ステアリング装置用トルク伝達装置
【課題】構成部材に衝撃的なトルクが加わった場合に、その事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る。
【解決手段】ヨーク１０の雌スプライン部１４とシャフト１１の雄スプライン部１６との係合部に、初期状態で、（Ａ）に示す様に、溝１９ａと歯１８ａとが周方向にがたつきなく係合した部分と、溝１９と歯１８とが周方向の隙間を介して係合した部分とを設ける。衝突事故等により前記両部材１０、１１同士の間に、前記衝撃的なトルクが加わった場合に、（Ａ）→（Ｂ）の順に示す様に、前記溝１９ａと前記歯１８ａとの係合を外れさせて、前記両部材１０、１１同士の位置関係を回転方向にずらし、前記溝１９の側面と前記歯１８の側面とを衝合させる。この状態でステアリングホイールの操作に伴い、係合解除や衝合に伴う振動や異音が発生する為、前記衝撃的なトルクが加わった事が分かる。
【解決手段】ヨーク１０の雌スプライン部１４とシャフト１１の雄スプライン部１６との係合部に、初期状態で、（Ａ）に示す様に、溝１９ａと歯１８ａとが周方向にがたつきなく係合した部分と、溝１９と歯１８とが周方向の隙間を介して係合した部分とを設ける。衝突事故等により前記両部材１０、１１同士の間に、前記衝撃的なトルクが加わった場合に、（Ａ）→（Ｂ）の順に示す様に、前記溝１９ａと前記歯１８ａとの係合を外れさせて、前記両部材１０、１１同士の位置関係を回転方向にずらし、前記溝１９の側面と前記歯１８の側面とを衝合させる。この状態でステアリングホイールの操作に伴い、係合解除や衝合に伴う振動や異音が発生する為、前記衝撃的なトルク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、衝突事故や、運転操作の誤りにより操舵輪を縁石に乗り上げる等により、前記ステアリングギヤユニットの側から、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９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、別の自在継手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、上述の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、回転方向の相対変位を完全に阻止した状態で、トルク伝達可能に結合している。
【０００４】
上述の様なステアリング装置を搭載した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した場合、前記ステアリングギヤユニット７の側から前記ステアリング装置の構成部材に、衝撃的なトルクが加わる場合がある。そして、この様な衝撃的トルクに基づいて、この構成部材の全部又は一部が損傷し、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、構成部材に衝撃的なトルクが加わった場合に、加わった事実を運転者が容易且つ確実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。
【０００８】
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、前記第一トルク伝達部材の一部に形成された結合孔と、前記第二トルク伝達部材の一部に形成されると共に、この結合孔の内側に挿入された結合杆部とを備える。このうちの結合孔の内周面に、係合凸部と係合凹部とのうちの何れか一方の部位と、孔側衝合面部とが、周方向に関して互いに異なる位置に設けられている。又、前記結合杆部の外周面に、前記係合凸部と前記係合凹部とのうちの他方の部位と、軸側衝合面部とが、周方向に関して互いに異なる位置に設けられている。又、前記係合凸部は、前記係合凹部に対し、周方向のがたつきを生じる事なく係合しており、且つ、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の間に閾値を超える大きさのトルクが加わった場合にのみ、これら第一、第二両トルク伝達部材のうちの少なくとも一方の部材が弾性変形する事に基づいて、前記係合凹部を設けた周面のうちこの係合凹部から周方向に外れた部分に乗り上がる事により、この係合凹部に対する係合が解除される。又、前記閾値は、車両が停止した状態で前記ステアリングホイールを操作した場合にこのステアリングホイールから前記入力軸に伝達される、平常時最大伝達トルク以上の大きさに設定されている。又、前記孔側、軸側両衝合面部は、前記係合凸部と前記係合凹部とが係合している初期状態では、周方向に関して互いに離隔した位置に配置されており、且つ、前記係合凸部と前記係合凹部との係合が解除されて、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の位置関係が、前記初期状態から回転方向の各側に所定量ずれた場合にのみ、互いに衝合する。
【０００９】
この様な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、前記結合孔の内周面に雌スプライン部を、前記結合杆部の外周面にこの雌スプライン部と係合する雄スプライン部を、それぞれ設ける。これと共に、これら雌、雄両スプライン部のうちの何れか一方のスプライン部を構成する複数の歯のうちの一部の歯を、それぞれ前記係合凸部とする。又、前記雌、雄両スプライン部のうちの他方のスプライン部を構成する複数の歯同士の間に設けられた複数の溝のうちの一部の溝を、それぞれ前記係合凹部とする。又、前記雌スプライン部を構成する複数の歯の周方向両側面のうち、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合部から外れた部分に存在する各側面のうちの少なくとも一部の側面を、それぞれ孔側衝合面部とする。又、前記雄スプライン部を構成する複数の歯の周方向両側面のうち、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合部から外れた部分に存在する各側面のうちの少なくとも一部の側面を、それぞれ軸側衝合面部とする。
【００１０】
この様な請求項２に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記一方のスプライン部を構成する複数の歯のうち、それぞれが前記係合凸部となる各歯の歯丈を、残りの各歯の歯丈よりも小さくする。これと共に、前記他方のスプライン部を構成する複数の歯の歯丈を、総て等しくする。
或いは、請求項４に記載した発明の様に、前記一方のスプライン部を構成する複数の歯の歯丈を総て等しくする。これと共に、前記他方のスプライン部を構成する各歯のうち、それぞれが前記係合凹部の周方向両側に存在する各歯の歯丈を、残りの各歯の歯丈よりも小さくする。
そして、この様な請求項３又は請求項４に記載した発明の構成を採用する事により、閾値を超えるトルクが加わった場合に、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合が解除され易くなる様にする。
【００１１】
又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、前記結合杆部を筒状に構成する。
そして、この様な構成を採用する事により、閾値を超えるトルクが加わった場合に、前記結合杆部が弾性変形し易くなる様にする事で、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合が解除され易くなる様にする。
【００１２】
又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項６に記載した発明の様に、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。
又、本発明を実施する場合には、請求項７に記載した発明の様に、前記第一、第二トルク伝達部材同士を溶接する事もできる。
この場合に、好ましくは、請求項８に記載した発明の様に、前記第一、第二トルク伝達部材同士を溶接している溶接部の強度を、前記平常時最大伝達トルクでは破損せず、前記ステアリングギヤユニット側から前記第一、第二トルク伝達部材同士の間に加わる、前記閾値を超える大きさの衝撃的なトルクにより破損する大きさとする。
【００１３】
又、本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９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。
【発明の効果】
【００１４】
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によれば、こ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、ステアリング装置の構成部材に、閾値を超える大きさの衝撃的なトルクが加わった場合に、加わった事実を運転者が容易に認識できる。
即ち、前記衝撃的なトルクが加わると、係合凸部と係合凹部との係合が解除されて、第一、第二両トルク伝達部材同士の位置関係が、初期状態から回転方向に所定量ずれる事により、孔側、軸側両衝合面部同士が衝合する。更に、その後、前記衝撃的なトルクと逆向きの操舵トルクが加わると、回転方向に関する、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の位置関係のずれが解消されて、この位置関係が前記初期状態に戻る事により、前記係合凸部と前記係合凹部とが再び係合する。以上に述べた様な、係合凸部と係合凹部との係合解除、前記孔側、軸側両衝合面部同士の衝合、更には係合凸部と係合凹部との再係合が生じると、これらに伴って、振動や異音（係合解除音、衝合音、係合音）が発生する。このうちの振動は、ステアリングホールに伝わり、前記異音は、車室内に響く。この様な振動や異音は、運転者の五感（触覚、聴覚）によって容易に感じ取れる為、運転者は、これら振動や異音を感じ取る事に基づいて、前記衝撃的なトルク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】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、シャフトとヨークとの結合部の断面図。
【図２】図１のａ部拡大図。
【図３】図１の拡大ｂ−ｂ断面図。
【図４】図３のｃ部を、衝撃的なトルクが加わる前の状態（Ａ）と加わった後の状態（Ｂ）とで示す拡大図。
【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す、図４と同様の図。
【図６】本発明の実施の形態の第３例を示す、図２と同様の図。
【図７】同第４例を示す、図２と同様の図。
【図８】同第５例を示す、図１と同様の図。
【図９】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】
【００１６】
［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１、２、３、５、６、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、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。
【００１７】
第一トルク伝達部材である、前記ヨーク１０の基部１２の径方向中央部に、結合孔１３を、軸方向に形成している。そして、この結合孔１３の内周面に、雌スプライン部１４を設けている。この雌スプライン部１４は、それぞれが軸方向に長い複数の歯１５、１５を、周方向に等ピッチで配置して成る。これら各歯１５、１５の歯厚（周方向幅）及び歯丈（径方向高さ）は、総て等しくなっている。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、基端寄り部分に比べて外径が小さくなった、結合杆部１６を形成している。そして、この結合杆部１６の外周面に、雄スプライン部１７を設けている。この雄スプライン部１７は、それぞれが軸方向に長い、前記各歯１５、１５と同数の歯１８、１８ａを、周方向に等ピッチで配置して成る。そして、これら各歯１８、１８ａのうち、周方向に２つ置きに配置された一部の歯１８ａ、１８ａの歯厚を、残りの歯１８、１８の歯厚よりも厚く（大きく）している。これと共に、前記一部の歯１８ａ、１８ａの歯丈を、前記残りの歯１８、１８の歯丈よりも低く（小さく）している。
【００１８】
そして、前記結合孔１３の内側に前記結合杆部１６を挿入する事により、前記雌スプライン部１４と前記雄スプライン部１７とを係合させている。この状態で、本例の場合には、この雄スプライン部１７を構成する一部の各歯１８ａ、１８ａを、前記雌スプライン部１４を構成する、前記複数の歯１５、１５同士の間に存在する複数の溝１９、１９ａのうちの一部の溝１９ａ、１９ａに対し、それぞれ図４の（Ａ）に詳示する様に、周方向のがたつきを生じる事なく（軽い締り嵌めで）係合させている。これに対して、前記雄スプライン部１７を構成する残りの歯１８、１８を、前記雌スプライン部１４を構成する残りの溝１９、１９に対し、それぞれ図４の（Ａ）に詳示する様に、周方向両側に所定量の隙間を介在させた状態で係合させている。尚、本例の場合には、前記雄スプライン部１７を構成する一部の歯１８ａ、１８ａが、それぞれ特許請求の範囲に記載した係合凸部に相当する。又、前記雌スプライン部１４を構成する複数の溝１９、１９ａのうち、前記雄スプライン部１７を構成する一部の歯１８ａ、１８ａと係合した一部の溝１９ａ、１９ａが、それぞれ特許請求の範囲に記載した係合凹部に相当する。又、前記雄スプライン部１７を構成する残り歯１８、１８の周方向両側面が、それぞれ特許請求の範囲に記載した軸側衝合面部に相当する。更に、前記雌スプライン部１４を構成する各歯１５、１５の周方向両側面のうち、前記雄スプライン部１７を構成する残り歯１８、１８の周方向側面と対向する各側面が、それぞれ特許請求の範囲に記載した孔側衝合面部に相当する。
【００１９】
又、本例の場合、上述の様に結合孔１３の内側に結合杆部１６を挿入した状態で、この結合孔１３から突出した、前記雄スプライン部１７の先端縁部分に、径方向外方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、このかしめ部２０と、前記結合孔１３の先端側の開口部の周囲部分に存在する段部２１との係合に基づいて、前記結合杆部１６が前記結合孔１３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。
【００２０】
又、本例の場合、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との間に閾値を超える大きさのトルクが加わった場合には、前記基部１２と前記結合杆部１６とが弾性変形する事に基づき、前記雄スプライン部１７を構成する一部の歯１８ａ、１８ａが、それぞれ図４の（Ｂ）に示す様に、前記雌スプライン部１４を構成する各歯１５、１５の上に乗り上がる事により、前記一部の溝１９ａ、１９ａに対する前記一部の歯１８ａ、１８ａの係合が解除される様にしている。又、本例の場合、前記閾値は、車両が停止した状態で行うステアリングホイール４（図９参照）の操作である、据え切り操作時に、このステアリングホイール４からステアリングギヤユニット７の入力軸８（図９参照）に伝達される、平常時最大伝達トルクよりも少しだけ大きい値としている。そして、この様な閾値を超える大きさのトルクが加わった場合に、上述の様に、前記一部の溝１９ａ、１９ａに対する前記一部の歯１８ａ、１８ａの係合が的確に解除される様にすべく、前記各歯１５、１８ａの形状及び寸法や、前記基部１２及び前記結合杆部１６の弾性に結び付く各種要因等を、それぞれ規制している。例えば、前記各歯１５、１８ａの形状及び寸法に関しては、これら各歯１５、１８ａの周方向両側面の傾斜角度や、これら各歯１８ａ、１８ａの歯丈の低さ等を、それぞれ規制している。又、前記基部１２及び前記結合杆部１６の弾性に結び付く各種要因に関しては、これら基部１２及び結合杆部１６の、材質、径方向厚さ等の寸法、切削や鍛造等の加工方法、熱処理方法等を、それぞれ規制している。
【００２１】
上述の様に本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合、初期状態では、図３及び図４の（Ａ）に示す様に、前記雌スプライン部１４を構成する一部の溝１９ａ、１９ａに対し、前記雄スプライン部１７を構成する一部の歯１８ａ、１８ａが、周方向のがたつきを生じる事なく係合している。これに対し、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との結合部に、前記閾値を超える大きさの衝撃的なトルクが加わると、例えば図４の（Ａ）→（Ｂ）の順に示す様に、前記一部の溝１９ａに対する前記一部の歯１８ａの係合が解除される。そして、これに伴い、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との位置関係が、前記初期状態から回転方向に所定量ずれる事により、前記雄スプライン部１７を構成する残りの歯１８の回転方向前側面（図４に於ける右側面）が、前記雌スプライン部１４を構成する歯１５の周方向側面に衝合する。更に、その後、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との結合部に、前記衝撃的なトルクと逆向きの操舵トルクが加わると、図４の（Ｂ）→（Ａ）の順に示す様に、回転方向に関する、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との位置関係のずれが解消されて、この位置関係が前記初期状態に戻る事により、前記一部の溝１９ａと前記一部の歯１８ａとが再び係合する。以上に述べた様な、前記一部の溝１９ａ、１９ａと前記一部の歯１８ａ、１８ａとの係合解除、前記各歯１５、１８の側面同士の衝合、更には前記一部の溝１９ａ、１９ａと前記一部の歯１８ａ、１８ａとの再係合が生じると、これらに伴って、振動や異音（係合解除音、衝合音、係合音）が発生する。このうちの振動は、前記ステアリングホール４に伝わり、前記異音は、車室内に響く。この様な振動や異音は、運転者の五感（触覚、聴覚）によって容易に感じ取れる為、運転者は、これら振動や異音を感じ取る事に基づいて、前記衝撃的なトルク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。
【００２２】
［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１、２、４、５、６、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。本例の場合には、ヨーク１０ａの結合孔１３ａの内周面に設けた雌スプライン部１４ａと、シャフト１１ａの結合杆部１６ａの外周面に設けた雄スプライン部１７ａとの構造が、上述した第１例の場合と若干異なる。本例の場合、この雄スプライン部１７ａに関しては、係合凸部に相当する歯１８ｂを含めた、総ての歯１８、１８ｂの歯丈及び歯厚を、互いに等しくしている。その代わりに、前記雌スプライン部１４ａに関しては、係合凹部に相当する溝１９ｂの周方向両側に存在する各歯１５ａ、１５ａの歯丈を、残りの歯１５、１５の歯丈よりも低くしている。又、前記係合凹部に相当する溝１９ｂの周方向幅を、その他の溝１９、１９の周方向幅よりも小さくする事により、当該溝１９ｂに対して前記係合凸部に相当する歯１８ｂを、周方向のがたつきを生じる事なく（軽い締り嵌めで）係合させている。
【００２３】
何れにしても、本例の場合には、上述の様に、係合凹部に相当する溝１９ｂの周方向両側に存在する各歯１５ａ、１５ａの歯丈を、残りの歯１５、１５の歯丈よりも低くする事により、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとの結合部に閾値を超える大きさのトルクが加わった場合に、例えば図５の（Ａ）→（Ｂ）の順に示す様に、前記係合凸部に相当する歯１８ｂが、前記係合凹部に相当する溝１９ｂの隣の歯１５ａの上に乗り上がり易くなる様にしている。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
【００２４】
尚、上述した第１〜２例では、係合凸部を雄スプライン部の側に、係合凹部を雌スプライン部の側に、それぞれ設ける構造を採用した。但し、本発明を実施する場合には、係合凸部を雌スプライン部の側に、係合凹部を雄スプライン部の側に、それぞれ設ける構造を採用する事もできる。又、本発明を実施する場合で、結合孔の内周面に雌スプライン部を、結合杆部の外周面に雄スプライン部を、それぞれ設ける構造を採用する場合、係合凸部となる歯と係合凹部となる溝との組み合わせの数、及び、周方向に関する配置の仕方は、適宜選択できる。但し、組み合わせの数に関しては、３以上とするのが好ましく、又、周方向に関する配置の仕方に関しては、周方向に関して等間隔に配置しても良いし、不等間隔に配置しても良い。
【００２５】
［実施の形態の第３例］
図６は、請求項１、２、３、５、６、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、シャフト１１ｂを、円管状としている。これと共に、このシャフト１１ｂの先端部に設けた結合杆部１６ｂの先端部分を、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２０ａとしている。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１〜４に示した第１例の場合と同様であるから、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。
尚、上述の様なかしめ部２０ａを設けた構造は、上述の図５に示した第２例の構造にも適用できる。
【００２６】
［実施の形態の第４例］
図７は、請求項１、２、３、５、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。本例の場合には、ヨーク１０の結合孔１３の内側に、シャフト１１ｃの結合杆部１６ｃを挿入するのに先立って、この結合杆部１６ｃの外周面の先端部に、大径雄スプライン部２２を設けている。この大径雄スプライン部２２のピッチ円直径は、前記結合杆部１６ｃの外周面の中間部乃至基端部に設けた雄スプライン部１７のピッチ円直径よりも、少しだけ大きくしている。本例の場合、前記結合孔１３の内側に前記結合杆部１６ｃを挿入する際には、前記シャフト１１ｃに大きな圧入荷重を加える事によって、前記大径雄スプライン部２２を、雌スプライン部１４の内側に圧入し、更にこの雌スプライン部１４の内側を通過させる。そして、図示の様に、この雌スプライン部１４と前記雄スプライン部１７とを係合させると共に、前記大径雄スプライン部２２の全体を、前記雌スプライン部１４の外側に配置した状態とする。この様な構成を有する本例の場合、前記結合孔１３の内側から前記結合杆部１６ｃが抜け出る傾向となった場合には、前記大径雄スプライン部２２の基端縁と前記雌スプライン部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、前記結合孔１３の内側から前記結合杆部１６ｃが抜け出る事を防止される。本例の場合には、これら大径雄スプライン部２２の基端縁と雌スプライン部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１〜４に示した第１例の場合と同様であるから、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。
尚、上述の様な大径雄スプライン部２２を設けた構造は、上述の図５に示した第２例の構造にも適用できる。
【００２７】
［実施の形態の第５例］
図８は、請求項１〜３、５〜９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、ヨーク１０の基端面の内周部分とシャフト１１の外周面の先端寄り部分とに溶接金属２３を掛け渡す状態で、これらヨーク１０とシャフト１１とを溶接している点が、前述の図１〜４に示した第１例の場合と異なる。この溶接金属２３の強度は、据え切り操作時に作用する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作用する、前記閾値を超える大きさの衝撃的なトルクにより破損する大きさとしている。この様な構成を有する本例の場合には、据え切り操作時を含めて、平常運転時には、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との間でのトルク伝達を、主として前記溶接金属２３を介して行う。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１〜４に示した第１例の場合と同様であるから、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。
尚、ヨークとシャフトとを溶接する構造は、前述の図５に示した第２例の構造にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明を実施する場合、係合凸部と係合凹部との係合を解除させるトルクの範囲を定める閾値は、平常時最大伝達トルク以上の大きさであれば良く、設計の条件等により、自由に設定できる。即ち、上述した各実施の形態では、前記閾値を、平常時最大伝達トルクよりも少しだけ大きい値に設定したが、この閾値は、平常時最大伝達トルクに対し、より大きい値に設定する事もできる。この様に設定する事により、例えば、操舵輪が縁石に軽くぶつかった程度では、前記第一領域で塑性変形若しくは脱落が生じない様にする事もできる。
又、本発明を実施する場合で、第一、第二両トルク伝達部材同士を溶接する場合、この溶接部の強度も、設計の条件等により、自由に設定できる。即ち、この溶接部の強度は、前記閾値よりも少しだけ大きい値の衝撃的なトルクによって破損する大きさとする事もできるし、前記閾値よりも十分に大きい値の衝撃的なトルクによらなければ破損しない大きさとする事もできる。
又、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。
【符号の説明】
【００２９】
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 ヨーク
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ シャフト
１２ 基部
１３、１３ａ 結合孔
１４、１４ａ 雌スプライン部
１５、１５ａ 歯
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 結合杆部
１７、１７ａ 雄スプライン部
１８、１８ａ、１８ｂ 歯
１９、１９ａ、１９ｂ 溝
２０、２０ａ かしめ部
２１ 段部
２２ 大径雄スプライン部
２３ 溶接金属
【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、衝突事故や、運転操作の誤りにより操舵輪を縁石に乗り上げる等により、前記ステアリングギヤユニットの側から、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９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、別の自在継手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、上述の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、回転方向の相対変位を完全に阻止した状態で、トルク伝達可能に結合している。
【０００４】
上述の様なステアリング装置を搭載した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した場合、前記ステアリングギヤユニット７の側から前記ステアリング装置の構成部材に、衝撃的なトルクが加わる場合がある。そして、この様な衝撃的トルクに基づいて、この構成部材の全部又は一部が損傷し、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、構成部材に衝撃的なトルクが加わった場合に、加わった事実を運転者が容易且つ確実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。
【０００８】
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、前記第一トルク伝達部材の一部に形成された結合孔と、前記第二トルク伝達部材の一部に形成されると共に、この結合孔の内側に挿入された結合杆部とを備える。このうちの結合孔の内周面に、係合凸部と係合凹部とのうちの何れか一方の部位と、孔側衝合面部とが、周方向に関して互いに異なる位置に設けられている。又、前記結合杆部の外周面に、前記係合凸部と前記係合凹部とのうちの他方の部位と、軸側衝合面部とが、周方向に関して互いに異なる位置に設けられている。又、前記係合凸部は、前記係合凹部に対し、周方向のがたつきを生じる事なく係合しており、且つ、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の間に閾値を超える大きさのトルクが加わった場合にのみ、これら第一、第二両トルク伝達部材のうちの少なくとも一方の部材が弾性変形する事に基づいて、前記係合凹部を設けた周面のうちこの係合凹部から周方向に外れた部分に乗り上がる事により、この係合凹部に対する係合が解除される。又、前記閾値は、車両が停止した状態で前記ステアリングホイールを操作した場合にこのステアリングホイールから前記入力軸に伝達される、平常時最大伝達トルク以上の大きさに設定されている。又、前記孔側、軸側両衝合面部は、前記係合凸部と前記係合凹部とが係合している初期状態では、周方向に関して互いに離隔した位置に配置されており、且つ、前記係合凸部と前記係合凹部との係合が解除されて、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の位置関係が、前記初期状態から回転方向の各側に所定量ずれた場合にのみ、互いに衝合する。
【０００９】
この様な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、前記結合孔の内周面に雌スプライン部を、前記結合杆部の外周面にこの雌スプライン部と係合する雄スプライン部を、それぞれ設ける。これと共に、これら雌、雄両スプライン部のうちの何れか一方のスプライン部を構成する複数の歯のうちの一部の歯を、それぞれ前記係合凸部とする。又、前記雌、雄両スプライン部のうちの他方のスプライン部を構成する複数の歯同士の間に設けられた複数の溝のうちの一部の溝を、それぞれ前記係合凹部とする。又、前記雌スプライン部を構成する複数の歯の周方向両側面のうち、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合部から外れた部分に存在する各側面のうちの少なくとも一部の側面を、それぞれ孔側衝合面部とする。又、前記雄スプライン部を構成する複数の歯の周方向両側面のうち、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合部から外れた部分に存在する各側面のうちの少なくとも一部の側面を、それぞれ軸側衝合面部とする。
【００１０】
この様な請求項２に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記一方のスプライン部を構成する複数の歯のうち、それぞれが前記係合凸部となる各歯の歯丈を、残りの各歯の歯丈よりも小さくする。これと共に、前記他方のスプライン部を構成する複数の歯の歯丈を、総て等しくする。
或いは、請求項４に記載した発明の様に、前記一方のスプライン部を構成する複数の歯の歯丈を総て等しくする。これと共に、前記他方のスプライン部を構成する各歯のうち、それぞれが前記係合凹部の周方向両側に存在する各歯の歯丈を、残りの各歯の歯丈よりも小さくする。
そして、この様な請求項３又は請求項４に記載した発明の構成を採用する事により、閾値を超えるトルクが加わった場合に、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合が解除され易くなる様にする。
【００１１】
又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、前記結合杆部を筒状に構成する。
そして、この様な構成を採用する事により、閾値を超えるトルクが加わった場合に、前記結合杆部が弾性変形し易くなる様にする事で、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合が解除され易くなる様にする。
【００１２】
又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項６に記載した発明の様に、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。
又、本発明を実施する場合には、請求項７に記載した発明の様に、前記第一、第二トルク伝達部材同士を溶接する事もできる。
この場合に、好ましくは、請求項８に記載した発明の様に、前記第一、第二トルク伝達部材同士を溶接している溶接部の強度を、前記平常時最大伝達トルクでは破損せず、前記ステアリングギヤユニット側から前記第一、第二トルク伝達部材同士の間に加わる、前記閾値を超える大きさの衝撃的なトルクにより破損する大きさとする。
【００１３】
又、本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９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。
【発明の効果】
【００１４】
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によれば、こ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、ステアリング装置の構成部材に、閾値を超える大きさの衝撃的なトルクが加わった場合に、加わった事実を運転者が容易に認識できる。
即ち、前記衝撃的なトルクが加わると、係合凸部と係合凹部との係合が解除されて、第一、第二両トルク伝達部材同士の位置関係が、初期状態から回転方向に所定量ずれる事により、孔側、軸側両衝合面部同士が衝合する。更に、その後、前記衝撃的なトルクと逆向きの操舵トルクが加わると、回転方向に関する、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の位置関係のずれが解消されて、この位置関係が前記初期状態に戻る事により、前記係合凸部と前記係合凹部とが再び係合する。以上に述べた様な、係合凸部と係合凹部との係合解除、前記孔側、軸側両衝合面部同士の衝合、更には係合凸部と係合凹部との再係合が生じると、これらに伴って、振動や異音（係合解除音、衝合音、係合音）が発生する。このうちの振動は、ステアリングホールに伝わり、前記異音は、車室内に響く。この様な振動や異音は、運転者の五感（触覚、聴覚）によって容易に感じ取れる為、運転者は、これら振動や異音を感じ取る事に基づいて、前記衝撃的なトルク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】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、シャフトとヨークとの結合部の断面図。
【図２】図１のａ部拡大図。
【図３】図１の拡大ｂ−ｂ断面図。
【図４】図３のｃ部を、衝撃的なトルクが加わる前の状態（Ａ）と加わった後の状態（Ｂ）とで示す拡大図。
【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す、図４と同様の図。
【図６】本発明の実施の形態の第３例を示す、図２と同様の図。
【図７】同第４例を示す、図２と同様の図。
【図８】同第５例を示す、図１と同様の図。
【図９】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】
【００１６】
［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１、２、３、５、６、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、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。
【００１７】
第一トルク伝達部材である、前記ヨーク１０の基部１２の径方向中央部に、結合孔１３を、軸方向に形成している。そして、この結合孔１３の内周面に、雌スプライン部１４を設けている。この雌スプライン部１４は、それぞれが軸方向に長い複数の歯１５、１５を、周方向に等ピッチで配置して成る。これら各歯１５、１５の歯厚（周方向幅）及び歯丈（径方向高さ）は、総て等しくなっている。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、基端寄り部分に比べて外径が小さくなった、結合杆部１６を形成している。そして、この結合杆部１６の外周面に、雄スプライン部１７を設けている。この雄スプライン部１７は、それぞれが軸方向に長い、前記各歯１５、１５と同数の歯１８、１８ａを、周方向に等ピッチで配置して成る。そして、これら各歯１８、１８ａのうち、周方向に２つ置きに配置された一部の歯１８ａ、１８ａの歯厚を、残りの歯１８、１８の歯厚よりも厚く（大きく）している。これと共に、前記一部の歯１８ａ、１８ａの歯丈を、前記残りの歯１８、１８の歯丈よりも低く（小さく）している。
【００１８】
そして、前記結合孔１３の内側に前記結合杆部１６を挿入する事により、前記雌スプライン部１４と前記雄スプライン部１７とを係合させている。この状態で、本例の場合には、この雄スプライン部１７を構成する一部の各歯１８ａ、１８ａを、前記雌スプライン部１４を構成する、前記複数の歯１５、１５同士の間に存在する複数の溝１９、１９ａのうちの一部の溝１９ａ、１９ａに対し、それぞれ図４の（Ａ）に詳示する様に、周方向のがたつきを生じる事なく（軽い締り嵌めで）係合させている。これに対して、前記雄スプライン部１７を構成する残りの歯１８、１８を、前記雌スプライン部１４を構成する残りの溝１９、１９に対し、それぞれ図４の（Ａ）に詳示する様に、周方向両側に所定量の隙間を介在させた状態で係合させている。尚、本例の場合には、前記雄スプライン部１７を構成する一部の歯１８ａ、１８ａが、それぞれ特許請求の範囲に記載した係合凸部に相当する。又、前記雌スプライン部１４を構成する複数の溝１９、１９ａのうち、前記雄スプライン部１７を構成する一部の歯１８ａ、１８ａと係合した一部の溝１９ａ、１９ａが、それぞれ特許請求の範囲に記載した係合凹部に相当する。又、前記雄スプライン部１７を構成する残り歯１８、１８の周方向両側面が、それぞれ特許請求の範囲に記載した軸側衝合面部に相当する。更に、前記雌スプライン部１４を構成する各歯１５、１５の周方向両側面のうち、前記雄スプライン部１７を構成する残り歯１８、１８の周方向側面と対向する各側面が、それぞれ特許請求の範囲に記載した孔側衝合面部に相当する。
【００１９】
又、本例の場合、上述の様に結合孔１３の内側に結合杆部１６を挿入した状態で、この結合孔１３から突出した、前記雄スプライン部１７の先端縁部分に、径方向外方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、このかしめ部２０と、前記結合孔１３の先端側の開口部の周囲部分に存在する段部２１との係合に基づいて、前記結合杆部１６が前記結合孔１３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。
【００２０】
又、本例の場合、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との間に閾値を超える大きさのトルクが加わった場合には、前記基部１２と前記結合杆部１６とが弾性変形する事に基づき、前記雄スプライン部１７を構成する一部の歯１８ａ、１８ａが、それぞれ図４の（Ｂ）に示す様に、前記雌スプライン部１４を構成する各歯１５、１５の上に乗り上がる事により、前記一部の溝１９ａ、１９ａに対する前記一部の歯１８ａ、１８ａの係合が解除される様にしている。又、本例の場合、前記閾値は、車両が停止した状態で行うステアリングホイール４（図９参照）の操作である、据え切り操作時に、このステアリングホイール４からステアリングギヤユニット７の入力軸８（図９参照）に伝達される、平常時最大伝達トルクよりも少しだけ大きい値としている。そして、この様な閾値を超える大きさのトルクが加わった場合に、上述の様に、前記一部の溝１９ａ、１９ａに対する前記一部の歯１８ａ、１８ａの係合が的確に解除される様にすべく、前記各歯１５、１８ａの形状及び寸法や、前記基部１２及び前記結合杆部１６の弾性に結び付く各種要因等を、それぞれ規制している。例えば、前記各歯１５、１８ａの形状及び寸法に関しては、これら各歯１５、１８ａの周方向両側面の傾斜角度や、これら各歯１８ａ、１８ａの歯丈の低さ等を、それぞれ規制している。又、前記基部１２及び前記結合杆部１６の弾性に結び付く各種要因に関しては、これら基部１２及び結合杆部１６の、材質、径方向厚さ等の寸法、切削や鍛造等の加工方法、熱処理方法等を、それぞれ規制している。
【００２１】
上述の様に本例のステアリング装置用トルク伝達装置の場合、初期状態では、図３及び図４の（Ａ）に示す様に、前記雌スプライン部１４を構成する一部の溝１９ａ、１９ａに対し、前記雄スプライン部１７を構成する一部の歯１８ａ、１８ａが、周方向のがたつきを生じる事なく係合している。これに対し、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との結合部に、前記閾値を超える大きさの衝撃的なトルクが加わると、例えば図４の（Ａ）→（Ｂ）の順に示す様に、前記一部の溝１９ａに対する前記一部の歯１８ａの係合が解除される。そして、これに伴い、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との位置関係が、前記初期状態から回転方向に所定量ずれる事により、前記雄スプライン部１７を構成する残りの歯１８の回転方向前側面（図４に於ける右側面）が、前記雌スプライン部１４を構成する歯１５の周方向側面に衝合する。更に、その後、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との結合部に、前記衝撃的なトルクと逆向きの操舵トルクが加わると、図４の（Ｂ）→（Ａ）の順に示す様に、回転方向に関する、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との位置関係のずれが解消されて、この位置関係が前記初期状態に戻る事により、前記一部の溝１９ａと前記一部の歯１８ａとが再び係合する。以上に述べた様な、前記一部の溝１９ａ、１９ａと前記一部の歯１８ａ、１８ａとの係合解除、前記各歯１５、１８の側面同士の衝合、更には前記一部の溝１９ａ、１９ａと前記一部の歯１８ａ、１８ａとの再係合が生じると、これらに伴って、振動や異音（係合解除音、衝合音、係合音）が発生する。このうちの振動は、前記ステアリングホール４に伝わり、前記異音は、車室内に響く。この様な振動や異音は、運転者の五感（触覚、聴覚）によって容易に感じ取れる為、運転者は、これら振動や異音を感じ取る事に基づいて、前記衝撃的なトルク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。
【００２２】
［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１、２、４、５、６、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。本例の場合には、ヨーク１０ａの結合孔１３ａの内周面に設けた雌スプライン部１４ａと、シャフト１１ａの結合杆部１６ａの外周面に設けた雄スプライン部１７ａとの構造が、上述した第１例の場合と若干異なる。本例の場合、この雄スプライン部１７ａに関しては、係合凸部に相当する歯１８ｂを含めた、総ての歯１８、１８ｂの歯丈及び歯厚を、互いに等しくしている。その代わりに、前記雌スプライン部１４ａに関しては、係合凹部に相当する溝１９ｂの周方向両側に存在する各歯１５ａ、１５ａの歯丈を、残りの歯１５、１５の歯丈よりも低くしている。又、前記係合凹部に相当する溝１９ｂの周方向幅を、その他の溝１９、１９の周方向幅よりも小さくする事により、当該溝１９ｂに対して前記係合凸部に相当する歯１８ｂを、周方向のがたつきを生じる事なく（軽い締り嵌めで）係合させている。
【００２３】
何れにしても、本例の場合には、上述の様に、係合凹部に相当する溝１９ｂの周方向両側に存在する各歯１５ａ、１５ａの歯丈を、残りの歯１５、１５の歯丈よりも低くする事により、前記ヨーク１０ａと前記シャフト１１ａとの結合部に閾値を超える大きさのトルクが加わった場合に、例えば図５の（Ａ）→（Ｂ）の順に示す様に、前記係合凸部に相当する歯１８ｂが、前記係合凹部に相当する溝１９ｂの隣の歯１５ａの上に乗り上がり易くなる様にしている。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
【００２４】
尚、上述した第１〜２例では、係合凸部を雄スプライン部の側に、係合凹部を雌スプライン部の側に、それぞれ設ける構造を採用した。但し、本発明を実施する場合には、係合凸部を雌スプライン部の側に、係合凹部を雄スプライン部の側に、それぞれ設ける構造を採用する事もできる。又、本発明を実施する場合で、結合孔の内周面に雌スプライン部を、結合杆部の外周面に雄スプライン部を、それぞれ設ける構造を採用する場合、係合凸部となる歯と係合凹部となる溝との組み合わせの数、及び、周方向に関する配置の仕方は、適宜選択できる。但し、組み合わせの数に関しては、３以上とするのが好ましく、又、周方向に関する配置の仕方に関しては、周方向に関して等間隔に配置しても良いし、不等間隔に配置しても良い。
【００２５】
［実施の形態の第３例］
図６は、請求項１、２、３、５、６、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、シャフト１１ｂを、円管状としている。これと共に、このシャフト１１ｂの先端部に設けた結合杆部１６ｂの先端部分を、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２０ａとしている。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１〜４に示した第１例の場合と同様であるから、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。
尚、上述の様なかしめ部２０ａを設けた構造は、上述の図５に示した第２例の構造にも適用できる。
【００２６】
［実施の形態の第４例］
図７は、請求項１、２、３、５、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。本例の場合には、ヨーク１０の結合孔１３の内側に、シャフト１１ｃの結合杆部１６ｃを挿入するのに先立って、この結合杆部１６ｃの外周面の先端部に、大径雄スプライン部２２を設けている。この大径雄スプライン部２２のピッチ円直径は、前記結合杆部１６ｃの外周面の中間部乃至基端部に設けた雄スプライン部１７のピッチ円直径よりも、少しだけ大きくしている。本例の場合、前記結合孔１３の内側に前記結合杆部１６ｃを挿入する際には、前記シャフト１１ｃに大きな圧入荷重を加える事によって、前記大径雄スプライン部２２を、雌スプライン部１４の内側に圧入し、更にこの雌スプライン部１４の内側を通過させる。そして、図示の様に、この雌スプライン部１４と前記雄スプライン部１７とを係合させると共に、前記大径雄スプライン部２２の全体を、前記雌スプライン部１４の外側に配置した状態とする。この様な構成を有する本例の場合、前記結合孔１３の内側から前記結合杆部１６ｃが抜け出る傾向となった場合には、前記大径雄スプライン部２２の基端縁と前記雌スプライン部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、前記結合孔１３の内側から前記結合杆部１６ｃが抜け出る事を防止される。本例の場合には、これら大径雄スプライン部２２の基端縁と雌スプライン部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１〜４に示した第１例の場合と同様であるから、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。
尚、上述の様な大径雄スプライン部２２を設けた構造は、上述の図５に示した第２例の構造にも適用できる。
【００２７】
［実施の形態の第５例］
図８は、請求項１〜３、５〜９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、ヨーク１０の基端面の内周部分とシャフト１１の外周面の先端寄り部分とに溶接金属２３を掛け渡す状態で、これらヨーク１０とシャフト１１とを溶接している点が、前述の図１〜４に示した第１例の場合と異なる。この溶接金属２３の強度は、据え切り操作時に作用する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作用する、前記閾値を超える大きさの衝撃的なトルクにより破損する大きさとしている。この様な構成を有する本例の場合には、据え切り操作時を含めて、平常運転時には、前記ヨーク１０と前記シャフト１１との間でのトルク伝達を、主として前記溶接金属２３を介して行う。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１〜４に示した第１例の場合と同様であるから、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。
尚、ヨークとシャフトとを溶接する構造は、前述の図５に示した第２例の構造にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明を実施する場合、係合凸部と係合凹部との係合を解除させるトルクの範囲を定める閾値は、平常時最大伝達トルク以上の大きさであれば良く、設計の条件等により、自由に設定できる。即ち、上述した各実施の形態では、前記閾値を、平常時最大伝達トルクよりも少しだけ大きい値に設定したが、この閾値は、平常時最大伝達トルクに対し、より大きい値に設定する事もできる。この様に設定する事により、例えば、操舵輪が縁石に軽くぶつかった程度では、前記第一領域で塑性変形若しくは脱落が生じない様にする事もできる。
又、本発明を実施する場合で、第一、第二両トルク伝達部材同士を溶接する場合、この溶接部の強度も、設計の条件等により、自由に設定できる。即ち、この溶接部の強度は、前記閾値よりも少しだけ大きい値の衝撃的なトルクによって破損する大きさとする事もできるし、前記閾値よりも十分に大きい値の衝撃的なトルクによらなければ破損しない大きさとする事もできる。
又、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。
【符号の説明】
【００２９】
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 ヨーク
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ シャフト
１２ 基部
１３、１３ａ 結合孔
１４、１４ａ 雌スプライン部
１５、１５ａ 歯
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 結合杆部
１７、１７ａ 雄スプライン部
１８、１８ａ、１８ｂ 歯
１９、１９ａ、１９ｂ 溝
２０、２０ａ かしめ部
２１ 段部
２２ 大径雄スプライン部
２３ 溶接金属
【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、前記第一トルク伝達部材の一部に形成された結合孔と、前記第二トルク伝達部材の一部に形成されると共に、この結合孔の内側に挿入された結合杆部とを備え、このうちの結合孔の内周面に、係合凸部と係合凹部とのうちの何れか一方の部位と、孔側衝合面部とが、周方向に関して互いに異なる位置に設けられており、前記結合杆部の外周面に、前記係合凸部と前記係合凹部とのうちの他方の部位と、軸側衝合面部とが、周方向に関して互いに異なる位置に設けられており、前記係合凸部は、前記係合凹部に対し、周方向のがたつきを生じる事なく係合しており、且つ、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の間に閾値を超える大きさのトルクが加わった場合にのみ、これら第一、第二両トルク伝達部材のうちの少なくとも一方の部材が弾性変形する事に基づいて、前記係合凹部を設けた周面のうちこの係合凹部から周方向に外れた部分に乗り上がる事により、この係合凹部に対する係合が解除されるものであり、前記閾値は、車両が停止した状態で前記ステアリングホイールを操作した場合にこのステアリングホイールから前記入力軸に伝達される、平常時最大伝達トルク以上の大きさに設定されており、前記孔側、軸側両衝合面部は、前記係合凸部と前記係合凹部とが係合している初期状態では、周方向に関して互いに離隔した位置に配置されており、且つ、前記係合凸部と前記係合凹部との係合が解除されて、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の位置関係が、前記初期状態から回転方向の各側に所定量ずれた場合にのみ、互いに衝合する事と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】
前記結合孔の内周面に雌スプライン部を、前記結合杆部の外周面にこの雌スプライン部と係合する雄スプライン部を、それぞれ設けると共に、これら雌、雄両スプライン部のうちの何れか一方のスプライン部を構成する複数の歯のうちの一部の歯を、それぞれ前記係合凸部とし、前記雌、雄両スプライン部のうちの他方のスプライン部を構成する複数の歯同士の間に設けられた複数の溝のうちの一部の溝を、それぞれ前記係合凹部とし、前記雌スプライン部を構成する複数の歯の周方向両側面のうち、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合部から外れた部分に存在する各側面のうちの少なくとも一部の側面を、それぞれ孔側衝合面部とし、前記雄スプライン部を構成する複数の歯の周方向両側面のうち、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合部から外れた部分に存在する各側面のうちの少なくとも一部の側面を、それぞれ軸側衝合面部としている、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】
前記一方のスプライン部を構成する複数の歯のうち、それぞれが前記係合凸部となる各歯の歯丈を、残りの各歯の歯丈よりも小さくすると共に、前記他方のスプライン部を構成する複数の歯の歯丈を総て等しくした、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】
前記一方のスプライン部を構成する複数の歯の歯丈を総て等しくすると共に、前記他方のスプライン部を構成する各歯のうち、それぞれが前記係合凹部の周方向両側に存在する各歯の歯丈を、残りの各歯の歯丈よりも小さくした、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】
前記結合杆部を筒状に構成した、請求項１〜４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６】
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ている、請求項１〜５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７】
前記第一、第二トルク伝達部材同士を溶接している、請求項１〜６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、第二トルク伝達部材同士を溶接している溶接部の強度が、前記平常時最大伝達トルクでは破損せず、前記ステアリングギヤユニット側から前記第一、第二トルク伝達部材同士の間に加わる、前記閾値を超える大きさの衝撃的なトルクにより破損する大きさである、請求項７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、前記第一トルク伝達部材の一部に形成された結合孔と、前記第二トルク伝達部材の一部に形成されると共に、この結合孔の内側に挿入された結合杆部とを備え、このうちの結合孔の内周面に、係合凸部と係合凹部とのうちの何れか一方の部位と、孔側衝合面部とが、周方向に関して互いに異なる位置に設けられており、前記結合杆部の外周面に、前記係合凸部と前記係合凹部とのうちの他方の部位と、軸側衝合面部とが、周方向に関して互いに異なる位置に設けられており、前記係合凸部は、前記係合凹部に対し、周方向のがたつきを生じる事なく係合しており、且つ、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の間に閾値を超える大きさのトルクが加わった場合にのみ、これら第一、第二両トルク伝達部材のうちの少なくとも一方の部材が弾性変形する事に基づいて、前記係合凹部を設けた周面のうちこの係合凹部から周方向に外れた部分に乗り上がる事により、この係合凹部に対する係合が解除されるものであり、前記閾値は、車両が停止した状態で前記ステアリングホイールを操作した場合にこのステアリングホイールから前記入力軸に伝達される、平常時最大伝達トルク以上の大きさに設定されており、前記孔側、軸側両衝合面部は、前記係合凸部と前記係合凹部とが係合している初期状態では、周方向に関して互いに離隔した位置に配置されており、且つ、前記係合凸部と前記係合凹部との係合が解除されて、前記第一、第二両トルク伝達部材同士の位置関係が、前記初期状態から回転方向の各側に所定量ずれた場合にのみ、互いに衝合する事と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】
前記結合孔の内周面に雌スプライン部を、前記結合杆部の外周面にこの雌スプライン部と係合する雄スプライン部を、それぞれ設けると共に、これら雌、雄両スプライン部のうちの何れか一方のスプライン部を構成する複数の歯のうちの一部の歯を、それぞれ前記係合凸部とし、前記雌、雄両スプライン部のうちの他方のスプライン部を構成する複数の歯同士の間に設けられた複数の溝のうちの一部の溝を、それぞれ前記係合凹部とし、前記雌スプライン部を構成する複数の歯の周方向両側面のうち、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合部から外れた部分に存在する各側面のうちの少なくとも一部の側面を、それぞれ孔側衝合面部とし、前記雄スプライン部を構成する複数の歯の周方向両側面のうち、前記各係合凸部と前記各係合凹部との係合部から外れた部分に存在する各側面のうちの少なくとも一部の側面を、それぞれ軸側衝合面部としている、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】
前記一方のスプライン部を構成する複数の歯のうち、それぞれが前記係合凸部となる各歯の歯丈を、残りの各歯の歯丈よりも小さくすると共に、前記他方のスプライン部を構成する複数の歯の歯丈を総て等しくした、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】
前記一方のスプライン部を構成する複数の歯の歯丈を総て等しくすると共に、前記他方のスプライン部を構成する各歯のうち、それぞれが前記係合凹部の周方向両側に存在する各歯の歯丈を、残りの各歯の歯丈よりも小さくした、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】
前記結合杆部を筒状に構成した、請求項１〜４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６】
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ている、請求項１〜５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７】
前記第一、第二トルク伝達部材同士を溶接している、請求項１〜６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、第二トルク伝達部材同士を溶接している溶接部の強度が、前記平常時最大伝達トルクでは破損せず、前記ステアリングギヤユニット側から前記第一、第二トルク伝達部材同士の間に加わる、前記閾値を超える大きさの衝撃的なトルクにより破損する大きさである、請求項７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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４３５２１（Ｐ２０１３−４３５２１Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１７８４（Ｐ２０１１−１８１７８４）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【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３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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