JP6897385B2 - ステアリング装置及び中間シャフト - Google Patents

Description

本発明は、ステアリング装置及び中間シャフトに関する。

車両には、操作者（運転者）のステアリングホイールに対する操作を車輪に伝えるための装置としてステアリング装置が設けられている。車両の衝突が生じた時に衝撃をステアリングホイールに伝えにくくするステアリング装置が知られている。例えば特許文献１及び特許文献２には、衝撃を吸収することができる中間シャフトが記載されている。特許文献１及び特許文献２においては中間シャフトに複数の穴が設けられている。また、特許文献２においては、中間シャフトが、相対的にスライドするロアシャフト及びアッパーシャフトから構成されている。

実公昭５３−５２１７９号公報 特開２００２−４６６２８号公報

ところで、中間シャフトに雨水等が侵入することがある。中間シャフトに設けられた穴に水がかかると、錆が生じる可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、衝突時に中間シャフトを変形させることができ且つ中間シャフトの錆びを防止できるステアリング装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係るステアリング装置は、第１ユニバーサルジョイントと、前記第１ユニバーサルジョイントより前方側に配置される第２ユニバーサルジョイントと、前記第１ユニバーサルジョイントと前記第２ユニバーサルジョイントとを連結する中間シャフトと、を備え、前記中間シャフトは、外周面にスリットを有する筒状の衝撃吸収部と、前記衝撃吸収部の外周面に接し且つ前記スリットを塞ぐ第１カバーと、前記第１カバーに対して隙間を空けて配置され且つ前記第１カバーを覆う第２カバーと、を備え、前記第２カバーの厚みは、前記第１カバーの厚みより大きい。

これにより、スリットを起点として中間シャフトが容易に曲がることに加え、第１カバーがスリットへの水の侵入を阻む。さらに、第２カバーが第１カバーを守る。石が中間シャフトに向かって飛んできても、石は第２カバーで跳ね返される。このため、第１カバーの破損が防止される。したがって、ステアリング装置は、衝突時に中間シャフトを変形させることができ且つ中間シャフトの錆びを防止できる。

ステアリング装置の望ましい態様として、前記第１カバーは、熱収縮チューブであることが望ましい。

これにより、第１カバーが衝撃吸収部に密着する。このため、スリットへ水がより侵入しにくくなる。また、第２カバーを衝撃吸収部に取り付ける作業が容易になる。

ステアリング装置の望ましい態様として、前記第２カバーは、端部に前記中間シャフトの軸方向に沿うノッチを備えることが望ましい。

これにより、第２カバーの端部における内径を拡げることが容易である。このため、第２カバーを衝撃吸収部に取り付ける作業が容易になる。

ステアリング装置の望ましい態様として、前記第２カバーは、水抜き穴を備えることが望ましい。

これにより、第１カバーと第２カバーとの間に侵入した水が水抜き穴を介して排出される。このため、第１カバーと第２カバーとの間の空間に水が溜まりにくくなる。

ステアリング装置の望ましい態様として、前記中間シャフトは、前記衝撃吸収部の後方に配置される第１テーパー部と、前記衝撃吸収部の前方に配置される第２テーパー部と、を備え、前記第１テーパー部の外径は、後方に向かって小さくなっており、前記第２テーパー部の外径は、前方に向かって小さくなっており、前記第１カバーの一端は前記第１テーパー部に接し、前記第１カバーの他端は前記第２テーパー部に接することが望ましい。

スリットを塞ぐ第１カバーは、スリットの縁に接する。第１カバーが動くと、第１カバーがスリットの縁に引っ掛かって破損する可能性がある。これに対して、第１カバーが第１テーパー部及び第２テーパー部に接することで第１カバーが移動しにくくなる。したがって、第１カバーの破損が防止される。

本発明の一態様に係る中間シャフトは、ステアリング装置に用いられる中間シャフトであって、外周面にスリットを有する筒状の衝撃吸収部と、前記衝撃吸収部の外周面に接し且つ前記スリットを塞ぐ第１カバーと、前記第１カバーに対して隙間を空けて配置され且つ前記第１カバーを覆う第２カバーと、を備え、前記第２カバーの厚みは、前記第１カバーの厚みより大きい。

これにより、スリットを起点として中間シャフトが容易に曲がることに加え、第１カバーがスリットへの水の侵入を阻む。さらに、第２カバーが第１カバーを守る。石が中間シャフトに向かって飛んできても、石は第２カバーで跳ね返される。このため、第１カバーの破損が防止される。したがって、中間シャフトは、衝突時に容易に変形することができ且つ錆びを防止できる。

本発明によれば、衝突時に中間シャフトを変形させることができ且つ中間シャフトの錆びを防止できるステアリング装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係るステアリング装置の概略を示す模式図である。 図２は、本実施形態に係るステアリング装置の斜視図である。 図３は、本実施形態に係る中間シャフトの斜視図である。 図４は、第２カバーの図示を省略した中間シャフトの斜視図である。 図５は、第２カバー及び第１カバーの図示を省略した中間シャフトの斜視図である。 図６は、本実施形態に係る中間シャフトの側面図である。 図７は、図６におけるＡ−Ａ断面図である。 図８は、アッパーシャフト及びロアシャフトの分解斜視図である。 図９は、図６におけるＢ−Ｂ断面図である。 図１０は、図６におけるＣ−Ｃ断面図である。 図１１は、図７におけるＤ部拡大図である。 図１２は、本実施形態に係るアッパーシャフトの側面図である。 図１３は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法のフローチャートである。 図１４は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法に用いられる切削工具の斜視図である。 図１５は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法の第１ステップを説明するための側面図である。 図１６は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法の第１ステップを説明するための正面図である。 図１７は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法の第１ステップを説明するための側面図である。 図１８は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法の第２ステップを説明するための側面図である。 図１９は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法の第２ステップを説明するための側面図である。 図２０は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法の第３ステップを説明するための側面図である。 図２１は、図１２におけるＥ部拡大図である。 図２２は、本実施形態に係るアッパーシャフトの展開図である。 図２３は、ロアシャフトがアッパーシャフトの中に入った時の中間シャフトの斜視図である。 図２４は、アッパーシャフトが曲がった時の中間シャフトの斜視図である。 図２５は、第１変形例に係る衝撃吸収部の側面図である。 図２６は、第２変形例に係る中間シャフトの断面図である。 図２７は、図２６におけるＦ−Ｆ断面図である。 図２８は、第３変形例に係る中間シャフトの断面図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係るステアリング装置の概略を示す模式図である。図２は、本実施形態に係るステアリング装置の斜視図である。図１に示すように、ステアリング装置８０は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、第１ユニバーサルジョイント８４と、中間シャフト８５と、第２ユニバーサルジョイント８６と、を備えピニオンシャフト８７に接合されている。以下の説明においては、ステアリング装置８０が搭載された車両における前方は単に前方と記載され、車両における後方は単に後方と記載される。

図１に示すように、ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂとを備える。入力軸８２ａの一方の端部がステアリングホイール８１に連結され、入力軸８２ａの他方の端部が出力軸８２ｂに連結される。また、出力軸８２ｂの一方の端部が入力軸８２ａに連結され、出力軸８２ｂの他方の端部が第１ユニバーサルジョイント８４に連結される。

図１に示すように、中間シャフト８５は、第１ユニバーサルジョイント８４と第２ユニバーサルジョイント８６とを連結している。中間シャフト８５の一方の端部が第１ユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部が第２ユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７の一方の端部が第２ユニバーサルジョイント８６に連結され、ピニオンシャフト８７の他方の端部がステアリングギヤ８８に連結される。第１ユニバーサルジョイント８４及び第２ユニバーサルジョイント８６は、例えばカルダンジョイントである。ステアリングシャフト８２の回転が中間シャフト８５を介してピニオンシャフト８７に伝わる。すなわち、中間シャフト８５はステアリングシャフト８２に伴って回転する。

図１に示すように、ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂとを備える。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。ラック８８ｂは、タイロッド８９に連結される。ラック８８ｂが移動することで車輪の角度が変化する。

図１に示すように、操舵力アシスト機構８３は、減速装置９２と、電動モータ９３とを備える。減速装置９２は、例えばウォーム減速装置である。電動モータ９３で生じたトルクは、減速装置９２の内部のウォームを介してウォームホイールに伝達され、ウォームホイールを回転させる。減速装置９２は、ウォーム及びウォームホイールによって、電動モータ９３で生じたトルクを増加させる。そして、減速装置９２は、出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、ステアリング装置８０はコラムアシスト方式である。

図１に示すように、ステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０と、トルクセンサ９４と、車速センサ９５と、を備える。電動モータ９３、トルクセンサ９４及び車速センサ９５は、ＥＣＵ９０と電気的に接続される。トルクセンサ９４は、入力軸８２ａに伝達された操舵トルクをＣＡＮ（Controller Area Network）通信によりＥＣＵ９０に出力する。車速センサ９５は、ステアリング装置８０が搭載される車体の走行速度（車速）を検出する。車速センサ９５は、車体に備えられ、車速をＣＡＮ通信によりＥＣＵ９０に出力する。

ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の動作を制御する。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９４及び車速センサ９５のそれぞれから信号を取得する。ＥＣＵ９０には、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ＥＣＵ９０は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ９３へ供給する電力値を調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９３から誘起電圧の情報又は電動モータ９３に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。ＥＣＵ９０が電動モータ９３を制御することで、ステアリングホイール８１の操作に要する力が小さくなる。

図３は、本実施形態に係る中間シャフトの斜視図である。図４は、第２カバーの図示を省略した中間シャフトの斜視図である。図５は、第２カバー及び第１カバーの図示を省略した中間シャフトの斜視図である。図６は、本実施形態に係る中間シャフトの側面図である。図７は、図６におけるＡ−Ａ断面図である。図８は、アッパーシャフト及びロアシャフトの分解斜視図である。図９は、図６におけるＢ−Ｂ断面図である。図１０は、図６におけるＣ−Ｃ断面図である。図１１は、図７におけるＤ部拡大図である。図１２は、本実施形態に係るアッパーシャフトの側面図である。図１３は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法のフローチャートである。図１４は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法に用いられる切削工具の斜視図である。図１５及び図１７は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法の第１ステップを説明するための側面図である。図１６は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法の第１ステップを説明するための正面図である。図１８及び図１９は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法の第２ステップを説明するための側面図である。図２０は、本実施形態に係る中間シャフトの製造方法の第３ステップを説明するための側面図である。図２１は、図１２におけるＥ部拡大図である。図２２は、本実施形態に係るアッパーシャフトの展開図である。

図６及び図７に示すように、中間シャフト８５は、アッパーシャフト１と、ロアシャフト２と、ストッパー６と、第１カバー３と、第２カバー４と、を備える。アッパーシャフト１及びロアシャフト２は、機械構造用炭素鋼（ＳＣ材（Carbon Steel for Machine Structural Use））又は機械構造用炭素鋼鋼管（いわゆるＳＴＫＭ材（Carbon Steel Tubes for Machine Structural Purposes））等で形成される。アッパーシャフト１及びロアシャフト２の強度は、第１ユニバーサルジョイント８４側又は第２ユニバーサルジョイント８６側から伝わるトルクによって変形しないように設計される。

図１２に示すように、アッパーシャフト１は筒状部材である。アッパーシャフト１は、ジョイント嵌合部１１と、第１テーパー部１２と、衝撃吸収部１３と、第２テーパー部１４と、円筒部１５と、第３テーパー部１６と、アッパー嵌合部１７と、を備える。

ジョイント嵌合部１１は、アッパーシャフト１の後方の端部に配置される。ジョイント嵌合部１１は、第１ユニバーサルジョイント８４に連結される。ジョイント嵌合部１１の外径は一定である。例えば、ジョイント嵌合部１１の外径は２３ｍｍである。ジョイント嵌合部１１の厚みは２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、ジョイント嵌合部１１の厚みは３ｍｍである。例えば、ジョイント嵌合部１１は、図１２に示すように外周面にセレーション１１ａを備える。セレーション１１ａは、第１ユニバーサルジョイント８４に設けられたセレーションと噛み合う。ジョイント嵌合部１１は、第１ユニバーサルジョイント８４に対して溶接によって固定されている。

第１テーパー部１２は、ジョイント嵌合部１１の前方に配置される。第１テーパー部１２の後方端部における外径は、ジョイント嵌合部１１の外径に等しい。第１テーパー部１２の外径は、前方に向かって大きくなっている。第１テーパー部１２の厚みは、ジョイント嵌合部１１の厚みに等しい。

衝撃吸収部１３は、第１テーパー部１２の前方に配置される。衝撃吸収部１３の外径は一定である。例えば、衝撃吸収部１３の外径は３４ｍｍである。衝撃吸収部１３の厚みは０．８ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、衝撃吸収部１３の厚みは１．２ｍｍである。衝撃吸収部１３の厚みは第１テーパー部１２の厚みより小さい。

図１２に示すように衝撃吸収部１３は、外周面に設けられる複数のスリット５と、後方表面１３１と、前方表面１３２と、を備える。スリット５の長手方向は、衝撃吸収部１３の周方向に沿っている。衝撃吸収部１３の周方向は、衝撃吸収部１３の回転軸Ｚを中心とした円の接線方向である。スリット５は、例えば図１４に示す切削工具１０によって衝撃吸収部１３の外周面を切削することで形成される。図１４に示すように、切削工具１０は、棒状であって、複数の刃１０１を備える。スリット５は、ブローチ加工によって形成される。ブローチと呼ばれる切削工具１０が、衝撃吸収部１３の回転軸Ｚを中心とした円の接線の１つに沿う方向に移動させられる。具体的には、図１２に示す最も後方に位置するスリット５を形成する場合、衝撃吸収部１３の外周面に当てられた切削工具１０が紙面の奥行き方向に移動させられる。スリット５は、衝撃吸収部１３の放射方向から見て楕円状である。衝撃吸収部１３の放射方向は、衝撃吸収部１３の回転軸Ｚに対する直交方向である。また、以下の説明において衝撃吸収部１３の回転軸Ｚに沿う方向は、単に軸方向と記載される。

例えば本実施形態における中間シャフト８５の製造方法は、図１３に示すように、第１ステップＳ１と、第１ステップＳ１の後の第２ステップＳ２と、第２ステップＳ２の後の第３ステップＳ３と、を含む。第１ステップＳ１においては、図１５及び図１６に示すように衝撃吸収部１３の外周面が切削工具１０によって切削されることにより、図１７に示すようにスリット５が形成される。切削工具１０が衝撃吸収部１３の回転軸Ｚを中心とした円の接線の１つに沿う方向に移動することで、スリット５が形成される。第１ステップＳ１において、中間シャフト８５は、移動しないように固定されている。第２ステップＳ２においては、図１８及び図１９に示すように、衝撃吸収部１３の回転軸Ｚを中心に中間シャフト８５が回転させられ、且つ中間シャフト８５が軸方向にずらされる。その後、中間シャフト８５は、移動しないように固定される。第３ステップＳ３においては、図２０に示すように、衝撃吸収部１３の外周面が切削工具１０によって切削されることにより２つめのスリット５が形成される。その後、第２ステップＳ２及び第３ステップＳ３が繰返されることにより、複数のスリット５が形成される。

図１２に示すように、後方表面１３１は、スリット５に面する衝撃吸収部１３の表面である。後方表面１３１は、スリット５の中心Ｃより後方に位置する。前方表面１３２は、スリット５に面する衝撃吸収部１３の表面である。前方表面１３２は、スリット５の中心Ｃより前方に位置する。

図２１に示すように、後方表面１３１は、平面部１３１ａと、曲面部１３１ｂと、を含む。図２１は、周方向から見たスリット５の周辺を示す図である。言い換えると、図２１は周方向におけるスリット５の両端を通る直線に沿う方向から見た図である。図２１において平面部１３１ａは線分を描く。平面部１３１ａは、衝撃吸収部１３の外周面に繋がる。図２１において平面部１３１ａと衝撃吸収部１３の外周面とがなす角度θ１は鈍角である。図２１において曲面部１３１ｂは円弧を描く。曲面部１３１ｂの一端が平面部１３１ａに繋がり、曲面部１３１ｂの他端が前方表面１３２に繋がる。

図２１に示すように、前方表面１３２は、平面部１３２ａと、曲面部１３２ｂと、を含む。図２１において平面部１３２ａは線分を描く。平面部１３２ａは、衝撃吸収部１３の外周面に繋がる。図２１において平面部１３２ａと衝撃吸収部１３の外周面とがなす角度θ２は鈍角である。例えば角度θ２は角度θ１に等しい。図２１において曲面部１３２ｂは円弧を描く。曲面部１３２ｂの一端が平面部１３２ａに繋がり、曲面部１３２ｂの他端が後方表面１３１の曲面部１３１ｂに繋がる。

図２２に示すように、複数のスリット５（スリット５１からスリット５９）は、軸方向で互いに異なる位置に配置されている。すなわち、軸方向に並んだ９つの列にスリット５が１つずつ配置されている。隣接する列にある２つのスリット５の中心Ｃ間の、軸方向の距離Ｐ１は一定である。隣接する列にある２つのスリット５の中心Ｃ間の、周方向の距離Ｐ２は一定である。このため、軸方向に並んだ列の順にスリット５の中心を繋いだ線は螺旋を描く。例えば、距離Ｐ２は衝撃吸収部１３の外周Ｌの３／８倍である。

図１２に示すように、第２テーパー部１４は、衝撃吸収部１３の前方に配置される。第２テーパー部１４の後方端部における外径は、衝撃吸収部１３の外径に等しい。第２テーパー部１４の外径は、前方に向かって小さくなっている。第２テーパー部１４の厚みは、２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、第２テーパー部１４の厚みは２．５ｍｍである。第２テーパー部１４の厚みは、衝撃吸収部１３の厚みより大きい。

円筒部１５は、第２テーパー部１４の前方に配置される。円筒部１５の外径は一定である。円筒部１５の厚みは、第２テーパー部１４の厚みに等しい。

第３テーパー部１６は、円筒部１５の前方に配置される。第３テーパー部１６の後方端部における外径は、円筒部１５の外径に等しい。第３テーパー部１６の外径は、前方に向かって小さくなっている。第３テーパー部１６の厚みは、第２テーパー部１４の厚みに等しい。

アッパー嵌合部１７は、アッパーシャフト１の前方の端部に配置される。アッパー嵌合部１７はロアシャフト２に連結される。アッパー嵌合部１７の外径は一定である。例えば、アッパー嵌合部１７の外径は２３ｍｍである。アッパー嵌合部１７の厚みは、第２テーパー部１４の厚みに等しい。アッパー嵌合部１７は、図８に示すように内周面にセレーション１７ａを備える。

図７に示すように、ロアシャフト２は中実部材である。ロアシャフト２は、ロア嵌合部２１と、円柱部２２と、ジョイント嵌合部２３と、を備える。

ロア嵌合部２１は、ロアシャフト２の後方の端部に配置される。ロア嵌合部２１は、アッパーシャフト１のアッパー嵌合部１７に挿入されている。ロア嵌合部２１は、図８に示すように外周面にセレーション２１ａを備える。セレーション２１ａは、セレーション１７ａと噛み合う。また、ロア嵌合部２１は、図７に示すように後方側の端面に凹部２１０を有する。

図９に示すように、軸方向に対して直交する断面においてアッパー嵌合部１７の外形が楕円を描く。図９に示す断面において、ロア嵌合部２１の外形は円を描く。図１０に示すように、軸方向に対して直交する断面のうち図９とは異なる断面において、アッパー嵌合部１７の外形が円を描く。図１０に示す断面において、ロア嵌合部２１の外形は楕円を描く。なお、図９のアッパー嵌合部１７及び図１０のロア嵌合部２１の形状は、説明のために誇張して描かれており、実際の形状とは異なる。実際には、セレーション１７ａの全ての歯は、それぞれセレーション２１ａの２つの歯の間に位置する。すなわち、図９の左側及び右側に位置するセレーション１７ａの歯は、セレーション２１ａの歯に接していないが、セレーション２１ａの２つの歯の間に位置する。図１０の上側及び下側に位置するセレーション１７ａの歯は、セレーション２１ａの歯に接していないが、セレーション２１ａの２つの歯の間に位置する。

中間シャフト８５を組み立てる時、ロア嵌合部２１の一部がアッパー嵌合部１７に挿入される。そして、アッパー嵌合部１７及びロア嵌合部２１が凹部２１０に対応する位置で２方向からプレスされる。その後、ロア嵌合部２１がアッパー嵌合部１７の中にさらに押し込まれる。これにより、図９及び図１０に示す断面形状が形成される。なお、アッパー嵌合部１７及びロア嵌合部２１のこのような連結方法は、楕円嵌合と呼ばれることがある。

アッパー嵌合部１７のロア嵌合部２１との接触部分に生じる摩擦により、アッパー嵌合部１７に対するロア嵌合部２１の移動が規制されている。すなわち、通常使用時（衝突が生じていない時）において、ロア嵌合部２１はアッパー嵌合部１７に対して移動しない。一方、衝突時においてロアシャフト２に軸方向の所定荷重が加わった場合、ロア嵌合部２１がアッパー嵌合部１７に対して移動する。所定荷重は、例えば１ｋＮ以上３ｋＮ以下程度である。すなわち、ロアシャフト２は、衝突時にアッパーシャフト１から離脱できるようにアッパーシャフト１に連結されている。ロア嵌合部２１とアッパー嵌合部１７との間の摩擦により衝撃が吸収される。衝撃吸収部１３の強度は、ロアシャフト２に所定荷重が加わった場合でも座屈しないように設計されている。

円柱部２２は、ロア嵌合部２１の前方に配置される。円柱部２２の外径は一定である。円柱部２２の外径は、ロア嵌合部２１の外径に等しい。

ジョイント嵌合部２３は、円柱部２２の前方の端部に配置される。ジョイント嵌合部２３は、第２ユニバーサルジョイント８６に連結される。ジョイント嵌合部２３の外径は一定である。例えば、ジョイント嵌合部２３は、外周面にセレーションを備える。ジョイント嵌合部２３のセレーションは、第２ユニバーサルジョイント８６に設けられたセレーションと噛み合う。ジョイント嵌合部２３は、第２ユニバーサルジョイント８６に対して溶接によって固定されている。

ストッパー６は、アッパーシャフト１に対してロアシャフト２が移動できる距離の最大値を決めるための部材である。例えば、ストッパー６は、図３に示すように第２ユニバーサルジョイント８６の後方端部に設けられる。衝突時にアッパーシャフト１に対してロアシャフト２が所定距離移動すると、アッパーシャフト１の前方端部がストッパー６に当たる。これにより、ロアシャフト２の移動が停止する。

図７に示すように、第１カバー３は衝撃吸収部１３に取り付けられる。図１１に示すように第１カバー３は、衝撃吸収部１３の外周面に接し且つスリット５を塞ぐ。第１カバー３は、例えば熱収縮チューブである。熱収縮チューブは、合成樹脂で形成されており、熱を加えられることで収縮する。このため、第１カバー３は衝撃吸収部１３の外周面に密着する。図１１に示すように、第１カバー３の一部はスリット５の内部に位置する。第１カバー３がスリット５を覆うので、スリット５への水の侵入が防止される。

図７に示すように、第２カバー４は、アッパーシャフト１に取り付けられる。第２カバー４は、例えば合成樹脂で形成されており、蛇腹状である。第２カバー４の厚みは第１カバー３の厚みより大きい。例えば、第２カバー４の厚みは１．２ｍｍである。例えば、第２カバー４の最大外径は４２ｍｍである。第２カバー４は第１カバー３を覆う。第２カバー４と第１カバー３との間には隙間が設けられている。第２カバー４の一端は第１テーパー部１２に接する。第２カバー４の他端は円筒部１５に接する。

第２カバー４は、図６及び図７に示すように、複数の水抜き穴４１と、ノッチ４２と、溝４８と、を備える。水抜き穴４１は、第２カバー４の軸方向の中央より前方に設けられた穴である。水抜き穴４１は、第１カバー３と第２カバー４との間に侵入した水を外部に排出する。ノッチ４２は、第２カバー４の後方端部に設けられた切欠きである。ノッチ４２は、軸方向に沿っている。ノッチ４２があることで、第２カバー４の後方端部における内径を拡げることが容易である。水抜き穴４１だけでなくノッチ４２からも水が排出される。溝４８は、第２カバー４の後方端部の外周面に設けられた溝である。溝４８は周方向に沿っており、ノッチ４２に繋がっている。溝４８には図６に示す止め輪４９が取り付けられる。第２カバー４は、止め輪４９によって第１テーパー部１２に固定されている。

図２３は、ロアシャフトがアッパーシャフトの中に入った時の中間シャフトの斜視図である。図２４は、アッパーシャフトが曲がった時の中間シャフトの斜視図である。

車両が衝突するとステアリングギヤ８８に荷重が加わる。ステアリングギヤ８８に加わった荷重は、第２ユニバーサルジョイント８６を介してロアシャフト２に伝わる。車両の前面の全てが衝突対象物に当たった場合（フルラップ衝突の場合）、ロアシャフト２には軸方向の荷重が加わることが多い。フルラップ衝突の場合には、図２３に示すようにロアシャフト２がアッパーシャフト１に対して移動することで衝撃が吸収される。その結果、ステアリングホイール８１に伝わる衝撃が低減する。

一方、車両の前面の一部が衝突対象物に当たった場合（オフセット衝突の場合）、ロアシャフト２には軸方向でない荷重が加わることが多い。このため、ロアシャフト２がアッパーシャフト１に対して真っ直ぐに移動できない。オフセット衝突の場合には、図２４に示すようにアッパーシャフト１の衝撃吸収部１３が曲がる。これにより、衝撃がステアリングシャフト８２側に伝わりにくくなる。その結果、ステアリングホイール８１に伝わる衝撃が低減する。衝撃吸収部１３は、スリット５を起点として曲がる。一部のスリット５が軸方向に伸び、伸びるスリット５に対して反対側にあるスリット５が軸方向に縮む。衝撃吸収部１３が曲がった場合、ロアシャフト２は周辺部品の隙間に入り込む。

衝突時において、ロアシャフト２がアッパーシャフト１に対して移動し、且つ衝撃吸収部１３が曲がることもある。図２３に示すようにアッパーシャフト１がストッパー６に当たった状態において、ロアシャフト２の後方端部は、１つのスリット５の中心より前方に位置する。具体的には、ロアシャフト２の後方端部が、最も後方に配置されたスリット５の中心より前方にあればよい。これにより、ロアシャフト２がアッパーシャフト１に対して移動した後に、衝撃吸収部１３がスリット５を起点に曲がることができる。

上述した特許文献１においては、衝突時にロールパイプ（スリーブ）の曲がりやすい方向が４方向に限定されやすい。曲がりやすい方向が限定される場合、ロールパイプ（スリーブ）が曲がる方向に障害物（例えば中間シャフトの周辺部材又は衝突時に後方に移動する部材）があると、ロールパイプ（スリーブ）の曲げが阻害される。これに対して、本実施形態においては、図２２で示したように８つのスリット５（スリット５１からスリット５８）の周方向の位置が互いに異なる。このため、衝撃吸収部１３は少なくとも８つの方向に曲がりやすい。本実施形態においては、特許文献１に比較して衝撃吸収部１３の曲がる方向が限定されにくい。このため、衝撃吸収部１３の曲げが阻害されにくい。

また、特許文献１においては、長孔を形成するためにロールパイプ（スリーブ）の放射方向外側から加工が施されることになる。放射方向から行う加工は比較的難しい。これに対して、本実施形態に係るスリット５はブローチ加工によって形成される。このため、特許文献１に比較してスリット５の形成が容易である。

なお、中間シャフト８５において、必ずしもロアシャフト２がアッパーシャフト１の内側に配置されていなくてもよい。例えば、ロアシャフト２が筒状であって、アッパーシャフト１がロアシャフト２の内側に配置されていてもよい。この場合、アッパー嵌合部１７の外周面にセレーション１７ａが設けられ、筒状であるロア嵌合部２１の内周面にセレーション２１ａが設けられる。

なお、衝撃吸収部１３は、必ずしもアッパーシャフト１に設けられなくてもよい。アッパーシャフト１及びロアシャフト２の少なくとも一方が衝撃吸収部１３を備えていればよい。この場合、アッパーシャフト１又はロアシャフト２がストッパー６に当たった時、アッパーシャフト１の前方の端部は、スリット５の中心Ｃより後方に位置することが好ましい。これにより、ロアシャフト２が最大限移動した後でも、ロアシャフト２が容易に曲がることができる。このため、ステアリング装置８０の衝撃吸収能力が向上する。

なお、スリット５の数及び形状は、上述したものに限られない。スリット５の数は１つであってもよいし、１０個以上であってもよい。また、スリット５は規則的に配列されていなくてもよい。

なお、第１カバー３及び第２カバー４は、必ずしも合成樹脂で形成されていなくてもよい。例えば、第１カバー３及び第２カバー４は、合成ゴムで形成されていてもよい。

以上で説明したように、ステアリング装置８０は、第１ユニバーサルジョイント８４と、第２ユニバーサルジョイント８６と、中間シャフト８５と、を備える。第２ユニバーサルジョイント８６は、第１ユニバーサルジョイント８４より前方側に配置される。中間シャフト８５は、第１ユニバーサルジョイント８４と第２ユニバーサルジョイント８６とを連結する。中間シャフト８５は、外周面にスリット５を有する筒状の衝撃吸収部１３を備える。スリット５の長手方向は、中間シャフト８５の周方向に沿う。衝撃吸収部１３は、スリット５に面し且つスリット５の中心Ｃより後方に位置する後方表面１３１と、スリット５に面し且つスリット５の中心Ｃより前方に位置する前方表面１３２と、を備える。周方向からスリット５を見た場合、衝撃吸収部１３の外周面と後方表面１３１とがなす角度θ１、及び衝撃吸収部１３の外周面と前方表面１３２とがなす角度θ２が鈍角である。

これにより、衝突時において後方表面１３１と前方表面１３２との間の境界部分に応力が集中する。応力が集中するスリット５の両端を起点として、中間シャフト８５が容易に曲がる。したがって、ステアリング装置８０は、衝突時に中間シャフト８５を容易に変形させることができる。また、後方表面１３１と前方表面１３２との間の最大距離が大きくなりやすいので、中間シャフト８５が曲がる時の中間シャフト８５の変位が大きくなりやすい。

また、衝撃吸収部１３は、複数のスリット５を備える。複数のスリット５は、第１スリット（例えばスリット５１）と、第１スリットに対して中間シャフト８５の軸方向で異なる位置にある第２スリット（例えばスリット５２）と、を少なくとも含む。第２スリットの中心Ｃは、第１スリットの中心Ｃに対して周方向にずれている。

これにより、衝撃吸収部１３の曲がる方向が限定されにくくなる。

また、中間シャフト８５は、第１ユニバーサルジョイント８４に連結されるアッパーシャフト１と、第２ユニバーサルジョイント８６に連結され且つアッパーシャフト１に離脱可能に連結されるロアシャフト２と、を備える。

これにより、衝突時にロアシャフト２がアッパーシャフト１に対して移動する。また、衝突時において後方表面１３１と前方表面１３２との間の境界部分に応力が集中する。応力が集中するスリット５の両端を起点として、中間シャフト８５が容易に曲がる。したがって、ステアリング装置８０は、衝突時にロアシャフト２及びアッパーシャフト１が相対的に移動し且つ中間シャフト８５を容易に変形させることができる。

また、アッパーシャフト１は、セレーション１７ａを有するアッパー嵌合部１７を備える。ロアシャフト２は、セレーション２１ａを有するロア嵌合部２１を備える。ロア嵌合部２１がアッパー嵌合部１７に嵌まる。アッパーシャフト１の軸方向に対して直交する断面において、アッパー嵌合部１７の外形及びロア嵌合部２１の外形のうち一方が円を描き、且つ他方が楕円を描く。

これにより、ロアシャフト２が移動する時、アッパー嵌合部１７とロア嵌合部２１との間に摩擦が生じる。アッパー嵌合部１７とロア嵌合部２１との間の摩擦により衝撃が吸収される。

また、アッパーシャフト１は、衝撃吸収部１３を備える。中間シャフト８５は、アッパーシャフト１に対してロアシャフト２が移動できる距離の最大値を決めるストッパー６を備える。アッパーシャフト１又はロアシャフト２がストッパー６に当たった時、ロアシャフト２の後方の端部は、スリット５の中心Ｃより前方に位置する。

これにより、ロアシャフト２が最大限移動した後でも、アッパーシャフト１が容易に曲がることができる。このため、ステアリング装置８０の衝撃吸収能力が向上する。

また、中間シャフト８５は、第１カバー３と、第２カバー４と、を備える。第１カバー３は、衝撃吸収部１３の外周面に接し且つスリット５を塞ぐ。第２カバー４は、第１カバー３に対して隙間を空けて配置され且つ第１カバー３を覆う。第２カバー４の厚みは、第１カバー３の厚みより大きい。

これにより、スリット５を起点として中間シャフト８５が容易に曲がることに加え、第１カバー３がスリット５への水の侵入を阻む。さらに、第２カバー４が第１カバー３を守る。石が中間シャフト８５に向かって飛んできても、石は第２カバー４で跳ね返される。このため、第１カバー３の破損が防止される。したがって、ステアリング装置８０は、衝突時に中間シャフト８５を変形させることができ且つ中間シャフト８５の錆びを防止できる。

また、第１カバー３は、熱収縮チューブである。

これにより、第１カバー３が衝撃吸収部１３に密着する。このため、スリット５へ水がより侵入しにくくなる。また、第１カバー３を衝撃吸収部１３に取り付ける作業が容易になる。

また、第２カバー４は、端部に中間シャフト８５の軸方向に沿うノッチ４２を備える。

これにより、第２カバー４の端部における内径を拡げることが容易である。このため、第２カバー４を衝撃吸収部１３に取り付ける作業が容易になる。

また、第２カバー４は、水抜き穴４１を備える。

これにより、第１カバー３と第２カバー４との間に侵入した水が水抜き穴４１を介して排出される。このため、第１カバー３と第２カバー４との間の空間に水が溜まりにくくなる。

また、中間シャフト８５の製造方法は、第１ステップＳ１と、第２ステップＳ２と、第３ステップＳ３と、を含む。第１ステップＳ１においては、中間シャフト８５の筒状の衝撃吸収部１３の外周面に、衝撃吸収部１３の回転軸Ｚを中心とした円の接線の１つに沿う方向に移動する切削工具１０により１つのスリット５（例えばスリット５１）を形成する。第２ステップＳ２においては、第１ステップＳ１の後、中間シャフト８５を回転させ、中間シャフト８５を軸方向にずらす。第３ステップＳ３においては、第２ステップＳ２の後、切削工具１０により他のスリット５（例えばスリット５２）を形成する。スリット５の長手方向は、中間シャフト８５の周方向に沿う。衝撃吸収部１３は、スリット５に面し且つスリット５の中心Ｃより後方に位置する後方表面１３１と、スリット５に面し且つスリット５の中心Ｃより前方に位置する前方表面１３２と、を備える。周方向からスリット５を見た場合、衝撃吸収部１３の外周面と後方表面１３１とがなす角度θ１、及び衝撃吸収部１３の外周面と前方表面１３２とがなす角度θ２が鈍角である。

これにより、衝突時において後方表面１３１と前方表面１３２との間の境界部分に応力が集中する。応力が集中するスリット５の両端を起点として、中間シャフト８５が容易に曲がる。したがって、中間シャフト８５は、衝突時に容易に変形することができる。さらに、第１ステップＳ１から第３ステップＳ３によって、衝撃吸収部１３の軸方向及び周方向で異なる位置に同じ形状を有する複数のスリット５が形成される。このため、衝撃吸収部１３の曲がる方向が限定されにくくなる。

（第１変形例）
図２５は、第１変形例に係る衝撃吸収部の側面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図２５に示すように、第１変形例に係る衝撃吸収部１３Ａは、外周面に設けられる複数のスリット５Ａと、後方表面１３１Ａと、前方表面１３２Ａと、を備える。

図２５に示すように、後方表面１３１Ａは、第１曲面部１３１ｃと、第２曲面部１３１ｄと、を含む。図２５は、周方向から見たスリット５Ａの周辺を示す図である。言い換えると、図２５は周方向におけるスリット５Ａの両端を通る直線に沿う方向から見た図である。図２５において第１曲面部１３１ｃは円弧を描く。第１曲面部１３１ｃは、衝撃吸収部１３Ａの外周面に繋がる。図２５において第１曲面部１３１ｃと衝撃吸収部１３Ａの外周面とがなす角度θ１Ａは鈍角である。角度θ１Ａは、接線Ｔ１と衝撃吸収部１３Ａの外周面とがなす角度である。接線Ｔ１は、第１曲面部１３１ｃと衝撃吸収部１３Ａの外周面との交点における第１曲面部１３１ｃの接線である。図２５において第２曲面部１３１ｄは円弧を描く。第２曲面部１３１ｄの一端が第１曲面部１３１ｃに繋がり、第２曲面部１３１ｄの他端が前方表面１３２Ａに繋がる。第２曲面部１３１ｄの曲率半径は、第１曲面部１３１ｃの曲率半径より小さい。

図２５に示すように、前方表面１３２Ａは、第１曲面部１３２ｃと、第２曲面部１３２ｄと、を含む。図２５において第１曲面部１３２ｃは円弧を描く。第１曲面部１３２ｃは、衝撃吸収部１３Ａの外周面に繋がる。図２５において第１曲面部１３２ｃと衝撃吸収部１３Ａの外周面とがなす角度θ２Ａは鈍角である。角度θ２Ａは、接線Ｔ２と衝撃吸収部１３Ａの外周面とがなす角度である。接線Ｔ２は、第１曲面部１３２ｃと衝撃吸収部１３Ａの外周面との交点における第１曲面部１３２ｃの接線である。例えば角度θ２Ａは角度θ１Ａに等しい。図２５において第２曲面部１３２ｄは円弧を描く。第２曲面部１３２ｄの一端が第１曲面部１３２ｃに繋がり、第２曲面部１３２ｄの他端が後方表面１３１Ａの第２曲面部１３１ｄに繋がる。第２曲面部１３２ｄの曲率半径は、第１曲面部１３２ｃの曲率半径より小さい。

（第２変形例）
図２６は、第２変形例に係る中間シャフトの断面図である。図２７は、図２６におけるＦ−Ｆ断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

第２変形例に係る中間シャフト８５Ｂは、アッパーシャフト１Ｂと、ロアシャフト２Ｂと、シェアピン１９を、を備える。図２６は、軸方向に沿う平面で中間シャフト８５Ｂを切った断面を示す。図２７に示すように、アッパーシャフト１Ｂのアッパー嵌合部１７Ｂは筒状部材である。アッパー嵌合部１７Ｂには、ロアシャフト２Ｂのロア嵌合部２１Ｂが挿入される。アッパー嵌合部１７Ｂは、図２７に示すように第１平面部１７１と、第２平面部１７２と、第１曲面部１７３と、第２曲面部１７４と、を備える。第２平面部１７２は第１平面部１７１に平行である。第１曲面部１７３及び第２曲面部１７４は、第１平面部１７１及び第２平面部１７２を繋ぐ。

ロアシャフト２Ｂは中実部材である。ロアシャフト２Ｂは、アッパーシャフト１Ｂの内周面に沿う形状を有する。ロアシャフト２Ｂは周方向に沿う溝２１１を備える。溝２１１は環状である。

シェアピン１９は、例えば合成樹脂で形成される。シェアピン１９は、アッパー嵌合部１７Ｂに設けられた孔１７９及び溝２１１を埋めている。このため、通常使用時においては、ロア嵌合部２１Ｂはアッパー嵌合部１７Ｂに対して移動しない。

なお、中間シャフト８５Ｂにおいて、必ずしもロアシャフト２Ｂがアッパーシャフト１Ｂの内側に配置されていなくてもよい。例えば、ロアシャフト２Ｂが筒状であって、アッパーシャフト１Ｂがロアシャフト２Ｂの内側に配置されていてもよい。この場合、ロアシャフト２Ｂが、第１平面部１７１、第２平面部１７２、第１曲面部１７３、第２曲面部１７４に相当する構成を備える。アッパーシャフト１Ｂが、溝２１１に相当する構成を備える。

上述したように、アッパーシャフト１Ｂ及びロアシャフト２Ｂの一方は、第１平面部１７１と、第１平面部１７１に平行な第２平面部１７２と、第１平面部１７１及び第２平面部１７２を繋ぐ曲面部（第１曲面部１７３及び第２曲面部１７４）と、を備える。アッパーシャフト１Ｂ及びロアシャフト２Ｂの他方は、外周面に周方向に沿う溝２１１を備える。中間シャフト８５Ｂは、第１平面部１７１に設けられた孔１７９及び溝２１１を埋めるシェアピン１９を備える。なお、アッパー嵌合部１７Ｂ及びロア嵌合部２１Ｂのこのような連結方法は、二平面嵌合と呼ばれることがある。

衝突時にはシェアピン１９が切断される。これにより、ロアシャフト２Ｂがアッパーシャフト１Ｂに対して移動できるようになる。シェアピン１９の切断面に摩擦が生じる。これにより、衝撃が吸収される。

（第３変形例）
図２８は、第３変形例に係る中間シャフトの断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図２８に示すように、第３変形例に係る中間シャフト８５Ｃは、第１カバー３Ｃを備える。第１カバー３Ｃは、第１テーパー部１２から第２テーパー部１４に亘って配置される。第１カバー３Ｃの一端は第１テーパー部１２の外周面に接している。第１カバー３Ｃの他端は第２テーパー部１４に接している。

上述したように、中間シャフト８５Ｃは、衝撃吸収部１３の後方に配置される第１テーパー部１２と、衝撃吸収部１３の前方に配置される第２テーパー部１４と、を備える。第１テーパー部１２の外径は、後方に向かって小さくなっている。第２テーパー部１４の外径は、前方に向かって小さくなっている。第１カバー３Ｃの一端は第１テーパー部１２に接する。第１カバー３Ｃの他端は第２テーパー部１４に接する。

上述した第１カバー３は、図１１で示すようにスリット５の縁に接する。第１カバー３が動くと、第１カバー３がスリット５の縁に引っ掛かって破損する可能性がある。これに対して第３変形例においては、第１カバー３Ｃが第１テーパー部１２及び第２テーパー部１４に接することで第１カバー３Ｃが移動しにくくなる。したがって、第１カバー３Ｃの破損が防止される。

１、１Ｂ アッパーシャフト
１１ ジョイント嵌合部
１１ａ セレーション
１２ 第１テーパー部
１３、１３Ａ 衝撃吸収部
１３１、１３１Ａ 後方表面
１３２、１３２Ａ 前方表面
１４ 第２テーパー部
１５ 円筒部
１６ 第３テーパー部
１７、１７Ｂ アッパー嵌合部
１７１ 第１平面部
１７２ 第２平面部
１７３ 第１曲面部
１７４ 第２曲面部
１７ａ セレーション
１９ シェアピン
２、２Ｂ ロアシャフト
２１、２１Ｂ ロア嵌合部
２１０ 凹部
２１１ 溝
２１ａ セレーション
２２ 円柱部
２３ ジョイント嵌合部
３、３Ｃ 第１カバー
４ 第２カバー
４１ 水抜き穴
４２ ノッチ
４８ 溝
４９ 止め輪
５、５Ａ スリット
６ ストッパー
８０ ステアリング装置
８１ ステアリングホイール
８２ ステアリングシャフト
８２ａ 入力軸
８２ｂ 出力軸
８３ 操舵力アシスト機構
８４ 第１ユニバーサルジョイント
８５、８５Ｂ、８５Ｃ 中間シャフト
８６ 第２ユニバーサルジョイント
８７ ピニオンシャフト
８８ ステアリングギヤ
８８ａ ピニオン
８８ｂ ラック
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９２ 減速装置
９３ 電動モータ
９４ トルクセンサ
９５ 車速センサ
９８ イグニッションスイッチ
９９ 電源装置

Claims (6)

1. 第１ユニバーサルジョイントと、
   前記第１ユニバーサルジョイントより前方側に配置される第２ユニバーサルジョイントと、
   前記第１ユニバーサルジョイントと前記第２ユニバーサルジョイントとを連結する中間シャフトと、
   を備え、
   前記中間シャフトは、外周面にスリットを有する筒状の衝撃吸収部と、前記衝撃吸収部の外周面に接し且つ前記スリットを塞ぐ第１カバーと、前記第１カバーに対して隙間を空けて配置され且つ前記第１カバーを覆う第２カバーと、を備え、
   前記第２カバーの厚みは、前記第１カバーの厚みより大きい
   ステアリング装置。
2. 前記第１カバーは、熱収縮チューブである
   請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記第２カバーは、端部に前記中間シャフトの軸方向に沿うノッチを備える
   請求項１又は２に記載のステアリング装置。
4. 前記第２カバーは、水抜き穴を備える
   請求項１から３のいずれか１項に記載のステアリング装置。
5. 前記中間シャフトは、前記衝撃吸収部の後方に配置される第１テーパー部と、前記衝撃吸収部の前方に配置される第２テーパー部と、を備え、
   前記第１テーパー部の外径は、後方に向かって小さくなっており、
   前記第２テーパー部の外径は、前方に向かって小さくなっており、
   前記第１カバーの一端は前記第１テーパー部に接し、
   前記第１カバーの他端は前記第２テーパー部に接する
   請求項１から４のいずれか１項に記載のステアリング装置。
6. ステアリング装置に用いられる中間シャフトであって、
   外周面にスリットを有する筒状の衝撃吸収部と、
   前記衝撃吸収部の外周面に接し且つ前記スリットを塞ぐ第１カバーと、
   前記第１カバーに対して隙間を空けて配置され且つ前記第１カバーを覆う第２カバーと、を備え、
   前記第２カバーの厚みは、前記第１カバーの厚みより大きい
   中間シャフト。

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