(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの傾斜状側面をチューブ内に押し込んで、チューブを押し拡げることにより衝撃を吸収するステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、
このコラプシブルシャフトは、インターミディエイトシャフトとして配設され、
上記シャフトは、インターミディエイトシャフトの下部部分を構成し、上記チューブがインターミディエイトシャフトの上部部分を構成し、
衝撃吸収前の状態で、上記シャフトは、チューブの開口端からチューブ内に挿入された挿入部を含むと共に、上記チューブは、その開口端から軸方向に延びてチューブの全長にわたって形成されているスリットと、チューブの軸方向の途中部においてスリットの一部を閉じるように溶接する溶接部とを含み、チューブの軸方向に関して、溶接部を挟んだ両側にスリットの開放部分が残されており、
衝撃吸収するときに、チューブ内へのシャフトの押し込みに伴って、スリットが押し拡げられるようにしてあることを特徴とするステアリング装置用コラプシブルシャフト。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、
上記スリットは、クランク形状にジグザグに屈曲しながら延びることを特徴とするステアリング装置用コラプシブルシャフト。
【請求項３】
シャフトの傾斜状側面をチューブ内に押し込んで、チューブを押し拡げることにより衝撃を吸収するステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、
上記チューブは、周方向に一対の端部を有し、これら一対の端部がチューブの径方向に互いに積み重ねられており、
衝撃吸収するときに、上記互いに積み重ねられた一対の端部が、チューブ内に押し込まれた上記シャフトの傾斜状側面によって押し拡げられるようにしてあることを特徴とするステアリング装置用コラプシブルシャフト。
【請求項４】
請求項１または２に記載のステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、
上記シャフトは、セレーション継手構造によりチューブに連結されていることを特徴とするステアリング装置用コラプシブルシャフト。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載のステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、
上記チューブは、平板を巻いて形成されてなることを特徴とするステアリング装置用コラプシブルシャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のステアリング装置において、衝突により強い衝撃が作用したときに、縮むことにより衝撃を吸収するコラプシブルシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のステアリング装置では、例えば、ステアリングホイールの動きを、ステアリングシャフトと、これに連結されたインターミディエイトシャフトとを介してステアリングギヤに伝達し、このステアリングギヤによって車輪を操舵するようにしている。
衝突時の衝撃を吸収するために、一般的に、上述のステアリングシャフトや、インターミディエイトシャフトを、衝撃が加わったときに全長が縮まるコラプシブルシャフトとしている。
【０００３】
例えば、上述のコラプシブルシャフトとしては、ステアリングシャフトに適用されたものが特開平１０−０３０６６９号公報に開示されている。すなわち、コラプシブルシャフトは、シャフトと、このシャフトと同軸に配置されてシャフトの端部が挿入されるチューブとを有し、シャフトの傾斜状側面をチューブ内に押し込んで、チューブを押し拡げることにより衝撃を吸収するようにしている。衝撃吸収前の状態で、シャフトは、チューブの開口端からチューブ内に挿入された挿入部を含む。また、チューブの開口端には略Ｖ字形状のノッチが形成されている。このノッチは、ドライバがステアリングホイールにぶつかるときの衝撃力を緩和すべく、衝撃力の立ち上がり時のピークを抑制するためのものである。衝撃吸収前の状態において、ノッチの切込み先端は、シャフトの挿入部の先端にまで達していない。
【０００４】
上述のコラプシブルシャフトに衝撃がかかると、シャフトが、傾斜状側面によって、ノッチを押し拡げて、ノッチの切込み先端から延びる裂け目を形成しつつ、チューブを拡げてその奥へと押し込まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
シャフトが侵入する際、ノッチの先端位置でチューブを両側へ引き裂くので、小さい力では、シャフトをチューブの奥深くまで押し込むことができず、衝撃吸収ストローク量が短くて不十分になる場合があった。
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、十分な衝撃吸収ストローク量を確実に得られるコラプシブルシャフトを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、シャフトの傾斜状側面をチューブ内に押し込んで、チューブを押し拡げることにより衝撃を吸収するステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、このコラプシブルシャフトは、インターミディエイトシャフトとして配設され、上記シャフトは、インターミディエイトシャフトの下部部分を構成し、上記チューブがインターミディエイトシャフトの上部部分を構成し、衝撃吸収前の状態で、上記シャフトは、チューブの開口端からチューブ内に挿入された挿入部を含むと共に、上記チューブは、その開口端から軸方向に延びてチューブの全長にわたって形成されているスリットと、チューブの軸方向の途中部においてスリットの一部を閉じるように溶接する溶接部とを含み、チューブの軸方向に関して、溶接部を挟んだ両側にスリットの開放部分が残されており、衝撃吸収するときに、チューブ内へのシャフトの押し込みに伴って、スリットが押し拡げられるようにしてあることを特徴とするステアリング装置用コラプシブルシャフトを提供する。
【０００７】
この発明によれば、スリットはシャフトの先端位置よりも深いので、シャフトを奥に押し込む際に、チューブ内が拡がり易くなる結果、シャフトの押し込み力は小さくて済む。従って、小さい押し込み力であっても、スリットに応じてチューブの奥深くにまでシャフトを押し込めるので、コラプシブルシャフトの衝撃吸収ストローク量を十分に確保できる。
【０００８】
衝撃吸収時に、シャフトをチューブの奥深くまで確実に押し込むことができる。
また、全長にわたるスリットを持ったチューブは、例えば、平板を円弧状に巻いて形成できるので、パイプにスリットを切削加工するような手間を省くことができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、上記スリットは、クランク形状にジグザグに屈曲しながら延びることを特徴とするステアリング装置用コラプシブルシャフトを提供する。
請求項３に記載の発明は、シャフトの傾斜状側面をチューブ内に押し込んで、チューブを押し拡げることにより衝撃を吸収するステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、上記チューブは、周方向に一対の端部を有し、これら一対の端部がチューブの径方向に互いに積み重ねられており、衝撃吸収するときに、上記互いに積み重ねられた一対の端部が、チューブ内に押し込まれた上記シャフトの傾斜状側面によって押し拡げられるようにしてあることを特徴とするステアリング装置用コラプシブルシャフトを提供する。
【０００９】
この発明によれば、周方向に一対の端部を有するチューブは、シャフトの押し込み時にその全長にわたって拡がり易いので、十分な衝撃吸収ストローク量を確保することができる。
しかも、チューブの周方向の一対の端部同士が互いに積み重ねられているので、チューブの剛性を高くできる。その結果、ステアリング操作時にがたつき難くすることができる。
【００１０】
また、チューブの形成にあたり、スリットの切削加工を不要にすることができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載のステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、上記シャフトは、セレーション継手構造によりチューブに連結されていることを特徴とするステアリング装置用コラプシブルシャフトを提供する。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載のステアリング装置用コラプシブルシャフトにおいて、上記チューブは、平板を巻いて形成されてなることを特徴とするステアリング装置用コラプシブルシャフトを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のステアリング装置を説明する。図１は、ステアリング装置の斜視図である。
ステアリング装置１は、ステアリングホイール２の動きを、ステアリングコラム３の内側に挿通されたステアリングシャフト４と、これに連結されたインターミディエイトシャフト５とを介してステアリングギヤ（図示せず）に伝達し、このステアリングギヤによって車輪（図示せず）を操舵するようにしている。ステアリングギヤは、ギヤボックス６内に収容され、ギヤボックス６からはステアリングギヤに連結される支持軸７が延び出している。支持軸７の上端部とインターミディエイトシャフト５の下端部とは、自在継手８を介して連結され、インターミディエイトシャフト５の上端部とステアリングシャフト４の下端部とは、自在継手９を介して連結されている。
【００１２】
本実施の形態では、インターミディエイトシャフト５を後述するように１次側の衝撃に対応するコラプシブルシャフト１０としている。図２（ａ）の断面図を参照する。
コラプシブルシャフト１０は、同軸同心上に連結されるチューブ１２とシャフト１１とを有し、チューブ１２の端部にシャフト１１の端部が挿入されている。衝撃吸収前の状態では、チューブ１２からシャフト１１が延び出しており、また、チューブ１２とシャフト１１とは一体回転可能に連結されている。衝撃がかかると、シャフト１１がチューブ１２内に入り込むことにより、コラプシブルシャフト１０が縮んで、軸方向の長さが短くなる。そして、シャフト１１の傾斜状側面１３をチューブ１２内に押し込んで、チューブ１２を押し拡げることにより衝撃を吸収する。
【００１３】
コラプシブルシャフト１０のシャフト１１は、インターミディエイトシャフト５の下部部分を構成している。シャフト１１の下部には、自在継手８の一部である二股状のフォーク部２１が一体に形成されている。また、チューブ１２は、インターミディエイトシャフト５の上部部分を構成し、その上端に自在継手９の下端部が連結されている。
以下、詳細に説明する。
【００１４】
シャフト１１は、上述のフォーク部２１と、傾斜状側面１３を形成する斜面形成部２２と、チューブ１２内に挿入された挿入部１４とを含んでおり、フォーク部２１と、斜面形成部２２と、挿入部１４との各部が順に軸方向に沿って並んでいる。
フォーク部２１の表面と傾斜状側面１３とは、滑らかにつながり、また、各面には突出部等が形成されず、シャフト１１がチューブ１２内に進入するのを阻害しないようにされている。
【００１５】
傾斜状側面１３は、挿入部１４に隣接しており、挿入部１４の外周面１５と滑らかにつながっている。傾斜状側面１３は、挿入部１４から遠ざかる程に径方向に大きくなるテーパ面からなり、衝撃がかかると、チューブ１２の内周面１６が傾斜状側面１３に沿いつつ軸方向に相対移動し、これに伴い、チューブ１２を押し拡げるようにされている。
挿入部１４は、所定長さで略円柱形状に形成されている。挿入部１４の外周面には、軸方向に延びる多数の凹凸が形成され、これらの凹凸に対向してチューブ１２の内周面１６にも、軸方向に延びる多数の凸凹が形成されている。これらの対向する凹凸と凸凹とを互いに噛み合わせる、いわゆるセレーション継手構造により、挿入部１４の外周面とチューブ１２の内周面１６とは連結されている。また、挿入部１４は、内周面１６に圧入状態で嵌合されており、チューブ１２により、外側から締め付けるように緊縛力を受けている。この緊縛力を掛けることにより、通常の使用状態でかかる大きさの軸方向の力に対しては、チューブ１２とシャフト１１とは軸方向に相対変位しないようにされ、また、トルクがかかる場合にも、チューブ１２が拡がらないようなっている。
【００１６】
チューブ１２は、周方向に有端の断面円弧状に形成され（図３参照）、軸方向について同じ断面形状とされている。チューブ１２の長さは、所要の衝撃吸収ストローク量を得られるように、例えばシャフト１１よりも長く設定されている。チューブ１２は、その開口端１７から挿入部１４の先端１８がある位置（衝撃がかかる前の状態で）を超えて軸方向に延び他端２３にまで達する直線状のスリット１９を有している。
【００１７】
スリット１９は、軸方向から見て、チューブ１２の周方向の一対の端部としての円弧端２０同士の間に所定幅で単一で形成されている。
チューブ１２の開口端１７の近傍部分は、内周面１６が滑らかに径方向に広がっており、衝撃時には、シャフト１１の傾斜状側面１３をスムーズに導入できるようになっている。
このコラプシブルシャフト１０では、通常の使用状態となる衝撃吸収前の状態で、図２（ａ）に示すように、シャフト１１の挿入部１４がチューブ１２内に挿入されており、傾斜状側面１３はチューブ１２の開口端１７から外側に延び出している。この状態で、シャフト１１とチューブ１２とは、軸方向に相対変位することなく、トルク伝達可能に一体回動する。
【００１８】
衝撃がかかると、通常の使用時に比べて大きな軸方向の力がかかる。このとき、図２（ｂ）に示すように、シャフト１１がチューブ１２内に押し込まれる。そして、傾斜状側面１３が、チューブ１２の開口端１７から内部に入り込み、これに伴い、傾斜状側面１３に沿ってチューブ１２がスムーズに径方向の外方に拡がることにより、衝撃が吸収される。また、シャフト１１の挿入部１４が、チューブ１２の緊縛力に抗しつつ、チューブ１２を拡げ、チューブ１２の内周面１６を擦りながら相対変位することにより、衝撃が吸収される。
【００１９】
シャフト１１がチューブ１２内に押し込まれるのに伴い、スリット１９の幅が拡がり、チューブ１２の周方向の変形が吸収される。そして、シャフト１１は、チューブ１２の上端となる他端側の奥深くにまで至る。
このように本実施の形態によれば、スリット１９は、衝撃吸収前の状態でシャフト１１の先端１８の位置よりも深くに達しているので、シャフト１１を先端１８の位置よりも奥に押し込む際に、チューブ１２内が拡がり易くなる。その結果、シャフト１１の押し込み力は小さくて済む。従って、衝撃時にかかる力が相対的に小さい場合であっても、スリット１９の長さに応じてチューブ１２の奥深くにまでシャフト１１を押し込めるので、シャフト１１の押し込み量であるコラプシブルシャフト１０の衝撃吸収ストローク量を十分に確保できる。従って、十分なストローク量を確実に得たい後述する１次側の衝撃吸収用に好ましい。
【００２０】
特に、スリット１９がチューブ１２全長にわたるので、衝撃吸収時に、シャフト１１をチューブ１２の奥深くまで確実に押し込むことができる。例えば、本実施の形態のコラプシブルシャフト１０では、衝撃吸収ストローク量をコラプシブルシャフト１０の全長の略８０％にできる。なお、衝撃吸収ストローク量が全長の１００％にならないのは、衝撃に対してシャフト１１が変形せずに残るからである。
【００２１】
また、全長にわたるスリット１９を持ったチューブ１２は、例えば、平板を円弧状に巻いて形成できるので、パイプにスリットを切削加工するような手間を省くことができる。
ところで、衝突時の衝撃には、衝突に伴いステアリングギヤ側部材からステアリングホイールに向けて作用する１次側の衝撃と、衝突の反動に伴いドライバがステアリングホイールに衝突することにより生じる２次側の衝撃とがあり、各衝撃を受けるコラプシブルシャフトがそれぞれある。
【００２２】
１次側の衝撃に対するコラプシブルシャフトでは、衝突時の車両のエンジン等の移動量（この移動量は、通常長く設定されている。）を吸収し、且つステアリングホイールが車室内のドライバに向かって突き出さないようにする必要があるので、衝撃吸収ストローク量はできるだけ長く確保したいという要請がある。
また、２次側の衝撃に対するコラプシブルシャフトでは、大きな衝突エネルギーを吸収しつつ、ドライバーに大きな衝撃力がかからないようにしており、しかも、これらの事柄を短い衝撃吸収ストローク量で達成する必要がある。というのは、衝撃吸収ストローク量があまり長くなると、ドライバーがステアリング装置以外の車室内部分と衝突することが想定されるからである。
【００２３】
ここで、２次側のコラプシブルシャフトとしては、上述の従来の技術の欄で説明したコラプシブルシャフトを例示できるが、上述のように１次側と２次側とでは要求される衝撃吸収特性が相反することから、２次側の構造を１次側に適用することはできない。これに反して、本実施の形態のコラプシブルシャフト１０は、十分な衝撃吸収ストローク量を確実に得られるので、１次側の衝撃吸収用に適している。
【００２４】
なお、スリット１９の幅は特に限定されない。例えば、シャフト１１を圧入した状態で、スリット１９を形成する円弧端２０同士が対向してほぼ接するようなものでもよい。
また、スリット１９は、軸方向に一直線状に延びるものの他、例えば、クランク形状にジクザグに屈曲しながら延びるものでもよい。
また、スリット１９は、チューブ１２の開口端１７から、軸方向にチューブ１２の全長よりも短い所定長さで、チューブ１２の中間部まで延びて形成されていてもよい。この場合には、スリット１９の所定長さに応じて、小さい荷重に対するコラプシブルシャフト１０の衝撃吸収ストローク量を設定できる。また、スリット１９の奥側の端部近傍で、円弧端２０同士が連結されてチューブ１２は円筒状になるので、スリット１９が全長にわたる場合に比べて、チューブ１２の剛性を高めることができる。
【００２５】
例えば、奥側に端部のあるスリット１９は、円筒からなるチューブの周面に、開口端１７から所定長さで延びる切欠部分を、切削加工により形成すればよい。また、図４に示すように、断面円弧状のチューブ１２の全長にわたるスリット１９の一部分を溶接部２４で固定している。溶接部２４は、開口端１７から軸方向に所定長さを隔てた位置にあり、対向する円弧端２０同士を連結している。
また、軸方向中間部まで延びるスリット１９であれば、複数設けても構わない。
【００２６】
要は、スリット１９は、衝撃吸収前の状態でシャフト１１部の挿入部１４の先端１８がある位置を超えて軸方向に延びていればよい。
また、図５および図６に示すように、チューブ１２の円弧端２０同士を互いにオーバーラップさせてもよい。オーバーラップしている部分では、径方向の内側にある円弧端２０の近傍部分の外周面に、径方向の外側にある円弧端２０の近傍部分の内周面が接触し、この内周面が、径方向の内方に向けて押圧力を掛けるようにしている。また、オーバーラップしている部分は、チューブ１２の全長にわたっており、また、周方向の一部、例えば円周長さの略半分以下の領域にだけ設けられている。
【００２７】
断面円弧状のチューブ１２では、円筒からなるチューブに比べて、シャフト１１の押し込み時に全長にわたり拡がり易いので、十分な衝撃吸収ストローク量を確保できる。例えば、円弧端２０同士を互いにオーバーラップさせた断面円弧状のチューブ１２では、スリット１９がチューブ１２の全長にわたって形成されている場合と同様に衝撃吸収ストローク量を確保することができる。
また、チューブ１２の円弧端２０同士がオーバーラップしているので、スリット１９が形成される場合に比べて、チューブ１２の径方向への広がり易さを確保しつつ、チューブ１２の剛性を高くできる。その結果、ステアリング操作時にがたつき難くすることができる。
【００２８】
また、互いにオーバーラップしている部分において、径方向の外側にある円弧端２０と、径方向の内側にある円弧端２０の近傍部分の外周面とを、開口端１７から軸方向に所定長さを隔てた位置の近傍で、溶接により固定してもよい（これによる溶接部２４を図５に一点鎖線で図示した。）。この場合には、所定長さのスリット１９があるチューブ１２と同様に押し拡げ易く、また、溶接しない場合に比べて、より一層剛性を高めることができる。
【００２９】
また、円弧端２０同士を互いにオーバーラップさせた断面円弧状のチューブ１２では、その形成にあたり、スリットの形成のための切削加工を不要にでき、また、平板を円弧状に巻いて容易に形成できる。
また、シャフト１１の傾斜状側面１３の構成は、上述のものに限定されない。例えば、衝撃による変形前の状態で、傾斜状側面１３がチューブ１２内に配置されていてもよいし、挿入部１４が傾斜状側面１３として機能してもよい。
【００３０】
また、上述のコラプシブルシャフト１０は、ステアリングギヤ側にシャフト１１を配置し、ステアリングホイール側にチューブ１２を配置していたが、逆になっていてもよい。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のコラプシブルシャフトを含むステアリング装置の斜視図である。
【図２】図１のコラプシブルシャフトの一部断面側面図であり、（ａ）に変形前の状態、（ｂ）に衝撃を受けて変形する状態を示す。
【図３】図１のコラプシブルシャフトのチューブの断面図であり、図２のＡ−Ａ断面を示す。
【図４】  図１のコラプシブルシャフトのチューブの一部断面側面図である。
【図５】  本発明の第２の実施形態を示すコラプシブルシャフトのチューブの一部断面側面図である。
【図６】図５に示すコラプシブルシャフトのチューブの断面図であり、図５のＢ−Ｂ断面を示す。
【符号の説明】
５  インターミディエイトシャフト
１０  コラプシブルシャフト
１１  シャフト（下部部分）
１２  チューブ（上部部分）
１３  傾斜状側面
１４  挿入部
１７  開口端
１９  スリット
２０  円弧端（端部）
２４  溶接部
【図１】
0003756022.tif 000002
【図２】
0003756022.tif 000003
【図３】
0003756022.tif 000004
【図４】
0003756022.tif 000005
【図５】
0003756022.tif 000006
【図６】
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