JP2602139Y2 - 衝撃吸収式ステアリングシャフト - Google Patents

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
６に示す様な機構が使用されている。この図６に於いて
１は、上端部にステアリングホイール２を固定した第一
の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ある。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。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には、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の上端部を連結して
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。この様に構成する為、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、車輪に舵角を付与する。

【０００３】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いる。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。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７〜８に示す様
に、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１
４とから成る。そして、上記雌セレーション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せる事
により構成している。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１
７、１７を注入し固化する事により、上記アウターシャ
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。

【０００４】衝突に伴って、この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。

【０００５】又、実公昭５８−５１０９６号公報には、
図９〜１０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。この第２例の従来構造の
場合、上述した第１例の構造に加え、インナーシャフト
１４の中間部に小径部２５を形成している。そして、こ
の小径部２５の周囲に配置した鋼球２６、２６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１
１の谷部１１ｂ、１１ｂに嵌合させて、衝撃吸収式ステ
アリングシャフト１８としている。

【０００６】この第２例の構造の場合、衝突に伴って、
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１６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１
８の全長が縮まるのを許容する。そして、この衝撃吸収
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２６、２６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。

【０００７】更に、実開昭６３−１４７３６３号公報に
は、図１１〜１２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。この第３例の従来
構造の場合、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
六角筒状に、それぞれ形成している。そして、両端部同
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２７、２７内に鋼球２６、２６を、上記アウ
ターシャフト１２に形成した通孔２８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。

【０００８】この第３例の構造の場合、衝突に伴って衝
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２６、２６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。

【０００９】

【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、解決すべき問題点が存在する。先
ず、図７〜８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
れない事が考えられる。即ち、上記合成樹脂１７、１７
が高温により変質し、アウターシャフト１２とインナー
シャフト１４との結合部にがたつきが生じる可能性があ
る。この様ながたつきが発生した場合には、ステアリン
グホイールを操作する運転者に違和感を与える為、好ま
しくない。

【００１０】又、図９〜１０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１１ｂの内側面に対
して、各鋼球２６、２６がそれぞれ２個所で当接してお
り、衝突時には上記内側面の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構造としている。この為、各鋼
球２６、２６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１８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
されなかったり、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体に大きな衝撃が加わり、運転者
に重大な障害を及ぼし易くなる為、好ましくない。

【００１１】更に、図１１〜１２に示した従来構造の第
３例の場合、鋼球２６、２６をアウターシャフト１２の
通孔２８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、上記各鋼球２６、２６の軸方向位置を規制
しにくく、安定した性能を得る事が出来ない。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
を何れも解消するものである。

【００１２】

【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、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、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、上記雄セレーションの谷部の底部の少なくとも１
個所に形成した、上記インナーシャフトの断面の直径方
向外方に突出する突部とを備える。そして、この突部の
先端縁を上記雌セレーションの山部の頂部に強く当接さ
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。

【００１３】

【作用】上述の様に構成する本考案の衝撃吸収式ステア
リングシャフトの場合、雄セレーションの谷部の底部の
少なくとも１個所に形成した突部の先端縁と、雌セレー
ションの山部の頂部との間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。
従って、高温となるエンジンルーム内に設置した場合で
も、長期間に亙る使用に拘らず、上記アウターシャフト
とインナーシャフトとの結合部にがたつきが生じる事が
ない。又、衝突時に軸方向に亙り強い力が加わった場合
には、上記突部の先端部が上記雌セレーションの山部の
頂部を塑性変形させつつ、アウターシャフトとインナー
シャフトとの相対的変位を許容し、衝撃吸収式ステアリ
ングシャフトの全長を縮める。上記突部の先端部と、上
記雌セレーションの山部の頂部とは狭い面積でのみ当接
しているので、上記山部の頂部を塑性変形させる為に要
する力は比較的小さいもので済む。従って、衝撃吸収式
ステアリングシャフト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しかも安定し、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。

【００１４】

【実施例】図１〜４は、本考案の第一実施例を示してい
る。本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフト２９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７〜１２）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、一端部内
周面に、雌セレーション１１を形成している。又、イン
ナーシャフト１４は、全体を円杆状としており、一端部
外周面に、上記アウターシャフト１２の内周面の雌セレ
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。これら雌セレーション１１と雄セレーション１
３とは、一般的なセレーションと同様に、それぞれの山
部１１ａ、１３ａの頂部をそれぞれの谷部１３ｂ、１１
ｂの底部に迄は進入させず、これら雌セレーション１１
と雄セレーション１３とを係合させた場合に、これら頂
部と底部との間に隙間２０、２１が形成される様にして
いる。

【００１５】特に、本考案の衝撃吸収式ステアリングシ
ャフト２９に於いては、上記雄セレーション１３の谷部
１３ｂの底部の一部で軸方向に互いに離隔した２個所位
置に、上記隙間２１の高さ寸法（半径方向寸法）ｈより
も僅かに大きな高さ寸法Ｈ（ｈ＜Ｈ）を有する突部２
２、２２を、上記インナーシャフト１４の断面の直径方
向外方に突出する状態で形成している。これら各突部２
２、２２の先端縁は、上記アウターシャフト１２とイン
ナーシャフト１４とを結合して衝撃吸収式ステアリング
シャフト２９とすべく、上記雄セレーション１３を雌セ
レーション１１に挿入した場合に、上記雌セレーション
１１の山部１１ａの頂部に強く当接し、上記アウターシ
ャフト１２とインナーシャフト１４とが軸方向に亙って
互いに変位する事を防止して、これら両シャフト１２、
１４同士を互いに結合する。尚、上述の様に、谷部１３
ｂの一部に突部２２、２２を設けた雄セレーション１３
は、転造加工により造れる為、上記各突部２２、２２を
設ける事に伴って、上記インナーシャフト１４の製作費
が嵩む事はない。

【００１６】上述の様に本考案の衝撃吸収式ステアリン
グシャフト２９は、上記アウターシャフト１２と上記イ
ンナーシャフト１４との結合を、金属製のインナーシャ
フト１４に一体形成された突部２２、２２を上記雌セレ
ーション１１の山部１１ａの頂部に強く当接させる事に
より行なう。この為、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、上記各突部２２、２２は、軸方向に離隔した２
個所位置に設けている為、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。

【００１７】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、上記各突部２２、２２が、上記雌セレ
ーション１１の山部１１ａの頂部を塑性変形させ、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
位を許容し、衝撃吸収式ステアリングシャフト２９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
２９の場合、上記各突部２２、２２の先端縁は、上記山
部１１ａの頂部に、狭い面積でのみ当接しているので、
上記山部１１ａの頂部を塑性変形させる為に要する力は
比較的小さいもので済む。従って、衝撃吸収式ステアリ
ングシャフト２９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しかも安定し、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。

【００１８】尚、上記コラプス荷重は、上記各突部２
２、２２の高さ寸法Ｈの他、長さ寸法Ｌ、更には数（軸
方向の数、或は円周方向の数。）を変える事により、任
意に調節可能である。又、図示の実施例の場合、アウタ
ーシャフト１２の内径が途中から大きくなっている為、
衝撃吸収式ステアリングシャフト２９の全長を縮める為
に要する力の大きさは、途中から（一方の突部２２が内
径の大きくなった部分に達してから）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（衝撃吸収
式ステアリングシャフト２９の収縮量）は、上記アウタ
ーシャフト１２の形状（内径が大きくなる位置の調節）
により任意に設定出来る。更に、上記コラプス荷重を安
定させる為に、必要であれば、この衝撃吸収式ステアリ
ングシャフト２９をステアリングコラム３（図６）の内
側に組み込む以前に、この衝撃吸収式ステアリングシャ
フト２９を一度伸縮させ、上記各突部２２、２２を上記
山部１１ａの頂部上を移動させておいても良い。

【００２０】次に、図５は、本考案の第二実施例を示し
ている。本実施例の場合には、突部２２、２２の後端面
（インナーシャフト１４の後端側端面で、図５の右端
面）を傾斜させて、衝撃吸収式ステアリングシャフト２
９の全長が縮まるコラプス時に、各突部２２、２２によ
る雌セレーション１１の山部１１ａ頂部の塑性変形を円
滑に行なえる様にしている。又、インナーシャフト１４
の外周面に形成した雄セレーション１３の基端部（図５
の左端部）には、上記各突部２２、２２よりも大きな高
さ寸法を有する突部２３を形成している。この突部２３
は、通常時（衝突以前）にはアウターシャフト１２外に
露出している。これに対して、衝突に伴って衝撃吸収式
ステアリングシャフト２９の全長が縮まった場合には上
記突部２３が、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の山部１１ａと係合し、前記衝撃
吸収式ステアリングシャフト２９の全長が縮まる事に対
する抵抗となる。

【００２１】上述の様に構成される本実施例の基本的作
用は、前述した第一実施例の作用と同様である。特に、
本実施例の場合には、上記各突部２２、２２の前端面を
傾斜させた事に伴ない、コラプス荷重の安定化を図れ
る。更に、衝突に伴なうコラプス時には、上記各突部２
２、２２が変位を開始した直後に、上記別の突部２３と
山部１１ａとが係合し、コラプス荷重を増大させて、衝
突事故に伴なう衝撃力の吸収を効果的に行なえる。この
様にコラプス荷重を増大させる場合、コラプスを開始さ
せる為に要する、コラプス荷重の最大値（ピーク荷重）
が大きくなりがちであるが、本実施例の場合には、上記
突部２３と山部１１ａとが、コラプス開始後に係合する
様に構成している為、上記ピーク荷重が大きくなる事が
ない。

【００２２】尚、本実施例に於いてコラプス荷重を調節
する場合、上記第一実施例の場合と同様に、上記各突部
２２、２２の高さ寸法Ｈや長さ寸法Ｌ、更には数を変え
る他、上記前端面の傾斜角度を変える事でも調節可能で
ある。又、コラプス開始後に於いてコラプス荷重が増大
するタイミングは、上記雌セレーション１１の端部と突
部２３の前端面との距離を変える事により、調節自在で
ある。

【００２３】

【００２４】

【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
熱性を確保しつつ、コラプス荷重を十分に低くしかも安
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。又、谷部若しくは山部の一部に突
部を設けた雄セレーションは、転造加工により造れる
為、上記各突部を設ける事に伴ってインナーシャフトの
製作費が嵩む事はない。従って、上記耐熱性及び衝撃吸
収性に優れた衝撃吸収式ステアリングシャフトを安価に
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例を示す半部縦断側面図。

【図２】雄セレーションの部分拡大斜視図。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図。

【図４】同Ｂ−Ｂ断面図。

【図５】本考案の第二実施例を示す、図１と同様の断面
図。

【図６】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７】従来構造の第１例を示す縦断側面図。

【図８】図７のＣ−Ｃ断面図。

【図９】従来構造の第２例を示す縦断側面図。

【図１０】図９のＤ−Ｄ断面図。

【図１１】従来構造の第３例を示す半部縦断側面図。

【図１２】図１１のＥ−Ｅ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 山部 １１ｂ 谷部 １２ アウターシャフト １３ 雄セレーション １３ａ 山部 １３ｂ 谷部 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 隙間 ２１ 隙間 ２２ 突部 ２３ 突部 ２５ 小径部 ２６ 鋼球 ２７ 隙間空間 ２８ 通孔 ２９ 衝撃吸収式ステアリングシャフト

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、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、上記雄セレーションの谷部の底部の少なくとも１個
   所に形成した、上記インナーシャフトの断面の直径方向
   外方に突出する突部とを備え、この突部の先端縁を上記
   雌セレーションの山部の頂部に強く当接させる事で、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。