JPH02286468A - ステアリングシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明に係るステアリングシャフトは、自動車のステ
アリング装置に組み込んで、ステアリングホイールの動
きをステアリングギヤに伝達する為に利用するもので、
本発明は特に、衝突時に全長を縮める事により運転者を
保護する、所謂コラブシブル型のステアリングシャフト
の改良に関する。

（従来の技術） 自動車用操舵装置に於いて、ステアリングホイールの動
きをステアリングギヤに伝達する為、第７図に示す様な
機構が使用されている。

この第７図に於いて１は、上端部にステアリングホイー
ル２を固定した第一のステアリングシャフト、３は、上
部、下部間ブラケット４．５により、インスツルメント
パネル６の下面に固定されたステアリングコラムで、上
記第一のステアリングシャフト１は、このステアリング
コラム３の内側を、回転自在に挿通されている。

上記第一のステアリングシャフト１の下端部で、上記ス
テアリングコラム３の下端開口から突出した部分には、
第一の自在継手７を介して、第二のステアリングシャフ
ト８の上端部を連結している。更に、この第二のステア
リングシャフト８の下端部は、第二の自在継手９を介し
て、ステアリングギヤ（図示せず）に通じる第三のステ
アリングシャフト１０に連結されている。

この様に形成される為、ステアリングホイール２の動き
は、ステアリングコラム３を押通した第一のステアリン
グシャフト１、第一の自在継手７、第二のステアリング
シャフト８、第二の自在継手９、第三のステアリングシ
ャフト１０を介してステアリングギヤに伝達され、車輪
に舵角が付与される。

ところで、この様に構成されるステアリング機構に於い
て、衝突時に運転者を保護する為、ステアリングコラム
３、及び各ステアリングシャフト１．８を、衝撃に伴な
って全長が縮まる、所謂コラブシブル型のものとする事
が、一般的に行なわれている。

この様なコラブシブル型のステアリングシャフトには、
次に挙げた（ａ）（ｂ）２つの条件を満たす事が求めら
れる。

（ａ）確実な操舵が行われる様にする為、捩り方向の剛
性が大きい事。

（ｂ）衝突時に於ける運転者保護を確実にする為、衝撃
が加わった場合には、軽い力で全長が縮まる事。

この様な条件を満たす為従来から、各種構造のステアリ
ングシャフトが考えられ、又実際に使用されている。

例えば、特開昭６２−１７５２６０号公報には、第８〜
１０図に示す様な、コラプシブル型のステアリングシャ
フトが開示されている。

この従来のステアリングシャフト１９は、互いに平行な
２平面を有する、小判型断面形状を有する筒状のアウタ
ーシャフト１１と、同じく断面が小判型のインナーシャ
フト１２とを、テレスコープ状に組み合わせる事で構成
されている。

この様に、互いに組み合わされた２木のシャフト１１．
１２との内、インナーシャフト１２の外周面２箇所位置
にこのインナーシャフト１２の周方向に亙って形成され
た凹部１３．１３と、アウターシャフト１１の内周面と
の間の空間は、樹脂インジェクション空間１４．１４と
し、この樹脂インジェクション空間１４．１４に合成樹
脂１５．１５を注入し固化する事で、アウターシャフト
１１とインナーシャフト１２とを互いに結合している。

又、実公昭５８−５１０９６号公報等により、第１１〜
１２図に示す様に、アウターシャフト１１の内周面に形
成した雌セレーション溝１６とインナーシャフト１２の
外周面に形成した雄セレーション溝１７とを噛合させる
と共に、インナーシャフト１２の外周面２箇所位置に形
成した凹部１３．１３とアウターシャフト１１の内周面
との間に存在する樹脂インジェクション空間１４．１４
に、合成樹脂１５．１５を注入し固化する事で、アウタ
ーシャフト１１とインナーシャフト１２とを互いに結合
したステアリングシャフト１９も、従来から知られてい
る。

（発明が解決しようとする課題） ところが、これら従来から知られた、コラブシブル型の
ステアリングシャフト１９の場合、次に述べる様な、解
決すべき問題点が存在する。

即ち、アウターシャフト１１とインナーシャフト１２と
を結合する為、上記樹脂インジェクション空間１４．１
４内に溶融状態で注入した合成樹脂１５の一部は、アウ
ターシャフト１１の内周面とインナーシャフト１２の外
周面との間で、上記樹脂インジェクション空間１４．１
４から外れた部分に存在する隙間１８（第１０．１１図
）に進入し、この隙間１８部分で固化する事が避けられ
ない。この様に、隙間１８部分に合成樹脂１５が進入し
固化する事は、アウターシャフト１１とインナーシャフ
ト１２とから成るステアリングシャフト１９の全長を縮
めるのに要する力１．所所謂コラプス型を大きくする為
、好ましくない。

ところが、従来のステアリングシャフト１９の場合、合
成樹脂１５充填用の樹脂インジェクション空間１４を構
成する為の凹部１３を、インナーシャフト１２の全周に
互って形成していた為、上記樹脂インジェクション空間
１４内に充填した合成樹脂１５が、上記隙間１８に、ス
テアリングシャフト１９の全周に亙って進入してしまう
。

アウターシャフト１１の外周面とインナーシャフト１２
の内周面との間の隙間１８内で、合成樹脂１５が進入し
た部分の面積が大きい程、アウターシャフト１１とイン
ナーシャフト１２との変位に要する力（コラプス荷重）
がより大きくなる為、好ましくない。

又、第８〜１０図に示した構造の場合、ステアリングホ
イール２（第７図）の操作に基づき、ステアリングシャ
フト１９に捩り方向の回転力が加わり、アウターシャフ
ト１１の内周面とインナーシャフト１２の外周面との間
に充填された合成樹脂が、同周面の間で押し潰される様
に変形すると、アウターシャフト１１の内周面とインナ
ーシャフト１２の外周面とが、周方向２箇所位置でのみ
接触する事になり、接触部に大きな面圧が加わり、操舵
作業の繰り返しに伴なって、接触部に所謂フレッティン
グ摩耗が発生し易くなる。

この様なフレッティング摩耗は、操舵機構の遊び量増大
に結び付くだけでなく、やはりコラプス荷重の増大につ
ながる為、好ましくない。

更に、第１１〜１２図に示した構造の場合、樹脂インジ
ェクション空間１４を構成する為に、インナーシャフト
１２の外周面に形成した凹部１３が、単なるＵ字溝の為
、上記樹脂インジエクシ亘ン空間１４内に充填され固化
した合成樹脂１５と凹部１３との間の係合では、インナ
ーシャフト１２とアウターシャフト１１との間に於ける
、周方向に亙るがたつき防止を図る事が出来ない。

一方、アウターシャフト１１の内周面に形成した雌セレ
ーション溝１６と、インナーシャフト１２の外周面に形
成した雄セレーション溝１７との間には、周方向に互っ
て若干のがたつきが存在する事が避けられない。

従って、第１１〜１２図に示した様な構造の場合、アウ
ターシャフト１１の内周面とインナーシャフト１２の外
周面との間部分に存在する隙間１８内に合成樹脂が進入
し固化する事が、両部材１１．１２間での、周方向に亙
るがたつき防止を図る為に必要であり、必然的にコラプ
ス荷重が大きくなってしまう。

本発明のステアリングシャフトは、上述の様な不都合を
解消するものである。

（課題を解決する為の手段） 本発明のステアリングシャフトは、内周面を雌セレーシ
ョン溝等の多角形状、或は互いに平行な２平面を有する
形状としたアウターシャフトと、外周面を前記アウター
シャフトの内周面と係合する雄セレーション溝等の多角
形状、或は互いに平行な２平面を有する形状としたイン
ナーシャフトとを、テレスコープ状に組み合わせる事で
構成されている。

上記インナーシャフトの外周面で周方向一部には、凹部
を形成しており、この凹部により前記外周面と内周面と
の間に、樹脂インジェクション空間を構成している。

アウターシャフトの一部には、それぞれが上記樹脂イン
ジェクション空間内に連通ずる、第一第二の樹脂インジ
ェクション孔を形成しており、この内の第一の樹脂イン
ジェクション孔から前記樹脂インジェクション空間に、
合成樹脂を注入し固化している。

（作　　用） 上述の様に構成される本発明のステアリングシャフトの
場合、アウターシャフトとインナーシャフトとの間に於
ける回転力伝達は、それぞれ多角形状とされたアウター
シャフトの内周面とインナーシャフトの外周面との係合
により、確実に行なわれる。

この際、アウターシャフトの内周面とインナーシャフト
の外周面とは、各周面の多角形状に応じて、互いに多数
箇所で接触する為、接触面に太きな応力が加わる事はな
く、接触部分にフレッティング摩耗が発生する事はない
。

又、上記内周面を、互いに平行な２平面を有する形状と
した場合でも、樹脂インジェクション空間内への合成樹
脂の送り込みに伴ない、上記空間と反対側に位置する平
面同士が密接する為、この密接した部分で回転力の伝達
が行なわれ、フレッティング摩耗の発生が防止される。

更に、アウターシャフトとインナーシャフトとの結合用
合成樹脂を充填する為の樹脂インジェクション空間は、
インナーシャフトの周方向一部にのみ形成された凹部に
より構成されている為、上記インジェクション空間に送
り込まれた溶融合成樹脂が、アウターシャフト内周面と
インナーシャフト外周面との間に存在する隙間に進入し
たとしても、その進入がステアリングシャフトの全周に
亙る事はない。

従って、上記隙間内に進入した合成樹脂により、アウタ
ーシャフトとインナーシャフトとの変位に要する応力が
大きくなる程度を、低く抑える事が可能となる。

しかも、第一の樹脂インジェクシｊン孔から、樹脂イン
ジェクション空間に溶融合成樹脂の送り込みを行った場
合、上記空間内に必要十分な量の合成樹脂が送り込まれ
た事は、第二の樹脂インジェクション孔により確認する
事が出来、上記空間内に必要以上の合成樹脂を送り込み
、前記隙間に進入する合成樹脂の量が多くなる事を防止
出来る為、アウターシャフトとインナーシャフトとの変
位に要する応力が大きくなる事の防止効果は、−層確実
なものとなる。

（実施例） 次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳しく
説明する。

第１〜２図は本発明の第一実施例を示しており、第１図
はステアリングシャフトの要部断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ断面図である。

本発明のステアリングシャフト２０は、前述した従来の
ステアリングシャフト１９と同様に、アウターシャフト
２１とインナーシャフト２２とをテレスコープ状に組み
合わせる事で、軸方向に亙る衝撃力が加わった場合に全
長が縮まる様に構成している。

この内のアウターシャフト２１は、全体を円管状とされ
ており、一端部内周面に雌セレーション溝２３を形成す
る事で、この内周面部分の断面形状を多角形状としてい
る。

又、インナーシャフト２２は、全体を同社状とされてお
り、一端部外周面に、前記アウタ−シャフト２１内周面
の雌セレーション溝２３と係合する雄セレーション溝２
４を形成する事で、このインナーシャフト２２の一端部
外周面部分の断面形状を多角形状としている。

上記インナーシャフト２２の軸方向２箇所位置には、こ
のインナーシャフト２２の一部を平削する事で、凹部２
５．２５を形成しており、各凹部２５．２５により、前
記インナーシャフト２２の外周面とアウターシャフト２
１の内周面との間に、断面が三日月型の樹脂インジェク
ション空間２６．２６を構成している。

上記アウターシャフト２１の一部で、上記樹脂インジェ
クション空間２６．２６の両端部に整合する位置には、
それぞれ第一　第二の樹脂インジェクション孔２７．２
８を形成している。

そして、上記樹脂インジェクション空間２６には、上記
第一の樹脂インジェクション孔２７．２７から溶融した
合成樹脂１５を注入し、この合成樹脂１５を樹脂インジ
ェクション空間２６内で冷却固化する事で、アウターシ
ャフト２１とインナーシャフト２２とを、合成樹脂１５
を介して結合している。

上述の様に構成される本発明のステアリングシャフト２
０の場合、アウターシャフト２１とインナーシャフト２
２との間に於ける、捩り方向に亙る回転力伝達は、アウ
ターシャフト２１の内周面に形成された雌セレーション
溝２３と、インナーシャフト２２の外周面に形成された
維セレーション溝２４との係合により、確実に行なわれ
る。

この際、アウターシャフト２１の内周面に形成された雌
セレーション溝２３と、インナーシャフト２２の外周面
に形成された雄セレーション溝２４とは、各セレーショ
ン溝２３．２４の歯数に応じた多数箇所で互いに接触す
る為、全体としての接触面積が広くなり、接触面に大き
な応力が加わる事はなくなる。この結果、接触部分に７
レツテイング摩耗が発生する可能性が低くなり、仮に発
生しても、その程度は軽くなる。

又、アウターシャフト２１とインナーシャフト２２との
結合用合成樹脂１５を充填する為の樹脂インジェクショ
ン空間２６は、インナーシャフト２２の外周面で、周方
向一部にのみ形成された凹部２５．２５によって構成さ
れている為、上記インジェクション空間２６に送り込ま
れた溶融合成樹脂１５がアウターシャフト２１の内周面
とインナーシャフト２２の外周面との間に存在する隙間
２９に進入したとしても、その進入がステアリングシャ
フト２０の全周に亙る事はない。

即ち、雄セレーション溝２４を形成したインナーシャフ
ト２２の外周面と、雌セレーション溝２３を形成したア
ウターシャフト２１の内周面との間には、若干の隙間２
９が形成される事が避けられないが、上記樹脂インジェ
クション空間２６は、第２図のＡ範囲でのみ、この隙間
２９と対向し、残りのＢ範囲では対向しない。従って、
上記隙間２９の内、Ｂ範囲に存在する部分には、合成樹
脂１５が進入する事が殆どなくなり、上記隙間２９内に
進入した合成樹脂１５により、アウターシャフト２１と
インナーシャフト２２との変位に要する応力が大きくな
る程度を、低く抑える事が可能となる。

又、樹脂インジェクション空間２６内に溶融合成樹脂１
５を注入する場合に、第一の樹脂インジェクション孔２
７から、溶融合成樹脂１５の送り込みを行なうと、第二
の樹脂インジェクション孔２８により、上記空間２６内
に必要十分な量の合成樹脂１５が送り込まれた事を確認
出来る為、上記空間２６内に必要以上の合成樹脂１５を
送り込む事がなくなる。従って、合成樹脂１５の使用量
低減を図れるだけでなく、樹脂インジェクション空間２
６から溢れ出た溶融合成樹脂１．５が、前記隙間２９に
進入する事を防止出来る。この結果、アウターシャフト
２１内周面の雌セレーシ日ン溝２３とインナ−シャフト
２２外周面の雄セレーション溝２４との間に存在する隙
間２９に進入する合成樹脂１５の量を、より少なく抑え
る事が可能となり、アウターシャフト２１とインナーシ
ャフト２２との変位に要する応力が大きくなる事を、よ
り一層確実に防止する事が可能となる。

例えば、本発明者の行なった実験によると、第１１〜１
２図に示した様な、従来のステアリングシャフト１９の
場合、軸方向に加わる圧縮荷重（コラプス荷重）と軸方
向圧縮量（コラプス量）との関係が、第６図の実線ａで
示す様に変化したのに対し、上述した本発明のステアリ
ングシャフト２０の場合、圧縮荷重と軸方向圧縮量との
関係が、同図に鎖線すで示す様になり、本発明がコラプ
ス荷重の低減に果たす役割が大きい事を確認出来た。

尚、本発明のステアリングシャフト２０の場合、樹脂イ
ンジェクション空間２６が、ステアリングシャフト２０
の周方向一部にのみ設けられている為、上記隙間２９内
に合成樹脂１５が進入しなくても、アウターシャフト２
１とインナーシャフト２２との間に於ける、周方向のが
たつきの発生は、確実に防止出来る。

次に、第３図は本発明の第二実施例を示している。

本実施例の場合、アウターシャフト２１の内周面の一部
で、樹脂インジェクション空間２６と対向する部分に、
単なる円筒面３ｏを形成している。

この様に、アウターシャフト２１の内周面一部に円筒面
３０を形成する事で、前記隙間２９の円周方向に亙る長
さを短く出来、その分だけ、隙間２９内に進入する合成
樹脂１５の量を少なくして、コラプス荷重のより一層の
低減を図る事が出来る。

更に、第４〜５図は本発明の第三実施例を示している。

本実施例の場合、インナーシャフト２２の一部外周面に
形成した凹部２５．２５の、軸方向に亙る長さ寸法が、
前記第一実施例の場合に比べて短かい。そして、これに
合わせて、第一、第二の樹脂インジェクション孔２７．
２８を、上記各凹部２５．２５により形成される樹脂イ
ンジェクション空間２６．２６の、周方向両端部に形成
している。

その他の構成及び作用に就いては、前述した第一実施例
の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して
、重複する説明を省略する。

尚、インナーシャフトの外周面とアウターシャフトの内
周面との形状は、図示の実施例の様なセレーション溝形
状に限定されず、他にも三角形以上の多角形状や、第９
〜１０図に示した様な、互いに平行な２平面を有する小
判型形状とする事も出来る。各周面の形状を、この様な
小判型とした場合でも、本発明の構造によると、樹脂イ
ンジェクション空間内への合成樹脂の送り込みに件ない
、このインジェクション空間と反対側に位置する平面同
士が密接し、アウターシャフトとインナーシャフトとの
間での回転力伝達が、広い面積に行なわれ、フレッティ
ング摩耗の発生が防止される。

（発明の効果） 本発明のステアリングシャフトは、以上に述べた通り構
成され作用する為、回転力伝達に基づくフレッティング
摩耗の発生を有効に防止しつつ、アウターシャフト内周
面とインナーシャフト外周面との間の隙間に進入する合
成樹脂の量を少なく抑える事が出来、コラプス荷重を十
分に低くする事が可能となる。

しかも、この様にしてコラプス荷重を低くする事で、ア
ウターシャフトとインナーシャフトとの間に、周方向に
亙るがたつきが生じる事もな（、ステアリングホイール
からステアリングギヤに、安定した操舵力伝達を行なう
事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は本発明の第一実施例を示しており、第１図
はステアリングシャフトの要部縦断側面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本発明の第二実施例を示
す、第２図同様の断面図、第４〜５図は本発明の第三実
施例を示しており、第４図はステアリングシャフトの要
部縦断側面図、第５図は第４図のＢ−Ｂ断面図、第６図
は本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果を示
す線図、第７図は本発明の対象となるステアリングシャ
フトを組み込んだ、ステアリング機構の１例を示す側面
図、第８〜１０図は従来のステアリングシャフトの１例
を示しており、第８図は要部縦断側面図、第９図は第８
図のＣ−Ｃ断面図、第１０図は同Ｄ−Ｄ断面図、第１１
〜１２図は従来のステアリングシャフトの第２例を示し
ており、第１１図は要部縦断側面図、第１２図は第１１
図のＥ−Ｅ断面図である。 １ｚ第一のステアリングシャフト、２ニステアリングホ
イール、３；ステアリングコラム、４：上部ブラケット
、５：下部ブラケット、６；インスツルメントパネル、
７：第一の自在継手、８：：第二のステアリングシャフ
ト、９：第二の自在継手、１０：第三のステアリングシ
ャフト、１１：アウターシャフト、１２：インナーシャ
フト、１３：凹部、１４：樹脂インジェクション空間、
１５：合成樹脂、１６：酸セレーション溝、１７：雄セ
レーション溝、！８：陣間、ｔ９．２（１ステアリング
シヤフト、２１；アウターシャフト、２２：インナーシ
ャフト、２３：酸セレーション溝、２４：雄セレーショ
ン溝、２５：凹部、２６：樹脂インジェクション空間、
２７；第一の樹脂インジェクション孔、２８：第二の樹
脂インジェクション孔、２９：隙間、３０：円筒面。 特許出願人　日本精工株式′会社 代　　理　　人　　小　山　構造（ばか１名）−が閏ｒ
ｆ鵬會 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内周面を多角形状としたアウターシャフトと、外
   周面を前記アウターシャフトの内周面と係合する多角形
   状としたインナーシャフトと、このインナーシャフトの
   外周面の周方向一部に形成された凹部により、前記外周
   面と内周面との間に形成された樹脂インジェクション空
   間と、アウターシャフトの一部に、それぞれ上記樹脂イ
   ンジェクション空間内に連通する状態で形成された第一
   、第二の樹脂インジェクション孔と、前記第一の樹脂イ
   ンジェクション孔から前記樹脂インジェクション空間に
   注入され固化した合成樹脂とから成るステアリングシャ
   フト。
2. （２）アウターシャフト内周面の多角形状が雌セレーシ
   ョン溝であり、インナーシャフトの外周面の多角形状が
   雄セレーション溝である、請求項１に記載のステアリン
   グシャフト。
3. （３）アウターシャフトの内周面とインナーシャフトの
   外周面との形状を、多角形状に代えて、互いにほぼ平行
   な２平面を有する形状とした、請求項１に記載のステア
   リングシャフト。