JP2019166874A - 中間シャフト - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、部品コスト、組み立てコストと重量を嵩むことがなく、車両組み付けまでの間、チューブからのダストカバーの抜止め防止とシャフトの抜止め防止の構成要素を少なくてよりシンプルに実現する中間シャフトを提供する。【解決手段】車両のダッシュパネルに設けられた通孔を挿通する状態で配置されるダストカバー付きの中間シャフト８５は、雄溝２４を外周に有する円柱状の軸部２と、軸部２の雄溝２４を外嵌する雌溝１２を内周に有する円筒状のチューブ１と、チューブ１に外嵌し、中間シャフト８５の外周面と通孔の内周面との隙間を塞ぐための環状のダストカバー３と、を有し、チューブ１の軸方向の片側端部には、ダストカバー３がチューブ１から抜け出ることを防止する第一突起部１３と、軸部２がチューブ１から抜け出ることを防止する第二突起部１４とを備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、車両ステアリングのダストカバー抜け止めの中間シャフトに関する。

従来技術として、ダッシュパネルを貫通して配置（車室内外に亘り配置）される車両ステアリング用中間シャフトにおいて、ダッシュパネルの穴をふさぐための構成部品であるダストカバーを車両に組み付ける際に中間シャフトに対するダストカバーを軸方向位置の調節のため軸方向の摺動を可能とされている。
このため、車両に組み付ける間、中間シャフトのチューブ側からシャフト側へ抜け出し（脱落）を防止する中間シャフトがある。

例えば、特許文献１は、中間シャフトの中間部外周に組付けた筒状のダストシールカバーが車両に組付けられるコラムホールカバーの環状シール部に嵌合されるようにしたステアリング装置において、ダストシールカバーの外筒の一部を外側に突出させた係止部が開示されている。
また、特許文献２は、インナシャフトに外嵌したダストカバーの軸方向の移動を、ストッパリングの円周方向１箇所に存在するねじ孔に螺合されたねじの先端部とストッパリングのうちねじ孔に対して径方向反対側に位置する部分との間でインナシャフトが挟持される態様のねじ止めによって、インナシャフトに対するストッパリングが開示されている。

特開平０８−１５６８０７号公報 特開２０１７−７５６４９号公報

しかしながら、上記の従来技術のダストカバー付きの中間シャフトでは、ダストカバーの脱落を防止するためのストッパリングといった補助部品と、シャフトがチューブからが抜け出るのを防止する抜止め部と、を別々に設けることになり、部品コスト、組み立てコストと重量も嵩む問題がある。
そこで、本発明は、上述の様な事情に鑑み、部品コスト、組み立てコストと重量を嵩むことがなく、車両組み付けまでの間、チューブからのダストカバーの抜止め防止とシャフトの抜止め防止の構成要素を少なくてよりシンプルに実現する中間シャフトを提供するものである。

この発明の第１の中間シャフトは、車両のダッシュパネルに設けられた通孔を挿通する状態で配置されるダストカバー付きの中間シャフトであって、前記中間シャフトは、雄溝を外周に有する円柱状の軸部と、前記軸部の雄溝に外嵌する雌溝を内周に有する円筒状のチューブと、前記チューブに外嵌し、前記中間シャフトの外周面と前記通孔の内周面との隙間を塞ぐための環状のダストカバーと、を有し、前記チューブの軸方向の片側端部には、前記ダストカバーが前記チューブから抜け出ることを防止する第一突起部と、前記軸部が前記チューブから抜け出ることを防止する第二突起部と、を備えている。
第２の発明の中間シャフトは第１の発明において、前記第一突起部は、前記チューブの外径側の一部に少なくとも一つが一体的に設けられ、前記第二突起部は、前記チューブの内径側の一部に少なくとも一つが一体的に設けられている。
第３の発明の中間シャフトは第１の発明又は第２発明において、前記第一突起部及び前記第二突起部は、前記チューブの軸方向の片側端部の同じ位置に一体的に設けられている。
第４の発明の中間シャフトは第１の発明から第３の発明のいずれかにおいて、前記軸部と前記チューブは、スプライン嵌合である。
第５の発明の中間シャフトは第１の発明から第３の発明のいずれかにおいて、前記軸部と前記チューブは、セレーション嵌合である。
第６の発明の中間シャフトは第１の発明から第５の発明のいずれかにおいて、前記チューブの円筒部内周面と前記軸部の円筒部外周面との間に転動体を介在させる。

本発明の中間シャフトによれば、部品コスト、組み立てコストと重量を嵩むことがなく、車両組み付けまでの間、チューブからのダストカバーの抜止め防止とシャフトの抜止め防止の構成要素を少なくてよりシンプルに実現する中間シャフトを提供し得る。

本実施形態のステアリング装置の模式図である。 本実施形態のステアリング装置の斜視図である。 本実施形態の中間シャフトの斜視図である。 （ａ）は、図３のＡ−Ａ線からみた断面図で、（ｂ）は、Ｂ−Ｂ線からみた断面図である。 本実施形態の中間シャフトの要部の部分拡大断面図である。 本実施形態のダストカバーが中間シャフトに組み付けられた部分断面図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態）
図１は、本実施形態のステアリング装置の模式図である。図２は、本実施形態のステアリング装置の斜視図である。図１に示すように、ステアリング装置８０は、ステアリングホイール８１と、第１ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、第１ユニバーサルジョイント８４と、第２ステアリングシャフト８５と、第２ユニバーサルジョイント８６と、を備え、第３ステアリングシャフト８７に接合されている。以下の説明においては、ステアリング装置８０が搭載された車両における前方は単に前方と記載され、車両における後方は単に後方と記載される。

図１に示すように、第１ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂとを備える。入力軸８２ａの一方の端部がステアリングホイール８１に連結され、入力軸８２ａの他方の端部が出力軸８２ｂに連結される。また、出力軸８２ｂの一方の端部が入力軸８２ａに連結され、出力軸８２ｂの他方の端部が第１ユニバーサルジョイント８４に連結される。

図１に示すように、第２ステアリングシャフト８５は、第１ユニバーサルジョイント８４と第２ユニバーサルジョイント８６とを連結している。第２ステアリングシャフト８５の一方の端部が第１ユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部が第２ユニバーサルジョイント８６に連結される。第３ステアリングシャフト８７の一方の端部が第２ユニバーサルジョイント８６に連結され、第３ステアリングシャフト８７の他方の端部がステアリングギヤ８８に連結される。図２に示すように、第２ステアリングシャフト８５は、ダッシュパネル１０を貫通している。ダッシュパネル１０は、車室とエンジンルームと
を隔てる仕切り板である。

図１に示すように、ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂとを備える。ピニオン８８ａは、第３ステアリングシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。ラック８８ｂは、タイロッド８９に連結される。ラック８８ｂが移動することで車輪の角度が変化する。

図１に示すように、操舵力アシスト機構８３は、減速装置９２と、電動モータ９３とを備える。減速装置９２は、例えばウォーム減速装置である。電動モータ９３で生じたトルクは、減速装置９２の内部のウォームを介してウォームホイールに伝達され、ウォームホイールを回転させる。減速装置９２は、ウォーム及びウォームホイールによって、電動モータ９３で生じたトルクを増加させる。そして、減速装置９２は、出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、ステアリング装置８０はコラムアシスト方式である。

図１に示すように、ステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）９０と、トルクセンサ９４と、車速センサ９５と、を備える。電動モータ９３、トルクセンサ９４及び車速センサ９５は、ＥＣＵ９０と電気的に接続される。トルクセンサ９４は、入力軸８２ａに伝達された操舵トルクをＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信によりＥＣＵ９０に出力する。車速センサ９５は、ステアリング装置８０が搭載される車体の走行速度（車速）を検出する。車速センサ９５は、車体に備えられ、車速をＣＡＮ通信によりＥＣＵ９０に出力する。

ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の動作を制御する。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９４及び車速センサ９５のそれぞれから信号を取得する。ＥＣＵ９０には、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ＥＣＵ９０は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ９３へ供給する電力値を調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９３から誘起電圧の情報又は電動モータ９３に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。ＥＣＵ９０が電動モータ９３を制御することで、ステアリングホイール８１の操作に要する力が小さくなる。

図３は、本実施形態の第２ステアリングシャフト（以下の説明では「中間シャフト」という。）８５の斜視図である。この中間シャフト８５は、車両のダッシュパネル１０に設けられた通孔を挿通する状態で配置されるダストカバー付きの中間シャフト８５であって、中間シャフト８５の外周面８５ａと通孔の内周面との隙間を塞ぐための環状のダストカバー３を備えている。

中間シャフト８５には、自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収して、ステアリングホイール上にその変位や振動を伝えないといった性能が要求される。
このために、図４（ｂ）に示すように、本実施形態における中間シャフト８５は、雄溝２４を外周に有する円柱状の軸部２と、軸部２の雄溝２４を外嵌する雌溝１２を内周に有する円筒状のチューブ１と、チューブ１に外嵌し、中間シャフト８５の外周面と通孔の内周面との隙間を塞ぐための環状のダストカバー３と、を有している。
この雌溝１２と雄溝２４とは、スプライン嵌合又はセレーション嵌合である。以下の説明においては、スプライン嵌合の態様で説明をする。

軸部２は、鋼製の円筒部材で、前端部に雄溝２４を形成する雄スプライン部である円筒部２１を有し、後端部に雄溝２４を形成しない非雄スプライン部である円筒部２２が軸方向に隣接する状態で一体して設けられている。雄スプライン部の円筒部２１の外径（凸部の外接円の直径）は、非雄スプライン部である円筒部２２の外径よりも少しだけ（例えば０．３〜２ｍｍ程度）大きくしている。

軸部２の前側円筒部２１の後端部には、テーパー（傾斜）部２３が形成され、所定の面取り角度αで形成されて、後述するチューブ１の第二突起部１４（抜止め部）で係止し、軸部２が抜け出ることを防止している。
なお、図５に示すように、テーパー（傾斜）部２３の面取り角度がαであり、第二突起部１４の傾斜角度がβであると、α≦βに設定してある。

また、このテーパー部２３は、コーティングしてある樹脂がもともと塗られていたものを、機械加工等で剥ぎ取って地金がむき出しの状態になっているように構成してあるか、又は、樹脂コーティング時に地金がむき出しになるように構成してある。従って、樹脂コーティングした部分が第二突起部１４に係止することがないことから、第二突起部１４に圧接して固着するといったことを効果的に防止することができる。

また、この軸部２の円筒部２１に雄溝２４を形成する雄スプライン部には、摺動自在とするため、非鉄材料のコーティング材、樹脂（例えば、ナイロン膜）がコーティングしてある。

なお、本実施形態では、雄スプライン部のみに樹脂コーティングしているが、雄スプライン部と雌スプライン部の少なくともいずれか一方の溝にコーティングされていれば良い。

また、雄スプライン部に樹脂コーティングするのではなく、転動体を用いて摺動自在とすることができる。例えば、後述するチューブ１の円筒部１１の内周面と軸部２の円筒部２１の外周面との間にボール或いはローラ、ボールとローラとを組合せた転動体を介在させる。これにより、チューブ１の円筒部１１の内周面と軸部２の円筒部２１の外周面との接触部分の磨耗を低減するとともに摩擦抵抗を削減することができる。

チューブ１は、鋼製の円筒状部材で、その内周面には、軸部２の雄溝２４と摺動自在に嵌合する雌溝１２を内周に有する雌スプライン部の円筒部１１を有し、軸部２とは相対回転不能としている。

ダストカバー３は、車両に組み付ける際に、チューブ１の円筒部１１に対するダストカバー３の軸方向位置の調節のため、円筒部１１に沿った軸方向の摺動を可能としている。

具体的には、ダストカバー３は、チューブ１の雌スプライン部である円筒部１１に外嵌され、シール部材の内周面が円筒部１１に対し、全周に亙り弾性的に接触し、円筒部１１に沿った軸方向移動を可能である。このため、外側に盛り上がった第一突起部１３を設けて、車両に組み付ける間、中間シャフト８５の軸部２の非雄スプライン部である円筒部２２側へダストカバー３が軸方向に移動しても、抜け出し（脱落）が無いようにしている。

以上の説明のとおり、円筒部１１の軸方向の片側端部には、ダストカバー３がチューブ１から抜け出ることを防止する第一突起部１３と、軸部２がチューブ１から抜け出ることを防止する第二突起部１４とを備えている。この第一突起部１３の形状は、円筒部１１の中心軸を対象とし、第二突起部１４と略同一に形成される。

本実施形態では、第一突起部１３は、図４（ａ）及び図５に示すように、チューブ１の円筒部１１の端部に、加締め加工により凹部１３ａを形成し、この加締め加工による塑性加工によって、チューブ１の端部に形成されている。この加締め加工は、チューブ１にダストカバー３を挿入した後に行われる。

これにより、中間シャフト８５とダストカバー３とを組み合わせてなるダストカバー付の中間シャフトに関しては、車両に組み付けるまでの間に、中間シャフト８５の軸から抜け出すことを防止できる。

このようなダストカバー３は、車両に組み付けられると、図６に示すように、中間シャフト８５の外周面と通孔の内周面との隙間を塞ぐための構成からなる。
ダストカバー３は、可撓性を有するカバー本体としてのベローズ３１と、ブッシュ３２と、シール部材としてのシールリップ３３と、シールリップ３４と、取付部材３５と、を備える。ベローズ３１、ブッシュ３２、シールリップ３３、シールリップ３４及び取付部材３５は、それぞれ環状に形成されている。ベローズ３１は、例えばゴムで形成されている。

シールリップ３３は、中間シャフト８５及びブッシュ３２の間の隙間とエンジンルームとを隔てる密封部材で、エンジンルームからブッシュ３２の内側への異物の侵入を防ぐことができると共に、ブッシュ３２の内側からエンジンルームへのグリースの漏洩を防ぐことができる。また、シールリップ３３は、エンジンルームで生じる音の車室への漏洩を抑制することができる。

シールリップ３４は、中間シャフト８５及びブッシ３２の間の隙間と車室とを隔てる密封部材で、ブッシュ３２の内側から車室へのグリースの漏洩を防ぐことができる。ある。シールリップ３３、３４は、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）であり、加硫接着によりブッシュ３２と一体となっている。

車両にダストカバー３が取り付けられると、図６に示すように、ダッシュパネル１０は、筒状部材１０１を備える。筒状部材１０１の内周面は、中間シャフトの外周面と対向する。中間シャフト８５は、ステアリングホイール８１の位置の調整又は走行中の振動等に伴って移動することがある。このため、筒状部材１０１の内周面と第２ステアリングシャフト８５の外周面との間には環状の隙間が設けられている。したがって、この隙間を塞ぐために、ステアリング装置８０は、ダストカバー３を備えている。

第二突起部１４は、図４（ａ）及び図５に示すように、チューブ１の内側（軸部２側）に盛り上がった第一突起部１３が設けられたチューブ１の端部の外径の位置と同じ内径の位置に、加締め加工により凹部１４ａを形成し、この加締め加工による塑性加工によって形成されている。

また、第一突起部１３は、チューブ１の外径側の端部一部に少なくとも一つが一体的に設けられ、第二突起部１４はチューブ１の内径側の端部一部に少なくとも一つが一体的に設けられている。そして、第一突起部１３及び第二突起部１４は、チューブ１の軸方向の片側端部の同じ位置に一体的に設けられている。すなわち、第一突起部１３及び第二突起部１４は１個の突起部として、ダストカバー３と軸部２の兼用の加締めを施している。
そして、図４（ｂ）に示すように、第一突起部１３及び第二突起部１４からなる突起部は、チューブ１の端部の（図面上）上下の対向する位置に２個が設けられている。

第一突起部１３及び第二突起部１４の加締め加工は、チューブ１に軸部２及びダストカバー３を挿入後にそれぞれに行われるものの、同じ位置にあることから第一突起部１３及び第二突起部１４の両方を同時に行うことができる。

これにより、従来技術の抜け止めの構成要素が少なくてよりシンプルな抜け止め構造となることから、部品コスト、組み立てコストと重量を嵩むことなく、車両組み付けまでの間、ダストカバー３と軸部２の軸方向の移動による抜け出しを規制できる。
ただし、第一突起部１３及び第二突起部１４からなる突起部は、２個に限らず、１個でもよく、３個以上であってもよい。また、その突起部の位置は、図面上の上下対向に制限されることなく備えることができる。

以上説明のとおり、従来技術のようなダストカバー抜け止め防止のための補助部品を設けなくても、車両に組み付けられる前のダストカバー付の中間シャフトの搬送を行う際や、ダストカバー付の中間シャフトを車両に組み付ける際に、ダストカバー３がチューブ１の円筒部１１に沿って前方に移動した場合に、ダストカバー３の前端面が、第一突起部１３に接触することで、また、同様にチューブ１の第二突起部１４が軸部２のテーパー部２３と当接することで、ダストカバー３及び軸部２が後方へ移動して抜け出る（脱落する）ことを防止できる。

１ チューブ
２ 軸部
３ ダストカバー
１０ ダッシュパネル
１１ 円筒部（チューブ雌スプライン側）
１２ 雌溝
１３ 第一突起部
１３ａ 凹部
１４ 第二突起部
１４ａ 凹部
２１ 円筒部（軸部雄スプライン側）
２２ 円筒部（軸部非雄スプライン側）
２３ テーパー部
２４ 雄溝
３１ ベローズ
３２ ブッシュ
３３ シールリップ
３４ シールリップ
３５ 取付部材
８０ ステアリング装置
８１ ステアリングホイール
８２ ステアリングシャフト
８２ａ 入力軸
８２ｂ 出力軸
８３ 操舵力アシスト機構
８４ 第１ユニバーサルジョイント
８５ 中間シャフト
８６ 第２ユニバーサルジョイント
８７ ピニオンシャフト
８８ ステアリングギヤ
８８ａ ピニオン
８８ｂ ラック
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９２ 減速装置
９３ 電動モータ
９４ トルクセンサ
９５ 車速センサ
９８ イグニッションスイッチ
９９ 電源装置
１０１ 筒状部材

Claims (6)

1. 車両のダッシュパネルに設けられた通孔を挿通する状態で配置されるダストカバー付きの中間シャフトであって、
   前記中間シャフトは、
   雄溝を外周に有する円柱状の軸部と、
   前記軸部の雄溝に外嵌する雌溝を内周に有する円筒状のチューブと、
   前記チューブに外嵌し、前記中間シャフトの外周面と前記通孔の内周面との隙間を塞ぐための環状のダストカバーと、を有し、
   前記チューブの軸方向の片側端部には、
   前記ダストカバーが前記チューブから抜け出ることを防止する第一突起部と、
   前記軸部が前記チューブから抜け出ることを防止する第二突起部と、を備えていることを特徴とする中間シャフト。
2. 前記第一突起部は、前記チューブの外径側の一部に少なくとも一つが一体的に設けられ、前記第二突起部は、前記チューブの内径側の一部に少なくとも一つが一体的に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の中間シャフト。
3. 前記第一突起部及び前記第二突起部は、前記チューブの軸方向の片側端部の同じ位置に一体的に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の中間シャフト。
4. 前記軸部と前記チューブは、スプライン嵌合であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の中間シャフト。
5. 前記軸部と前記チューブは、セレーション嵌合であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の中間シャフト。
6. 前記チューブの円筒部内周面と前記軸部の円筒部外周面との間に転動体を介在させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の中間シャフト。
   

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