JPH07125641A - Mechanical fuse device - Google Patents

Mechanical fuse device

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JPH07125641A
JPH07125641A JP29743793A JP29743793A JPH07125641A JP H07125641 A JPH07125641 A JP H07125641A JP 29743793 A JP29743793 A JP 29743793A JP 29743793 A JP29743793 A JP 29743793A JP H07125641 A JPH07125641 A JP H07125641A
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key
load
mechanical fuse
fuse device
grooves
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拓也 近藤
Hiroaki Tanaka
宏明 田中
Akira Hasegawa
晃 長谷川
Takashi Iwasaki
尚 岩崎
Kazunori Kagawa
和則 香川
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Abstract

PURPOSE:To normally actuate a mechanical fuse device for a long period of time even in the state where a comparatively high load repeatedly works on a key. CONSTITUTION:This device has a shaft 10 having key grooves 28 and 29, a gear having key grooves 30 and 31 engaged with the shaft 10, a flat plate type key 32 inserted into the key grooves 28 and 30 and a flat plate type key 33 inserted into the key grooves 29 and 31. The keys 32 and 33 are constituted of ceramics, and when their respective loads exceed a specified value, they break. A clearance between the side surface of the key 32 and the side surface of their key grooves is set smaller than a clearance between the side surface of the key 33 and the side surface of their key grooves, and at the time of normal actuation, only the key 32 holds the loads.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a connecting structure of a substantially rod-shaped member and a member fitted thereto, and more particularly to a mechanical fuse device for controlling the connecting state of such two members. Pertain.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art As one of mechanical fuse devices,
For example, as described in JP-A-61-220968, in an electric power steering device for a vehicle such as an automobile, an auxiliary member that rotates integrally with a steering shaft and an output gear driven by a motor Is connected via a shear pin, and an excessive load acts between the auxiliary member and the output gear, causing a shear pin to break when a load greater than a predetermined value is applied to the share pin and driving between the auxiliary member and the output gear. 2. Description of the Related Art A mechanical fuse device configured to release a connection state has been conventionally known.

【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。
According to such a mechanical fuse device,
For example, even if the motor becomes unusable due to an abnormality such as a lock, the vehicle driver operates the steering wheel to rotationally drive the steering shaft to apply a high load to the shear pin, causing the shear pin to break, As a result, it is possible to reliably prevent the steering from becoming impossible due to the motor being locked or the like.

【0004】[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。
A connecting member such as a shear pin is generally made of a metal or resin having excellent impact resistance. However, the strength of metals and resins decreases comparatively significantly due to fatigue when repeatedly loaded. Therefore, in the conventional mechanical fuse device as described above, the strength of the shear pin decreases due to fatigue during the process in which the power steering device is used for a long period of time.
As a result, even if the actual load acting on the shear pin is less than the designed breaking load, the shear pin will be broken, which will assist the electric power steering device in the situation where it should maintain its original operating state. There is a problem that the torque is not transmitted between the member and the output gear, and the power steering device unnecessarily switches to the manual steering device.

【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。
Further, in order to prevent the shear pin from being broken when the actual load acting on the shear pin due to the fatigue-induced strength reduction of the shear pin is less than the set breaking load, the shear pin is expected to be reduced in strength due to fatigue. Attempting to set a lower breaking load for the shear pin results in a lower breaking load on the shear pin than the load that the shear pin must withstand in order for the power steering system to operate properly, and so again in this case In such a situation, if the transmission torque between the auxiliary member and the output gear becomes high, the share pin will be broken and the power steering device will fail even though the power steering device should maintain its original operating state. If necessary, switch to a manual steering device.

【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。
On the other hand, since ceramics are inferior in impact resistance to metals and resins, it is conventionally considered unsuitable as a constituent material of a connecting member such as a key for connecting two members. Ceramics have an excellent feature that strength reduction due to fatigue is extremely small as compared with metals and resins.

【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。
However, even if the connecting member is made of ceramics, if the mechanical fuse device is used for a long period of time in a situation where a relatively high load is repeatedly applied to the connecting member, the strength of the connecting member will be reduced. Therefore, as in the case where the connecting member is made of metal or resin, the connecting member may break under a set load.

【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。
In view of the above-mentioned problems in the conventional mechanical fuse device, the present invention allows the mechanical fuse device to be used for a long period of time in a situation where a relatively high load is repeatedly applied to a key as a connecting member. With the purpose of providing an improved mechanical fuse device, the key does not break under a set load due to strength reduction due to its fatigue, and thereby can operate normally for a long period of time. There is.

【0009】[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。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the above object is to provide a substantially round bar-shaped first member having first and second keyways, and the first member. A second member having a third and a fourth key groove that are respectively aligned with the first and the second key groove, and the first and second key members that are inserted into the first and the third key groove. A flat plate-shaped first key for connecting the members so that torque can be transmitted, and a flat plate-shaped second key that is inserted into the second and fourth key grooves and connects the first and second members for transmitting the torque. A first key and a second key are made of ceramics, and break when the load transmitted between the first member and the second member exceeds a predetermined value. In a mechanical fuse device configured to release the connected state of the first and second members, The clearance between the side surface of the third keyway and the side surface of the first key is set smaller than the clearance between the side surface of the second or fourth keyway and the side surface of the second key. A mechanical fuse device, or a substantially rod-shaped first member having a first key groove, and a first member that fits into the first member and is aligned with the first key groove. A key having a second member having two key grooves and a flat plate-shaped key inserted into the first and second key grooves to connect the first and second members to each other so that torque can be transmitted. Is made of ceramics, and breaks when the load transmitted between the first member and the second member exceeds a predetermined value to release the connection state of the first and second members. In the constructed mechanical fuse device, the key has a thick wall and a thin wall. It is accomplished by a mechanical fuse device, characterized in that it has and.

【0010】[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。
[Function] FIG. 14 shows the delayed fracture strength and fatigue strength of ceramics (silicon nitride) as metal (alloy steel, JIS standard SCM).
415) is a graph showing comparison with the fatigue strength. From FIG. 14, the strength decrease due to metal fatigue is relatively large, whereas the fatigue strength after 10 8 times of ceramics is about 80% of its initial strength, and the strength decrease due to fatigue of ceramics is extremely small. Understand.

【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。
According to the former configuration (claim 1) described above,
The first and second keys that control the connection state of the first and second members are made of ceramics whose strength is reduced very little by fatigue. The clearance between the side surface of the key and the side surface of the second or fourth keyway is set smaller than the clearance between the side surface of the second key and the side surface of the second key. Only the second key, not the second key,
Therefore, since the strength of the second key does not substantially decrease at all, even if the mechanical fuse device is used for a long period of time in a situation where a relatively high load is repeatedly applied to the first key, the second key is It does not break when the load acting on it is less than the set load, and it breaks when the load reaches the set load accurately, so the mechanical fuse device operates as designed for a long period of time. It is possible to let

【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。
According to the latter construction (claim 2) described above, the key is made of a ceramic material whose strength is not significantly reduced by fatigue, and has a thick portion and a thin portion. Since the load acts only on the thick wall portion and not on the thin wall portion, and the strength of the thin wall portion is not substantially reduced at all, a relatively high load is repeatedly applied to the thick wall portion of the key. Even if the mechanical fuse device is used for a long time, the thin-walled part will not break when the load acting on it is less than the set load, and will break when the load reaches the set load accurately. Therefore, the mechanical fuse device can be operated for a long period of time as designed.

【0013】[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。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【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。
FIG. 1 is a schematic structural view showing an electric power steering device to which a mechanical fuse device according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a first mechanical fuse device applied between a gear and a shaft in FIG. FIG. 3 is an enlarged partial vertical sectional view showing an embodiment, and FIG. 3 is a plan sectional view of the first embodiment shown in FIG.

【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。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a steering shaft having a steering wheel 12 fixed to the upper end. The steering shaft 10 has a torque sensor 14 for detecting steering torque in the middle thereof, and is connected at its lower end to a pinion shaft of a rack-and-pinion steering device 16. In addition, the steering shaft 12
A driven gear 18 is fixed between the torque sensor 14 and the lower end of the motor 20 as will be described later.
It meshes with the drive gear 22 driven by. The rotation of the motor 20 is based on the detection result of the torque sensor 14 and other sensors not shown in the figure, and the electronic control unit 24
The auxiliary steering force is generated according to at least the steering torque.

【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。
As shown in FIGS. 2 and 3, the steering shaft 10 is provided with half-moon shaped recesses 28 and 29 along the axis 26 thereof as first and second keyways. Further, the driven gear 18 is fitted to the steering shaft 10 at its boss portion 18A, and the inner surface of the boss portion is aligned with the recesses 28 and 29 and extends along the axis 26 so as to extend along the axis 26. Key grooves 30 and 31 are provided. A half-moon shaped flat ceramic key 32 is inserted in the recess 28 and the key groove 30, and a half-moon shaped flat ceramic key 33 is inserted in the recess 29 and the key groove 31. Accordingly, the driven gear 18 is fixedly connected to the steering shaft 10 by the keys 32 and 33.

【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。
In the illustrated first embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, both sides 32A and 3 of the key 32 are shown.
2B respectively have notch grooves 34 and 36 aligned with each other.
Is provided. The cutout grooves 34 and 36, when the key 32 is properly inserted into the recess 28 and the key groove 30, face the connecting portion of the steering shaft 10 and the driven gear 18, that is, the surface 38 of the steering shaft and the boss of the driven gear. It extends at a constant depth parallel to the flat end face 32C so as to extend in alignment with the inner surface 40 of the portion 18A. Further, the notch grooves 34 and 36 are composed of a portion having a constant width and a wedge-shaped portion, and the center planes 34A and 36 of the respective notch grooves.
A is the corresponding side surface 32A and 32B of the key 32, respectively.
Extend vertically aligned with each other.

【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。
Similarly, as shown in FIGS. 6 and 7,
The both side surfaces 33A and 33B of the key 33 are provided with notch grooves 35 and 37 which are aligned with each other. In the notch grooves 35 and 37, the key 33 has a depression 29 and a key groove 31.
When properly inserted therein, the opposing surfaces of the connecting portion of the steering shaft 10 and the driven gear 18, that is, the surface 38 of the steering shaft and the inner surface 40 of the boss portion 18A of the driven gear.
To extend in parallel with the flat end surface 33C so as to extend in a constant depth. Notch grooves 35 and 37
Has a constant width portion and a wedge-shaped portion, and the central planes 35A and 37A of the respective cutout grooves extend perpendicularly to the corresponding side surfaces 33A and 33B of the key 33, respectively.

【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。
As shown in FIGS. 5 and 7, the depression 2
The width of 8 and 29 is W28 and W29 respectively, and the keyway 3
The widths of 0 and 31 are W30 and W31 respectively, and the key 32
Assuming that the thicknesses of and 33 are T32 and T33, the depths of the cutout grooves 34 and 36 are D34 and D36, and the depths of the cutout grooves 35 and 37 are D35 and D37, respectively, these dimensions are as follows: Are set to satisfy the relationship.

【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。
W28 = W29 <W30 = W31 T32 ≦ W28 T33 ≦ W29 T33 <T32 D34 = D36 D35 = D37 D34> D35 Therefore, the clearance between the side surface of the key 32 and the recess 28 and the side surface of the key groove 30 is the key 33. Smaller than the clearance between the side surface of the dent 29 and the side surface of the depression 29 and the key groove 31,
Therefore, when the torque is transmitted between the steering shaft 10 and the driven gear 18 in the state where the key 32 is not broken, the load of the key is entirely carried by the key 32.

【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。
FIG. 8 shows the mechanical fuse device of the first embodiment shown in FIG. 8 in which the steering shaft 10 and the driven gear 1 are broken by breaking the key (indicated by a mark X in the drawing).
8 shows the relationship between the load P on the key and the stress intensity factor Ki at the bottom of the notch groove of each key until the connection state of No. 8 is released. As can be seen from FIG. 8, the depths D34 and D36 of the cutout grooves 34 and 36 of the key 32 are such that the stress intensity factor Ki is the fracture toughness Kic when the load P of the key 32 slightly exceeds the maximum allowable load Pmax. Is set to be equal to. On the other hand, for the depths D35 and D37 of the cutout grooves 35 and 37 of the key 33, the load P of the key 33 is set to the breaking load P.
The stress intensity factor Ki is set to be equal to the fracture toughness Kic when it becomes equal to f.

【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。
The "maximum permissible load Pmax" means the key 3 when the power steering device is operating normally.
2 and 33 means the maximum load that must be withstood, and the "set breaking load Pf" means that the mechanical fuse device connects the steering shaft 10 and the driven gear 18 when an abnormality occurs in the power steering device. The key 33, which is broken after the key 32 is broken to release, means the load to be broken.

【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。
In the illustrated first embodiment, the power steering device is operating normally, and the torque transmitted between the steering shaft 10 and the driven gear 18 is less than a predetermined value, which results in steering. When the load P applied to the keys 32 and 33 by the shaft and the driven gear is less than or equal to the maximum allowable load Pmax, none of the keys breaks, which keeps the driven gear integrally connected to the steering shaft. It

【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。
In this case, since the load caused by the torque transmission between the steering shaft 10 and the driven gear 18 is all carried by the key 32 and the load does not act on the key 33, the strength of the key 33 is reduced due to fatigue. There is no.
In addition, even if the strength of the key 32 is slightly reduced due to the repeated load acting on it, the key 32 is not shown in FIG.
It only breaks at a load slightly lower than the load at the position indicated by the mark, and does not affect the strength of the key 33 at all.

【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。
On the other hand, an abnormality such as a motor lock occurs in the power steering device, and the steering shaft 10
When the transmission torque between the driven gear 18 and the driven gear 18 exceeds a predetermined value, first, the load P of the key 32 is increased to the maximum allowable load Pmax.
When the key 32 is slightly exceeded, the key 32 breaks at a position corresponding to the cutout grooves 34 and 36, and as a result, the load is applied to the key 3
When the load is accurately set to the set breaking load Pf, the key 33 breaks at a position corresponding to the cutout grooves 35 and 37, whereby the steering shaft and the driven shaft are driven. The connection of the gears is released and the two members are free to rotate relative to each other about the axis 26, whereby the power steering device is switched to a manual steering device.

【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。
In the illustrated embodiment, the keys 32 and 33 are used.
The corresponding depressions and keyways are spaced 180 ° from each other about the axis 26 of the steering shaft 10, but the two sets of keys make an angle of about 1 about the axis 26.
The angle may be other than 80 °, the two sets of keys and the like may be offset from each other in the axial direction of the steering shaft, and further three or more sets of keys and their corresponding depressions and keyways may be provided. May be.

【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。
FIG. 9 is an enlarged partial vertical sectional view showing a second embodiment of the mechanical fuse device applied between the gear and the shaft, and FIG. 10 is a plan sectional view of the second embodiment shown in FIG. 11 and 12 are a front view (A) and a plan view (B) showing the key of the second embodiment shown in FIG. 9 and 10, parts corresponding to those in FIGS. 2 and 3 are designated by the same reference numerals as those in these figures.

【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。
In the second embodiment, the steering shaft 10 is provided with one half-moon shaped recess 48 as a first key groove along the axis 26 thereof, and is fitted to the steering shaft. Boss 18 of driven gear 18
On the inner surface of A, there is provided one key groove 50 as a second key groove that extends along the axis 26 in alignment with the recess 48. A semi-moon shaped flat plate-shaped ceramic key 52 is inserted in the recess 48 and the key groove 50, whereby the driven gear is moved by the key 52 to the steering shaft 1.
Fixed at 0.

【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。
As shown, the key 52 comprises a thick portion 54 and a thin portion 56, which are in the form of a quarter circle. The thick portion 54 and the thin portion 56 are integrally joined to each other at a joint portion 57, for example, by an adhesive,
As a result, it is easily broken along the joint 57. The key 52 may be formed as one member having a relatively deep notch groove at a position corresponding to the joint portion 57.

【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。
Notched grooves 58 and 60, which are aligned with each other, are provided on both side surfaces 54A and 54B of the thick portion 54, respectively. The key 52 is recessed in the notch grooves 58 and 60.
When properly inserted into the key groove 50, the surface 38 of the steering shaft 10 and the boss portion 18A of the driven gear 18 are inserted.
End face 54C that extends to align with the inner surface 40 of the
It extends parallel to and at a certain depth. Notch groove 5
Reference numerals 8 and 60 are each composed of a portion having a constant width and a wedge-shaped portion, and the central planes of the respective cutout grooves extend perpendicularly to the corresponding side surfaces 54A and 54B of the thick portion.

【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。
Similarly, as shown in FIGS. 11 and 13, notched grooves 62 and 64 are provided on both side surfaces 56A and 56B of the thin portion 56 so as to be aligned with each other. The cutout grooves 62 and 64 are aligned with the cutout grooves 58 and 60, respectively, and extend at a constant depth parallel to the planar end surface 56C. The notch grooves 62 and 64 are also composed of a portion having a constant width and a wedge-shaped portion.
They extend perpendicular to B to each other.

【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。
As shown in FIGS. 12 and 13, the width of the recess 48 is W48, the width of the key groove 50 is W50, and the thickness of the thick portion 54 and the thin portion 56 of the key 52 is T, respectively.
54 and T56, the depths of the cutout grooves 58 and 60 are D58 and D60, and the depths of the cutout grooves 62 and 64 are D62 and D64, respectively, these dimensions are set so as to satisfy the following relationship. Has been done.

【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。
W48 <W50 T54 ≦ W48 T56 ≦ W48 T54> T56 D58 = D60 D62 = D64 D58> D62 Therefore, the clearance between the side surface of the thick portion 54 of the key 52 and the side surface of the recess 48 and the key groove 50 is thin. The clearance is smaller than the clearance between the side surface of the portion 56 and the side surface of the recess 48 and the key groove 50, so that torque is transmitted between the steering shaft 10 and the driven gear 18 in a state where the key 52 is not broken. At this time, the load of the key is entirely carried by the thick portion.

【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。
As shown in FIG. 8, also in this embodiment, the depth D58 and D60 of the cutout grooves 58 and 60 of the thick portion 54 of the key 52 is such that the load P of the key 52 is the maximum allowable load Pma.
The stress intensity factor Ki is set to be equal to the fracture toughness Kic at a stage slightly exceeding x. On the other hand, thin part 5
The depths D62 and D64 of the notch grooves 62 and 64 of No. 6 are set so that the stress intensity factor Ki becomes equal to the fracture toughness Kic when the load P of the key 53 becomes equal to the set fracture load Pf. .

【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。
The "maximum allowable load Pmax" means that the key 5 is pressed when the power steering device is operating normally.
2 means the maximum value of the load that the thick wall portion 54 and the thin wall portion 56 must withstand, and the "set breaking load Pf" means that the mechanical fuse device causes the steering shaft 10 to operate when an abnormality occurs in the power steering device. Also, the thin portion 56 that breaks after the thick portion 54 breaks in order to release the connected state of the driven gear 18 means the load to be broken.

【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。
In the second embodiment, the power steering device is operating normally, and the torque transmitted between the steering shaft 10 and the driven gear 18 is less than the predetermined value, which results in the steering shaft. When the load P applied to the key 52 by the driven gear is less than or equal to the maximum allowable load Pmax, the key does not break in either the thick wall portion 54 or the thin wall portion 56, so that the driven gear is integrated with the steering shaft. Be maintained in a physically connected state.

【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。
In this case, since the load due to the torque transmission between the steering shaft 10 and the driven gear 18 is carried by the thick portion 54 and the thin portion 56 does not act, the strength of the thin portion is reduced due to fatigue. It never drops. In addition, even if the strength of the thick-walled part is slightly reduced due to the repeated load acting on it, the thick-walled part is
It only fractures at a load slightly lower than the load at the position indicated by the mark, and does not affect the strength of the thin portion at all.

【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。
On the other hand, an abnormality such as a motor lock occurs in the power steering device, and the steering shaft 10
When the transmission torque between the driven gear 18 and the driven gear 18 exceeds a predetermined value, first, the load P of the key 52 is increased to the maximum allowable load Pmax.
In the stage slightly exceeding the above, the thick portion 54 breaks at the positions corresponding to the joint portion 57 and the cutout grooves 58 and 60, so that the load is carried only by the thin portion 56.
When the load reaches the set breaking load Pf accurately, the thin-walled part breaks at the positions corresponding to the notch grooves 62 and 64, whereby the connected state of the steering shaft and the driven gear is released, and the two The member is free to rotate relative to one another about axis 26, which causes the power steering system to be switched to a manual steering system.

【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。
FIG. 15 shows, for example, the load P acting on the key and the notch groove in the mechanical fuse device of the comparative example in which only the key 32 of the first embodiment and the corresponding depression 28 and key groove 30 are provided. The relationship between the stress intensity factor and the stress intensity factor at the bottom of the key is shown. The solid line shows the characteristic at the start of use of the mechanical fuse device, and the broken line shows the characteristic after a relatively high load is repeatedly applied to the key. Shows.

【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。
From FIG. 15, even if the depth of the notch groove is set so that the key breaks when the load P acting on the key becomes equal to the set breaking load Pf, even if the depth of the notch groove is set, a relatively high load is applied to the key. When the mechanical fuse device is used for a long period of time in a situation where the key repeatedly operates, the strength of the key decreases due to fatigue, and as a result, the key is in a stage where the load P acting on the key becomes the maximum allowable load Pmax or less. It turns out that it will start to break.

【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。
On the other hand, as described above, in the first embodiment, no load acts on the key 33, and in the second embodiment, no load acts on the thin portion 56. Since these strengths do not decrease, the connection between the steering shaft and the driven gear is released by the mechanical fuse device only when the load acting on the key 33 or the thin portion 56 reaches the set breaking load Pf accurately. Can be made.

【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。
Although the present invention has been described above in detail with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to the embodiments described above, and various other embodiments are also possible within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that

【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。
For example, the dimensions of the keys 32 and 33 and the corresponding depressions and keyways in the first embodiment and the dimensions of the keys 52 and the corresponding depressions and keyways in the second embodiment are as follows: Although set to the above-mentioned specific relationship,
In the first embodiment, the clearance between the side surface of the key 32 and the side surface of the recess 28 and the key groove 30 is set smaller than the clearance between the side surface of the key 33 and the side surface of the recess 29 and the key groove 31. In the second embodiment, the key 52
As long as the clearance between the side surface of the thick portion 54 and the side surface of the recess 48 and the key groove 50 is set smaller than the clearance between the side surface of the thin portion 56 and the side surface of the recess 48 and the key groove 50, It may be set to a relationship other than the dimensional relationship of. Further, the thick wall portion 54 and the thin wall portion 56 in the second embodiment are used as keys independent of each other without being integrally joined to each other, whereby the mechanical fuse device has the mechanical structure according to claim 2. It may be used as a fuse device.

【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。
The cross-sectional shapes of the notch grooves 34 and 36 provided in the key 32 of each illustrated embodiment are V-shaped or rectangular and V-shaped.
However, the notch groove provided in the key has an arbitrary cross-sectional shape including, for example, a double V shape having a root portion with a large groove angle and a tip portion with a small groove angle. Good.

【0045】[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。
As is apparent from the above description, according to the structure of claim 1 of the present invention, the first and second keys for controlling the connection state of the first and second members have the strength due to fatigue. It is composed of ceramics with a very small decrease,
The clearance between the side surface of the first or third key groove and the side surface of the first key is set smaller than the clearance between the side surface of the second or fourth key groove and the side surface of the second key. Since the repeated load acts only on the first key and not on the second key, and therefore the strength of the second key is not reduced at all, it is compared to the first key. Even if the mechanical fuse device is used for a long period of time under the condition that a relatively high load is repeatedly applied, the second key does not break when the load acting on it is less than the set load,
When the load reaches the set load accurately, the load is broken, so that the mechanical fuse device can be operated for a long time as designed.

【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。
According to the above-mentioned structure of claim 2, the key is made of ceramics whose strength is hardly reduced by fatigue, and has a thick portion and a thin portion.
The repeated load acts only on the thick wall portion and not on the thin wall portion, and therefore the strength of the thin wall portion does not substantially decrease at all.Therefore, a relatively high load is repeatedly applied to the thick wall portion of the key. Even if the mechanical fuse device is used for a long time, the thin-walled part does not break when the load acting on it is less than the set load, and it breaks when the load reaches the set load accurately. Therefore, the mechanical fuse device can be operated for a long period of time as designed.

【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。
According to the structure of claim 2, the number of keys and key grooves can be reduced as compared with the case of the structure of claim 1, whereby the structure of the mechanical fuse device can be simplified. In addition, it is possible to easily assemble the mechanical fuse device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an electric power steering device to which a mechanical fuse device according to the present invention is applied.

【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。
FIG. 2 is an enlarged partial vertical cross-sectional view showing a first embodiment of the mechanical fuse device applied between the gear and the shaft of FIG.

【図3】図2に示された第一の実施例の平断面図であ
る。
FIG. 3 is a plan sectional view of the first embodiment shown in FIG.

【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。
FIG. 4 is a front view showing a first key of the first embodiment shown in FIG.

【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。
5 is an enlarged partial vertical cross-sectional view showing a main part of the first key shown in FIG.

【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。
6 is a front view showing the second key of the first embodiment shown in FIG. 2. FIG.

【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。
FIG. 7 is an enlarged partial vertical cross-sectional view showing the main parts of the second key shown in FIG.

【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。
FIG. 8 is a graph showing stress intensity factors at the bottoms of the cutout grooves of the first and second keys of the first embodiment.

【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。
FIG. 9 is an enlarged partial vertical cross-sectional view showing a second embodiment of the mechanical fuse device applied between the gear and the shaft.

【図10】図9に示された第二の実施例の平断面図であ
る。
10 is a plan sectional view of the second embodiment shown in FIG. 9. FIG.

【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。
11 is a front view (A) and a plan view (B) showing the key of the second embodiment shown in FIG. 9. FIG.

【図12】図11の線XII −XII に沿う拡大部分縦断面
図である。
12 is an enlarged partial vertical cross-sectional view taken along the line XII-XII in FIG.

【図13】図11の線XIII−XIIIに沿う拡大部分縦断面
図である。
FIG. 13 is an enlarged partial vertical sectional view taken along the line XIII-XIII in FIG.

【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。
FIG. 14 is a graph showing the fatigue strength of ceramics in comparison with the fatigue strength of metals.

【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。
FIG. 15 is a graph showing changes in the stress intensity factor at the bottom of the cutout groove of the key of the mechanical fuse device of the comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 10 ... Steering shaft 16 ... Rack and pinion type steering device 18 ... Driven gear 22 ... Drive gears 28, 29 ... Recesses 30, 31 ... Key groove 32, 33 ... Keys 34, 35, 36, 37 ... Notch groove 48 ... Dimple 50 ... Key groove 52 ... Key 54 ... Thick portion 56 ... Thin portion 58, 60, 62, 64 ... Notch groove

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nao Iwasaki 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Kazunori Kagawa 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A substantially round bar-shaped first member having first and second keyways, and a first member fitted to the first member and aligned with the first and second keyways, respectively. A second member having three and fourth key grooves, and a flat plate-shaped first key that is inserted into the first and third key grooves and connects the first and second members so that torque can be transmitted. A flat plate-shaped second key that is inserted into the second and fourth key grooves and connects the first and second members to each other so that torque can be transmitted, and the first and second keys are ceramics. And is configured to break when the load transmitted between the first member and the second member exceeds a predetermined value and release the connected state of the first and second members. In the mechanical fuse device, between the side surface of the first or third key groove and the side surface of the first key. Clearance is a mechanical fuse device, characterized in that is smaller than the clearance between the side surfaces and the second key of the second or fourth keyway.
【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。
2. A first member having a substantially round bar shape having a first key groove, and a second key groove fitted to the first member and aligned with the first key groove. A second member, and a flat plate-shaped key that is inserted into the first and second key grooves and connects the first and second members so that torque can be transmitted, and the key is made of ceramics, A mechanical fuse device configured to break when the load transmitted between the first member and the second member exceeds a predetermined value and release the connected state of the first and second members. Where
The mechanical fuse device, wherein the key has a thick portion and a thin portion.
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