JP3186424B2

JP3186424B2 - エネルギ吸収式中間シャフト

Info

Publication number: JP3186424B2
Application number: JP10667294A
Authority: JP
Inventors: 誠一森山; 勝巳斉藤; 大二郎山崎
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 2001-07-11
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: JPH07309241A; DE69409635T2; EP0683084A2; EP0683084A3; EP0683084B1; DE69409635D1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明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
５に示す様な機構が使用されている。この図５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】この様に構成される為、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６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６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。このうちの通孔１７ａ、１７ｂの間隔は、前記凹溝
１４ａ、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規制して
いる。更に、前記チューブ２０の一端開口からヨーク２
１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７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〜１４ｄ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１
１、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７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７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、２２ｂ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、前記接続シャフト１８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。従って、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まで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】この様な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、２０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。この為、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。そして、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。この為、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】

【先発明の説明】この様な事情に鑑みて本発明者は先
に、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べく、図８に示す様なエネル
ギ吸収式中間シャフトを発明した（実願平５−２００４
７号）。本発明を説明するのに先立って、先ず、この先
発明に就いて説明する。この先発明のエネルギ吸収式中
間シャフトは、図８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。このうちのチューブ２５の一端寄り（図
８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８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２５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。

【００１７】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同士の軸方向に亙る変位を可能とする。尚、図示の例
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８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。これは、衝突事故の際、シャフト２６とチ
ューブ２５とが変位し始める為に要する荷重を軽減し、
且つ安定させる為である。

【００１８】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。

【００１９】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と同
心で、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３９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。

【００２０】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を形成している。そして、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４
２を充填している。尚、前記覆いチューブ２７と前記チ
ューブ２５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。

【００２１】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。

【００２２】上述の様に構成される先発明のエネルギ吸
収式中間シャフトは、シャフト２６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の両端部外周面と円孔３８、３８内周
面との衝合に基づいて行なう。

【００２３】上述の様に構成される先発明のエネルギ吸
収式中間シャフトは、図９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５）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５）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
（図５）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１
０を回転させて、前輪に必要な舵角を付与する。

【００２４】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。但し、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２
６外周面の雄スプライン溝２９とが係合している。この
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が千切れる事はない。又、前記
小断面積部３９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。

【００２５】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９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１０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８〜９
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。

【００２６】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１１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
２５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。

【００２７】この状態で、更に前記圧縮力が加わると、
図１２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。

【００２８】尚、図１３〜１４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
限する事も、先発明されている。この様な構成にすれ
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。又、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先発明され
ている。

【００２９】更に、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を、図
８〜１１に示す様な合成樹脂４２によらず、他の方法と
する事も、先発明されている。例えば、前記覆いチュー
ブ２７をシャフト２６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
事もできるとしている。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】本発明のエネルギ吸収
式中間シャフトは、上述の様な先発明の構造を工夫する
事により、十分な耐久性を有するエネルギ吸収式中間シ
ャフトの製造の容易化を図るべく、発明したものであ
る。

【００３１】上述した様な先発明に係るエネルギ吸収式
中間シャフトの場合、ステアリング操作に基づく回転ト
ルクを、覆いチューブ２７を介して、シャフト２６の後
部（図８の右部）から前部（図８の左部）に伝達する様
に構成している。一方、前記チューブ２５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２８との間には、加工精度上不可避な隙間が存在す
る。従って、ステアリング操作に基づくトルク伝達時
に、前記覆いチューブ２７とシャフト２６とは、この隙
間に相当する微小角度だけ相対回転可能となる。そし
て、この微小角度範囲では、前記覆いチューブ２７によ
るトルク伝達は行なわれず、この覆いチューブ２７の内
側に存在する小断面積部３９により、トルク伝達が行な
われる。

【００３２】この小断面積部３９は剛性が低い為、トル
ク伝達に伴って捩り方向に弾性変形する。そして、トル
ク伝達に伴う弾性変形量が多く、しかも弾性変形が繰り
返し行なわれると、前記小断面積部３９に金属疲労に基
づく亀裂等の損傷が発生し易くなる。勿論、前記雌スプ
ライン溝４０と前記雄スプライン溝２８との間の隙間を
小さくし、前記弾性変形量を小さくすれば、前記損傷の
発生を防止できる。ところが、衝突事故の際、前記雌ス
プライン溝４０と前記雄スプライン溝２８との摺動が軽
く行なわれる様にしつつ、前記隙間を小さくする為に
は、高度の寸法精度が要求され、エネルギ吸収式中間シ
ャフトの製作費を高くする為、好ましくない。本発明の
エネルギ吸収式中間シャフトは、この様な事情に鑑みて
発明したものである。

【００３３】

【課題を解決する為の手段】本発明のエネルギ吸収式中
間シャフトは、前述した従来のエネルギ吸収式中間シャ
フトと同様に、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。

【００３４】又、本発明のエネルギ吸収式中間シャフト
は、やはり前述した先発明のエネルギ吸収式中間シャフ
トと同様に、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、断面円形の小断面積部と、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のみ自在に
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。

【００３５】更に、本発明のエネルギ吸収式中間シャフ
トは、前記小断面積部の外径寸法を前記シャフトの外径
寸法の１／４〜１／２とし、この小断面積部の長さ寸法
をこの小断面積部の外径寸法の２倍以上としている。

【００３６】

【作用】上述の様に構成される本発明のエネルギ吸収式
中間シャフトの場合、前述した先発明に係るエネルギ吸
収式中間シャフトと同様に、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。この為、シ
ャフトがこの小断面積部で折れ曲がる事はない。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。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。

【００３７】特に、本発明のエネルギ吸収式中間シャフ
トの場合には、小断面積部の寸法を規制した為、補強部
材に対して前記シャフトが多少回転方向に変位した場合
でも、前記小断面積部に無理な力が加わらなくなる。即
ち、前記小断面積部の外径寸法を前記シャフトの外径寸
法の１／４〜１／２とし、その長さ寸法をこの小断面積
部の外径寸法の２倍以上としている為、回転トルクに基
づいてこの小断面積部が弾性変形した場合でも、この小
断面積部内に発生する応力が小さくなる。この結果、繰
り返し加わる回転トルクによっても、前記小断面積部に
金属疲労に基づく損傷が発生しにくくなる。従って、補
強部材とシャフトとの回転阻止構造部分の寸法精度を厳
密に規制する必要がなくなり、エネルギ吸収式中間シャ
フトの製作費の低廉化を図れる。

【００３８】

【実施例】図１〜４は本発明の実施例を示している。
尚、本発明は、前述した先発明に係るエネルギ吸収式中
間シャフトの一部、即ち、小断面積部３９ａの寸法を規
制する事により、長期間に亙る使用によってもこの小断
面積部３９ａに金属疲労が蓄積されにくくした点にあ
る。その他多くの部分の構造及び作用に就いては、前述
した先発明と同様である。従って、先発明と同様部分に
は同一符号を付して重複する説明を省略し、以下、本発
明の特徴部分を中心に説明する。

【００３９】本発明のエネルギ吸収式中間シャフトを構
成するシャフト２６の中間部には、このシャフト２６と
同心で、このシャフト２６の他の部分よりも細い小断面
積部３９ａが形成されている。この小断面積部３９ａ
は、前記シャフト２６と同心の円柱状とされている。そ
して、この小断面積部３９ａの両端と前記シャフト２６
の本体部分とを、円弧部４３、４３により連続させてい
る。又、図示の実施例では、前記シャフト２６の中間部
で、上記小断面積部３９ａを挟む２個所位置に、それぞ
れ凹溝４４、４４を形成している。そして、覆いチュー
ブ２７の前後２個所位置でこれら各凹溝４４、４４に整
合する位置に、それぞれ通孔４１、４１を形成してい
る。そして、各通孔４１、４１と凹溝４４、４４とに掛
け渡して、合成樹脂４２、４２を充填固化している。

【００４０】特に、本発明のエネルギ吸収式中間シャフ
トを構成するシャフト２６では、前記小断面積部３９ａ
の外径寸法ｄ_39a を、前記シャフト２６の外径寸法Ｄ₂₆
の１／４〜１／２（ｄ_39a ＝（１／４〜１／２）Ｄ₂₆）
としている。尚、前記小断面積部３９ａの外径寸法ｄ
_39a とは、円柱状となったこの小断面積部３９ａの中間
部の外径寸法である。又、この小断面積部３９ａの長さ
寸法Ｌ_39a を、この小断面積部３９ａの外径寸法の２倍
以上（Ｌ_39a ≧２ｄ_39a ）としている。尚、前記小断面
積部３９ａの長さ寸法Ｌ_39a とは、前記円弧部４３、４
３を含まない、円柱状部分のみの長さ寸法である。

【００４１】上述の様に構成される本発明のエネルギ吸
収式中間シャフトは、図１に示す様な状態で、自動車の
ステアリング装置に組み込まれる。通常時には、前記小
断面積部３９ａの周囲に補強部材である覆いチューブ２
７が、前記合成樹脂４２、４２の係止力に基づいて存在
する。この為、シャフト２６がこの小断面積部３９ａで
折れ曲がる事はない。又、操舵の為のトルクは、主とし
てこの覆いチューブ２７によって、前記シャフト２６の
後部（図１の右部）から前部（同左部）に伝達される。

【００４２】衝突時に軸方向に亙る強い圧縮力が加わる
と、前記合成樹脂４２、４２の係止力が喪失する。そし
て、前述した先発明構造の場合と同様に、図１に示す状
態から図２に示す状態を経て、図３に示す様に、チュー
ブ２５と覆いチューブ２７との突き合わせ面が前記小断
面積部３９ａの中間部周囲に存在する様になる。この結
果、エネルギ吸収式中間シャフトが、図４に示す様に、
前記小断面積部３９ａを塑性変形させる事で折れ曲が
る。この様に小断面積部３９ａを塑性変形させる事によ
り、衝突に基づくエネルギを吸収し、運転者の身体に加
わる衝撃を緩和する。この様に衝撃を緩和する際の作用
は、先発明構造の場合と同様である。尚、本発明を表わ
した図１は先発明を表わした図９に、同じく図２は図１
０に、図３は図１１に、図４は図１２に、それぞれ対応
する。

【００４３】特に、本発明のエネルギ吸収式中間シャフ
トの場合には、小断面積部３９ａの寸法を規制した為、
補強部材である覆いチューブ２７に対して前記シャフト
２６が多少回転方向に変位した場合でも、前記小断面積
部３９ａに無理な力が加わらなくなる。即ち、本発明の
場合には前述の様に、前記小断面積部３９ａの外径寸法
ｄ_39a を前記シャフト２６の外径寸法Ｄ₂₆の１／４〜１
／２とし、その長さ寸法Ｌ_39a をこの小断面積部３９ａ
の外径寸法ｄ_39a の２倍以上と、大きく（長く）してい
る。この為、この小断面積部３９ａの捩り許容角度、即
ち、この小断面積部３９ａを破壊する事なくこの小断面
積部３９ａの両端を捩り方向に亙って変位させられる角
度が、大きくなる。

【００４４】この様に捩り許容角度が大きくなる結果、
回転トルクに基づいてこの小断面積部３９ａが弾性変形
した場合でも、この小断面積部３９ａ内に発生する応力
が小さくなる。この結果、繰り返し加わる回転トルクに
よっても、前記小断面積部３９ａに金属疲労に基づく損
傷が発生しにくくなる。従って、補強部材である覆いチ
ューブ２７とシャフト２６との回転阻止構造部分の寸法
精度、即ち、雄スプライン溝２９と雌スプライン溝４０
との寸法精度を厳密に規制する必要がなくなる。この結
果、高精度の加工に伴うコスト高を防止でき、エネルギ
吸収式中間シャフトの製作費の低廉化を図れる。

【００４５】次に、上記小断面積部３９ａの寸法条件を
求める為に、本発明者が行なった実験に就いて説明す
る。実験は、図１、９に示す様な小断面積部３９、３９
ａをその中間部に形成したシャフト２６を複数種類用意
し、このシャフト２６の両端部に±３kgf・m の回転トル
クを、付与方向を交互に切り換えつつ付与した。そし
て、小断面積部３９、３９ａに亀裂が発生するまでの付
与回数（切り換え数）を測定した。実験の条件は次の通
りである。

【００４６】シャフト２６の材質：Ｓ３５Ｃ（ＪＩＳＧ４０５１、機械構造用炭素鋼）シャフト２６の外径寸法Ｄ₂₆ ：１４．７mm シャフト２６と覆いチューブ２７との間の隙間（両部材２６、２７同士の許容変位角度）： ±０°３０´ 実験の結果を下表に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】この表から明らかな通り、小断面積部３９
ａの外径寸法ｄ_39a 及び長さ寸法Ｌ_39a を本発明の範囲
に規制する事により、この小断面積部３９ａの耐久性を
十分に確保できる。尚、小断面積部３９ａの長さ寸法Ｌ
_39a の上限は、覆いチューブ２７の製作容易性、折れ曲
がり時の衝撃エネルギ吸収性能等、小断面積部３９ａの
耐久性とは別の観点から制限される。従って、上限値
は、組み付けるべき車両の種類、大きさ等により種々変
化するが、５〜６倍を越える事は、コストやエネルギ吸
収性能等の面から実際的ではない。但し、耐久性の面か
らは、上記長さ寸法Ｌ_39a が大きい程好ましい。

【００４９】尚、本発明を実施する場合には、小断面積
部の形状は円柱状である事が必要であるが、その他の部
分の形状、構造に就いては、前述した先発明と同様の変
形例を採用できる。

【００５０】

【発明の効果】本発明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、先発明のエ
ネルギ吸収式中間シャフトと同様に、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。更に、補
強部材とシャフトとの回転阻止構造部分の寸法精度を厳
密に規制する必要がなくなる為、製作費を先発明に比べ
てより低廉にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す、図９の中間部に相当す
る縦断側面図。

【図２】同じく図１０の中間部に相当する縦断側面図。

【図３】同じく図１１の中間部に相当する縦断側面図。

【図４】同じく図１２の中間部に相当する縦断側面図。

【図５】本発明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６】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７】同じく組み立てた状態で示す半部切断側面図。

【図８】先発明を示す断面図。

【図９】ステアリング装置への組み付け状態で示す断面
図。

【図１０】衝突時に於ける第一段階の状態を示す断面
図。

【図１１】同じく第二段階の状態を示す断面図。

【図１２】同じく最終段階の状態を示す断面図。

【図１３】覆いチューブの形状の別例を、図１１と同様
の状態で示す断面図。

【図１４】同じく図１２と同様の状態で示す断面図。

【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４３円弧部４４凹溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−227404（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−161671（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−100661（ＪＰ，Ｕ) 実開昭64−52975（ＪＰ，Ｕ) 実開平６−72779（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 1/04 - 1/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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、断面円形の小断面積部と、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
のみ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、前記小断面積部
の外径寸法を前記シャフトの外径寸法の１／４〜１／２
とし、この小断面積部の長さ寸法をこの小断面積部の外
径寸法の２倍以上とした事を特徴とするエネルギ吸収式
中間シャフト。