JP4992982B2 - シャフト結合構造 - Google Patents
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Description
このため、前記シャフトの前記被締付軸部が前記連結具の前記シャフト挿通穴に挿通され、前記シャフトの前記ボルト係合溝と前記連結具の前記ボルト挿通孔とが軸方向にて一致した状態(正規位置の状態)にて、ボルトが前記連結具の前記ボルト挿通孔と前記シャフトの前記ボルト係合溝に挿通されて締結されることにより、前記シャフトの前記被締付軸部と前記連結具の前記締付部が要求トルクを伝達可能に連結される。
ところで、上記公報に記載されているシャフト結合構造では、前記シャフトにおける前記被締付軸部の先端に、前記被締付軸部より小径であり、前記シャフトの前記被締付軸部が前記連結具の前記シャフト挿通穴に挿入される際に、前記連結具の前記ボルト挿通孔と軸方向にて重合した状態(正規位置以外の状態)では、前記ボルトの挿入を阻止できる程度に前記ボルト挿通孔を塞ぐ所定長さの軸部が一体的に形成されている。このため、上述した正規位置以外の状態(詳細には、シャフトの先端に一体的に形成した所定長さの軸部が連結具のボルト挿通孔と軸方向にて重合した状態)にて、ボルトがボルト挿通孔に挿通されることがなくて、ボルトの誤組付け(すなわち、ボルトがボルト挿通孔に挿通されて締結されるといった誤組付け)を防止することが可能であり、シャフトと連結具が連結されないようにすることが可能である。
本発明は、上記した課題に対処すべくなされたもの(シャフトと連結具が正規位置以外の状態で要求トルクを伝達可能に連結されることを防止するもの)であり、先端部に被締付軸部(一般的には、外周にセレーションが形成されている)を有するとともに、この被締付軸部の軸方向中間部に環状のボルト係合溝を有するシャフトと、このシャフトの前記被締付軸部が挿通可能なシャフト挿通穴(一般的には、内周にセレーションが形成されている)を形成した締付部を有するとともに、この締付部にて前記シャフト挿通穴の一部を横切るように設けられたボルト挿通孔を有する連結具と、この連結具の前記ボルト挿通孔に挿通されて締結されるボルトを備えていて、前記シャフトの前記被締付軸部が前記連結具の前記シャフト挿通穴に挿通され、前記シャフトの前記ボルト係合溝と前記連結具の前記ボルト挿通孔とが軸方向にて一致した状態(正規位置の状態)にて、前記ボルトが前記連結具の前記ボルト挿通孔と前記シャフトの前記ボルト係合溝に挿通されて締結されることにより、前記シャフトの前記被締付軸部と前記連結具の前記締付部が要求トルクを伝達可能に連結されるシャフト結合構造であって、前記シャフトにおける前記被締付軸部の先端には、前記被締付軸部より小径であり、前記シャフトの前記被締付軸部が前記連結具の前記シャフト挿通穴に挿入される際に、前記連結具の前記ボルト挿通孔と軸方向にて重合した状態(正規位置以外の状態)では、前記ボルトが前記連結具の前記ボルト挿通孔に挿入されることを規制する挿入規制部が設けられていて、この挿入規制部が前記シャフトに対して前記要求トルクより小さい設定トルクにて回転可能であることに特徴がある。
この場合において、前記挿入規制部が、前記シャフトとは別部材で構成されていて、前記シャフトに圧入により同軸的に組付けられていることも可能である。また、前記挿入規制部が、前記シャフトに一体的に形成されていて、低強度軸部(例えば、小径軸部)を介して前記被締付軸部の先端に同軸的に連結されていることも可能である。また、前記挿入規制部が、前記シャフトとは別部材で円筒形状に形成されていて、段付きボルトを用いて前記シャフトに同軸的に組付けられていることも可能である。また、前記挿入規制部が、前記シャフトとは別部材で円筒形状に形成されていて、前記シャフトに同軸的に形成した支持軸部上に回転可能に嵌合されており、前記支持軸部の先端をカシメることにより抜け止めされていることも可能である。
本発明によるシャフト結合構造においては、シャフトの被締付軸部が連結具のシャフト挿通穴に挿通され、シャフトのボルト係合溝と連結具のボルト挿通孔とが軸方向にて一致した状態(正規位置の状態)にて、ボルトが連結具のボルト挿通孔とシャフトのボルト係合溝に挿通されて締結されることにより、シャフトの被締付軸部と連結具の締付部が要求トルクを伝達可能に連結される。
ところで、本発明によるシャフト結合構造においては、シャフトにおける被締付軸部の先端に、被締付軸部より小径であり、シャフトの被締付軸部が連結具のシャフト挿通穴に挿入される際に、連結具のボルト挿通孔と軸方向にて重合した状態(正規位置以外の状態)では、ボルトが連結具のボルト挿通孔に挿入されることを規制する挿入規制部が設けられている。このため、上述した正規位置以外の状態にて、ボルトがボルト挿通孔に挿通されることがなくて、ボルトの誤組付けを防止することが可能であり、シャフトと連結具が連結されないようにすることが可能である。
また、本発明によるシャフト結合構造においては、シャフトの先端に設けた挿入規制部が、連結具のシャフト挿通穴に挿入されてはいるものの、連結具のボルト挿通孔と軸方向にて重合していない状態(シャフトのシャフト挿通穴への挿入量が少ない状態)で、ボルトを連結具のボルト挿通孔に挿入して規定トルク以上にて締め付けた場合、シャフトに設けた挿入規制部の外周と連結具に形成したシャフト挿通穴(内周にセレーションが形成されている)の内周が摩擦係合して、シャフトに設けた挿入規制部と連結具が要求トルクを伝達可能に連結(誤連結)されることがある。
しかし、本発明によるシャフト結合構造においては、挿入規制部がシャフトに対して要求トルクより小さい設定トルクにて回転可能であるため、上述した誤連結時には、シャフトに設けた挿入規制部と連結具が要求トルクを伝達可能に連結されることがあっても、挿入規制部がシャフトに対して要求トルクより小さい設定トルクにて回転する。したがって、挿入規制部がシャフトに対して回転することに伴うシャフトと連結具の相対回転(例えば、ステアリング装置におけるステアリング中立位置がずれること)によって、上述した誤連結を検出することが可能である。
上記した本発明の実施に際して、前記挿入規制部が、前記シャフトとは別部材で構成されていて、前記シャフトに圧入により同軸的に組付けられている場合には、設定トルクを圧入量で調整することが可能であり、シンプルで安価に実施することが可能である。また、前記挿入規制部が、前記シャフトに一体的に形成されていて、低強度軸部を介して前記被締付軸部の先端に同軸的に連結されている場合には、部品点数および組付け工程の増加は生じなくて、安価に実施することが可能である。
図2は、図1に示した連結具とピニオンシャフトとの連結部位の一部を破断した拡大側面図である。
図3は、図2に示したピニオンシャフトの一部を破断した側面図である。
図4は、第1実施形態において、ピニオンシャフトの被締付軸部が連結具のシャフト挿通穴に挿通されていない状態(セレーション嵌合していない状態)であり、ピニオンシャフトに設けた挿入規制部が連結具のボルト挿通孔と軸方向にて重合している状態(誤組付け防止時)の作用説明図である。
図5は、第1実施形態において、ピニオンシャフトの被締付軸部が連結具のシャフト挿通穴に挿通されていない状態(セレーション嵌合していない状態)であり、ピニオンシャフトに設けた挿入規制部が連結具のボルト挿通孔と軸方向にて重合していない状態であり、ボルトがボルト挿通孔に挿通されて締結されている状態(誤連結時)の作用説明図である。
図6は、本発明によるシャフト結合構造の第2実施形態を示した図3相当の側面図である。
図7は、本発明によるシャフト結合構造の第3実施形態を示した図3相当の側面図である。
図8は、本発明によるシャフト結合構造の第4実施形態を示した図3相当の側面図である。
伝達軸COは、運転者によって入力される操舵トルクをステアリングギヤユニット50のピニオンシャフト51に伝達するためのものであり、ステアリングメインシャフト10と、このステアリングメインシャフト10とインターミディエイトシャフト30を連結するアッパーユニバーサルジョイント20と、インターミディエイトシャフト30とステアリングギヤユニット50におけるピニオンシャフト51を連結するロアユニバーサルジョイント40を備えている。
ステアリングメインシャフト10は、車体(図示省略)にブレークアウエイブラケット11およびロアブラケット12を介して組付けられているコラムチューブ13内に回転自在に支持されている。また、ステアリングメインシャフト10は、上端部にて操舵ハンドルSHを一体回転可能に支持している。
アッパーユニバーサルジョイント20は、アッパージョイントヨーク21と、ゴムカップリング付きのロアジョイントヨーク22と、十字軸23を備えている。アッパージョイントヨーク21およびロアジョイントヨーク22は、それぞれ二又状のヨーク部21a,22aを有していて、これらヨーク部21a,22aにて十字軸23を介して揺動可能かつトルク伝達可能に連結されている。なお、アッパージョイントヨーク21は、その締結部21bの挿入穴(図示省略)にてステアリングメインシャフト10の下端部に挿通され、ボルト24がアッパージョイントヨーク21における締結部21bのボルト挿通孔(図示省略)に挿通されて締結されることにより、ステアリングメインシャフト10にトルク伝達可能に連結されている。
インターミディエイトシャフト30は、上端がアッパーユニバーサルジョイント20のロアジョイントヨーク22における締結部22bに設けられた挿通穴(図示省略)に挿通されてボルト25がロアジョイントヨーク22における締結部22bのボルト挿通孔(図示省略)に挿通されて締結されることにより、ロアジョイントヨーク22にトルク伝達可能に連結されている。また、インターミディエイトシャフト30の下端には、ロアユニバーサルジョイント40のアッパージョイントヨーク41が一体的に固着されている。
ロアユニバーサルジョイント40は、アッパージョイントヨーク41と、ロアジョイントヨーク42(本発明における連結具)と、十字軸43を備えている。アッパージョイントヨーク41およびロアジョイントヨーク42は、それぞれ二又状のヨーク部41a,42aを有していて、これらヨーク部41a,42aにて十字軸43を介して揺動可能かつトルク伝達可能に連結されている。
ステアリングギヤユニット50は、ロアユニバーサルジョイント40のロアジョイントヨーク42と一体回転可能に連結しているピニオンシャフト51と、このピニオンシャフト51の回転に伴って車両の左右方向にストローク可能なラックバー(図示省略)と、ピニオンシャフト51を回転可能に支持しラックバーをストローク可能に支持するラックハウジング52と、このラックハウジング52内に収容されてラックバーにアシストトルク(補助力)を付与する公知のEPSアクチュエータ53を備えている。ピニオンシャフト51は、ラックハウジング52から所定量突出していて、突出端部にてロアユニバーサルジョイント40のロアジョイントヨーク42と要求トルクを伝達可能に連結されている。なお、要求トルクは、当該装置において操舵に必要なトルクである。
ラックバー(図示省略)は、その左右両端部にて、ボールジョイント(図示省略)を介して、左右一対のタイロッド60L、60Rに連結されている。各タイロッド60L、60Rは、ボールジョイント70L、70Rを介して左右前輪(図示省略)を軸支しているステアリングナックル(図示省略)に連結されている。このため、ピニオンシャフト51が回転すると、ラックバーが車両の左右方向にストロークして、左右前輪が転舵される。
EPSアクチュエータ53は、ラックバーに対して同軸的に設けられており、ラックハウジング52内に組付けられている電動モータ(図示省略)と、この電動モータの回転を減速してラックバーのストロークに変換するボールネジ機構(図示省略)を備えていて、ピニオンシャフト51の中間部位に設けたトルクセンサ54により検出される操舵トルクに応じて電気制御装置(図示省略)により電動モータの回転を制御されている。
ところで、この第1実施形態においては、ピニオンシャフト51の先端部(図2の右端部)に、所定長さの被締付軸部51a(外周にセレーションが形成されている)が形成されていて、この被締付軸部51aの軸方向中間部に環状のボルト係合溝51a1が形成されている。また、ピニオンシャフト51の先端に、挿入規制軸51bが設けられている。挿入規制軸51bは、図2および図3に示したように、ピニオンシャフト51とは別部材で構成されていて、被締付軸部51aより小径である。また、挿入規制軸51bは、図3に示したように、取付軸部51b1にてピニオンシャフト51の先端に設けた取付穴51cに圧入により同軸的に組付けられていて、ピニオンシャフト51に対して前記要求トルクより小さい設定トルクにて回転可能である。
一方、ロアユニバーサルジョイント40のロアジョイントヨーク42は、図1および図2に示したように、上述したヨーク部42aを有するとともに、ピニオンシャフト51の先端部に連結される締付部42bを有している。締付部42bは、一側(図2の下側)に径方向に延びるスリット42b1を有していて、ピニオンシャフト51の被締付軸部51aが挿通可能なシャフト挿通穴42b2(内周にセレーションが形成されている)を有するとともに、シャフト挿通穴42b2の一部を横切るように設けられたボルト挿通孔42b3を有している。
上記した構成により、この第1実施形態においては、ピニオンシャフト51の被締付軸部51aがロアジョイントヨーク42のシャフト挿通穴42b2に挿通され、ピニオンシャフト51のボルト係合溝51a1とロアジョイントヨーク42のボルト挿通孔42b3とが軸方向にて一致した状態(図2に示した正規位置の状態)にて、ボルト44(図1参照)がロアジョイントヨーク42のボルト挿通孔42b3とピニオンシャフト51のボルト係合溝51a1に挿通されて締結されることにより、ピニオンシャフト51の被締付軸部51aとロアジョイントヨーク42の締付部42bが要求トルクを伝達可能に連結される。
また、この第1実施形態においては、ピニオンシャフト51の被締付軸部51aがロアジョイントヨーク42のシャフト挿通穴42b2に挿入される際に、図4に示したように、挿入規制軸51bがロアジョイントヨーク42のボルト挿通孔42b3と軸方向にて重合した状態(正規位置以外の状態)では、ボルト44がロアジョイントヨーク42のボルト挿通孔42b3に挿入されることを規制するように設定されている。
上記のように構成した第1実施形態のシャフト結合構造においては、ピニオンシャフト51における被締付軸部51aの先端に、被締付軸部51aより小径であり、ピニオンシャフト51の被締付軸部51aがロアジョイントヨーク42のシャフト挿通穴42b2に挿入される際に、ロアジョイントヨーク42のボルト挿通孔42b3と軸方向にて重合した状態(図4に示した正規位置以外の状態)では、ボルト44がロアジョイントヨーク42のボルト挿通孔42b3に挿入されることを規制する挿入規制軸51bが設けられている。このため、上述した正規位置以外の状態にて、ボルト44がボルト挿通孔42b3に挿通されることがなくて、ボルト44の誤組付け(ボルト44がボルト挿通孔42b3に挿通されて締結されるといった誤組付け)を防止することが可能であり、ピニオンシャフト51とロアジョイントヨーク42が連結されないようにすることが可能である。
また、この第1実施形態のシャフト結合構造においては、図5に示したように、ピニオンシャフト51の先端に設けた挿入規制軸51bが、ロアジョイントヨーク42のシャフト挿通穴42b2に挿入されてはいるものの、ロアジョイントヨーク42のボルト挿通孔42b3と軸方向にて重合していない状態で、ボルト44をロアジョイントヨーク42のボルト挿通孔42b3に挿入して規定トルク以上にて締め付けた場合、ピニオンシャフト51に設けた挿入規制軸51bの外周とロアジョイントヨーク42に形成したシャフト挿通穴42b2(内周にセレーションが形成されている)の内周が摩擦係合して、ピニオンシャフト51に設けた挿入規制軸51bとロアジョイントヨーク42が要求トルク(設定トルクより大きいトルク)を伝達可能に連結(誤連結)されることがある。
しかし、この第1実施形態においては、挿入規制軸51bがピニオンシャフト51に対して要求トルクより小さい設定トルクにて回転可能であるため、上述した誤連結時には、ピニオンシャフト51に設けた挿入規制軸51bとロアジョイントヨーク42が要求トルクを伝達可能に連結されることがあっても、挿入規制軸51bがピニオンシャフト51に対して要求トルクより小さい設定トルクにて回転する。したがって、挿入規制軸51bがピニオンシャフト51に対して回転することに伴うピニオンシャフト51とロアジョイントヨーク42の相対回転(例えば、当該ステアリング装置におけるステアリング中立位置がずれること)によって、上述した誤連結を検出することが可能である。
また、この第1実施形態においては、挿入規制軸51bが、ピニオンシャフト51とは別部材で構成されていて、ピニオンシャフト51に圧入により同軸的に組付けられているため、上述した設定トルクを圧入量(ピニオンシャフト51に設けた取付穴51cの直径と、挿入規制軸51bにおける取付軸部51b1の直径との差)で調整することが可能であり、シンプルで安価に実施することが可能である。
なお、この第1実施形態は、ラックアシスト式電動パワーステアリング機構を備えた車両用ステアリング装置におけるロアユニバーサルジョイント40のロアジョイントヨーク42とステアリングギヤユニット50のピニオンシャフト51との連結部位(アシストトルクが付与されない部位)に、本発明を適用したものである。ところで、コラムアシスト式電動パワーステアリングを備えた車両用ステアリング装置における同様の連結部位には、アシストトルクも付与されるため、その連結部位に従来技術が適用されている場合でも、上述したような誤連結は検出され易い。
このため、ラックアシスト式電動パワーステアリング機構を備えた車両用ステアリング装置における上記した連結部位に、従来技術に代えて本発明を実施した場合の誤連結検出度アップは、コラムアシスト式電動パワーステアリングを備えた車両用ステアリング装置における同様の連結部位(アシストトルクが付与される部位)に、従来技術に代えて本発明を適用した場合の誤連結検出度アップに比して、高めることが可能である。したがって、本発明は、ラックアシスト式電動パワーステアリング機構を備えた車両用ステアリング装置における連結部位(アシストトルクが付与されない部位)に好適なものである。
上記した第1実施形態においては、図3に示した構成を採用して本発明を実施したが、例えば、図6に示した第2実施形態の構成、図7に示した第3実施形態の構成、または、図8に示した第4実施形態の構成を採用して本発明を実施することも可能である。
図6に示した第2実施形態では、上記した第1実施形態の挿入規制軸51bに代えて、挿入規制部151bが採用されている。挿入規制部151bは、ピニオンシャフト151に一体的に形成されていて、低強度軸部(小径軸部)151cを介してピニオンシャフト151における被締付軸部151aの先端に同軸的に連結されており、ピニオンシャフト151に対して前記要求トルクより小さい設定トルクにて回転可能である。被締付軸部151aは、上記した第1実施形態の被締付軸部51aと実質的に同じであり、その軸方向中間部には、上記した第1実施形態と同様に、ボルト係合溝151a1が形成されている。
この第2実施形態では、上記第1実施形態と同様に、上述した誤組付けを防止することが可能であるとともに、上述した誤連結を検出することが可能である。また、挿入規制部151bが、ピニオンシャフト151に一体的に形成されていて、低強度軸部151cを介して被締付軸部151aの先端に同軸的に連結されているため、部品点数および組付け工程の増加は生じなくて、安価に実施することが可能である。
図7に示した第3実施形態では、上記した第1実施形態の挿入規制軸51bに代えて、挿入規制軸251bが採用されている。挿入規制軸251bは、ピニオンシャフト251とは別部材で円筒形状に形成されていて、頭部軸心に六角孔を有する段付きボルト251cを用いてピニオンシャフト251の被締付軸部251aに同軸的に組付けられており、ピニオンシャフト251に対して前記要求トルクより小さい設定トルクにて回転可能である。被締付軸部251aは、上記した第1実施形態の被締付軸部51aと実質的に同じであり、その軸方向中間部には、上記した第1実施形態と同様に、ボルト係合溝251a1が形成されている。この第3実施形態では、上記第1実施形態と同様に、上述した誤組付けを防止することが可能であるとともに、上述した誤連結を検出することが可能である。
図8に示した第4実施形態では、上記した第1実施形態の挿入規制軸51bに代えて、挿入規制軸351bが採用されている。挿入規制軸351bは、ピニオンシャフト351とは別部材で円筒形状に形成されていて、ピニオンシャフト351の被締付軸部351aに同軸的に形成した支持軸部351c上に回転可能に嵌合されている。この挿入規制軸351bは、支持軸部351cの先端をカシメることにより形成されたフランジ部351c1にて抜け止めされていて、ピニオンシャフト351に対して前記要求トルクより小さい設定トルクにて回転可能である。被締付軸部351aは、上記した第1実施形態の被締付軸部51aと実質的に同じであり、その軸方向中間部には、上記した第1実施形態と同様に、ボルト係合溝351a1が形成されている。この第4実施形態では、上記第1実施形態と同様に、上述した誤組付けを防止することが可能であるとともに、上述した誤連結を検出することが可能である。
上記した各実施形態においては、車両用ステアリング装置において、ロアユニバーサルジョイント40のロアジョイントヨーク42とピニオンシャフト51の連結部位に、本発明によるシャフト結合構造を適用して実施したが、本発明によるシャフト結合構造は、車両用ステアリング装置における他の同様な連結部位に適用して実施することも可能である。
また、上記した各実施形態においては、ラックアシスト式電動パワーステアリング機構を備えた車両用ステアリング装置におけるラックバーよりハンドル側(入力側)の連結部位に、本発明によるシャフト結合構造を適用して実施したが、本発明によるシャフト結合構造は、その他の車両用ステアリング装置の連結部位、例えば、ラックアシスト式油圧パワーステアリング機構を備えた車両用ステアリング装置におけるラックバーよりハンドル側(入力側)の連結部位、または、ピニオンアシスト式電動パワーステアリング機構を備えた車両用ステアリング装置におけるピニオンシャフトよりハンドル側(入力側)の連結部位、或いは、コラムアシスト式電動パワーステアリング機構を備えた車両用ステアリング装置におけるステアリングシャフトより車輪側(出力側)の連結部位に適用して実施することも可能である。
また、本発明によるシャフト結合構造は、車両用ステアリング装置以外の種々な装置における同様な連結部位にも、上記実施形態と同様に、または適宜変更して、実施することも可能である。
Claims (5)
- 先端部に被締付軸部を有するとともに、この被締付軸部の軸方向中間部に環状のボルト係合溝を有するシャフトと、
このシャフトの前記被締付軸部が挿通可能なシャフト挿通穴を形成した締付部を有するとともに、この締付部にて前記シャフト挿通穴の一部を横切るように設けられたボルト挿通孔を有する連結具と、
この連結具の前記ボルト挿通孔に挿通されて締結されるボルトを備えていて、
前記シャフトの前記被締付軸部が前記連結具の前記シャフト挿通穴に挿通され、前記シャフトの前記ボルト係合溝と前記連結具の前記ボルト挿通孔とが軸方向にて一致した状態にて、前記ボルトが前記連結具の前記ボルト挿通孔と前記シャフトの前記ボルト係合溝に挿通されて締結されることにより、前記シャフトの前記被締付軸部と前記連結具の前記締付部が要求トルクを伝達可能に連結されるシャフト結合構造であって、
前記シャフトにおける前記被締付軸部の先端には、前記被締付軸部より小径であり、前記シャフトの前記被締付軸部が前記連結具の前記シャフト挿通穴に挿入される際に、前記連結具の前記ボルト挿通孔と軸方向にて重合した状態では、前記ボルトが前記連結具の前記ボルト挿通孔に挿入されることを規制する挿入規制部が設けられていて、
この挿入規制部が前記シャフトに対して前記要求トルクより小さい設定トルクにて回転可能であることを特徴とするシャフト結合構造。 - 請求項1に記載のシャフト結合構造において、前記挿入規制部が、前記シャフトとは別部材で構成されていて、前記シャフトに圧入により同軸的に組付けられていることを特徴とするシャフト結合構造。
- 請求項1に記載のシャフト結合構造において、前記挿入規制部が、前記シャフトに一体的に形成されていて、低強度軸部を介して前記被締付軸部の先端に同軸的に連結されていることを特徴とするシャフト結合構造。
- 請求項1に記載のシャフト結合構造において、前記挿入規制部が、前記シャフトとは別部材で円筒形状に形成されていて、段付きボルトを用いて前記シャフトに同軸的に組付けられていることを特徴とするシャフト結合構造。
- 請求項1に記載のシャフト結合構造において、前記挿入規制部が、前記シャフトとは別部材で円筒形状に形成されていて、前記シャフトに同軸的に形成した支持軸部上に回転可能に嵌合されており、前記支持軸部の先端をカシメることにより抜け止めされていることを特徴とするシャフト結合構造。
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