(57)【要約】      （修正有）【課題】長期にわたりガタや異音の発生を防止できるステアリング装置の伝達軸を提供。【解決手段】ステアリング装置の操舵力を伝達する伝達軸としての中間軸５が、内軸４０と筒状の外軸５０とを備える。内軸４０の外周４０ａの第１のセレーション形成部４１，４２が外軸５０の内周の第２のセレーション形成部５１，５２にセレーション嵌合する。外軸５０の一対のプレス成形凸部としての山形部５３，５４の頂部５３ａ，５４ａが、内軸４０の対応する平坦部４３，４４にかしめ付けられている。外軸５０の弾性的な縮径力によって、第２のセレーション形成部５１，５２が第１のセレーション形成部４１，４２に弾性的に加圧されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング装置の操舵力を伝達する伝達軸において、
内軸と、内軸を取り囲む筒状の外軸と、を備え、
内軸の外周は、径方向に対向し円弧状をなす一対の第１のセレーション形成部と、互いの間に二面幅を形成する一対の平坦部と、を含み、第１のセレーション形成部および平坦部は、当該伝達軸の周方向に交互に配置され、
外軸の内周は、上記一対の第１のセレーション形成部にそれぞれセレーション嵌合した一対の第２のセレーション形成部と、上記一対の平坦部にそれぞれ対向し、互いに内向きに突出する一対のプレス成形凸部と、を含み、
プレス成形凸部によって第２のセレーション形成部が弾性的に縮径されることにより、第２のセレーション形成部が第１のセレーション形成部に加圧されているステアリング装置の伝達軸。
【請求項２】
請求項１において、上記プレス成形凸部は、山形部を含み、その山形部は、頂部と、上記頂部を上記周方向に挟む一対の傾斜部と、を有し、
過大入力によって第１のセレーション形成部および第２のセレーション形成部間のセレーション嵌合が外れたときに、各山形部の一対の傾斜部の何れか一方が、対応する平坦部に当接することによって、内軸と外軸の相対回転量が規制されるようにしてあるステアリング装置の伝達軸。
【請求項３】
請求項１または２において、各山形部の頂部が、それぞれ対応する平坦部に当接しているステアリング装置の伝達軸。
【請求項４】
請求項３において、上記一対の平坦部間に形成される二面幅が、内軸の軸方向位置に応じて異なるステアリング装置の伝達軸。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載のステアリング装置の伝達軸を用いたステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング装置の伝達軸およびステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリング装置の中間軸は、ステアリングホイールに加わる回転操作力をステアリングギヤ側へ伝達する機能を有しているとともに、衝突時等に過大な衝撃が加わったときに、その衝撃が運転者に伝わらないよう、短縮して衝撃を吸収する機能を有している。
従来、中間軸として、セレーション嵌合された内軸および筒状の外軸を備え、上記外軸の周方向の一部を内側へ突出させて形成された係止凸部を、内軸のセレーション部に食い込ませた中間軸が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４５００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電動パワーステアリング装置の高出力化に伴い、中間軸に多大なトルクが付与される傾向にある。そのような大トルクが長期に負荷された場合、耐久劣化による摩耗で、上記係止凸部とセレーションとの係合が緩み、セレーション嵌合にガタを生ずるおそれがある。
また、例えば事故等による想定外の過大な入力を中間軸が受けると、セレーション嵌合部で滑りが発生し、中間軸がトルク伝達できなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、長期にわたってガタや異音の発生を防止することができるステアリング装置の伝達軸およびステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、ステアリング装置（１）の操舵力を伝達する伝達軸（５）において、内軸（４０）と、内軸を取り囲む筒状の外軸（５０）と、を備え、内軸の外周（４０ａ）は、径方向（Ｙ１）に対向し円弧状をなす一対の第１のセレーション形成部（４１，４２）と、互いの間に二面幅（Ｗ１；Ｗ１Ａ）を形成する一対の平坦部（４３，４４；４３Ａ，４４Ａ）と、を含み、第１のセレーション形成部および平坦部は、当該伝達軸の周方向（Ｚ１）に交互に配置され、外軸の内周（５０ａ）は、上記一対の第１のセレーション形成部にそれぞれセレーション嵌合した一対の第２のセレーション形成部（５１，５２）と、上記一対の平坦部にそれぞれ対向し、互いに内向きに突出する一対のプレス成形凸部（５３，５４）と、を含み、プレス成形凸部によって第２のセレーション形成部が弾性的に縮径されることにより、第２のセレーション形成部が第１のセレーション形成部に加圧されているステアリング装置の伝達軸を提供する。
【０００７】
本発明によれば、外軸に、内向きに突出する一対のプレス成形部を設けたので、外軸の第２のセレーション形成部が周方向に弾性的に引っ張られて縮径される結果、両セレーション形成部間のセレーション嵌合の嵌合力を強くすることができる。したがって、長期にわたって摩耗に起因するガタや異音の発生を防止することができる。
また、上記プレス成形凸部は、山形部（５３，５４）を含み、その山形部は、頂部（５３ａ；５４ａ）と、上記頂部を上記周方向に挟む一対の傾斜部（５３ｂ，５３ｃ；５４ｂ，５４ｃ）と、を有し、過大入力によって第１のセレーション形成部および第２のセレーション形成部間のセレーション嵌合が外れたときに、各山形部の一対の傾斜部の何れか一方が、対応する平坦部に当接することによって、内軸と外軸の相対回転量が規制されるようにしてある場合がある（請求項２）。この場合、万一、事故等により想定外の過大入力が伝達軸に入ることによって、両セレーション形成部間のセレーション嵌合が外れたような状況であっても、操舵の機能を確保することができる。すなわち、伝達軸への操舵入力に伴って、内軸および外軸が所定の相対回転量だけ相対回転すると、外軸の山形部の傾斜部と内軸の平坦部とが当接し、内軸の平坦部が、いわゆる機械的なストッパとして機能する。これにより、トルク伝達が可能となるので、操舵の機能を確保してフェイルセーフを実現することができる。また、このときに規制される内軸および外軸の相対回転量の分だけ、操舵部材（ステアリングホイール）の回転方向の操作にガタを生ずるが、このガタにより、また、操舵部材の操舵角と走行方向とのずれにより、ステアリング装置の異常の発生を運転者に報知し、警告することができる。
【０００８】
また、各山形部の頂部が、それぞれ対応する平坦部に当接している場合がある（請求項３）。この場合、車両の衝突のときに、各山形部の頂部と対応する平坦部との間で摩擦抵抗によって衝撃の一部を吸収することができる。
また、上記一対の平坦部（４３Ａ，４４Ａ）間に形成される二面幅（Ｗ１Ａ）が、内軸の軸方向位置に応じて異なる場合がある（請求項４）。この場合、車両の衝突のときに、内軸と外軸の軸方向のストローク位置に応じて、衝撃吸収荷重を変化させることができる。したがって、決められたストロークの範囲内で、衝撃吸収性能を種々にアレンジすることができる。
【０００９】
また、上記のステアリング装置の伝達軸を用いたステアリング装置であれば、長期にわたってガタや異音の発生を防止することができる点で好ましい（請求項５）。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態の、伝達軸としての中間軸を有するステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】中間軸の一部破断側面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は過大入力によってセレーション嵌合が外れたときにトルク伝達する状態を示す中間軸の概略断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は中間軸の製造工程を示す概略断面図である。
【図６】本発明の別の実施の形態の内軸の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の伝達軸が適用された中間軸を有するステアリング装置の概略構成図である。図１を参照して、ステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結された操舵軸３と、操舵軸３に自在継手４を介して連結された伝達軸としての中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有する転舵軸としてのラック軸８とを備えている。
【００１２】
ピニオン軸７およびラック軸８を含むラックアンドピニオン機構によって、転舵機構Ａ１が構成されている。ラック軸８は、車体側部材９に固定されたハウジング１０によって、車両の左右方向に沿う軸方向（紙面とは直交する方向）に移動可能に、支持されている。ラック軸８の各端部は、図示していないが、対応するタイロッドおよび対応するナックルアームを介して対応する転舵輪に連結されている。
【００１３】
操舵軸３は、同軸上に連結された第１操舵軸１１と第２操舵軸１２とを備えている。第１操舵軸１１は、スプライン結合を用いて、同伴回転可能に且つ軸方向に相対摺動可能に嵌合されたアッパーシャフト１３およびロアーシャフト１４を有している。アッパーシャフト１３およびロアーシャフト１４の何れか一方が内軸を構成し、他方が筒状の外軸を構成している。
【００１４】
また、第２操舵軸１２は、ロアーシャフト１４と同伴回転可能に連結された入力軸１５と、自在継手４を介して中間軸５に連結された出力軸１６と、入力軸１５および出力軸１６を相対回転可能に連結するトーションバー１７とを有している。
操舵軸３は、車体側部材１８，１９に固定されたステアリングコラム２０によって、図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。
【００１５】
ステアリングコラム２０は、軸方向に相対移動可能に嵌め合わされた筒状のアッパージャケット２１および筒状のロアージャケット２２と、ロアージャケット２２の軸方向下端に連結されたハウジング２３とを備えている。ハウジング２３内には、操舵補助用の電動モータ２４の動力を減速して出力軸１６に伝達する減速機構２５が収容されている。
減速機構２５は、電動モータ２４の回転軸（図示せず）と同行回転可能に連結された駆動ギヤ２６と、駆動ギヤ２６に噛み合い出力軸１６と同伴回転する被動ギヤ２７とを有している。駆動ギヤ２６は例えばウォーム軸からなり、従動ギヤ２７は例えばウォームホイールからなる。
【００１６】
ステアリングコラム２０には、車両後方側のアッパーブラケット２８および車両前方側のロアーブラケット２９を介して車体側部材１８，１９に固定されている。アッパーブラケット２８は、後述するコラムブラケットを介してステアリングコラム２０のアッパージャケット２１に固定可能とされている。アッパーブラケット２８は、車体側部材１８から下方に突出する固定ボルト（スタッドボルト）３０と、当該固定ボルト３０に螺合するナット３１と、アッパーブラケット２８に離脱可能に保持されたカプセル３２とを用いて、車体側部材１８に固定されている。
【００１７】
ロアーブラケット２９は、ステアリングコラム２０のハウジング２３に固定されている。また、ロアーブラケット２９は、車体側部材１９から突出する固定ボルト（スタッドボルト）３３と当該固定ボルト３３に螺合するナット３４とを用いて、車体側部材１９に固定されている。
図１および図２を参照して、スプライン伸縮軸としての中間軸５は、内軸４０と筒状の外軸５０とを軸方向Ｘ１に沿って摺動可能に且つトルク伝達可能に嵌合させて形成されている。内軸４０および外軸５０の何れか一方がアッパーシャフトを構成し、他方がロアーシャフトを構成する。本実施の形態では、外軸５０がアッパーシャフトとして自在継手４に連結されており、内軸４０がロアーシャフトとして自在継手６に連結されている。
【００１８】
本実施の形態では、スプライン伸縮軸を中間軸５に適用した場合に則して説明するが、本発明のスプライン伸縮軸を第１操舵軸１１に適用し、第１操舵軸１１にテレスコピック調整機能や衝撃吸収機能を果たさせるようにしてもよい。また、本実施の形態では、車両用操舵装置１が電動パワーステアリング装置である場合に則して説明するが、本発明のスプライン伸縮軸をマニュアルステアリングの車両用操舵装置に適用するようにしてもよい。
【００１９】
図２および図２のIII −III 線に沿う断面図である図３を参照して、内軸４０の外周４０ａは、径方向Ｙ１に対向し円弧状をなす一対の第１のセレーション形成部４１，４２と、互いの間に二面幅Ｗ１を形成する一対の平坦部４３，４４とを有している。第１のセレーション形成部４１，４２および平坦部４３，４４は、伝達軸５の周方向Ｚ１に交互に配置されている。一対の第１のセレーション形成部４１，４２が対向する方向（図２においして上下方向）は、一対の平坦部４３，４４が対向する方向（図２において左右方向）とは直交する方向である。
【００２０】
一方、外軸５０の内周５０ａは、内軸４０の一対の第１のセレーション形成部４１，４２に、それぞれセレーション嵌合した一対の第２のセレーション形成部５１，５２と、内軸４０の一対の平坦部４３，４４にそれぞれ対向し、互いに内向きに突出する一対のプレス成形凸部としての山形部５３，５４とを有している。外軸５０の第２のセレーション形成部５１，５２の弾性的な縮径力によって、第２のセレーション形成部５１，５２が、それぞれ対応する第１のセレーション形成部４１，４２に弾性的に加圧されている。
【００２１】
第１のセレーション形成部４１，４２および第２のセレーション形成部５１，５２は、例えば引き抜き加工や転造加工により形成される。
山形部５３は、頂部５３ａと、頂部５３ａを周方向Ｚ１に挟む一対の傾斜部５３ｂ，５３ｃとを有している。傾斜部５３ｂ，５３ｃは、平坦部４３に対して、互いに逆向きに等しい角度で傾斜している。頂部５３ａは平坦部４３に当接している。具体的には、頂部５３ａは平坦部４３に、かしめ付けられている。
【００２２】
また、山形部５４は、頂部５４ａと、頂部５４ａを周方向Ｚ１に挟む一対の傾斜部５４ｂ，５４ｃとを有している。傾斜部５４ｂ，５４ｃは、平坦部４４に対して、互いに逆向きに等しい角度で傾斜している。頂部５４ａは平坦部４４に当接している。具体的には、頂部５４ａは平坦部４４に、かしめ付けられている。
万一、中間軸５に過大入力が入ることによって第１のセレーション形成部４１，４２とそれぞれ対応する第２のセレーション形成部５１，５２間のセレーション嵌合が外れた状況であっても、操舵の機能を確保できるようにしてある。すなわち、上記状況下において操舵部材２側から中間軸５に操舵入力が入ったときに、図４（ａ），（ｂ）に示すように、外軸５０の回転方向（白抜き矢符で示す）に応じて、山形部５３の傾斜部５３ｂおよび山形部５４の傾斜部５４ｃがそれぞれ対応する平坦部４３，４４に当接したり〔図４（ａ）参照〕、山形部５３の傾斜部５３ｃおよび山形部５４の傾斜部５４ｂがそれぞれ対応する平坦部４３，４４に当接したりする〔図４（ｂ）参照〕ことによって、内軸４０と外軸５０の相対回転量が規制される。その結果、内軸４０と外軸５０との間でトルク伝達が可能となる。
【００２３】
次いで、図５は、伝達軸としての中間軸５の製造工程を示している。図３に示される外軸５０の山形部５３，５４は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、内軸４０に嵌合させた外軸製造用中間体５００を両側方からプレス成形することにより形成されている。
具体的には、外軸製造用中間体５００が外軸５０と異なるのは、外軸５０の山形部５３，５４に代えて、その山形部５３，５４が形成される前段階の一対の平坦部５０３，５０４が設けられている点である。また、一対の平坦部５０３，５０４をそれぞれ形成する互いに平行な一対の平板部５３０，５４０が設けられている。外軸製造用中間体５００の各平坦部５０３，５０４は、内軸４０の対応する平坦部４３，４４と平行である。
【００２４】
外軸製造用中間体５００の一対の平坦部５０３，５０４間の間隔Ｗ２は、内軸４０の一対の平坦部４３，４４間の二面幅Ｗ１よりも所定量大きくされている（Ｗ２＞Ｗ１）。
外軸製造用中間体５００の一対の平板部５３０，５４０を、両側方（白抜き矢符Ｆを参照）から内軸４０の平坦部４３，４４に向けて加圧するようにプレス成形し、一対の平板部５３０，５４０を塑性変形させる。これにより、図３に示すような、頂部５３ａ，５４ａが対応する平坦部４３，４４にかしめ付けられた山形部５３，５４が形成され、中間軸５が製造される。
【００２５】
プレス成形により山形部５３，５４を形成するときに、図５（ａ）から図５（ｂ）に示すように、各平板部５３０，５４０の周方向Ｚ１に関する中央部が内側（矢符Ｆで示す方向）へ凹入される。その凹入に伴って、外軸５０の各第２のセレーション形成部５１，５２の、特に周方向Ｚ１の両端部が内側（矢符Ｇで示す方向）へ引っ張られるので、第２のセレーション形成部５１，５２が、弾性的に縮径される。その結果、各第２のセレーション形成部５１，５２がそれぞれ対応する第１のセレーション形成部４１，４２に対して強く加圧された状態でのセレーション嵌合が達成されることになる。特に、各第２のセレーション形成部５１，５２が、それぞれ対応する第１のセレーション形成部４１，４２の周方向端部に対するセレーション嵌合の嵌合力を強めることができる点で、多大な効果がある。
【００２６】
本実施の形態によれば、外軸５０に、内向きに突出する一対のプレス成形凸部としての山形部５３，５４を設けたので、外軸４０の第２のセレーション形成部５１，５２の特に周方向Ｚ１の端部が内側〔図５（ｂ）において矢符Ｇで示す方向〕へ弾性的に引っ張られる結果、内軸４０および外軸５０のセレーション形成部４１，４２；５１，５２間のセレーション嵌合の嵌合力を強くすることができる。したがって、長期にわたって摩耗に起因するガタや異音の発生を防止することができる中間軸５およびステアリング装置１を実現することができる。
【００２７】
また、外軸５０に設けられるプレス成形凸部として一対の山形部５３，５４を採用しており、各山形部５３，５４が、頂部５３ａ，５４ａと、頂部５３ａ，５４ａを周方向に挟む一対の傾斜部５３ｂ，５３ｃ；５４ｂ，５４ｃとを有している。したがって、万一、事故等による想定外の過大入力によって、第１および第２のセレーション形成部４１，４２；５１，５２間のセレーション嵌合が外れた場合で状況であっても、操舵の機能を確保することができる。
【００２８】
すなわち、上記状況下において、操舵部材２側から中間軸５に操舵入力が入ったときに、内軸４０と外軸５０とが所定の相対回転量だけ相対回転すると、図４（ａ），（ｂ）に示すように、各山形部５３，５４の一対の傾斜部５３ｂ，５３ｃ；５４ｂ，５４ｃの何れか一方が、対応する平坦部４３，４４に当接することによって、内軸４０と外軸５０の相対回転量が規制される。これにより、トルク伝達を可能とすることができ、操舵の機能を確保してフェイルセーフを実現することができる。
【００２９】
また、このときに規制される内軸４０および外軸５０の相対回転量の分だけ、操舵部材２の回転方向の操作にガタを生ずるが、このガタや、操舵部材２の操舵角と車両の走行方向とのずれによりステアリング装置１の異常の発生を運転者に報知し、警告することができる。なお、セレーション嵌合が外れた場合の内軸４０および外軸５０の相対回転量は、操舵部材２の回転方向の遊びの範囲を超えていればよい。例えば遊びの範囲が±５°である場合に、±１０°〜１５°に設定してもよい。
【００３０】
また、各山形部５３、５４の頂部５３ａ，５４ａが、それぞれ対応する平坦部４３，４４にかしめ付けられているので、車両の衝突のときに、中間軸５の短縮に伴って、各山形部５３，５４の頂部５３ａ，５４ｂと対応する平坦部４３，４４との間で摩擦抵抗によって衝撃の一部を吸収することができる。したがって、十分な衝撃吸収エネルギ量を確保することができる。
【００３１】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、内軸４００の一対の平坦部４３Ａ，４４Ａ間に形成される二面幅Ｗ１Ａが、軸方向Ｘ１の位置に応じて異なっていてもよい。例えば図６に示すように中間軸の短縮方向に関して二面幅Ｗ１Ａが漸増するようにしていてもよいし、また、図示していないが、中間軸の短縮ストロークの初期のみに対応して幅広とされていてもよい。図６の例では、車両の衝突のときに、中間軸の短縮位置に応じて、衝撃吸収荷重を変化させることができる。したがって、決められた衝撃吸収ストロークの範囲内で、衝撃吸収性能を種々にアレンジすることができる。
【００３２】
また、図３の実施の形態では、各山形部５３，５４の頂部５３ａ，５４ａがそれぞれ対応する平坦部４３，４４に当接していたが、当接していなくてもよい（図示せず）。
また、上記実施の形態では、外軸５０を上側とし内軸４０を下側としたが、その逆としてもよい。また、上記実施の形態では、ステアリング装置１の伝達軸を中間軸５に適用した場合に則して説明したが、本発明の伝達軸を操舵軸３の第１操舵軸１１に適用するようにしてもよい。また、上記実施の形態では、ステアリング装置１が電動パワーステアリング装置である場合に則して説明したが、本発明の伝達軸をマニュアル式のステアリング装置に適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１…ステアリング装置、２…操舵部材、３…操舵軸、４…自在継手、５…中間軸（ステアリング装置の伝達軸）、６…自在継手、１１…第１操舵軸、１２…第２操舵軸、２４…電動モータ、２５…減速機構、４０；４００…内軸、４１，４２…第１のセレーション形成部、４３，４４；４３Ａ，４４Ａ…平坦部、５０…外軸、５１，５２…第２のセレーション形成部、５３，５４…山形部、５３ａ，５４ａ…頂部、５３ｂ，５３ｃ；５４ｂ，５４ｃ…傾斜部、５００…外軸製造用中間体、５０３，５０４…平坦部、５３０，５４０…平板部、Ｗ１；Ｗ１Ａ…二面幅、Ｘ１…軸方向、Ｙ１…径方向、Ｚ１…周方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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