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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023177531
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】ステアリング装置用中間シャフト
(51)【国際特許分類】
   F16D 1/072 20060101AFI20231207BHJP
   F16D 1/06 20060101ALI20231207BHJP
   F16D 3/26 20060101ALI20231207BHJP
   B62D 1/20 20060101ALI20231207BHJP
【FI】
F16D1/072
F16D1/06 210
F16D3/26 X
B62D1/20
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022090258
(22)【出願日】2022-06-02
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】森山 誠一
(72)【発明者】
【氏名】小池 康男
【テーマコード(参考)】
3D030
【Fターム(参考)】
3D030DC40
(57)【要約】
【課題】製造コストを抑えつつ、自在継手のヨークとシャフトとの抜け止めを行うことのできるステアリング装置用中間シャフトを提供すること。
【解決手段】内周面に孔側セレーション34を有する結合孔33が形成される自在継手30のヨーク31と、孔側セレーション34に圧入される軸側セレーション14が外周面に形成され、結合孔33に嵌合するシャフト11と、を備え、ヨーク31は、結合孔33が形成される基部32と、基部32から延びるヨークアーム37とを有し、結合孔33に嵌合するシャフト11は、ヨークアーム37が位置する側の部分にシャフト11の径方向外側に突出する第1カシメ部21と第2カシメ部22とを有し、第2カシメ部22は、基部32との間に軸側セレーション14における直線部16を有して配置され、第1カシメ部21は、基部32との間に軸側セレーション14の直線部16を有さずに配置される。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内周面に孔側凹凸部を有する結合孔が形成される自在継手のヨークと、
前記孔側凹凸部に圧入される軸側凹凸部が外周面に形成され、前記結合孔に嵌合するシャフトと、
を備え、
前記ヨークは、前記結合孔が形成される基部と、前記基部から延びて前記自在継手の十字軸が嵌められるヨークアームとを有し、
前記結合孔に嵌合する前記シャフトは、前記基部における前記ヨークアームが配置される側の反対側に延びて配置され、
前記結合孔に嵌合する前記シャフトは、前記結合孔に対して前記シャフトの軸心方向において前記ヨークアームが位置する側の部分に前記シャフトの径方向外側に突出する第1カシメ部と第2カシメ部とを有し、
前記第2カシメ部と前記基部との間の前記軸側凹凸部の断面には、前記シャフトの軸心方向に延びる部分である直線部を有して前記第2カシメ部が配置され、
前記第1カシメ部と前記基部との間の前記軸側凹凸部の断面には、前記直線部を有さずに前記第1カシメ部が配置される、ステアリング装置用中間シャフト。
【請求項2】
前記孔側凹凸部と前記軸側凹凸部とには、前記孔側凹凸部と前記軸側凹凸部との間に前記シャフトの周方向における隙間を有さずに前記孔側凹凸部と前記軸側凹凸部とが接触する第1噛み合い部と、前記孔側凹凸部と前記軸側凹凸部との間に前記シャフトの周方向における隙間を有する第2噛み合い部とが設けられる請求項1に記載のステアリング装置用中間シャフト。
【請求項3】
前記第2噛み合い部は、前記軸側凹凸部が有する凸部の前記シャフトの周方向における幅が、前記第1噛み合い部における前記軸側凹凸部が有する前記凸部の幅よりも大きい請求項2に記載のステアリング装置用中間シャフト。
【請求項4】
前記第1噛み合い部は、前記シャフトの周方向における前記ヨークアームが配置される範囲に位置し、
前記第2噛み合い部は、前記シャフトの周方向において前記ヨークアームが配置される位置とは異なる位置に位置する請求項2または3に記載のステアリング装置用中間シャフト。
【請求項5】
前記第1カシメ部は、前記シャフトの周方向において前記第1噛み合い部が配置される位置に位置し、
前記第2カシメ部は、前記シャフトの周方向において前記第2噛み合い部が配置される位置に位置する請求項2または3に記載のステアリング装置用中間シャフト。
【請求項6】
前記第1噛み合い部は、前記シャフトの周方向における前記ヨークアームが配置される範囲に位置し、
前記第2噛み合い部は、前記シャフトの周方向において前記ヨークアームが配置される位置とは異なる位置に位置し、
前記第1カシメ部は、前記シャフトの周方向において前記第1噛み合い部が配置される位置に位置し、
前記第2カシメ部は、前記シャフトの周方向において前記第2噛み合い部が配置される位置に位置する請求項2または3に記載のステアリング装置用中間シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、自動車のステアリング装置に用いられるステアリング装置用中間シャフトに関する。
【背景技術】
【0002】
自動車に搭載されるステアリング装置のステアリングシャフトを構成する中間シャフトは、構造上、複数のシャフトが自在継手によって連結されることによって構成されている。ステアリング装置の中間シャフトでは、自在継手として、例えば、カルダンジョイントが用いられている。カルダンジョイントは、クロススパイダと呼ばれる二つの軸を交差させた十字軸のそれぞれの軸を回転自在にシャフトに取り付けて構成される。自在継手によって連結されるシャフトは、十字軸の各軸を回転自在に支持する二股の部材であるヨークがシャフトの端部に取り付けられ、それぞれのヨークに十字軸のいずれかの軸が回転自在に取り付けられることにより、シャフト同士が自在継手を介して連結される。
【0003】
ステアリング装置の中間シャフトは、ステアリングホイールに入力された回転トルクを、ステアリングギヤユニット側に伝達するものであるため、シャフト同士を連結する自在継手とシャフトとの間でも、回転トルクを伝達する。このため、自在継手のヨークとシャフトとは、回転トルクを可能に連結されている。
【0004】
例えば、特許文献1~4では、自在継手のヨークにおけるシャフトに嵌合する孔とシャフトにおけるヨークに嵌合する部分とのそれぞれに、互いに噛み合うセレーションが形成され、セレーション結合によってヨークとシャフトとを連結している。さらに、特許文献2~4では、セレーション結合しているヨークとシャフトとを溶接によって固定しており、特許文献1~4では、自在継手のヨークとシャフトとの軸心方向における抜け止めとして、シャフトの端部にかしめ部を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007-40420号公報
【特許文献2】特開2012-112509号公報
【特許文献3】特開2013-32795号公報
【特許文献4】特開2013-43516号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来のステアリング装置の中間シャフトでは、自在継手のヨークとシャフトとの軸心方向における相対移動の固定を、特許文献1のようにシャフトにかしめ部を形成することによって固定したり、特許文献2~4のように、ヨークとシャフトとを溶接によって固定したりすることにより行っている。しかし、自在継手のヨークとシャフトとの軸心方向における固定を、シャフトのかしめ部により行う場合、かしめ部が破損した際に、ヨークとシャフトとが軸方向に相対移動して双方が外れてしまう可能性がある。
【0007】
また、自在継手のヨークとシャフトとの軸心方向における固定を、ヨークとシャフトとの溶接により行い、溶接の他に双方の抜け止めとしてかしめ部を形成する場合は、溶接が破損した際の抜け止めを、かしめ部によって行うことができるが、溶接は製造コストの上昇の原因になり易くなっている。即ち、ヨークとシャフトとの溶接結合は、溶接作業に手間がかかり、さらに、溶接の品質を確保するために高い精度で作業を行う必要があるため、この点においても溶接は手間がかかることになり、溶接結合は製造時におけるコストが上昇し易くなる。
【0008】
このため、自在継手のヨークとシャフトとの軸心方向における相対移動を固定する機構が破損した際におけるヨークとシャフトとの抜け止めと、製造コストの抑制とを両立するのは困難なものとなっている。
【0009】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、製造コストを抑えつつ、自在継手のヨークとシャフトとの抜け止めを行うことのできるステアリング装置用中間シャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示のステアリング装置用中間シャフトは、内周面に孔側凹凸部を有する結合孔が形成される自在継手のヨークと、前記孔側凹凸部に圧入される軸側凹凸部が外周面に形成され、前記結合孔に嵌合するシャフトと、を備え、前記ヨークは、前記結合孔が形成される基部と、前記基部から延びて前記自在継手の十字軸が嵌められるヨークアームとを有し、前記結合孔に嵌合する前記シャフトは、前記基部における前記ヨークアームが配置される側の反対側に延びて配置され、前記結合孔に嵌合する前記シャフトは、前記結合孔に対して前記シャフトの軸心方向において前記ヨークアームが位置する側の部分に前記シャフトの径方向外側に突出する第1カシメ部と第2カシメ部とを有し、前記第2カシメ部と前記基部との間の前記軸側凹凸部の断面には、前記シャフトの軸心方向に延びる部分である直線部を有して前記第2カシメ部が配置され、前記第1カシメ部と前記基部との間の前記軸側凹凸部の断面には、前記直線部を有さずに前記第1カシメ部が配置される。
【0011】
この構成によれば、ヨークとシャフトとを溶接することなく、第1カシメ部によりヨークとシャフトとの相対移動を規制し、第1カシメ部が損傷した際には、第2カシメ部によってヨークとシャフトとの相対移動を規制することができる。従って、溶接工程を省くことができるため、溶接に関するコストを抑えつつ、ステアリング装置に通常時以上の負荷が作用することによりステアリング装置の一部が損傷した場合でも、ヨークがシャフトから抜けることを抑制することができる。この結果、製造コストを抑えつつ、自在継手のヨークとシャフトとの抜け止めを行うことができる。
【0012】
望ましい形態として、前記孔側凹凸部と前記軸側凹凸部とには、前記孔側凹凸部と前記軸側凹凸部との間に前記シャフトの周方向における隙間を有さずに前記孔側凹凸部と前記軸側凹凸部とが接触する第1噛み合い部と、前記孔側凹凸部と前記軸側凹凸部との間に前記シャフトの周方向における隙間を有する第2噛み合い部とが設けられる。
【0013】
この構成によれば、シャフトとヨークとを第1噛み合い部で一体にしてシャフトとヨークとの間で回転トルクを伝達することができる。また、孔側凹凸部と軸側凹凸部とには、第1噛み合い部の他に第2噛み合い部が設けられているため、第1噛み合い部が損傷した場合でも、第2噛み合い部によって回転トルクを伝達することができると共に、運転者の操作に対する動作の遅れや打撃音により、運転者に損傷を気付かせることができる。従って、ステアリング装置が損傷した場合における車両のコントロール性を確保しつつ、ステアリング装置の損傷を運転者に認識させることができる。
【0014】
望ましい形態として、前記第2噛み合い部は、前記軸側凹凸部が有する凸部の前記シャフトの周方向における幅が、前記第1噛み合い部における前記軸側凹凸部が有する前記凸部の幅よりも大きい。
【0015】
この構成によれば、第2噛み合い部における凸部の強度を確保することができる。これにより、第1噛み合い部が損傷することによって第2噛み合い部によって回転トルクを伝達する場合に、第2噛み合い部の第2凸部が回転トルクによって損傷すること抑制することができ、第2噛み合い部による回転トルクの伝達経路を確保することができる。従って、ステアリング装置が損傷した場合における車両のコントロール性を確保することができる。
【0016】
望ましい形態として、前記第1噛み合い部は、前記シャフトの周方向における前記ヨークアームが配置される範囲に位置し、前記第2噛み合い部は、前記シャフトの周方向において前記ヨークアームが配置される位置とは異なる位置に位置する。
【0017】
この構成によれば、第1噛み合い部は、自在継手によって回転トルクを伝達する際に大きな力を受ける部分である、2つのヨークアームと、2つのヨークアームによって支持する十字軸と、2つのヨークアームのそれぞれの付け根を結ぶ部分とによって略矩形状となる部分に配置されている。このため、自在継手によって回転トルクを伝達する部分の剛性を確保することができる。また、第1噛み合い部は、ヨークアームの付け根の近傍に配置されるため、ヨークの基部を介してヨークアームとシャフトとの間で力が伝達される際における、軸側凹凸部の凸部の曲げ応力を小さくすることができる。これにより、軸側凹凸部の凸部に大きな曲げ応力が発生することに起因する凸部の損傷を抑制でき、第1噛み合い部の損傷を抑制することができる。従って、ステアリング装置に大きな負荷が作用した場合でもステアリング装置が損傷し難くすることができ、車両のコントロール性を確保することができる。
【0018】
望ましい形態として、前記第1カシメ部は、前記シャフトの周方向において前記第1噛み合い部が配置される位置に位置し、前記第2カシメ部は、前記シャフトの周方向において前記第2噛み合い部が配置される位置に位置する。
【0019】
この構成によれば、第1カシメ部は、シャフトの周方向において第1噛み合い部が配置される位置に位置されるため、第1噛み合い部の損傷を抑制することができる。つまり、第1カシメ部は、シャフトとヨークとの軸心方向における相対移動を規制するため、車両の走行時に、シャフトとヨークとに相対的な微小運動が発生する場合においても、シャフトとヨークとの間の軸心方向における微小運動を第1カシメ部によって抑制することができる。これにより、第1噛み合い部で噛み合う軸側凹凸部と孔側凹凸部との、微小運動による摩耗を抑制することができ、摩耗に起因する第1噛み合い部の損傷を抑制することができる。また、第2カシメ部は、シャフトの周方向において第2噛み合い部が配置される位置に位置するため、第1噛み合い部が損傷した場合でも、第2カシメ部が第1噛み合い部の損傷の影響を受けることを抑制することができる。これにより、第1噛み合い部が損傷した場合でも第2カシメ部が損傷することを抑制することができ、シャフトとヨークとの軸心方向における相対移動を、第2カシメ部によって規制することができる。これらの結果、車両のコントロール性を確保することができる。
【0020】
望ましい形態として、前記第1噛み合い部は、前記シャフトの周方向における前記ヨークアームが配置される範囲に位置し、前記第2噛み合い部は、前記シャフトの周方向において前記ヨークアームが配置される位置とは異なる位置に位置し、前記第1カシメ部は、前記シャフトの周方向において前記第1噛み合い部が配置される位置に位置し、前記第2カシメ部は、前記シャフトの周方向において前記第2噛み合い部が配置される位置に位置する。
【0021】
この構成によれば、第1噛み合い部が、ヨークアームの付け根の近傍に配置されることにより、ヨークアームとシャフトとの間で力が伝達される際における軸側凹凸部の凸部の曲げ応力を小さくすることができるため、軸側凹凸部の凸部の損傷を抑制でき、第1噛み合い部の損傷を抑制することができる。また、第1カシメ部が、シャフトの周方向において第1噛み合い部が配置される位置に位置されるため、シャフトとヨークとの間の軸心方向における微小運動を第1カシメ部によって抑制することができ、微小運動による摩耗に起因する第1噛み合い部の損傷を抑制することができる。従って、ステアリング装置に作用する大きな負荷や、微小運動による摩耗に起因するステアリング装置の損傷を抑制することができ、車両のコントロール性を確保することができる。
【発明の効果】
【0022】
本開示に係るステアリング装置用中間シャフトは、製造コストを抑えつつ、自在継手のヨークとシャフトとの抜け止めを行うことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0023】
図1図1は、実施形態に係るステアリング装置の模式図である。
図2図2は、実施形態に係るステアリング装置の斜視図である。
図3図3は、自在継手の詳細図である。
図4図4は、図3に示す自在継手のヨークの斜視図であり、ヨークの要部断面図になっている。
図5図5は、図4に示すヨークを結合孔の中心軸に沿った方向に見たヨークの正面図である。
図6図6は、図5のA-A断面図である。
図7図7は、ヨークの結合孔に嵌合するシャフトの要部詳細図である。
図8図8は、図7のB-B矢視図である。
図9図9は、ヨークの結合孔にシャフトを嵌合させた状態を示す説明図である。
図10図10は、図9のC-C矢視図である。
図11図11は、ヨークの結合孔にシャフトの軸端部が嵌合した状態を示す説明図である。
図12図12は、図10のD-D断面図である。
図13図13は、図12のF部詳細図である。
図14図14は、図10のE-E断面図である。
図15図15は、図14のG部詳細図である。
図16図16は、図13のH-H矢視図である。
図17図17は、図15のJ-J矢視図である。
図18図18は、実施形態に係る中間シャフトの変形例であり、シャフトの軸端部の付け根側に溝部が形成される場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本開示につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態(以下、実施形態という)により本開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【0025】
[実施形態]
図1は、実施形態に係るステアリング装置80の模式図である。図2は、実施形態に係るステアリング装置80の斜視図である。図1に示すように、ステアリング装置80は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール81と、ステアリングシャフト82と、操舵力アシスト機構83と、自在継手30と、中間シャフト10と、自在継手30と、を含みスタブシャフト87に接合されている。実施形態に係るステアリング装置80では、操舵力アシスト機構83は、ステアリングホイール81寄りの位置に設けられており、外部と隔てられた車室内に配置されている。
【0026】
なお、本実施形態の説明では、ステアリングシャフト82、中間シャフト10、スタブシャフト87と、自在継手30とは、便宜上、異なる部材として記載しているが、ステアリングシャフト82、中間シャフト10、スタブシャフト87には、それぞれ自在継手30が有して各シャフトに嵌合するヨーク31、50(図3参照)が含まれる。つまり、ステアリングシャフト82と中間シャフト10との間に配置される自在継手30は、ステアリングシャフト82と中間シャフト10とが有するヨーク31、50と、これらのヨーク31、50を連結する十字軸55(図3参照)とより構成される。同様に、中間シャフト10とスタブシャフト87との間に配置される自在継手30は、中間シャフト10とスタブシャフト87とが有するヨーク31、50と、これらのヨーク31、50を連結する十字軸55とより構成される。
【0027】
ステアリングシャフト82には一端にステアリングホイール81が取り付けられ、ステアリングシャフト82の他端には自在継手30を介して中間シャフト10が連結される。ステアリングシャフト82は、ステアリングホイール81から入力されるトルクにより回転する。ステアリングシャフト82は、入力軸82aと、出力軸82bと、トーションバー(図示省略)と、を含む。トーションバーは、入力軸82aと出力軸82bとの双方に連結されており、入力軸82aと出力軸82bとは、トーションバーを介して連結されている。ステアリングホイール81は、入力軸82aの一端に連結されることによりステアリングシャフト82に取り付けられており、入力軸82aの他端からはトーションバーが延びている。出力軸82bは、一端側からトーションバーが延びており、他端が自在継手30を介して中間シャフト10に連結されている。入力軸82aと出力軸82bとの間では、双方に連結されるトーションバーを介して回転トルクが伝達される。
【0028】
図1に示すように、中間シャフト10は、延在方向における両端に自在継手30が配置されている。中間シャフト10の両端に配置される自在継手30のうち、一方の端部に配置される自在継手30aは、中間シャフト10とステアリングシャフト82とを連結している。中間シャフト10の両端に配置される自在継手30のうち、他方の端部に配置される自在継手30bは、中間シャフト10とスタブシャフト87とを連結している。これにより、中間シャフト10は、自在継手30を介して一端がステアリングシャフト82に連結され、他端がスタブシャフト87に連結されている。自在継手30は、例えばカルダンジョイントである。スタブシャフト87における自在継手30bに連結される側の反対側の端部は、ステアリングギヤ88に連結される。ステアリングシャフト82の回転が中間シャフト10を介してスタブシャフト87に伝わる。すなわち、中間シャフト10はステアリングシャフト82に伴って回転する。
【0029】
図1に示すように、ステアリングギヤ88は、ピニオンギヤ88aと、ラック88bとを含む。ピニオンギヤ88aは、スタブシャフト87に連結される。ラック88bは、ピニオンギヤ88aに噛み合う。ステアリングギヤ88は、ピニオンギヤ88aに伝達された回転運動をラック88bで直進運動に変換する。ラック88bは、タイロッド89に連結される。ラック88bが移動することで車輪の角度が変化する。
【0030】
図1に示すように、操舵力アシスト機構83は、減速装置92と、電動モータ94とを含む。減速装置92は、例えばウォーム減速装置である。減速装置92は、電動モータ94で生じたトルクを増加して出力軸82bに伝える。これにより、減速装置92は、出力軸82bに補助操舵トルクを与える。ステアリング装置80はコラムアシスト方式の電動パワーステアリング装置である。なお、コラムアシスト方式の電動パワーステアリング装置とは、ステアリングホイール81に接続されたステアリングシャフト82に、電動モータ94で発生させたアシストトルクを付与する態様のパワーステアリング装置を指す。
【0031】
図1に示すように、ステアリング装置80は、ECU(Electronic Control Unit)90と、トルクセンサ91と、車速センサ95と、を含む。電動モータ94、トルクセンサ91及び車速センサ95は、ECU90と電気的に接続される。トルクセンサ91は、入力軸82aに伝達された操舵トルクをアナログ信号によりECU90に出力する。車速センサ95は、ステアリング装置80が搭載される車体の走行速度(車速)を検出する。車速センサ95は、車体に設けられ、車速をCAN通信によりECU90に出力する。
【0032】
ECU90は、電動モータ94の動作を制御する。ECU90は、トルクセンサ91及び車速センサ95のそれぞれから信号を取得する。ECU90には、イグニッションスイッチ98がオンの状態で、電源装置99(例えば車載のバッテリ)から電力が供給される。ECU90は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ECU90は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ94へ供給する電力値を調節する。ECU90は、電動モータ94の誘起電圧の情報又は電動モータ94に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。ECU90が電動モータ94を制御することで、ステアリングホイール81の操作に要する力が小さくなる。
【0033】
図3は、自在継手30の詳細図である。なお、図3は、自在継手30について説明するために、中間シャフト10とスタブシャフト87とを連結する自在継手30bを図示しているが、中間シャフト10とステアリングシャフト82とを連結する自在継手30aも同様に構成されている。
【0034】
自在継手30は、中間シャフト10が有するヨーク31と、自在継手30を介して中間シャフト10に連結される軸部材が有するヨーク50と、十字軸55とを有している。図3に示す自在継手30bでは、自在継手30を介して中間シャフト10に連結される軸部材は、スタブシャフト87になっており、図3に示すヨーク50は、スタブシャフト87に取り付けられる。
【0035】
十字軸55は、2本の軸部が直交して組み合わせて形成される部材になっている。中間シャフト10に取り付けられるヨーク31と、スタブシャフト87に取り付けられるヨーク50とは、それぞれ中間シャフト10やスタブシャフト87に取り付けられる側の反対側の部分が二股に形成されている。十字軸55は、直交する2本の軸部のうち一方の軸部は、両端が、中間シャフト10に取り付けられるヨーク31の二股部分に回転自在に取り付けられる。また、十字軸55が有する直交する2本の軸部のうち他方の軸部は、両端が、スタブシャフト87に取り付けられるヨーク50の二股部分に回転自在に取り付けられる。
【0036】
自在継手30は、これらのように、自在継手30によって連結する2つの軸部材にそれぞれ取り付けられるヨーク31とヨーク50とが、十字軸55を介して連結されることにより、軸部材同士の相対角度を可変としつつ、2つの軸部材を連結することが可能になっている。
【0037】
図4は、図3に示す自在継手30のヨーク31の斜視図であり、ヨーク31の要部断面図になっている。図5は、図4に示すヨーク31を結合孔33の中心軸に沿った方向に見たヨーク31の正面図である。図6は、図5のA-A断面図である。自在継手30のヨーク31は、ヨーク31に形成される結合孔33に、中間シャフト10として用いられるシャフト11の端部が嵌合することにより、中間シャフト10にヨーク31が取り付けられる。中間シャフト10は、中間シャフト10として用いられるシャフト11と、自在継手30のヨーク31とを有している。自在継手30のヨーク31は、結合孔33が形成される基部32と、基部32から延びて自在継手30の十字軸55(図3参照)が嵌められるヨークアーム37とを有している。
【0038】
基部32は、略円形の板状の部材になっており、基部32に形成される結合孔33は、基部32を厚み方向に貫通する略円形の孔になっている。詳しくは、基部32には、厚み方向における一方の面に、略円形の有底の孔である凹み孔36が形成されており、結合孔33は、凹み孔36の底面36aと、基部32の厚み方向における凹み孔36が形成される面の反対側の面にかけて、基部32を厚み方向に貫通して形成されている。結合孔33における、凹み孔36が位置する側の反対側の端部には、面取り33aが形成されている。
【0039】
基部32に形成される結合孔33は、内周面に孔側凹凸部である孔側セレーション34を有している。孔側セレーション34は、結合孔33の径方向における外側方向に向かって凹み、結合孔33の中心軸に沿った方向に延びる複数の凹部35が、結合孔33の周方向に並んで配置されることにより形成されている。換言すると、孔側セレーション34は、結合孔33の径方向における内側方向に向かって凸となり、結合孔33の中心軸に沿った方向に延びる複数の凸部が、結合孔33の周方向に並んで配置されることにより形成されている。つまり、孔側セレーション34は、結合孔33の中心軸に沿った方向に延びる凹部35と凸部が、結合孔33の周方向に交互に繰り返し配置されることにより形成されている。
【0040】
なお、本実施形態では、孔側凹凸部は、孔側セレーション34によって形成されているが、孔側凹凸部は、セレーション以外で形成されていてもよい。孔側凹凸部は、例えば、結合孔33の中心軸に沿った方向に延びる凹部と凸部とが結合孔33の周方向に交互に繰り返し配置される、いわゆるスプラインにより形成されていてもよい。
【0041】
ヨークアーム37は、基部32の厚み方向における凹み孔36が形成される側の面に配置されており、基部32における凹み孔36の径方向外側、即ち、結合孔33の径方向外側の位置に配置されている。ヨークアーム37は、凹み孔36の径方向における外側の位置から、基部32の厚み方向に突出し、基部32の厚み方向と平行な方向に延びて形成されている。ヨークアーム37は、1つのヨーク31に2つが配置されている。2つのヨークアーム37は、結合孔33を挟んだ両側に配置されている。即ち、2つのヨークアーム37は、結合孔33の周方向において、互いに約180°離れた位置に配置されている。
【0042】
2つのヨークアーム37には、十字軸55が嵌められて十字軸55を支持する支持孔38が、それぞれのヨークアーム37に形成されている。2つのヨークアーム37に形成される支持孔38は、それぞれの支持孔38の中心軸が一致する位置関係及び向きで形成されている。即ち、2つの支持孔38は、互いに互いの延長線上に配置されている。これにより、2つのヨークアーム37は、十字軸55が有する直交する2本の軸部における、一方の軸部の両端を、2つのヨークアーム37のそれぞれに形成される支持孔38に入り込ませ、2つのヨークアーム37によって回転自在に支持することが可能になっている。このように、ヨークアーム37に形成される2つの支持孔38は、ヨーク31を結合孔33の中心軸に沿った方向に見た場合に、結合孔33の中心軸上に、2つの支持孔38のそれぞれの中心軸が位置する位置関係となって形成されている。
【0043】
結合孔33の内周面に形成される孔側セレーション34は、結合孔33の径方向における外側に凹む部分である凹部35が、結合孔33の周方向において複数の大きさの幅を有して形成されている。即ち、孔側セレーション34は、結合孔33の周方向における幅が相対的に小さい第1凹部35aと、結合孔33の周方向における幅が第1凹部35aよりも大きい第2凹部35bとを有している。孔側セレーション34の第1凹部35aは、結合孔33の周方向における、ヨークアーム37が配置される範囲に位置している。孔側セレーション34の第2凹部35bは、結合孔33の周方向において、ヨークアーム37が配置される位置とは異なる位置に位置している。
【0044】
本実施形態では、第1凹部35aは、ヨーク31を結合孔33の中心軸に沿った方向に見た場合において、2つのヨークアーム37に形成される2つの支持孔38の中心軸が通る位置を中心として、結合孔33の周方向における両側の所定の範囲に配置されている。換言すると、第1凹部35aは、ヨーク31を結合孔33の中心軸に沿った方向に見た場合において、2つのヨークアーム37におけるそれぞれの幅方向(図5における左右方向)の中心位置を結ぶ線を中心として、結合孔33の周方向における両側の所定の範囲に配置されている。
【0045】
第2凹部35bは、ヨーク31を結合孔33の中心軸に沿った方向に見た場合において、2つのヨークアーム37に形成される2つの支持孔38の中心軸に対して結合孔33の中心を中心として90°傾けた仮想の線を中心として、結合孔33の周方向における両側の所定の範囲に配置されている。換言すると、第2凹部35bは、ヨーク31を結合孔33の中心軸に沿った方向に見た場合において、2つのヨークアーム37におけるそれぞれの幅方向(図5における左右方向)の中心位置を結ぶ線に対して結合孔33の中心を中心として90°傾けた仮想の線を中心として、結合孔33の周方向における両側の所定の範囲に配置されている。
【0046】
つまり、図5に示すように、2つのヨークアーム37が上下方向に位置する向きで、ヨーク31を結合孔33の中心軸に沿った方向に見た場合に、第1凹部35aは、上下方向の位置の所定の範囲に配置されており、第2凹部35bは、左右方向の位置の所定の範囲に配置されている。
【0047】
図7は、ヨーク31の結合孔33に嵌合するシャフト11の要部詳細図である。図8は、図7のB-B矢視図である。中間シャフト10として用いられ、ヨーク31の結合孔33に嵌合するシャフト11は、端部付近の外周面に、軸側セレーション14が形成されている。軸側セレーション14は、ヨーク31が有する結合孔33に形成される孔側セレーション34に圧入される軸側凹凸部として設けられており、シャフト11の端部に形成される軸端部12に形成されている。軸端部12は、シャフト11の主要部分よりも直径が小さくなっており、シャフト11の主要部分と軸端部12との間には、シャフト11の主要部分側から軸端部12に向かうに従って径が小さくなる方向に、シャフト11の軸心に対して傾斜する、面取り部13が形成されている。
【0048】
軸側セレーション14は、シャフト11の主要部分よりも直径が小さい軸端部12の外周面に形成されている。具体的には、軸端部12は、ヨーク31に形成される結合孔33の径と同程度の大きさになっている。このため、シャフト11は、軸端部12を結合孔33に嵌合させることにより、シャフト11は結合孔33に対して嵌合することが可能になっている。
【0049】
軸側セレーション14は、シャフト11の軸端部12の径方向における外側に向かって凸となり、シャフト11の軸心に沿った方向に延びる複数の凸部15が、軸端部12の周方向に並んで配置されることにより形成されている。換言すると、軸側セレーション14は、シャフト11の軸端部12の径方向における内側方向に向かって凹み、シャフト11の軸心に沿った方向に延びる複数の凹部が、軸端部12の周方向に並んで配置されることにより形成されている。つまり、軸側セレーション14は、シャフト11の軸心に沿った方向に延びる凸部15と凹部が、軸端部12の周方向に交互に繰り返し配置されることにより形成されている。
【0050】
なお、本実施形態では、軸側凹凸部は、軸側セレーション14によって形成されているが、軸側凹凸部は、セレーション以外で形成されていてもよい。軸側凹凸部は、例えば、シャフト11の軸心に沿った方向に延びる凸部と凹部とが軸端部12の周方向に交互に繰り返し配置される、いわゆるスプラインにより形成されていてもよい。
【0051】
シャフト11の軸端部12の外周面に形成される軸側セレーション14は、軸端部12の径方向における外側に凸となる部分である凸部15が、軸端部12の周方向において複数の大きさの幅を有して形成されている。即ち、軸側セレーション14は、軸端部12の周方向における幅が相対的に小さい第1凸部15aと、軸端部12の周方向における幅が第1凸部15aよりも大きい第2凸部15bとを有している。
【0052】
このうち、第1凸部15aは、シャフト11の軸端部12の周方向における幅が、ヨーク31の結合孔33に形成される孔側セレーション34の第1凹部35aの周方向における幅と同程度の大きさになっており、実質的に同じ大きさになっている。これに対し、第2凸部15bは、シャフト11の軸端部12の周方向における幅が、ヨーク31の結合孔33に形成される孔側セレーション34の第2凹部35bの周方向における幅よりも小さくなっている。
【0053】
これらのようにシャフト11の軸端部12の形成される軸側セレーション14の第1凸部15aと第2凸部15bは、軸端部12の周方向において配置される範囲が、ヨーク31の結合孔33に形成される孔側セレーション34の第1凹部35aと第2凹部35bとの、結合孔33の周方向において配置される範囲に対応する範囲に配置されている。つまり、シャフト11の軸心方向にシャフト11を見た場合において、軸側セレーション14の第1凸部15aと第2凸部15bとは、軸端部12の周方向における第1凸部15aが配置される範囲の中央の位置と軸端部12の軸心を通る直線と、軸端部12の周方向における第2凸部15bが配置される範囲の中央の位置と軸端部12の軸心を通る直線とが、90°の角度で交差する位置関係になっている。
【0054】
このため、図8に示すように、軸側セレーション14の第1凸部15aが配置される位置を上下方向に位置させる向きで、シャフト11の軸心方向に沿った方向に軸端部12を見た場合、第2凸部15bは、左右方向の位置の所定の範囲に配置されている。
【0055】
図9は、ヨーク31の結合孔33にシャフト11を嵌合させた状態を示す説明図である。図10は、図9のC-C矢視図である。シャフト11をヨーク31の結合孔33に嵌合させる際には、シャフト11の軸端部12を、ヨーク31の結合孔33に挿入して結合孔33に嵌合させる。ヨーク31の結合孔33に嵌合させるシャフト11は、ヨーク31に対して、ヨークアーム37が配置されている側の反対側から、軸端部12を結合孔33に挿入して嵌合させる。このため、ヨーク31の結合孔33に対してシャフト11の軸端部12を嵌合させた際には、結合孔33に嵌合するシャフト11は、基部32におけるヨークアーム37が配置される側の反対側に延びて配置される。
【0056】
ヨーク31の結合孔33にシャフト11を嵌合させる際には、シャフト11は、軸端部12に形成される軸側セレーション14の第1凸部15aが、結合孔33に形成される孔側セレーション34の第1凹部35aの位置に位置し、軸側セレーション14の第2凸部15bが、孔側セレーション34の第2凹部35bの位置に位置する向きで嵌合させる。
【0057】
図11は、ヨーク31の結合孔33にシャフト11の軸端部12が嵌合した状態を示す説明図である。シャフト11の軸端部12に形成される軸側セレーション14の第1凸部15aは、軸端部12の周方向における幅が、ヨーク31の結合孔33に形成される孔側セレーション34の第1凹部35aの、結合孔33の周方向における幅と同程度の大きさになっている。このため、シャフト11の軸端部12を、ヨーク31の結合孔33に嵌合する際には、軸端部12に形成される軸側セレーション14を、結合孔33に形成される孔側セレーション34に圧入する。つまり、軸端部12に形成される軸側セレーション14の第1凸部15aを、結合孔33に形成される孔側セレーション34の第1凹部35aに圧入する。
【0058】
一方、シャフト11の軸端部12に形成される軸側セレーション14の第2凸部15bは、軸端部12の周方向における幅が、ヨーク31の結合孔33に形成される孔側セレーション34の第2凹部35bの、結合孔33の周方向における幅よりも小さくなっている。このため、軸端部12に形成される軸側セレーション14の第1凸部15aを、結合孔33に形成される孔側セレーション34の第1凹部35aに圧入した場合には、軸側セレーション14の第2凸部15bは、孔側セレーション34の第2凹部35bに対して、周方向における両側に隙間が形成された状態になる。
【0059】
つまり、軸側セレーション14を孔側セレーション34に圧入した場合には、軸側セレーション14の第2凸部15bは、周方向における両側で、孔側セレーション34の第2凹部35bとの間に隙間を有する状態で、第2凹部35bの内側に配置される。軸側セレーション14の第2凸部15bと、孔側セレーション34の第2凹部35bとの周方向における隙間は、1°以上5°以下の範囲内であるのが好ましい。
【0060】
これらのように、軸側セレーション14を孔側セレーション34に圧入した場合、第1凸部15aと第1凹部35aとの噛み合いの状態と、第2凸部15bと第2凹部35bとの噛み合いの状態とは異なっている。軸側セレーション14を孔側セレーション34に圧入した際において、これらのように噛み合いの状態が異なる部分のうち、第1凸部15aと第1凹部35aとが噛み合う部分は第1噛み合い部41となり、第2凸部15bと第2凹部35bとが噛み合う部分は第2噛み合い部42となっている。
【0061】
第1噛み合い部41は、第1凸部15aを第1凹部35aに圧入する部分であるため、第1噛み合い部41は、孔側セレーション34と軸側セレーション14との間にシャフト11の周方向における隙間を有さずに孔側セレーション34と軸側セレーション14とが接触する部分になっている。第2噛み合い部42は、第2凸部15bが第2凹部35bとの間に隙間を有する状態で第2凹部35bの内側に配置される部分であるため、第2噛み合い部42は、孔側セレーション34と軸側セレーション14との間にシャフト11の周方向における隙間を有する部分になっている。
【0062】
また、第2噛み合い部42は、シャフト11の周方向における幅が、第1噛み合い部41よりも小さくなっている。このため、第2噛み合い部42は、軸側セレーション14が有する凸部15のシャフト11の周方向における幅が、第1噛み合い部41における軸側セレーション14が有する凸部15の幅よりも小さくなっている。
【0063】
また、第1噛み合い部41は、シャフト11に形成される第1凸部15aとヨーク31に形成される第1凹部35aとが噛み合う部分であるため、第1噛み合い部41は、ヨーク31の結合孔33やシャフト11の周方向における、ヨークアーム37(図10参照)が配置される範囲に位置している。本実施形態では、第1噛み合い部41は、シャフト11の軸心方向に沿った方向に見た場合において、ヨーク31が有する2つのヨークアーム37におけるそれぞれの幅方向の中心位置を結ぶ線を中心として、シャフト11或いは結合孔33の周方向における両側の所定の範囲に配置されている。
【0064】
また、第2噛み合い部42は、シャフト11に形成される第2凸部15bとヨーク31に形成される第2凹部35bとが噛み合う部分であるため、第2噛み合い部42は、シャフト11の周方向において、ヨークアーム37が配置される位置とは異なる位置に位置している。本実施形態では、第2噛み合い部42は、シャフト11の軸心方向に沿った方向に見た場合において、2つのヨークアーム37におけるそれぞれの幅方向の中心位置を結ぶ線に対してシャフト11の軸心の位置を中心として90°傾けた仮想の線を中心として、シャフト11或いは結合孔33の周方向における両側の所定の範囲に配置されている。
【0065】
これらの位置に第1噛み合い部41と第2噛み合い部42とを有する孔側セレーション34と軸側セレーション14とは、第1噛み合い部41では第1凸部15aと第1凹部35aとが圧入状態で噛み合い、第2噛み合い部42では、第2凸部15bと第2凹部35bとは周方向の隙間を有する状態で噛み合う。
【0066】
また、孔側セレーション34に軸側セレーション14を圧入させることによって結合孔33に嵌合するシャフト11は、結合孔33に対して、シャフト11の軸心方向においてヨークアーム37が位置する側の部分に、シャフト11の径方向外側に突出する第1カシメ部21と第2カシメ部22とを有している。
【0067】
第1カシメ部21は、シャフト11の周方向において第1噛み合い部41が配置される位置に位置している。本実施形態では、第1カシメ部21は、シャフト11の軸心方向に沿った方向に見た場合において、ヨーク31が有する2つのヨークアーム37におけるそれぞれの幅方向の中心位置を結ぶ線と重なる位置に配置されている。
【0068】
また、第2カシメ部22は、シャフト11の周方向において第2噛み合い部42が配置される位置に位置している。本実施形態では、第2カシメ部22は、シャフト11の軸心方向に沿った方向に見た場合において、2つのヨークアーム37におけるそれぞれの幅方向の中心位置を結ぶ線に対してシャフト11の軸心の位置を中心として90°傾けた仮想の線と重なる位置に配置されている。
【0069】
図12は、図10のD-D断面図である。図13は、図12のF部詳細図である。シャフト11の軸端部12を、ヨーク31の基部32におけるヨークアーム37が配置される側の反対側から結合孔33に挿入し、軸端部12を結合孔33に嵌合させる際には、ヨークアーム37が位置する側へのヨーク31に対するシャフト11の相対移動が規制される位置まで、軸端部12を挿入する。本実施形態では、シャフト11は、シャフト11に形成される面取り部13が、ヨーク31の結合孔33に形成される面取り33aに当接する位置まで軸端部12を結合孔33に挿入する。
【0070】
ヨーク31におけるヨークアーム37が配置される側の反対側から結合孔33に挿入されたシャフト11は、このようにシャフト11の面取り部13が、ヨーク31の結合孔33に形成される面取り33aに当接することにより、ヨークアーム37が位置する側へのシャフト11の相対移動が規制される。シャフト11に形成される面取り部13は、このようにヨーク31に当接することにより、シャフト11とヨーク31との相対移動を規制する移動規制部として設けられている。
【0071】
第1カシメ部21は、シャフト11の軸端部12がヨーク31の結合孔33に嵌合した状態における、軸端部12におけるシャフト11の軸心方向の端部17の位置と、ヨーク31の基部32に形成される凹み孔36の底面36aとの間の位置に配置されている。このように、第1カシメ部21は、軸端部12における端部17の位置と、ヨーク31の基部32に形成される凹み孔36の底面36aとの間の位置で、シャフト11の径方向外側に突出して形成される。
【0072】
また、第1カシメ部21は、ヨーク31の基部32との間に、軸側セレーション14の直線部16を有さずに配置されている。この場合における軸側セレーション14の直線部16は、軸側セレーション14におけるシャフト11の軸心方向に延びる部分になっている。詳しくは、軸側セレーション14の直線部16は、シャフト11の軸心を通り、シャフト11の軸心に沿ったシャフト11の断面における軸側セレーション14の断面において、シャフト11の軸心方向に延びる部分になっている。軸側セレーション14の直線部16は、例えば、軸側セレーション14の各凸部15における、シャフト11の径方向外側の端部でシャフト11の軸心方向に平行に延びて形成される部分や、隣り合う凸部15同士の間でシャフト11の軸心方向に平行に延びて形成される部分になっている。
【0073】
第1カシメ部21は、ヨーク31の基部32に形成される凹み孔36の底面36aとの間に、軸側セレーション14の直線部16を有さずに、凹み孔36の底面36aとシャフト11の軸端部12における端部17との間に配置されている。このため、シャフト11の軸端部12に形成される第1カシメ部21は、凹み孔36の底面36aとの間に隙間を有さず、凹み孔36の底面36aに対して実質的に接触して配置されている。
【0074】
これにより、シャフト11は、ヨーク31に対してヨークアーム37が配置される側の反対側への相対移動が、凹み孔36の底面36aに接触する第1カシメ部21によって規制される。ヨーク31に対してヨークアーム37が位置する側へのシャフト11の相対移動は、シャフト11の面取り部13と結合孔33の面取り33aが当接することにより規制されるため、ヨーク31の結合孔33に嵌合するシャフト11は、ヨーク31に対するシャフト11の軸心方向における相対移動が、いずれの方向においても規制される。
【0075】
図14は、図10のE-E断面図である。図15は、図14のG部詳細図である。第2カシメ部22は、第1カシメ部21と同様に、シャフト11の軸端部12がヨーク31の結合孔33に嵌合した状態における、軸端部12におけるシャフト11の軸心方向の端部17の位置と、ヨーク31の基部32に形成される凹み孔36の底面36aとの間の位置に配置されている。このように、第2カシメ部22は、軸端部12における端部17の位置と、ヨーク31の基部32に形成される凹み孔36の底面36aとの間の位置で、シャフト11の径方向外側に突出して形成される。
【0076】
また、第2カシメ部22は、シャフト11の軸心方向において、第1カシメ部21よりもシャフト11の端部17寄りに位置している。これにより、第2カシメ部22は、ヨーク31の基部32との間に、軸側セレーション14の直線部16を有して配置されている。つまり、第2カシメ部22は、ヨーク31の基部32に形成される凹み孔36の底面36aとの間に、例えば、軸側セレーション14の凸部15や、隣り合う凸部15同士の間の部分における、シャフト11の軸心方向に平行に延びて形成される部分を有して配置されている。このため、第2カシメ部22は、ヨーク31の基部32に形成される凹み孔36の底面36aと間に隙間を有し、凹み孔36の底面36aから離隔して配置されている。
【0077】
シャフト11の軸端部12にこれらのように形成する第1カシメ部21と第2カシメ部22とは、シャフト11の軸端部12をヨーク31の結合孔33の嵌合させた状態で、カシメ用の治具や装置を用いて形成する。
【0078】
図16は、図13のH-H矢視図である。図17は、図15のJ-J矢視図である。第1カシメ部21と第2カシメ部22とは、シャフト11の周方向における幅が同程度になっている。また、第1カシメ部21は、軸側セレーション14における第1凸部15aが配置される範囲に形成され、複数の第1凸部15aに亘って形成されている。第1カシメ部21は、例えば、4つの第1凸部15aに亘って形成される。
【0079】
これに対し、第2カシメ部22は、軸側セレーション14における第2凸部15bが配置される範囲に形成されているが、第2凸部15bの幅は、第1凸部15aの幅よりも大きくなっている。このため、第2カシメ部22は、第1カシメ部21が第1凸部15aに対して形成される数より少ない数で、第2凸部15bに対して形成されている。第2カシメ部22は、例えば、1つの第2凸部15bが配置される範囲に形成されたり、1つの第2凸部15bと、その両側の第2凸部15bとの3つの第2凸部15bに亘って形成されたりする。
【0080】
また、第1カシメ部21と第2カシメ部22とは、軸側セレーション14が形成される位置に形成されるため、第1カシメ部21や第2カシメ部22における、シャフト11の径方向外側の端部には、軸側セレーション14の凸部15の形状が現れ易くなっている。その際に、第1カシメ部21は、第2カシメ部22が形成される第2凸部15bと比較して、周方向における幅やピッチが小さい第1凸部15aの位置に形成されている。このため、第1カシメ部21における径方向外側の端部には、第2カシメ部22よりも軸側セレーション14の凸部15の形状が現れ易くなっており、即ち、第1カシメ部21は、第2カシメ部22よりも径方向外側の端部が凹凸形状になり易くなっている。
【0081】
また、第2カシメ部22は、シャフト11の端部17からの距離が第1カシメ部21よりも小さいため、第2カシメ部22の母材となる部材のシャフト11の軸心方向における大きさは、第1カシメ部21と比較して小さいが、第2カシメ部22は、シャフト11の周方向における幅が第1凸部15aよりも大きい第2凸部15bに形成される。このため、第2カシメ部22は、第2カシメ部22の母材となる部材の大きさが、第1カシメ部21の母材となる部材の大きさよりも大きくなるため、第2カシメ部22は、シャフト11の端部17からの距離が第1カシメ部21よりも小さいものの、強度を確保することができる。
【0082】
次に、実施形態に係るステアリング装置80の作用について説明する。ステアリング装置80が搭載される車両の運転時に、ステアリングホイール81が操作をされた場合は、ステアリングホイール81に付与された操舵力は、ステアリングホイール81からステアリングシャフト82に伝えられる。
【0083】
ステアリングシャフト82に伝えられた操舵力は、操舵トルクとしてステアリングシャフト82から自在継手30aを介して中間シャフト10に伝達され、中間シャフト10から自在継手30bを介してスタブシャフト87を経てピニオンギヤ88aに伝達される。これにより、ピニオンギヤ88aを有するステアリングギヤ88は、ピニオンギヤ88aから伝達された回転運動を、ラック88bの直線運動に変換し、タイロッド89を動作させる。
【0084】
また、本実施形態に係るステアリング装置80は、運転者の操舵をアシストする補助操舵トルクを発生させる電動モータ94を有している。電動モータ94は、ステアリングシャフト82に亘って配置されるトルクセンサ91により検出した操舵トルクに基づいて補助操舵トルクを発生する。
【0085】
トルクセンサ91は、ステアリングシャフト82が有する入力軸82aと出力軸82bとが、双方を連結するトーションバーの捩じれによって僅かに相対回転した際における相対回転の角度に基づいて、ステアリングシャフト82に付与された操舵トルクを検出する。トルクセンサ91は、検出した操舵トルクを、電気信号としてECU90に対して出力する。
【0086】
ECU90は、トルクセンサ91から伝達された電気信号に基づいて電動モータ94を作動させ、電動モータ94に補助操舵トルクを発生させる。つまり、トルクセンサ91からECU90に伝達された電気信号は、ステアリングシャフト82の入力軸82aと出力軸82bとの間で作用する操舵トルクに基づいて変化する。このため、ECU90は、トルクセンサ91から伝達された電気信号を、ステアリングシャフト82に作用する操舵トルクによって変化する情報として使用し、トルクセンサ91から伝達される電気信号に基づいて電動モータ94へ供給する電力値を調節し、電動モータ94に補助操舵トルクを発生させる。
【0087】
即ち、ECU90は、トルクセンサ91から操舵トルクの信号を取得し、車速センサ95から車両の車速信号を取得し、さらに、電動モータ94に設けられた回転検出装置から電動モータ94の動作情報を取得し、これらの動作情報と操舵トルクと車速信号とに基づいて電動モータ94に補助操舵トルクを発生させる。電動モータ94で発生した補助操舵トルクは、ステアリングシャフト82の出力軸82bに対して減速装置92を介して伝達される。これにより、運転者がステアリングホイール81に付与した操舵力は、電動モータ94で発生した補助操舵トルクによりアシストされ、操舵補助制御が実施される。
【0088】
ステアリングホイール81が操作をされた場合は、これらのようにステアリングシャフト82と中間シャフト10との間や中間シャフト10とスタブシャフト87との間では、操舵トルクは、ヨーク31を有する自在継手30を介して伝達される。次に、自在継手30によるトルクの伝達について説明する。
【0089】
中間シャフト10と自在継手30との間では、中間シャフト10として用いられるシャフト11と自在継手30のヨーク31との間で回転トルクが伝達されることにより、操舵トルクは伝達される。シャフト11とヨーク31とは、シャフト11の軸端部12に形成される軸側セレーション14と、ヨーク31の結合孔33に形成される孔側セレーション34とによるセレーション結合によって結合されているため、シャフト11とヨーク31との間では、軸側セレーション14と孔側セレーション34とによって回転トルクは伝達される。
【0090】
具体的には、軸側セレーション14と孔側セレーション34とは、周方向における隙間を有さずに双方が接触する第1噛み合い部41と、双方の間に周方向における隙間を有する第2噛み合い部42とを有しているため、シャフト11とヨーク31との間の回転トルクは、軸側セレーション14と孔側セレーション34とにおける第1噛み合い部41によって伝達される。つまり、シャフト11とヨーク31との間の回転トルクは、孔側セレーション34が有する第1凹部35aと、軸側セレーション14が有して第1凹部35aに圧入される第1凸部15aとの間で周方向の力が伝達されることにより、回転トルクは伝達される。
【0091】
このように、シャフト11とヨーク31との間で伝達された回転トルクは、ヨーク31が有するヨークアーム37に嵌められる十字軸55を介して、自在継手30が有する他方のヨーク50に伝達され、ヨーク50が取り付けられるステアリングシャフト82やスタブシャフト87に伝達される。これにより、ステアリングシャフト82やスタブシャフト87と、中間シャフト10との間では、自在継手30を介して回転トルクは伝達される。
【0092】
また、中間シャフト10として用いられるシャフト11は、シャフト11の面取り部13がヨーク31の結合孔33の面取り33aに当接し、ヨーク31の基部32と第1カシメ部21との間に軸側セレーション14の直線部16を有さずに第1カシメ部21が形成される状態で、ヨーク31の結合孔33に嵌合している。
【0093】
このため、自在継手30のヨーク31とシャフト11とは、シャフト11の軸心方向における相対移動が、軸心方向におけるいずれの方向においても規制される。これにより、中間シャフト10のシャフト11と自在継手30との間で回転トルクを伝達する際には、中間シャフト10と自在継手30とが軸心方向に相対移動することなく、回転トルクが伝達される。
【0094】
ここで、車両の運転時には、ステアリング装置80には、通常作用する負荷よりも大きな負荷が作用することが考えられる。例えば、車両が勢い良く縁石に乗り上げた場合、ステアリング装置80には大きな負荷が作用する。ステアリング装置80には作用する大きな負荷は、大きな力となって中間シャフト10を含むシャフトにも作用し、シャフトに作用する力が所定の閾値を超えた場合、部分的に損傷することがある。本実施形態に係るステアリング装置80は、このようにシャフトに大きな力が作用することにより部分的に損傷した場合でも、車両の運転を継続して行うことが可能に構成されている。
【0095】
例えば、中間シャフト10のシャフト11と自在継手30との間で大きな回転トルクが作用することにより、ヨーク31の結合孔33に形成される孔側セレーション34とシャフト11の軸側セレーション14との第1噛み合い部41が損傷した場合、第1噛み合い部41では回転トルクを伝達することができなくなる。
【0096】
つまり、シャフト11とヨーク31との間で大きな回転トルクが作用することにより、第1噛み合い部41を構成する軸側セレーション14の第1凸部15aや孔側セレーション34の第1凹部35aが破損した場合、軸側セレーション14と孔側セレーション34とにおける第1噛み合い部41では、回転トルクを伝達することができなくなる。この場合、シャフト11とヨーク31とは、相対回転をしてしまうが、軸側セレーション14と孔側セレーション34とは、第1噛み合い部41の他に第2噛み合い部42を有している。
【0097】
第2噛み合い部42は、軸側セレーション14の第2凸部15bと孔側セレーション34の第2凹部35bとの間に周方向の隙間を有して、第2凸部15bが第2凹部35bの内側に入り込んでいる。このため、シャフト11とヨーク31とは、第1噛み合い部41が損傷した場合には、第2凸部15bと第2凹部35bと隙間の分、相対回転をすると共に、相対回転によって第2噛み合い部42の第2凸部15bと第2凹部35bとが当接した際に、第2凸部15bと第2凹部35bとによって回転トルクを伝達することができる。
【0098】
これにより、シャフト11とヨーク31との間で大きな回転トルクが作用することにより第1噛み合い部41が損傷して第1噛み合い部41で回転トルクを伝達することが出来なくなった場合でも、第2噛み合い部42で回転トルクを伝達することができる。
【0099】
その際に、第2噛み合い部42では、第2凸部15bと第2凹部35bとの間に隙間を有しているため、第2凸部15bと第2凹部35bとの間の隙間の分、シャフト11とヨーク31とが相対回転をし、第2凸部15bと第2凹部35bとが当接した後、回転トルクを伝達する。このため、第2噛み合い部42によって回転トルクを伝達する際には、回転トルクの伝達方向における上流側と下流側との間で、遅れを伴って伝達される。これにより、ステアリング装置80を操作する運転者は、ステアリングホイール81の操作に対する車両の動作の遅れを感じることになるため、違和感を覚えながら運転操作を行うことになり易くなる。
【0100】
また、第2噛み合い部42によって回転トルクを伝達する場合、軸側セレーション14の第2凸部15bと孔側セレーション34の第2凹部35bとが当接した後、回転トルクを伝達する。このため、第2噛み合い部42によって回転トルクを伝達する場合は、第2凸部15bと第2凹部35bとが当接した際に発生する打撃音を生じながら回転トルクを伝達することになる。
【0101】
第1噛み合い部41が損傷をすることにより第2噛み合い部42によって回転トルクを伝達する場合は、これらのようにステアリングホイール81の操作に対して遅れが発生したり打撃音が発生したりするため、運転者は、これらを感じ取ることにより、第1噛み合い部41の損傷を認識することができる。これにより、運転者は、ステアリング装置80の損傷を認識しつつ、車両の運転を継続することができる。
【0102】
また、第2噛み合い部42で孔側セレーション34に対して噛み合う軸側セレーション14の第2凸部15bは、第1凸部15aよりも幅が大きくなっているため、第2凸部15bの強度は第1凸部15aよりも高くなっている。このため、第1噛み合い部41が損傷をすることにより第2噛み合い部42によって回転トルクを伝達する状況になった場合でも、第2噛み合い部42は損傷し難くなっており、第2噛み合い部42によって継続的に回転トルクを伝達することができる。これにより、運転者はステアリング装置80を操作して車両の運転を継続することができる。
【0103】
また、ステアリング装置80に通常よりも大きな負荷が作用することによって第1噛み合い部41が損傷した場合、シャフト11とヨーク31は、軸心方向にも相対移動し易くなる。つまり、シャフト11とヨーク31との軸心方向への相対移動は、第1カシメ部21によって規制されているが、第1噛み合い部41では、軸側セレーション14の第1凸部15aが孔側セレーション34の第1凹部35aに圧入されている。このため、シャフト11とヨーク31との軸心方向への相対移動は、第1カシメ部21の他に、第1噛み合い部41で、軸側セレーション14の第1凸部15aが孔側セレーション34の第1凹部35aに圧入されることによる嵌合力によっても規制されている。
【0104】
しかし、第1噛み合い部41が損傷した場合、軸側セレーション14と孔側セレーション34とによる嵌合力は失われるため、シャフト11とヨーク31との軸心方向への相対移動は、第1カシメ部21によって相対移動を規制することになる。このため、ステアリング装置80に通常よりも大きな負荷が作用することによって、シャフト11とヨーク31とを軸心方向に相対移動させる大きな力が作用した場合、第1カシメ部21は、この大きな力により損傷することがある。第1カシメ部21が損傷した場合は、シャフト11に対してヨーク31が、ヨークアーム37が配置されている側に相対移動することを、第1カシメ部21によって規制することができなくなる。
【0105】
この場合、ヨーク31は、シャフト11とヨーク31とを軸心方向へ相対移動させる力によって、ヨークアーム37が配置されている側にシャフト11に対して相対移動してしまうが、シャフト11には、第1カシメ部21の他に、第2カシメ部22が形成されている。第2カシメ部22は、シャフト11の軸心方向において、第1カシメ部21よりもシャフト11の端部17寄りに位置し、ヨーク31の基部32との間に軸側セレーション14の直線部16を有して配置されている。
【0106】
このため、第1カシメ部21が損傷することにより、ヨーク31がシャフト11に対して、ヨークアーム37が配置されている側、即ち、シャフト11の端部17側に相対移動した場合、ヨーク31は、第2カシメ部22に接触して第2カシメ部22によって移動が規制される。具体的には、ヨーク31は、基部32に形成される凹み孔36の底面36aが第2カシメ部22に接触することにより、ヨーク31は、シャフト11の端部17が位置する方向への相対移動が規制される。
【0107】
この場合、ヨーク31は、シャフト11から抜けはしないものの、凹み孔36の底面36aが第2カシメ部22に接触する位置と、結合孔33の面取り33aがシャフト11の面取り部13に接触する位置との間で、軸心方向に相対移動することが可能になる。このため、中間シャフト10のシャフト11と自在継手30とに、軸心方向のガタが発生することになり、このガタは、振動となって運転者に伝わる。
【0108】
運転者は、ステアリングホイール81の操作に対する動作の遅れや打撃音の他に、ステアリング装置80から伝わる振動を感じ取る取ることにより、第1噛み合い部41の損傷を認識することができる。これにより、運転者は、ステアリング装置80の損傷を認識しつつ、車両の運転を継続することができ、運転者に対して修理工場での車両の修理を促すことができる。
【0109】
以上のように、本実施形態に係るステアリング装置80用の中間シャフト10は、ヨーク31の基部32との間に軸側セレーション14の直線部16を有さずに配置される第1カシメ部21の他に、ヨーク31の基部32との間に軸側セレーション14の直線部16を有して配置される第2カシメ部22を有している。このため、ヨーク31とシャフト11とを溶接することなく、第1カシメ部21によりヨーク31とシャフト11との相対移動を規制し、第1カシメ部21が損傷した際には、第2カシメ部22によってヨーク31とシャフト11との相対移動を規制することができる。従って、溶接工程を省くことができるため、溶接に関するコストを抑えつつ、ステアリング装置80に通常時以上の負荷が作用することによりステアリング装置80の一部が損傷した場合でも、ヨーク31がシャフト11から抜けることを抑制することができる。この結果、製造コストを抑えつつ、自在継手30のヨーク31とシャフト11との抜け止めを行うことができる。
【0110】
また、孔側セレーション34と軸側セレーション14とには、孔側セレーション34と軸側セレーション14との間に周方向における隙間を有さずに孔側セレーション34と軸側セレーション14とが接触する第1噛み合い部41が設けられている。これにより、シャフト11とヨーク31とを第1噛み合い部41で一体にしてシャフト11とヨーク31との間で回転トルクを伝達することができる。また、孔側セレーション34と軸側セレーション14とには、第1噛み合い部41の他に、孔側セレーション34と軸側セレーション14との間に周方向における隙間を有する第2噛み合い部42が設けられている。このため、第1噛み合い部41が損傷した場合でも、第2噛み合い部42によって回転トルクを伝達することができると共に、運転者の操作に対する動作の遅れや打撃音により、運転者に損傷を気付かせることができる。この結果、ステアリング装置80が損傷した場合における車両のコントロール性を確保しつつ、ステアリング装置80の損傷を運転者に認識させることができる。
【0111】
また、第2噛み合い部42は、軸側セレーション14が有する第2凸部15bの幅が、第1噛み合い部41における軸側セレーション14が有する第1凸部15aの幅よりも大きくなっているため、第2噛み合い部42における凸部15の強度を確保することができる。これにより、第1噛み合い部41が損傷することによって第2噛み合い部42によって回転トルクを伝達する場合に、第2噛み合い部42の第2凸部15bが回転トルクによって損傷すること抑制することができ、第2噛み合い部42による回転トルクの伝達経路を確保することができる。この結果、ステアリング装置80が損傷した場合における車両のコントロール性を確保することができる。
【0112】
また、第1噛み合い部41は、シャフト11の周方向におけるヨークアーム37が配置される範囲に位置しているため、自在継手30によって回転トルクを伝達する際に大きな力を受ける部分の緩みを抑制することができ、剛性を確保することができる。つまり、自在継手30によって回転トルクを伝達する際には、ヨークアーム37で支持する十字軸55を介して、自在継手30が有する2つのヨーク31、50の間でトルクが伝達される。このため、自在継手30によって回転トルクを伝達する際には、2つのヨークアーム37と、2つのヨークアーム37によって支持する十字軸55と、2つのヨークアーム37のそれぞれの付け根を結ぶ部分とによって略矩形状に形成される部分で、主に大きな力を受けてトルクを伝達することになる。
【0113】
シャフト11の周方向におけるヨークアーム37が配置される範囲に位置し、第1凸部15aが第1凹部35aに圧入される第1噛み合い部41は、このように、回転トルクを伝達する際に大きな力を受ける、略矩形状となる部分に配置されているため、自在継手30によって回転トルクを伝達する部分の剛性を確保することができる。即ち、シャフト11の周方向におけるヨークアーム37が配置される範囲に第1噛み合い部41が位置することにより、シャフト11とヨーク31との嵌合部において、自在継手30によって回転トルクを伝達する際に大きな力を受ける部分の緩みを抑制することができ、剛性を確保することができる。
【0114】
また、第1噛み合い部41は、ヨークアーム37の付け根の近傍に配置されるため、ヨーク31の基部32を介してヨークアーム37とシャフト11との間で力が伝達される際における、軸側セレーション14の凸部15の曲げ応力を小さくすることができる。つまり、第1噛み合い部41が損傷していない状態では、シャフト11とヨーク31との間でのトルクの伝達は、第1凸部15aが第1凹部35aに圧入される第1噛み合い部41で行われるが、第1噛み合い部41がヨークアーム37の付け根から離れた位置に配置される場合、トルクの伝達時に第1凸部15aで発生する曲げ応力が大きくなり易くなる。これに対し、本実施形態では、第1噛み合い部41は、シャフト11の周方向におけるヨークアーム37が配置される範囲に位置することにより、ヨークアーム37の付け根に近い位置に配置されるため、トルクの伝達時に第1凸部15aで発生する曲げ応力を小さくすることができる。
【0115】
これにより、第1凸部15aに大きな曲げ応力が発生することに起因する第1凸部15aの損傷を抑制でき、第1噛み合い部41の損傷を抑制することができる。これにより、ステアリング装置80に大きな負荷が作用した場合でもステアリング装置80が損傷し難くすることができ、車両のコントロール性を確保することができる。
【0116】
また、第2噛み合い部42は、シャフト11の周方向においてヨークアーム37が配置される位置とは異なる位置に位置するが、第2噛み合い部42の第2凸部15bは、周方向における幅が第1凸部15aの幅よりも大きいため、第2噛み合い部42は凸部15の強度が高くなっている。このため、第1噛み合い部41が損傷して回転トルクを第2噛み合い部42によって伝達する場合においても、ヨークアーム37の付け根から離れた位置に位置する第2凸部15bで大きな応力が発生することを抑制することができる。これらの結果、車両のコントロール性を確保することができる。
【0117】
また、第1カシメ部21は、シャフト11の周方向において第1噛み合い部41が配置される位置に位置されるため、第1噛み合い部41の損傷を抑制することができる。つまり、第1カシメ部21は、ヨーク31の基部32との間に軸側セレーション14の直線部16を有さずに配置されるため、ヨーク31との間に隙間を有さずに配置されており、シャフト11とヨーク31との軸心方向における相対移動を規制することができる。このため、車両の走行時に、シャフト11とヨーク31とに相対的な微小運動が発生する場合においても、シャフト11とヨーク31との間の軸心方向における微小運動を第1カシメ部21によって抑制することができる。これにより、第1噛み合い部41で噛み合う第1凸部15aと第1凹部35aとの、微小運動による摩耗を抑制することができ、摩耗に起因する第1噛み合い部41の損傷を抑制することができる。
【0118】
また、第2カシメ部22は、シャフト11の周方向において第2噛み合い部42が配置される位置に位置するため、第1噛み合い部41が損傷した場合でも、第2カシメ部22が第1噛み合い部41の損傷の影響を受けることを抑制することができる。これにより、第1噛み合い部41が損傷した場合でも第2カシメ部22が損傷することを抑制することができ、シャフト11とヨーク31との軸心方向における相対移動を、第2カシメ部22によって規制することができる。これらの結果、車両のコントロール性を確保することができる。
【0119】
また、第1噛み合い部41が、ヨークアーム37の付け根の近傍に配置されることにより、ヨークアーム37とシャフト11との間で力が伝達される際における軸側セレーション14の凸部15の曲げ応力を小さくすることができるため、軸側セレーション14の凸部15の損傷を抑制でき、第1噛み合い部41の損傷を抑制することができる。また、第1カシメ部21が、シャフト11の周方向において第1噛み合い部41が配置される位置に位置するため、シャフト11とヨーク31との間の軸心方向における微小運動を第1カシメ部21によって抑制することができ、微小運動による摩耗に起因する第1噛み合い部41の損傷を抑制することができる。従って、ステアリング装置80に作用する大きな負荷や、微小運動による摩耗に起因するステアリング装置80の損傷を抑制することができる、この結果、車両のコントロール性を確保することができる。
【0120】
[変形例]
なお、上述した実施形態では、シャフト11とヨーク31との相対移動を第1カシメ部21と共に規制する移動規制部として、シャフト11に面取り部13が形成されているが、移動規制部は、面取り部13以外によって形成されていてもよい。図18は、実施形態に係る中間シャフト10の変形例であり、シャフト11の軸端部12の付け根側に溝部18が形成される場合の説明図である。シャフト11の軸端部12における端部17の反対側の部分、即ち、軸端部12の付け根側の部分は、上述した実施形態のような面取り部13以外の形状で形成されていてもよく、例えば、図18に示すように、溝部18が形成されていてもよい。この場合の溝部18は、軸端部12の付け根側の部分で、シャフト11の1周に亘って形成される溝になっている。また、軸端部12は、シャフト11の主要部分よりも径が小さいため、溝部18の溝壁は、軸端部12側の溝壁よりも、シャフト11の主要部分側の溝壁の方が、外径が大きくなっている。つまり、溝部18の溝壁のうち、シャフト11の主要部分側に位置する溝壁である端面18aは、外径が軸端部12の外径よりも大きくなっている。
【0121】
このように溝部18が形成されるシャフト11の軸端部12を、ヨーク31の結合孔33に嵌合した際には、ヨーク31の基部32における、ヨークアーム37が配置される側の反対側の端部は、溝部18の端面18aに当接する。これにより、ヨークアーム37が位置する側へのシャフト11の相対移動が規制される。シャフト11に形成される溝部18の端面18aは、このようにヨーク31に当接することにより、シャフト11とヨーク31との相対移動を規制する移動規制部として設けられる。即ち、移動規制部は、シャフト11に溝部18を形成し、溝部18の端面18aを移動規制部として用いてもよい。移動規制部は、シャフト11とヨーク31との軸心方向における相対移動を規制することができれば、その形態は問わない。
【0122】
以上、本開示の好適な実施形態を説明したが、本開示は上記の実施形態に記載されたものに限定されない。実施形態や変形例として説明した構成は、適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0123】
10 中間シャフト
11 シャフト
12 軸端部
13 面取り部
14 軸側セレーション
15 凸部
15a 第1凸部
15b 第2凸部
16 直線部
17 端部
18 溝部
18a 端面
21 第1カシメ部
22 第2カシメ部
30 自在継手
31 ヨーク
32 基部
33 結合孔
33a 面取り
34 孔側セレーション
35 凹部
35a 第1凹部
35b 第2凹部
36 凹み孔
36a 底面
37 ヨークアーム
41 第1噛み合い部
42 第2噛み合い部
50 ヨーク
55 十字軸
80 ステアリング装置
81 ステアリングホイール
82 ステアリングシャフト
83 操舵力アシスト機構
87 スタブシャフト
88 ステアリングギヤ
89 タイロッド
90 ECU
91 トルクセンサ
92 減速装置
94 電動モータ
図1
図2
図3
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図5
図6
図7
図8
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図10
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図18