JP5159527B2 - Connecting shaft member for lower shaft of steering shaft - Google Patents
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Description
本発明は、シャフト部材と他のシャフト部材とを圧入連結した連結シャフト部材及びその連結構造ないし連結方法に関する。 The present invention relates to a connecting shaft member in which a shaft member and another shaft member are press-fitted and connected, and a connecting structure or connecting method thereof.
車両のステアリングシャフト等の連結シャフトの技術分野においては、ステアリングホイールに加わる衝撃を吸収する役割と、ステアリングホイールの回転を伝達する役割とが必要であるために複数のシャフトが連結された構造になっている。
従って従来から、ステアリングホイールに連結するアッパーシャフトとコラム側のロアーシャフトは相対移動可能にオーバラップさせつつ、回転力を伝達させるためにスプライン連結、あるいは異形形状部にて連結している（特許文献１）。
電動パワーステアリングにおいては、前記ロアーシャフトの上部はスプライン部等を形成し、下端は電動パワーステアリングコラムの入力シャフトと固定連結することが要求されている（特許文献２）。
ロアーシャフトの上部は、アッパーシャフトと連結する際に、衝突ストロークの確保及び軽量化の観点から、アッパーシャフトの内側に挿入する方法が採用され、一般部の外径は比較的に小さく抑えられているが、ロアーシャフトの下端部は入力シャフトと結合しなければならず、回転伝達力の確保からもこの下端部の外径を一般部の外径よりも大きくせざるを得ない。
このロアーシャフトと入力シャフトとの固定連結方法は各種方法が考えられるが、回転伝達体であることを考慮すると、溶接連結では、一方のシャフトと他方のシャフトの軸中心にズレが生じやすく採用を避けたい。
特に一方のシャフトと他方のシャフトの材質が異なる場合には溶接そのものが困難である。
そこで従来は、図４に示すような連結方法が採用されていた。
ロアーシャフト１１０は、引き抜き加工して得られた中実丸棒材の端部に圧入するための下穴部１１１を切削加工し、外径を切削加工することで連結部１１１ｂの外径が大きく、一般部１１３（連結部以外の部分）の外径が相対的に小さくなるように加工し、さらに上部側は転造成形にてスプライン１１２を形成していた。
そして、入力シャフト１２０にはセレーション１２３を形成し、このセレーション部分をロアーシャフト１１０の下穴部１１１に圧入連結していた。
このような連結構造では加工工程が長いのみならず、材料歩留まりが悪く、製造コストが高くなる要因となっていた。
In the technical field of connecting shafts such as steering shafts of vehicles, a structure in which a plurality of shafts are connected to each other is required because the role of absorbing the impact applied to the steering wheel and the role of transmitting the rotation of the steering wheel are required. ing.
Therefore, conventionally, the upper shaft connected to the steering wheel and the lower shaft on the column side are overlapped so as to be movable relative to each other while being connected by spline connection or a deformed shape part to transmit the rotational force (Patent Document) 1).
In the electric power steering, it is required that the upper portion of the lower shaft forms a spline portion and the lower end is fixedly connected to the input shaft of the electric power steering column (Patent Document 2).
The upper part of the lower shaft is inserted into the upper shaft from the viewpoint of securing a collision stroke and reducing the weight when connecting to the upper shaft, and the outer diameter of the general part is kept relatively small. However, the lower end portion of the lower shaft must be coupled to the input shaft, and the outer diameter of the lower end portion must be larger than the outer diameter of the general portion in order to secure the rotational transmission force.
Various methods are conceivable for the fixed connection between the lower shaft and the input shaft. However, considering the fact that it is a rotation transmission body, welding connection is likely to cause misalignment between the axes of one shaft and the other shaft. I want to avoid it.
In particular, when the materials of one shaft and the other shaft are different, welding itself is difficult.
Therefore, conventionally, a connection method as shown in FIG. 4 has been adopted.
The
A
In such a connection structure, not only the processing steps are long, but also the material yield is poor and the manufacturing cost becomes high.
本発明は、ステアリングシャフト等の複数のシャフトを連結する技術分野において、連結方法が容易で安価に製造することができる連結シャフト部材及びその連結構造ないし連結方法の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a connecting shaft member that can be easily manufactured at a low cost and a connecting structure or a connecting method thereof in a technical field of connecting a plurality of shafts such as a steering shaft.
本発明に係るステアリングシャフトのロアーシャフト用連結シャフト部材は、ロアーシャフトにアッパーシャフトをスプライン連結したステアリングシャフトのロアーシャフト用の連結シャフト部材であって、
連結シャフト部材は、入力シャフトとなる下端側の第２シャフトとアッパーシャフトにスプライン連結する第１シャフトとからなり、
第１シャフトには下穴部を形成し、第２シャフトには第１シャフトの下穴部内径と同径以下の挿入案内部と、当該挿入案内部から後方に向けて円錐台状に外径が大きくなった拡径部と、当該拡径部から後方に向けて外周にセレーションを形成したセレーション圧入部を有し、
第２シャフトを第１シャフトの下穴部に圧入嵌合することで、
当該第１シャフトは、下穴径が拡径された拡管部と第２シャフトのセレーション部に圧入連結された拡径連結部とを有し、
前記拡径連結部の外径が第１シャフトの拡径されなかった一般部の外径よりも大きいことを特徴とする。
また、本明細書において後方とは２本のシャフトの相互の連結方向とは反対の方向であることをいう。
The connecting shaft member for the lower shaft of the steering shaft according to the present invention is a connecting shaft member for the lower shaft of the steering shaft in which the upper shaft is spline connected to the lower shaft,
The connecting shaft member is composed of a second shaft on the lower end side serving as an input shaft and a first shaft that is splined to the upper shaft,
A pilot hole is formed in the first shaft, an insertion guide portion having a diameter equal to or less than the inner diameter of the first shaft in the second shaft, and an outer diameter in a truncated cone shape from the insertion guide portion to the rear. Has an enlarged diameter portion and a serration press-fit portion that forms serrations on the outer periphery from the enlarged diameter portion toward the rear,
By press fitting the second shaft into the pilot hole of the first shaft,
The first shaft has a tube expansion portion whose pilot hole diameter is expanded and a diameter expansion connection portion press-fitted and connected to the serration portion of the second shaft,
The outside diameter of the enlarged diameter connecting portion is larger than the outside diameter of the general portion of the first shaft that has not been enlarged .
Further, in the present specification, the rear means that the direction is opposite to the connecting direction of the two shafts.
従って、各種の機械要素としてのシャフト連結構造としては、第１シャフトには下穴部を形成し、第２シャフトには第１シャフトの下穴部内径と同径以下の挿入案内部と、当該挿入案内部から後方に向けて円錐台状に外径が大きくなった拡径部と、当該拡径部から後方に向けて外周にセレーションを形成したセレーション圧入部を有し、第２シャフトを第１シャフトの下穴部に圧入嵌合することで、当該第１シャフトは、下穴径が拡径された拡管部と第２シャフトのセレーション部に圧入連結された拡径連結部とを有していることを特徴とする。
さらに、２本のシャフトの連結方法としては、第１シャフトには下穴部を形成し、第２シャフトには第１シャフトの下穴部内径と同径以下の挿入案内部と、当該挿入案内部から後方に向けて円錐台状に外径が大きくなった拡径部と、当該拡径部から後方に向けて外周にセレーションを形成したセレーション圧入部を有し、第２シャフトを当該挿入案内部から第１シャフトの下穴部に圧入嵌合することを特徴とする。
Therefore, as a shaft connection structure as various machine elements, a pilot hole is formed in the first shaft, an insertion guide part having a diameter equal to or less than the inner diameter of the pilot hole in the first shaft, A diameter-enlarged portion whose outer diameter increases in the shape of a truncated cone from the insertion guide portion to the rear, and a serration press-fitting portion in which serrations are formed on the outer periphery from the enlarged-diameter portion toward the rear, and the second shaft is By press-fitting and fitting into the pilot hole of one shaft, the first shaft has a pipe expansion part with an enlarged pilot hole diameter and a diameter expansion connection part press-fitted and connected to the serration part of the second shaft. It is characterized by.
Further, as a method for connecting the two shafts, a pilot hole is formed in the first shaft, an insertion guide part having a diameter equal to or smaller than the inner diameter of the pilot hole of the first shaft, and the insertion guide. A diameter-enlarged portion whose outer diameter increases in the shape of a truncated cone from the rear portion to the rear, and a serration press-fit portion that forms a serration on the outer periphery from the enlarged-diameter portion toward the rear, and the second shaft is inserted and guided It is press-fitted and fitted to the prepared hole portion of the first shaft from the portion.
本発明において、第２シャフトに設けた挿入案内部とは、第１シャフトと第２シャフトの軸中心が直線上に合致しやすいように、第２シャフトの先端を第１シャフトの下穴部に挿入する際に、第２シャフトの挿入方向が定まるように作用する部分をいう。
従って、挿入案内部は後述する拡径部の先に連続的に形成されていればよく、拡径部を形成する円錐台先端をそのまま円錐状に延長させてもよい。
In the present invention, the insertion guide portion provided on the second shaft means that the tip end of the second shaft is a pilot hole portion of the first shaft so that the axial centers of the first shaft and the second shaft can be easily aligned on a straight line. When inserting, the part which acts so that the insertion direction of a 2nd shaft may be decided.
Therefore, the insertion guide portion only needs to be formed continuously at the tip of the enlarged diameter portion described later, and the tip of the truncated cone forming the enlarged diameter portion may be extended in a conical shape as it is.
本発明において、拡径部とは第１シャフトの下穴の径が広がるように拡管しながら挿入（圧入）する部分をいう。
従って、拡径部とは後方の径が大きくなるような円錐台形状部があれば一箇所のみならず、複数の箇所に分けて設けてもよい。
また、第２シャフトの圧入により第１シャフトの下穴部には前方に向かって拡径された拡径部が形成されることになる。
In the present invention, the diameter-enlarged portion refers to a portion that is inserted (press-fit) while being expanded so that the diameter of the pilot hole of the first shaft is increased.
Therefore, the enlarged diameter portion may be provided not only at one location but also at a plurality of locations as long as there is a truncated cone shape that increases the rear diameter.
Moreover, the diameter-enlarged part expanded toward the front is formed in the pilot hole part of the first shaft by press-fitting the second shaft.
本発明において、第２シャフトの外周に設けたセレーション圧入部とは、軸回転方向の相対移動を確実に防止しつつ、圧入嵌合するためのものをいう。
これにより第１シャフトには拡径し、且つセレーション圧入部と結合した拡径連結部が形成される。
In the present invention, the serration press-fit portion provided on the outer periphery of the second shaft refers to a press-fit fit while reliably preventing relative movement in the axial rotation direction.
As a result, the first shaft is formed with a diameter-expanded connecting portion that expands in diameter and is coupled to the serration press-fitting portion.
本発明においては、第２シャフトを第１シャフトの下穴部に圧入するだけで、拡径部とセレーションによる結合部が形成されるために、第１シャフトと第２シャフトとの軸中心のズレが少なく、セレーション部が拡管された下穴部に噛み合うので、相対回転の抑制力が高い。
また、第１シャフトの下穴部は中実材に形成してもよいが、中空材を用いると、さらに歩留まりが向上する。
さらには、従来の下穴部をプレスにて拡管する方法と比較すると、本発明は拡管パンチそのものが不要で、パンチ寿命を考慮する必要もなくなる。
In the present invention, since the joint portion by the enlarged diameter portion and the serration is formed only by press-fitting the second shaft into the pilot hole portion of the first shaft, the axial center misalignment between the first shaft and the second shaft is formed. Since the serration portion meshes with the pilot hole portion where the pipe is expanded, the relative rotation suppression force is high.
Moreover, although the pilot hole part of a 1st shaft may be formed in a solid material, when a hollow material is used, a yield improves further.
Furthermore, compared with the conventional method of expanding the pilot hole with a press, the present invention eliminates the need for a tube expansion punch itself and eliminates the need to consider the punch life.
本発明に係る連結シャフト部材の構造例を図面に基づいて説明する。
図１に第１シャフトと第２シャフトとを圧入嵌合することで連結する流れを模式的に示す。
第１シャフト１０は、中実丸棒材に下穴部１１を切削加工等で形成してもよいが、本実施例では、内径が下穴部の内径に相当するパイプ材（中空材）を用いた。
また、第１シャフトの後方側にはスプライン部１２を形成してある。
なお、アルミニウム合金押出材を用いるとこのスプライン部も押出成形にて形成することが可能である。
第２シャフト２０は、第１シャフトの下穴部１１の内径よりやや外径が小さい円柱状の挿入案内部２１を先端に有し、この挿入案内部２１の後方に、後方に向けて外径が大きくなる円錐台状の形状からなる拡径部２２を有している。
拡径部２２の先端側の外径２２ａは下穴部１１の内径に近く、拡径部２２の後端側の外径２２ｂは下穴部の拡管比率に基づいて設定されている。
拡径部２２の後方には、外周にセレーション加工を施したセレーション圧入部２３を有している。
セレーション圧入部２３の外形に接円する接円直径は、拡径部２２の後端側の外径２２ｂよりも大きい。
A structural example of a connecting shaft member according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a flow of connecting the first shaft and the second shaft by press-fitting.
In the
A spline portion 12 is formed on the rear side of the first shaft.
If an aluminum alloy extruded material is used, this spline part can also be formed by extrusion.
The
The
Behind the enlarged
The diameter of the circle that contacts the outer shape of the serration press-fitting
図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第２シャフト２０の挿入案内部２１の先端から第１シャフト１０下穴部に挿入すると、下穴部１１の内径に近い円柱形状の挿入案内部２１にて第２シャフトと第１シャフトの軸中心が概ね合致するように作用し、円錐台状の拡径部２２にて下穴部１１を拡管しながら前進する際にさらに２本のシャフトの軸中心が合致するように作用する。
第２シャフトが相対前進するにしたがって、図１（ｃ）に示すように第１シャフト１０には、前方広がりの拡管部１１ａが形成され、さらに第２シャフトが相対前進すると図１（ｄ）に示すようにセレーション圧入部２３のセレーション形状に沿って、その前の拡径部にて拡管された下穴部に噛み合うように圧入嵌合する。
As shown in FIGS. 1B to 1D, when the
As the second shaft relatively moves forward, as shown in FIG. 1 (c), the
図２には第２シャフト２０（出力シャフト）と第１シャフト１０とを拡径連結部１１ｂで結合したロアーシャフトにアッパーシャフト３０をスプライン連結したステアリングシャフトの製品例を示す。
FIG. 2 shows a product example of a steering shaft in which the
図３には第２シャフトの変形例を示す。
図３に示した例は拡径部を第１拡径部２２ｃと第２拡径部２２ｅの二段に形成し、第１拡径部２２ｃと第２拡径部２２ｅとの間は円柱形状部２２ｄにしたものである。
このように拡径部を多段にすると、下穴部の急激な拡管を抑え圧入しやすくなる。
FIG. 3 shows a modification of the second shaft.
In the example shown in FIG. 3, the enlarged diameter portion is formed in two stages of the first enlarged
When the diameter-expanded portion is multistage in this way, it is easy to press-fit while suppressing rapid pipe expansion of the pilot hole.
１０ 第１シャフト
１１ 下穴部
１１ａ 拡管部
１１ｂ 拡径連結部
１２ スプライン部
２０ 第２シャフト
２１ 挿入案内部
２２ 拡径部
２３ セレーション圧入部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
連結シャフト部材は、入力シャフトとなる下端側の第２シャフトとアッパーシャフトにスプライン連結する第１シャフトとからなり、
第１シャフトには下穴部を形成し、第２シャフトには第１シャフトの下穴部内径と同径以下の挿入案内部と、当該挿入案内部から後方に向けて円錐台状に外径が大きくなった拡径部と、当該拡径部から後方に向けて外周にセレーションを形成したセレーション圧入部を有し、
第２シャフトを第１シャフトの下穴部に圧入嵌合することで、
当該第１シャフトは、下穴径が拡径された拡管部と第２シャフトのセレーション部に圧入連結された拡径連結部とを有し、
前記拡径連結部の外径が第１シャフトの拡径されなかった一般部の外径よりも大きいことを特徴とするステアリングシャフトのロアーシャフト用連結シャフト部材。 A connecting shaft member for a lower shaft of a steering shaft in which an upper shaft is spline connected to a lower shaft,
The connecting shaft member is composed of a second shaft on the lower end side serving as an input shaft and a first shaft that is splined to the upper shaft,
A pilot hole is formed in the first shaft, an insertion guide portion having a diameter equal to or less than the inner diameter of the first shaft in the second shaft, and an outer diameter in a truncated cone shape from the insertion guide portion to the rear. Has an enlarged diameter portion and a serration press-fit portion that forms serrations on the outer periphery from the enlarged diameter portion toward the rear,
By press fitting the second shaft into the pilot hole of the first shaft,
The first shaft has a tube expansion portion whose pilot hole diameter is expanded and a diameter expansion connection portion press-fitted and connected to the serration portion of the second shaft,
A connecting shaft member for a lower shaft of a steering shaft, wherein an outer diameter of the expanded connecting portion is larger than an outer diameter of a general portion of the first shaft that has not been expanded .
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