JP5786731B2

JP5786731B2 - ステアリングシャフト用回転支持装置及び自動車用ステアリング装置

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Publication number: JP5786731B2
Application number: JP2012012975A
Authority: JP
Inventors: 晶俊長▲瀬▼; 丈田　雅也; 雅也丈田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2032-01-25
Also published as: JP2013151221A

Description

この発明は、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤユニットに伝達する為のステアリングシャフトを、ステアリングコラム等の保持部に回転自在に、且つ、衝突事故に伴って加わる衝撃荷重により軸方向に離脱可能に支持するステアリングシャフト用回転支持装置と、この回転支持装置を組み込んだ自動車用ステアリング装置との改良に関する。具体的には、コストを抑えつつ、衝突事故の際の離脱荷重を安定させられる構造を実現するものである。

自動車用操舵装置は、例えば図１０に示す様に構成して、ステアリングホイール１の操作に基づき、操舵輪である前輪に所望の舵角を付与する様にしている。このステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２の後端部に支持固定している。又、このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３の内側に、回転自在に支持している。前記ステアリングホイール１の上下位置及び前後位置を調節可能にする為に、前記ステアリングシャフト２及び前記ステアリングコラム３を伸縮可能な構造とすると共に、このステアリングコラム３の前端部に結合固定したハウジング４を車体５に対し、横軸６を中心とする揺動変位を可能に支持している。又、前記ステアリングシャフト２を、アッパシャフトである管状のアウタシャフト７の前部と、ロアシャフトであるインナシャフト８の後部とを、スプライン係合等の非円形係合させる事により、回転力の伝達を可能としつつ、伸縮を可能にした構造としている。更に、前記ステアリングコラム３を、アウタコラム９とインナコラム１０とを伸縮可能に嵌合させた、所謂テレスコピック構造としている。尚、図示の例とは逆に、アッパシャフトをインナシャフトとし、ロアシャフトをアウタシャフトとする事もできる。

又、前記ステアリングシャフト２の前端部で前記ハウジング４から突出した部分は、第一の自在継手１１を介して、中間シャフト１２の後端部（上端部）に結合している。更に、この中間シャフト１２の前端部（下端部）は、第二の自在継手１３を介して、ステアリングギヤユニット１４の入力軸１５に結合している。このステアリングギヤユニット１４内には、この入力軸１５と共に回転するピニオンと、このピニオンと噛合したラックとが設けられており、この入力軸１５の回転に伴ってこのラックを軸方向に移動させ、左右１対のタイロッド１６、１６を押し引きする様にしている。尚、前記ハウジング４には電動モータ１７を支持固定し、この電動モータ１７の出力軸の回転を前記ステアリングシャフト２に、前記ハウジング４に内蔵した減速機を介して伝達可能とし、このステアリングシャフト２に補助動力を付与可能としている（電動式のパワーステアリング装置を構成している）。

上述の様な自動車用操舵装置の使用時、前記ステアリングホイール１の操作に基づいて前記ステアリングシャフト２が回転すると、この回転が、前記第一の自在継手１１、前記中間シャフト１２、前記第二の自在継手１３を介して、前記ステアリングギヤユニット１４の入力軸１５に伝わり、前記ピニオンと前記ラックとの噛合に基づいて、前記両タイロッド１６、１６が押し引きされる。そして、これら両タイロッド１６、１６の押し引きに伴って前輪を支持したナックルを揺動変位させ、前輪に舵角を付与する。

前述の様に構成し、上述の様に作用する操舵装置を搭載した自動車が衝突事故を起こした場合、この自動車が他の自動車等に衝突する、所謂一次衝突に続いて、運転者の身体が前記ステアリングホイール１に衝突する、所謂二次衝突が発生する。このうちの一次衝突の際には、車体の前部が潰れて前記ステアリングギヤユニット１４が後方に押されるので、このステアリングギヤユニット１４の後方への変位に拘らず、前記ステアリングホイール１が後方に変位しない（運転者の身体に向けて突き上げられない）様にする必要がある。この為に従来から、例えば特許文献１に記載されている様に、一次衝突時に、前記中間シャフト１２を収縮若しくは折り曲げたり、特許文献２に記載されている様に、ステアリングシャフトのうち、前側に配置されたロアシャフトを、後側に配置されたアッパシャフトに対し後方に変位させる事により、ステアリングホイールの後方への変位を阻止する様にしている。

図１１〜１３は、このうちの特許文献２に記載された従来構造を示している。この従来構造の場合には、ロアシャフトであるインナシャフト８ａの後部と、アッパシャフトであるアウタシャフト７ａの前部とをスプライン係合させて、ステアリングシャフト２ａとしている。従ってこのステアリングシャフト２ａは、トルク伝達が可能であり、且つ、少なくとも衝突事故に伴って加わる衝撃荷重により軸方向寸法が収縮可能である。この様なステアリングシャフト２ａは、アウタコラム９ａとインナコラム１０ａとを、少なくとも衝突事故に伴って加わる衝撃荷重により軸方向寸法が収縮可能に組み合わせて成る、ステアリングコラム３ａの前後両端部２箇所位置に、それぞれ玉軸受１８ａ、１８ｂにより、回転自在に支持している。これら両玉軸受１８ａ、１８ｂは、それぞれが、内輪１９の外周面に形成した内輪軌道２０と外輪２１の内周面に形成した外輪軌道２２との間に複数個の玉２３、２３を転動自在に設けた、単列深溝型である。それぞれがこの様な構成を有する、前記両玉軸受１８ａ、１８ｂは、それぞれの内輪１９、１９を、前記インナシャフト８ａ又は前記アウタシャフト７ａに外嵌すると共に、それぞれの外輪２１、２１を前記インナコラム１０ａの前端部又は前記アウタコラム９ａの後端部に内嵌する事で、前記ステアリングシャフト２ａと前記ステアリングコラム３ａとの間に組み付けている。

上述の様な構造で、一次衝突時に前記ステアリングシャフト２ａの前端部に、後方に向いた衝撃荷重が加わった場合にも、その後端部にステアリングホイール１（図１０参照）を支持固定した前記アウタシャフト７ａが後方に突き上げられるのを防止する為、前記インナコラム１０ａに対する前記インナシャフト８ａの取付構造を工夫している。即ち、前記両玉軸受１８ａ、１８ｂのうちの前側の玉軸受１８ａを構成する内輪１９を、図１２に詳示する様に、前記インナシャフト８ａの中間部に、軸方向の位置決めを図り、且つ、一次衝突に基づく後方への衝撃荷重が加わった場合に離脱可能に支持している。具体的には、前記内輪１９の軸方向後端面を、前記インナシャフト８ａの外周面に形成した段差面２４に突き当てると共に、前記内輪１９の軸方向前端面を、このインナシャフト８ａの外周面に係止した、図１３に示す様な係止リング２５により抑え付けている。この係止リング２５の内周縁部は、このインナシャフト８ａの外周面に形成した、断面Ｖ字形の係止溝２６に係止している。

衝突事故の際には、一次衝突時に前記係止リング２５と前記係止溝２６との係合が外れ、前記インナシャフト８ａが後方に変位する事を許容する。この場合でも、前記アウタシャフト７ａが後方に変位する事はないので、このアウタシャフト７ａの後端部に支持固定された前記ステアリングホイール１が、運転者に向けて突き上げられる事を防止できる。尚、二次衝突時には、このステアリングホイール１が、前記アウタシャフト７ａ及び前記アウタコラム９ａと共に前方に変位する。

上述の図１１〜１３に示した従来構造の場合、係止リング２５を、ばね鋼板等の弾性金属板に、打ち抜き加工、曲げ加工等を施す事により造る。この為、加工作業が面倒なだけでなく、材料（アンコイラから引き出した、弾性金属平板）の歩留まりも必ずしも良好とは言えず、前記係止リング２５の製造コストが嵩む。又、この係止リング２５の内周縁部の円周方向複数箇所に形成した係止爪２７、２７と前記係止溝２６との係合状態が必ずしも安定せず、この係止溝２６からの前記係止リング２５の離脱荷重を安定させる事が難しい。この離脱荷重が安定しない事は、通常状態での前記インナシャフト８ａの位置決め性確保（このインナシャフト８ａの軸方向のがたつき防止）と、一次衝突時に於ける前記係止リング２５の離脱性確保（一次衝突時に於けるステアリングホイール１の突き上げ防止の確実化）とを両立させる為のチューニングを面倒にする原因となる為、好ましくない。

特開２００９−０９０６９９号公報特開２００５−２８９０８２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、構成各部品として低コストなものを使用する事で、通常状態でのステアリングシャフトの位置決め性確保と一次衝突時に於けるステアリングホイールの突き上げ防止の確実化とを精度良く両立させられる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のステアリングシャフト用回転支持装置及び自動車用ステアリング装置のうち、請求項１及び２に記載したステアリングシャフト用回転支持装置の発明は何れも、ステアリングシャフトと、軸受と、止め輪とを備える。
このうちのステアリングシャフトは、操舵輪に舵角を付与する為、ステアリングホイー
ルの動きをステアリングギヤユニットに伝達する。
又、前記軸受は、前記ステアリングシャフトの外周面と、このステアリングシャフトの周囲に設けられた状態で車体に支持された保持部の内周面との間に設けられて、この保持部の内径側に前記ステアリングシャフトを回転自在に支持する。
又、前記止め輪は、前記軸受の内径寄り部分をこのステアリングシャフトに対して、軸方向の位置決めを図り、且つ、軸方向の衝撃荷重が加わった場合にこのステアリングシャフトに対する軸方向の変位を可能に支持すべく、このステアリングシャフトの外周面に形成された係止溝に係止されている。

特に、請求項１及び２に記載したステアリングシャフト用回転支持装置に於いては、前記係止溝を、少なくとも前記衝撃荷重の作用方向に関する後側面が、径方向外方に向かう程前記係止溝の幅を拡げる方向に傾斜した傾斜面としている。又、前記止め輪を、断面円形の線材を曲げ形成して成る、欠円環状としている。

又、請求項１及び２に記載したステアリングシャフト用回転支持装置は、前記軸受が、内輪の外周面に形成した内輪軌道と外輪の内周面に形成した外輪軌道との間に複数個の玉を転動自在に設けた、単列の玉軸受である。そして、前記内輪を前記ステアリングシャフトの中間部に、直接又は環状のスペーサを介して外嵌固定している。又、前記内輪の軸方向端面と前記係止溝に係止した前記止め輪との間部分で前記ステアリングシャフトに、円輪状のワッシャを、軸方向の変位を可能に外嵌している。

更に、請求項１に記載したステアリングシャフト用回転支持装置は、前記ワッシャの軸方向に関する厚さ寸法が、前記係止溝の開口部の軸方向に関する幅寸法よりも大きい。
一方、請求項２に記載したステアリングシャフト用回転支持装置は、前記内輪又は前記スペーサの軸方向端面と前記ワッシャとの間に、弾性材製で環状の緩衝材を挟持している。
又、上述の様な請求項１に記載した発明を実施する場合には、追加的に、請求項３に記載した発明の様に、前記内輪又は前記スペーサの軸方向端面と前記ワッシャとの間に、弾性材製で環状の緩衝材を挟持する構成を採用できる。

又、上述の様な本発明のステアリングシャフト用回転支持装置の発明を実施する場合に、具体的には、請求項４に記載した発明の様に、前記衝撃荷重の作用方向を、車両に組み付けられた前記ステアリングシャフトの前後方向に関して後ろ向きとする。即ち、前記衝撃荷重を、一次衝突に伴ってこのステアリングシャフトに加わる衝撃荷重とする。そして、前記衝撃荷重の作用方向に関する後側面を、前記係止溝の両側面のうち、前記ステアリングシャフトの前後方向に関する前側面とする。更に、このステアリングシャフトの中心軸に対し直交する仮想平面に対する傾斜角度を、前記係止溝の両側面の傾斜角度とした場合に、前記ステアリングシャフトの前後方向に関する前側面の傾斜角度よりも、同じく後側面の傾斜角度を大きくする。

更に、請求項５に記載した自動車用ステアリング装置の発明は、ステアリングシャフトとステアリングコラムとを備える。
このうちのステアリングシャフトは、前側に配置されたロアシャフトの後部と後側に配置されたアッパシャフトの前部とを、トルクの伝達を可能に、且つ、少なくとも衝突事故に伴って加わる衝撃荷重により軸方向の相対変位を可能に組み合わせている。
又、前記ステアリングコラムは、筒状に造られており、前記ステアリングシャフトの軸方向に離隔した２箇所位置を、それぞれ軸受により回転自在に支持している。
そして、これら両軸受のうちの前側の軸受の内径寄り部分を前記ロアシャフトに対して、軸方向の位置決めを図り、且つ、一次衝突に基づく後方への衝撃荷重が加わった場合に前記ロアシャフトに対する軸方向の変位を可能に支持する、回転支持装置により支持している。
特に、請求項５に記載した自動車用ステアリング装置に於いては、前記回転支持装置が、上述した請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したステアリングシャフト用回転支持装置である。
そして、前記ステアリングコラムの前端部を前記保持部とすると共に、前記ロアシャフトを請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したステアリングシャフトとして、前記ステアリングシャフト用回転支持装置を、このステアリングシャフトと前記保持部との間に設置している。

上述の様に構成する本発明によれば、構成各部品として低コストなものを使用する事で、通常状態でのステアリングシャフトの位置決め性確保と一次衝突時に於けるステアリングホイールの突き上げ防止の確実化とを精度良く両立させられる、ステアリングシャフト用回転支持装置及び自動車用ステアリング装置を実現できる。
このうちの構成各部品の低コスト化は、止め輪として、断面円形の線材を曲げ形成して欠円環状としたものを使用する事により図れる。弾性を有する線材を所定長さに切断したものを曲げ形成して前記止め輪に加工すれば、材料の歩留まりをほぼ１００％にする事も可能であり、又、加工も、曲げ加工の他に、極く簡単な切断作業を行うのみで足りる。従って、前記止め輪の低コスト化を図れる。この止め輪以外の構成各部品に関しては、前述した従来構造とほぼ同様のものを使用できるので、この止め輪の低コスト化を図る事で、ステアリングシャフト用回転支持装置及び自動車用ステアリング装置全体としての低コスト化を図れる。

又、位置決め性確保と突き上げ防止の確実化との両立は、前記止め輪と係止溝との係合状態を安定させる事により図れる。即ち、前記止め輪を構成する断面円形の線材の断面形状、断面直径、弾性係数は、何れも精度良く安定させる事ができる。又、この線材を曲げ形成して前記止め輪とする加工も、特に面倒な加工ではない為、得られる止め輪の形状及び寸法も、精度良く安定させられる。更に、この止め輪を係止する為、前記ステアリングシャフトの外周面に係止溝を形成する作業も、簡単な旋削加工により行える為、この係止溝の形状及び寸法（内側面の傾斜角度、幅寸法等）に関しても、特にコストを掛けなくても、精度良く規制できる。従って、それぞれが精度良く造られた、前記止め輪と前記係止溝との係合状態に関しても、安定させる事ができる。この結果、この止め輪と前記ステアリングシャフトとの間に衝撃荷重が加わった場合に於ける、この止め輪の離脱荷重を安定させて、前記突き上げ防止の確実化を図れる。

本発明の実施の形態の１例を示す、自動車用ステアリング装置の部分切断側面図。図１のＸ部拡大図。ステアリングシャフト用回転支持装置を取り出した状態で示す斜視図。同じく断面図。止め輪の斜視図（Ａ）と、軸方向から見た正投影図（Ｂ）と、（Ｂ）の右方から見た正投影図（Ｃ）。一次衝突時に係止溝から止め輪が抜け出る状態を、止め輪を切断した状態で順番に示す、ステアリングシャフトの部分側面図。係止溝の形状を示す、ステアリングシャフトの部分側面図。係止溝とワッシャとの寸法関係を説明する為、止め輪とワッシャとを切断した状態で示す、ステアリングシャフトの部分側面図。係止溝の内側面の傾斜角度と、この係止溝から止め輪が抜け出る為に要する荷重の大きさとの関係を示す線図。従来から知られている自動車用ステアリング装置の第１例を示す、部分切断側面図。同第２例を示す縦断側面図。図１１のＹ部拡大図。係止リングを軸方向から見た正投影図（Ａ）と径方向から見た正投影図（Ｂ）。

図１〜８は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例は、本発明を、所謂首振りチルト式の自動車用ステアリング装置に適用した場合に就いて示している。この為に、位置固定のロアコラム２８の後端部にアッパコラム２９の前端部を、横軸３０を中心とする揺動変位を可能に支持して、ステアリングコラム３ｂとしている。そして、ステアリングシャフト２ｂの後端部で前記アッパコラム２９よりも後方に突出した部分に固定したステアリングホイール１（図１０参照）の上下位置を調節可能としている。図１に示した１対のばね３１、３２のうち、後側のばね３１は、前記ステアリングホイール１を調節後の位置に固定する為の位置固定装置を構成するラックを付勢する為のもの、前側のばね３２は、この位置固定装置の解除時に、前記アッパコラム２９を上方に回動させる為のものである。尚、これらの機構に就いては、従来から知られており、本発明の特徴部分とも関係しない為、詳しい図示並びに説明は省略する。

前記ステアリングシャフト２ｂは、前側に配置されたロアシャフトである杆状のインナシャフト８ｂの後部と、後側に配置されたアッパシャフトである管状のアウタシャフト７ｂの前部とを、スプライン係合により、トルクの伝達を可能に、且つ、軸方向の相対変位を可能に組み合わせて成る。そして、テレスコピックレバー３４の操作に基づき、前記インナシャフト８ｂと前記アウタシャフト７ｂとから成る前記ステアリングシャフト２ｂの伸縮の可否を切り換える事により、前記ステアリングホイール１の前後位置調節を行う、テレスコピック機構を構成している。この為に、前記ロアコラム２８を、前側のアウタコラムと後側のインナコラムとを伸縮可能に組み合わせた、テレスコピック構造としている。又、前記ステアリングホイール１の上下位置調節を、首振り式のチルト機構により行う様にしている。従って、図１の左側に表れたアウタシャフト７ｂの後端部と、同じく右端に表れたアッパシャフト３３（テレスコピック機構を組み合わせる場合には、このアッパシャフト３３を伸縮構造とする）の前端部とを、図示しない自在継手により連結している。この自在継手の変位中心は、ほぼ、前記横軸３０の中心軸上に位置させている。

上述の様な、ロアコラム２８とアッパコラム２９とから成るステアリングコラム３ｂは車体に対し、一次衝突の際に後方に変位する事はないが、二次衝突の際に前方に変位（離脱）する様に支持する。この為に、前記ロアコラム２８の前端部を、車体に支持固定するロアブラケット３５に対し、係止カプセル３６ａを介して、二次衝突時に加わる衝撃荷重により、前方への変位を可能に支持する。又、前記ロアコラム２８の後端部に設けた取付板部３７を車体に対し、左右１対の係止カプセル３６ｂを介して、二次衝突時に加わる衝撃荷重により、前方への変位を可能に支持する。この様な離脱構造に就いても、従来から知られており、本発明の要旨と関係しない為、詳しい図示並びに説明は省略する。

前記インナシャフト８ｂと前記アウタシャフト７ｂとから成る前記ステアリングシャフト２ｂは、前記ロアコラム２８の前後両端部の内側に、それぞれ単列深溝型の玉軸受により、回転自在に支持している。このうち、前記ロアコラム２８の前端部の内側に前記インナシャフト８ｂの中間部を回転自在に支持する回転支持装置３８が、本例の特徴部分である。この回転支持装置３８は、前記インナシャフト８ｂの中間部外周面と前記ロアコラム２８の前端部内周面との間に、玉軸受１８ｃと、スペーサ３９と、止め輪４０と、ワッシャ４１と、緩衝材４２とを配置して成る。この緩衝材４２は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材製で、例えばＯリングを使用する。

このうちの玉軸受１８ｃは、内輪１９の外周面に形成した内輪軌道２０と外輪２１の内周面に形成した外輪軌道２２との間に複数個の玉２３、２３を転動自在に設けた、単列深溝型である。又、前記スペーサ３９は、機械構造用炭素鋼材や一般構造用圧延鋼板、或いは冷間圧造用線材等の各種鋼材等の金属材料にプレス加工（鍛造加工を含む）の如き塑性加工、又は旋削加工の如き切削加工等を施したり、防振機能を持たせる為に、合成樹脂や合成ゴムを射出成形する等により、断面Ｌ字形で全体を円環状としている。この様な前記スペーサ３９は、外周面に形成した外向フランジ状の鍔部４３を後側に位置させた状態で、前記インナシャフト８ｂの中間部に、締り嵌めで外嵌固定している。又、この状態で、前記スペーサ３９の軸方向後端面の内径寄り部分を、前記インナシャフト８ｂの中間部外周面に形成した段差面２４に突き当てている。

前記玉軸受１８ｃは、前記外輪２１を、前記ロアコラム２８の前端部に締り嵌めで内嵌すると共に、このロアコラム２８の内周面に形成した外径側段差面４４と、この内周面に係止した外径側止め輪４５とにより軸方向両側から挟持して、軸方向に関する位置決めを図っている。又、前記玉軸受１８ｃの内輪１９を、前記スペーサ３９に締り嵌めで外嵌して、この内輪１９の軸方向後端面を前記鍔部４３に突き当てている。更に、前記インナシャフト８ｂのうちで、前記スペーサ３９よりも前方に突出した部分の周囲に、前記緩衝材４２と、前記ワッシャ４１と、前記止め輪４０とを、前記スペーサ３９の側から（後から前に向けて）順番に設けている。これら各部材４２、４１、４０を設置する為に、前記インナシャフト８ｂのうちで、前記スペーサ３９よりも前方に突出した部分の外周面に、係止溝２６ａと保持溝４６とを、それぞれ全周に亙って形成している。このうち、後側に形成した保持溝４６は、幅寸法（前記インナシャフト８ｂの軸方向に関する寸法）が比較的広く、前記スペーサ３９の前端部内径側から、このスペーサ３９の軸方向前端面よりも前寄り部分にまで形成している。又、幅寸法が比較的狭い、前記係止溝２６ａは、前記保持溝４６よりも少しだけ前寄り部分に形成している。従って、これら両溝２６ａ、４６の間部分には、幅寸法が狭い、円筒面部４７が存在する。

前記各部材４２、４１、４０のうち、緩衝材４２は、前記保持溝４６内に保持した状態で、この保持溝４６の底面及び前側内側面と、前記スペーサ３９の前端内径側隅角部との間で弾性的に挟持されている。又、前記ワッシャ４１は、前記円筒面部４７に隙間嵌乃至は軽い締り嵌め（止まり嵌め）で外嵌している。更に、前記止め輪４０は、前記係止溝２６ａに係止している。そして、前記ワッシャ４１が前記スペーサ３９から離れる方向に変位するのを阻止して、これらワッシャ４１とスペーサ３９との間で前記緩衝材４２を弾性的に圧縮し、このスペーサ３９を前記段差面２４に向けて押し付けている。

前記止め輪４０は、ステンレスのばね鋼製の線材、ＳＷＰ−Ａ、ＳＷＰ−Ｂ（ＪＩＳＧ３５２２）の如きピアノ線の様な、弾性を有する金属製で断面形状が円形の線材を曲げ形成する事により、図５に示す様な欠円環状としている。即ち、前記止め輪４０は、欠円環状の主部４８の周方向両端部を、この主部４８と反対方向に折り返す事で、それぞれが略円形の係止部５０、５０としている。この主部４８の自由状態での内径は、前記インナシャフト８ｂの外径よりも小さく、自身の弾性により、前記係止溝２６ａにがたつきなく係止される様にしている。又、前記両係止部５０、５０は、前記止め輪４０を前記係止溝２６ａに着脱すべく、この止め輪４０の直径を拡げる際に、図示しない拡径治具の先端部を係止可能な形状及び大きさとしている。

上述の様な止め輪４０を係止する為の、前記係止溝２６ａは、軸方向両内側面が互いに反対方向に、外径側開口に向かうに従ってこの係止溝２６ａの軸方向幅寸法が広くなる方向に傾斜したＶ字溝としている。この様な係止溝２６ａの両内側面の、前記インナシャフト８ｂの中心軸に直交する仮想平面に対する傾斜角度は、互いに異ならせている。具体的には、図７に示す様に、前側の内側面５１ａの傾斜角度αよりも、後側の内側面５１ｂの傾斜角度βを大きく（α＜β）している。このうち、前側の内側面５１ａの傾斜角度αは、一次衝突時に前記インナシャフト８ｂに後ろ向きの衝撃荷重が加わった場合に、前記止め輪４０の主部４８が前記前側の内側面５１ａに乗り上げ、この止め輪４０が前記係止溝２６ａから抜け出る（前記インナシャフト８ｂに対し前方に脱落する）程度に規制している。又、図８に示す様に、前記係止溝２６ａの開口部の軸方向に関する幅寸法Ｗよりも、前記ワッシャ４１の軸方向に関する厚さ寸法Ｔを大きく（Ｗ＜Ｔ）している。

上述の様に構成する本例の自動車用ステアリング装置は、衝突事故の際に次の様に作用して、運転者の保護を図る。先ず、自動車が他の自動車等の他の物体に衝突する一次衝突に伴って、前記インナシャフト８ｂに後ろ向きの衝撃荷重が加わると、前記緩衝材４２が押し潰され、前記ワッシャ４１の後面と前記スペーサ３９の軸方向前端面とが当接する。すると、このワッシャ４１の前面が前記止め輪４０を、前記インナシャフト８ｂに対し前方に強く押す（実際には、この止め輪４０の前後位置が変化せずに、このインナシャフト８ｂが後方に強く押される）。この状態では、前記ロアコラム２８は車体に対し、離脱する事なく支持されたままとなる。この為、前記止め輪４０が前記前側の内側面５１ａに、図６の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）に示す様に乗り上げ、この止め輪４０による、前記ロアコラム２８に対する前記インナシャフト８ｂの支持力が喪失する。この結果、このインナシャフト８ｂが、前記アウタシャフト７ｂに対し、前記スプライン係合部を軸方向に滑らせつつ後方に変位し、このアウタシャフト７ｂが後方に突き上げられる事を防止する。従って、このアウタシャフト７ｂの後端部に固定した前記ステアリングホイール１が、運転者の身体に向けて後方に変位するのを防止できる。

前記一次衝突に続く二次衝突時に、運転者の身体が前記ステアリングホイール１に勢い良く衝突すると、この衝突に伴ってこのステアリングホイール１に加えられた衝撃荷重が、前記ロアコラム２８に伝わる。この結果、前記各係止カプセル３６ａ、３６ｂが、前記ロアブラケット３５及び車体に対して離脱し、前記ロアコラム２８が前方に変位する。この結果、前記アウタシャフト７ｂと前記インナシャフト８ｂとから成る、前記ステアリングシャフト２ｂの全長を更に縮めつつ、前記ステアリングホイール１が前方に変位する。そして、このステアリングホイール１に衝突した運転者の身体に加わる衝撃を緩和する。尚、この際、前記ロアコラム２８と車体に固定の部分との間に設けたエネルギ吸収部材を塑性変形させて、前記運転者の身体に加わる衝撃エネルギを吸収する。

前述の様に構成し、上述の様に作用する本例の自動車用ステアリング装置は、前記止め輪４０として、断面円形の線材を曲げ形成して欠円環状としたものを使用する為、この止め輪４０の材料の歩留まりを極めて高くすると共に、加工も容易に行えて、この止め輪４０の低コスト化を図れる。又、この止め輪４０以外の構成各部品、即ち、玉軸受１８ｃ、スペーサ３９、緩衝材４２、ワッシャ４１に関しても、前述した様に、各種鋼材等のプレス成形等や合成樹脂の射出成形等により容易に造れる（スペーサ３９の場合）か、広く使用されている汎用の部材を使用できる（緩衝材４２及びワッシャ４１の場合）。従って、前記回転支持装置３８の低コスト化を図れ、前記自動車用ステアリング装置全体としての低コスト化を図れる。

又、本例の場合には、前側の内側面５１ａの傾斜角度αよりも、後側の内側面５１ｂの傾斜角度βを大きくしている為、前記回転支持装置３８の組立時に、前記ワッシャ４１を前記インナシャフト８ｂに外嵌する作業を容易に行える。即ち、このワッシャ４１はこのインナシャフト８ｂに対し、図４の左から右に向けて外嵌するが、この際、前記後側の内側面５１ｂの傾斜角度βが大きい（傾斜角度βの余角である、軸方向に対する傾斜角度が小さい）為、前記ワッシャ４１の内周縁が前記後側の内側面５１ｂに引っ掛かり難く、前記インナシャフト８ｂに対する前記ワッシャ４１の外嵌作業を容易に行える。

又、前記止め輪４０を構成する断面円形の線材の断面形状、断面直径、弾性係数は、何れも精度良く安定させる事ができる。又、この線材を曲げ形成して前記止め輪４０とする加工も、特に面倒な加工ではない為、得られる止め輪４０の形状及び寸法（真円度、自由状態での内径）も、精度良く安定させられる。更に、この止め輪４０を係止する為、前記インナシャフト８ｂの外周面に前記係止溝２６ａを形成する作業も、簡単な旋削加工により行える為、この係止溝２６ａの形状及び寸法（前側の内側面５１ａの傾斜角度、前記止め輪４０の主部４８が係合する部分の幅寸法等）に関しても、特にコストを掛けなくても、精度良く規制できる。従って、それぞれが精度良く造られた、前記止め輪４０と前記係止溝２６ａとの係合状態に関しても、安定させる事ができる。この結果、この止め輪４０と前記インナシャフト８ｂとの間に衝撃荷重が加わった場合に於ける、この止め輪４０の離脱荷重を安定させて、前記突き上げ防止の確実化を図れる。

更に、前記係止溝２６ａの開口部の軸方向に関する幅寸法Ｗよりも、前記ワッシャ４１の軸方向に関する厚さ寸法Ｔを大きくしている為、前記一次衝突時に於ける、前記ロアコラム２８に対する前記インナシャフト８ｂの後方への変位を円滑に行わせられる。即ち、前記厚さ寸法Ｔが前記幅寸法Ｗよりも大きい為、前記ワッシャ４１が丁度前記係止溝２６ａの周囲に存在する（軸方向に関する位相が互いに一致する）状態でも、前記ワッシャ４１の内周縁部が前記係止溝２６ａ内に入り込む事はない。この為、このワッシャ４１の内周縁部と前記前側の内側面５１ａとの摩擦係合により、前記インナシャフト８ｂが前記ワッシャ４１よりも後方に変位する事に対する抵抗が大きくなる事はない。この結果、このワッシャ４１の存在により、前記一次衝突時の離脱荷重がばらつく事を、より一層確実に防止できる。尚、この離脱荷重の大きさは、前記両内側面５１ａ、５１ｂの傾斜角度α、β、前記係止溝２６ａの幅寸法Ｗと前記止め輪４０を構成する線材の断面直径とにより定まる、これら係止溝２６ａと止め輪４０との係り代、この線材の断面直径と材料の弾性係数により定まる、この止め輪４０の弾性等により、任意に設定できる。尚、前記幅寸法Ｗを大きくして前記係り代を大きくすれば、前記係止溝２６ａと前記止め輪４０との接触部の移動距離が大きくなる分、一次衝突時に於ける、この係止溝２６ａからのこの止め輪４０の離脱荷重が大きくなる。

本発明を実施する場合に好ましい、各部の形状、大きさに関する具体的数値、各部の材質の１例に就いて、以下に例示する。
「止め輪４０」
線材の断面直径：２mm
止め輪４０の内径：１５．９mm
材質：ＳＷＰ−Ａ、又は、ＳＷＰ−Ｂ
「インナシャフト８ｂ」
外径：１７mm
材質：Ｓ３５Ｃ（ＪＩＳＧ４０５１の機械構造用炭素鋼）
「係止溝２６ａ」
開口部の軸方向幅寸法Ｗ：１．８mm
両内側面５１ａ、５１ｂの傾斜角度α、β ：３６゜±２゜（α＝β）

各部の形状、大きさに関する具体的数値、各部の材質を、例えば上述の様に規制する事で、前記係止溝２６ａからの前記止め輪４０の離脱荷重を、１．０〜１．８ｋＮの範囲に規制する。この離脱荷重が１．８ｋＮを超えると、一次衝突の際に前記インナシャフト８ｂが後方に変位する事に対する抵抗が大きくなり過ぎて、自動車用ステアリング装置を構成する他の部分の強度及び剛性との関係で、ステアリングホイールが後方に変位するのを防止する効果が不十分になる可能性がある。一方、前記離脱荷重が１．０ｋＮ未満の場合には、悪路走行等に伴って前記インナシャフト８ｂに、後方に向いた衝撃荷重が加わった場合に、前記係止溝２６ａから前記止め輪４０が抜け出る可能性がある。前記両内側面５１ａ、５１ｂの傾斜角度α、βを３６゜±２゜、より好ましくは３６゜±１゜（±１゜は製造上の公差）に規制して、図９に示す様に、前記離脱荷重を１．０〜１．８ｋＮの範囲（図９の範囲ａ）に、更に好ましくは１．１〜１．５ｋＮの範囲（図９の範囲ｂ）に規制すれば、前記係止溝２６ａから前記止め輪４０が不用意に抜け出る事を防止し、且つ、衝突事故の際には確実に抜け出る様にできる。

本発明の特徴は、衝突事故に伴ってステアリングシャフトに加わる衝撃荷重に基づき、運転者の保護を図れる方向にこのステアリングホイールを離脱させる為の構造にある。従って、本発明は、ステアリングホイールの位置調節機構の有無、パワーステアリング装置の有無とは関係なく実施できる。又、図示の例からスペーサ３９を省略し、玉軸受の内輪をステアリングシャフトに直接外嵌した構造で本発明を実施する事もできる。更に、係止溝の両内側面の傾斜角度は、必ずしも異ならせる必要はない。この係止溝の可能の容易化によるコスト低減を優先するのであれば、両内側面の傾斜角度を一致させても良い。

１ステアリングホイール
２、２ａ、２ｂステアリングシャフト
３、３ａ、３ｂステアリングコラム
４ハウジング
５車体
６横軸
７、７ａ、７ｂアウタシャフト
８、８ａ、８ｂインナシャフト
９、９ａアウタコラム
１０、１０ａインナコラム
１１第一の自在継手
１２中間シャフト
１３第二の自在継手
１４ステアリングギヤユニット
１５入力軸
１６タイロッド
１７電動モータ
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ玉軸受
１９内輪
２０内輪軌道
２１外輪
２２外輪軌道
２３玉
２４段差面
２５係止リング
２６、２６ａ係止溝
２７係止爪
２８ロアコラム
２９アッパコラム
３０横軸
３１ばね
３２ばね
３３アッパシャフト
３４テレスコピックレバー
３５ロアブラケット
３６ａ、３６ｂ係止カプセル
３７取付板部
３８回転支持装置
３９スペーサ
４０止め輪
４１ワッシャ
４２緩衝材
４３鍔部
４４外径側段差面
４５外径側止め輪
４６保持溝
４７円筒面部
４８主部
５０係止部
５１ａ、５１ｂ内側面

Claims

操舵輪に舵角を付与する為、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤユニットに伝達するステアリングシャフトと、このステアリングシャフトの外周面とこのステアリングシャフトの周囲に設けられた状態で車体に支持された保持部の内周面との間に設けられて、この保持部の内径側に前記ステアリングシャフトを回転自在に支持する軸受と、この軸受の内径寄り部分をこのステアリングシャフトに対して、軸方向の位置決めを図り、且つ、軸方向の衝撃荷重が加わった場合にこのステアリングシャフトに対する軸方向の変位を可能に支持すべく、このステアリングシャフトの外周面に形成された係止溝に係止された止め輪とを備えたステアリングシャフト用回転支持装置に於いて、この係止溝が、少なくとも前記衝撃荷重の作用方向に関する後側面が、径方向外方に向かう程前記係止溝の幅を拡げる方向に傾斜した傾斜面であり、前記止め輪が断面円形の線材を曲げ形成して欠円環状としたものであり、
前記軸受が、内輪の外周面に形成した内輪軌道と外輪の内周面に形成した外輪軌道との間に複数個の玉を転動自在に設けた単列の玉軸受であり、前記内輪が前記ステアリングシャフトの中間部に、直接又は環状のスペーサを介して外嵌固定されており、前記内輪の軸方向端面と前記係止溝に係止した前記止め輪との間部分で前記ステアリングシャフトに、円輪状のワッシャを、軸方向の変位を可能に外嵌しており、
前記ワッシャの軸方向に関する厚さ寸法が、前記係止溝の開口部の軸方向に関する幅寸法よりも大きい事を特徴とするステアリングシャフト用回転支持装置。
操舵輪に舵角を付与する為、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤユニットに伝達するステアリングシャフトと、このステアリングシャフトの外周面とこのステアリングシャフトの周囲に設けられた状態で車体に支持された保持部の内周面との間に設けられて、この保持部の内径側に前記ステアリングシャフトを回転自在に支持する軸受と、この軸受の内径寄り部分をこのステアリングシャフトに対して、軸方向の位置決めを図り、且つ、軸方向の衝撃荷重が加わった場合にこのステアリングシャフトに対する軸方向の変位を可能に支持すべく、このステアリングシャフトの外周面に形成された係止溝に係止された止め輪とを備えたステアリングシャフト用回転支持装置に於いて、この係止溝が、少なくとも前記衝撃荷重の作用方向に関する後側面が、径方向外方に向かう程前記係止溝の幅を拡げる方向に傾斜した傾斜面であり、前記止め輪が断面円形の線材を曲げ形成して欠円環状としたものであり、
前記軸受が、内輪の外周面に形成した内輪軌道と外輪の内周面に形成した外輪軌道との間に複数個の玉を転動自在に設けた単列の玉軸受であり、前記内輪が前記ステアリングシャフトの中間部に、直接又は環状のスペーサを介して外嵌固定されており、前記内輪の軸方向端面と前記係止溝に係止した前記止め輪との間部分で前記ステアリングシャフトに、円輪状のワッシャを、軸方向の変位を可能に外嵌しており、
前記内輪又は前記スペーサの軸方向端面と前記ワッシャとの間に、弾性材製で環状の緩衝材を挟持している事を特徴とするステアリングシャフト用回転支持装置。
前記内輪又は前記スペーサの軸方向端面と前記ワッシャとの間に、弾性材製で環状の緩衝材を挟持している、請求項１に記載したステアリングシャフト用回転支持装置。
前記衝撃荷重の作用方向が、車両に組み付けられた前記ステアリングシャフトの前後方向に関して後ろ向きであり、前記衝撃荷重の作用方向に関する後側面が、前記係止溝の両側面のうち、前記ステアリングシャフトの前後方向に関する前側面であり、このステアリングシャフトの中心軸に対し直交する仮想平面に対する傾斜角度を、前記係止溝の両側面の傾斜角度とした場合に、前記ステアリングシャフトの前後方向に関する前側面の傾斜角度よりも、同じく後側面の傾斜角度が大きい、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載したステアリングシャフト用回転支持装置。
前側に配置されたロアシャフトの後部と後側に配置されたアッパシャフトの前部とを、トルクの伝達を可能に、且つ、少なくとも衝突事故に伴って加わる衝撃荷重により軸方向の相対変位を可能に組み合わせたステアリングシャフトと、筒状に造られてこのステアリングシャフトの軸方向に離隔した２箇所位置をそれぞれ軸受により回転自在に支持したステアリングコラムとを備え、これら両軸受のうちの前側の軸受の内径寄り部分を前記ロアシャフトに対して、軸方向の位置決めを図り、且つ、一次衝突に基づく後方への衝撃荷重が加わった場合に前記ロアシャフトに対する軸方向の変位を可能に支持する回転支持装置により支持している自動車用ステアリング装置に於いて、この回転支持装置が、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したステアリングシャフト用回転支持装置であり、前記ステアリングコラムの前端部を前記保持部とすると共に、前記ロアシャフトを請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したステアリングシャフトとして、前記ステアリングシャフト用回転支持装置をこのステアリングシャフトと前記保持部との間に設置した事を特徴とする自動車用ステアリング装置。