JP6354761B2 - 自在継手用ヨーク付トルク伝達軸 - Google Patents
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Description
(1) ステアリングホイール1の前後位置調節を円滑に行なわせる為。
ステアリングホイール1の前後位置調節に伴って、両自在継手4a、4b同士の間隔が変動する場合がある為、この様な場合には、前後位置調節を円滑に行なわせる為に、中間シャフト5の全長を円滑に(軽い力で)伸縮可能にする必要がある。
(2) 衝突事故時に運転者の身体を保護する為。
衝突事故の際には、自動車が他の自動車等に衝突する一次衝突に伴って、ステアリングギヤユニット2が後方に強く押される。この様なステアリングギヤユニット2の動きがそのままステアリングシャフト3に伝達されると、ステアリングシャフト3の後端部に支持固定したステアリングホイール1が運転者の身体に向け勢い良く変位し(突き上げられ)、運転者の保護を難しくする。そこで、中間シャフト5の全長を、一次衝突に伴う衝撃荷重により縮める様に構成して、この一次衝突に伴うステアリングギヤユニット2の動きが、そのままステアリングシャフト3に伝達されない様にする。尚、この機能を果すべく、中間シャフト5を伸縮させる為に要する荷重は、或る程度大きくても良い。
即ち、本発明の場合には、杆状素子の軸方向片端部外周面に雄スプライン部を形成する為に、軸方向片端部の円周方向複数箇所を径方向内方に押し潰してそれぞれが軸方向に亙る複数本のスプライン溝部を形成すると同時に、これら各スプライン溝部から押し出された余肉を、円周方向に隣り合うスプライン溝部同士の間部分で、径方向外方に向け***させる(盛り上げる)。これにより、これら各間部分に、それぞれが軸方向に亙る複数本のスプライン歯を形成する。従って、円管状とした他のトルク伝達軸の内周面に形成した雌スプライン部を構成するスプライン歯の先端部と、自在継手用ヨーク付トルク伝達軸の杆部の外周面との干渉を防止する為に、前記杆状素子のうちで、杆部となるべき部分に旋削等の削り加工を施す必要がない。この為、前記自在継手用ヨーク付トルク伝達軸の製造コストを低く抑えられる。又、前記雄スプライン部を塑性加工により造る為、この塑性加工に伴う金属材料の緻密化と加工硬化とにより、雄スプライン部を構成するスプライン歯の硬さが十分に高くなり、雄スプライン部の歯先円直径を特に大きくしなくても(雄スプライン部を構成するスプライン歯の高さを或る程度低く抑えても)雄スプライン部と他のトルク伝達軸の内周面に形成した雌スプライン部とのスプライン係合の強度を十分に確保できる(自在継手用ヨーク付トルク伝達軸が伝達できるトルクの容量を確保できる)。従って、前記雄、雌両スプライン部同士のスプライン係合部のピッチ円直径、延いては、前記自在継手用ヨーク付トルク伝達軸のうちでスプライン係合部を設けた部分の外径(溝底径及び歯先円直径)を必要以上に大きくする必要がなくなり、前記自在継手用ヨーク付トルク伝達軸、延いては、自在継手用ヨーク付トルク伝達軸を組み込んだ中間シャフトの如き伸縮軸の軽量化を図り易くなる。
本発明の第1実施形態に就いて、図1〜7により説明する。図1は、本実施形態の自在継手用ヨーク付トルク伝達軸17aの、完成後の状態を示している。自在継手用ヨーク付トルク伝達軸17aは、断面円形の杆部19の軸方向片端部(図1の左端部)の外周面に雄スプライン部11aを設けると共に、杆部19の軸方向他端部(図1の右端部)に、十字軸式自在継手4aを構成する十字軸10(図12参照)に設けた4箇所の端部のうち、径方向反対側2箇所の端部をそれぞれ枢支する為の1対の腕部20、20を有するヨーク9の基端部を固設している。特に、本実施形態の自在継手用ヨーク付トルク伝達軸17aの場合には、雄スプライン部11aの溝底径d11を、杆部19の軸方向他端寄り部分(杆部19のうちで雄スプライン部11aから軸方向に外れた部分)の外径D19よりも小さい(d11<D19)としている。この様な自在継手用ヨーク付トルク伝達軸17aは、図2(B)及び図3(C)に示す様に、円管状の他のトルク伝達軸8bの内周面に設けた雌スプライン部18に、雄スプライン部11aをスプライン係合させる。これにより、他のトルク伝達軸8bとの間でのトルク伝達が可能で、且つ、軸方向寸法の伸縮が可能な中間シャフト5(図11〜13参照)を構成する。
即ち、本実施形態の製造方法の場合には、杆状素子21の軸方向片端部外周面に雄スプライン部11aを形成するのに、この軸方向片端部外周面の円周方向複数個所を径方向内方に押し潰してそれぞれが軸方向に亙る複数本のスプライン溝部23a、23aを形成すると同時に、これら各スプライン溝部23a、23aから押し出された余肉を、円周方向に隣り合うスプライン溝部23a、23a同士の間部分で、径方向外方に向け***させ、それぞれが軸方向に亙る複数本のスプライン歯22、22を形成する。従って、円管状とした他のトルク伝達軸8bの内周面に形成した雌スプライン部18を構成するスプライン歯22a、22aの先端部と、自在継手用ヨーク付トルク伝達軸17aの杆部19の外周面との干渉を防止する為に、杆部19となるべき素杆部である杆状素子21の中間部乃至基端部に旋削等の削り加工を施す必要がない。この為、自在継手用ヨーク付トルク伝達軸17aの製造コストを低く抑えられる。
本発明の第2実施形態に就いて、図8〜9により説明する。図8は、本実施形態の自在継手用ヨーク付トルク伝達軸17bを、トルク伝達軸8bと組み合わせて中間シャフト5とした状態を示している。尚、本実施形態の自在継手用ヨーク付トルク伝達軸17bの特徴は、雄スプライン部11aの表面に設けた低摩擦材製のコーティング層24cの構造を工夫した点にある。その他の部分の構造及び製造方法は、前述した第1実施形態の自在継手用ヨーク付トルク伝達軸17aと同様であるので、以下、コーティング層24cの構造を中心に説明する。
例えば、本発明の雄スプライン部を形成する為の塑性加工としては、杆状素子の軸方向片端部のうちの円周方向の一部を径方向内方に凹ませて、それぞれが軸方向に亙るスプライン溝部とすると共に、円周方向に隣り合うスプライン溝部同士の間を径方向外方に***(膨出)させて、それぞれが軸方向に亙るスプライン歯に加工できるものであれば良く、例えばプレス加工、鍛造加工、ローリング加工等が採用可能である。このうちのプレス加工による場合には、それぞれが径方向に変位(遠近動)する複数の金型同士の間で前記杆状素子の軸方向片端部を径方向から圧縮し、これら各金型の加工面である内周面に形成した凹凸形状を前記杆状素子の軸方向片端部の外周面に転写して、前記雄スプライン部を形成する。
又、鍛造加工による場合には、この雄スプライン部の外面形状に見合う(凹凸が逆でその他の基本形状が一致する)内面形状を有する、金型の一種であるダイス内で前記杆状素子の軸方向片端部を軸方向に強く押圧する。これにより、この杆状素子の軸方向片端部を径方向外方に膨出させて、この軸方向片端部の外面形状を前記ダイスの内面形状に一致させる。
更に、ローリング加工による場合には、互いに対向する側面にそれぞれ前記雄スプライン部の外面形状に見合う形状の歯を形成した、それぞれが金型である1対のラック状の押型同士の間に前記杆状素子の軸方向片端部を強く挟持した状態で、これら両押型同士を、それぞれの歯を並べた方向に往復変位させる。これにより、これら両押型に形成した歯の形状を、前記杆状素子の軸方向他端部の外周面に転写して、前記雄スプライン部を形成する。
2 ステアリングギヤユニット
3 ステアリングシャフト
4a、4b 自在継手
5 中間シャフト
6 入力軸
7 タイロッド
8a、8b トルク伝達軸
9、9a、9b ヨーク
10 十字軸
11、11a 雄スプライン部
12 第一中間素材
13 第一素杆部
14 第二中間素材
15 第二素杆部
16 大径部
17a、17b 自在継手用ヨーク付トルク伝達軸
18 雌スプライン部
19 杆部
20 腕部
21 杆状素子
22、22a スプライン歯
23、23a スプライン溝部
24a、24b コーティング層
25 溝底層
26 歯先層
27 側面層
Claims (3)
- 円杆状で、軸方向片端部外周面に雄スプライン部を設けた杆部と、該杆部の軸方向他端部に固設され、十字軸式自在継手を構成する十字軸の端部を枢支する1対の腕部を備えるヨークとを備える自在継手用ヨーク付トルク伝達軸に於いて、
前記雄スプライン部の溝底径が、前記杆部のうちで前記雄スプライン部から軸方向に外れた部分の外径よりも小さく、
前記雄スプライン部の表面には、低摩擦材製のコーティング層が設けられており、
前記コーティング層のうち、前記雄スプライン部の溝底部分に形成された溝底層の径方向に関する厚さ寸法が、前記雄スプライン部の歯先部分に形成された歯先層の径方向に関する厚さ寸法よりも大きく、
前記雄スプライン部の各スプライン歯の円周方向側面に形成された側面層の、円周方向側面に直交する方向の厚さ寸法は、前記各歯先層の厚さ寸法と等しく、
前記各溝底層の外径寸法は、前記杆部のうちで前記雄スプライン部から軸方向に外れた部分の外径よりも大きい、自在継手用ヨーク付トルク伝達軸。 - 前記雄スプライン部のスプライン溝の断面形状が部分円弧状に形成される、請求項1に記載の自在継手用ヨーク付トルク伝達軸。
- 請求項1又は2に記載の自在継手用ヨーク付トルク伝達軸と、
少なくとも軸方向他端部を円管状とし、該軸方向他端部の内周面に、前記雄スプライン部とスプライン係合する雌スプライン部を有する他のトルク伝達軸と、
を有し、前記杆部のうちで前記雄スプライン部から軸方向に外れた部分の外径が、前記他のトルク伝達軸の雌スプライン部の内接円の直径より小さい、伸縮軸。
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