(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトを形成するロアシャフトとアッパーシャフトのうちいずれか一方のシャフトの外周面に形成された係止凸部と他方のシャフトの中空部内周面に形成された係止凹部とを嵌合させ、上記双方のシャフト同士の相対摺動動作に基づく嵌合によって衝撃エネルギー吸収時に収縮可能としたエネルギー吸収式ステアリングコラムのステアリングシャフトであって、
上記一方のシャフトに形成された係止凸部に隣接して上記係止凸部から挿入始端部側の端面に至るまでの領域がその係止凸部の最大直径よりも小径の小径軸部として形成されているとともに、この小径軸部は上記係止凸部との境界部に形成された面取り部と当該面取り部から上記挿入始端部側の端面に至るまでのストレート部とで形成されている一方、
上記他方のシャフトのうち係止凸部に対応する部分には、上記面取り部とストレート部とからなる小径軸部をマンドレルとして利用して係止凹部ごと局部的に印圧することにより内側に突出して係止凸部に圧接する抵抗突起部が形成されていることを特徴とするエネルギー吸収式ステアリングコラムのステアリングシャフト。
【請求項２】
請求項１に記載のエネルギー吸収式ステアリングコラムのステアリングシャフトを組み立てる方法であって、
係止凸部と小径軸部とが予め形成された一方のシャフトと係止凹部が予め形成された他方のシャフトとを、少なくとも小径軸部と係止凸部の一部が係止凹部の領域に位置するまで嵌合させる工程と、
上記嵌合状態において、他方のシャフトのうち小径軸部に合致する部分を上記面取り部とストレート部とからなる小径軸部をマンドレルとして利用しつつ所定のパンチにより局部的に内側に印圧して抵抗突起部を形成する工程と、
上記印圧形成後の双方のシャフト同士をエネルギー吸収動作方向に相対摺動させ、上記抵抗突起部が小径軸部から抜け出し且つその抵抗突起部と相手側の係止凸部との間に残された衝撃エネルギー吸収に必要な収縮ストロークが所定ストロークとなるように設定する工程と、
を含むことを特徴とするエネルギー吸収式ステアリングコラムにおけるステアリングシャフトの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝撃エネルギー吸収式ステアリングコラムにおけるステアリングシャフトとその組立方法に関し、特に衝撃エネルギー吸収のために収縮可能なステアリングシャフトを形成することになるロアシャフトとアッパーシャフトとのセレーション嵌合等による嵌合部での改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のステアリングシャフトの代表的なものとして、例えば実開昭５８−１４２１７８号公報に記載されたものがある。
【０００３】
この従来の構造のでは、中空シャフト状のロアシャフトと中実状のアッパーシャフトとをセレーション嵌合するにあたり、アッパーシャフト側の雄セレーションの中間部にボール収容溝たる環状溝を予め形成しておく一方、ロアシャフトの端部には雌セレーションの谷部に一致する位置にボール挿入孔を貫通形成しておき、雌雄セレーションをわずかに嵌合させて環状溝とボール挿入孔とを合致させた状態でそのボール挿入孔から環状溝にスチールボールを挿入した上、そのスチールボールを雌セレーションのより奧部側に圧入するべくロアシャフトとアッパーシャフトとを所定量だけ相対摺動させた構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の構造では、環状溝とボール挿入孔の切削加工が必要であるとともにシャフト構成要素以外にスチールボールが必須であるため、加工工数および部品点数の増加によりコストアップが余儀なくされる。その上、ボール挿入作業そのものの作業性が悪いばかりでなく、圧入荷重すなわちスチールボールに依存することになる衝撃エネルギー吸収特性を調整するためには直径が異なる数種類のスチールボールを予め用意しておく必要があり、部品管理工数も併せて増加することとなって好ましくない。
【０００５】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、加工工数および部品点数の削減によりコストダウンを図りつつ、且つ衝撃エネルギー吸収特性の調整もきわめて容易に行えるようにしたエネルギー吸収式ステアリングコラムにおける収縮可能なステアリングシャフトとその組立方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ステアリングシャフトを形成するロアシャフトとアッパーシャフトのうちいずれか一方のシャフトの外周面に形成された係止凸部と他方のシャフトの中空部内周面に形成された係止凹部とを嵌合させ、上記双方のシャフト同士の相対摺動動作に基づく嵌合部によって衝撃エネルギー吸収時に収縮可能としたエネルギー吸収式ステアリングコラムのステアリングシャフトであることを前提としている。
【０００７】
その上で、上記一方のシャフトに形成された係止凸部に隣接して上記係止凸部から挿入始端部側の端面に至るまでの領域がその係止凸部の最大直径よりも小径の小径軸部として形成されているとともに、この小径軸部は上記係止凸部との境界部に形成された面取り部と当該面取り部から上記挿入始端部側の端面に至るまでのストレート部とで形成されている一方、上記他方のシャフトのうち係止凸部に対応する部分には、上記面取り部とストレート部とからなる小径軸部をマンドレルとして利用して係止凹部ごと局部的に印圧することにより内側に突出して係止凸部に圧接する抵抗突起部が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
上記係止凹部および係止凸部については、セレーション嵌合の場合には雄セレーション部および雌セレーション部がそれらに相当し、またスプライン嵌合の場合には雄スプライン部（軸スプライン）および雌スプライン部（穴スプライン）がそれらに相当する。
【０００９】
したがって、この請求項１に記載の発明では、衝突時のエネルギー吸収のために収縮可能なステアリングシャフトを形成しているロアシャフトとアッパーシャフトとが嵌合している状態では、係止凹部の一部に形成された抵抗突起部が係止凸部に強く圧接していて、ステアリング操作に伴う一方のステアリングシャフトから他方のステアリングシャフトへのトルク伝達は、従来と同様に上記嵌合部を介してスムーズに行われる。
【００１０】
そして、乗員の二次衝突等によってステアリングシャフトに衝突エネルギーに伴う収縮力が加わると、そのステアリングシャフトを形成しているアッパーシャフトとロアシャフトが相対摺動動作する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエネルギー吸収式ステアリングコラムのステアリングシャフトを組み立てる方法であって、
係止凸部と小径軸部とが予め形成された一方のシャフトと係止凹部が予め形成された他方のシャフトとを、少なくとも小径軸部と係止凸部の一部が係止凹部の領域に位置するまで嵌合させる工程と、上記嵌合状態において、他方のシャフトのうち小径軸部に合致する部分を上記面取り部とストレート部とからなる小径軸部をマンドレルとして利用しつつ所定のパンチにより局部的に内側に印圧して抵抗突起部を形成する工程と、上記印圧形成後の双方のシャフト同士をエネルギー吸収動作方向に相対摺動させ、上記抵抗突起部が小径軸部から抜け出し且つその抵抗突起部と相手側の係止凸部との間に残された衝撃エネルギー吸収に必要な収縮ストロークが所定ストロークとなるように設定する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
したがって、この請求項２に記載の発明では、衝突時のエネルギー吸収時に収縮可能なステアリングシャフトを形成しているロアシャフトとアッパーシャフトとを嵌合させた状態で、係止凹部が形成された他方のシャフトの中空部のうち係止凸部に隣接する小径軸部に合致する部分を、面取り部とストレート部とからなるその小径軸部をマンドレルとして利用しつつ加圧パンチ等により局部的に内側に印圧して抵抗突起部を形成する。この場合、中空部の他の部位までもが変形してしまうことがないように、その中空部外周面を円筒状の受け面をもつ加圧受け治具にて位置決めするのが望ましい。
【００１３】
なお、上記小径軸部は切削加工によることなく、例えば係止凸部を有する一方のシャフトそのものを冷間鍛造する際に同時に形成することが可能である。また、係止凸部および係止凹部は引き抜きもしくは転造によって加工される。
【００１４】
こうして抵抗突起部が形成されると、その抵抗突起部と小径軸部とが合致することになるものの、その抵抗突起部が小径軸部から抜け出して係止凸部に位置するまで抵抗突起部を復元方向に弾性変形させながらロアシャフトとアッパーシャフトとを摺動動作させる。この摺動動作は、上記抵抗突起部と相手側の係止凸部との間に残された衝撃エネルギー吸収に必要な収縮ストロークが所定ストロークとなるように設定することを意味し、例えばステアリングシャフト固有の要求特性に応じて上記ストロークを調整すればよい。
【００１５】
その結果、本組立方法をもって組み立てられたステアリングシャフトは、請求項１に記載の発明のステアリングシャフトとして有効に機能するようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る衝撃エネルギー吸収式ステアリングシャフトの好ましい実施の形態を示す図である。
【００１７】
同図（Ａ），（Ｂ）に示すように、ステアリングシャフト１は中空パイプ状のロアシャフト２と中実状のアッパーシャフト３とから形成され、ロアシャフト２には係止凹部として雌セレーション部４が、アッパーシャフト３には係止凸部として雄セレーション部５がそれぞれ形成されている。そして、これら雌雄のセレーション部４，５でのセレーション嵌合をもってロアシャフト２とアッパーシャフト３とが相対摺動可能に連結されて、衝撃エネルギー吸収機能のために収縮可能なステアリングシャフト１が形成されているとともに、アッパーシャフト３の図示外の他端にステアリングホイールが装着される。
【００１８】
なお、ロアシャフト２はその全体が中空状である必要はなく、少なくとも雌セレーション部４となる部分が中空状であればよい。また、雌雄のセレーション部４，５は従来公知の引き抜きもしくは転造等の加工法によって形成される。
【００１９】
上記アッパーシャフト３のうち雄セレーション部５の先端部側（挿入始端部側）に非セレーション領域を隣接形成するべく、雄セレーション部５が途切れた位置からアッパーシャフト３そのものの先端面３ａに至る部分には上記雄セレーション部５の最大直径よりも小径の小径軸部６が一体に形成されている。そして、その小径軸部６と雄セレーション部５との境界部に直径寸法の違いに基づく段差が生じないようにアール面取り部７をもって両者を滑らかに連続させてあるとともに、先端面３ａに向かってストレート部６ａが設けられている。これによって、抵抗突起部８の形状精度が安定するため、アッパーシャフト３とロアシャフト２との圧入荷重のばらつきもなくなり安定する。ここで、上記の小径軸部６はアッパーシャフト３そのものを例えば冷間鍛造にて加工する際に同時に形成される。
【００２０】
その一方、ロアシャフト２のうち正規のセレーション結合状態において雄セレーション部５に対応する部分には、周方向の一部を雌セレーション部４ごと内側に膨出させることで抵抗突起部８が形成されている。この抵抗突起部８はロアシャフト２側の雌セレーション部４の内径寸法を局部的に縮小化する機能を有していて、したがって、雌雄のセレーション部４，５同士をセレーション嵌合した時には上記抵抗突起部８が雄セレーション部５に対し強く圧接して両者の摺動抵抗を増大させるようになっている。
【００２１】
すなわち、図１の（Ａ）に示すように雌雄のセレーション部４，５同士をセレーション嵌合したときには、抵抗突起部８はその両側に隆起部８ａを形成しつつ復元方向に弾性変形して雄セレーション部５に圧接するようになっていて、その抵抗突起部８の圧接位置から雄セレーション部５の他端までの距離Ｓが衝撃エネルギー吸収ストロークとして機能することになる。なお、上記の衝撃エネルギー吸収に必要な収縮ストロークＳは、ステアリングシャフト１の仕様もしくは必要とされる衝撃エネルギー吸収特性等に応じて任意に設定可能である。また、抵抗突起部８によって付与される摺動抵抗は、その抵抗突起部８自体の内側への突出量の調整によって制御可能である。
【００２２】
したがって、上記の構造に係るステアリングシャフト１によれば、ステアリング操作時には上記雌雄のセレーション部４，５同士の結合部をもってそのトルク伝達が行われる一方、乗員の二次衝突等によってステアリングシャフト１を収縮させるような衝撃エネルギーが加わると、上記雌雄のセレーション部４，５同士の嵌合部をもってロアシャフト２とアッパーシャフト３とが相対摺動動作し、収縮する。
【００２３】
このように本実施の形態のステアリングシャフト１によれば、抵抗突起部８を形成したロアシャフト２と小径軸部６を形成したアッパーシャフト３だけで、必要とする衝撃エネルギー吸収における収縮ストロークを得ることができ、特に従来の構造と比べて部品点数および加工工数の削減によるコストダウンを図る上で有利となる。
【００２４】
なお、上記セレーション嵌合に代えてスプライン嵌合としても同様の効果が得られるほか、アール面取り部７についてはアール形状でなくテーパ形状としてもよい。さらに、上記小径軸部６については雄セレーションが形成されていてもよい。その理由は、例えば冷間鍛造の一工程をもって雄セレーション部５と小径軸部６とを同時成形すると、小径軸部６およびアール面取り部７までも雄セレーション形状に成形されるためである。
【００２５】
ここで、上記ロアシャフト２に抵抗突起部８を形成するには次のような手順による。
【００２６】
先ず、図２の（Ａ）に示すように、予め雌セレーション部４が形成されたロアシャフト２と、同じく予め雄セレーション部５と小径軸部６とが形成されたアッパーシャフト３とをセレーション嵌合させ、ロアシャフト２のうち抵抗突起部８を形成すべき位置にアッパーシャフト３側の小径軸部６を一致させる。
【００２７】
そして、同図（Ｂ）に示すように、ロアシャフト２とアッパーシャフト３とをセレーション嵌合してなるステアリングシャフト１を円筒状の受け面９を有する加圧受け治具１０に位置決めした上で、ロアシャフト２のうち小径軸部６に対応する部分を、その小径軸部６自体をマンドレルとして有効利用しつつ加圧パンチ１１により所定の加圧力をもって加圧し、小径軸部６およびアール面取り部７の形状に沿わせるようにして抵抗突起部８を膨出形成もしくは印圧形成する。
【００２８】
その後、同図（Ｄ）に示すように、ロアシャフト２とアッパーシャフト３とを相対摺動動作させて、抵抗突起部８が小径軸部６から抜け出て雄セレーション部５に圧接し且つその圧接位置から雄セレーション部５の他端までの距離Ｓが所定の衝撃エネルギー吸収における収縮ストロークとなるように相対摺動量を調整することで図１に示したステアリングシャフトが得られることになる。すなわち、抵抗突起部８が小径軸部６およびアール面取り部７を乗り越える過程で復元方向に弾性変形して雄セレーション部に強く圧接するとともに、その両側に弾性変形による隆起部が８ａが生じて図１に示した形態のステアリングシャフト１が組み立てられる。
【００２９】
なお、図１の（Ｂ）に示すように雌セレーション部４と雄セレーション部５とのセレーション嵌合部のうちｂ部においてわずかに隙間が生じるが、機能の上で何ら問題となることはない。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ロアシャフトとアッパーシャフトのみをもって衝撃エネルギー吸収時に収縮可能なステアリングシャフトが形成されているため、従来のようなボール挿入孔の加工や面倒なボール挿入作業が不要であるだけでなく、スチールボールそのものが不要であり、加工工数および部品点数の削減により大幅なコストダウンを図ることができるほか、ステアリングシャフト固有の要求特性に応じてストローク量を調整することができる効果がある。
【００３１】
また、請求項２に記載の発明によれば、最小限の工程数でエネルギー吸収時の収縮に優れた請求項１に記載のステアリングシャフトを容易に組み立てることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステアリングシャフトの好ましい実施の形態を示す図で、（Ａ）はその要部断面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿う断面図。
【図２】図１に示すステアリングシャフトの組立手順を示す図で、（Ａ）は抵抗突起部を形成する前のセレーション結合状態の断面説明図、（Ｂ）は抵抗突起部の加工時の断面説明図、（Ｃ）は同図（Ｂ）のｂ−ｂ線に沿う断面説明図、（Ｄ）は抵抗突起部を雄セレーション部に圧接させた時の断面説明図。
【符号の説明】
１…ステアリングシャフト
２…ロアシャフト
３…アッパーシャフト
３ａ…端面
４…雌セレーション部（係止凹部）
５…雄セレーション部（係止凸部）
６…小径軸部
８…抵抗突起部
１０…加圧受け治具
１１…加圧パンチ
【図１】
0004598949.tif 000002
【図２】
0004598949.tif 000003