(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の一端外周に雄スプラインが形成された雄中間シャフト、
上記雄スプラインに軸方向に相対摺動可能にかつ回転トルクを伝達可能に噛み合う雌スプラインが内周に形成された雌中間シャフト、
上記雌中間シャフトの軸方向の一端に一体的に形成され、十字軸を軸支するための軸受け孔が形成された一対のアーム部を有する自在継手のヨ−ク、
上記一対のアーム部の半径方向内側に形成され、上記雄スプラインの外径寸法よりも大径で、半径方向外側に向かって凸のＲ凹面を備え、
上記雌中間シャフトに対して雄中間シャフトが収縮した時に、上記雄スプラインが上記一対のアーム部の半径方向内側まで摺動可能なこと、及び、
上記一対のアーム部の半径方向内側に上記Ｒ凹面の円周方向の両端に形成され、上記雌中間シャフトの中心軸線に平行な平面の間の半径方向寸法が、上記雄スプラインの外径寸法よりも小さいこと
を特徴とする中間シャフト。
【請求項２】
請求項１に記載された中間シャフトにおいて、
上記一対のアーム部の半径方向外側には、半径方向外側に向かって凸のＲ凸面が形成されていること
を特徴とする中間シャフト。
【請求項３】
請求項１に記載された中間シャフトにおいて、
上記一対のアーム部の半径方向外側には、上記雌中間シャフトの中心軸線に平行な平面が形成されていること
を特徴とする中間シャフト。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載された中間シャフトは、
ステアリングシャフトに操舵補助力を付与するアシスト装置が、中間シャフトとステアリングホイールとの間に配置されたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に組み込まれていること
を特徴とする中間シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中間シャフト、特に、ステアリング装置のステアリングシャフトの回転をステアリングギアに伝達する中間シャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の前輪を操舵するステアリング装置では、ステアリングホイールの操作で回転するステアリングシャフトの動きを、自在継手を介してステアリングギヤの入力軸に伝達している。
【０００３】
ステアリングホイールの動きは、ステアリングコラム内に回転自在に設けたステアリングシャフトおよび中間シャフトを介してステアリングギアに伝達され、ステアリングギアによって車輪の方向を操舵する。通常、ステアリングシャフトとステアリングギアの入力軸とは、互いに同一直線上に設けることが出来ない。
【０００４】
このため従来から、ステアリングシャフトとステアリングギアへの入力軸との間に中間シャフトを設け、この中間シャフトの端部とステアリングシャフト、および、中間シャフトの端部とステアリングギアの入力軸の端部とを、自在継手を介して結合することにより、同一直線上に存在しないステアリングシャフトと入力軸との間での動力伝達が行えるようにしている。
【０００５】
近年、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与するアシスト装置を、中間シャフトとステアリングホイールとの間に設けたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置が多くなってきた。
【０００６】
このような、コラムアシスト式の電動パワーステアリングでは、中間シャフトに負荷される回転トルクが大きくなるため、中間シャフトのトルク伝達部の耐久性を向上させる必要がある。特に、回転トルク伝達時の、雄中間シャフトの雄スプラインと雌中間シャフトの雌スプラインとのトルク伝達面（噛み合い部）の面圧を小さくする必要がある。
【０００７】
トルク伝達面の面圧を小さくするための一つの方法として、トルク伝達面の接触半径を大きくする方法がある。また、車両に対する中間シャフトの取り付けスペースを小さくする必要があるため、自在継手の回転半径は小さいことが望ましい。ステアリング装置を車両に取り付ける際には、中間シャフトを一端収縮させてから伸ばす必要があり、雄スプラインを自在継手のアーム部の半径方向内側までスライドさせることが必要となるため、雄スプラインのトルク伝達面の接触半径を大きくすることは難しかった。
【０００８】
また、油圧式パワーステアリング装置では、ステアリングに伝達される車輪側の振動を油圧構造が減衰させるが、電動パワーステアリングでは油圧構造が無いため、車輪側の振動がステアリングホイールに伝達される不具合が生じる。
【０００９】
特許文献１に示す自在継手は、結合筒部とアーム部の付け根に凹溝を形成して、結合筒部に軸部をボルトで締め付けた時に、結合筒部の変形がアーム部に及ばないようにしたものであって、雄スプラインのトルク伝達面の面圧を小さくするために、トルク伝達面の接触半径を大きくしたものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開昭５０−０３６９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、トルク伝達面の接触半径を大きくしてトルク伝達面の面圧を小さくするとともに、ステアリングホイールに伝達される車輪側の振動を減衰させるようにした中間シャフトを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、軸方向の一端外周に雄スプラインが形成された雄中間シャフト、上記雄スプラインに軸方向に相対摺動可能にかつ回転トルクを伝達可能に噛み合う雌スプラインが内周に形成された雌中間シャフト、上記雌中間シャフトの軸方向の一端に一体的に形成され、十字軸を軸支するための軸受け孔が形成された一対のアーム部を有する自在継手のヨ−ク、上記一対のアーム部の半径方向内側に形成され、上記雄スプラインの外径寸法よりも大径で、半径方向外側に向かって凸のＲ凹面を備え、上記雌中間シャフトに対して雄中間シャフトが収縮した時に、上記雄スプラインが上記一対のアーム部の半径方向内側まで摺動可能なこと、及び、上記一対のアーム部の半径方向内側に上記Ｒ凹面の円周方向の両端に形成され、上記雌中間シャフトの中心軸線に平行な平面の間の半径方向寸法が、上記雄スプラインの外径寸法よりも小さいことを特徴とする中間シャフトである。
【００１４】
第２番目の発明は、第１番目の発明の中間シャフトにおいて、上記一対のアーム部の半径方向外側には、半径方向外側に向かって凸のＲ凸面が形成されていることを特徴とする中間シャフトである。
【００１５】
第３番目の発明は、第１番目の発明の中間シャフトにおいて、上記一対のアーム部の半径方向外側には、上記雌中間シャフトの中心軸線に平行な平面が形成されていることを特徴とする中間シャフトである。
【００１６】
第４番目の発明は、第１番目から第３番目までのいずれかの発明の中間シャフトは、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与するアシスト装置が、中間シャフトとステアリングホイールとの間に配置されたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に組み込まれていることを特徴とする中間シャフトである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の中間シャフトは、一対のアーム部の半径方向内側に形成され、雄スプラインの外径寸法よりも大径で、半径方向外側に向かって凸のＲ凹面を備え、雌中間シャフトに対して雄中間シャフトが収縮した時に、雄スプラインが一対のアーム部の半径方向内側まで摺動可能である。従って、雄スプラインの外径寸法を大きく形成しても、雄スプラインをアーム部の半径方向内側まで摺動させることができるため、雄スプラインと雌スプラインとのトルク伝達面の面圧を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の中間シャフトを有するステアリング装置の全体を示す斜視図である。
【図２】図１の中間シャフトの一部を切断した拡大側面図である。
【図３】図２の中間シャフトの要部の拡大縦断面図である。
【図４】（ａ）は図３のＰ矢視図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【図５】図３の雌中間シャフト単体の要部の拡大縦断面図である。
【図６】本発明の実施例２の中間シャフトを示し、実施例１の図４（ａ）相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例１から実施例２について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の中間シャフトを有するステアリング装置の全体を示す斜視図であり、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置である。図１に示す電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１１の操作力を軽減するために、コラム１３に取付けた操舵補助部（電動アシスト機構）２０の操舵補助力をステアリングシャフトに付与し、中間シャフト１６を介して、ラックピニオン式のステアリングギヤ３０のラックを往復移動させ、タイロッド３２を介して舵輪を操舵する方式のパワーステアリング装置である。
【００２１】
図２は図１の中間シャフト１６の一部を切断した拡大側面図である。図１、図２に示すように、上記操舵補助部２０の車体前方側端面から突出した出力軸２３は、自在継手１５を介して、中間シャフト１６の雌スプラインシャフト（以下雌中間シャフトと呼ぶ）１６Ｂの後端部に連結している。また、この中間シャフト１６の雄スプラインシャフト（以下雄中間シャフトと呼ぶ）１６Ａの前端部に、別の自在継手１７を介して、ステアリングギヤ３０の入力軸３１を連結している。
【００２２】
雌中間シャフト１６Ｂの車体上方側の端部には、自在継手１５を構成する一対のヨーク４１、４１のうちの一方のヨーク４１が一体的に形成され、内周に雌スプライン４２が形成されている。また、雄中間シャフト１６Ａの車体下方側の端部には、自在継手１７を構成する一対のヨーク５１、５１のうちの一方のヨーク５１が一体的に形成され、外周には雄スプライン５２が形成されて、雌スプライン４２とスプライン係合している。
【００２３】
従って、雄中間シャフト１６Ａは雌中間シャフト１６Ｂに対して、軸方向に相対摺動可能に、かつ、回転トルクを伝達可能に結合している。図示しないピニオンが、この入力軸３１の前端部に形成されている。また、図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール１１の回転が、タイロッド３２を移動させて、図示しない車輪を操舵する。
【００２４】
図３は図２の中間シャフトの要部の拡大縦断面図、図４（ａ）は図３のＰ矢視図、図４（ｂ）は図４（ａ）の平面図である。図５は図３の雌中間シャフト単体の要部の拡大縦断面図である。図３から図５に示すように、雌中間シャフト１６Ｂのヨーク４１には二股状の一対のアーム部４３、４３が対向して形成され、このアーム部４３、４３には、円形の軸受け孔４３１、４３１が形成されている。この軸受け孔４３１、４３１に、図示しない軸受を介して十字軸が挿入され、この十字軸を介して他方の図示しないヨーク４１と結合する。
【００２５】
一対のアーム部４３、４３の半径方向内側には、半径方向外側に向かって凸のＲ凹面４３２、４３２が形成されている。このＲ凹面４３２、４３２は雌スプライン４２と同心の円弧状に形成され、Ｒ凹面４３２、４３２の内径寸法Ｄ１は、雄スプライン５２の外径寸法ｄ１よりも若干大径に形成されている。また、一対のアーム部４３、４３の半径方向内側には、Ｒ凹面４３２、４３２の円周方向の両端に、平面４３３、４３３が各々形成されている。平面４３３、４３３は、雌中間シャフト１６Ｂの中心軸線４２１に平行に形成され、対向する平面４３３、４３３の間の半径方向寸法Ｗ１が、雄スプライン５２の外径寸法ｄ１よりも小さく形成されてる。
【００２６】
また、一対のアーム部４３、４３の半径方向外側には、半径方向外側に向かって凸のＲ凸面４３４、４３４が形成されている。このＲ凸面４３４、４３４は雌スプライン４２と同心の円弧状に形成され、Ｒ凸面４３４、４３４の外径寸法はｄ２に形成されている。上記したように、本発明の実施例１では、アーム部４３、４３の半径方向内側に、雄スプライン５２の外径寸法ｄ１よりも大径のＲ凹面４３２、４３２が形成されている。
【００２７】
従って、雄スプライン５２の外径寸法ｄ１を大きく形成しても、雄スプライン５２をアーム部４３、４３の半径方向内側まで摺動させることができるため、雄スプライン５２と雌スプライン４２とのトルク伝達面（噛み合い部）の面圧を小さくすることが可能となる。
【００２８】
また、雄スプライン５２の外径寸法ｄ１を大きく形成しても、アーム部４３、４３の半径方向外側のＲ凸面４３４、４３４の外径寸法ｄ２を抑制することができるため、自在継手の回転半径を小さくすることができる。さらに、アーム部４３、４３の半径方向内側に、半径方向外側に向かって凸のＲ凹面４３２、４３２を形成することによって、アーム部４３、４３の肉厚を薄くして、アーム部４３、４３の剛性を落としているため、ステアリングホイール１１に伝達される車輪側の振動を減衰させることが可能となる。
【００２９】
特許文献１に示す自在継手では、結合筒部とアーム部の付け根に凹溝を形成しているため、凹溝に応力が集中する。本発明の実施例１では、図４（ｂ）に示すように、アーム部４３、４３の付け根に滑らかなＲ面４３６、４３６が形成されているため、応力集中を軽減することができる。
【実施例２】
【００３０】
次に本発明の実施例２について説明する。図６は本発明の実施例２の中間シャフトを示し、実施例１の図４（ａ）相当図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。
【００３１】
実施例２は実施例１の変形例であって、アーム部４３、４３の半径方向外側の面の形状を変更した例である。図６に示すように、ヨーク４１には二股状の一対のアーム部４３、４３が対向して形成され、このアーム部４３、４３には、円形の軸受け孔４３１、４３１が形成されている。この軸受け孔４３１、４３１に、図示しない軸受を介して十字軸が挿入され、この十字軸を介して他方の図示しないヨーク４１と結合する。
【００３２】
一対のアーム部４３、４３の半径方向内側には、半径方向外側に向かって凸のＲ凹面４３２、４３２が形成されている。このＲ凹面４３２、４３２は雌スプライン４２と同心の円弧状に形成され、Ｒ凹面４３２、４３２の内径寸法Ｄ１は、雄スプライン５２の外径寸法ｄ１よりも若干大径に形成されている。また、一対のアーム部４３、４３の半径方向内側には、Ｒ凹面４３２、４３２の円周方向の両端に平面４３３、４３３が各々形成されている。平面４３３、４３３は、雌中間シャフト１６Ｂの中心軸線４２１に平行に形成され、対向する平面４３３、４３３の間の半径方向寸法Ｗ１が、雄スプライン５２の外径寸法ｄ１よりも小さく形成されてる。
【００３３】
一対のアーム部４３、４３の半径方向外側には、実施例１とは異なり、雌中間シャフト１６Ｂの中心軸線４２１に平行（平面４３３、４３３に対して平行）な平面４３５、４３５が形成されている。この平面４３５、４３５の回転直径はｄ３に形成されている。本発明の実施例２のアーム部４３、４３は、鍛造で成形するのに適した形状を有している。すなわち、アーム部４３に平面４３５とＲ凹面４３２を形成することによって、アーム部４３の角部４３７、４３７を所定の形状に正確に成形することが容易になるため、角部４３７、４３７周辺の加工度が上がり、角部４３７、４３７周辺が十分に硬くなって、アーム部４３の強度を大きくすることができる。
【００３４】
また本発明の実施例２では、実施例１と同様に、アーム部４３、４３の半径方向内側に、雄スプライン５２の外径寸法ｄ１よりも大径のＲ凹面４３２、４３２が形成されている。従って、雄スプライン５２の外径寸法ｄ１を大きく形成しても、雄スプライン５２をアーム部４３、４３の半径方向内側まで摺動させることができるため、雄スプライン５２と雌スプライン４２とのトルク伝達面（噛み合い部）の面圧を小さくすることが可能となる。
【００３５】
また、雄スプライン５２の外径寸法ｄ１を大きく形成しても、アーム部４３、４３の半径方向外側の平面４３５、４３５の回転直径ｄ３を抑制することができるため、自在継手の回転半径を小さくすることができる。さらに、アーム部４３、４３の半径方向内側に、半径方向外側に向かって凸のＲ凹面４３２、４３２を形成することによって、アーム部４３、４３の肉厚を薄くして、アーム部４３、４３の剛性を落としているため、ステアリングホイール１１に伝達される車輪側の振動を減衰させることが可能となる。
【００３６】
上記実施例では、スプラインを有する中間シャフトに適用した例について説明したが、セレーションを有する中間シャフトに適用してもよい。また、上記実施例では、操舵補助部（電動アシスト機構）を有するステアリング装置に適用した例について説明したが、操舵補助部の無いステアリング装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１１  ステアリングホイール
１３  コラム
１５  自在継手
１６  中間シャフト
１６Ａ  雄スプラインシャフト（雄中間シャフト）
１６Ｂ  雌スプラインシャフト（雌中間シャフト）
１７  自在継手
２０  操舵補助部（電動アシスト機構）
２３  出力軸
３０  ステアリングギヤ
３１  入力軸
３２  タイロッド
４１  ヨーク
４２  雌スプライン
４２１  中心軸線
４３  アーム部
４３１  軸受孔
４３２  Ｒ凹面
４３３  平面
４３４  Ｒ凸面
４３５  平面
４３６  Ｒ面
４３７  角部
５１  ヨーク
５２  雄スプライン
【図１】
0005790491.tif 000002
【図２】
0005790491.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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