JP2013047051A - 操舵装置および十字継手 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】操舵部材2側の中間軸5と、転舵輪11側のピニオン軸7と、中間軸5およびピニオン軸7を、各軸に交差する平面内で相互に回転自在に連結する十字継手6とを含み、操舵部材2の操舵トルクを中間軸5からピニオン軸7に伝達することによって転舵輪11を転舵させる操舵装置1において、十字継手6の十字軸23には、脆弱部60が形成されている。
【選択図】図3
Description
また、この発明は、十字継手およびその周囲の部品を、それらの破壊が検知しやすいように破壊させることができる操舵装置を提供することを別の目的とする。
請求項3記載の発明は、前記脆弱部は、前記十字軸の軸部を部分的に縮径させたくびれ部分を含むことを特徴とする、請求項1記載の操舵装置である。
請求項4記載の発明は、前記脆弱部は、前記十字軸の軸部の根元部分の外周面に形成されていることを特徴とする、請求項2または3記載の操舵装置である。
請求項6記載の発明は、前記脆弱部は、前記十字軸の軸部の外周面において、周方向全域に亘って延びる環状に形成されていることを特徴とする、請求項4記載の操舵装置である。
請求項8記載の発明は、前記脆弱部は、前記十字軸において前記第1接続エレメントに連結された軸部(46A)に形成されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の操舵装置である。
請求項10記載の発明は、ステアリング側の第1接続エレメントと、転舵輪側の第2接続エレメントとを、各接続エレメントに交差する平面内で相互に回転自在に連結する十字継手において、十字軸には、脆弱部が形成されていることを特徴とする、十字継手である。
請求項2記載の発明によれば、脆弱部を切欠きによって簡単に形成できる。
請求項4記載の発明によれば、脆弱部を、十字軸における軸部の根元部分といった疲労が蓄積し易い箇所に設けることによって、十字軸を脆弱部において必ず最初に破壊させることができる。
請求項6記載の発明によれば、脆弱部を、十字軸の軸部の外周面の全周に設けておけば、十字軸を脆弱部において必ず最初に破壊させることができる。
請求項8記載の発明によれば、十字軸においてステアリングに近い側の軸部に脆弱部を設けておけば、十字軸が脆弱部において破壊したときに、十字継手の破壊をステアリングの操作者に直感的に報知できる。つまり、十字継手およびその周囲の部品を、それらの破壊が検知しやすいように破壊させることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る操舵装置1の概略構成を示す模式図である。
図1を参照して、この実施形態における操舵装置1は、操舵部材2と、入力軸(ステアリングシャフト)3と、自在継手4と、中間軸5(第1接続エレメント)と、十字継手6と、ピニオン軸7(第2接続エレメント)と、ラックバー8と、ラックハウジング9とを主に含んでいる。
ラックハウジング9は、車幅方向に長手の中空体であり、車体(図示せず)に固定されている。ラックバー8は、ラックハウジング9内に挿通され、ラックハウジング9によって、軸受等(図示せず)を介して支持されている。この状態で、ラックバー8は、車幅方向にスライド可能である。ラックバー8の両端部は、ラックハウジング9の両外側へ突出しており、ラックバー8の各端部には、タイロッド10が連結されている。タイロッド10は、ナックルアーム(図示せず)を介して転舵輪11に連結されている。
図2は、操舵装置1において十字継手6およびこの周囲の部分を抜き出して示した図である。図3は、十字継手6の周辺における操舵装置1の分解斜視図である。図4は、図2のA−A線における断面図である。
図2では、中間軸5の一部、十字継手6の全体およびピニオン軸7の一部が図示されている。
図3を参照して、中間軸5は、金属製の細長い円柱であり、その外径は、必要に応じて、軸線方向における任意の部分において縮径されたり拡径されたりしている。図3では、説明の便宜上、入力軸3および操舵部材2を点線によって追加で示している。中間軸5において、十字継手6に連結される端部5Aの外周面には、全周に亘ってセレーション15が形成されている。セレーション15全体は、中間軸5の軸線方向(長手方向)から見て、環状につながったぎざぎざになっている。端部5Aには、位置決め溝16が形成されている。位置決め溝16は、U字状に窪みつつ端部5Aの周方向に延びる環状である。位置決め溝16は、端部5Aに形成されたセレーション15を、中間軸5の軸線方向において二分している。
第1継手ヨーク21は、たとえば金属の鋳造によって形成されている。第1継手ヨーク21は、図3において中間軸5寄りにある基部25と、1対の腕部26と、スリット27と、1対のフランジ28とを一体的に含んでいる。
まず、第1軸受ヨーク21において各腕部26の先端に治具(図示せず)を引っ掛けてこれらの腕部26の間隔を一時的に広げる。その際、十字軸23における1対の軸部46Aのうち、一方の軸部46を、一方の腕部26の嵌合穴31に対して、1対の腕部26の間から挿通し、他方の軸部46を、他方の腕部26の嵌合穴31に対して、1対の腕部26の間から挿通する。その後、治具を各腕部26から外すと、腕部26の弾性によって、1対の腕部26の間隔が元の間隔まで狭まり、十字軸23の1対の軸部46Aが、対応する腕部26の嵌合穴31に対して外れ不能に嵌め込まれた状態になる。
次いで、第1軸受ヨーク21と同じ手順で、治具(図示せず)を用いて第2軸受ヨーク22の1対の腕部41の間隔を一時的に広げる。その際、十字軸23における残り1対の軸部46Bのうち、一方の軸部46を、一方の腕部41の嵌合穴42に対して、1対の腕部41の間から挿通し、他方の軸部46を、他方の腕部41の嵌合穴42に対して、1対の腕部41の間から挿通する。その後、治具を各腕部41から外すと、腕部41の弾性によって、1対の腕部41の間隔が元の間隔まで狭まり、十字軸23の1対の軸部46Bが、対応する腕部41の嵌合穴42に対して外れ不能に嵌め込まれた状態になる。
以上によって、十字継手6が完成する。
また、図3を参照して、第2継手ヨーク22の基部40の長手方向中央部に、金属製のピニオン軸7の一端部7Bを連結する。第2継手ヨーク22とピニオン軸7とは、第1継手ヨーク21の場合と同様にセレーション嵌合してもよいし、ねじ嵌合してもよい。これにより、十字継手6に対するピニオン軸7の連結が完了する。なお、第2継手ヨーク22とピニオン軸7とは、セレーション嵌合またはねじ嵌合によって連結する以外に、当初から一体成形品であってもよい。
また、図1を参照して、自在継手4は、十字継手6と同じ構成(第1継手ヨーク21、第2継手ヨーク22、十字軸23および軸受カップ24)を有していてもよい。
図5(a)は、本発明の第1の実施形態に係る十字軸23の側面図であり、図5(b)は、図5(a)とは直交する方向から十字軸23を見た図である。図6(a)は、本発明の第2の実施形態に係る十字軸23の側面図であり、図6(b)は、図6(a)とは直交する方向から十字軸23を見た図である。図7(a)は、本発明の第3の実施形態に係る十字軸23の側面図であり、図7(b)は、図7(a)とは直交する方向から十字軸23を見た図であり、図7(c)は、十字軸23の斜視図である。図8は、十字軸23の経年劣化を示すグラフである。なお、図5〜図7における「側面図」とは、十字軸23における4本全ての軸部46の延びる方向に直交する方向から見た側面図のことを指している。
図3に示す脆弱部60は、図5に示されており、軸部46C(46A)の根元部分(中心部45側の端部)の外周面において、当該外周面の周方向全域に亘って延びる環状に形成されている。図5の脆弱部60は、U字状に窪む切欠きである。そのため、軸部46Cの根元部分にU字状に窪む環状の切欠きを設けることによって脆弱部60を簡単に形成できる。
そして、図5および図6に示したように軸部46Cの外周面を切削工具等で切欠くことによって脆弱部60を形成する以外に、十字軸23全体を鋳造で成形する際に軸部46Cを根元部分において部分的に縮径させて(くびれさせて)くびれ部分を形成し、当該くびれ部分によって脆弱部60を構成してもよい。十字軸23の軸部46Cを部分的にくびれさせる場合には、鋳造後に自動的に脆弱部60が形成されるから、脆弱部60を簡単に形成できる。
ここで、1対の軸部46Aの両方でなく、一方の軸部46Cだけに脆弱部60を設けることが好ましい。両方の軸部46Aに脆弱部60が設けられていると、一度に両方の軸部46Aが破壊する場合が想定される。両方の軸部46Aが一度に破壊してしまうと、十字軸23と第1ヨーク21との連結状態が完全に解消されてしまうので、操舵部材2の操舵トルクが中間軸5からピニオン軸7に連結されなくなり、転舵輪11を転舵させること(自走させること)が困難になってしまうからである(図1および図3参照)。
たとえば、脆弱部60を軸部46Cの根元部分に設けているが、脆弱部60における十字軸23の破壊タイミング等を調整するために、脆弱部60を軸部46Cの先端部分寄りに設けても構わない。
Claims (10)
- ステアリング側の第1接続エレメントと、転舵輪側の第2接続エレメントと、前記第1接続エレメントおよび第2接続エレメントを、各接続エレメントに交差する平面内で相互に回転自在に連結する十字継手とを含み、ステアリングの操舵トルクを前記第1接続エレメントから前記第2接続エレメントに伝達することによって転舵輪を転舵させる操舵装置において、
前記十字継手の十字軸には、脆弱部が形成されていることを特徴とする、操舵装置。 - 前記脆弱部は、前記十字軸の軸部の外周面に形成された切欠きを含むことを特徴とする、請求項1記載の操舵装置。
- 前記脆弱部は、前記十字軸の軸部を部分的に縮径させたくびれ部分を含むことを特徴とする、請求項1記載の操舵装置。
- 前記脆弱部は、前記十字軸の軸部の根元部分の外周面に形成されていることを特徴とする、請求項2または3記載の操舵装置。
- 前記脆弱部は、前記十字軸の軸部の外周面において、前記十字軸の移動方向における上流側端部および下流側端部のそれぞれに形成されていることを特徴とする、請求項4記載の操舵装置。
- 前記脆弱部は、前記十字軸の軸部の外周面において、周方向全域に亘って延びる環状に形成されていることを特徴とする、請求項4記載の操舵装置。
- 前記脆弱部には、焼入れ処理が施されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の操舵装置。
- 前記脆弱部は、前記十字軸において前記第1接続エレメントに連結された軸部に形成されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の操舵装置。
- 前記第1接続エレメントは、ステアリングに連結される入力軸と前記第2接続エレメントとをつなぐ中間軸を含み、
前記第2接続エレメントは、ピニオン軸を含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の操舵装置。 - ステアリング側の第1接続エレメントと、転舵輪側の第2接続エレメントとを、各接続エレメントに交差する平面内で相互に回転自在に連結する十字継手において、十字軸には、脆弱部が形成されていることを特徴とする、十字継手。
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