JP2014238132A - 結合装置および結合装置を適用した車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な結合装置および結合装置を適用した車両用操舵装置を提供する。【解決手段】第１シャフト３に雄セレーション３ａを形成した挿入部を、第２シャフト１２の内周に雄セレーション３ａが嵌合する雌セレーション１２ｂを形成した被挿入部に挿入し、第２シャフト１２の半径方向に形成したスリット１２ｈを、両側に形成したボルト挿入孔１２ｉ，１２ｊに挿入した締め付けボルト２１で挿入部および被挿入部を締め付ける結合装置において、挿入部に、２面幅を持つ一対の外側係合面３ｂを雄セレーション３ａより先端側に形成し、被挿入部に、２面幅を持つ一対の内側係合面１２ｃを雌セレーション１２ｂより奥側に形成し、ボルト受け入れ溝３ｃが２面幅の外側係合面３ｂおよび雄セレーション３ａの間に形成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、結合装置および結合装置を適用した車両用操舵装置に関する。

ステアリングシャフト、インターミディエイトシャフト、ピニオンシャフト等のシャフトを、自在継手のヨークに結合するために締め付けボルトを使用している。具体的に説明すると、シャフトに設けられた雄セレーションに、ヨークに設けられた雌セレーションがセレーション嵌合され、ヨークにはスリットがヨークの外周より雌セレーションにかけて半径方向にスリットが形成され、このスリットの両側にはボルト用孔がスリットに対して垂直方向に貫設されている。そして、ヨークに形成されたボルト用孔に締め付けボルトを通して該締め付けボルトを締め付ければ、ヨークのスリットの幅が狭くなってシャフトの雄セレーションがヨークの雌セレーションによって締め付けられ、シャフトとヨークとが確実に連結される。

更に、雄セレーションの軸方向の途中に凹部が形成されており、締め付けボルトが凹部内に配置されることによってヨークのシャフトからの抜けを防止できる。

雄セレーションがボルト用穴を通過する位置までセレーション嵌合された場合は、ボルト用穴と凹部が一致しないと、締め付けボルトで締め付けることができないため、抜け防止、誤組付け防止できる。ところが、雄セレーションがボルト用穴を通過しない位置までセレーション嵌合された場合は、ボルト用穴と凹部が一致しなくても、締め付けボルトで締め付けることができるため、抜け防止、誤組付け防止できない。

上記問題を解決するため、特許文献１には、シャフトに、円筒部、凹部、雄セレーションを先端から順に形成し、ヨークに円筒穴、ボルト用穴、雌セレーションを奥から順に形成している構成が提案されている。そのため、雌セレーションに円筒部を挿入しただけでは、締め付けボルトを締め付けてもすぐにヨークからシャフトが抜けるので、誤組付けを認識できる。また、円筒穴に円筒部が嵌合されると同時に雌セレーションに雄セレーションがセレーション嵌合される場合、この状態でボルト用穴と凹部が一致しないと、締め付けボルトで締め付けることができないため、抜け防止、誤組付け防止できる。

また、特許文献２には、シャフトに、小径の雄セレーション、凹部、大径の雄セレーションを先端から順に形成し、ヨークに小径の雌セレーション、ボルト用穴、大径の雌セレーションを奥から順に形成している構成が提案されている。そのため、大径の雌セレーションに小径の雄セレーションを挿入しただけでは、締め付けボルトを締め付けてもすぐにヨークからシャフトが抜けるので、誤組付けを認識できる。また、小径の雌セレーションに小径の雄セレーションが嵌合されると同時に大径の雌セレーションに大径の雄セレーションがセレーション嵌合される場合、この状態でボルト用穴と凹部が一致しないと、締め付けボルトで締め付けることができないため、抜け防止、誤組付け防止できる。

特開昭６１−５２４２１号公報 特開２０１１−１６３４８２号公報

特許文献１のシャフトの先端に円筒部を設ける提案の方法は、円筒部では回転方向の力を伝達できないため、この分だけセレーション嵌合を長くする必要があり、重量が重くなり、材料費が高くなる。また、特許文献２の大径セレーションと小径セレーションを設ける方法は、小径セレーションの加工コストが高くなる問題がある。

そこで、本発明の目的は、組付け時の誤組み付けを防止した安価な結合装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、第１シャフトおよび第２シャフトを連結するものであって、前記第１シャフトに雄セレーションを形成した挿入部と、前記第２シャフトの内周に前記雄セレーションが嵌合する雌セレーションを形成した被挿入部と、前記第２シャフトに外周から被挿入部に連なるように半径方向に形成したスリットと、前記第２シャフトに前記スリットの両側に形成したボルト挿入孔と、前記挿入部に前記ボルト挿入孔に対応する位置に形成されたボルト受け入れ溝と、前記ボルト挿入孔および前記ボルト受け入れ溝に挿入される締め付けボルトとを備え、前記締め付けボルトで前記挿入部および前記被挿入部を締め付ける結合装置において、前記挿入部に、２面幅を持つ一対の外側係合面を前記雄セレーションより先端側に形成し、前記被挿入部に、前記２面幅を持つ一対の外側係合面と係合する２面幅を持つ一対の内側係合面を前記雌セレーションより奥側に形成し、前記ボルト受け入れ溝が前記２面幅を持つ一対の外側係合面および前記雄セレーションの間に形成されていることを要旨としている。

本発明によれば、挿入部に２面幅を持つ一対の外側係合面、ボルト受け入れ溝、雄セレーションを先端から順に形成し、被挿入部に２面幅を持つ一対の内側係合面、ボルト用穴、雌セレーションを奥から順に形成している。そのため、雌セレーションに２面幅を持つ一対の外側係合面を挿入しただけでは、締め付けボルトを締め付けてもすぐにヨークからシャフトが抜けるので、誤組付けを認識できる。また、２面幅を持つ一対の内側係合面に２面幅を持つ一対の外側係合面が嵌合されると同時に雌セレーションに雄セレーションがセレーション嵌合される場合、この状態でボルト用穴が一致しないと、締め付けボルトで締め付けることができないため、抜け防止、誤組付け防止できる。また、２面幅は、回転方向の力を十分伝達できるため、その分だけセレーションの長さを短くでき、結合装置の重量を軽減できる。２面幅を持つ一対の外側係合面および２面幅を持つ一対の内側係合面は簡単に加工ができるため、安価な結合装置を提供できる。

さらに本発明は、請求項１に記載の結合装置を適用した車両用操舵装置である。したがって、安価な結合装置を利用した車両用操舵装置を提供できる。

安価なシャフト間の結合装置を提供することができ、このシャフト間の結合装置を使用した車両用操舵装置を安価に提供できる。

本発明の一実施形態に係るシャフト間の結合装置を含む車両用操舵装置の概略構成を示す模式図。 本発明の一実施形態に係る結合装置の概略側面図。 本発明の一実施形態に係る結合装置の図２のＢ−Ｂ線断面図。 本発明の一実施形態に係る結合装置の図２のＣ−Ｃ線断面図。 本発明の一実施形態に係る結合装置の挿入前の状態を示す矢視図。

本発明の一実施形態を図１至図５を参照しつつ説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るシャフトと自在継手のヨークとの結合構造Ｐが適用された車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図２は、本発明の１実施形態に係る結合装置の概略側面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、図２のＣ−Ｃ線断面図である。

図１に示すように、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に第１の自在継手４を介して連結されたインターミディエイトシャフト５と、インターミディエイトシャフト５に第２の自在継手６を介して連結されたピニオンシャフト７と、ピニオンシャフト７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して自動車の左右方向に延びるラックシャフト８とを有している。ピニオンシャフト７およびラックシャフト８によりラックアンドピニオン式の転舵機構Ａが構成されている。

転舵機構Ａは、車体に固定されるハウジング９を有し、ハウジング９にピニオンシャフト７が回転可能に支持されるとともにラックシャフト８が滑り軸受であるラックブッシュ５０を介して、軸方向Ｗ１に沿って直線往復動可能に支持されている。ラックシャフト８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。

操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、ラックシャフト８の軸方向Ｗ１の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。

図２に示すように、第１の自在継手４は、ステアリングシャフト３の端部が連結される第１のヨーク１２と、インターミディエイトシャフト５の端部５ａが連結された第２のヨーク１３と、第１のヨーク１２および第２のヨーク１３を互いに傾動可能にかつ回転伝達可能に連結する十字軸１４とを備えている。

ステアリングシャフト３と第１の自在継手４との結合に、結合装置Ｐが適用されている。
図２乃至図４を参照して、本発明の実施形態に係る結合装置Ｐの構成を詳述する。

結合装置Ｐは、ステアリングシャフト３の端部に形成した挿入部と、第１のヨーク１２の内周に形成した被挿入部と、第１のヨーク１２の外周から被挿入部に連なるように半径方向に形成したスリット１２ｈと、スリット１２ｈの両側に形成したボルト挿通孔１２ｉ、１２ｊと、挿入部に形成されたボルト受け入れ溝３ｃと、ボルト挿通孔１２ｉ、１２ｊおよび前記ボルト受け入れ溝３ｃに挿入される締め付けボルト２１とを備えている。

ステアリングシャフト３の挿入部は、先端から順に円柱形状の円柱部と、直方体形状の直方体部とで構成されている。円柱部には外周に雄セレーション３ａが形成され、直方体部の外面に２組の２面幅を持つ一対の外側係合面３ｂが形成されている。一対の外側係合面３ｂは、互いに平行であり、これらの間の距離が２面幅である。一対の外側係合面３ｂが、２組あり、２組間で外側係合面３ｂが互いに直交している。直方体部は断面が短辺ｍと長辺ｎを持つ長方形で、長辺ｎは雄セレーション３ａの最小径Ｄよりわずかに小で第１のヨーク１２の雌セレーション１２ｂに挿入時通過できるように設定している。挿入部には一対の外側係合面３ｂおよび雄セレーション３ａの間にボルト受け入れ溝３ｃが形成され、ボルト受け入れ溝３ｃは断面半円形で締め付けボルト２１の曲率半径Ｒと同じに形成されている。

第１のヨーク１２の被挿入部は、奧端から順に円柱形状の円柱空間部と、直方体形状の直方体空間部とで構成されている。円柱空間部には内周に雌セレーション１２ｂが形成され、直方体空間部の内面に２組の２面幅を持つ一対の内側係合面１２ｃが形成されている。一対の内側係合面１２ｃは、互いに平行であり、これらの間の距離が２面幅である。一対の内側係合面１２ｃが、２組あり、２組間で内側係合面１２ｃが互いに直交している。直方体空間部は、断面が短辺ｍと長辺ｎを持つ長方形である。一対の内側係合面１２ｃおよび雌セレーション１２ｂの間にボルト挿通孔１２ｉ、１２ｊが形成されている。

スリット１２ｈは、第１のヨーク１２の外周から被挿入部の雌セレーション１２ｂに連なるように半径方向に形成され、第１のヨーク１２の端面から軸方向に形成されている。ボルト挿通孔１２ｉはスリット１２ｈをはさんで一方にスリット１２ｈに直交する方向に貫通して形成されている。ボルト挿通孔１２ｊはスリット１２ｈをはさんで他方にスリット１２ｈに直交する方向に貫通して形成されている。ボルト挿通孔１２ｊには、締め付けボルト２１と螺合するねじ孔１２ｋが形成されている。

２組の一対の内側係合面１２ｃには２組の一対の外側係合面３ｂが嵌合され、一対の内側係合面１２ｃの軸方向の長さは一対の外側係合面３ｂの軸方向の長さとほぼ等しい。雌セレーション１２ｂには雄セレーション３ａが嵌合され、雌セレーション１２ｂの軸方向の長さは雄セレーション３ａの軸方向の長さとほぼ等しい。

これにより、２組の一対の内側係合面１２ｃに２組の一対の外側係合面３ｂが嵌合されると同時に、雌セレーション１２ｂに雄セレーション３ａが嵌合される。一対の内側係合面１２ｃに一対の外側係合面３ｂが完全に嵌合され、雌セレーション１２ｂに雄セレーション３ａが完全に嵌合されない限り、ボルト受け入れ溝３ｃおよび締め付けボルト２１が一致しないようになっている。

ボルト挿通孔１２ｉ、１２ｊおよびボルト受け入れ溝３ｃに締め付けボルト２１を通し、締め付けボルト２１をねじ孔１２ｋに締め付ければ、第１のヨーク１２のスリット１２ｈの幅が狭くなってステアリングシャフト３の雄セレーション３ａが雌セレーション１２ｂによって締め付けられ、ステアリングシャフト３と第１のヨーク１２とが確実に連結される構造になっている。

以上の構成にもとづいて動作を説明する。車体にステアリングシャフト３が取り付けられ、車体に転舵機構Ａが取り付けられ、ステアリングシャフト３およびピニオンシャフト７にインターミディエイトシャフト５が取り付けられる。ステアリングシャフト３と第１のヨーク１２との連結動作を図５に基づいて説明する。

ステアリングシャフト３と第１のヨーク１２との連結方法は、ステアリングシャフト３の挿入部を第１のヨーク１２の被挿入部に差し込み、２面幅の外側係合面３ｂ、雄セレーション３ａを、２面幅の内側係合面１２ｃ、雌セレーション１２ｂにそれぞれ同時に嵌合する。

これらを十分嵌合させることによって、ステアリングシャフト３に形成されたボルト受け入れ溝３ｃを第１のヨーク１２のボルト挿通孔１２ｉ、１２ｊに合致させる。

この状態で、締め付けボルト２１を第１のヨーク１２のボルト挿通孔１２ｉ、１２ｊを通してねじ孔１２ｋにねじ込む。その結果、第１のヨーク１２のスリット１２ｈの幅が狭くなってステアリングシャフト３の２面幅の外側係合面３ｂ、雄セレーション３ａが第１のヨーク１２の２面幅の内側係合面１２ｃ、雌セレーション１２ｂによって締め付けられ連結は完了する。

ステアリングシャフト３の挿入部に２面幅を持つ一対の外側係合面３ｂ、ボルト受け入れ溝３ｃ、雄セレーション３ａを先端から順に形成し、第１のヨーク１２の被挿入部に２面幅を持つ一対の内側係合面１２ｃ、雌セレーション１２ｂを奥から順に形成している。そのため、雌セレーション１２ｂに２面幅を持つ一対の外側係合面３ｂを挿入しただけでは、締め付けボルト２１を締め付けてもすぐに第１のヨーク１２からステアリングシャフト３が抜けるので、誤組付けを認識できる。また、２面幅を持つ一対の内側係合面１２ｃに２面幅を持つ一対の外側係合面３ｂが嵌合されると同時に雌セレーション１２ｂに雄セレーション３ａがセレーション嵌合される場合、この状態でボルト挿通孔１２ｉ，１２ｊとボルト受け入れ溝３ｃが一致しないと、締め付けボルト２１で締め付けることができないため、抜け防止、誤組付け防止できるように組みつけることができる。

本発明の実施の形態によれば、ステアリングシャフト３の挿入部と第１のヨーク１２の被挿入部の結合装置として、抜け防止、誤組付け防止できる。また、２面幅を持つ一対の外側係合面３ｂおよび２面幅を持つ一対の内側係合面１２ｃは、回転方向の力を十分伝達できるため、その分だけセレーションの長さを短くでき、結合装置Ｐの重量を軽減できる。２面幅を持つ一対の外側係合面３ｂおよび２面幅を持つ一対の内側係合面１２ｃは簡単に加工ができるため、安価な結合装置Ｐを提供できる。

また、上記結合装置Ｐをステアリングシャフト３と第１の自在継手４の第１のヨーク１２との結合に適用した車両用操舵装置１によれば、安価な結合装置Ｐを利用した車両用操舵装置１を提供できる。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

上述した実施形態は、直方体部の外面に２組の２面幅を持つ一対の外側係合面３ｂを形成し、直方体空間部の内面に２組の２面幅を持つ一対の内側係合面１２ｃを形成した。他の実施形態として、六角柱部の外面に３組の２面幅を持つ一対の外側係合面を形成し、六角柱空間部の内面に３組の２面幅を持つ一対の内側係合面を形成しても良い。

上述した実施形態は、締め付けボルト２１をボルト挿通孔１２ｊのねじ孔１２ｋに螺合させた。他の実施形態として、締め付けボルト２１をボルト挿通孔１２ｉ、１２ｊに貫通させて、ナットに螺合させてもよい。

上述した実施形態は、挿入部の円周１箇所にボルト受け入れ溝３ｃを形成した。他の実施形態として、挿入部の円周上２箇所にボルト受け入れ溝３ｃを形成しても良い。この場合、１８０度正反対でも組み付けることができ、組付けの自由度が向上する。

上記実施の形態では、ステアリングシャフト３と第１の自在継手４の第１のヨーク１２との結合に、結合装置Ｐを適用したが、他の実施形態として、インターミディエイトシャフト５と自在継手６との結合に、結合装置Ｐを適用することができる。

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト（第１シャフト）、３ａ…雄セレーション、３ｂ…２面幅の外側係合面、３ｃ…ボルト受け入れ溝、４…第１の自在継手、５…インターミディエイトシャフト、６…第２の自在継手、７…ピニオンシャフト、８…ラックシャフト、Ａ…転舵機構、Ｐ…結合装置、１２…第１のヨーク（第２シャフト）、１２ｂ…雌セレーション、１２ｃ…２面幅の内側係合面、１２ｈ…スリット、１２ｉ，１２ｊ…ボルト挿通孔、１２ｋ…ねじ孔、１３…第２のヨーク、１４…十字軸、２１…締め付けボルト

Claims (2)

1. 第１シャフトおよび第２シャフトを連結するものであって、前記第１シャフトに雄セレーションを形成した挿入部と、前記第２シャフトの内周に前記雄セレーションが嵌合する雌セレーションを形成した被挿入部と、前記第２シャフトに外周から被挿入部に連なるように半径方向に形成したスリットと、前記第２シャフトに前記スリットの両側に形成したボルト挿入孔と、前記挿入部に前記ボルト挿入孔に対応する位置に形成されたボルト受け入れ溝と、前記ボルト挿入孔および前記ボルト受け入れ溝に挿入される締め付けボルトとを備え、前記締め付けボルトで前記挿入部および前記被挿入部を締め付ける結合装置において、前記挿入部に、２面幅を持つ一対の外側係合面を前記雄セレーションより先端側に形成し、前記被挿入部に、前記２面幅を持つ一対の外側係合面と係合する２面幅を持つ一対の内側係合面を前記雌セレーションより奥側に形成し、前記ボルト受け入れ溝が前記２面幅を持つ一対の外側係合面および前記雄セレーションの間に形成されていることを特徴とする結合装置。
2. 請求項１に記載の結合装置を適用したことを特徴とする車両用操舵装置。

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