(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定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衝撃吸収構造であって、ステアリングコラムが、内周に係止凹部を有する中空軸と、外周にその中空軸に挿入される際に中空軸の係止凹部に係止する係止凸部を備える挿入軸とからなり、中空軸と挿入軸とはその係止凹部、係止凸部の互いの係止により周方向において一体的に回動可能に、かつ、軸方向においては変位可能に連結されるもので、前記挿入軸外周の係止凸部のある部位に陥没部形成用の凹部が設けられているとともに、前記中空軸の係止凹部が存在する部位に前記挿入軸の陥没部形成用の凹部を利用して加工された内方への陥没部が設けられており、前記陥没部形成用の凹部から挿入方向に外れた位置で、前記中空軸の陥没部に挿入軸の係止凸部が食い込んだ状態とされている、ことを特徴とするステアリング装置の衝撃吸収構造。
【請求項２】
前記係止凹部が雌セレーションよりなり、前記係止凸部が雄セレーションである請求項１に記載のステアリング装置の衝撃吸収構造。
【請求項３】
前記陥没部形成用の凹部が、前記挿入軸の軸方向途中領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置の衝撃吸収構造。
【請求項４】
前記陥没部形成用の凹部が、周方向において連続する溝であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のステアリング装置の衝撃吸収構造。
【請求項５】
所定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衝撃吸収構造を組み立てる方法であって、ステアリングコラムが、内周に係止凹部を有する中空軸と、外周にその中空軸に挿入される際に中空軸の係止凹部に係止する係止凸部を備える挿入軸とからなり、内周に雌セレーションを有する前記中空軸に対して、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前記挿入軸を挿入してセレーション嵌合させつつ、所定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、前記中空軸の前記挿入軸の陥没部形成用の凹部に対応する部位をその陥没部形成用の凹部に合わせて内方に陥没させる工程と、前記中空軸へ前記挿入軸をさらに挿入することにより、前記中空軸の陥没部位に前記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衝撃吸収構造の組立方法。
【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衝撃吸収構造、およびその組立方法に関する。
【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】
なお、図４に示すステアリングコラム２についても、上記中間軸７と同様に中空軸と挿入軸とから構成されており、これら中空軸と挿入軸とが図５に示すような充填樹脂１２を利用して一体的に結合された衝撃吸収構造になっている。したがって、このステアリングコラム２についても上記と同様の不具合を有する。
【０００９】
本発明は、ステアリング装置の衝撃吸収構造において、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。
【００１０】
さらに、ステアリング装置の衝撃吸収構造において、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。
【００１１】
さらに、ステアリング装置の衝撃吸収構造において、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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定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衝撃吸収構造であって、ステアリングコラムが、内周に係止凹部を有する中空軸と、外周にその中空軸に挿入される際に中空軸の係止凹部に係止する係止凸部を備える挿入軸とからなり、中空軸と挿入軸とはその係止凹部、係止凸部の互いの係止により周方向において一体的に回動可能に、かつ、軸方向においては変位可能に連結されるもので、前記挿入軸外周の係止凸部のある部位に陥没部形成用の凹部が設けられているとともに、前記中空軸の係止凹部が存在する部位に前記挿入軸の陥没部形成用の凹部を利用して加工された内方への陥没部が設けられており、前記陥没部形成用の凹部から挿入方向に外れた位置で、前記中空軸の陥没部に挿入軸の係止凸部が食い込んだ状態とされていることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、この中空軸の陥没部に挿入軸の係止凸部が食い込んだ状態とされて中空軸と挿入軸とが連結固定されてるので、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の係止凸部が中空軸の陥没部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が抵抗なく短縮する。これにより、十分な衝撃吸収が達成できるようになる。
【００１４】
上記衝撃吸収は、挿入軸の係止凸部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、陥没部によって陥没部と逆側において圧接させられた係止凸部と係止凹部との摺動抵抗とにより行われる。しかも、従来例のように樹脂を用いないことで、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。
【００１５】
係止凹部、係止凸部は互いの係止により中空軸と挿入軸とをその周方向において一体的に回動可能に、かつ、軸方向において変位可能に連結するものであれば適宜の形態でよく、例えば、係止凹部は雌セレーション、係止凸部は雄セレーションより構成される。このようなセレーション構成の場合、雄セレーションは鋸歯であるので陥没部への食い込みが容易に行われ、かつ、強固な食い込み構造が得られる。
【００１６】
また、陥没部形成用の凹部を挿入軸の途中に形成することで、その陥没部形成用の凹部にころ等を嵌入するようにして形状精度に優れる陥没部を形成できる。
【００１７】
また、陥没部は中空軸の周面の一部に形成されるので、その陥没部形成用の凹部も挿入軸の周面の一部に形成されていればよいが、陥没部形成用の凹部が、例えば、周溝とされることでころ等の中空軸の外周部位周方向における位置合わせが容易にできる。
【００１８】
さらに、この発明は、所定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衝撃吸収構造を組み立てる方法であって、ステアリングコラムが、内周に係止凹部を有する中空軸と、外周にその中空軸に挿入される際に中空軸の係止凹部に係止する係止凸部を備える挿入軸とからなり、内周に雌セレーションを有する前記中空軸に対して、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前記挿入軸を挿入してセレーション嵌合させつつ、所定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、前記中空軸の前記挿入軸の陥没部形成用の凹部に対応する部位をその陥没部形成用の凹部に合わせて内方に陥没させる工程と、前記中空軸へ前記挿入軸をさらに挿入することにより、前記中空軸の陥没部位に前記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。
【００１９】
この発明によれば、上記した物の発明の作用効果を発揮する性能に優れるステアリング装置が得られ、さらに、簡単な一連の作業により、陥没部に挿入軸の雄セレーションの食い込み構成が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、ステアリング装置の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。ここでは、ステアリング装置の衝撃吸収構造として図４に示す中間軸を例に挙げている。
【００２１】
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。
【００２２】
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および雄セレーション９ａ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。
【００２３】
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が食い込み、陥没部８ｂと１８０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が圧接す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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
上記の陥没部８ｂ形成に際し、陥没部８ｂは中空軸８の周面の一部に形成されるので、その陥没部８ｂ形成のための凹部も挿入軸９の周面の一部に形成されていればよいが、凹部が上記のように周溝９ｂとされることで、ころ２０の中空軸８の外周部位周方向における位置合わせが容易にできる利点がある。
【００２８】
さらに、周溝９ｂを挿入軸９の途中に形成しているから、その周溝９ｂにころ２０を嵌入するようにして陥没部８ｂを形成できることで、形状精度に優れる陥没部８ｂを形成できる。例えば、挿入軸９の軸端に小径部を形成した場合は、陥没部８ｂを形成するときに周溝９ｂにころ２０が嵌入する状態とならないので、陥没部８ｂの形状が一定とならない。また、挿入軸９の軸端に小径部を形成した場合は、挿入軸９の端部に雄セレーション９ａが存在しないので、挿入軸９の端部を中空軸８の端部から挿入する際に雄セレーション９ａと雌セレーション８ａとの位置合わせができず、中空軸８に対しての挿入軸９の嵌合がスムーズにできない問題も発生するが、上記の実施形態によればそのような問題も発生しない。
【００２９】
そして、この後、図２、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定角度領域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９ａ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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
なお、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
例えば、中空軸８と挿入軸９とは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。
【００３９】
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。そして、上記実施例では、ステアリング装置の動力伝達軸を、図４に示す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３とステアリングギア４との間に設けられる中間軸７としているが、ステアリングシャフト３とステアリングホイール１との間に設けられるステアリングコラム２とすることができる。このステアリングコラム２とする場合も、ステアリングコラム２が中間軸７と基本的に同様の中空軸と挿入軸とから構成されているので、これら中空軸と挿入軸とに対して図示しないが上記実施例と同様の衝撃吸収構造を持たせるようにすればよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアリング装置の衝撃吸収構造において、製造工程や組立工程での無駄がなくなり、コスト低減を図ることができるようになる。
【００４１】
さらに、ステアリング装置の衝撃吸収構造において、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なるとともに、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なり、これにより、性能が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のステアリング装置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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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