JPH068150U - 衝撃吸収式ステアリングシャフト - 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１２一端の小径部２５内周面
の雌セレーション１１と、インナーシャフト１４一端の
大径部２６外周面の雄セレーション１３とを係合させ
る。小径部２５先端の第二変形部２８の内周面を大径部
２６の基端部外周面に、大径部２６先端の第一変形部２
７の外周面を小径部２５の基端部内周面に、それぞれ強
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１１に示す様な機構が使用されている。この図１１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１２〜１３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２０を形 成し、この小径部２０の周囲に配置した鋼球２１、２１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１１ａ、１１ａ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２１、２１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１６〜１７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の端部を六角形筒状に、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２２、２２内に鋼球２１、２１を、前記アウタ ーシャフト１２に形成した通孔２３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２１、２１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２１、２１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２１、２１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２１、２１をアウターシャフト１２の通 孔２３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、安定した性能を得にくい。

【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、例えば図１２〜１３、或は図１ ４〜１５に示した従来構造の場合と同様に、一端部に少なくとも内径を小さくし た小径部を有し、この小径部の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、一端部に少なくとも外径を大きくした大径部を有し、この大径部 の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 ャフトとから成り、前記雌セレーションと雄セレーションとを係合させる事で、 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】 特に、本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフトに於いては、前記小径部の先 端部が前記大径部の基端部に圧入嵌合されると共に、前記大径部の先端部が前記 小径部の基端部に圧入嵌合されており、前記小径部の中間部と大径部の中間部と は互いに緩く係合している事を特徴としている。

【００２１】

【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、小径 部の先端部と大径部の基端部との圧入嵌合部、並びに大径部の先端部と小径部の 基端部との圧入嵌合部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。

【００２２】 又、衝突時に軸方向に亙り強い力が加わった場合には、前記両圧入嵌合部に働 く摩擦力に抗してアウターシャフトとインナーシャフトとが、軸方向に亙って相 対的に変位し、衝撃吸収式ステアリングシャフトの全長を縮める。

【００２３】

【実施例】

図１〜８は本考案の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２４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１２〜 １７）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（図 １の左右方向）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。

【００２４】 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（図１、５ の左端部）に絞り加工を施す事で、この一端部に小径部２５を形成している。そ して、この小径部２５の内周面に、雌セレーション１１を形成している。一方の インナーシャフト１４も、全体を円管状とされており、一端部（図１、２の右端 部）を押し広げる事で、大径部２６を形成している。そして、この大径部２６の 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。

【００２５】 又、前記大径部２６の先端部（図１、２の右端部）は直径方向に少し押し潰す 事により、長さＬに亙って、断面が長円形の第一変形部２７を形成している。こ の第一変形部２７の長径ｄ₁ は、上記大径部２６の本体部分の直径ｄ₀ よりも大 きく、同じく短径ｄ₂ は、この直径ｄ₀ よりも小さい（ｄ₁ ＞ｄ₀ ≧ｄ₂ ）。尚 、雄セレーション１３を形成した大径部２６部分の径は、何れもセレーションの ピッチ円相当部分の径（ｐｃｄ）で表わす。

【００２６】 一方、前記小径部２５の先端部（図１、５の左端部）は、やはり直径方向に少 し押し潰す事により、長さＬに亙って、断面が長円形の第二変形部２８を形成し ている。この第二変形部２８の長径Ｄ₁ は、上記小径部２５の本体部分の直径Ｄ ₀ よりも大きく、同じく短径Ｄ₂ は、この直径Ｄ₀ よりも小さい（Ｄ₁ ≧Ｄ₀ ＞ Ｄ₂ ）。尚、雌セレーション１１を形成した小径部２５部分の径は、何れもセレ ーションのピッチ円相当部分の径（ｐｃｄ）で表わす。

【００２７】 又、前記小径部２５の直径Ｄ₀ は前記大径部２６の直径ｄ₀ よりも僅かに大き く（Ｄ₀ ＞ｄ₀ ）して、前記雌セレーション１１と雄セレーション１３とが、前 記第一、第二両変形部２７、２８以外の部分では、緩く係合する様にしている。 但し、前記第一変形部２７の長径ｄ₁ は、前記小径部２５の本体部分の直径Ｄ₀ よりも少し大きく（ｄ₁ ＞Ｄ₀ ）、前記第二変形部２８の短径Ｄ₂ は、前記大径 部２８の本体部分の直径ｄ₀ よりも少し小さく（Ｄ₂ ＜ｄ₀ ）している。

【００２８】 上述の様な形状を有するアウターシャフト１２とインナーシャフト１４とは、 図１に示す様に組み合わせて、本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフト２４と する。

【００２９】 即ち、アウターシャフト１２の一端部に形成した小径部２５の内側に、インナ ーシャフト１４の一端部に形成した大径部２６を位置させて、前記小径部２５内 周面の雌セレーション１１と前記大径部２６外周面の雄セレーション１３とを係 合させる。この状態で前記大径部２６の先端部に形成された第一変形部２７は、 弾性変形（或は塑性変形）しつつ、前記小径部２５の基端部（図１、５の右端部 ）に押し込まれる。又、前記小径部２５の先端部に形成された第二変形部２８は 、やはり弾性変形（或は塑性変形）しつつ、前記大径部２６の基端部（図１、２ の左端部）に押し込まれる。

【００３０】 従って、前記アウターシャフト１２とインナーシャフト１４とを、図１に示す 様に組み合わせた状態では、前記第一変形部２７の外周面が小径部２５の基端部 内周面と、前記第二変形部２８の内周面が大径部２６の基端部外周面と、それぞ れ摩擦係合する。この結果、前記アウターシャフト１２とインナーシャフト１４ とは、両シャフト１２、１４間での回転力の伝達を自在に、且つ強い力が加わら ない限り、軸方向に亙る相対的変位を不能として、互いに結合される。

【００３１】 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 のアウターシャフト１２とインナーシャフト１４とに形成された、第一、第二両 変形部２７、２８と相手部材との圧入嵌合により行なう為、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、第一 、第二両変形部２７、２８は、前記アウターシャフト１２とインナーシャフト１ ４との結合部で、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。

【００３２】 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、前記第一、第二両 変形部２７、２８による圧入嵌合部に働く摩擦力に抗して、アウターシャフト１ ２とインナーシャフト１４とが、軸方向に亙って相対的に変位し、衝撃吸収式ス テアリングシャフト２４の全長を縮める。

【００３３】 本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフト２４の場合、全長を縮める為に要す る力は、前記２個所の圧入嵌合部に働く摩擦力に打ち勝つだけのもので足りる。 従って、衝撃吸収式ステアリングシャフト２４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。

【００３４】 尚、前記コラプス荷重は、前記第一、第二両変形部２７、２８の長さ寸法Ｌの 他、長径ｄ₁ 、Ｄ₁ を変える事で、任意に調節可能である。又、前記２個所の圧 入嵌合部は、アウターシャフト１２の一端部に形成した小径部２５とインナーシ ャフト１４の一端部に形成した大径部２６との係合部の両端部に設けている為、 衝撃吸収式ステアリングシャフト２４の全長を縮める為に要する力の大きさは、 図８に示す様に、途中から（衝撃吸収式ステアリングシャフト２４の収縮量が前 記長さ寸法Ｌを越えて、第一変形部２７が小径部２５から外れ、第二変形部２８ が大径部２６から外れてから）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（収縮量）は、前記第一、第二両変形部２７、２８の長さ寸法Ｌを 変える事により、任意に設定出来る。

【００３５】 尚、本考案の衝撃吸収式ステアリングシャフト２４を構成するアウターシャフ ト１２の一端部に第二変形部２８を形成する場合に於いて、図９に示す様に、小 径部２５の先端部（図９の左端部）を大径部２６の基端部（図９の左端部）より も少し突出させた状態に、前記アウターシャフト１２とインナーシャフト１４と を組み合わせ、この状態で、前記小径部２５の先端部を直径方向に押し潰せば、 押し潰し量を過大にする事なく、設計値通りの寸法を有する第二変形部を形成出 来る。

【００３６】 又、インナーシャフト１４の一端部に第一変形部２７を形成する場合には、図 １０に示す様な長円形断面を有する型２９を、前記インナーシャフト１４の一端 部に形成した大径部２６の先端部内に押し込み、この先端部を塑性変形させる。

【００３７】 更に、図示は省略したが、前記第一、第二両変形部２７、２８の一方又は双方 を、薄肉に形成する事で、当該変形部２７、２８を変形し易くし、前記コラプス 荷重の低減化、安定化を図る事も出来る。

【００３８】

【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、十分な耐熱性並びに剛性を確保しつつ、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】本考案の実施例を示す要部断面図。

【図２】インナーシャフトの断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図。

【図４】同Ｂ−Ｂ断面図。

【図５】アウターシャフトの断面図。

【図６】図５のＣ−Ｃ断面図。

【図７】同Ｄ−Ｄ断面図。

【図８】ステアリングシャフトの収縮量と荷重との関係
を示す線図。

【図９】第二変形部を形成する状態の１例を示す断面
図。

【図１０】第一変形部を形成する型の１例を示す断面
図。

【図１１】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１２】従来構造の第１例を示す縦断側面図。

【図１３】図１２のＥ−Ｅ断面図。

【図１４】従来構造の第２例を示す縦断側面図。

【図１５】図１４のＦ−Ｆ断面図。

【図１６】従来構造の第３例を示す半部縦断側面図。

【図１７】図１６のＧ−Ｇ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 谷部 １２ アウターシャフト １３ 雄セレーション 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 小径部 ２１ 鋼球 ２２ 隙間空間 ２３ 通孔 ２４ 衝撃吸収式ステアリングシャフト ２５ 小径部 ２６ 大径部 ２７ 第一変形部 ２８ 第二変形部 ２９ 型

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端部に少なくとも内径を小さくした小
   径部を有し、この小径部の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、一端部に少なくとも
   外径を大きくした大径部を有し、この大径部の外周面に
   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から成り、前記雌セレーションと
   雄セレーションとを係合させる事で、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
   リングシャフトに於いて、前記小径部の先端部が前記大
   径部の基端部に圧入嵌合されると共に、前記大径部の先
   端部が前記小径部の基端部に圧入嵌合されており、前記
   小径部の中間部と大径部の中間部とは互いに緩く係合し
   ている事を特徴とする衝撃吸収式ステアリングシャフ
   ト。