JP5134355B2 - 車両のステアリング用の中間シャフト - Google Patents

Description

本発明は、車両衝突時の衝撃力を吸収し得る車両のステアリング用の中間シャフトに関するものである。

従来の技術としては、例えば特許文献１の図７及び図８に開示されているように、チューブ２５、端縁を傾斜してある覆いチューブ２７ａ、及び小断面積部３９ａを有するシャフト２６を備えるエネルギー吸収式中間シャフトが知られている。
当該中間シャフトにおいては、シャフト２６がチューブ２５及び覆いチューブ２７ａにわたって挿入されており、車両衝突（前突）の衝撃に伴って軸心方向に圧縮力が加わると、シャフト２６がチューブ２５内に侵入して、覆いチューブ２７ａの斜面とチューブ２５の端部とが当接し、その当接部分がシャフト２６の小断面積部３９ａに位置して、シャフト２６が小断面積部３９ａで折れ曲がることで、車両衝突時の衝撃力を吸収して、運転者を保護するように構成されている。
実開平６−７２７７９号公報

しかしながら、図１０に示すように、特許文献１の中間シャフトでは、車両衝突時にシャフト２６がチューブ２５内に侵入して、覆いチューブ２７ａの端部が、チューブ２５の端部に対して垂直方向に当接するため、その当接部分Ｃが一瞬突っ張る状態となって、当接部分Ｃに大きなピーク荷重が発生し得る。尚、図１０中の矢印は、当接部分Ｃにおける力の掛かる方向を示しており、白抜きの矢印は、シャフト２６の侵入方向を示している。
その結果、車両衝突時の衝撃力がステアリングシャフトに伝わり、ステアリングホイール（ハンドル）が正規位置から車室内側に押し出されることによって、運転者とステアリングホイールとの距離が短くなり、ステアリングホイール内部に搭載されるエアバックの所定機能を低減させてしまう虞があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両衝突時の衝撃力をより確実に吸収し得る車両のステアリング用の中間シャフトを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のうちの請求項１に記載の発明では、車両のステアリング用の中間シャフトであって、第１中空管、第２中空管、及び、小断面積部を有する接続軸を備え、前記第１中空管の端部を傾斜させて第１端面を形成し、前記接続軸が前記第１中空管及び前記第２中空管にわたって挿入されており、軸心方向に前記車両が衝突した際の圧縮力が加わると、前記接続軸が前記第２中空管内に侵入して、前記第１中空管の第１端面と前記第２中空管の端部とが当接し、その当接部分が前記接続軸の小断面積部に位置して、前記接続軸が小断面積部で折れ曲がるように構成されているものにおいて、
前記第１中空管の第１端面が当接する前記第２中空管の端部に、前記第１端面と略同方向に傾斜する第２端面を設けてあり、
前記第１端面が設けられている前記第１中空管の端部は全周にわたって同一方向に傾斜し、
前記第２端面が設けられている前記第２中空管の端部は全周にわたって内周面よりも外周面の方が前記第１中空管の端部から離間するように傾斜していることを特徴とする。

〔作用及び効果〕
本発明の中間シャフトにおいては、例えば、図５に示すように、その軸心方向に圧縮力が加わると、接続軸１３が第２中空管１１内に侵入し、傾斜する第１中空管９の第１端面１０ａと、その第１端面１０ａと略同方向に傾斜する第２中空菅１１の第２端面１２ａとが当接して、圧縮力の一部を第２端面１２ａの傾斜方向に逃がすように作用するため、接続軸１３の折れ曲がりに支障を来たすことなく、その当接部分１９において生じるピーク荷重を低減させることができる。
従って、本発明の中間シャフトは、従来の中間シャフトと比べて、車両衝突時の衝撃力をより確実に吸収することが可能であり、当該衝撃力がステアリングシャフトに伝わるのを防止するため、ステアリングホイールがその正規位置から車室内側に押し出され難く、ステアリングホイール内部に搭載されるエアバック装置の所定機能も維持される。

本発明のうちの請求項２に記載の発明では、軸心方向に対する前記第２端面の傾斜角度が、軸心方向に対する前記第１端面の傾斜角度よりも大きく設定されていることを特徴とする。
〔作用及び効果〕
本発明の中間シャフトにおいては、例えば、図８に示すように、軸心Ａ方向に対する第２端面１２ａの傾斜角度αが、軸心Ａ方向に対する第１端面１０ａの傾斜角度βよりも大きく設定されており、その軸心Ａ方向に圧縮力が加わり、接続軸１３が第２中空管１１内に侵入すると、第１中空管９の第１端面１０ａと第２中空菅１１の第２端面１２ａとが当接し、圧縮力の一部を第２端面１２ａの傾斜方向に逃がすことによって、その当接部分において生じるピーク荷重を低減させると共に、接続軸１３の折れ曲がり動作を促し得るように構成されるため、車両衝突時の衝撃力をさらにより確実に吸収することが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔実施形態〕
(自動車用操舵装置)
図１に基づいて、本発明の車両ステアリング用の中間シャフト１を備える自動車用操舵装置２について説明する。
図１は、自動車用操舵装置２の一例を概略的に示した斜視図である。

図１に示すように、自動車用操舵装置２は、ステアリングホイール３、ステアリングコラム４、ステアリングシャフト５、第１ユニバーサルジョイント６、中間シャフト１、第２ユニバーサルジョイント７及びステアリングギアボックス８を備えて構成されている。

ステアリングホイール３は、その内部にエアバック装置（図示せず）が搭載されており、ステアリングコラム４の内側を回転自在に挿通されているステアリングシャフト５の上端部に固定されている。

また、ステアリングシャフト５の下端部には、第１ユニバーサルジョイント６を介して中間シャフト１の上端部が連結されており、中間シャフト１の下端部は、第２ユニバーサルジョイント７を介してステアリングギアボックス８に接続されている。

運転者によるステアリングホイール３の回転操作は、ステアリングシャフト５、第１ユニバーサルジョイント６、中間シャフト１、及び第２ユニバーサルジョイント７を介してステアリングギアボックス８に伝達され、車輪に舵角が付与される。

（中間シャフト）
次に、図２及び図３に基づいて、本発明の中間シャフト１について説明する。
図２は、本発明の中間シャフト１の一実施形態を示した縦断面図であり、図３は、図２の第１中空管９の第１端面１０ａ及び第２中空管１１の第２端面１２ａ付近を拡大した模式図である。

図２に示すように、中間シャフト１は、第１中空管９、第２中空管１１、及び、接続軸１３を備えて構成されている。
接続軸１３は、その中間部に他の部分に比べて小径の小断面積部１８を有しており、小断面積部１８を除く接続軸１３の外周面には、その長手方向に沿って雄スプライン溝１５が形成されている。
また、第１中空管９の内周面及び第２中空管１１の内周面には、接続軸１３の雄スプライン溝１５と係合し得る雌スプライン溝１６がその長手方向に沿ってそれぞれ形成されている。

接続軸１３は、その雄スプライン溝１５と、第１中空管９及び第２中空管１１の各雌スプライン溝１６とを係合させた状態で、第１中空管９及び第２中空管１１にわたって挿入されており、接続軸１３の小断面積部１８を覆う位置に第１中空菅９を配置させ、接続軸１３の端部１４を第２中空菅１１に挿入している。

尚、第１中空管９は、第１中空管９の内周面と接続軸１３の外周面との間に充填された樹脂（図示せず）によって接続軸１３に固定されており、接続軸１３は、接続軸１３の外周面と第２中空管１１の内周面との間に充填された樹脂（図示せず）によって第２中空管１１に固定されている。

また、図３に示すように、第１中空管９には、その端部１０を傾斜させて第１端面１０ａを形成しており、第２中空管１１には、その端部１２の縁を面取りして前記第１端面１０ａと略同方向に傾斜する第２端面１２ａを設けている。即ち、軸心Ａ方向に対する第２端面１２ａの傾斜角度αは、軸心Ａ方向に対する第１端面１０ａの傾斜角度βと略同じ大きさに設定しており（α≒β）、これらの傾斜角度α及び傾斜角度βの大きさについては、衝撃力の吸収量、接続軸１３の座屈方向、接続軸１３の座屈量等に合わせて適宜設定することができる。

上述のように構成される中間シャフト１は、図２に示すように、その接続軸１３の他端部が第２ユニバーサルジョイント７に連結される共に、第２中空菅１１の他端部が第１ユニバーサルジョイント６に連結されて、図２に示すような傾斜方向に支持される。この状態でステアリングホイール３を操作すると（図１参照）、ステアリングシャフト５の回転運動が、第１ユニバーサルジョイント６から第２中空菅１１に伝達され、さらに接続軸１３を介して第２ユニバーサルジョイント７に伝達される。そして、この第２ユニバーサルジョンイト７がステアリングギアボックス８内の入力軸（図示せず）を回転させて、車輪に必要な舵角を付与する。

（車両衝突時における中間シャフトの挙動）
次に、図４、図５、図６、及び図７に基づいて、車両衝突時における本発明の中間シャフト１の挙動について説明する。また、以下の説明において、車両前方及び車両後方をそれぞれ前方及び後方と表示する。

図４、図６、及び図７は、車両衝突時における本発明の中間シャフト１の挙動を説明するための縦断面図であり、図４、図６、及び図７の順に推移する。
また、図５は、図４における第１中空管９の第１端面１０ａと第２中空管１１の第２端面１２ａとの当接部分１９を拡大した模式図である。尚、図５中の矢印は、当接部分１９における力の掛かる方向を示している。

図４に示すように、車両前方が衝突して、ステアリングギアボックスと第２ユニバーサルジョント７が後方（図４の紙面右方向）に押されることで、中間シャフト１に対して、その軸心方向に亙る強い圧縮力が加わると、接続軸１３の外周面と第２中空管１１の内周面との間に充填された樹脂部分（図示せず）が裂断して、接続軸１３が第２中空菅１１内に侵入し、第１中空管９の第１端面１０ａと第２中空管１１の第２端面１２ａとが当接する。

このとき、図５に示すように、第１中空管９の第１端面１０ａと第２中空管１１の第２端面１２ａとの当接部分１９において、圧縮力の一部が第２端面１２ａの傾斜方向に逃げるので、その当接部分１９において生じるピーク荷重を低減させることができる。

そして、この状態から、更に第２ユニバーサルジョイント７が後方に押されると、図６に示すように、接続軸１３の端面１４ａが、第２中空管１１に設けられているストッパー１７の側面に突き当たるまで押し込まれると同時に、接続軸１３の外周面と第１中空管９の内周面との間に充填された樹脂部分（図示せず）が裂断して、第１中空菅９が接続軸１３上を相対移動する。

尚、ストッパー１７は、車両衝突時の接続軸１３の第２中空管１１内への挿入量を制限するために設けられており、図２に示すように、第２中空菅１１の端部１２からストッパー１７の側面までの深さ寸法Ｓは、接続軸１３の端面１４ａから小断面積部１８の中央までの長さ寸法Ｔと等しく（Ｓ＝Ｔ）設定されている。

従って、図６に示すように、接続軸１３の端面１４ａがストッパー１７の側面に突き当たった状態では、第１中空管９の第１端面１０ａと第２中空管１１の第２端面１２ａとの当接部分１９が、小断面積部１８の中間部周囲に位置する。

そして、この状態で、さらに軸心方向に圧縮力が加わると、図７に示すように、接続軸１３が小断面積部１８で折れ曲がり、第２ユニバーサルジョイント７にから中間シャフト１に加えられた衝撃力が、第１ユニバーサルジョイント６を介してステアリングシャフト５に伝わるのを防止するため、ステアリングホイール３がその正規位置から車室内側に押し出され難く、ステアリングホイール３内部に搭載されるエアバック装置の所定機能も維持される。

〔別実施形態〕
〔１〕図８に示すように、前述の実施形態における第２端面１２ａの軸心方向に対する傾斜角度αを、軸心方向に対する第１端面１０ａの傾斜角度βよりも大きく設定するようにしても良い（α＞β）。このような構成を採用することにより、第１中空管９の第１端面１０ａと第２中空菅１１の第２端面１２ａとの当接部分において、軸心Ａ方向に加えられた圧縮力の一部を第２端面１２ａの傾斜方向に逃がすことによって、その当接部分において生じるピーク荷重を低減させると共に、接続軸１３の折れ曲がり動作を促し得るように構成されるため、車両衝突時の衝撃力をさらにより確実に吸収することが可能となる。
〔２〕図９に示すように、前述の実施形態における第２中空菅の第２端面１２ａを、第１中空菅の第１端面１０ａの傾斜角度βと略同じ大きさに設定した傾斜面２０（傾斜角度α１）と、第１端面１０ａの傾斜角度βより大きく設定した傾斜面２１（傾斜角度α２）とを組み合わせた形状としても良い（α１≒β＜α２）。
〔３〕前述の実施形態における第１中空菅９に第２端面１２ａを設け、第２中空菅１１に第１端面１０ａを設ける構成としても良い。

自動車用操舵装置の一例を概略的に示した斜視図 本発明の中間シャフトの一実施形態を示した縦断面図 図２の第１中空管の第１端面及び第２中空管の第２端面付近を拡大した模式図 車両衝突時における本発明の中間シャフトの挙動を説明するための縦断面図 図４における第１中空管の第１端面と第２中空管の第２端面との当接部分を拡大した模式図 車両衝突時における本発明の中間シャフトの挙動を説明するための縦断面図 車両衝突時における本発明の中間シャフトの挙動を説明するための縦断面図 本発明の中間シャフトの別実施形態における第１中空管の第１端面及び第２中空管の第２端面付近を拡大した模式図 本発明の中間シャフトの別実施形態における第１中空管の第１端面及び第２中空管の第２端面付近を拡大した模式図 従来の中間シャフトを示した模式図

符号の説明

１ 中間シャフト
２ 自動車用操舵装置
３ ステアリングホイール
４ ステアリングコラム
５ ステアリングシャフト
６ 第１ユニバーサルジョイント
７ 第２ユニバーサルジョイント
８ ステアリングギアボックス
９ 第１中空管
１０ａ 第１端面
１１ 第２中空管
１２ａ 第２端面
１３ 接続軸
１５ 雄スプライン溝
１６ 雌スプライン溝
１７ ストッパー
１８ 小断面積部
１９ 当接部分

Claims (2)

1. 車両のステアリング用の中間シャフトであって、
   第１中空管、第２中空管、及び、小断面積部を有する接続軸を備え、前記第１中空管の端部を傾斜させて第１端面を形成し、前記接続軸が前記第１中空管及び前記第２中空管にわたって挿入されており、軸心方向に前記車両が衝突した際の圧縮力が加わると、前記接続軸が前記第２中空管内に侵入して、前記第１中空管の第１端面と前記第２中空管の端部とが当接し、その当接部分が前記接続軸の小断面積部に位置して、前記接続軸が小断面積部で折れ曲がるように構成されているものにおいて、
   前記第１中空管の第１端面が当接する前記第２中空管の端部に、前記第１端面と略同方向に傾斜する第２端面を設けてあり、
   前記第１端面が設けられている前記第１中空管の端部は全周にわたって同一方向に傾斜し、
   前記第２端面が設けられている前記第２中空管の端部は全周にわたって内周面よりも外周面の方が前記第１中空管の端部から離間するように傾斜していることを特徴とする車両のステアリング用の中間シャフト。
2. 軸心方向に対する前記第２端面の傾斜角度が、軸心方向に対する前記第１端面の傾斜角度よりも大きく設定されている請求項１に記載の車両のステアリング用の中間シャフト。

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