JP2861761B2 - メカニカルヒューズ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、実質的に丸棒状の部材
とこれに嵌合する部材との連結構造に係り、更に詳細に
はかかる二つの部材の連結状態を制御するメカニカルヒ
ューズ装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】メカニカルヒューズ装置の一つとして、
例えば特開昭６１−２２０９６８号公報に記載されてい
る如く、自動車等の車輌の電動式パワーステアリング装
置に於て、ステアリングシャフトと共に一体的に回動す
る補助部材とモータにより駆動される出力歯車とがシェ
アピンを介して連結され、補助部材と出力歯車との間に
過大な負荷が作用することによりシェアピンに所定値以
上の荷重が作用するとシェアピンが折れることにより補
助部材と出力歯車との間の駆動連結状態を解除するよう
構成されたメカニカルヒューズ装置が従来より知られて
いる。

【０００３】かかるメカニカルヒューズ装置によれば、
例えばモータにロック等の異常が生じモータが全く回転
できなくなった場合にも、車輌の運転者はステアリング
ホイールを操作してステアリングシャフトを回転駆動し
シェアピンに高い荷重を与えることによってシェアピン
を折損させ、これによりモータのロック等に起因して操
舵不能の状態になることを確実に回避することができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】シェアピンの如き連結
部材は従来より一般に耐衝撃性に優れた金属や樹脂にて
構成されている。しかし金属や樹脂はそれらに繰返し荷
重が加えられると疲労により強度が比較的大きく低下す
る。従って上述の如き従来のメカニカルヒューズ装置に
於ては、パワーステアリング装置が長期間に亘り使用さ
れる過程に於てシェアピンの強度が疲労により低下し、
その結果シェアピンに作用する実際の荷重が設計上の設
定破断荷重未満であってもシェアピンが折損し、そのた
め電動式パワーステアリング装置がその本来の作動状態
を維持すべき状況にあるにも拘らず補助部材と出力歯車
との間のトルク伝達が行われず、パワーステアリング装
置が不必要にマニュアルステアリング装置に切換ってし
まうという問題がある。

【０００５】またシェアピンの疲労による強度低下に起
因してシェアピンに作用する実際の荷重が設定破断荷重
未満の状況に於てシェアピンが折損することを防止すべ
く、疲労による強度低下分を見込んでシェアピンの設定
破断荷重を低く設定しようとすると、パワーステアリン
グ装置を正常に作動させるためにシェアピンが耐えなけ
ればならない荷重よりもシェアピンの設定破断荷重が低
くなり、従ってこの場合にも例えば車輪の縁石当りの如
き状況に於て補助部材と出力歯車との間の伝達トルクが
高くなると、パワーステアリング装置がその本来の作動
状態を維持すべき状況にあるにも拘らずシェアピンが折
損し、パワーステアリング装置が不必要にマニュアルス
テアリング装置に切換ってしまう。

【０００６】一方セラミックスは金属や樹脂に比して耐
衝撃性に劣るため、従来より二つの部材を連結するため
のキーの如き連結部材の構成材料としては不適当である
と考えられているが、セラミックスは金属や樹脂に比し
て疲労による強度低下が極めて小さいという優れた特徴
を有している。

【０００７】しかし連結部材がセラミックスにて構成さ
れる場合であっても、連結部材に比較的高い荷重が繰り
返し作用する状況にてメカニカルヒューズ装置が長期間
に亘り使用されると連結部材の強度が低下し、そのため
連結部材が金属や樹脂にて構成される場合と同様、連結
部材が設定荷重未満にて破断することがある。

【０００８】本発明は、従来のメカニカルヒューズ装置
に於ける上述の如き問題に鑑み、連結部材としてのキー
に比較的高い荷重が繰り返し作用する状況にてメカニカ
ルヒューズ装置が長期間に亘り使用されてもキーがその
疲労による強度低下に起因して設定荷重未満にて破断す
ることがなく、これにより長期間に亘り正常に作動する
ことができるよう改良されたメカニカルヒューズ装置を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、第一及び第二のキー溝を有する実質的に丸
棒状の第一の部材と、前記第一の部材に嵌合しそれぞれ
前記第一及び第二のキー溝に整合する第三及び第四のキ
ー溝を有する第二の部材と、前記第一及び第三のキー溝
に挿入され前記第一及び第二の部材をトルク伝達可能に
連結する平板状の第一のキーと、前記第二及び第四のキ
ー溝に挿入され前記第一及び第二の部材をトルク伝達可
能に連結する平板状の第二のキーとを有し、前記第一及
び第二のキーはセラミックスにて構成され、前記第一の
部材と前記第二の部材との間に伝達される荷重が所定値
以上になると破断して前記第一及び第二の部材の連結状
態を解除するよう構成されたメカニカルヒューズ装置に
於て、前記第一又は第三のキー溝の側面と前記第一のキ
ーの側面との間のクリアランスは前記第二又は第四のキ
ー溝の側面と前記第二のキーの側面との間のクリアラン
スよりも小さく設定されていることを特徴とするメカニ
カルヒューズ装置、又は第一のキー溝を有する実質的に
丸棒状の第一の部材と、前記第一の部材に嵌合し前記第
一のキー溝に整合する第二のキー溝を有する第二の部材
と、前記第一及び第二のキー溝に挿入され前記第一及び
第二の部材をトルク伝達可能に連結する平板状のキーと
を有し、前記キーはセラミックスにて構成され、前記第
一の部材と前記第二の部材との間に伝達される荷重が所
定値以上になると破断して前記第一及び第二の部材の連
結状態を解除するよう構成されたメカニカルヒューズ装
置に於て、前記キーは厚肉部と薄肉部とを有しているこ
とを特徴とするメカニカルヒューズ装置によって達成さ
れる。

【００１０】

【作用】図１４はセラミックス（窒化ケイ素）の遅れ破
壊強度及び疲労強度を金属（合金鋼、ＪＩＳ規格ＳＣＭ
４１５）の疲労強度と対比して示すグラフである。この
図１４より、金属の疲労による強度低下は比較的大きい
のに対し、セラミックスの１０⁸ 回経過後の疲労強度は
その初期強度の約８０％であり、セラミックスの疲労に
よる強度低下は極めて小さいことが解る。

【００１１】上述の前者（請求項１）の構成によれば、
第一及び第二の部材の連結状態を制御する第一及び第二
のキーは疲労による強度低下が極めて小さいセラミック
スにて構成されており、また第一又は第三のキー溝の側
面と第一のキーの側面との間のクリアランスは第二又は
第四のキー溝の側面と第二のキーの側面との間のクリア
ランスよりも小さく設定されており、繰返し荷重は実質
的に第一のキーにのみ作用し第二のキーには作用せず、
従って第二のキーの強度は実質的に全く低下しないの
で、第一のキーに比較的高い荷重が繰り返し作用する状
況にてメカニカルヒューズ装置が長期間に亘り使用され
ても、第二のキーはそれに作用する荷重が設定荷重未満
の状況に於ては破断せず、荷重が正確に設定荷重になっ
た段階に於て破断し、従ってメカニカルヒューズ装置を
長期間に亘り所期の設計通りに作動させることが可能に
なる。

【００１２】また上述の後者（請求項２）の構成によれ
ば、キーは疲労による強度低下が極めて小さいセラミッ
クスにて構成されており、また厚肉部と薄肉部とを有し
ており、繰返し荷重は実質的に厚肉部にのみ作用し薄肉
部には作用せず、従って薄肉部の強度は実質的に全く低
下しないので、キーの厚肉部に比較的高い荷重が繰返し
作用する状況にてメカニカルヒューズ装置が長期間に亘
り使用されても、薄肉部はそれに作用する荷重が設定荷
重未満の状況に於ては破断せず、荷重が正確に設定荷重
になった段階に於て破断し、従ってメカニカルヒューズ
装置を長期間に亘り所期の設計通りに作動させることが
可能になる。

【００１３】

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明によるメカニカルヒューズ装
置が適用された電動式パワーステアリング装置を示す概
略構成図、図２は図１の歯車とシャフトとの間に適用さ
れたメカニカルヒューズ装置の第一の実施例を示す拡大
部分縦断面図、図３は図２に示された第一の実施例の平
断面図である。

【００１５】図１に於て、１０は上端にステアリングホ
イール１２が固定されたステアリングシャフトを示して
いる。ステアリングシャフト１０は途中に操舵トルクを
検出するトルクセンサ１４を有し、下端にてラック・ア
ンド・ピニオン式ステアリング装置１６のピニオンシャ
フトに連結されている。またステアリングシャフト１２
にはトルクセンサ１４と下端との間にて後述の如く従動
歯車１８が固定されており、従動歯車１８はモータ２０
により駆動される駆動歯車２２と噛合している。モータ
２０の回転はトルクセンサ１４及び図には示されていな
い他のセンサによる検出結果に基づき電子制御装置２４
によって制御され、これにより少なくとも操舵トルクに
応じて補助操舵力を発生するようになっている。

【００１６】図２及び図３に示されている如く、ステア
リングシャフト１０にはその軸線２６に沿って第一及び
第二のキー溝としての半月形の窪み２８及び２９が設け
られている。また従動歯車１８はそのボス部１８Ａにて
ステアリングシャフト１０に嵌合し、ボス部の内面には
それぞれ窪み２８及び２９に整合して軸線２６に沿って
延在する第三及び第四のキー溝としてのキー溝３０及び
３１が設けられている。窪み２８及びキー溝３０内には
半月形の平板状のセラミックス製のキー３２が挿入され
ており、窪み２９及びキー溝３１内には半月形の平板状
のセラミック製ののキー３３が挿入されており、これに
より従動歯車１８はキー３２及び３３によりステアリン
グシャフト１０に連結固定されている。

【００１７】図示の第一の実施例に於ては、図４及び図
５に示されている如く、キー３２の両側面３２Ａ及び３
２Ｂにはそれぞれ互いに整合する切欠き溝３４及び３６
が設けられている。切欠き溝３４及び３６はキー３２が
窪み２８及びキー溝３０内に適正に挿入されると、ステ
アリングシャフト１０及び従動歯車１８の連結部の対向
面、即ちステアリングシャフトの表面３８と従動歯車の
ボス部１８Ａの内面４０に整合して延在するよう平面状
の端面３２Ｃに平行に一定の深さにて延在している。ま
た切欠き溝３４及び３６は幅が一定の部分と楔状をなす
部分とよりなり、各切欠き溝の中心平面３４Ａ及び３６
Ａはそれぞれキー３２の対応する側面３２Ａ及び３２Ｂ
に垂直に互いに整合して延在している。

【００１８】同様に図６及び図７に示されている如く、
キー３３の両側面３３Ａ及び３３Ｂにはそれぞれ互いに
整合する切欠き溝３５及び３７が設けられている。切欠
き溝３５及び３７はキー３３が窪み２９及びキー溝３１
内に適正に挿入されると、ステアリングシャフト１０及
び従動歯車１８の連結部の対向面、即ちステアリングシ
ャフトの表面３８と従動歯車のボス部１８Ａの内面４０
に整合して延在するよう平面状の端面３３Ｃに平行に一
定の深さにて延在している。また切欠き溝３５及び３７
は幅が一定の部分と楔状をなす部分とよりなり、各切欠
き溝の中心平面３５Ａ及び３７Ａはそれぞれキー３３の
対応する側面３３Ａ及び３３Ｂに垂直に互いに整合して
延在している。

【００１９】図５及び図７に示されている如く、窪み２
８及び２９の幅をそれぞれＷ28及びＷ29とし、キー溝３
０及び３１の幅をそれぞれＷ30及びＷ31とし、キー３２
及び３３の厚さをそれぞれＴ32及びＴ33とし、切欠き溝
３４及び３６の深さをそれぞれＤ34及びＤ36とし、切欠
き溝３５及び３７の深さをそれぞれＤ35及びＤ37とする
と、これらの寸法は以下の関係を満すよう設定されてい
る。

【００２０】Ｗ28＝Ｗ29＜Ｗ30＝Ｗ31 Ｔ32≦Ｗ28 Ｔ33≦Ｗ29 Ｔ33＜Ｔ32 Ｄ34＝Ｄ36 Ｄ35＝Ｄ37 Ｄ34＞Ｄ35 従ってキー３２の側面と窪み２８及びキー溝３０の側面
との間のクリアランスはキー３３の側面と窪み２９及び
キー溝３１の側面との間のクリアランスよりも小さく、
そのためキー３２が破断していない状態に於てステアリ
ングシャフト１０と従動歯車１８との間にトルクが伝達
される際に於けるキーの負荷は全てキー３２により担持
される。

【００２１】図８は図示の第一の実施例のメカニカルヒ
ューズ装置がキーの破断（図に於て×印にて示されてい
る）によってステアリングシャフト１０及び従動歯車１
８の連結状態を解除するまでのキーに対する負荷Ｐと各
キーの切欠き溝の底に於ける応力拡大係数Ｋi との間の
関係を示している。この図８より解る如く、キー３２の
切欠き溝３４及び３６の深さＤ34及びＤ36はキー３２の
負荷Ｐが最大許容負荷Ｐmax を僅かに越えた段階に於て
応力拡大係数Ｋi が破壊靭性Ｋicと等しくなるよう設定
されている。一方キー３３の切欠き溝３５及び３７の深
さＤ35及びＤ37は、キー３３の負荷Ｐが設定破断負荷Ｐ
f に等しくなった段階に於て応力拡大係数Ｋi が破壊靭
性Ｋicに等しくなるよう設定されている。

【００２２】尚「最大許容負荷Ｐmax 」とは、パワース
テアリング装置が正常に作動している状況に於てキー３
２及び３３が耐えなければならない負荷の最大値を意味
し、「設定破断負荷Ｐf 」とはパワーステアリング装置
に異常が生じた場合に於てメカニカルヒューズ装置がス
テアリングシャフト１０及び従動歯車１８の連結状態を
解除すべくキー３２が破断した後に破断するキー３３が
破断すべき負荷を意味する。

【００２３】図示の第一の実施例に於て、パワーステア
リング装置が正常に作動しており、ステアリングシャフ
ト１０と従動歯車１８との間に伝達されるトルクが所定
値未満であり、これによりステアリングシャフト及び従
動歯車によりキー３２及び３３に与えられる負荷Ｐが最
大許容負荷Ｐmax 以下であるときには、何れのキーも破
断せず、これにより従動歯車はステアリングシャフトと
一体的に連結された状態に維持される。

【００２４】この場合ステアリングシャフト１０と従動
歯車１８との間のトルク伝達に起因する負荷は全てキー
３２により担持され、キー３３には負荷は作用しないの
で、キー３３の強度が疲労により低下することはない。
またキー３２の強度がそれに繰返し負荷が作用すること
に起因して僅かに低下しても、キー３２が図８に於て×
印にて示された位置の負荷よりも僅かに低い負荷に於て
破断するようになるだけであり、キー３３の強度には何
ら影響しない。

【００２５】これに対しパワーステアリング装置にモー
タロックの如き異常が生じ、ステアリングシャフト１０
と従動歯車１８との間に於ける伝達トルクが所定値以上
になると、まずキー３２の負荷Ｐが最大許容負荷Ｐmax
を僅かに越えた段階に於てキー３２が切欠き溝３４及び
３６に対応する位置にて破断し、その結果負荷はキー３
３のみにより担持されるようになり、その負荷が正確に
設定破断負荷Ｐf になった段階に於てキー３３が切欠き
溝３５及び３７に対応する位置にて破断し、これにより
ステアリングシャフト及び従動歯車の連結状態が解除さ
れ、二つの部材は軸線２６の周りに自由に相対回転し得
るようになり、これによりパワーステアリング装置はマ
ニュアルステアリング装置に切換えられる。

【００２６】尚図示の実施例に於ては、キー３２、３３
及びそれらに対応する窪み及びキー溝はステアリングシ
ャフト１０の軸線２６の周りに互いに１８０°隔置され
ているが、二組のキーが軸線２６の周りになす角度は１
８０°以外の角度であってもよく、また二組のキー等は
ステアリングシャフトの軸線方向に互いにオフセットさ
れていてもよく、更にはキー及びそれらに対応する窪み
及びキー溝は三組以上設けられていてもよい。

【００２７】図９は歯車とシャフトとの間に適用された
メカニカルヒューズ装置の第二の実施例を示す拡大部分
縦断面図、図１０は図９に示された第二の実施例の平断
面図、図１１は図９に示された第二の実施例のキーを示
す正面図（Ａ）及び平面図（Ｂ）である。尚図９及び図
１０に於て、図２及び図３に対応する部分にはこれらの
図に於て付された符号同一の符号が付されている。

【００２８】この第二の実施例に於ては、ステアリング
シャフト１０にはその軸線２６に沿って第一のキー溝と
しての一つの半月形の窪み４８が設けられており、ステ
アリングシャフトに嵌合する従動歯車１８のボス部１８
Ａの内面には窪み４８に整合して軸線２６に沿って延在
する第二のキー溝としての一つのキー溝５０が設けられ
ている。窪み４８及びキー溝５０内には半月形の平板状
のセラミックス製のキー５２が挿入されており、これに
より従動歯車はキー５２によりステアリングシャフト１
０に連結固定されている。

【００２９】図示の如く、キー５２は厚肉部５４と薄肉
部５６とよりなり、これらの部分は４分の１円の形態を
なしている。厚肉部５４及び薄肉部５６は接合部５７に
て例えば接着剤により互いに一体的に接合されており、
これにより接合部５７に沿って容易に破断するようにな
っている。尚キー５２は接合部５７に対応する位置に比
較的深い切欠き溝を有する一つの部材として形成されて
もよい。

【００３０】厚肉部５４の両側面５４Ａ及び５４Ｂには
それぞれ互いに整合する切欠き溝５８及び６０が設けら
れている。切欠き溝５８及び６０はキー５２が窪み４８
及びキー溝５０内に適正に挿入されると、ステアリング
シャフト１０の表面３８と従動歯車１８のボス部１８Ａ
の内面４０に整合して延在するよう平面状の端面５４Ｃ
に平行に一定の深さにて延在している。また切欠き溝５
８及び６０は幅が一定の部分と楔状をなす部分とよりな
り、各切欠き溝の中心平面はそれぞれ厚肉部の対応する
側面５４Ａ及び５４Ｂに垂直に互いに延在している。

【００３１】同様に図１１及び図１３に示されている如
く、薄肉部５６の両側面５６Ａ及び５６Ｂにはそれぞれ
互いに整合する切欠き溝６２及び６４が設けられてい
る。切欠き溝６２及び６４はそれぞれ切欠き溝５８及び
６０に整合して平面状の端面５６Ｃに平行に一定の深さ
にて延在している。また切欠き溝６２及び６４も幅が一
定の部分と楔状をなす部分とよりなり、各切欠き溝の中
心平面はそれぞれ厚肉部の対応する側面５６Ａ及び５６
Ｂに垂直に互いに延在している。

【００３２】図１２及び図１３に示されている如く、窪
み４８の幅をＷ48とし、キー溝５０の幅をＷ50とし、キ
ー５２の厚肉部５４及び薄肉部５６の厚さをそれぞれＴ
54及びＴ56とし、切欠き溝５８及び６０の深さをそれぞ
れＤ58及びＤ60とし、切欠き溝６２及び６４の深さをそ
れぞれＤ62及びＤ64とすると、これらの寸法は以下の関
係を満すよう設定されている。

【００３３】Ｗ48＜Ｗ50 Ｔ54≦Ｗ48 Ｔ56≦Ｗ48 Ｔ54＞Ｔ56 Ｄ58＝Ｄ60 Ｄ62＝Ｄ64 Ｄ58＞Ｄ62 従ってキー５２の厚肉部５４の側面と窪み４８及びキー
溝５０の側面との間のクリアランスは薄肉部５６の側面
と窪み４８及びキー溝５０の側面との間のクリアランス
よりも小さく、そのためキー５２が破断していない状態
に於てステアリングシャフト１０と従動歯車１８との間
にトルクが伝達される際に於けるキーの負荷は全て厚肉
部により担持される。

【００３４】図８に示されている如く、この実施例に於
てもキー５２の厚肉部５４の切欠き溝５８及び６０の深
さＤ58及びＤ60はキー５２の負荷Ｐが最大許容負荷Ｐma
x を僅かに越えた段階に於て応力拡大係数Ｋi が破壊靭
性Ｋicと等しくなるよう設定されている。一方薄肉部５
６の切欠き溝６２及び６４の深さＤ62及びＤ64は、キー
５３の負荷Ｐが設定破断負荷Ｐf に等しくなった段階に
於て応力拡大係数Ｋiが破壊靭性Ｋicに等しくなるよう
設定されている。

【００３５】尚「最大許容負荷Ｐmax 」とは、パワース
テアリング装置が正常に作動している状況に於てキー５
２の厚肉部５４及び薄肉部５６が耐えなければならない
負荷の最大値を意味し、「設定破断負荷Ｐf 」とはパワ
ーステアリング装置に異常が生じた場合に於てメカニカ
ルヒューズ装置がステアリングシャフト１０及び従動歯
車１８の連結状態を解除すべく厚肉部５４が破断した後
に破断する薄肉部５６が破断すべき負荷を意味する。

【００３６】この第二の実施例に於て、パワーステアリ
ング装置が正常に作動しており、ステアリングシャフト
１０と従動歯車１８との間に伝達されるトルクが所定値
未満であり、これによりステアリングシャフト及び従動
歯車によりキー５２に与えられる負荷Ｐが最大許容負荷
Ｐmax 以下であるときには、キーは厚肉部５４及び薄肉
部５６の何れに於ても破断せず、これにより従動歯車は
ステアリングシャフトと一体的に連結された状態に維持
される。

【００３７】この場合ステアリングシャフト１０と従動
歯車１８との間のトルク伝達に起因する負荷は全て厚肉
部５４により担持され、薄肉部５６には負荷は作用しな
いので、薄肉部の強度が疲労により低下することはな
い。また厚肉部の強度がそれに繰返し負荷が作用するこ
とに起因して僅かに低下しても、厚肉部が図８に於て×
印にて示された位置の負荷よりも僅かに低い負荷に於て
破断するようになるだけであり、薄肉部の強度には何ら
影響しない。

【００３８】これに対しパワーステアリング装置にモー
タロックの如き異常が生じ、ステアリングシャフト１０
と従動歯車１８との間に於ける伝達トルクが所定値以上
になると、まずキー５２の負荷Ｐが最大許容負荷Ｐmax
を僅かに越えた段階に於て厚肉部５４が接合部５７及び
切欠き溝５８、６０に対応する位置にて破断し、その結
果負荷は薄肉部５６のみにより担持されるようになり、
その負荷が正確に設定破断負荷Ｐf になった段階に於て
薄肉部が切欠き溝６２及び６４に対応する位置にて破断
し、これによりステアリングシャフト及び従動歯車の連
結状態が解除され、二つの部材は軸線２６の周りに自由
に相対回転し得るようになり、これによりパワーステア
リング装置はマニュアルステアリング装置に切換えられ
る。

【００３９】図１５は例えば第一の実施例のキー３２及
びこれに対応する窪み２８及びキー溝３０のみが設けら
れた比較例のメカニカルヒューズ装置に於てキーに作用
する負荷Ｐと切欠き溝の底に於ける応力拡大係数との間
の関係を示しており、特に実線はメカニカルヒューズ装
置の使用開始時に於ける特性を示し、破線はキーに比較
的高い負荷が繰返し作用した後の特性を示している。

【００４０】図１５より、キーに作用する負荷Ｐが設定
破断負荷Ｐf に等しくなった段階に於てキーが破断する
よう切欠き溝の深さが設定されていても、キーに比較的
高い負荷が繰返し作用する状況にてメカニカルヒューズ
装置が長期間に亘り使用されるとキーの強度が疲労によ
り低下し、その結果キーはそれに作用する負荷Ｐが最大
許容負荷Ｐmax 又はそれ以下になった段階に於て破断す
るようになってしまうことが解る。

【００４１】これに対し上述の如く、第一の実施例に於
てはキー３３には負荷が作用せず、第二の実施例に於て
は薄肉部５６には負荷が作用せず、従ってこれらの強度
は低下しないので、キー３３又は薄肉部５６に作用する
負荷が正確に設定破断負荷Ｐf になった段階に於てのみ
メカニカルヒューズ装置によりステアリングシャフトと
従動歯車との間の連結状態を解除させることができる。

【００４２】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

【００４３】例えば第一の実施例に於けるキー３２及び
３３とそれらに対応する窪み及びキー溝の寸法や第二の
実施例に於けるキー５２及びそれに対応する窪み及びキ
ー溝等の寸法は上述の特定の関係に設定されているが、
第一の実施例に於てはキー３２の側面と窪み２８及びキ
ー溝３０の側面との間のクリアランスがキー３３の側面
と窪み２９及びキー溝３１の側面との間のクリアランス
よりも小さく設定され、第二の実施例に於てはキー５２
の厚肉部５４の側面と窪み４８及びキー溝５０の側面と
の間のクリアランスが薄肉部５６の側面と窪み４８及び
キー溝５０の側面との間のクリアランスよりも小さく設
定される限り、上述の寸法関係以外の関係に設定されて
もよい。また第二の実施例に於ける厚肉部５４及び薄肉
部５６は互いに一体的に接合されることなく相互に独立
のキーとして使用され、これによりこのメカニカルヒュ
ーズ装置が請求項２の構成のメカニカルヒューズ装置と
して使用されてもよい。

【００４４】また図示の各実施例のキー３２に設けられ
た切欠き溝３４及び３６の断面形状はＶ形又は矩形とＶ
形との組合せであるが、キーに設けられる切欠き溝は例
えば開先角度の大きい根元部と開先角度の小さい先端部
とよりなる二重Ｖ形を含む任意の断面形状のものであっ
てよい。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明の請求項１の構成によれば、第一及び第二の部材の連
結状態を制御する第一及び第二のキーは疲労による強度
低下が極めて小さいセラミックスにて構成されており、
また第一又は第三のキー溝の側面と第一のキーの側面と
の間のクリアランスは第二又は第四のキー溝の側面と第
二のキーの側面との間のクリアランスよりも小さく設定
されており、繰返し荷重は実質的に第一のキーにのみ作
用し第二のキーには作用せず、従って第二のキーの強度
は実質的に全く低下しないので、第一のキーに比較的高
い荷重が繰り返し作用する状況にてメカニカルヒューズ
装置が長期間に亘り使用されても、第二のキーはそれに
作用する荷重が設定荷重未満の状況に於ては破断せず、
荷重が正確に設定荷重になった段階に於て破断し、従っ
てメカニカルヒューズ装置を長期間に亘り所期の設計通
りに作動させることができる。

【００４６】また上述の請求項２の構成によれば、キー
は疲労による強度低下が極めて小さいセラミックスにて
構成されており、また厚肉部と薄肉部とを有しており、
繰返し荷重は実質的に厚肉部にのみ作用し薄肉部には作
用せず、従って薄肉部の強度は実質的に全く低下しない
ので、キーの厚肉部に比較的高い荷重が繰返し作用する
状況にてメカニカルヒューズ装置が長期間に亘り使用さ
れても、薄肉部はそれに作用する荷重が設定荷重未満の
状況に於ては破断せず、荷重が正確に設定荷重になった
段階に於て破断し、従ってメカニカルヒューズ装置を長
期間に亘り所期の設計通りに作動させることができる。

【００４７】また請求項２の構成によれば、請求項１の
構成の場合に比してキー及びキー溝の数を低減すること
ができ、これによりメカニカルヒューズ装置の構成を簡
略化することができると共に、メカニカルヒューズ装置
の組付けを容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるメカニカルヒューズ装置が適用さ
れた電動式パワーステアリング装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】図１の歯車とシャフトとの間に適用されたメカ
ニカルヒューズ装置の第一の実施例を示す拡大部分縦断
面図である。

【図３】図２に示された第一の実施例の平断面図であ
る。

【図４】図２に示された第一の実施例の第一のキーを示
す正面図である。

【図５】図４に示された第一のキーの要部を示す拡大部
分縦断面図である。

【図６】図２に示された第一の実施例の第二のキーを示
す正面図である。

【図７】図６に示された第二のキーの要部を示す拡大部
分縦断面図である。

【図８】第一の実施例の第一及び第二のキーの切欠き溝
の底に於ける応力拡大係数を示すグラフである。

【図９】歯車とシャフトとの間に適用されたメカニカル
ヒューズ装置の第二の実施例を示す拡大部分縦断面図で
ある。

【図１０】図９に示された第二の実施例の平断面図であ
る。

【図１１】図９に示された第二の実施例のキーを示す正
面図（Ａ）及び平面図（Ｂ）である。

【図１２】図１１の線XII −XII に沿う拡大部分縦断面
図である。

【図１３】図１１の線XIII−XIIIに沿う拡大部分縦断面
図である。

【図１４】セラミックスの疲労強度を金属の疲労強度と
比較して示すグラフである。

【図１５】比較例のメカニカルヒューズ装置のキーの切
欠き溝の底に於ける応力拡大係数の変化を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０…ステアリングシャフト １６…ラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置 １８…従動歯車 ２２…駆動歯車 ２８、２９…窪み ３０、３１…キー溝 ３２、３３…キー ３４、３５、３６、３７…切欠き溝 ４８…窪み ５０…キー溝 ５２…キー ５４…厚肉部 ５６…薄肉部 ５８、６０、６２、６４…切欠き溝

フロントページの続き (72)発明者 岩崎 尚 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 香川 和則 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 5/04 F16B 3/00 F16C 3/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一及び第二のキー溝を有する実質的に丸
   棒状の第一の部材と、前記第一の部材に嵌合しそれぞれ
   前記第一及び第二のキー溝に整合する第三及び第四のキ
   ー溝を有する第二の部材と、前記第一及び第三のキー溝
   に挿入され前記第一及び第二の部材をトルク伝達可能に
   連結する平板状の第一のキーと、前記第二及び第四のキ
   ー溝に挿入され前記第一及び第二の部材をトルク伝達可
   能に連結する平板状の第二のキーとを有し、前記第一及
   び第二のキーはセラミックスにて構成され、前記第一の
   部材と前記第二の部材との間に伝達される荷重が所定値
   以上になると破断して前記第一及び第二の部材の連結状
   態を解除するよう構成されたメカニカルヒューズ装置に
   於て、前記第一又は第三のキー溝の側面と前記第一のキ
   ーの側面との間のクリアランスは前記第二又は第四のキ
   ー溝の側面と前記第二のキーの側面との間のクリアラン
   スよりも小さく設定されていることを特徴とするメカニ
   カルヒューズ装置。
2. 【請求項２】第一のキー溝を有する実質的に丸棒状の第
   一の部材と、前記第一の部材に嵌合し前記第一のキー溝
   に整合する第二のキー溝を有する第二の部材と、前記第
   一及び第二のキー溝に挿入され前記第一及び第二の部材
   をトルク伝達可能に連結する平板状のキーとを有し、前
   記キーはセラミックスにて構成され、前記第一の部材と
   前記第二の部材との間に伝達される荷重が所定値以上に
   なると破断して前記第一及び第二の部材の連結状態を解
   除するよう構成されたメカニカルヒューズ装置に於て、
   前記キーは厚肉部と薄肉部とを有していることを特徴と
   するメカニカルヒューズ装置。