WO2004020860A1 - ステアリングシャフト用操舵トルク伝達部材の結合構造 - Google Patents

Abstract

　ステアリングシャフトに介装した一対の操舵トルク伝達部材を結合する結合構造は、一方の操舵トルク伝達部材から、他方の操舵トルク伝達部材へ、ピンを介して操舵トルクを伝達する。一方の操舵トルク伝達部材は、大径孔部と、段付き受け部と、小径孔部とを形成したピン挿入孔を有し、ピンは、ピン挿入孔の大径孔部と、段付き受け部と、小径孔部とに、それぞれ、係合する大径部と、段部と、小径部とを有している。

Description

明 細 ングシャフト用操舵トルク伝達部材の結合構造 技術分野

本発明は、 ステアリングシャフト用操舵トルク伝達部材の結合構造に関する。 背景技術

車両のステアリング装置における各種の継手には、 弾性体を内蔵した弾性軸継 手があり、 この弹性軸継手では、 例えば、 自在継手のヨークと、 このヨークに挿 入するシャフトとの間に、 ゴム等の弾性体を介装し、 これにより、 エンジンや車 輪の振動を吸収して、 ステアリングホイールへの振動の伝達を抑制している。 このような弹性軸継手においては、 シャフ卜からヨークへのトルクの伝達は、 トルクの低い範囲では、 弾性体を介して行っているが、 トルクの高い範囲では、 ヨークとシャフ卜の間に設けたストッパー面の直接接触により行っている。

図 7 Aに示すように、 ステアリングシャフト 1には、 切欠き 2を有するストツ パープレー卜 3と、円盤状の弹性体 4とが固着してあり、また、シャフト 1には、 図示しないヨークのフランジ 5がブッシュ 6を介して取付けてある。

弾性体 4と、 ヨークのフランジ 5とには、 ヮッシャ 7を介して、 ピン 8が通揷 してある。 ピン 8のヨーク側端部は、 雄螺軸であり、 ナット 9により螺合固定し てあり、 ピン 8の他端部は、 ストッパープレート 3の切欠きに当接 （係合） する ようになつている。

したがって、 トルクの低い範囲では、 ヨークのフランジ 5からピン 8を介して、 弾性体 4が弹性変形しながら、 その変形抵坊により操舵トルクを伝達する一方、 トルクの高い範囲では、 ピン 8の他端部がストッパープレート 3の切欠き 2に当 接 （係合） しながら、 ヨークのフランジ 5からシャフト 1に直接操舵トルクを伝 達する。

図 7 Bの場合にも、 操舵トルクの伝達構造は上記と同様であるが、 ピン 8のョ 一ク側端部は、 カシメによりフランジ 5に固定してある。 また、 この場合、 ピン 8は、 弾性体 4に嵌合する部分では、 大径であるが、 フランジ 5に嵌合する部分 では、 小径であり、 二段の段付き構造になっている。

図 7 Cの場合にも、操舵トルクの伝達構造は上記と同様であるが、弾性体 4は、 ヮッシャ 7と一体的に構成してあると共に、 ピン 8のヨーク側端部は、 力シメに よりフランジ 5に固定してある。 また、 この場合、 ピン 8は、 弾性体 4に嵌合す る部分では、 大径であるが、 フランジ 5に嵌合する部分では、 小径であり、 二段 の段付き構造になっている。

なお、 特に図示しないが、 ピン 8とフランジ 5の固定構造の他の例としては、 段付きでないピンにより、 カシメにより固定する場合、 段付きのピンにより、 螺 合手段により固定する場合がある。

ところで、 ピン 8とフランジ 5の固定構造の強度を向上したいといった要望が ある。

このような場合、 ピン 8の径を大径にすることが考えられる。 しかし、 重量が 重くなるといった問題、 周辺部品と干渉する場合には大径にできないといった問 題があり、 また、 ストッパープレート 3の切欠き 2幅も大きくしなければならな い力 強度を保っためには、 全体的に大型化するといったことがあり、 さらに、 弾性体 4のピン挿入孔の径も大径にしなければならず、 弾性体の大型化を招来す るといったことがある。 さらに、 ヨークのフランジ 5の孔径も大径にしなければ ならず、 フランジ 5の大型化を招来するといつたことがある。 また、 大型化や補 強しない場合は、 強度低下を招来する。

また、 ピン 8の硬度を増大することも考えられる。 しかし、 カシメ作業が困難 になるといった問題、 衝撃荷重に弱くなるといった問題、 材料の熱処理工程の追 加により製造コストが高騰するといつた問題がある。 発明の開示

本発明は、 上述したような事情に鑑みてなされたものであって、 ピンの固定構 造の強度を向上し、 加えて、 部品点数を削減して、 製造コストの低減、 重量の軽 量化、 作業 ·組付性の向上 （組立て時間の短縮） を図ることができるステアリン グシャフト用操舵トルク伝達部材の結 構造を提供することを目的とする。 上記の目的を達成するため、 本発明に係るステァリングシャフト用操舵トルク 伝達部材の結合構造は、 ステァリングシャフトに介装した一対の操舵トルク伝達 部材を結合する結合構造において、

一方の操舵トルク伝達部材と、 他方の操舵トルク伝達部材とは、 ピンを介して 操舵トルクを伝達し、

前記一方の操舵トルク伝達部材は、 大径孔部と、 段付き受け部と、 小径孔部と を形成したピン挿入孔を有し、

前記ピンは、 ピン挿入孔の大径孔部と、 段付き受け部と、 小径孔部とに、 それ ぞれ、 係合する大径部と、 段部と、 小径部とを有していることを特徴とする。 このように、 本発明によれば、 一方の操舵トルク伝達部材と、 他方の操舵トル ク伝達部材とは、 ピンを介して操舵トルクを伝達し、 一方の操舵トルク伝達部材 は、 大径孔部と、 段付き受け部と、 小径孔部とを形成したピン挿入孔を有し、 ピ ンは、 ピン挿入孔の大径孔部と、 段付き受け部と、 小径孔部とに、 それぞれ、 係 合する大径部と、 段部と、 小径部とを有している。 このように、 ピンと、 ピン挿 入孔とは、 それぞれ、 段付き構造となっており、 大径部に応力を集中させること ができることから、 ピンの固定構造の強度を向上することができ、 加えて、 部品 点数を削減して、 製造コストの低減、 重量の軽量化、 作業 ·組付性の向上 （組立 て時間の短縮） を図ることができる。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明の実施の形態に係る結合構造を組み込んだ車両用ステアリング 装置の概略的要部側面図である。

図 2 Aおよび図 2 Bは、 それぞれ、 本発明の異なる実施の形態に係り、 ステア リングシャフトと、 自在継手のヨークと、 これらの間に介装した弾性軸継手との 断面図である。

図 3 Aは、 本発明の一実施の形態に係るピンとフランジの結合構造の断面図で あり、 図 3 Bは、 従来に係るピンとフランジの結合構造の断面図である。

図 4 A、 図 4 Bおよび図 4 Cは、 それぞれ、 本発明の一実施の形態に係るピン とフランジの異なる結合構造の断面図である。

図 5 Aおよび図 5 Bは、 それぞれ、 本発明の一実施の形態に係るピンとフラン ジの異なる結合構造の断面図である。

図 6 Aは、 本発明の実施の形態に係るピンの断面図と、 フランジの断面図であ り、図 6 Bは、図 6 Aに示したピンとフランジを組み付けた状態の断面図である。 図 7 A、 図 7 Bおよび図 7 Cは、 それぞれ、 従来に係るピンとフランジの異な る結合構造の断面図である。 発明の実施の形態

以下、 本発明の実施の形態に係る操舵トルク伝達部材の結合構造を採用した弾 性軸継手を組込んだ車両用ステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。

図 1は、 本発明の実施の形態を組込んだ車両用ステアリング装置の要部側面図 である。

図 1に示すように、 ステアリングホイール （図示略） に連結したメインシャフ ト 1 0 1の下端に、 上側自在継手 1 0 2を介して中間シャフト 1 0 3が連結して あり、 この中間シャフト 1 0 3の下端に、 下側自在継手 1 0 4を介してギヤ装置 (図示略） の入力軸 1 0 5が連結してある。

以下、 本発明の実施の形態に係るステアリングシャフト用操舵トルク伝達部材 の結合構造を図面を参照しつつ説明する。

(図 2 A、 2 Bの実施の形態）

図 2 A、 2 Bは、 それぞれ、 本発明の別の実施の形態に係り、 ステアリングシ ャフトと、 自在継手のヨークと、 これらの間に介装した弾性軸継手との断面図で ある。

図 2 Aに示すように、 ステァリングシャフ卜 1と、 自在継手 1 0のヨーク 1 1 とが弾性自在継手を介して結合してある。

ステアリングシャフト 1には、 半径方向外向きに開く切欠き 2を有するストツ パープレート 3と、円盤状の弾性体 4とが固着してあり、また、シャフト 1には、 ヨーク 1 1のフランジ 5がブッシュ 6を介して取付けてある。

弾性体 4と、フランジ 5とには、ヮッシャ 7を介して、ピン 8が挿通してある。 ピン 8のヨーク 1 1側端部は、 カシメにより固定してある。 具体的には、 フラン ジ 5にヮッシャ 1 2を、 溶接、 圧入、 ボルト締め、 接着等により取り付け、 ピン 8のヨーク 1 1側端部は、 このヮッシャ 1 2を介して、 カシメにより固定してあ る。

ピン 8の他端部は、 ストッパープレート 3の切欠きに当接 （係合） するように なっている。

したがって、 トルクの低い範囲では、 ヨークのフランジ 5からピン 8を介して、 弾性体 4が弾性変形しながら、 その変形抵抗により操舵トルクを伝達する一方、 トルクの高い範囲では、 ピン 8の他端部がストッパープレート 3の切欠き 2に当 接 （係合） しながら、 ヨークのフランジ 5からシャフト 1に直接操舵トルクを伝 達する。

また、 後に詳しく説明するように、 フランジ 5は、 大径孔部と、 段付き受け部 と、 小径孔部とを形成したピン挿入孔を有し、 ピン 8は、 ピン挿入孔の大径孔部 と、 段付き受け部と、 小径孔部とに、 それぞれ、 係合する大径部と、 段部と、 小 径部とを有している。 図 2 Bに示すように、 本例では、 弾性体 4のピン挿入孔部 4 aは、 筒状に形成 してあり、 ヮッシャ 7は、 図示していないが、 用いても用いなくてもよい。 さらに、 フランジ 5は、 大径孔部と、 段付き受け部と、 小径孔部とを形成した ピン挿入孔を有し、 ピン 8は、 ピン揷入孔の大径孔部と、 段付き受け部と、 小径 孔部とに、 それぞれ、 係合する大径部と、 段部と、 小径部とを有している。

(図 3 A、 3 Bの実施の形態）

図 3 Aは、 本発明の実施の形態に係るピンとフランジの結合構造の断面図であ り、 図 3 Bは、 従来に係るピンとフランジの結合構造の断面図である。

図 3 Bに示すように、 従来の場合には、 フランジ 5に、 二段の段付きピン 8の 端部が力シメてある。 丸印で示す部分に、 応力集中部ができている。

図 3 Aに示すように、 本発明の実施の形態では、 フランジ 5は、 大径孔部 2 1 と、 段付き受け部 2 2と、 小径孔部 2 3とを形成したピン挿入孔を有し、 ピン 8 は、 ピン挿入孔の大径孔部 2 1と、 段付き受け部 2 2と、 小径孔部 2 3とに、 そ れぞれ、 係合する大径部 3 1と、 段部 3 2と、 小径部 3 3とを有している。 この ように、 ピン 8と、 ピン挿入孔とは、 それぞれ、 段付き構造となっており、 大径 部に応力を集中させることができることから、 ピンの固定構造の強度を向上する ことができる。

図 3 Aの本実施の形態の場合には、 丸印で示す応力集中部が大径部に生じるた め、 応力値が低減でき、 ピンの強度を向上することができる。

また、 フランジ 5の小径部 2 3の外側は、 エンボス形状になっているため、 フ ランジ 5の肉厚を薄くすることができる。

さらに、 フランジ 5の大径孔部 2 1には、 ピン 8の大径部 3 1が圧入してある。 但し、 フランジ 5の小径孔部 2 3には、 ピン 8の小径部 3 3が圧入してあっても、 単なる挿入 （隙間設定） であってもよい。

さらに、 Fは、 ストッパープレート 3からの繰り返し荷重であるが、 図 3 Aの ような形状の場合には、 Fに対してピンのしなりをさらに抑えることができる。 さらに、 図 3 Bの従来の場合には、 カシメ加工の孔の頂部と、 フランジ 5とが 重なっているため、 剛性や強度が低くなつてしまうが、 本実施の形態では、 カシ メ加工の孔の頂部と、 フランジ 5とが重なっていないため、 高剛性、 高強度にす ることができる。

(図 4 A— 4 Cの実施の形態）

図 4 A、 図 4 B、 図 4 Cは、 それぞれ、 本発明の異なる実施の形態に係るピン とフランジの結合構造の断面図である。

図 4 Aに示すように、 本実施の形態では、 フランジ 5は、 大径孔部 2 1と、 段 付き受け部 2 2と、 小径孔部 2 3とを形成したピン挿入孔を有し、 ピン 8は、 ピ ン挿入孔の大径孔部 2 1と、段付き受け部 2 2と、小径孔部 2 3とに、それぞれ、 係合する大径部 3 1と、 段部 3 2と、 小径部 3 3とを有している。 このように、 ピン 8と、 ピン挿入孔とは、 それぞれ、 段付き構造となっており、 大径部に応力 を集中させることができることから、 ピンの固定構造の強度を向上することがで さる。

図 4 Bに示すように、 フランジ 5の小径部 2 3の外側は、 エンボス形状になつ ているため、 フランジ 5の肉厚を薄くすることができる。

図 4 Cに示すように、 ピン 8の端部は、 雄螺軸に形成してあり、 ナット 9によ り螺合固定してあってもよい。

(図 5 A、 5 Bの実施の形態）

図 5 A、 図 5 Bは、 それぞれ、 本発明の異なる実施の形態に係るピンとフラン ジの結合構造の断面図である。

図 5 Aの場合には、 フランジ 5は、 大径孔部 2 1と、 段付き受け部 2 2と、 小 径孔部 2 3とを形成したピン挿入孔を有し、 ピン 8は、 ピン挿入孔の大径孔部 2 1と、 段付き受け部 2 2と、 小径孔部 2 3とに、 それぞれ、 係合する大径部 3 1 と、 段部 3 2と、 小径部 3 3とを有している。 このように、 ピン 8と、 ピン挿入 孔とは、 それぞれ、 段付き構造となってとなっており、 大径部に応力を集中させ ることができることから、 ピンの固定構造の強度を向上することができる。

また、 フランジ 5の小径部 2 3の外側は、 エンボス形状になっているため、 フ ランジ 5の肉厚を薄くすることができる。

さらに、 フランジ 5の大径孔部 2 1には、 ピン 8の大径部 3 1が圧入してある。 但し、 フランジ 5の小径孔部 2 3には、 ピン 8の小径部 3 3が圧入してあっても、 単なる挿入 （隙間設定） であってもよい。

さらに、 Fは、 ストッパープレート 3からの繰り返し荷重である力 図 4 ( a ) のような形状の場合には、 Fに対してピンのしなりをさらに抑えることができる。 図 5 Bの場合には、 段付き受け部 2 2と、 小径孔部 2 3との間に、 傾斜孔部 2 4が形成してあり、 段部 3 2と、 小径部 3 3との間に、 この傾斜孔部 2 4に対応 した傾斜部 3 4が形成してある。その他の構成は、上記実施の形態と同様である。 (図 6 A、 6 Bの実施の形態）

図 6 Aは、 本発明の一実施の形態に係るピンの断面図と、 フランジの断面図で あり、 図 6 Bは、 図 6 Aに示したピンとフランジを組み付けた状態の断面図であ る。

図 6 A、 6 Bに示す場合には、 フランジ 5の大径孔部 2 1には、 ピン 8の大径 部 3 1が圧入してある。 但し、 フランジ 5の小径孔部 2 3には、 ピン 8の小径部 3 3が圧入してあっても、 単なる挿入 （隙間設定） であってもよい。

なお、 圧入部の長さは、 フランジ板圧の 5 %以上が良く、 好適には、 3 0 %以 上である。 ピンとフランジ孔のシメシ口は、 0 . 0 0 5 mm以上であり、 好適に は、 0 . 0 5〜 0 . 5 mmである。 図 6 A、 6 Bの A部 （ピンの段付き受け部か らカシメ孔底部までの距離） の長さは、 0 . 5 mm以上であり、 好適には、 2 m m以上である。 ピンの熱処理の硬度は、 カシメ推奨値で可能であり、 好適には、 H V 1 0 0〜4 0 0である。 ピンの圧入部径は、 φ 4以上であり、 好適には、 φ 8〜φ 2 0である。 通常使用条件の下、 本実施の形態と従来例の構造のピンに作 用する最大せん断応力を数値解析にて比較したところ、 約 7 0 %の応力の低減を 確認した。

なお、 本発明は、 上述した実施の形態に限定されず、 種々変形可能である。 以上説明したように、 本発明によれば、 一方の操舵トルク伝達部材と、 他方の 操舵トルク伝達部材とは、 ピンを介して操舵トルクを伝達し、 一方の操舵トルク 伝達部材は、 大径孔部と、 段付き受け部と、 小径孔部とを形成したピン挿入孔を 有し、 ピンは、 ピン挿入孔の大径孔部と、 段付き受け部と、 小径孔部とに、 それ ぞれ、係合する大径部と、段部と、 小径部とを有している。 このように、 ピンと、 ピン挿入孔とは、 それぞれ、 段付き構造となってとなっており、 大径部に応力を 集中させることができることから、 ピンの固定構造の強度を向上することができ、 加えて、 部品点数を削減して、 製造コストの低減、 重量の軽量化、 作業 ·組付性 の向上 （組立て時間の短縮） を図ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ステアリングシャフトに介装した一対の操舵トルク伝達部材を結合する結 合構造において、

一方の操舵トルク伝達部材と、 他方の操舵トルク伝達部材とは、 ピンを介して 操舵トルクを伝達し、

前記一方の操舵トルク伝達部材は、 大径孔部と、 段付き受け部と、 小径孔部と を形成したピン挿入孔を有し、

前記ピンは、 ピン挿入孔の大径孔部と、 段付き受け部と、 小径孔部とに、 それ ぞれ、 係合する大径部と、 段部と、 小径部とを有していることを特徴とする、 ス テアリングシャフト用操舵トルク伝達部材の結合構造。

2 . 前記ピンの大径部は、 ピン挿入孔の大径孔部に圧入してあることを特徴と する請求項 1に記載のステアリングシャフト用操舵トルク伝達部材の結合構造。

3 . 前記ピン挿入孔から突出した前記ピンは、 カシメ又は螺合手段により、 前 記一方の操舵トルク伝達部材に固定してあることを特徴とする請求項 1又は 2 に記載のステァリングシャフト用操舵トルク伝達部材の結合構造。