JP5500381B2 - 車両操舵装置用の動力伝達軸 - Google Patents

Description

本発明は、車両操舵装置用の動力伝達軸に関する。

車両操舵装置には、ステアリングホイールの回転をラックアンドピニオン機構のピニオン軸に伝達する中間軸等の動力伝達軸が備えられている。中間軸は、車両の衝突時に衝撃吸収するために収縮可能な構成を有している（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の中間軸は、互いに嵌め合わされた中空軸と挿入軸とからなる。
中空軸の内周には、雌セレーションが形成されている。挿入軸の外周には、雌セレーションに嵌合する雄セレーションが形成されている。中空軸の雌セレーションの円周上の一カ所には、径方向内向きに突出する陥没部が設けられている。この陥没部は、挿入軸の雄セレーションに食い込んでいる。これにより、陥没部と１８０度対向する部分の雌セレーションが、挿入軸の雄セレーションに圧接されている。この構成により、中空軸と挿入軸とは、周方向に遊び（がたつき）が生じないようにされている。

特開平１０−４５００５号公報

上記の構成では、路面から車輪等を介して中間軸に大きな衝撃力（過大トルク）が作用したときに、雌セレーションの陥没部が中空軸の径方向外方に押圧され、雌セレーションが雄セレーションに対して滑りを生じる。このような滑りが一度生じると、陥没部の、雄セレーションへの食い込みによる結合が外れてしまう。その結果、雄セレ-ションと雌セレーションとの間の滑りを止めることができず、中間軸によるトルク伝達が不可能となるおそれがある。中間軸でトルクを伝達できない状態は、故障状態であり、車両を自走させることが意図される状態とはなっていない。しかしながら、中間軸が故障状態にあっても、車両を整備工場に搬送するために車両を自走させて積載車に載せるとき等に、一時的にでもステアリングホイールの操作により車両の転舵輪を操向できるようにすることが、車両の扱いの利便性を高める観点から好ましい。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、通常の使用時には、がたつきの発生を抑制でき、且つ、故障時でも少なくとも一時的に操舵機能を維持できる車両操舵装置用の動力伝達軸を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、互いに嵌め合わされた内軸（３７）および筒状の外軸（３８）と、前記内軸と前記外軸との間に介在する摩擦連結部材（３９）と、を備え、前記内軸は、軸方向（Ｘ１）に並ぶ第１軸部（４１）および第２軸部（４２）を含み、前記外軸は、前記第１軸部が挿通された第１筒状部（５１）と、前記第２軸部が挿通された第２筒状部（５２）と、を含み、前記第１軸部は、前記内軸の径方向（Ｒ１）に対向する一対の被規制部（４４，４５）を含み、前記第１筒状部は、前記一対の被規制部との係合により前記内軸および前記外軸の相対回転量を規制可能な一対の規制部（５４，５５；５４Ａ，５５Ａ）を含み、前記摩擦連結部材は、前記第２軸部および前記第２筒状部を所定の摩擦トルク（Ｔ１）でトルク伝達可能に連結していることを特徴とする車両操舵装置（１）用の動力伝達軸（５）を提供する（請求項１）。

本発明によれば、摩擦連結部材の摩擦力によって内軸と外軸とが所定の摩擦トルクでトルク伝達可能に連結されている。すなわち、内軸および外軸が摩擦連結部材に摩擦係合しており、内軸と外軸との間で周方向にがたつき（遊び）が生じることを抑制できる。したがって、内軸と外軸との間でスムーズなトルク伝達が可能である。また、内軸と外軸との間に大きなトルクが衝撃的に入力されることで、内軸および外軸が摩擦連結部材に対して滑りを生じ、動力伝達軸が故障状態に陥ることがある。しかしながら、摩擦連結部材は、内軸と外軸との間に挟まれているので、内軸と外軸とによって確実に挟持された状態が維持される。その結果、動力伝達軸が故障状態にあっても、摩擦連結部材によって、内軸と外軸との間でトルク伝達可能な状態が維持される。したがって、動力伝達軸が故障状態にあっても、少なくとも一時的に操舵機能を維持できる。しかも、一対の規制部と一対の被規制部との係合によって内軸と外軸との相対回転が規制されているときには、これら一対の規制部および一対の被規制部を介してトルクを伝達できる。その結果、摩擦連結部材の負荷を低減できるので、摩擦連結部材の耐久性を高くでき、長期に亘って摩擦連結部材を用いた操舵を維持できる。

また、本発明において、前記摩擦連結部材は、環状の波板形状をなすトレランスリングを含む場合がある（請求項２）。この場合、内軸の周方向に関して多数箇所で摩擦連結部材と、対応する内軸および外軸とを摩擦接触させることができる。これにより、内軸の周方向に関して、摩擦連結部材の各部の負荷を平準化できる。その結果、摩擦連結部材に局所的な負荷が作用することを抑制できるので、摩擦連結部材の耐久性をより高くできる。

また、本発明において、前記一対の被規制部および前記一対の規制部と、前記摩擦連結部材との協働により、前記内軸と前記外軸との間でトルクの伝達が可能とされている場合がある（請求項３）。この場合、摩擦連結部材に作用する負荷をより低減できるので、摩擦連結部材の耐久性をより高くできる。
また、本発明において、前記内軸は、前記第１軸部と前記第２軸部との間に配置された強度低減部（４３）を含み、前記所定の摩擦トルクを超える所定の過大トルク（Ｔ２）より大きなトルクが前記内軸に作用したとき、前記強度低減部が破断可能とされている場合がある（請求項４）。この場合、例えば、路面から転舵輪および転舵機構等を介して動力伝達軸に大きなトルクが作用したときに、強度低減部が破断するようになっている。これにより、強度低減部がヒューズとして機能し、車両操舵装置の他の部分（転舵機構の歯車等）に大きな負荷が作用することを抑制できる。このように、操舵装置に過大なトルクが入力されたときに破損を生じる部分を確実に規定できる結果、上記他の部分の故障を抑制でき、車両操舵装置の故障箇所を最小限にできる。

また、本発明において、各前記被規制部（４４，４５）と対応する前記規制部（５４Ａ，５５Ａ）とは、前記内軸の周方向（Ｃ１）に離隔して配置されており、前記内軸および前記外軸が前記所定の摩擦トルクに抗して前記周方向に相対回転したときに、各前記被規制部と対応する前記規制部とが係合可能である場合がある（請求項５）。
この場合、所定の摩擦トルク以下のトルクに関しては、内軸と外軸との間で摩擦連結部材のみを介してトルクを伝達できる。これにより、所定の摩擦トルクを超えるトルクが内軸と外軸との間に作用して動力伝達軸が故障するまでは、一対の被規制部と一対の規制部との接触を抑制できる。したがって、一対の被規制部と一対の規制部との接触による接触音を抑制できる。また、所定の摩擦トルクを超えるトルクが内軸と外軸との間に作用したときには、摩擦連結部材が内軸や外軸に対して滑りを生じ、故障状態となる。しかしながら、このとき、一対の被規制部と一対の規制部との接触により、内軸と外軸との相対回転量が過大になることを抑制できる。したがって、摩擦連結部材の負荷を抑制でき、動力伝達軸の故障時でも、摩擦連結部材によるトルク伝達機能をより確実に維持できる。

また、本発明において、前記摩擦連結部材は、前記内軸の軸方向に関して前記内軸および前記外軸の少なくとも一方に対して摺動可能に配置されている場合がある（請求項６）。
この場合、動力伝達軸に、軸方向に沿う衝撃が入力し、内軸と外軸とが軸方向に相対移動したときに、摩擦連結部材が内軸および外軸の少なくとも一方に対して摺動する。これにより、衝撃吸収荷重を発生させることができる。したがって、例えば、動力伝達軸に連結された操舵部材に運転者が衝突したとき（２次衝突時）の運転者への衝撃を緩和することができる。

なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施形態にかかる動力伝達軸としての中間軸を有するステアリング装置の概略構成図である。 中間軸の主要部の分解斜視図である。 中間軸の断面図であり、中間軸を中間軸の中心軸線と直交する方向から見た状態を示している。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 （Ａ）は、ステアリング装置の主要部の模式図であり、車両が直進走行している状態を示しており、（Ｂ）は、車両が右方向に操向する状態を示している。 ステアリング装置の主要部の模式図であり、車両が縁石に乗り上げる等により、強度低減部が破断し、これに伴い操舵部材の向きと転舵輪の向きとがずれた状態を示している。 ２次衝突時の中間軸の動作を説明するための主要部の断面図である。 本発明の別の実施形態の主要部の断面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。 （Ａ）は、ステアリング装置の主要部の模式図であり、車両が縁石に乗り上げた状態を示しており、（Ｂ）は、内軸と外軸との相対回転が規制された状態を示している。

本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる動力伝達軸としての中間軸を有する車両操舵装置としてのステアリング装置の概略構成図である。図１を参照して、ステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結された操舵軸３と、操舵軸３に自在継手４を介して連結された伝達軸としての中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有する転舵軸としてのラック軸８とを備えている。

ピニオン軸７およびラック軸８を含むラックアンドピニオン機構によって、転舵機構Ａ１が構成されている。ラック軸８は、車体側部材９に固定されたハウジング１０によって、車両の左右方向に沿う軸方向（紙面とは直交する方向）に移動可能に、支持されている。ラック軸８の各端部は、図示していないが、対応するタイロッドおよび対応するナックルアームを介して対応する転舵輪に連結されている。

操舵軸３は、同軸上に連結された第１操舵軸１１と第２操舵軸１２とを備えている。第１操舵軸１１は、スプライン結合を用いて、同伴回転可能に且つ軸方向に相対摺動可能に嵌合されたアッパーシャフト１３およびロアーシャフト１４を有している。アッパーシャフト１３およびロアーシャフト１４の何れか一方が内軸を構成し、他方が筒状の外軸を構成している。

また、第２操舵軸１２は、ロアーシャフト１４と同伴回転可能に連結された入力軸１５と、自在継手４を介して中間軸５に連結された出力軸１６と、入力軸１５および出力軸１６を相対回転可能に連結するトーションバー１７とを有している。
操舵軸３は、車体側部材１８，１９に固定されたステアリングコラム２０によって、図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。

ステアリングコラム２０は、軸方向に相対移動可能に嵌め合わされた筒状のアッパージャケット２１および筒状のロアージャケット２２と、ロアージャケット２２の軸方向下端に連結されたハウジング２３とを備えている。ハウジング２３内には、操舵補助用の電動モータ２４の動力を減速して出力軸１６に伝達する減速機構２５が収容されている。
減速機構２５は、電動モータ２４の回転軸（図示せず）と同行回転可能に連結された駆動ギヤ２６と、駆動ギヤ２６に噛み合い出力軸１６と同伴回転する被動ギヤ２７とを有している。駆動ギヤ２６は例えばウォーム軸からなり、従動ギヤ２７は例えばウォームホイールからなる。

ステアリングコラム２０は、車両後方側のアッパーブラケット２８および車両前方側のロアーブラケット２９を介して車体側部材１８，１９に固定されている。アッパーブラケット２８は、ステアリングコラム２０のアッパージャケット２１に固定可能とされている。アッパーブラケット２８は、車体側部材１８から下方に突出する固定ボルト（スタッドボルト）３０と、当該固定ボルト３０に螺合するナット３１と、アッパーブラケット２８に離脱可能に保持されたカプセル３２とを用いて、車体側部材１８に固定されている。

ロアーブラケット２９は、ステアリングコラム２０のハウジング２３に固定されている。また、ロアーブラケット２９は、車体側部材１９から突出する固定ボルト（スタッドボルト）３３と当該固定ボルト３３に螺合するナット３４とを用いて、車体側部材１９に固定されている。
図２は、中間軸５の主要部の分解斜視図である。図１および図２を参照して、中間軸５は、内軸３７と筒状の外軸３８とを軸方向Ｘ１に沿って摺動可能に且つトルク伝達可能に嵌合させて形成されている。内軸３７および外軸３８の何れか一方がアッパーシャフトを構成し、他方がロアーシャフトを構成する。本実施形態では、外軸３８がアッパーシャフトとして自在継手４に連結されており、内軸３７がロアーシャフトとして自在継手６に連結されている。

本実施形態では、動力伝達軸を中間軸５に適用した場合に則して説明するが、本発明の動力伝達軸を第１操舵軸１１に適用し、第１操舵軸１１にテレスコピック調整機能や衝撃吸収機能を果たさせるようにしてもよい。また、本実施形態では、ステアリング装置１が電動パワーステアリング装置である場合に則して説明するが、本発明の動力伝達軸をマニュアルステアリングのステアリング装置に適用してもよい。

図２を参照して、中間軸５は、棒状の内軸３７と、中空の外軸３８と、内軸３７と外軸３８との間に介在する摩擦連結部材としてのトレランスリング３９と、を含んでいる。
内軸３７は、金属材料を鍛造すること等により形成された一体成形品である。内軸３７は、第１軸部４１と、第２軸部４２と、第１軸部４１および第２軸部４２間に配置された強度低減部４３と、を含んでいる。第１軸部４１は、内軸３７のうち、外軸３８に隣接する一端４１ａに形成されている。

図３は、中間軸５の断面図であり、中間軸５を中間軸５の中心軸線Ｌ１と直交する方向から見た状態を示している。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
図４を参照して、第１軸部４１の外周４１ｂは、中間軸５（内軸３７）の軸方向Ｘ１に沿って見たときに小判形形状に形成されており、中間軸５の径方向Ｒ１に対向する一対の被規制部４４，４５と、径方向Ｒ１に対向する一対の円弧状部４６，４７と、を含んでいる。被規制部４４，４５と、円弧状部４６，４７は、中間軸５の周方向Ｃ１に交互に配置されている。

一対の被規制部４４，４５は、それぞれ、軸方向Ｘ１と平行な平坦面に形成されている。一対の被規制部４４，４５は、二面幅Ｗ１を有しており、互いに平行である。一対の被規制部４４，４５が対向する方向と、一対の円弧状部４６，４７が対向する方向とは、略直交している。一対の円弧状部４６，４７は、内軸３７の中心軸線Ｌ１を中心とする円弧面に形成されている。

図２を参照して、第２軸部４２は、軸方向Ｘ１に沿って見たときに第１軸部４１よりも大きな形状とされている。
第２軸部４２は、第１軸部４１に隣接するテーパ状部４９と、テーパ状部４９から軸方向Ｘ１に沿って延びる主体部５０とを含んでいる。テーパ状部４９は、軸方向Ｘ１に沿って第１軸部４１から離れるほど直径が大きくなる円錐台形状を有している。テーパ状部４９の一端は、強度低減部４３に接続されている。テーパ状部４９の他端は、主体部５０に接続されている。主体部５０は、直径が一定の円柱形形状に形成されている。

強度低減部４３は、中間軸５に予期できない大きなトルクが入力されたときに破断するために設けられている。上記大きなトルクは、例えば、車両の走行中に転舵輪が縁石に乗り上げること等に起因して、路面から転舵輪等を介して中間軸５に作用する。
強度低減部４３は、第１軸部４１よりも細く形成されている。軸方向Ｘ１に沿って見たときの面積（軸方向Ｘ１と直交する断面積）は、強度低減部４３のほうが、第１軸部４１よりも小さくされている。強度低減部４３は、略円柱形状に形成されている。強度低減部４３の曲率半径は、第１軸部４１の円弧状部４６，４７の曲率半径よりも小さい。強度低減部４３は、第１軸部４１および第２軸部４２と同軸上に配置されている。

強度低減部４３の一端は、第１軸部４１に接続されている。強度低減部４３の他端は、第２軸部４２に接続されている。軸方向Ｘ１に関して、強度低減部４３の長さは、第１軸部４１よりも短く、且つ第２軸部４２よりも短い。
外軸３８は、金属材料を鍛造すること等により形成された一体成形品であり、第１筒状部５１と、第２筒状部５２と、を含んでいる。第２筒状部５２は、外軸３８のうち、内軸３７に隣接する一端３８ａに形成されている。第１筒状部５１は、第２筒状部５２に対して外軸３８の他端側に配置されている。第１筒状部５１と第２筒状部５２とは、軸方向Ｘ１に隣接している。

図４を参照して、第１筒状部５１の内周５１ｂは、中間軸５の軸方向Ｘ１に沿って見たときに、第１軸部４１の外周４１ｂと略合致する形状に形成されている。具体的には、内周５１ｂは、小判形形状に形成されており、中間軸５の径方向Ｒ１に対向する一対の規制部５４，５５と、径方向Ｒ１に対向する一対の円弧状部５６，５７と、を含んでいる。規制部５４，５５と、円弧状部５６，５７は、中間軸５の周方向Ｃ１に交互に配置されている。

一対の規制部５４，５５は、一対の被規制部４４，４５との係合により、内軸３７と外軸３８の相対回転を規制し、且つ内軸３７と外軸３８とをトルク伝達可能に連結するために設けられている。
一対の規制部５４，５５は、それぞれ、軸方向Ｘ１と平行な平坦面に形成されている。一対の規制部５４，５５と、第１軸部４１の対応する被規制部４４，４５とは、周方向Ｃ１の隙間がわずか（例えば、数μｍ程度）であり、実質的にゼロとされている。なお、第１筒状部５１に第１軸部４１を挿入するために、第１筒状部５１の内周５１ｂの形状は、第１軸部４１の外周４１ｂの形状よりもわずかに大きくされている。初期状態（車両の工場出荷時の状態）において、中間軸５にトルクが作用したときには、一対の規制部５４，５５と対応する被規制部４４，４５との接触により、内軸３７と外軸３８との間でトルクを伝達可能となっている。

一対の規制部５４，５５が対向する方向と、一対の円弧状部５６，５７が対向する方向とは、略直交している。一対の円弧状部５６，５７は、内軸３７の中心軸線Ｌ１を中心とする円弧面に形成されている。
図３を参照して、第１筒状部５１には、第１軸部４１が軸方向Ｘ１に相対移動可能に挿通されている。軸方向Ｘ１に関して、第１筒状部５１の長さは、第１軸部４１の長さよりも長い。初期状態において、第１筒状部５１には、第１軸部４１のうち、先端側の一部が挿通されている。第１筒状部５１の開口の周縁部５１ｃは、軸方向Ｘ１と直交する円環状に形成されている。

第２筒状部５２は、円筒形形状に形成されており、第２軸部４２が軸方向Ｘ１に相対移動可能に挿通されている。第２筒状部５２は、第２軸部４２を全周に亘って取り囲んでいる。第２筒状部５２と第２軸部４２とは、同軸上に配置されている。第２筒状部５２の一端は、内軸３７を受け容れる開口を形成しており、第２筒状部５２の他端は、周縁部５１ｃの外径部に接続されている。

図２および図３を参照して、トレランスリング３９は、第２筒状部５２と第２軸部４２とを摩擦力によってトルク伝達可能に連結するために設けられている。トレランスリング３９は、第２筒状部５２に収容されており、第２筒状部５２と第２軸部４２との間に介在している。これにより、トレランスリング３９は、径方向Ｒ１の内方に弾性的に圧縮されており、径方向Ｒ１に沿う弾性反発力が生じている。トレランスリング３９は、板金部材であり、環状の波板形状をなしている。トレランスリング３９は、環状の主体部５９と、主体部５９から突出する複数の凸部６０と、を含んでいる。

主体部５９は、円環状に形成されている。主体部５９は、周方向Ｃ１に切れ目の無い無端環状でもよいし、周方向Ｃ１に切れ目が形成された有端環状でもよい。主体部５９は、周方向Ｃ１の全域に亘って、内軸３７の第２軸部４２の外周４２ｂに摩擦接触している。
凸部６０は、主体部５９から例えば径方向Ｒ１の外方に突出するように形成されている。凸部６０は、周方向Ｃ１に等間隔に複数配置されて、凸部列６１を形成している。凸部列６１は、例えば、少なくとも４つの凸部６０を含んでいる。凸部列６１は、軸方向Ｘ１に沿って複数（本実施形態において２つ）配置されている。各凸部６０は、外軸３８の第２筒状部５２の内周５２ｂに摩擦接触している。

図３を参照して、上記の構成により、トレランスリング３９の主体部５９は、周方向Ｃ１の全域に亘って、第２軸部４２の外周４２ｂに弾性的に押圧されている。また、トレランスリング３９の各凸部６０は、第２筒状部５２の内周５２ｂに弾性的に押圧されている。その結果、内軸３７と外軸３８とは、トレランスリング３９によって、所定の摩擦トルクＴ１（例えば、数Ｎ・ｍ）でトルク伝達可能に連結されている。すなわち、内軸３７と外軸３８との間で、トレランスリング３９を介して最大で所定の摩擦トルクＴ１と同じ値のトルクを伝達することができる。また、トレランスリング３９は、内軸３７の第２軸部４２の外周４２ｂに対して、軸方向Ｘ１に摺動可能であり、且つ、外軸３８の第２筒状部５２の内周５２ｂに対して軸方向Ｘ１に摺動可能である。

次いで、ステアリング装置１の動作について説明する。
ステアリング装置１の主要部の模式図である図５（Ａ）に示すように、車両が直進走行しているとき、操舵部材２は、操舵中立位置Ｐ１に位置している。操舵中立位置Ｐ１は、例えば、操舵部材２のスポーク２ａが車両の上下方向に沿って延びているときの操舵部材２の回転方向の位置をいう。このとき、転舵輪６２Ｌ，６２Ｒは、車両の略前後方向に沿う向きＥ１を向いている。

この状態から、車両を例えば右に操向するために運転者が操舵部材２を時計回りに回転させると、運転者から操舵部材２に付与されたトルク（操舵トルク）は、操舵軸３および中間軸５等を介して、転舵機構Ａ１に伝達される。これにより、図５（Ｂ）に示すように、ラック軸８は、操舵部材２が操舵中立位置Ｐ１にあるときの位置から車両の例えば右側に向けて変位し、転舵輪２６Ｌ，２６Ｒが平面視で時計回り方向に回動する。

このとき、中間軸５においては、外軸３８の一対の規制部５４，５５が内軸３７の対応する被規制部４４，４５に係合しており、且つ、トレランスリング３９が外軸３８の第２筒状部５２および内軸３７の第２軸部４２に摩擦接触している。これにより、外軸３８から内軸３７に操舵トルクが伝達される。すなわち、一対の規制部５４，５５および一対の被規制部４４，４５と、トレランスリング３９との協働により、外軸３８と内軸３７とがトルク伝達可能に連結されている。

図６を参照して、一方、例えば、車両が直進走行しているとき等に、一方の転舵輪２６Ｌが縁石７０に乗り上げた（衝突した）場合を考える。この場合に、縁石７０からの反力は、転舵機構Ａ１等を介して中間軸５に作用し、中間軸５に、所定の過大トルクＴ２（例えば、数百Ｎ・ｍ）より大きいトルクが入力されることがある。このときには、内軸３７の一対の被規制部４４，４５と一対の規制部５４，５５との間に極めて大きなトルクが作用し、内軸３７の強度低減部４３が図６に示すように破断する。

これにより、第１軸部４１と第１筒状部５１との間でのトルク伝達が遮断される。このとき、内軸３７は、トレランスリング３９による摩擦トルクに抗して、外軸３８に対して、周方向Ｃ１の一方Ｃ２に例えば数度、相対回転する。
これにより、操舵部材２を操舵中立位置Ｐ１に位置させていても、転舵輪６２Ｌ，６２Ｒは、車両の直進時の向きＥ１からずれた向きＥ２を向いており、車両は直進走行しない。したがって、中間軸５に破断が生じて故障状態にあることを運転者に報知できる。このときには、車両を、積載車に載せる等して整備工場に運ぶ必要がある。このとき、内軸３７と外軸３８とは、トレランスリング３９によってトルク伝達可能に連結されている。したがって、操舵部材２を操作することで、操舵部材２の操舵トルクを、中間軸５等を介して転舵機構Ａ１に伝達できる。これにより、転舵輪６２Ｌ，６２Ｒの向きを操作し、車両を自走によって積載車に載せることが可能である。

また、図５（Ａ）に示すように、車両が走行しているときに、この車両が壁等に衝突（１次衝突）する場合を考える。この場合、１次衝突の衝撃によって運転者が操舵部材２に衝突する２次衝突が生じることがある。このとき、操舵部材２への衝撃が強ければ、図７に示すように、外軸３８は、内軸３７に向けて、軸方向Ｘ１の一方Ｘ２に変位し、中間軸５が収縮する。これにより、トレランスリング３９は、内軸３７および外軸３８の少なくとも一方に対して、軸方向Ｘ１に相対移動しつつ、対応する内軸３７および外軸３８に食い込む。例えば、各凸部６０が、第２筒状部５２の内周５２ａに食い込む。このときの摩擦抵抗によって、運転者への衝撃が吸収される。

以上説明したように、本実施形態によれば、トレランスリング３９の摩擦力によって、内軸３７と外軸３８とが所定の摩擦トルクＴ１でトルク伝達可能に連結されている。すなわち、内軸３７および外軸３８がトレランスリング３９に摩擦係合しており、内軸３７と外軸３８との間で周方向Ｃ１にがたつき（遊び）が生じることを抑制できる。
したがって、内軸３７と外軸３８との間でスムーズなトルク伝達が可能である。また、内軸３７と外軸３８との間に大きなトルクが入力されることで、内軸３７および外軸３８の少なくとも一方がトレランスリング３９に対して滑り、中間軸５が故障状態に陥ることがある。しかしながら、トレランスリング３９は、内軸３７と外軸３８との間に挟まれているので、内軸３７と外軸３８とによって確実に挟持された状態が維持される。その結果、中間軸５が故障状態にあっても、トレランスリング３９によって、内軸３７と外軸３８との間でトルク伝達可能な状態が維持される。したがって、中間軸５が故障状態にあっても、少なくとも一時的に操舵機能を維持できる。

しかも、中間軸５が故障していないとき、一対の規制部５４，５５と一対の被規制部４４，４５との係合によって、内軸３７と外軸３８との相対回転が規制されている。これにより、トレランスリング３９に加え、一対の規制部５４，５５および一対の被規制部４４，４５を介してトルクを伝達できる。その結果、トレランスリング３９の負荷を低減できるので、トレランスリング３９の耐久性を高くでき、長期に亘ってトレランスリング３９を用いた操舵を維持できる。

また、摩擦連結部材として、環状の波板形状をなすトレランスリング３９を用いている。これにより、周方向Ｃ１に関して多数箇所でトレランスリング３９と内軸３７および外軸３８とを摩擦接触させることができる。これにより、周方向Ｃ１に関して、トレランスリング３９の各部の負荷を平準化できる。その結果、トレランスリング３９に局所的な負荷が作用することを抑制できるので、トレランスリング３９の耐久性をより高くできる。

さらに、通常走行時、一対の被規制部４４，４５および一対の規制部５４，５５と、トレランスリング３９との協働により、内軸３７と外軸３８との間でトルクの伝達が可能とされている。
これにより、トレランスリング３９に作用する負荷をより低減できるので、トレランスリング３９の耐久性をより高くできる。したがって、内軸３７と外軸３８との間のがたつきをより長期に亘って抑制できる。

また、所定の過大トルクＴ２よりも大きなトルクが内軸３７に作用したとき、強度低減部４３が破断可能となっている。例えば、路面の縁石７０から転舵輪６２Ｌおよび転舵機構Ａ１等を介して中間軸５に衝撃的な大きなトルクが作用したときに、強度低減部４３が破断するようになっている。これにより、強度低減部４３がヒューズとして機能し、ステアリング装置１の他の部分（転舵機構Ａ１のピニオン７ａおよびラック８ａ等）に過大な負荷が作用することを抑制できる。このように、ステアリング装置１に大きなトルクが入力されたときに破損を生じる部分を確実に強度低減部４３にできる結果、上記他の部分の故障を抑制でき、ステアリング装置１の故障箇所を最小限にできる。

さらに、２次衝突時、中間軸５に、軸方向Ｘ１に沿う衝撃が入力され、内軸３７と外軸３８とが軸方向Ｘ１に相対移動したときに、トレランスリング３９が内軸３７および外軸３８の少なくとも一方に対して摺動する。これにより、衝撃吸収荷重を発生させることができる。したがって、２次衝突時の運転者への衝撃を緩和できる。
図８は、本発明の別の実施形態の主要部の断面図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。なお、以下では、前述の実施形態と異なる点について主に説明し、同様の構成には図に同様の符号を付してその説明を省略する。また、操舵部材２が操舵中立位置Ｐ１に位置している状態を基準として説明する。

図８および図９を参照して、本実施形態の中間軸５Ａが前述の中間軸５と異なっているのは、主に、（１）内軸３７の強度低減部４３が廃止されている点と、（２）通常時（中間軸５Ａが故障していないとき）において、内軸３７と外軸３８とがトレランスリング３９のみを介してトルク伝達可能に連結されている点の、２点である。
上記（１）の差異点に関して、内軸３７の第１軸部４１と第２軸部４２とは、直接、接続されている。

次に、上記（２）の差異点に関して説明する。外軸３８の第１筒状部５１は、一対の規制部５４Ａ，５５Ａを有している。一対の規制部５４Ａ，５５Ａは、内軸３７の一対の被規制部４４，４５を挟んで径方向Ｒ１に相対向している。一対の規制部５４Ａ，５５Ａの断面形状（図９に示す断面形状）は、互いに対向する方向に関して対称な形状に形成されている。

図９を参照して、一方の規制部５４Ａは、対応する被規制部４４に向けて凸となる山形部６３を含んでいる。山形部６３は、一対の傾斜部６３ａ，６３ｂを有している。傾斜部６３ａ，６３ｂは、隣接する被規制部４４に対して、互いに逆向きに等しい角度で傾斜している。傾斜部６３ａは、被規制部４４に対して、周方向Ｃ１に所定角度Ｄ１（例えば、５度）離隔している。同様に、傾斜部６３ｂは、被規制部４４に対して、周方向Ｃ１に所定角度Ｄ１離隔している。

他方の規制部５５Ａは、対応する被規制部４５に向けて凸となる山形部６４を含んでいる。山形部６４は、一対の傾斜部６４ａ，６４ｂを有している。傾斜部６４ａ，６４ｂは、隣接する被規制部４５に対して、互いに逆向きに等しい角度で傾斜している。傾斜部６４ａは、被規制部４５に対して、周方向Ｃ１に所定角度Ｄ１離隔している。同様に、傾斜部６４ｂは、被規制部４５に対して、周方向Ｃ１に所定角度Ｄ１離隔している。

上記の構成により、中間軸５Ａが故障していないときは、トレランスリング３９のみによって、内軸３７と外軸３８とが所定の摩擦トルクＴ１でトルク伝達可能に連結されている。
次いで、中間軸５Ａの動作について説明する。
図１０（Ａ）を参照して、例えば、車両が直進走行しているとき等に、一方の転舵輪２６Ｌが縁石７０に乗り上げた場合を考える。この場合に、転舵機構Ａ１を介して中間軸５Ａに、所定の摩擦トルクＴ１より大きいトルクが入力されることがある。このときには、内軸３７は、外軸３８に対して、トレランスリング３９による摩擦トルクに抗して、周方向Ｃ１の一方Ｃ２に例えば所定角度Ｄ１相対回転し、トレランスリング３９に滑りが生じ、中間軸５Ａは、故障状態となる。

このとき、図１０（Ｂ）に示すように、内軸３７の第１軸部４１の一対の被規制部４４，４５は、外軸３８の一対の規制部５４Ａ，５５Ａの対応する傾斜部６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ（例えば、傾斜部６３ｂ，６４ａ）に係合（当接）し、内軸３７と外軸３８との相対回転が規制される。これにより、一対の規制部５４Ａ，５５Ａと一対の被規制部４４，４５とは、周方向Ｃ１の一方Ｃ２に関してトルク伝達可能に連結される。

図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）を参照して、このとき、操舵部材２からの操舵トルクによって、中間軸５が周方向Ｃ１の他方Ｃ３に回転するときには、一対の規制部５４Ａ，５５Ａおよび一対の被規制部４４，４５と、トレランスリング３９との協働によって、内軸３７と外軸３８との間でトルクが伝達される。一方、操舵部材２からの操舵トルクによって、中間軸５が周方向Ｃ１の一方Ｃ２に回転するときには、トレランスリング３９を介して、内軸３７と外軸３８との間でトルクが伝達される。

このとき、図１０（Ａ）に示すように、操舵部材２を操舵中立位置Ｐ１に位置させても、転舵輪６２Ｌ，６２Ｒは、車両の直進時の向きＥ１からずれた向きＥ２を向いており、車両は直進走行しない。したがって、中間軸５Ａに破断が生じて故障状態にあることを運転者に報知できる。このときには、車両を、積載車に載せる等して整備工場に運ぶ必要がある。このとき、内軸３７と外軸３８とは、少なくともトレランスリング３９によってトルク伝達可能に連結されている。したがって、操舵部材２を操作することで、操舵部材２の操舵トルクを、中間軸５Ａ等を介して転舵機構Ａ１に伝達できる。これにより、転舵輪６２Ｌ，６２Ｒの向きを操作し、車両を自走によって積載車に載せることが可能である。

なお、中間軸５Ａの内軸３７が外軸３８に対して周方向Ｃ１の他方Ｃ３に所定角度Ｄ１相対回転したときの中間軸５Ａの動作も、上記と同様である。
以上説明したように、本実施形態によれば、通常時、所定の摩擦トルクＴ１以下のトルクに関しては、内軸３７と外軸３８との間でトレランスリング３９のみを介してトルクを伝達できる。これにより、所定の摩擦トルクＴ１を超えるトルクが内軸３７と外軸３８との間に作用して中間軸５が故障するまでは、一対の被規制部４４，４５と一対の規制部５４Ａ，５５Ａとの接触を抑制できる。したがって、一対の被規制部４４，４５と一対の規制部５４Ａ，５５Ａとの接触による接触音を抑制できる。

また、所定の摩擦トルクＴ１を超えるトルクが内軸３７と外軸３８との間に作用したときには、トレランスリング３９が、内軸３７や外軸３８に対して滑りを生じ、故障状態となる。しかしながら、このとき、一対の被規制部４４，４５と一対の規制部５４Ａ，５５Ａとの接触により、内軸３７と外軸３８との相対回転量が過大になることを抑制できる。したがって、トレランスリング３９の負荷を抑制でき、中間軸５の故障時でも、トレランスリング３９によるトルク伝達機能をより確実に維持できる。

本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、トレランスリング３９は、内軸３７または外軸３８と軸方向Ｘ１に一体移動可能に保持されていてもよい。この場合、トレランスリング３９は、内軸３７および外軸３８のうち、軸方向Ｘ１に相対移動可能な軸に対して、衝撃吸収時に摺動する。

また、凸部が径方向Ｒ１の内方に突出するトレランスリングを用いてもよい。この場合、トレランスリングは、内軸３７の第２筒状部５２の内周５２ｂに主体部が摩擦係合し、外軸３８の第２軸部４２の外周４２ｂに凸部が摩擦係合する。
また、摩擦連結部材としてトレランスリング３９を例示したけれども、これに限定されない。トレランスリング３９に代えて、内軸３７の第２軸部４２の外周４２ｂおよび外軸３８の第２筒状部５２の内周５２ｂの双方に摩擦係合する他の部材を用いてもよい。

また、強度低減部４３は、第１軸部４１よりも小径に形成される構成を説明したけれども、これに限定されない。外形形状は第１軸部４１と同じで、且つ、第１軸部よりも低強度の材料を用いて形成された部材を強度低減部としてもよい。
さらに、中間軸５Ａに強度低減部４３を設けてもよい。
また、本発明を、車両操舵装置のうち中間軸以外の他の動力伝達軸に適用してもよい。

１…ステアリング装置（車両操舵装置）、５…中間軸（動力伝達軸）、３７…内軸、３８…外軸、３９…トレランスリング（摩擦連結部材）、４１…第１軸部、４２…第２軸部、４３…強度低減部、４４，４５…被規制部、５１…第１筒状部、５２…第２筒状部、５４，５４Ａ…規制部、５５，５５Ａ…規制部、Ｃ１…周方向、Ｒ１…径方向、Ｔ１…所定の摩擦トルク、Ｔ２…所定の過大トルク、Ｘ１…軸方向。

Claims (6)

1. 互いに嵌め合わされた内軸および筒状の外軸と、
   前記内軸と前記外軸との間に介在する摩擦連結部材と、を備え、
   前記内軸は、軸方向に並ぶ第１軸部および第２軸部を含み、
   前記外軸は、前記第１軸部が挿通された第１筒状部と、前記第２軸部が挿通された第２筒状部と、を含み、
   前記第１軸部は、前記内軸の径方向に対向する一対の被規制部を含み、
   前記第１筒状部は、前記一対の被規制部との係合により前記内軸および前記外軸の相対回転量を規制可能な一対の規制部を含み、
   前記摩擦連結部材は、前記第２軸部および前記第２筒状部を所定の摩擦トルクでトルク伝達可能に連結していることを特徴とする車両操舵装置用の動力伝達軸。
2. 請求項１において、前記摩擦連結部材は、環状の波板形状をなすトレランスリングを含むことを特徴とする車両操舵装置用の動力伝達軸。
3. 請求項１または２において、前記一対の被規制部および前記一対の規制部と、前記摩擦連結部材との協働により、前記内軸と前記外軸との間でトルクの伝達が可能とされていることを特徴とする車両操舵装置用の動力伝達軸。
4. 請求項１〜３の何れか１項において、前記内軸は、前記第１軸部と前記第２軸部との間に配置された強度低減部を含み、
   前記所定の摩擦トルクを超える所定の過大トルクより大きなトルクが前記内軸に作用したとき、前記強度低減部が破断可能とされていることを特徴とする車両操舵装置用の動力伝達軸。
5. 請求項１〜４の何れか１項において、各前記被規制部と対応する前記規制部とは、前記内軸の周方向に離隔して配置されており、前記内軸および前記外軸が前記所定の摩擦トルクに抗して前記周方向に相対回転したときに、各前記被規制部と対応する前記規制部とが係合可能であることを特徴とする車両操舵装置用の動力伝達軸。
6. 請求項１〜５の何れか１項において、前記摩擦連結部材は、前記内軸の軸方向に関して前記内軸および前記外軸の少なくとも一方に対して摺動可能に配置されていることを特徴とする車両操舵装置用の動力伝達軸。
   

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