(57)【要約】【課題】  雄シャフトと雌シャフトの結合部の、軸方向の寸法精度が良好なステアリング装置を提供する。【解決手段】  カシメ加工すると、入力軸２２の内径孔２２１が、環状凸部１２３Ｂの外周１２６Ｂと車体後方側側面１２４Ｂとが交差する角部に食い込み、インナーシャフト１２Ｂを車体前方側へ押しつける方向の力Ｆ３だけが作用する。この結果、インナーシャフト１２Ｂの車体前方側（結合部側）の端面１２５Ｂが入力軸２２の当接面２２４に当接状態が維持されたままで、入力軸２２とインナーシャフト１２Ｂの軸方向の位置が固定されるため、入力軸２２とインナーシャフト１２Ｂの軸方向の位置が、所定の目標とする位置に位置決めされる。【選択図】        図３
2007062477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング装置を構成する雄シャフト、
上記雄シャフトの結合部側の端部外周に形成された雄セレーション、
上記雄セレーションを挟んで反結合部側の雄シャフトの外周に形成された凸部、
上記雄シャフトの雄セレーションと凸部に外嵌する内径孔を有し、雄シャフトの回転が伝達される雌シャフト、
上記雌シャフトの内径孔に形成され、上記雄シャフトの結合部側の端部外周に上記雌シャフトの内径孔を外嵌した時に、上記雄シャフトの結合部側の端面が当接する当接面を備え、
上記凸部の反結合部側の雌シャフトの内径孔を縮径し、雌シャフトの内径孔を凸部の反結合部側に押圧すること
を特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたステアリング装置において、
上記雌シャフトの内径孔には、上記雄シャフトの雄セレーションに外嵌する雌セレーションが形成されていること
を特徴とするステアリング装置。
【請求項３】
請求項１に記載されたステアリング装置において、
上記雄セレーションを挟んで結合部側の雄シャフトの外周には、雄セレーションの外径よりも小径の小径軸部が形成され、
上記雌シャフトの内径孔には、上記雄シャフトの結合部側の端部外周に上記雌シャフトの内径孔を外嵌した時に、上記雄シャフトの小径軸部が内嵌される小径内径孔が形成されていること
を特徴とするステアリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたステアリング装置において、
上記小径軸部は上記小径内径孔に圧入されていること
を特徴とするステアリング装置。
【請求項５】
請求項１に記載されたステアリング装置において、
上記凸部は、上記雄シャフトの外周に環状に形成された環状凸部であること
を特徴とするステアリング装置。
【請求項６】
請求項５に記載されたステアリング装置において、
上記環状凸部の外径が上記雄セレーションの外径よりも大径であること
を特徴とするステアリング装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載されたステアリング装置において、
上記雄シャフトがアッパー側ステアリングシャフトであり、
上記雌シャフトが、上記アッパー側ステアリングシャフトの回転をステアリングギヤに伝達するロアー側ステアリングシャフトであること
を特徴とするステアリング装置。
【請求項８】
請求項７に記載されたステアリング装置において、
上記ロアー側ステアリングシャフトは、ステアリングホイールの操舵トルクに比例した操舵補助力を付与する操舵補助部の入力軸であること
を特徴とするステアリング装置。
【請求項９】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載されたステアリング装置において、
上記雄シャフトが補助操舵トルクを発生するモータ軸であり、
上記雌シャフトが、上記モータ軸の回転を減速してステアリングギヤに伝達するウォーム軸であること
を特徴とするステアリング装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載されたステアリング装置において、
上記雄シャフトが、補助操舵トルクを発生するモータ軸の回転を減速して伝達するウォームホイールであり、
上記雌シャフトが、上記ウォームホイールの回転をラックに伝達するピニオン軸であること
を特徴とするステアリング装置。
【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、特に、アッパー側ステアリングシャフトと、このアッパー側ステアリングシャフトの回転をステアリングギヤ側に伝達するロアー側ステアリングシャフトとの結合部を有するステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置や動力伝達軸等の任意のシャフトの結合部においては、互いに結合される雄シャフトと雌シャフトを、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向の相対移動を不能に結合する必要がある。
【０００３】
このような結合構造を有するものとして、特許文献１のプロペラシャフトの製造方法がある。図６から図７に特許文献１のプロペラシャフトを示す。図６は特許文献１のシャフトの結合部の要部を示す縦断面図である。図７は図６のＢ部の拡大断面図である。図６に示すように、ユニバーサルジョイントのヨーク４をプロペラシャフトのパイプ５に結合している。ヨーク４の結合部側端部の外周面には雄セレーション４１を設ける。更に、雄セレーション４１を挟んで反結合部側に、この雄セレーション４１に隣接してカシメ溝６が形成されている。
【０００４】
このパイプ５の結合部側端部には、シボリ加工により、パイプ直径を収縮した収縮部５１を設ける。収縮部５１の内径は、ヨーク４の結合部側端部の外周面の外径よりも小さく、後の圧入ステップによる拡開を受けても残留圧縮応力が残る程度の内径になるまでパイプ直径を収縮している。更に、このパイプ５の結合部側端部の内面には、雌セレーション５２が形成され、ヨーク４の結合部側端部の外周面に形成した雄セレーション４１にこの雌セレーション５２が外嵌している。
【０００５】
このように加工したヨーク４の結合部側端部を、パイプ５の結合部側端部の収縮部５１に圧入する。この圧入により、収縮部５１はヨーク４の結合部側端部によって拡開し、ヨーク４の結合部側端部の外周面を強く締め付ける。更に、パイプ５の先端部をヨーク４のカシメ溝６に嵌合するよう、ローラ、プレス又はスェージング等によりカシメ加工して縮径し、カシメ部５３を形成している。
【０００６】
この特許文献１のプロペラシャフトの製造方法によれば、溶接を用いないため、熱応力による変形の不具合が無く、材料選定に制限が無くなる。しかしながら、図７に示すように、カシメ部５３をカシメ溝６にカシメ加工して嵌合した際、カシメ溝６の右側面６１と左側面６２に、カシメ部５３の右端面５４と左端面５５が各々当接する。そのため、図７に示すように、ヨーク４に、ヨーク４の軸線方向右側へ押す力Ｆ１と、ヨーク４の軸線方向左側へ押す力Ｆ２の両方が作用する。
【０００７】
そのため、カシメ部５３のカシメ加工時の調整の微妙な違いによって、ヨーク４をパイプ５に結合した時の軸方向の位置が変動し、ヨーク４とパイプ５を、所定の軸方向の位置に精度良く結合するのが困難であった。
【０００８】
【特許文献１】特許第３１１５７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、アッパー側ステアリングシャフトとロアー側ステアリングシャフトの結合部、または、ステアリング装置を構成する任意の箇所の雄シャフトと雌シャフトの結合部の、軸方向の寸法精度が良好なステアリング装置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】
【００１０】
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、ステアリング装置を構成する雄シャフト、上記雄シャフトの結合部側の端部外周に形成された雄セレーション、上記雄セレーションを挟んで反結合部側の雄シャフトの外周に形成された凸部、上記雄シャフトの雄セレーションと凸部に外嵌する内径孔を有し、雄シャフトの回転が伝達される雌シャフト、上記雌シャフトの内径孔に形成され、上記雄シャフトの結合部側の端部外周に上記雌シャフトの内径孔を外嵌した時に、上記雄シャフトの結合部側の端面が当接する当接面を備え、上記凸部の反結合部側の雌シャフトの内径孔を縮径し、雌シャフトの内径孔を凸部の反結合部側に押圧することを特徴とするステアリング装置である。
【００１１】
第２番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記雌シャフトの内径孔には、上記雄シャフトの雄セレーションに外嵌する雌セレーションが形成されていることを特徴とするステアリング装置である。
【００１２】
第３番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記雄セレーションを挟んでの結合部側の雄シャフトの外周には、雄セレーションの外径よりも小径の小径軸部が形成され、上記雌シャフトの内径孔には、上記雄シャフトの結合部側の端部外周に上記雌シャフトの内径孔を外嵌した時に、上記雄シャフトの小径軸部が内嵌される小径内径孔が形成されていることを特徴とするステアリング装置である。
【００１３】
第４番目の発明は、第３番目の発明のステアリング装置において、上記小径軸部は上記小径内径孔に圧入されていることを特徴とするステアリング装置である。
【００１４】
第５番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記凸部は、上記雄シャフトの外周に環状に形成された環状凸部であることを特徴とするステアリング装置である。
【００１５】
第６番目の発明は、第５番目の発明のステアリング装置において、上記環状凸部の外径が上記雄セレーションの外径よりも大径であることを特徴とするステアリング装置である。
【００１６】
第７番目の発明は、第１番目から第６番目までのいずれかの発明のステアリング装置において、上記雄シャフトがアッパー側ステアリングシャフトであり、上記雌シャフトが、上記アッパー側ステアリングシャフトの回転をステアリングギヤに伝達するロアー側ステアリングシャフトであることを特徴とするステアリング装置である。
【００１７】
第８番目の発明は、第７番目の発明のステアリング装置において、上記ロアー側ステアリングシャフトは、ステアリングホイールの操舵トルクに比例した操舵補助力を付与する操舵補助部の入力軸であることを特徴とするステアリング装置である。
【００１８】
第９番目の発明は、第１番目から第６番目までのいずれかの発明のステアリング装置において、上記雄シャフトが補助操舵トルクを発生するモータ軸であり、上記雌シャフトが、上記モータ軸の回転を減速してステアリングギヤに伝達するウォーム軸であることを特徴とするステアリング装置である。
【００１９】
第１０番目の発明は、第１番目から第６番目までのいずれかの発明のステアリング装置において、上記雄シャフトが、補助操舵トルクを発生するモータ軸の回転を減速して伝達するウォームホイールであり、上記雌シャフトが、上記ウォームホイールの回転をラックに伝達するピニオン軸であることを特徴とするステアリング装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のステアリング装置では、結合部側外周に雄セレーションが形成された雄シャフトに、雄セレーションを挟んで反結合部側の雄シャフトの外周に凸部を形成し、この雄シャフトの雄セレーションと凸部に外嵌する内径孔を有する雌シャフトに、雄シャフトの結合部側の端面が当接する当接面を備え、雌シャフトの内径孔を縮径して、雌シャフトの内径孔を凸部の反結合部側に押圧している。
【００２１】
従って、雄シャフトと雌シャフトの結合時には、雄シャフトの結合部側の端面と雌シャフトの当接面が当接する方向の力だけが作用するため、雌シャフトと雌シャフトの軸方向の位置を精度良く結合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施例１及び実施例２を説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は本発明の実施例１のステアリング装置の全体を示し、一部を切断した正面図であって、操舵補助部を有する電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。図２は図１の要部の縦断面図である。
【００２４】
図１から図２に示すように、本発明のステアリング装置は、車体後方側（図１、図２の右側）にステアリングホイール１１を装着可能なステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置（操舵補助部）２０と、このステアリングシャフト１２の車体前方側（図１、図２の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備える。
【００２５】
ステアリングシャフト１２は、アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト（雄シャフト）１２Ｂとを、スプライン係合により、回転力を伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に組み合わせて成る。すなわち、アウターシャフト１２Ａの車体前方側には雌スプライン１２１Ａが形成され、インナーシャフト１２Ｂの車体後方側に形成された雄スプライン１２１Ｂがスプライン係合している。従って、上記アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂとは、衝突時に、このスプライン係合部が相対摺動して、全長を縮めることができる。
【００２６】
また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせており、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。
【００２７】
そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記インナーシャフト（雄シャフト）１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、アシスト装置２０の入力軸（雌シャフト）２２の車体後方側端部に結合している。
【００２８】
ステアリングコラム１３は、その中間部を支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット１４に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット１４が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。
【００２９】
また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。
【００３０】
上記ギヤハウジング２１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の後端部に連結している。また、この中間シャフト１６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。図示しないピニオンが、この入力軸３１に結合している。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。
【００３１】
図２に示すように、アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、入力軸２２と出力軸２３が同一軸線上に、軸受２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃによって回転可能に軸支され、入力軸２２と出力軸２３は、トーションバー２４によって連結されている。出力軸２３にはウォームホイール２５が取り付けられ、ウォームホイール２５にウォーム２７が噛合っている。電動モータ２６のケース２６１がギヤハウジング２１に固定され、この電動モータ２６の図示しない回転軸にウォーム２７が結合されている。
【００３２】
また、入力軸２２の中間部の周囲には、上記トーションバー２４の捩れを検出するトルクセンサ２８が設けられている。上記ステアリングホイール１１からこのステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、このトルクセンサ２８で検出する。この検出信号に応じて、電動モータ２６を駆動し、ウォーム２７とウォームホイール２５から成る減速機構を介して、出力軸２３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。
【００３３】
図３から図４は、本発明の実施例１のステアリングシャフトの結合部の要部を示す縦断面図、図４は図３のＡ部の拡大断面図を示し、図２のインナーシャフト（雄シャフト）１２Ｂとアシスト装置２０の入力軸（雌シャフト）２２との結合部に適用した例を示す。
【００３４】
図３から図４に示すように、インナーシャフト１２Ｂの車体前方側（図３の左側）に形成された結合部側の端部が、アシスト装置２０の入力軸２２の車体後方側（図３の右側）に形成された結合部側の端部に結合されている。インナーシャフト１２Ｂの結合部側の端部外周には、雄セレーション１２２Ｂが形成されている。また、インナーシャフト１２Ｂの外周には、雄セレーション１２２Ｂを挟んで反結合部側に、環状凸部１２３Ｂが形成されている。環状凸部１２３Ｂの外径は、雄セレーション１２２Ｂの外径よりも大径に形成されている。
【００３５】
入力軸２２の結合部側の端部内周には、インナーシャフト１２Ｂの雄セレーション１２２Ｂと環状凸部１２３Ｂに外嵌する内径孔２２１が形成され、内径孔２２１には、インナーシャフト１２Ｂの雄セレーション１２２Ｂに係合する雌セレーション２２２が形成されている。また、内径孔２２１は、環状凸部１２３Ｂの車体後方側側面（反結合部側側面）１２４Ｂよりも車体後方側（反結合部側）に延びている。内径孔２２１は、環状凸部１２３Ｂの外周１２６Ｂとの間に隙間があってもよいし、環状凸部１２３Ｂの外周１２６Ｂに圧入してもよい。
【００３６】
入力軸２２には、雌セレーション２２２の車体前方側に、雌セレーション２２２の内径よりも小径の小径内径孔２２３が形成され、雌セレーション２２２と小径内径孔２２３との段差部には、環状の当接面２２４が形成されている。
【００３７】
インナーシャフト１２Ｂの雄セレーション１２２Ｂと環状凸部１２３Ｂに、入力軸２２の内径孔２２１を外嵌すると、インナーシャフト１２Ｂの車体前方側（結合部側）の端面１２５Ｂが入力軸２２の当接面２２４に当接する。この状態で、入力軸２２の車体後方側の外周２２５を、軸心に向かって縮径するようにカシメ加工する。このカシメ加工には、ローラ加工、プレス加工、スエージング加工等がある。
【００３８】
カシメ加工すると、図４に示すように、入力軸２２の内径孔２２１が、環状凸部１２３Ｂの外周１２６Ｂと車体後方側側面１２４Ｂとが交差する角部に食い込み、インナーシャフト１２Ｂを車体前方側へ押しつける方向の力Ｆ３だけが作用する。この結果、インナーシャフト１２Ｂの車体前方側（結合部側）の端面１２５Ｂが入力軸２２の当接面２２４に当接状態が維持されたままで、入力軸２２とインナーシャフト１２Ｂの軸方向の位置が固定されるため、入力軸２２とインナーシャフト１２Ｂの軸方向の位置が、所定の位置に正確に位置決めされる。
【００３９】
環状凸部１２３Ｂの外径を、雄セレーション１２２Ｂの外径よりも大径に形成することで、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との結合部の剛性が向上する。実施例では、環状凸部１２３Ｂは環状に形成されているが、環状である必要は無く、インナーシャフト１２Ｂの外周から半径方向外側に部分的に突出した凸部でもよい。
【００４０】
また、インナーシャフト１２Ｂの雄セレーション１２２Ｂと入力軸２２の雌セレーション２２２との係合により、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間で、確実に回転トルクを伝達することができる。入力軸２２の雌セレーション２２２を廃止して、雄セレーション１２２Ｂに圧入される円筒孔とし、雄セレーション１２２Ｂとこの円筒孔との間の強い摩擦力によって、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間に、回転トルクを伝達するようにしてもよい。反対に雌がセレーションで、雄が円筒でもよい。
【００４１】
実施例では、溶接を全く使用しないため、熱応力による変形等の不具合が生じることがなく、溶接が可能な材料に限定されないため、材料の選定には制限がなく、従って軽量化に好適な異種材料の組み合わせが可能となる。
【実施例２】
【００４２】
次に本発明の実施例２について説明する。図５は本発明の実施例２のステアリングシャフトの結合部を示す縦断面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。
【００４３】
実施例２では、インナーシャフト１２Ｂには、雄セレーション１２２Ｂを挟んで車体前方側（結合部側）に、雄セレーション１２２Ｂよりも小径の小径軸部１２７Ｂが、車体前方側に突出して形成されている。
【００４４】
インナーシャフト１２Ｂの雄セレーション１２２Ｂと環状凸部１２３Ｂに、入力軸２２の内径孔２２１を外嵌すると、インナーシャフト１２Ｂの車体前方側（結合部側）の端面１２５Ｂが入力軸２２の当接面２２４に当接するとともに、小径軸部１２７Ｂが入力軸２２の小径内径孔２２３に圧入される。この状態で、入力軸２２の車体後方側の外周２２５を、軸心に向かって縮径するようにカシメ加工する。
【００４５】
実施例２では、小径軸部１２７Ｂと小径内径孔２２３との圧入長さ分だけ結合長さが長くなるので、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間の結合剛性を向上させることができる。さらに、セレーション圧入時の２軸の軸芯合わせの効果や曲げ剛性の向上の効果がある。実施例２では、小径軸部１２７Ｂを入力軸２２の小径内径孔２２３に圧入しているが、圧入に限定されるものではなく、すきまばめの嵌合でもよい。
【００４６】
上記実施例では、アッパー側のインナーシャフト１２Ｂが雄シャフトで、ロアー側の入力軸２２が雌シャフトの嵌合になっているが、アッパー側のインナーシャフト１２Ｂを雌シャフトにし、ロアー側の入力軸２２を雄シャフトにして嵌合させてもよい。
【００４７】
また、上記実施例では、ステアリングシャフトと操舵補助部との結合部に適用した例について説明したが、操舵補助部のモータ軸とウォーム軸との結合部、操舵補助部のウォームホイールとピニオン軸との結合部等、ステアリング装置を構成する任意の箇所のシャフトの結合部に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１のステアリング装置の全体を示し、一部を切断した正面図であって、電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。
【図２】図１の要部の縦断面図である。
【図３】本発明の実施例１のステアリングシャフトの結合部の要部を示す縦断面図である。
【図４】図３のＡ部の拡大断面図である。
【図５】本発明の実施例２のステアリングシャフトの結合部の要部を示す縦断面図である。
【図６】従来のシャフトの結合部の要部を示す縦断面図である。
【図７】図６のＢ部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１  ステアリングホイール
１２  ステアリングシャフト
１２Ａ  アウターシャフト
１２Ｂ  インナーシャフト
１２１Ａ  雌スプライン
１２１Ｂ  雄スプライン
１２２Ｂ  雄セレーション
１２３Ｂ  環状凸部
１２４Ｂ  車体後方側側面
１２５Ｂ  端面
１２６Ｂ  外周
１２７Ｂ  小径軸部
１３  ステアリングコラム
１３Ａ  アウターコラム
１３Ｂ  インナーコラム
１４  支持ブラケット
１５  自在継手
１６  中間シャフト
１７  自在継手
１８  車体
２０  アシスト装置
２１  ギヤハウジング
２２  入力軸
２２１  内径孔
２２２  雌セレーション
２２３  小径内径孔
２２４  当接面
２２５  外周
２３  出力軸
２４  トーションバー
２５  ウォームホイール
２６  電動モータ
２６１  ケース
２７  ウォーム
２８  トルクセンサ
２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ  軸受
３０  ステアリングギヤ
３１  入力軸
３２  タイロッド
４  ヨーク
４１  雄セレーション
５  パイプ
５１  収縮部
５２  雌セレーション
５３  カシメ部
５４  右端面
５５  左端面
６  カシメ溝
６１  右側面
６２  左側面
【図１】
2007062477.tif 000003
【図２】
2007062477.tif 000004
【図３】
2007062477.tif 000005
【図４】
2007062477.tif 000006
【図５】
2007062477.tif 000007
【図６】
2007062477.tif 000008
【図７】
2007062477.tif 000009