JP7557201B2 - 結合構造及び収縮シャフト - Google Patents
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Description
前記挿入部材は、軸方向一方側の端部に、第一結合部を有している。前記第一結合部は、中空筒状に構成されていても良いし、中実状に構成されていても良い。
前記被挿入部材は、軸方向他方側の端部に、前記第一結合部が挿入された円筒状の第二結合部を有している。
前記溶接ビード部は、前記第二結合部の軸方向他方側の端部と前記挿入部材の外周面のうち前記第二結合部から露出した部分とを溶接固定している。
前記第一結合部は、外周面に、円周方向に関する凹凸形状の外周側凹凸部と、内径側環状凹溝と、を有している。
前記第二結合部は、外周面に、前記内径側環状凹溝と径方向に重なる位置に配置された外径側環状凹溝と、該外径側環状凹溝の底部に形成されたエンボス凹部と、をそれぞれ有し、かつ、内周面に、前記外周側凹凸部と凹凸係合してトルク伝達部を構成する円周方向に関する凹凸形状の内周側凹凸部と、前記エンボス凹部と整合する位置に設けられ、前記内径側環状凹溝の内側に配置されて抜け止め部を構成するエンボス凸部と、をそれぞれ有している。
この場合には、前記外周側凹凸部を、軸方向一方側の端部に、軸方向他方側に隣接した部分に比べて外接円直径の小さい、ガイド部を備えるものとすることができる。
この場合には、前記エンボス凸部及び前記エンボス凹部のそれぞれを、前記第二結合部の円周方向に関して等間隔に2個所又は4個所に配置することができる。
あるいは、前記エンボス凸部及び前記エンボス凹部のそれぞれを、前記第二結合部の円周方向1個所に配置することもできる。
さらに、前記内径側環状凹溝の互いに対向する内側面と前記エンボス凸部との間に、前記挿入部材の軸方向に関する隙間を存在させることができる。
前記大径シャフトと前記ジョイントシャフトとは、本発明の結合構造により結合されており、前記大径シャフトは前記被挿入部材であり、前記ジョイントシャフトは前記挿入部材である。
この場合に、前記収縮シャフトを、自動車に衝突事故が発生し、前記収縮シャフトに軸方向に所定値以上の大きさの荷重が加わった場合にのみ、全長を収縮可能に構成することもできる。
実施の形態の1例について、図1~図13を用いて説明する。
なお、前後方向とは、ステアリング装置が組み付けられる車体の前後方向をいう。また、以下の説明において、軸方向とは、特に断らない限り、中間シャフト5aの軸方向をいう。本例においては、軸方向一方側が、車体の前方側に対応し、軸方向他方側が、車体の後方側に対応する。
中間シャフト5aは、大型の自動車用のステアリング装置を構成することから全長が長く、ステアリングシャフト2aの前端部とステアリングギヤユニット6aを構成するピニオン軸8aとをトルク伝達可能に接続する。中間シャフト5aは、収縮シャフト9と伸縮シャフト10とを、軸方向に連結することで構成されている。中間シャフト5aは、エンジンルーム側である軸方向一方側に、収縮シャフト9を有し、かつ、運転席側である軸方向他方側に、伸縮シャフト10を有している。
収縮シャフト9は、小径シャフトに相当する第一内軸11と、大径シャフトに相当する第一外筒12と、ジョイントシャフト13とを有するコラプシブルシャフトであり、自動車に衝突事故が発生して、軸方向に所定値以上の大きさの衝撃荷重が加わった場合にのみ、全長が収縮可能となる構成を有する。このために、第一内軸11と第一外筒12とを、トルク伝達可能にかつ一次衝突時に軸方向に関する相対変位が可能になるように結合している。別な言い方をすれば、第一内軸11と第一外筒12とを、定常状態においては、軸方向に関する相対変位が不能になるように結合している。また、第一外筒12とジョイントシャフト13とを、トルク伝達可能に、かつ、一次衝突時においても軸方向に関する相対変位が不能となるように結合している。
第一内軸11は、軸方向一方側に配されたヨーク部15と、軸方向他方側に配された軸部16とを有する。
第一外筒12は、被挿入部材に相当し、金属製で、全体が中空円管状に構成されている。第一外筒12は、後述する溶接ビード部52によって、ジョイントシャフト13と溶接固定される。このため、図9に示すように、溶接ビード部52の溶接品質の確保及び溶接欠陥の回避のために、第一外筒12の板厚T12と、ジョイントシャフト13(円筒部33)の板厚t13とを同程度とするか、又は、第一外筒12の板厚T12とジョイントシャフト13の板厚t13とのうち、厚さの大きい板厚T12(又はt13)を、厚さの小さい板厚t13(又はT12)の2倍以下に規制している。図示の例では、第一外筒12の板厚T12と、ジョイントシャフト13の板厚t13とをほぼ同じとしている(T12≒t13)。
ジョイントシャフト13は、挿入部材に相当し、金属製で、全体が略円筒状に構成されている。ジョイントシャフト13は、軸方向一方側部に、第一結合部に相当する円筒部33を有している。
本例では、図11に示すように、ジョイントシャフト13の円筒部33を、第一外筒12の大径筒部27の内側に挿入することで、雄セレーション34を雌セレーション29に圧入(軽圧入)し、雄セレーション34と雌セレーション29とをセレーション係合(凹凸係合)させている。そして、雄セレーション34と雌セレーション29とにより、トルク伝達部45を構成している。
伸縮シャフト10は、自動車に衝突事故の発生していない定常状態においても、全長が伸縮可能な構成を有する。伸縮シャフト10は、第二外筒53と、第二内軸54と、複数個のボール55と、複数本のローラ56と、複数枚の板ばね57とを備える。
第二外筒53は、たとえば冷間鍛造品であり、図3に示すように、軸方向一方側の端部に配置された中実状(略円柱状)の雄軸部58と、該雄軸部58の軸方向他方側に隣接配置された有底円筒状の雌筒部59とを一体に備えている。雄軸部58と雌筒部59とは、同軸上に配置されている。雄軸部58の外径は、雌筒部59の外径よりも小さく、雄軸部58の軸方向長さは、雌筒部59の軸方向長さよりも十分に短い。
第二内軸54は、全長にわたり中実状に構成されている。第二内軸54は、軸方向一方側部の外周面に、それぞれが軸方向に伸長した第一雄側溝64と第二雄側溝65とを円周方向に関して交互に有する。第一雄側溝64は、略等脚台形状の断面形状を有しており、開口部の円周方向幅が底部の円周方向幅よりも広くなっている。これに対し、第二雄側溝65は、凹円弧形状の断面形状を有している。また、第二内軸54の軸方向一方側の端部外周面には、円輪状のストッパ66が係止されている。これにより、第一雄側溝64の内側に配置されるボール55及び第二雄側溝65の内側に配置されるローラ56が、これら第一雄側溝64及び第二雄側溝65から軸方向一方側に抜け出すことを防止している。また、第二内軸54の軸方向他方側の端部には、第二内軸54とは別体のヨーク67が溶接により固定されている。ヨーク67は、ステアリングシャフト2aの前端部に接続される別のヨーク68及び図示しない十字軸とともに、自在継手4cを構成する。
2、2a ステアリングシャフト
3、3a ステアリングコラム
4a、4b、4c、4d 自在継手
5、5a 中間シャフト
6、6a ステアリングギヤユニット
7、7a タイロッド
8、8a ピニオン軸
9 収縮シャフト
10 伸縮シャフト
11 第一内軸
12 第一外筒
13 ジョイントシャフト
15 ヨーク部
16 軸部
17 ヨーク
18 基部
19 腕部
20 挿通孔
21 円孔
22a、22b 雄スプライン
23 中心孔
24a、24b ヒューズ部
25 小径筒部
26 円すい筒部
27 大径筒部
28 雌スプライン
29 雌セレーション
30 外径側環状凹溝
31 エンボス凹部
32 エンボス凸部
33 円筒部
34 雄セレーション
35 内径側環状凹溝
36 底面
37 ガイド部
38 中径孔部
39 大径孔部
40 雌セレーション
41 スリット
42 鍔部
43 ねじ孔
44 キャップ
45 トルク伝達部
46 セレーション歯
47 セレーション溝
48 突き当て面
49 抜け止め部
50 先端面
51 内側面
52 溶接ビード部
53 第二外筒
54 第二内軸
55 ボール
56 ローラ
57 板ばね
58 雄軸部
59 雌筒部
60 雄セレーション
61 周方向凹溝
62 第一雌側溝
63 第二雌側溝
64 第一雄側溝
65 第二雄側溝
66 ストッパ
67 ヨーク
68 ヨーク
69 締付ボルト
Claims (10)
- 軸方向一方側の端部に第一結合部を有する、挿入部材と、
軸方向他方側の端部に前記第一結合部が挿入される円筒状の第二結合部を有する、被挿入部材と、
前記第二結合部の軸方向他方側の端部と前記挿入部材の外周面のうち前記第二結合部から露出した部分とを溶接固定した溶接ビード部と、を備え、
前記第一結合部は、外周面に、円周方向に関する凹凸形状の外周側凹凸部と、内径側環状凹溝と、をそれぞれ有し、
前記第二結合部は、外周面に、前記内径側環状凹溝と径方向に重なる位置に配置された外径側環状凹溝と、該外径側環状凹溝の底部に形成されたエンボス凹部と、をそれぞれ有し、かつ、内周面に、前記外周側凹凸部と凹凸係合してトルク伝達部を構成する円周方向に関する凹凸形状の内周側凹凸部と、前記エンボス凹部と整合する位置に設けられ、前記内径側環状凹溝の内側に配置されて抜け止め部を構成するエンボス凸部と、をそれぞれ有する、
結合構造。 - 前記被挿入部材の軸方向に関する前記外径側環状凹溝の寸法は、前記被挿入部材の軸方向に関する前記エンボス凹部の寸法の1倍~2倍である、請求項1に記載の結合構造。
- 前記内周側凹凸部を構成する内周側凸部の軸方向他方側の端面を、前記外周側凹凸部を構成する外周側凹部の軸方向他方側の端部に備えられ、軸方向一方側を向いた突き当て面に突き当てることで、前記挿入部材と前記被挿入部材との軸方向に関する位置決めが図られている、請求項1~2のうちのいずれか1項に記載の結合構造。
- 前記外周側凹凸部は、前記内周側凹凸部に圧入されている、請求項1~3のうちのいずれか1項に記載の結合構造。
- 前記外周側凹凸部は、軸方向一方側の端部に、軸方向他方側に隣接した部分に比べて外接円直径の小さい、ガイド部を備える、請求項4に記載の結合構造。
- 前記エンボス凸部及び前記エンボス凹部のそれぞれは、前記第二結合部の円周方向に関して複数個所に配置されている、請求項1~5のうちのいずれか1項に記載の結合構造。
- 前記内径側環状凹溝の底面と前記エンボス凸部の先端面との間には、前記第一結合部の径方向に関する隙間が存在する、請求項1~6のうちのいずれか1項に記載の結合構造。
- 前記内径側環状凹溝の互いに対向する内側面と前記エンボス凸部との間には、前記挿入部材の軸方向に関する隙間が存在する、請求項1~7のうちのいずれか1項に記載の結合構造。
- 大径シャフトと、該大径シャフトに対しトルク伝達を可能にかつ軸方向の相対変位を可能に内嵌された小径シャフトと、前記大径シャフトの軸方向端部に結合されたジョイントシャフトと、を備えた収縮シャフトであって、
前記大径シャフトと前記ジョイントシャフトとが、請求項1~8のうちのいずれか1項に記載した結合構造により結合されており、前記大径シャフトが前記被挿入部材であり、前記ジョイントシャフトが前記挿入部材である、収縮シャフト。 - 前記収縮シャフトは、自動車用のステアリング装置の中間シャフトを構成するものであり、自動車に衝突事故が発生し、前記収縮シャフトに軸方向に所定値以上の大きさの荷重が加わった場合にのみ、全長を収縮可能に構成されている、請求項9に記載の収縮シャフト。
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| JP2020215526A JP7557201B2 (ja) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | 結合構造及び収縮シャフト |
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| JP2020215526A JP7557201B2 (ja) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | 結合構造及び収縮シャフト |
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| WO2019027004A1 (ja) | 2017-08-04 | 2019-02-07 | 日本精工株式会社 | シャフトの結合構造および伸縮シャフト |
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