(57)【要約】【課題】安価な構成で、インナシャフトとアウタシャフトとの間で適切にエネルギーを吸収し得るステアリング装置を提供する。【解決手段】内周面の軸方向に延在する複数の雌スプライン１ｓを有するアウタシャフト１と、アウタシャフト内に収容され、アウタシャフトに対し軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結されるインナシャフト２を備える。このインナシャフトは、外周面の軸方向に延在し複数の雌スプラインに夫々噛合する複数の雄スプライン２ｓを有し、アウタシャフトに対する軸方向の相対移動に対し、所定の軸方向移動範囲で摺動抵抗が変化し当該相対移動に伴うエネルギーを吸収するエネルギー吸収部ＥＡを有する。【選択図】図１
2019162942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面の軸方向に延在する複数の雌スプラインを有するアウタシャフトと、
該アウタシャフト内に収容され、外周面の軸方向に延在し前記複数の雌スプラインに夫々噛合する複数の雄スプラインを有するインナシャフトとを備え、該インナシャフトと前記アウタシャフトが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結される車両のステアリング装置であって、
前記複数の雄スプライン及び雄スプラインの一方が、
前記インナシャフトと前記アウタシャフトの軸方向相対移動に対し、所定の軸方向移動範囲で摺動抵抗が変化し当該相対移動に伴うエネルギーを吸収するエネルギー吸収部を有することを特徴とする車両のステアリング装置。
【請求項２】
前記エネルギー吸収部は、
前記インナシャフトの軸方向の所定範囲に亘り、前記雄スプラインが前記雌スプラインに対し径方向にオフセットしたオフセット部であることを特徴とする請求項１記載の車両のステアリング装置。
【請求項３】
前記オフセット部が、
前記インナシャフトの軸方向の第１の位置から軸方向先端側の第２の位置に至るまで、前記雄スプラインが前記インナシャフトの軸に対し所定角度で傾斜しており、当該第２の位置で前記インナシャフトの軸と平行となることを特徴とする請求項２記載の車両のステアリング装置。
【請求項４】
前記エネルギー吸収部は、
前記インナシャフトの軸方向の所定範囲に亘り、前記雄スプラインが前記雌スプラインの谷径とは異なる谷径を有する異径部であることを特徴とする請求項１記載の車両のステアリング装置。
【請求項５】
前記エネルギー吸収部は、
前記アウタシャフトの軸方向の所定範囲に亘り、前記雌スプラインが前記雄スプラインの谷径とは異なる谷径を有する異径部であることを特徴とする請求項１記載の車両のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリング装置に関し、特に、アウタシャフトと該アウタシャフト内に収容され軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結されるインナシャフトとを備えたステアリング装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるステアリング装置は、アウタシャフトと該アウタシャフト内に収容され軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結されるインナシャフトとを備えており、例えば下記の特許文献１には、「安価な構成で、インナシャフトとアウタシャフトとの間に生じ得る回転方向のガタを適切に抑えることができるステアリング装置を提供する」（特許文献１の段落〔０００６〕に記載）ことを目的とし、「インナシャフトと、該インナシャフトを収容し軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結するアウタシャフトとを備えた車両のステアリング装置において、前記インナシャフトが、軸心を中心として径方向で対向すると共に軸方向に平行に形成された二つの平面部と、該二つの平面部間の外周面に対し軸方向に雄スプラインが形成された二つの嵌合部を有すると共に、前記アウタシャフトが、前記インナシャフトの二つの嵌合部の雄スプラインと嵌合する雌スプラインが形成された内周面を有し、前記インナシャフトの二つの平面部に圧接して前記インナシャフトの軸心を中心とする回転を規制する保持機構を備える」（特許文献１の段落〔０００７〕に記載）ステアリング装置が提案されている。
【０００３】
一方、車両に搭載されるエネルギー吸収ステアリングコラムについて、ステアリングコラムに対しエネルギーを吸収する特性を付与する手段として広く知られており、種々の構造のものが採用されている。例えば、下記の特許文献２には、「車両のステアリングシャフトに印加されるエネルギーを吸収するための摩擦荷重を容易且つ確実に付与し得るエネルギー吸収ステアリングコラムを提供する」（特許文献２の段落〔０００７〕に記載）ことを目的とし、「車両のステアリングシャフトを収容し軸を中心に回転可能に支持する第１筒状部材と、該第１筒状部材に対して車両前方側に配置され、当該第１筒状部材を収容し常時は当該第１筒状部材を所定位置に保持する第２筒状部材と、前記ステアリングシャフトに対し所定値以上の荷重が印加されたときには前記第２筒状部材に対する前記第１筒状部材の軸方向相対移動を許容するように構成されたエネルギー吸収ステアリングコラムにおいて、前記第１筒状部材が、車両後方の開口端から所定距離離隔した位置に外径段部を有し、該外径段部から車両後方に向かって相対的に小径に形成した小径部と、該小径部に対し前記外径段部を介して隣接し、車両前方に向かって相対的に大径に形成した大径部を有すると共に、前記第２筒状部材が、車両後方の開口端部に前記第１筒状部材の大径部の外径より小の内周面の内径段部を有し、該内径段部に前記第１筒状部材の大径部が圧入されて成り、前記第１筒状部材の大径部より小の外径となるように前記第１筒状部材の小径部に巻装され、前記第１筒状部材の小径部に係止される摩擦部材を備え、前記第１筒状部材の前記第２筒状部材に対する相対的な移動時には、前記第１筒状部材の大径部が前記第２筒状部材の内径段部から離脱した後に、前記摩擦部材の外周面が前記第２筒状部材の内径段部の内周面に当接するように配置することとした」（特許文献２の段落〔０００８〕に記載）エネルギー吸収ステアリングコラムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１５０９８７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９９１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
然し乍ら、特許文献１に記載の保持機構はインナシャフトとアウタシャフトとの間に生じ得る回転方向のガタを適切に抑える機構であり、エネルギー吸収に直接寄与するものではない。一方、特許文献２に記載の装置はエネルギー吸収を行うものであるが、第１筒状部材及び第２筒状部材たるアッパチューブ及びインナチューブ間に摩擦部材が介装されたもので、エネルギー吸収を行う部材がステアリングシャフトを支持するアッパチューブ及びインナチューブであり、部品点数の増加や摩擦部材の装着がコストアップ要因となる。
【０００６】
そこで、本発明は、安価な構成で、インナシャフトとアウタシャフトとの間で適切にエネルギーを吸収し得るステアリング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するため、本発明は、内周面の軸方向に延在する複数の雌スプラインを有するアウタシャフトと、該アウタシャフト内に収容され、外周面の軸方向に延在し前記複数の雌スプラインに夫々噛合する複数の雄スプラインを有するインナシャフトとを備え、該インナシャフトと前記アウタシャフトが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結される車両のステアリング装置であって、前記複数の雄スプライン及び雄スプラインの一方が、前記インナシャフトと前記アウタシャフトの軸方向相対移動に対し、所定の軸方向移動範囲で摺動抵抗が変化し当該相対移動に伴うエネルギーを吸収するエネルギー吸収部を有することとしたものである。
【０００８】
上記のステアリング装置において、前記エネルギー吸収部は、前記インナシャフトの軸方向の所定範囲に亘り、前記雄スプラインが前記雌スプラインに対し径方向にオフセットしたオフセット部で構成するとよい。更に、前記オフセット部が、前記インナシャフトの軸方向の第１の位置から軸方向先端側の第２の位置に至るまで、前記雄スプラインが前記インナシャフトの軸に対し所定角度で傾斜しており、当該第２の位置で前記インナシャフトの軸と平行となる構成とするとよい。
【０００９】
また、上記のステアリング装置において、前記エネルギー吸収部は、前記インナシャフトの軸方向の所定範囲に亘り、前記雄スプラインが前記雌スプラインの谷径とは異なる谷径を有する異径部で構成してもよい。あるいは、前記エネルギー吸収部は、前記アウタシャフトの軸方向の所定範囲に亘り、前記雌スプラインが前記雄スプラインの谷径とは異なる谷径を有する異径部で構成してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明のステアリング装置においては、内周面の軸方向に延在する複数の雌スプラインを有するアウタシャフトと、このアウタシャフト内に収容され、外周面の軸方向に延在し複数の雌スプラインに夫々噛合する複数の雄スプラインを有するインナシャフトとを備え、インナシャフトとアウタシャフトが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結される車両のステアリング装置であって、複数の雄スプライン及び雄スプラインの一方が、インナシャフトとアウタシャフトの軸方向相対移動に対し、所定の軸方向移動範囲で摺動抵抗が変化し当該相対移動に伴うエネルギーを吸収するエネルギー吸収部を有しているので、別途摩擦部材等を必要とすることなく安価な構成で、インナシャフトとアウタシャフトとの間のエネルギー吸収を円滑且つ適切に行うことができる。
【００１１】
上記のエネルギー吸収部は、インナシャフトの軸方向の所定範囲に亘り、その雄スプラインがアウタシャフトの雌スプラインに対し径方向にオフセットしたオフセット部を備えたものとすれば、アウタシャフトは従前と同様、軸方向に平行な雌スプラインを形成し、インナシャフトの雄スプラインのみにオフセット部を形成すればよいので、別途摩擦部材等を必要とすることなく安価に構成することができる。このオフセット部は、インナシャフトの軸方向の第１の位置から軸方向先端側の第２の位置に至るまで、雄スプラインがインナシャフトの軸に対し所定角度で傾斜しており、第２の位置でインナシャフトの軸と平行となるように構成することができる。
【００１２】
上記のエネルギー吸収部を、インナシャフトの軸方向の所定範囲に亘り、雄スプラインが雌スプラインの谷径とは異なる谷径を有する異径部で構成し、あるいは、アウタシャフトの軸方向の所定範囲に亘り、雌スプラインが雄スプラインの谷径とは異なる谷径を有する異径部で構成すれば、前述のオフセット部に比し、インナシャフト又はアウタシャフトに対するスプライン加工方法の選択肢が増え、容易にスプライン加工を行うことができるので、一層安価な装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るステアリング装置の一部を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に供されるインナシャフトを円周方向からみた雄スプラインの中心線を示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に供されるインナシャフトを円周方向からみた雄スプラインの他の態様の中心線を示す正面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に供されるインナシャフトを示す断面図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態に供されるアウタシャフトを示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるエネルギー吸収時の荷重・ストローク特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るステアリング装置の一部を示すもので、内周面の軸方向に延在する複数の雌スプライン（代表して１ｓで示す）を有し、後端部にステアリングホイール（図示せず）が接続され、アッパシャフトとも呼ばれる金属製（例えばアルミニウム製）のアウタシャフト１と、このアウタシャフト１内に収容され、外周面の軸方向に延在し複数の雌スプライン１ｓに夫々噛合する複数の雄スプライン（代表して２ｓで示す）を有し、アウタシャフト１に対し軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結され、ロアシャフトとも呼ばれる金属製（例えば鉄製）のインナシャフト２によって、本実施形態のステアリングシャフトが構成されている。このステアリングシャフトはコラムチューブ内に収容され、コラムハウジング３を介して、車両の床面（図示せず）に対し所定角度をなすように、車体（図示せず）に支持されている。
【００１５】
上記コラムチューブは金属製のインナチューブ４及びアウタチューブ５から成り、インナチューブ４内にはアウタシャフト１及びインナシャフト２が収容され、アウタシャフト１は軸受１ａを介してインナチューブ４の後端部に回転可能に支持されている。但し、アウタシャフト１とインナチューブ４との間の軸方向相対移動は（軸受１ａにより）規制されており、アウタシャフト１とインナチューブ４は一体となって軸方向移動し得るように構成されている。インナチューブ４はアウタチューブ５内に収容され、常時は所定位置に保持されており、アウタチューブ５は、軸受３ａ、３ｂを介してコラムハウジング３に支持されている。そして、ステアリングシャフト（アウタシャフト１）に対し所定値以上の荷重が印加されたときには、アウタチューブ５に対するインナチューブ４（ひいてはアウタシャフト１）の軸方向移動を許容するように構成されているが、これについては後述する。
【００１６】
本実施形態のインナシャフト２は、外周面の軸方向に延在し複数の雌スプライン１ｓ（代表して１ｓで示す）に夫々噛合する複数の雄スプライン（代表して２ｓで示す）を有し、アウタシャフト１に対する軸方向の相対移動に対し、所定の軸方向移動範囲で摺動抵抗が変化し当該相対移動に伴うエネルギーを吸収するエネルギー吸収部ＥＡを有する。アウタシャフト１には、雌スプライン１ｓがその全長に亘って軸芯と平行に形成されており、本実施形態のエネルギー吸収部ＥＡは、インナシャフト２の軸方向の所定範囲に亘り、雄スプライン２ｓが雌スプライン１ｓに対し径方向にオフセットしたオフセット部で構成されている。
【００１７】
このオフセット部については、図１に示す複数の雄スプライン２ｓのうちの中央の雄スプライン２ｓの中心線を図２に示すように、インナシャフト２の軸方向の所定範囲（図２に２ｓｂで示す）、即ち、第１の位置２ｂ１（インナシャフト２の中間部）から軸方向先端側の第２の位置２ｂ２に至るまで、雄スプライン２ｓがインナシャフト２の軸に対し所定角度で傾斜しており、第２の位置２ｂ２でインナシャフト２の軸と平行（即ち、雌スプライン１ｓと平行）となるように設定されている。あるいは、図３に示すように、インナシャフト２の軸方向の所定範囲（２ｓｃで示す）、即ち、第１の位置２ｃ１から軸方向先端側の第２の位置２ｃ２に至るまで、雄スプライン２ｓがインナシャフト２の軸に対し所定角度で傾斜しており、第２の位置２ｃ２でインナシャフト２の軸と平行（即ち、雌スプライン１ｓと平行）となるようにオフセット部を設定することとしてもよい。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態のアウタチューブ５は、その車両後方の開口端（以下、後方開口端という）から軸方向に所定距離離隔した位置の内面に保持部５ａが形成されると共に、後方開口端近傍の内面に保持部５ｂが形成されている。保持部５ａは、アウタチューブ５の内周面に形成された環状凹部で構成され、保持部５ｂは、アウタチューブ５の内周面から軸芯方向に一体的に延出形成された環状凸部で構成されている。
【００１９】
また、本実施形態のインナチューブ４は、車両前方の開口端（以下、前方開口端という）近傍が拡径された拡径部４ａを有すると共に、前方開口端から軸方向に所定距離離隔した部分が拡径された拡径部４ｂを有する。そして、拡径部４ａと保持部５ａの間に弾性ブッシュ３ｃが介装されており、その弾性力により、弾性ブッシュ３ｃとインナチューブ４及びアウタチューブ５との間に摩擦力が確保されるので、インナチューブ４とアウタチューブ５の軸方向相対移動が阻止された状態でステアリングシャフト（アウタシャフト１及びインナシャフト２）が保持される。これに対し、拡径部４ｂは保持部５ｂに圧入されて保持されており、インナチューブ４の拡径部４ｂ側は、インナチューブ４とアウタチューブ５の圧入代に対して軸方向荷重は相対的に敏感に反応し且つ外力に対し相対的に変位し難く設定されている。
【００２０】
尚、図示は省略するが、本実施形態においてはテレスコピック機構（図示せず）が構成されている。即ち、コラムハウジング３に対し、コラムチューブ（アウタチューブ５）が駆動機構（図示せず）により軸方向に移動可能とされており、アウタチューブ５、インナチューブ４、アウタシャフト１及びステアリングホイール（図示せず）が一体となって車体前後方向に駆動される。而して、ステアリングホイール（図示せず）を所望の操作位置（車体前後方向位置）に調整することができる。
【００２１】
上記の構成になるステアリング装置におけるエネルギー吸収機能を説明すると、常時は図１に示す状態にあって、アウタチューブ５に対するインナチューブ４の軸方向相対移動が阻止された状態で保持されている。次に、アウタシャフト１に所定値以上の荷重が印加され、アウタシャフト１がインナチューブ４と共に前進すると、インナチューブ４はアウタチューブ５との係合状態が解除される。このときの荷重がステアリングシャフト（アウタシャフト１）の移動開始荷重であり、拡径部４ａ及び４ｂ、保持部５ａ及び５ｂ、並びに弾性ブッシュ３ｃによって、移動開始荷重付加部が構成されている。
【００２２】
アウタシャフト１に対し更に大きな荷重が印加され、インナチューブ４がアウタチューブ５内を前方に移動し、アウタシャフト１の雌スプライン１ｓの先端が雄スプライン２ｓの第２の位置２ｂ２に至った後は、インナシャフト２の所定範囲（図２の２ｓｂ）における雄スプライン２ｓと雌スプライン１ｓとの間の扱きにより摺動抵抗が増大する。この摺動抵抗により移動中荷重が付与され、インナシャフト２に対するアウタシャフト１の前進移動、即ち、アウタシャフト１とインナシャフト２との間の相対移動に伴うエネルギーが適切に吸収される。尚、この移動中荷重の付与開始ストロークは、雌スプライン１ｓの先端と雄スプライン２ｓの第２の位置２ｂ２との間の間隔（図１にＬｓで示す）によって設定される。
【００２３】
上記のエネルギー吸収部ＥＡは、図４又は図５に示すように構成することもできる。先ず、図４において、雄スプライン２ｓをインナシャフト２の先端部２ｓｄと中間部２ｓｅで区別して示すように、インナシャフト２の軸方向の所定範囲（２ｓｅ）に亘り、雄スプライン２ｓが雌スプライン１ｓの谷径とは異なる谷径（図４では、雌スプライン１ｓの谷径より大）を有する異径部（中間部２ｓｅ）で構成することができる。即ち、この実施形態においては、雌スプライン１ｓの谷径は全長に亘り一定で、雄スプライン２ｓの先端部２ｓｄに略抵抗なく嵌合し得る谷径であるが、雄スプライン２ｓは、その中間部２ｓｅの谷径が先端部２ｓｄの谷径より大に設定されている。尚、雄スプライン２ｓの「谷径」は、隣接するスプライン間の谷部（溝）の「外径」であるのに対し、雌スプライン１ｓの「谷径」は、隣接するスプライン間の谷部（溝）の「内径」である。而して、アウタシャフト１に対する車両前方への荷重が所定値を越えると、インナシャフト２の所定範囲（２ｓｅ）における雌スプライン１ｓと雄スプライン２ｓとの間の摺動抵抗が増大し、この摺動抵抗により、アウタシャフト１とインナシャフト２との間の相対移動に伴うエネルギーが適切に吸収される。
【００２４】
あるいは、図５に雌スプライン１ｓをアウタシャフト１の先端部１ｓｄと中間部１ｓｅで区別して示すように、エネルギー吸収部ＥＡを、アウタシャフト１の軸方向の所定範囲（１ｓｅ）に亘り、雌スプライン１ｓが雄スプライン２ｓの谷径とは異なる谷径（図５では、雄スプライン２ｓの谷径より小）を有する異径部（中間部１ｓｅ）で構成することとしてもよい。即ち、この実施形態においては、雄スプライン２ｓの谷径は全長に亘り一定で、雌スプライン１ｓの先端部１ｓｄに略抵抗なく嵌合し得る谷径であるが、雌スプライン１ｓは、その中間部１ｓｅの谷径が先端部１ｓｄの谷径より小に設定されている。而して、アウタシャフト１に対する車両前方への荷重が所定値を越えると、アウタシャフト１の所定範囲（１ｓｅ）における雌スプライン１ｓと雄スプライン２ｓとの間の摺動抵抗が増大し、この摺動抵抗により、アウタシャフト１とインナシャフト２との間の相対移動に伴うエネルギーが適切に吸収される。
【００２５】
以上のように、エネルギー吸収部ＥＡを図４又は図５に示す構成とすれば、インナシャフト２又はアウタシャフト１に対するスプライン加工方法として、プレス加工、スウェージング加工、押出加工等、種々の加工方法を用いることができる。従って、図１乃至図３に示すオフセット部（２ｓｂ、２ｓｃ）が転造加工に限られるのに比し、スプライン加工方法の選択肢が増え、容易にスプライン加工を行うことができるので、一層安価な装置とすることができる。
【００２６】
而して、上記の何れの実施形態においても、図６に荷重・ストローク特性を示すように、アウタシャフト１に車両前方への荷重が加わると、図６にＸで示す領域で上記の移動開始荷重が付与され、続く図６にＹで示す領域（図１のＬｓを含むテレスコピックストローク領域）では自由なストロークが許容されるが、これを超えると、前述の所定範囲（２ｓｂ、２ｓｃ、２ｓｅ、１ｓｅ）でエネルギー吸収部ＥＡが有効に機能し、雄スプライン２ｓと雌スプライン１ｓとの間の摺動抵抗により移動中荷重が付与され（エネルギーが吸収され）、図６にＺで示す荷重特性となる。
【符号の説明】
【００２７】
１  アウタシャフト
１ｓ  雌スプライン
２  インナシャフト
２ｓ  雄スプライン
３  コラムハウジング
４  インナチューブ
５  アウタチューブ
ＥＡ  エネルギー吸収部
【図１】
2019162942.tif 000003
【図２】
2019162942.tif 000004
【図３】
2019162942.tif 000005
【図４】
2019162942.tif 000006
【図５】
2019162942.tif 000007
【図６】
2019162942.tif 000008