JP5332723B2 - Intermediate shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インターミディエイトシャフトに係り、特に、ステアリングホイールを一体的に支持するステアリングメインシャフトと、ステアリングギヤボックスのギヤシャフトに、各端部にてそれぞれ自在継手を介してトルク伝達可能に連結されていて、一端側に中空状のアウターチューブを有し、他端側に前記アウターチューブ内に軸方向へ移動可能かつトルク伝達可能に組付けられたインナーシャフトを有するインターミディエイトシャフトに関する。 The present invention relates to an intermediate shaft, and in particular, is connected to a steering main shaft that integrally supports a steering wheel and a gear shaft of a steering gear box so that torque can be transmitted at each end via a universal joint. In addition, the present invention relates to an intermediate shaft having a hollow outer tube on one end side and an inner shaft assembled on the other end side so as to be movable in the axial direction and transmit torque in the outer tube.
この種のインターミディエイトシャフトは、例えば、下記特許文献1に記載されている。下記特許文献1に記載されているインターミディエイトシャフトおいては、アウターチューブ(第1シャフト部材)とインナーシャフト(第2シャフト部材)が、破断可能なシェアピンにより連結されている。また、インナーシャフトのアウターチューブに対するスライド変位(軸方向移動)を所定ストローク位置において規制するスライド規制部材が設けられるとともに、アウターチューブとインナーシャフトに、上述した所定ストローク位置にて重合する脆弱部がそれぞれ設けられている。
This type of intermediate shaft is described, for example, in
上記特許文献1に記載されているインターミディエイトシャフトにおいては、インナーシャフトがアウターチューブより車両前方となるように配置されている場合、車両衝突時に、ステアリングギヤボックスのギヤシャフト(ピニオンシャフト)から自在継手を介してインターミディエイトシャフトに衝撃荷重が作用すると、シェアピンが破断し、インナーシャフトがアウターチューブ内にてスライドして上記衝撃荷重を緩和する。そして、インナーシャフトのスライドがスライド規制部材により所定ストローク位置にて規制されると、アウターチューブとインナーシャフトに形成された脆弱部が重合し、この重合した脆弱部にて折曲変形が生じて、上記衝撃荷重を更に緩和することが可能である。
In the intermediate shaft described in
ところで、上記特許文献1に記載されているインターミディエイトシャフトにおいては、インターミディエイトシャフトに大きな荷重(衝撃荷重など)が作用した場合、脆弱部にてインターミディエイトシャフトが破断するおそれがあり、ステアリングホイールの回動操舵が維持できないおそれがある。
By the way, in the intermediate shaft described in the above-mentioned
本発明は上記した課題に対処すべくなされたもの(インターミディエイトシャフトが脆弱部(最弱部)にて破断しても、ステアリングホイールの回動操舵が維持できるようにするもの)であり、ステアリングホイールを一体的に支持するステアリングメインシャフトと、ステアリングギヤボックスのギヤシャフトに、各端部にてそれぞれ自在継手を介してトルク伝達可能に連結されていて、一端側に中空状のアウターチューブを有し、他端側に前記アウターチューブ内に軸方向へ移動可能かつトルク伝達可能に組付けられたインナーシャフトを有するインターミディエイトシャフトにおいて、前記インナーシャフトの中間部には、前記インターミディエイトシャフトの最弱部が設けられ、前記インナーシャフトの前記最弱部より先端側には、前記アウターチューブの中間部に対して相対回転が許容されていない状態でトルク伝達可能に連結されている第1連結部が設けられ、前記インナーシャフトの前記最弱部より基端側には、初期状態で前記アウターチューブの先端部に対して所定量相対回転可能であり、前記最弱部が破断したときに前記アウターチューブの先端部に対して所定量相対回転した状態で前記アウターチューブの先端部とトルク伝達可能に係合する第2連結部が設けられていることに特徴がある。 The present invention has been made to cope with the above-described problems (so that the steering wheel can be kept rotating even if the intermediate shaft is broken at the weak part (weakest part)). The steering main shaft that supports the wheel integrally and the gear shaft of the steering gear box are connected to each end through a universal joint so that torque can be transmitted, and a hollow outer tube is provided on one end. And an intermediate shaft having an inner shaft assembled so as to be movable in the axial direction and capable of transmitting torque in the outer tube on the other end side, the intermediate shaft has a weakest portion of the intermediate shaft. A portion is provided, on the tip side from the weakest portion of the inner shaft, A first connecting portion is provided that is connected to the middle portion of the outer tube so that torque can be transmitted in a state in which relative rotation is not permitted. The distal end portion of the outer tube is rotatable relative to the distal end portion of the outer tube in a state and rotated relative to the distal end portion of the outer tube when the weakest portion is broken. There is a feature in that a second connecting portion that is engaged so as to be able to transmit torque is provided.
本発明におけるインターミディエイトシャフトにおいて、通常の操舵時(最弱部が塑性変形および破断しない時)、ステアリングホイールに入力される回動操舵トルクは、ステアリングメインシャフトおよび自在継手を介してインターミディエイトシャフトに伝達され、このインターミディエイトシャフトから自在継手を介してステアリングギヤボックスのギヤシャフトに伝達される。このとき、インターミディエイトシャフトでは、インナーシャフトの第1連結部が、アウターチューブの中間部と一体回転して、インナーシャフトの第1連結部とアウターチューブの中間部の間でトルクが伝達される。また、このとき、インナーシャフトの第2連結部は、アウターチューブの先端部に対して所定量相対回転可能な状態が維持されているため、インナーシャフトの第2連結部とアウターチューブの先端部の間でトルクが伝達されない。このため、通常の操舵時では、ステアリングホイールからステアリングメインシャフトおよび自在継手を介してインターミディエイトシャフトに伝達された回動操舵トルクが、インナーシャフトの第1連結部とアウターチューブの中間部にて伝達される。 In the intermediate shaft according to the present invention, during normal steering (when the weakest portion is not plastically deformed or broken), the turning steering torque input to the steering wheel is transmitted to the intermediate shaft via the steering main shaft and the universal joint. Then, this intermediate shaft is transmitted to the gear shaft of the steering gear box via a universal joint. At this time, in the intermediate shaft, the first connecting portion of the inner shaft rotates integrally with the intermediate portion of the outer tube, and torque is transmitted between the first connecting portion of the inner shaft and the intermediate portion of the outer tube. At this time, since the second connecting portion of the inner shaft is maintained in a state in which the second connecting portion of the inner shaft can rotate by a predetermined amount with respect to the distal end portion of the outer tube, the second connecting portion of the inner shaft and the distal end portion of the outer tube are maintained. Torque is not transmitted between. Therefore, during normal steering, the rotational steering torque transmitted from the steering wheel to the intermediate shaft via the steering main shaft and the universal joint is transmitted between the first connecting portion of the inner shaft and the intermediate portion of the outer tube. Is done.
また、車両衝突などにより、インターミディエイトシャフトに大きな衝撃荷重が作用すると、インナーシャフトの最弱部が塑性変形(曲げ変形、圧縮変形、ねじり変形)する。このインナーシャフトの最弱部の塑性変形により、衝撃エネルギーを吸収して上記した衝撃荷重を緩和することができるとともに、インターミディエイトシャフトにおいてインナーシャフトの最弱部以外の部位が破断することを防止して、ステアリングホイールの回動操舵が維持できなくなることを防止することが可能である。また、インナーシャフトの最弱部の塑性変形がねじり変形を伴う場合には、ステアリングホイールの回動中心位置(ハンドルセンター位置)がずれて、インターミディエイトシャフトの交換の必要性を認識させることが可能である。なお、車両衝突によりインターミディエイトシャフトに大きな衝撃荷重が作用したときには、インナーシャフトとアウターチューブが軸方向に相対移動して、上記した衝撃荷重を緩和することが可能である。 Further, when a large impact load is applied to the intermediate shaft due to a vehicle collision or the like, the weakest portion of the inner shaft undergoes plastic deformation (bending deformation, compression deformation, torsion deformation). The plastic deformation of the weakest part of the inner shaft can absorb the impact energy and relieve the impact load described above, and prevent the intermediate shaft from breaking other than the weakest part of the inner shaft. Thus, it is possible to prevent the rotation steering of the steering wheel from being maintained. In addition, when the plastic deformation of the weakest part of the inner shaft is accompanied by torsional deformation, it is possible to recognize the necessity of replacing the intermediate shaft by shifting the rotation center position (handle center position) of the steering wheel. It is. When a large impact load acts on the intermediate shaft due to a vehicle collision, the inner shaft and the outer tube can move relative to each other in the axial direction, and the above-described impact load can be reduced.
ところで、インナーシャフトが最弱部にて破断したときに、ステアリングホイールを回動操舵すると、インターミディエイトシャフトでは、インナーシャフトの第2連結部が、アウターチューブの先端部に対して所定量相対回転して、アウターチューブの先端部と係合する。これにより、その後は、インナーシャフトの第2連結部が、アウターチューブの先端部と一体回転して、インナーシャフトの第2連結部とアウターチューブの先端部の間でトルクが伝達される。なお、このときには、インナーシャフトの最弱部が破断しているため、インナーシャフトの第1連結部とアウターチューブの中間部の間でトルクが伝達されない。 By the way, if the steering wheel is turned and steered when the inner shaft is broken at the weakest portion, the second connecting portion of the inner shaft rotates relative to the distal end portion of the outer tube by a predetermined amount in the intermediate shaft. Engaging with the tip of the outer tube. Thereby, the 2nd connection part of an inner shaft rotates integrally with the front-end | tip part of an outer tube after that, and a torque is transmitted between the 2nd connection part of an inner shaft, and the front-end | tip part of an outer tube. At this time, since the weakest portion of the inner shaft is broken, torque is not transmitted between the first connecting portion of the inner shaft and the intermediate portion of the outer tube.
このため、インナーシャフトの最弱部が破断したときに、ステアリングホイールが回動操舵されると、ステアリングホイールからステアリングメインシャフトおよび自在継手を介してインターミディエイトシャフトに入力された回動操舵トルクが、インナーシャフトの第2連結部とアウターチューブの先端部との間でトルクが伝達されることによって、自在継手を介してステアリングギヤボックスのギヤシャフトに伝達される。したがって、インターミディエイトシャフトが最弱部にて破断しても、ステアリングホイールの回動操舵を維持することが可能である。 For this reason, when the steering wheel is turned when the weakest part of the inner shaft is broken, the turning steering torque input from the steering wheel to the intermediate shaft via the steering main shaft and the universal joint is Torque is transmitted between the second connecting portion of the inner shaft and the distal end portion of the outer tube, so that it is transmitted to the gear shaft of the steering gear box via the universal joint. Therefore, even if the intermediate shaft is broken at the weakest portion, it is possible to maintain the turning steering of the steering wheel.
また、インナーシャフトの最弱部が破断したときに、ステアリングホイールを回動操舵すると、上述したようにインナーシャフトの第2連結部が、アウターチューブの先端部に対して所定量相対回転して、アウターチューブの先端部と係合することにより、インナーシャフトの第2連結部とアウターチューブの先端部との間でトルクが伝達し始める。このため、このときには、通常の操舵時に比して、操舵フィーリングが悪化するとともに、回動操舵時に異音が発生するようになり、インターミディエイトシャフトの交換の必要性を認識させることが可能である。 Further, when the steering wheel is turned and steered when the weakest part of the inner shaft is broken, as described above, the second connecting part of the inner shaft rotates relative to the tip of the outer tube by a predetermined amount, By engaging with the distal end portion of the outer tube, torque begins to be transmitted between the second connecting portion of the inner shaft and the distal end portion of the outer tube. For this reason, at this time, the steering feeling is deteriorated as compared with the case of normal steering, and an abnormal noise is generated at the time of rotational steering, so that it is possible to recognize the necessity of replacing the intermediate shaft. is there.
また、本発明の実施に際して、前記アウターチューブは、前記第1連結部を収容して前記第1連結部に対して相対回転が許容されていない状態でトルク伝達可能に連結している第1チューブと、この第1チューブにトルク伝達可能かつ軸方向に移動可能に組付けられていて、前記第2連結部を収容して初期状態で前記第2連結部に対して所定量相対回転可能であり、前記第2連結部に対して所定量相対回転した状態で前記第2連結部とトルク伝達可能に係合する第2チューブによって構成されていることも可能である。 In carrying out the present invention, the outer tube accommodates the first connecting portion and is connected to the first connecting portion so as to transmit torque in a state where relative rotation is not permitted. The first tube is assembled so as to be able to transmit torque and move in the axial direction, accommodates the second connecting portion, and is rotatable relative to the second connecting portion by a predetermined amount in an initial state. The second connecting portion may be configured by a second tube that is engaged with the second connecting portion so as to be able to transmit torque in a state in which the second connecting portion is rotated by a predetermined amount.
この場合には、アウターチューブの先端(第2チューブの先端)とインナーシャフトの基端に接続された自在継手との軸方向距離が、インナーシャフトの先端とアウターチューブの基端(第1チューブの基端)に接続された自在継手との軸方向距離に比して、短いインターミディエイトシャフトを採用した場合において、車両衝突時に、インターミディエイトシャフトでは、第1チューブおよび第2チューブが、インナーシャフトに対して軸方向に相対移動し、アウターチューブの先端とインナーシャフトの基端に接続された自在継手が当接する。その後、第1チューブは、第2チューブおよびインナーシャフトに対して軸方向に相対移動し、インナーシャフトの先端と第1チューブの基端に接続された自在継手が当接する。このため、この場合には、インナーシャフトの先端とアウターチューブの基端に接続された自在継手との軸方向距離を、エネルギー吸収ストロークとすることが可能である。 In this case, the axial distance between the distal end of the outer tube (the distal end of the second tube) and the universal joint connected to the proximal end of the inner shaft is such that the distal end of the inner shaft and the proximal end of the outer tube (the first tube end) When using a short intermediate shaft compared to the axial distance of the universal joint connected to the base end), the first and second tubes are connected to the inner shaft in the intermediate shaft when a vehicle crashes. On the other hand, it moves relative to the axial direction, and a universal joint connected to the distal end of the outer tube and the proximal end of the inner shaft comes into contact. Thereafter, the first tube moves relative to the second tube and the inner shaft in the axial direction, and the universal joint connected to the distal end of the inner shaft and the proximal end of the first tube comes into contact. For this reason, in this case, the axial distance between the distal end of the inner shaft and the universal joint connected to the proximal end of the outer tube can be the energy absorption stroke.
ところで、インナーシャフトに最弱部および第2連結部を設けるとともに、アウターチューブに上記した最弱部に対応する中間部および上記した第2連結部に対応する先端部を設けると、通常のインターミディエイトシャフトに比して、アウターチューブの先端とインナーシャフトの基端に接続された自在継手との軸方向距離が短くなり、アウターチューブの先端とインナーシャフトの基端に接続された自在継手との軸方向距離が、インナーシャフトの先端とアウターチューブの基端に接続された自在継手との軸方向距離に比して、短いインターミディエイトシャフトとなる場合がある。この場合において、アウターチューブが単一のチューブで構成されているインターミディエイトシャフトでは、アウターチューブの先端とインナーシャフトの基端に接続された自在継手との軸方向距離がエネルギー吸収ストロークとなり、インナーシャフトの先端とアウターチューブの基端に接続された自在継手との軸方向距離である所期のエネルギー吸収ストロークを活かすことができない。 When the inner shaft is provided with the weakest portion and the second connecting portion, and the outer tube is provided with the intermediate portion corresponding to the weakest portion and the tip portion corresponding to the second connecting portion, a normal intermediate is provided. The axial distance between the distal end of the outer tube and the universal joint connected to the proximal end of the inner shaft is shorter than that of the shaft, and the shaft between the distal end of the outer tube and the universal joint connected to the proximal end of the inner shaft is shortened. The directional distance may be a short intermediate shaft compared to the axial distance between the distal end of the inner shaft and the universal joint connected to the proximal end of the outer tube. In this case, in the intermediate shaft in which the outer tube is composed of a single tube, the axial distance between the distal end of the outer tube and the universal joint connected to the proximal end of the inner shaft is the energy absorption stroke, and the inner shaft The expected energy absorption stroke, which is the axial distance between the distal end of the outer tube and the universal joint connected to the proximal end of the outer tube, cannot be utilized.
したがって、アウターチューブの先端とインナーシャフトの基端に接続された自在継手との軸方向距離が、インナーシャフトの先端とアウターチューブの基端に接続された自在継手との軸方向距離に比して、短いインターミディエイトシャフトを採用した場合でも、アウターチューブが上記した第1チューブと上記した第2チューブで構成されたインターミディエイトシャフト(請求項2に係る発明のインターミディエイトシャフト)を採用することにより、インナーシャフトの先端とアウターチューブの基端に接続された自在継手との軸方向距離をエネルギー吸収ストロークとすることができて、所期のエネルギー吸収ストロークを確保することが可能である。 Therefore, the axial distance between the distal end of the outer tube and the universal joint connected to the proximal end of the inner shaft is larger than the axial distance between the distal end of the inner shaft and the universal joint connected to the proximal end of the outer tube. Even when the short intermediate shaft is adopted, by adopting the intermediate shaft (intermediate shaft of the invention according to claim 2) in which the outer tube is composed of the first tube and the second tube described above, The axial distance between the distal end of the inner shaft and the universal joint connected to the proximal end of the outer tube can be used as the energy absorption stroke, and the expected energy absorption stroke can be secured.
以下に、本発明の各実施形態を図1〜図8に基づいて説明する。図1〜図5は、本発明によるインターミディエイトシャフト50を、車両用ステアリング装置に適用した第1実施形態を示している。この第1実施形態の車両用ステアリング装置は、図1に示したように、運転者によって回動操舵されるステアリングホイール10と、このステアリングホイール10を支持するステアリングメインシャフト20と、このステアリングメインシャフト20にアシストトルクを付与するEPS(電動式パワーステアリング)アクチュエータ30と、ステアリングメインシャフト20に第1自在継手40を介して連結されているインターミディエイトシャフト50と、このインターミディエイトシャフト50に第2自在継手60を介して連結されているエクステンションシャフト70と、このエクステンションシャフト70に連結されているピニオンシャフト81を有するステアリングギヤボックス80と、を備えている。
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 1-5 has shown 1st Embodiment which applied the
ステアリングホイール10は、ステアリングメインシャフト20の上端部に一体回転可能に支持されている。ステアリングメインシャフト20は、車体側部材(図示省略)にブラケット21を介して組付けられているコラムチューブ22内に回転自在に支持されている。また、ステアリングメインシャフト20の下端部は、第1自在継手40におけるアッパージョイントヨーク41と連結している。
The
EPSアクチュエータ30は、アシストトルク(補助力)をステアリングメインシャフト20に付与するためのものであり、車体側部材に組付けられている電動モータ31と、この電動モータ31の出力を減速する減速機(図示省略)を備えている。電動モータ31は、その出力軸が減速機を介してステアリングメインシャフト20にトルク伝達可能に連結されていて、電子制御装置ECUにより通電を制御されて回転駆動し、ステアリングメインシャフト20に回動操舵トルクに応じたアシストトルクを付与可能である。
The
第1自在継手40は、アッパージョイントヨーク41と、ロアジョイントヨーク42と、十字軸43を備えている。アッパージョイントヨーク41およびロアジョイントヨーク42は、それぞれ二又状のヨーク部41a,42aを有していて、これらヨーク部41a,42aにて十字軸43を介して揺動可能かつトルク伝達可能に連結されている。なお、アッパージョイントヨーク41は、その挿入穴(図示省略)にてステアリングメインシャフト20の下端部に挿通され、ボルト44がアッパージョイントヨーク41のボルト挿通孔(図示省略)に挿通されて締結されることにより、ステアリングメインシャフト20に一体的に連結されている。
The first
インターミディエイトシャフト50は、上端が第1自在継手40のロアジョイントヨーク42に接続されているインナーシャフト51と、このインナーシャフト51を軸方向に移動可能かつトルク伝達可能に組付けているアウターチューブ52を有している。アウターチューブ52の下端には、第2自在継手60のアッパージョイントヨーク61が接続されている。このインターミディエイトシャフト50は、車両衝突時に衝撃荷重が作用されると、収縮(インナーシャフト51とアウターチューブ52が軸方向に相対移動)して上記した衝撃荷重を緩和することが可能である。
The
第2自在継手60は、アッパージョイントヨーク61と、ロアジョイントヨーク62と、十字軸63を備えている。アッパージョイントヨーク61およびロアジョイントヨーク62は、それぞれ二又状のヨーク部61a,62aを有していて、これらヨーク部61a,62aにて十字軸63を介して揺動可能かつトルク伝達可能に連結されている。
The second
エクステンションシャフト70は、上端が第2自在継手60のロアジョイントヨーク62に設けられた挿通穴(図示省略)に挿通されてボルト64がロアジョイントヨーク62のボルト挿通孔(図示省略)に挿通されて締結されることにより、ロアジョイントヨーク62に一体的に連結されている。また、エクステンションシャフト70の下端には、連結具71が一体的に固着されている。なお、連結具71は、その挿通穴(図示省略)にてステアリングギヤボックス80のピニオンシャフト81の上端部に挿通され、ボルト72が連結具71のボルト挿通孔(図示省略)に挿通されて締結されることにより、ピニオンシャフト81に一体的に連結されている。
The
ステアリングギヤボックス80は、エクステンションシャフト70の回転に伴って連結具71を介して回転されるピニオンシャフト81と、このピニオンシャフト81の回転に伴って車両の左右方向に移動可能なラックバー(図示省略)と、ピニオンシャフト81を回転可能に支持しラックバーを車両の左右方向に移動可能に支持するラックハウジング82を備えている。ラックバーは、その左右両端部にて、ボールジョイント(図示省略)を介して、左右一対のタイロッド90L、90Rに連結されている。各タイロッド90L、90Rは、ボールジョイント91L、91Rを介して左右前輪(図示省略)を軸支しているステアリングナックル(図示省略)に連結されている。
The
ところで、この第1実施形態においては、インターミディエイトシャフト50のインナーシャフト51と、インターミディエイトシャフト50のアウターチューブ52が、図2〜図4に示したようにトルク伝達可能に連結されている。インナーシャフト51は、図2に示したように、中間部にインターミディエイトシャフト50の最弱部51aを有し、この最弱部51aより先端側に第1連結部51bを有し、最弱部51aより基端側に第2連結部51cを有している。
By the way, in this 1st Embodiment, the
最弱部51aは、断面が円形であり、インナーシャフト51において最も細い部位であって、インナーシャフト51に外力(曲げ外力、圧縮外力、ねじり外力)が作用するとき、インターミディエイトシャフト50において最初に塑性変形しうる部位である。第1連結部51bは、図3に示したように、断面が非円形であり、外歯51b1を有している。第2連結部51cは、図4に示したように、断面が二面巾形状であり、図4上方および図4下方が円弧形状になっている。また、第2連結部51cは、図2に示したように、その基端にて第1自在継手40のロアジョイントヨーク42のフランジ部42bに接続されている。
The
アウターチューブ52は、図2に示したように、インナーシャフト51と同軸的な中空状に形成されていて、先端側に先端部52aを有し、基端側に基端部52bを有し、先端部52aと基端部52bの間に中間部52cを有している。先端部52aは、内歯を有しておらず、図2に示したように、インナーシャフト51の最弱部51aおよび第2連結部51cを収容していて、図4に示したように、先端部52aの内周面と第2連結部51cの外面の間に所定量の隙間が設けられている。これにより、インナーシャフト51の第2連結部51cは、初期状態でアウターチューブ52の先端部52aに対して所定量相対回転可能であり、アウターチューブ52の先端部52aに対して所定量相対回転した状態でアウターチューブ52の先端部52aとトルク伝達可能に係合可能である。
As shown in FIG. 2, the
基端部52bは、その基端にて第2自在継手60のアッパージョイントヨーク61のフランジ部61bに接続されていて、内周に内歯52b1を有している。中間部52cは、内歯52c1を有していて、この内歯52c1と基端部52bに形成された内歯52b1は、連続して設けられている。中間部52cの内歯52c1とインナーシャフト51の第1連結部51bの外歯51b1は、図3に示したように、噛合(スプライン嵌合)していて、内歯52c1と外歯51b1の周方向の隙間は略ゼロとなっている。これにより、インナーシャフト51の第1連結部51bは、アウターチューブ52の中間部52cに対して相対回転を許容されていない状態でトルク伝達可能に連結されている。
The
アウターチューブ52の先端と第1自在継手40のロアジョイントヨーク42のフランジ部42bとの軸方向距離は、図2に示したように、S1となっている。インナーシャフト51の先端と第2自在継手60のアッパージョイントヨーク61のフランジ部61bとの軸方向距離は、図2に示したように、S2となっており、S2はS1に比して大きくなっている。
The axial distance between the tip of the
上記のように構成された第1実施形態において、通常の操舵時(最弱部51aが塑性変形および破断しない時)、ステアリングホイール10に入力される回動操舵トルクは、ステアリングメインシャフト20および第1自在継手40を介してインターミディエイトシャフト50に伝達され、このインターミディエイトシャフト50から第2自在継手60およびエクステンションシャフト70を介してステアリングギヤボックス80のピニオンシャフト81に伝達される。このとき、インターミディエイトシャフト50では、インナーシャフト51の第1連結部51bが、アウターチューブ52の中間部52cと一体回転して、アウターチューブ52の中間部52cにトルクを伝達する。また、このとき、インナーシャフト51の第2連結部51cは、アウターチューブ52の先端部52aに対して所定量相対回転可能な状態が維持されているため、アウターチューブ52の先端部52aにトルクを伝達しない。このため、通常の操舵時では、ステアリングホイール10からステアリングメインシャフト20および第1自在継手40を介してインターミディエイトシャフト50に伝達された回動操舵トルクが、インターミディエイトシャフト50にてインナーシャフト51の第1連結部51bからアウターチューブ52の中間部52cに伝達される。
In the first embodiment configured as described above, during normal steering (when the
また、車両衝突時などにより、インターミディエイトシャフト50に大きな衝撃荷重が作用すると、インナーシャフト51の最弱部51aが塑性変形(曲げ変形、圧縮変形、ねじり変形)する。このインナーシャフト51の最弱部51aの塑性変形により、衝撃エネルギーを吸収して上記した衝撃荷重を緩和することができるとともに、インターミディエイトシャフト50においてインナーシャフト51の最弱部51a以外の部位が破断することを防止して、ステアリングホイール10の回動操舵が維持できなくなることを防止することが可能である。また、インナーシャフト51の最弱部51aの塑性変形がねじり変形を伴う場合には、ステアリングホイール10の回動中心位置(ハンドルセンター位置)がずれて、インターミディエイトシャフト50の交換の必要性を認識させることが可能である。なお、車両衝突によりインターミディエイトシャフト50に大きな衝撃荷重が作用したときには、アウターチューブ52がインナーシャフト51に対して車両後方へ軸方向に移動して、上気した衝撃荷重を緩和することが可能である。
Further, when a large impact load acts on the
ところで、インナーシャフト51が最弱部51aにて破断したときに、ステアリングホイール10を左方向(反時計方向)に回動操舵すると、インターミディエイトシャフト50では、インナーシャフト51の第2連結部51cが、図4に示した状態から図5に示したように、アウターチューブ52の先端部52aに対して所定量回転して、アウターチューブの先端部と係合する。これにより、その後は、インナーシャフト51の第2連結部51cが、アウターチューブ52の先端部52aと一体回転して、アウターチューブ52の先端部52aにトルクを伝達する。また、このときには、インナーシャフト51の最弱部51aが破断しているため、インナーシャフト51の第1連結部51bとアウターチューブ52の中間部52cの間でトルクが伝達されない。なお、インナーシャフト51の最弱部51aが破断したときに、ステアリングホイール10を左方向に回動操舵したときの作動とステアリングホイール10を右方向に回動操舵したときの作動は実質的に同様であるため、ステアリングホイール10を右方向に回動操舵したときの作動の説明を省略する。
By the way, if the
このため、インナーシャフト51の最弱部51aが破断したときに、ステアリングホイール10が回動操舵されると、ステアリングホイール10からステアリングメインシャフト20および第1自在継手40を介してインターミディエイトシャフト50に入力された回動操舵トルクが、インナーシャフト51の第2連結部51cとアウターチューブ52の先端部52aとの間でトルクが伝達されることによって、第2自在継手60およびエクステンションシャフト70を介してステアリングギヤボックス80のピニオンシャフト81に伝達される。したがって、インターミディエイトシャフト50が最弱部51aにて破断しても、ステアリングホイール10の回動操舵を維持することが可能である。
Therefore, when the
また、インナーシャフト51の最弱部51aが破断したときに、ステアリングホイール10を回動操舵すると、上述したようにインナーシャフト51の第2連結部51cが、アウターチューブ52の先端部52aに対して所定量回転して、アウターチューブ52の先端部52aと係合することにより、インナーシャフト51の第2連結部51cとアウターチューブ52の先端部52aとの間でトルクが伝達し始める。このため、このときには、通常の操舵時に比して、操舵フィーリングが悪化するとともに、回動操舵時に異音が発生するようになり、インターミディエイトシャフト50の交換の必要性を認識させることが可能である。
Further, when the
また、本発明のインターミディエイトシャフト50を採用することによって、EPSアクチュエータ30の電動モータ31の出力が従来に比して大きくなった場合でも、インターミディエイトシャフトのサイズアップを図ることなくインターミディエイトシャフト50の強度(ねじれ強度、繰り返し強度)要件を満足することができ、インターミディエイトシャフトの車両への搭載性を良好とすることが可能である。
Further, by adopting the
上記のように構成した第1実施形態においては、アウターチューブ52が単一のチューブで構成されているようにして実施したが、図6〜図8に示した第2実施形態のように、アウターチューブ152が、中空状の第1チューブ152Aと、中空状の第2チューブ152Bで構成されているようにして実施することも可能である。
In the first embodiment configured as described above, the
第1チューブ152Aは、図6に示したように、インナーシャフト151の第1連結部151bを収容して、基端側にて第2自在継手160のアッパージョイントヨーク161のフランジ部161bに接続されている。この第1チューブ152Aの先端部、すなわちアウターチューブ152の中間部152cと、インナーシャフト151の第1連結部151bは、図7に示したように、相対回転が許容されていない状態でトルク伝達可能に連結されている。
As shown in FIG. 6, the
第2チューブ152Bは、図6に示したように、基端側内周にて、第1チューブ152Aの先端側外周にトルク伝達可能、かつ軸方向に相対移動可能に組付けられている。この第2チューブ152Bは、第1チューブ152Aの先端側外周が第2チューブ152Bの基端側内周に圧入されることによって、第1チューブ152Aに固定されている。また、第2チューブ152Bは、先端側内周にて、インナーシャフト151の第2連結部151cを収容していて、図8に示したように、初期状態で第2連結部151cに対して所定量相対回転可能であり、第2連結部151cに対して所定量相対回転した状態で第2連結部151cとトルク伝達可能に係合可能である。上記した第2実施形態の構成以外の構成は、上記した第1実施形態の構成と実質的に同一であるため、対応する部位に100番台の符合を付してその説明を省略する。
As shown in FIG. 6, the
上記のように構成された第2実施形態において、車両衝突時に、インターミディエイトシャフト150では、第1チューブ152Aおよび第2チューブ152Aが、インナーシャフト151に対して車両後方に軸方向に距離S1だけ移動し、アウターチューブ152の先端(第2チューブ152Bの先端)が第1自在継手140のロアジョイントヨーク142のフランジ部142bと当接する。その後、第1チューブ152Aは、第2チューブ152Bおよびインナーシャフト151に対して車両後方に軸方向に移動し、インナーシャフト151の先端と第2自在継手160のアッパージョイントヨーク161のフランジ部161bが当接する。このため、この場合には、インナーシャフト151の先端と第2自在継手160のアッパージョイントヨーク161のフランジ部161bとの軸方向距離S2を、エネルギー吸収ストロークとすることが可能である。
In the second embodiment configured as described above, in the
ところで、上記した第1実施形態においては、図2に示したように、アウターチューブ52の先端と第1自在継手40のロアジョイントヨーク42のフランジ部42bとの軸方向距離S1が、エネルギー吸収ストロークであり、インナーシャフト51の先端と第2自在継手60のアッパージョイントヨーク61のフランジ部61bとの軸方向距離S2である所期のエネルギー吸収ストロークを活かすことができない。
Incidentally, in the first embodiment described above, as shown in FIG. 2, the axial distance S1 between the tip of the
したがって、この第2実施形態においては、上記した軸方向距離S1が上記した軸方向距離S2に比して短いインターミディエイトシャフト150であっても、上記した軸方向距離S2をエネルギー吸収ストロークとすることができて、所期のエネルギー吸収ストロークを確保することが可能である。第2実施形態におけるその他の作用効果は、上記した第1実施形態と実質的に同一であるため、その説明を省略する。
Therefore, in the second embodiment, even if the above-described axial distance S1 is the
上記した第2実施形態においては、第2チューブ152Bは、第1チューブ152Aの先端側外周が第2チューブ152Bの基端側内周に圧入されることによって、第1チューブ152Aに固定されているように構成して実施したが、第2チューブは、その基端側内周と第1チューブ152Aの先端側外周の間にトレランスリングを介装すること、またはその基端側外周を径内方向へかしめることによって、第1チューブ152Aに固定されるように構成して実施することも可能である。
In the second embodiment described above, the
上記した各実施形態においては、第1自在継手40,140にインナーシャフト51,151が接続され、第2自在継手60,160にアウターチューブ52,152が接続されているようにして実施したが、第1自在継手にアウターチューブが接続され、第2自在継手にインナーシャフトが接続されているようにして実施することも可能である。
In each of the above-described embodiments, the
また、上記した各実施形態においては、インナーシャフト51,151の中間部を最も細くすることにより、インナーシャフト51,151の最弱部51a,151aを構成して実施したが、インナーシャフトの最弱部の構成は、適宜変更可能であり、例えばインナーシャフトの中間部にスリットを設けて、インナーシャフトの最弱部を構成して実施することも可能である。
In each of the above-described embodiments, the
また、上記した各実施形態においては、インナーシャフト51,151の第1連結部51b,151bとアウターチューブ52,152の中間部52c,152cが、相対回転が許容されていない状態でスプライン嵌合するように構成して実施したが、インナーシャフトの第1連結部とアウターチューブの中間部の連結は、適宜変更可能であり、例えばインナーシャフトの第1連結部とアウターチューブの中間部は、相対回転が許容されていない状態でセレーション嵌合(スプライン嵌合に比して、ピッチが短く歯数の多い嵌合)するように構成して実施することも可能である。
In each of the above-described embodiments, the first connecting
10…ステアリングホイール、20…ステアリングメインシャフト、21…ブラケット、22…コラムチューブ、30…EPSアクチュエータ、40…第1自在継手、50…インターミディエイトシャフト、51…インナーシャフト、51a…最弱部、51b…第1連結部、51b1…外歯,51c…第2連結部、52…アウターチューブ、52a…先端部、52b…基端部、52b1…内歯、52c…中間部、52c1…内歯、60…第2自在継手、70…エクステンションシャフト、80…ステアリングギヤボックス、81…ピニオンシャフト、82…ラックハウジング、90L,90R…タイロッド、S1,S2…軸方向距離、150…インターミディエイトシャフト、151…インナーシャフト、151a…脆弱部、151b…第1連結部、151b1…外歯,151c…第2連結部、152…アウターチューブ、152A…第1チューブ、152B…第2チューブ、152a…先端部、152b…基端部、152b1…内歯、152c…中間部、152c1…内歯、
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記インナーシャフトの中間部には、前記インターミディエイトシャフトの最弱部が設けられ、
前記インナーシャフトの前記最弱部より先端側には、前記アウターチューブの中間部に対して相対回転が許容されていない状態でトルク伝達可能に連結されている第1連結部が設けられ、
前記インナーシャフトの前記最弱部より基端側には、初期状態で前記アウターチューブの先端部に対して所定量相対回転可能であり、前記最弱部が破断したときに前記アウターチューブの先端部に対して所定量相対回転した状態で前記アウターチューブの先端部とトルク伝達可能に係合する第2連結部が設けられていることを特徴とするインターミディエイトシャフト。 The steering main shaft that supports the steering wheel integrally and the gear shaft of the steering gear box are connected to each end through a universal joint so that torque can be transmitted, and has a hollow outer tube at one end. In the intermediate shaft having an inner shaft assembled so as to be movable in the axial direction and capable of transmitting torque in the outer tube on the other end side,
In the intermediate part of the inner shaft, the weakest part of the intermediate shaft is provided,
A first connecting portion connected to be able to transmit torque in a state where relative rotation is not allowed with respect to the intermediate portion of the outer tube is provided on the tip side of the weakest portion of the inner shaft,
The proximal end side of the inner shaft with respect to the weakest portion can be rotated by a predetermined amount relative to the distal end portion of the outer tube in an initial state, and when the weakest portion is broken , the distal end portion of the outer tube The intermediate shaft is provided with a second connecting portion that engages with the distal end portion of the outer tube so as to be able to transmit torque in a state of being rotated by a predetermined amount relative to the outer shaft.
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