JP2007145062A - Steering shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のステアリング装置に組み込まれて使用され、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ためのステアリングシャフトに関するものである。 The present invention relates to a steering shaft that is used by being incorporated in a steering device of an automobile and transmits a movement of a steering wheel to a steering gear.
ステアリングシャフトは、操舵トルクを伝達するために、捻り強度が必要である。一方、ステアリングシャフトには、例えば前方からの衝撃を吸収する機能も要求される。ステアリング装置に要求される衝撃吸収機能は、主に二つに大別され、その内の一つは、運転者がステアリング装置に衝突する際の衝撃を吸収する機能であり、例えばエアバックシステムの併用により大幅に改善されている。もう一つは、ボディやエンジンなどが衝突の力で後方に押し下げられ、ステアリングシャフトも同様に押し下げられた結果、ステアリング装置が運転者を突き上げようとする衝撃を吸収する機能である。 The steering shaft needs torsional strength to transmit the steering torque. On the other hand, the steering shaft is also required to have a function of absorbing an impact from the front, for example. The shock absorbing function required for the steering device is mainly divided into two, and one of them is a function for absorbing the shock when the driver collides with the steering device. It is greatly improved by the combined use. The other is a function of absorbing the impact of the steering device pushing up the driver as a result of the body or engine being pushed back by the force of the collision and the steering shaft being pushed down in the same manner.
このようなステアリングシャフト自体に衝撃吸収機能を付与するため、例えば中空のステアリングシャフトの一部を蛇腹状にして、所謂ベローズ部(蛇腹部)を形成するものがある。例えば、下記に挙げる特許文献1にはベローズ部における衝撃吸収機能に関する技術が開示されている。
しかしながら、衝撃吸収のために形成されるベローズ部は、コラプシブル、つまり変形して衝撃を吸収するものであり、一方で、ステアリングホイールの動き(回転トルク)をステアリングギヤに伝達するための十分な耐久性も要求される。具体的に、衝撃吸収のためにはベローズ部全体に対する曲げ荷重を小さくする必要があり、耐久性のためにはベローズ部内に発生する応力を小さくする必要がある。これは、機械強度的には、一見、相反する要求である。前述した特許文献には、ベローズ部の衝撃吸収機能と耐久性の両立に関する記述はない。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、衝撃吸収機能と耐久性の両立が可能なステアリングシャフトを提供することを目的とするものである。
However, the bellows part formed to absorb the impact is collapsible, that is, deforms to absorb the impact, and on the other hand, it has sufficient durability to transmit the steering wheel movement (rotational torque) to the steering gear. Sex is also required. Specifically, it is necessary to reduce the bending load on the entire bellows part for absorbing the impact, and it is necessary to reduce the stress generated in the bellows part for durability. This is a seemingly contradictory requirement in terms of mechanical strength. In the above-mentioned patent document, there is no description regarding the compatibility between the impact absorbing function and the durability of the bellows part.
The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a steering shaft capable of achieving both an impact absorbing function and durability.
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に係るステアリングシャフトは、ステアリングホイールからステアリングギヤまでの操舵力伝達経路中に配設され且つ複数の大径部及び小径部からなる蛇腹部が形成されたステアリングシャフトにおいて、前記蛇腹部のうち、軸方向中央部の蛇腹のピッチよりも両端のピッチの方が大きいことを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a steering shaft according to
前記蛇腹のピッチとは、蛇腹部の隣合う山部(蛇腹部の外側に出っ張っている部分)間の距離、或いは隣合う谷部(蛇腹部の内側に引っ込んでいる部分)間の距離を示す。本発明のうち請求項1に係るステアリングシャフトは、蛇腹部の軸方向中央部の蛇腹のピッチより両端の方が大きいことを特徴としている。
また、本発明のうち請求項2に係るステアリングシャフトは、前記請求項1に係る発明において、前記蛇腹のピッチは、軸方向中央部から両端にかけて次第に大きいことを特徴とするものである。
The pitch of the bellows indicates a distance between adjacent mountain portions (portions protruding outside the bellows portion) of the bellows portions, or a distance between adjacent valley portions (portions recessed inside the bellows portion). . The steering shaft according to the first aspect of the present invention is characterized in that both ends are larger than the pitch of the bellows in the central portion in the axial direction of the bellows.
According to a second aspect of the present invention, the steering shaft according to the first aspect is characterized in that, in the first aspect, the pitch of the bellows is gradually increased from the axial center to both ends.
而して、本発明のうち請求項1に係るステアリングシャフトによれば、蛇腹部のうち、軸方向中央部の蛇腹のピッチよりも両端のピッチを大きくしたことにより、操舵入力又はその操舵入力に対する反力がより大きく作用する蛇腹部両端の応力を低減することができ、蛇腹部本来の衝撃吸収機能とあわせて、衝撃吸収機能と耐久性とを両立することができる。
また、本発明のうち請求項2に係るステアリングシャフトによれば、蛇腹のピッチを、軸方向中央部から両端にかけて次第に大きくしたことにより、蛇腹部全体に応力を低減することが可能となる。
Thus, according to the steering shaft according to
Further, according to the steering shaft of the present invention, the pitch of the bellows is gradually increased from the axial center to both ends, so that the stress can be reduced in the entire bellows.
次に、本発明のステアリングシャフトの一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1aは、本実施形態のベローズ構造及びステアリングシャフトを組付けたコラム式電動ステアリング装置の正常時の状態を示す概略構成図であり、図1bは、その変形時の状態を示す概略構成図である。コラム式電動パワーステアリング装置1では、ステアリングギヤ3でステアリングシャフト4の回転運動を直線運動に変えて、図示しないタイロッドを介して、ステアリングホイール2の操舵力を転舵輪に伝達するように構成されている。ステアリングシャフト4(実際にはステアリングコラム5内で分割されている)は、ステアリングコラム5内に回転自在に支持されており、ステアリングコラム5は、ロア側取付部6とアッパ側取付部7の二カ所で車体側部材に取付けられている。
Next, an embodiment of the steering shaft of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a schematic configuration diagram showing a normal state of a column type electric steering apparatus in which a bellows structure and a steering shaft of this embodiment are assembled, and FIG. 1B is a schematic configuration diagram showing a state at the time of deformation. is there. The column-type electric
このコラム式電動パワーステアリング装置1では、ステアリングシャフト4に操舵補助機構が設けられていて、モータ8の駆動により、減速機構9を介してステアリングシャフト4の操舵補助を行うようになっている。モータ8によってアシストされた出力トルクは、ステアリングシャフト4の下端(図の左側)に設けられた第1の自在継手10を介して中間シャフト11に伝達され、中間シャフト11の下端に設けられた第2の自在継手12を介してステアリングギヤ3に伝達されるようになっている。このとき、中間シャフト11には、モータ8によってアシストされたトルクが伝達されるため、他のステアリング装置よりも大きいトルクがかかる。よって、中間シャフト11には、コラプシブルシャフトとして、自在に伸縮・曲げ特性を決定でき、且つ回転伝達特性の優れている金属製のベローズ管13を用いるのが望ましい。そして、このような構成とすれば、衝突によって図1bの矢印方向に荷重を受けると、ステアリングギヤ3が図の右方に移動するようにして後退し、これに伴ってベローズ管13が変形して衝撃を吸収し、ステアリングコラム5への影響を防止するようになっている。これに対し、モータ8や減速機構9のような重量物を移動させると衝撃吸収機能を不安定にする恐れがあるので、ロア側取付部6は、二次衝突時に離脱しない構造となっている。
In this column type electric
図2は、図1のコラム式電動パワーステアリング装置1のベローズ管13の詳細を示す。ベローズ管13は、例えば厚さが0.1mm〜10mm程度の金属製円筒管を、例えばバルジ加工して形成される。また、本実施形態のベローズ管13は、そのベローズ部16の山部(ベローズ部16の外側に出っ張っている部分)14及び谷部(ベローズ部16の内側に引っ込んでいる部分)15を円弧断面とし、両者を、ベローズ管13の径方向並びに軸線方向に対して斜めな直線断面(全体形状としては円錐面)で連結した。ベローズ部16の山部14の外径Dは44mmとし、ベローズ部16の谷部15の外径dと当該ベローズ部16の両端に接続された円筒部18の外径とを等しく34mmに設定した。
FIG. 2 shows details of the bellows
そして、本実施形態では、ベローズ部16のうち、軸方向中央部の蛇腹のピッチPCよりも両端のピッチPL、PRを大きくし且つ軸方向中央部から両端にかけて次第に大きくした。具体的には、中央部のピッチPCを10mm、その両隣のピッチPCR、PCLを10.4mm、両端のピッチPR、PLを10.8mmとした。図3は、図2のベローズ管13の比較例として用意したものであり、ベローズ部16のピッチPを10mm一定にした。例えば同図のベローズ管13の右端部がステアリングホイール2側に、左端部がステアリングギヤ3側に連結されている場合を想定し、ベローズ管13の右端部に軸直角方向の荷重と軸直角方向のモーメントをかけたときの引張応力を有限要素法によって解析した結果、ベローズ部16の左端の谷部15の応力σL、その右隣の谷部15の応力σCL、中央部の谷部15の応力σCとの比は、1.10:1.05:1.00であった。一方、図2では、ベローズ部16の中央部のピッチPCを10mm、その両隣のピッチPCR、PCLを10.4mm、両端のピッチPR、PLを10.8mmとしたため、ベローズ部16の左端の谷部15の応力σL、その右隣の谷部15の応力σCL、中央部の谷部15の応力σCとの比は、1.00:1.00:1.00であった。これにより、ベローズ管13の耐久性を軸方向全長にわたって向上することができ、ベローズ部16本来の衝撃吸収機能とあわせて両立することができた。
In the present embodiment, the pitches PL and PR at both ends of the
また、本実施形態では、ベローズ部16の中央部のピッチPCを10mm、その両隣のピッチPCR、PCLを10.4mm、両端のピッチPR、PLを10.8mmとしたため、ピッチの大きい蛇腹の山部14及び谷部15の隅Rを大きくすることができ、これによりより一層の応力低減が可能となる。
なお、図2に示すように、ベローズ管13の一方の端部を支持し、他方の端部にのみ軸直角荷重及びモーメントが作用する場合には、支持側の蛇腹のピッチだけを大きくすればよいが、そのようにしたのでは、ベローズ管13の向きを誤って組付けてしまう恐れがある。本実施形態では、ベローズ部16両端の蛇腹のピッチを中央部より大きくしたことにより、ベローズ管13の向きを誤って組付けることがない。
In this embodiment, the pitch PC at the center of the
As shown in FIG. 2, when one end of the
図4には、本発明のステアリングシャフトに用いられるベローズ管13の他の実施形態を示す。この実施形態では、図2のベローズ管13に対し、ベローズ部16の軸方向中央部のピッチPCだけが小さく、その両側のピッチPCR、PCL、両端のピッチPR、PLを等しく、大きくした。この実施形態によれば、図2の実施形態のように軸方向全長にわたって耐久性を向上することはできないが、少なくともベローズ部16両端の応力を低減することができるので、耐久性も向上する。
なお、前記実施形態では、コラム式電動パワーステアリング装置の例についてのみ詳述したが、油圧パワーステアリング装置やアシスト機構のないステアリング装置にも本発明を適用することができる。
FIG. 4 shows another embodiment of the
In the above embodiment, only the example of the column type electric power steering apparatus has been described in detail. However, the present invention can be applied to a hydraulic power steering apparatus or a steering apparatus without an assist mechanism.
1はコラム式電動パワーステアリング装置
2はステアリングホイール
3はステアリングギヤ
4はステアリングシャフト
5はステアリングコラム
6はロア側取付部
7はアッパ側取付部
8はモータ
9は減速機構
10は第1の自在継手
11は中間シャフト
12は第2の自在継手
13はベローズ管
14は山部
15は谷部
16はベローズ部(蛇腹部)
18は円筒部
DESCRIPTION OF
18 is a cylindrical part
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005338603A JP2007145062A (en) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | Steering shaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005338603A JP2007145062A (en) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | Steering shaft |
Publications (1)
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JP2007145062A true JP2007145062A (en) | 2007-06-14 |
Family
ID=38206999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005338603A Pending JP2007145062A (en) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | Steering shaft |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007145062A (en) |
-
2005
- 2005-11-24 JP JP2005338603A patent/JP2007145062A/en active Pending
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