JPH09272447A - ステアリング装置の中間軸およびその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステアリング装置の中間軸において、製造工程
や組立工程での無駄を無くし、コスト低減を図るととも
に、確実な衝撃吸収を図ること。 【解決手段】所要以上の衝撃荷重を受けたときに軸方向
に短縮して衝撃吸収するステアリング装置の中間軸７で
あって、内周に雌セレーション８ａを有する中空軸８
と、外周に中空軸８の雌セレーション８ａに嵌合する雄
セレーション９ａを有する挿入軸９とからなる。挿入軸
９の雄セレーション９ａの軸方向途中領域には凹部９ｂ
が設けられている。中空軸８の雌セレーション８ａの軸
方向途中には挿入軸９の凹部９ｂを利用して加工された
径方向内向きの陥没部８ｂが設けられている。中空軸８
の陥没部８ｂに挿入軸９において凹部９ｂよりも手前側
の雄セレーション９ａが食い込まされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所要以上の衝撃荷
重を受けたときに軸方向に短縮して衝撃吸収するステア
リング装置の中間軸、およびその組立方法に関する。な
お、中間軸は、自動車のステアリング装置においてステ
アリングシャフトとステアリングギアとの間に設けられ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は、自動車の一般的なステアリング
装置の構成を示している。図中、１はステアリングホイ
ール、２はステアリングコラム、３はステアリングシャ
フト、４はステアリングギア、５，６は自在継手、７は
中間軸である。

【０００３】中間軸７は、ステアリングホイール１に加
わる回転操作力をステアリングギア４側に伝達するもの
であるが、衝突時等に過大な衝撃が加わったとき、その
衝撃が運転者側に伝わらないよう、短縮して衝撃を吸収
する構造になっている。

【０００４】図５は、中間軸の要部破断の側面図であ
る。中間軸７は、互いに軸方向変位可能に連結される中
空軸８と挿入軸９とからなる。中空軸８の内周には雌セ
レーション８ａが設けられており、挿入軸９の先端側の
外周には中空軸８の雌セレーション８ａに嵌合する雄セ
レーション９ａが設けられている。この挿入軸９の雄セ
レーション９ａの形成領域の途中部分の外周には、周溝
１０が形成されている。一方、中空軸８において前記周
溝１０に対応する領域で１８０度対向する二カ所には、
径方向に貫通する孔１１が設けられている。そして、こ
の孔１１を通じて周溝１０と中空軸８との間の間隙に樹
脂１２が充填されており、この充填樹脂１２の固化によ
り、中空軸８と挿入軸９とが一体的に結合されている。

【０００５】このような構成の中間軸７では、過大な衝
撃が加わると、充填樹脂１２が剪断されることになり、
中空軸８内に挿入軸９が入り込んで中間軸７全体が短縮
し、これによって衝撃を吸収するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
では、組立時に、充填樹脂１２の注入、硬化作業が必要
であるために手間がかかるなど、作業効率が悪く、製作
費が嵩むことが指摘される。

【０００７】また、使用場所が高温になりやすいエンジ
ンルーム内であるため、充填樹脂１２の強度の低下防止
に考慮しなければならず、万一、強度が低下した場合、
所要の剪断抵抗が得られなくなることが考えられるな
ど、抜け荷重のばらつきにつながることが考えられる。
なお、抜け荷重とは、中間軸７を短縮するときの衝撃荷
重のことである。さらに、充填樹脂１２が剪断されると
抜け荷重が急激に低下しやすく、十分な衝撃吸収に配慮
が必要である。

【０００８】したがって、本発明は、ステアリング装置
の中間軸において、製造工程や組立工程での無駄を無く
し、コスト低減を図ることを目的とする。また、本発明
は、雰囲気温度に関係なく抜け荷重を一定に管理できる
ようにすることも目的としている。さらにまた、本発明
は、抜け荷重が急激に低下することなく、しばらく持続
して十分かつ確実に衝撃を吸収できるようにすることも
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のステアリング装
置の中間軸は、所要以上の衝撃荷重を受けたときに軸方
向に短縮して衝撃吸収するもので、内周に雌セレーショ
ンを有する中空軸と、外周に中空軸の雌セレーションに
嵌合する雄セレーションを有する挿入軸とからなり、か
つ、前記挿入軸の雄セレーションの軸方向途中領域に凹
部が設けられているとともに、前記中空軸の雌セレーシ
ョンの軸方向途中に前記挿入軸の凹部を利用して加工さ
れた径方向内向きの陥没部が設けられており、この中空
軸の陥没部に挿入軸において凹部よりも手前側の雄セレ
ーションが食い込まされている。

【００１０】本発明の中間軸の組立方法は、内周に雌セ
レーションを有する中空軸に対して、外周に雄セレーシ
ョンを有するとともにこの雄セレーションの軸方向途中
領域に凹部を有する挿入軸を挿入してセレーション嵌合
させつつ、所要嵌合寸法に満たない途中位置で停止する
工程と、途中停止状態で、中空軸の外周において挿入軸
の凹部に対応する部位を径方向内向きに陥没させる工程
と、中空軸へ挿入軸を所要嵌合寸法を満たす位置まで挿
入することにより、中空軸の前記陥没部位に挿入軸の雄
セレーションを食い込ませる工程とを含む。

【００１１】上記本発明では、中空軸と挿入軸とをセレ
ーション嵌合させる過程で挿入軸の凹部を受け型として
中空軸に陥没部を形成し、この後に挿入軸を中空軸に圧
入することにより陥没部に挿入軸の雄セレーションを食
い込ませるようにして、中空軸と挿入軸とを軸方向に動
かないように拘束するようにしている。しかし、中間軸
が軸方向の衝撃を受けると、挿入軸と中空軸とが短縮す
るよう相対的に動いて衝撃を吸収する。なお、衝撃吸収
は、挿入軸の雄セレーションが中空軸の陥没部を軸方向
へ沿って塑性変形することと、陥没部により圧接させら
れた雄セレーションと雌セレーションとの摺動抵抗とに
より行われる。

【００１２】このような本発明の構成では、従来例に比
べて組立の手間が少なくなる他、抜け荷重が使用雰囲気
温度に影響されて変化することがない。しかも、陥没部
の陥没寸法や軸方向および周方向での大きさなどを可変
することによって、抜け荷重を任意に設定できるように
なる。さらに、雄セレーションが中空軸の陥没部を通過
するまでの間、一定の抜け荷重を持続し、十分かつ確実
に衝撃を吸収できるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図１ないし図３に
示す実施例に基づいて説明する。

【００１４】図１ないし図３は本発明の一実施例にかか
り、図１は、中間軸の要部破断の側面図、図２は、図１
の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、中間軸の組
立方法を示す説明図である。

【００１５】図中、５および６は自在継手、７は中間軸
である。中間軸７は、軸方向で短縮しうる状態に嵌合さ
れる中空軸８と挿入軸９とからなる。これら中空軸８と
挿入軸９は、金属材からなる。

【００１６】中空軸８の内周には雌セレーション８ａ
が、また、挿入軸９の外周には中空軸８の雌セレーショ
ン８ａに嵌合する雄セレーション９ａが、それぞれ形成
されている。雌セレーション８ａおよび雌セレーション
８ａは、引き抜き加工や転造加工により形成される。中
空軸８の雌セレーション８ａの形成領域の円周上の一カ
所には、径方向内向きに突出する陥没部８ｂが設けられ
ている。挿入軸９の雄セレーション８ａの形成領域の途
中部分の外周には、陥没部形成用の周溝９ｂが形成され
ている。

【００１７】そして、中空軸８に陥没部８ｂを設けてい
るため、この陥没部８ｂに対して挿入軸９の雄セレーシ
ョン９ａが食い込まされるとともに、陥没部８ｂと１８
０度対向する部分の雌セレーション８ａに対して挿入軸
９の雄セレーション９ａが圧接させられるようになって
いる。これにより、中空軸８と挿入軸９とが軸方向で相
対的に動かないように拘束されるとともに、中空軸８と
挿入軸９との間の周方向の遊びが無くされている。

【００１８】次に、中間軸７の組立方法について、図３
を用いて説明する。

【００１９】まず、図３（ａ）に示すように、内周に雌
セレーション８ａを形成した中空軸８と、外周に雄セレ
ーション９ａおよび周溝９ｂを形成した挿入軸９とを用
意して、これらを同軸状に配置し、図３（ｂ）に示すよ
うに、中空軸８に対して挿入軸９を途中まで嵌合する。
この途中とは、必要嵌合寸法に満たない位置でかつ挿入
軸９の周溝９ｂが中空軸８の内周に入り込む位置を意味
する。

【００２０】この状態において、図３（ｃ）に示すよう
に、用意したころ２０を挿入軸９の周溝９ｂに対応する
中空軸８の外周部位にあてがい、このころ２０を加圧す
ることにより、中空軸８の周面の一部を径方向内向きに
陥没させる。これにより陥没部８ｂが形成される。ちな
みに、例えば周溝９ｂを挿入軸９の雄セレーション８ａ
の軸端に形成した場合つまり挿入軸９の軸端に小径部を
形成した場合だと、陥没部８ｂを形成するときに、中空
軸８と挿入軸９とが傾くことがあり、甚だしい場合には
両軸８，９の各セレーション８ａ，９ａの一部が潰れて
後の両軸８，９のセレーション嵌合動作ならびに衝撃に
よる短縮動作が設計通りに行えなくなるおそれがある。
しかしながら、ここでは、周溝９ｂを挿入軸９の途中に
形成しているから、陥没部８ｂの形成時に、中空軸８が
挿入軸９の周溝９ｂの軸方向両側の部分でもって傾くこ
となく安定して支えられるため、両軸８，９の各セレー
ション８ａ，９ａが潰れずに済むので、後の両軸８，９
のセレーション嵌合動作ならびに衝撃による短縮動作が
設計通りに行えるようになる。

【００２１】この後、図３（ｄ）に示すように、挿入軸
９を中空軸８の必要嵌合寸法を満たす位置まで挿入す
る。このとき、陥没部８ｂの存在により中空軸８の内径
が小さくなるので、挿入軸９の挿入は圧入となる。この
圧入の過程では、挿入軸９の雄セレーション９ａの一部
が中空軸８の陥没部８ｂに対して食い込まされることに
なり、それに伴い中空軸８において陥没部８ｂおよびそ
の周方向両側の所要角度領域θ１が径方向外向きに若干
膨出するために雌セレーション８ａが雄セレーション９
ａから若干離れて浮く一方でその他の領域θ２の雌セレ
ーション８ａが雄セレーション９ａに対して圧接させら
れることになる。

【００２２】そして、上記構造では、衝撃荷重を受けた
ときに、従来のように樹脂部分が剪断して衝撃を吸収し
てから急激に中間軸７が抵抗なく短縮するというように
はならず、短縮動作において挿入軸９の雄セレーション
９ａが中空軸８の陥没部８ｂを通過するまでの期間につ
いて衝撃の吸収を継続し、この期間を過ぎてから急激に
中間軸７が抵抗なく短縮するようになっている。これに
より、十分な衝撃吸収が達成できるようになる。なお、
衝撃吸収は、挿入軸９の雄セレーション９ａが中空軸８
の陥没部８ｂを軸方向へ沿って塑性変形することと、陥
没部８ｂによって圧接させられた雄セレーション９ａと
雌セレーション８ａとの摺動抵抗とにより行われる。し
かも、従来例の樹脂の剪断を利用した衝撃吸収構造のよ
うに、使用雰囲気温度による劣化がなく、抜け荷重が一
定に維持されるので、信頼性が高い。

【００２３】ところで、上記構造の中間軸７の場合、中
空軸８の陥没部８ｂの陥没寸法や軸方向や周方向での大
きさなどを適宜設定することで、抜け荷重を任意に可変
することができる。この抜け荷重は、通常、要求に応じ
て設定される。

【００２４】以上説明したような中間軸７の場合、それ
を構成する中空軸８については従来例のような樹脂の引
っ掛かかりとなる孔を設ける必要がないので製作工数を
少なくでき、また、挿入軸９は、従来の挿入軸の製作工
程数と同じで済む。しかも、組立作業としては、中空軸
８への挿入軸９の挿入過程で加圧処理が必要になるけれ
ども、従来のような充填樹脂の注入、硬化処理に比べる
と処理内容が簡単でしかも処理時間が格段に短くて済
む。このようなことから、製作コストを大幅に低減でき
るようになる。また、挿入軸９の周溝９ｂを利用して中
空軸８に比較的大きな陥没部８ｂを形成しているから、
加圧形成した陥没部８ｂがスプリングバックしても、陥
没部８ｂの形状精度を高くでき、十分な抜け荷重を得る
ことができる。ちなみに、従来では、中空軸８と挿入軸
９とをセレーション嵌合し、両軸８，９の嵌合領域にお
いて中空軸８の外周の一部を加圧変形させてかしめる方
法が考えられているが、この場合では、中空軸８の加圧
変形量を僅かしか確保できないし、しかも変形部位のス
プリングバックによって十分な変形が不可能になるため
に、中空軸８と挿入軸９との結合強度が不足するなど十
分な抜け荷重が得られないといった不具合が指摘され
る。このような従来方法に比べても、本発明の構造は優
れていると言える。

【００２５】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく、種々な応用や変形が考えられる。例え
ば中空軸８と挿入軸９とはセレーション嵌合ではなくス
プライン嵌合とするものであってもよい。また、中空軸
８に形成する陥没部８ｂは、一つだけでなく軸方向に離
れた数カ所に設けることができる。さらに、陥没部８ｂ
は、周方向の数カ所にスポット的に設けることができ
る。この場合、周方向で近接する位置に設ける必要があ
る。この他、陥没部８ｂを形成するときに、上述したよ
うなころ２０を用いずに、プレス機のプレスロッドに装
着する適当な部材を利用することができる。さらには、
一個または複数個の硬球を使用することもできる。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、使用雰囲気温度の影響によ
る劣化がなく、抜け荷重を一定に維持できるので、高い
信頼性が得られる。また、中間軸を構成する中空軸の陥
没部のの陥没寸法や軸方向や周方向での大きさなどを可
変することによって、抜け荷重を任意に設定することが
できるので、要求される衝撃荷重に応じて簡単かつ正確
に幅広く対応できるようになる。さらに、抜け荷重を持
続することができ、十分かつ確実に衝撃を吸収できるよ
うになる。

【００２７】しかも、組立時に、従来のような手間のか
かる作業を必要としないから、コスト低減に貢献でき
て、比較的安価に実現できるようになる。また、中空軸
の陥没部を組立過程において挿入軸の周溝を利用して形
成するから、陥没部の寸法を高精度に設定できるように
なり、抜け荷重の設定が正確に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の中間軸の要部破断の側面図

【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図

【図３】中間軸の組立方法を示す説明図

【図４】一般的なステアリング装置の構成を示す側面図

【図５】従来の中間軸の要部破断の側面図

【符号の説明】

７ 中間軸 ８ 中空軸 ８ａ 中空軸の雌セレーション ８ｂ 中空軸の陥没部 ９ 挿入軸 ９ａ 挿入軸の雄セレーション ９ｂ 挿入軸の周溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所要以上の衝撃荷重を受けたときに軸方
   向に短縮して衝撃吸収するステアリング装置の中間軸で
   あって、 内周に雌セレーションを有する中空軸と、外周に中空軸
   の雌セレーションに嵌合する雄セレーションを有する挿
   入軸とからなり、 かつ、前記挿入軸の雄セレーションの軸方向途中領域に
   凹部が設けられているとともに、前記中空軸の雌セレー
   ションの軸方向途中に前記挿入軸の凹部を利用して加工
   された径方向内向きの陥没部が設けられており、 この中空軸の陥没部に挿入軸において凹部よりも手前側
   の雄セレーションが食い込まされている、ことを特徴と
   するステアリング装置の中間軸。
2. 【請求項２】 所要以上の衝撃荷重を受けたときに軸方
   向に短縮して衝撃吸収するステアリング装置の中間軸を
   組み立てる方法であって、 内周に雌セレーションを有する中空軸に対して、外周に
   雄セレーションを有するとともにこの雄セレーションの
   軸方向途中領域に凹部を有する挿入軸を挿入してセレー
   ション嵌合させつつ、所要嵌合寸法に満たない途中位置
   で停止する工程と、 途中停止状態で、中空軸の外周において挿入軸の凹部に
   対応する部位を径方向内向きに陥没させる工程と、 中空軸へ挿入軸を所要嵌合寸法を満たす位置まで挿入す
   ることにより、中空軸の前記陥没部位に挿入軸の雄セレ
   ーションを食い込ませる工程と、 を含むことを特徴とするステアリング装置の中間軸の組
   立方法。