JP5241676B2 - ステアリングホイール締結構造体 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングシャフトのテーパ軸部にステアリングホイールのテーパ穴部が嵌合されることで、テーパ軸部にテーパ穴部がテーパ結合されたステアリングホイール締結構造体に関する。

ステアリングホイール締結構造体として、ステアリングシャフトの上端部に先細状のテーパ軸部を備え、このテーパ軸部にステアリングホイールのボス部を嵌合することでステアリングシャフトの上端部にステアリングホイールを締結するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

具体的には、ステアリングホイールのテーパ軸部からねじ部が立ち上げられ、テーパ軸部にボス部のテーパ穴部が嵌合された状態でテーパ穴部からねじ部が突出される。
そして、突出したねじ部に締結ナットがねじ結合されることで、ステアリングシャフトの上端部にステアリングホイールのボス部が締結されている。

特公平４−６５９１号公報

ここで、ステアリングホイールのテーパ軸部やステアリングホイールのテーパ穴部は加工により形成されるのでテーパ軸部やテーパ穴部に加工公差が存在する。
このため、テーパ軸部にテーパ穴部を嵌合させた状態において、テーパ軸部の外周壁全域にテーパ穴部の内周壁全域を均一に接触させることは難しい。

例えば、テーパ軸部にテーパ穴部を嵌合させた状態において、テーパ軸部の外周壁のうち先端部のみがテーパ穴部の内周壁に接触することが考えられる。
ここで、テーパ軸部の先端部は、小径部であり、かつ、ねじ部の近傍に位置している。
よって、ねじ部に締め付けたナットでステアリングホイールの結合状態（いわゆる、結合剛性）を確保することは難しい。

また、テーパ軸部やテーパ穴部に加工公差が存在するため、テーパ軸部の外周壁全域にテーパ穴部の内周壁全域を均一に接触させることが難しい。
このため、テーパ軸部の外周壁とテーパ穴部の内周壁との接触部の位置がばらつくことが考えられる。
このように、接触部の位置がばらつくことにより、ステアリングシャフトに対するステアリングホイールの締結状態（結合剛性）にばらつきが生じる。

本発明は、ステアリングシャフトに対するステアリングホイールの締結状態（結合剛性）を高めることができ、かつ、締結状態（結合剛性）のばらつきを抑制できるステアリングホイール締結構造体を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、中空のステアリングシャフトの上端部に先細状のテーパ軸部が形成され、前記テーパ軸部にステアリングホイールのテーパ穴部が嵌合されることで、前記テーパ軸部に前記テーパ穴部がテーパ結合されたステアリングホイール締結構造体において、前記ステアリングホイールのうち前記テーパ穴部の反対側に、テーパ状の座部を前記テーパ穴部に対して同軸上に設け、前記テーパ軸部のテーパ角度を前記テーパ穴部のテーパ角度に対して大きく設定することにより、前記座部が前記ステアリングシャフトに向けて押し付けられて前記テーパ軸部と前記テーパ穴部とが締結された状態において、前記テーパ軸部の外周壁と前記テーパ穴部の内周壁との間のうち、前記ステアリングシャフトの軸線側に隙間が形成されていることを特徴とする。

請求項２は、前記テーパ軸部の外周壁は、前記テーパ穴部の内周壁のうち大径穴基部近傍に接触することを特徴とする。
また、請求項３は、前記テーパ軸部の外周壁と前記テーパ穴部の内周壁との接触は略線接触であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、テーパ軸部のテーパ角度をテーパ穴部のテーパ角度に対して大きくした。よって、テーパ軸部やテーパ穴部の加工公差に影響を受けることなく、テーパ軸部の外周壁のうち大径基部をテーパ穴部の内周壁に接触させることができる。
テーパ軸部は先細状に形成されているので、テーパ軸部の大径基部は外径が大きい。

この大きな外径の大径基部にテーパ穴部の内周壁を接触させることで、小さな外径の部位に接触させる場合と比較して、テーパ軸部にテーパ穴部の内周壁（具体的には、ボス部）を強固に締結できる。
これにより、ステアリングシャフトに対するステアリングホイールの締結状態（いわゆる、結合剛性）を高めることができる。

また、ステアリングシャフトに対するステアリングホイールの締結状態（結合剛性）を高めることで、走行時の振動でステアリングホイールに振れが発生することを抑制できる。

さらに、テーパ軸部やテーパ穴部の加工公差に影響を受けることなく、テーパ軸部の外周壁のうち大径基部をテーパ穴部の内周壁に接触させることで、接触部の位置がばらつかないようにできる。
これにより、ステアリングシャフトに対するステアリングホイールの締結状態（結合剛性）のばらつきを抑制することができる。

加えて、テーパ軸部の外周壁のうち大径基部をテーパ穴部の内周壁に接触させることで、外周壁および内周壁の接触部を円周状に確保できる。
よって、接触部における外周壁および内周壁間の気密性を確保することができる。
これにより、外周壁４１および内周壁４３間の隙間から水分などの浸入を抑制することができ、耐腐食性が向上し、防錆処理の簡素化を図ることができる。

請求項２に係る発明では、テーパ軸部の外周壁をテーパ穴部の内周壁のうち大径穴基部近傍に接触させるようにした。
よって、テーパ穴部の軸方向の長さを抑えることができ、ステアリングホイールのボス部のボス厚さ寸法を減少させることができる。

このように、ボス厚さ寸法を減少させることで、ステアリングホイールの軽量化やコンパクト化を図ることができる。
加えて、ステアリングホイールのコンパクト化を図ることで、スペース（空間）を大きく確保することが可能になり、レイアウトの自由度を高めることができる。
また、請求項３に係る発明では、テーパ軸部の外周壁とテーパ穴部の内周壁との接触を略線接触とした。よって、テーパ軸部およびテーパ穴部が面接触する場合と比較して、接触部を円周状に確保できる。
接触部を円周状に確保することで、接触部における外周壁および内周壁間の気密性を確保することができる。このように、気密性を確保することで、外周壁および内周壁間の隙間を経てテーパ穴部に水分などが浸入することを抑制できる。
これにより、耐腐食性が向上し、防錆処理の簡素化を図ることができる。

本発明に係るステアリングホイール締結構造体を示す分解斜視図である。 本発明に係るステアリングホイール締結構造体を示す断面図である。 本発明に係るステアリングホイール締結構造体のステアリングシャフトおよびステアリングホイールを示す断面図である。 図３のステアリングシャフトおよびステアリングホイールを締結ボルトで締結した状態を示す断面図である。 本発明に係るステアリングシャフトにステアリングホイールを嵌合する例を説明する図である。 本発明に係るステアリングシャフトにステアリングホイールを締結ボルトで締結する例を説明する図である。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」は運転者から見た方向にしたがい、前側をＦｒ、後側をＲｒ、左側をＬ、右側をＲとして示す。

実施例に係るステアリングホイール締結構造体１０について説明する。
図１に示すように、ステアリングホイール締結構造体１０は、ステアリング支持部材１１を介してインストルメントパネル１２に回転可能に支持されたステアリングシャフト１３と、ステアリングシャフト１３の上端部１４に設けられたステアリングホイール１６と、ステアリングホイール１６を締結する締結ボルト１８とを備えている。

図２、図３に示すように、ステアリングシャフト１３は、車体前方から車体後方に向けて上り勾配に設けられた中空状の円筒部材である。
このステアリングシャフト１３は、円筒部材の上端部１４に円錐台状のテーパ軸部２１が形成され、テーパ軸部２１の端部２１ａから車体後方に向けて雄セレーション部２３が上り勾配で突出されている。
テーパ軸部２１および雄セレーション部２３でステアリングシャフト１３の上端部１４が形成されている。

テーパ軸部２１は、ステアリングシャフト１３の軸線２５に対して同軸上に設けられている。
このテーパ軸部２１は、斜め上方に向けて徐々に縮径するようにテーパ角度θ１で形成された先細状の部位である。

雄セレーション部２３は、ステアリングシャフト１３の軸線２５に対して同軸上に設けられ、かつ、ステアリングシャフト１３の円筒部材に対して小径に形成された円筒部である。
雄セレーション部２３は、外周にセレーション（以下、「外周セレーション」という）２７がステアリングシャフト１３の軸線２５方向に延びるように形成され、内周に雌ねじ２８が形成されている。

ステアリングホイール１６は、中央にボス部３１（図１も参照）を備え、ボス部３１の中央に取付孔３２が形成され、取付孔３２の上端部３２ａ側（すなわち、ボス部３１の上部）に凹部３３が形成され、取付孔３２の下端部３２ｂ側（すなわち、ボス部３１の下部側）にテーパ穴部３５が形成されている。

取付孔３２、凹部３３およびテーパ穴部３５は、それぞれが取付孔３２の軸線３８に対して同軸上に形成されている。
なお、取付孔３２の軸線３８およびステアリングシャフト１３の軸線２５は同軸上に配置されている。

取付孔３２は、雄セレーション部２３に嵌入可能な貫通孔で、内周にセレーション（以下、「内周セレーション」という）３７が取付孔３２の軸線３８方向に延びるように形成されている。

この取付孔３２を雄セレーション部２３に嵌入させた状態で、雄セレーション部２３の外周セレーション２７に内周セレーション３７が噛み合わされている。
よって、ステアリングホイール１６の回転を内周セレーション３７および外周セレーション２７を介してステアリングシャフト１３に伝えることができる。

凹部３３にはテーパ状の座部３９が形成されている。
この座部３９は、取付孔３２およびテーパ穴部３５に対して同軸上に設けられ、締結ボルト１８の頭部４８を支える（頭部４８で締結される）部位である。

テーパ穴部３５は、取付孔３２の下端部３２ｂから斜め下方に向けて徐々に拡径するようにテーパ角度θ２で形成された部位である。
このテーパ穴部３５は、外周セレーション２７に内周セレーション３７が噛み合わされた状態でテーパ軸部２１に嵌入されている。
テーパ穴部３５がテーパ軸部２１に嵌合され、締結ボルト１８が締め付けられた状態で、テーパ軸部２１にテーパ穴部３５がテーパ結合されている。

テーパ穴部３５のテーパ角度θ２は、テーパ軸部２１のテーパ角度θ１に対して小さく設定されている。
換言すれば、テーパ軸部２１のテーパ角度θ１は、テーパ穴部３５のテーパ角度θ２に対して大きく設定されている。
よって、テーパ軸部２１やテーパ穴部３５の加工公差に影響を受けることなく、テーパ軸部２１の外周壁４１のうちテーパ軸基部（大径基部）４１ａをテーパ穴部３５の内周壁４３に接触させることができる。

ここで、テーパ軸部２１は先細状に形成されているので、テーパ軸部２１のテーパ軸基部４１ａは外径が大きい。
この大きな外径のテーパ軸基部４１ａにテーパ穴部３５の内周壁４３を接触させることで、小さな外径の部位に接触させる場合と比較して、テーパ軸部２１にテーパ穴部３５（具体的には、ボス部３１）を強固に締結できる。
これにより、ステアリングシャフト１３に対するステアリングホイール１６の締結状態（いわゆる、結合剛性）を高めることができる。

さらに、テーパ軸部２１のテーパ軸基部４１ａは、テーパ穴部３５の内周壁４３のうちテーパ穴基部（大径穴基部）４３ａ近傍に接触するように形成されている。
テーパ穴基部４３ａは、テーパ穴部３５の内周壁４３のうち下端部に位置する。
ここで、テーパ軸基部４１ａおよびテーパ穴基部４３ａ近傍が接触した部位を接触部５４とする。
テーパ軸部２１のテーパ軸基部４１ａがテーパ穴部３５のテーパ穴基部４３ａ近傍に接触することで、接触部５４を座部３９から距離Ｌだけ大きく離すことができる。

すなわち、頭部４８（底部４８ｃ）およびテーパ軸部２１のテーパ軸基部４１ａ間の距離（スパン）Ｌを大きく確保できる。
そして、距離Ｌを大きく確保した頭部４８（底部４８ｃ）およびテーパ軸部２１のテーパ軸基部４１ａでステアリングホイール１６のボス部３１が締結（挟持）されている。
このように、距離Ｌを大きく確保することで、距離Ｌが小さい場合と比較して、ステアリングシャフト１３に対するステアリングホイール１６の締結状態（結合剛性）を一層高めることができる。

また、ステアリングシャフト１３に対するステアリングホイール１６の締結状態（結合剛性）を高めることで、走行時の振動でステアリングホイール１６に振れが発生することを抑制できる。

さらに、テーパ軸部２１やテーパ穴部３５の加工公差に影響を受けることなく、テーパ軸部２１のテーパ軸基部４１ａをテーパ穴部３５のテーパ穴基部４３ａ近傍に接触させることで、接触部５４の位置がばらつかないようにできる。
これにより、ステアリングシャフト１３に対するステアリングホイール１６の締結状態（結合剛性）のばらつきを抑制することができる。

加えて、テーパ軸部２１のテーパ軸基部４１ａをテーパ穴部３５の内周壁４３（具体的には、テーパ穴基部４３ａ近傍）に接触させることで、テーパ軸部２１およびテーパ穴部３５が略線接触する。
よって、テーパ軸部２１およびテーパ穴部３５が面接触する場合と比較して、テーパ軸基部４１ａおよびテーパ穴基部４３ａ近傍の接触部５４を円周状に確保できる。

接触部５４を円周状に確保することで、接触部５４における外周壁４１および内周壁４３間の気密性を確保することができる。
このように、気密性を確保することで、外周壁４１および内周壁４３間の隙間を経てテーパ穴部３５や取付孔３２側に水分などが浸入することを抑制できる。
これにより、耐腐食性が向上し、防錆処理の簡素化を図ることができる。

さらに、前述したように、テーパ軸部２１のテーパ軸基部４１ａは、テーパ穴部３５の内周壁４３のうちテーパ穴基部４３ａ近傍に接触するように形成されている。
よって、テーパ穴部３５の軸方向の長さを抑えることができ、ステアリングホイール１６のボス部３１のボス厚さ寸法Ｔを減少させることができる。
このように、ボス厚さ寸法Ｔを減少させることで、ステアリングホイール１６の軽量化やコンパクト化を図ることができる。

加えて、テーパ軸部２１のテーパ軸基部４１ａをテーパ穴基部４３ａ近傍に接触させることで、テーパ軸部２１の軸線方向の長さを抑えることができる。
よって、ステアリングシャフト１３の軽量化やコンパクト化を図ることができる。
このように、ステアリングホイール１６やステアリングシャフト１３のコンパクト化を図ることで、スペース（空間）を大きく確保することが可能になり、レイアウトの自由度を高めることができる。

図４に示すように、締結ボルト１８は、外周に雄ねじ４７が形成されたねじ部４６と、ねじ部４６の上端に設けられた頭部４８とを備えている。
頭部４８は、外周４８ａが円形に形成され、頂部４８ｂが平坦に形成され、底部４８ｃがテーパ状に形成されている。

この締結ボルト１８は、ステアリングシャフト１３の軸線２５方向（軸線２５に沿って）に貫通された中空部５１を有する。
締結ボルト１８に中空部５１を形成することで、締結ボルト１８の軽量化を図ることができる。

中空部５１は、ねじ部４６に相当する部位に形成された大開口部位５１ａと、頭部４８に相当する部位に形成された小開口部位５１ｂと、小開口部位５１ｂから大開口部位５１ａに向けて徐々に大きくなるように形成された傾斜開口部位５１ｃとを有する。

小開口部位５１ｂは、断面六角形状に形成され、締結工具６１（図６参照）を差し込み（挿入）可能な貫通孔である。
締結工具６１は、小開口部位５１ｂに差し込み可能に先端部６１ａ（図６参照）が断面六角形状に形成されている。

この小開口部位５１ｂに締結工具６１の先端部６１ａを差し込む（挿入する）ことにより、締結工具６１で締結ボルト１８を締め付けたり、解弛したり（緩めたり）することが可能になる。
締結ボルト１８を締め付けることで、テーパ軸部２１にテーパ穴部３５がテーパ結合され、ステアリングシャフト１３の上端部１４にステアリングホイール１６が取り付けられる。

つぎに、ステアリングシャフト１３にステアリングホイール１６を組み付ける例を図５、図６に基づいて説明する。
図５に示すように、ステアリングシャフト１３の雄セレーション部２３にステアリングホイール１６（ボス部３１）の取付孔３２を矢印Ａの如く嵌入させる。

この嵌入で雄セレーション部２３の外周セレーション２７にボス部３１の内周セレーション３７が噛み合わされる。この状態で、テーパ軸部２１にテーパ穴部３５が嵌入されている。
外周セレーション２７に内周セレーション３７が噛み合わされた状態で、締結ボルト１８のねじ部４６を雄セレーション部２３の雌ねじ２８に矢印Ｂの如く嵌め込む。

図６に示すように、締結ボルト１８の小開口部位５１ｂに締結工具（六角スパナ／レンチ）６１の先端部６１ａを差し込み（挿入し）、締結工具６１で締結ボルト１８を矢印Ｃ方向（時計回り方向）に締め付ける。
よって、締結ボルト１８のねじ部４６が雄セレーション部２３の雌ねじ２８にねじ結合され、締結ボルト１８が雄セレーション部２３に締結される。

締結ボルト１８が締結されることで、頭部４８の底部４８ｃが座部３９に接触する（押し付けられる）とともに、テーパ軸部２１のテーパ軸基部４１ａがテーパ穴部３５のテーパ穴基部４３ａ近傍に接触する（押し付けられる）。
これにより、テーパ軸部２１にテーパ穴部３５がテーパ結合され、ステアリングシャフト１３の上端部１４にステアリングホイール１６が取り付けられる。

ステアリングシャフト１３（具体的には、上端部１４）にステアリングホイール１６が取り付けられた状態においてステアリングホイール１６（図１も参照）を回転させる。ステアリングホイール１６の回転がボス部３１の内周セレーション３７を経て雄セレーション部２３の外周セレーション２７に伝えられる。
ステアリングホイール１６の回転が雄セレーション部２３の外周セレーション２７に伝わることで、外周セレーション２７とともにステアリングシャフト１３が回転する。

なお、本発明に係るステアリングホイール締結構造体１０は、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例では、テーパ軸部２１のテーパ軸基部４１ａをテーパ穴部３５のテーパ穴基部４３ａ近傍に接触させる例について説明したが、これに限らないで、テーパ軸基部４１ａをテーパ穴基部４３ａに接触させることも可能である。

また、前記実施例で示したステアリングシャフト１３、ステアリングシャフトの上端部１４、ステアリングホイール１６、テーパ軸部２１、ボス部３１、テーパ穴部３５、外周壁４１、テーパ軸基部４１ａ、内周壁４３およびテーパ穴基部４３ａなどの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

本発明は、ステアリングシャフトのテーパ軸部にステアリングホイールのテーパ穴部がテーパ結合されたステアリングホイール締結構造体を備えた自動車への適用に好適である。

１０…ステアリングホイール締結構造体、１３…ステアリングシャフト、１４…ステアリングシャフトの上端部、１６…ステアリングホイール、２１…テーパ軸部、２５…ステアリングシャフトの軸線、３１…ボス部、３５…テーパ穴部、３９…座部、４１…外周壁、４１ａ…テーパ軸基部（大径基部）、４３…内周壁、４３ａ…テーパ穴基部（大径穴基部）、５４…接触部、θ１…テーパ軸部のテーパ角度、θ２…テーパ穴部のテーパ角度。

Claims (3)

1. 中空のステアリングシャフトの上端部に先細状のテーパ軸部が形成され、前記テーパ軸部にステアリングホイールのテーパ穴部が嵌合されることで、前記テーパ軸部に前記テーパ穴部がテーパ結合されたステアリングホイール締結構造体において、
   前記ステアリングホイールのうち前記テーパ穴部の反対側に、テーパ状の座部を前記テーパ穴部に対して同軸上に設け、
   前記テーパ軸部のテーパ角度を前記テーパ穴部のテーパ角度に対して大きく設定することにより、前記座部が前記ステアリングシャフトに向けて押し付けられて前記テーパ軸部と前記テーパ穴部とが締結された状態において、
   前記テーパ軸部の外周壁と前記テーパ穴部の内周壁との間のうち、前記ステアリングシャフトの軸線側に隙間が形成されていることを特徴とするステアリングホイール締結構造体。
2. 前記テーパ軸部の外周壁は、前記テーパ穴部の内周壁のうち大径穴基部近傍に接触することを特徴とする請求項１記載のステアリングホイール締結構造体。
3. 前記テーパ軸部の外周壁と前記テーパ穴部の内周壁との接触は略線接触であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のステアリングホイール締結構造体。

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