(57)【要約】【課題】容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる中間シャフトにより衝撃を吸収するステアリング装置を提供すること。【解決手段】ステアリング装置は、第１ユニバーサルジョイントと、第１ユニバーサルジョイントより前方側に配置される第２ユニバーサルジョイントと、第１ユニバーサルジョイントと第２ユニバーサルジョイントとを連結する中実部材である中間シャフトと、を備え、中間シャフトは、外周面に第１溝及び第２溝を有する衝撃吸収部を備え、第２溝の底に対応する位置における衝撃吸収部の直径は、第１溝の底に対応する位置における衝撃吸収部の直径とは異なる。【選択図】図３
2019006132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ユニバーサルジョイントと、
前記第１ユニバーサルジョイントより前方側に配置される第２ユニバーサルジョイントと、
前記第１ユニバーサルジョイントと前記第２ユニバーサルジョイントとを連結する中実部材である中間シャフトと、
を備え、
前記中間シャフトは、外周面に第１溝及び第２溝を有する衝撃吸収部を備え、
前記第２溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径は、前記第１溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径とは異なる
ステアリング装置。
【請求項２】
前記第２溝は、前記第１溝に対して、前記中間シャフトの軸方向において前記中間シャフトの中央側に位置し、
前記第２溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径は、前記第１溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径よりも大きい
請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
第１ユニバーサルジョイントと、
前記第１ユニバーサルジョイントより前方側に配置される第２ユニバーサルジョイントと、
前記第１ユニバーサルジョイントと前記第２ユニバーサルジョイントとを連結する中実部材である中間シャフトと、
を備え、
前記中間シャフトは、外周面に第１溝及び第２溝を備える衝撃吸収部を備え、
径方向に対して垂直な平面で前記中間シャフトを切った断面において、前記第１溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部は第１円弧を描き、前記第２溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部は第２円弧を描き、
前記第２円弧の曲率半径は、前記第１円弧の曲率半径とは異なる
ステアリング装置。
【請求項４】
前記第２溝は、前記第１溝に対して、前記中間シャフトの軸方向において前記中間シャフトの中央側に位置し、
前記第２円弧の曲率半径は、前記第１円弧の曲率半径よりも大きい
請求項３に記載のステアリング装置。
【請求項５】
前記第１溝及び前記第２溝は、環状である
請求項１から４のいずれか１項に記載のステアリング装置。
【請求項６】
前記第１溝及び前記第２溝は、螺旋状である
請求項１から４のいずれか１項に記載のステアリング装置。
【請求項７】
前記第１溝及び前記第２溝の最大幅は１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、
径方向に対して垂直な平面で前記中間シャフトを切った断面において、前記第１溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部、及び前記第２溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部は、曲率半径が０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である円弧を描く
請求項１から６のいずれか１項に記載のステアリング装置。
【請求項８】
前記第１溝の幅は、前記第１溝の底に向かって小さくなっており、
前記第２溝の幅は、前記第２溝の底に向かって小さくなっている
請求項１から７のいずれか１項に記載のステアリング装置。
【請求項９】
ステアリング装置に用いられる中実部材である中間シャフトであって、
外周面に第１溝及び第２溝を有する衝撃吸収部を備え、
前記第２溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径は、前記第１溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径とは異なる
中間シャフト。
【請求項１０】
ステアリング装置に用いられる中実部材である中間シャフトであって、
外周面に第１溝及び第２溝を備える衝撃吸収部を備え、
径方向に対して垂直な平面で前記中間シャフトを切った断面において、前記第１溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部は第１円弧を描き、前記第２溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部は第２円弧を描き、
前記第２円弧の曲率半径は、前記第１円弧の曲率半径とは異なる
中間シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング装置及び中間シャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、操作者（運転者）のステアリングホイールに対する操作を車輪に伝えるための装置としてステアリング装置が設けられている。車両の衝突が生じた時に衝撃をステアリングホイールに伝えにくくするステアリング装置が知られている。例えば特許文献１には、管状のベローズを備える中間シャフトが記載されている。特許文献１によれば、１次衝突時においてベローズが変形することで衝撃が吸収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４５１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、管状のベローズの作製には専用且つ高額な設備が必要となる。さらに、個別に求められる衝撃吸収性能に応じてベローズの変形特性を変更するためには、金型の変更が必要となる。このため、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる中間シャフトが求められていた。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる中間シャフトにより衝撃を吸収するステアリング装置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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係るステアリング装置は、第１ユニバーサルジョイントと、前記第１ユニバーサルジョイントより前方側に配置される第２ユニバーサルジョイントと、前記第１ユニバーサルジョイントと前記第２ユニバーサルジョイントとを連結する中実部材である中間シャフトと、を備え、前記中間シャフトは、外周面に第１溝及び第２溝を有する衝撃吸収部を備え、前記第２溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径は、前記第１溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径とは異なる。
【０００７】
これにより、衝撃吸収部の形成に際して金型が不要であるので、衝撃吸収部の形成が容易となる。また、衝撃吸収部の変形特性は、衝撃吸収部の溝の形状に応じて変化する。溝の形状を変更することは容易であるため、衝撃吸収部の変形特性の調整は容易である。したがって、ステアリング装置は、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる中間シャフトにより衝撃を吸収することができる。
【０００８】
さらに、ステアリング装置においては、衝撃吸収部の第１溝に対応する部分の断面係数と、第２溝に対応する部分の断面係数とを異ならせることが可能である。このため、衝撃吸収部の各断面における曲げ応力の調整が可能である。
【０００９】
ステアリング装置の望ましい態様として、前記第２溝は、前記第１溝に対して、前記中間シャフトの軸方向において前記中間シャフトの中央側に位置し、前記第２溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径は、前記第１溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径よりも大きいことが望ましい。
【００１０】
このため、衝撃吸収部の第１溝に対応する部分を曲げるために要する荷重と、衝撃吸収部の第２溝に対応する部分を曲げるために要する荷重との差が小さくなる。したがって、中間シャフトを変形させるために要する荷重のバラツキが抑制される。
【００１１】
本発明の他態様に係るステアリング装置は、第１ユニバーサルジョイントと、前記第１ユニバーサルジョイントより前方側に配置される第２ユニバーサルジョイントと、前記第１ユニバーサルジョイントと前記第２ユニバーサルジョイントとを連結する中実部材である中間シャフトと、を備え、前記中間シャフトは、外周面に第１溝及び第２溝を備える衝撃吸収部を備え、径方向に対して垂直な平面で前記中間シャフトを切った断面において、前記第１溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部は第１円弧を描き、前記第２溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部は第２円弧を描き、前記第２円弧の曲率半径は、前記第１円弧の曲率半径とは異なる。
【００１２】
これにより、衝撃吸収部の形成に際して金型が不要であるので、衝撃吸収部の形成が容易となる。また、衝撃吸収部の変形特性は、衝撃吸収部の溝の形状に応じて変化する。溝の形状を変更することは容易であるため、衝撃吸収部の変形特性の調整は容易である。したがって、ステアリング装置は、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる中間シャフトにより衝撃を吸収することができる。
【００１３】
これにより、衝撃吸収部の第１溝の隅角に対応する部分に生じる曲げ応力と、第２溝の隅角に対応する部分に生じる曲げ応力とを異ならせることが可能である。このため、衝撃吸収部の各断面における曲げ応力の調整が可能である。
【００１４】
ステアリング装置の望ましい態様として、前記第２溝は、前記第１溝に対して、前記中間シャフトの軸方向において前記中間シャフトの中央側に位置し、前記第２円弧の曲率半径は、前記第１円弧の曲率半径よりも大きいことが望ましい。
【００１５】
このため、衝撃吸収部の第１溝に対応する部分を曲げるために要する荷重と、衝撃吸収部の第２溝に対応する部分を曲げるために要する荷重との差が小さくなる。したがって、中間シャフトを変形させるために要する荷重のバラツキが抑制される。
【００１６】
ステアリング装置の望ましい態様として、前記第１溝及び前記第２溝は、環状であることが望ましい。
【００１７】
これにより、中間シャフトの曲がる方向が限定されにくくなる。
【００１８】
ステアリング装置の望ましい態様として、前記第１溝及び前記第２溝は、螺旋状であることが望ましい。
【００１９】
これにより、中間シャフトの曲がる方向が限定されにくくなる。
【００２０】
ステアリング装置の望ましい態様として、前記第１溝及び前記第２溝の最大幅は１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、径方向に対して垂直な平面で前記中間シャフトを切った断面において、前記第１溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部、及び前記第２溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部は、曲率半径が０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である円弧を描くことが望ましい。
【００２１】
これにより、衝撃吸収部において極端な応力集中が生じなくなり、且つ衝撃吸収部が曲がり易くなる。
【００２２】
ステアリング装置の望ましい態様として、前記第１溝の幅は、前記第１溝の底に向かって小さくなっており、前記第２溝の幅は、前記第２溝の底に向かって小さくなっていることが望ましい。
【００２３】
これにより、中間シャフトに曲げ応力が作用した時に、応力集中が生じやすくなる。
【００２４】
本発明の一態様に係る中間シャフトは、ステアリング装置に用いられる中実部材である中間シャフトであって、外周面に第１溝及び第２溝を有する衝撃吸収部を備え、前記第２溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径は、前記第１溝の底に対応する位置における前記衝撃吸収部の直径とは異なる。
【００２５】
これにより、衝撃吸収部の形成に際して金型が不要であるので、衝撃吸収部の形成が容易となる。また、衝撃吸収部の変形特性は、衝撃吸収部の溝の形状に応じて変化する。溝の形状を変更することは容易であるため、衝撃吸収部の変形特性の調整は容易である。したがって、中間シャフトは、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる。
【００２６】
さらに、中間シャフトにおいては、衝撃吸収部の第１溝に対応する部分の断面係数と、第２溝に対応する部分の断面係数とを異ならせることが可能である。このため、衝撃吸収部の各断面における曲げ応力の調整が可能である。
【００２７】
本発明の他態様に係る中間シャフトは、ステアリング装置に用いられる中実部材である中間シャフトであって、外周面に第１溝及び第２溝を備える衝撃吸収部を備え、径方向に対して垂直な平面で前記中間シャフトを切った断面において、前記第１溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部は第１円弧を描き、前記第２溝に面する前記衝撃吸収部の表面の少なくとも一部は第２円弧を描き、前記第２円弧の曲率半径は、前記第１円弧の曲率半径とは異なる。
【００２８】
これにより、衝撃吸収部の形成に際して金型が不要であるので、衝撃吸収部の形成が容易となる。また、衝撃吸収部の変形特性は、衝撃吸収部の溝の形状に応じて変化する。溝の形状を変更することは容易であるため、衝撃吸収部の変形特性の調整は容易である。したがって、中間シャフトは、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる。
【００２９】
これにより、衝撃吸収部の第１溝の隅角に対応する部分に生じる曲げ応力と、第２溝の隅角に対応する部分に生じる曲げ応力とを異ならせることが可能である。このため、衝撃吸収部の各断面における曲げ応力の調整が可能である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる中間シャフトにより衝撃を吸収するステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、第１実施形態のステアリング装置の模式図である。
【図２】図２は、第１実施形態のステアリング装置の斜視図である。
【図３】図３は、第１実施形態の中間シャフトの側面図である。
【図４】図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】図５は、図４における溝の周辺部の拡大図である。
【図６】図６は、曲がった後の中間シャフトの斜視図である。
【図７】図７は、比較例の中間シャフトが曲がる時の変位と荷重の関係を示すグラフである。
【図８】図８は、第１実施形態の中間シャフトが曲がる時の変位と荷重の関係を示すグラフである。
【図９】図９は、第１実施形態の第１変形例の中間シャフトにおける衝撃吸収部の側面図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態の第２変形例の中間シャフトにおける溝の周辺部の拡大図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態の第３変形例の中間シャフトを示す側面図である。
【図１２】図１２は、図１１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態の中間シャフトの側面図である。
【図１４】図１４は、図１３におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１５】図１５は、衝撃吸収部の中央に位置する溝の断面図である。
【図１６】図１６は、衝撃吸収部の端部に位置する溝の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００３３】
（実施形態）
図１は、第１実施形態のステアリング装置の模式図である。図２は、第１実施形態のステアリング装置の斜視図である。図１に示すように、ステアリング装置８０は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、第１ユニバーサルジョイント８４と、中間シャフト８５と、第２ユニバーサルジョイント８６と、を備えピニオンシャフト８７に接合されている。以下の説明においては、ステアリング装置８０が搭載された車両における前方は単に前方と記載され、車両における後方は単に後方と記載される。
【００３４】
図１に示すように、ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂとを備える。入力軸８２ａの一方の端部がステアリングホイール８１に連結され、入力軸８２ａの他方の端部が出力軸８２ｂに連結される。また、出力軸８２ｂの一方の端部が入力軸８２ａに連結され、出力軸８２ｂの他方の端部が第１ユニバーサルジョイント８４に連結される。
【００３５】
図１に示すように、中間シャフト８５は、第１ユニバーサルジョイント８４と第２ユニバーサルジョイント８６とを連結している。中間シャフト８５の一方の端部が第１ユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部が第２ユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７の一方の端部が第２ユニバーサルジョイント８６に連結され、ピニオンシャフト８７の他方の端部がステアリングギヤ８８に連結される。第１ユニバーサルジョイント８４及び第２ユニバーサルジョイント８６は、例えばカルダンジョイントである。ステアリングシャフト８２の回転が中間シャフト８５を介してピニオンシャフト８７に伝わる。すなわち、中間シャフト８５はステアリングシャフト８２に伴って回転する。
【００３６】
図１に示すように、ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂとを備える。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。ラック８８ｂは、タイロッド８９に連結される。ラック８８ｂが移動することで車輪の角度が変化する。
【００３７】
図１に示すように、操舵力アシスト機構８３は、減速装置９２と、電動モータ９３とを備える。減速装置９２は、例えばウォーム減速装置である。電動モータ９３で生じたトルクは、減速装置９２の内部のウォームを介してウォームホイールに伝達され、ウォームホイールを回転させる。減速装置９２は、ウォーム及びウォームホイールによって、電動モータ９３で生じたトルクを増加させる。そして、減速装置９２は、出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、ステアリング装置８０はコラムアシスト方式である。
【００３８】
図１に示すように、ステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）９０と、トルクセンサ９４と、車速センサ９５と、を備える。電動モータ９３、トルクセンサ９４及び車速センサ９５は、ＥＣＵ９０と電気的に接続される。トルクセンサ９４は、入力軸８２ａに伝達された操舵トルクをＣＡＮ（Controller  Area  Network）通信によりＥＣＵ９０に出力する。車速センサ９５は、ステアリング装置８０が搭載される車体の走行速度（車速）を検出する。車速センサ９５は、車体に備えられ、車速をＣＡＮ通信によりＥＣＵ９０に出力する。
【００３９】
ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の動作を制御する。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９４及び車速センサ９５のそれぞれから信号を取得する。ＥＣＵ９０には、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ＥＣＵ９０は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ９３へ供給する電力値を調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９３から誘起電圧の情報又は電動モータ９３に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。ＥＣＵ９０が電動モータ９３を制御することで、ステアリングホイール８１の操作に要する力が小さくなる。
【００４０】
図３は、第１実施形態の中間シャフトの側面図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。図５は、図４における溝の周辺部の拡大図である。
【００４１】
中間シャフト８５は、略円柱状の中実部材である。例えば、中間シャフト８５は、機械構造用炭素鋼（ＳＣ材（Carbon  Steel  for  Machine  Structural  Use））であるＳ３５Ｃで形成される。図３に示すように、中間シャフト８５は、基部１１と、衝撃吸収部１５と、基部１９と、を備える。
【００４２】
基部１１は、第１ユニバーサルジョイント８４に接続される。基部１１の直径は一定である。衝撃吸収部１５は、基部１１の前方に位置する。衝撃吸収部１５は、中間シャフト８５の軸方向において、中間シャフト８５の中央に位置する。基部１９は、第２ユニバーサルジョイント８６に接続される。基部１９の直径は一定であり、基部１１の直径に等しい。
【００４３】
以下の説明において、中間シャフト８５の軸方向は単に軸方向と記載され、軸方向に対して直交する方向は径方向と記載される。図４及び図５は、径方向に対して直交する平面で中間シャフト８５を切った断面である。
【００４４】
図４に示すように、衝撃吸収部１５は、複数の溝３と、複数の凸部４と、を備える。溝３は環状である。溝３は、例えば切削により形成される。複数の溝３は、軸方向で等間隔に配置されている。凸部４は、２つの溝３の間に位置する。凸部４に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径Ｄ１は、基部１１及び基部１９の直径に等しい。
【００４５】
図４に示すように、複数の溝３は、溝３ａと、溝３ｂと、溝３ｃと、溝３ｄと、溝３ｅと、溝３ｆと、溝３ｇと、溝３ｈと、溝３ｉと、溝３ｊと、溝３ｋと、を含む。衝撃吸収部１５の後方端部から前方端部に向かって溝３ａから溝３ｋが並んでいる。溝３ｆは、軸方向において衝撃吸収部１５の中央に位置する。
【００４６】
溝３ｋの形状は、溝３ａの形状と同じである。溝３ｊの形状は、溝３ｂの形状と同じである。溝３ｉの形状は、溝３ｃの形状と同じである。溝３ｈの形状は、溝３ｄの形状と同じである。溝３ｇの形状は、溝３ｅの形状と同じである。図４に示すように、溝３ａから溝３ｋの底に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径を、直径Ｄａから直径Ｄｋとする。直径Ｄａから直径Ｄｋのうち、直径Ｄｆが最も大きく、直径Ｄａ及び直径Ｄｋが最も小さい。１つの溝３の底に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径は、当該溝３よりも軸方向で中間シャフト８５の中央側に位置する他の溝３の底に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径よりも小さい。
【００４７】
図５に示すように、衝撃吸収部１５は、溝３に面する表面として、第１側面３１と、第２側面３３と、底面３５と、第１接続面３６と、第２接続面３７と、を含む。図５は溝３ｆを示すが、溝３ａから溝３ｅ及び溝３ｇから溝３ｋについても深さを除き同様の構成を有する。第１側面３１及び第２側面３３は、軸方向に対して垂直である。すなわち、第２側面３３は、第１側面３１と平行である。底面３５は、第１側面３１と第２側面３３との間に位置する。第１側面３１が底面３５に対して後方に位置し、第２側面３３が底面３５に対して前方に位置する。底面３５は曲面である。第１接続面３６は、第１側面３１と底面３５とを繋ぐ曲面である。第２接続面３７は、第２側面３３と底面３５とを繋ぐ曲面である。
【００４８】
溝３の最大幅Ｗは、１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。図５に示す断面において、第１接続面３６及び第２接続面３７は同じ円弧を描く。第１接続面３６及び第２接続面３７が描く円弧の曲率半径Ｃ１は、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、本実施形態における曲率半径Ｃ１は０．３ｍｍである。
【００４９】
衝撃吸収部１５は、例えば３００（Ｎｍ）のトルクを伝達できるように設計される。中間シャフト８５がＳ３５Ｃで形成される場合、直径Ｄａ及び直径Ｄｋは、１４ｍｍ以上１６ｍｍ以下程度となる。
【００５０】
図６は、曲がった後の中間シャフトの斜視図である。車両の１次衝突時においてステアリングギヤ８８に荷重が加わる。ステアリングギヤ８８に加わった荷重により中間シャフト８５には曲げ応力が生じる。この時、第１接続面３６及び第２接続面３７に応力集中が生じることで、第１接続面３６及び第２接続面３７を起点として衝撃吸収部１５が曲がる。溝３の径方向における一方側が拡がり、溝３の径方向における他方側が縮む。溝３が縮む側においては、凸部４が隣接する凸部４に接する。曲がった中間シャフト８５は、中間シャフト８５の周辺部品の隙間に入り込む。衝撃吸収部１５が曲がることにより、衝突による衝撃が吸収される。その結果、ステアリングホイール８１に伝わる衝撃が低減する。
【００５１】
衝撃吸収部１５は複数の溝３を備えるので、中間シャフト８５に曲げ応力が作用すると、衝撃吸収部１５の複数の部分で応力集中が生じる。このため、衝撃吸収部１５の変形する部分の範囲が大きくなりやすいので、中間シャフト８５の衝撃吸収能力が向上する。
【００５２】
図７は、比較例の中間シャフトが曲がる時の変位と荷重の関係を示すグラフである。図８は、第１実施形態の中間シャフトが曲がる時の変位と荷重の関係を示すグラフである。なお、図７及び図８は、比較例と第１実施形態との相違を説明するための概念図である。
【００５３】
比較例は、全ての溝３が同じ形状を有する点で第１実施形態と異なる。すなわち、比較例においては、溝３の底に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径が一定である。ステアリングギヤ８８に加わる荷重により中間シャフト８５に作用する曲げモーメントの大きさは、軸方向の位置によって異なる。曲げモーメントは、軸方向における中間シャフト８５の中央で最大となり、端部に向かうにしたがって小さくなる。このため、比較例においては、衝撃吸収部１５の中央を曲げるために要する荷重よりも、衝撃吸収部１５の端部を曲げるために要する荷重の方が大きくなる。その結果、図７に示すように、衝撃吸収部１５の中央が曲がった後、衝撃吸収部１５の変位が大きくなるにつれて衝撃吸収部１５を曲げるために要する荷重が大きくなる。
【００５４】
これに対して、第１実施形態においては、１つの溝３の底に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径は、当該溝３よりも軸方向で中間シャフト８５の中央側に位置する他の溝３の底に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径よりも小さい。したがって、衝撃吸収部１５の中央を曲げるために要する荷重と、衝撃吸収部１５の端部を曲げるために要する荷重との差が小さくなる。その結果、図８に示すように、衝撃吸収部１５の一部が曲がった後、衝撃吸収部１５の他の部分を曲げるために要する荷重に変化が生じにくい。すなわち、中間シャフト８５を変形させるために要する荷重のバラツキが抑制される。
【００５５】
なお、衝撃吸収部１５の溝３は、必ずしも上述した形状を有していなくてもよい。例えば、第１接続面３６及び第２接続面３７が底面３５を介さずに繋がっていてもよい。すなわち、径方向に対して垂直な平面で中間シャフト８５を切った断面において、溝３の底に対応する位置における衝撃吸収部１５の表面が半円を描いていてもよい。また、第１接続面３６及び第２接続面３７がなくてもよい。すなわち、第１側面３１及び第２側面３３が底面３５に直接繋がっていてもよい。
【００５６】
なお、衝撃吸収部１５が備える溝３の数は、必ずしも図に示すような数でなくてもよい。衝撃吸収部１５は少なくとも２つの溝３を有していればよい。
【００５７】
なお、凸部４に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径Ｄ１は、必ずしも基部１１の直径に等しくなくてもよい。直径Ｄ１は、少なくとも溝３ｆの底に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径Ｄｆよりも大きければよい。直径Ｄ１は、基部１１の直径よりも小さくてもよいし、基部１１の直径よりも大きくてもよい。
【００５８】
以上で説明したように、ステアリング装置８０は、第１ユニバーサルジョイント８４と、第１ユニバーサルジョイント８４より前方側に配置される第２ユニバーサルジョイント８６と、第１ユニバーサルジョイント８４と第２ユニバーサルジョイント８６とを連結する中実部材である中間シャフト８５と、を備える。中間シャフト８５は、外周面に第１溝（例えば溝３ａ）及び第２溝（例えば溝３ｆ）を有する衝撃吸収部１５を備える。第２溝の底に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径（例えば直径Ｄｆ）は、第１溝の底に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径（例えば直径Ｄａ）とは異なる。
【００５９】
これにより、衝撃吸収部１５の形成に際して金型が不要であるので、衝撃吸収部１５の形成が容易となる。また、衝撃吸収部１５の変形特性は、衝撃吸収部１５の溝３の形状に応じて変化する。溝３の形状を変更することは容易であるため、衝撃吸収部１５の変形特性の調整は容易である。したがって、ステアリング装置８０は、容易に製造でき且つ容易に変形特性を変更することができる中間シャフト８５により衝撃を吸収することができる。
【００６０】
さらに、ステアリング装置８０においては、衝撃吸収部１５の第１溝に対応する部分の断面係数と、第２溝に対応する部分の断面係数とを異ならせることが可能である。このため、衝撃吸収部１５の各断面における曲げ応力の調整が可能である。
【００６１】
また、ステアリング装置８０においては、第２溝（例えば溝３ｆ）は、第１溝（例えば溝３ａ）に対して、中間シャフト８５の軸方向において中間シャフト８５の中央側に位置する。第２溝の底に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径（例えば直径Ｄｆ）は、第１溝の底に対応する位置における衝撃吸収部１５の直径（例えば直径Ｄａ）よりも大きい。
【００６２】
このため、衝撃吸収部１５の第１溝に対応する部分を曲げるために要する荷重と、衝撃吸収部１５の第２溝に対応する部分を曲げるために要する荷重との差が小さくなる。したがって、中間シャフト８５を変形させるために要する荷重のバラツキが抑制される。
【００６３】
また、ステアリング装置８０においては、第１溝（例えば溝３ａ）及び第２溝（例えば溝３ｆ）は、環状である。
【００６４】
これにより、中間シャフト８５の曲がる方向が限定されにくくなる。
【００６５】
また、ステアリング装置８０においては、第１溝（例えば溝３ａ）及び第２溝（例えば溝３ｆ）の最大幅Ｗは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。径方向に対して垂直な平面で中間シャフト８５を切った断面において、第１溝に面する衝撃吸収部１５の表面の少なくとも一部、及び第２溝に面する衝撃吸収部１５の表面の少なくとも一部は、曲率半径が０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である円弧を描く。
【００６６】
これにより、衝撃吸収部１５において極端な応力集中が生じなくなり、且つ衝撃吸収部１５が曲がり易くなる。
【００６７】
（第１実施形態の第１変形例）
図９は、第１実施形態の第１変形例の中間シャフトにおける衝撃吸収部の側面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６８】
図９に示すように、第１実施形態の第１変形例の衝撃吸収部１５Ａは、複数の溝３Ａを備える。複数の溝３Ａは、溝３ａＡと、溝３ｂＡと、溝３ｃＡと、溝３ｄＡと、溝３ｅＡと、を含む。溝３ａＡから溝３ｅＡは、それぞれ螺旋状である。溝３ａＡから溝３ｅＡは、繋がっていてもよいし、別々の溝であってもよい。図９に示すように、溝３ａＡから溝３ｅＡの底に対応する位置における衝撃吸収部１５Ａの半径を、半径ＲａＡから半径ＲａＡとする。半径ＲａＡから半径ＲｅＡのうち、半径ＲｃＡが最も大きく、半径ＲａＡ及び半径ＲｅＡが最も小さい。１つの溝３Ａの底に対応する位置における衝撃吸収部１５Ａの直径は、当該溝３Ａよりも軸方向で中間シャフト８５の中央側に位置する他の溝３Ａの底に対応する位置における衝撃吸収部１５Ａの直径よりも小さい。上述した溝３の最大幅Ｗ及び曲率半径Ｃ１の説明は、溝３ａＡから溝３ｅＡに対しても適用できる。
【００６９】
これにより、中間シャフト８５の曲がる方向が限定されにくくなる。
【００７０】
（第１実施形態の第２変形例）
図１０は、第１実施形態の第２変形例の中間シャフトにおける溝の周辺部の拡大図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００７１】
第１実施形態の第２変形例の衝撃吸収部１５Ｂは、複数の溝３Ｂを備える。図１０に示すように、衝撃吸収部１５Ｂは、溝３Ｂに面する表面として、第１側面３１Ｂと、第２側面３３Ｂと、底面３５Ｂと、第１接続面３６Ｂと、第２接続面３７Ｂと、を含む。底面３５Ｂは、第１側面３１Ｂと第２側面３３Ｂとの間に位置する。第１接続面３６Ｂは、第１側面３１Ｂと底面３５Ｂとを繋ぐ曲面である。第２接続面３７Ｂは、第２側面３３Ｂと底面３５Ｂとを繋ぐ曲面である。第１側面３１Ｂと第２側面３３Ｂとの間の距離は、底面３５Ｂに向かって小さくなっている。すなわち、溝３Ｂの幅は、溝３Ｂの底に向かって小さくなっている。
【００７２】
これにより、中間シャフト８５に曲げ応力が作用した時に、応力集中が生じやすくなる。
【００７３】
（第１実施形態の第３変形例）
図１１は、第１実施形態の第３変形例の中間シャフトを示す側面図である。図１２は、図１１におけるＢ−Ｂ断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００７４】
図１１に示すように、第１実施形態の第３変形例における衝撃吸収部１５Ｃは、軸方向において中間シャフト８５Ｃの中央よりも後方側に寄っている。より具体的には、衝撃吸収部１５Ｃの前方端部が、軸方向において中間シャフト８５Ｃの中央よりも後方側に位置する。衝撃吸収部１５Ｃは、複数の溝３Ｃを備える。
【００７５】
図１２に示すように、複数の溝３Ｃは、溝３ａＣと、溝３ｂＣと、溝３ｃＣと、溝３ｄＣと、溝３ｅＣと、溝３ｆＣと、を含む。衝撃吸収部１５Ｃの後方端部から前方端部に向かって溝３ａＣから溝３ｆＣが並んでいる。図１２に示すように、溝３ａＣから溝３ｆＣの底に対応する位置における衝撃吸収部１５Ｃの直径を、直径ＤａＣから直径ＤｆＣとする。直径ＤａＣから直径ＤｆＣのうち、直径ＤｆＣが最も大きく、直径Ｄａが最も小さい。１つの溝３Ｃの底に対応する位置における衝撃吸収部１５Ｃの直径は、当該溝３Ｃよりも軸方向で中間シャフト８５Ｃの中央側に位置する他の溝３Ｃの底に対応する位置における衝撃吸収部１５Ｃの直径よりも小さい。
【００７６】
（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態の中間シャフトの側面図である。図１４は、図１３におけるＣ−Ｃ断面図である。図１５は、衝撃吸収部の中央に位置する溝の断面図である。図１６は、衝撃吸収部の端部に位置する溝の断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００７７】
図１３に示すように、第２実施形態の衝撃吸収部１５Ｄは、軸方向において中間シャフト８５Ｄの中央に位置する。衝撃吸収部１５Ｄは、複数の溝３Ｄを備える。
【００７８】
図１４に示すように、複数の溝３Ｄは、溝３ａＤと、溝３ｂＤと、溝３ｃＤと、溝３ｄＤと、溝３ｅＤと、溝３ｆＤと、溝３ｇＤと、溝３ｈＤと、溝３ｉＤと、溝３ｊＤと、溝３ｋＤと、を含む。衝撃吸収部１５Ｄの後方端部から前方端部に向かって溝３ａＤから溝３ｋＤが軸方向に並んでいる。溝３ｆＤは、軸方向において衝撃吸収部１５Ｄの中央に位置する。
【００７９】
溝３ｋＤの形状は、溝３ａＤの形状と同じである。溝３ｊＤの形状は、溝３ｂＤの形状と同じである。溝３ｉＤの形状は、溝３ｃＤの形状と同じである。溝３ｈＤの形状は、溝３ｄＤの形状と同じである。溝３ｇＤの形状は、溝３ｅＤの形状と同じである。
【００８０】
図１５に示すように、衝撃吸収部１５Ｄは、溝３ｆＤに面する表面として、第１接続面３６ｆＤと、第２接続面３７ｆＤと、を含む。図１６に示すように、衝撃吸収部１５Ｄは、溝３ａＤに面する表面として、第１接続面３６ａＤと、第２接続面３７ａＤと、を含む。溝３ｂＤから溝３ｅＤ及び溝３ｇＤから溝３ｋＤについても第１接続面及び第２接続面の形状を除き同様の構成を有する。
【００８１】
図１５に示す断面において、第１接続面３６ｆＤ及び第２接続面３７ｆＤは同じ円弧を描く。第１接続面３６ｆＤ及び第２接続面３７ｆＤが描く円弧の曲率半径を曲率半径Ｃｆとする。図１６に示す断面において、第１接続面３６ａＤ及び第２接続面３７ａＤは同じ円弧を描く。第１接続面３６ａＤ及び第２接続面３７ａＤが描く円弧の曲率半径を曲率半径Ｃａとする。同様に、溝３ｂＤ、溝３ｃＤ、溝３ｄＤ、溝３ｅ、溝３ｇＤ、溝３ｈＤ、溝３ｉＤ、溝３ｊＤ、溝３ｋＤにおける第１接続面及び第２接続面が描く円弧の曲率半径を、曲率半径Ｃｂ、曲率半径Ｃｃ、曲率半径Ｃｄ、曲率半径Ｃｅ、曲率半径Ｃｇ、曲率半径Ｃｈ、曲率半径Ｃｉ、曲率半径Ｃｊ、曲率半径Ｃｋとする。
【００８２】
曲率半径Ｃａから曲率半径Ｃｋのうち、曲率半径Ｃｆが最も大きく、曲率半径Ｃａ及び曲率半径Ｃｋが最も小さい。図１４に示す断面において、１つの溝３Ｄに面する衝撃吸収部１５Ｄの表面が描く円弧の曲率半径は、当該溝３Ｄよりも軸方向で中間シャフト８５Ｄの中央側に位置する他の溝３Ｄに面する衝撃吸収部１５Ｄの表面が描く円弧の曲率半径よりも小さい。例えば、曲率半径Ｃａから曲率半径Ｃｋは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００８３】
衝撃吸収部１５Ｄは、例えば３００（Ｎｍ）のトルクを伝達できるように設計される。中間シャフト８５ＤがＳ３５Ｃで形成される場合、直径Ｄ２は、１４ｍｍ以上１６ｍｍ以下程度となる。直径Ｄ２は、溝３Ｄの底に対応する位置における衝撃吸収部１５Ｄの直径である。第２実施形態において、直径Ｄ２は一定である。
【００８４】
以上で説明したように、第２実施形態のステアリング装置８０は、第１ユニバーサルジョイント８４と、第１ユニバーサルジョイント８４より前方側に配置される第２ユニバーサルジョイント８６と、第１ユニバーサルジョイント８４と第２ユニバーサルジョイント８６とを連結する中実部材である中間シャフト８５Ｄと、を備える。中間シャフト８５Ｄは、外周面に第１溝（例えば溝３ａＤ）及び第２溝（例えば溝３ｆＤ）を備える衝撃吸収部１５Ｄを備える。径方向に対して垂直な平面で中間シャフト８５Ｄを切った断面において、第１溝に面する衝撃吸収部１５Ｄの表面の少なくとも一部（例えば第１接続面３６ａＤ）は第１円弧を描き、第２溝に面する衝撃吸収部１５Ｄの表面の少なくとも一部（例えば第１接続面３６ｆＤ）は第２円弧を描く。第２円弧の曲率半径（例えば曲率半径Ｃｆ）は、第１円弧の曲率半径（例えば曲率半径Ｃａ）とは異なる。
【００８５】
これにより、第２実施形態においては、衝撃吸収部１５Ｄの第１溝の隅角に対応する部分に生じる曲げ応力と、第２溝の隅角に対応する部分に生じる曲げ応力とを異ならせることが可能である。このため、衝撃吸収部１５Ｄの各断面における曲げ応力の調整が可能である。
【００８６】
また、第２実施形態においては、第２溝（例えば溝３ｆＤ）は、第１溝（例えば溝３ａＤ）に対して、軸方向において中間シャフト８５Ｄの中央側に位置する。第２円弧の曲率半径（例えば曲率半径Ｃｆ）は、第１円弧の曲率半径（例えば曲率半径Ｃａ）よりも大きい。
【００８７】
このため、衝撃吸収部１５Ｄの第１溝に対応する部分を曲げるために要する荷重と、衝撃吸収部１５Ｄの第２溝に対応する部分を曲げるために要する荷重との差が小さくなる。したがって、中間シャフト８５Ｄを変形させるために要する荷重のバラツキが抑制される。
【符号の説明】
【００８８】
１１、１９  基部
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ  衝撃吸収部
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ、３ｋ）、３Ａ（３ａＡ、３ｂＡ、３ｃＡ、３ｄＡ、３ｅＡ）、３Ｂ、３Ｃ（３ａＣ、３ｂＣ、３ｃＣ、３ｄＣ、３ｅＣ、３ｆＣ）、３Ｄ（３ａＤ、３ｂＤ、３ｃＤ、３ｄＤ、３ｅＤ、３ｆＤ、３ｇＤ、３ｈＤ、３ｉＤ、３ｊＤ、３ｋＤ）  溝
３１、３１Ｂ  第１側面
３３、３３Ｂ  第２側面
３５、３５Ｂ  底面
３６、３６Ｂ、３６ａＤ、３６ｆＤ  第１接続面
３７、３７Ｂ、３７ａＤ、３７ｆＤ  第２接続面
４  凸部
８０  ステアリング装置
８１  ステアリングホイール
８２  ステアリングシャフト
８２ａ  入力軸
８２ｂ  出力軸
８３  操舵力アシスト機構
８４  第１ユニバーサルジョイント
８５、８５Ｃ、８５Ｄ  中間シャフト
８６  第２ユニバーサルジョイント
８７  ピニオンシャフト
８８  ステアリングギヤ
８８ａ  ピニオン
８８ｂ  ラック
８９  タイロッド
９０  ＥＣＵ
９２  減速装置
９３  電動モータ
９４  トルクセンサ
９５  車速センサ
９８  イグニッションスイッチ
９９  電源装置
【図１】
2019006132.tif 000003
【図２】
2019006132.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019006132.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019006132.tif 000008
【図７】
2019006132.tif 000009
【図８】
2019006132.tif 000010
【図９】
2019006132.tif 000011
【図１０】
2019006132.tif 000012
【図１１】
2019006132.tif 000013
【図１２】
2019006132.tif 000014
【図１３】
2019006132.tif 000015
【図１４】
2019006132.tif 000016
【図１５】
2019006132.tif 000017
【図１６】
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