JP7024329B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

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には、管状のベローズを備える中間シャフトが記載されている。特許文献１によれば、１次衝突時においてベローズが変形することで衝撃が吸収される。

特開２００５－１４５１６４号公報

しかしながら、管状のベローズの作製には専用且つ高額な設備が必要となる。さらに、個別に求められる衝撃吸収性能に応じてベローズの変形特性を変更するためには、金型の変更が必要となる。このため、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる中間シャフトが求められていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる中間シャフトにより衝撃を吸収す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、第１の発明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、中実部材であるロアシャフトと、前記ロアシャフトに離脱可能に連結される筒状のアッパーシャフトと、を備え、前記ロアシャフトは、外周面に複数の溝を有する第１衝撃吸収部と、前記アッパーシャフトに対して前記ロアシャフトが軸方向の相対変位量を規制するストッパーを備えることを特徴とする。

これにより、第１衝撃吸収部の形成に際して金型が不要であるので、第１衝撃吸収部の形成が容易となる。また、ロアシャフトにストッパーを備えることで、衝突時に車体の挙動を鑑みてロアシャフトを適切な位置に留め、中間シャフトの縮みと曲がりのタイミングをコントロールすることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記ロアシャフトの一部に小径に形成された円柱状の第２衝撃吸収部を備えることを特徴とする。

これにより、車両が縁石に乗り上げた等の場合、第２衝撃吸収部が捩じり方向に変形することで第１衝撃吸収部の変形を抑制させることができる。

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記ロアシャフトは、スプラインを有するロア嵌合部を備え、前記アッパーシャフトは、スプラインを有するアッパー嵌合部を備え、前記ロア嵌合部が前記アッパー嵌合部に嵌まり、前記アッパーシャフトの軸方向に対して直交する断面において、前記アッパー嵌合部の外形及び前記ロア嵌合部の外形のうち一方が円を描き、且つ他方が楕円を描くことを特徴とする。

これにより、ロア嵌合部とアッパー嵌合部との間に摩擦が生じ、ロアシャフトとアッパーシャフトはがたつきなく固定され、大きな衝撃荷重が加わった場合には、ロアシャフトとアッパーシャフトは軸方向に関する相対変位を可能にする。

第４の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記ロアシャフトは、スプラインを有するロア嵌合部を備え、前記アッパーシャフトは、スプラインを有するアッパー嵌合部を備え、前記アッパー嵌合部と前記ロア嵌合部の少なくともいずれかのスプラインに潤滑被膜が施されることを特徴とする。

これにより、ロアシャフトとアッパーシャフトとを、軽い力で軸方向の相対変位を可能とすることができる。

第５の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記ロアシャフトは、スプラインを有するロア嵌合部を備え、前記アッパーシャフトは、スプラインを有するアッパー嵌合部を備え、前記ロア嵌合部と前記アッパー嵌合部の間に転動体を介在されることを特徴とする。

これにより、ロアシャフトとアッパーシャフトとを、軽い力で軸方向の相対変位を可能とすることができる。

本発明によれば、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる中間シャフトにより衝撃を吸収するステアリング装置を提供することができる。

本実施形態のステアリング装置の模式図である。 本実施形態のステアリング装置の斜視図である。 本実施形態の中間シャフトの斜視図である。 本実施形態の中間シャフトの断面図である。 ロアシャフトの第１衝撃吸収部及びロア嵌合部を拡大した断面図である。 第１衝撃吸収部の溝の周辺部を拡大した断面図である。 ロアシャフトの第２衝撃吸収部を拡大した断面図である。 本発明に適用可能なストッパーの例を示す図である。 （ａ）は、図４におけるＡ－Ａ断面図で、（ｂ）は、図４におけるＢ－Ｂ断面図である。 ロアシャフトがアッパーシャフトの中に入った後の中間シャフトの斜視図である。 ロアシャフトが曲がった後の中間シャフトの斜視図である。

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）
図１は、本実施形態のステアリング装置の模式図である。図２は、本実施形態のステアリング装置の斜視図である。図１及び２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、前方とはステアリングホイー側を、後方とは運転者側をいう（以下、同じ。）。

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及び２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及び２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、本実施形態の中間シャフトの斜視図である。図４は、本実施形態の中間シャフトの断面図である。図５は、ロアシャフトの第１衝撃吸収部及びロア嵌合部を拡大した断面図である。図６は、第１衝撃吸収部の溝の周辺部を拡大した断面図である。図７は、ロアシャフトの第２衝撃吸収部を拡大した断面図である。図９は、図４におけるＡ－Ａ断面図である。図１０は、図４におけるＢ－Ｂ断面図である。

図３に示すように、中間シャフト８５は、ロアシャフト１と、アッパーシャフト２と、を備える。

ロアシャフト１は、略円柱状の中実部材である。例えば、ロアシャフト１は、機械構造用炭素鋼（ＳＣ材（Ｃａｒｂｏｎ Ｓｔｅｅｌ ｆｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｕｓｅ））であるＳ３５Ｃで形成される。図４に示すように、ロアシャフト１は、基部１０と、第１衝撃吸収部１５と、ストッパー１６と、基部１１と、第２衝撃吸収部（ヒュージ）１２と、基部１３と、ロア嵌合部１７と、を備える。

図３及び図４に示すように、基部１０は、第１ユニバーサルジョイント８６に固定される。基部１０の直径は一定である。第１衝撃吸収部１５は、基部１０の後方に位置する。また、第１衝撃吸収部１５は、ロアシャフト１の軸方向において、ロアシャフト１の中央よりも前方に位置している。
ストッパー１６は、ロアシャフト１の軸方向において、第１衝撃吸収部１５の後方に位置する。また、ストッパー１６は、ロアシャフト１の軸方向において、ロアシャフト１のやや中央よりに位置している。基部１１は、ストッパー１６の後方に位置する。

第２衝撃吸収部１２は、ロアシャフト１の軸方向において、基部１１よりも後方側に位置する。基部１３は、第２衝撃吸収部１２の後方に位置する。基部１３の直径は一定であり、基部１０、基部１１の直径に等しい。
ロア嵌合部１７は、ロアシャフト１の後方端部に位置する。ロア嵌合部１７は、外周面に雄スプライン（又は雄セレーション）１７ａを備える。雄スプライン（又は雄セレーション）１７ａは、後述する雌スプライン（又は雌セレーション）２１ａと噛み合う。
また、ロア嵌合部１７は、図４に示すように後方側の端面に凹部１７０を有する。

なお、ロアシャフト１の軸方向において、基部１０と、基部１１と、第２衝撃吸収部（ヒュージ）１２と、基部１３と、ストッパー１６と、第１衝撃吸収部１５と、ロア嵌合部１７と、を備えても構わない。この場合、基部１０と基部１１は一体に連続し、第２衝撃吸収部１２は、ロアシャフト１の前方側に位置する。

以下の説明において、ロアシャフト１の軸方向は単に軸方向と記載され、軸方向に対して直交する方向は径方向と記載される。図４から図７は、径方向に対して直交する平面でロアシャフト１を切った断面である。

図５に示すように、第１衝撃吸収部１５は、複数の溝３と、複数の凸部４と、を備える。溝３は環状である。溝３は、例えば切削により形成される。複数の溝３は、軸方向で等間隔に配置されている。凸部４は、２つの溝３の間に位置する。凸部４に対応する位置における第１衝撃吸収部１５の直径Ｄ１は、基部１０、基部１１及び基部１３の直径に等しい。また、直径Ｄ１は、ロア嵌合部１７の最小直径Ｄ４よりも小さい。最小直径Ｄ４は、雄スプライン１７ａの谷に対応する位置におけるロア嵌合部１７の直径である。

図６に示すように、第１衝撃吸収部１５は、溝３に面する表面として、第１側面３１と、第２側面３３と、底面３５と、第１接続面３６と、第２接続面３７と、を含む。第１側面３１及び第２側面３３は、軸方向に対して垂直である。
すなわち、第２側面３３は、第１側面３１と平行である。底面３５は、第１側面３１と第２側面３３との間に位置する。第１側面３１が底面３５に対して後方に位置し、第２側面３３が底面３５に対して前方に位置する。底面３５は曲面である。第１接続面３６は、第１側面３１と底面３５とを繋ぐ曲面である。第２接続面３７は、第２側面３３と底面３５とを繋ぐ曲面である。

溝３の最大幅Ｗは、１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。図６に示す断面において、第１接続面３６及び第２接続面３７は同じ円弧（以下、第１円弧という）を描く。第１円弧の曲率半径Ｃ１は、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、本実施形態における曲率半径Ｃ１は０．３ｍｍである。

第１衝撃吸収部１５は、例えば３００（Ｎｍ）のトルクを伝達できるように設計される。ロアシャフト１がＳ３５Ｃで形成される場合、溝３の底に対応する位置における第１衝撃吸収部１５の直径Ｄ２は、１４ｍｍ以上１６ｍｍ以下程度となる。直径Ｄ２は、図６に示す溝３の深さＨにより決まる。

図７に示すように、第２衝撃吸収部１２は、小径部１２５と、第１接続部１２１と、第２接続部１２９と、を含む。小径部１２５は、円柱状である。小径部１２５の直径Ｄ３は、図５に示す直径Ｄ２よりも小さい。小径部１２５の軸方向の長さＬは、溝３の最大幅Ｗよりも大きい。第１接続部１２１は、基部１１と小径部１２５とを接続する。第２接続部１２９は、基部１３と小径部１２５とを接続する。図７に示す断面において、第１接続部１２１及び第２接続部１２９の表面は同じ円弧（以下、第２円弧という）を描く。第２円弧の曲率半径Ｃ２は、第１円弧の曲率半径Ｃ１よりも大きい。曲率半径Ｃ２は、５ｍｍ以上であることが好ましい。例えば、曲率半径Ｃ２は８ｍｍである。

第２衝撃吸収部１２は、例えば１５０（Ｎｍ）以上２５０（Ｎｍ）以下程度のトルクで変形するように設計される。中間シャフト８５がＳ３５Ｃで形成される場合、小径部１２５の直径Ｄ３は、１３ｍｍ以上１５．５ｍｍ以下程度となる。例えば、本実施形態において直径Ｄ３は、１３ｍｍである。

図４に示すように、ストッパー１６は、軸方向の相対変位（コラプス）量を規制する機能を有し、アッパーシャフト２に対してロアシャフト１が、軸方向に移動できる距離（コラプスストロークＳ）の規制するためにロアシャフト１に形成された部材である。例えば、ストッパー１６は、図５に示すロア嵌合部１７の直径Ｄ４よりも大きい外径に形成される。
本実施形態では、一例として、軸方向のコラプスストロークＳの所定位置にロアシャフト１と同質の金属製の円環状の止め輪が形成されているが、ストッパー部材を溶接して一体としても良く、或いはＣ型止め輪やＥ型止め輪との別体との組合せでも良く、固定方法は適宜採用でき、特に問わない。

例えば、図８に示した部材（Ａ）～（Ｆ）を使用することができる。
（Ａ）に示したものは、弾性を有する断面円形状の線材を曲げ形成する事により造られており、欠円環状の止め輪本体と、止め輪本体の円周方向両端部から径方向外方に折れ曲がった１対の係止環部とを備えている。
（Ｂ）に示したものは、一般的にＣ型リングと呼ばれるもので、金属板を打ち抜き形成する事により造られており、欠円環状の止め輪本体と、止め輪本体の円周方向両端部から径方向外方に突出した１対の耳部とを備えている。
（Ｃ）に示したものは、一般的にＥ型リングと呼ばれるもので、金属板を打ち抜き形成する事により造られており、欠円環状の止め輪本体と、止め輪本体の円周方向両端部及び円周方向中央部から径方向内方に突出した３つの爪部とを備えている。
（Ｄ）に示したものは、円環部と、円環部の円周方向複数箇所から径方向内方に突出した複数の舌片とを備えている。
（Ｅ）に示したものは、例えば合成樹脂や銅、アルミニウムなどの鉄系材料に比べてせん断抵抗の低い材料から造られたもので、全体を欠円環状に構成している。
（Ｆ）に示したものも、（Ｅ）と同様に、鉄系材料に比べてせん断抵抗の低い材料から造られたもので、ピン状に構成している。
更に、円環状や軸状以外の形状のものを使用する事ができ、溶接、接着、圧入、かしめ、ねじ止め等、従来から知られた各種固定構造によって、ロアシャフト１に対して固定する構造を採用できる。

このようなストッパー１６により、一次衝突時にアッパーシャフト２に対してロアシャフト１がコラプスストロークＳだけ移動すると、ストッパー３がアッパー嵌合部２１の前方端部に当たり、ロアシャフト１の移動が停止する。この結果、ロアシャフト１は軸方向に変位し衝撃荷重を吸収するように伸縮するが、ストッパー１６によって止まり第１衝撃吸収部１５に荷重がかかることでアッパーシャフト２側に無理な荷重が付加されることが回避される。
したがって、衝突時の衝撃度に応じてコラプスストロークＳを最適化することで、中間シャフトの縮みと曲がりのタイミングをコントロールすることができる。

図４に示すように、アッパーシャフト２は筒状である。例えば、アッパーシャフト２は、機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ材（Ｃａｒｂｏｎ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅｓ ｆｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅｓ））で形成される。アッパーシャフト２は、アッパー嵌合部２１と、大径部２３と、基部２５と、を備える。

アッパー嵌合部２１は、アッパーシャフト２の前方端部に配置される。アッパー嵌合部２１には、ロア嵌合部１７が挿入されている。アッパー嵌合部２１は、内周面に雌スプライン２１ａを備える。雌スプライン２１ａは、雄スプライン１７ａと噛み合う。

図９（ａ）に示すように、軸方向に対して直交する断面においてロア嵌合部１７の外形が円を描く。図９（ａ）に示す断面において、アッパー嵌合部２１の外形は楕円を描く。図９（ｂ）に示すように、軸方向に対して直交する断面のうち図９（ａ）とは異なる断面において、ロア嵌合部１７の外形が楕円を描く。図９（ｂ）に示す断面において、アッパー嵌合部２１の外形は円を描く。なお、図９（ａ）のアッパー嵌合部２１及び図９（ｂ）のロア嵌合部１７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、雌スプライン２１ａの全ての歯は、それぞれ雄スプライン１７ａの２つの歯の間に位置する。すなわち、図９（ａ）の左側及び右側に位置する雌スプライン２１ａの歯は、雄スプライン１７ａの歯に接していないが、雄スプライン１７ａの２つの歯の間に位置する。図９（ｂ）の上側及び下側に位置する雌スプライン２１ａの歯は、雄スプライン１７ａの歯に接していないが、雄スプライン１７ａ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１７の一部がアッパー嵌合部２１に挿入される。そして、ロア嵌合部１７及びアッパー嵌合部２１が凹部１７０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１７がアッパー嵌合部２１の中にさらに押し込まれる。これにより、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す断面形状が形成される。なお、ロア嵌合部１７及びアッパー嵌合部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。

また、このような楕円嵌合と呼ばれる連結方法は中間シャフト８５の軸方向に強い衝撃荷重が加わった場合に相対変位可能としているが、軽い軸方向での相対変位を可能とする他の実施形態として、いわゆる樹脂コートスライダー及び転動体（ボールやローラ）を用いた連結方法がある。

樹脂コートスライダーを用いた連結方法とは、例えば、ロア嵌合部１７の外周面に合成樹脂をコーティングし、さらにグリースを塗布して、ロア嵌合部１７に内嵌させる。これにより、ロア嵌合部１７とアッパー嵌合部２１との接触部分の磨耗を低減するとともに摩擦抵抗を削減することができる。
なお、ロア嵌合部１７とアッパー嵌合部２１の少なくともいずれか一方の外形に合成樹脂又はグリースのいずれか一方又は双方で潤滑被膜がコーティングされていれば良い。
なお、ロア嵌合部１７又はアッパー嵌合部２１の少なくともいずれか一方の外形に樹脂やグリースで潤滑被膜がコーティングされていれば良い。

転動体を用いた連結方法とは、例えば、ロア嵌合部１７とアッパー嵌合部２１の間にボール或いはローラ、ボールとローラとを組合せた転動体を介在させている。これにより、アッパー嵌合部２１のロア嵌合部１７との接触部分の磨耗を低減するとともに摩擦抵抗を削減することができる。

ロア嵌合部１７とアッパー嵌合部２１とのとの接触部分に生じる摩擦により、ロア嵌合部１７に対するアッパー嵌合部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、アッパー嵌合部２１はロア嵌合部１７に対して移動しない。一方、衝突時においてアッパーシャフト２に軸方向の所定荷重が加わった場合、アッパー嵌合部２１がロア嵌合部１７に対して、軸方向コラプスストロークＳだけ移動する。所定荷重は、例えば１ｋＮ以上３ｋＮ以下程度である。
すなわち、アッパーシャフト２は、衝突時にロアシャフト１から離脱できるようにロアシャフト１に連結されている。アッパー嵌合部２１とロア嵌合部１７との間の摩擦により衝撃が吸収される。アッパー嵌合部２１とロア嵌合部１７との間の摩擦により衝撃が吸収される。

大径部２３は、アッパー嵌合部２１の前方に配置される。大径部２３の外径は一定である。大径部２３の外径は、アッパー嵌合部２１の外径よりも大きい。

基部２５は、アッパーシャフト２の前方端部に配置される。基部２５は、第２ユニバーサルジョイント８６に固定されている。基部２５の外径は一定である。基部２５の外径は、アッパー嵌合部２１の外径に等しい。

図１０は、ロアシャフトがアッパーシャフトの中に入った後の中間シャフトの斜視図である。図１１は、ロアシャフトが曲がった後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を介してアッパーシャフト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）、アッパーシャフト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１０に示すようにアッパーシャフト２がロアシャフト１に対してストッパー４まで移動することで衝撃が吸収される（図の矢印Ｐに示す）。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）、さらに力が加わり（図の矢印Ｑに示す）、アッパーシャフト２には軸方向でない荷重が加わることが多い。このため、アッパーシャフト２がロアシャフト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、中間シャフト８５には曲げ応力が生じる。
この時、第１接続面３６及び第２接続面３７に応力集中が生じることで、第１接続面３６及び第２接続面３７を起点として図１１に示すように第１衝撃吸収部１５が曲がる。溝３の径方向における一方側が拡がり、溝３の径方向における他方側が縮む。溝３が縮む側においては、凸部４が隣接する凸部４に接する。曲がった中間シャフト８５は、中間シャフト８５の周辺部品の隙間に入り込む。第１衝撃吸収部１５が曲がることにより、衝突による衝撃が吸収される。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。

第１衝撃吸収部１５は複数の溝３を備えるので、中間シャフト８５に曲げ応力が作用すると、第１衝撃吸収部１５の複数の部分で応力集中が生じる。このため、第１衝撃吸収部１５の変形する部分の範囲が大きくなりやすいので、中間シャフト８５の衝撃吸収能力が向上する。

中間シャフト８５には、１次衝突による曲げ応力が生じることがあると共に、車両が縁石へ乗り上げた場合等において大きなトルク（捩り力）が入力されることがある。このため、中間シャフト８５には、大きなトルクを受けた時の破損を抑制し且つ１次衝突時に衝撃を吸収することができることが求められる。

本実施形態の中間シャフト８５では、直径Ｄ３が直径Ｄ２よりも小さい。このため、車両が縁石へ乗り上げた場合等において、第２衝撃吸収部１２が変形する（捩れる）。第２衝撃吸収部１２が変形することで、中間シャフト８５に入力されたエネルギーが吸収される。第２衝撃吸収部１２でエネルギーが吸収されるので、第１衝撃吸収部１５の変形が抑制される。

これにより、ロア嵌合部１７に近い部分に捩じり方向の第２衝撃吸収部１２を設けることで、衝突時における車体の挙動に鑑みて、第１衝撃吸収部１５への衝撃の伝達を適宜緩和することができる。

一方、本実施形態の中間シャフト８５においては、曲率半径Ｃ２が曲率半径Ｃ１よりも大きい。このため、１次衝突時に中間シャフト８５に曲げ応力が生じると、第２衝撃吸収部１２ではなく第１衝撃吸収部１５が変形する（曲がる）。

このとき、第２衝撃吸収部１２は、ロアシャフト１は軸方向コラプスストロークＳであるストッパー１６まで移動することからアッパーシャフト２の中に入る。

なお、第１衝撃吸収部１５の溝３は、必ずしも上述した形状を有していなくてもよい。例えば、第１接続面３６及び第２接続面３７が底面３５を介さずに繋がっていてもよい。すなわち、径方向に対して垂直な平面で中間シャフト８５を切った断面において、溝３の底に対応する位置における第１衝撃吸収部１５の表面が半円を描いていてもよい。また、第１接続面３６及び第２接続面３７がなくてもよい。すなわち、第１側面３１及び第２側面３３が底面３５に直接繋がっていてもよい。

なお、第１衝撃吸収部１５が備える溝３の数は、必ずしも図に示すような数でなくてもよい。第１衝撃吸収部１５は少なくとも１つの溝３を有していればよい。

なお、凸部４に対応する位置における第１衝撃吸収部１５の直径Ｄ１は、必ずしも基部１１の直径に等しくなくてもよい。直径Ｄ１は、少なくとも溝３の底に対応する位置における第１衝撃吸収部１５の直径Ｄ２よりも大きく且つ、ロア嵌合部１７の最小直径Ｄ４よりも小さければよい。直径Ｄ１は、基部１１の直径よりも小さくてもよいし、基部１１の直径よりも大きくてもよい。

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１ユニバーサルジョイント８４より前方側に配置される第２ユニバーサルジョイント８６と、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と、を備える。中間シャフト８５は、中実部材であるロアシャフト１と、ロアシャフト１に離脱可能に連結される筒状のアッパーシャフト２と、を備える。ロアシャフト１は、外周面に溝３を有する第１衝撃吸収部１５を備える。さらに、前記ロアシャフトには、前記アッパーシャフトに対して前記ロアシャフトが軸方向のコラプス量を規制できるストッパーを備える。

これにより、第１衝撃吸収部１５の形成に際して金型が不要であるので、第１衝撃吸収部１５の形成が容易となる。また、第１衝撃吸収部１５の変形特性は、第１衝撃吸収部１５の溝３の形状に応じて変化する。溝３の形状を変更することは容易であるため、第１衝撃吸収部１５の変形特性の調整は容易である。したがって、ステアリング装置８０は、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる中間シャフト８５により衝撃を吸収することができる。

さらに、１次衝突時にアッパーシャフト２がロアシャフト１に対して相対的に移動する。ステアリング装置８０は、ロアシャフト１とアッパーシャフト２との間で生じる摩擦によって衝撃を吸収することができる。

また、ロアシャフト１は、外周面に雄スプライン１７ａを有するロア嵌合部１７を備える。アッパーシャフト２は、内周面に雌スプライン２１ａを有するアッパー嵌合部２１を備える。ロア嵌合部１７がアッパー嵌合部２１に嵌まる。第１衝撃吸収部１５の最大外径（直径Ｄ１）は、ロア嵌合部１７の最小直径Ｄ４よりも小さい。

これにより、アッパーシャフト２がロアシャフト１に対して相対的に移動する時に、第１衝撃吸収部１５とアッパー嵌合部２１の雌スプライン２１ａとが干渉しにくくなる。このため、ステアリング装置８０は、中間シャフト８５の衝撃吸収能力のバラツキを抑制することができる。

また、ステアリング装置８０においては、第１衝撃吸収部１５は、複数の溝３を備える。溝３は、環状である。

これにより、中間シャフト８５に曲げ応力が作用すると、第１衝撃吸収部１５の複数の部分で応力集中が生じる。このため、第１衝撃吸収部１５の変形する部分の範囲が大きくなりやすいので、中間シャフト８５の衝撃吸収能力が向上する。さらに、溝３が環状なので、中間シャフト８５の曲がる方向が限定されにくくなる。

また、ステアリング装置８０においては、溝３の最大幅Ｗは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。径方向に対して垂直な平面で中間シャフト８５を切った断面において、溝３に面する第１衝撃吸収部１５の表面の少なくとも一部は、曲率半径が０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である円弧を描く。

これにより、第１衝撃吸収部１５において極端な応力集中が生じなくなり、且つ第１衝撃吸収部１５が曲がり易くなる。

以上の説明のとおり、本発明のステアリング装置は、縁石に衝突した程度の一次衝突などの場合、アッパー嵌合部２１に近い部分に捩じり方向のヒューズ４により、フルラップ衝突の場合には、ロアシャフト１がアッパーシャフト２に対してストッパー１６まで移動することにより、さらにオフセット衝突の場合には、第１衝撃吸収部１５は、複数の溝３にて折れ曲がりロアシャフト１は周辺部品の隙間に入り込むことにより、衝撃が吸収される。

したがって、種々な衝突時における車体の挙動に鑑みて、アッパーシャフト２のコラプスアプローチＳを調整して衝撃の伝達を中間シャフトにて適宜緩和することができる。

１ ロアシャフト
１０、１１、１３ 基部
１２ 第２衝撃吸収部（ヒューズ）
１２１ 第１接続部
１２５ 小径部
１２９ 第２接続部
１５ 第１衝撃吸収部
１６ ストッパー
１７ ロア嵌合部
１７０ 凹部
１７ａ 雄スプライン（雄セレーション）
２ アッパーシャフト
２１ アッパー嵌合部
２１ａ 雌スプライン（雌セレーション）
２３ 大径部
２５ 基部
３ 溝
３１ 第１側面
３３ 第２側面
３５ 底面
３６ 第１接続面
３７ 第２接続面
４ 凸部
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 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 (5)

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後方向の一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、
   一方側の端部が前記第２ユニバーサルジョイントに連結され、且つ、中実部材である第１シャフトと、
   筒状に形成され、
   一方側の端部が前記第１シャフトにおける前後方向の他方側の端部の外周に挿入されて当該第１シャフトと離脱可能に連結され、且つ、他方側の端部が前記第１ユニバーサルジョイントに連結される第２シャフトと、を備え、
   前記第１シャフトは、
   前記第２シャフトよりも一方側に位置し、且つ、外周面に複数の溝を有する第１衝撃吸収部と、
   前記第１衝撃吸収部の他方側で且つ前記第２シャフトよりも一方側に位置し、前記第２シャフトに当接可能であり、且つ、前記第２シャフトに対して前記第１シャフトが軸方向の相対変位量を規制するストッパーを備えることを特徴とするステアリング装置。
2. 前記第１シャフトの一部には、小径に形成された円柱状の第２衝撃吸収部を備え、当該第２衝撃吸収部は、前記ストッパーと前記第２シャフトとの間に位置することを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記第１シャフトは、スプラインを有する第１嵌合部を備え、
   前記第２シャフトは、スプラインを有する第２嵌合部を備え、
   前記第１嵌合部が前記第２嵌合部に嵌まり、
   前記第２シャフトの軸方向に対して直交する断面において、前記第２嵌合部の外形及び前記第１嵌合部の外形のうち一方が円を描き、且つ他方が楕円を描くことを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング装置。
4. 前記第１シャフトは、スプラインを有する第１嵌合部を備え、
   前記第２シャフトは、スプラインを有する第２嵌合部を備え、
   前記第２嵌合部と前記第１嵌合部の少なくともいずれか一方のスプラインに潤滑被膜が施されることを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング装置。
5. 前記第１シャフトは、スプラインを有する第１嵌合部を備え、
   前記第２シャフトは、スプラインを有する第２嵌合部を備え、
   前記第１嵌合部と前記第２嵌合部の間に転動体が介在されることを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング装置。

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