JP2021075246A - ステアリング装置用中間軸、及びステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このようなキャブチルト状態にする際、中間軸103は、雌軸106と雄軸107とが軸方向に相対移動して全長が延びることにより、ステアリング軸102とステアリングギヤユニット105との間隔が拡がることを許容する。このキャブチルト状態を実現するには、中間軸103の伸縮ストロークを大きく確保する必要がある。
また、特許文献1の中間軸では、3本の分割軸の互いの嵌合部ごとに抜け荷重を異ならせる構成であるため、車両衝突時に縮むストロークを確保する嵌合部と、キャブチルト時に伸縮するストロークを確保する嵌合部とを組み合わせたものとなる。そのため、キャブチルト時の伸縮ストロークを効率よく延長することができなかった。
また、特許文献2の中間軸では、転がりと滑りスライダの挙動をコントロールするために、複雑な部品構成と精度の確保を要し、この点もコストが嵩む要因となっていた。
(1) 外周面に第1雄スプライン部を有する第1軸と、
軸方向一方部の内周面に第1雌スプライン部を有し、軸方向他方部の外周面に第2雄スプライン部を有する筒状の第2軸と、
軸方向一方部の内周面に第2雌スプライン部を有する第3軸と、
が、同心に配置され、
前記第1軸の前記第1雄スプライン部に前記第2軸の前記第1雌スプライン部がスプライン係合し、
前記第2軸の前記第2雄スプライン部に前記第3軸の前記第2雌スプライン部がスプライン係合し、
前記第2軸と前記第3軸との摺動ストロークにおける、前記第2軸と前記第3軸との軸方向の重なり長さが最大となる最深挿入側の一部に、前記第2軸と前記第3軸との摺動荷重を増加させる圧入スプライン係合領域が設けられた、
ステアリング装置用中間軸。
(2) ステアリングギヤユニットと、
ステアリングホイールと、
前記ステアリングギヤユニットと前記ステアリングホイールとの間に設けられ、(1)のステアリング装置用中間軸と、
を備えるステアリング装置。
<第1構成例>
図1は本実施形態に係るステアリング装置用中間軸の斜視図である。図2は本実施形態に係るステアリング装置用中間軸の軸方向に沿う断面図である。図3はステアリング装置用中間軸の分解斜視図である。
第1軸10には、軸方向他方部の端部に抜け止め15がねじ17によって固定されている。抜け止め15は、第1軸10の第1雄スプライン部11よりも大径の円板状に形成されている。詳細は後述するが、第1軸10の径方向外側へ突出する部分は、第1軸10を第2軸20から抜け止めする第1外側突部19となる。
第2軸20は、軸方向両側の端部が開口した円筒状に形成されている。第2軸20は、第2軸本体21と、第1雌スプライン筒部23と、第2雄スプライン筒部25とを有する。第1雌スプライン筒部23は、第2軸本体21の一方部に溶接によって連結され、第2雄スプライン筒部25は、第2軸本体21の他方部に、第2軸本体21と一体に設けられている。なお、第1雌スプライン筒部23及び第2雄スプライン筒部25の第2軸本体21との接合形態はこれに限らない。
第3軸40は、円筒状に形成された筒体の軸方向他方部に一対の腕部を有するヨーク3が固定され、筒体の内周面には第2雌スプライン部41が形成されている。
第3軸40の軸方向一方部の端部には、複数の爪部である第2内側突部43が設けられている。複数の第2内側突部43は、それぞれ径方向内側に向けて屈曲して形成される。これら第2内側突部43は、第2軸20を第3軸40の内周に組み付けた後に、径方向内側へ屈曲される。複数の第2内側突部43の内周縁が外接する円の直径Daは、第2軸20の第2雄スプライン部29の外径Dbより小さく、第2軸20の第2軸本体の外径Dcより大きい(図11参照)。
図8の(A)は、図2のI−I線断面であり、図8の(B)は、図2のII−II線断面であり、図8の(C)は、図2のIII−III線断面であり、図8の(D)は、図2のIV−IV線断面である。
組み立てた中間軸1では、第1軸10の第1外側突部19の外周縁と、第2軸20の第2軸本体21の内周面との間に、微少な径方向隙間taが形成される。径方向隙間taは、0.1mm〜0.5mmに設定されることで、第1軸10と第2軸20との相対移動時における摺動抵抗の発生を抑制する。
中間軸1には、軸方向荷重のみならず、曲げモーメントが負荷される場合がある。その場合、中間軸1は軸方向に沿って湾曲して、中間軸1の第1軸10の外周と第2軸20の内周との間、及び第2軸20の外周と第3軸40の内周との間の径方向隙間ta,tbが潰れる。つまり、第1外側突部19の外周縁が第2軸20の第2軸本体21の内周面と接触する。同様に、第2内側突部43の内周縁が第2軸20の第2軸本体21の外周面に接触する。
図13は中間軸の伸長時の動作を段階的に示す説明図であって、(A)〜(C)はそれぞれの伸長過程における軸方向に沿う概略断面図である。
図13の(A)に示すように、キャビン108(図19参照)が通常位置とされたノミナル状態の中間軸1は、第3軸40に挿し込まれた第2軸20の第2雄スプライン部29の一部が、第3軸40の第2雌スプライン部41における圧入スプライン係合領域49に配置される。これにより、第2軸20は、第3軸40に大きな摺動荷重W2B−3となる状態で保持されている。また、このノミナル状態では、第2軸20に対して第1軸10が僅かに引き出された状態となる。
図14は中間軸の収縮時の動作を段階的に示す説明図であって、(A)〜(E)はそれぞれの収縮過程における軸方向に沿う概略断面図である。
図14の(A)に示すように、キャブチルト状態の中間軸1は、キャビン108が元の位置に戻され始めることで、軸方向に圧縮される。すると、図14の(B)に示すように、中間軸1に負荷される圧縮力によって、第2軸20の第2雄スプライン部29と、第3軸40の第2雌スプライン部41とが、最小の摺動荷重W2A−3で相対移動する。これにより、第2軸20が第3軸40に挿入され始める。そして、第2軸20は、その挿入方向先端の端部が、圧入スプライン係合領域49の開始端となるかしめ部47の位置まで押し込まれる。第2軸20の端部がかしめ部47の位置に到達すると、以降の挿入では最大の摺動荷重W2B−3の状態となるため、第3軸40に対する第2軸20の更なる挿入が停止される。
次に、第1軸10と第2軸20との間に弾性部材を配置した第2構成例の中間軸を説明する。
図15は第2構成例の中間軸1Aの軸方向一方部における一部拡大断面図である。
本構成の中間軸1Aでは、第1軸10の軸方向一方のヨーク3の根元部3aと、第2軸20の軸方向一方部の端部23aとの間に、第1軸10と第2軸20とを互いに離反させる方向に付勢する弾性部材60を配置している。ここでは、弾性部材60として圧縮コイルスプリングを配置しているが、これに限らず他のダンパー機構等であってもよい。
図17は中間軸に生じる振れ廻りを説明する模式図である。
(1) 外周面に第1雄スプライン部を有する第1軸と、
軸方向一方部の内周面に第1雌スプライン部を有し、軸方向他方部の外周面に第2雄スプライン部を有する筒状の第2軸と、
軸方向一方部の内周面に第2雌スプライン部を有する第3軸と、
が、同心に配置され、
前記第1軸の前記第1雄スプライン部に前記第2軸の前記第1雌スプライン部がスプライン係合し、
前記第2軸の前記第2雄スプライン部に前記第3軸の前記第2雌スプライン部がスプライン係合し、
前記第2軸と前記第3軸との摺動ストロークにおける、前記第2軸と前記第3軸との軸方向の重なり長さが最大となる最深挿入側の一部に、前記第2軸と前記第3軸との摺動荷重を増加させる圧入スプライン係合領域が設けられた、
ステアリング装置用中間軸。
このステアリング装置用中間軸によれば、第1軸の第1雄スプライン部と第2軸の第1雌スプライン部とがスプライン係合し、第2軸の第2雄スプライン部と第3軸の第2雌スプライン部とがスプライン係合する。第2軸と第3軸との摺動ストロークの最深挿入側の一部に、第2軸と第3軸との摺動荷重を増加させる圧入スプライン係合領域が設けられることで、第2軸と第3軸との摺動ストロークの途中から摺動荷重が大きくなる領域が生じる。この摺動荷重が大きくなる領域を衝撃吸収用のストロークとすれば、その他の領域の摺動ストロークをキャブチルト時の伸縮ストロークに充当できる。よって、キャブチルト時の伸縮ストロークに、第1軸と第2軸との摺動ストロークと、第2軸と第3軸との摺動ストロークの一部が加わることで、伸縮ストロークを長く稼ぐことができる。
このステアリング装置用中間軸によれば、最深挿入位置よりも後退した位置に圧入スプライン係合領域が設けられることによって、中間軸に負荷される圧縮力を適切なタイミングで吸収できる。
前記第2軸と前記第3軸との摺動ストロークにおける、前記第2軸が前記第3軸の前記圧入スプライン係合領域に到達するまでの領域の摺動荷重W2A−3、及び前記圧入スプライン係合領域内の摺動荷重W2B−3とは、
W2A−3<W1−2<W2B−2
の関係を有する、
(1)又は(2)に記載のステアリング装置用中間軸。
このステアリング装置用中間軸によれば、3種類の異なる摺動荷重が設定できるため、第1軸と第2軸と第3軸の伸縮動作の順序を意図した通りに実現できる。
このステアリング装置用中間軸によれば、圧入スプライン係合領域の摺動荷重が第1軸と第2軸との摺動荷重と比較して桁違いに大きいため、この摺動荷重が大きくなる圧入スプライン係合領域を衝撃吸収用として好適に用いることができる。
このステアリング装置用中間軸によれば、最深挿入位置よりも30〜70mm後退した位置から最深挿入位置までの範囲に圧入スプライン係合領域が設けられることによって、中間軸に負荷される圧縮力を適切なタイミングで吸収できる。
(1)〜(5)のいずれか1つに記載のステアリング装置用中間軸。
このステアリング装置用中間軸によれば、第3軸の一部を塑性変形させて、第2軸と第3軸とを圧入状態にするため、簡単に摺動荷重を増加することができる。
このステアリング装置用中間軸によれば、第2軸に対する引き抜き力が第1軸に負荷されても、第1抜け止め部によって第1軸が抜け止めされる。
前記第1軸の軸方向他方部に設けられ、前記第1軸の径方向外側へ突出する第1外側突部と、
前記第2軸に設けられ、前記第1外側突部よりも軸方向一方部側に設けられ、径方向内側に突出する第1内側突部と、
を有する、(7)に記載のステアリング装置用中間軸。
このステアリング装置用中間軸によれば、第2軸に対する引き抜き力が第1軸に負荷されると、第1軸の第1外側突部と第2軸の第1内側突部とが係合し、第1軸が抜け止めされる。
このステアリング装置用中間軸によれば、径方向隙間の存在によって第1軸と第2軸との摺動抵抗の増大が防止できる。また、中間軸に曲げモーメントが負荷されると、第1外側突部の外周縁が第2軸の内周面と接触することで、第1軸と第2軸との相対的な曲げ規制される。これにより、ステアリング装置用中間軸の曲げ剛性を向上できる。
このステアリング装置用中間軸によれば、第3軸に対する引き抜き力が第2軸に負荷されても、第2抜け止め部によって第2軸が抜け止めされる。
前記第3軸に設けられ、径方向内側へ突出する第2内側突部と、
前記第2軸に設けられ、第2内側突部よりも軸方向他方部側に設けられ、径方向外側に突出する第2外側突起と、
を有する、(10)に記載のステアリング装置用中間軸。
このステアリング装置用中間軸によれば、第3軸に対する引き抜き力が第2軸に負荷されると、第2軸の第2外側筒部と第3軸の第2内側突部とが係合し、第2軸が抜け止めされる。
このステアリング装置用中間軸によれば、径方向隙間の存在によって第2軸と第3軸との摺動抵抗の増大が防止できる。また、中間軸に曲げモーメントが負荷されると、第2内側突部の内周縁が第2軸の外周面と接触することで、第2軸と第3軸との相対的な曲げ規制される。これにより、ステアリング装置用中間軸の曲げ剛性を向上できる。
前記第1雌スプライン部と前記第1雄スプライン部とは、前記コーティング層を介してスプライン係合している、(1)〜(12)のいずれか1つに記載のステアリング装置用中間軸。
このステアリング装置用中間軸によれば、第1雄スプライン部にコーティング層を設けることにより、第1雄スプライン部を外傷から保護でき、しかも、第2軸の第1雌スプライン部との摺動時における耐久性を向上できる。
このステアリング装置用中間軸によれば、第1スプライン係合部及び第2スプライン係合部をグリースにより潤滑させることにより、これらの係合部を保護することができ、しかも、荷重が負荷された際に円滑なスライド動作を実現できる。
このステアリング装置用中間軸によれば、第1軸が弾性部材の弾発力によって第2軸から押し出されるので、第1軸は初期のノミナル状態の位置へ容易に移動できる。
このステアリング装置用中間軸によれば、コイルスプリングによって簡単且つ確実に第1軸を押し出しできる。
前記第1雌スプライン部と前記第2雄スプライン部は、それぞれの前記ヨークの腕部が軸線回りの周方向に関して同位相に配置される組み合わせで、それぞれ形成されている、(1)〜(16)のいずれか1つに記載のステアリング装置用中間軸。
このステアリング装置用中間軸によれば、第1軸と第3軸のヨークを、簡単かつ正確に、周方向に関して同位相で配置できる。
前記第1雌スプライン部と前記第2雄スプライン部は、それぞれの前記ヨークの腕部が軸線回りの周方向に関して、スプライン係合の1ピッチよりも小さい角度で異なる位相に配置される組み合わせで、それぞれ形成されている、(1)〜(16)のいずれか1つに記載のステアリング装置用中間軸。
このステアリング装置用中間軸によれば、第1軸と第3軸のヨークをスプライン係合の1ピッチよりも小さい角度で異なる位相に配置できるため、ステアリング装置への適用自由度を向上できる。
ステアリングホイールと、
前記ステアリングギヤユニットと前記ステアリングホイールとの間に設けられ、(1)〜(18)のいずれか1つに記載のステアリング装置用中間軸と、
を備えるステアリング装置。
このステアリング装置によれば、キャブチルト動作のような長い伸縮ストロークを複雑な機構を伴うことなく低コストで実現できる。
前記第3軸は、ステアリングホイール側に連結されている、(19)に記載のステアリング装置。
このステアリング装置によれば、走行時における車輪からの振動や衝撃がステアリングホイールへ伝達し難くなり、これにより、ドライバビリティの向上が図れる。
前記第3軸は、ステアリングギヤユニット側に連結されている、(19)に記載のステアリング装置。
このステアリング装置用中間軸によれば、チルト操作を行ってステアリングホイールの高さを調整する際に、第1軸のみスライドすることで済み、操作荷重を軽減できる。これにより、運転者によるチルト動作の操作性を向上できる。
3 ヨーク
10 第1軸
11 第1雄スプライン部
19 第1外側突部
20 第2軸
27 第1雌スプライン部
29 第2雄スプライン部
33 第1内側突部
35 第2外側突部
40 第3軸
41 第2雌スプライン部
43 第2内側突部
47 かしめ部
49 圧入スプライン係合領域
51 第1抜け止め部
53 第2抜け止め部
60 コイルスプリング(弾性部材)
101 ステアリングホイール
105 ステアリングギヤユニット
ta 径方向隙間
tb 径方向隙間
Claims (21)
- 外周面に第1雄スプライン部を有する第1軸と、
軸方向一方部の内周面に第1雌スプライン部を有し、軸方向他方部の外周面に第2雄スプライン部を有する筒状の第2軸と、
軸方向一方部の内周面に第2雌スプライン部を有する第3軸と、
が、同心に配置され、
前記第1軸の前記第1雄スプライン部に前記第2軸の前記第1雌スプライン部がスプライン係合し、
前記第2軸の前記第2雄スプライン部に前記第3軸の前記第2雌スプライン部がスプライン係合し、
前記第2軸と前記第3軸との摺動ストロークにおける、前記第2軸と前記第3軸との軸方向の重なり長さが最大となる最深挿入側の一部に、前記第2軸と前記第3軸との摺動荷重を増加させる圧入スプライン係合領域が設けられた、
ステアリング装置用中間軸。 - 前記圧入スプライン係合領域は、前記第3軸における、最深挿入された前記第2軸の挿入方向先端位置よりも後退した位置に設けられる、
請求項1に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第1軸と前記第2軸との摺動荷重W1−2と、
前記第2軸と前記第3軸との摺動ストロークにおける、前記第2軸が前記第3軸の前記圧入スプライン係合領域に到達するまでの領域の摺動荷重W2A−3、及び前記圧入スプライン係合領域内の摺動荷重W2B−3とは、
W2A−3<W1−2<W2B−2
の関係を有する、
請求項1又は2に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記圧入スプライン係合領域内での摺動荷重W2B−3は、前記第1軸と前記第2軸との摺動荷重W1−2の10倍以上である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記圧入スプライン係合領域は、前記第3軸における、最深挿入された前記第2軸の挿入方向先端位置よりも30〜70mm後退した位置から前記挿入方向先端位置までの範囲に設けられる、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記圧入スプライン係合領域では、前記第3軸の外周面の一部が径方向内側に塑性変形され、前記第2雄スプライン部と前記第2雌スプライン部とが互いに圧入状態にされている、
請求項1〜5のいずれか1項に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第1軸を前記第2軸から軸方向に抜け止めする第1抜け止め部を備える、
請求項1〜6のいずれか1項に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第1抜け止め部は、
前記第1軸の軸方向他方部に設けられ、前記第1軸の径方向外側へ突出する第1外側突部と、
前記第2軸に設けられ、前記第1外側突部よりも軸方向一方部側に設けられ、径方向内側に突出する第1内側突部と、
を有する、請求項7に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第1外側突部の外周縁と前記第2軸の内周面との間の径方向隙間は、0.1mm〜0.5mmである、
請求項8に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第3軸を前記第2軸から軸方向に抜け止めする第2抜け止め部を備える、
請求項1〜9のいずれか1項に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第2抜け止め部は、
前記第3軸に設けられ、径方向内側へ突出する第2内側突部と、
前記第2軸に設けられ、第2内側突部よりも軸方向他方部側に設けられ、径方向外側に突出する第2外側突起と、
を有する、
請求項10に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第2内側突部の内周縁と前記第2軸の外周面との間の径方向隙間は、0.1mm〜0.5mmである、
請求項11に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第1雄スプライン部を覆う合成樹脂製のコーティング層をさらに備え、
前記第1雌スプライン部と前記第1雄スプライン部とは、前記コーティング層を介してスプライン係合している、
請求項1〜12のいずれか1項に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第1雌スプライン部と前記第1雄スプライン部との第1スプライン係合部と、前記第2雌スプライン部と前記第2雄スプライン部との第2スプライン係合部とのそれぞれが、グリースにより潤滑されている、
請求項13に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第1軸の軸方向一方部と、前記第2軸の軸方向一方部との間に配置され、前記第1軸と前記第2軸とを互いに離反する方向に付勢する弾性部材を備える、
請求項1〜14のいずれか1項に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記弾性部材は、前記第1軸の外周に配置されるコイルスプリングである、
請求項15に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第1軸の軸方向一方部と前記第3軸の軸方向他方部に、一対の腕部を備えるヨークがそれぞれ固定され、
前記第1雌スプライン部と前記第2雄スプライン部は、それぞれの前記ヨークの腕部が軸線回りの周方向に関して同位相に配置される組み合わせで、それぞれ形成されている、
請求項1〜16のいずれか1項に記載のステアリング装置用中間軸。 - 前記第1軸の軸方向一方部と前記第3軸の軸方向他方部に、一対の腕部を備えるヨークがそれぞれ固定され、
前記第1雌スプライン部と前記第2雄スプライン部は、それぞれの前記ヨークの腕部が軸線回りの周方向に関して、スプライン係合の1ピッチよりも小さい角度で異なる位相に配置される組み合わせで、それぞれ形成されている、
請求項1〜16のいずれか1項に記載のステアリング装置用中間軸。 - ステアリングギヤユニットと、
ステアリングホイールと、
前記ステアリングギヤユニットと前記ステアリングホイールとの間に設けられ、請求項1〜18のいずれか1項に記載のステアリング装置用中間軸と、
を備えるステアリング装置。 - 前記第1軸は、ステアリングギヤユニット側に連結され、
前記第3軸は、ステアリングホイール側に連結されている、
請求項19に記載のステアリング装置。 - 前記第1軸は、ステアリングホイール側に連結され、
前記第3軸は、ステアリングギヤユニット側に連結されている、
請求項19に記載のステアリング装置。
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