JP3900397B2 - ステアリングシャフト組付構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両例えば自動車のステアリングシャフトを連結部材で中間シャフトと連結して組付けるステアリングシャフト組付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のステアリング装置に関しては、一般的には、特開平６ー１０７１８７号公報に開示されているように、ステアリングコラムの一部である中間シャフトを２分割構造としている。詳しくは、ステアリングコラムはフロントボンネット内において、まず、一方の中間シャフトを前輪を操舵する操舵機構に連結するステアリングギアに連結し、フロントボンネット内からダッシュパネルにて仕切られた運転室内に、その中間シャフトの一部を臨ませている。そして、他方の中間シャフトと、運転室内のステアリングシャフトとを予め連結させておき、その後この２分割された中間シャフトを、運転室内で、ジョイントにて連結している。また、２分割された中間シャフト部を連結するジョイントの締め付けは、運転室内前側端部において、このジョイントのボルト穴に、車両の幅方向からボルトを挿入し、このボルトを締め付けることで２分割された中間シャフトを連結している。
【０００３】
このような連結部において、中間シャフトとステアリングシャフトの各端部は、予め同一のセレーション加工され、ジョイントは、予め雌セレーション加工されている。そして、組付けする際には、各セレーション部を別方向から雌セレーション部に嵌合させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ジョイントは、事前に一方のシャフトに組付けておき、他方のシャフトを組付ける。すなわち、ジョイントがシャフトに対して軸方向にスライド（摺動）する構造になっている。したがって、セレーション部の精度確保や円滑なスライド動作確保のために、セレーション部には塗装やメッキを施さない。
しかしながら、ジョイントによる連結状態では、セレーション部のすべてがジョイントの雌セレーション部と嵌合しない。すなわち、セレーション部の一部は、ジョイントに隠れることなく露出している。このため、例えば室外に設置する場合には、露出した部分が錆びてしまうおそれがあり、見栄えが悪くなる。また、分解整備時には、一方のシャフトとジョイントとの間の摺動抵抗が大きくて障害となり、作業性も低下させてしまう。
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、セレーション部の精度や円滑なスライド動作を確保しつつ、セレーション部のサビ防止が可能で、作業性に優れたステアリングシャフト組付構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、前輪を操舵する操舵機構と、該操舵機構に連結したステアリングギアを内蔵するステアリングギアボックスと、車室内側のステアリングホイールに加えられた操作力を上記ステアリングギアに伝えるステアリングコラムとを備え、該ステアリングコラムは、中間シャフトとステアリングシャフトとを有し、該中間シャフトは、一端部に雄セレーション部が形成されて他端部で上記ステアリングギアと連結し、該ステアリングシャフトは、一端部に雄セレーション部が形成されて他端部で上記ステアリングホイールと連結しており、上記雄セレーション部と摺動可能な雌セレーション部を有するジョイントを用いて上記ステアリングシャフトを上記中間シャフトに連結して組付けるステアリングシャフト組付構造において、組付けの際に上記中間シャフトの雄セレーション部を摺動させるときに、上記中間シャフトの雄セレーション部はその全範囲で上記雌セレーション部と摺動し、摺動範囲で上記ジョイントから露出せず、かつ、上記中間シャフトの雄セレーション部の谷径と同径又は小径の小径部が上記中間シャフトの雄セレーション部に連設され、上記小径部の軸方向長さが上記中間シャフトの雄セレーション部の摺動可能長さ以上としている。
中間シャフトの雄セレーション部はその全範囲で雌セレーション部と摺動するので、連結状態で中間シャフトの雄セレーション部がジョイントから露出することはなく、中間シャフトの雄セレーション部のサビを防止できる。また、中間シャフトの雄セレーション部に連設の小径部は、中間シャフトの雄セレーション部の谷径と同径又はそれよりも小径であり、雌セレーション部と摺動しないので、防錆処理を施すことができる。すなわち、防錆処理を施しても、摺動抵抗を増大させることはなく、中間シャフトの雄セレーション部の精度や円滑なスライド動作を確保することができる。本発明での中間シャフトの雄セレーション部は、従来の場合よりも軸方向長さが短くて足りる。
また、小径部は、中間シャフトの雄セレーション部の谷径と同径又はそれよりも小径であるとともに、その軸方向長さが中間シャフトの雄セレーション部の必要摺動長さ以上であるので、摺動時にシャフトと雌セレーション部とが相互に干渉することはなく、円滑な摺動動作を行うことができる。
本発明では、ステアリングシャフトと中間シャフトとをジョイントで連結させるものであるが、例えば中間シャフトを２分割した場合に、そのような分割中間シャフト同士を連結させる構造にも適用することができる。
【０００６】
上記小径部は、上記他端部まで連続して形成しても良い。このように構成すると、摺動可能範囲の大小に影響されることなく使用することができ、部品の汎用性を高めることができる。また、断面形状が急激に変化する段付け部をなくすことができるので、応力集中を防止することができる。また、段付け部をなくすことにより、段付け部を防錆処理する必要がなくなり、処理作業を円滑かつ容易に行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るステアリングシャフト組付構造の実施の形態について図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例のステアリング装置を搭載した自動車においては、図１、図２、図３に示すように、車両の前部にエンジン７やラジエター２０等のエンジン補器類を配置し、この車両前部と運転室２２とをダッシュパネル１８で仕切っている。そして、このダッシュパネル１８にて仕切られた車両前部空間であるフロントボンネット１９内に、運転室２２からステアリングコラム１が延びている。詳しくは、このステアリングコラム１は、車両側面から見て、フロントボンネット１９内のエンジン７の前方から運転室２２内に向けて斜め上がりに延設されるとともに、車両平面において見て、エンジン７の前方からこのエンジン７とシャシフレームのサイドメンバー３とで挟まれた空間を経由して運転室内に向けて延設されている。
このステアリングコラム１は、運転者のステアリングホイール２８に対する操作力を、ステアリングシャフト９および中間シャフト１０を介してステアリングギア２３に伝達している。そして、このステアリングギア２３は、ステアリングギアボックス８に内蔵され、シャシフレームのサイドメンバー２、３を連結するクロスメンバー５にステアリングギアボックス８を介して取り付けられている。少なくとも前輪１５より車両前側では、クロスメンバー４、５の２本がサイドメンバー２、３を連結し、前輪１５より車両後ろ側であって、エンジン７の下方に、クロスメンバー６が配置される。
【０００８】
フロントボンネット１９内の車両部品についてさらに詳しく説明すると、エンジン７は、シャシフレームのサイドメンバー２、３の間であって、しかも前輪１５に挟まれた位置にある。エンジン７の前方には、ラジエター２０がクロスメンバー５に取り付けられている。
【０００９】
ステアリングシャフト９は、サイドメンバー３のシャシフレーム内側を車両前方に延びて一端を運転室２２内のステアリングホイール２８に、他端を中間シャフト１０に連結してある。この、中間シャフト１０とステアリングシャフト９とは、ジョイント２４にて連結されている。また、このジョイント２４は、フロントボンネット１９内で、エンジン７の側方に配置されている。
【００１０】
中間シャフト１０は、２つの第１と第２のユニバーサルジョイント１１、１２を持ち、この２つのユニバーサルジョイント１１、１２の位置は、一方の第２ユニバーサルジョイント１２をステアリングギア２３の入力部延長線上に配置し、他方の第１ユニバーサルジョイント１１をサイドメンバー３のシャシフレーム内側を車両前方に延びるステアリングシャフト９の延長線上に配置したものである。
【００１１】
エンジン７下方の車両部品については、ステアリングギアボックス８は、前輪１５を操舵する操舵機構２１をステアリングギア２３に連結し、このステアリングギアボックス８はクロスメンバー５に取り付けられている。このクロスメンバー５はラジエター２０も同時に支持しており、その車両前方方向には、クロスメンバー４が配置されている。このラジエター２０は、クロスメンバー５の車両前側とし、ステアリングギアボックス８とは反対の位置にあり、ラジエター２０とは一定の間隔が確保されている。
ディファレンシャルギアケース１６は、ステアリングギアボックス８の車両後方側に配置されており、エンジン７のほぼ真下の位置となっている。
【００１２】
中間シャフト１０の詳細は、図４に示すように、ユニバーサルジョイント１１を介して中間シャフトロア１４と中間シャフトアッパー１３の２分割構造になっており、中間シャフトアッパー１３はフロントボンネット１９内でステアリングシャフト９に連結している。そして、同じくフロントボンネット内で、中間シャフトロア１４をユニバーサルジョイント１２を介してステアリングギア２３に連結している。また、この中間シャフトロア１４には振動を吸収するダンパー２７を配置するのが好ましい。この中間シャフトロア１４は、このダンパー２７の働きによりステアリングシャフト９を伝わりステアリングホイール２８を介して運転者に伝わる車両の振動を防止している。
【００１３】
中間シャフトロア１４とステアリングギア２３の嵌合、およびその嵌合部に設けた係合部５０の詳細を、図５、図６に示す。この両部品の連結は、中間シャフトロア１４のユニバーサルジョイント１２をステアリングギア２３の入力部に挿入し、ボルト４０にて両部品を締め付けることで行う。また、ユニバーサルジョイント１２の、ステアリングギア２３の入力部の軸回転方向の位置決めをするため、この嵌合部には、係合部５０が設けられている。この係合部５０は、ステアリングギア２３側に係合凸部３０と、ユニバーサルジョイント１２側に係合凹部３１としたものである。なお、この係合部５０については、本実施例では、ステアリングギア２３側に係合凸部３０、ユニバーサルジョイント１２側に係合凹部３１としたが、勿論、係合凸部３０と係合凹部３１をそれぞれ逆にしてもよい。また本実施例では、この嵌合部において、さらに、セレーション４１にてもユニバーサルジョイント１２のステアリングギアの入力部の軸回転方向の回り止めを実施している。
【００１４】
中間シャフトアッパー１３とステアリングシャフト９との連結詳細部を図７に示す。この連結部は、ジョイント２４で中間シャフトアッパー１３とステアリングシャフト９とを保持し、２本のボルト２５、２６にて連結が外れないように固定するものである。
詳しくは、上述したように、中間シャフト１０の中間シャフトロア１４は、ステアリングギア２３の入力部の回転軸方向に位置決めされている。この結果、ステアリングギア２３は、中間シャフトロア１４と連結し、この中間シャフトロア１４と同位相で回転する。そして、この中間シャフトロア１４と共に回転する中間シャフトアッパー１３の端部において、端縁部から所定の間隔をおいてシャフト方向に延びる、シャフトの一部を切削することにより平面部３２を形成する。この平面部３２も同時に回転する。この平面部３２の向きは、上向きである。このような位置関係において、この平面部３２と、ステアリングシャフト９の端部を、上方を向いたボルト締め付け穴を持つジョイント２４にボルト２５を挿入し、このボルト２５を中間シャフトアッパー１３の平面部３２の表面に臨ませてジョイント２４を仮止めし、中間シャフトアッパー１３とステアリングシャフト９とを連結する。
そして、このボルト２５は、仮止め状態では、中間シャフトアッパー１３の平面部３２の平らな表面上を中間シャフトアッパー１３の軸方向に摺動することができるので、中間シャフトアッパー１３上をジョイント２４がスライドさせることが可能である。
また、本実施例ではこの連結部において、さらに、雄セレーション部４２、４７にて、中間シャフトアッパー１３とステアリングシャフト９のシャフト回転方向の回り止めを実施している。
【００１５】
この中間シャフトアッパー１３と、ステアリングシャフト９との組み付けの具体的方法を、図８に示す。まず、ボルト２５を本締めせずに取りつけて、ジョイント２４を中間シャフトアッパー１３に仮り組み付けしておく。その後、ジョイント２４を、ステアリングシャフト９側である矢印Ｃ方向にスライドさせてステアリングシャフト９に嵌合させ、ボルト２６にて締め付ける。そして、このジョイント２４は、中間シャフトアッパー１３とステアリングシャフト９の結合の際に、両シャフト９、１３の相対位置関係が一直線上で、中間シャフトアッパー１３に対してスライド可能にしておけるので、このジョイント２４の締め付け位置に自由度を持たせて、ステアリングコラム１全体の長さ調整が可能である
なお、ステアリングシャフト９の中間シャフト側端部には、その円周方向に溝３３が切ってあり、ボルト２６がジョイント２４に取り付けられると、ボルト２６とこの溝３３がかみ合ってジョイント２４がステアリングシャフト９から抜けない構造になっている。
【００１６】
中間シャフトアッパー１３の端部を、図９に示す。この中間シャフトアッパー１３の雄セレーション部４２は、軸方向長さが従来よりも短くなっている。具体的には、図７及び図８に示すように、ジョイント２４を平面部３２の移動端までスライドさせても、雄セレーション部４２がジョイント２４から露出しないようにしている。すなわち、雄セレーション部４２のすべてがジョイント２４の雌セレーション４５と嵌合しており、嵌合していない部分がない。このため、防錆処理しなくてもサビを防止することができる。
また、中間シャフトアッパー１３の軸径φｄは、図９に示すように、雄セレーション部４２を除いて均一であり、小径部４３が他端（図示省略）まで連続して形成されている。また、中間シャフトアッパー１３の軸径φｄは、図１０に示すように、雄セレーション部４２の谷径φＤと同じ又はそれよりも小さい。このように、中間シャフトアッパー１３の軸径φｄは、セレーション加工した雄セレーション部４２の谷径φＤと同じ又はそれよりも小さいので、雄セレーション部４２を除く部分（小径部４３）に防錆用の塗装を施しても、ジョイント２４（図７又は図８参照）のスライドを妨げることはない。このように、スライドする構造のまま、塗装することができる。
なお、上述したように、従来よりもセレーション加工する長さが短くなる。
【００１７】
本実施形態では、図９に示すように、小径部４３の径を均一としているが、これ以外に、図１２の（ｃ）に示すように、雄セレーション部４２’に連設の所定区間のみに小径部４３’を形成しても良い。この場合においても、雄セレーション部４２’の長さは、ジョイント２４（図７又は図８参照）を平面部３２’の移動端までスライドさせても、雄セレーション部４２’が露出しないように設定されている。すなわち、雄セレーション部４２’の長さは嵌合長さと一致している。小径部４３’の長さは、スライド長さと同一寸法である。
中間シャフトアッパー１３’の成形方法について、図１２の（ａ）乃至（ｃ）により説明する。素材として、縮径の段付け部を有する中実丸棒を用いる（（ａ）参照）。すなわち、小径部４３’の径φｄは、加工するセレーションの谷径φＤと同じ又はそれよりも小さな寸法で、その軸方向長さは、スライド長さと同一寸法である。セレーション転造下径の先端部を転造でセレーション加工し、雄セレーション部４２’を形成する（（ｂ）参照）。そして、ブローチ加工により平面部３２’を成形する（（ｃ）参照）。このように成形した後、雄セレーション部４２’と小径部４３’との境でマスキングし、小径部４３’を防錆塗装する。なお、小径部４３’の軸方向長さは、少なくともスライド長さと同一であれば良く、それ以上に長くしても良い。
【００１８】
ジョイント２４の全体形状を、図１３に示す。このジョイント２４の内径部には、中間シャフトアッパー１３とステアリングシャフト９との雄セレーション部４２、４７と嵌合する雌セレーション４５が加工されている。そして、外表面の一部には、中間シャフトアッパー１３とステアリングシャフト９とを締め付けるボルト２５、２６の締め付け座面４６が設けられている。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、前輪を操舵する操舵機構と、該操舵機構に連結したステアリングギアを内蔵するステアリングギアボックスと、車室内側のステアリングホイールに加えられた操作力を上記ステアリングギアに伝えるステアリングコラムとを備え、該ステアリングコラムは、中間シャフトとステアリングシャフトとを有し、該中間シャフトは、一端部に雄セレーション部が形成されて他端部で上記ステアリングギアと連結し、該ステアリングシャフトは、一端部に雄セレーション部が形成されて他端部で上記ステアリングホイールと連結しており、上記雄セレーション部と摺動可能な雌セレーション部を有するジョイントを用いて上記ステアリングシャフトを上記中間シャフトに連結して組付けるステアリングシャフト組付構造において、組付けの際に上記中間シャフトの雄セレーション部を摺動させるときに、上記中間シャフトの雄セレーション部はその全範囲で上記雌セレーション部と摺動し、摺動範囲で上記ジョイントから露出せず、かつ、上記中間シャフトの雄セレーション部の谷径と同径又は小径の小径部が上記中間シャフトの雄セレーション部に連設され、上記小径部の軸方向長さが上記中間シャフトの雄セレーション部の摺動可能長さ以上であるので、セレーション部の精度や円滑なスライド動作を確保しつつ、セレーション部のサビを防止することができる。
【００２０】
上記小径部が上記他端部まで連続して形成されるように構成すると、防錆処理を行う場合の作業性を向上させることができるとともに、部品の汎用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るステアリングシャフト組付構造を適用した自動車の全体を表した側面図である。
【図２】図１の前部構造を表した側面図である。
【図３】エンジン下方の構造を表した図２の平面図である。
【図４】中間シャフト全体図である。
【図５】図３に示すＡ部拡大図である。
【図６】図５のステアリングギアの入力部と中間シャフトロアのユニバーサルジョイントとの嵌合部における係合部詳細図である。
【図７】図３に示すＢ部拡大図である。
【図８】組付け時における中間シャフトアッパーとジョイントとの仮り組み付け状態図である。
【図９】図７の中間シャフトアッパーの端部拡大図である。
【図１０】図９の線Ｃ−Ｃによる断面図である。
【図１１】図１０のＤ部拡大図である。
【図１２】図７の中間シャフトアッパーの変形例を成形する段階を表した端部拡大図であり、（ａ）は素材の状態、（ｂ）はセレーション加工した状態、（ｃ）は小径部に平面部を成形した状態をそれぞれ表す。
【図１３】図７のジョイントの全体形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ ステアリングコラム
２、３ サイドメンバー
４、５、６ クロスメンバー
７ エンジン
８ ステアリングギアボックス
９ ステアリングシャフト
１０ 中間シャフト
１１、１２ ユニバーサルジョイント
１３、１３’ 中間シャフトアッパー
１４ 中間シャフトロア
１５ 前輪
１６ ディファレンシャルギアケース
１８ ダッシュパネル
１９ フロントボンネット
２０ ラジエター
２１ 操舵機構
２２ 運転室
２３ ステアリングギア
２４ ジョイント
２５、２６、４０ ボルト
２７ ダンパー
２８ ステアリングホイール
３０ 係合凸部
３１ 係合凹部
３２、３２’ 平面部
３３ 溝
４１ セレーション
４２、４２’、４７ 雄セレーション部
４３、４３’ 小径部
４５ 雌セレーション
４６ 締め付け座

Claims (2)

1. 前輪を操舵する操舵機構と、該操舵機構に連結したステアリングギアを内蔵するステアリングギアボックスと、車室内側のステアリングホイールに加えられた操作力を上記ステアリングギアに伝えるステアリングコラムとを備え、該ステアリングコラムは、中間シャフトとステアリングシャフトとを有し、該中間シャフトは、一端部に雄セレーション部が形成されて他端部で上記ステアリングギアと連結し、該ステアリングシャフトは、一端部に雄セレーション部が形成されて他端部で上記ステアリングホイールと連結しており、上記雄セレーション部と摺動可能な雌セレーション部を有するジョイントを用いて上記ステアリングシャフトを上記中間シャフトに連結して組付けるステアリングシャフト組付構造において、組付けの際に上記中間シャフトの雄セレーション部を摺動させるときに、上記中間シャフトの雄セレーション部はその全範囲で上記雌セレーション部と摺動し、摺動範囲で上記ジョイントから露出せず、かつ、上記中間シャフトの雄セレーション部の谷径と同径又は小径の小径部が上記中間シャフトの雄セレーション部に連設され、上記小径部の軸方向長さが上記中間シャフトの雄セレーション部の摺動可能長さ以上であることを特徴とするステアリングシャフト組付構造。
2. 上記小径部が上記他端部まで連続して形成されたことを特徴とする請求項１に記載のステアリングシャフト組付構造。

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