JPH0672779U - エネルギ吸収式中間シャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】十分なエネルギ吸収能力を確保しつつ、部品点
数の低減と組立の容易化とを図る。 【構成】衝突に伴って軸方向の強い圧縮力が加わると、
合成樹脂３２、４２が裂断し、シャフト２６がチューブ
２５内に侵入し、ピン３４に突き当たる。この状態で、
前記チューブ２５の一端縁と覆いチューブ２７との突き
合わせ部が、前記シャフト２６の中間に形成した小断面
積部３９の周囲に位置する。この結果、前記シャフト２
６が小断面積部３９で折れ曲がる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係るエネルギ吸収式中間シャフトは、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、前記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、中間シャフト８の上端部 を連結している。更に、この中間シャフト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）の入力軸１０に連結している。

【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を挿通したステアリングシャフト１、第一の自在継手７、中間シャフト８、 第二の自在継手９、入力軸１０を介してステアリングギヤに伝達され、車輪に舵 角が付与される。

【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、ステアリングシャフト１、及び中間シャフ ト８を、衝撃に伴なって、この衝撃のエネルギを吸収しつつ全長が縮まるエネル ギ吸収式のものとする事が、一般的に行なわれており、エネルギ吸収式中間シャ フトとして従来から、例えば、特開平３−７９４７２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、従来のエネルギ吸収式中間シャフトは、図１０に示す 様な４本の部材を組み合わせる事で構成される。シャフト１１は、一方の自在継 手を構成するヨーク１２を一端（図１０の左端）に溶接固定し、他端寄り半部外 周面には、雄スプライン溝１３を形成している。そして、この雄スプライン溝１ ３形成部分の２個所位置に凹溝１４ａ、１４ｂを、それぞれ全周に亙って形成し ている。

【０００７】 次に、接続チューブ１５は、内周面に雌スプライン溝１６を形成している。又 、軸方向に離れた３個所位置には、この接続チューブ１５の内周面と外周面とを 連通させる通孔１７ａ、１７ｂ、１７ｃを設けている。この内の通孔１７ａ、１ ７ｂの間隔は、前記凹溝１４ａ、１４ｂの間隔と一致させている。

【０００８】 次に、接続シャフト１８は、外周面に雄スプライン溝１９を形成している。そ して、この雄スプライン溝１９形成部分の２個所位置に凹溝１４ｃ、１４ｄを、 それぞれ全周に亙って形成している。

【０００９】 次に、チューブ２０は、一端側を開口させると共に、他方の自在継手を構成す るヨーク２１を、他端部に溶接固定している。又、このチューブ２０の内周面と 外周面とを連通させる通孔１７ｄを設けている。尚、この通孔１７ｄを設ける位 置は、前記接続チューブ１８とチューブ２０とを突き合わせた場合に、通孔１７ ｃと通孔１７ｄとの間隔が、前記接続シャフト１８外周面の凹溝１４ｃ、１４ｄ の間隔と一致する様にしている。更に、前記チューブ２０の一端開口からヨーク ２１の端面迄の深さ寸法Ｄは、前記接続シャフト１８の長さ寸法Ｌと等しく（Ｄ ＝Ｌ）している。

【００１０】 上述の様に構成される各部材１１、１５、１８、２０は、図１１に示す様に組 み合わされると共に、各通孔１７ａ〜１７ｄを通じて各凹溝１４ａ〜１４ｄに合 成樹脂２２ａ〜２２ｄを注入固化させて、前記各部材１１、１５、１８、２０同 士を結合する。前記各合成樹脂２２ａ〜２２ｄは、前記通孔１７ａ〜１７ｄから 各凹溝１４ａ〜１４ｄに亙って固化する為、前記各部材１１、１５、１８、２０ は、回転方向に亙る変位不能に結合される他、軸方向に亙る変位も不能として結 合される。尚、この様に各部材１１、１５、１８、２０を組み合わせた状態で、 シャフト１１の他端面と接続シャフト１８の一端面との間には隙間２３が、接続 シャフト１８の他端面とヨーク２１の端面との間には隙間２４が、それぞれ形成 される。又、接続シャフト１８は、接続チューブ１５とチューブ２０との間に掛 け渡されて、これら両チューブ１５、２０の間での回転力の伝達を可能とする他 、これら両チューブ１５、２０の突き合わせ部が折れ曲がる事を防止する。

【００１１】 図１１に示す様に構成される中間シャフト８を操舵装置に組み込んだ自動車が 衝突し、この自動車の前部が押し潰されると、前記ヨーク１２を含んで構成され る第二の自在継手９が後方（図１１の右方）に押され、前記中間シャフト８に、 軸方向に亙って大きな圧縮力が加わる。この圧縮力により、先ずシャフト１１と 接続チューブ１５とを接続している合成樹脂２２ａ、２２ｂが裂断し、前記シャ フト１１が後方に、前記隙間２３分だけ変位して、シャフト１１の他端面と接続 シャフト１８の一端面とが突き当たる。

【００１２】 この状態から更にシャフト１１が後方に押されると、接続シャフト１８と接続 チューブ１５及びチューブ２０との間に設けた合成樹脂２２ｃ、２２ｄが裂断し 、前記接続チューブ１５が後方に、前記隙間２４分だけ変位して、前記接続シャ フト１８の他端面とヨーク２１の端面とが突き当たる。この状態で、前記チュー ブ２０の開口端縁と前記接続シャフト１８の一端面とは同一平面に位置する様に なり、この接続シャフト１８によるチューブ２０と接続チューブ１５との結合支 持力（両チューブ２０、１５同士が折れ曲がるのを防止する力）が失われる。

【００１３】 この結果、前記シャフト１１と接続シャフト１８とが折れる様にして分離し、 シャフト１１が接続シャフト１８並びにチューブ２０を後方に押す事がなくなる 。従って、衝突時に第二の自在継手９が後方に押されても、第一の自在継手７迄 が後方に押される事がなくなり、ステアリングホイール２が運転者側に突き出す 事で、運転者に危害を与える事が防止される。

【００１４】

【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エネルギ吸収式中間シャフトの場合、互い に独立して構成された４本の部材１１、１５、１８、２０を、所定の位置関係に 組み合わせた状態で、互いを合成樹脂２２ａ〜２２ｄにより変位不能に結合する 為、組立作業が面倒で、製作費が嵩む事が避けられなかった。

【００１５】 又、シャフト１１と接続シャフト１８とが二分割されているので、両シャフト １１、１８と接続チューブ１５並びにチューブ２０との間のガタ止めが３個所以 上必要になる。ガタ止めには前記各シャフト１１、１８とチューブ１５、２０と の嵌合長さが或る程度必要になる為、ガタ止め個所が増える事は中間シャフト８ の全長増大を招き、この中間シャフト８を第一、第二の自在継手７、９の間に組 み込む事が難しくなったり、或はこの中間シャフト８の潰れ代を十分に確保しに くくなる等の問題を生じる。

【００１６】 本考案のエネルギ吸収式中間シャフトは、上述の様な事情に鑑みて考案された もので、部品点数を少なくし、組立作業の簡略化を図る事で、製作費の低廉化を 図るものである。

【００１７】

【課題を解決する為の手段】

本考案のエネルギ吸収式中間シャフトは、チューブと、このチューブに対する 回転を不能として、チューブ内にこのチューブの一端開口の側から挿入されたシ ャフトと、このシャフトと前記チューブとの間に設けられ、軸方向に亙る強い力 が加わった場合にのみ、前記シャフトとチューブとの軸方向に亙る変位を可能に する変位制限部とを備えている。

【００１８】 特に、本考案のエネルギ吸収式中間シャフトに於いては、前記チューブの他端 部に設けられ、前記シャフトのチューブ内への挿入量を制限するストッパ部と、 前記シャフトの中間部で前記チューブから外れた部分に形成された小断面積部と 、この小断面積部の周囲を覆う状態で、前記シャフトの周囲に軸方向に亙る変位 自在に設けられた補強部材とを備えている。そして、前記シャフトの端部が前記 ストッパ部に突き当たった状態で、前記チューブの一端縁が前記小断面積部の周 囲に位置すべく、このチューブの長さ寸法を規制した事を特徴としている。

【００１９】

【作用】

上述の様に構成される本考案のエネルギ吸収式中間シャフトの場合、通常時に はシャフト中間部の小断面積部の周囲に補強部材が存在する為、シャフトがこの 小断面積部で折れ曲がる事はない。

【００２０】 衝突時に軸方向に亙る強い圧縮力が加わると、先ず変位制限部による制限力に 抗して、シャフトがチューブ内に、このシャフトの端部が前記ストッパ部に突き 当たる迄押し込まれる。この過程で、前記チューブの一端縁が前記補強部材を前 記小断面積部の周囲から押し動かす。そして、前記チューブの一端縁が前記小断 面積部の周囲に位置する様になる。

【００２１】 この状態で、更に前記圧縮力が加わると、前記シャフトが小断面積部で折れ曲 がり、エネルギ吸収式中間シャフトの前端側から加えられた衝撃力が、この中間 シャフトの後端側に迄伝わる事を防止する。

【００２２】

【実施例】

図１〜５は本考案の実施例を示している。本考案のエネルギ吸収式中間シャフ トは、図１に示す様に、チューブ２５と、シャフト２６と、補強部材である覆い チューブ２７とから構成されている。この内のチューブ２５の一端寄り（図１の 左端寄り）内周面には雌スプライン溝２８を形成し、シャフト２６の他端寄り（ 図１の右端寄り）外周面には、雄スプライン溝２９を形成している。そして、前 記シャフト２６を前記チューブ２５内に、このチューブ２５の一端開口側から挿 入し、前記雌、雄両スプライン溝２８、２９同士を係合させている。

【００２３】 又、前記シャフト２６の一端部外周面には凹溝３０を、前記チューブ２５の中 間部外周面で、この凹溝３０と対向する部分には通孔３１、３１を、それぞれ形 成している。そして、両通孔３１、３１を通じて前記凹溝３０内に合成樹脂３２ を充填する事により、変位制限部３３を構成している。この変位制限部３３は、 前記チューブ２５とシャフト２６との間に、軸方向に亙る大きな力が加わった場 合にのみ、これら両部材２５、２６の軸方向に亙る変位を可能とする。尚、図示 の実施例では、前記合成樹脂３２の充填後、前記チューブ２５に対してシャフト ２６を、軸方向（図１の右方向）に押す事により、前記合成樹脂３２を前記各通 孔３１、３１と前記凹溝３０との間部分で裂断している。従って、前記変位制限 部３３は、前記合成樹脂３２の存在に基づき前記チューブ２５の内周面とシャフ ト２６の外周面との間に作用する摩擦力で、両部材２５、２６同士の変位を制限 している。

【００２４】 又、前記チューブ２５の他端部には、ピン３４を固定して、前記シャフト２６ のチューブ２５内への挿入量を制限するストッパ部としている。尚、このピン３ ４の両端部は、前記チューブ２５の他端部外周面から突出し、この他端部に嵌合 した緩衝チューブ３５並びに第一の自在継手７を構成するヨーク３６に形成され た円孔３７、３８内に、緩く挿入されている。

【００２５】 又、前記シャフト２６の中間部で、前記チューブ２５から外れた部分には、こ のシャフト２６の他の部分に比べて十分に小径な、小断面積部３９を形成してい る。前記雄スプライン溝２９は、この小断面積部３９の両側部分にも形成されて いる。そして、この小断面積部３９の周囲を覆う状態で、前記覆いチューブ２７ を設けている。

【００２６】 この覆いチューブ２７の内周面には、前記雄スプライン溝２９と係合する雌ス プライン溝４０を形成している。従って、前記覆いチューブ２７は前記シャフト ２６の周囲に、軸方向に亙る変位のみ自在に支持されている。又、前記覆いチュ ーブ２７の中間部には、この覆いチューブ２７の内周面と外周面とを連通させる 通孔４１、４１を形成しており、この通孔４１、４１を通じて前記小断面積部３ ９の周囲に、合成樹脂４２を充填している。

【００２７】 更に、前記チューブ２５の開口端縁から前記ピン３４の側面迄の深さ寸法Ｄ´ は、前記シャフト２６の他端面から前記小断面積部３９の中央迄の長さ寸法Ｌ´ と等しく（Ｄ´＝Ｌ´）している。従って、前記シャフト２６の他端面が前記ピ ン３４の側面に突き当たった状態では、前記チューブ２５の開口端縁が、前記小 断面積部３９の中間部周囲に位置する。

【００２８】 上述の様に構成される本考案のエネルギ吸収式中間シャフトは、シャフト２５ の一端部に第二の自在継手９のヨーク１２を固定し、チューブ２５の他端部に、 緩衝チューブ３５を介して、第一の自在継手７のヨーク３６を支持する。尚、チ ューブ２５とヨーク１２との間の回転力伝達は、トルクが小さい場合には前記緩 衝チューブ３５を介して行ない、トルクが大きい場合には、前記ピン３４の両端 部と円孔３８、３８内周面との衝合に基づいて行なう。

【００２９】 上述の様に構成される本考案のエネルギ吸収式中間シャフトは、図２に示す様 に傾斜方向に配置し、一端部（車両への組み付け時に前端部）を前記第二の自在 継手９を介してステアリングギヤの入力軸１０（図９）に、他端部（同じく後端 部）を前記第一の自在継手７を介してステアリングシャフト１（図９）に、それ ぞれ接続する。この状態でステアリングホイール２を操作すると、ステアリング シャフト１の回転運動が、第一の自在継手７からチューブ２５に伝達され、更に シャフト２６を介して第二の自在継手９に伝達される。そして、この第二の自在 継手９が前記入力軸１０を回転させて、前輪に必要な舵角を付与する。

【００３０】 この様な舵角付与作業時、前記シャフト２６には回転方向の力が加わるが、こ のシャフト２６の中間部には前記覆いチューブ２７が、前記小断面積部３９を覆 う状態で支持されており、しかもこの覆いチューブ２７内周面の雌スプライン溝 ４０と前記シャフト２６外周面の雄スプライン溝２９とが係合している為、前記 小断面積部３９に過大な応力が加わる事はなく、この小断面積部３９が千切れる 事もない。又、前記小断面積部３９の周囲には合成樹脂４２が存在し、この合成 樹脂４２が前記覆いチューブ２７で覆われている為、前記シャフト２６に折り曲 げ方向の力が加わっても、このシャフト２６が小断面積部３９で折れ曲がる事は ない。

【００３１】 衝突時に自動車の前部が潰れ、前記第二の自在継手９が後方（図２の右方）に 押される事で、エネルギ吸収式中間シャフトに、軸方向に亙る強い圧縮力が加わ ると、先ず図３に示す様に、前記変位制限部３３に存在する摩擦力に抗して前記 シャフト２６が、前記チューブ２５内に押し込まれる。そして、それ迄図１〜２ に示す様に離れていたチューブ２５の一端縁と覆いチューブ２７の他端縁とが衝 合する。

【００３２】 この状態から、更に第二の自在継手９が後方に押されると、前記小断面積部３ ９の周囲に存在する合成樹脂４２が、前記通孔４１、４１の内端開口縁部で裂断 し、図４に示す様にシャフト２６がチューブ２５内に、このシャフト２６の他端 部が前記ピン３４の側面に突き当たる迄押し込まれる。この過程で、前記チュー ブ２５の一端縁が前記覆いチューブ２７を、前記小断面積部３９の周囲から押し 動かす。そして、前記チューブ２５の一端縁が前記小断面積部３９の周囲に位置 する様になる。

【００３３】 この状態で、更に前記圧縮力が加わると、図５に示す様に、前記シャフト２６ が小断面積部３９で折れ曲がり、前記第二の自在継手９により、エネルギ吸収式 中間シャフトの前端側から加えられた衝撃力が、この中間シャフトの後端側に設 けた第一の自在継手７に迄伝わる事を防止する。尚、前記小断面積部３９の周囲 に充填されていた合成樹脂４２は、前記シャフト２６がこの小断面積部３９部分 で折れ曲がる際に砕けて落下する。

【００３４】 尚、シャフト２６の中間部に形成する小断面積部３９の形状としては、図１〜 ５に示した様な、他の部分よりも小径なくびれ状部分に限らず、図６（Ａ）（Ｂ ）に示す様に、シャフト２６の中心に対し偏心した部分を断面三日月状に残す事 で、形成する事も出来る。この様な形状の小断面積部３９ａによれば、この小断 面積部３９ａの周囲から補強部材（覆いチューブ２７）が退避した状態でシャフ ト２６に圧縮力が加わった場合に、このシャフト２６が比較的軽い力で折れ曲が る様になる。

【００３５】 又、図７〜８に示す様に、例えば覆いチューブ２７ａの他端縁を傾斜させると 共に、この覆いチューブ２７ａのシャフト２６の一端側への変位量を制限すれば 、小断面積部３９の周囲から補強部材（覆いチューブ２７）が退避した状態でシ ャフト２６に圧縮力が加わった場合に、このシャフト２６が比較的軽い力で折れ 曲がる様になる。覆いチューブ２７ａの他端縁を傾斜させるのに代えて、チュー ブ２５の一端縁を傾斜させても同様である。更に、図示は省略したが、各チュー ブと各シャフトとの間の回り止め構造を、スプライン係合に代えて、対向する平 面同士の係合等、従来から知られた構造とする事も出来る。

【００３６】 尚、通常時に覆いチューブ２７がシャフト２６の軸方向に変位するのを防止す る為の構造は、図１〜４に示す様な合成樹脂４２によらなくても、他の方法でも 良い。例えば、前記覆いチューブ２７をシャフト２６の外周面に小さな締め代で 圧入したり、或は前記覆いチューブ２７を挟む様にして、シャフト２６の外周面 に１対のＯリングや金属製で欠円環状の弾性リングを外嵌したり、前記覆いチュ ーブ２７の内周面とシャフト２６の外周面との一方の周面に軸方向に亙る凹溝を 形成し、この凹溝内に鋼球を圧入したりする事も出来る。

【００３７】

【考案の効果】 本考案のエネルギ吸収式中間シャフトは、以上に述べた通り構成され作用する 為、十分なエネルギ吸収能力を確保しつつ、部品点数を少なくし、組立作業の簡 略化を図る事で、製作費の低廉化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例を示す断面図。

【図２】ステアリング装置への組み付け状態で示す断面
図。

【図３】衝突時に於ける第一段階の状態を示す断面図。

【図４】同じく第二段階の状態を示す断面図。

【図５】同じく最終段階の状態を示す断面図。

【図６】シャフト中間部の小断面積部の別例を示してお
り、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図。

【図７】覆いチューブの形状の別例を、図４と同様の状
態で示す断面図。

【図８】同じく図５と同様の状態で示す断面図。

【図９】本考案の対象となるエネルギ吸収式中間シャフ
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１例を分解した状態で示す、半部
切断側面図。

【図１１】同じく組み立てた状態で示す半部切断側面
図。

【符合の説明】

１ 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 中間シャフト ９ 第二の自在継手 １０ 入力軸 １１ シャフト １２ ヨーク １３ 雄スプライン溝 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 凹溝 １５ 接続チューブ １６ 雌スプライン溝 １７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ 通孔 １８ 接続シャフト １９ 雄スプライン溝 ２０ チューブ ２１ ヨーク ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 合成樹脂 ２３、２４ 隙間 ２５ チューブ ２６ シャフト ２７、２７ａ 覆いチューブ ２８ 雌スプライン溝 ２９ 雄スプライン溝 ３０ 凹溝 ３１ 通孔 ３２ 合成樹脂 ３３ 変位制限部 ３４ ピン ３５ 緩衝チューブ ３６ ヨーク ３７、３８ 円孔 ３９、３９ａ 小断面積部 ４０ 雌スプライン溝 ４１ 通孔 ４２ 合成樹脂

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 チューブと、このチューブに対する回転
   を不能として、チューブ内にこのチューブの一端開口の
   側から挿入されたシャフトと、このシャフトと前記チュ
   ーブとの間に設けられ、軸方向に亙る強い力が加わった
   場合にのみ、前記シャフトとチューブとの軸方向に亙る
   変位を可能にする変位制限部とを備えたエネルギ吸収式
   中間シャフトに於いて、前記チューブの他端部に設けら
   れ、前記シャフトのチューブ内への挿入量を制限するス
   トッパ部と、前記シャフトの中間部で前記チューブから
   外れた部分に形成された小断面積部と、この小断面積部
   の周囲を覆う状態で、前記シャフトの周囲に軸方向に亙
   る変位自在に設けられた補強部材とを備え、前記シャフ
   トの端部が前記ストッパ部に突き当たった状態で、前記
   チューブの一端縁が前記小断面積部の周囲に位置すべ
   く、このチューブの長さ寸法を規制した事を特徴とする
   エネルギ吸収式中間シャフト。