JP2018052323A - Steering shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車などの車両の電動パワーステアリング装置の構成要素として用いられるステアリングシャフトに関する。 The present invention relates to a steering shaft used as a component of an electric power steering device for a vehicle such as an automobile.
ステアリングシャフトの一例として、図2に示すようなものがある。なお、これに類するステアリングシャフトとして、特許文献1,2などに記載のものがある。
図2に示すステアリングシャフトSeは、ステアリングホイール7の操作によって回転させられる中空パイプ状のアッパシャフト1、このアッパシャフト1の終端部に嵌合固定されたシャフトエンド9、ロアシャフト2、トーションバー3、および回転規制部Reを備えている。
ロアシャフト2は、その下端部(図面左側)が自在継手および中間シャフトなどを介してステアリングギアボックスに連結されるシャフトであり、電動パワーステアリング用のアシストモータMからウォーム50およびウォームホイール51などの機構を介して回転駆動力を受けることが可能とされている。トーションバー3の一端部3aは、シャフトエンド9に嵌合して固定連結され、かつ他端部3bは、ロアシャフト2にピン39を介して固定連結されている。
回転規制部Reは、ロアシャフト2とシャフトエンド9とが互いに嵌合し、かつセレーション結合された部分である。この回転規制部Reは、図2(b)に示すように、ロアシャフト2の外周面およびシャフトエンド9の内周面をセレーション溝29,90が形成された凹凸状として、これらを係合させた構造である。ただし、ロアシャフト2およびシャフトエンド9が、一定の角度の範囲内において相対回転し得るように、周方向に適度な遊びをもったセレーション結合とされている。
An example of a steering shaft is shown in FIG. In addition, there exists a thing described in
A steering shaft Se shown in FIG. 2 includes a hollow pipe-shaped
The
The rotation restricting portion Re is a portion where the
このような構成によれば、ステアリングシャフトSeが操作されることにより、アッパシャフト1およびシャフトエンド9が回転し、トーションバー3に捩じりを生じた場合に、その捩じり量を、シャフトエンド9とロアシャフト2との相対回転量として、トルクセンサ8を利用して検出することが可能である。この検出値に基づき、アシストモータMの駆動制御を行なうことができる。
According to such a configuration, when the
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。 However, the prior art still has room for improvement as described below.
すなわち、前記従来技術においては、アッパシャフト1の軽量化や低コスト化を図るべく中空パイプ状とされているが、このようなアッパシャフト1には、図2(b)に示したようなセレーション溝の加工は難しい。このような理由により、アッパシャフト1にシャフトエンド9を連結し、このシャフトエンド9およびロアシャフト2にセレーション溝90,29を加工している。ところが、このような手段を採用したのでは、シャフトエンド9を用いる分だけ、全体の部品点数が多くなり、その原材料コスト、加工コスト、および組み付けコストが必要となり、全体の製造コストが高くなる。また、アッパおよびロアシャフト1,2の相互間にシャフトエンド9を介在させると、その分だけ、アッパおよびロアシャフト1,2の相互の中心ずれ量が多くなり、同軸度が悪化する可能性も高くなる。同軸度が悪化すると、ステアリングホイール7を回転操作する際の抵抗が大きくなり、その操作性が悪くなる。
That is, in the prior art, the
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、部品点数の削減による製造コスト低減を図ることができ、かつステアリング操作性も良好なものとすることが可能なステアリングシャフトを提供することを、その課題としている。 The present invention has been conceived under the circumstances as described above, and it is possible to reduce the manufacturing cost by reducing the number of parts, and the steering capable of improving the steering operability. The challenge is to provide a shaft.
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明により提供されるステアリングシャフトは、ステアリングホイールの操作によって回転させられる中空パイプ状のアッパシャフトと、電動パワーステアリング用のアシストモータから回転駆動力を受けることが可能に設定されるロアシャフトと、両端部が前記アッパおよびロアシャフトにそれぞれ相対回転不能な状態に連結されるトーションバーと、前記アッパおよびロアシャフトが所定角度を超えて相対回転することを規制する回転規制部と、を備えている、ステアリングシャフトであって、前記アッパシャフトには、前記アッパシャフトの終端部が非円筒形の筒状の形態とされた第1の嵌合部、およびこの第1の嵌合部よりも前記アッパシャフトの先端部寄りに位置し、かつ前記トーションバーの一端部が相対回転不能に嵌入される第2の嵌合部が設けられており、前記ロアシャフトには、外周の輪郭が断面視非円形状の異形部が設けられており、前記回転規制部は、前記異形部が前記第1の嵌合部に遊びをもって嵌入した構成とされていることを特徴としている。 A steering shaft provided by the present invention includes a hollow pipe-like upper shaft that is rotated by an operation of a steering wheel, a lower shaft that is configured to receive a rotational driving force from an assist motor for electric power steering, A torsion bar having both ends connected to the upper and lower shafts in a relatively non-rotatable state; and a rotation restricting portion for restricting relative rotation of the upper and lower shafts beyond a predetermined angle. A steering shaft, wherein the upper shaft includes a first fitting portion in which a terminal portion of the upper shaft is formed in a non-cylindrical cylindrical shape, and the upper fitting portion than the first fitting portion. It is located near the tip of the shaft, and one end of the torsion bar is inserted so as not to be relatively rotatable. A second fitting portion is provided, and the lower shaft is provided with a deformed portion having a non-circular outer shape in outer contour, and the rotation restricting portion includes the deformed portion in the first shape. It is characterized by having a configuration in which the fitting portion is fitted with play.
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、アッパおよびロアシャフトの相対回転を規制する回転規制部は、アッパシャフトの非円筒状の筒状の第1の嵌合部に、ロアシャフトの異形部を嵌入させることにより構成され、かつアッパシャフトとトーションバーとは、アッパシャフトの第2の嵌合部にトーションバーの一端部が嵌入されて直結されている。このため、前記従来技術において用いられていたシャフトエンドを不要とし、部品点数の削減を図ることが可能である。その結果、全体の製造コストを低減することができる。また、シャフトエンドを不要にすれば、その分だけアッパおよびロアシャフトの相互の中心ずれ量を少なくし、これらの同軸度を良くすることができる。したがって、それらの同軸度が悪化することによってステアリングホイールの回転操作時の抵抗が大きくなるといった不具合も適切に防止または抑制することが可能である。
According to such a configuration, the following effects can be obtained.
That is, the rotation restricting portion that restricts the relative rotation of the upper and the lower shaft is configured by fitting the deformed portion of the lower shaft into the non-cylindrical cylindrical fitting portion of the upper shaft, and the upper The shaft and the torsion bar are directly connected with one end of the torsion bar fitted into the second fitting portion of the upper shaft. For this reason, the shaft end used in the prior art is not necessary, and the number of parts can be reduced. As a result, the overall manufacturing cost can be reduced. Further, if the shaft end is not required, the amount of misalignment between the upper and lower shafts can be reduced correspondingly, and the coaxiality can be improved. Therefore, it is possible to appropriately prevent or suppress a problem that the resistance at the time of rotating the steering wheel is increased due to the deterioration of the coaxiality.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
なお、理解の容易のため、以降の説明において、図2に示した前記従来技術と同一または類似の要素には、前記従来技術と同一の符号を付すこととする。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
For the sake of easy understanding, in the following description, the same or similar elements as those in the prior art shown in FIG.
図1に示すステアリングシャフトSは、電動パワーステアリング装置用であり、アッパシャフト1、ロアシャフト2、トーションバー3、および回転規制部Rを備えている。また、これらに付属する構成要素として、ステアリングコラム4、このステアリングコラム4の上端部側を車体に取付けるためのアッパブラケット5a、ステアリングコラム4の下端部との連結が図られた第1および第2のハウジング6a,6b、およびこれら第1および第2のハウジング6a,6bを車体に取付けるためのロアブラケット5bを備えている。
A steering shaft S shown in FIG. 1 is for an electric power steering apparatus, and includes an
アッパシャフト1は、先端部(上端部)にステアリングホイール7が取付けられ、かつこのステアリングホイール7の操作によって回転させられる中空パイプ状であり、ステアリングコラム4内に挿入されて回転可能に支持されている。このアッパシャフト1は、たとえば円筒形の金属製パイプにプレス加工を施すことにより形成されている。このアッパシャフト1の終端部(下端部)およびその近傍領域には、ロアシャフト2およびトーションバー3との直接的な嵌合を図るための第1および第2の嵌合部11,12が設けられているが、その詳細については後述する。
The
トーションバー3は、ロアシャフト2の軸長方向の貫通孔内に挿入されており、その一端部3aは、アッパシャフト1の第2の嵌合部12に対して相対回転不能な状態に嵌入されている。より具体的に説明すると、第2の嵌合部12は、アッパシャフト1に小径状の円筒部を部分的に形成した部分であり、この部分にトーションバー3の一端部3aが回転不能な状態に圧入されている。この圧入を的確に行なわせるための手段として、第2の嵌合部12の内周面に機械加工(切削加工)を施し、内径の寸法精度を高める手段を採用してもよい。また、トーションバー3とアッパシャフト1とを相対回転不能に連結するための手段としては、本実施形態とは異なり、トーションバー3の一端部3aを断面非円形状とし、かつ第2の嵌合部12をそれに対応した形状(非円筒状の筒状)として、これらを嵌合させる手段を採用してもよい。トーションバー3の他端部3bは、ピン39を利用してロアシャフト2に対して相対回転不能な状態に固定されている。このことにより、アッパシャフト1とロアシャフト2との相対回転に基づき、トーションバー3には捩じりが生じる。
The
本実施形態においては、アッパシャフト1をステアリングコラム4内において支持させるための手段として、ステアリングコラム4の上端部寄りにベアリング40aが設けられているが、ステアリングコラム4の下端部寄りの箇所には、ベアリングが設けられていない。すなわち、図2においては、2つのベアリング40a,40bが用いられているが、本実施形態では、一方のベアリング40bは不使用とされている。
In this embodiment, a
ロアシャフト2は、第1および第2のハウジング6a,6b内にベアリング68a,68bを介して回転可能に保持され、かつアシストモータMの駆動力をウォーム50およびウォームホイール51を介して受けるように設けられている。このロアシャフト2の下端部側には、自在継手55を介して中間シャフト(不図示)が連結され、この中間シャフトを介してロアシャフト2の回転がステアリングギアボックス(不図示)に伝達される。
The
回転規制部Rは、アッパシャフト1の終端部に形成された第1の嵌合部11と、ロアシャフト2に設けられた異形部20とが嵌合した部分であり、アッパおよびロアシャフト1,2が所定角度範囲内においてのみ相対回転し、それ以上の相対回転が生じないように規制する部分である。図1(b)に示すように、アッパシャフト1の第1の嵌合部11は、非円筒形の筒状部であり、たとえば矩形筒状部である。これに対し、ロアシャフト2の異形部20は、外周の輪郭が断面視非円形状とされた部分であり、たとえば断面視略矩形状(厳密には、トーションバー3が挿通する孔部を内部に有する筒状)である。異形部20は、第1の嵌合部11に対して適当な遊び(隙間C)をもって嵌入されている。異形部2
0の角部が第1の嵌合部11の内面に当接すると、それ以上の相対回転が阻止される。このことにより、トーションバー3の捩じれ量が所定量を超えることは適切に防止される。また、アシストモータMが駆動されていない状態であったとしても、アッパシャフト1の回転に伴わせてロアシャフト2を適切に回転させることが可能である。
The rotation restricting portion R is a portion where the first
When the 0 corner is in contact with the inner surface of the first
第2のハウジング6b内には、トルクセンサ8が配されており、このトルクセンサ8は、トーションバー3の捩じれ量として、アッパおよびロアシャフト1,2の相対回転角度を検出するように構成されている。この検出データに基づき、トーションバー3の捩じれ量を最小とするようにアシストモータMの駆動制御が行なわれる。
A
次に、前記した構成のステアリングシャフトSの作用について説明する。 Next, the operation of the steering shaft S configured as described above will be described.
まず、アッパおよびロアシャフト1,2の相対回転を規制する回転規制部Rを構成するとともに、アッパシャフト1とトーションバー3とを連結するための手段として、図2に示した従来技術のシャフトエンド9は用いられていない。このため、ステアリングシャフトSを構成する部材の少数化を図り、ステアリングシャフトSの製造コストを廉価にすることが可能である。アッパシャフト1の第1の嵌合部11は、たとえば矩形筒状であるが、このような部分は、中空パイプ状のアッパシャフト1の終端部にプレス加工を施すことによって、廉価に、かつ寸法精度よく形成することが可能である。また、ロアシャフト2の異形部20は、外周の輪郭をたとえば断面視矩形状に加工するだけでよく、たとえばロアシャフト2の外周面に複数のセレーション溝を形成する場合と比較すると、その加工は容易である。このように、本実施形態における回転規制部Rは、容易かつ廉価に製作することができ、生産性に優れる。
First, as a means for connecting the
アッパシャフト1とトーションバー3とは直接嵌合しているが、このような構成によれば、アッパシャフト1とトーションバー3との同軸度、ひいてはこれらとロアシャフト2との同軸度をも高めることが可能である。したがって、前記した各部材の同軸度が悪いことに起因して、ステアリングホイール7の回転操作時の抵抗が大きくなり、ステアリング操作の円滑性、あるいは操作フィーリングが損なわれるようなこともない。本実施形態では、既述したように、図2に示したベアリング40bに相当するベアリングが省略され、さらなるコスト低減が図られているが、このベアリング40bの省略に起因して、たとえばアッパシャフト1とトーションバー3との嵌合部分が、回転時に大きく振れるような不具合を生じないようにすることも可能である。
The
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るステアリングシャフトの各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the steering shaft according to the present invention can be variously modified within the range intended by the present invention.
アッパシャフト1の第1の嵌合部11は、非円筒形の筒状であればよく、矩形筒状に限定されない。たとえば、楕円または長円の筒状、あるいは多角形の筒状など、種々の形状とすることが可能である。これと同様に、ロアシャフト2の異形部20の具体的な断面形状も、外周の輪郭が断面視非円形状であればよく、種々の形状とすることが可能である。要は、アッパシャフト1の非円筒状の第1の嵌合部11に、ロアシャフト2の異形部20が遊びをもって嵌入されていることにより、アッパおよびロアシャフト1,2が所定角度を超えて相対回転することを規制可能な回転規制部Rが構成されていればよい。
アッパシャフト1の第2の嵌合部12へのトーションバー3の一端部3aの嵌入は、圧入に限らないことは既に述べたとおりであり、これらは互いに相対回転不能な状態に嵌合していればよい。
アッパシャフト1は、衝撃吸収用の2重管構造、すなわち所定値以上のスラスト荷重入力があった際に、アッパシャフトを構成する2つのパイプ材どうしがスライドして衝撃緩
和作用を発揮する構造とすることもできる。
The 1st
As already described, the fitting of the one
The
R 回転規制部
S ステアリングシャフト
1 アッパシャフト
11 第1の嵌合部
12 第2の嵌合部
2 ロアシャフト
20 異形部
3 トーションバー
R Rotation restriction portion
Claims (1)
電動パワーステアリング用のアシストモータから回転駆動力を受けることが可能に設定されるロアシャフトと、
両端部が前記アッパおよびロアシャフトにそれぞれ相対回転不能な状態に連結されるトーションバーと、
前記アッパおよびロアシャフトが所定角度を超えて相対回転することを規制する回転規制部と、
を備えている、ステアリングシャフトであって、
前記アッパシャフトには、前記アッパシャフトの終端部が非円筒形の筒状の形態とされた第1の嵌合部、およびこの第1の嵌合部よりも前記アッパシャフトの先端部寄りに位置し、かつ前記トーションバーの一端部が相対回転不能に嵌入される第2の嵌合部が設けられており、
前記ロアシャフトには、外周の輪郭が断面視非円形状の異形部が設けられており、
前記回転規制部は、前記異形部が前記第1の嵌合部に遊びをもって嵌入した構成とされていることを特徴とする、ステアリングシャフト。 A hollow pipe-shaped upper shaft that is rotated by operation of the steering wheel;
A lower shaft set to be able to receive a rotational driving force from an assist motor for electric power steering;
A torsion bar having both ends connected to the upper and lower shafts in a relatively non-rotatable state;
A rotation restricting portion that restricts relative rotation of the upper and lower shafts beyond a predetermined angle;
A steering shaft comprising:
The upper shaft includes a first fitting portion in which a terminal portion of the upper shaft is formed in a non-cylindrical cylindrical shape, and a position closer to a tip portion of the upper shaft than the first fitting portion. And a second fitting portion into which one end of the torsion bar is fitted so as not to be relatively rotatable is provided.
The lower shaft is provided with a deformed portion having a non-circular cross-sectional profile in the outer periphery,
The steering shaft according to claim 1, wherein the rotation restricting portion is configured such that the deformed portion is fitted in the first fitting portion with play.
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