JP2012051436A - Joint structure of shaft and universal-joint yoke, and steering device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シャフトと自在継手のヨークの結合構造およびこれを用いた車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a coupling structure of a shaft and a universal joint yoke and a vehicle steering apparatus using the same.
一般に、車両用操舵装置では、ステアリングホイールからの回転力を、ステアリングシャフト、中間軸(インターミディエイトシャフト)等を介して、転舵機構へと伝達し、これにより転舵輪を操向するようにしている。転舵機構は、例えばラックアンドピニオン機構からなり、車両前部(例えばエンジンルーム)に配置されている。一方、ステアリングシャフトの上部およびステアリングホイールは車室内に配置されている。 In general, in a vehicle steering system, a rotational force from a steering wheel is transmitted to a steering mechanism via a steering shaft, an intermediate shaft (intermediate shaft), and the like, and thereby steered wheels are steered. Yes. The steered mechanism is composed of, for example, a rack and pinion mechanism, and is disposed in the front part of the vehicle (for example, the engine room). On the other hand, the upper part of the steering shaft and the steering wheel are arranged in the vehicle interior.
車両衝突時には、転舵機構が車体に対して車両後方に向けて相対移動し、これに伴い、中間軸を介して、ステアリングシャフトやステアリングホイールがドライバに向けて突き上げられることがある。このようなステアリングホイールの突き上げを防止するために、衝突時に中間軸を変形させて、転舵機構からの衝撃を吸収するようにしている。このような中間軸としては、その長さが短くなる収縮タイプがあるが、中間軸の長さの制約に伴い、その収縮のストローク量が小さいという問題がある。 When the vehicle collides, the steering mechanism moves relative to the vehicle body toward the rear of the vehicle, and accordingly, the steering shaft and the steering wheel may be pushed up toward the driver via the intermediate shaft. In order to prevent the steering wheel from being pushed up, the intermediate shaft is deformed at the time of a collision so as to absorb the impact from the steering mechanism. As such an intermediate shaft, there is a contraction type in which the length is shortened, but there is a problem that the contraction stroke amount is small due to the restriction of the length of the intermediate shaft.
ところで、中間軸は自在継手を介してピニオン軸と連結されている。その中間軸であるシャフトと自在継手のヨークの結合構造としては、自在継手のU字状をなすヨークの一対の側板を貫通するボルトを締め付けることにより、両側板間に嵌合されたシャフトを締め付けて固定する構造が提案されている(特許文献1参照)。 By the way, the intermediate shaft is connected to the pinion shaft through a universal joint. The intermediate shaft is connected to the universal joint yoke by tightening the bolts that penetrate the pair of side plates of the universal joint U-shaped yoke, thereby tightening the shaft fitted between the two side plates. A structure for fixing is proposed (see Patent Document 1).
収縮タイプの中間軸ではストローク量が小さいという事情に鑑み、中間軸(シャフト)と自在継手のヨークとの結合部のところで、屈曲させることが考えられる。
その場合、通常時には屈曲せず、衝突時には確実に屈曲させることが必要である。しかし、仮に屈曲がうまくいかずに屈曲角が不足すると、安定した衝撃吸収が行えないおそれがある。
In consideration of the fact that the stroke amount of the contraction type intermediate shaft is small, it is conceivable to bend the joint portion between the intermediate shaft (shaft) and the universal joint yoke.
In that case, it is necessary to bend reliably at the time of collision without being bent at the normal time. However, if the bending is not successful and the bending angle is insufficient, there is a possibility that stable shock absorption cannot be performed.
そこで、本発明の目的は、衝突時に所要の屈曲角を確保でき、安定した衝撃吸収が可能である、シャフトと自在継手のヨークの結合構造およびこれを含む車両用操舵装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a coupling structure of a shaft and a universal joint yoke, which can secure a required bending angle at the time of a collision and can stably absorb shocks, and a vehicle steering apparatus including the same. .
上記目的を達成するため、本発明は、互いに平行な一対の側板(20,21)および上記一対の側板間を連結する底板(22)を有するヨーク(17)と、上記ヨークの一対の側板間に組み入れられたシャフト(5)と、上記一対の側板を挿通し上記一対の側板間にシャフトを締め付けて固定するための締結軸(23)とを備え、上記底板は、車両の衝突時の上記ヨークに対するシャフトの軸方向移動に伴って上記シャフトの端部を上記シャフトの移動方向(X1)とは交差する方向(Y1)に押すことにより、上記ヨークに対して上記シャフトを屈曲させるためのカム面(25)を含む、シャフトと自在継手のヨークの結合構造(P)を提供する(請求項1)。 To achieve the above object, the present invention provides a yoke (17) having a pair of side plates (20, 21) parallel to each other and a bottom plate (22) connecting between the pair of side plates, and between the pair of side plates of the yoke. And a fastening shaft (23) for inserting and fixing the shaft between the pair of side plates through the pair of side plates, and the bottom plate includes the above-mentioned at the time of a vehicle collision A cam for bending the shaft with respect to the yoke by pushing the end of the shaft in a direction (Y1) intersecting the moving direction (X1) of the shaft with the axial movement of the shaft with respect to the yoke A coupling structure (P) of a shaft and a universal joint yoke including a surface (25) is provided (claim 1).
本発明によれば、車両の衝突時に、底板に沿って移動したシャフトの端部が、カム面によって、移動方向とは交差する方向に押されることにより、シャフトをヨークの底板に対して確実に屈曲させて所要の屈曲角を確保することができる。その結果、安定した衝撃吸収が可能となる。
また、上記底板は、上記シャフトの屈曲に伴って底板の変形を促す変形促進部(27;28;29)を含み、上記変形促進部は、上記カム面よりも上記移動方向の反対側に配置されている場合がある(請求項2)。
According to the present invention, in the event of a vehicle collision, the end of the shaft that has moved along the bottom plate is pushed by the cam surface in a direction that intersects the moving direction, so that the shaft can be reliably secured to the bottom plate of the yoke. The required bending angle can be secured by bending. As a result, stable shock absorption is possible.
The bottom plate includes a deformation promoting portion (27; 28; 29) that promotes deformation of the bottom plate as the shaft is bent, and the deformation promoting portion is disposed on the opposite side of the moving direction from the cam surface. (Claim 2).
この場合、シャフトが底板に対して屈曲するに伴って、カム面よりもシャフトの移動方向の反対側に配置されている変形促進部の働きで、底板をより確実に曲げ変形させることができる。底板によって、シャフトの屈曲が阻害されることがないので、所要の屈曲角を確実に実現することができる。その結果、より安定した衝撃吸収が可能となる。
上記変形促進部として、例えばスリット(27)を用いたり、底板に薄肉部を形成するための溝(28;29)や凹部を用いたりすることができる。上記変形促進部がスリット(27)である場合(請求項3)、車両の衝突時に、底板をより確実に曲げ変形させることができる点で好ましい。
In this case, as the shaft is bent with respect to the bottom plate, the bottom plate can be more reliably bent and deformed by the action of the deformation promoting portion disposed on the opposite side of the shaft movement direction than the cam surface. Since the bottom plate does not hinder the bending of the shaft, the required bending angle can be reliably realized. As a result, more stable shock absorption is possible.
As the deformation promoting part, for example, a slit (27) can be used, or a groove (28; 29) or a concave part for forming a thin part on the bottom plate can be used. When the deformation promoting portion is a slit (27) (Claim 3), it is preferable in that the bottom plate can be more reliably bent and deformed in the event of a vehicle collision.
また、上記シャフトの上記端部に、上記カム面とは逆向きに傾斜し、車両の衝突時の上記ヨークに対する上記シャフトの移動に伴って上記カム面に係合可能な面取り(13)が設けられている場合がある(請求項4)。仮に、面取りがないとすると、車両の衝突時に、移動するシャフトの端部の角部がカム面に食い込み、それ以上のシャフトの移動が阻害されるおそれがある。これに対して、本発明では、車両の衝突時に、移動するシャフトの端部の面取りが、当該面取りに対して逆向きに傾斜しているカム面に係合するので、シャフトの端部の、カム面への食い込みの発生を防止することができる。したがって、カム面に沿ってのシャフトのスムーズな相対移動を確保でき、所要の屈曲角を確実に実現することができる。 Also, a chamfer (13) is provided at the end of the shaft, which is inclined in the direction opposite to the cam surface and can be engaged with the cam surface as the shaft moves relative to the yoke during a vehicle collision. (Claim 4). If there is no chamfering, the corner of the end of the moving shaft may bite into the cam surface when the vehicle collides, and further movement of the shaft may be hindered. On the other hand, in the present invention, the chamfer of the end of the moving shaft is engaged with the cam surface inclined in the opposite direction to the chamfer at the time of the collision of the vehicle. The occurrence of biting into the cam surface can be prevented. Therefore, the smooth relative movement of the shaft along the cam surface can be ensured, and the required bending angle can be reliably realized.
また、本発明は、操舵部材(2)の操舵力をステアリングシャフト(3)、第1の自在継手(4)、中間軸(5)および第2の自在継手(6)を介して転舵機構(A)に伝達する車両用操舵装置(1)において、上記第1の自在継手および上記第2の自在継手の少なくとも一方のヨークと中間軸の端部を結合する構造として、請求項1または2に記載のシャフトと自在継手のヨークの結合構造(P)が用いられている車両用操舵装置を提供する(請求項5)。本発明によれば、安定した衝撃吸収が行える。 In the present invention, the steering force of the steering member (2) is steered via the steering shaft (3), the first universal joint (4), the intermediate shaft (5), and the second universal joint (6). In the vehicle steering system (1) for transmitting to (A), at least one yoke of the first universal joint and the second universal joint and the end of the intermediate shaft are coupled to each other. A vehicle steering apparatus using the joint structure (P) of the shaft and the universal joint yoke described in (5) is provided. According to the present invention, stable shock absorption can be performed.
なお、上記において、括弧内の英数字は、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。 In the above description, the alphanumeric characters in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の一実施の形態に係るシャフトと自在継手のヨークとの結合構造Pが適用された車両用操舵装置1の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、車両用操舵装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結しているステアリングシャフト3と、ステアリングシャフト3に第1の自在継手4を介して連結された中間軸5(インターミディエイトシャフト)と、中間軸5に第2の自在継手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を有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸8とを有している。ピニオン軸7およびラック軸8によりラックアンドピニオン機構からなる転舵機構Aが構成されている。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering apparatus 1 to which a coupling structure P between a shaft and a universal joint yoke according to an embodiment of the present invention is applied. Referring to FIG. 1, a vehicle steering apparatus 1 includes a
ラック軸8は、車体に固定されるハウジング9内に、滑り軸受であるラックブッシュ50を介して、軸方向Z1に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸8の両端部はハウジング9の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド10が結合されている。各タイロッド10は対応するナックルアーム(図示せず)を介して対応する転舵輪11に連結されている。
The
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン7aおよびラック8aによって、自動車の左右方向に沿ってのラック軸8の直線運動に変換される。これにより、転舵輪11の転舵が達成される。
中間軸5と第2の自在継手6に関して、本実施の形態のシャフトと自在継手のヨークとの結合構造Pが適用されている。具体的には、図2および図3Aに示すように、中間軸5は、第1の端部5aと、第2の端部5bとを有している。中間軸5の途中部から第2の端部5bまで、断面形状が矩形とされた断面矩形部12が設けられている。また、中間軸5の第2の端部5bには、中間軸5の第2の端部5bが先細り状となるように、面取り13が設けられている。
When the
With respect to the
一方、中間軸5の第1の端部5aには、第1の自在継手4の第1のヨーク14が固定されている。第1の自在継手4は、上記第1のヨーク14と、ステアリングシャフト3の端部が連結される第2のヨーク15と、第1のヨーク14および第2のヨーク15を連結する十字軸16とを備えている。
第2の自在継手6は、中間軸5の第2の端部5bが連結された第1のヨーク17と、ピニオン軸7の端部が連結される第2のヨーク18と、第1のヨーク17および第2のヨーク18を連結する十字軸19とを備えている。
On the other hand, the
The second
図2に示すように、第2の自在継手6の第1のヨーク17は、互いに平行な一対の側板20,21と、一対の側板20,21間を連結する底板22とを有している。一対の側板20,21と底板22とで溝形形状をなしている。一対の側板20,21間に組み入れられたシャフトとしての中間軸5の第2の端部5bを、一対の側板20,21間に締め付けて固定するための締結軸としての締結ボルト23が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
締結ボルト23は、両側板20,21にそれぞれ設けられたボルト挿通孔(図示せず)を挿通している。締結ボルト23の先端には、図示しないナットが結合されている。そのナットと締結ボルト23の頭部23aとの間で、一対の側板20,21を締め込んで、一対の側板20,21間に、中間軸5の第2の端部5bを挟持する。
一方、シャフトとしての中間軸5の断面矩形部12の外周面は、第2の自在継手の第1のヨーク17の一対の側板20,21にそれぞれ沿うように対向する被挟持部としての一対の側板対向部12a,12bと、第1のヨーク17の底板22に沿うように対向する底板対向部12cと、締結ボルト23に沿うように対向するボルト対向部12dとを有している。中間軸5の幅W2(図2参照。断面矩形部12の一対の側板対向部12a,12b間の幅)と、第1のヨーク17の一対の側板20,21間の幅W3(図4参照)とは略一致している。
The
On the other hand, the outer peripheral surface of the
第1のヨーク17の底板22には、例えばプレス成形により形成された山形をなす突起24が設けられている。突起24は、中間軸5の第2の端部5bに斜め対向する傾斜面からなるカム面25を有している。カム面25は、車両の衝突時の中間軸5の移動に伴って、中間軸5の第2の端部5bを、第1のヨーク17に対する中間軸5の移動方向X1とは交差する方向Y1に押すことにより、第1のヨーク17の底板22に対して、中間軸5を屈曲させる働きをする。
The
底板22の底面図である図4に示すように、底板22には、中間軸5の移動方向X1と平行に延びる1または複数のスリット27が設けられている。スリット27は、車両の衝突に際して、底板22に対して中間軸5が屈曲するときに、底板22の変形を促す働きをする。変形促進部としてのスリット27は、上記カム面25よりも、移動方向X1の反対側に配置されている。
As shown in FIG. 4, which is a bottom view of the
複数のスリット27が設けられる場合において、複数のスリット27のうちの両端のスリット27を、それぞれ近接する側板20,21に、できるだけ近づけて配置することが、車両の衝突時に底板22を折れ曲げ易くするうえで好ましい。例えば、図4に示すように一対のスリット27が設けられる場合において、一対のスリット27の配置幅W1(一対のスリット27間の幅と一対のスリット27のそれぞれの幅とを合算した幅に相当)を、第1のヨーク17の一対の側板20,21間の幅W3に、できるだけ近づけることが好ましい。
When a plurality of
スリット27の一端27a(移動方向X1の反対側の端部)は、図4に示すように底板22の端部(移動方向X1の反対側の端部)から延びていてもよい。すなわち、スリット27の一端27aが開放していてもよいが、これに限らず、スリット27の一端27aが、締結ボルト23よりも、移動方向X1の反対側に配置されていればよい。ただし、スリット27の一端27aが開放されている場合には、底板22の変形を促進し易いという利点がある。
One
本実施の形態によれば、通常時には、図3Aに示すように、第2の自在継手6の第1のヨーク17の底板22に、中間軸5の第2の端部5bの底板対向部12cが沿っている。一方、車両の衝突時には、図3Bに示すように、第2の自在継手6の第1のヨーク17の底板22に沿って、第1のヨーク17に対して相対的に移動した中間軸5の第2の端部5bが、底板22に設けられたカム面25によって、移動方向X1とは交差する方向Y1に押されることにより、中間軸5が、底板22に対して屈曲する。
According to the present embodiment, normally, as shown in FIG. 3A, the
その屈曲に伴って、カム面25よりも移動方向X1の反対側に配置されている、底板22の一部26(図3B参照)を、スリット27の働きで確実に曲げ変形させることができる。したがって、底板22の上記一部26によって、底板22に対する中間軸5の屈曲が阻害されることがないので、所要の屈曲角を確実に実現することができる。その結果、安定した衝撃吸収が可能となる。
Along with the bending, a part 26 (see FIG. 3B) of the
また、車両衝突に際して、中間軸5が移動するときに、中間軸5の第2の端部5bに設けられた面取り13が、まずカム面25に係合するので、中間軸5の第2の端部5bの、カム面25への食い込みの発生を確実に防止することができる。したがって、カム面25に沿っての中間軸5のスムーズな相対移動を確保でき、所要の屈曲角を確実に実現することができる。
Further, when the
また、車両の衝突時に移動する中間軸5の断面矩形部12の一対の側板対向部12a,12bが、第1のヨーク17の一対の側板20,21によって、案内されるので、こじれを生じることなく、中間軸5を相対移動させることができる。
また、変形促進部としてスリット27を用いており、そのスリット27の一端27aが、底板22の端部に開放しているので、車両の衝突時に、底板22をより確実に曲げ変形させることができる。
Further, since the pair of side
Further, since the
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、変形促進部として、スリット27に代えて、図5および図6に示すように、底板22の内面22aに、移動方向X1に平行に延びる一対の溝28を形成してもよい。溝28の溝底に対応して、底板22に、部分的に薄肉部が形成されることになる。この場合、一対の溝28の配置幅W1(一対の溝28間の幅と一対の溝28のそれぞれの溝幅とを合算した幅に相当)は、中間軸5の幅W2(図2を参照。断面矩形部12の側板対向部12a,12b間の幅)と略一致することが、中間軸5の断面矩形部12によって、底板22を確実に変形させるうえで好ましい。また、一対の溝28の配置幅W1を、第1のヨーク17の一対の側板20,21間の幅W3に、できるだけ近づけることが好ましい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, as a deformation promoting portion, instead of the
溝28の一端28a(移動方向X1の反対側の端部)は、図5に示すように底板22の端部(移動方向X1の反対側の端部)から延びていてもよい。すなわち、溝28の一端28aが開放していてもよいが、これに限らず、溝28の一端28aが、締結ボルト23よりも、移動方向X1の反対側に配置されていればよい。ただし、溝28の一端28aが開放されている場合には、底板22の変形を促進し易いという利点がある。
One
また、図7および図8に示すように、底板22の外面22bに、移動方向X1に平行に延びる一対の溝29を形成してもよい。溝29の溝底に対応して、底板22に、部分的に薄肉部が形成されることになる。溝29の一端29a(移動方向X1の反対側の端部)は、底板22の端部(移動方向X1の反対側の端部)に開放していてもよいが、これに限らず、溝29の一端29aが、締結ボルト23よりも、移動方向X1の反対側に配置されていればよい。図7および図8の実施の形態の構成要素において、図5および図6の実施の形態と同じ構成要素には、図5および図6の実施の形態と同じ参照符号を付してある。
Further, as shown in FIGS. 7 and 8, a pair of
また、図示していないが、底板22の外面に、変形促進部として、比較的広い面積の凹部を設け、凹部の底に対応して底板に部分的に薄肉部を設けるようにしてもよい。この場合、上記凹部の幅が、中間軸5の幅W2(断面矩形部12の側板対向部12a,12b間の幅)よりも広くてもよい。
また、上記実施の形態では、シャフトとしての中間軸5と、ピニオン軸7側の第2の自在継手6の第1のヨーク17との結合構造に、本発明の結合構造Pを適用したが、これに代えて、シャフトとしての中間軸5と、ステアリングシャフト3側の第1の自在継手4の第1のヨーク14との結合構造に、本発明の結合構造を適用するようにしてもよい。その他、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
Although not illustrated, a recess having a relatively large area may be provided on the outer surface of the
In the above embodiment, the coupling structure P of the present invention is applied to the coupling structure between the
1…車両用操舵装置、2…操舵部材、3…ステアリングシャフト、4…第1の自在継手、5…中間軸(シャフト)、6…第2の自在継手、7…ピニオン軸、8…ラック軸、A…転舵機構、12…断面矩形部、12a,12b…側板対向部、12c…底板対向部、12d…ボルト対向部、13…面取り、17…第1のヨーク、18…第2のヨーク、19…十字軸、20,21…側板、22…底板、23…締結ボルト(締結軸)、24…突起、25…カム面、26…(底板の)一部、27…スリット(変形促進部)、28;29…溝(変形促進部)、X1…移動方向、Y1…移動方向とは交差する方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle steering device, 2 ... Steering member, 3 ... Steering shaft, 4 ... First universal joint, 5 ... Intermediate shaft (shaft), 6 ... Second universal joint, 7 ... Pinion shaft, 8 ... Rack shaft A ... steering mechanism, 12 ... rectangular section, 12a, 12b ... side plate facing portion, 12c ... bottom plate facing portion, 12d ... bolt facing portion, 13 ... chamfering, 17 ... first yoke, 18 ... second yoke , 19 ... cross shaft, 20, 21 ... side plate, 22 ... bottom plate, 23 ... fastening bolt (fastening shaft), 24 ... projection, 25 ... cam surface, 26 ... part of (bottom plate), 27 ... slit (deformation promoting part) ), 28; 29... Groove (deformation promoting portion), X1... Moving direction, Y1.
Claims (5)
上記ヨークの一対の側板間に組み入れられたシャフトと、
上記一対の側板を挿通し上記一対の側板間にシャフトを締め付けて固定するための締結軸と、を備え、
上記底板は、車両の衝突時のシャフトの軸方向移動に伴って上記シャフトの端部を上記ヨークに対する上記シャフトの移動方向とは交差する方向に押すことにより、上記ヨークに対して上記シャフトを屈曲させるためのカム面を含む、シャフトと自在継手のヨークの結合構造。 A yoke having a pair of side plates parallel to each other and a bottom plate connecting the pair of side plates;
A shaft incorporated between a pair of side plates of the yoke;
A fastening shaft for inserting and fixing the shaft between the pair of side plates through the pair of side plates,
The bottom plate bends the shaft relative to the yoke by pushing the end of the shaft in a direction crossing the moving direction of the shaft relative to the yoke as the shaft moves in the axial direction at the time of a vehicle collision. A coupling structure of a shaft and a universal joint yoke, including a cam surface.
上記変形促進部は、上記カム面よりも上記移動方向の反対側に配置されている、シャフトと自在継手のヨークの結合構造。 In Claim 1, the said baseplate contains the deformation | transformation promotion part which promotes a deformation | transformation of a baseplate with the bending of the said shaft,
The joint structure of the shaft and the universal joint yoke, wherein the deformation promoting portion is disposed on the opposite side of the moving direction from the cam surface.
上記第1の自在継手および上記第2の自在継手の少なくとも一方のヨークと中間軸の端部を結合する構造として、請求項1から4の何れか1項に記載のシャフトと自在継手のヨークの結合構造が用いられている車両用操舵装置。 In a vehicle steering apparatus for transmitting a steering force of a steering member to a steering mechanism via a steering shaft, a first universal joint, an intermediate shaft, and a second universal joint,
5. The shaft and the universal joint yoke according to claim 1, wherein at least one yoke of the first universal joint and the second universal joint is coupled to the end of the intermediate shaft. A steering apparatus for a vehicle in which a coupling structure is used.
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