(57)【要約】【課題】ステアリングホイール１３に連結される第１シャフト１１と、ステアリングギヤボックスＢの入力要素に連結される第２シャフト１２をトルク伝達可能に連結する連結機構２０にて、一次衝突ストロークを限られた空間にて十分に確保すること。【解決手段】第１シャフト１１と第２シャフト１２をトルク伝達可能に連結する連結機構２０は、第１シャフト１１の端部に一端部にて一軸回転ジョイントＪ１を介してトルク伝達可能に連結される第１リンク２１と、第２シャフト１２の端部に一端部にて第１のユニバーサルジョイントＪ２を介してトルク伝達可能に連結される第２リンク２２と、第１リンク２１と第２リンク２２の各他端部をトルク伝達可能に連結する第２のユニバーサルジョイントＪ３を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに連結される第１シャフトと、ステアリングギヤボックスの入力要素に連結される第２シャフトと、前記第１シャフトと前記第２シャフトをトルク伝達可能に連結する連結機構を備えた車両用ステアリング装置において、前記連結機構は、前記第１シャフトの端部に一端部にて一軸回転ジョイントを介してトルク伝達可能に連結される第１リンクと、前記第２シャフトの端部に一端部にて第１のユニバーサルジョイントを介してトルク伝達可能に連結される第２リンクと、前記第１リンクと前記第２リンクの各他端部をトルク伝達可能に連結する第２のユニバーサルジョイントを備えていることを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項２】
ステアリングホイールに連結される第１シャフトと、ステアリングギヤボックスの入力要素に連結される第２シャフトと、前記第１シャフトと前記第２シャフトをトルク伝達可能に連結する連結機構を備えた車両用ステアリング装置において、前記連結機構は、前記第１シャフトの端部に一端部にて第１のユニバーサルジョイントを介してトルク伝達可能に連結される第１リンクと、前記第２シャフトの端部に一端部にて一軸回転ジョイントを介してトルク伝達可能に連結される第２リンクと、前記第１リンクと前記第２リンクの各他端部をトルク伝達可能に連結する第２のユニバーサルジョイントを備えていることを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用ステアリング装置において、前記第１シャフトの軸線と前記第２シャフトの軸線が交差するように配置され、前記第１シャフトの軸線と前記第２シャフトの軸線と前記第２のユニバーサルジョイントの回動中心が同一平面に存在する条件にて、前記第１シャフトの軸線と前記第２シャフトの軸線によって形成される角度の二等分線と前記第２のユニバーサルジョイントの回動中心軸線が略一致するように設定されていることを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用ステアリング装置において、前記第１リンクの各連結部間長さと前記第２リンクの各連結部間長さが略一致するように設定されていることを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一つに記載の車両用ステアリング装置において、前記第１シャフトは上下方向にて傾動可能とされていて、その傾動中心は、前記第１シャフトと前記第１リンクの連結中心を中心とし前記第２シャフトと前記第２リンクの連結中心までの距離を半径とする円内に設定されていることを特徴とする車両用ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ステアリング装置、特に、ステアリングホイールに連結される第１シャフトと、ステアリングギヤボックスの入力要素に連結される第２シャフトと、前記第１シャフトと前記第２シャフトをトルク伝達可能に連結する連結機構を備えた車両用ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用ステアリング装置は、例えば、下記特許文献１に示されていて、連結機構が、第１シャフトの端部に第１のユニバーサルジョイントを介してトルク伝達可能に連結される第１リンクと、第２シャフトの端部に第２のユニバーサルジョイントを介してトルク伝達可能に連結される第２リンクと、前記第１リンクと前記第２リンクをトルク伝達可能に連結する一軸回転ジョイントを備えている。
【特許文献１】特表平９−５０３１８３号公報
【０００３】
上記した特許文献１に記載されている車両用ステアリング装置では、第１リンクと第２リンクが第１シャフトと第２シャフト間にて上述したように連結されているため、車両が前方で衝突したときの一次衝突時には、第２シャフトの端部が第１シャフトの端部に近づくように、連結機構が屈曲変形する。これにより、ステアリングギヤボックスの後退移動（一次衝突ストローク）が許容されて、車体の変形等により一次衝突時の衝突エネルギーが吸収される。
【０００４】
ところで、上記した連結機構の屈曲変形は、第１シャフトと第２シャフト間での第１リンクと第２リンクが相互に干渉するまでの第１リンクと第２リンクの二次元的な変形（第１シャフトと第２シャフトの相対回転を伴わない変形）によって得られるものであるため、上記した一次衝突ストロークを限られた空間にて十分に確保することは難しい。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、上記した一次衝突ストロークを限られた空間にて十分に確保することが可能な車両用ステアリング装置を提供することを目的としている。かかる目的を達成するために、本発明では、ステアリングホイールに連結される第１シャフトと、ステアリングギヤボックスの入力要素に連結される第２シャフトと、前記第１シャフトと前記第２シャフトをトルク伝達可能に連結する連結機構を備えた車両用ステアリング装置において、前記連結機構は、前記第１シャフトの端部に一端部にて一軸回転ジョイントを介してトルク伝達可能に連結される第１リンクと、前記第２シャフトの端部に一端部にて第１のユニバーサルジョイントを介してトルク伝達可能に連結される第２リンクと、前記第１リンクと前記第２リンクの各他端部をトルク伝達可能に連結する第２のユニバーサルジョイントを備えていることに特徴がある。
【０００６】
また、上記した目的を達成するために、本発明では、ステアリングホイールに連結される第１シャフトと、ステアリングギヤボックスの入力要素に連結される第２シャフトと、前記第１シャフトと前記第２シャフトをトルク伝達可能に連結する連結機構を備えた車両用ステアリング装置において、前記連結機構は、前記第１シャフトの端部に一端部にて第１のユニバーサルジョイントを介してトルク伝達可能に連結される第１リンクと、前記第２シャフトの端部に一端部にて一軸回転ジョイントを介してトルク伝達可能に連結される第２リンクと、前記第１リンクと前記第２リンクの各他端部をトルク伝達可能に連結する第２のユニバーサルジョイントを備えていることに特徴がある。
【０００７】
上記した各発明の車両用ステアリング装置においては、第１リンクと第２リンクが第１シャフトと第２シャフト間にて上述したように連結されているため、車両が前方で衝突したときの一次衝突時には、第２シャフトの端部が第１シャフトの端部に近づくように、連結機構が屈曲変形する。これにより、ステアリングギヤボックスの後退移動（一次衝突ストローク）が許容されて、車体の変形等により一次衝突時の衝突エネルギーが吸収される。
【０００８】
ところで、上記した連結機構の屈曲変形は、第１シャフトと第２シャフト間での第１リンクと第２リンクの三次元的な変形（第１シャフトと第２シャフトの相対回転を伴う変形）によって得られるものであるため、上記した一次衝突ストロークを限られた空間にて上記した従来の装置に比して十分に確保することが可能である。
【０００９】
また、本発明の実施に際して、前記第１シャフトの軸線と前記第２シャフトの軸線が交差するように配置され、前記第１シャフトの軸線と前記第２シャフトの軸線と前記第２のユニバーサルジョイントの回動中心が同一平面に存在する条件にて、前記第１シャフトの軸線と前記第２シャフトの軸線によって形成される角度の二等分線と前記第２のユニバーサルジョイントの回動中心軸線が略一致するように設定されていることも可能である。この場合には、第１シャフトと第２シャフト間での回転変動（トルク変動）を最小に設定することが可能である。
【００１０】
この場合において、前記第１リンクの各連結部間長さと前記第２リンクの各連結部間長さが略一致するように設定されていることが望ましい。この場合には、当該連結機構を等速ジョイントとすることができて、第１シャフトと第２シャフト間での回転変動（トルク変動）を略ゼロに設定することが可能である。
【００１１】
また、本発明の実施に際して、前記第１シャフトは上下方向にて傾動可能（チルト可能）とされていて、その傾動中心は、前記第１シャフトと前記第１リンクの連結中心を中心とし前記第２シャフトと前記第２リンクの連結中心までの距離を半径とする円内に設定されていることも可能である。この場合には、チルト調整に伴って変化し得る第１シャフトと第２シャフト間での回転変動（トルク変動）を小さく抑えることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による車両用ステアリング装置を示していて、このステアリング装置においては、電動アシスト機構Ａによって回転をアシストされる第１シャフト１１の下端部が連結機構２０を介して第２シャフト１２の上端部にトルク伝達可能に連結されている。
【００１３】
第１シャフト１１は、その上端部にてステアリングホイール１３にトルク伝達可能に連結されるステアリングメインシャフトであり、ステアリングコラム１４によって回転可能かつ軸方向にて移動不能に支持されている。また、第１シャフト１１は、ステアリングコラム１４に支持された状態で、車体（図示省略）に対して周知のチルト機構（図示省略）を介して上下方向にて傾動可能に支持されている。
【００１４】
第２シャフト１２は、その下端部にてステアリングギヤボックスＢ内の入力部材（図示省略）に動力伝達可能に連結された回転シャフトであって、ステアリングギヤボックスＢのハウジング１５に回転可能かつ軸方向にて移動不能に支持されている。ステアリングギヤボックスＢのハウジング１５は、車体（図示省略）に一体的に組付けられていて、車両が前方で衝突したときの一次衝突時には、車体の変形に伴って車両後方に向けて移動可能である。
【００１５】
連結機構２０は、図１および図２に示したように、第１シャフト１１の下端部に一端部にて一軸回転ジョイントＪ１を介してトルク伝達可能に連結される第１リンク２１と、第２シャフト１２の上端部に一端部にて第１のユニバーサルジョイントＪ２を介してトルク伝達可能に連結される第２リンク２２と、第１リンク２１と第２リンク２２の各他端部をトルク伝達可能に連結する第２のユニバーサルジョイントＪ３を備えている。
【００１６】
一軸回転ジョイントＪ１は、第１シャフト１１の下端部にボルト２３を用いて一体的に組付けたヨーク２４と、このヨーク２４と第１リンク２１の上端部２１ａを回動可能に連結する連結ピン２５を備えている。連結ピン２５は、その軸線Ｌ１が第１シャフト１１の軸線Ｌ２に略直交するように配置されている。かかる構成により、第１リンク２１は、第１シャフト１１に対して、連結ピン２５の軸線Ｌ１回りに回動可能に連結されている。
【００１７】
第１のユニバーサルジョイントＪ２は、第２リンク２２の下端部に形成したヨーク部２２ａと、第２シャフト１２の上端部にボルト２６を用いて一体的に組付けたヨーク２７と、このヨーク２７と第２リンク２２のヨーク部２２ｂを傾動可能に連結する十字スパイダー２８を備えている。十字スパイダー２８は、第２リンク２２のヨーク部２２ａに回動可能に連結されるピン部２８ａと、このピン部２８ａに対して略直交しヨーク２７に回動可能に連結されるピン部２８ｂを有している。ピン部２８ｂは、その軸線Ｌ３が第２シャフト１２の軸線Ｌ４に略直交するように配置されている。
【００１８】
第２のユニバーサルジョイントＪ３は、第１リンク２１の下端部に形成したヨーク部２１ｂと、第２リンク２２の上端部に形成したヨーク部２２ｂと、これら両ヨーク部２１ｂ，２２ｂを傾動可能に連結する十字スパイダー２９を備えている。十字スパイダー２９は、第１リンク２１のヨーク部２１ｂに回動可能に連結されるピン部２９ａと、このピン部２９ａに対して略直交し第２リンク２２のヨーク部２２ｂに回動可能に連結されるピン部２９ｂを有している。
【００１９】
また、この実施形態においては、第１シャフト１１の軸線Ｌ２と第２シャフト１２の軸線Ｌ４が交差するように配置され、第１シャフト１１の軸線Ｌ２と第２シャフト１２の軸線Ｌ４と第２のユニバーサルジョイントＪ３の回動中心Ｏ１が同一平面に存在する条件にて、第１シャフト１１の軸線Ｌ２と第２シャフト１２の軸線Ｌ４によって形成される角度θの二等分線Ｌｏと第２のユニバーサルジョイントＪ３の回動中心軸線（十字スパイダー２９におけるピン部２９ａの中心軸線）Ｌ５が略一致するように設定されている。
【００２０】
また、この実施形態においては、第１リンク２１の各連結部間長さ、すなわち、連結ピン２５の軸中心から十字スパイダー２９におけるピン部２９ｂの軸中心までの長さと、第２リンク２２の各連結部間長さ、すなわち、十字スパイダー２８におけるピン部２８ｂの軸中心から十字スパイダー２９におけるピン部２９ｂの軸中心までの長さが略一致するように設定されている。
【００２１】
また、この実施形態においては、チルト機構（図示省略）を介して上下方向にて傾動可能に支持されている第１シャフト１１の傾動中心が、第１シャフト１１と第１リンク２１の連結中心、すなわち、連結ピン２５の軸線Ｌ１と第１シャフト１１の軸線Ｌ２の交点に略一致するように設定されている。
【００２２】
上記した実施形態の車両用ステアリング装置においては、連結機構２０の第１リンク２１と第２リンク２２が第１シャフト１１と第２シャフト１２間にて上述したように連結されているため、車両が前方で衝突したときの一次衝突時には、第２シャフト１２の上端部が第１シャフト１１の下端部に近づくように、連結機構２０が屈曲変形する。これにより、ステアリングギヤボックスＢの後退移動（一次衝突ストローク）が許容されて、車体の変形等により一次衝突時の衝突エネルギーが吸収される。
【００２３】
ところで、上記した連結機構２０の屈曲変形は、図３の（１）〜（１２）にて示したように、第１シャフト１１と第２シャフト１２間での第１リンク２１と第２リンク２２の三次元的な変形（第１シャフト１１と第２シャフト１２の相対回転を伴う変形）によって得られるものであるため、上記した一次衝突ストロークを限られた空間にて頭書に記載した従来装置に比して十分に確保することが可能である。この効果（一次衝突ストロークが増大する効果）は、発明者がシミュレーションによって検証している。
【００２４】
上記実施形態においては、第１シャフト１１の軸線Ｌ２と第２シャフト１２の軸線Ｌ４が交差するように配置され、第１シャフト１１の軸線Ｌ２と第２シャフト１２の軸線Ｌ４と第２のユニバーサルジョイントＪ３の回動中心Ｏ１が同一平面に存在する条件にて、第１シャフト１１の軸線Ｌ２と第２シャフト１２の軸線Ｌ４によって形成される角度θの二等分線Ｌｏと第２のユニバーサルジョイントＪ３の回動中心軸線（十字スパイダー２９におけるピン部２９ａの中心軸線）Ｌ５が略一致するように設定されるとともに、第１リンク２１の各連結部間長さと第２リンク２２の各連結部間長さが略一致するように設定されていて、当該連結機構２０が等速ジョイントとして機能する（第１シャフト１１と第２シャフト１２間での回転変動（トルク変動）を略ゼロとする）ように構成したが、本発明の実施に際しては、第１リンク２１の各連結部間長さと第２リンク２２の各連結部間長さが異なるように設定して実施することも可能であり、上記実施形態に限定されるものではない。なお、第１リンク２１の各連結部間長さと第２リンク２２の各連結部間長さが異なるように設定して実施した場合には、第１シャフト１１と第２シャフト１２間での回転変動（トルク変動）が略ゼロとならないが、第１シャフト１１と第２シャフト１２間での回転変動（トルク変動）を小さくすることは可能である。
【００２５】
また、上記実施形態においては、チルト機構（図示省略）を介して上下方向にて傾動可能に支持されている第１シャフト１１の傾動中心が、第１シャフト１１と第１リンク２１の連結中心、すなわち、連結ピン２５の軸線Ｌ１と第１シャフト１１の軸線Ｌ２の交点に略一致するように設定されていて、チルト調整に伴って変化し得る第１シャフト１１と第２シャフト１２間での回転変動（トルク変動）を略ゼロとすることが可能であるが、本発明の実施に際しては、第１シャフト（１１）の傾動中心が、第１シャフト（１１）と前記第１リンク（２１）の連結中心を中心とし第２シャフト（１２）と第２リンク（２２）の連結中心までの距離を半径とする円内に設定されるようにして実施することも可能であり、上記実施形態に限定されるものではない。
【００２６】
また、上記実施形態においては、連結機構２０が、第１シャフト１１の下端部に一軸回転ジョイントＪ１を介してトルク伝達可能に連結される第１リンク２１と、第２シャフト１２の上端部に第１のユニバーサルジョイントＪ２を介してトルク伝達可能に連結される第２リンク２２と、第１リンク２１と第２リンク２２の各端部２１ｂ，２２ｂをトルク伝達可能に連結する第２のユニバーサルジョイントＪ３を備える構成として実施したが、この連結機構２０に代えて、図４に示した連結機構１２０を採用して実施しても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００２７】
図４に示した連結機構１２０は、第１シャフト１１の下端部に上端部１２１ａにて第１のユニバーサルジョイントＪ１１を介してトルク伝達可能に連結される第１リンク１２１と、第２シャフト１２の上端部に下端部１２２ａにて一軸回転ジョイントＪ１２を介してトルク伝達可能に連結される第２リンク１２２と、第１リンク１２１と第２リンク１２２の各端部１２１ｂ，１２２ｂをトルク伝達可能に連結する第２のユニバーサルジョイントＪ１３を備えている。
【００２８】
第１のユニバーサルジョイントＪ１１は、第１リンク１２１の上端部に形成したヨーク部１２１ａと、第１シャフト１１の下端部にボルト１２３を用いて一体的に組付けたヨーク１２４と、このヨーク１２４と第１リンク１２１のヨーク部１２１ａを傾動可能に連結する十字スパイダー１２５を備えている。十字スパイダー１２５は、第１リンク１２１のヨーク部１２１ａに回動可能に連結されるピン部１２５ａと、このピン部１２５ａに対して略直交しヨーク１２４に回動可能に連結されるピン部１２５ｂを有している。ピン部１２５ｂは、その軸線Ｌ１１が第１シャフト１１の軸線Ｌ２に略直交するように配置されている。
【００２９】
一軸回転ジョイントＪ１２は、第２シャフト１２の上端部にボルト１２６を用いて一体的に組付けたヨーク１２７と、このヨーク１２７と第２リンク１２２の下端部１２２ａを回動可能に連結する連結ピン１２８を備えている。連結ピン１２８は、その軸線Ｌ１３が第２シャフト１２の軸線Ｌ４に略直交するように配置されている。かかる構成により、第２リンク１２２は、第２シャフト１２に対して、連結ピン１２８の軸線Ｌ１３回りに回動可能に連結されている。
【００３０】
第２のユニバーサルジョイントＪ１３は、第１リンク１２１の下端部に形成したヨーク部１２１ｂと、第２リンク１２２の上端部に形成したヨーク部１２２ｂと、これら両ヨーク部１２１ｂ，１２２ｂを傾動可能に連結する十字スパイダー１２９を備えている。十字スパイダー１２９は、第１リンク１２１のヨーク部１２１ｂに回動可能に連結されるピン部１２９ａと、このピン部１２９ａに対して略直交し第２リンク１２２のヨーク部１２２ｂに回動可能に連結されるピン部１２９ｂを有している。
【００３１】
また、図４に示した実施形態においては、第１シャフト１１の軸線Ｌ２と第２シャフト１２の軸線Ｌ４が交差するように配置され、第１シャフト１１の軸線Ｌ２と第２シャフト１２の軸線Ｌ４と第２のユニバーサルジョイントＪ１３の回動中心Ｏ１１が同一平面に存在する条件にて、第１シャフト１１の軸線Ｌ２と第２シャフト１２の軸線Ｌ４によって形成される角度θの二等分線Ｌｏと第２のユニバーサルジョイントＪ１３の回動中心軸線（十字スパイダー１２９におけるピン部１２９ｂの中心軸線）Ｌ１５が略一致するように設定されている。
【００３２】
また、図４に示した実施形態においては、第１リンク１２１の各連結部間長さ、すなわち、十字スパイダー１２５におけるピン部１２５ｂの軸中心から十字スパイダー１２９におけるピン部１２９ｂの軸中心までの長さと、第２リンク１２２の各連結部間長さ、すなわち、連結ピン１２８の軸中心から十字スパイダー１２９におけるピン部１２９ｂの軸中心までの長さが略一致するように設定されている。
【００３３】
また、図４に示した実施形態においては、チルト機構（図示省略）を介して上下方向にて傾動可能に支持されている第１シャフト１１の傾動中心が、第１シャフト１１と第１リンク１２１の連結中心、すなわち、十字スパイダー１２５におけるピン部１２５ｂの軸中心線Ｌ１１と第１シャフト１１の軸線Ｌ２の交点に略一致するように設定されている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による車両用ステアリング装置の一実施形態を示した斜視図である。
【図２】図１に示した連結機構の拡大斜視図である。
【図３】図１に示したステアリングギヤボックスが後退移動することにより生じる連結機構の屈曲変形動作を示した作動説明図である。
【図４】本発明による車両用ステアリング装置における連結機構の他の実施形態を示した拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１…第１シャフト、１２…第２シャフト、１３…ステアリングホイール、１４…ステアリングコラム、１５…ハウジング、２０…連結機構、２１…第１リンク、２１ａ…上端部、２１ｂ…ヨーク部、２２…第２リンク、２２ａ…ヨーク部、２２ｂ…ヨーク部、２３…ボルト、２４…ヨーク、２５…連結ピン、２６…            ボルト、２７…ヨーク、２８…十字スパイダー、２８ａ，２８ｂ…ピン部、２９…十字スパイダー、２９ａ，２９ｂ…ピン部、Ａ…電動アシスト機構、Ｂ…ステアリングギヤボックス、Ｊ１…一軸回転ジョイント、Ｊ２…第１のユニバーサルジョイント、Ｊ３…第２のユニバーサルジョイント、Ｌ２…第１シャフトの軸線、Ｌ４…第２シャフトの軸線、θ…第１シャフトの軸線と第２シャフトの軸線によって形成される角度、Ｌｏ…角度θの二等分線
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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