JP2586569Y2

JP2586569Y2 - エネルギ吸収式中間シャフト

Info

Publication number: JP2586569Y2
Application number: JP2004793U
Authority: JP
Inventors: 誠一森山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2008-03-29
Also published as: JPH0672779U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案に係るエネルギ吸収式中
間シャフトは、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
９に示す様な機構が使用されている。この図９に於いて
１は、上端部にステアリングホイール２を固定したステ
アリングシャフト、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の下面に固定され
たステアリングコラムで、前記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
通されている。

【０００３】前記ステアリングシャフト１の下端部で、
前記ステアリングコラム３の下端開口から突出した部分
には、第一の自在継手７を介して、中間シャフト８の上
端部を連結している。更に、この中間シャフト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）の入力軸１０に連結している。

【０００４】この様に形成される為、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を挿通したステ
アリングシャフト１、第一の自在継手７、中間シャフト
８、第二の自在継手９、入力軸１０を介してステアリン
グギヤに伝達され、車輪に舵角が付与される。

【０００５】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、ステアリングシャフト１、及び中間シ
ャフト８を、衝撃に伴なって、この衝撃のエネルギを吸
収しつつ全長が縮まるエネルギ吸収式のものとする事
が、一般的に行なわれており、エネルギ吸収式中間シャ
フトとして従来から、例えば、特開平３−７９４７２号
公報に記載されたものが知られている。

【０００６】この公報に記載された、従来のエネルギ吸
収式中間シャフトは、図１０に示す様な４本の部材を組
み合わせる事で構成される。シャフト１１は、一方の自
在継手を構成するヨーク１２を一端（図１０の左端）に
溶接固定し、他端寄り半部外周面には、雄スプライン溝
１３を形成している。そして、この雄スプライン溝１３
形成部分の２個所位置に凹溝１４ａ、１４ｂを、それぞ
れ全周に亙って形成している。

【０００７】次に、接続チューブ１５は、内周面に雌ス
プライン溝１６を形成している。又、軸方向に離れた３
個所位置には、この接続チューブ１５の内周面と外周面
とを連通させる通孔１７ａ、１７ｂ、１７ｃを設けてい
る。この内の通孔１７ａ、１７ｂの間隔は、前記凹溝１
４ａ、１４ｂの間隔と一致させている。

【０００８】次に、接続シャフト１８は、外周面に雄ス
プライン溝１９を形成している。そして、この雄スプラ
イン溝１９形成部分の２個所位置に凹溝１４ｃ、１４ｄ
を、それぞれ全周に亙って形成している。

【０００９】次に、チューブ２０は、一端側を開口させ
ると共に、他方の自在継手を構成するヨーク２１を、他
端部に溶接固定している。又、このチューブ２０の内周
面と外周面とを連通させる通孔１７ｄを設けている。
尚、この通孔１７ｄを設ける位置は、前記接続チューブ
１５とチューブ２０とを突き合わせた場合に、通孔１７
ｃと通孔１７ｄとの間隔が、前記接続シャフト１８外周
面の凹溝１４ｃ、１４ｄの間隔と一致する様にしてい
る。更に、前記チューブ２０の一端開口からヨーク２１
の端面迄の深さ寸法Ｄは、前記接続シャフト１８の長さ
寸法Ｌと等しく（Ｄ＝Ｌ）している。

【００１０】上述の様に構成される各部材１１、１５、
１８、２０は、図１１に示す様に組み合わされると共
に、各通孔１７ａ〜１７ｄを通じて各凹溝１４ａ〜１４
ｄに合成樹脂２２ａ〜２２ｄを注入固化させて、前記各
部材１１、１５、１８、２０同士を結合する。前記各合
成樹脂２２ａ〜２２ｄは、前記通孔１７ａ〜１７ｄから
各凹溝１４ａ〜１４ｄに亙って固化する為、前記各部材
１１、１５、１８、２０は、回転方向に亙る変位不能に
結合される他、軸方向に亙る変位も不能として結合され
る。尚、この様に各部材１１、１５、１８、２０を組み
合わせた状態で、シャフト１１の他端面と接続シャフト
１８の一端面との間には隙間２３が、接続シャフト１８
の他端面とヨーク２１の端面との間には隙間２４が、そ
れぞれ形成される。又、接続シャフト１８は、接続チュ
ーブ１５とチューブ２０との間に掛け渡されて、これら
両チューブ１５、２０の間での回転力の伝達を可能とす
る他、これら両チューブ１５、２０の突き合わせ部が折
れ曲がる事を防止する。

【００１１】図１１に示す様に構成される中間シャフト
８を操舵装置に組み込んだ自動車が衝突し、この自動車
の前部が押し潰されると、前記ヨーク１２を含んで構成
される第二の自在継手９が後方（図１１の右方）に押さ
れ、前記中間シャフト８に、軸方向に亙って大きな圧縮
力が加わる。この圧縮力により、先ずシャフト１１と接
続チューブ１５とを接続している合成樹脂２２ａ、２２
ｂが裂断し、前記シャフト１１が後方に、前記隙間２３
分だけ変位して、シャフト１１の他端面と接続シャフト
１８の一端面とが突き当たる。

【００１２】この状態から更にシャフト１１が後方に押
されると、接続シャフト１８と接続チューブ１５及びチ
ューブ２０との間に設けた合成樹脂２２ｃ、２２ｄが裂
断し、前記接続チューブ１５が後方に、前記隙間２４分
だけ変位して、前記接続シャフト１８の他端面とヨーク
２１の端面とが突き当たる。この状態で、前記チューブ
２０の開口端縁と前記接続シャフト１８の一端面とは同
一平面に位置する様になり、この接続シャフト１８によ
るチューブ２０と接続チューブ１５との結合支持力（両
チューブ２０、１５同士が折れ曲がるのを防止する力）
が失われる。

【００１３】この結果、前記シャフト１１と接続シャフ
ト１８とが折れる様にして分離し、シャフト１１が接続
シャフト１８並びにチューブ２０を後方に押す事がなく
なる。従って、衝突時に第二の自在継手９が後方に押さ
れても、第一の自在継手７迄が後方に押される事がなく
なり、ステアリングホイール２が運転者側に突き出す事
で、運転者に危害を与える事が防止される。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】ところが、これら従来
から知られたエネルギ吸収式中間シャフトの場合、互い
に独立して構成された４本の部材１１、１５、１８、２
０を、所定の位置関係に組み合わせた状態で、互いを合
成樹脂２２ａ〜２２ｄにより変位不能に結合する為、組
立作業が面倒で、製作費が嵩む事が避けられなかった。

【００１５】又、シャフト１１と接続シャフト１８とが
二分割されているので、両シャフト１１、１８と接続チ
ューブ１５並びにチューブ２０との間のガタ止めが３個
所以上必要になる。ガタ止めには前記各シャフト１１、
１８とチューブ１５、２０との嵌合長さが或る程度必要
になる為、ガタ止め個所が増える事は中間シャフト８の
全長増大を招き、この中間シャフト８を第一、第二の自
在継手７、９の間に組み込む事が難しくなったり、或は
この中間シャフト８の潰れ代を十分に確保しにくくなる
等の問題を生じる。

【００１６】本考案のエネルギ吸収式中間シャフトは、
上述の様な事情に鑑みて考案されたもので、部品点数を
少なくし、組立作業の簡略化を図る事で、製作費の低廉
化を図るものである。

【００１７】

【課題を解決する為の手段】本考案のエネルギ吸収式中
間シャフトは、チューブと、このチューブに対する回転
を不能として、チューブ内にこのチューブの一端開口の
側から挿入されたシャフトと、このシャフトと前記チュ
ーブとの間に設けられ、軸方向に亙る強い力が加わった
場合にのみ、前記シャフトとチューブとの軸方向に亙る
変位を可能にする変位制限部とを備えている。

【００１８】特に、本考案のエネルギ吸収式中間シャフ
トに於いては、前記チューブの他端部に設けられ、前記
シャフトのチューブ内への挿入量を制限するストッパ部
と、前記シャフトの中間部で前記チューブから外れた部
分に形成された小断面積部と、この小断面積部の周囲を
覆う状態で前記シャフトの周囲に、このシャフトが前記
チューブ内に挿入された状態でこのチューブの一端縁と
突き当たり自在とすべく、このチューブとは独立して前
記シャフトの軸方向に亙る変位自在に設けられた補強部
材とを備えている。そして、この補強部材と前記チュー
ブの一端縁とが突き当たり、且つ前記シャフトの端部が
前記ストッパ部に突き当たった状態で、前記チューブの
一端縁が前記小断面積部の周囲に位置すべく、このチュ
ーブの長さ寸法を規制している。

【００１９】

【作用】上述の様に構成される本考案のエネルギ吸収式
中間シャフトの場合、通常時にはシャフト中間部の小断
面積部の周囲に補強部材が存在する為、シャフトがこの
小断面積部で折れ曲がる事はない。

【００２０】衝突時に軸方向に亙る強い圧縮力が加わる
と、先ず変位制限部による制限力に抗して、シャフトが
チューブ内に、このシャフトの端部が前記ストッパ部に
突き当たる迄押し込まれる。この過程で、前記チューブ
の一端縁が前記補強部材に突き当たり、この補強部材を
前記小断面積部の周囲から押し動かす。そして、前記チ
ューブの一端縁が前記小断面積部の周囲に位置する様に
なる。

【００２１】この状態で、更に前記圧縮力が加わると、
前記シャフトが小断面積部で折れ曲がり、エネルギ吸収
式中間シャフトの前端側から加えられた衝撃力が、この
中間シャフトの後端側に迄伝わる事を防止する。

【００２２】

【実施例】図１〜５は本考案の実施例を示している。本
考案のエネルギ吸収式中間シャフトは、図１に示す様
に、チューブ２５と、シャフト２６と、補強部材である
覆いチューブ２７とから構成されている。この内のチュ
ーブ２５の一端寄り（図１の左端寄り）内周面には雌ス
プライン溝２８を形成し、シャフト２６の他端寄り（図
１の右端寄り）外周面には、雄スプライン溝２９を形成
している。そして、前記シャフト２６を前記チューブ２
５内に、このチューブ２５の一端開口側から挿入し、前
記雌、雄両スプライン溝２８、２９同士を係合させてい
る。

【００２３】又、前記シャフト２６の一端部外周面には
凹溝３０を、前記チューブ２５の中間部外周面で、この
凹溝３０と対向する部分には通孔３１、３１を、それぞ
れ形成している。そして、両通孔３１、３１を通じて前
記凹溝３０内に合成樹脂３２を充填する事により、変位
制限部３３を構成している。この変位制限部３３は、前
記チューブ２５とシャフト２６との間に、軸方向に亙る
大きな力が加わった場合にのみ、これら両部材２５、２
６の軸方向に亙る変位を可能とする。尚、図示の実施例
では、前記合成樹脂３２の充填後、前記チューブ２５に
対してシャフト２６を、軸方向（図１の右方向）に押す
事により、前記合成樹脂３２を前記各通孔３１、３１と
前記凹溝３０との間部分で裂断している。従って、前記
変位制限部３３は、前記合成樹脂３２の存在に基づき前
記チューブ２５の内周面とシャフト２６の外周面との間
に作用する摩擦力で、両部材２５、２６同士の変位を制
限している。

【００２４】又、前記チューブ２５の他端部には、ピン
３４を固定して、前記シャフト２６のチューブ２５内へ
の挿入量を制限するストッパ部としている。尚、このピ
ン３４の両端部は、前記チューブ２５の他端部外周面か
ら突出し、この他端部に嵌合した緩衝チューブ３５並び
に第一の自在継手７を構成するヨーク３６に形成された
円孔３７、３８内に、緩く挿入されている。

【００２５】又、前記シャフト２６の中間部で、前記チ
ューブ２５から外れた部分には、このシャフト２６の他
の部分に比べて十分に小径な、小断面積部３９を形成し
ている。前記雄スプライン溝２９は、この小断面積部３
９の両側部分にも形成されている。そして、この小断面
積部３９の周囲を覆う状態で、前記覆いチューブ２７を
設けている。

【００２６】この覆いチューブ２７の内周面には、前記
雄スプライン溝２９と係合する雌スプライン溝４０を形
成している。従って、前記覆いチューブ２７は前記シャ
フト２６の周囲に、軸方向に亙る変位のみ自在に支持さ
れている。又、前記覆いチューブ２７の中間部には、こ
の覆いチューブ２７の内周面と外周面とを連通させる通
孔４１、４１を形成しており、この通孔４１、４１を通
じて前記小断面積部３９の周囲に、合成樹脂４２を充填
している。尚、この覆いチューブ２７と前記チューブ２
５との間には、前記シャフト２６を除き、他の部材を設
けていない。従って前記覆いチューブ２７は、前記チュ
ーブ２５とは独立して前記シャフト２６の軸方向に亙る
変位自在で、このシャフト２６が前記チューブ２５内に
挿入された状態では、このチューブ２５の一端縁と突き
当たる。

【００２７】更に、前記チューブ２５の開口端縁から前
記ピン３４の側面迄の深さ寸法Ｄ´は、前記シャフト２
６の他端面から前記小断面積部３９の中央迄の長さ寸法
Ｌ´と等しく（Ｄ´＝Ｌ´）している。従って、前記シ
ャフト２６の他端面が前記ピン３４の側面に突き当たっ
た状態では、前記チューブ２５の開口端縁が、前記小断
面積部３９の中間部周囲に位置する。

【００２８】上述の様に構成される本考案のエネルギ吸
収式中間シャフトは、シャフト２５の一端部に第二の自
在継手９のヨーク１２を固定し、チューブ２５の他端部
に、緩衝チューブ３５を介して、第一の自在継手７のヨ
ーク３６を支持する。尚、チューブ２５とヨーク１２と
の間の回転力伝達は、トルクが小さい場合には前記緩衝
チューブ３５を介して行ない、トルクが大きい場合に
は、前記ピン３４の両端部と円孔３８、３８内周面との
衝合に基づいて行なう。

【００２９】上述の様に構成される本考案のエネルギ吸
収式中間シャフトは、図２に示す様に傾斜方向に配置
し、一端部（車両への組み付け時に前端部）を前記第二
の自在継手９を介してステアリングギヤの入力軸１０
（図９）に、他端部（同じく後端部）を前記第一の自在
継手７を介してステアリングシャフト１（図９）に、そ
れぞれ接続する。この状態でステアリングホイール２を
操作すると、ステアリングシャフト１の回転運動が、第
一の自在継手７からチューブ２５に伝達され、更にシャ
フト２６を介して第二の自在継手９に伝達される。そし
て、この第二の自在継手９が前記入力軸１０を回転させ
て、前輪に必要な舵角を付与する。

【００３０】この様な舵角付与作業時、前記シャフト２
６には回転方向の力が加わるが、このシャフト２６の中
間部には前記覆いチューブ２７が、前記小断面積部３９
を覆う状態で支持されており、しかもこの覆いチューブ
２７内周面の雌スプライン溝４０と前記シャフト２６外
周面の雄スプライン溝２９とが係合している為、前記小
断面積部３９に過大な応力が加わる事はなく、この小断
面積部３９が千切れる事もない。又、前記小断面積部３
９の周囲には合成樹脂４２が存在し、この合成樹脂４２
が前記覆いチューブ２７で覆われている為、前記シャフ
ト２６に折り曲げ方向の力が加わっても、このシャフト
２６が小断面積部３９で折れ曲がる事はない。

【００３１】衝突時に自動車の前部が潰れ、前記第二の
自在継手９が後方（図２の右方）に押される事で、エネ
ルギ吸収式中間シャフトに、軸方向に亙る強い圧縮力が
加わると、先ず図３に示す様に、前記変位制限部３３に
存在する摩擦力に抗して前記シャフト２６が、前記チュ
ーブ２５内に押し込まれる。そして、それ迄図１〜２に
示す様に離れていたチューブ２５の一端縁と覆いチュー
ブ２７の他端縁とが衝合する。

【００３２】この状態から、更に第二の自在継手９が後
方に押されると、前記小断面積部３９の周囲に存在する
合成樹脂４２が、前記通孔４１、４１の内端開口縁部で
裂断し、図４に示す様にシャフト２６がチューブ２５内
に、このシャフト２６の他端部が前記ピン３４の側面に
突き当たる迄押し込まれる。この過程で、前記チューブ
２５の一端縁が前記覆いチューブ２７を、前記小断面積
部３９の周囲から押し動かす。そして、前記チューブ２
５の一端縁が前記小断面積部３９の周囲に位置する様に
なる。

【００３３】この状態で、更に前記圧縮力が加わると、
図５に示す様に、前記シャフト２６が小断面積部３９で
折れ曲がり、前記第二の自在継手９により、エネルギ吸
収式中間シャフトの前端側から加えられた衝撃力が、こ
の中間シャフトの後端側に設けた第一の自在継手７に迄
伝わる事を防止する。尚、前記小断面積部３９の周囲に
充填されていた合成樹脂４２は、前記シャフト２６がこ
の小断面積部３９部分で折れ曲がる際に砕けて落下す
る。

【００３４】尚、シャフト２６の中間部に形成する小断
面積部３９の形状としては、図１〜５に示した様な、他
の部分よりも小径なくびれ状部分に限らず、図６（Ａ）
（Ｂ）に示す様に、シャフト２６の中心に対し偏心した
部分を断面三日月状に残す事で、形成する事も出来る。
この様な形状の小断面積部３９ａによれば、この小断面
積部３９ａの周囲から補強部材（覆いチューブ２７）が
退避した状態でシャフト２６に圧縮力が加わった場合
に、このシャフト２６が比較的軽い力で折れ曲がる様に
なる。

【００３５】又、図７〜８に示す様に、例えば覆いチュ
ーブ２７ａの他端縁を傾斜させると共に、この覆いチュ
ーブ２７ａのシャフト２６の一端側への変位量を制限す
れば、小断面積部３９の周囲から補強部材（覆いチュー
ブ２７ａ）が退避した状態でシャフト２６に圧縮力が加
わった場合に、このシャフト２６が比較的軽い力で折れ
曲がる様になる。覆いチューブ２７ａの他端縁を傾斜さ
せるのに代えて、チューブ２５の一端縁を傾斜させても
同様である。更に、図示は省略したが、各チューブと各
シャフトとの間の回り止め構造を、スプライン係合に代
えて、対向する平面同士の係合等、従来から知られた構
造とする事も出来る。

【００３６】尚、通常時に覆いチューブ２７がシャフト
２６の軸方向に変位するのを防止する為の構造は、図１
〜４に示す様な合成樹脂４２によらなくても、他の方法
でも良い。例えば、前記覆いチューブ２７をシャフト２
６の外周面に小さな締め代で圧入したり、或は前記覆い
チューブ２７を挟む様にして、シャフト２６の外周面に
１対のＯリングや金属製で欠円環状の弾性リングを外嵌
したり、前記覆いチューブ２７の内周面とシャフト２６
の外周面との一方の周面に軸方向に亙る凹溝を形成し、
この凹溝内に鋼球を圧入したりする事も出来る。

【００３７】

【考案の効果】本考案のエネルギ吸収式中間シャフト
は、以上に述べた通り構成され作用する為、十分なエネ
ルギ吸収能力を確保しつつ、部品点数を少なくし、組立
作業の簡略化を図る事で、製作費の低廉化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例を示す断面図。

【図２】ステアリング装置への組み付け状態で示す断面
図。

【図３】衝突時に於ける第一段階の状態を示す断面図。

【図４】同じく第二段階の状態を示す断面図。

【図５】同じく最終段階の状態を示す断面図。

【図６】シャフト中間部の小断面積部の別例を示してお
り、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図。

【図７】覆いチューブの形状の別例を、図４と同様の状
態で示す断面図。

【図８】同じく図５と同様の状態で示す断面図。

【図９】本考案の対象となるエネルギ吸収式中間シャフ
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１０】従来構造の１例を分解した状態で示す、半部
切断側面図。

【図１１】同じく組み立てた状態で示す半部切断側面
図。

【符合の説明】

１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中間シャフト９第二の自在継手１０入力軸１１シャフト１２ヨーク１３雄スプライン溝１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ凹溝１５接続チューブ１６雌スプライン溝１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ通孔１８接続シャフト１９雄スプライン溝２０チューブ２１ヨーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ合成樹脂２３、２４隙間２５チューブ２６シャフト２７、２７ａ覆いチューブ２８雌スプライン溝２９雄スプライン溝３０凹溝３１通孔３２合成樹脂３３変位制限部３４ピン３５緩衝チューブ３６ヨーク３７、３８円孔３９、３９ａ小断面積部４０雌スプライン溝４１通孔４２合成樹脂

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】チューブと、このチューブに対する回転
を不能として、チューブ内にこのチューブの一端開口の
側から挿入されたシャフトと、このシャフトと前記チュ
ーブとの間に設けられ、軸方向に亙る強い力が加わった
場合にのみ、前記シャフトとチューブとの軸方向に亙る
変位を可能にする変位制限部とを備えたエネルギ吸収式
中間シャフトに於いて、前記チューブの他端部に設けら
れ、前記シャフトのチューブ内への挿入量を制限するス
トッパ部と、前記シャフトの中間部で前記チューブから
外れた部分に形成された小断面積部と、この小断面積部
の周囲を覆う状態で前記シャフトの周囲に、このシャフ
トが前記チューブ内に挿入された状態でこのチューブの
一端縁と突き当たり自在とすべく、このチューブとは独
立して前記シャフトの軸方向に亙る変位自在に設けられ
た補強部材とを備え、この補強部材と前記チューブの一
端縁とが突き当たり、且つ前記シャフトの端部が前記ス
トッパ部に突き当たった状態で、前記チューブの一端縁
が前記小断面積部の周囲に位置すべく、このチューブの
長さ寸法を規制した事を特徴とするエネルギ吸収式中間
シャフト。