ステアリング装置用トルク伝達装置
【課題】衝突事故等により、構成部材に回転方向や軸方向の衝撃荷重が加わった場合に、加わった事実を運転者が容易に認識できるステアリング装置を得られる構造を実現する。
【解決手段】ヨーク１０とシャフト１１とをセレーション係合させる。このセレーション係合部の構造として、前記衝撃荷重が加わる前の状態では回転方向のがたつきを生じないが、加わった後の状態では回転方向のがたつきを生じる様になる構造を採用する。このがたつきが生じる前後で、ステアリングホイールの遊び量が変化する為、前記衝撃荷重が加わった事が分かる。
【解決手段】ヨーク１０とシャフト１１とをセレーション係合させる。このセレーション係合部の構造として、前記衝撃荷重が加わる前の状態では回転方向のがたつきを生じないが、加わった後の状態では回転方向のがたつきを生じる様になる構造を採用する。このがたつきが生じる前後で、ステアリングホイールの遊び量が変化する為、前記衝撃荷重が加わった事が分かる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両（自動車）の操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する為のステアリング装置を構成して、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤユニットに伝達するトルク伝達装置の改良に関する。具体的には、衝突事故等により、前記ステアリング装置の構成部品の損傷に結び付く様な衝撃が加わった場合に、運転操作を可能にしつつ、この様な衝撃が加わった事実を運転者に分かる様にするものである。
【背景技術】
【０００２】
ステアリング装置として、例えば図２４に示す様な構造が、広く知られている。このステアリング装置は、車体１に支持された円筒状のステアリングコラム２の内径側にステアリングシャフト３を、回転自在に支持している。そして、このステアリングコラム２の後端開口よりも後方に突出した、前記ステアリングシャフト３の後端部分に、ステアリングホイール４を固定している。このステアリングホイール４を回転させると、この回転が、前記ステアリングシャフト３、自在継手５ａ、中間シャフト６、自在継手５ｂを介して、ステアリングギヤユニット７の入力軸８に伝達される。この入力軸８が回転すると、このステアリングギヤユニット７の両側に配置された１対のタイロッド９、９が押し引きされて左右１対の操舵輪に、前記ステアリングホイール４の操作量に応じた舵角が付与される。
【０００３】
上述の様なステアリング装置には、前記ステアリングホイール４から前記入力軸８までの間に、それぞれが操舵の為のトルクを伝達する部材同士の結合部が、複数箇所存在する。例えば、前記両自在継手５ａ、５ｂを構成するヨークの基端部と、これら両自在継手５ａ、５ｂにより結合されるシャフトの先端部（前記ステアリングシャフト３の前端部、前記中間シャフト６の両端部、前記入力軸８の基端部）との結合部も、上述した様な結合部に該当する。この様なシャフトと自在継手のヨークとの結合部に関しては、従来から、これらシャフトの先端部とヨークの基端部とを、締り嵌めによる嵌合、セレーション嵌合、溶接、かしめ、これらの併用等（例えば特許文献１、２参照）により、回転方向に関するがたつきを生じない状態で、トルクの伝達を可能に結合する構造が採用されている。又、この様な構造を採用する場合に、一般的には、前記シャフトと前記ヨークとが軸方向に相対変位しない様にする為に、前記溶接や前記かしめの強度を十分に確保するか、或いは、前記シャフトと前記ヨークとが軸方向に相対変位した場合でも、回転方向に関するがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合された状態が維持される様な構造を採用するのが通例である。
【０００４】
ところで、上述の様なトルクを伝達する部材同士の結合部には、車両が衝突事故を起こしたり、運転操作の誤りにより操舵輪を縁石に乗り上げたりする事に基づいて、回転方向や軸方向の衝撃荷重が加わる場合がある。そして、この様な衝撃荷重に基づいて、前記結合部の全部又は一部（溶接部、圧入部等）が損傷し、継続的な安全運行に支障をきたす可能性がある。この様な場合に、使用者が当該車両を修理工場に持ち込んで、直ちに検査、修理を受ければ良いが、一部の使用者は、特に異常を感じないで、そのまま車両の使用を継続する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９１６７９号公報
【特許文献２】特開２００７−４０４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、構成部材に回転方向や軸方向の衝撃荷重が加わった場合に、加わった事実を運転者が容易に認識できるステアリング装置を得られるステアリング装置用トルク伝達装置を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のステアリング装置用トルク伝達装置は、互いに同心に配置されてトルクの伝達方向に関して互いに直列に接続された、第一、第二両トルク伝達部材を備える。そして、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤユニットの入力軸に伝達するトルク伝達機構の途中に設けられて、前記ステアリングホイールとこの入力軸との間でのトルク伝達に供される。
特に、本発明のステアリング装置用トルク伝達装置に於いては、前記第一、第二両トルク伝達部材は、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合されており、且つ、軸方向に関し所定量相対変位する事に基づいて、回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に結合された状態に変化する。
【０００８】
本発明を実施する場合には、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記第一トルク伝達部材を、結合孔と、この結合孔の内周面に設けられた外径側係合部とを有するものとする。又、前記第二トルク伝達部材を、前記結合孔の内側に挿入した結合杆部と、この結合杆部の外周面に設けられた、前記外径側係合部に対してトルクの伝達を可能に係合させた内径側係合部とを有するものとする。
又、前記第一、第二両トルク伝達部材が、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合された状態を、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関する互いの位置関係が、正規の位置関係にある状態で、前記外径側係合部と前記内径側係合部とが回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に係合した状態とする。
又、前記第一、第二両トルク伝達部材が、回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に結合された状態を、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関する互いの位置関係が、前記正規の位置関係から前記作用方向に所定量ずれた位置関係にある状態で、前記外径側係合部と前記内径側係合部とが回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に係合した状態とする。
更に、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の間に、前記結合孔から前記結合杆部が抜け出る事を防止する為の抜け止め構造部を設ける。
【０００９】
又、この場合に、より具体的には、トルクの伝達を可能にする前記外径側係合部と前記内径側係合部との係合態様として、例えば、請求項３に記載した発明の様に、セレーション係合を採用したり、請求項４に記載した発明の様に、非円形嵌合を採用したり、請求項５に記載した発明の様に、キー係合を採用したりする。或いは、請求項６に記載した発明の様に、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能にする構造として摩擦係合を採用し、回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能にする構造として、上述の様な、セレーション係合と非円形嵌合とキー係合とのうちの何れかを採用する事もできる。
更に、これらの場合に、より具体的には、例えば請求項７に記載した発明の様に、前記抜け止め構造部を、前記第一、第二両トルク伝達部材の一部分同士が軸方向に機械的に係合する事に基づいて、前記結合孔から前記結合杆部が抜け出る事を防止するものとする。
【００１０】
又、上述の様な請求項２〜７に記載した発明を実施する場合の具体的形態としては、例えば請求項８に記載した発明の様に、前記第一トルク伝達部材と前記第二トルク伝達部材とのうちの一方のトルク伝達部材を自在継手のヨークとし、前記結合孔をこのヨークの基端部に形成する。同じく他方のトルク伝達部材をシャフトとし、前記結合杆部をこのシャフトの端部に設ける。
【００１１】
又、本発明を実施する場合には、例えば請求項９に記載した発明の様に、前記第一、第二両トルク伝達部材を、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合されている状態で、互いに溶接する事もできる。この溶接部の強度は、任意の大きさに設定する事ができる。即ち、この溶接部の強度は、この溶接部が、比較的小さい衝撃荷重により破損する大きさに設定しても良いし、比較的大きい衝撃荷重により破損する大きさに設定しても良い。
【発明の効果】
【００１２】
上述の様に構成する本発明のステアリング装置用トルク伝達装置の場合、車両が衝突事故を起こしたり、運転操作の誤りにより操舵輪を縁石に乗り上げたりする事に基づいて、第一、第二両トルク伝達部材同士の結合部に、正規の結合状態の維持を妨げる大きさの、回転方向や軸方向の衝撃荷重が加わった場合に、加わった事実を運転者が容易に認識できる。
即ち、前記結合部に上述の様な衝撃荷重が加わる事に基づいて、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関する位置規制力（例えば、嵌合部の締め代や溶接に基づく位置規制力）が低下若しくは喪失すると、その後、前記結合部に走行時の操舵トルクが繰り返し加わる等によって、前記第一、第二両トルク伝達部材同士が、軸方向に関して所定量相対変位する。これに伴い、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の結合状態が、回転方向のがたつきを生じる事なくトルク伝達を可能な状態から、回転方向のがたつきを介在させてトルク伝達を可能な状態に変化する。この結果、このがたつきの分だけ、ステアリングホイールの遊び（操舵輪の舵角変化に結び付かない操作範囲）が増加すると共に、場合によっては、前記がたつきに基づいて生じる振動が前記ステアリングホイールに伝わったり、このがたつきに基づいて生じる異音が車室内に響いたりする様になる。この様な状況の変化は、運転者が容易に感じ取れる為、運転者は、この様な状況の変化に基づいて、上述の様な衝撃荷重が加わった事実を容易に認識できる。この為、運転者に、修理を促す事ができて、損傷した車両の運行を継続する事に伴う危険を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を、衝撃荷重が加わる前の状態で示す断面図。
【図２】図１のａ−ａ断面図。
【図３】図１のｂ部拡大図。
【図４】図３のｃ−ｃ断面図（Ａ）及びｄ−ｄ断面図（Ｂ）。
【図５】衝撃荷重が加わった後の状態で示す、図３と同様の図。
【図６】図５のｅ−ｅ断面図（Ａ）及びｆ−ｆ断面図（Ｂ）。
【図７】本発明の実施の形態の第２例を、衝撃荷重が加わる前の状態で示す断面図。
【図８】図７のｇ−ｇ断面図（Ａ）及びｈ−ｈ断面図（Ｂ）。
【図９】衝撃荷重が加わった後の状態で示す、図７と同様の図。
【図１０】図９のｉ−ｉ断面図（Ａ）及びｊ−ｊ断面図（Ｂ）。
【図１１】図９のｋ矢視図。
【図１２】本発明の実施の形態の第３例を組み立てる前の状態で示す、シャフトの部分側面図（Ａ）、及び、ヨークの部分断面図（Ｂ）。
【図１３】衝撃荷重が加わる前の状態で示す断面図。
【図１４】図１３のｍ−ｍ断面図（Ａ）及びｎ−ｎ断面図（Ｂ）。
【図１５】衝撃荷重が加わった後の状態で示す、図１３と同様の図。
【図１６】図１５のｏ−ｏ断面図（Ａ）及びｐ−ｐ断面図（Ｂ）。
【図１７】本発明の実施の形態の第４例を組み立てる前の状態で示す、シャフトの部分側面図（Ａ）、及び、ヨークの部分断面図（Ｂ）。
【図１８】組み立てた後、衝撃荷重が加わる前の状態で示す断面図。
【図１９】図１８のｑ−ｑ断面図（Ａ）及びｒ−ｒ断面図（Ｂ）。
【図２０】衝撃荷重が加わった後の状態で示す、図１８と同様の図。
【図２１】図２０のｓ−ｓ断面図（Ａ）及びｔ−ｔ断面図（Ｂ）。
【図２２】本発明の実施の形態の第５例を、衝撃荷重が加わる前の状態で示す部分断面図。
【図２３】本発明の実施の形態の第６例を、衝撃荷重が加わる前の状態で示す部分断面図。
【図２４】従来から知られているステアリング装置の１例を示す部分切断側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施の形態の第１例］
図１〜６は、請求項１〜３、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例は、自在継手を構成するヨーク１０とシャフト１１（ステアリングシャフト又は中間シャフト）との結合部に、本発明の構造を適用した例である。尚、図１〜４は、前記ヨーク１０とシャフト１１との間に回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用する前の状態である、正常時の状態を、図５〜６は、この衝撃荷重が作用した後の状態である、異常時の状態を、それぞれ示している。又、前記ヨーク１０を含む自在継手の構造及び作用に就いては、従来から周知であるから、図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１５】
第一トルク伝達部材である、前記ヨーク１０の基部の径方向中心部には、結合孔１２を軸方向に形成している。この結合孔１２の内周面は、外径側係合部である、雌セレーション部１３としている。又、この雌セレーション部１３は、軸方向先半部（図１、３、５に於ける左半部）を、比較的小径の小径雌セレーション部１４とし、軸方向基半部（図１、３、５に於ける右半部）を、比較的大径の大径雌セレーション部１５としている。一方、第二トルク伝達部材である、前記シャフト１１の先端部には、基端寄り部分に比べて外径が小さくなった、結合杆部１６を設けている。この結合杆部１６の外周面は、前記雌セレーション部１３とセレーション係合可能な、内径側係合部である、雄セレーション部１７としている。又、この雄セレーション部１７は、軸方向先端部（図１、３、５に於ける左端部）を、比較的小径の小径雄セレーション部１８とし、軸方向中間部乃至基端部（図１、３、５に於ける右端部）を、比較的大径の大径雄セレーション部１９としている。又、このうちの大径雄セレーション部１９は、前記小径雌セレーション部１４に対し締り嵌めで、前記大径雌セレーション部１５に対し隙間嵌で、それぞれセレーション係合可能である。又、前記小径雄セレーション部１８は、前記小径雌セレーション部１４に対し隙間嵌でセレーション係合可能である。
【００１６】
本例の場合、図１〜４に示した正常時の状態、即ち、前記結合孔１２の内側に前記結合杆部１６を挿入すると共に、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との軸方向に関する互いの位置関係を、正規の位置関係にした状態で、前記雌セレーション部１３と前記雄セレーション部１７とを、回転方向のがたつきを生じない状態で、トルクの伝達を可能に係合させている。この為に具体的には、図３及び図４の（Ａ）に詳示する様に、前記小径雌セレーション部１４と前記大径雄セレーション部１９の先半部とを、締り嵌めでセレーション係合させている。又、この状態で、図３及び図４の（Ｂ）に詳示する様に、前記大径雌セレーション部１５と前記大径雄セレーション部１９の基半部とを、隙間嵌でセレーション係合させている。
【００１７】
又、本例の場合には、前記正常時の状態、或いは、少なくとも前記小径雄セレーション部１８の先端縁部分を前記結合孔１２から突出させた状態で、この先端縁部分に外径側に突出するかしめ部２０を、プレスかしめ加工により形成している。そして、前記結合孔１２から前記結合杆部１６が基端側に抜け出る方向に変位した場合に、前記かしめ部２０と前記結合孔１２の先端側の開口部の周囲部分に存在する段部２１とが、軸方向に機械的に係合する事に基づいて、前記結合杆部１６が前記結合孔１２から基端側に抜け出る事を防止できる様にしている。本例の場合には、これらかしめ部２０と段部２１とが、特許請求の範囲に記載した抜け止め構造部に相当する。
【００１８】
更に、本例の場合には、前記正常時の状態で、前記ヨーク１０の基端面の内周部分と前記シャフト１１の外周面の先端寄り部分とに溶接金属２２を掛け渡す状態で、これらヨーク１０とシャフト１１とを溶接している。本例の場合には、据え切り操作｛車両が停止した状態で行うステアリングホイール４（図２４参照）の操作｝時を含めて、平常運転時には、前記小径雌セレーション部１４と前記大径雄セレーション部１９とのセレーション係合部と、前記溶接金属２２とを介して、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との間でのトルク伝達を行う。溶接部である、前記溶接金属２２の強度は、据え切り操作に作用するトルク（平常時最大伝達トルク）では破損せず、衝突事故や操舵輪の縁石乗り上げに伴って前記ヨーク１０と前記シャフト１１との間に作用する、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重により破損する大きさとしている。
【００１９】
上述の様に構成する本例のステアリング装置用トルク伝達装置を搭載した車両が衝突事故を起こしたり、或いは運転操作の誤りにより操舵輪を縁石に乗り上げたりする事で、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との間に、前記溶接金属２２の耐衝撃性を超える大きさの、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用すると、この溶接金属２２が破損する。これと共に、前記小径雌セレーション部１４と前記大径雄セレーション部１９とのセレーション係合部に或る程度の塑性変形が生じて、このセレーション係合部の締め代が低下若しくは喪失する。この状態で車両の走行を続けると、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との結合部に、走行時の操舵トルクが繰り返し加わる等によって、前記セレーション係合部に軸方向の滑りが生じる。これにより、図３→図５の順に示す様に、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との軸方向に関する互いの位置関係が、前記正規の位置関係から、軸方向に関して所定量ずれた位置関係に変化する。この結果、図５及び図６の（Ａ）に詳示する様に、前記小径雌セレーション部１４と前記小径雄セレーション部１８とが、隙間嵌でセレーション係合すると共に、図５及び図６の（Ｂ）に詳示する様に、前記大径雌セレーション部１５と前記大径雄セレーション部１９の先半部とが、隙間嵌でセレーション係合した状態になる。つまり、この図５〜６に示した異常時の状態では、前記雌セレーション部１３と前記雄セレーション部１７とが、回転方向のがたつきを生じる状態で、トルクの伝達を可能に係合した状態になる。尚、この状態で、前記結合孔１２から前記結合杆部１６が基端側に抜け出る事は、前記かしめ部２０と前記段部２１との軸方向に関する機械的な係合に基づいて防止される。
【００２０】
上述の様に、前記雌セレーション部１３と前記雄セレーション部１７とのセレーション係合部で回転方向のがたつきが生じる状態になると、このがたつきの分だけ、前記ステアリングホイール４の遊びが増加すると共に、場合によっては、前記がたつきに基づいて生じる振動が前記ステアリングホイール４に伝わったり、このがたつきに基づいて生じる異音が車室内に響いたりする様になる。この様な状況の変化は、運転者が容易に感じ取れる為、運転者は、この様な状況の変化に基づいて、前記衝撃荷重が加わった事実を容易に認識できる。この為、運転者に、修理を促す事ができて、損傷した車両の運行を継続する事に伴う危険を回避できる。
【００２１】
［実施の形態の第２例］
図７〜１１は、請求項１、２、４、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、ヨーク１０ａの基端部に設けた結合孔１２ａの断面形状と、シャフト１１ａの先端部に設けた結合杆部１６ａの断面形状とを、それぞれ略小判形としている。即ち、外径側係合部である、前記結合孔１２ａの内周面は、互いに平行な１対の平面部２３ａ（２３ｂ）、２３ａ（２３ｂ）と、これら両平面部２３ａ（２３ｂ）、２３ａ（２３ｂ）の端部同士を連結する、それぞれが前記結合孔１２ａの中心軸を中心とする部分円筒状の凹曲面部２４、２４とから成る。又、この様な結合孔１２ａは、軸方向先半部（図７、９に於ける左半部）を、前記両平面部２３ａ、２３ａの間隔が比較的狭い幅狭孔部２５とし、軸方向基半部（図７、９に於ける右半部）を、前記両平面部２３ｂ、２３ｂの間隔が比較的広い幅広孔部２６としている。一方、内径側係合部である、前記結合杆部１６ａの外周面は、互いに平行な１対の平面部２７ａ（２７ｂ）、２７ａ（２７ｂ）と、これら両平面部２７ａ（２７ｂ）、２７ａ（２７ｂ）の端部同士を連結する、それぞれが前記結合杆部１６ａの中心軸を中心とする部分円筒状の凸曲面部２８、２８とから成る。この様な結合杆部１６ａは、軸方向先端部（図７、９に於ける左端部）を、前記両平面部２７ａ、２７ａの間隔が比較的狭い幅狭杆部２９とし、軸方向中間部乃至基端部（図７、９に於ける右端部）を、前記両平面部２７ｂ、２７ｂの間隔が比較的広い幅広杆部３０としている。
【００２２】
又、本例の場合、前記結合杆部１６ａの両凸曲面部２８、２８は、前記結合孔１２ａの両凹曲面部２４、２４に対して、隙間嵌で内嵌可能である。又、前記幅広杆部３０は、前記幅狭孔部２５に対して、互いの両平面部２７ｂ、２３ａ同士の間に締め代を持たせた状態で内嵌可能である。又、前記幅広杆部３０は、前記幅広孔部２６に対して、互いの両平面部２７ｂ、２３ｂ同士の間に比較的大きい隙間を介在させた状態で内嵌可能である。又、前記幅狭杆部２９は、前記幅狭孔部２５に対して、互いの両平面部２７ａ、２３ａ同士の間に比較的大きい隙間を介在させた状態で内嵌可能である。
【００２３】
本例の場合、図７〜８に示した正常時の状態、即ち、前記結合孔１２ａの内側に前記結合杆部１６ａを挿入すると共に、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとの軸方向に関する互いの位置関係を、正規の位置関係にした状態で、前記結合孔１２ａの内周面と前記結合杆部１６ａの外周面とを、回転方向のがたつきを生じない状態で、トルクの伝達を可能に係合（非円形嵌合）させている。この為に具体的には、図７及び図８の（Ａ）に示す様に、前記幅狭孔部２５に前記幅広杆部３０を、互いの両平面部２３ａ、２７ｂ同士の間に締め代を持たせた状態で内嵌している。又、この状態で、図７及び図８の（Ｂ）に示す様に、前記幅広孔部２６に前記幅広杆部３０を、互いの両平面部２３ｂ、２７ｂ同士の間に比較的大きい隙間を介在させた状態で内嵌している。
【００２４】
又、本例の場合も、前記正常時の状態、或いは、少なくとも前記幅狭杆部２９の先端縁部分を前記結合孔１２ａから突出させた状態で、この幅狭杆部２９の両凸曲面部２８、２８の先端縁部分に、抜け止めの為のかしめ部２０ａ、２０ａを形成している。更に、前記正常時の状態で、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとを溶接（溶接金属２２により結合）している。
【００２５】
上述の様に構成する本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、図７〜８に示した正常時の状態で、車両の衝突事故や操舵輪の縁石乗り上げに伴って、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとの間に、前記溶接金属２２の耐衝撃性を超える大きさの、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用すると、この溶接金属２２が破損する。これと共に、前記幅狭孔部２５と前記幅広杆部３０との嵌合部に或る程度の塑性変形が生じて、この嵌合部の締め代が低下若しくは喪失する。この状態で車両の走行を続けると、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとの結合部に、走行時の操舵トルクが繰り返し加わる等によって、前記嵌合部に軸方向の滑りが生じる。これにより、図７→図９の順に示す様に、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとが、軸方向に関して所定量相対変位する。この結果、図９及び図１０の（Ａ）に示す様に、前記幅狭孔部２５と前記幅狭杆部２９とが、互いの両平面部２３ａ、２７ａ同士の間に比較的大きい隙間を介在させた状態で嵌合した状態になる。これと共に、図９及び図１０の（Ｂ）に示す様に、前記幅広孔部２６と前記幅広杆部３０とが、互いの両平面部２３ｂ、２７ｂ同士の間に比較的大きい隙間を介在させた状態で嵌合した状態になる。この様な異常時の状態では、図１０の（Ａ）（Ｂ）に鎖線で示す様に、前記各隙間の存在に基づいて、前記結合孔１２ａの内側で前記結合杆部１６ａが、若干量、回転可能になる。つまり、この状態では、これら結合孔１２ａの内周面と結合杆部１６ａの外周面とが、回転方向のがたつきを生じる状態で、トルクの伝達を可能に係合（非円形嵌合）した状態になる。尚、この状態で、前記結合孔１２ａから前記結合杆部１６ａが基端側に抜け出る事は、図１１に示す様に、前記かしめ部２０ａ、２０ａと前記結合孔１２ａの先端側の開口部の周囲部分に存在する段部２１とが、軸方向に機械的に係合する事に基づいて防止される。
この様な本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、運転者は、上述の様ながたつきの存在に基づいて、前記衝撃荷重が加わった事実を容易に認識できる。
【００２６】
［実施の形態の第３例］
図１２〜１６は、請求項１、２、５、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、ヨーク１０ｂの基端部に設けた結合孔１２ｂと、シャフト１１ｂの先端部に設けた結合杆部１６ｂとを、キー係合させる構成を採用している。即ち、本例の場合、外径側係合部である、前記結合孔１２ｂの内周面は、軸方向に関して径寸法が変化しない外径側円筒面部３１と、この外径側円筒面部３１の周方向一部分から内径側に突出する状態で設けられた、軸方向に長いキー３２とから成る。このキー３２は、軸方向先半部（図１２、１３、１５に於ける左半部）を、周方向幅が比較的広い幅広キー部３３とし、軸方向基半部（図１２、１３、１５に於ける右半部）を、周方向幅が比較的狭い幅狭キー部３４としている。一方、内径側係合部である、前記結合杆部１６ｂの外周面は、軸方向に関して径寸法が変化しない内径側円筒面部３５と、この内径側円筒面部３５の周方向一部分に設けられた、軸方向に長いキー溝３６とから成る。このキー溝３６は、軸方向先端部（図１２、１３、１５に於ける左半部）を、周方向幅が比較的広い幅広溝部３７とし、軸方向中間部乃至基端部（図１２、１３、１５に於ける右端部）を、周方向幅が比較的狭い幅狭溝部３８としている。
【００２７】
又、本例の場合、前記内径側円筒面部３５は、前記外径側円筒面部３１に対して、隙間嵌で内嵌可能である。又、前記幅広キー部３３は、前記幅狭溝部３８に対して周方向の締め代を持たせた状態で、前記幅広溝部３７に対して周方向の隙間を介在させた状態で、それぞれキー係合可能である。又、前記幅狭キー部３４は、前記幅狭溝部３８に対して周方向の隙間を介在させた状態でキー係合可能である。
【００２８】
本例の場合、図１３〜１４に示した正常時の状態、即ち、前記結合孔１２ｂの内側に前記結合杆部１６ｂを挿入すると共に、前記ヨーク１０ｂと前記シャフト１１ｂとの軸方向に関する互いの位置関係を、正規の位置関係にした状態で、前記結合孔１２ｂの内周面と前記結合杆部１６ｂの外周面とを、回転方向のがたつきを生じない状態で、トルクの伝達を可能に係合させている。この為に具体的には、図１３及び図１４の（Ａ）に示す様に、前記幅狭溝部３８の先半部に前記幅広キー部３３を、周方向の締め代を持たせた状態で係合させている。又、この状態で、図１３及び図１４の（Ｂ）に示す様に、前記幅狭溝部３８に前記幅狭キー部３４の基半部を、周方向の隙間を介在させた状態で係合させている。
【００２９】
又、本例の場合も、前記正常時の状態、或いは、少なくとも前記結合杆部１６ｂの先端縁部分を前記結合孔１２ｂから突出させた状態で、この結合杆部１６ｂの外周面の先端縁部分のうち、周方向に関して前記キー溝３６から外れた部分に、抜け止めの為のかしめ部２０ｂを形成している。更に、前記正常時の状態で、前記ヨーク１０ｂと前記シャフト１１ｂとを溶接（溶接金属２２により結合）している。
【００３０】
上述の様に構成する本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、図１３〜１４に示した正常時の状態で、車両の衝突事故や操舵輪の縁石乗り上げに伴って、前記ヨーク１０ｂと前記シャフト１１ｂとの間に、前記溶接金属２２の耐衝撃性を超える大きさの、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用すると、この溶接金属２２が破損する。これと共に、前記幅狭溝部３８の先半部と前記幅広キー部３３との係合部に或る程度の塑性変形が生じて、この係合部の締め代が低下若しくは喪失する。この状態で車両の走行を続けると、前記ヨーク１０ｂと前記シャフト１１ｂとの結合部に、走行時の操舵トルクが繰り返し加わる等によって、前記係合部に軸方向の滑りが生じる。これにより、図１３→図１５の順に示す様に、前記ヨーク１０ｂと前記シャフト１１ｂとが、軸方向に関して所定量相対変位する。この結果、図１５及び図１６の（Ａ）に示す様に、前記幅広溝部３７と前記幅広キー部３３とが、周方向の隙間を介在させた状態で係合した状態となる。これと共に、図１５及び図１６の（Ｂ）に示す様に、前記幅狭溝部３８の先半部と前記幅狭キー部３４とが、周方向の隙間を介在させた状態で係合した状態となる。つまり、この様な異常時の状態では、前記結合孔１２ｂの内周面と前記結合杆部１６ｂの外周面とが、回転方向のがたつきを生じる状態で、トルクの伝達を可能に係合した状態となる。尚、この状態で、前記結合孔１２ｂから前記結合杆部１６ｂが基端側に抜け出る事は、前記かしめ部２０と前記結合孔１２ｂの先端側の開口部の周囲部分に存在する段部２１とが、軸方向に機械的に係合する事に基づいて防止される。
この様な本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、運転者は、上述の様ながたつきの存在に基づいて、前記衝撃荷重が加わった事実を容易に認識できる。
【００３１】
［実施の形態の第４例］
図１７〜２１は、請求項１、２、６〜９に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合も、ヨーク１０ｃの基端部に設けた結合孔１２ｃと、シャフト１１ｃの先端部に設けた結合杆部１６ｃとを、キー係合させる構成を採用している。本例の場合、外径側係合部である、前記結合孔１２ｃの内周面の周方向一部分に軸方向に長いキー３２ａを、内径側に突出する状態で設けている。このキー３２ａの周方向幅は、軸方向に関して変化していない。又、前記結合孔１２ｃの内周面のうちで、このキー３２ａから外れた部分は、段付円筒状である。即ち、この結合孔１２ｃの内周面のうちで、このキー３２ａから外れた部分は、軸方向先半部（図１７、１８、２０に於ける左半部）を、径寸法が比較的小さい外径側小径円筒部３９とし、軸方向中間部乃至基半部（図１７、１８、２０に於ける右半部）を、径寸法が比較的大きい外径側大径円筒部４０としている。一方、内径側係合部である、前記結合杆部１６ｃの外周面は、周方向一部分に軸方向に長いキー溝３６ａを設けている。このキー溝３６ａの周方向幅も、軸方向に関して変化していない。又、前記結合杆部１６ｃの外周面のうちで、このキー溝３６ａから外れた部分は、段付円筒状である。即ち、この結合杆部１６ｃの外周面のうちで、このキー溝３６ａから外れた部分は、軸方向先端部（図１７、１８、２０に於ける左端部）を、比較的径寸法の小さい内径側小径円筒部４１とし、軸方向中間部乃至基端部（図１７、１８、２０に於ける右端部）を、比較的径寸法が大きい内径側大径円筒部４２としている。
【００３２】
又、本例の場合、前記内径側大径円筒部４２は、前記外径側小径円筒部３９に対して締り嵌めで、前記外径側大径円筒部４０に対して隙間嵌で、それぞれ内嵌可能である。又、前記内径側小径円筒部４１は、前記外径側小径円筒部３９に対して隙間嵌で内嵌可能である。又、前記キー３２ａは、前記キー溝３６ａに対して周方向の隙間を介在させた状態でキー係合可能である。
【００３３】
本例の場合、図１８〜１９に示した正常時の状態、即ち、前記結合孔１２ｃの内側に前記結合杆部１６ｃを挿入すると共に、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとの軸方向に関する互いの位置関係を、正規の位置関係にした状態で、前記結合孔１２ｃの内周面と前記結合杆部１６ｃの外周面とを、回転方向のがたつきを生じない状態で、トルクの伝達を可能に係合させている。この為に具体的には、図１８及び図１９の（Ａ）に示す様に、前記キー溝３６ａに前記キー３２ａを、周方向の隙間を介在させた状態で係合させると共に、前記外径側小径円筒部３９に対して前記内径側大径円筒部４２の先半部を、締り嵌めで内嵌している。更には、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとを溶接（溶接金属２２により結合）している。本例の場合には、据え切り操作時を含めて、平常運転時には、前記外径側小径円筒部３９と前記内径側大径円筒部４２との嵌合部（摩擦係合部）と前記溶接金属２２とを介して（主に、この溶接金属２２を介して）、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとの間でのトルク伝達を行う。
【００３４】
又、本例の場合も、前記正常時の状態、或いは、少なくとも前記結合杆部１６ｃの先端縁部分を前記結合孔１２ｃから突出させた状態で、この結合杆部１６ｃの外周面の先端縁部分のうち、周方向に関して前記キー溝３６ａから外れた部分に、抜け止めの為のかしめ部２０ｃを形成している。
【００３５】
上述の様に構成する本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、図１８〜１９に示した正常時の状態で、車両の衝突事故や操舵輪の縁石乗り上げに伴って、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとの間に、前記溶接金属２２の耐衝撃性を超える大きさの、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用すると、この溶接金属２２が破損する。これと共に、前記外径側小径円筒部３９と前記内径側大径円筒部４２の先半部との嵌合部に或る程度の塑性変形が生じて、この嵌合部の締め代が低下若しくは喪失する。この状態で車両の走行を続けると、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとの結合部に、走行時の操舵トルクが繰り返し加わる等によって、前記係合部に軸方向の滑りが生じる。これにより、図１８→図２０の順に示す様に、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとが、軸方向に関して所定量相対変位する。この結果、図２０及び図２１の（Ａ）に示す様に、前記外径側小径円筒部３９と前記内径側小径円筒部４１とが隙間嵌で嵌合した状態になると共に、図２０及び図２１の（Ｂ）に示す様に、前記外径側大径円筒部４０と前記内径側大径円筒部４２の先半部とが隙間嵌で嵌合した状態になる。一方、この状態でも、前記キー溝３６ａと前記キー３２ａとが、円周方向の隙間を介して係合した状態は維持される。つまり、この異常時の状態では、前記結合孔１２ｃの内周面と前記結合杆部１６ｃの外周面とが、回転方向のがたつきを生じる状態で、トルクの伝達を可能に係合した状態となる。尚、この状態で、前記結合孔１２ｃから前記結合杆部１６ｃが基端側に抜け出る事は、前記かしめ部２０ｃと前記結合孔１２ｃの先端側の開口部の周囲部分に存在する段部２１とが、軸方向に機械的に係合する事に基づいて防止される。
この様な本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、運転者は、上述の様ながたつきの存在に基づいて、前記衝撃荷重が加わった事実を容易に認識できる。
【００３６】
［実施の形態の第５例］
図２２は、請求項１〜３、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、シャフト１１ｄを、円管状としている。これと共に、このシャフト１１ｄの先端部に設けた結合杆部１６ｄの先端縁部分を、ローリングかしめ加工により外径側に曲げ起こす事で、この曲げ起こした部分を、抜け止めの為のかしめ部２０ｄとしている。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１〜６に示した実施の形態の第１例の場合と同様である。この為、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明は省略する。
【００３７】
［実施の形態の第６例］
図２３は、請求項１〜３、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合には、ヨーク１０ｄの基端部に設けた結合孔１２ｄの内側に、シャフト１１ｅの先端部に設けた結合杆部１６ｅを挿入するのに先立って、この結合杆部１６ｅの外周面の先端部に、第二大径雄セレーション部４３を設けている。この第二大径雄セレーション部４３のピッチ円直径は、前記結合杆部１６ｅの外周面の基端部に設けた大径雄セレーション部１９のピッチ円直径よりも、少しだけ大きくしている。
【００３８】
本例の場合、前記結合孔１２ｄの内側に前記結合杆部１６ｅを挿入する際には、前記シャフト１１ｅに大きな圧入荷重を加える事によって、前記第二大径雄セレーション部４３を、小径雌セレーション部１４の内側に圧入し、更にこの小径雌セレーション部１４の内側を通過させる。そして、図示の様に、前記第二大径雄セレーション部４３を大径雌セレーション部１５に対して隙間嵌でセレーション係合させると共に、前記大径雄セレーション部１９を前記小径雌セレーション部１４に対して締り嵌めでセレーション係合させる。
【００３９】
本例の場合、この状態で、前記ヨーク１０ｄと前記シャフト１１ｅとの間に、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用した後、車両の走行を続ける事によって、前記結合孔１２ｄの内側から前記結合杆部１６ｅが基端側に抜け出る方向に変位した場合には、前記第二大径雄セレーション部４３の基端縁と前記小径雌セレーション部１４の先端縁とが、軸方向に関して機械的に係合する。これにより、それ以上、前記抜け出る方向に変位する事を阻止される。本例の場合には、これら第二大径雄セレーション部４３の基端縁と小径雌セレーション部１４の先端縁とが、抜け止め構造部に相当する。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１〜６に示した実施の形態の第１例の場合と同様である。この為、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、シャフトと自在継手のヨークとの結合部に限らず、ステアリング装置を構成して、ステアリングホイールに加えられたトルクをステアリングギヤユニットの入力軸に伝達する部分であれば、何れの部分でも実施できる。例えば、ステアリングシャフト或いは中間シャフトを構成するインナシャフトを軸方向に２分割し、これら両分割シャフトの端部同士の結合部に、本発明の構造を適用する事もできる。
又、本発明を実施する場合、第一、第二両トルク伝達部材同士の溶接部の強度は、任意の大きさに設定できるが、この溶接部の強度を大きくする程、衝撃荷重に対する耐久性を確保する事ができ、衝撃荷重を受けた後の安全走行を継続し易くできる。この場合にも、想定を上回る大きさの衝撃荷重が加わる事により、前記溶接部が破損した場合には、本発明による衝撃荷重の検知機能が働く（回転方向のがたつきを介在させて、トルクの伝達を可能な結合状態に移行する）。
又、本発明を実施する場合に、第一、第二両トルク伝達部材同士の溶接を省略する場合には、据え切り操作時を含めて、平常運転時に於ける、第一、第二両トルク伝達部材同士の間でのトルク伝達、並びに、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関するずれ止めを、外径側係合部と内径側係合部との係合に基づいて行える様に、各部の形状及び寸法等を適切に規制する。
又、上述した各実施の形態では、第一、第二両トルク伝達部材同士の結合部の、正常状態から異常状態への移行方向を、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の結合部の伸長方向とした。但し、本発明を実施する場合には、当該移行方向を、この結合部の収縮方向（反伸長方向）とする事もできる。この場合には、例えば、前記各実施の形態の構造で、外径側係合部及び内径側係合部の構造を軸方向に関して反転させる。更には、当該移行方向を両方向に設定した構造、即ち、前記結合部が伸長方向に移行した場合に異常を知らせる構造と、同じく収縮方向に移行した場合に異常を知らせる構造とを、両方備えた構造を採用する事もできる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 車体
２ ステアリングコラム
３ ステアリングシャフト
４ ステアリングホイール
５ａ、５ｂ 自在継手
６ 中間シャフト
７ ステアリングギヤユニット
８ 入力軸
９ タイロッド
１０、１０ａ〜１０ｄ ヨーク
１１、１１ａ〜１１ｅ シャフト
１２、１２ａ〜１２ｄ 結合孔
１３ 雌セレーション部
１４ 小径雌セレーション部
１５ 大径雌セレーション部
１６、１６ａ〜１６ｅ 結合杆部
１７ 雄セレーション部
１８ 小径雄セレーション部
１９ 大径雄セレーション部
２０、２０ａ〜２０ｄ かしめ部
２１ 段部
２２ 溶接金属
２３ａ、２３ｂ 平面部
２４ 凹曲面部
２５ 幅狭孔部
２６ 幅広孔部
２７ａ、２７ｂ 平面部
２８ 凸曲面部
２９ 幅狭杆部
３０ 幅広杆部
３１ 外径側円筒面部
３２、３２ａ キー
３３ 幅広キー部
３４ 幅狭キー部
３５ 内径側円筒面部
３６、３６ａ キー溝
３７ 幅広溝部
３８ 幅狭溝部
３９ 外径側小径円筒部
４０ 外径側大径円筒部
４１ 内径側小径円筒部
４２ 内径側大径円筒部
４３ 第二大径雄セレーション部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両（自動車）の操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する為のステアリング装置を構成して、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤユニットに伝達するトルク伝達装置の改良に関する。具体的には、衝突事故等により、前記ステアリング装置の構成部品の損傷に結び付く様な衝撃が加わった場合に、運転操作を可能にしつつ、この様な衝撃が加わった事実を運転者に分かる様にするものである。
【背景技術】
【０００２】
ステアリング装置として、例えば図２４に示す様な構造が、広く知られている。このステアリング装置は、車体１に支持された円筒状のステアリングコラム２の内径側にステアリングシャフト３を、回転自在に支持している。そして、このステアリングコラム２の後端開口よりも後方に突出した、前記ステアリングシャフト３の後端部分に、ステアリングホイール４を固定している。このステアリングホイール４を回転させると、この回転が、前記ステアリングシャフト３、自在継手５ａ、中間シャフト６、自在継手５ｂを介して、ステアリングギヤユニット７の入力軸８に伝達される。この入力軸８が回転すると、このステアリングギヤユニット７の両側に配置された１対のタイロッド９、９が押し引きされて左右１対の操舵輪に、前記ステアリングホイール４の操作量に応じた舵角が付与される。
【０００３】
上述の様なステアリング装置には、前記ステアリングホイール４から前記入力軸８までの間に、それぞれが操舵の為のトルクを伝達する部材同士の結合部が、複数箇所存在する。例えば、前記両自在継手５ａ、５ｂを構成するヨークの基端部と、これら両自在継手５ａ、５ｂにより結合されるシャフトの先端部（前記ステアリングシャフト３の前端部、前記中間シャフト６の両端部、前記入力軸８の基端部）との結合部も、上述した様な結合部に該当する。この様なシャフトと自在継手のヨークとの結合部に関しては、従来から、これらシャフトの先端部とヨークの基端部とを、締り嵌めによる嵌合、セレーション嵌合、溶接、かしめ、これらの併用等（例えば特許文献１、２参照）により、回転方向に関するがたつきを生じない状態で、トルクの伝達を可能に結合する構造が採用されている。又、この様な構造を採用する場合に、一般的には、前記シャフトと前記ヨークとが軸方向に相対変位しない様にする為に、前記溶接や前記かしめの強度を十分に確保するか、或いは、前記シャフトと前記ヨークとが軸方向に相対変位した場合でも、回転方向に関するがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合された状態が維持される様な構造を採用するのが通例である。
【０００４】
ところで、上述の様なトルクを伝達する部材同士の結合部には、車両が衝突事故を起こしたり、運転操作の誤りにより操舵輪を縁石に乗り上げたりする事に基づいて、回転方向や軸方向の衝撃荷重が加わる場合がある。そして、この様な衝撃荷重に基づいて、前記結合部の全部又は一部（溶接部、圧入部等）が損傷し、継続的な安全運行に支障をきたす可能性がある。この様な場合に、使用者が当該車両を修理工場に持ち込んで、直ちに検査、修理を受ければ良いが、一部の使用者は、特に異常を感じないで、そのまま車両の使用を継続する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９１６７９号公報
【特許文献２】特開２００７−４０４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、構成部材に回転方向や軸方向の衝撃荷重が加わった場合に、加わった事実を運転者が容易に認識できるステアリング装置を得られるステアリング装置用トルク伝達装置を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のステアリング装置用トルク伝達装置は、互いに同心に配置されてトルクの伝達方向に関して互いに直列に接続された、第一、第二両トルク伝達部材を備える。そして、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤユニットの入力軸に伝達するトルク伝達機構の途中に設けられて、前記ステアリングホイールとこの入力軸との間でのトルク伝達に供される。
特に、本発明のステアリング装置用トルク伝達装置に於いては、前記第一、第二両トルク伝達部材は、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合されており、且つ、軸方向に関し所定量相対変位する事に基づいて、回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に結合された状態に変化する。
【０００８】
本発明を実施する場合には、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記第一トルク伝達部材を、結合孔と、この結合孔の内周面に設けられた外径側係合部とを有するものとする。又、前記第二トルク伝達部材を、前記結合孔の内側に挿入した結合杆部と、この結合杆部の外周面に設けられた、前記外径側係合部に対してトルクの伝達を可能に係合させた内径側係合部とを有するものとする。
又、前記第一、第二両トルク伝達部材が、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合された状態を、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関する互いの位置関係が、正規の位置関係にある状態で、前記外径側係合部と前記内径側係合部とが回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に係合した状態とする。
又、前記第一、第二両トルク伝達部材が、回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に結合された状態を、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関する互いの位置関係が、前記正規の位置関係から前記作用方向に所定量ずれた位置関係にある状態で、前記外径側係合部と前記内径側係合部とが回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に係合した状態とする。
更に、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の間に、前記結合孔から前記結合杆部が抜け出る事を防止する為の抜け止め構造部を設ける。
【０００９】
又、この場合に、より具体的には、トルクの伝達を可能にする前記外径側係合部と前記内径側係合部との係合態様として、例えば、請求項３に記載した発明の様に、セレーション係合を採用したり、請求項４に記載した発明の様に、非円形嵌合を採用したり、請求項５に記載した発明の様に、キー係合を採用したりする。或いは、請求項６に記載した発明の様に、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能にする構造として摩擦係合を採用し、回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能にする構造として、上述の様な、セレーション係合と非円形嵌合とキー係合とのうちの何れかを採用する事もできる。
更に、これらの場合に、より具体的には、例えば請求項７に記載した発明の様に、前記抜け止め構造部を、前記第一、第二両トルク伝達部材の一部分同士が軸方向に機械的に係合する事に基づいて、前記結合孔から前記結合杆部が抜け出る事を防止するものとする。
【００１０】
又、上述の様な請求項２〜７に記載した発明を実施する場合の具体的形態としては、例えば請求項８に記載した発明の様に、前記第一トルク伝達部材と前記第二トルク伝達部材とのうちの一方のトルク伝達部材を自在継手のヨークとし、前記結合孔をこのヨークの基端部に形成する。同じく他方のトルク伝達部材をシャフトとし、前記結合杆部をこのシャフトの端部に設ける。
【００１１】
又、本発明を実施する場合には、例えば請求項９に記載した発明の様に、前記第一、第二両トルク伝達部材を、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合されている状態で、互いに溶接する事もできる。この溶接部の強度は、任意の大きさに設定する事ができる。即ち、この溶接部の強度は、この溶接部が、比較的小さい衝撃荷重により破損する大きさに設定しても良いし、比較的大きい衝撃荷重により破損する大きさに設定しても良い。
【発明の効果】
【００１２】
上述の様に構成する本発明のステアリング装置用トルク伝達装置の場合、車両が衝突事故を起こしたり、運転操作の誤りにより操舵輪を縁石に乗り上げたりする事に基づいて、第一、第二両トルク伝達部材同士の結合部に、正規の結合状態の維持を妨げる大きさの、回転方向や軸方向の衝撃荷重が加わった場合に、加わった事実を運転者が容易に認識できる。
即ち、前記結合部に上述の様な衝撃荷重が加わる事に基づいて、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関する位置規制力（例えば、嵌合部の締め代や溶接に基づく位置規制力）が低下若しくは喪失すると、その後、前記結合部に走行時の操舵トルクが繰り返し加わる等によって、前記第一、第二両トルク伝達部材同士が、軸方向に関して所定量相対変位する。これに伴い、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の結合状態が、回転方向のがたつきを生じる事なくトルク伝達を可能な状態から、回転方向のがたつきを介在させてトルク伝達を可能な状態に変化する。この結果、このがたつきの分だけ、ステアリングホイールの遊び（操舵輪の舵角変化に結び付かない操作範囲）が増加すると共に、場合によっては、前記がたつきに基づいて生じる振動が前記ステアリングホイールに伝わったり、このがたつきに基づいて生じる異音が車室内に響いたりする様になる。この様な状況の変化は、運転者が容易に感じ取れる為、運転者は、この様な状況の変化に基づいて、上述の様な衝撃荷重が加わった事実を容易に認識できる。この為、運転者に、修理を促す事ができて、損傷した車両の運行を継続する事に伴う危険を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を、衝撃荷重が加わる前の状態で示す断面図。
【図２】図１のａ−ａ断面図。
【図３】図１のｂ部拡大図。
【図４】図３のｃ−ｃ断面図（Ａ）及びｄ−ｄ断面図（Ｂ）。
【図５】衝撃荷重が加わった後の状態で示す、図３と同様の図。
【図６】図５のｅ−ｅ断面図（Ａ）及びｆ−ｆ断面図（Ｂ）。
【図７】本発明の実施の形態の第２例を、衝撃荷重が加わる前の状態で示す断面図。
【図８】図７のｇ−ｇ断面図（Ａ）及びｈ−ｈ断面図（Ｂ）。
【図９】衝撃荷重が加わった後の状態で示す、図７と同様の図。
【図１０】図９のｉ−ｉ断面図（Ａ）及びｊ−ｊ断面図（Ｂ）。
【図１１】図９のｋ矢視図。
【図１２】本発明の実施の形態の第３例を組み立てる前の状態で示す、シャフトの部分側面図（Ａ）、及び、ヨークの部分断面図（Ｂ）。
【図１３】衝撃荷重が加わる前の状態で示す断面図。
【図１４】図１３のｍ−ｍ断面図（Ａ）及びｎ−ｎ断面図（Ｂ）。
【図１５】衝撃荷重が加わった後の状態で示す、図１３と同様の図。
【図１６】図１５のｏ−ｏ断面図（Ａ）及びｐ−ｐ断面図（Ｂ）。
【図１７】本発明の実施の形態の第４例を組み立てる前の状態で示す、シャフトの部分側面図（Ａ）、及び、ヨークの部分断面図（Ｂ）。
【図１８】組み立てた後、衝撃荷重が加わる前の状態で示す断面図。
【図１９】図１８のｑ−ｑ断面図（Ａ）及びｒ−ｒ断面図（Ｂ）。
【図２０】衝撃荷重が加わった後の状態で示す、図１８と同様の図。
【図２１】図２０のｓ−ｓ断面図（Ａ）及びｔ−ｔ断面図（Ｂ）。
【図２２】本発明の実施の形態の第５例を、衝撃荷重が加わる前の状態で示す部分断面図。
【図２３】本発明の実施の形態の第６例を、衝撃荷重が加わる前の状態で示す部分断面図。
【図２４】従来から知られているステアリング装置の１例を示す部分切断側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施の形態の第１例］
図１〜６は、請求項１〜３、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例は、自在継手を構成するヨーク１０とシャフト１１（ステアリングシャフト又は中間シャフト）との結合部に、本発明の構造を適用した例である。尚、図１〜４は、前記ヨーク１０とシャフト１１との間に回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用する前の状態である、正常時の状態を、図５〜６は、この衝撃荷重が作用した後の状態である、異常時の状態を、それぞれ示している。又、前記ヨーク１０を含む自在継手の構造及び作用に就いては、従来から周知であるから、図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１５】
第一トルク伝達部材である、前記ヨーク１０の基部の径方向中心部には、結合孔１２を軸方向に形成している。この結合孔１２の内周面は、外径側係合部である、雌セレーション部１３としている。又、この雌セレーション部１３は、軸方向先半部（図１、３、５に於ける左半部）を、比較的小径の小径雌セレーション部１４とし、軸方向基半部（図１、３、５に於ける右半部）を、比較的大径の大径雌セレーション部１５としている。一方、第二トルク伝達部材である、前記シャフト１１の先端部には、基端寄り部分に比べて外径が小さくなった、結合杆部１６を設けている。この結合杆部１６の外周面は、前記雌セレーション部１３とセレーション係合可能な、内径側係合部である、雄セレーション部１７としている。又、この雄セレーション部１７は、軸方向先端部（図１、３、５に於ける左端部）を、比較的小径の小径雄セレーション部１８とし、軸方向中間部乃至基端部（図１、３、５に於ける右端部）を、比較的大径の大径雄セレーション部１９としている。又、このうちの大径雄セレーション部１９は、前記小径雌セレーション部１４に対し締り嵌めで、前記大径雌セレーション部１５に対し隙間嵌で、それぞれセレーション係合可能である。又、前記小径雄セレーション部１８は、前記小径雌セレーション部１４に対し隙間嵌でセレーション係合可能である。
【００１６】
本例の場合、図１〜４に示した正常時の状態、即ち、前記結合孔１２の内側に前記結合杆部１６を挿入すると共に、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との軸方向に関する互いの位置関係を、正規の位置関係にした状態で、前記雌セレーション部１３と前記雄セレーション部１７とを、回転方向のがたつきを生じない状態で、トルクの伝達を可能に係合させている。この為に具体的には、図３及び図４の（Ａ）に詳示する様に、前記小径雌セレーション部１４と前記大径雄セレーション部１９の先半部とを、締り嵌めでセレーション係合させている。又、この状態で、図３及び図４の（Ｂ）に詳示する様に、前記大径雌セレーション部１５と前記大径雄セレーション部１９の基半部とを、隙間嵌でセレーション係合させている。
【００１７】
又、本例の場合には、前記正常時の状態、或いは、少なくとも前記小径雄セレーション部１８の先端縁部分を前記結合孔１２から突出させた状態で、この先端縁部分に外径側に突出するかしめ部２０を、プレスかしめ加工により形成している。そして、前記結合孔１２から前記結合杆部１６が基端側に抜け出る方向に変位した場合に、前記かしめ部２０と前記結合孔１２の先端側の開口部の周囲部分に存在する段部２１とが、軸方向に機械的に係合する事に基づいて、前記結合杆部１６が前記結合孔１２から基端側に抜け出る事を防止できる様にしている。本例の場合には、これらかしめ部２０と段部２１とが、特許請求の範囲に記載した抜け止め構造部に相当する。
【００１８】
更に、本例の場合には、前記正常時の状態で、前記ヨーク１０の基端面の内周部分と前記シャフト１１の外周面の先端寄り部分とに溶接金属２２を掛け渡す状態で、これらヨーク１０とシャフト１１とを溶接している。本例の場合には、据え切り操作｛車両が停止した状態で行うステアリングホイール４（図２４参照）の操作｝時を含めて、平常運転時には、前記小径雌セレーション部１４と前記大径雄セレーション部１９とのセレーション係合部と、前記溶接金属２２とを介して、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との間でのトルク伝達を行う。溶接部である、前記溶接金属２２の強度は、据え切り操作に作用するトルク（平常時最大伝達トルク）では破損せず、衝突事故や操舵輪の縁石乗り上げに伴って前記ヨーク１０と前記シャフト１１との間に作用する、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重により破損する大きさとしている。
【００１９】
上述の様に構成する本例のステアリング装置用トルク伝達装置を搭載した車両が衝突事故を起こしたり、或いは運転操作の誤りにより操舵輪を縁石に乗り上げたりする事で、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との間に、前記溶接金属２２の耐衝撃性を超える大きさの、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用すると、この溶接金属２２が破損する。これと共に、前記小径雌セレーション部１４と前記大径雄セレーション部１９とのセレーション係合部に或る程度の塑性変形が生じて、このセレーション係合部の締め代が低下若しくは喪失する。この状態で車両の走行を続けると、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との結合部に、走行時の操舵トルクが繰り返し加わる等によって、前記セレーション係合部に軸方向の滑りが生じる。これにより、図３→図５の順に示す様に、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との軸方向に関する互いの位置関係が、前記正規の位置関係から、軸方向に関して所定量ずれた位置関係に変化する。この結果、図５及び図６の（Ａ）に詳示する様に、前記小径雌セレーション部１４と前記小径雄セレーション部１８とが、隙間嵌でセレーション係合すると共に、図５及び図６の（Ｂ）に詳示する様に、前記大径雌セレーション部１５と前記大径雄セレーション部１９の先半部とが、隙間嵌でセレーション係合した状態になる。つまり、この図５〜６に示した異常時の状態では、前記雌セレーション部１３と前記雄セレーション部１７とが、回転方向のがたつきを生じる状態で、トルクの伝達を可能に係合した状態になる。尚、この状態で、前記結合孔１２から前記結合杆部１６が基端側に抜け出る事は、前記かしめ部２０と前記段部２１との軸方向に関する機械的な係合に基づいて防止される。
【００２０】
上述の様に、前記雌セレーション部１３と前記雄セレーション部１７とのセレーション係合部で回転方向のがたつきが生じる状態になると、このがたつきの分だけ、前記ステアリングホイール４の遊びが増加すると共に、場合によっては、前記がたつきに基づいて生じる振動が前記ステアリングホイール４に伝わったり、このがたつきに基づいて生じる異音が車室内に響いたりする様になる。この様な状況の変化は、運転者が容易に感じ取れる為、運転者は、この様な状況の変化に基づいて、前記衝撃荷重が加わった事実を容易に認識できる。この為、運転者に、修理を促す事ができて、損傷した車両の運行を継続する事に伴う危険を回避できる。
【００２１】
［実施の形態の第２例］
図７〜１１は、請求項１、２、４、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、ヨーク１０ａの基端部に設けた結合孔１２ａの断面形状と、シャフト１１ａの先端部に設けた結合杆部１６ａの断面形状とを、それぞれ略小判形としている。即ち、外径側係合部である、前記結合孔１２ａの内周面は、互いに平行な１対の平面部２３ａ（２３ｂ）、２３ａ（２３ｂ）と、これら両平面部２３ａ（２３ｂ）、２３ａ（２３ｂ）の端部同士を連結する、それぞれが前記結合孔１２ａの中心軸を中心とする部分円筒状の凹曲面部２４、２４とから成る。又、この様な結合孔１２ａは、軸方向先半部（図７、９に於ける左半部）を、前記両平面部２３ａ、２３ａの間隔が比較的狭い幅狭孔部２５とし、軸方向基半部（図７、９に於ける右半部）を、前記両平面部２３ｂ、２３ｂの間隔が比較的広い幅広孔部２６としている。一方、内径側係合部である、前記結合杆部１６ａの外周面は、互いに平行な１対の平面部２７ａ（２７ｂ）、２７ａ（２７ｂ）と、これら両平面部２７ａ（２７ｂ）、２７ａ（２７ｂ）の端部同士を連結する、それぞれが前記結合杆部１６ａの中心軸を中心とする部分円筒状の凸曲面部２８、２８とから成る。この様な結合杆部１６ａは、軸方向先端部（図７、９に於ける左端部）を、前記両平面部２７ａ、２７ａの間隔が比較的狭い幅狭杆部２９とし、軸方向中間部乃至基端部（図７、９に於ける右端部）を、前記両平面部２７ｂ、２７ｂの間隔が比較的広い幅広杆部３０としている。
【００２２】
又、本例の場合、前記結合杆部１６ａの両凸曲面部２８、２８は、前記結合孔１２ａの両凹曲面部２４、２４に対して、隙間嵌で内嵌可能である。又、前記幅広杆部３０は、前記幅狭孔部２５に対して、互いの両平面部２７ｂ、２３ａ同士の間に締め代を持たせた状態で内嵌可能である。又、前記幅広杆部３０は、前記幅広孔部２６に対して、互いの両平面部２７ｂ、２３ｂ同士の間に比較的大きい隙間を介在させた状態で内嵌可能である。又、前記幅狭杆部２９は、前記幅狭孔部２５に対して、互いの両平面部２７ａ、２３ａ同士の間に比較的大きい隙間を介在させた状態で内嵌可能である。
【００２３】
本例の場合、図７〜８に示した正常時の状態、即ち、前記結合孔１２ａの内側に前記結合杆部１６ａを挿入すると共に、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとの軸方向に関する互いの位置関係を、正規の位置関係にした状態で、前記結合孔１２ａの内周面と前記結合杆部１６ａの外周面とを、回転方向のがたつきを生じない状態で、トルクの伝達を可能に係合（非円形嵌合）させている。この為に具体的には、図７及び図８の（Ａ）に示す様に、前記幅狭孔部２５に前記幅広杆部３０を、互いの両平面部２３ａ、２７ｂ同士の間に締め代を持たせた状態で内嵌している。又、この状態で、図７及び図８の（Ｂ）に示す様に、前記幅広孔部２６に前記幅広杆部３０を、互いの両平面部２３ｂ、２７ｂ同士の間に比較的大きい隙間を介在させた状態で内嵌している。
【００２４】
又、本例の場合も、前記正常時の状態、或いは、少なくとも前記幅狭杆部２９の先端縁部分を前記結合孔１２ａから突出させた状態で、この幅狭杆部２９の両凸曲面部２８、２８の先端縁部分に、抜け止めの為のかしめ部２０ａ、２０ａを形成している。更に、前記正常時の状態で、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとを溶接（溶接金属２２により結合）している。
【００２５】
上述の様に構成する本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、図７〜８に示した正常時の状態で、車両の衝突事故や操舵輪の縁石乗り上げに伴って、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとの間に、前記溶接金属２２の耐衝撃性を超える大きさの、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用すると、この溶接金属２２が破損する。これと共に、前記幅狭孔部２５と前記幅広杆部３０との嵌合部に或る程度の塑性変形が生じて、この嵌合部の締め代が低下若しくは喪失する。この状態で車両の走行を続けると、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとの結合部に、走行時の操舵トルクが繰り返し加わる等によって、前記嵌合部に軸方向の滑りが生じる。これにより、図７→図９の順に示す様に、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとが、軸方向に関して所定量相対変位する。この結果、図９及び図１０の（Ａ）に示す様に、前記幅狭孔部２５と前記幅狭杆部２９とが、互いの両平面部２３ａ、２７ａ同士の間に比較的大きい隙間を介在させた状態で嵌合した状態になる。これと共に、図９及び図１０の（Ｂ）に示す様に、前記幅広孔部２６と前記幅広杆部３０とが、互いの両平面部２３ｂ、２７ｂ同士の間に比較的大きい隙間を介在させた状態で嵌合した状態になる。この様な異常時の状態では、図１０の（Ａ）（Ｂ）に鎖線で示す様に、前記各隙間の存在に基づいて、前記結合孔１２ａの内側で前記結合杆部１６ａが、若干量、回転可能になる。つまり、この状態では、これら結合孔１２ａの内周面と結合杆部１６ａの外周面とが、回転方向のがたつきを生じる状態で、トルクの伝達を可能に係合（非円形嵌合）した状態になる。尚、この状態で、前記結合孔１２ａから前記結合杆部１６ａが基端側に抜け出る事は、図１１に示す様に、前記かしめ部２０ａ、２０ａと前記結合孔１２ａの先端側の開口部の周囲部分に存在する段部２１とが、軸方向に機械的に係合する事に基づいて防止される。
この様な本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、運転者は、上述の様ながたつきの存在に基づいて、前記衝撃荷重が加わった事実を容易に認識できる。
【００２６】
［実施の形態の第３例］
図１２〜１６は、請求項１、２、５、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、ヨーク１０ｂの基端部に設けた結合孔１２ｂと、シャフト１１ｂの先端部に設けた結合杆部１６ｂとを、キー係合させる構成を採用している。即ち、本例の場合、外径側係合部である、前記結合孔１２ｂの内周面は、軸方向に関して径寸法が変化しない外径側円筒面部３１と、この外径側円筒面部３１の周方向一部分から内径側に突出する状態で設けられた、軸方向に長いキー３２とから成る。このキー３２は、軸方向先半部（図１２、１３、１５に於ける左半部）を、周方向幅が比較的広い幅広キー部３３とし、軸方向基半部（図１２、１３、１５に於ける右半部）を、周方向幅が比較的狭い幅狭キー部３４としている。一方、内径側係合部である、前記結合杆部１６ｂの外周面は、軸方向に関して径寸法が変化しない内径側円筒面部３５と、この内径側円筒面部３５の周方向一部分に設けられた、軸方向に長いキー溝３６とから成る。このキー溝３６は、軸方向先端部（図１２、１３、１５に於ける左半部）を、周方向幅が比較的広い幅広溝部３７とし、軸方向中間部乃至基端部（図１２、１３、１５に於ける右端部）を、周方向幅が比較的狭い幅狭溝部３８としている。
【００２７】
又、本例の場合、前記内径側円筒面部３５は、前記外径側円筒面部３１に対して、隙間嵌で内嵌可能である。又、前記幅広キー部３３は、前記幅狭溝部３８に対して周方向の締め代を持たせた状態で、前記幅広溝部３７に対して周方向の隙間を介在させた状態で、それぞれキー係合可能である。又、前記幅狭キー部３４は、前記幅狭溝部３８に対して周方向の隙間を介在させた状態でキー係合可能である。
【００２８】
本例の場合、図１３〜１４に示した正常時の状態、即ち、前記結合孔１２ｂの内側に前記結合杆部１６ｂを挿入すると共に、前記ヨーク１０ｂと前記シャフト１１ｂとの軸方向に関する互いの位置関係を、正規の位置関係にした状態で、前記結合孔１２ｂの内周面と前記結合杆部１６ｂの外周面とを、回転方向のがたつきを生じない状態で、トルクの伝達を可能に係合させている。この為に具体的には、図１３及び図１４の（Ａ）に示す様に、前記幅狭溝部３８の先半部に前記幅広キー部３３を、周方向の締め代を持たせた状態で係合させている。又、この状態で、図１３及び図１４の（Ｂ）に示す様に、前記幅狭溝部３８に前記幅狭キー部３４の基半部を、周方向の隙間を介在させた状態で係合させている。
【００２９】
又、本例の場合も、前記正常時の状態、或いは、少なくとも前記結合杆部１６ｂの先端縁部分を前記結合孔１２ｂから突出させた状態で、この結合杆部１６ｂの外周面の先端縁部分のうち、周方向に関して前記キー溝３６から外れた部分に、抜け止めの為のかしめ部２０ｂを形成している。更に、前記正常時の状態で、前記ヨーク１０ｂと前記シャフト１１ｂとを溶接（溶接金属２２により結合）している。
【００３０】
上述の様に構成する本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、図１３〜１４に示した正常時の状態で、車両の衝突事故や操舵輪の縁石乗り上げに伴って、前記ヨーク１０ｂと前記シャフト１１ｂとの間に、前記溶接金属２２の耐衝撃性を超える大きさの、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用すると、この溶接金属２２が破損する。これと共に、前記幅狭溝部３８の先半部と前記幅広キー部３３との係合部に或る程度の塑性変形が生じて、この係合部の締め代が低下若しくは喪失する。この状態で車両の走行を続けると、前記ヨーク１０ｂと前記シャフト１１ｂとの結合部に、走行時の操舵トルクが繰り返し加わる等によって、前記係合部に軸方向の滑りが生じる。これにより、図１３→図１５の順に示す様に、前記ヨーク１０ｂと前記シャフト１１ｂとが、軸方向に関して所定量相対変位する。この結果、図１５及び図１６の（Ａ）に示す様に、前記幅広溝部３７と前記幅広キー部３３とが、周方向の隙間を介在させた状態で係合した状態となる。これと共に、図１５及び図１６の（Ｂ）に示す様に、前記幅狭溝部３８の先半部と前記幅狭キー部３４とが、周方向の隙間を介在させた状態で係合した状態となる。つまり、この様な異常時の状態では、前記結合孔１２ｂの内周面と前記結合杆部１６ｂの外周面とが、回転方向のがたつきを生じる状態で、トルクの伝達を可能に係合した状態となる。尚、この状態で、前記結合孔１２ｂから前記結合杆部１６ｂが基端側に抜け出る事は、前記かしめ部２０と前記結合孔１２ｂの先端側の開口部の周囲部分に存在する段部２１とが、軸方向に機械的に係合する事に基づいて防止される。
この様な本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、運転者は、上述の様ながたつきの存在に基づいて、前記衝撃荷重が加わった事実を容易に認識できる。
【００３１】
［実施の形態の第４例］
図１７〜２１は、請求項１、２、６〜９に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合も、ヨーク１０ｃの基端部に設けた結合孔１２ｃと、シャフト１１ｃの先端部に設けた結合杆部１６ｃとを、キー係合させる構成を採用している。本例の場合、外径側係合部である、前記結合孔１２ｃの内周面の周方向一部分に軸方向に長いキー３２ａを、内径側に突出する状態で設けている。このキー３２ａの周方向幅は、軸方向に関して変化していない。又、前記結合孔１２ｃの内周面のうちで、このキー３２ａから外れた部分は、段付円筒状である。即ち、この結合孔１２ｃの内周面のうちで、このキー３２ａから外れた部分は、軸方向先半部（図１７、１８、２０に於ける左半部）を、径寸法が比較的小さい外径側小径円筒部３９とし、軸方向中間部乃至基半部（図１７、１８、２０に於ける右半部）を、径寸法が比較的大きい外径側大径円筒部４０としている。一方、内径側係合部である、前記結合杆部１６ｃの外周面は、周方向一部分に軸方向に長いキー溝３６ａを設けている。このキー溝３６ａの周方向幅も、軸方向に関して変化していない。又、前記結合杆部１６ｃの外周面のうちで、このキー溝３６ａから外れた部分は、段付円筒状である。即ち、この結合杆部１６ｃの外周面のうちで、このキー溝３６ａから外れた部分は、軸方向先端部（図１７、１８、２０に於ける左端部）を、比較的径寸法の小さい内径側小径円筒部４１とし、軸方向中間部乃至基端部（図１７、１８、２０に於ける右端部）を、比較的径寸法が大きい内径側大径円筒部４２としている。
【００３２】
又、本例の場合、前記内径側大径円筒部４２は、前記外径側小径円筒部３９に対して締り嵌めで、前記外径側大径円筒部４０に対して隙間嵌で、それぞれ内嵌可能である。又、前記内径側小径円筒部４１は、前記外径側小径円筒部３９に対して隙間嵌で内嵌可能である。又、前記キー３２ａは、前記キー溝３６ａに対して周方向の隙間を介在させた状態でキー係合可能である。
【００３３】
本例の場合、図１８〜１９に示した正常時の状態、即ち、前記結合孔１２ｃの内側に前記結合杆部１６ｃを挿入すると共に、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとの軸方向に関する互いの位置関係を、正規の位置関係にした状態で、前記結合孔１２ｃの内周面と前記結合杆部１６ｃの外周面とを、回転方向のがたつきを生じない状態で、トルクの伝達を可能に係合させている。この為に具体的には、図１８及び図１９の（Ａ）に示す様に、前記キー溝３６ａに前記キー３２ａを、周方向の隙間を介在させた状態で係合させると共に、前記外径側小径円筒部３９に対して前記内径側大径円筒部４２の先半部を、締り嵌めで内嵌している。更には、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとを溶接（溶接金属２２により結合）している。本例の場合には、据え切り操作時を含めて、平常運転時には、前記外径側小径円筒部３９と前記内径側大径円筒部４２との嵌合部（摩擦係合部）と前記溶接金属２２とを介して（主に、この溶接金属２２を介して）、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとの間でのトルク伝達を行う。
【００３４】
又、本例の場合も、前記正常時の状態、或いは、少なくとも前記結合杆部１６ｃの先端縁部分を前記結合孔１２ｃから突出させた状態で、この結合杆部１６ｃの外周面の先端縁部分のうち、周方向に関して前記キー溝３６ａから外れた部分に、抜け止めの為のかしめ部２０ｃを形成している。
【００３５】
上述の様に構成する本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、図１８〜１９に示した正常時の状態で、車両の衝突事故や操舵輪の縁石乗り上げに伴って、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとの間に、前記溶接金属２２の耐衝撃性を超える大きさの、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用すると、この溶接金属２２が破損する。これと共に、前記外径側小径円筒部３９と前記内径側大径円筒部４２の先半部との嵌合部に或る程度の塑性変形が生じて、この嵌合部の締め代が低下若しくは喪失する。この状態で車両の走行を続けると、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとの結合部に、走行時の操舵トルクが繰り返し加わる等によって、前記係合部に軸方向の滑りが生じる。これにより、図１８→図２０の順に示す様に、前記ヨーク１０ｃと前記シャフト１１ｃとが、軸方向に関して所定量相対変位する。この結果、図２０及び図２１の（Ａ）に示す様に、前記外径側小径円筒部３９と前記内径側小径円筒部４１とが隙間嵌で嵌合した状態になると共に、図２０及び図２１の（Ｂ）に示す様に、前記外径側大径円筒部４０と前記内径側大径円筒部４２の先半部とが隙間嵌で嵌合した状態になる。一方、この状態でも、前記キー溝３６ａと前記キー３２ａとが、円周方向の隙間を介して係合した状態は維持される。つまり、この異常時の状態では、前記結合孔１２ｃの内周面と前記結合杆部１６ｃの外周面とが、回転方向のがたつきを生じる状態で、トルクの伝達を可能に係合した状態となる。尚、この状態で、前記結合孔１２ｃから前記結合杆部１６ｃが基端側に抜け出る事は、前記かしめ部２０ｃと前記結合孔１２ｃの先端側の開口部の周囲部分に存在する段部２１とが、軸方向に機械的に係合する事に基づいて防止される。
この様な本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合も、運転者は、上述の様ながたつきの存在に基づいて、前記衝撃荷重が加わった事実を容易に認識できる。
【００３６】
［実施の形態の第５例］
図２２は、請求項１〜３、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、シャフト１１ｄを、円管状としている。これと共に、このシャフト１１ｄの先端部に設けた結合杆部１６ｄの先端縁部分を、ローリングかしめ加工により外径側に曲げ起こす事で、この曲げ起こした部分を、抜け止めの為のかしめ部２０ｄとしている。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１〜６に示した実施の形態の第１例の場合と同様である。この為、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明は省略する。
【００３７】
［実施の形態の第６例］
図２３は、請求項１〜３、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合には、ヨーク１０ｄの基端部に設けた結合孔１２ｄの内側に、シャフト１１ｅの先端部に設けた結合杆部１６ｅを挿入するのに先立って、この結合杆部１６ｅの外周面の先端部に、第二大径雄セレーション部４３を設けている。この第二大径雄セレーション部４３のピッチ円直径は、前記結合杆部１６ｅの外周面の基端部に設けた大径雄セレーション部１９のピッチ円直径よりも、少しだけ大きくしている。
【００３８】
本例の場合、前記結合孔１２ｄの内側に前記結合杆部１６ｅを挿入する際には、前記シャフト１１ｅに大きな圧入荷重を加える事によって、前記第二大径雄セレーション部４３を、小径雌セレーション部１４の内側に圧入し、更にこの小径雌セレーション部１４の内側を通過させる。そして、図示の様に、前記第二大径雄セレーション部４３を大径雌セレーション部１５に対して隙間嵌でセレーション係合させると共に、前記大径雄セレーション部１９を前記小径雌セレーション部１４に対して締り嵌めでセレーション係合させる。
【００３９】
本例の場合、この状態で、前記ヨーク１０ｄと前記シャフト１１ｅとの間に、回転方向や軸方向の相対的な衝撃荷重が作用した後、車両の走行を続ける事によって、前記結合孔１２ｄの内側から前記結合杆部１６ｅが基端側に抜け出る方向に変位した場合には、前記第二大径雄セレーション部４３の基端縁と前記小径雌セレーション部１４の先端縁とが、軸方向に関して機械的に係合する。これにより、それ以上、前記抜け出る方向に変位する事を阻止される。本例の場合には、これら第二大径雄セレーション部４３の基端縁と小径雌セレーション部１４の先端縁とが、抜け止め構造部に相当する。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１〜６に示した実施の形態の第１例の場合と同様である。この為、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、シャフトと自在継手のヨークとの結合部に限らず、ステアリング装置を構成して、ステアリングホイールに加えられたトルクをステアリングギヤユニットの入力軸に伝達する部分であれば、何れの部分でも実施できる。例えば、ステアリングシャフト或いは中間シャフトを構成するインナシャフトを軸方向に２分割し、これら両分割シャフトの端部同士の結合部に、本発明の構造を適用する事もできる。
又、本発明を実施する場合、第一、第二両トルク伝達部材同士の溶接部の強度は、任意の大きさに設定できるが、この溶接部の強度を大きくする程、衝撃荷重に対する耐久性を確保する事ができ、衝撃荷重を受けた後の安全走行を継続し易くできる。この場合にも、想定を上回る大きさの衝撃荷重が加わる事により、前記溶接部が破損した場合には、本発明による衝撃荷重の検知機能が働く（回転方向のがたつきを介在させて、トルクの伝達を可能な結合状態に移行する）。
又、本発明を実施する場合に、第一、第二両トルク伝達部材同士の溶接を省略する場合には、据え切り操作時を含めて、平常運転時に於ける、第一、第二両トルク伝達部材同士の間でのトルク伝達、並びに、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関するずれ止めを、外径側係合部と内径側係合部との係合に基づいて行える様に、各部の形状及び寸法等を適切に規制する。
又、上述した各実施の形態では、第一、第二両トルク伝達部材同士の結合部の、正常状態から異常状態への移行方向を、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の結合部の伸長方向とした。但し、本発明を実施する場合には、当該移行方向を、この結合部の収縮方向（反伸長方向）とする事もできる。この場合には、例えば、前記各実施の形態の構造で、外径側係合部及び内径側係合部の構造を軸方向に関して反転させる。更には、当該移行方向を両方向に設定した構造、即ち、前記結合部が伸長方向に移行した場合に異常を知らせる構造と、同じく収縮方向に移行した場合に異常を知らせる構造とを、両方備えた構造を採用する事もできる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 車体
２ ステアリングコラム
３ ステアリングシャフト
４ ステアリングホイール
５ａ、５ｂ 自在継手
６ 中間シャフト
７ ステアリングギヤユニット
８ 入力軸
９ タイロッド
１０、１０ａ〜１０ｄ ヨーク
１１、１１ａ〜１１ｅ シャフト
１２、１２ａ〜１２ｄ 結合孔
１３ 雌セレーション部
１４ 小径雌セレーション部
１５ 大径雌セレーション部
１６、１６ａ〜１６ｅ 結合杆部
１７ 雄セレーション部
１８ 小径雄セレーション部
１９ 大径雄セレーション部
２０、２０ａ〜２０ｄ かしめ部
２１ 段部
２２ 溶接金属
２３ａ、２３ｂ 平面部
２４ 凹曲面部
２５ 幅狭孔部
２６ 幅広孔部
２７ａ、２７ｂ 平面部
２８ 凸曲面部
２９ 幅狭杆部
３０ 幅広杆部
３１ 外径側円筒面部
３２、３２ａ キー
３３ 幅広キー部
３４ 幅狭キー部
３５ 内径側円筒面部
３６、３６ａ キー溝
３７ 幅広溝部
３８ 幅狭溝部
３９ 外径側小径円筒部
４０ 外径側大径円筒部
４１ 内径側小径円筒部
４２ 内径側大径円筒部
４３ 第二大径雄セレーション部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心に配置されてトルクの伝達方向に関して互いに直列に接続された、第一、第二両トルク伝達部材を備え、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤユニットの入力軸に伝達するトルク伝達機構の途中に設けられて、前記ステアリングホイールとこの入力軸との間でのトルク伝達に供されるステアリング装置用トルク伝達装置に於いて、前記第一、第二両トルク伝達部材は、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合されており、且つ、軸方向に関し所定量相対変位する事に基づいて、回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に結合された状態に変化する事を特徴とするステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項２】
前記第一トルク伝達部材は、結合孔と、この結合孔の内周面に設けられた外径側係合部とを有するものであり、
前記第二トルク伝達部材は、前記結合孔の内側に挿入した結合杆部と、この結合杆部の外周面に設けられた、前記外径側係合部に対してトルクの伝達を可能に係合させた内径側係合部とを有するものであり、
前記第一、第二両トルク伝達部材が、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合された状態とは、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関する互いの位置関係が、正規の位置関係にある状態で、前記外径側係合部と前記内径側係合部とが回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に係合した状態であり、前記第一、第二両トルク伝達部材が、回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に結合された状態とは、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関する互いの位置関係が、前記正規の位置関係から前記作用方向に所定量ずれた位置関係にある状態で、前記外径側係合部と前記内径側係合部とが回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に係合した状態であり、
前記第一、第二両トルク伝達部材同士の間に、前記結合孔から前記結合杆部が抜け出る事を防止する為の抜け止め構造部が設けられている、
請求項１に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項３】
トルクの伝達を可能にする前記外径側係合部と前記内径側係合部との係合態様がセレーション係合である、請求項２に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項４】
トルクの伝達を可能にする前記外径側係合部と前記内径側係合部との係合態様が非円形嵌合である、請求項２に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項５】
トルクの伝達を可能にする前記外径側係合部と前記内径側係合部との係合態様がキー係合である、請求項２に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項６】
回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能にする前記外径側係合部と前記内径側係合部との係合態様が摩擦係合であり、同じく回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能にする係合態様が、セレーション係合と非円形嵌合とキー係合とのうちの何れかである、請求項２に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項７】
前記抜け止め構造部は、前記第一、第二両トルク伝達部材の一部分同士が軸方向に機械的に係合する事に基づいて、前記結合孔から前記結合杆部が抜け出る事を防止するものである、請求項２〜６のうちの何れか１項に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項８】
前記第一トルク伝達部材と前記第二トルク伝達部材とのうちの一方のトルク伝達部材が自在継手のヨークであって、前記結合孔がこのヨークの基端部に形成されており、同じく他方のトルク伝達部材がシャフトであって、前記結合杆部がこのシャフトの端部に設けられている、請求項２〜７のうちの何れか１項に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項９】
前記第一、第二両トルク伝達部材が、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合されている状態で互いに溶接されている、請求項１〜８のうちの何れか１項に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項１】
互いに同心に配置されてトルクの伝達方向に関して互いに直列に接続された、第一、第二両トルク伝達部材を備え、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤユニットの入力軸に伝達するトルク伝達機構の途中に設けられて、前記ステアリングホイールとこの入力軸との間でのトルク伝達に供されるステアリング装置用トルク伝達装置に於いて、前記第一、第二両トルク伝達部材は、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合されており、且つ、軸方向に関し所定量相対変位する事に基づいて、回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に結合された状態に変化する事を特徴とするステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項２】
前記第一トルク伝達部材は、結合孔と、この結合孔の内周面に設けられた外径側係合部とを有するものであり、
前記第二トルク伝達部材は、前記結合孔の内側に挿入した結合杆部と、この結合杆部の外周面に設けられた、前記外径側係合部に対してトルクの伝達を可能に係合させた内径側係合部とを有するものであり、
前記第一、第二両トルク伝達部材が、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合された状態とは、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関する互いの位置関係が、正規の位置関係にある状態で、前記外径側係合部と前記内径側係合部とが回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に係合した状態であり、前記第一、第二両トルク伝達部材が、回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に結合された状態とは、これら第一、第二両トルク伝達部材同士の軸方向に関する互いの位置関係が、前記正規の位置関係から前記作用方向に所定量ずれた位置関係にある状態で、前記外径側係合部と前記内径側係合部とが回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能に係合した状態であり、
前記第一、第二両トルク伝達部材同士の間に、前記結合孔から前記結合杆部が抜け出る事を防止する為の抜け止め構造部が設けられている、
請求項１に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項３】
トルクの伝達を可能にする前記外径側係合部と前記内径側係合部との係合態様がセレーション係合である、請求項２に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項４】
トルクの伝達を可能にする前記外径側係合部と前記内径側係合部との係合態様が非円形嵌合である、請求項２に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項５】
トルクの伝達を可能にする前記外径側係合部と前記内径側係合部との係合態様がキー係合である、請求項２に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項６】
回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能にする前記外径側係合部と前記内径側係合部との係合態様が摩擦係合であり、同じく回転方向のがたつきを介在させてトルクの伝達を可能にする係合態様が、セレーション係合と非円形嵌合とキー係合とのうちの何れかである、請求項２に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項７】
前記抜け止め構造部は、前記第一、第二両トルク伝達部材の一部分同士が軸方向に機械的に係合する事に基づいて、前記結合孔から前記結合杆部が抜け出る事を防止するものである、請求項２〜６のうちの何れか１項に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項８】
前記第一トルク伝達部材と前記第二トルク伝達部材とのうちの一方のトルク伝達部材が自在継手のヨークであって、前記結合孔がこのヨークの基端部に形成されており、同じく他方のトルク伝達部材がシャフトであって、前記結合杆部がこのシャフトの端部に設けられている、請求項２〜７のうちの何れか１項に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【請求項９】
前記第一、第二両トルク伝達部材が、回転方向のがたつきを生じる事なくトルクの伝達を可能に結合されている状態で互いに溶接されている、請求項１〜８のうちの何れか１項に記載したステアリング装置用トルク伝達装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−３２７９５（Ｐ２０１３−３２７９５Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８１７３（Ｐ２０１１−１６８１７３）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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