部１６の後方端部における外径は、円筒部１５の外径に等しい。第３テーパー部１６の外径は、前方に向かって小さくなっている。第３テーパー部１６の厚みは、第２テーパー部１４の厚みに等しい。

アッパー嵌合部１７は、アッパーシャフト２の前方の端部に配置される。アッパー嵌合部１７はロアシャフト１に連結される。アッパー嵌合部１７の外径は一定である。例えば、アッパー嵌合部１７の外径は２３ｍｍである。アッパー嵌合部１７の厚みは、第２テーパー部１４の厚みに等しい。アッパー嵌合部１７は、図６に示すように内周面に雌スプライン１７ａを備える。

図９（ａ）に示すように、軸方向に対して直交する断面においてアッパー嵌合部１７の外形が楕円を描く。図９（ａ）に示す断面において、ロア嵌合部２１の外形は円を描く。図９（ｂ）に示すように、軸方向に対して直交する断面のうち図９（ａ）とは異なる断面において、アッパー嵌合部１７の外形が円を描く。図９（ｂ）に示す断面において、ロア嵌合部２１の外形は楕円を描く。なお、図９（ａ）のアッパー嵌合部１７及び図９（ｂ）のロア嵌合部２１の形状は、説明のために誇張して描かれており、実際の形状とは異なる。実際には、雌スプライン１７ａの全ての歯は、それぞれ雄スプライン２１ａの２つの歯の間に位置する。すなわち、図９（ａ）の左側及び右側に位置する雌スプライン１７ａの歯は、雄スプライン２１ａの歯に接していないが、雄スプライン２１ａの２つの歯の間に位置する。図９（ｂ）の上側及び下側に位置する雌スプライン１７ａの歯は、雄スプライン２１ａの歯に接していないが、雄スプライン２１ａの２つの歯の間に位置する。

中間シャフト８５を組み立てる時、ロア嵌合部２１の一部がアッパー嵌合部１７に挿入される。そして、アッパー嵌合部１７及びロア嵌合部２１が凹部２１０に対応する位置で２方向からプレスされる。その後、ロア嵌合部２１がアッパー嵌合部１７の中にさらに押し込まれる。これにより、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す断面形状が形成される。なお、アッパー嵌合部１７及びロア嵌合部２１のこのような連結方法は、楕円嵌合と呼ばれることがある。

また、このような楕円嵌合と呼ばれる連結方法は中間シャフト８５の軸方向に強い衝撃荷重が加わった場合に相対変位可能としているが、軽い軸方向での相対変位を可能とする他の実施形態として、いわゆる樹脂コートスライダー及び転動体（ボールやローラ等）を用いた連結方法がある。

樹脂コートスライダーを用いた連結方法とは、例えば、ロア嵌合部２１の外周面に合成樹脂をコーティングし、さらにグリースを塗布して、アッパー嵌合部１７に内嵌させる。これにより、アッパー嵌合部１７とロア嵌合部２１との接触部分の磨耗を低減するとともに摩擦抵抗を削減することができる。
なお、アッパー嵌合部１７又はロア嵌合部２１の少なくともいずれか一方の外形に合成樹脂又はグリースのいずれか一方又は双方で潤滑被膜がコーティングされていれば良い。

転動体を用いた連結方法とは、例えば、アッパー嵌合部１７とロア嵌合部２１の間にボール或いはローラ、ボールとローラとを組合せた転動体を介在させる。これにより、アッパー嵌合部１７のロア嵌合部２１との接触部分の磨耗を低減するとともに摩擦抵抗を削減することができる。

アッパー嵌合部１７のロア嵌合部２１との接触部分に生じる摩擦により、アッパー嵌合部１７に対するロア嵌合部２１の移動が規制されている。すなわち、通常使用時（衝突が生じていない時）において、ロア嵌合部２１はアッパー嵌合部１７に対して移動しない。一方、衝突時においてロアシャフト１に軸方向の所定荷重が加わった場合、ロア嵌合部２１がアッパー嵌合部１７に対して、軸方向コラプスストロークＳだけ移動する。所定荷重は、例えば１ｋＮ以上３ｋＮ以下程度である。すなわち、ロアシャフト１は、衝突時にアッパーシャフト２から離脱できるようにアッパーシャフト２に連結されている。ロア嵌合部２１とアッパー嵌合部１７との間の摩擦により衝撃が吸収される。第１衝撃吸収部１３の強度は、ロアシャフト１に所定荷重が加わった場合でも座屈しないように設計されている。

なお、中間シャフト８５において、必ずしもロアシャフト１がアッパーシャフト２の内側に配置されていなくてもよい。例えば、ロアシャフト１が筒状であって、アッパーシャフト２がロアシャフト１の内側に配置されていてもよい。この場合、アッパー嵌合部１７の内周面に雄スプライン１７ａが設けられ、筒状であるロア嵌合部２１の外周面に雌スプライン２１ａが設けられる。

なお、第１衝撃吸収部１３は、必ずしもアッパーシャフト２に設けられなくてもよい。アッパーシャフト２及びロアシャフト１の少なくとも一方が第１衝撃吸収部１３を備えていればよい。この場合、アッパーシャフト２がストッパー３に当たった時、アッパーシャフト２の前方の端部は、スリット５の中心Ｃより後方に位置することが好ましい。これにより、ロアシャフト１が最大限移動した後でも、ロアシャフト１が容易に曲がることができる。このため、ステアリング装置８０の衝撃吸収能力が向上する。

図１の中間シャフト８５に示されるカバー６は、アッパーシャフト２に取り付けられる。カバー６は、例えば合成樹脂で形成されており、蛇腹状である。カバー６の厚みは、例えば、１．２ｍｍである。また、カバー６の最大外径は４２ｍｍである。カバー６の一端は第１テーパー部１２に接する。カバー６の他端は円筒部１５に接する。

カバー６は、図４に示すように、複数の水抜き穴６１と、ノッチ６２と溝６８を備え、水抜き穴６１は、カバー６の軸方向の中央より前方に設けられた穴である。水抜き穴６１はカバー６内に侵入した水を外部に排出する。ノッチ６２は、カバー６の後方端部に設けられた切欠きである。ノッチは、軸方向に沿ってノッチ６２があることで、カバー６の後方端部における内径を拡げることが容易である。水抜き穴６１だけでなくノッチ６２からも水が排出される。溝６８は、カバー６の後方端部の外周面に設けられた溝である。溝は周方向に沿っており、ノッチに繋がっている。溝６８には止め輪４９が取り付けられ、カバー６は止め輪４９によって第１テーパー部１２に固定されている。

なお、カバー６は、必ずしも合成樹脂で形成されていなくてもよい。合成ゴムで形成されていてもよい。

図１３は、ロアシャフト１がストッパーで止まった時の中間シャフト８５の斜視図である。図１４は、ロアシャフト１が曲がった時の中間シャフト８５の斜視図である。

車両が衝突するとステアリングギヤ８８に荷重が加わる。ステアリングギヤ８８に加わった荷重は、第２ユニバーサルジョイント８６を介してロアシャフト１に伝わる。車両の前面の全てが衝突対象物に当たった場合（フルラップ衝突の場合）、ロアシャフト１には軸方向の荷重が加わることが多い（図の矢印Ｐに示す）。フルラップ衝突の場合には、図１０に示すようにロアシャフト１がアッパーシャフト２に対してストッパー３まで移動することで衝撃が吸収される。その結果、ステアリングホイール８１に伝わる衝撃が低減する。

一方、車両の前面の一部が衝突対象物に当たった場合（オフセット衝突の場合）、さらに力が加わり（図の矢印Ｑに示す）、ロアシャフト１には軸方向でない荷重が加わることが多い。このため、ロアシャフト１がアッパーシャフト２に対して真っ直ぐに移動できない。

オフセット衝突の場合には、中間シャフト８５には曲げ応力が生じ（図の矢印Ｑに示す）、第１衝撃吸収部１３は、スリット５を応力集中部の起点として曲がる。一部のスリット５が軸方向に伸び、伸びるスリット５に対して反対側にあるスリット５が軸方向に縮む。第１衝撃吸収部１３が曲がった場合、ロアシャフト１は周辺部品の隙間に入り込むことで変位を吸収させる。

また、図１４に示すようにアッパーシャフト２がストッパー３に当たった状態において、ロアシャフト１の後方端部は、１つのスリット５の中心より前方に位置する。具体的には、ロアシャフト１の後方端部が、最も後方に配置されたスリット５の中心より前方にあればよい。これにより、ロアシャフト１がアッパーシャフト２に対して移動した後に、第１衝撃吸収部１３がスリット５を起点に曲がることができる。

上述した特許文献１においては、衝突時にロールパイプ（スリーブ）の曲がりやすい方向が４方向に限定されやすい。曲がりやすい方向が限定される場合、ロールパイプ（スリーブ）が曲がる方向に障害物（例えば中間シャフトの周辺部材又は衝突時に後方に移動する部材）があると、ロールパイプ（スリーブ）の曲げが阻害される。これに対して、本実施形態においては、図１２で示したように８つのスリット５（スリット５１からスリット５８）の周方向の位置が互いに異なる。このため、第１衝撃吸収部１３は少なくとも８つの方向に曲がりやすい。本実施形態においては、特許文献１に比較して第１衝撃吸収部１３の曲がる方向が限定されにくい。このため、第１衝撃吸収部１３の曲げが阻害されにくい。

また、特許文献１においては、長孔を形成するためにロールパイプ（スリーブ）の放射方向外側から加工が施されることになる。放射方向から行う加工は比較的難しい。これに対して、本実施形態に係るスリット５はブローチ加工によって形成される。このため、特許文献１に比較してスリット５の形成が容易である。

また、本実施形態においては、アッパーシャフト２に離脱可能に連結されるロアシャフト１には、アッパーシャフト２に対してロアシャフト１が移動できる距離（軸方向の潰れ量、コラプスストロークＳ）を決めるストッパー３を備えている。このストッパー３は、ロアシャフト１の外径よりも大きい外径に形成された金属輪である。

これにより、フルラップ衝突時にアッパーシャフト２に対してロアシャフト１がコラプスストロークＳだけ移動すると、アッパー嵌合部１７の前方端部がストッパー３に当たり、ロアシャフト１の移動が停止する。この結果、ロアシャフト１は軸方向に変位し衝撃荷重を吸収するように伸縮するが、ストッパー３によって止まり第１衝撃吸収部１３に荷重がかかることでアッパーシャフト２側に無理な荷重が付加されることが回避される。
したがって、衝突時の衝撃度に応じてコラプスストロークＳを最適化することで、中間シャフト８５の縮みと曲がりのタイミングをコントロールすることができる。

さらに、オフセット衝突時の衝撃が強く加わると、第１衝撃吸収部１３の後方表面１３１と前方表面１３２との間の境界部分に応力が集中する。応力が集中するスリット５の両端を起点として、中間シャフト８５が容易に曲がる（図１４参照）。
したがって、ステアリング装置８０は、衝突時に中間シャフト８５を容易に変形させることができる。また、後方表面１３１と前方表面１３２との間の最大距離が大きくなりやすいので、中間シャフト８５が曲がる時の中間シャフト８５の変位が大きくなりやすい。

以上の説明のとおり、本発明のステアリング装置は、縁石に衝突した程度の一次衝突に対してロア嵌合部２１に近い部分に捩じり方向の第２衝撃吸収部（ヒューズ）４により、フルラップ衝突に対してロアシャフト１がアッパーシャフト２に対してストッパー４まで移動することにより、オフセット衝突に対してスリット５を応力集中部の起点として曲がりロアシャフト１は周辺部品の隙間に入り込むことにより、衝撃が吸収される。

したがって、種々な衝突時における車体の挙動に鑑みて、アッパーシャフト２のコラプスアプローチを調整して衝撃の伝達を中間シャフトにて適宜緩和することができる。

１ ロアシャフト
１１ ジョイント嵌合部
１１ａ セレーション
１２ 第１テーパー部
１３ 第１衝撃吸収部
１３１、１３１ａ 後方表面
１３２、１３２ａ 前方表面
１４ 第２テーパー部
１５ 円筒部
１６ 第３テーパー部
１７ アッパー嵌合部
１７１ 第１平面部
１７２ 第２平面部
１７３ 第１曲面部
１７４ 第２曲面部
１７ａ 雌スプライン（雌セレーション）
２ アッパーシャフト
２１ ロア嵌合部
２１０ 凹部
２１ａ 雄スプライン（雄セレーション）
２２ 円柱部
２３ ジョイント嵌合部
３ ストッパー
４ 第２衝撃吸収部（ヒューズ）
５ スリット
６ カバー
６１ 水抜き穴
６２ ノッチ
６８ 溝
６９ 止め輪
８０ ステアリング装置
８１ ステアリングホイール
８２ ステアリングシャフト
８２ａ 入力軸
８２ｂ 出力軸
８３ 操舵力アシスト機構
８４ 第１ユニバーサルジョイント
８５、８５Ｂ、８５Ｃ 中間シャフト
８６ 第２ユニバーサルジョイント
８７ ピニオンシャフト
８８ ステアリングギヤ
８８ａ ピニオン
８８ｂ ラック
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９２ 減速装置
９３ 電動モータ
９４ トルクセンサ
９５ 車速センサ
９８ イグニッションスイッチ
９９ 電源装置

Claims (5)

1. 第１ユニバーサルジョイントと、
   前記第１ユニバーサルジョイントより前方側に配置される第２ユニバーサルジョイントと、
   前記第１ユニバーサルジョイントと前記第２ユニバーサルジョイントとを連結する中間シャフトと、を備え、
   前記中間シャフトは、
   外周面に複数のスリットを有する筒状の第１衝撃吸収部と、
   前記第１ユニバーサルジョイントに連結されるアッパーシャフトと、
   前記第２ユニバーサルジョイントに連結され且つ前記アッパーシャフトに離脱可能に連結されるロアシャフトと、を備え、
   さらに、前記ロアシャフトには、前記アッパーシャフトに対して前記ロアシャフトのコラプス量を規制するストッパーを備えていることを特徴とするステアリング装置。
2. 前記ロアシャフトに、前記ロアシャフトの大径に比べて小径に形成された円柱状の第２衝撃吸収部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記アッパーシャフトは、スプラインを有するアッパー嵌合部を備え、
   前記ロアシャフトは、スプラインを有するロア嵌合部を備え、
   前記ロア嵌合部が前記アッパー嵌合部に嵌まり、
   前記アッパーシャフトの軸方向に対して直交する断面において、前記アッパー嵌合部の外形及び前記ロア嵌合部の外形のうち一方が円を描き、且つ他方が楕円を描くことを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング装置。
4. 前記アッパーシャフトは、スプラインを有するアッパー嵌合部を備え、
   前記ロアシャフトは、スプラインを有するロア嵌合部を備え、
   前記アッパー嵌合部と前記ロア嵌合部のスプラインの少なくともいずれか一方の潤滑被膜が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング装置。
5. 前記アッパーシャフトは、スプラインを有するアッパー嵌合部を備え、
   前記ロアシャフトは、スプラインを有するロア嵌合部を備え、
   前記ロア嵌合部と前記アッパー嵌合部の間に転動体が介在されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング装置。
   

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