JP3975623B2 - 車両ステアリング用の伸縮自在シャフトの結合構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のステアリング装置等に用いる伸縮自在シャフトの結合構造に関し、詳しくは、衝突時等におけるコラプスのストローク量を十分に確保すると共に、「こじれ」の発生を確実に防止し、しかも、ステアリングシャフトの組付時や車両の走行時には、アウターシャフト等の軸方向への摺動を許容することができる伸縮自在シャフトの結合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のステアリング装置においては、車両の衝突時等に、ステアリングシャフトの一部をコラプスして収縮させることにより、運転者の保護を図っている。具体的には、ステアリングシャフトの前方側のインナーシャフトと、これの後方側のアウターシャフトとをスプライン嵌合またはセレーション嵌合し、これにより、衝突時等に、この両者の嵌合部をコラプスして、インナーシャフトをアウターシャフト内に収納し、ステアリングシャフトを収縮するようになっている。
【０００３】
例えば、実公昭６３−１７８６２号公報では、アウターシャフトの端部に複数のスリットを設けて、このアウターシャフトの端部を径方向に拡径・縮径できるようにする一方、このアウターシャフト内に、インナーシャフトをスプライン嵌合した後、アウターシャフトの端部の外周にリング状の緊締部材を外嵌して、アウターシャフトの端部をインナーシャフトに対して緊締している。これにより、コラプス時にステアリングシャフトを収縮させるだけでなく、緊締部材による緊締力によってインナーシャフトとアウターシャフトとの間の「ガタ」を防止している。
【０００４】
しかも、この緊締部材の緊締力を調整することにより、インナーシャフトに対するアウターシャフトの軸方向への摺動を許容し、これにより、例えば、ステアリングシャフトの車体への組付時には、インナーシャフトに対してアウターシャフトを軸方向に摺動して、ステアリングシャフトの長さを調整することができ、また、車両の走行時に車体が変位した時には、インナーシャフトに対してアウターシャフトが軸方向に摺動して、変位を吸収することができる。
【０００５】
しかしながら、上記のようなインナーシャフトとアウターシャフトをスプライン嵌合等した１段式の嵌合構造では、コラプス時のストローク量を十分に確保することができないといったことから、実開平１−７３０７９号公報や米国特許第５，４６４，２５１号公報では、インナーシャフトとアウターシャフトとの間に、中間パイプ部材を介装し、それぞれを嵌合して２段式の嵌合構造にし、これにより、衝突時等におけるコラプスのストローク量を十分に確保するようにしている。
【０００６】
具体的には、実開平１−７３０７９号公報では、中実のインナーシャフトに、中間パイプ部材を嵌合し、この中間パイプ部材に、アウターシャフトを嵌合して、２段式の嵌合構造にし、さらに、インナーシャフトと中間パイプ部材の間の隙間に、樹脂を充填して、コラプス時の荷重が一定になるように調整している。これにより、衝突時等には、樹脂の充填箇所をコラプスして、インナーシャフト、中間パイプ部材、およびアウターシャフトを相互に重なり合わせて、ステアリングシャフトを収縮している。このように、２段式の嵌合構造であるため、コラプス時のストローク量を十分に確保することができる。
【０００７】
また、米国特許第５，４６４，２５１号公報では、その図６において、インナーシャフトに、中間パイプ部材をスプライン嵌合し、この中間パイプ部材に、アウターシャフトをスプライン嵌合して、２段式の嵌合構造にしている。さらに、インナーシャフトと中間パイプ部材とは、所定の摩擦力を付与しながら軸方向に摺動自在に構成してある一方、アウターシャフトの内周面に１個の突起を形成し、中間パイプ部材とアウターシャフトとは、この１個の突起により圧入嵌合して軸方向に摺動不能に構成してある。これにより、テレスコピック調整時には、インナーシャフトに対して中間パイプ部材を軸方向に摺動して、ステアリングシャフトの長さを調整する一方、衝突時等には、アウターシャフトの１個の突起による圧入嵌合箇所をコラプスして、インナーシャフト、中間パイプ部材、およびアウターシャフトを相互に重なり合わせて、ステアリングシャフトを収縮している。この場合にも、２段式の嵌合構造であるため、コラプス時のストローク量を十分に確保することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した伸縮自在のステアリングシャフトの結合構造において、上記実開平１−７３０７９号公報では、コラプス荷重を調整するため、インナーシャフトと中間パイプ部材の間の隙間に、樹脂を充填しているが、この樹脂の充填は、工程数の増加から、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【０００９】
また、上記米国特許第５，４６４，２５１号公報では、アウターシャフトの内周面に１個の突起を形成し、中間パイプ部材とアウターシャフトとは、この１個の突起により圧入嵌合して軸方向に摺動不能に構成してある。しかし、この圧入嵌合箇所が１箇所であるため、ステアリングシャフトに曲げ荷重が作用した場合、曲げ荷重により、中間パイプ部材に対してアウターシャフトが嵌合箇所を支点として若干揺動するように変位するといったことがある（以下、この現象を「こじれ」という）。
【００１０】
このようなことから、衝突時等におけるコラプスのストローク量を十分に確保するだけでなく、上記のような「こじれ」を確実に防止し、しかも、ステアリングシャフトの組付時や車両の走行時には、アウターシャフト等の軸方向への摺動を許容したいといった要望がある。
【００１１】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、衝突時等におけるコラプスのストローク量を十分に確保すると共に、「こじれ」の発生を確実に防止し、しかも、アウターシャフト等の軸方向への摺動を許容することができる伸縮自在シャフトの結合構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る伸縮自在シャフトの結合構造は、インナーシャフトと、該インナーシャフトに外嵌した中間パイプ部材と、該中間パイプ部材に外嵌したアウターシャフトとから成り、軸方向に伸縮自在であると共に回転不能に結合した車両ステアリング用の伸縮自在シャフトの結合構造において、
前記インナーシャフトと前記中間パイプ部材との互いに嵌合する先端部はそれぞれ塑性変形されて圧入嵌合されており、
前記アウターシャフトの先端部に形成したスリットの外周に緊締部材を外嵌して、前記伸縮自在シャフトの車体への組付時や車両走行時に前記中間パイプ部材に対して前記アウターシャフトが軸方向に移動可能に前記アウターシャフトの先端部を前記中間パイプ部材に対して緊締したことを特徴とする。
本発明の前記伸縮自在シャフトの結合構造において、
前記中間パイプ部材と前記アウターシャフトとはスプライン嵌合しており、前記中間パイプ部材の雄スプライン外周面には樹脂コーティングが施してあることが好ましい。
【００１３】
このように、本発明によれば、インナーシャフトとアウターシャフトとの間に、中間パイプ部材を介装し、それぞれを嵌合して２段階の嵌合構造にしているため、衝突時等におけるコラプスのストローク量を十分に確保することができる。
【００１４】
また、インナーシャフトと中間パイプ部材とのそれぞれの先端部を嵌合しながら、押圧部材により押圧して、例えば楕円形状に塑性変形し、その後、インナーシャフトと中間パイプ部材とを互いに圧入嵌合している。すなわち、インナーシャフトの先端部と、中間パイプ部材の先端部がそれぞれ塑性変形した状態で、これらインナーシャフトと中間パイプ部材を互いに圧入嵌合しているため、２箇所の圧入嵌合箇所を設けることができる。そのため、ステアリングシャフトに曲げ荷重が作用した場合であっても、曲げ荷重により、インナーシャフトに対して中間パイプ部材が嵌合箇所を支点として若干揺動するように変位するといったことがなく、「こじれ」を効果的に防止することができる。
【００１５】
さらに、アウターシャフトの先端部に形成したスリットの外周に緊締部材を外嵌して、アウターシャフトの先端部を中間パイプ部材に対して緊締しているため、緊締部材による緊締力によって中間パイプ部材とアウターシャフトとの間の「ガタ」を防止することができる。しかも、この緊締部材の緊締力を調整することにより、中間パイプ部材に対するアウターシャフトの軸方向への摺動を許容することができ、これにより、例えば、ステアリングシャフトの車体への組付時には、中間パイプ部材に対してアウターシャフトを軸方向に摺動して、ステアリングシャフトの長さを調整することができ、また、車両の走行時に車体が変位した時には、中間パイプ部材に対してアウターシャフトが軸方向に摺動して、変位を吸収することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る伸縮自在シャフトの結合構造を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る伸縮自在シャフトの結合構造を適用した車両用ステアリングシャフトの縦断面図である。図２は、図１に示したインナーシャフトと中間パイプ部材を嵌合する際の縦断面図である。図３（ａ）は、塑性変形後のインナーシャフトと中間パイプ部材の断面図（図２のＣ−Ｃ線に対応）であり、図３（ｂ）は、図２のＣ−Ｃ線に沿った横断面図であって、塑性変形工程を示す図である。図４（ａ）は、インナーシャフトの横断面図（図１のＡ−Ａ線に対応）であり、図４（ｂ）は、中間パイプ部材の先端部の塑性変形後の横断面図（図１のＡ−Ａ線に対応）である。図５（ａ）は、インナーシャフトの先端部の塑性変形後の横断面図（図１のＢ−Ｂ線に対応）であり、図５（ｂ）は、中間パイプ部材の横断面図（図１のＢ−Ｂ線に対応）である。図６は、図１に示したアウターシャフトに緊締部材を嵌合した状態を示す縦断面図である。
【００１８】
図１に示すように、車両用ステアリングシャフトのロア側自在継手１と、アッパー側自在継手２とが設けてあり、その間に、中間シャフト３が設けてある。この中間シャフト３は、ロア側自在継手１に連結したインナーシャフト４と、このインナーシャフト４に嵌合した中間パイプ部材５と、この中間パイプ部材５に嵌合すると共にアッパー側自在継手２に嵌合した管状のアウターシャフト６とからなる。
【００１９】
インナーシャフト４には、その外周面に、雄スプライン（またはセレーション）７が形成してある。中間パイプ部材５には、その内周面に、インナーシャフト４の雄スプライン７にスプライン嵌合するための雌スプライン（またはセレーション）８が形成してあると共に、その外周面に、雄スプライン（またはセレーション）９が形成してある。アウターシャフト６には、その内周面に、中間パイプ部材５の雄スプライン９にスプライン嵌合するための雌スプライン（またはセレーション）１０が形成してある。
【００２０】
本実施の形態では、図２および図３（ｂ）に示すように、インナーシャフト４と中間パイプ部材５とのそれぞれの先端部４ａ，５ａを嵌合しながら、一対の押圧部材１１，１２により押圧し、これにより、図３（ａ）、図４（ｂ）、および図５（ａ）に示すように、インナーシャフト４と中間パイプ部材５とのそれぞれの先端部４ａ，５ａを楕円形状に塑性変形している。その後、図１に示すように、インナーシャフト４と中間パイプ部材５とを、互いに所望長さだけ圧入嵌合する。
【００２１】
このように、インナーシャフト４の先端部４ａと、中間パイプ部材５の先端部５ａとがそれぞれ塑性変形した状態で、これらインナーシャフト４と中間パイプ部材５を互いに圧入嵌合しているため、２箇所の圧入嵌合箇所４ａ，５ａを設けることができる。そのため、中間シャフト３に曲げ荷重が作用した場合であっても、曲げ荷重により、インナーシャフト４に対して中間パイプ部材５が嵌合箇所を支点として若干揺動するように変位するといったことがなく、「こじれ」を効果的に防止することができる。なお、このように、２箇所の圧入嵌合箇所４ａ，５ａにより、インナーシャフト４と中間パイプ部材５とを圧入嵌合しているため、両者は、軸方向に摺動することはない。
【００２２】
次に、図１および図６に示すように、アウターシャフト６の先端部６ａに複数のスリット１３を設けて、このアウターシャフト６の先端部６ａを径方向に拡径・縮径できるようにしている。このアウターシャフト６内に、中間パイプ部材５をスプライン嵌合した後、アウターシャフト６の先端部６ａの外周に、板状部材をリング状にした緊締部材１４を外嵌して、アウターシャフト６の端部を中間パイプ部材５に対して緊締している。
【００２３】
このように、アウターシャフト６の先端部６ａを中間パイプ部材５に緊締しているため、緊締部材１４による緊締力によって中間パイプ部材５とアウターシャフト６との間の「ガタ」を防止することができる。
【００２４】
しかも、この緊締部材１４の緊締力を調整することにより、中間パイプ部材５に対するアウターシャフト６の軸方向への摺動を許容することができ、これにより、例えば、ステアリングシャフト６の車体への組付時には、中間パイプ部材５に対してアウターシャフト６を軸方向に摺動して、中間シャフト３の長さを調整することができ、また、車両の走行時に車体が変位した時には、中間パイプ部材５に対してアウターシャフト６が軸方向に摺動して、変位を吸収することができる。
【００２５】
次に、上述した実施の形態では、インナーシャフト４の先端部４ａは、穿孔した有底孔を有し、実質的には、中空になっているが、この先端部４ａも中実のものを用いる場合がある。
【００２６】
このような場合には、特に図示しないが、本出願人が先に出願した特願平１１−５６９３２号に開示してあるように、中間パイプ部材の先端部内にインナーシャフトの先端部を挿入して重なり合った状態で保持しながら、中間パイプ部材の２箇所の内方部位を押圧部材により径方向内側に押圧して塑性変形する。これにより、上記実施の形態と同様に、２箇所の圧入嵌合箇所を形成することができる。その後、インナーシャフトと中間パイプ部材とを互いに所望長さだけ圧入嵌合して、中間パイプ部材の塑性変形した２箇所の圧入嵌合箇所に、インナーシャフトを固定する。このように、インナーシャフトの先端部が中実である場合にも、２箇所の圧入嵌合箇所を設けることができるため、中間シャフトに曲げ荷重が作用した場合であっても、曲げ荷重により、インナーシャフトに対して中間パイプ部材がが嵌合箇所を支点として若干揺動するように変位するといったことがなく、「こじれ」を効果的に防止することができる。
【００２７】
なお、この場合には、インナーシャフトと中間パイプ部材との先端部がわずかに重なり合った状態で中間パイプ部材の内方部位に塑性変形を施すことにより、中間パイプ部材の過度の変形を防止しながら、中間パイプ部材を塑性変形することができる。
【００２８】
次に、中間パイプ部材５の雄スプライン９の外周面に、樹脂コーティングを施してもよい。この場合には、アウターシャフト６の雌スプライン１０との摺動特性を、常時摺動であって、「ガタ」のない良好なものにすることができる。
【００２９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インナーシャフトとアウターシャフトとの間に、中間パイプ部材を介装し、それぞれを嵌合して２段階の嵌合構造にしているため、衝突時等におけるコラプスのストローク量を十分に確保することができる。
【００３１】
また、インナーシャフトと中間パイプ部材とのそれぞれの先端部を嵌合しながら、押圧部材により押圧して、例えば楕円形状に塑性変形し、その後、インナーシャフトと中間パイプ部材とを互いに圧入嵌合している。すなわち、インナーシャフトの先端部と、中間パイプ部材の先端部がそれぞれ塑性変形した状態で、これらインナーシャフトと中間パイプ部材を互いに圧入嵌合しているため、２箇所の圧入嵌合箇所を設けることができる。そのため、ステアリングシャフトに曲げ荷重が作用した場合であっても、曲げ荷重により、インナーシャフトに対して中間パイプ部材がが嵌合箇所を支点として若干揺動するように変位するといったことがなく、「こじれ」を効果的に防止することができる。
【００３２】
さらに、アウターシャフトの先端部に形成したスリットの外周に緊締部材を外嵌して、アウターシャフトの先端部を中間パイプ部材に対して緊締しているため、緊締部材による緊締力によって中間パイプ部材とアウターシャフトとの間の「ガタ」を防止することができる。しかも、この緊締部材の緊締力を調整することにより、中間パイプ部材に対するアウターシャフトの軸方向への摺動を許容することができ、これにより、例えば、ステアリングシャフトの車体への組付時には、中間パイプ部材に対してアウターシャフトを軸方向に摺動して、ステアリングシャフトの長さを調整することができ、また、車両の走行時に車体が変位した時には、中間パイプ部材に対してアウターシャフトが軸方向に摺動して、変位を吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る伸縮自在シャフトの結合構造を適用した車両用ステアリングシャフトの縦断面図。
【図２】図１に示したインナーシャフトと中間パイプ部材を嵌合する際の縦断面図。
【図３】（ａ）は、塑性変形後のインナーシャフトと中間パイプ部材の断面図（図２のＣ−Ｃ線に対応）であり、（ｂ）は、図２のＣ−Ｃ線に沿った横断面図であって、塑性変形工程を示す図。
【図４】（ａ）は、インナーシャフトの横断面図（図１のＡ−Ａ線に対応）であり、（ｂ）は、中間パイプ部材の先端部の塑性変形後の横断面図（図１のＡ−Ａ線に対応）。
【図５】（ａ）は、インナーシャフトの先端部の塑性変形後の横断面図（図１のＢ−Ｂ線に対応）であり、（ｂ）は、中間パイプ部材の横断面図（図１のＢ−Ｂ線に対応）。
【図６】図１に示した緊締部材とアウターシャフトを嵌合した状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１ ロア側自在継手
２ アッパー側自在継手
３ 中間シャフト
４ インナーシャフト
４ａ 先端部
５ 中間パイプ部材
５ａ 先端部
６ アウターシャフト
６ａ 先端部
７ 雄スプライン（またはセレーション）
８ 雌スプライン（またはセレーション）
９ 雄スプライン（またはセレーション）
１０ 雌スプライン（またはセレーション）
１１，１２ 押圧部材
１３ スリット
１４ 緊締部材

Claims (2)

1. インナーシャフトと、該インナーシャフトに外嵌した中間パイプ部材と、該中間パイプ部材に外嵌したアウターシャフトとから成り、軸方向に伸縮自在であると共に回転不能に結合した車両ステアリング用の伸縮自在シャフトの結合構造において、
   前記インナーシャフトと前記中間パイプ部材との互いに嵌合する先端部はそれぞれ塑性変形されて圧入嵌合されており、
   前記アウターシャフトの先端部に形成したスリットの外周に緊締部材を外嵌して、前記伸縮自在シャフトの車体への組付時や車両走行時に前記中間パイプ部材に対して前記アウターシャフトが軸方向に移動可能に前記アウターシャフトの先端部を前記中間パイプ部材に対して緊締したことを特徴とする車両ステアリング用の伸縮自在シャフトの結合構造。
2. 前記中間パイプ部材と前記アウターシャフトとはスプライン嵌合しており、前記中間パイプ部材の雄スプライン外周面には樹脂コーティングが施してあることを特徴とする請求項１に記載の車両ステアリング用の伸縮自在シャフトの結合構造。

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