(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な一対の側板および上記一対の側板間を連結する底板を有するヨークと、
上記ヨークの一対の側板間に組み入れられたシャフトと、
上記一対の側板を挿通し上記一対の側板間にシャフトを締め付けて固定するための締結軸と、を備え、
上記底板は、車両の衝突時のシャフトの軸方向移動に伴って上記シャフトの端部を上記ヨークに対する上記シャフトの移動方向とは交差する方向に押すことにより、上記ヨークに対して上記シャフトを屈曲させるためのカム面を含む、シャフトと自在継手のヨークの結合構造。
【請求項２】
請求項１において、上記底板は、上記シャフトの屈曲に伴って底板の変形を促す変形促進部を含み、
上記変形促進部は、上記カム面よりも上記移動方向の反対側に配置されている、シャフトと自在継手のヨークの結合構造。
【請求項３】
請求項２において、上記変形促進部がスリットである、シャフトと自在継手のヨークの結合構造。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、上記シャフトの上記端部に、上記カム面とは逆向きに傾斜し、車両の衝突時の上記ヨークに対する上記シャフトの移動に伴って上記カム面に係合可能な面取りが設けられている、シャフトと自在継手のヨークの結合構造。
【請求項５】
操舵部材の操舵力をステアリングシャフト、第１の自在継手、中間軸および第２の自在継手を介して転舵機構に伝達する車両用操舵装置において、
上記第１の自在継手および上記第２の自在継手の少なくとも一方のヨークと中間軸の端部を結合する構造として、請求項１から４の何れか１項に記載のシャフトと自在継手のヨークの結合構造が用いられている車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトと自在継手のヨークの結合構造およびこれを用いた車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用操舵装置では、ステアリングホイールからの回転力を、ステアリングシャフト、中間軸（インターミディエイトシャフト）等を介して、転舵機構へと伝達し、これにより転舵輪を操向するようにしている。転舵機構は、例えばラックアンドピニオン機構からなり、車両前部（例えばエンジンルーム）に配置されている。一方、ステアリングシャフトの上部およびステアリングホイールは車室内に配置されている。
【０００３】
車両衝突時には、転舵機構が車体に対して車両後方に向けて相対移動し、これに伴い、中間軸を介して、ステアリングシャフトやステアリングホイールがドライバに向けて突き上げられることがある。このようなステアリングホイールの突き上げを防止するために、衝突時に中間軸を変形させて、転舵機構からの衝撃を吸収するようにしている。このような中間軸としては、その長さが短くなる収縮タイプがあるが、中間軸の長さの制約に伴い、その収縮のストローク量が小さいという問題がある。
【０００４】
ところで、中間軸は自在継手を介してピニオン軸と連結されている。その中間軸であるシャフトと自在継手のヨークの結合構造としては、自在継手のＵ字状をなすヨークの一対の側板を貫通するボルトを締め付けることにより、両側板間に嵌合されたシャフトを締め付けて固定する構造が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９２１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
収縮タイプの中間軸ではストローク量が小さいという事情に鑑み、中間軸（シャフト）と自在継手のヨークとの結合部のところで、屈曲させることが考えられる。
その場合、通常時には屈曲せず、衝突時には確実に屈曲させることが必要である。しかし、仮に屈曲がうまくいかずに屈曲角が不足すると、安定した衝撃吸収が行えないおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、衝突時に所要の屈曲角を確保でき、安定した衝撃吸収が可能である、シャフトと自在継手のヨークの結合構造およびこれを含む車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、互いに平行な一対の側板（２０，２１）および上記一対の側板間を連結する底板（２２）を有するヨーク（１７）と、上記ヨークの一対の側板間に組み入れられたシャフト（５）と、上記一対の側板を挿通し上記一対の側板間にシャフトを締め付けて固定するための締結軸（２３）とを備え、上記底板は、車両の衝突時の上記ヨークに対するシャフトの軸方向移動に伴って上記シャフトの端部を上記シャフトの移動方向（Ｘ１）とは交差する方向（Ｙ１）に押すことにより、上記ヨークに対して上記シャフトを屈曲させるためのカム面（２５）を含む、シャフトと自在継手のヨークの結合構造（Ｐ）を提供する（請求項１）。
【０００９】
本発明によれば、車両の衝突時に、底板に沿って移動したシャフトの端部が、カム面によって、移動方向とは交差する方向に押されることにより、シャフトをヨークの底板に対して確実に屈曲させて所要の屈曲角を確保することができる。その結果、安定した衝撃吸収が可能となる。
また、上記底板は、上記シャフトの屈曲に伴って底板の変形を促す変形促進部（２７；２８；２９）を含み、上記変形促進部は、上記カム面よりも上記移動方向の反対側に配置されている場合がある（請求項２）。
【００１０】
この場合、シャフトが底板に対して屈曲するに伴って、カム面よりもシャフトの移動方向の反対側に配置されている変形促進部の働きで、底板をより確実に曲げ変形させることができる。底板によって、シャフトの屈曲が阻害されることがないので、所要の屈曲角を確実に実現することができる。その結果、より安定した衝撃吸収が可能となる。
上記変形促進部として、例えばスリット（２７）を用いたり、底板に薄肉部を形成するための溝（２８；２９）や凹部を用いたりすることができる。上記変形促進部がスリット（２７）である場合（請求項３）、車両の衝突時に、底板をより確実に曲げ変形させることができる点で好ましい。
【００１１】
また、上記シャフトの上記端部に、上記カム面とは逆向きに傾斜し、車両の衝突時の上記ヨークに対する上記シャフトの移動に伴って上記カム面に係合可能な面取り（１３）が設けられている場合がある（請求項４）。仮に、面取りがないとすると、車両の衝突時に、移動するシャフトの端部の角部がカム面に食い込み、それ以上のシャフトの移動が阻害されるおそれがある。これに対して、本発明では、車両の衝突時に、移動するシャフトの端部の面取りが、当該面取りに対して逆向きに傾斜しているカム面に係合するので、シャフトの端部の、カム面への食い込みの発生を防止することができる。したがって、カム面に沿ってのシャフトのスムーズな相対移動を確保でき、所要の屈曲角を確実に実現することができる。
【００１２】
また、本発明は、操舵部材（２）の操舵力をステアリングシャフト（３）、第１の自在継手（４）、中間軸（５）および第２の自在継手（６）を介して転舵機構（Ａ）に伝達する車両用操舵装置（１）において、上記第１の自在継手および上記第２の自在継手の少なくとも一方のヨークと中間軸の端部を結合する構造として、請求項１または２に記載のシャフトと自在継手のヨークの結合構造（Ｐ）が用いられている車両用操舵装置を提供する（請求項５）。本発明によれば、安定した衝撃吸収が行える。
【００１３】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るシャフトと自在継手のヨークの結合構造を含む車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】通常時の上記結合構造の一部破断斜視図である。
【図３Ａ】通常時の上記結合構造の一部破断側面図である。
【図３Ｂ】衝撃吸収時の上記結合構造の一部破断側面図である。
【図４】第２の自在継手の第１のヨークの一部破断平面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態に係る第２の自在継手の第１のヨークの底面図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態に係る第２の自在継手の第１のヨークの底面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るシャフトと自在継手のヨークとの結合構造Ｐが適用された車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に第１の自在継手４を介して連結された中間軸５（インターミディエイトシャフト）と、中間軸５に第２の自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸８とを有している。ピニオン軸７およびラック軸８によりラックアンドピニオン機構からなる転舵機構Ａが構成されている。
【００１６】
ラック軸８は、車体に固定されるハウジング９内に、滑り軸受であるラックブッシュ５０を介して、軸方向Ｚ１に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。
【００１７】
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラック軸８の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。
中間軸５と第２の自在継手６に関して、本実施の形態のシャフトと自在継手のヨークとの結合構造Ｐが適用されている。具体的には、図２および図３Ａに示すように、中間軸５は、第１の端部５ａと、第２の端部５ｂとを有している。中間軸５の途中部から第２の端部５ｂまで、断面形状が矩形とされた断面矩形部１２が設けられている。また、中間軸５の第２の端部５ｂには、中間軸５の第２の端部５ｂが先細り状となるように、面取り１３が設けられている。
【００１８】
一方、中間軸５の第１の端部５ａには、第１の自在継手４の第１のヨーク１４が固定されている。第１の自在継手４は、上記第１のヨーク１４と、ステアリングシャフト３の端部が連結される第２のヨーク１５と、第１のヨーク１４および第２のヨーク１５を連結する十字軸１６とを備えている。
第２の自在継手６は、中間軸５の第２の端部５ｂが連結された第１のヨーク１７と、ピニオン軸７の端部が連結される第２のヨーク１８と、第１のヨーク１７および第２のヨーク１８を連結する十字軸１９とを備えている。
【００１９】
図２に示すように、第２の自在継手６の第１のヨーク１７は、互いに平行な一対の側板２０，２１と、一対の側板２０，２１間を連結する底板２２とを有している。一対の側板２０，２１と底板２２とで溝形形状をなしている。一対の側板２０，２１間に組み入れられたシャフトとしての中間軸５の第２の端部５ｂを、一対の側板２０，２１間に締め付けて固定するための締結軸としての締結ボルト２３が設けられている。
【００２０】
締結ボルト２３は、両側板２０，２１にそれぞれ設けられたボルト挿通孔（図示せず）を挿通している。締結ボルト２３の先端には、図示しないナットが結合されている。そのナットと締結ボルト２３の頭部２３ａとの間で、一対の側板２０，２１を締め込んで、一対の側板２０，２１間に、中間軸５の第２の端部５ｂを挟持する。
一方、シャフトとしての中間軸５の断面矩形部１２の外周面は、第２の自在継手の第１のヨーク１７の一対の側板２０，２１にそれぞれ沿うように対向する被挟持部としての一対の側板対向部１２ａ，１２ｂと、第１のヨーク１７の底板２２に沿うように対向する底板対向部１２ｃと、締結ボルト２３に沿うように対向するボルト対向部１２ｄとを有している。中間軸５の幅Ｗ２（図２参照。断面矩形部１２の一対の側板対向部１２ａ，１２ｂ間の幅）と、第１のヨーク１７の一対の側板２０，２１間の幅Ｗ３（図４参照）とは略一致している。
【００２１】
第１のヨーク１７の底板２２には、例えばプレス成形により形成された山形をなす突起２４が設けられている。突起２４は、中間軸５の第２の端部５ｂに斜め対向する傾斜面からなるカム面２５を有している。カム面２５は、車両の衝突時の中間軸５の移動に伴って、中間軸５の第２の端部５ｂを、第１のヨーク１７に対する中間軸５の移動方向Ｘ１とは交差する方向Ｙ１に押すことにより、第１のヨーク１７の底板２２に対して、中間軸５を屈曲させる働きをする。
【００２２】
底板２２の底面図である図４に示すように、底板２２には、中間軸５の移動方向Ｘ１と平行に延びる１または複数のスリット２７が設けられている。スリット２７は、車両の衝突に際して、底板２２に対して中間軸５が屈曲するときに、底板２２の変形を促す働きをする。変形促進部としてのスリット２７は、上記カム面２５よりも、移動方向Ｘ１の反対側に配置されている。
【００２３】
複数のスリット２７が設けられる場合において、複数のスリット２７のうちの両端のスリット２７を、それぞれ近接する側板２０，２１に、できるだけ近づけて配置することが、車両の衝突時に底板２２を折れ曲げ易くするうえで好ましい。例えば、図４に示すように一対のスリット２７が設けられる場合において、一対のスリット２７の配置幅Ｗ１（一対のスリット２７間の幅と一対のスリット２７のそれぞれの幅とを合算した幅に相当）を、第１のヨーク１７の一対の側板２０，２１間の幅Ｗ３に、できるだけ近づけることが好ましい。
【００２４】
スリット２７の一端２７ａ（移動方向Ｘ１の反対側の端部）は、図４に示すように底板２２の端部（移動方向Ｘ１の反対側の端部）から延びていてもよい。すなわち、スリット２７の一端２７ａが開放していてもよいが、これに限らず、スリット２７の一端２７ａが、締結ボルト２３よりも、移動方向Ｘ１の反対側に配置されていればよい。ただし、スリット２７の一端２７ａが開放されている場合には、底板２２の変形を促進し易いという利点がある。
【００２５】
本実施の形態によれば、通常時には、図３Ａに示すように、第２の自在継手６の第１のヨーク１７の底板２２に、中間軸５の第２の端部５ｂの底板対向部１２ｃが沿っている。一方、車両の衝突時には、図３Ｂに示すように、第２の自在継手６の第１のヨーク１７の底板２２に沿って、第１のヨーク１７に対して相対的に移動した中間軸５の第２の端部５ｂが、底板２２に設けられたカム面２５によって、移動方向Ｘ１とは交差する方向Ｙ１に押されることにより、中間軸５が、底板２２に対して屈曲する。
【００２６】
その屈曲に伴って、カム面２５よりも移動方向Ｘ１の反対側に配置されている、底板２２の一部２６（図３Ｂ参照）を、スリット２７の働きで確実に曲げ変形させることができる。したがって、底板２２の上記一部２６によって、底板２２に対する中間軸５の屈曲が阻害されることがないので、所要の屈曲角を確実に実現することができる。その結果、安定した衝撃吸収が可能となる。
【００２７】
また、車両衝突に際して、中間軸５が移動するときに、中間軸５の第２の端部５ｂに設けられた面取り１３が、まずカム面２５に係合するので、中間軸５の第２の端部５ｂの、カム面２５への食い込みの発生を確実に防止することができる。したがって、カム面２５に沿っての中間軸５のスムーズな相対移動を確保でき、所要の屈曲角を確実に実現することができる。
【００２８】
また、車両の衝突時に移動する中間軸５の断面矩形部１２の一対の側板対向部１２ａ，１２ｂが、第１のヨーク１７の一対の側板２０，２１によって、案内されるので、こじれを生じることなく、中間軸５を相対移動させることができる。
また、変形促進部としてスリット２７を用いており、そのスリット２７の一端２７ａが、底板２２の端部に開放しているので、車両の衝突時に、底板２２をより確実に曲げ変形させることができる。
【００２９】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、変形促進部として、スリット２７に代えて、図５および図６に示すように、底板２２の内面２２ａに、移動方向Ｘ１に平行に延びる一対の溝２８を形成してもよい。溝２８の溝底に対応して、底板２２に、部分的に薄肉部が形成されることになる。この場合、一対の溝２８の配置幅Ｗ１（一対の溝２８間の幅と一対の溝２８のそれぞれの溝幅とを合算した幅に相当）は、中間軸５の幅Ｗ２（図２を参照。断面矩形部１２の側板対向部１２ａ，１２ｂ間の幅）と略一致することが、中間軸５の断面矩形部１２によって、底板２２を確実に変形させるうえで好ましい。また、一対の溝２８の配置幅Ｗ１を、第１のヨーク１７の一対の側板２０，２１間の幅Ｗ３に、できるだけ近づけることが好ましい。
【００３０】
溝２８の一端２８ａ（移動方向Ｘ１の反対側の端部）は、図５に示すように底板２２の端部（移動方向Ｘ１の反対側の端部）から延びていてもよい。すなわち、溝２８の一端２８ａが開放していてもよいが、これに限らず、溝２８の一端２８ａが、締結ボルト２３よりも、移動方向Ｘ１の反対側に配置されていればよい。ただし、溝２８の一端２８ａが開放されている場合には、底板２２の変形を促進し易いという利点がある。
【００３１】
また、図７および図８に示すように、底板２２の外面２２ｂに、移動方向Ｘ１に平行に延びる一対の溝２９を形成してもよい。溝２９の溝底に対応して、底板２２に、部分的に薄肉部が形成されることになる。溝２９の一端２９ａ（移動方向Ｘ１の反対側の端部）は、底板２２の端部（移動方向Ｘ１の反対側の端部）に開放していてもよいが、これに限らず、溝２９の一端２９ａが、締結ボルト２３よりも、移動方向Ｘ１の反対側に配置されていればよい。図７および図８の実施の形態の構成要素において、図５および図６の実施の形態と同じ構成要素には、図５および図６の実施の形態と同じ参照符号を付してある。
【００３２】
また、図示していないが、底板２２の外面に、変形促進部として、比較的広い面積の凹部を設け、凹部の底に対応して底板に部分的に薄肉部を設けるようにしてもよい。この場合、上記凹部の幅が、中間軸５の幅Ｗ２（断面矩形部１２の側板対向部１２ａ，１２ｂ間の幅）よりも広くてもよい。
また、上記実施の形態では、シャフトとしての中間軸５と、ピニオン軸７側の第２の自在継手６の第１のヨーク１７との結合構造に、本発明の結合構造Ｐを適用したが、これに代えて、シャフトとしての中間軸５と、ステアリングシャフト３側の第１の自在継手４の第１のヨーク１４との結合構造に、本発明の結合構造を適用するようにしてもよい。その他、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００３３】
１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、４…第１の自在継手、５…中間軸（シャフト）、６…第２の自在継手、７…ピニオン軸、８…ラック軸、Ａ…転舵機構、１２…断面矩形部、１２ａ，１２ｂ…側板対向部、１２ｃ…底板対向部、１２ｄ…ボルト対向部、１３…面取り、１７…第１のヨーク、１８…第２のヨーク、１９…十字軸、２０，２１…側板、２２…底板、２３…締結ボルト（締結軸）、２４…突起、２５…カム面、２６…（底板の）一部、２７…スリット（変形促進部）、２８；２９…溝（変形促進部）、Ｘ１…移動方向、Ｙ１…移動方向とは交差する方向
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005500378.tif 000008
【図７】
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【図８】
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