JP2578295Y2

JP2578295Y2 - 衝撃吸収式ステアリングシャフト

Info

Publication number: JP2578295Y2
Application number: JP1992053125U
Authority: JP
Inventors: 清定方
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1992-07-07
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2007-07-07
Also published as: JPH068150U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案に係る衝撃吸収式ステア
リングシャフトは、自動車のステアリング装置に組み込
んで、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤ
に伝達する為に利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用操舵装置に於いて、ステアリン
グホイールの動きをステアリングギヤに伝達する為、図
１１に示す様な伝達機構を使用している。この図１１に
示した様に、ステアリングシャフト１の上端部には、ス
テアリングホイール２を固定している。又、ステアリン
グコラム３は、上部、下部両ブラケット４、５により、
インスツルメントパネル６の下面に固定している。上記
第一のステアリングシャフト１は、このステアリングコ
ラム３の内側を、回転自在に挿通している。又、上記第
一のステアリングシャフト１の下端部で上記ステアリン
グコラム３の下端開口から突出した部分は、第一の自在
継手７を介して、第二のステアリングシャフト８の上端
部に連結している。更に、この第二のステアリングシャ
フト８の下端部は、第二の自在継手９を介して、ステア
リングギヤ（図示せず）に通じる第三のステアリングシ
ャフト１０に連結している。

【０００３】自動車用操舵装置の伝達機構は、上述の様
に構成する為、上記ステアリングホイール２の動きは、
ステアリングコラム３を挿通した第一のステアリングシ
ャフト１、第一の自在継手７、第二のステアリングシャ
フト８、第二の自在継手９、第三のステアリングシャフ
ト１０を介して、ステアリングギヤに伝達される。そし
て、このステアリングギヤが車輪に、上記ステアリング
ホイール２の動きに対応した舵角を付与する。

【０００４】ところで、この様に構成されるステアリン
グ機構に於いて、衝突時に運転者を保護する為、ステア
リングコラム３、及び各ステアリングシャフト１、８
を、衝撃に伴なって全長が縮まる衝撃吸収式のものとす
る事が、一般的に行なわれてる。この様な、衝撃吸収式
ステアリングシャフトとして従来から、例えば、特開平
２−２８６４６８号公報に記載されたものが知られてい
る。

【０００５】この公報に記載された、従来構造の第１例
である衝撃吸収式ステアリングシャフトは、図１２〜１
３に示す様に構成している。即ち、内周面に雌セレーシ
ョン１１を形成したアウターシャフト１２と、外周面に
この雌セレーション１１と係合する雄セレーション１３
を形成したインナーシャフト１４とを、雌セレーション
１１の内側に雄セレーション１３を挿入した状態に組み
合わている。又、インナーシャフト１４の外周面に形成
した凹部１５、１５と、アウターシャフト１２の内周面
との間の空間１６、１６に、このアウターシャフト１２
に形成した通孔１９、１９を通じて合成樹脂１７、１７
を注入し固化している。これらの構成により、アウター
シャフト１２とインナーシャフト１４とを互いに結合
し、衝撃吸収式ステアリングシャフト１８としている。

【０００６】上述の様に構成する従来構造の第１例の場
合、衝突に伴なって上記衝撃吸収式ステアリングシャフ
ト１８に、軸方向に亙り大きな力が作用すると、上記合
成樹脂１７、１７が、上記空間１６、１６と通孔１９、
１９との連続部分で剪断される。そして、上記アウター
シャフト１２とインナーシャフト１４との相対的変位を
自在として、上記衝撃吸収式ステアリングシャフト１８
の全長が縮まるのを許容する。

【０００７】又、実公昭５８−５１０９６号公報には、
図１４〜１５に示す様な構造の衝撃吸収式ステアリング
シャフト１８が記載されている。この従来構造の第２例
の場合、上記第１例の構造に加え、インナーシャフト１
４の中間部に小径部２０を形成している。そして、この
小径部２０の周囲に配置した鋼球２１、２１を、アウタ
ーシャフト１２の内周面に形成した雌セレーション１１
の谷部１１ａ、１１ａに嵌合させる事により、衝撃吸収
式ステアリングシャフト１８としている。

【０００８】この従来構造の第２例の場合、衝突に伴な
って、この衝撃吸収式ステアリングシャフト１８の軸方
向に亙り大きな力が作用すると、合成樹脂１７が空間１
６と通孔１９との連続部分で剪断される。そして、上記
アウターシャフト１２とインナーシャフト１４との相対
的変位を自在として、上記衝撃吸収式ステアリングシャ
フト１８の全長が縮まるのを許容する。この様に衝撃吸
収式ステアリングシャフト１８の全長が縮まる際には、
上記鋼球２１、２１が雌セレーション１１の内側面を塑
性変形させつつ、上記アウターシャフト１２とインナー
シャフト１４との相対的変位を許容する。

【０００９】更に、実開昭６３−１４７３６３号公報に
は、図１６〜１７に示す様な構造の衝撃吸収式ステアリ
ングシャフト１８が記載されている。この従来構造の第
３例の場合、アウターシャフト１２の端部を、角部を丸
くした略三角形筒状に、インナーシャフト１４の端部を
六角形筒状に、それぞれ形成している。そして、これら
両シャフト１２、１４の端部同士をスライド自在に嵌合
させると共に、アウターシャフト１２の内周面とインナ
ーシャフト１４の外周面との間の隙間空間２２、２２内
に鋼球２１、２１を、上記アウターシャフト１２に形成
した通孔２３を通じ圧入して、衝撃吸収式ステアリング
シャフト１８としている。

【００１０】この従来構造の第３例の場合、衝突に伴な
って衝撃吸収式ステアリングシャフト１８の軸方向に亙
り大きな力が作用すると、上記鋼球２１、２１がアウタ
ーシャフト１２の内周面とインナーシャフト１４の外周
面とを塑性変形させつつ、上記アウターシャフト１２と
インナーシャフト１４との相対的変位を許容する。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】ところが、これら従来
から知られた、衝撃吸収式ステアリングシャフトの場
合、次に述べる様な、解決すべき問題が存在する。先
ず、図１２〜１３に示した従来構造の第１例の場合、ア
ウターシャフト１２とインナーシャフト１４との結合支
持を、合成樹脂１７、１７のみで行なっている。この
為、耐熱性が不足し、高温になり易いエンジンルーム内
に設置する場合等、使用条件によっては、十分な捩り耐
久性能を得られない可能性がある。

【００１２】又、図１４〜１５に示した従来構造の第２
例の場合、雌セレーション１１の谷部１１ａの内側面に
対して、各鋼球２１、２１がそれぞれ２個所位置で当接
しており、衝突時にはこの２個所位置を塑性変形させつ
つ、アウターシャフト１２とインナーシャフト１４との
相対的変位を許容する。この様な構造を採用している
為、各鋼球２１、２１は殆ど回転せず、主として滑りな
がら変位するので、衝撃吸収式ステアリングシャフト１
８の全長を縮める為に要する力（所謂コラプス荷重）が
大きくなりがちである。コラプス荷重が大きくなると、
衝突事故の際、衝突によるステアリングギヤの後退が途
中で吸収されなくなったり（図１１に示した第二のステ
アリングシャフト８に適用した場合）、或は運転者の身
体がステアリングホイールに衝突する事に伴なってこの
ステアリングホイールに加わる前向きの衝撃が吸収され
ず、ステアリングホイールに衝突した運転者の身体に大
きな衝撃が加わり易くなる（図１１に示した第一のステ
アリングシャフト８に適用した場合）為、好ましくな
い。

【００１３】又、図１６〜１７に示した従来構造の第３
例の場合、鋼球２１、２１をアウターシャフト１２の通
孔２３から組み込む作業に手間を要し、製作費が嵩むだ
けでなく、軸方向位置を規制しにくく、安定した性能を
得にくい。又、アウターシャフト１２とインナーシャフ
ト１４との結合部の曲げ方向の剛性を確保する事が難し
く、ステアリングシャフト１８全体としての曲げ剛性が
低くなる。ステアリングシャフト１８全体の曲げ剛性の
不足は、安定した回転力伝達の妨げとなるだけでなく、
衝突事故の際にステアリングシャフト１８を縮める（コ
ラプスさせる）為に要するコラプス荷重を不安定にする
原因となる為、好ましくない。

【００１４】更に、特開昭６２−１４３７６３号公報に
は、アウターシャフトの端部内周面に形成した雌スプラ
インとインナーシャフトの端部外周面に形成した雄スプ
ラインとを係合させると共に、上記アウターシャフトの
端部を断面の直径方向内方に押圧して、上記雌スプライ
ンと雄スプラインとを弾性的に係合させる、衝撃吸収式
ステアリングシャフトが記載されている。この従来構造
の第４例の場合には、コラプス荷重の低減と曲げ剛性の
確保とを両立させる事が難しい。即ち、上記公報に記載
された、従来構造の第４例の場合には、インナーシャフ
トの端部に形成した大径部に雄セレーションを、この大
径部の全長に亙って形成し、この雄セレーションを全長
に亙って、インナーシャフトの内周面に形成した雌セレ
ーションに係合させている。上記コラプス荷重が過大に
なる事を防止する為には、上記雄セレーションを形成し
た大径部の軸方向を短くし、この雄セレーションと上記
雌セレーションとの係合長さを短くする必要がある。一
方、これら両セレーションの係合長さを短くすると、上
記アウターシャフトとインナーシャフトとの結合部の曲
げ剛性を確保する事が難しく、ステアリングシャフト全
体としての曲げ剛性が低くなる。本考案の衝撃吸収式ス
テアリングシャフトは、上述の様な不都合を何れも解消
すべく考案したものである。

【００１５】

【課題を解決する為の手段】本考案の衝撃吸収式ステア
リングシャフトは、例えば図１２〜１３、或は図１４〜
１５に示した従来構造の場合と同様に、一端部に少なく
とも内径を小さくした小径部を有し、この小径部の内周
面に雌セレーションを形成した筒状のアウターシャフト
と、一端部に少なくとも外径を大きくした大径部を有
し、この大径部の外周面に上記雌セレーションと係合す
る雄セレーションを形成したインナーシャフトとから成
り、上記雌セレーションと雄セレーションとを係合させ
る事で、上記アウターシャフトとインナーシャフトとを
結合している。特に、本考案の衝撃吸収式ステアリング
シャフトに於いては、上記小径部の先端部が上記大径部
の基端部に圧入嵌合されると共に、上記大径部の先端部
が上記小径部の基端部に圧入嵌合されており、上記小径
部の中間部と大径部の中間部とは互いに緩く係合してい
る。

【００１６】

【作用】上述の様に構成される本考案の衝撃吸収式ステ
アリングシャフトの場合、小径部の先端部と大径部の基
端部との圧入嵌合部、並びに大径部の先端部と小径部の
基端部との圧入嵌合部に働く摩擦力によって、アウター
シャフトとインナーシャフトとを互いに結合する。これ
らアウターシャフトとインナーシャフトとは、軸方向に
互いに離隔した２個所の圧入嵌合部により結合している
為、これら両シャフトの結合部の曲げ剛性を十分に高く
して、衝撃吸収式ステアリングシャフト全体としての曲
げ剛性を十分に高くできる。

【００１７】又、衝突時に軸方向に亙り強い力が加わっ
た場合には、上記両圧入嵌合部に働く摩擦力に抗してア
ウターシャフトとインナーシャフトとが、軸方向に亙っ
て相対的に変位し、衝撃吸収式ステアリングシャフトの
全長を縮める。上記曲げ剛性を確保すべく、上記両圧入
嵌合部同士の距離を長くしても、雄セレーションと雌セ
レーションとの係合長さを大きくする必要はない。従っ
て、衝撃吸収式ステアリングシャフトが縮み始める為に
要する荷重を十分に小さくできる。しかも、この衝撃吸
収式ステアリングシャフトが縮み始め、小径部の先端部
と大径部の基端部との係合が外れると共に、大径部の先
端部と小径部の基端部との係合が外れた後は、上記衝撃
吸収式ステアリングシャフトを縮める為に要する荷重
が、更に小さくなる。この様な収縮時の荷重特性を有す
る為、本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフトによれ
ば、衝突時に於ける運転者保護の充実を図る為の設計が
容易になる。

【００１８】

【実施例】図１〜８は、本考案の実施例を示している。
本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフト２４は、前述
した従来の衝撃吸収式ステアリングシャフト１８（図１
２〜１７）と同様に、アウターシャフト１２とインナー
シャフト１４とを軸方向（図１の左右方向）に亙る相対
的変位自在に組み合わせる事により、軸方向に亙る衝撃
力が加わった場合に全長が縮まる様に構成している。こ
のうちのアウターシャフト１２は、全体を円管状として
おり、一端部（図１、５の左端部）に絞り加工を施す事
で、この一端部に小径部２５を形成している。そして、
この小径部２５の内周面に、雌セレーション１１を形成
している。一方のインナーシャフト１４も、全体を円管
状としており、一端部（図１、２の右端部）を押し広げ
る事で、大径部２６を形成している。そして、この大径
部２６の外周面に、上記アウターシャフト１２内周面の
雌セレーション１１と係合する、雄セレーション１３を
形成している。

【００１９】又、上記大径部２６の先端部（図１、２の
右端部）は直径方向に少し押し潰す事により、長さＬに
亙って、断面が長円形の第一変形部２７を形成してい
る。この第一変形部２７の長径ｄ₁ は、上記大径部２６
の本体部分の直径ｄ₀ よりも大きく、同じく短径ｄ₂
は、この直径ｄ₀ よりも小さい（ｄ₁ ＞ｄ₀ ＞ｄ₂ ）。
尚、雄セレーション１３を形成した大径部２６部分の径
は、何れもセレーションのピッチ円相当部分の径（ｐｃ
ｄ）で表わす。

【００２０】一方、上記小径部２５の先端部（図１、５
の左端部）は、やはり直径方向に少し押し潰す事によ
り、長さＬに亙って、断面が長円形の第二変形部２８を
形成している。この第二変形部２８の長径Ｄ₁ は、上記
小径部２５の本体部分の直径Ｄ₀ よりも大きく、同じく
短径Ｄ₂ は、この直径Ｄ₀ よりも小さい（Ｄ₁ ＞Ｄ₀ ＞
Ｄ₂ ）。尚、雌セレーション１１を形成した小径部２５
部分の径は、何れもセレーションのピッチ円相当部分の
径（ｐｃｄ）で表わす。

【００２１】又、上記小径部２５の直径Ｄ₀ は上記大径
部２６の直径ｄ₀ よりも僅かに大きく（Ｄ₀ ＞ｄ₀ ）し
て、上記雌セレーション１１と雄セレーション１３と
が、上記第一、第二両変形部２７、２８以外の部分で
は、緩く係合する様にしている。但し、上記第一変形部
２７の長径ｄ₁ は、上記小径部２５の本体部分の直径Ｄ
₀よりも少し大きく（ｄ₁ ＞Ｄ₀ ）、上記第二変形部２
８の短径Ｄ₂ は、上記大径部２８の本体部分の直径ｄ₀
よりも少し小さく（Ｄ₂ ＜ｄ₀ ）している。

【００２２】上述の様な形状を有するアウターシャフト
１２とインナーシャフト１４とは、図１に示す様に組み
合わせて、本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフト２
４とする。即ち、上記アウターシャフト１２の一端部に
形成した小径部２５の内側に、インナーシャフト１４の
一端部に形成した大径部２６を位置させて、上記小径部
２５内周面の雌セレーション１１と上記大径部２６外周
面の雄セレーション１３とを係合させる。この状態で上
記大径部２６の先端部に形成された第一変形部２７は、
弾性変形（或は塑性変形）しつつ、上記小径部２５の基
端部（図１、５の右端部）に押し込まれる。又、上記小
径部２５の先端部に形成された第二変形部２８は、やは
り弾性変形（或は塑性変形）しつつ、上記大径部２６の
基端部（図１、２の左端部）に押し込まれる。

【００２３】従って、上記アウターシャフト１２とイン
ナーシャフト１４とを、図１に示す様に組み合わせた状
態では、上記第一変形部２７の外周面が小径部２５の基
端部内周面と、上記第二変形部２８の内周面が大径部２
６の基端部外周面と、それぞれ摩擦係合する。この結
果、上記アウターシャフト１２とインナーシャフト１４
とは、両シャフト１２、１４間での回転力の伝達を自在
に、且つ強い力が加わらない限り、軸方向に亙る相対的
変位を不能として、互いに結合される。

【００２４】この様に、アウターシャフト１２とインナ
ーシャフト１４との結合を、金属製のアウターシャフト
１２とインナーシャフト１４とに形成された、第一、第
二両変形部２７、２８と相手部材との圧入嵌合により行
なう為、結合部の耐熱性が十分となり、使用条件によっ
て結合部の支持力が不足する事がなくなる。又、第一、
第二両変形部２７、２８は、上記アウターシャフト１２
とインナーシャフト１４との結合部で、軸方向に離隔し
た２個所位置に設けられている為、上記アウターシャフ
ト１２とインナーシャフト１４との結合部の曲げ剛性も
十分に確保される。

【００２５】更に、衝突時に軸方向に亙って強い力が加
わった場合には、上記第一、第二両変形部２７、２８に
よる圧入嵌合部に働く摩擦力に抗して、アウターシャフ
ト１２とインナーシャフト１４とが、軸方向に亙って相
対的に変位し、衝撃吸収式ステアリングシャフト２４の
全長を縮める。本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフ
ト２４の場合、全長を縮める為に要する力は、上記２個
所の圧入嵌合部に働く摩擦力に打ち勝つだけのもので足
りる。従って、衝撃吸収式ステアリングシャフト２４の
全長を縮める為に要するコラプス荷重が大きくなる事な
く安定し、衝突事故の際、ステアリングホイールに衝突
した運転者の身体に大きな衝撃力が加わるのを有効に防
止出来る。

【００２６】例えば、本発明の衝撃吸収式ステアリング
シャフト２４を、前述の図１１に示した第一のステアリ
ングシャフト１として使用した場合には、運転者の身体
がステアリングホイール２に加わる、所謂二次衝突の際
に、上記第一のステアリングホイール１が突っ張る事を
防止する。そして、上記運転者の身体がぶつかったステ
アリングホイール２を前方に向け円滑に変位させて、運
転者保護の充実を図れる。又、本発明の衝撃吸収式ステ
アリングシャフト２４を、前述の図１１に示した第二の
ステアリングシャフト８として使用した場合には、自動
車が他の自動車等のぶつかる、所謂一次衝突の際に、上
記第一、第二のステアリングシャフト１、８を連結して
いる第一の自在継手７が後方（図１１の右方）に変位す
るのを防止する。そして、上記第一のステアリングシャ
フト１の下端部が後方に変位しつつ揺動するのを防止し
て、上記ステアリングホイール２が上方に変位する事を
防止する。

【００２７】尚、上記衝撃吸収式ステアリングシャフト
２４を縮める為に要するコラプス荷重は、前記第一、第
二両変形部２７、２８の長さ寸法Ｌの他、長径ｄ₁ 、Ｄ
₁ を変える事により、任意に調節可能である。又、前記
２個所の圧入嵌合部は、アウターシャフト１２の一端部
に形成した小径部２５とインナーシャフト１４の一端部
に形成した大径部２６との係合部の両端部に設けている
為、衝撃吸収式ステアリングシャフト２４の全長を縮め
る為に要する力の大きさは、図８に示す様に、途中から
（衝撃吸収式ステアリングシャフト２４の収縮量が前記
長さ寸法Ｌを越えて、第一変形部２７が小径部２５から
外れ、第二変形部２８が大径部２６から外れてから）小
さくなる。この様に力が小さくなる迄に要するストロー
ク量（収縮量）は、上記第一、第二両変形部２７、２８
の長さ寸法Ｌを変える事により、任意に設定出来る。

【００２８】尚、本考案の衝撃吸収式ステアリングシャ
フト２４を構成するアウターシャフト１２の一端部に第
二変形部２８を形成する場合に於いて、図９に示す様
に、小径部２５の先端部（図９の左端部）を大径部２６
の基端部（図９の左端部）よりも少し突出させた状態
に、上記アウターシャフト１２とインナーシャフト１４
とを組み合わせ、この状態で、上記小径部２５の先端部
を直径方向に押し潰せば、押し潰し量を過大にする事な
く、設計値通りの寸法を有する第二変形部を形成出来
る。又、インナーシャフト１４の一端部に第一変形部２
７を形成する場合には、図１０に示す様な長円形断面を
有する型２９を、上記インナーシャフト１４の一端部に
形成した大径部２６の先端部内に押し込み、この先端部
を塑性変形させる。更に、図示は省略したが、上記第
一、第二両変形部２７、２８の一方又は双方を薄肉に形
成する事により、当該変形部２７、２８を変形し易く
し、前記コラプス荷重の低減化、安定化を図る事も出来
る。

【００２９】

【考案の効果】本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフ
トは、以上に述べた通り構成され作用する為、十分な耐
熱性並びに剛性を確保しつつ、コラプス荷重を十分に低
く安定させる事が出来、衝突事故の際に於ける運転者の
安全確保を有効に図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す要部断面図。

【図２】インナーシャフトの断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図。

【図４】同Ｂ−Ｂ断面図。

【図５】アウターシャフトの断面図。

【図６】図５のＣ−Ｃ断面図。

【図７】同Ｄ−Ｄ断面図。

【図８】ステアリングシャフトの収縮量と荷重との関係
を示す線図。

【図９】第二変形部を形成する状態の１例を示す断面
図。

【図１０】第一変形部を形成する型の１例を示す断面
図。

【図１１】本考案の対象となる衝撃吸収式ステアリング
シャフトを組み込んだ、ステアリング機構の１例を示す
側面図。

【図１２】従来構造の第１例を示す縦断側面図。

【図１３】図１２のＥ−Ｅ断面図。

【図１４】従来構造の第２例を示す縦断側面図。

【図１５】図１４のＦ−Ｆ断面図。

【図１６】従来構造の第３例を示す半部縦断側面図。

【図１７】図１６のＧ−Ｇ断面図。

【符号の説明】

１第一のステアリングシャフト２ステアリングホイール３ステアリングコラム４上部ブラケット５下部ブラケット６インスツルメントパネル７第一の自在継手８第二のステアリングシャフト９第二の自在継手１０第三のステアリングシャフト１１雌セレーション１１ａ谷部１２アウターシャフト１３雄セレーション１４インナーシャフト１５凹部１６空間１７合成樹脂１８衝撃吸収式ステアリングシャフト１９通孔２０小径部２１鋼球２２隙間空間２３通孔２４衝撃吸収式ステアリングシャフト２５小径部２６大径部２７第一変形部２８第二変形部２９型

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一端部に少なくとも内径を小さくした小
径部を有し、この小径部の内周面に雌セレーションを形
成した筒状のアウターシャフトと、一端部に少なくとも
外径を大きくした大径部を有し、この大径部の外周面に
上記雌セレーションと係合する雄セレーションを形成し
たインナーシャフトとから成り、上記雌セレーションと
雄セレーションとを係合させる事で、上記アウターシャ
フトとインナーシャフトとを結合した衝撃吸収式ステア
リングシャフトに於いて、上記小径部の先端部が上記大
径部の基端部に圧入嵌合されると共に、上記大径部の先
端部が上記小径部の基端部に圧入嵌合されており、上記
小径部の中間部と大径部の中間部とは互いに緩く係合し
ている事を特徴とする衝撃吸収式ステアリングシャフ
ト。