(57)【要約】【課題】簡単な構成により自動車のステアリングコラムとステアリングギヤボックス等とを連結できる。【解決手段】ジョイント１は、一端が開口されて他端がスタブシャフト１０６の先端に取り付けられる円筒部３ａを設けるとともに、円筒部３ａの周壁にスタブシャフト１０６の軸方向に並行にスリット部３ｂを設け、円筒部３ａの開口部３ｃから挿入されたシャフト１０４の先端に、円筒部３ａにその軸方向で移動可能に収容される球体部２ａを設けるとともに、球体部２ａにスリット部３ｂ内をその長手方向で移動可能に支持される軸部２ｂ，２ｂを設けており、通常の車両走行時に、球体部２ａと円筒部３ａの他端との間に隙間が形成され、かつ軸部２ｂ，２ｂとスリット部３ｂの長手方向の端部との間に隙間が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１シャフトと第２シャフトとが節として連結され、ステアリングホイールから入力された操舵力を操舵輪に伝達するステアリング装置のシャフトジョイント構造において、
前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間で回転力を伝達しつつ、通常の車両走行時に前記第１シャフトと前記第２シャフトとがその軸方向で相対的に移動可能な隙間を形成していることを特徴とするステアリング装置のシャフトジョイント構造。
【請求項２】
一端が開口されて他端が前記第１シャフトの先端に取り付けられる筒部を設けるとともに、前記筒部の周壁に前記第１シャフトの軸方向に並行にスリットを設け、前記筒部の開口部から挿入された前記第２シャフトの先端に、前記筒部にその軸方向で移動可能に収容される被収容部を設けるとともに、前記被収容部に前記スリット内をその長手方向で移動可能に支持される被支持部を設けており、通常の車両走行時に、前記被収容部と前記筒部の他端との間に隙間が形成され、かつ前記被支持部と前記スリットの長手方向の端部との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１記載のステアリング装置のシャフトジョイント構造。
【請求項３】
前記スリットに前記被支持部の移動を抑制する抑制手段を備えることを特徴とする請求項２記載のステアリング装置のシャフトジョイント構造。
【請求項４】
前記抑制手段は、前記スリットを形成する外周面から突出する突起であることを特徴とする請求項３記載のステアリング装置のシャフトジョイント構造。
【請求項５】
前記抑制手段は、前記スリットを形成する外周面から突出する弾性体であることを特徴とする請求項３記載のステアリング装置のシャフトジョイント構造。
【請求項６】
前記被支持部は、根元が先端部位よりも径が小さくされており、かつ通常の車両走行時に、前記スリットの長手方向の端部の近傍に位置されていることを特徴とする請求項２記載のステアリング装置のシャフトジョイント構造。
【請求項７】
第１シャフトと第２シャフトとが節として連結され、ステアリングホイールから入力された操舵力を操舵輪に伝達するステアリング装置のシャフトジョイント構造において、
前記第１シャフトと第２シャフトとの軸方向の相対的な移動を吸収する吸収部を備えることを特徴とするステアリング装置のシャフトジョイント構造。
【請求項８】
前記吸収部は、第１シャフトと第２シャフトとの間で軸方向に働く相対的な力が所定値以上の場合、前記第１シャフトと第２シャフトとの軸方向の相対的な移動を許容して、前記第１シャフトと第２シャフトとの軸方向の相対的な移動を吸収することを特徴とする請求項７記載のステアリング装置のシャフトジョイント構造。
【請求項９】
前記軸方向の相対的な移動は、通常の車両走行時又は車両衝突時に前記第１シャフトと第２シャフトとの間に発生する軸方向の相対的な移動であることを特徴とする請求項７又は８に記載のステアリング装置のシャフトジョイント構造。
【請求項１０】
ステアリングホイールから入力された操舵力を複数のシャフトを介して操舵輪に伝達し、一方のシャフトと他方のシャフトとを節としてジョイントにより連結するステアリング装置において、
前記ジョイントを複数備えており、第１ジョイントは、通常の車両走行時に、一の組の一方のシャフトと他方のシャフトとの軸方向の相対的な移動を吸収する第１吸収部を備え、第２ジョイントは、車両衝突時に、他の組の一方のシャフトと他方のシャフトとの軸方向の相対的な移動を吸収する第２吸収部を備えることを特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のシャフト間をジョイントで連結して、自動車のステアリングコラムとステアリングギヤボックス等とを連結するステアリング装置のシャフトジョイント構造及びそのステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来のステアリング装置の構成を示す。
図１０に示すように、ステアリングホイール１０１には、コラムシャフト１０２が取付け嵌合される。コラムシャフト１０２の端部は、アッパジョイント１０３によりシャフト１０４の一端と連結され、また、そのシャフト１０４の他端は、ロアジョイント１０５によりスタブシャフト１０６の一端と連結されている。スタブシャフト１０６の他端には、ピニオン１０７が取り付けられて、ピニオン１０７は、ラック軸１０８と噛み合っている。ラック軸１０８には、サイドロッド１０９及びナックルアーム１１０を介してホイール１１１が連結している。ステアリング装置は、このような構成により、ステアリングホイール１０１から入力された操舵力をホイール１１１（操舵輪）に伝達している。
【０００３】
図１１は、ロアジョイント１０５の構造の一例を示す。なお、アッパジョイント１０３も同様な構造をなす。
図１１に示すように、ロアジョイント１０５は、略十字形状の部材１０５ａを有しており、シャフト１０４の他端に形成されたジョイント部１０４ａがその十字形状の部材１０５ａの一方の棒状部の両端を回転自在に支持し、スタブシャフト１０６の一端に形成されたジョイント部１０６ａがその十字形状の部材１０５ａの他方の棒状部の両端を回転自在に支持する構造からなる。シャフト１０４とスタブシャフト１０６とは、このロアジョイント１０５を節として連結された状態になっている。
【０００４】
ところで、ステアリングコラムには、自動車の衝突時に発生する軸方向の変位を吸収したり、通常の車両走行時の振動を吸収したりして、それら変位や振動をステアリングホイールに伝えないようにすることが要求されている。特許文献１には、そのような要求を満たすべく、ステアリングコラムの中間シャフト上に軸方向にスライドする機構が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１４２６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１のスライド機構は、部品点数が多く、ステアリングコラムの重量増加や高コスト化を招来する。また、前記特許文献１のスライド機構は、実現する雄軸と雌軸との間に、回転トルクを伝えるための円柱状の部品が介在する構造になっているから、部品点数の増加に加え、製造コストの増加、組立て作業性の悪化をも招来する。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により自動車のステアリングコラムとステアリングギヤボックス等とを連結できるステアリング装置のシャフトジョイント構造及びステアリング装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、第１シャフトと第２シャフトとが節として連結され、ステアリングホイールから入力された操舵力を操舵輪に伝達するステアリング装置のシャフトジョイント構造である。
このステアリング装置のシャフトジョイント構造は、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間で回転力を伝達しつつ、通常の車両走行時に前記第１シャフトと前記第２シャフトとがその軸方向で相対的に移動可能な隙間を形成している。これにより、車両衝突時や通常の走行時に発生する、第１シャフトと第２シャフトとの軸方向の相対的な移動を吸収して、第１シャフトと第２シャフトとの間で軸方向に力が伝達しないようにしている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、ステアリング装置のシャフトジョイント構造を簡単な構成により実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態は、本発明に係るステアリングコラムのジョイント構造を適用したジョイントである。
図１乃至図４は、そのジョイント１の構造を示す。本実施形態では、ジョイント１は、シャフト１０４とスタブシャフト１０６と連結するジョイントである。図１は側面側から見た斜視図であり、図２は側面側からみた断面図であり、図３は正面側から見た図であり、図４は組み立て時の状態を示す図である。
【０００９】
図１乃至図４に示すように、ジョイント１は、シャフト１０４の一端１０４ａに形成した雄部２と、スタブシャフト１０６の一端１０６ａに形成した雌部３とから構成されている。
雄部２は、シャフト１０４の一端１０４ａに一体とされた球体部２ａと、シャフト１０４の軸に対して垂直とされ、かつ球体部２ａの径方向に伸びるように形成された略円柱形状の軸部２ｂ，２ｂとから構成されている。
【００１０】
雌部３は、内部に雄部２の球体部２ａを収容可能にした、有底の円筒部３ａとして形成されている。円筒部３ａの内径は、球体部２ａの直径と同等又はそれよりも多少大きくなっている。また、雌部３には、球体部２ａに形成された軸部２ｂ，２ｂを支持するスリット部３ｂが形成されている。スリット部３ｂは、円筒部３ａの開口側端部（開口部３ｃ）から円筒部３ａの底近くまで伸びて形成されている。スリット部３ｂの幅（円筒部３ａの外周方向における長さ）は、軸部２ｂ，２ｂの直径と同等又はそれよりも多少大きくなっている。
【００１１】
通常の車両走行時、すなわちシャフト１０４とスタブシャフト１０６との間に軸方向に相対的な力がかかっていない（シャフト１０４やスタブシャフト１０６に軸方向の力がかかっていない）場合には、雄部２の球体部２ａが円筒部３ａの軸方向の略中間に位置されている。すなわち、図２に示すように、円筒部３ａの底３ｄと球体部２ａとの間に隙間（距離Ｌ１の隙間）が形成され、さらにスリット部３ｂの端部（底）と軸部２ｂ，２ｂとの間に隙間が形成されるように、雌部３と雄部２とは連結されている（組み合わされている）。
【００１２】
次にジョイント１の作用を説明する。
図３に示すように、ステアリングホイールが操舵されるとシャフト１０４が回転（同図における矢印Ａ方向の回転）し、このシャフト１０４の回転により、雄部２の軸部２ｂ，２ｂ（同図における矢印Ｂ方向に回転する軸部２ｂ，２ｂ）が雌部３のスリット部３ａの外周面に当り、シャフト１０４の回転力が雌部３（円筒部３ａ）に伝達される（同図における矢印Ｃ方向に回転する）。これにより、雌部３が回転し、雌部３と一体にスタブシャフト１０６も回転するようになる。このように、ジョイント１は、ステアリングホイールが操舵されると、雄部２及び雌部３を介して、シャフト１０４の回転をスタブシャフト１０６に伝達しているおり、シャフト１０４の回転（回転力）をスタブシャフト１０６に伝達する一般的機能を有している。
【００１３】
そして、今、車両が障害物と前突して前輪が車両後方に押されると、ステアリングギヤボックス等も車両後方に押される。このとき、図５に示すように、スタブシャフト１０６も後方に押されるから、ジョイント１では、雌部３が雄部２（シャフト１０４）に対して相対的に移動する。これは、通常の車両走行時に、球体部２ａと円筒部３ａの底３ｄとの間に隙間があり、かつ軸部２ｂとスリット部３ｂの長手方向の端部（底）との間に隙間があるからである。これにより、車両衝突時に、シャフト１０４とスタブシャフト１０６との間で相対的な軸方向の移動が吸収されるから、その衝突時に発生するスタブシャフト１０６の軸方方向の変位がステアリングホイールに伝わってしまうのを防止できる。
【００１４】
なお、具体的には、以下のような条件を満たす寸法にすることが好ましい（図２参照）。
シャフト１０４に対してスタブシャフト１０６がなす角度、すなわち折れ角度θとして所定角度、例えば３０°まで許容できるような寸法にする。また、通常の車両走行時の雌部３に対する雄部２のスライド量（相対移動量）を所定量、例えば４ｍｍを確保できるような寸法にする。また、車両衝突時のシャフト１０４とスタブシャフト１０６との相対的な軸方向の移動として所定量、例えば８０ｍｍを確保できるようにする。
【００１５】
例えば、このような条件を満たすように、シャフト１０４（端部１０４ａ）が円筒部３ａの端部３ｅに接触しないように、円筒部３ａの端部３ｅを、先端に行くほど内径が大きくなるように傾斜させる。また、円筒部３ａ内における球体部２ａの位置、すなわち、球体部２ａの外周面から円筒部３ａの底３ｄまでの距離Ｌ１や円筒部３ａの先端（開口部３ｃ）から球体部２ａ（その中心）までの距離Ｌ２を所定の距離にする。
【００１６】
このとき、例えば、円筒部３ａの先端から球体部２ａまでの距離Ｌ２が、通常の車両走行時に発生するシャフト１０４とスタブシャフト１０６との相対的な軸方向の移動（振動）を吸収できるように、すなわち走行時ストロークを確保するように当該距離Ｌ２を決定する。また、球体部２ａの外周面から円筒部３ａの底３ｄまでの距離Ｌ１が、車両衝突時に発生するシャフト１０４とスタブシャフト１０６との相対的な軸方向の移動を吸収できるように、すなわち衝突時ストロークを確保するように当該距離Ｌ１を決定する。
【００１７】
次に本実施形態における効果を説明する。
前述のように、ジョイント１は、雄部２と雌部３とにより、シャフト１０４とスタブシャフト１０６とを連結し、その雄部２を外周面に軸部２ｂを設けた球体部２ａにより構成し、また、その雌部３をスリット部３ｂを設けた円筒部３ａにより構成している。このように、ジョイント１は、簡単な構成である。
【００１８】
また、図４に示す状態から、開口部３ｃから円筒部３ａ内にシャフト１０４の先端を挿入するようにして、雄部２の球体部２ａを雌部３の円筒部３ａ内に位置させるだけで、図１等に示すようなジョイント１を実現することができるので、ジョイント１は、容易に組み立てることができるものとなる。
以上、本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態として実現されることに限定されるものではない。
【００１９】
すなわち、前記実施形態では、ジョイント１の構造を具体的に説明した。しかし、これに限定されるものではない。図６乃至図９は、ジョイント１の他の構造を示す。
図６に示すように、スリット部３ｂの外周面から突出する突起３ｆを設ける。例えば、突起３ｆを少なくとも前記通常走行時ストロークを確保できる位置に形成する。これにより、例えば、通常の車両走行時にシャフト１０４とスタブシャフト１０６との間に相対的に発生する力程度の大きさでは軸部２ｂがスリット部３ｂにて、その端部（底）側に移動することが規制されるから、すなわち、シャフト１０４とスタブシャフト１０６との間に相対的に発生する力が所定値以上にならないとシャフト１０４とスタブシャフト１０６との間の相対的な移動（互いに接近する方向への移動）が許容されないから、通常の車両走行時にシャフト１０４とスタブシャフト１０６とが不要に相対移動してしまうのを防止できる。
【００２０】
また、図７に示すように、スリット部３ｂの外周面から突出し、かつある程度の長さを持った弾性体４、例えばリーフスプリングを設ける。これにより、スリット部３ｂと軸部２ｂとのがたつきを防止できるから、ジョイント１における異音が運転者に違和感を与えることもない。
また、図８や雌部２の詳細を示す図９に示すように、軸部２ｂの根元に先端部よりも直径を小さくするくびれ部２ｃを設けるとともに、円筒部３ａのスリット部を、長さ（深さ）を短くしたスリット部３ｇにする。例えば、スリット部３ｇの長さを少なくとも前記通常走行時ストロークを確保できる長さにする。すなわち、通常の車両走行時に、軸部２ｂがスリット部３ｂの長手方向の端部（底）近傍に位置されるようにする。
【００２１】
これにより、例えば、通常の車両走行時にシャフト１０４とスタブシャフト１０６との間に相対的に発生する力程度の大きさでは軸部２ｂが、スリット部３ｂにてその端部（底）に当り、スタブシャフト１０６側への軸部２ｂの移動が規制されるから、すなわち、シャフト１０４とスタブシャフト１０６との間に相対的に発生する力が所定値以上にならないとシャフト１０４とスタブシャフト１０６との間の相対的な移動（互いに接近する方向への移動）が許容されないから、通常の車両走行時にシャフト１０４とスタブシャフト１０６とが不要に相対移動してしまうのを防止できる。そして、通常の車両走行時にシャフト１０４とスタブシャフト１０６との間に相対的に発生する力よりも大きい力（前記所定値以上の力）、すなわち車両衝突時の力が発生すると、くびれ部２ｃから軸部２ｂが切断されるから、車両衝突時にはシャフト１０４とスタブシャフト１０６との相対移動が許容されるようになる。
【００２２】
また、雄部２と雌部３との接触部位をナイロン等の樹脂でコーティングしても良い。これにより、雄部２と雌部３との間のがたつきをなくし、また、雄部２と雌部３とが相対移動する際に、それらの接触面で発生する摩擦力を低減できる。
また、前記実施形態では、本発明を適用したジョイント１をシャフト１０４とスタブシャフト１０６とを連結するジョイント（ロアジョイント）としている。しかし、これに限定されるものではない。例えば、ジョイント１を他のジョイント、例えば、コラムシャフト１０２とシャフト１０４とを連結するジョイント（アッパジョイント）としても良い。また、一つの車両（ステアリング構造）において、コラムシャフト１０２とシャフト１０４とを連結する第１ジョイント（アッパジョイント）とシャフト１０４とスタブシャフト１０６とを連結する第２ジョイント（ロアジョイント）との両方を、本発明を適用したものにしても良い。この場合、アッパジョイント（第１ジョイント）において雄部と雌部とが相対移動する機能は、主に通常走行時のコラムシャフト１０２とシャフト１０４との相対的な軸方向の移動を吸収する機能（第１吸収部）を果たし、ロアジョイント（第２ジョイント）において雄部と雌部とが相対移動する機能は、主に車両衝突時のシャフト１０４とスタブシャフト１０６との相対的な軸方向の移動を吸収する機能（第２吸収部）を果たすようにする。
【００２３】
また、前記実施形態では、シャフト１０４に雄部２を設け、スタブシャフト１０６に雌部３を設けている。しかし、これに限定されるものではない。例えば、その逆の構造、すなわち、シャフト１０４に雌部３を設け、スタブシャフト１０６に雄部２を設ける。
また、前記実施形態では、球体部２ａに２個の軸部２ｂ，２ｂを設けている。しかし、これに限定されるものではない。例えば、１個の軸部、又は３個以上の軸部を球体部２ａに設ける。そして、この軸部の数に対応して、雌部３の円筒部３ａに１箇所、又は３箇所以上のスリット部を設ける。
【００２４】
なお、前記実施形態の説明において、スタブシャフト１０６が第１シャフトであり、シャフト１０４が第２シャフトであり、円筒部３ａは、一端が開口されて他端が前記第１シャフトの先端に取り付けられる筒部を実現しており、スリット部３ｂは、前記筒部の周壁に前記第１シャフトの軸方向に並行にスリットを設けたスリットを実現しており、球体部２ａは、前記筒部にその軸方向で移動可能に収容される被収容部を実現しており、軸部２ｂは、前記被収容部に前記スリット内をその長手方向で移動可能に支持される被支持部を実現しており、そして、通常の車両走行時に、前記被収容部と前記筒部の他端との間に隙間が形成され、かつ前記被支持部と前記スリットの長手方向の端部との間に隙間が形成される構造になっている。また、このような構成や構造は、第１シャフトと第２シャフトとの軸方向の相対的な移動を吸収する吸収部を実現している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態のジョイントの構造を側面側から見た斜視図である。
【図２】前記ジョイントの構造を側面側から見た断面図である。
【図３】前記ジョイントの構造を正面側から見た断面図である。
【図４】組み立て時の前記ジョイントの状態を示す図である。
【図５】車両衝突時の前記ジョイントの状態を示す図である。
【図６】スリット部の外周面に突起を設けたジョイントを示す図である。
【図７】スリット部の外周面にリーフスプリングを設けたジョイントを示す図である。
【図８】軸部の根元に先端部より直径を小さくしたくびれ部を設けるとともに、長さ（深さ）を短くしたスリット部を設けたジョイントを示す図である。
【図９】くびれ部を設けた軸部の詳細を示す図である。
【図１０】ステアリング装置の構成を示す図である。
【図１１】従来のジョイントの構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ジョイント、２  雄部、２ａ  球体部、２ｂ  軸部、３  雌部、３ａ  円筒部、３ｂ  スリット部、１０４  シャフト、１０６  スタブシャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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