WO2001015957A1

WO2001015957A1 - Arbre de direction a absorption d'energie, et dispositif et procede d'assemblage de cet arbre de direction

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Publication number: WO2001015957A1
Application number: PCT/JP2000/002922
Authority: WO
Inventors: Shigemi Shioya; Sadato Kita; Takashi Shimada; Seiji Sano
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2001-03-08
Also published as: CN1144711C; EP1234745A1; DE60033174T2; JP3820987B2; EP1234745A4; DE60033174D1; US6840128B1; KR20020026376A; KR100505544B1; WO2001015958A1; CN1376125A; EP1234745B1

Description

明細書エネルギー吸収式ステアリングシャフトとその組付方法と組付装置技術分野

本発明はエネルギー吸収性能が安定したステアリングシャフトを簡単に実現する技術に関する。ここで「安定した」とは製品毎のばらつきが小さいことを言う。背景技術

インナーシャフトにアウターシャフトを堅く嵌め合わせてステアリングシャフトを構成し、両シャフ卜がさらに深く嵌り合うことによってステアリングシャフ卜に加わるエネルギーを吸収するエネルギー吸収式ステアリングシャフトが知られている。このエネルギー吸収式ステアリングシャフトの場合、製品毎のェネルギー吸収'注肯にばらつきが少ない製品群をすることが求められている。この必要に応える技術が特開昭 5 6 - 8 7 5 5号公報や実開昭 5 6- 6 6 6 9 号公報に記載されている。これら公報に記載の技術では、アウターシャフトとィンナーシャフ卜の間にピアノ線等の細材を介在させて両者を圧入する。これによつて、製品毎のエネルギー B及収' 14能のばらつきが小さく押さえられる。

ステアリングシャフトの、必要なエネルギー吸収性能を得るために、ァゥ夕一シャフトとィンナーシャフ卜の軸方向の岡力 ¾ ぎてはいけない反面、両シャフトが相対回転することがないように、回転方向には十分に硬くなければいけない。この両者を満足させるために、調己した «の技術では、インナーシャフ卜の断面を小半 I膨とし、これをほぼ同じ开狱の内开蕭面を持つアウターシャフ卜に圧入し、十分なトルク力⁵ ^されるようにする一方、両者間に一本のピアノ線を介在させることで、軸方向の岡 IJ†生が製品毎にばらっかないようにしている。編 3した技術の、シャフ卜の断面形 I犬を小半 I膨とすることでなトルクカ亍われるようにしているために、インナ一シャフトとアウターシャフトは少なくとも断面内の一点において撤虫する。この結果、製品毎の、インナーシャフト外面とアウターシャフト内面の仕上がり具合の相違^ 1品の寸法がそのままエネルギー吸収性能のばらつきとなり、なおエネルギー吸収性能を安定化させるのに問題を残している。

本発明は、従来の技術に比してより鈍感な技術、即ち、部品の寸法公差や仕上がり具合のばらつきが製品のエネルギー B及収性能に影響しにくい技術を実現することを課題とする。発明の開示

本発明のエネルギー π及収式ステアリングシャフトは、ィンナ一シャフトにァゥターシャフトが圧入されており、インナーシャフトは断面円形の外形を有し、ァウタ一シャフトはそれより大径の断面円形の内形を有し、その断面円形の外形と内形の間に複数本の細材が両シャフトの軸方向に伸びた优態で介在していることをとする。

ここで、インナ一シャフトにアウターシャフト力 ^s圧入されているとは、ァウタ —シャフトにィンナ一シャフトが圧入されていることと同意であり、区別は無い。このステアリングシャフトの^、インナーシャフトとアウターシャフトの間に複数本のオカ^在していることによって、ァゥ夕一シャフトゃインナ一シャフトの製品ごとの寸法^ ^f士上がり具合のばらつき力エネルギー吸収性能に影響しにくく、口バストな技術が実現されている。

本発明者が幾多の難によつて艦したところ、複数本の «"を介在させると、相対回転しやすい断面円形のインナーシャフトと断面円形のアウターシャフトを用い、軸方向に硬すぎず柔らかすぎずなエネルギー吸収性能力られる岡 I胜で圧入しておくことによって、回転方向には十分に硬く圧入できることを ¾ ^した。これは一本の; Wを介在させる技術では実現できないものであり、仮に断面円形のィンナーシャフトとアウターシャフト間に一本の «を介在させて圧入し、軸方向にな岡 I胜カられるように組付けると、回転方向に柔となりすぎ、満足なトルク ί 特注を実現できない。このために、 ί¾¾技術では、特開昭 5 6— 8 7 5 5号公報や実開昭 5 6 - 6 6 6 9号公報に記載されているように、シャフトの断面を小判形にしていた。

本発明のエネルギー吸収式ステアリングシャフトは、製品毎のエネルギー吸収性能が安定しており、回転方向には強固に組付けられておりながら、軸方向には 1^に柔らかく圧入されており、しかも断面円形のシャフトを用いて安価に S¾g することができる。

このエネルギー吸収式ステアリングシャフトの ί½、糸の軸方向の長さが、インナ一シャフトとアウターシャフ卜がさらに深く嵌り合ってエネルギーを吸収する間、インナ一シャフトとアウターシャフト間にクリアランスを傲寺する長さ以上に設定されていることが好ましい。

この^が満たされていると、ィンナ一シャフトとアウターシャフ卜が軸方向に相対的に変位してエネルギーを吸収している間のエネルギー吸収性能力職的に安定する。

また、インナ一シャフトと «、又は、アウターシャフトと^ が、ピツカ一ス硬度で 2 0 0以上の體差を持つこと力 s好ましい。ここで、騰の方カ顿くてシャフトの方が柔らかくても、あるいは、シャフトの方カ顿くて細材の方が柔らかくてもよい。

この牛が満たされていると、圧入の際にシャフト又は細材が塑性«し、部品の ϋϋί^にかかわらず安定したエネルギー吸収性能を確実に得ることができる。

また、複数本の湖附の周方向の配置位置が、インナーシャフトにアウターシャフトを組み付けるのに要する圧入荷重の値によつて調整されていることが好ましい。

例えば 4本の細材を用いる^、その 4本の細材を等間隔（即ち、インナ一シャフトの中心から見た« "の配力 s 9 0度となる）に配置すると、他の条件が同じならば、ィンナ一シャフトとアウターシャフトカ ^s軸方向の剛注か高い状態に組み付けられる。一方、 «の 2本同士を離して配置すると、即ち、インナ —シャフトの中心から見た謝の配置角力えば 6 0度、 1 2 0度、 6 0度、 1 2 0度で配置されると、ィンナ一シャフ卜とアウターシャフ卜が軸方向の岡 IJ†生が低い优態に組み付けられる。

即ち、複数本の讓の周方向の配置位置を調整することで、部品を共通にしながら、エネルギー吸収性能が異なるステアリングシャフトを作り分けることができる。このために、複数本の細の周方向の配置位置が、インナーシャフトにァウタ一シャフトを組み付けるのに要する圧入荷重の値によって調整されているェネルギ一吸収式ステアリングシャフ卜が製造されるのである。

さらに、湖附が育 ίίΙΒインナーシャフト又はアウターシャフ卜の端面に係止されて軸方向の移動が禁止されていることが好ましい。

この^ (牛が満たされていると、 »が両シャフ卜間に介在した態で確実に圧入されるのみならず、組付け後にエネルギー力⁵ f乍用してシャフト同士がさらに深く嵌り合う間、糸 ffl iがー方のシャフトに対して軸方向に位置決めさエネルギ一吸収期間を通してほぼ一様なエネルギー吸収性能を確保することができる。又、糸耐のシャフト端面への係止部に、引込み防止手段が形成されていることがこの好ましい。この引込み防止手段は、例えば «にループ個所を設けるなどして係止部自体がシャフト間の間隙に弓 I込まれることを防止する任意の手段をいラ。

この弓 1込み防止手段が設けられていると、係止部が間隙内に引き込まれることが防止さエネルギー吸収性能が極めてよく安定する。

本発明は、また、新たなエネルギー吸収式ステアリングシャフトの糸且付方法を実現する。この糸且付方法は、インナ一シャフトにアウターシャフトを圧入してェネルギー吸収式ステアリングシャフトを組 L付ける方法であり、ィンナーシャフトの外形又はアウターシャフトの内形に添って複数本の細材を軸方向に添わせるェ程と、少なくともその; W力 ^s介在する長さに亘つて、その細材によってインナ一シャフトとアウターシャフト間にクリアランス力蜜保された t態でィンナーシャフトにアウターシャフトを圧入するとを有することを待数とする。

この方法によって、エネルギー吸収性能の安定したステアリングシャフトを簡単に組付けることができる。

上記した組付方法では、圧入 ¾中にィンナ一シャフトとアウターシャフトと細材の内の少なくとも一つを弾性限界を超えて^ Bさせることが好ましい。部品の一つが弾性限界を超えて娜すると、即ち、塑性するまで麵させると、部品の寸法公差の影響が減少し、エネルギー吸収性能が極めてよく安定化する。上記の方法において、圧入工程中に圧入に要する荷重を測定し、測定された圧入荷重力 ^s所定値に達したときに細材を切断するようにすることが好ましい。この組寸方法によると、エネルギー吸収性能が所定のものに調整されたステアリングシャフ卜が安定的に組付けられる。

あるいは、上記の組付方法において、複数本の細材をアウターシャフトの内形に添って軸方向に所定の長さにわたって添わせておき、各細材がそれ以上には軸方向に引き込まれることを禁止した优態でインナ一シャフ卜にアウターシャフトを圧入することが好ましい。

この方法によると、両シャフト間に介在する細材の長さを確実に調整することができ、安定したエネルギー吸収†生能を発揮するステアリングシャフトが簡単に糸且付けられる。

本発明は、さらに、新たなステアリングシャフトの組付装置を実現する。この組付装置は、インナ一シャフトにアウターシャフトを圧入する装置と、インナ一シャフ卜の外形とアウターシャフ卜の内形との間の間隙に複数本の細材を供給する細材供置とを有する。ここで細材供！^置は圧入装置に,して配置されている。

この組付装置に装置によると、エネルギー吸収性能が安定したステアリングシャフトを簡単に効率的に組付けることができる。

この装置において、 ^^供給位置が両シャフトの周方向に調整可能となっていることが好ましい。この装置によると、軸方向の岡 I胜か々なエネルギー吸収式ステアリングシャフトを作り分けることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明のステアリングシャフトを念的に示す。

図 2は、図 1の Π-Π線断面を示す。

図 3 (A) , (B)，（C)は、組付前の細材と組付後の細材を示す。

図 4は、素材の変形と荷重の関係を示す。

図 5は、組付装置の第 1実施例を示す。

図 6は、図 5の装置で組み付けられたステアリングシャフ卜の嵌合部の断面を示す。

図 7は、図 6の νπ-νπ線断面を示す。

図 8は、組付装置の第 2鎌例を示す。

図 9は、図 8の装置で組み付けられたステアリングシャフトの嵌合部の断面を示す。

図 10は、図 8の装置に組み込まれている折り曲け漏を示す。

図 11は、圧入深さと荷重の関係を示す。

図 12は、且付装置の第 3実施例を示す。

図 13は、圧入深さと荷重の関係を示す。

図 14は、細材の一例を示す。

図 15は、細材の断面形状の例を示す。

図 16(A), (Β)は、細材の 2つの例を示す。

図 17(A),(B)，（C)，（D)は、細材のさらに他の 2例を示す。

18(A),(B)，（C)，（D),(E 、細材のさらに他の例を示す。

19(A)，（B)，（C)，（D),(E)，（F 、細材のさらに他の例を示す。

図 20(A),(B)，（C),(D),(E)，（F),(G)は、細材のさらに他の例を示す。

図 21(A)，（B)，（C),(D)は、細材とシャフトの端面の関係を示す。

図 22 )，（8)，（，（0), ), )は、細材の配置位置と軸方向の岡1胜の関係を示す。図 23(A),(B)，（C)，（D)，（E),(F)は、細材の配置位置の各種雄例を示す。発明を実施するための最良の形態

次に本発明の »の形態のいくつかを図面を参照しながら説明する。図 1と図 2は組付け後のインナーシャフト INとアウターシャフト〇Uと Wの配置関係を的に示しており、インナ一シャフト INは断面円形の外形を備え、ァゥ夕一シャフト〇Uは断面円形の内形を備えている。アウターシャフト〇Uの内径はインナーシャフト INの外径よりも大きく、両者が同軸に嵌め合わされたときに両者間には周状の間隙 G力研成される。両シャフト INと〇U間の間隙 Gには複数本の «W力観付けられている。組付ける以前の «Wの外径は fijf己した間隙 Gの巾よりも大きく、複数本の謝 Wは 3間隙 G内に押込まれている。複数本の« ^は、アウターシャフト〇Uとィンナ一シャフト I Nを同車由に保つ位置に配置されている。細材のネ数は 3本以上が好ましいが、曲げた細材を利用すると、 2本の細ォでァウタ一シャフト OUとインナ一シャフト I Nを同車由に維持することができる。なお、インナーシャフト I Nは中実のシャフトであってもよいし、筒状のシャフトであってもよい。

細材 Wは両シャフト I Nと〇Uよりも柔らかいものであり、この結果、組付け前には断面円形であったものが（図 3の（A)参照）、組付けによって塑性している（図 3の（B)参照）。これが図 3の（C) の WSに示されている。この逆に «Wは両シャフト I Nと OUよりも硬くてもよく、この場合には組付けによってシャフト側が塑性^している。図 3 ( C) の WHはこれを示し、両シャフト I Nと OUの向かい合う壁の«に接する部分は押込ま^ その両サィドで壁が盛り上がつている。

両シャフト I Nと〇Uと湖附 Wの全部が同じ硬度であってもよく、この場合にはの部品が塑性変形して組付けられる。

図 4は部品に加えられる荷重と'娜の隱を示し、弾性限界以上に娜する場合には、 '^量によらず荷重が一定化する性質を有する。この発明では両シャフト I N、 OU又は細材 Wのうちの少なくとも一つの部品を弾性限界以上に変形させて組付けることで組付け荷重をほほ一定化する。図 4中、領域 Dは弾性範囲を示し、その範囲内で'^させて組付けると部品の寸法公差が組付け荷重のばらつきにそのまま現れる。本発明では、領域に Eに示す塑性変形領域まで変形することで部品の寸法公差が組付け荷重のばらつきに直接現れないようにする。

図 5は組付装置の第 1実施例を示す。ベース 5 O Aに第 1コラム 5 0 Bが固定さその第 1コラム 5 0 Bの上端にアウターシャフト QUを垂直な姿勢で位置決めする冶具 5 0 Cが固定されている。冶具 5 0 Cの上方にはシリンダ 5 5 Cが固定されている。シリンダ 5 5 Cは図示されていない部材で第 1コラム 5 0 Bに固定されている。シリンダ 5 5 Cのピストン 5 5 Bの下端にはインナ一シャフト I Nを垂直な姿勢に位置決めする冶具 5 5 Aが固定されている。アウターシャフト〇Uが冶具 5 0 Cで位置決めさィンナ一シャフト I Nが冶具 5 5 Aで位置決めされたとき、両シャフト I N、〇Uは同軸に位置決めされる。シリンダ 5 5 Cで冶具 5 5 A力下降したとき、アウターシャフト〇Uにインナ一シャフト I N 力 s圧入される。このとき、インナーシャフト I Nにアウターシャフト〇Uが圧入されると言うこともでき、本明細書では両表現に差を設けていない。

第 1コラム 5 0 Bの周囲に、この場合、 4台の糸 ffl¾ "供給装置 6 0が配置されている。の細材供,^置 6 0が同じ構造を持っているので、以下ではそのうちの 1台についてのみ説明する。

細材供給装置 6 0はベース 5 O Aに固定された第 2コラム 5 0 Dを有し、第 2 コラム 5 0 Dにはアーム 5 1 Aとアーム 5 1 Bが図示されていないシリンダで上下動可能に組付けられている。アーム 5 1 Aの側方には »†Wのドラム 5 1 Dが回転自在に設けられている。図には 3本の糸 ffl W l、 W3、 W4力 s示さ W2 は図示省略されている。以下の糸 TO"について共通のを説明するときには添数字を省略する。

アーム 5 1 Bの先端には、ピン 5 3の回りに揺動可能に、手首部 5 1 C力且付けられている。手首部 5 1 Cには一対の糸耐供給ローラ 5 2が回転可能に組付けられている。この一対のローラ 5 2は図示されていないモ一夕で回転される。又、手首部 5 1 Cの^ ¾には細材 Wを切断するカツ夕 5 4が取付けられている。この糸且付け装置は、インナーシャフ卜にアウターシャフトを圧入する装置と、インナーシャフ卜の外形とアウターシャフ卜の内形との間の間隙に複数本の糸耐を供給する »供置とを有しており、糸 ffl¾ "供置は圧入装置に隣接して配置されている。

この組付装置のを説明する。まず最初に冶具 5 0 Cにアウターシャフト 0 Uがセットされる。次に、細材供給ローラ 5 2を所定回転数だけ回転して糸 ffl¾"W を所巨 Btり出す。送り出された細材はァウタ一シャフト〇Uの内面に沿って軸方向に所定の距離伸びている。このとき、 4本の Wが周方向に等間隔で配置される。この优態で糸耐供給ローラ 5 2の回転力襟止される。次に、冶具 5 5 Aにインナ一シャフト I Nがセットされる。その後に、シリン夕' 5 5 Cカ^ ¾して冶具 5 5 Aを押し下げる。このことによって、内面に沿って 4本の細材 Wが軸方向に所定の距離伸びているアウターシャフト OUの内形内に、インナーシャフト I N力 s圧入される。このとき、インナ一シャフト I Nとァゥ夕一シャフト OU が直キ纖虫することはない。圧入中は酣供給ローラ 5 2の回転力襟止さ細材 Wがそれ以上に引き込まれることを禁止する。

圧 Λ冬了後にアーム 5 1 Aと 5 1 Bが下降し、アウターシャフト OUの端面から飛び出した細材 Wを下方に折り曲げる。このとき、手首部 5 1 Cはピン 5 3を中心にして揺動する。折り曲げられた細材 Wは、アウターシャフト ONの端面から所巨離伸びたところでカツ夕 5 4で切断される。その後に、アウターシャフトの外側に伸びる «Wは、工具を用いた^によってアウターシャフト〇Uに沿うまで曲げられる。この扰態が図 6に示される。

このようにして組み付けられたステアリングシャフトは、アウターシャフト〇 Uの内形に添って軸方向に 4本の細材 Wを所定の長さにわたって添わせておき、その腿 Wがそれ以上に軸方向に引き込まれることを禁止した扰態でィンナ一シャフト I Nにアウターシャフト〇Uを圧入することから、インナ一シャフト I N とアウターシャフト〇U間に介在する «Wの長さ力甲斤定値に調整されており、エネルギー吸収性能が安定している。インナ一シャフト I Nとアウターシャフト〇Uは 4本の細材 Wによって分離されており（即ち、 WWカ^在しない立において、インナーシャフト I Nとァゥ夕一シャフト〇U間にはクリアランス Gが ί 寺される）、インナ一シャフト I Nとアウターシャフト〇Uが ϋί 翔虫することはない。このこともまた、エネルギー吸収性能を安定化させている。組付け後の細材 Wは折り曲げられてアウターシャフト OUの端面に係止されており、両シャフト I Nと〇U間に両者を押し縮めるエネルギー力⁵ ί乍用してインナーシャフト I Nがアウターシャフト OUに深く嵌り合う間、讓 Wはアウターシャフト OU の ¾に位 »决めされており、常時安定してインナ一シャフト I Nを案内する。 «Wが編 3アウターシャフト OUの端面に係止されて軸方向の移動が禁止されているので、エネルギー吸収期間を通してエネルギー吸収性能が持続的に安定する。さらに、細材 Wの長さは十分に長く、アウターシャフト OUにインナ一シャフト I N力 s深く嵌り合うときにも両シャフト I N、〇 Uの同軸度を確保するとともに屈曲して両シャフトカ劍虫し合うことを防止する長さ力保されており、ェネルギー吸収作動中にインナーシャフト I Nとアウターシャフト OUが直虫することを禁止している。 «Wの軸方向の長さ力、インナーシャフト I Nとァウタ一シャフト ouがさらに深く嵌り合ってエネルギーを吸収する間、インナ一シャフト I Nとアウターシャフト OUが直 ¾ί翔虫することを禁止する長さ以上にされていることによって、エネルギー吸収期間を通してエネルギー吸収†生能が持続的に安定している。なお、糸耐は 3本以上あれば両シャフトを同軸に雄寺することができ、 3本以上の任意の本数でよい。また、曲がった細材を利用することで、 2本の糸耐によって両シャフトを同軸に、しカゝも、糸附介在部位以外では両シャフト間にクリアランス力⁵ ί¾ί寺された优態で、両シャフトを組付けることができる。

上記雄例では、糸耐 Wにシャフトよりも硬い鋼線を用いている。この鋼線はカロェされると硬化する性質を有している。そしてこの! ¾S例では、鋼線に接するシャフトの壁力弾性限界を超えて ¾Bし、シャフト素材が塑性^ ¾する領域で圧入している。このため、シャフト I N、 OUのサイズにばらつきが合ってもそのことが組付け荷重に直接には影響しない関係を得ている。

これらのことによって、本^例のステアリングシャフトやその糸且付方法によると、エネルギー吸収性能が安定し、又、この組付装置によると、エネルギー吸収性能が安定したステアリングシャフトを効率的に組付けることができる。図 8は組付装置の第 2 例を示している。装置本体は図 5のそれと大略同一のため、同様の部材には同じ参照符号を用いることで説明を省略する。

この組付け装置の、手首部 5 1 Cに隱して図 1 0に示お斤り曲げ装置を有している。図中 5 8は編のをつかむ一対の把持爪で、 5 7はその後方位置をつカゝむ一対の把持爪である。耑をつかむ把持爪 5 8は図（B) に示すように上下反転する。この結果、糸耐 Wの^ ¾は折り曲げられる。謝 Wは加工されると硬化する性質を有し、折り曲げられた立は硬ィ匕する。

図 8の装置は、下記のようにィ憎する。まず最初に冶具 5 0 Cにアウターシャフト OUがセッ卜される。次に、糸耐供給ローラ 5 2が所定回繊だけ回転して «Wを所定距離送り出す。送り出された細材はインナーシャフト I Nの下降経路に臨み、ィンナ一シャフト I Nが下降すると、耐¾¾の折り曲げ部 W 1 A、 W2 A · ·がィンナ一シャフト I Nの先端端面に係止する位置関係に置かれる。ィンナーシャフト I Nは中空の筒状になっている。先と同様に 4本の細材 Wが周方向に等間隔で配置される。この状態で細材供給ローラ 5 2の回転が許容されるように、モータがフリーとされる。次に冶具 5 5 Bにインナ一シャフト I Nがセットされる。その後にシリンダ 5 5 C力⁵ (乍動して冶具 5 5 Bを押し下げる。冶具 5 5 B力し下げられると、下降するインナ一シャフト I Nの下端面に 4本の細材 Wの耑力系止される。さらにインナ一シャフト I N力 s下降することで、 « Wはドラム 5 1 Dから引き出される。さらに下降することで、間に 4本の «"W 力在したおでアウターシャフト OUにインナ一シャフト I Nが圧入される。インナーシャフト I Nがアウターシャフト〇Uに深く挿入されるにしたがって細材 Wはドラム 5 1 Dから引き出される。所定の深さにまで圧入されたとき、シリンダ 5 5 Cは停止する。ついでカツ夕 5 4 Aによって細材 Wは切断される。このとき、細材 Wはアウターシャフト〇Uの端面近傍で切断される。

この装置で組み付けられるステアリングシャフトは、ィンナーシャフト I Nがアウターシャフト〇Uに挿入される全長にわたって W力，びている。このため、両シャフト I Nと OUは確実に直 Ϊ纖虫が禁止される。又、インナーシャフト I Nとアウターシャフト OUの長さは両シャフ卜が屈曲しない長さに! されており、したがってエネルギー吸収時に両シャフ卜が屈曲してシャフト同士力妾触することを防止できる。

インナ一シャフト I Nがアウターシャフト OUにさらに深く挿入されるとき、 «Wはインナ一シャフト I Nの先端に係止されているので、インナーシャフト I Nとともに軸方向に変位し、インナーシャフト I Nの^ ί耑がアウターシャフト〇Uの内面に直 ¾ ^虫することを防止する。細材 Wがインナーシャフト I Nの端面に係止されて軸方向の移動が禁止されることによって、この装置で組み付けられるステアリングシャフトはエネルギー吸収性能が極めてよく安定化している。さらに発明者らが幾多の実験をした結果、 «Wの素材をシャフ卜の素材に比してピッカース搬で 2 0 0以上硬い素材を用いたときに、エネルギー吸収性能が極めて安定化することを見出した。図 1 1はそれを説明している。

図 1 1において、縦車由はインナーシャフト I Nをアウターシャフト O Uに一定のスピードで圧入するのに必要な荷重を示し、横軸は圧入深さを示している。まつすぐ伸びる太い泉はビッカース硬度が 2 0 0硬い！ TO "を用いたの結果を示し、折れ曲がった細線は硬度が 1 0 0硬い細材を用いた場合の結果を示している。ピッカース硬度が 2 0 0高いと圧入荷重はきれいに圧入深さに比例する。搬差が不充分であると、上記の綳 IJ性が乱される。纖によって碰差が 2 0

0以上あると、圧入深さを I脚することで圧入荷重を正確に脚できること力 ¾s 又実験によって、シャフト素材よりもビッカース «が 2 0 0以上柔らかい細材を用いても、圧入深さと圧入荷重間にきれいな細 I胜カ得られること力 t ^された。インナーシャフト I Nと糸 H iWまたはアウターシャフト OUと細材 Wがビッカ一ス赚で 2 0 0以上の M を持っていると、エネルギー吸収特性力観めてよく安定化する。

さらに発明者らが幾多の実験をした結果、糸耐 Wの配置位置が、両シャフトの軸方向の岡 I胜に大きく影響することを艦 ¥、した。図 2 2はそれを説明している。 (B) はシャフトセンタ一から見た細材の配置角が 1 5度、 1 6 5度、 1 5度、 1 6 5度のを示す。明らカ^: «が 2本"^且となって、シャフトの直径方向に大きく隔てられている。この^、両シャフトを圧入するときに、両シャフトが楕円職に変化しやすいことから、圧入後の軸方向の岡 I胜が比較的に低い。図 ( F ) の縦軸は、両シャフトを組付けるのに必要な圧入力であり、組付け後の両シャフトを相対的に変位させるのに必要な軸方向の荷重を示している。横軸は、近接する 2つの糸 Ε ίの酉己置角を示す。 |ΐί!己した 1 5度の配置角では軸方向荷重が弱い。

(Ε ) はシャフトセンタ一から見た細材の配置角力 ◦度の^を示す。この場合、 4本の »ίが周方向に等間隔に配置される。この場合、両シャフトを圧入するときに、両シャフトの周方向の長さが変わらなければならないことから軸方向の岡 I胜が比較的に高い。図（F) にしめすように、組付け後の両シャフトを相対的に変位させるのに必要な軸方向の荷重は極めて大きい。

(Β) から（D) は、その中間を示し、等間隔に近いほど由方向荷重が大きく、間隔の不そろいが大きくなるほど軸方向荷重が小さいことを示す。

この Hi系を使って、エネルギー吸収特注を変えることが可能であり、部品を使い分ける必要がない。 «を等間隔に配置することで軸方向荷重が大きなェネルギ一吸収式ステアリングシャフトカ実現さ細材を不そろいに配置することで軸方向荷重が小さなエネルギー吸収式ステアリングシャフトが実現される。図 2 3 (A) から（C) は、 3本の細材の様々な配置位置を示し、 (D) から (F ) は 4本の糸耐の様々な配置位置を示している。これらの配置位置から遠尺することで、軸方向の岡 I胜を調整することができる。高い剛性を必要とするには（A) と（D) を翻し、低い剛性を必要とするには、 ( C) と（F) を採用する。

図 1 2は組付装置の第 3 例を示している。この ¾S例は図 8の組付装置によく似ており、以下異なる部分だけを説明する。この組付装置では冶具 5 5 B中にロードセル 5 5 D力且み込まれて圧入に要する荷重が測定可能になっている。この組付け装置では、圧入荷重を測定しながら組付 ^をする。そして圧入荷重が所定の値に達したときに細材 Wを切断する。

図 1 3はこの驟系を^ ζ的に示している。図中 Αはある製品 Αの圧入深さと圧入荷重を示し、図中 Bは同じ仕様の別製品の関係を示している。 Ιΐίϊ己してきたように、この発明を利用することで、部品の寸法公差等の影響が受けにくく、圧入荷重は安定化する。したがって特注 Αも特注 Βも^技術に比するとよく一致しており、図 1 3は図示の明瞭化のために、両特 I¹生を大きく離して図示しているに過ぎない。それでも部品の寸法公差等の影響がまったくなくはなく、細かく測定すると圧入荷重は製品毎に相違する。図 1 2の装置は、所定避で圧入を続けながらその圧入作業に要する荷重をロードセル 5 5 Dで測定し、測定された圧入荷重が所入荷重に達したらそこで細材 Wを切断する。すると、インナ一シャフト I Nをそれ以上に深く圧入する間の圧入荷重は所 ¾Ε入荷重に縦寺さ結局すべての製品の圧入荷重が所定値に調整される。このようにして、本組付装置を用い、圧入に要する荷重を測定しながら圧入し、測定された圧入荷重力斤 ¾E入荷重に達したときに «Wを切断するようにすると、製品毎のエネルギー吸収性能にばらつきの小さなステアリングシャフト群を高能率で糸且付けることができる。以上に説明した組付け装置によると、インナ一シャフト I Nの外形（図 8、 1 2参照）又はアウターシャフトの内形 (図 5参照)に添って複数本の腿 Wを軸方向に添わせる工程と、その複数本の細材 Wによってィンナ一シャフト I Nとァゥ夕一シャフト〇Uが直 ¾ ^虫することを禁止した优態でインナ一シャフト I Nにアウターシャフト OUを圧入する I呈が雄さエネルギー吸収性能が安定したステアリングシャフト群が組み付けられる。

上記ではドラムに巻かれた «を利用する例を説明した。この発明では、これに代えてあらかじめされた «をインナ一シャフト I Nとアウターシャフト OU間に介在させてもよい。図 1 4以降はさまざまな細材の例を示している。図 1 4は 2本の «W 1と W2が渡り線 WTで 1本の素材から^ ^されている ί胎を示す。このは 2綱いら^ 第 2の組みが第 3と第 4の膽 W3、 W 4となる。各渡り泉 WTがィンナ一シャフト I Nの挿入側端面にセッ卜された後に、両シャフト力 ¾Ξ入される。

細材 Wの断面开狱は最も安価な断面円形でよいが、軸方向に柔らかく組付けて回転方向に硬く組付ける必要がある場合、図 1 5に例示するさまざまな断面腿のものを用いることができる。細材は中実である必要が無く、中心に孔が通っているものであってもよい。

図 1 6 (Α) はアウターシャフト〇Uの端面に係止させる細材の例を示し、細材 W 1と W2はアウターシャフト〇Uの内面に沿って軸方向に伸びている。謝 Wは渡り線と Wcでつながれている。折れ線部 Waと Wdでアウターシャフト OUの »に係止さ^軸方向に移動することが禁止されている。図 1 6 (B) は 4本の «W 1 , W 2， W 3、 W4がー本の素材で赫されてレ、る例を示している。

図 1 7の（A)は 2本の細材 W 1と W 2の直径が変えられている例を示す。このは図 1 7 (B) に示すように、 2組で用いら断面円形の内形を持つァゥ夕一シャフト OUに断面楕円形の外形を持つインナーシャフト I Nを圧入する際に好適に用いられる。逆に、断面楕円形の内形を持つアウターシャフト OUに断面円形の外形を持つインナ一シャフト I Nを圧入する際にも用いられる。

図 1 7の（C) は 2本の «の一方と «とで断面开が変わっている例を示し、この^にも図 1 7 (D) に示すように、円开蕭面と楕円开漸面のシャフトを糸且付けるのに用いられる。

図 1 8の（A) は、一対の腿 W 1と W2の断面が異なるばかりでなぐ長さとともに断面犬が変化する例を示している。図 1 8の（C) は長さとともに断面删犬力余々に変化する例を示している。これらの糸 »はエネルギー吸収: 呈の過程でその吸収特注を変化させるときに好適に用レヽられる。

細材を多数用いる^、図 1 8の（D ) に示すように、一本づっシャフト ί 面に係止させてもよいが、 (Ε) に示すようにあらかじめ複数の細材を組付けておレヽて一度にシャフト端面に糸且付けるようにしてもよい。

本発明者らがしたところ、シャフ卜端面に糸耐を係止しておく係止部がシャフト間の間隙に引き込まれる職が起こることを見出した。この纖が生じると圧入荷重が急激に増カロして意図したエネルギー吸収性能が得られない。

図 1 9以陶ま、係止部に弓 1き¾^防止手段を設けた例を示している。（Α) は弓 ίつ力 ^部 A 1を設けている。（B) は緩み部 B 1を設けている。（C) (D) では渡り線 C l、 C 2、 D 1を設けて引き込みを防止している。（E ) ではループ E 1を設けている。（F ) では結び目 F 1を設けている。なお、図（D) に示すように謝の長さを変えてもよい。すると、長い WL 1力立置する方向には両シャフ卜が圧入部で屈曲しにくく、短い細材 L 2力 ¾置する方向には両シャフトが圧入部で屈曲しゃすいという異方性を付与することができる。あるいは図 ( C) に示すように、細材間の間隔を変えてもよい。この場合、細材が密に配置されている方向には両シャフトカ ^s圧入部で屈曲しにくく、細材が诚に配置されてレ、る方向には両シャフトが圧入部で屈曲しゃすレヽという異方性を付与することができる。

図 2 0はさらに別の弓 [き込み防止手段を例示している。図 ( A )では突出部 A 1 が設けら^ (B) ではループ B 1が設けら ( C) では渡り線 C Tに螺歸状 C 1が設けら (D) では別 a¾†D l、 D 2 , D 3が嵌めら ( E )ではループ E 1カ穀けら (F ) ではループ; F 1カ殽けら（G)ではループ G 1が溶接されている。

図 2 1ではアウターシャフ卜の端面を加工することで弓 Iき込み防止手段を形成している。（A) (B) に図示されているように、シャフト端面に謝力 ¾り合う溝力成されおり、弓 ίき込みが防止されている。さらに、溝の底部が図（ひに示すように内力 ¾くなっており、アウターシャフト外側の角部が鋭角となっている。このこともまた引き込み防止に寄与している。このように、アウターシャフトの端面と側面の角部 (あるいはィンナーシャフトカ筒状の場合にはィンナーシャフトの端面と側面の角部)が鋭角にされていると、それだけで引き込み防カ果が得ら図 21(D)に示すように、アウターシャフト外側（あるいはインナ一シャフト内側）の亘り線はなくてもよい。図 21 (D) はアウターシャフトの内側の角部力鋭角にされて細材の弓 ίき込みを防止している例を示している。

以上に説明した実施の態様は本発明の実施の態様の一例に過ぎず、本発明は請求の範囲に記載の範囲内で各種態様で実施できる。例えば、一つの好ましい対応は、インナ一シャフトとァウタ一シャフ卜の嵌合長の全長にわたって細材カ⁵ f申びているものであり、このことによって、エネルギー吸収性能は大幅に安定化される。編の断面力 ^s角張っていると、応力集中力 ^s起こって塑性 ¾ しゃすぐ部品公差の影響力効果的に相殺される。同様に、中空の細材を用いても、塑性変形しやすくなり、部品公差が許容されやすくなる。さらに、円周方向で細材の配置密度を変えることで、屈曲に対する岡 U†生を方向によって変化させることもできる。あるいは、軸方向の岡 I胜を調整することがきる。また、円形のアウターシャフト等に激妾ビ一ドがあっても、それを避けて «を配置することができ、妾ビ一ドの後麵が容 ^匕される。

また、圧入時に, ないしシャフ卜のいずれかに潤滑剤を塗布して圧入すると、細材が引きちぎられるといった問題が防止される。請求の範囲第 1項の発明によると、断面円形の安価なインナ一シャフトとァゥ夕一シャフトで、軸方向には itsな柔らかさで連結さ^ 回転方向には硬く連結されたステアリングシャフトを製造できるために、安価にエネルギー吸収式ステァリングシャフトをできる。また、エネルギー吸収式ステアリングシャフト群のエネルギー吸収性能が安定化している。また、腿の本数、材質、太さ等を変える事で、さまざまなエネルギー吸収性能に調整することができる。

請求の範囲第 2項から第 7項の ^力 s施されていると、エネルギー B及収式ステァリングシャフト群のエネルギー吸収性能が一層安定化する。

請求の範囲第 8項の組付方法によると、エネルギー吸収性能が安定化したステァリングシャフト群が安定的に組付けられる。

さらに請求の範囲第 9項から 1 1項の β½が施されていると、さらにエネルギ一吸収式ステアリングシャフト群のエネルギー吸収性能が一層安定化する。また、請求項 1 2の組付装置によると、エネノレギー n及 4对生肯の安定ィ匕したステアリ、ノゲ、、ノフト群が高能率で組付けられる。

Claims

請求の範囲

1 . ィンナーシャフトにアウターシャフ卜が圧入されたエネルギー吸収式ステァリングシャフトであり、インナーシャフトは断面円形の外形を有し、アウターシャフトはそれより大径の断面円形の内形を有し、その断面円形の外形と内形の間に複数本の細材が両シャフトの軸方向に伸びた状態で介在していることをとするエネルギー D及収式ステアリングシャフト。

2. Itil己インナーシャフトと細材又は ΙίίΗ己アウターシャフトと »ίがビッカース硬度で 2 0 0以上の ^を持つことをとする請求の範囲第 1項に記載のエネルギー Β及収式ステアリングシャフト。

3. 前 ΐΒΐ 数本の細材の周方向の配置位置が、ィンナーシャフトにアウターシャフトを組み付けるのに要する圧入荷重の値によって調整されていることを, とする請求の範囲第 1項または第 2項に記載のエネルギー吸収式ステアリングシャフ卜。

4. ΙίίΙ3インナ一シャフトとアウターシャフトが、少なくとも湖附が介在してレ、る軸方向長さに亘つて、クリァランスを隔てて組み付けられていることをとする請求の範囲第 1項から第 3項のいずれかに記載のエネルギー吸収式ステアリングシャフト。

5. ォの軸方向の長さが、インナーシャフトとァウタ一シャフトがさらに深く嵌り合ってエネルギーを吸収する間、インナ一シャフトとアウターシャフト間にクリアランスを寺する長さ以上に^されていることを; ^(とする請求の範囲第 1項から第 4項のいずれかに記載のエネルギー吸収式ステアリングシャフ卜。

6. fiiiBWが前記ィンナ一シャフト又はアウターシャフ卜の端面に係止されて軸方向の移動が禁止されていることをとする請求の範囲第 1項から第 5項のいずれかに言己載のエネルギー吸収式ステアリングシャフト。

7. M 棚ォの |tj|3¾面への係止部に引込み防止手段力成されていることをとする請求の範囲第 6項に記載のエネルギー吸収式ステアリングシャフト。

8. インナーシャフ卜にアウターシャフトを圧入してエネルギー υ及収式ステアリングシャフトを糸且付ける方法であり、インナーシャフ卜の外形又はアウターシャフトの内形に添って複数本の糸耐を軸方向に添わせる工程と、少なくともその細材が介在する長さに亘つて、その糸 ffiォによってインナ一シャフトとアウターシャフト間にクリアランス力確保された扰¾1でインナ一シャフトにアウターシャフトを圧入する工程とを有することを糊数とするエネルギー吸 4¾¾ステアリングシャフトの糸且付方法。

9 . 入 f呈中にィンナーシャフ卜とアウターシャフ卜と細ォの内の少なくとも一つを弾性限界を超えて ¾ させることを赚とする請求の範囲第 8項に記載のエネルギー吸収式ステアリングシャフトの糸且付方法。

1 0 . 前 §HEE入工程中に圧入に要する荷重を測定する工程と、測定された圧入荷重が所定値に達したときに綱ォを切断する f呈とをさらに有することを特数とする請求の範囲第 8項または第 9項に記載のエネルギー吸収式ステアリングシャフ卜の糸且付方法。

1 1 . アウターシャフトの内形に添って軸方向に複数本の Wを所定の長さにわたって添わせると、その糸がそれ以上に軸方向に引き込まれることを禁止した仗態で l己インナ一シャフ卜にアウターシャフ卜を圧入する I呈とを有することをとする請求の範囲第 8項から第 1 0項のいずれ力こ記載のエネルギ一吸収式ステアリングシャフトの糸且付方法。

1 2 . インナ一シャフトにアウターシャフトを圧入する装置と、その圧入装置に隱妾して配置されており、インナ一シャフトの外形とアウターシャフトの内形との間の間隙に複数本の細材を供給する細材供給装置とを有するエネルギー吸収式トの且付装置。