JPH0537642U - 衝撃吸収式ステアリングシヤフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アウターシャフト１２とインナーシャフト１４
との結合部の耐熱性を確保し、しかもコラプス荷重の低
減を図る。 【構成】アウターシャフト１２内周面の雌セレーション
１１と、インナーシャフト１４外周面の雄セレーション
１３とを係合させる。雄セレーション１３の谷部１３ｂ
の底部に突部２２、２２を形成し、各突部２２、２２と
雌セレーション１１の山部１１ａの頂部とを強く当接さ
せる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトは、自動車のステアリング装 置に組み込んで、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤに伝達する為 に利用する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車用操舵装置に於いて、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤ に伝達する為、図９に示す様な機構が使用されている。この図９に於いて１は、 上端部にステアリングホイール２を固定した第一のステアリングシャフト、３は 、上部、下部両ブラケット４、５により、インスツルメントパネル６の下面に固 定されたステアリングコラムで、上記第一のステアリングシャフト１は、このス テアリングコラム３の内側を、回転自在に挿通されている。

【０００３】 前記第一のステアリングシャフト１の下端部で、前記ステアリングコラム３の 下端開口から突出した部分には、第一の自在継手７を介して、第二のステアリン グシャフト８の上端部を連結している。更に、この第二のステアリングシャフト ８の下端部は、第二の自在継手９を介して、ステアリングギヤ（図示せず）に通 じる第三のステアリングシャフト１０に連結されている。

【０００４】 この様に形成される為、ステアリングホイール２の動きは、ステアリングコラ ム３を挿通した第一のステアリングシャフト１、第一の自在継手７、第二のステ アリングシャフト８、第二の自在継手９、第三のステアリングシャフト１０を介 してステアリングギヤに伝達され、車輪に舵角を付与する。

【０００５】 ところで、この様に構成されるステアリング機構に於いて、衝突時に運転者を 保護する為、ステアリングコラム３、及び各ステアリングシャフト１、８を、衝 撃に伴なって全長が縮まる衝撃吸収式のものとする事が、一般的に行なわれてお り、衝撃吸収式ステアリングシャフトとして従来から、例えば、特開平２−２８ ６４６８号公報に記載されたものが知られている。

【０００６】 この公報に記載された、従来構造の第１例である衝撃吸収式ステアリングシャ フトは、図１０〜１１に示す様に、内周面に雌セレーション１１を形成したアウ ターシャフト１２と、外周面にこの雌セレーション１１と係合する雄セレーショ ン１３を形成したインナーシャフト１４とを、雌セレーション１１の内側に雄セ レーション１３を挿入した状態に組み合わせる事で構成されている。

【０００７】 又、インナーシャフト１４の外周面に形成された凹部１５、１５と、アウター シャフト１２の内周面との間の空間１６、１６に、このアウターシャフト１２に 形成した通孔１９、１９を通じて合成樹脂１７、１７を注入し固化する事で、ア ウターシャフト１２とインナーシャフト１４とを互いに結合し、衝撃吸収式ステ アリングシャフト１８としている。

【０００８】 衝突に伴なって、この衝撃吸収式ステアリングシャフト１８に、軸方向に亙り 大きな力が作用すると、前記合成樹脂１７、１７が、前記空間１６、１６と通孔 １９、１９との連続部分で剪断され、前記アウターシャフト１２とインナーシャ フト１４との相対的変位を自在として、前記衝撃吸収式ステアリングシャフト１ ８の全長が縮まるのを許容する。

【０００９】 又、実公昭５８−５１０９６号公報には、図１２〜１３に示す様な構造の衝撃 吸収式ステアリングシャフト１８が記載されている。この第２例の従来構造の場 合、前記第１例の構造に加え、インナーシャフト１４の中間部に小径部２５を形 成し、この小径部２５の周囲に配置した鋼球２６、２６を、アウターシャフト１ ２内周面に形成した雌セレーション１１の谷部１１ｂ、１１ｂに嵌合させて、衝 撃吸収式ステアリングシャフト１８としている。

【００１０】 この第２例の構造の場合、衝突に伴なって、この衝撃吸収式ステアリングシャ フト１８の軸方向に亙り大きな力が作用すると、合成樹脂１７が空間１６と通孔 １９との連続部分で剪断され、前記アウターシャフト１２とインナーシャフト１ ４との相対的変位を自在として、前記衝撃吸収式ステアリングシャフト１８の全 長が縮まるのを許容する。そして、この衝撃吸収式ステアリングシャフト１８の 全長が縮まる際には、前記鋼球２６、２６が雌セレーション１１の内側面を塑性 変形させつつ、前記アウターシャフト１２とインナーシャフト１４との相対的変 位を許容する。

【００１１】 更に、実開昭６３−１４７３６３号公報には、図１４〜１５に示す様な構造の 衝撃吸収式ステアリングシャフト１８が記載されている。この第３例の従来構造 の場合、アウターシャフト１２の端部を、角部を丸くした略三角形筒状に、イン ナーシャフト１４の端部を六角筒状に、それぞれ形成して、両端部同士をスライ ド自在に嵌合させると共に、アウターシャフト１２の内周面とインナーシャフト １４の外周面との間の隙間空間２７、２７内に鋼球２６、２６を、前記アウター シャフト１２に形成した通孔２８を通じ圧入して、衝撃吸収式ステアリングシャ フト１８としている。

【００１２】 この第３例の構造の場合、衝突に伴なって衝撃吸収式ステアリングシャフト１ ８の軸方向に亙り大きな力が作用すると、前記鋼球２６、２６がアウターシャフ ト１２の内周面とインナーシャフト１４の外周面とを塑性変形させつつ、前記ア ウターシャフト１２とインナーシャフト１４との相対的変位を許容する。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、これら従来から知られた、衝撃吸収式ステアリングシャフトの場合 、次に述べる様な、解決すべき問題点が存在する。

【００１４】 先ず、前記第１例の構造の場合、アウターシャフト１２とインナーシャフト１ ４との結合支持を、合成樹脂１７、１７のみで行なっている為、耐熱性が不足し 、高温になり易いエンジンルーム内に設置する場合等、使用条件によっては十分 な捩り耐久性能を得られない事が考えられる。

【００１５】 又、前記第２例の構造の場合、雌セレーション１１の谷部１１ｂの内側面に対 して、各鋼球２６、２６がそれぞれ２個所で当接しており、衝突時にはこの２個 所位置を塑性変形させつつ、アウターシャフト１２とインナーシャフト１４との 相対的変位を許容する構造としている為、各鋼球２６、２６は殆ど回転せず、主 として滑りながら変位するので、衝撃吸収式ステアリングシャフト１８の全長を 縮める為に要する力（所謂コラプス荷重）が大きくなりがちである。

【００１６】 コラプス荷重が大きくなると、衝突事故の際、衝突によるステアリングギヤの 後退が途中で吸収されなかったり、或は運転者の身体がステアリングホイールに 衝突する事に伴なってこのステアリングホイールに加わる前向きの衝撃が吸収さ れず、ステアリングホイールに衝突した運転者の体に大きな衝撃が加わり、運転 者に重大な障害を及ぼし易くなる為、好ましくない。

【００１７】 更に、前記第３例の構造の場合、鋼球２６、２６をアウターシャフト１２の通 孔２８から組み込む作業に手間を要し、製作費が嵩むだけでなく、軸方向位置を 規制しにくく、安定した性能を得る事が出来ない。

【００１８】 本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフトは、上述の様な不都合を何れも解消 するものである。

【００１９】

【課題を解決する為の手段】

本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフトは、内周面に雌セレーションを形成 した筒状のアウターシャフトと、外周面に前記雌セレーションと係合する雄セレ ーションを形成したインナーシャフトと、雄雌各セレーションの谷部の底部と雄 雌各セレーションの山部の頂部との内の少なくとも１個所に形成した突部とを備 え、この突部を前記各セレーションの山部の頂部若しくは谷部の底部に強く当接 させる事で、前記アウターシャフトとインナーシャフトとを結合している。

【００２０】

【作用】

上述の様に構成される本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフトの場合、雄雌 各セレーションの谷部の底部と雄雌各セレーションの山部の頂部との内の少なく とも１個所に形成した突部と、前記各セレーションの山部の頂部若しくは谷部の 底部との間に働く摩擦力によって、アウターシャフトとインナーシャフトとを互 いに結合する。

【００２１】 又、衝突時に軸方向に亙り強い力が加わった場合には、前記突部が前記各セレ ーションの山部の頂部若しくは谷部の底部を塑性変形させつつ、アウターシャフ トとインナーシャフトとの相対的変位を許容し、衝撃吸収式ステアリングシャフ トの全長を縮める。

【００２２】

【実施例】

図１〜４は本考案の第一実施例を示している。本考案の衝撃吸収式ステアリン グシャフト２９は、前述した従来の衝撃吸収式ステアリングシャフト１８（図１ ０〜１５）と同様に、アウターシャフト１２とインナーシャフト１４とを軸方向 に亙る相対的変位自在に組み合わせる事により、軸方向に亙る衝撃力が加わった 場合に全長が縮まる様に構成している。

【００２３】 前記アウターシャフト１２は、全体を円管状とされており、一端部内周面に、 雌セレーション１１を形成している。又、インナーシャフト１４は、全体を円杆 状とされており、一端部外周面に、前記アウターシャフト１２内周面の雌セレー ション１１と係合する、雄セレーション１３を形成している。

【００２４】 尚、前記雌セレーション１１と雄セレーション１３とは、一般的なセレーショ ンと同様に、それぞれの山部１１ａ、１３ａの頂部をそれぞれの谷部１３ｂ、１ １ｂの底部に迄は進入させず、これら雌セレーション１１と雄セレーション１３ とを係合させた場合に、これら頂部と底部との間に隙間２０、２１が形成される 様にしている。

【００２５】 更に、本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフト２９に於いては、前記雄セレ ーション１３の谷部１３ｂの底部で、軸方向に互いに離隔した２個所位置に、上 記隙間２１の高さ寸法（半径方向寸法）ｈよりも僅かに大きな高さ寸法Ｈ（ｈ＜ Ｈ）を有する突部２２、２２を形成している。これら各突部２２、２２は、前記 アウターシャフト１２とインナーシャフト１４とを結合して衝撃吸収式ステアリ ングシャフト２９とすべく、前記雄セレーション１３を雌セレーション１１に挿 入した場合に、前記雌セレーション１１の山部１１ａの頂部に強く当接し、前記 アウターシャフト１２とインナーシャフト１４とが軸方向に亙って互いに変位す る事を防止して、これら両シャフト１２、１４同士を互いに結合する。

【００２６】 尚、上述の様に、谷部１３ｂの一部に突部２２、２２を設けた雄セレーション １３は、転造加工により造れる為、インナーシャフト１４の製作費が嵩む事はな い。

【００２７】 この様に、アウターシャフト１２とインナーシャフト１４との結合を、金属製 のインナーシャフト１４に一体形成された突部２２、２２により行なう為、結合 部の耐熱性が十分となり、使用条件によって結合部の支持力が不足する事がなく なる。又、突部２２、２２は、軸方向に離隔した２個所位置に設けられている為 、前記アウターシャフト１２とインナーシャフト１４との結合部の曲げ剛性も十 分に確保される。

【００２８】 更に、衝突時に軸方向に亙って強い力が加わった場合には、前記各突部２２、 ２２が、前記雌セレーション１１の山部１１ａの頂部を塑性変形させ、アウター シャフト１２とインナーシャフト１４との相対的変位を許容し、衝撃吸収式ステ アリングシャフト２９の全長を縮める。

【００２９】 本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフト２９の場合、前記各突部２２、２２ は、前記山部１１ａの頂部に、狭い面積でのみ当接しているので、前記塑性変形 を生じさせる為に要する力は比較的小さいもので済む。従って、衝撃吸収式ステ アリングシャフト２９の全長を縮める為に要するコラプス荷重が大きくなる事な く安定し、衝突事故の際、ステアリングホイールに衝突した運転者の身体に大き な衝撃力が加わるのを有効に防止出来る。

【００３０】 尚、前記コラプス荷重は、前記各突部２２、２２の高さ寸法Ｈの他、長さ寸法 Ｌ、更には数（軸方向の数、或は円周方向の数。）を変える事で、任意に調節可 能である。又、図示の実施例の場合、アウターシャフト１２の内径が途中から大 きくなっている為、衝撃吸収式ステアリングシャフト２９の全長を縮める為に要 する力の大きさは、途中から（一方の突部２２が内径の大きくなった部分に達し てから）小さくなる。この様に力が小さくなる迄に要するストローク量（衝撃吸 収式ステアリングシャフト２９の収縮量）は、前記アウターシャフト１２の形状 （内径が大きくなる位置の調節）により任意に設定出来る。

【００３１】 更に、前記コラプス荷重を安定させる為に、必要であれば、この衝撃吸収式ス テアリングシャフト２９をステアリングコラム３（図９）の内側に組み込む以前 に、この衝撃吸収式ステアリングシャフト２９を一度伸縮させ、前記各突部２２ 、２２を前記山部１１ａの頂部上を移動させておいても良い。

【００３２】 次に、図５は本考案の第二実施例を示している。本実施例の場合、突部２２、 ２２の後端面（インナーシャフト１４の後端側端面で、図５の右端面）を傾斜さ せて、衝撃吸収式ステアリングシャフト２９の全長が縮まるコラプス時に、各突 部２２、２２による雌セレーション１１の山部１１ａ頂部の塑性変形を円滑に行 なえる様にしている。

【００３３】 又、インナーシャフト１４外周面の雄セレーション１３の基端部（図５の左端 部）には、前記突部２２、２２よりも大きな高さ寸法を有する突部２３を形成し ている。この突部２３は、通常時（衝突以前）にはアウターシャフト１２外に露 出しているが、衝突に伴なって衝撃吸収式ステアリングシャフト２９の全長が縮 まった場合には、アウターシャフト１２内周面の雌セレーション１１の山部１１ ａと係合し、前記衝撃吸収式ステアリングシャフト２９の全長が縮まる事に対す る抵抗となる。

【００３４】 上述の様に構成される本実施例の、基本的作用は、前述した第一実施例と同様 であるが、特に本実施例の場合には、各突部２２、２２の前端面を傾斜させた事 に伴ない、コラプス荷重の安定化を図れる。更に、衝突に伴なうコラプス時には 、前記各突部２２、２２が変位を開始した直後に、前記別の突部２３と山部１１ ａとが係合し、コラプス荷重を増大させて、衝突事故に伴なう衝撃力の吸収を効 果的に行なえる。

【００３５】 この様にコラプス荷重を増大させる場合、コラプスを開始させる為に要する、 コラプス荷重の最大値（ピーク荷重）が大きくなりがちであるが、本実施例の場 合、前記突部２３と山部１１ａとが、コラプス開始後に係合する様に構成してい る為、前記ピーク荷重が大きくなる事がない。

【００３６】 尚、本実施例に於いてコラプス荷重を調節する場合、前記第一実施例の場合と 同様に、前記各突部２２、２２の高さ寸法Ｈや長さ寸法Ｌ、更には数を変える他 、前記前端面の傾斜角度を変える事でも調節可能である。又、コラプス開始後に 於いてコラプス荷重が増大するタイミングは、前記雌セレーション１１の端部と 突部２３の前端面との距離を変える事により、調節自在である。

【００３７】 次に、図６〜７は本考案の第三実施例を示している。前述の第一〜第二実施例 が何れも、雄セレーション１３の谷部１３ｂの一部に突部２２、２２を形成して いたのに対し、本実施例の場合には、雌セレーション１１の谷部１１ｂ、１１ｂ の一部に突部２２、２２を形成し、各突部２２、２２を、雄セレーション１３の 山部１３ａ、１３ａの頂部に強く当接させている。その他の構成及び作用は、前 述の第一実施例の場合と同様である。

【００３８】 次に、図８は本考案の第四実施例を示している。前述した第一〜第三実施例が 何れも、セレーションの谷部の底部に突部を形成する事で、雄、雌両セレーショ ン１３、１１の間に存在する隙間２０、２１を埋めていたのに対して、本実施例 の場合には、雌セレーション１１の山部１１ａの頂部に突部２４、２４を形成し 、各突部２４、２４の先端を、雄セレーション１３の谷部１３ｂの底部に、強く 当接させている。

【００３９】 本実施例の場合、コラプス時には前記各突部２４、２４が、前記谷部１３ｂの 底部を塑性変形させつつ、インナーシャフト１４とアウターシャフト１２とが軸 方向に亙って変位するのを許容する。尚、図８に示したのとは逆に、雄セレーシ ョン１３の山部１３ａの頂部に突部を形成し、この突部を雌セレーション１１の 谷部１１ｂの底部に強く当接させる事も出来る。

【００４０】

【考案の効果】

本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフトは、以上に述べた通り構成され作用 する為、十分な耐熱性を確保しつつ、コラプス荷重を十分に低く安定させる事が 出来、衝突事故の際に於ける運転者の安全確保を有効に図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例を示す半部縦断側面図。

【図２】雄セレーションの部分拡大斜視図。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図。

【図４】同Ｂ−Ｂ断面図。

【図５】本考案の第二実施例を示す、図１と同様の断面
図。

【図６】本考案の第三実施例を示す、図３と同様の断面
図。

【図７】同じく図４と同様の断面図。

【図８】本考案の第四実施例を示す、図１と同様の断面
図。

【図９】本考案の対象となる衝撃吸収式ステアリングシ
ャフトを組み込んだ、ステアリング機構の１例を示す側
面図。

【図１０】従来構造の第１例を示す縦断側面図。

【図１１】図１０のＣ−Ｃ断面図。

【図１２】従来構造の第２例を示す縦断側面図。

【図１３】図１２のＤ−Ｄ断面図。

【図１４】従来構造の第３例を示す半部縦断側面図。

【図１５】図１４のＥ−Ｅ断面図。

【符合の説明】

１ 第一のステアリングシャフト ２ ステアリングホイール ３ ステアリングコラム ４ 上部ブラケット ５ 下部ブラケット ６ インスツルメントパネル ７ 第一の自在継手 ８ 第二のステアリングシャフト ９ 第二の自在継手 １０ 第三のステアリングシャフト １１ 雌セレーション １１ａ 山部 １１ｂ 谷部 １２ アウターシャフト １３ 雄セレーション １３ａ 山部 １３ｂ 谷部 １４ インナーシャフト １５ 凹部 １６ 空間 １７ 合成樹脂 １８ 衝撃吸収式ステアリングシャフト １９ 通孔 ２０ 隙間 ２１ 隙間 ２２ 突部 ２３ 突部 ２４ 突部 ２５ 小径部 ２６ 鋼球 ２７ 隙間空間 ２８ 通孔 ２９ 衝撃吸収式ステアリングシャフト

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面に雌セレーションを形成した筒状
   のアウターシャフトと、外周面に前記雌セレーションと
   係合する雄セレーションを形成したインナーシャフト
   と、雄雌各セレーションの谷部の底部と雄雌各セレーシ
   ョンの山部の頂部との内の少なくとも１個所に形成した
   突部とを備え、この突部を前記各セレーションの山部の
   頂部若しくは谷部の底部に強く当接させる事で、前記ア
   ウターシャフトとインナーシャフトとを結合した衝撃吸
   収式ステアリングシャフト。