(57)【要約】【課題】舵取輪と同軸回転する操舵軸を構成する２本の回転軸同士を結合する場合における圧入不良を低減する。【解決手段】上側の回転軸１の下端部に該回転軸と同軸に内径ｄを有する円筒形状の結合部１１が形成され、下側の回転軸２の上端部に該回転軸と同軸に円筒形状の結合部２１が形成され、結合部２１の外面には結合部１１の内面に食い込みにより係合する複数の凸条からなる係合部２２が形成され、該係合部２２は結合部１１よりも硬い。結合部１１，２１同士が結合される場合には、係合部２２が結合部材１１の内面に食い込むことにより係合されるため、圧入不良を低減することができる。【選択図】        図２
2005003087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々の一端部に形成された結合部相互で結合された２本の回転軸から成る操舵軸において、
一方の結合部は、円形断面を有する筒体であり、他方の結合部は、前記一方の結合部より硬く、前記一方の結合部に食い込みを伴って係合する係合部を備えたことを特徴とする操舵軸。
【請求項２】
前記係合部の硬さは、ビッカース硬さが４００ＨＶ以上７００ＨＶ以下の硬さであり、前記一方の結合部の硬さは、ビッカース硬さが１３０ＨＶ以上３００ＨＶ以下の硬さであることを特徴とする請求項１に記載の操舵軸。
【請求項３】
前記係合部の硬さは、ビッカース硬さが６００ＨＶ以上７００ＨＶ以下の硬さであり、前記一方の結合部の硬さは、ビッカース硬さが１８０ＨＶ以上２２０ＨＶ以下の硬さであることを特徴とする請求項２に記載の操舵軸。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の操舵軸を備えたことを特徴とする舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２本の回転軸を結合した操舵軸及びこれを用いた舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵は操舵トルクを操舵軸と該操舵軸にトーションバーを介して同軸的に繋がる舵取軸とを介して舵取機構に伝えて行われる。操舵軸は、コスト面では１本の軸により構成するのが望ましいが、前記操舵トルクを検出するトルクセンサを備えた電動舵取装置においては、操舵軸のトルクセンサの構成部品の一部の取り付け箇所は複雑な形状の加工を必要とするため、単純な形状を有し、前記操舵輪に結合される上側の回転軸と、トルクセンサの構成部品の一部を取り付けるために複雑な形状を有する下側の回転軸とに分割して構成している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
操舵トルクの伝達可能に結合する必要がある２本の回転軸は、冷鍛加工容易な軟鋼が使用される。機械加工の前工程で、冷鍛加工をすることで、機械加工の際の加工代を低減でき、機械加工のコストを低減できるからである。又、上側の回転軸と下側の回転軸との結合は、組立経費の低廉のため、各回転軸の円筒状結合部同士を圧入して行われる。更に、連結ピンを用いて、上側と下側の回転軸との結合を強固なものとしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−４０１２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のような２本の回転軸の結合は、この２本の回転軸の表面硬度の差が小さく、又冷間鍛造後の回転軸の表面粗さ、防錆油又は潤滑剤などの回転軸の結合部表面への付着などに因る該結合部分の表面状態のばらつきのため、一部では所望の結合強さが実現されず、又は、各回転軸が傾いて結合されるなどの圧入不良の問題があった。
【０００６】
本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、圧入不良を低減することができる操舵軸及び該操舵軸を用いた舵取装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る操舵軸は、夫々の一端部に形成された結合部相互で結合された２本の回転軸から成る操舵軸において、一方の結合部は、円形断面を有する筒体であり、他方の結合部は、前記一方の結合部より硬く、前記一方の結合部に食い込みを伴って係合する係合部を備えたことを特徴とする。
【０００８】
第２の発明に係る操舵軸は、前記係合部の硬さは、ビッカース硬さが４００ＨＶ以上７００ＨＶ以下の硬さであり、前記一方の結合部の硬さは、ビッカース硬さが１３０ＨＶ以上３００ＨＶ以下の硬さであることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明に係る操舵軸は、前記係合部の硬さは、ビッカース硬さが６００ＨＶ以上７００ＨＶ以下の硬さであり、前記一方の結合部の硬さは、ビッカース硬さが１８０ＨＶ以上２２０ＨＶ以下の硬さであることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明に係る舵取装置は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の操舵軸を備えたことを特徴とする。
【００１１】
第１の発明又は第４の発明にあっては、前記係合部は前記一方の結合部より硬く、前記係合部が前記一方の結合部に食い込みを伴って係合するため、２本の回転軸の結合部分の表面粗さ等の表面状態に関わらず圧入不良を低減することができる。
【００１２】
第２の発明にあっては、一方の結合部のビッカース硬さが１３０ＨＶ以上３００ＨＶ以下であり、係合部のビッカース硬さが４００ＨＶ以上７００ＨＶ以下であるため、前記係合部と前記一方の結合部との硬さの差を大きくでき、係合部を一方の結合部に食い込ませつつ圧入する作業が行い易く、圧入不良を低減することができる。
すなわち、前記一方の結合部のビッカース硬さが１３０ＨＶ未満である場合には、前記一方の結合部が形成された回転軸に要求される強度を得ることができない。また、前記一方の結合部のビッカース硬さが３００ＨＶを超える場合には、前記一方の結合部が形成された回転軸を冷間鍛造により加工する場合にひびわれが生じ得る。
前記係合部のビッカース硬さが４００ＨＶ未満である場合には、前記係合部の硬さと前記一方の結合部の硬さとの差が十分でなく、圧入の際に結合部分において焼付きが生じ、圧入量が不足する等の圧入不良が発生する。また、前記係合部のビッカース硬さが７００ＨＶを超える場合には、前記係合部が硬くなりすぎて該係合部の強度が弱くなり破損が生じ得る。
【００１３】
第３の発明にあっては、前記一方の結合部のビッカース硬さが１８０ＨＶ以上２２０ＨＶ以下であり、前記係合部の硬さが６００ＨＶ以上７００ＨＶ以下であるため、より一層の回転軸の強度を得ることができ、また、冷間鍛造による加工処理が一層容易になる。さらに、前記係合部と前記結合部との硬さの差をさらに大きくすることができるため、係合部を一方の結合部に食い込ませつつ圧入する作業が行い易く、圧入不良を一層低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態に係る操舵軸を用いた舵取装置の要部の構成を示す一部破断正面図である。図に示すように、舵取装置は操舵輪４と、これに同軸的に連結された上側の回転軸１と、上側の回転軸１の下端部に同軸に結合された下側の回転軸２と、下側の回転軸２と操舵輪４に加えられる操舵トルクの作用によって捩じれるトーションバー５を介して同軸的に連結された筒形の舵取軸３と、舵取軸３に連結された図示しないユニバーサルジョイントに繋がる例えばラックピニオン式の舵取機構とから構成される。上側及び下側の回転軸１，２と舵取軸３とは軸受を介してハウジング９内に回転自在に支持されており、また、上側及び下側の回転軸１，２により操舵軸Ａが構成されている。
【００１５】
操舵輪４に連結された上側の回転軸１の下端部に結合された下側の回転軸２はトーションバー５が挿入されるように筒形に形成されている。この下側の回転軸２の上端部内側には、該下側の回転軸２と一体回転可能にトーションバー５の一端部が圧入され、該トーションバー５の他端部は、舵取軸３の下端部内側に一体回転可能に圧入されている。
【００１６】
下側の回転軸２の周りであり、ハウジング９内には、操舵輪４に加わる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ７が配置されている。このトルクセンサ７は操舵輪４の操舵により生じるトーションバー５のねじれに応じた操舵軸Ａ及び舵取軸３の相対回転変位量によって操舵輪４に加わる操舵トルクを検出するものであり、トルクセンサ７の一部を構成するターゲット７ａが下側の回転軸２に外嵌固定されている。また、ターゲット７ａと対向するターゲット７ｂが舵取軸３の上端部に外嵌固定されている。
【００１７】
ハウジング９には操舵補助用の電動モータ８が併設されている。この電動モータ８は、トルクセンサ７が検出したトルクに基づいて駆動制御され、電動モータ８の回転は電動モータ８の図示しない出力軸に連動連結される減速歯車機構６を介して舵取軸３に伝達されることにより操舵の補助が行なわれる。
【００１８】
図２は本発明に係る操舵軸を構成する回転軸の結合部分の縦断面図を示す。上側の回転軸１の下端部には、該回転軸１と同軸に内径ｄと、該回転軸１の直径よりも大きい外径とを有する円形断面の筒体からなる結合部１１が回転軸１と一体に形成されている。なお、結合部１１の外径は上側の回転軸１の直径と等しくてもよい。
【００１９】
結合部１１のビッカース硬さは、１３０ＨＶ以上３００ＨＶ以下である。結合部１１のビッカース硬さが１３０ＨＶ未満である場合には、結合部１１が形成された上側の回転軸１に要求される強度を得ることができない。また、結合部１１のビッカース硬さが３００ＨＶを超える場合には、結合部１１が形成された上側の回転軸１を冷間鍛造により加工する場合にひびわれが生じ得る。
【００２０】
下側の回転軸２の上端部には、該回転軸２と同軸に該回転軸２の直径及び結合部１１の内径ｄよりも小さい外径を有する円筒形状であり、結合部１１の内側に嵌め込まれる結合部２１が回転軸２と一体に形成されている。
【００２１】
結合部２１の外面には複数の係合部２２が突設されている。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ  線の断面図である。係合部２２は、結合部２１の外面全体に形成されたインボリュートセレーション、換言すれば周方向へ離隔して突設された複数の凸条であり、係合部２２が形成された結合部２１は結合部１１の内径ｄよりも大径となる最大外径Ｄ（Ｄ＞ｄ）を有する。
【００２２】
係合部２２は、例えば、高周波焼入れ及び焼戻しを施して前記結合部１１よりも硬化させている。
係合部２２のビッカース硬さは、４００ＨＶ以上７００ＨＶ以下である。係合部２２のビッカース硬さが４００未満である場合には、係合部２２の硬さと第１の結合部１１の硬さとの差が十分でなく、圧入処理の際に結合部分に焼付きが生じ圧入不良が発生し得る。また、係合部２２のビッカース硬さが７００ＨＶを超える場合には、係合部２２が硬くなりすぎて該係合部２２の強度が弱くなり破損が生じ得る。
なお、前記結合部１１、２１は、溶接のような適宜の接合手段により各回転軸１、２の端部に結合することによっても構成できる。
【００２３】
図４は本発明に係る操舵軸を構成する回転軸の結合部分が結合された状態の縦断面図を示す。係合部２２は回転軸１を軸長方向へ押圧することにより結合部１１の内側に結合部１１の内面に食い込みつつ圧入され、前記係合部２２は結合部１１の内面に食い込みにより係合され相対回転を不可能に結合される。このため、回転軸１，２の結合部１１，２１の表面状態に関わらず圧入不良を低減することができる。
また、係合部２２が結合部１１に食い込むことにより係合するため、回転軸１，２同士の回転方向へのすべりを防止することができ、従来において回転軸１，２同士を連結するために用いられていた連結ピンを省略することができる。この場合、連結ピンを回転軸１，２に挿入するための加工工程も不要となり、部品点数を削減し製造経費を低廉することができる。
【００２４】
上述の説明においては、係合部２２は、結合部２１の外面全体に形成されたインボリュートのセレーションであったが、その他、非インボリュートのセレーションであってもよいし、また、セレーションに限定されるものではない。以下に、他の実施の形態について説明する。
【００２５】
実施の形態２
図５は本発明に係る操舵軸を構成する回転軸の結合部分の斜視図を示す。上側の回転軸１の下端部には、該回転軸１と同軸に内径ｄと、該回転軸１の直径よりも大きい外径とを有する円形断面の筒体からなる結合部１１が回転軸１と一体形成されている。なお、結合部１１の外径は上側の回転軸１の直径と等しくなるように形成してあってもよい。
【００２６】
下側の回転軸２の上端部には、該回転軸２と同軸に正四角柱状の対角線長Ｄが該回転軸２の直径よりも短く、結合部１１の内径ｄよりも大きい結合部２１が回転軸２と一体に形成されている。結合部２１は軸長方向稜部分に係合部２２がそれぞれ形成されており、係合部２２は、例えば、高周波焼入れ及び焼戻しを施して前記結合部１１よりも硬化させている。
【００２７】
係合部２２が形成された結合部２１の対角線長Ｄは、結合部１１の内径ｄより大きく、係合部２１は結合部１１よりも硬いため、係合部２２は結合部１１の内面に食い込みにより係合する。このため、回転軸１，２の結合部１１，２１の表面状態に関わらず圧入不良を低減することができる。
結合部１１及び係合部２２のビッカース硬さは実施の形態１と同じである。また、結合部２１は正四角柱状である他、多角柱状であってもよい。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００２８】
実施の形態３
図６は本発明に係る操舵軸を構成する回転軸の結合部分の斜視図を示す。上側の回転軸１の下端部には、該回転軸１と同軸に内径ｄと、該回転軸１の直径よりも大きい外径とを有する円形断面の筒体からなる結合部１１が回転軸１と一体に形成されている。なお、結合部１１の外径は上側の回転軸１の直径と等しくなるように形成してあってもよい。
【００２９】
下側の回転軸２の上端部には、該回転軸２と同軸に該回転軸２の直径よりも小さい外径を有する円筒形状の結合部２１が回転軸２と一体に形成されている。結合部２１の外面に形成された係合部２２は、結合部２１の円形面を一部に含む略楕円形状をなし、該楕円形の長軸方向に結合部１１の内径ｄよりも大きい最大長Ｄを有する。前記係合部２２は、例えば、高周波焼入れ及び焼戻しを施して前記結合部１１よりも硬化させている。
【００３０】
係合部２２が形成された結合部２１の最大長Ｄは、結合部１１の内径ｄより大きく、係合部２１は結合部１１よりも硬いため、係合部２２は結合部１１の内面に食い込みにより係合する。このため、回転軸１，２の結合部１１，２１の表面状態に関わらず圧入不良を低減することができる。
結合部１１及び係合部２２のビッカース硬さは実施の形態１と同じである。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００３１】
実施の形態４
図７は本発明に係る操舵軸を構成する回転軸の結合部分の斜視図を示す。上述の説明では、係合部２２は結合部２１の外周面に形成されていたが、円筒状の結合部２１の内周面に設けてもよい。図に示すように、上側の回転軸１の下端部には、該回転軸１と同軸に該回転軸１の直径よりも小さい外径Ｄを有する円形断面の筒体からなる結合部１１が回転軸１と一体に形成されている。
【００３２】
下側の回転軸２の上端部には、該回転軸２と同軸に内径と該回転軸２の直径よりも大きい外径とを有する円形断面の筒体からなる結合部２１が回転軸２と一体に形成されている。なお、結合部２１の外径は下側の回転軸２の直径と等しくなるように形成してあってもよい。
【００３３】
結合部２１の内面には係合部２２が形成されている。係合部２２は、結合部２１の内面全体に形成されたインボリュートセレーション、換言すれば周方向へ離隔して突設された複数の凸条であり、係合部２２が形成された結合部２１は結合部１１の外径Ｄよりも小径となる最小内径ｄ（Ｄ＞ｄ）を有する。前記外径Ｄは前記最小内径ｄより大きいため、係合部２２は結合部１１の外面に食い込みにより係合する。
前記係合部２２は、例えば、高周波焼入れ及び焼戻しを施して前記結合部１１よりも硬化させている。
【００３４】
以上のように、結合部２１に形成された、結合部１１よりも硬い係合部２２が結合部１１の外面に食い込みつつ係合するために、回転軸１，２の結合部１１，２１の表面状態に関わらず圧入不良を低減することができる。
結合部１１及び係合部２２のビッカース硬さは実施の形態１と同じである。また、この実施の形態４においても係合部２２は実施の形態１と同様、セレーションに限定されるものではない。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００３５】
本発明に係る実施の形態においては、図１〜図７に示すように、操舵輪４に連結された上側の回転軸１の下端部に形成された円形断面の筒体からなる結合部１１に、下側の回転軸２の上端部に形成された結合部２１の係合部２２を係合する構成に限られるものではなく、操舵輪４に連結された上側の回転軸１の下端部の結合部１１に前記係合部２２を設け、係合部２２を、下側の回転軸２の上端部に設けられた結合部２１に係合する構成でもあってもよい。
【００３６】
また、以上説明した実施の形態では、結合部１１のビッカース硬さを１３０ＨＶ以上３００ＨＶ以下とし、係合部２２のビッカース硬さを４００ＨＶ以上７００ＨＶ以下としたが、その他、結合部１１のビッカース硬さを１８０ＨＶ以上２２０ＨＶ以下とし、係合部２２のビッカース硬さを６００ＨＶ以上７００ＨＶ以下としてもよい。このように構成することにより、より一層の各回転軸１、２の強度を得ることができ、冷間鍛造による加工処理が一層容易になる。また、係合部２２の硬さと前記結合部１１の硬さの差をさらに大きくすることができ、該係合部２２が第１の結合部１１に容易に係合され圧入不良を一層低減することができる。
【００３７】
また、以上説明した実施の形態では、係合部２２を結合部１１に食い込ませることにより回転軸１，２同士の回転方向へのすべりを防止するようにしたが、その他、嵌め込みにより結合された結合部１１，２１に、結合部１１，２１を径方向に貫通するピン孔を設け、該ピン孔に連結ピンを内嵌することにより回転軸１，２同士の回転方向へのすべりを確実に防止するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように第１又は第４の発明によれば、２本の回転軸の結合部分の表面状態に関わらず圧入不良を低減することができる。
【００３９】
また、第２の発明によれば、回転軸に要求される強度を得ると同時に安定した圧入荷重が得られ圧入不良を防止することができる。
【００４０】
また、第３の発明によれば、より一層の回転軸の強度を得ると同時に圧入不良を一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る操舵軸を用いた舵取装置の要部の構成を示す一部破断正面図である。
【図２】本発明に係る操舵軸を構成する回転軸の結合部分の縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ  −ＩＩＩ  線の断面図である。
【図４】本発明に係る操舵軸を構成する回転軸の結合部分が結合された状態の縦断面図である。
【図５】本発明に係る操舵軸を構成する回転軸の結合部分の斜視図である。
【図６】本発明に係る操舵軸を構成する回転軸の結合部分の斜視図である。
【図７】本発明に係る操舵軸を構成する回転軸の結合部分の斜視図である。
【符号の説明】
１    上側の回転軸
２    下側の回転軸
３    舵取軸
４    操舵輪
１１  結合部
２１  結合部
２２  係合部
【図１】
2005003087.tif 000003
【図２】
2005003087.tif 000004
【図３】
2005003087.tif 000005
【図４】
2005003087.tif 000006
【図５】
2005003087.tif 000007
【図６】
2005003087.tif 000008
【図７】
2005003087.tif 000009