CN102530052B - 轴与轭部的结合构造以及车辆用操舵装置 - Google Patents

轴与轭部的结合构造以及车辆用操舵装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供轴与轭部的结合构造以及车辆用操舵装置。提供用于将操舵传递轴与万向联轴器的轭部结合的轴与轭部的结合构造(P)。与上述轭部(41)连结的上述操舵传递轴(5)的端部(5a)具有阶梯部(51)、以及从上述阶梯部(51)朝操舵传递轴(5)的轴向(X1)突出的插入凸部(52)。上述轭部(41)具有与上述阶梯部(51)对接并通过焊接部(55)而固定于上述阶梯部(51)的环状的支承部(53)、以及被上述支承部(53)包围并供上述插入凸部(52)插入的插入凹部(54)。在焊接部(55)破损时，上述插入凸部(52)以及上述插入凹部(54)以在旋转方向具有规定量的游隙(Q1)的方式进行卡合。

Description

轴与轭部的结合构造以及车辆用操舵装置
技术领域
本发明涉及轴与轭部(yoke)的结合构造以及具备该轴与轭部的结合构造的车辆用操舵装置。
背景技术
在汽车中，一般将与转向盘(操舵部件)连结的转向轴(操舵轴)和作为转向齿轮轴的例如小齿轮轴经由作为操舵传递轴的所谓的中间轴(intermediateshaft)连结。
通常，使用将内轴与筒状的外轴连结成在轴向能够相对滑动的可伸缩轴作为中间轴。中间轴的内轴以及外轴的端部分别经由万向联轴器连结于对应的转向轴以及小齿轮轴。
以往，各万向联轴器的轭部通过焊接而一体地固定中间轴的对应的轴(例如参照日本实开平5-46649号公报的说明书的第11段)。万一在焊接部断裂时，有时通过对轭部与对应的轴进行花键嵌合而能够进行操舵。另外，有时追加基于焊接的固定，将对应的轴敛缝于轭部。
通过像这样追加花键嵌合、敛缝，在焊接部断裂时，也能够进行万向联轴器的轭部与中间轴之间的扭矩传递，由此能够实现故障保险功能。
但是，由于即使焊接部断裂，也能在万向联轴器的轭部与中间轴之间充分地进行扭矩传递，所以驾驶员不能意识到处于发生异常的状态。因此，存在不进行修理而在该发生异常的状态下长期持续驾驶的忧虑。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够在焊接断裂时实现故障保险功能、并且使驾驶员意识到异常的发生的轴与轭部的结合构造以及车辆用操舵装置。
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种轴与轭部的结合构造，该轴与轭部的结合构造具备：具有端部的操舵传递轴；以及与上述操舵传递轴的上述端部连结的万向联轴器的轭部，上述操舵传递轴的上述端部具有：阶梯部、以及从上述阶梯部朝上述操舵传递轴的轴向突出的插入凸部，上述轭部具有与上述阶梯部对接并通过焊接部而固定于上述阶梯部的环状的支承部、以及被上述支承部包围并供上述插入凸部插入的插入凹部，在上述焊接部破损时，上述插入凸部以及上述插入凹部以在旋转方向具有规定量的游隙的方式进行卡合。
根据本发明的一个方面，即使在焊接部破损的情况下，插入凸部以及插入凹部也会以在旋转方向具有规定量的游隙的方式进行卡合。因此，驾驶员在操舵时感觉到晃动感的同时还能够进行操舵，从而能够驶向例如修理厂等。由于能够在操舵中赋予驾驶员晃动感，所以能够使驾驶员切实地意识到异常的发生。
附图说明
图1是应用了本发明的一个实施方式的轴与轭部的结合构造的车辆用操舵装置的简要结构的示意图。操舵传递轴与万向联轴器的轭部经由上述结合构造结合。
图2是作为操舵传递轴的操舵中间轴与万向联轴器的轭部的结合构造的简要侧视图。
图3是图2的结合构造的主要部分的放大图。
图4A是图3的沿IVa-IVa线的剖视图、并且表示通常时的结合构造，图4B表示发生异常时的结合构造。
符号说明：
1...车辆用操舵装置；2...操舵部件；3...操舵轴；4...第1万向联轴器；5...中间轴(操舵中间轴。操舵传递轴)；5a...第1端部；5b...第2端部；6...第2万向联轴器；7...小齿轮轴；11...第1操舵轴；12...第2操舵轴；16...输出轴；35...下轴；36...上轴；51...阶梯部；52...插入凸部；52a...外周；53...支承部；54...插入凹部；54a...内周；55...焊接部；56...连结凸部；57...连结凹部；41...第1轭部；X1...轴向；R1...径向；C1...周方向。
具体实施方式
参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。
图1是应用了本发明的一个实施方式的轴与轭部的结合构造P的车辆用操舵装置1的简要结构图。参照图1，车辆用操舵装置1具备：与转向盘等操舵部件2连结的操舵轴3；作为操舵传递轴的操舵中间轴(转向中间轴。以下仅称为中间轴。)5，其经由第1万向联轴器4与操舵轴3连结；经由第2万向联轴器6与中间轴5连结的小齿轮轴7；以及作为转向轴的齿条轴8，其具有与设置于小齿轮轴7的端部附近的小齿轮7a啮合的齿条8a。
转向机构A1由包括小齿轮轴7以及齿条轴8的齿轮齿条机构构成。齿条轴8被固定于车身侧部件9的壳体10支承为在沿车辆的左右方向的轴向(与纸面正交的方向)能够移动。虽然未图示，齿条轴8的各端部经由对应的转向拉杆以及对应的转向节臂与对应的转向轮连结。
操舵轴3具备在同轴上连结的第1操舵轴11和第2操舵轴12。第1操舵轴11具有利用花键结合而嵌合成能够共同旋转并在轴向能够相对滑动的上轴13以及下轴14。上轴13以及下轴14中的任意一个轴构成内轴，另一个轴构成筒状的外轴(中空轴)。
另外，第2操舵轴12具有：输入轴15，其以能够共同旋转的方式与下轴14连结；输出轴16，其以能够传递扭矩的方式经由第1万向联轴器4与中间轴5的第1端部5a连结；以及扭杆17，其将输入轴15以及输出轴16连结成能够相对旋转。另一方面，中间轴5的第2端部5b以能够传递扭矩的方式经由第2万向联轴器6与小齿轮轴7连结。
操舵轴3经由未图示的轴承被固定于车身侧部件18、19的转向柱20支承为能够旋转。
转向柱20具备在轴向能够相对移动地嵌合的筒状的上外套(jacket)21与筒状的下外套22、以及与下外套22的轴向下端连结的壳体23。在壳体23内收纳有对操舵辅助用的电动机24的动力进行减速而后向输出轴16传递的减速机构25。
减速机构25具有以能够共同旋转的方式与电动机24的旋转轴(未图示)连结的驱动齿轮26、以及与驱动齿轮26啮合并与输出轴16共同旋转的从动齿轮27。驱动齿轮26例如由蜗杆轴构成，从动齿轮27例如由蜗轮构成。
转向柱20经由车辆后方侧的上托架28以及车辆前方侧的下托架29固定于车身侧部件18、19。上托架28能够经由后述的柱托架固定于转向柱20的上外套21。上托架28利用从车身侧部件18向下方突出的固定螺栓(双头螺栓)30、与该固定螺栓30螺合的螺母31、以及能够脱离地保持于上托架28的套筒(capsule)32固定于车身侧部件18。
下托架29固定于转向柱20的壳体23。并且，下托架29利用从车身侧部件19突出的固定螺栓(双头螺栓)33和与该固定螺栓33螺合的螺母34固定于车身侧部件19。
中间轴5具备下轴35和筒状的上轴36，该下轴35例如由内轴构成，该上轴36例如由外轴构成、且与下轴35嵌合为能够沿轴向相对滑动并能够共同旋转。
在本实施方式中，对操舵传递轴与万向联轴器的轭部的结合构造P应用于将中间轴5的第1端部5a与第1万向联轴器4的第1轭部41结合的构造的例子进行说明。但是，并不局限于此，本结合构造P也可以应用于将中间轴5的第2端部5b与第2万向联轴器6的轭部连结的构造。
如图2所示，第1万向联轴器4具备：与作为中间轴5的第1端部5a的上轴36的端部连结的第1轭部41、与第2操舵轴12的输出轴16的端部16a连结的第2轭部42、和连结第1轭部41以及第2轭部42的十字轴43。
形成于筒状的上轴36的内周的内花键38与形成于中间轴5的下轴35的外周的外花键37嵌合。
中间轴5的第1端部5a具有阶梯部51、以及从阶梯部51沿轴向X1突出的插入凸部52。另一方面，第1万向联轴器4的第1轭部41具有：与阶梯部51对接并通过焊接部55固定于阶梯部51的环状的支承部53；以及被支承部53包围并供插入凸部52插入的插入凹部54。
焊接阶梯部51与支承部53的焊接部55可以配置于阶梯部51的整个圆周，也可以配置于周方向C1的多个位置。本实施方式的特征在于，在万一焊接部55破损的情况下，插入凸部52以及插入凹部54能够以在旋转方向具有规定量的游隙的方式进行卡合。由此实现能够进行操舵的故障保险，并且使操舵具有晃动感、从而使驾驶员切实地意识到异常的发生。
具体而言，如作为图2的放大图的图3、以及作为图3的沿IVa-IVa线的剖视图的图4A所示，插入凸部52的外周52a具有向径向R1的外侧突出的多个连结凸部56。多个连结凸部56在周方向C1隔开相等间隔地配置。另一方面，插入凹部54的内周54a具有向径向R1的外侧凹陷的多个连结凹部57。各连结凸部56的至少前端部在旋转方向(相当于周方向C1)具有规定量的间隙S1、S2地收纳于各自对应的连结凹部57内。
即，如图4B所示，各连结凸部56与各自对应的连结凹部57在旋转方向(周方向C1)能够具有游隙Q1(相当于设定在例如10°～30°的范围内的规定角度)地卡合。
根据本实施方式，即使中间轴5的第1端部5a的阶梯部51与第1万向联轴器4的第1轭部41的支承部53的焊接部55破损，中间轴5的插入凸部52以及第1轭部41的插入凹部54也能够以在旋转方向(周方向C1)具有规定量的游隙Q1的方式进行卡合。因此，驾驶员在操舵时感觉到晃动感的同时还能够进行操舵，从而能够驶向例如修理厂等。由于能够在操舵中赋予驾驶员晃动感，所以能够使驾驶员切实地意识到异常的发生。
具体而言，通过插入凸部52的外周52a的连结凸部56与插入凹部54的内周54a以在旋转方向具有规定量的游隙Q1的方式进行卡合，能够进行操舵、并且能够赋予驾驶员操舵中的晃动感，警告异常的发生来促使驾驶员进行修理。
另外，如本实施方式所示，在操舵传递轴是中间轴5的情况下，具有下述的优异的优点。即，中间轴5的第1端部5a经由万向节型的万向联轴器4与第2操舵轴12的输出轴16连结，另一方面，中间轴5的第2端部5b经由万向节型的万向联轴器6与作为转向齿轮轴的小齿轮轴7连结。
为了在进行操舵时不使驾驶员感觉到扭矩的变动，在两个万向联轴器4、6设有相位差。根据本实施方式，在即将进行焊接第1万向联轴器4的第1轭部41与中间轴5的第1端部5a(筒状的上轴36的端部)的最后工序之前的阶段，使中间轴5沿旋转方向相对于第1轭部41旋转变位来进行相位对合。此时，由于在中间轴5的插入凸部52与第1轭部41的插入凹部54之间，借助连结凸部56以及连结凹部57而允许在旋转方向(周方向C1)具有规定量的游隙Q1(例如10°～30°)，所以相位对合时的自由性高。
另外，由于与第1轭部41连结的中间轴5的上轴36是形成为筒状的中空轴，所以利用拉深加工等能够容易地形成连结凸部56，从而易于制造。
本发明并不局限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，将本发明的结合构造P应用于中间轴5(操舵中间轴)的上轴36与对应的万向联轴器4的对应的轭部的结合。并不局限于此，也可以将本发明的结合构造应用于作为操舵传递轴的中间轴5(操舵中间轴)的下轴35的端部与对应的万向联轴器6的对应的轭部的结合。
另外，虽然未图示，但还可以在插入凸部52的外周52a设置连结凹部、在插入凹部54的内周54a设置连结凸部。
另外，在上述实施方式中，虽然将设置于操舵传递轴所包括的中空轴(在上述实施方式中为中间轴5的上轴36。也可以是中间轴5的下轴)的端部的插入凸部52插入对应的轭部41的插入凹部54，但是也可以代替该结构，将设置于操舵传递轴所包括的实心轴(可以是中间轴5的上轴或者下轴中的任意一个)的端部的插入凸部插入对应的轭部的插入凹部(未图示)。
另外，在图4A、图4B的实施方式中，虽然将4个连结凸部56以相等间隔配置，但也可以将2个连结凸部以180度间隔配置或者将3个连结凸部以120度间隔配置、并且设置与连结凸部相等数量的连结凹部。还可以设置5个以上的连结凸部以及与5个以上的连结凸部相等数量的连结凹部。连结凸部以及连结凹部的形状并不局限于图4A、图4B的山形形状，可以是任何形状。
以上，利用具体的方式对本发明详细地进行了说明，理解了上述内容的本领域技术人员应该能够容易地想到其变更、改变以及等效物。因此，本发明应该是权利要求书的范围及其等同的范围。

Claims (4)

1.一种轴与轭部的结合构造，其特征在于，
该轴与轭部的结合构造具备：
具有端部的操舵传递轴；以及
与所述操舵传递轴的所述端部连结的万向联轴器的轭部，
所述操舵传递轴的所述端部具有：阶梯部、以及从所述阶梯部朝所述操舵传递轴的轴向突出的插入凸部，
所述轭部具有与所述阶梯部对接并通过焊接部而固定于所述阶梯部的环状的支承部、以及被所述支承部包围并供所述插入凸部插入的插入凹部，
在所述焊接部破损时，所述插入凸部以及所述插入凹部以在旋转方向具有设定在10°～30°的范围内的游隙的方式进行卡合，
所述插入凸部的外周以及所述插入凹部的内周中的任一方具有朝所述操舵传递轴的径向突出的多个连结凸部，所述插入凸部的外周以及所述插入凹部的内周的另一方具有朝所述径向凹陷的连结凹部，
各所述连结凸部能够以在旋转方向具有设定在10°～30°的范围内的间隙的方式与各自对应的连结凹部进行卡合。
2.根据权利要求1所述的轴与轭部的结合构造，其特征在于，
所述操舵传递轴包括操舵中间轴。
3.根据权利要求1或2所述的轴与轭部的结合构造，其特征在于，
所述操舵传递轴包括中空轴，
在所述中空轴的端部设置有所述阶梯部以及所述插入凸部。
4.一种车辆用操舵装置，其特征在于，
作为所述操舵传递轴的操舵中间轴经由权利要求1或2所述的轴与轭部的结合构造与对应的万向联轴器的轭部结合。
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