JPH11311256A

JPH11311256A - 衝撃吸収式ステアリングシャフト

Info

Publication number: JPH11311256A
Application number: JP10115197A
Authority: JP
Inventors: Shoji Oka; 昭次岡
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-11-09
Also published as: DE19917550A1; DE19917550B4; US6530599B1

Abstract

(57)【要約】【課題】収縮荷重を安定させ、運転者の保護充実を図
る設計を容易にする。【解決手段】アウターシャフト１２の端部に形成した
雌セレーション１５と、インナーシャフト１３の端部に
形成した雄セレーション１７とを圧入嵌合させる。一方
又は双方のセレーション１５、１７の表面に、固体潤滑
剤製の皮膜を形成する。嵌合部の滑り状態を安定させ
て、上記課題を解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、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と共に、衝突事故の際に
は全長を縮めて、ステアリングホイールにぶつかった運
転者を保護する衝撃吸収式ステアリングシャフトの改良
に関する。

【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
６に示す様なステアリング機構が使用されている。上端
部にステアリングホイール１を固定した第一のステアリ
ングシャフト２は、ステアリングコラム３の内側に回転
自在に支持している。又、このステアリングコラム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の下面に固定している。上記第一のステ
アリングシャフト２の下端部で上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に連結している。この様に構成したステアリング機
構では、上記ステアリングホイール１の動きは、上記ス
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２、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し、車輪に舵角を
付与する。

【０００３】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２、８
を、衝撃に伴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いる。そして、この様な衝撃
吸収式ステアリングシャフトとして従来から、特開平８
−９１２３０号公報に記載されたものが知られている。
図７〜１３は、この公報に記載された衝撃吸収式ステア
リングシャフトを、図１４〜１８は、やはりこの公報に
記載された衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法
を、それぞれ示している。

【０００４】この衝撃吸収式ステアリングシャフト１１
は、アウターシャフト１２とインナーシャフト１３とを
軸方向（図７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。上記アウターシャフ
ト１２は、全体を円管状としており、一端部（図７、１
１の左端部）に絞り加工を施す事で、この一端部に小径
部１４を形成している。そして、この小径部１４の内周
面に、雌セレーション１５を形成している。一方のイン
ナーシャフト１３も、全体を円管状としており、一端部
（図７〜８の右端部）を押し広げる事で、大径部１６を
形成している。そして、この大径部１６の外周面に、上
記雌セレーション１５と係合する雄セレーション１７を
形成している。

【０００５】又、上記大径部１６の先端部（図７〜８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１８を形成してい
る。この第一変形部１８の長径ｄ₁ は、上記大径部１６
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１７を形成した大径部１６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（ｐｃ
ｄ）で表わす。

【０００６】一方、上記小径部１４の先端部（図７、１
１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１９を
形成している。この第二変形部１９の長径Ｄ₁ は、上記
小径部１４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 ）。雌セレーション１５を形成した小径部１４部分
の径も、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。

【０００７】又、上記小径部１４の直径Ｄ₀ は、上記大
径部１６の直径ｄ₀ よりも僅かに大きく（Ｄ₀ ＞ｄ₀ ）
して、上記雌セレーション１５と雄セレーション１７と
が、上記第一、第二両変形部１８、１９以外の部分で
は、緩く係合する様にしている。但し、上記第一変形部
１８の長径ｄ₁ は、上記小径部１４の本体部分の直径Ｄ
₀ よりも少し大きく（ｄ₁ ＞Ｄ₀ ）、上記第二変形部１
９の短径Ｄ₂ は、上記大径部１６の本体部分の直径ｄ₀
よりも少し小さく（Ｄ₂ ＜ｄ₀ ）している。

【０００８】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１３とは、図７に示す様に組み
合わせて、衝撃吸収式ステアリングシャフト１１とす
る。即ち、アウターシャフト１２の一端部に形成した小
径部１４の内側に、インナーシャフト１３の一端部に形
成した大径部１６を位置させて、上記小径部１４内周面
の雌セレーション１５と上記大径部１６外周面の雄セレ
ーション１７とを係合させる。この状態で上記大径部１
６の先端部に形成した第一変形部１８は、弾性変形（或
は塑性変形）しつつ、上記小径部１４の基端部（図７、
１１の右端部）に押し込まれる。又、上記小径部１４の
先端部に形成した第二変形部１９は、やはり弾性変形
（或は塑性変形）しつつ、上記大径部１６の基端部（図
７〜８の左端部）に押し込まれる。

【０００９】従って、上記アウターシャフト１２とイン
ナーシャフト１３とを、図７に示す様に組み合わせた状
態では、上記第一変形部１８の外周面が小径部１４の基
端部内周面と、上記第二変形部１９の内周面が大径部１
６の基端部外周面と、それぞれ摩擦係合する。この結
果、上記アウターシャフト１２とインナーシャフト１３
とは、両シャフト１２、１３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。

【００１０】この様に、アウターシャフト１２とインナ
ーシャフト１３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１３とに形成した、第一、第二
両変形部１８、１９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１８、１９は、上記アウターシャフト１２と
インナーシャフト１３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、これらアウターシャフ
ト１２とインナーシャフト１３との結合部の曲げ剛性も
十分に確保される。

【００１１】更に、衝突時に軸方向に亙り強い力が加わ
った場合には、上記第一、第二両変形部１８、１９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
１２とインナーシャフト１３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１１の全
長を縮める。この様な衝撃吸収式ステアリングシャフト
１１の場合、全長を縮める為に要する力は、上記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１１の全
長を縮める為に要する収縮荷重（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
を有効に防止できる。

【００１２】アウターシャフト１２とインナーシャフト
１３とを組み合わせて、上述の図７に示す様な衝撃吸収
式ステアリングシャフト１１を構成する場合、先ず、図
１４に示す様に、これら両シャフト１２、１３同士を組
み合わせる。即ち、前記雌セレーション１５と雄セレー
ション１７とを、上記小径部１４の先端部と上記大径部
１６の先端部とで互いに係合させる。そして、これら両
セレーション１５、１７同士を互いに係合させた状態の
まま、上記小径部１４の外周面を直径方向内側に押圧す
る。即ち、上記小径部１４の先端部及び上記大径部１６
の先端部の周囲に１対の押圧片２０、２０を配置し、こ
れら１対の押圧片２０、２０同士を互いに近づけ合う事
により、上記小径部１４の外周面を強く押圧する。これ
ら各押圧片２０、２０の内側面で上記小径部１４の外周
面と当接する部分には、図１５に示す様に、この外周面
に密接する、断面が円弧状の凹部２１、２１を形成して
いる。

【００１３】これら各凹部２１、２１を上記小径部１４
の外周面に軽く当接させた状態で、上記１対の押圧片２
０、２０の端面同士の間には、厚さ寸法がδの隙間２
２、２２が形成される。又、これら押圧片２０、２０
は、油圧機構等の図示しない押圧装置により、互いに近
づく方向に強く押圧する。そこで、図１６に示す様に、
上記隙間２２、２２の厚さ寸法が０となるまで、上記１
対の押圧片２０、２０同士を互いに近付ければ、上記小
径部１４の先端部の断面形状が、図１６に示す様に楕円
形に塑性変形する。更に、この小径部１４の先端部に挿
入した大径部１６の先端部も、上記両セレーション１
５、１７を介して同方向に押される。そして、この大径
部１６の先端部の断面形状が、やはり図１６に示す様に
楕円形に塑性変形する。

【００１４】この様にして、上記小径部１４の先端部及
び上記大径部１６の先端部を直径方向内側に押圧し、こ
れら両先端部の断面形状を楕円形に塑性変形させたなら
ば、次いで、上記アウターシャフト１２と上記インナー
シャフト１３とを互いに近づく方向に軸方向に亙り相対
変位させる。即ち、上記１対の押圧片２０、２０の内側
からこれら両シャフト１２、１３を取り出した後、アウ
ターシャフト１２を図１４の左方に、インナーシャフト
１３を同じく右方に、それぞれ相手シャフトに対して相
対変位させる。そして、前記図７に示す様に、上記小径
部１４の先端部を上記大径部１６の基端部に圧入嵌合す
ると共に、上記大径部１６の先端部を上記小径部１４の
基端部に圧入嵌合させる。上記押圧片２０、２０により
塑性変形させられていない、上記小径部１４の中間部と
大径部１６の中間部とは、互いに緩く係合させる。

【００１５】又、前記特開平８−９１２３０号公報に
は、図１７に示す様に、互いに係合した小径部１４及び
大径部１６の先端部（図１４参照）を塑性変形させる為
の押圧片２０ａ、２０ａの内側面に凹部２１、２１（図
１５〜１６）を形成せず、単なる平坦面としたり、或は
図１８に示す様に、１対の押圧片２０ｂ、２０ｂをＶブ
ロック状に形成し、各押圧片２０ｂ、２０ｂが互いに係
合した小径部１４及び大径部１６の先端部（図１４参
照）を２個所ずつ、合計４個所押圧する様にする事も記
載されている。

【００１６】

【先発明の説明】更に、特願平８−３０４４７５号に
は、衝撃吸収式ステアリングシャフト１１を収縮させる
為に要する荷重を所望値通りに規制する為の、収縮荷重
調整方法に関する発明が開示されている。図１９〜２２
は、この先発明に係る方法を実施する状態を示してい
る。この先発明に係る方法では、図１９に示す様に、ア
ウターシャフト１２の一端部となる前端部（図１９、２
１、２２の左端部）と、インナーシャフト１３の一端部
となる後端部（図１９、２１、２２の右端部）とで、各
シャフト１２、１３の周面に形成した雌セレーション１
５と雄セレーション１７とを係合させる。そして、これ
ら両セレーション１５、１７同士を係合させたままの状
態で、図１９〜２０に示す様に上記アウターシャフト１
２の外周面を、互いに近づく方向に変位する１対の押圧
片２０ａ´、２０ａ´により、直径方向内側に押圧す
る。そして、上記アウターシャフト１２の前端部及びイ
ンナーシャフト１３の後端部を直径方向に亙り押圧し
て、これら両端部を、前述の図１６に示す様に、断面形
状を楕円形に塑性変形させる。

【００１７】特に、先発明の衝撃吸収式ステアリングシ
ャフトの収縮荷重調整方法を実施する際には、上記１対
の押圧片２０ａ´、２０ａ´として、それぞれの押圧面
が互いに平行な平坦面２３、２３であるものを使用す
る。そして、これら両押圧面２３、２３同士を互いに平
行に保持した状態のまま、上記１対の押圧片２０ａ´、
２０ａ´同士を互いに近づけ合う。

【００１８】上述の様にして１対の押圧片２０ａ´、２
０ａ´によりアウターシャフト１２の前端部及びインナ
ーシャフト１３の後端部の断面形状を楕円形に変形させ
たならば、これらアウターシャフト１２とインナーシャ
フト１３とを、互いに近づき合う方向に押圧する。そし
て、図２１に示す様に、これらアウターシャフト１２の
前端部とインナーシャフト１３の後端部とを、軸方向に
亙って所望長さＬだけ重畳させる。この所望長さＬが、
通常状態（衝突事故が起こっていない状態）で上記アウ
ターシャフト１２とインナーシャフト１３とが互いに嵌
合し合っている、正規嵌合長さである。二次衝突時に
は、図２２に示す様に、これらアウターシャフト１２と
インナーシャフト１３との嵌合長さが、上記正規嵌合長
さＬよりも大きくなって、前記衝撃吸収式ステアリング
シャフト１１の全長が収縮する。先発明の収縮荷重調整
方法の場合には、上記衝撃吸収式ステアリングシャフト
１１の全長を収縮させる為に要する収縮荷重を所望値に
規制する為に、上記１対の押圧片２０ａ´、２０ａ´同
士を近づけるプレス荷重を変える。

【００１９】即ち、上記１対の押圧片２０ａ´、２０ａ
´としてそれぞれの押圧面が互いに平行な平坦面２３、
２３であるものを使用し、これら両押圧面２３、２３同
士を互いに平行に保持した状態のまま、上記１対の押圧
片２０ａ´、２０ａ´同士を互いに近づけ合うと、これ
ら両押圧片２０ａ´、２０ａ´同士を互いに近づけ合う
プレス荷重と、上記収縮荷重との関係が、図２３に示す
様になる。この図２３から明らかな通り、これらプレス
荷重と収縮荷重とはほぼ比例する。従って、上記プレス
荷重を制御する事により、上記収縮荷重を所望値に規制
できる。尚、この図２３に示した収縮荷重とは、上記ア
ウターシャフト１２とインナーシャフト１３とを上記正
規嵌合長さＬだけ嵌合させた衝撃吸収式ステアリングシ
ャフト１１を、これら両シャフト１２、１３の嵌合長さ
を長くすべく、収縮させ始める為に要する荷重を言う。

【００２０】上述の様に、押圧面が互いに平行な１対の
平坦面２３、２３である押圧片２０ａ´、２０ａ´によ
り上記アウターシャフト１２とインナーシャフト１３と
の係合部を塑性変形させた場合には、上記プレス荷重と
収縮荷重とがほぼ比例する。これに対して、前述の図１
５〜１６に示した様な、円弧状の凹部２１、２１を有す
る押圧片２０、２０、或は図１８に示す様なＶブロック
状の押圧片２０ｂ、２０ｂを使用した場合には、これら
プレス荷重と収縮荷重とは殆ど比例せず、プレス荷重に
より収縮荷重を調整する事が難しい。

【００２１】上述の様な先発明によれば、衝撃吸収式ス
テアリングシャフト１１を収縮させる為に要する荷重を
所望値通りに規制して、二次衝突時に運転者保護を有効
に図れるステアリング装置の実現を図れる。しかも、上
記アウターシャフト１２とインナーシャフト１３とを上
記正規嵌合長さＬだけ嵌合させた状態での嵌合部の曲げ
剛性が高く（大きく）、通常時にこの嵌合部ががたつく
事を有効に防止できる。即ち、先発明の対象となる衝撃
吸収式ステアリングシャフト１１は、前述した様に、図
１９（又は図１４）に示す様にアウターシャフト１２の
端部とインナーシャフト１３の端部とを係合させた状態
でこれら両シャフト１２、１３の断面形状を塑性変形さ
せた後、図２１（又は図７）に示す様に、これら両シャ
フト１２、１３同士を互いに近づける方向に変位させ
る。この為、これら両シャフト１２、１３は、図７から
明らかな様に、軸方向に離隔した２個所位置で強く嵌合
し、これら２個所位置の中間部での嵌合強度は極く弱く
なる。従って、上記両シャフト１２、１３同士の嵌合部
の曲げ剛性を高くする為には、上記２個所位置での嵌合
強度を何れも大きくする必要がある。これら２個所位置
の嵌合部は、同時に塑性変形させた第一変形部１８と第
二変形部１９とを軸方向に離隔させて構成する（図７）
為、上記２個所位置での嵌合強度を何れも大きくする為
には、これら２個所位置の嵌合強度を互いに等しくする
必要がある。

【００２２】この様な観点から、前述した各押圧片２
０、２０ａ、２０ｂの形状の相違が、得られる衝撃吸収
式ステアリングシャフト１１の嵌合部の嵌合強度に及ぼ
す影響を知る為の実験の結果を、図２４に示す。この図
２４は、押圧面が互いに平行な１対の平坦面２３、２３
である押圧片２０ａ´、２０ａ´により上記アウターシ
ャフト１２とインナーシャフト１３との係合部を塑性変
形させた場合に於ける、衝撃吸収式ステアリングシャフ
ト１１の収縮量と収縮荷重との関係を示している。この
図２４で、横軸は収縮量を、縦軸は収縮荷重を、それぞ
れ示しているが、横軸の０位置は、図１９（又は図１
４）に示す様に、アウターシャフト１２とインナーシャ
フト１３との係合部を塑性変形させた状態のまま、未だ
これら両シャフト１２、１３同士を近づけ合わない状態
位置を示している。又、上記横軸の正規嵌合長さＬの位
置は、図２１に示す様に、上記両シャフト１２、１３同
士を、通常の使用状態に嵌合させた状態位置を示してい
る。

【００２３】更に、横軸の点Ｐの位置は、図２２に示す
様に、衝突事故に発生する様な収縮荷重に基づいて上記
衝撃吸収式ステアリングシャフト１１が収縮し、インナ
ーシャフト１３の一端部に形成された第一変形部１８が
アウターシャフト１２の雌セレーション１５から抜け出
した状態位置を示している。この点Ｐ位置の状態では、
上記衝撃吸収式ステアリングシャフト１１を収縮させる
為に要する収縮荷重は、上記アウターシャフト１２の一
端部に形成した第二変形部１９とインナーシャフト１３
の外周面の雄セレーション１７との嵌合部に抗する為の
力のみとなる。従って、この点Ｐ部分での収縮荷重α
が、上記正規嵌合長さＬ位置での収縮荷重の半分程度で
あれば、前記２個所位置の嵌合強度は互いにほぼ等しい
事になる。上記実験のよると、上記点Ｐ部分での収縮荷
重αと、上記正規嵌合長さＬ位置から点Ｐ部分までの間
に低下した収縮荷重βとはほぼ等しく（α≒β）、上記
２個所位置の嵌合強度を互いにほぼ等しい事が分った。

【００２４】これに対して、前述の図１５〜１６に示し
た様な、円弧状の凹部２１、２１を有する押圧片２０、
２０、或は図１８に示す様なＶブロック状の押圧片２０
ｂ、２０ｂを使用して衝撃吸収式ステアリングシャフト
１１を造った場合には、上記点Ｐ部分に相当する部分で
の収縮荷重α´と、上記正規嵌合長さＬ位置に相当する
部分から点Ｐ部分に相当する部分までの間に低下した収
縮荷重β´とは、図２５に示す様に大きく異なった。こ
の様に上記両荷重α´、β´が大きく異なる事は、上記
２個所位置の嵌合強度が互いに大きく異なり、上記アウ
ターシャフト１２とインナーシャフト１３との嵌合部の
曲げ剛性が小さい事を意味する。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】前述した特開平８−９
１２３０号公報に記載された構造、並びに上述した特願
平８−３０４４７５号に開示された構造及び方法は、何
れも従前の構造及び方法に比べれば、衝撃吸収式ステア
リングシャフトの曲げ剛性の確保と収縮荷重の安定化と
を図れる。但し、この収縮荷重をより安定させる為に
は、依然として改良の余地がある。

【００２６】即ち、本発明の対象となる衝撃吸収式ステ
アリングシャフトの場合には、アウターシャフトの一端
部内周面に雌セレーションを、インナーシャフトの一端
部外周面に雄セレーションを、それぞれ形成している。
これら各セレーションのうち、雌セレーションはブロー
チ加工により、雄セレーションは転造加工により、それ
ぞれ形成する。この様な加工により上記各セレーション
を形成した場合、これら各セレーションの表面粗さを一
定にする事は難しい。逆に言えば、これら各セレーショ
ンの表面粗さにばらつきが生じる事が避けられない。

【００２７】この様な各セレーションの表面粗さは、そ
のまま衝撃吸収式ステアリングシャフトの収縮荷重のば
らつきに結び付き、表面粗さが大きい（荒い）場合には
この収縮荷重が大きくなり、反対に表面荒さが小さい
（滑らかな）場合にはこの収縮荷重が小さくなる。この
様な原因により収縮荷重がばらつくと、運転者の保護充
実を図る為のステアリング装置の設計が難しくなる。上
記収縮荷重を安定させるべく、上記各セレーションの表
面粗さのばらつきを抑える為には、これら各セレーショ
ンの表面に、液体ホーニング等の仕上加工を施す事も考
えられるが、加工コストが嵩む為、現実的ではない。本
発明は、この様な事情に鑑みて、安定した収縮荷重を得
られしかも低コストの衝撃吸収式ステアリングシャフト
を実現すべく発明したものである。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の衝撃吸収式ステ
アリングシャフトは、前述した従来の、或は先発明の衝
撃吸収式ステアリングシャフトと同様に、一端部の内周
面に雌セレーションを形成した管状のアウターシャフト
と、一端部の外周面に上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を、この雄
セレーションと上記雌セレーションとを締り嵌め状態で
係合させる事により、軸方向に亙る荷重に基づく収縮を
自在に組み合わせて成る。特に、本発明の衝撃吸収式ス
テアリングシャフトに於いては、上記雄セレーションと
雌セレーションとの少なくとも一方の表面に、固体潤滑
剤の皮膜を形成している。

【００２９】

【作用】上述の様に構成する本発明の衝撃吸収式ステア
リングシャフトの場合、アウターシャフトの一端部内周
面に形成した雌セレーションと、インナーシャフトの一
端部外周面に形成した雄セレーションとは、固体潤滑剤
の皮膜を介して摺接する。上記アウターシャフト及びイ
ンナーシャフトを構成する金属材料同士が直接接触する
事はないか、仮にあっても僅かである。この為、上記雌
セレーションと雄セレーションとの摺動状態が安定し、
上記衝撃吸収式ステアリングシャフトの収縮荷重が安定
する。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１〜３は、実施の形態の１例を
示している。本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフト
１１は、図１に示す様に、アウターシャフト１２の一端
部となる前端部（図１の左端部）と、インナーシャフト
１３の一端部となる後端部（図１の右端部）とで、各シ
ャフト１２、１３の周面に形成した雌セレーション１５
と雄セレーション１７とを係合させて成る。

【００３１】この様な本発明の衝撃吸収式ステアリング
シャフト１１を造るには、前述の図１９〜２０に示した
先発明に係る方法の様に、上記両セレーション１５、１
７同士を係合させたままの状態で上記アウターシャフト
１２の外周面を、互いに近づく方向に変位する１対の押
圧片２０ａ´、２０ａ´により、直径方向内側に押圧す
る。そして、上記アウターシャフト１２の前端部及びイ
ンナーシャフト１３の後端部を直径方向に亙り押圧し
て、これら両端部を、前述の図１６に示す様に、断面形
状を楕円形に塑性変形させる。次いで、これらアウター
シャフト１２とインナーシャフト１３とを、互いに近づ
き合う方向に押圧して、図１に示す様に、これらアウタ
ーシャフト１２の前端部とインナーシャフト１３の後端
部とを、軸方向に亙って所望長さＬだけ重畳させる。二
次衝突時には、やはり前述した図２２に示す様に、これ
らアウターシャフト１２とインナーシャフト１３との嵌
合長さが、上記正規嵌合長さＬよりも大きくなって、上
記衝撃吸収式ステアリングシャフト１１の全長が収縮す
る。

【００３２】特に、本例の衝撃吸収式ステアリングシャ
フト１１の場合には、上記インナーシャフト１３の一端
部に形成した雄セレーション１７の表面に、この雄セレ
ーション１７の全長Ｌ₁₇（≫所望長さＬ）に亙り、固体
潤滑剤製の皮膜２４（図３）を形成している。この皮膜
２４を形成する固体潤滑剤の材質及び厚さは、所望とす
る収縮荷重及び曲げ剛性に応じて設計的に選択する。材
質としては、上記雄セレーション１７の表面への密着性
が優れたものを使用し、例えば、東洋ドライルーブ株式
会社が商品名「ドライルーブ」で市販している、二硫化
モリブデン（MoS₂）系のもの、或はＰＴＦＥ、ＦＥＰ等
の弗素樹脂系のもの等が、好ましく使用できる。

【００３３】又、厚さに関しては、上記アウターシャフ
ト１２及びインナーシャフト１３を構成する金属（一般
的には鋼或はアルミニウム合金）同士が擦れ合う事を十
分に防止すべく、或る程度の厚さを確保する必要があ
る。これに対して、それ自体は剛性が低い、上記皮膜２
４の厚さが大きくなり過ぎると、この皮膜２４を介して
互いに一端部同士を嵌合させた、上記アウターシャフト
１２とインナーシャフト１３との曲げ剛性が低くなる。
これらの事を考慮した場合に、上記皮膜２４の厚さは、
固体潤滑剤として上記「ドライルーブ」を使用した場合
で、０．００５〜０．０１５mm程度に規制する事が好ま
しい。

【００３４】上述の様に構成する本発明の衝撃吸収式ス
テアリングシャフト１１の場合、上記アウターシャフト
１２の一端部内周面に形成した雌セレーション１５と、
インナーシャフト１３の一端部外周面に形成した雄セレ
ーション１７とは、上記固体潤滑剤の皮膜２４を介して
摺接する。上記アウターシャフト１２及びインナーシャ
フト１３を構成する金属材料（鋼或はアルミニウム合
金）同士が直接接触する事はないか、仮にあっても僅か
である。この為、上記雌セレーション１５と雄セレーシ
ョン１７との摺動状態が安定し、上記衝撃吸収式ステア
リングシャフト１１の収縮荷重が安定する。この結果、
運転者の保護充実を図るべく、この衝撃吸収式ステアリ
ングシャフト１１を含んで構成する自動車用操舵装置の
設計が容易になる。特に、軽量化の為に上記アウターシ
ャフト１２とインナーシャフト１３とのうちの一方を鋼
製、他方をアルミニウム合金製とした場合に、そのまま
では上記雌セレーション１５と雄セレーション１７との
摺動面にむしれ、かじり等の損傷が発生し易くなるが、
本発明によれば、この様な場合にもこれらの損傷の発生
を防止し、上記衝撃吸収式ステアリングシャフト１１の
収縮が安定して行なわれる様にできる。

【００３５】

【実施例】本発明の効果を確認する為に行なった実験の
結果に就いて説明する。実験では、図１、２１に示す様
な衝撃吸収式ステアリングシャフト１１を、前述の図１
９〜２１で説明した先発明に係る方法により造り、雄セ
レーション１７の表面の固体潤滑剤製の皮膜２４の有無
が、上記衝撃吸収式ステアリングシャフト１１の収縮荷
重に及ぼす影響に就いて測定した。アウターシャフト１
２及びインナーシャフト１３の材質は何れも鋼とし、１
対の押圧片２０ａ´、２０ａ´（図２０）により上記ア
ウターシャフト１２及びインナーシャフト１３を押圧す
る荷重Ｐ_p の目標値は３３００kgf とした。この押圧荷
重は多少ばらつく事が避けられないので、実際に加えた
荷重を表１中に記載した。又、アウターシャフト１２の
前端部とインナーシャフト１３の後端部とを軸方向に亙
って重畳させる所望長さＬは、６０mmとした。皮膜２４
の有無以外の条件は、極力同じにした。尚、この皮膜２
４を構成する固体潤滑剤としては、弗素樹脂系の「ドラ
イルーブ」である、Ｓ−６１５０（製品名）を使用し
た。

【００３６】この様な条件で行なった実験の結果を、表
１、２及び図４に示す。この表１、２中、押し込み時の
最大荷重Ｐ_S とは、図１９に示す様にして第一、第二変
形部１８、１９を形成したアウターシャフト１２及びイ
ンナーシャフト１３を互いに近付け合い、上記衝撃吸収
式ステアリングシャフト１１とする場合に要する荷重の
最大値を示しており、図４の左端部に表われたピーク値
に対応する。又、「アウター＋インナー」部分の収縮荷
重Ｐ₁ とは、図１及び図２１に示す様に、第一、第二変
形部１８、１９の双方が相手部分と圧入嵌合している状
態（図４のＬ₁範囲）で、上記衝撃吸収式ステアリング
シャフト１１を収縮させる為に要する荷重を示してい
る。更に、「インナーのみ」の収縮荷重Ｐ₂ とは、図２
２に示す様に、第一変形部１８が相手部分から外れ、第
二変形部１９とインナーシャフト１３とのみが圧入嵌合
している状態（図４のＬ₂ 範囲）で、上記衝撃吸収式ス
テアリングシャフト１１を収縮させる為に要する荷重を
示している。又、図４中、実線ａは上記皮膜２４を設け
ない場合に於ける収縮荷重と収縮量（ストローク）との
関係を、破線ｂは上記皮膜２４を設けた場合に於ける収
縮荷重と収縮量との関係を、それぞれの平均値で表して
いる。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】実験結果を表したこれら表１、２及び図４
から明らかな通り、本発明によれば、衝撃吸収式ステア
リングシャフト１１の収縮荷重を低く、しかも安定させ
る事ができる。本発明で重要な事は、収縮荷重を安定さ
せられる点である。上記収縮荷重の大きさは、前記１対
の押圧片２０ａ´、２０ａ´により上記アウターシャフ
ト１２及びインナーシャフト１３を押圧する荷重を変え
る事により調整自在である。即ち、この押圧する荷重を
大きくすれば、上記収縮荷重を大きくでき、反対に、こ
の押圧する荷重を小さくすれば、上記収縮荷重を小さく
できる。従って、上述の様に収縮荷重を安定させる事が
できれば、衝撃吸収式ステアリングシャフト１１の収縮
荷重を目標値に近く設定できる。

【００４０】即ち、運転者の保護充実を十分に図れる自
動車用操舵装置を設計する為には、この自動車用操舵装
置に組み込む衝撃吸収式ステアリングシャフト１１の収
縮荷重と収縮量との関係を、例えば図５の実線αに示す
様に規制する。但し、この関係をこの実線α通り正確に
規制する事は難しいので、同図に記載した２本の破線
β、βに挟まれる範囲に、上記関係を規制する。これら
２本の破線β、βの間隔を狭くできる程、上記衝撃吸収
式ステアリングシャフト１１の収縮荷重と収縮量との関
係のばらつきが小さく、上記自動車用操舵装置の設計が
容易になる。本発明は、この様な２本の破線β、βの間
隔を狭くして、上記衝撃吸収式ステアリングシャフト１
１の収縮荷重と収縮量との関係のばらつきを小さくでき
る。

【００４１】尚、固体潤滑剤製の皮膜２４を、雄セレー
ション１７の表面に代えて雌セレーション１５の表面に
形成しても、或は雄、雌両セレーション１７、１５の表
面に形成しても、同様の作用・効果を得られる。雄、雌
両セレーション１７、１５の表面に上記皮膜２４を形成
する場合には、皮膜２４の合計厚さを、前述の範囲に収
める。又、アウターシャフト１２とインナーシャフト１
３との一方又は双方を、アルミニウム合金等の非鉄金属
により造る場合、上記皮膜２４は、非鉄金属製のシャフ
トに形成したセレーションの表面、又は両セレーション
の表面に形成する。

【００４２】

【発明の効果】本発明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ので、二次衝
突時に運転者保護を有効に図れるステアリング装置の実
現に寄与できる。又、固体潤滑剤製の皮膜は薄くて良い
為、曲げ剛性が実用上問題になる程低下する事もない。
更に、鋼製とアルミニウム合金材とを組み合わせて衝撃
吸収式ステアリングシャフトを構成し、実施の形態の様
な組み合わせをした場合でも、むしれ、かじり等の損傷
を防止して、衝撃吸収式ステアリングシャフトの収縮を
安定して行なわせる事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す部分断面図。

【図２】インナーシャフトを取り出して示す部分断面
図。

【図３】図２の拡大Ａ−Ａ断面図。

【図４】本発明の効果を確認する為に行なった実験の結
果を示す線図。

【図５】収縮荷重と収縮量との関係の設定に関して説明
する為の線図。

【図６】本発明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７】従来構造の１例を示す要部断面図。

【図８】従来構造に組み込まれるインナーシャフトの断
面図。

【図９】図８のＢ−Ｂ断面図。

【図１０】同Ｃ−Ｃ断面図。

【図１１】従来構造に組み込まれるアウターシャフトの
断面図。

【図１２】図１１のＤ−Ｄ断面図。

【図１３】同Ｅ−Ｅ断面図。

【図１４】従来から知られている衝撃吸収式ステアリン
グシャフトの製造方法の第１例の実施状況を示す要部断
面図。

【図１５】塑性変形前の状態で示す、図１４のＦ−Ｆ断
面図。

【図１６】塑性変形後の状態で示す、図１５と同様の
図。

【図１７】従来から知られている衝撃吸収式ステアリン
グシャフトの製造方法の第２例の実施状況を示す、図１
５と同様の図。

【図１８】同第３例を示す、図１５と同様の図。

【図１９】先発明の実施の形態の１例の前工程を示す部
分断面図。

【図２０】図１９のＧ−Ｇ断面図。

【図２１】先発明の実施の形態の１例の後工程を示す部
分断面図。

【図２２】衝突事故に伴って収縮した状態を示す部分断
面図。

【図２３】先発明の方法により収縮荷重を調整する場合
の、プレス荷重と収縮荷重との関係を示す線図。

【図２４】先発明の方法により収縮荷重を調整しつつ製
造する衝撃吸収式ステアリングシャフトの収縮量と収縮
荷重との関係を示す線図。

【図２５】先発明の方法によらずに製造する衝撃吸収式
ステアリングシャフトの収縮量と収縮荷重との関係を示
す線図。

【符号の説明】

１ステアリングホイール２第一のステアリングシャフト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衝撃吸収式ステアリングシャフト１２アウターシャフト１３インナーシャフト１４小径部１５雌セレーション１６大径部１７雄セレーション１８第一変形部１９第二変形部２０、２０ａ、２０ｂ、２０ａ´ 押圧片２１凹部２２隙間２３平坦面２４皮膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端部の内周面に雌セレーションを形成
した管状のアウターシャフトと、一端部の外周面に上記
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
ンナーシャフトとを、この雄セレーションと上記雌セレ
ーションとを締り嵌め状態で係合させる事により、軸方
向に亙る荷重に基づく収縮を自在に組み合わせて成る衝
撃吸収式ステアリングシャフトに於いて、上記雄セレー
ションと雌セレーションとの少なくとも一方の表面に固
体潤滑剤の皮膜を形成した事を特徴とする衝撃吸収式ス
テアリングシャフト。
【請求項２】アウターシャフトの一端部とインナーシ
ャフトの一端部とは、互いに軸方向に亙り離隔した第
一、第二の嵌合部で圧入嵌合すると共に、これら第一、
第二の圧入嵌合部の間部分で互いに緩く係合している、
請求項１に記載した衝撃吸収式ステアリングシャフト。