(57)【要約】【課題】ステアリング装置において、ステアリング操作に基づく回転の伝達性能が良好な中間軸の製造コストを削減する。【解決手段】ステアリング装置において、ステアリング操作に基づく回転をステアリングギヤに伝達する中間軸１０は、衝撃力による衝撃エネルギを吸収すべく軸長が短くなるように軸方向に相対移動可能に結合されたアウタ軸１１とインナ軸２１とを有する。インナ軸２１の外周面２２ａのみに形成されたセレーション２４が、アウタ軸１１の内周面１２ｂに食い込むように圧入されて、アウタ軸１１とインナ軸２１とが結合されている。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング操作に基づく回転をステアリングギヤに伝達する中間軸であって、設定値を越える衝撃力が作用したときに、該衝撃力による衝撃エネルギを吸収すべく軸長が短くなるように軸方向に相対移動可能に結合されたアウタ軸とインナ軸とを有するステアリング装置の中間軸において、
前記アウタ軸の内周面および前記インナ軸の外周面のうちのいずれか一方の周面のみに形成されたセレーションまたはスプラインが他方の周面に食い込んだ状態で、前記アウタ軸と前記インナ軸とが圧入されて結合されていることを特徴とするステアリング装置の中間軸。
【請求項２】
前記他方の周面には、前記セレーションまたは前記スプラインが食い込んでいる圧入部に前記相対移動での移動方向側で隣接する位置に、前記セレーションまたは前記スプラインが食い込むことが可能な調整部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のステアリング装置の中間軸。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリング装置において、ステアリング操作に基づく回転をステアリングギヤに伝達する中間軸に関し、詳細には、中間軸に作用する衝撃力による衝撃エネルギを吸収する衝撃吸収構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のステアリング装置において、車両の衝突時に作用する衝撃力による衝撃エネルギを吸収する衝撃吸収構造を持つ中間軸として、例えば特許文献１に開示されたステアリング装置の中間軸がある。この中間軸は、先端側内周にセレーションが形成されたアウタシャフトと、先端側外周にセレーションが形成されたインナシャフトとを備える。インナシャフトのセレーションには、その軸方向先端部で、周方向の一箇所または周方向に間隔をおいた複数の箇所に、該セレーションの山部の頂点と谷部の底との間の高さ（外径）を有する円筒部の形態をした圧入部が設けられる。そして、両シャフトは、アウタシャフトのセレーションにインナシャフトのセレーションが挿入されて結合されると共に、圧入部がアウタシャフトのセレーションの山部を潰すことにより圧入固定される。
【０００３】
これにより、車両の衝突時に衝撃力が中間軸に作用すると、中間軸の圧入固定状態が解除されて、その衝撃エネルギが吸収される。また、圧入固定およびセレーション結合の協働作用によりアウタシャフトとインナシャフトとが回転方向でのガタの発生が防止されて、ステアリングホイールの回転が中間軸を介して的確にギヤボックスのギヤ軸に伝達される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−９１２３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術では、セレーションは、アウタシャフトおよびインナシャフトの双方に形成されること、さらにインナシャフトのセレーションの一部に圧入部が形成されることから、中間軸の製造コストが高くなる難点があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１，２記載の発明は、ステアリング装置において、ステアリング操作に基づく回転の伝達性能が良好な中間軸の製造コストを削減することを目的とする。さらに、請求項２記載の発明は、さらに、中間軸の生産性を向上させると共に圧入機械の消費エネルギを減少させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、ステアリング操作に基づく回転をステアリングギヤに伝達する中間軸であって、設定値を越える衝撃力が作用したときに、該衝撃力による衝撃エネルギを吸収すべく軸長が短くなるように軸方向に相対移動可能に結合されたアウタ軸とインナ軸とを有するステアリング装置の中間軸において、前記アウタ軸の内周面および前記インナ軸の外周面のうちのいずれか一方の周面のみに形成されたセレーションまたはスプラインが他方の周面に食い込んだ状態で、前記アウタ軸と前記インナ軸とが圧入されて結合されているステアリング装置の中間軸である。
【０００８】
これにより、セレーションまたはスプラインは、アウタ軸およびインナ軸の一方の軸のみに形成されればよいので、アウタ軸およびインナ軸の双方にセレーションまたはスプラインが形成される場合に比べて中間軸の加工工数が削減される。しかも、セレーションまたはスプラインが他方の周面に食い込むようにアウタ軸とインナ軸とが圧入されるので、アウタ軸とインナ軸との間に回転方向での間隙が生じることがない。
【０００９】
この結果、請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、衝撃力による衝撃エネルギを吸収すべく相対移動可能に結合されたアウタ軸とインナ軸とを有する中間軸において、アウタ軸の内周面およびインナ軸の外周面のうちのいずれか一方の周面のみに形成されたセレーションまたはスプラインが他方の周面に食い込んだ状態で、アウタ軸とインナ軸とが圧入されて結合されていることにより、衝撃エネルギを吸収構造を有する中間軸の加工工数が削減されるので、中間軸のコスト削減ができると共に、アウタ軸とインナ軸とが回転方向での隙間がない状態で一体に結合されるので、ステアリング操作に基づく回転の伝達性能が良好になる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のステアリング装置の中間軸において、前記他方の周面には、前記セレーションまたは前記スプラインが食い込んでいる圧入部に前記相対移動での移動方向側で隣接する位置に、前記セレーションまたは前記スプラインが食い込むことが可能な調整部が形成されているものである。
【００１１】
これにより、アウタ軸およびインナ軸の寸法公差に起因する衝撃力の設定値のばらつきを抑制するために、調整部を利用して、圧入部の、軸方向での形成範囲を変更することにより衝撃力の設定値を決定する圧入荷重を調整する際に、設定値に対応する圧入荷重を越える圧入荷重で圧入する必要がない。
【００１２】
この結果、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、他方の周面には、セレーションまたはスプラインが食い込んでいる圧入部に前記相対移動時の移動方向側で隣接する位置に、セレーションまたはスプラインが食い込むことが可能な調整部が形成されていることにより、衝撃力の設定値のばらつきを抑制するための圧入荷重の調整に際し、設定値に対応する圧入荷重を越える圧入荷重でアウタ軸とインナ軸とを圧入する必要はないので、圧入作業が容易になって、中間軸の生産性が向上するうえ、圧入機械の消費エネルギが減少する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図５を参照して説明する。
図１，図２は第１実施例を説明するためのもので、図１を参照すると、本発明が適用されたステアリング装置１は、４輪の車両に搭載されて、補助操舵力発生手段としての電動モータ５ｂを有する電動式パワーステアリング装置５を備えるステアリング装置である。ステアリング装置１は、ステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に接続されたステアリング軸３と、ステアリング軸３を収納する筒状のステアリングコラム４と、ステアリングコラム４に結合されたハウジング５ａを備えるパワーステアリング装置５と、パワーステアリング装置５の出力軸５ｃに自在継手６ａを介して接続された中間軸１０と、中間軸１０に自在継手６ｂを介して接続された入力軸７を有すると共にギヤボックス８に収納されたステアリングギヤと、該ステアリングギヤの動きを転舵輪に伝達するステアリングリンク機構とを備える。
【００１４】
ステアリングコラム４は、ステアリング軸３を回転自在に支持すると共に、ブラケット９を介して車体に固定され、また前記ステアリングギヤは、入力軸７に設けられたピニオンと該ピニオンと噛合するラックとを有する。パワーステアリング装置５は、ステアリング軸３と出力軸５ｃとを結合するトーションバーの捩れ量に基づいて操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサの検出信号に基づいて、制御装置により回転量および回転方向が制御される電動モータ５ｂと、電動モータ５ｂの回転力を出力軸５ｃに伝達するウォームギヤとを備える。
【００１５】
図２を併せて参照すると、中間軸１０は自在継手６ｂが接続される円筒状のアウタ軸１１と自在継手６ａが接続される中実の円柱状のインナ軸２１とを有する。アウタ軸１１とインナ軸２１とは、車両の衝突時に車体を通じて設定値を越える軸方向での衝撃力が中間軸１０に作用したとき、中間軸１０の軸長を短くするように軸方向に相対移動可能に、圧入により結合されている。
【００１６】
そのために、互いに結合される前のアウタ軸１１およびインナ軸２１は、次のように形成される。
図２を参照すると、アウタ軸１１の軸端部には、インナ軸２１のインナ側結合部２２のセレーション２４が圧入されるアウタ側結合部１２が形成されている。アウタ側結合部１２は、ほぼ円形横断面を有する内周面１２ｂを有し、かつ前記衝撃力によるアウタ軸１１およびインナ軸２１の前記相対移動時に、インナ軸２１との接触を回避するように設定されたアウタ軸１１の非結合部１３の内径に比べて小さい内径を持つ。
【００１７】
一方、アウタ軸１１の内側に圧入されるインナ軸２１の軸端部には、外周面２２ａにセレーション２４が形成されたインナ側結合部２２が形成される。セレーション２４の各歯２４ａは、アウタ側結合部１２の外周面１２ａと内周面１２ｂとの間で、アウタ側結合部１２に食い込むように形成される。そのため、各歯２４ａの歯先２４ａ１は、アウタ側結合部１２の内径よりも大きい直径を有すると共にその外径よりも小さい直径の仮想円上に位置し、各歯底２４ａ２は、アウタ側結合部１２の内径よりも小さい直径を有する仮想円上に位置する。
【００１８】
ここで、セレーション２４の軸方向での形成範囲Ｓ０は、アウタ側結合部１２の内周面１２ｂの形成範囲Ｓ１より大きくされ、歯２４ａの高さ、歯２４ａの数、周方向で隣接する歯２４ａの間隔、および歯２４ａの横断面形状等は、衝撃力の前記設定値を考慮して適宜設定される。
【００１９】
そして、インナ軸２１は、アウタ側結合部１２に対して、アウタ軸１１の外側から内側に向かう圧入方向Ａ１でセレーション２４がその内周面１２ｂに食い込むようにして圧入される。この圧入工程（以下、基本圧入工程という。）は、内周面１２ｂの軸方向での形成範囲Ｓ１と、セレーション２４の内周面１２ｂへの食い込み部分である圧入部１２ｃ（すなわち、アウタ側結合部１２においてセレーション２４が圧入されている部分である。）の軸方向での形成範囲Ｓ３とが一致する位置（このときの状態が図２（Ａ）に示されている。）で終了し、これにより、アウタ側結合部１２およびインナ側結合部２２においてアウタ軸１１とインナ軸２１とが結合される。
【００２０】
ところで、前記設定値は、最終の圧入工程終了時の圧入荷重である最終圧入荷重により決定される。そこで、アウタ側結合部１２およびインナ側結合部２２の寸法公差に起因する前記設定値のばらつきを少なくするために、前記最終圧入荷重の調整が必要になることがある。そのため、内周面１２ｂの形成範囲Ｓ１は、前記寸法公差に起因して圧入代が最小圧入代になる場合、すなわち圧入荷重が最小になる場合にも、基本圧入工程終了時の圧入荷重（以下、最大圧入荷重という。）により、前記設定値に対応する圧入荷重である設定圧入荷重が得られるように設定される。それゆえ、この場合、最大圧入荷重は前記最終圧入荷重に等しい。
【００２１】
そして、前記設定圧入荷重、ひいては前記設定値の調整は、この第１実施例では、次のように行われる。
一旦、基本圧入工程に従って、セレーション２４が内周面１２ｂの形成範囲Ｓ１で内周面１２ｂに食い込むようにインナ軸２１がアウタ軸１１に圧入される。このときの最大圧入荷重が、前記設定圧入荷重よりも大きいときは、その後、アウタ側結合部１２に対して、インナ側結合部２２をさらに圧入方向Ａ１に移動させる圧入工程により、圧入部１２ｃの形成範囲Ｓ３を内周面１２ｂの形成範囲Ｓ１よりも小さくして、前記最終圧入荷重が前記設定圧入荷重になるように調整される。それゆえ、この場合、最大圧入荷重は前記最終圧入荷重よりも大きい。
【００２２】
次に、前述のように構成された第１実施例の作用および効果について説明する。
ステアリングホイール２が操作されると、そのステアリング操作に基づいてステアリング軸３が前記トーションバーに捩りを発生させつつ出力軸５ｃに対して回転し、前記トルクセンサにより検出された操舵トルクに応じて発生する電動モータ５ｂの回転が前記ウォームギヤを介して出力軸５ｃに伝達され、この出力軸５ｃの回転により発生する回転力が補助操舵力として中間軸１０を介して前記ステアリングギヤに伝達されることにより、運転者の操舵力が軽減される。
【００２３】
また、車両の衝突時に、中間軸１０に前記設定値を越える衝撃力が作用すると、セレーション２４がアウタ側結合部１２に食い込んで圧入状態にある両結合部１２，２２での摩擦力に抗してインナ軸２１に対してアウタ軸１１が前記相対移動することにより、アウタ軸１１に作用する衝撃力による衝撃エネルギが吸収されて、ステアリングホイール２が運転者に向かって突き出すことが防止される。
【００２４】
そして、衝撃力による衝撃エネルギを吸収すべく相対移動可能に結合されたアウタ軸１１とインナ軸２１とを有する中間軸１０において、インナ軸２１の外周面２２ａのみに形成されたセレーション２４がアウタ軸１１の内周面１２ｂに食い込んだ状態で、アウタ軸１１とインナ軸２１とが圧入されて結合されていることにより、セレーション２４はインナ軸２１のみに形成されればよいことから、アウタ軸およびインナ軸の双方にセレーションが形成される場合に比べて、衝撃エネルギを吸収構造を有する中間軸１０の加工工数が削減されるので、中間軸１０のコスト削減ができると共に、セレーション２４が内周面１２ｂに食い込むよう圧入されたアウタ軸１１とインナ軸２１とは、回転方向での隙間がない状態で一体に結合されるので、ステアリング操作に基づく回転の伝達性能が良好になる。
【００２５】
次に、図３を参照して、本発明の第２実施例を説明する。この第２実施例は、アウタ軸１１のアウタ側結合部１２の構造が第１実施例とは相違し、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施例の部材と同一の部材または対応する部材については、同一の符号を使用した。
【００２６】
第２実施例において、圧入前のアウタ側結合部１２およびインナ側結合部２２は第１実施例と同様に形成される。アウタ軸１１に対するインナ軸２１の圧入方向Ａ１は第１実施例とは反対方向であり、インナ軸２１は、アウタ側結合部１２に対して、アウタ軸１１の内側から外側に向かってインナ側結合部２２のセレーション２４が内周面１２ｂに食い込むように圧入される。
【００２７】
このとき、圧入部１２ｃは、後述する理由により、多くの場合、内周面１２ｂの形成範囲Ｓ１の一部である形成範囲Ｓ３に形成され、アウタ側結合部１２の内周面１２ｂにおいて、前記相対移動でのアウタ軸１１の移動方向Ａ２側で隣接する位置に、セレーション２４が新たに食い込むことが可能であると共に、圧入前の状態であるほぼ円形横断面を有する内周面１２ｂの一部分で構成される調整部１２ｂ１が残されている。
【００２８】
この調整部１２ｂ１は、第１実施例で述べた、アウタ軸１１およびインナ軸２１の寸法公差に起因する前記設定値のばらつきを少なくするための圧入荷重の調整に使用される。そして、調整部１２ｂ１の軸方向での形成範囲Ｓ４は、前記寸法公差に起因して圧入代が最小圧入代になる場合に、アウタ側結合部１２の内周面１２ｂの形成範囲Ｓ１と圧入部１２ｃの形成範囲Ｓ３とが一致した状態での圧入工程終了時の圧入荷重により前記設定圧入荷重が得られるときに、調整部１２ｂ１が形成されないように設定される。それゆえ、多くの場合には、両結合部１２，２２での圧入代は前記最小圧入代よりも大きくなるので、調整部１２ｂ１が形成されることになる。
【００２９】
この第２実施例では、前記設定値の調整、すなわち圧入荷重の調整は次のように行われる。
アウタ側結合部１２に対してインナ側結合部２２のセレーション２４の圧入が開始されて、圧入荷重が、圧入工程が進むにつれて次第に増加し、圧入荷重が前記設定圧入荷重になった時点で圧入工程が終了する。それゆえ、この第２実施例では、最大圧入荷重は、常に前記最終圧入荷重および前記設定圧入荷重に等しい。このようにして、多くの場合には、圧入工程が終了した時点では、調整部１２ｂ１が残ることになり、この調整部１２ｂ１の形成範囲Ｓ４を調整することにより前記設定圧入荷重の調整が行われる。
【００３０】
そして、この第２実施例によれば、第１実施例と同様の作用および効果が奏されるほか、次の作用および効果が奏される。すなわち、アウタ側結合部１２の内周面１２ｂには、セレーション２４が食い込んでいる圧入部１２ｃに前記相対移動時の移動方向Ａ２側で隣接する位置に、セレーション２４が食い込むことが可能な調整部１２ｂ１が形成されていることにより、アウタ軸１１およびインナ軸２１の寸法公差に起因する前記設定値のばらつきを抑制するために、調整部１２ｂ１を利用して、圧入部１２ｃの形成範囲Ｓ３を変更することにより前記設定圧入荷重を調整する際に、最大圧入荷重は、常に前記設定圧入荷重に等しいことから、前記設定圧入荷重を越える圧入荷重でアウタ軸１１に対してインナ軸２１を圧入する必要はないので、多くの場合に最大圧入荷重が前記最終圧入荷重よりも大きくなるために、基本圧入工程終了後に、最大圧入荷重よりも小さい前記最終圧入荷重を得る圧入工程をさらに必要とする前記第１実施例とは異なり、圧入作業が容易になって、中間軸１０の生産性が向上するうえ、圧入機械の消費エネルギが減少する。
【００３１】
次に、図４を参照して、本発明の第３実施例を説明する。この第３実施例は、セレーション１４がアウタ軸１１の内周面１２ｅに形成されている点で第１実施例と異なる。第１実施例と同様の点についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施例の部材と同一の部材または対応する部材については、同一の符号を使用した。
【００３２】
互いに結合される前のアウタ軸１１およびインナ軸２１は、次のように形成されている。
アウタ軸１１の内側に圧入されるインナ軸２１の軸端部には、アウタ軸１１のアウタ側結合部１２に形成されたセレーション１４が圧入されるインナ側結合部２２が形成される。インナ側結合部２２は、ほぼ円形横断面を有する外周面２２ｄを有し、かつ衝撃力によるアウタ軸１１およびインナ軸２１の相対移動時に、アウタ軸１１との接触を回避するように形成されたインナ軸２１の非結合部２３の外径に比べて大きい外径を持つ。
【００３３】
一方、アウタ軸１１の軸端部には、内周面１２ｅにセレーション１４が軸方向での形成範囲Ｓ０に形成されたアウタ側結合部１２が形成される。セレーション１４の各歯１４ａは、外周面２２ｄでインナ側結合部２２に食い込むように形成される。そのため、各歯１４ａの歯先１４ａ１は、インナ側結合部２２の外径よりも小さい直径を有する仮想円上に位置し、各歯１４ａの歯底１４ａ２は、インナ側結合部２２の外径よりも大きい直径を有する仮想円上に位置する。
【００３４】
そして、アウタ軸１１に対して、インナ軸２１が、第１実施例と同様の圧入方向Ａ１および圧入工程により、セレーション１４がインナ側結合部２２の外周面２２ｄに食い込むように圧入されて、アウタ軸１１およびインナ軸２１が結合される。また、前記設定圧入荷重の調整は、第１実施例と同様にして行われる。すなわち、最大圧入荷重が、前記設定圧入荷重よりも大きいときは、アウタ側結合部１２に対して、インナ側結合部２２をさらに圧入方向Ａ１に移動させる圧入工程により、圧入部１２ｃの形成範囲Ｓ３を、外周面２２ｄの、軸方向での形成範囲Ｓ２よりも小さくして、前記最終圧入荷重が前記設定圧入荷重になるように調整される。
それゆえ、この第３実施例によれば、第１実施例と同様の作用および効果が奏される。
【００３５】
次に、図５を参照して、本発明の第４実施例を説明する。この第４実施例では、結合前のアウタ軸１１およびインナ軸２１は、第３実施例と同様に形成される点で第２実施例と異なる。第２実施例および第３実施例と同様の点についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施例の部材と同一の部材または対応する部材については、同一の符号を使用した。
【００３６】
この第４実施例では、圧入部２２ｃは、外周面２２ｄの、軸方向での形成範囲Ｓ２の一部である形成範囲Ｓ３に形成され、圧入前の状態にあるほぼ円形横断面を有する外周面２２ｄの一部分からなる調整部２２ｄ１は、インナ側結合部２２の外周面２２ｄにおいて、前記相対移動でのインナ軸２１の移動方向Ａ２側で隣接する位置に形成される。
【００３７】
そして、アウタ軸１１に対して、インナ軸２１が、第２実施例と同様の圧入方向Ａ１および圧入工程により、アウタ軸１１に対して、セレーション１４がインナ側結合部２２の外周面２２ｄに食い込むように圧入されて、アウタ軸１１およびインナ軸２１が結合される。また、前記設定圧入荷重の調整も、調整部２２ｄ１の形成範囲Ｓ４を調整することにより、第２実施例と同様にして行われる。
それゆえ、この第４実施例によれば、第２実施例と同様の作用および効果が奏される。
【００３８】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
アウタ側結合部１２またはインナ側結合部２２には、セレーション１４，２４の代わりにスプラインが形成されてもよい。また、中間軸１０において、アウタ軸１１がステアリング軸３側に配置され、インナ軸２１がギヤボックス８側に配置されてもよい。
【００３９】
パワーステアリング装置５は、ギヤボックス８に設けられるものでもよく、また補助操舵力発生手段として流体圧を使用したパワーシリンダ機構を有する流体式のものであってもよい。さらに、ステアリング装置は、パワーステアリング装置を備えないものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示し、本発明の中間軸が適用されたステアリング装置の概略の斜視図である。
【図２】（Ａ）は、図１のステアリング装置の中間軸の軸方向に沿う要部拡大断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂでの要部拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示し、第１実施例の図２（Ａ）に対応する断面図である。
【図４】本発明の第３実施例を示し、（Ａ）は、第１実施例の図２（Ａ）に対応する断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂでの要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第４実施例を示し、第２実施例の図３に対応する断面図である。
【符号の説明】
１…ステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…ステアリング軸、４…ステアリングコラム、５…パワーステアリング装置、６ａ，６ｂ…自在継手、７…入力軸、８…ギヤボックス、９…ブラケット、１０…中間軸、１１…アウタ軸、１２…アウタ側結合部、１２ｂ，１２ｅ…内周面、１２ｂ１…調整部、１２ｃ…圧入部、１３…非結合部、１４…セレーション、
２１…インナ軸、２２…インナ側結合部、２２ａ，２２ｄ…外周面、２２ｃ…圧入部、２２ｄ１…調整部、２３…非結合部、２４…セレーション、
Ｓ０〜Ｓ４…形成範囲、Ａ１…圧入方向、Ａ２…移動方向。
【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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