JP2008137481A - Energy absorbing type intermediate shaft and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両用操舵装置のステアリングシヤフトとステアリングギヤとを連結するエネルギ吸収式中間シャフトの構成と、その製造方法に関するものである。 The present invention relates to a configuration of an energy absorbing intermediate shaft for connecting a steering shaft and a steering gear of a vehicle steering apparatus, and a method for manufacturing the same.
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車両用操舵装置では、車両衝突時の衝撃から運転者を保護するため、衝撃が加わったときに衝撃エネルギを吸収しつつ全長が縮まるエネルギ吸収型の中間シャフトの使用が法令で義務付けられている。 In the vehicle steering device that transmits the movement of the steering wheel to the steering gear, an energy absorbing intermediate shaft that absorbs impact energy and contracts the entire length when impact is applied in order to protect the driver from the impact at the time of vehicle collision Is required by law.
図3は、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車両用操舵装置の構成の一例を説明する図であって、ステアリングホイール102の動きは、ステアリングコラム103の内部に回転自在に支承されたステアリングシヤフト101を経て、第1の自在継手107、中間シヤフト110、第2の自在継手111を経て、ステアリングギヤの入力軸112に伝達され、車輪に舵角が与えられるように構成されている。なお、ステアリングコラム103は、ブラケット104、105によりインスツルメントパネル106の下面に固定されており、中間シヤフト110は衝撃エネルギを吸収しつつ全長が縮まるエネルギ吸収型の中間シャフトである(特許文献1、2参照)。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the configuration of the vehicle steering device that transmits the movement of the steering wheel to the steering gear. Via the
図4は、上記した中間シヤフト110の外観図で、中間シヤフト110はチューブ108aとシャフト109aから構成され、第1の自在継手107のヨーク107aにはチューブ108aが固定連結され、シャフト109aには第2の自在継手111のヨーク111aが連結されている。そして、チューブ108aの内周面には雌セレーションが形成され、シャフト109aの外周面には雄セレーションが形成され、チューブ108aにシャフト109aを嵌合させてセレーション結合させる。この構成により、チューブ108aとシャフト109aの間で回転力の伝達が可能で、且つチューブ108aとシャフト109aとは軸方向には摺動自在に結合される。
FIG. 4 is an external view of the
また、シャフト109aには、その一部にフライス加工により平面部109cが形成されており、自在継手111のヨーク111aとシャフト109aとは平面部109cに当接するピンチボルト113により固定締結されている。
Further, a
シャフト109aの外周面の形成された雄セレーション部をフライス加工して平面部109cを形成するとき、雄セレーション部には鋭いエッジを有する切端面109fが形成され、切端面109fに微細なバリが生じる。切端面のエッジと、バリに関しては、後述する「発明が解決しようとする課題」において説明する。
When the male serration portion formed on the outer peripheral surface of the
図5は、中間シヤフト110の組み立て工程を説明する図である。まず、内周面に雌セレーションが形成されたチューブ108aに、外周面に雄セレーションが形成されたシャフト109aを挿入し(図5(a)参照)、平面部109cの一部がチューブ108aの端部に露出するまで奥に挿入する(図5(b)参照)。この状態で、ポンチPとダイD(治工具)を使用して平面部109cに対向するチューブ108aの端部をシャフト109aに向けて押圧変形させて部分的に縮径加工し、シャフト109aをチューブ108aから押し出して摩擦結合させる(図5(c)参照)。
FIG. 5 is a diagram for explaining an assembly process of the
図6は、中間シヤフト110の縮径加工を説明する図であって、図6(a)は、シャフト109aの平面部109cの一部がチューブ108aの端部に露出するまで挿入した状態を示す断面図である。この状態で、ポンチPとダイD(治工具)を使用して平面部109cに対向するチューブ108aの端部をシャフト109aの軸芯に向けて押圧変形させ、部分的に縮径加工する。図6(b)は図6(a)においてチューブ108aの丸印で示した部分の縮径加工後の形状を示す断面図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the diameter reduction processing of the
この状態でシャフト109aをチューブ108aから押し出すと、図5(c)及び図6(c)に示す状態となり、前記した縮径加工されたチューブ108aはシャフト109aを強い結合力で締付けるから、両者は強い摩擦力で摩擦結合する。この結果、通常はシャフト109aとチューブ108aとは回転力が伝達可能に、且つ軸方向に移動することなく結合しているが、車両衝突等により縮径加工された摩擦結合部に大きな軸方向の衝撃力が作用すると、摩擦結合力に抗してシャフト109aがチューブ108aの内部に押し込まれ、衝撃を緩和することができる。
上記した従来の構成の中間シャフトでは、チューブ108aにシャフト109aを押し込みセレーション結合させ、平面部109cに対向するチューブ108aの端部を押圧変形させているが、前記したとおり、シャフト109aの外周面の形成された雄セレーション部をフライス加工して平面部109cを形成するとき、雄セレーション部には鋭いエッジを有する切端面109fが形成され(図4、図5(a)参照)、切端面109fには微細なバリが生じる。
In the above-described conventional intermediate shaft, the
このような切端面109fの鋭いエッジがあると、シャフトをチューブから引き抜く嵌合時に、エッジによってシャフト又はチューブが削れてカジリが発生する原因となる。また、雄セレーション部の切端面109fに生じた微細なバリが除去されない場合も、カジリが発生する原因となる。
When there is such a sharp edge of the
この嵌合部のカジリは、車両衝突時にシャフト109aにチューブ108aが押し込まれるときの押し込み荷重を不安定にし、中間シャフトの衝撃吸収性能が安定しないという不都合があった。この発明は上記課題を解決することを目的とする。
The caulking of the fitting portion has a disadvantage that the pushing load when the
この発明は上記課題を解決するもので、請求項1の発明は、外周面に雄セレーションが形成されたシャフトと内周面に雌セレーションが形成されたチューブとがセレーション結合されて構成されたエネルギ吸収式中間シャフトであって、前記雄セレーションが形成されたシャフトは、その一部に平面部が形成され、当該平面部には半径R1の第1の切り上がり部に隣接して半径R1より小さな曲率の第2の面が連接され、当該第2の面がシャフト外周面に繋がる形状を備えていることを特徴とするエネルギ吸収式中間シャフトである。 The present invention solves the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 is an energy constituted by serration coupling of a shaft having male serrations formed on the outer peripheral surface and a tube having female serrations formed on the inner peripheral surface. The absorption-type intermediate shaft, in which the male serration is formed, has a flat portion formed in a part thereof, and the flat portion is adjacent to the first rounded-up portion of the radius R1 and smaller than the radius R1. An energy-absorbing intermediate shaft having a shape in which second surfaces of curvature are connected and the second surface is connected to an outer peripheral surface of the shaft.
そして、前記第2の面は、前記平面部の半径R1の第1の切り上がり部に隣接する半径R1より大きな半径R2の第2の切り上がり部であってもよい。 The second surface may be a second rounded-up portion having a radius R2 larger than the radius R1 adjacent to the first rounded-up portion having the radius R1 of the flat surface portion.
また、前記第2の面は、前記平面部の半径R1の第1の切り上がり部とシャフト外周面に繋がるエッジ部を面取りした面取り面であってもよい。 Further, the second surface may be a chamfered surface obtained by chamfering a first rounded-up portion having a radius R1 of the flat surface portion and an edge portion connected to the outer peripheral surface of the shaft.
また、前記第2の面は、前記第1の切り上がり部の外側に向う凹面とは反対に外側に向う凸面を有する第2の切り上がり部であってもよい。 Further, the second surface may be a second rounded-up portion having a convex surface facing outward as opposed to the concave surface facing outward of the first rounded-up portion.
そして、前記エネルギ吸収式中間シャフトは、前記平面部の少なくとも前記チューブ近接側の第2の面に対向する位置にあるチューブのシャフト軸芯に向かう押圧変形による縮径加工によりシャフトとチューブとが摩擦結合されている。 Then, the energy absorbing intermediate shaft causes friction between the shaft and the tube by a diameter reducing process by pressing deformation toward the shaft axis of the tube located at a position facing at least the second surface on the tube proximity side of the flat portion. Are combined.
また、前記エネルギ吸収式中間シャフトは、前記平面部がピンチボルトに当接して自在継手のヨークに結合されている。 Further, the energy absorbing intermediate shaft is coupled to the yoke of the universal joint with the flat portion contacting the pinch bolt.
請求項7の発明は、外周面に雄セレーションが形成されたシャフトと内周面に雌セレーションが形成されたチューブとがセレーション結合されて構成されたエネルギ吸収式中間シャフトの製造方法であって、前記雄セレーションが形成されたシャフトには、半径R1の第1の切り上がり部に隣接して半径R1より小さな曲率の第2の面を連接させ、当該第2の面がシャフト外周面に繋がる形状を備えた平面部を形成し、前記平面部の少なくとも前記チューブ近接側の第2の面に対向する位置にあるチューブをシャフト軸芯に向けて押圧変形させて縮径加工し、シャフトとチューブとを摩擦結合させることを特徴とするエネルギ吸収式中間シャフトの製造方法である。 The invention of claim 7 is a method of manufacturing an energy absorption type intermediate shaft configured by serration coupling a shaft having a male serration formed on the outer peripheral surface and a tube having a female serration formed on the inner peripheral surface, The shaft on which the male serration is formed is connected to a second surface having a smaller curvature than the radius R1 adjacent to the first rounded-up portion having the radius R1, and the second surface is connected to the outer peripheral surface of the shaft. Forming a flat surface portion, and compressing and deforming the tube at a position facing at least the second surface on the tube proximity side of the flat surface portion toward the shaft axis, and reducing the diameter of the shaft and the tube. Is a method for producing an energy absorbing intermediate shaft.
この発明に係る車両用操舵装置のステアリングシヤフトとステアリングギヤとを連結するエネルギ吸収式中間シャフトは、中間シャフトを構成するシャフトにチューブを押し込みセレーション結合させる構成において、シャフトに形成した半径R1の第1の切り上がり部に隣接して半径R1より小さな曲率の第2の面を連接させた形状であるから、平面部のフライス加工により生じる鋭いエッジや、エッジに生じるバリの発生を抑えてシャフトとチューブとを嵌合させるとき生じるカジリを抑え、車両衝突時にシャフトにチューブが押し込まれるときの押し込み荷重を安定させ、中間シャフトの衝撃吸収性能を安定させることができる。 The energy absorption type intermediate shaft for connecting the steering shaft and the steering gear of the vehicle steering apparatus according to the present invention has a radius R1 formed on the shaft in a configuration in which the tube is pushed into the shaft constituting the intermediate shaft and serrated. Since the second surface having a curvature smaller than the radius R1 is connected adjacent to the rounded-up portion of the shaft, the shaft and the tube are suppressed by suppressing generation of a sharp edge caused by milling of the flat surface portion and burr generated at the edge. Can be suppressed, the pushing load when the tube is pushed into the shaft at the time of a vehicle collision can be stabilized, and the shock absorbing performance of the intermediate shaft can be stabilized.
また、この発明に係るエネルギ吸収式中間シャフトの製造方法によれば、シャフトに形成した平面部の半径R1の第1の切り上がり部に隣接して半径R1より小さな曲率の第2の面を連接させた形状に形成されるから、前記したエネルギ吸収式中間シャフトと同様に、平面部のフライス加工により生じる鋭いエッジや、エッジに生じるバリの発生を抑えてシャフトとチューブとを嵌合させるとき生じるカジリを抑え、車両衝突時にシャフトにチューブが押し込まれるときの押し込み荷重をを安定させ、中間シャフトの衝撃吸収性能を安定させることができる。 Further, according to the method for manufacturing an energy absorbing intermediate shaft according to the present invention, the second surface having a smaller curvature than the radius R1 is connected adjacent to the first rounded-up portion having the radius R1 of the flat portion formed on the shaft. Because it is formed in the shape, it is generated when fitting the shaft and the tube with the sharp edge generated by the milling of the flat part and the occurrence of burrs generated at the edge being suppressed, like the energy absorbing intermediate shaft described above. It is possible to suppress galling, stabilize the pushing load when the tube is pushed into the shaft during a vehicle collision, and stabilize the shock absorbing performance of the intermediate shaft.
以下、この発明の実施の形態について説明する。車両用操舵装置の全体構成及び中間シャフトの構成は、前記した従来の中間シャフトの構成と同じであるからここでは説明を省略し、中間シャフトの構成とこれに関連するチューブの構成について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below. Since the overall configuration of the vehicle steering device and the configuration of the intermediate shaft are the same as the configuration of the conventional intermediate shaft described above, the description thereof will be omitted here, and the configuration of the intermediate shaft and the configuration of the tube related thereto will be described.
図1及び図2は、この発明の実施の形態の中間シャフト11の構成を説明する断面図であって、図1はシャフト12aがチューブ13aに奥まで挿入され、チューブ端部を押圧変形させるときの状態を示す断面図、図2はシャフト12aの平面部12bの形状を示す断面図である。
1 and 2 are cross-sectional views for explaining the configuration of the
中間シャフト11は、内周面に雌セレーションが形成されたチューブ13aに、外周面に雄セレーションが形成されたシャフト12aを挿入して構成されている。
The
シャフト12aには、フライス加工により平面部12bが形成されており、図示しない自在継手のヨークとシャフト12aとは平面部12bに当接するピンチボルトにより固定締結されている。この点は前記した従来の中間シャフトの構成と変らない。
A
この発明の特徴部分は、フライス加工により形成された平面部12bの切り上がり部を従来の構成よりもなだらかに形成した点にある(図2参照)。即ち、平面部12bは、半径R1の第1の切り上がり部に隣接して半径R1より小さな曲率R2の第2の面を連接させ、シャフト外周面に繋がる形状に加工されている。これにより、フライス加工により生じる鋭いエッジや、エッジに生じるバリの発生を抑えてシャフトとチューブとを嵌合させるとき生じるカジリを抑えることができ、車両衝突時にシャフト12aがチューブ13aに押し込まれるときの押し込み荷重を安定させ、中間シャフトの衝撃吸収性能を安定させることができる。
The characteristic part of the present invention is that the raised portion of the
平面部12bは、半径R1の第1の切り上がり部に隣接して半径R1より小さな曲率R2の第2の面として説明したが、この他、第2の面は、平面部の半径R1の第1の切り上がり部に隣接する半径R1より大きな半径R2の第2の切り上がり部としてもよい。
The
また、前記第2の面は、平面部の半径R1の第1の切り上がり部とシャフト外周面に繋がるエッジ部を面取りされた面取り面としてもよい。 Further, the second surface may be a chamfered surface having a chamfered edge portion connected to the first rounded-up portion having a radius R1 of the flat surface portion and the outer peripheral surface of the shaft.
また、前記第2の面は、前記第1の切り上がり部の外側に向う凹面とは反対に外側に向う凸面を有する第2の切り上がり部であってもよい。 Further, the second surface may be a second rounded-up portion having a convex surface facing outward as opposed to the concave surface facing outward of the first rounded-up portion.
上記第2の面は、要すれば前記したフライス加工により形成された第1の切り上がり部とシャフト外周面とが滑らかに繋がる形状であればよく、上記した第2の面のほか、第1の切り上がり部とシャフト外周面とが滑らかに繋がる形状であれば任意の形状とすることができる。 The second surface only needs to have a shape in which the first rounded-up portion formed by the above-described milling and the outer peripheral surface of the shaft are smoothly connected to each other. Any shape can be used as long as the rounded-up portion and the outer peripheral surface of the shaft are smoothly connected.
シャフト12aにチューブ13aを押し込み嵌合させた後は、平面部12bの一部がチューブ13aの端部に露出するまで奥に挿入し(図1参照)、この状態で、ポンチPとダイD(治工具)を使用して平面部12bに対向するチューブ13aの端部をシャフト12aに向けて押圧変形させ、部分的に縮径加工する。
After the
この状態でシャフト12aをチューブ13aから押し出すと、図2に示す状態となり、前記した縮径加工されたチューブ13aはシャフト12aを強く締付け、強い摩擦力で摩擦結合する。この結果、通常はシャフト12aとチューブ13aとは回転力の伝達可能に、且つ軸方向に移動することなく結合しているが、車両衝突等により摩擦結合部に大きな軸方向の衝撃力が作用すると、摩擦結合力に抗してシャフト12aがチューブ13aの内部に押し込まれ、衝撃を緩和することができる。
When the
車両用操舵装置のステアリングシヤフトとステアリングギヤとを連結するエネルギ吸収式中間シャフトとその製造方法であって、中間シャフトを構成するシャフトに形成した平面部の半径R1の第1の切り上がり部に隣接して半径R1より小さな曲率の第2の面が連接されて繋がる形状に加工することで、セレーション結合部にカジリの発生を抑え、車両衝突時にシャフトがチューブに押し込まれるときの押し込み荷重を安定させた衝撃吸収性能を備えた中間シャフトを提供する。 An energy absorbing intermediate shaft for connecting a steering shaft and a steering gear of a steering apparatus for a vehicle, and a method for manufacturing the same, adjacent to a first rounded-up portion having a radius R1 of a flat portion formed on the shaft constituting the intermediate shaft Then, by processing the second surface with a curvature smaller than the radius R1 to be connected and connected, the generation of galling in the serration coupling portion is suppressed, and the pushing load when the shaft is pushed into the tube at the time of a vehicle collision is stabilized. An intermediate shaft with high shock absorption performance is provided.
11 中間シャフト
12a シャフト
12b 平面部
13a チューブ
P ポンチ
D ダイ
11
Claims (7)
前記雄セレーションが形成されたシャフトは、その一部に平面部が形成され、当該平面部には半径R1の第1の切り上がり部に隣接して半径R1より小さな曲率の第2の面が連接され、当該第2の面がシャフト外周面に繋がる形状を備えていること
を特徴とするエネルギ吸収式中間シャフト。 An energy absorbing intermediate shaft configured by serration coupling of a shaft having a male serration formed on the outer peripheral surface and a tube having a female serration formed on the inner peripheral surface,
The shaft on which the male serration is formed has a flat portion formed in a part thereof, and a second surface having a curvature smaller than the radius R1 is connected to the flat portion adjacent to the first rounded-up portion having the radius R1. The energy absorbing intermediate shaft is characterized in that the second surface has a shape connected to the outer peripheral surface of the shaft.
を特徴とする請求項1に記載のエネルギ吸収式中間シャフト。 2. The energy according to claim 1, wherein the second surface is a second rounded-up portion having a radius R <b> 2 larger than the radius R <b> 1 adjacent to the first rounded-up portion having a radius R <b> 1 of the planar portion. Absorption type intermediate shaft.
を特徴とする請求項1に記載のエネルギ吸収式中間シャフト。 2. The energy absorption type according to claim 1, wherein the second surface is a chamfered surface having a chamfered edge portion connected to a first rounded-up portion having a radius R <b> 1 of the flat portion and an outer peripheral surface of the shaft. Intermediate shaft.
を特徴とする請求項1に記載のエネルギ吸収式中間シャフト。 2. The energy absorption according to claim 1, wherein the second surface is a second rounded-up portion having a convex surface facing outward as opposed to the concave surface facing the outside of the first rounded-up portion. Formula intermediate shaft.
を特徴とする請求項1に記載のエネルギ吸収式中間シャフト。 In the energy absorbing intermediate shaft, the shaft and the tube are frictionally coupled by a diameter reduction process by pressing deformation toward the shaft axis of the tube at a position facing at least the second surface on the tube proximity side of the flat portion. The energy absorbing intermediate shaft according to claim 1, wherein
を特徴とする請求項1に記載のエネルギ吸収式中間シャフト。 2. The energy absorbing intermediate shaft according to claim 1, wherein the planar portion of the energy absorbing intermediate shaft is coupled to a universal joint yoke while abutting against a pinch bolt.
前記雄セレーションが形成されたシャフトには、半径R1の第1の切り上がり部に隣接して半径R1より小さな曲率の第2の面を連接させ、当該第2の面がシャフト外周面に繋がる形状を備えた平面部を形成し、
前記平面部の少なくとも前記チューブ近接側の第2の面に対向する位置にあるチューブをシャフト軸芯に向けて押圧変形させて縮径加工し、シャフトとチューブとを摩擦結合させること
を特徴とするエネルギ吸収式中間シャフトの製造方法。 A method of manufacturing an energy absorbing intermediate shaft configured by serration coupling a shaft having a male serration formed on the outer peripheral surface and a tube having a female serration formed on the inner peripheral surface,
The shaft on which the male serration is formed is connected to a second surface having a smaller curvature than the radius R1 adjacent to the first rounded-up portion having the radius R1, and the second surface is connected to the outer peripheral surface of the shaft. Forming a plane part with
The tube at a position facing at least the second surface on the tube proximity side of the flat portion is pressed and deformed toward the shaft axis to reduce the diameter, and the shaft and the tube are frictionally coupled. A method of manufacturing an energy absorbing intermediate shaft.
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Cited By (2)
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WO2013153826A1 (en) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | 日本精工株式会社 | Rotation transmission mechanism and electric power steering device |
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