(57)【要約】      （修正有）【課題】雄セレーションと雌セレーションとの嵌合長さを超えて挿入軸が中空軸に入り込んだ場合でも、衝撃を吸収することが可能なステアリング装置の中間軸を提供する。【解決手段】ステアリング装置の中間軸６は、内周面に雌セレーション６２０ａを有する中空軸６２と、外周面に中空軸６２の雌セレーション６２０ａに嵌合する雄セレーション６１２ａを有する挿入軸６１とを備え、衝突荷重を受けた際、中空軸６２の内径が挿入軸６１によって拡大される塑性変形を伴って挿入軸６１が中空軸６２に入り込むことにより衝突荷重を吸収する。【選択図】図２
2014141122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に短縮して衝突荷重を吸収するステアリング装置の中間軸であって、
内周面に雌セレーションを有する中空軸と、外周面に前記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を備え、
前記衝突荷重を受けた際、前記中空軸の内径が前記挿入軸によって拡大される塑性変形を伴って前記挿入軸が前記中空軸に入り込むことにより前記衝突荷重を吸収する
ステアリング装置の中間軸。
【請求項２】
前記挿入軸は、その外周面の少なくとも一部が前記中空軸側の一端部からその反対側の他端部に近づくにつれて徐々に拡径するテーパ形状である
請求項１に記載のステアリング装置の中間軸。
【請求項３】
前記中空軸は、前記挿入軸側の端部に軸方向の切れ込みが形成されている、
請求項２に記載のステアリング装置の中間軸。
【請求項４】
前記中空軸は、その内周面の少なくとも一部が前記挿入軸側の一端部からその反対側の他端部に近づくにつれて徐々に縮径するテーパ形状である、
請求項１乃至３の何れか１項に記載のステアリング装置の中間軸。
【請求項５】
前記挿入軸は、前記中空軸側の先端部が先細り形状であり、前記先細り形状に形成された先端部の外周面と前記中空軸の内周面とがなす角が３０°以下である、
請求項４に記載のステアリング装置の中間軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、軸方向に短縮して衝突荷重を吸収するステアリング装置の中間軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置の中間軸は、ステアリングホイールに加わる操舵力を転舵輪に連結されたステアリングギア側に伝達するために用いられ、円筒状の中空軸と、この中空軸に端部が挿入された挿入軸とを有している。衝突等によって過大な衝撃が加わった際には、挿入軸が中空軸に入り込むことによって中間軸の軸方向の長さが短くなり、ステアリングホイールが車室内に飛び出すことが抑制される。この種の中間軸には、衝突時等における衝撃吸収効果を高めるための構成を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のステアリング装置の中間軸は、外周に雄セレーションを有する挿入軸と、内周に雌セレーションを有する中空軸とを有し、雄セレーションと雌セレーションの嵌合により操舵力を伝達する。雄セレーションの軸方向の一部には、径方向に窪んで環状に形成された周溝が設けられ、雌セレーションには、この周溝に対応して形成された径方向内向きの陥没部が設けられている。そして、過大な衝撃が加わった際には、挿入軸の雄セレーションが雌セレーションの陥没部によって塑性変形することによって衝撃を吸収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５９５０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の中間軸によれば、雄セレーションが雌セレーションの陥没部によって塑性変形する範囲では衝撃吸収効果が高められるが、この範囲を超えて挿入軸が中空軸内に入り込むと衝撃吸収効果が得られない。つまり、衝撃吸収効果が得られる範囲が、雄セレーションが形成された範囲に限定される。なお、雄セレーションを形成する範囲を軸方向に延ばすことによって衝撃吸収効果が得られる範囲を延長することが考えられるが、この場合には、雄セレーションを形成するための工数及び加工費が増大してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、雄セレーションと雌セレーションとの嵌合長さを超えて挿入軸が中空軸に入り込んだ場合でも、衝撃を吸収することが可能なステアリング装置の中間軸を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、次に述べる［１］〜［５］のステアリング装置の中間軸を提供する。
【０００８】
［１］軸方向に短縮して衝突荷重を吸収するステアリング装置の中間軸であって、内周面に雌セレーションを有する中空軸と、外周面に前記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を備え、前記衝突荷重を受けた際、前記中空軸の内径が前記挿入軸によって拡大される塑性変形を伴って前記挿入軸が前記中空軸に入り込むことにより前記衝突荷重を吸収する、ステアリング装置の中間軸。
【０００９】
［２］前記挿入軸は、その外周面の少なくとも一部が前記中空軸側の一端部からその反対側の他端部に近づくにつれて徐々に拡径するテーパ形状である、［１］に記載のステアリング装置の中間軸。
【００１０】
［３］前記中空軸は、前記挿入軸側の端部に軸方向の切れ込みが形成されている、［２］に記載のステアリング装置の中間軸。
【００１１】
［４］前記中空軸は、その内周面の少なくとも一部が前記挿入軸側の一端部からその反対側の他端部に近づくにつれて徐々に縮径するテーパ形状である、［１］乃至［３］の何れか１項に記載のステアリング装置の中間軸。
【００１２】
［５］前記挿入軸は、前記中空軸側の先端部が先細り形状であり、前記先端部における外周面と前記中空軸の内周面とがなす角が３０°以下である、［４］に記載のステアリング装置の中間軸。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、雄セレーションと雌セレーションとの嵌合長さを超えて挿入軸が中空軸に入り込んだ場合でも、衝撃を吸収することが可能なステアリング装置の中間軸を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態に係る中間軸を有するステアリング装置の概略構成図。
【図２】中間軸の軸方向の一部断面図。
【図３】中間軸のセレーション嵌合部の径方向の断面図。
【図４】挿入軸が中空軸に入り込んだ状態を示す説明図。
【図５】第１の実施の形態の変形例に係る中空軸の先端部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向の側面図である。
【図６】（ａ）は、第２の実施の形態に係る中間軸の軸方向の一部断面図。（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図。
【図７】挿入軸が中空軸に入り込んだ状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る中間軸を有するステアリング装置の概略構成図である。
【００１６】
ステアリング装置１は、運転者が回転操舵するステアリングホイール２と、ステアリングホイール２が一端に固定されたステアリングシャフト３と、アシストトルクを発生させて操舵を補助する操舵補助装置４と、操舵補助装置４の出力軸４１に第１の自在継手５を介して連結された中間軸６と、中間軸６に第２の自在継手７を介して連結されたピニオン軸８を有するステアリングギア９と、を備える。
【００１７】
ステアリングシャフト３は、ステアリングコラム１０の内部に回転自在に支持され、ステアリングホイール２と一体に回転する。操舵補助装置４は、電動モータと減速機とを備え、ステアリングホイール２の操舵トルクに応じたアシストトルクを出力軸４１に付与する。
【００１８】
第１の自在継手５は、操舵補助装置４の出力軸４１に固定されたＵ字形状の第１ヨーク５１と、中間軸６に固定されたＵ字形状の第２ヨーク５２とを十字軸５３で連結して構成され、出力軸４１のトルクを中間軸６に揺動可能に伝達する。第２の自在継手７は、中間軸６に固定されたＵ字形状の第１ヨーク７１と、ピニオン軸８に固定されたＵ字形状の第２ヨーク７２とを十字軸７３で連結して構成され、中間軸６に伝達されたトルクをピニオン軸８に揺動可能に伝達する。
【００１９】
中間軸６は、第１の自在継手５の第２ヨーク５２に一端が固定された挿入軸６１と、第２の自在継手７の第１ヨーク７１に一端が固定された中空軸６２とを連結してなる。中空軸６２は、挿入軸６１の一部を収容する円筒状に形成されている。中間軸６は、衝突荷重を受けた際、挿入軸６１が中空軸６２に入り込むことにより衝突荷重を吸収する。
【００２０】
ステアリングギア９は、中間軸６に第２の自在継手７を介して連結されたピニオン軸８と、ピニオン軸８に設けられたピニオン８ａに噛み合うラック１１ａを有し、車両の左右方向に延びるラック軸１１とを備えている。ラック軸１１は、左右の転舵輪１２にタイロッド１３を介して連結されている。
【００２１】
図２は、本実施の形態に係る中間軸６の軸方向の一部断面図である。図３は、中間軸のセレーション嵌合部６ａにおける径方向の断面図である。図２では、中空軸６２を軸方向に沿って切断し、その内部を示している。
【００２２】
挿入軸６１は、円柱部６１１と、中空軸６２に嵌合する嵌合部６１２と、円柱部６１１と嵌合部６１２との間に形成されたテーパ部６１３とを一体に有している。嵌合部６１２は挿入軸６１における中空軸６２側の一端部に設けられ、円柱部６１１はその反対側（第１の自在継手５側）の他端部に設けられている。
【００２３】
円柱部６１１は、その外径が一定の円柱状である。テーパ部６１３は、嵌合部６１２から円柱部６１１に向かってその外径が徐々に大きくなっている。つまり、テーパ部６１３は、その外周面６１３ａが、中空軸６２側の一端部からその反対側の他端部に近づくにつれて徐々に拡径するテーパ形状である。嵌合部６１２の外周面には、雄セレーション６１２ａが形成されている。
【００２４】
中空軸６２は、外径が一定の円筒状であり、その内部には、衝突荷重を受けた際に挿入軸６１を収容可能な収容空間６２０が形成されている。中空軸６２の内周面における挿入軸６１側の端部には、挿入軸６１の雄セレーション６１２ａに嵌合する雌セレーション６２０ａが形成されている。
【００２５】
挿入軸６１は、雄セレーション６１２ａと雌セレーション６２０ａとのセレーション嵌合により、中空軸６２に対して相対回転が許容されない状態でトルク伝達可能に連結されている。挿入軸６１は、例えばＳ３５Ｃ等の炭素鋼からなり、中空軸６２は、例えばＳＴＫＮ等の鋼材からなる。
【００２６】
挿入軸６１は、テーパ部６１３の外周面６１３ａのテーパ角（挿入軸６１の中心軸に平行な直線と外周面６１３ａとがなす角）αが０．５〜３°（０．５°以上かつ３°以下）である。テーパ角αが０．５°未満であると衝撃を吸収する効果が乏しく、３°を超えると中空軸６２がテーパ部６１３に当接した際の衝撃が大きくなってしまう。このテーパ角αのより望ましい範囲は、１〜２°（１°以上かつ２°以下）である。なお、図２では、説明のため、テーパ角αを誇張して表している。
【００２７】
図４は、中間軸６が衝突荷重を受け、挿入軸６１のテーパ部６１３の一部が中空軸６２に入り込んだ状態を示す説明図である。
【００２８】
中間軸６は、衝突荷重を受けた際、中空軸６２の内径が挿入軸６１によって拡大される塑性変形を伴って挿入軸６１が中空軸６２に入り込むことにより、軸方向に短縮して衝突荷重を吸収する。つまり、挿入軸６１は、テーパ部６１３において、外径が円柱部６１１に向かって徐々に拡径しているので、挿入軸６１のテーパ部６１３が中空軸６２に入り込むことにより、中空軸６２が径方向に拡大するように塑性変形する。
【００２９】
（第１の実施の形態の効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、挿入軸６１のテーパ部６１３における外周面６１３ａが、嵌合部６１２から円柱部６１１に近づくにつれて拡径するテーパ形状であるので、中間軸６が衝突荷重を受けた際、中空軸６２が挿入軸６１によって拡大される塑性変形を伴って挿入軸６１が中空軸６２に入り込むことにより、衝突荷重を吸収することができる。そのため、挿入軸６１が雄セレーション６１２ａと雌セレーション６２０ａとの嵌合長さを超えて中空軸６２に入り込んだ場合でも、衝撃を吸収することが可能となり、衝突時の衝撃を緩和することができる。
【００３０】
［第１の実施の形態の変形例］
次に、本発明の第１の実施の形態の変形例について、図５を参照して説明する。本変形例に係る中間軸６は、中空軸６２における挿入軸６１側の端部に軸方向の切れ込みが形成されている構成が第１の実施の形態と異なり、その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００３１】
図５は、本変形例に係る中空軸６２の先端部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向の側面図である。
【００３２】
中空軸６２の先端部（第２の自在継手７とは反対側の端部）には、開口端面６２ａから中空軸６２の中心軸に平行に延びる複数の切れ込み６２ｂが形成されている。複数の切れ込み６２ｂは、中空軸６２の周方向に沿って等間隔に形成され、本実施の形態では、４つの切れ込み６２ｂが９０°ごとに形成されている。
【００３３】
この切れ込み６２ｂにより、中間軸６が衝突荷重を受けたとき、挿入軸６１が中空軸６２に入り込むことにより中空軸６２の内径が拡大するように塑性変形するだけでなく、この変形量が所定量よりも大きくなると、挿入軸６１が切り込み６２ｂを起点として中空軸６２を切り裂きながら中空軸６２の収容空間６２０内に入り込む。
【００３４】
これにより、挿入軸６１が中空軸６２に入り込むことによる塑性変形だけでなく、挿入軸６１が中空軸６２を切り裂くことにより生じるせん断応力によっても衝突荷重が吸収される。
【００３５】
切れ込み６２ｂの軸方向長さＬの望ましい範囲は、１〜５ｍｍ（１ｍｍ以上かつ５ｍｍ以下）である。切れ込み６２ｂの長さＬが１ｍｍよりも短いと中空軸６２をせん断する起点としての効果が得られない場合があり、５ｍｍよりも長いと中空軸６２の剛性に与える影響が大きくなる。また、切れ込み６２ｂの幅Ｗは、例えば０．１〜１ｍｍ（０．１ｍｍ以上かつ１ｍｍ以下）である。
【００３６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。
【００３７】
図６（ａ）は、本実施の形態に係る中間軸６Ａの軸方向の一部断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ部拡大図である。
【００３８】
中間軸６Ａは、第１の自在継手５の第２ヨーク５２に一端が固定された挿入軸６３と、第２の自在継手７の第１ヨーク７１に一端が固定された中空軸６４とを連結してなる。挿入軸６３は、例えばＳ３５Ｃ等の炭素鋼からなり、中空軸６４は、例えばＳＴＫＮ等の鋼材からなる。
【００３９】
挿入軸６３は、中空軸６４に収容される先端部の外周面に雄セレーション６３ａが形成され、雄セレーション６３ａよりも第１の自在継手５側の部分は外径が一定の円柱状に形成されている。中空軸６４の内周面における挿入軸６３側の端部には、挿入軸６３の雄セレーション６３ａに嵌合する雌セレーション６４ａが形成されている。
【００４０】
中空軸６４は、雄セレーション６３ａと雌セレーション６４ａとのセレーション嵌合により挿入軸６３に対して相対回転を許容されない状態でトルク伝達可能に連結される。中空軸６４の内部には、衝突荷重を受けた際に挿入軸６３を収容可能な収容空間６４０が形成されている。中空軸６４は、雌セレーション６４ａよりも第２の自在継手７側における内周面６４０ａが、雌セレーション６４ａが形成された一端部からその反対側（収容空間６４０の底側）の他端部に近づくにつれて徐々に縮径するテーパ形状である。つまり、中空軸６４は、収容空間６４０の内径が第２の自在継手７側ほど小さくなっている。
【００４１】
本実施の形態では、中空軸６４の外径が軸方向の全体にわたって一定であり、中空軸６４の肉厚が第２の自在継手７側ほど厚くなることにより、収容空間６４０の内径が第２の自在継手７側ほど小さくなっている。
【００４２】
中空軸６４は、内周面６４０ａのテーパ角（中空軸６４の中心軸に平行な直線と内周面６４０ａとがなす角）βが０．５〜３°（０．５°以上かつ３°以下）である。テーパ角βが０．５°未満であると衝撃を吸収する効果が乏しく、３°を超えると挿入軸６３が中空軸６４の内周面６４０ａに当接した際の衝撃が大きくなってしまう。このテーパ角βのより望ましい範囲は、１〜２°（１°以上かつ２°以下）である。なお、図６では、説明のため、テーパ角βを誇張して表している。
【００４３】
図６（ｂ）に示すように、挿入軸６３は、雄セレーション６３ａにおける収容空間６４０の奥側にあたる先端部６３１が先細り形状に形成されている。つまり、挿入軸６３は、その先端部６３１の外周面６３１ａが、先端面６３ｂに近づくほど外径が小さいテーパ状に形成されている。この先細り形状に形成された先端部６３１の外周面６１３ｃと、テーパ状に形成された中空軸６４の内周面６４０ａとがなす角度γは、３０°以下であることが望ましい。角度γが３０°以下であることにより、中間軸６が衝突荷重を受けた際に挿入軸６３が中空軸６４の収容空間６４０内に円滑に入り込むことができ、ひいては挿入軸６３と中空軸６４とが衝突荷重によって屈曲されてしまうことを抑制できる。
【００４４】
図７は、中間軸６Ａが衝突荷重を受け、挿入軸６３が中空軸６４に入り込んだ状態を示す説明図である。
【００４５】
中間軸６は、衝突荷重を受けた際、中空軸６４の収容空間６４０における内径が挿入軸６３によって拡大される塑性変形を伴って挿入軸６３が中空軸６４に入り込むことにより、軸方向に短縮して衝突荷重を吸収する。つまり、中空軸６４は、内周面６４０ａが雌セレーション６４ａから収容空間６４０の奥側に向かって縮径するテーパ形状であるので、挿入軸６３が中空軸６４に入り込むことにより、中空軸６４が径方向に拡大するように塑性変形する。
【００４６】
（第２の実施の形態の効果）
以上説明した第２の実施の形態によれば、中空軸６４の内周面６４０ａが収容空間６４０の奥側に向かって徐々に縮径するテーパ形状であるので、中間軸６Ａが衝突荷重を受けた際、中空軸６４が挿入軸６３によって拡大される塑性変形を伴って挿入軸６３が中空軸６４に入り込むことにより、衝突荷重を吸収することができる。そのため、挿入軸６３が雄セレーション６３ａと雌セレーション６４ａとの嵌合長さを超えて中空軸６４に入り込んだ場合でも、衝撃を吸収することが可能となり、衝突時の衝撃を緩和することができる。
【００４７】
また、先細り形状に形成された挿入軸６３の先端部６３１の外周面６１３ｃと、テーパ状に形成された中空軸６４の内周面６４０ａとのなす角度γが３０°以下であるので、挿入軸６３が中空軸６４の収容空間６４０内に円滑に入り込み、挿入軸６３と中空軸６４とが衝突荷重によって屈曲されてしまうことが抑制される。これにより中間軸６Ａが衝突荷重を吸収しながら、すなわち中空軸６４の外径が拡大されるように塑性変形しながら挿入軸６３が収容空間６４０内に進入する長さを確保することができ、より適切に衝突荷重を吸収することができる。
【００４８】
以上、本発明のステアリング装置の中間軸を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【００４９】
例えば、上記第１の実施の形態では、挿入軸６１が、外径が一定の円柱部６１１と、嵌合部６１２と、テーパ部６１３とを有している場合について説明したが、円柱部６１１はなくともよい。つまり、挿入軸６１における嵌合部６１２よりも第１の自在継手５側の部分の全体が、第１の自在継手５側の端部に向かって徐々に拡径するテーパ形状であってもよい。
【００５０】
また、上記第２の実施の形態では、中空軸６４の収容空間６４０における雌セレーション６４ａよりも奥側の内周面６４０ａの略全体がテーパ状に形成されている場合について説明したが、これに限らず、内周面６４０ａの一部が収容空間６４０の奥側に向かって徐々に縮径するテーパ状であってもよい。
【００５１】
また、上記第２の実施の形態では、中空軸６４の肉厚が第２の自在継手７側ほど厚くなるように形成した場合について説明したが、これに限らず、中空軸６４の肉厚が一定であってもよい。つまり、中空軸６４の外径が第２の自在継手７側ほど小さくなるように形成されていてもよい。
【００５２】
またさらに、挿入軸の外周面が第１の自在継手５側に向かって徐々に拡径するテーパ状であり、かつ中空軸の内周面が第２の自在継手７側に向かって徐々に縮径するテーパ状であってもよい。つまり、第１の実施の形態に係る挿入軸６１と、第２の実施の形態に係る中空軸６４とを組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…ステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、４…操舵補助装置、５…第１の自在継手、６，６Ａ…中間軸、６ａ…セレーション嵌合部、７…第２の自在継手、８…ピニオン軸、８ａ…ピニオン、９…ステアリングギア、１０…ステアリングコラム、１１…ラック軸、１１ａ…ラック、１２…転舵輪、１３…タイロッド、４１…出力軸、５１…第１ヨーク、５２…第２ヨーク、５３…十字軸、６１…挿入軸、６２…中空軸、６２ａ…開口端面、６２ｂ…切れ込み、６３…挿入軸、６３ａ…雄セレーション、６３ｂ…先端面、６４…中空軸、６４ａ…雌セレーション、７１…第１ヨーク、７２…第２ヨーク、７３…十字軸、６１１…円柱部、６１２…嵌合部、６１２ａ…雄セレーション、６１３…テーパ部、６１３ａ…外周面、６２０…収容空間、６２０ａ…雌セレーション、６３１…先端部、６１３ｃ…外周面、６４０…収容空間、６４０ａ…内周面
【図１】
2014141122.tif 000003
【図２】
2014141122.tif 000004
【図３】
2014141122.tif 000005
【図４】
2014141122.tif 000006
【図５】
2014141122.tif 000007
【図６】
2014141122.tif 000008
【図７】
2014141122.tif 000009