JP3374582B2 - エネルギ吸収式中間シャフト - Google Patents

エネルギ吸収式中間シャフト

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JP3374582B2 JP06587295A JP6587295A JP3374582B2 JP 3374582 B2 JP3374582 B2 JP 3374582B2 JP 06587295 A JP06587295 A JP 06587295A JP 6587295 A JP6587295 A JP 6587295A JP 3374582 B2 JP3374582 B2 JP 3374582B2
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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
8に示す様な機構が使用されている。この図8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、上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】上記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、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
般的に行なわれている。エネルギ吸収式中間シャフトと
しては従来から、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、従来の第1例のエ
ネルギ吸収式中間シャフト8は、図9に示す様に、シャ
フト11、接続チューブ15、接続シャフト18、チュ
ーブ20の4本の部材を組み合わせる事で構成される。
これら各部材11、15、18、20は、シャフト11
の一端部(図9の右端部)及び接続シャフト18の両端
部にそれぞれ形成した雄スプライン溝13、13と、接
続チューブ15の両端部及びチューブ20の一端部(図
9の左端部)に形成した雌スプライン溝16、16とを
係合させた状態で組み合わせる。この状態で、チューブ
20の一端開口(図9の左端開口)からこのチューブ2
0の他端部(図9の右端部)に固定されたヨーク21の
端面までの深さ寸法Dは、上記接続シャフト18の長さ
寸法Lと等しく(D=L)している。 【0007】更に、上記シャフト11、接続シャフト1
8にそれぞれ形成した凹溝14a〜14dに、接続チュ
ーブ15、チューブ20にそれぞれ形成した通孔17a
〜17dを介して合成樹脂22a〜22dを注入固化さ
せて、上記各部材11、15、18、20同士を結合す
る。この結果、上記各部材11、15、18、20は、
回転方向に亙る変位、並びに軸方向(図9の左右方向)
に亙る変位を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の一端面(図9の右端面)と接続シャフト18
の一端面(図9の左端面)との間には隙間23が、接続
シャフト18の他端面(図9の右端面)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。 【0008】上述の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、上記ヨーク12を含んで構成される
第二の自在継手9が後方(図9の右方)に押され、上記
中間シャフト8に加わる圧縮力により、先ずシャフト1
1と接続チューブ15とを接続している合成樹脂22
a、22bが裂断し、上記シャフト11が後方に、上記
隙間23分だけ変位して、互いに対向するシャフト11
の一端面と接続シャフト18の一端面とが突き当たる。 【0009】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、上記接続シャフト18が後方に、上記隙間24分
だけ変位して、この接続シャフト18の他端面(図9の
右端面)とヨーク21の端面とが突き当たる。この状態
で、上記チューブ20の一端縁と上記接続シャフト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。 【0010】この結果、上記シャフト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。 【0011】ところで、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〜2
2d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。又、シャフ
ト11と接続シャフト18とが二分割されている事に起
因して、両シャフト11、18と両チューブ15、20
との間のガタ止めが3個所以上必要になる。この為、上
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り、中間シャフト8の全長増
大、組み込み作業の面倒、中間シャフト8の潰れ代を確
保する事が困難になる等の問題を生じる。 【0012】この様な問題を解決すべく、実開平6−7
2779号公報には、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ったエネルギ吸
収式中間シャフトが記載されている。この公報に記載さ
れた従来の第2例のエネルギ吸収式中間シャフトは、図
10に示す様に、チューブ25と、シャフト26と、変
位制限部33とを備える。上記シャフト26は、その一
端寄り(図10の右上端寄り)外周面に形成した雄スプ
ライン溝29を、チューブ25の一端寄り(図10の左
下端寄り)内周面に形成した雌スプライン溝28に係合
させる事により、チューブ25に対する回転不能として
いる。上記変位制限部33は、この中間シャフト8aに
軸方向に亙る強い力が加わった場合にのみ、シャフト2
6とチューブ25との軸方向に亙る変位を可能にするも
ので、次の様に構成している。 【0013】即ち、シャフト26の一端部(図10の右
上端部)外周面に形成した凹溝30内に、チューブ25
の中間部外周面に形成した通孔31、31を介して合成
樹脂32を充填している。尚、図示の例の場合、この合
成樹脂32の充填後、合成樹脂32を上記各通孔31、
31と上記凹溝30との間部分で裂断させている。両部
材25、26同士の変位を制限するのは、両部材25、
26同士の間に作用する摩擦力により得ている。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。 【0014】更に、チューブ25の他端部(図10の右
上端部)にはストッパ部を設けている。このストッパ部
は、シャフト26のチューブ25内への挿入量を制限す
るもので、図示の例の場合、第一の自在継手7を構成す
るヨーク36及び緩衝チューブ35にそれぞれ形成され
た円孔37、38内に挿入したピン34がこのストッパ
部である。又、シャフト26の中間部には、シャフト2
6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を設けている。そして、この小
断面積部39形成部分の周囲を覆いチューブ27で覆っ
ている。この覆いチューブ27は上記シャフト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。即
ち、この覆いチューブ27の内周面に雌スプライン溝4
0を形成し、シャフト26の外周面に形成した雄スプラ
イン溝29とスプライン係合させている。この覆いチュ
ーブ27と上記小断面積部39との間部分には、合成樹
脂42を充填している。更に、上記チューブ25の一端
縁から上記ピン34の側面までの深さ寸法D´を、上記
シャフト26の一端面から上記小断面積部39の中央ま
での長さ寸法L´と等しく(D´=L´)している。従
って、上記シャフト26の一端面が上記ピン34の側面
に突き当たった状態では、上記チューブ25の一端縁
が、上記小断面積部39の中間部周囲に位置する。 【0015】上述の様に構成される従来の第2例のエネ
ルギ吸収式中間シャフトが、ステアリングホイール2
(図8)の動きをステアリングギヤに伝達する際の作用
は、前述した従来の第1例の中間シャフトの場合とほぼ
同様である。又、当該構造の場合、上記小断面積部39
形成部分の周囲には、覆いチューブ27が存在する為、
シャフト26がこの小断面積部39で折れ曲がる事はな
い。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10の右方)に押される事で、この中間シ
ャフト8aに、軸方向に亙る強い圧縮力が加わると、上
記変位制限部33に存在する摩擦力に抗して上記シャフ
ト26が、上記チューブ25内に押し込まれる。そし
て、チューブ25の一端縁と覆いチューブ27の一端縁
(図10の右上端縁)とが衝合する。更に、小断面積部
39の周囲に存在する合成樹脂42が裂断し、シャフト
26がチューブ25内に、このシャフト26の一端面が
上記ピン34の側面に突き当たるまで押し込まれる。こ
の過程で、上記チューブ25の一端縁が上記覆いチュー
ブ27を、上記小断面積部39の周囲から押し動かし、
上記チューブ25の一端縁が上記小断面積部39の周囲
に位置する様になる。 【0016】この状態で、更に上記圧縮力が加わると、
図11に示す様に、上記シャフト26が小断面積部39
で折れ曲がり、上記第二の自在継手9により、この中間
シャフト8aの前端側(図10の左端側)から加えられ
た衝撃力が、この中間シャフト8aの後端側(図10の
右端側)に設けた第一の自在継手7にまで伝わる事を防
止する。尚、小断面積部39の周囲に充填されていた合
成樹脂42は、シャフト26が折れ曲がる際に砕けて落
下する。 【0017】尚、上記実開平6−72779号公報に
は、図12〜13に示す様に、覆いチューブ27aの一
端縁(図12〜13の右上端縁)を傾斜させる構造も記
載されている。この様な構造の場合、シャフト26の一
端面がピン34に突き当たるまで押し込まれた状態で覆
いチューブ27aが小断面積部39の周囲から退避し
(図12)、更にシャフト26に圧縮力が加わる事で、
このシャフト26が比較的軽い力で折れ曲がる(図1
3)。即ち、覆いチューブ27aが小断面積部39の周
囲から退避し、図12に示す様に、小断面積部39がこ
の覆いチューブ27aとチューブ25との衝合部分の内
側に位置する状態で、シャフト26に形成した受部46
が覆いチューブ27aの他端縁に当接する。この際、シ
ャフト26の一端面は、前記図11に示す様にピン34
に当接する。この状態では上記覆いチューブ27aの移
動が阻止される。この為、シャフト26に更に圧縮力が
加わると、この受部46と上記ピン34(図10、11
参照)に押されたチューブ25との間で覆いチューブ2
7aが押される。この結果、このシャフト26が、その
一端面を上記ピン34に当接した状態のまま小断面積部
39で折れ曲がる。上述の様な従来の第2例のエネルギ
吸収式中間シャフトの場合、前述した従来の第1例の構
造に比べ、十分なエネルギ吸収能力を確保しつつ、部品
点数を少なくして組立作業の簡略化を図れ、製作費の低
廉化を図れる。 【0018】 【先発明の説明】更に、本発明者は先に、前述した従来
の第2例の構造が有する各効果をそのままにして、更に
製作費の低減を図れるエネルギ吸収式中間シャフトを発
明した(特願平6−106672号)。この先発明のエ
ネルギ吸収式中間シャフト8bは、図14に示す様に小
断面積部39aの寸法を規制する事により、前記雌雄両
スプライン溝29、40の加工精度を厳密に規制する必
要をなくして、製造コストの低減を図るものである。 【0019】即ち、上記小断面積部39aの外径寸法r
39a を、シャフト26の外径寸法R26の1/4〜1/2
(r39a =(1/4〜1/2)R26)としている。尚、
上記小断面積部39aの外径寸法r39a 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l39a を、こ
の小断面積部39aの外径寸法r39a の2倍以上(l
39a ≧2r39a )としている。尚、上記小断面積部39
aの長さ寸法l39a とは、この小断面積部39a両端部
に存在する円弧部43、43を含まない、円柱状部分の
みの長さ寸法である。その他の部分の構成に就いては、
前述した従来の第2例の構造と同様である。尚、先発明
の構造の場合、シャフト26の小断面積部39aの前端
側(図14の左端側)に凹溝44を形成し、覆いチュー
ブ27aに形成した通孔41、41を介してこの凹溝4
4内に合成樹脂42を充填している。小断面積部39a
の周囲には合成樹脂を充填していない。 【0020】上述の様に構成される先発明のエネルギ吸
収式中間シャフトを自動車のステアリング装置に組み込
み、ステアリングホイール2(図8)の動きをステアリ
ングギヤに伝達する際の作用、並びに衝突時に軸方向に
亙る強い圧縮力が加わった場合に、エネルギ吸収式中間
シャフト8bが小断面積部39aを塑性変形させる事で
折れ曲がり、衝突に基づくエネルギを吸収して運転者の
身体に加わる衝撃を緩和する際の作用は、前述した従来
の第2例の構造の場合と同様である。 【0021】特に、先発明のエネルギ吸収式中間シャフ
ト8bの場合には、小断面積部39aの寸法を上述の様
に規制した為、覆いチューブ27とシャフト26とのス
プライン係合部にがたつきが存在し、覆いチューブ27
に対して上記シャフト26が多少回転方向に変位した場
合でも、上記小断面積部39aが捩り方向に亙り十分に
変形して、この小断面積部39aに無理な力が加わる事
を防止する。即ち、上記小断面積部39aの外径寸法r
39a 及びその長さ寸法l39a を上述の様に規制する為、
この小断面積部39aの捩り許容角度が大きくなる。こ
の結果、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り、繰り返し加わる回転トルクによ
っても、上記小断面積部39aに金属疲労に基づく損傷
が発生しにくくなる。従って、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
トの製作費の更なる低廉化を図れる。 【0022】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の第2例の中間シャフト、並びに先発明に係る中間シ
ャフトの場合、製造が容易で製作コストの低減を図れる
と言った効果を有する。しかしながら、前述した先発明
及び従来の第2例の各構造の場合、シャフト26の一端
面がピン34に突き当った状態で折れ曲がる。従って、
上記シャフト26の小断面積部39(図10〜11、図
12〜13に記載した従来の第2例の構造の場合)、3
9a(図14に記載した先発明の構造の場合)を折り曲
げる為に要する力を必ずしも十分に小さくできない。 【0023】即ち、前述した従来構造(先発明構造を含
む)では、図12に示す様に覆いチューブ27aが受部
46に押され、この覆いチューブ27(27a)の一端
縁(後端縁を指し、図10〜14の右端縁)の一部がチ
ューブ25の一端縁(前端縁を指し、図10〜14の左
端縁)に当接した状態では、上記シャフト26の一端面
(後端面を指し、図10〜11、14の右端面)が、既
に図11に示す様にピン34に当接した状態となってい
る。この状態から更に上記シャフト26が後方(図10
の右上方)に押されると、上記覆いチューブ27(27
a)の後端縁とチューブ25の前端縁との係合に基づ
き、これら両チューブ27(27a)、25の中心軸同
士が折れ曲がり、これら両チューブ27(27a)、2
5内に挿通されたシャフト26の小断面積部39、39
aが折れ曲がる。この際、実際には上記シャフト26の
後半部(図10〜11及び図14のそれぞれ右半部)が
チューブ25内に押し込まれる傾向となる。ところが、
このシャフト26の後端面は上記ピン34に突き当たっ
ている為、上記小断面積部39、39aの折れ曲がりに
伴うシャフト26の退避(チューブ25内への挿入量の
増大)が円滑に行なわれず、この小断面積部39、39
aの折れ曲がりに要する力が大きくなる。更にこの際、
ピン34には、シャフト26の一端面から強い押圧力が
加えられる。従って、このピン34の剛性を十分に確保
する必要がある。この結果、ピン34の製造コストがそ
の分だけ上昇する。本発明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、考えたものである。 【0024】 【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、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、このシャフトと上記チュ
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、上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、上記シャフトの中間部
で上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、上記シャフト
の周囲に軸方向に亙る変位のみ自在に設けられた補強部
材と、上記シャフトの外周面に固設され、上記強い力が
加わった場合にのみ上記補強部材の他端縁に当接してこ
の補強部材を押圧する押圧部とを備えている。そして、
上記補強部材と上記チューブとの互いに対向する一端縁
のうちの少なくとも一方の端縁を、その片半部側が他半
部側よりも、他方の端縁から離れる向きに傾斜させてい
る。又、上記押圧部は、上記補強部材の他端縁がこの押
圧部に当接した状態で、この補強部材の一端縁が上記小
断面積部の周囲に位置する様にその形成位置を規制され
ている。そして、上記強い力が加わる以前に於ける上記
押圧部から上記補強部材の他端縁までの距離と、上記チ
ューブと上記補強部材との互いに対向する一端縁同士の
隙間距離との和を、上記シャフトの一端面から上記チュ
ーブの他端部に設けられてこの一端面が対向する部材ま
での距離よりも小さくしている。 【0025】 【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、通常時(強い力が加わる以前)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って強い圧縮方向の力が
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押し込まれる。この過程で、先ず補
強部材の一端縁と上記チューブの一端縁とがそれぞれの
片半部で当接し、更に上記チューブの一端縁が上記補強
部材を上記小断面積部の周囲から押し動かす。次いで、
押圧部が補強部材の他端縁に当接し、この押圧部により
補強部材が押圧される。これにより、上記チューブの一
端縁が上記小断面積部の周囲に位置する様になる。但
し、本発明の場合、チューブの一端縁が上記小断面積部
の周囲に位置した状態で、シャフトの一端面がチューブ
の他端部に設けられてこの一端面が対向する部材に突き
当たる事はない。 【0026】チューブの一端縁が上記小断面積部の周囲
に位置した状態で更に上記圧縮力が加わると、上記シャ
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
フトの後端側にまで伝わる事を防止する。シャフトが折
れ曲がる際、シャフトの一端面は上記部材に当接しては
おらず、且つ小断面積部の折れ曲がりに伴うシャフトの
チューブ内への挿入量が増大しても上記一端面は上記部
材に当接しない。従って、本発明のエネルギ吸収式中間
シャフトの場合、衝突時の衝撃が加わった際にシャフト
が軽い力で折れ曲がる。 【0027】更に、例えば自在継手のヨークの基端部を
支持する為のピン等、チューブの他端部に設けられて上
記シャフトの一端面が対向する部材に加わる押圧力が、
先発明の場合に比べて実際上、減少する。この為、上記
部材の剛性を、従来の第2例、或は先発明の構造に係
る、チューブの他端部に設けた部材ほど大きくしなくて
済む。即ち、当該部材に作用する圧縮力の作用点と支点
との距離が短くなって、モーメントが小さくなる等の理
由により、本発明の構造の場合の方が上記応力が小さく
なる。従って、上記チューブの他端部に設ける部材を製
造する際に、その剛性を小さくできる。従って、当該部
材の製造コストを低減して、エネルギ吸収式中間シャフ
ト全体としての製造コストを低減できる。 【0028】 【実施例】図1〜7は、本発明の実施例を示している。
尚、本発明のエネルギ吸収式中間シャフトは、衝突時に
軸方向に亙る強い圧縮力が加わった場合に、シャフト2
6の一端部(図1の右上端部)がチューブ25の他端部
(図1の右上端部)に設けた部材に当接する以前に、こ
のシャフト26が軽い力で折れ曲がる様にすべく、構成
各部材の寸法を規制した点に特徴がある。その他の構成
並びに作用に就いては、前述した従来の第2例、或は先
発明のエネルギ吸収式中間シャフトとほぼ同様である
為、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省
略、若しくは簡略化し、以下、本発明の特徴部分を中心
に説明する。 【0029】本発明のエネルギ吸収式中間シャフトは、
前述した従来の第2例、或は先発明のエネルギ吸収式中
間シャフトと同様、チューブ25と、シャフト26と、
変位制限部33とを備える。上記チューブ25の他端部
で、第一の自在継手7を構成するヨーク36及び緩衝チ
ューブ35にそれぞれ形成された円孔37、38内に
は、ピン34を緩く挿入している。このピン34は、チ
ューブの他端部に設けられて上記シャフトの一端面が対
向する部材に相当し、前記従来の第2例、或は先発明の
構造に於いてはストッパ部をなすものである。又、シャ
フト26の中間部でチューブ25から外れた部分には、
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39aを設けている。そ
して、この小断面積部39a形成部分の周囲を、補強部
材である覆いチューブ27aで覆っている。この覆いチ
ューブ27aは上記シャフト26の周囲に、軸方向(図
1の斜め左右方向)に亙る変位のみ自在に支持してい
る。 【0030】尚、上記小断面積部39aは、前記先発明
の構造と同様、上記シャフト26と同心の円柱状とし、
この小断面積部39aの両端と上記シャフト26の本体
部分とを、円弧部43、43により連続させている。
又、本実施例では、上記シャフト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4
4、44を形成している。そして、覆いチューブ27a
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。 【0031】又、上記シャフト26の前端側(図1の左
下端側)外周面には、押圧部45を形成している。この
押圧部45は、シャフト26の前端部で覆いチューブ2
7aから外れた部分に形成した大径部の後端面により構
成している。そして、この押圧部45が、上記シャフト
26に衝突に伴う強い圧縮力が加わった場合に、上記覆
いチューブ27aの他端縁と当接して、この他端縁を押
圧する様にしている。。この押圧部45を設ける位置
は、上記小断面積部39aを設ける位置と上記覆いチュ
ーブ27aの長さとの関係で規制する。即ち、上記押圧
部45が上記覆いチューブ27aの他端縁と当接した状
態で、この覆いチューブ27aの端面が上記小断面積部
39aの周囲に位置する様にしている。 【0032】従って、上記圧縮力が加わった場合、次述
する覆いシャフト27aの一端縁の傾斜の存在により、
図2に示す様に、上記覆いチューブ27aの一端縁上半
部が上記チューブ25の一端縁上半部に突き当たった状
態から、図3に示す状態を経て図5に示す様に、覆いチ
ューブ27aの一端縁とチューブ25の一端縁とがそれ
ぞれの全周に亙って当接する状態となる。そして、上記
シャフト26がチューブ25の他端部側へ更に移動する
事に伴って、この押圧部45が覆いチューブ27aの他
端縁に当接すると、上記小断面積部39aが上記チュー
ブ25の一端縁の内側に存在する。 【0033】更に、本発明のエネルギ吸収式中間シャフ
トに於いては、上記覆いチューブ27aの一端縁で、上
記チューブ25の一端縁(図1の左下端縁)に対向する
部分(図1の右上部分)を、その片半部側が他半部側よ
りも上記チューブ25の一端縁から離れる向きに、角度
θ分傾斜させている。本実施例に於いては、このθの値
を10度(θ=10°)としている。尚、覆いチューブ
27aの一端縁に代えて、或はこの一端縁と共に、チュ
ーブ25の一端縁を傾斜させても良い。 【0034】又、上記押圧部45から上記覆いチューブ
27aの他端縁(図1の左下側端縁)までの距離αと、
上記チューブ25と上記覆いチューブ27aとの互いに
対向する一端縁同士の隙間距離βとの和を、上記シャフ
ト26の一端面から上記チューブ25の他端部に支持し
たピン34までの距離γよりも小さく(α+β<γ)し
ている。これらα、β、γの各値としては、例えば、α
=28mm、β=2.5mm、γ=33.7mm等の値を採用
できる。但し、上記α、β、γの各値は、α+β<γを
満たすものであれば良く、チューブ25等他の部材の寸
法等も考慮して定める。更に、上記図3に示す状態に於
いてシャフト26の一端面は、図4に示す様に上記ピン
34から距離a(0<a<γ)だけ離れており、且つ、
覆いチューブ27aとチューブ25とのそれぞれ一端縁
同士が、その全周に亙って当接し、図3〜4に示す状態
からシャフト26のチューブ25内への挿入量が増大し
た図5に示す状態に於いて、上記一端面は、図6に示す
様にピン34から距離b(0<b<a)だけ離れる様、
構成各部材の寸法を規制する。 【0035】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、自動車の操舵装置に組み込まれ、
ステアリングホイール2(図8)の動きをステアリング
ギアに伝える。通常時には、上記小断面積部39aの周
囲に覆いチューブ27aが、上記合成樹脂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、上記シャフト26の後部(図1の右部)から前部
(同左部)に伝達される。 【0036】衝突時に軸方向に亙る強い圧縮力が加わる
と、上記合成樹脂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シャフト26と
チューブ25とが軸方向に変位し、図1に示す状態から
図2に示す様に、チューブ25の一端縁上半部と覆いチ
ューブ27の一端縁上半部とが当接した状態となる。こ
の状態から更にシャフト26が後方に移動する事で、図
2に示した状態から図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軸方向に移動し、こ
の突き合わせ面が、上記小断面積部39aの中間部周囲
に存在する様になる。この図3に示す状態時に、シャフ
ト26の一端面は、図4に示す様にピン34から距離a
分離れている。又、この図3に示す状態に於いて、上記
押圧部45は覆いチューブ27aの他端縁に当接する。 【0037】この様な図3に示した状態から、更に上記
圧縮力が加わると、図5に示す様に、覆いチューブ27
aが押されてこの覆いチューブ27aとチューブ25と
の中心軸同士が折れ曲がり、互いの一端縁同士が全周に
亙って当接する。この際、シャフト26は、上記チュー
ブ25内に押し込まれる傾向となり、シャフト26の一
端面とピン34との距離が、前記図4に示すaから図6
に示すbとなる。この様に、本発明に於いては、衝突等
の衝撃が加わった場合に、シャフト26の一端面がピン
34に最大限に近付いた場合でもこれらが当接する事の
ない様、構成各部材の寸法を規制している。図5〜6に
示す状態の後、シャフト26は図7に示す様に、上記小
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。 【0038】特に、本発明のエネルギ吸収式中間シャフ
トの場合には、上記各寸法α、β、γを、α+β<γと
なる様に規制した為、衝突に伴って強い圧縮力が加わっ
た場合、シャフト26の一端面が上記ピン34に当接す
る事なく折れ曲がる。従って、シャフト26は軽い力で
折れ曲がる。即ち、本発明に於いては、図6に示す様に
シャフト26の一端面がピン34に最大限に近付いた場
合でも、これら一端面とピン34とが当接しない様に構
成各部の寸法を規制している。従って、覆いチューブ2
7a、チューブ25、シャフト26が図3〜4に示す状
態から図5〜6に示す状態になる際に、シャフト26の
退避、即ちシャフト26のチューブ25内への挿入量の
増大が円滑に行なわれる。この結果、小断面積部39a
の折れ曲がりに要する力が小さくて済む。又、シャフト
26の一端面がピン34に当接しない為、このピン34
に強い押圧力が加えられる事がない。この為、上記ピン
34の剛性を従来の第2例、或は先発明に係るピン34
(図10〜11、14)ほど大きくする必要がない。こ
の為、上記ピン34の製造を簡易化できる。この結果、
エネルギ吸収式中間シャフト全体としての製造の容易化
と製造コストの低減とを図れる。 【0039】尚、本発明を実施する場合に、上記小断面
積部39aの各寸法を、先発明と同様に規制し、高精度
の加工に伴うコスト高を防止して、エネルギ吸収式中間
シャフトの製作費の低廉化を図る事もできる。更に、図
示の実施例に於いては、各チューブ25、27aとシャ
フト26との回り止め構造としてスプライン係合を採用
しているが、これに代えて、対向する平面同士の係合
等、従来から知られた回り止め構造を採用する事もでき
る。又、通常時に覆いチューブ27a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、合成樹脂4
2によらず、圧入、弾性リング等の外嵌、覆いチューブ
27aの内周面とシャフト26の外周面との一方に設け
た凹溝に鋼球を圧入する構造等、他の構造を採用する事
もできる。 【0040】 【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、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、シャフトの折れ曲がりを軽い力で行なえると共に、
チューブの他端部に設けたピン等の部材の剛性を、衝突
時に加わる圧縮力を考慮して特に大きくする必要がな
い。この為、衝突時に於けるエネルギ吸収能力の確保が
より十分になり、且つ当該部材の低廉化及び軽量化を図
れる。従って、この面からエネルギ吸収式中間シャフト
全体としての製作費の低廉化及び軽量化を図れる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例を示す、図8のA部に相当する
断面図。 【図2】同じく衝突時に於ける第一段階の状態を示す要
部断面図。 【図3】同じく第二段階を示す、図2と同様の断面図。 【図4】同じく第二段階に於けるシャフトの一端面部分
を示す断面図。 【図5】同じく第三段階を示す、図2と同様の断面図。 【図6】同じく第三段階に於けるシャフトの一端面部分
を示す、図4と同様の断面図。 【図7】同じく最終段階を示す、図2と同様の断面図。 【図8】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、操舵装置の1例を示す側面図。 【図9】従来の第1例の構造を示す、半部切断面図。 【図10】従来の第2例の構造を示す断面図。 【図11】シャフトが折れ曲がった状態を示す、図10
と同様の断面図。 【図12】従来の第2例の構造の別例の要部を、図3に
対応する状態で示す断面図。 【図13】同じく最終段階で示す、図12と同様の断面
図。 【図14】先発明の構造を示す断面図。 【符号の説明】 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、8a、8b 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 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 45 押圧部 46 受部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−79472(JP,A) 特開 平7−309241(JP,A) 特開 昭63−134373(JP,A) 特開 平3−5276(JP,A) 実開 平6−72779(JP,U) 実開 昭61−31968(JP,U) 実開 昭64−52975(JP,U) 実開 昭61−106478(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 1/00 - 1/28

Claims (1)

  1. (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、このシャフトと上記チュ
    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、上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、上記シャフトの中間部
    で上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、上記シャフト
    の周囲に軸方向に亙る変位のみ自在に設けられた補強部
    材と、上記シャフトの外周面に固設され、上記強い力が
    加わった場合にのみ上記補強部材の他端縁に当接してこ
    の補強部材を押圧する押圧部とを備え、 上記補強部材と上記チューブとの互いに対向する一端縁
    のうちの少なくとも一方の端縁を、その片半部側が他半
    部側よりも、他方の端縁から離れる向きに傾斜させてお
    り、 上記押圧部は、上記補強部材の他端縁がこの押圧部に当
    接した状態で、この補強部材の一端縁が上記小断面積部
    の周囲に位置する様にその形成位置を規制されており、 上記強い力が加わる以前に於ける、上記押圧部から上記
    補強部材の他端縁までの距離と、上記チューブと上記補
    強部材との互いに対向する一端縁同士の隙間距離との和
    を、上記シャフトの一端面から上記チューブの他端部に
    設けられてこの一端面が対向する部材までの距離よりも
    小さくしたエネルギ吸収式中間シャフト。
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