JPH08276853A - 衝撃吸収式ステアリング装置用シャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シャフト３３の全長を収縮させる為に要する
力（吸収可能なエネルギ）を収縮の途中で変える事を可
能にする。 【構成】 衝突事故に伴ってアウターシャフト２６とイ
ンナーシャフト２８とから成るシャフト３３の全長がＬ
だけ縮まると、第二インナーシャフト３２の前端面がヨ
ーク３１に突き当たる。シャフト３３の全長をそれ以上
縮めるには、上記第二インナーシャフト３２をインナー
シャフト２８に押し込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係る衝撃吸収式ステア
リング装置用シャフトは、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と共に、衝突事故の際に
は、衝突のエネルギを吸収しつつ全長を縮める。

【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
９〜１２に示す様な機構が使用されている。後端部にス
テアリングホイールを固定するステアリングシャフト１
はステアリングコラム２の内側に、回転のみ自在に支持
している。このステアリングコラム２は、アウターコラ
ム３とインナーコラム４とをテレスコープ状に組み合わ
せて成り、軸方向に亙って大きな衝撃が加わった場合に
は、この衝撃のエネルギを吸収しつつ全長を縮める。こ
の様なステアリングコラム２の中間部後側（図９の右
側）寄り部分は取付ブラケット５により、車体に支持さ
れる。又、上記ステアリングコラム２の前端部は図示し
ない別のブラケットにより、横軸を中心とする若干の揺
動自在に支持される。尚、図示の例では、上記ステアリ
ングコラム２の上下方向に亙る取付位置を調節する為の
チルトレバー６を設けている。但し、この様なチルトレ
バーを含むステアリングホイールの高さ位置調節装置
（チルト装置）に関しては本発明の要旨と関係ないの
で、説明は省略する。

【０００３】上記ステアリングシャフト１の中間部前端
寄り（図９の左寄り）部分は、この様なステアリングコ
ラム２の前端部に、深溝型の玉軸受７により回転自在に
支持している。又、上記ステアリングシャフト２の中間
部後端寄り（図９の右寄り）部分は上記ステアリングコ
ラム２の後端部に、ころ軸受８により回転自在に支持し
ている。従って上記ステアリングシャフト１は上記ステ
アリングコラム２の内側に、前述した様に回転のみ自在
に支持されている。そして、上記ステアリングコラム２
の前端部で、上記ステアリングコラム２の前端開口から
突出した部分には、図示しない自在継手を介して中間シ
ャフトの上端部を連結する。

【０００４】上記ステアリングシャフト１は、管状のア
ウターシャフト９と杆状のインナーシャフト１０とを備
える。このうちのアウターシャフト９の前端部は、円管
を直径方向両側から押し潰す事により断面小判形に形成
されており、この前端部の内周面には、図１１に示す様
に、互いに平行な１対の内平面１１、１１を設けてい
る。上記アウターシャフト９の中間部は、図１２に示す
様に円管状のままとされている。そして、上記アウター
シャフト９の後端部に固定した円杆部１２を、上記ころ
軸受８の内側に支持している。又、上記インナーシャフ
ト１０の前端部を除く残りの部分の外周面には、やはり
図１１に示す様に、互いに平行な１対の外平面１３、１
３を設け、この部分の断面形状を小判形としている。

【０００５】それぞれが上述の様に構成されるアウター
シャフト９とインナーシャフト１０とは、アウターシャ
フト９の前端部にインナーシャフト１０の後端部を挿入
する状態に組み合わされる。上記アウターシャフト９の
前端部には内外両周面同士を連通させる通孔１４、１４
を、上記インナーシャフト１０の後端部でこの通孔１
４、１４と整合する部分には全周に亙る凹部１５、１５
を、それぞれ形成している。そして、これら各通孔１
４、１４から注入した合成樹脂１６、１６を、これら各
通孔１４、１４と凹部１５、１５とに掛け渡した状態で
固化させている。従って、上記ステアリングシャフト１
は、通常時には全長が縮まる事はないが、軸方向に亙っ
て大きな衝撃が加わった場合には全長を縮める。この際
に上記合成樹脂１６、１６は、上記各通孔１４、１４と
凹部１５、１５との連続部で裂断する。この様な構造
は、例えば特公平６−７９８９４号公報、実開昭４９−
６２６号公報、実公昭５７−１６７７３号公報に記載さ
れている様に、従来から周知である。

【０００６】上述の様に構成される従来のステアリング
シャフト１の場合には、軸方向に亙る強い衝撃力が加わ
った場合にのみ全長を縮める機能はあるが、全長を縮め
つつ衝撃エネルギを吸収する機能は弱い。図９に示す様
な構造の場合に衝突事故が発生すると、衝撃エネルギは
専ら前記アウターコラム３とインナーコラム４とをテレ
スコープ状に組み合わせたステアリングコラム２が吸収
する。これに対して、ステアリング装置の衝撃エネルギ
の吸収能力を高める為には、ステアリングコラム２だけ
でなく、ステアリングシャフト１にも、全長を縮めつつ
エネルギを吸収する機能を十分に持たせる事が好まし
い。

【０００７】この様な目的で使用される衝撃吸収式ステ
アリング装置用シャフトとして従来から、実願平４−１
８１４９号（実開平５−３５５４２号）のマイクロフィ
ルムに記載された構造が知られている。図１３〜１４
は、このマイクロフィルムに記載された構造を示してい
る。この衝撃吸収式ステアリング装置用のシャフト１７
は、アウターシャフト１８とインナーシャフト１９とを
軸方向に亙る相対的変位自在に組み合わせる事で、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。このうちのアウターシャフト１８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溝
２０を形成している。又、インナーシャフト１９は、全
体を円杆状とされており、一端部外周面に、上記雌セレ
ーション溝２０と係合する雄セレーション溝２１を形成
している。

【０００８】上記インナーシャフト１９の一端部外周面
で、上記雄セレーション溝２１の谷部２２に対応する部
分には凹部２３を形成し、この凹部２３内に鋼球２４を
挿入している。そして、上記雌セレーション溝２０と雄
セレーション溝２１とを係合させる事で、アウターシャ
フト１８とインナーシャフト１９とを組み合わせると共
に、上記鋼球２４の一部を、上記雌セレーション溝２０
の山部の頂部２５に食い込ませている。即ち、図１３〜
１４に示したシャフト１７の場合、インナーシャフト１
９の一端部外周面に形成した凹部２３に挿入された鋼球
２４の一部が、アウターシャフト１８の内周面に形成し
た雌セレーション溝２０の山部の頂部２５に食い込む事
で、アウターシャフト１８とインナーシャフト１９とが
互いに結合される。

【０００９】又、自動車が他の自動車等とぶつかる一次
衝突に伴って、ステアリングギヤが後方に押されたり
（中間シャフトとして使用する場合）、或は運転者の身
体がステアリングホイールにぶつかる二次衝突（ステア
リングシャフトとして使用する場合）に伴って、上記シ
ャフト１７に軸方向に亙って強い力が加わった場合に
は、上記鋼球２４が上記雌セレーション溝２０の山部の
頂部２５を塑性変形させつつ、アウターシャフト１８と
インナーシャフト１９との相対的変位を許容し、シャフ
ト１７の全長を縮める。尚、図示は省略したが、前記実
公昭５７−１６７７３号公報にも、ステアリングシャフ
トの収縮時に、インナーシャフトに支持した部材により
アウターシャフトの内周面を塑性変形させる事により、
衝突のエネルギを吸収する構造が記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１３〜１
４に示す様な従来構造では、シャフト１７の全長が縮ま
る過程で、このシャフト１７が吸収するエネルギを変化
させる事ができない。例えば二次衝突時にステアリング
ホイールにぶつかった運転者の身体に加わる衝撃の緩和
をより有効に図る為には、上記シャフト１７が吸収する
エネルギを、初めは小さく、次第に大きくなる様にする
事が好ましい。即ち、二次衝突の際に上記シャフト１７
が、初めは比較的軽い力でその全長を縮め、次第に全長
を縮める為に要する力（全長の収縮に伴って吸収するエ
ネルギ）が大きくなる事が、運転者保護の面からは好ま
しい。

【００１１】ところが、図１３〜１４に示した構造及び
前記実公昭５７−１６７７３号公報に記載された構造を
含め、従来から知られていた衝撃吸収式ステアリング装
置用シャフトは、全長収縮に伴って吸収するエネルギを
途中で変化させる事ができなかった。本発明の衝撃吸収
式ステアリング装置用シャフトは、この様な事情に鑑み
て発明したものである。

【００１２】

【課題を解決する為の手段】本発明の衝撃吸収式ステア
リング装置用シャフトは、前述した従来の衝撃吸収式ス
テアリング装置用シャフトと同様に、少なくとも一端部
内周面の断面形状を非円形とされた管状のアウターシャ
フトと、少なくとも一端部外周面の断面形状を非円形と
され、この一端部を上記アウターシャフトの一端部に挿
入されたインナーシャフトとを備えている。

【００１３】特に、本発明の衝撃吸収式ステアリング装
置用シャフトに於いては、上記インナーシャフトは一端
部が開口した管状に形成されている。又、上記アウター
シャフトの他端開口部はこのアウターシャフトに固定さ
れた固定部材により塞がれている。又、上記インナーシ
ャフトの一端部には第二インナーシャフトの一端部が圧
入されている。そして、この第二インナーシャフトの他
端面は上記固定部材に対向している。

【００１４】

【作用】上述の様に構成される本発明の衝撃吸収式ステ
アリング装置用シャフトに軸方向に亙る衝撃力が加わっ
た場合には、先ず、インナーシャフトの一端部がアウタ
ーシャフトの内側に押し込まれる事で、シャフトの全長
が縮まる。そして、このシャフトの全長が或る程度縮ま
った段階で、第二インナーシャフトの他端面が固定部材
の端面に突き当たる。従って、それ以上上記インナーシ
ャフトをアウターシャフトに押し込む為には、上記第二
インナーシャフトをインナーシャフトに押し込まなけれ
ばならない。この結果、上記第二インナーシャフトの他
端面が固定部材の端面に突き当たる前後でシャフトの全
長収縮に伴って吸収するエネルギが変化する。又、必要
に応じて、上記第二インナーシャフトをインナーシャフ
トに押し込む為に要する力（吸収可能なエネルギ）を変
える事により、シャフトの全長収縮に伴って吸収するエ
ネルギをより細かく調整する事も可能になる。

【００１５】

【実施例】図１〜４は、本発明の第一実施例を示してい
る。円管状のアウターシャフト２６は、前半部（図１の
左半部）を大径に、後半部（図１の右半部）を小径に、
それぞれ形成している。そして、このアウターシャフト
２６の後半部内周面に雌スプライン２７を形成する事に
より、この後半部内周面の断面形状を非円形にしてい
る。一方、やはり円管状に形成されたインナーシャフト
２８の外周面には雄スプライン２９を形成して、このイ
ンナーシャフト２８の外周面の断面形状を非円形にして
いる。そして、これら雌スプライン２７と雄スプライン
２９とを互いに係合させる事により、上記アウターシャ
フト２６とインナーシャフト２８とを軸方向に亙る相対
変位のみ自在（回転力の伝達自在）に組み合わせ、シャ
フト３３を構成している。

【００１６】上記アウターシャフト２６の後端部には内
外両周面同士を連通させる通孔１４、１４を、上記イン
ナーシャフト２８の前端部でこの通孔１４、１４と整合
する部分には全周に亙る凹部１５を、それぞれ形成して
いる。そして、これら各通孔１４、１４から注入した合
成樹脂１６、１６を、これら各通孔１４、１４と凹部１
５とに掛け渡した状態で固化させている。従って、上記
シャフト３３は、通常時には全長が縮まる事はないが、
軸方向に亙って大きな衝撃が加わった場合には全長を縮
める。この際に上記合成樹脂１６、１６は、上記各通孔
１４、１４と凹部１５との連続部で裂断する。

【００１７】一方、上記アウターシャフト２６の前端開
口部には、自在継手３０を構成するヨーク３１を溶接固
定して、この前端開口部を塞いでいる。従って本実施例
の場合には、上記ヨーク３１がアウターシャフト２６に
固定された固定部材となる。尚、この固定部材として
は、図示の実施例の様なヨーク３１を用いる他、独立し
た封板を溶接する事もできる。

【００１８】更に、前記インナーシャフト２８の前端部
には、第二インナーシャフト３２の後端部が圧入されて
いる。そして、この第二インナーシャフト３２の前端面
は上記ヨーク３１の後端面に対向させている。図示の実
施例の場合には、上記第二インナーシャフト３２の後端
部を塞ぐと共に、この後端部を半球面若しくは先細テー
パ面として、この第二インナーシャフト３２の後端部を
上記インナーシャフト２８に引っ掛かりなく押し込める
様にしている。又、上記第二インナーシャフト３２の中
間部の外径寸法Ｄ_32a は、この第二インナーシャフト３
２の前端部の外径寸法Ｄ_32b 以下（Ｄ_32a ≦Ｄ_32b ）と
している。但し、前端部の外径寸法Ｄ_32b を中間部の外
径寸法Ｄ_32a よりも大きくする（Ｄ_32a ＜Ｄ_32b ）場合
でも、その差（Ｄ_32b −Ｄ_32a ）は僅かとする。尚、イ
ンナーシャフト２８及び第二インナーシャフト３２の自
由状態で、上記内径寸法Ｒ₂₈と上記各外径寸法Ｄ_32a 、
Ｄ_32b とを比較した場合、内径寸法Ｒ₂₈が何れの外径寸
法Ｄ_32a 、Ｄ_32b よりも僅かに小さい事は勿論である。

【００１９】上述の様に構成される本発明の衝撃吸収式
ステアリング装置用シャフトに軸方向に亙る衝撃力が加
わった場合には、先ず、上記インナーシャフト２８の前
端部がアウターシャフト２６の内側に押し込まれる事
で、シャフト３３の全長が縮まる。衝突事故に伴って上
記シャフト３３に軸方向に亙って大きな圧縮方向の衝撃
が加わった場合には前記合成樹脂１６、１６が前記各通
孔１４、１４と凹部１５との連続部で裂断し、上記シャ
フト３３の全長が縮み始める。この際にシャフト３３の
全長を縮める為に要する力（吸収するエネルギ）は、前
記雌スプライン２７と雄スプライン２９との嵌合部に作
用する比較的小さなものとなる。従って、上記シャフト
３３の全長収縮は円滑に開始される。この事は、例えば
二次衝突の瞬間にステアリングホイールに衝突した運転
者の身体に加わる衝撃緩和を有効に図る為に重要であ
る。

【００２０】そして、このシャフト３３の全長が或る程
度（図１のＬ分だけ）縮まった段階で、前記第二インナ
ーシャフト３２の前端面が前記ヨーク３１の後端面に突
き当たる。この様に第二インナーシャフト３２の前端面
がヨーク３１の後端面に突き当たった状態から、更に上
記インナーシャフト２８をアウターシャフト２６に押し
込む為には、上記第二インナーシャフト３２をインナー
シャフト２８に押し込まなければならない。この結果、
上記第二インナーシャフト３２の前端面がヨーク３１の
後端面に突き当たる前後で、シャフト３３の全長収縮に
伴って吸収するエネルギが変化する。この様にシャフト
３３の全長収縮に伴って吸収するエネルギが変化するタ
イミング（ストローク）は、通常状態に於ける上記第二
インナーシャフト３２の前端面と上記ヨーク３１の後端
面との間隔Ｌを変える事で、（ストロークゼロも含め
て）自由に調節できる。

【００２１】又、必要に応じて、上記第二インナーシャ
フト３２の前端部の外径寸法Ｄ_32bを中間部の外径寸法
Ｄ_32a よりも大きくする事により、この第二インナーシ
ャフト３２をインナーシャフト２８に押し込む為に要す
る力（吸収可能なエネルギ）を変える事もできる。即
ち、上記第二インナーシャフト３２の外径寸法を後端部
から前端部に向けて次第に大きくする（僅かにテーパさ
せる）事で、シャフト３３の全長を縮める為に要する力
を次第に大きくできる。この為、二次衝突時にステアリ
ングホイールにぶつかった運転者の身体を保護する為の
設計が容易になる。

【００２２】次に、図５〜８は本発明の第二実施例を示
している。本実施例の場合には、アウターシャフト２６
ａの後端部を直径方向反対側から押し潰して断面小判形
に形成し、この後端部に、やはり断面形状が小判形で管
状のインナーシャフト２８ａの前端部を、軸方向に亙る
変位のみ自在に挿入し、シャフト３３ａを構成してい
る。そして、このインナーシャフト２８ａの前端部に、
第二インナーシャフト３２ａの後端部を圧入している。
この第二インナーシャフト３２ａは、図６〜７に示す様
に星形の断面形状に造られており、断面形状を弾性的に
圧縮した状態で、上記インナーシャフト２８ａの前端部
に圧入している。そして、圧入した状態で４個所の尖端
部を、このインナーシャフト２８ａの内周面に弾性的に
押圧している。その他の構成及び作用は、自由状態に於
ける各部の寸法等も含め、上述した第一実施例と同様で
あるので、重複する説明は省略する。

【００２３】

【発明の効果】本発明の衝撃吸収式ステアリング装置用
シャフトは、以上に述べた通り構成され作用するが、全
長収縮に伴って吸収するエネルギを途中で、しかも任意
に変化させる事ができる為、衝突事故の際にステアリン
グホイールに衝突した運転者の身体に加わる衝撃を緩和
し、運転者の保護をより有効に図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す部分断面図。

【図２】図１のＡ部拡大図。

【図３】図２のＢ−Ｂ断面図。

【図４】図１の拡大Ｃ−Ｃ断面図。

【図５】本発明の第二実施例を示す部分断面図。

【図６】図５のＤ−Ｄ断面図。

【図７】同Ｅ−Ｅ断面図。

【図８】同Ｆ−Ｆ断面図。

【図９】従来のステアリングシャフトを組み込んだステ
アリングコラム装置の部分縦断側面図。

【図１０】図９のＧ部拡大図。

【図１１】図１０の拡大Ｈ−Ｈ断面図。

【図１２】同拡大Ｉ−Ｉ断面図。

【図１３】従来構造の１例を示す部分切断側面図。

【図１４】図１３のＪ−Ｊ断面図。

【符合の説明】

１ ステアリングシャフト ２ ステアリングコラム ３ アウターコラム ４ インナーコラム ５ 取付ブラケット ６ チルトレバー ７ 玉軸受 ８ ころ軸受 ９ アウターシャフト １０ インナーシャフト １１ 内平面 １２ 円杆部 １３ 外平面 １４ 通孔 １５ 凹部 １６ 合成樹脂 １７ シャフト １８ アウターシャフト １９ インナーシャフト ２０ 雌セレーション溝 ２１ 雄セレーション溝 ２２ 谷部 ２３ 凹部 ２４ 鋼球 ２５ 頂部 ２６、２６ａ アウターシャフト ２７ 雌スプライン ２８、２８ａ インナーシャフト ２９ 雄スプライン ３０ 自在継手 ３１ ヨーク ３２、３２ａ 第二インナーシャフト ３３、３３ａ シャフト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一端部内周面の断面形状を非
   円形とされた管状のアウターシャフトと、少なくとも一
   端部外周面の断面形状を非円形とされ、この一端部を上
   記アウターシャフトの一端部に挿入されたインナーシャ
   フトとを備えた衝撃吸収式ステアリング装置用シャフト
   に於いて、上記インナーシャフトは一端部が開口した管
   状に形成されており、上記アウターシャフトの他端開口
   部はこのアウターシャフトに固定された固定部材により
   塞がれており、上記インナーシャフトの一端部には第二
   インナーシャフトの一端部が圧入されており、この第二
   インナーシャフトの他端面は上記固定部材に対向してい
   る事を特徴とする衝撃吸収式ステアリング装置用シャフ
   ト。