軸與軛部的結合構造以及車輛用操舵裝置的製作方法

2023-10-26 21:53:57 1

專利名稱：軸與軛部的結合構造以及車輛用操舵裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及軸與軛部(yoke)的結合構造以及具備該軸與軛部的結合構造的車輛用操舵裝置。
背景技術：
在汽車中，一般將與轉向盤(操舵部件)連結的轉向軸(操舵軸)和作為轉向齒輪軸的例如小齒輪軸經由作為操舵傳遞軸的所謂的中間軸(intermediate shaft)連結。通常，使用將內軸與筒狀的外軸連結成在軸向能夠相對滑動的可伸縮軸作為中間軸。中間軸的內軸以及外軸的端部分別經由萬向聯軸器連結於對應的轉向軸以及小齒輪軸。以往，各萬向聯軸器的軛部通過焊接而一體地固定中間軸的對應的軸(例如參照日本實開平5-46649號公報的說明書的第11段)。萬一在焊接部斷裂時，有時通過對軛部與對應的軸進行花鍵嵌合而能夠進行操舵。另外，有時追加基於焊接的固定，將對應的軸斂縫於軛部。通過像這樣追加花鍵嵌合、斂縫，在焊接部斷裂時，也能夠進行萬向聯軸器的軛部與中間軸之間的扭矩傳遞，由此能夠實現故障保險功能。但是，由於即使焊接部斷裂，也能在萬向聯軸器的軛部與中間軸之間充分地進行扭矩傳遞，所以駕駛員不能意識到處於發生異常的狀態。因此，存在不進行修理而在該發生異常的狀態下長期持續駕駛的憂慮。

發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種能夠在焊接斷裂時實現故障保險功能、並且使駕駛員意識到異常的發生的軸與軛部的結合構造以及車輛用操舵裝置。為了實現上述目的，本發明的一個方面提供一種軸與軛部的結合構造，該軸與軛部的結合構造具備具有端部的操舵傳遞軸；以及與上述操舵傳遞軸的上述端部連結的萬向聯軸器的軛部，上述操舵傳遞軸的上述端部具有階梯部、以及從上述階梯部朝上述操舵傳遞軸的軸向突出的插入凸部，上述軛部具有與上述階梯部對接並通過焊接部而固定於上述階梯部的環狀的支承部、以及被上述支承部包圍並供上述插入凸部插入的插入凹部，在上述焊接部破損時，上述插入凸部以及上述插入凹部以在旋轉方向具有規定量的遊隙的方式進行卡合。根據本發明的一個方面，即使在焊接部破損的情況下，插入凸部以及插入凹部也會以在旋轉方向具有規定量的遊隙的方式進行卡合。因此，駕駛員在操舵時感覺到晃動感的同時還能夠進行操舵，從而能夠駛向例如修理廠等。由於能夠在操舵中賦予駕駛員晃動感，所以能夠使駕駛員切實地意識到異常的發生。


圖I是應用了本發明的一個實施方式的軸與軛部的結合構造的車輛用操舵裝置的簡要結構的示意圖。操舵傳遞軸與萬向聯軸器的軛部經由上述結合構造結合。圖2是作為操舵傳遞軸的操舵中間軸與萬向聯軸器的軛部的結合構造的簡要側視圖。圖3是圖2的結合構造的主要部分的放大圖。圖4A是圖3的沿IVa-IVa線的剖視圖、並且表示通常時的結合構造，圖4B表示發生異常時的結合構造。符號說明I...車輛用操舵裝置；2...操舵部件；3...操舵軸；4...第I萬向聯軸器；
5...中間軸(操舵中間軸。操舵傳遞軸)；5a...第I端部；5b...第2端部；6...第2萬向聯軸器..小齒輪軸；11...第I操舵軸；12...第2操舵軸；16...輸出軸；35...下軸；
36...上軸；51...階梯部；52...插入凸部；52a...外周；53...支承部；54...插入凹部； 54a...內周；55...焊接部；56...連結凸部；57...連結凹部；41...第I軛部；X1...軸向；R1...徑向；C1...周方向。
具體實施例方式參照附圖對本發明的優選的實施方式進行說明。圖I是應用了本發明的一個實施方式的軸與軛部的結合構造P的車輛用操舵裝置 I的簡要結構圖。參照圖1，車輛用操舵裝置I具備與轉向盤等操舵部件2連結的操舵軸 3 ;作為操舵傳遞軸的操舵中間軸(轉向中間軸。以下僅稱為中間軸。)5，其經由第I萬向聯軸器4與操舵軸3連結；經由第2萬向聯軸器6與中間軸5連結的小齒輪軸7 ；以及作為轉向軸的齒條軸8，其具有與設置於小齒輪軸7的端部附近的小齒輪7a嚙合的齒條8a。轉向機構Al由包括小齒輪軸7以及齒條軸8的齒輪齒條機構構成。齒條軸8被固定於車身側部件9的殼體10支承為在沿車輛的左右方向的軸向(與紙面正交的方向) 能夠移動。雖然未圖示，齒條軸8的各端部經由對應的轉向拉杆以及對應的轉向節臂與對應的轉向輪連結。操舵軸3具備在同軸上連結的第I操舵軸11和第2操舵軸12。第I操舵軸11具有利用花鍵結合而嵌合成能夠共同旋轉並在軸向能夠相對滑動的上軸13以及下軸14。上軸13以及下軸14中的任意一個軸構成內軸，另一個軸構成筒狀的外軸(中空軸)。另外，第2操舵軸12具有輸入軸15，其以能夠共同旋轉的方式與下軸14連結； 輸出軸16，其以能夠傳遞扭矩的方式經由第I萬向聯軸器4與中間軸5的第I端部5a連結；以及扭杆17，其將輸入軸15以及輸出軸16連結成能夠相對旋轉。另一方面，中間軸5 的第2端部5b以能夠傳遞扭矩的方式經由第2萬向聯軸器6與小齒輪軸7連結。操舵軸3經由未圖示的軸承被固定於車身側部件18、19的轉向柱20支承為能夠旋轉。轉向柱20具備在軸向能夠相對移動地嵌合的筒狀的上外套(jacket) 21與筒狀的下外套22、以及與下外套22的軸向下端連結的殼體23。在殼體23內收納有對操舵輔助用的電動機24的動力進行減速而後向輸出軸16傳遞的減速機構25。減速機構25具有以能夠共同旋轉的方式與電動機24的旋轉軸(未圖示)連結的驅動齒輪26、以及與驅動齒輪26嚙合並與輸出軸16共同旋轉的從動齒輪27。驅動齒輪26 例如由蝸杆軸構成，從動齒輪27例如由蝸輪構成。轉向柱20經由車輛後方側的上託架28以及車輛前方側的下託架29固定於車身側部件18、19。上託架28能夠經由後述的柱託架固定於轉向柱20的上外套21。上託架28 利用從車身側部件18向下方突出的固定螺栓(雙頭螺栓)30、與該固定螺栓30螺合的螺母 31、以及能夠脫離地保持於上託架28的套筒(capsule) 32固定於車身側部件18。下託架29固定於轉向柱20的殼體23。並且，下託架29利用從車身側部件19突出的固定螺栓(雙頭螺栓)33和與該固定螺栓33螺合的螺母34固定於車身側部件19。中間軸5具備下軸35和筒狀的上軸36，該下軸35例如由內軸構成，該上軸36例如由外軸構成、且與下軸35嵌合為能夠沿軸向相對滑動並能夠共同旋轉。在本實施方式中，對操舵傳遞軸與萬向聯軸器的軛部的結合構造P應用於將中間軸5的第I端部5a與第I萬向聯軸器4的第I軛部41結合的構造的例子進行說明。但是， 並不局限於此，本結合構造P也可以應用於將中間軸5的第2端部5b與第2萬向聯軸器6 的軛部連結的構造。如圖2所示，第I萬向聯軸器4具備與作為中間軸5的第I端部5a的上軸36的端部連結的第I軛部41、與第2操舵軸12的輸出軸16的端部16a連結的第2軛部42、和連結第I軛部41以及第2軛部42的十字軸43。形成於筒狀的上軸36的內周的內花鍵38與形成於中間軸5的下軸35的外周的外花鍵37嵌合。中間軸5的第I端部5a具有階梯部51、以及從階梯部51沿軸向Xl突出的插入凸部52。另一方面，第I萬向聯軸器4的第I軛部41具有與階梯部51對接並通過焊接部 55固定於階梯部51的環狀的支承部53 ;以及被支承部53包圍並供插入凸部52插入的插入凹部54。焊接階梯部51與支承部53的焊接部55可以配置於階梯部51的整個圓周，也可以配置於周方向Cl的多個位置。本實施方式的特徵在於，在萬一焊接部55破損的情況下， 插入凸部52以及插入凹部54能夠以在旋轉方向具有規定量的遊隙的方式進行卡合。由此實現能夠進行操舵的故障保險，並且使操舵具有晃動感、從而使駕駛員切實地意識到異常的發生。具體而言，如作為圖2的放大圖的圖3、以及作為圖3的沿IVa-IVa線的剖視圖的圖4A所示，插入凸部52的外周52a具有向徑向Rl的外側突出的多個連結凸部56。多個連結凸部56在周方向Cl隔開相等間隔地配置。另一方面，插入凹部54的內周54a具有向徑向Rl的外側凹陷的多個連結凹部57。各連結凸部56的至少前端部在旋轉方向(相當於周方向Cl)具有規定量的間隙SI、S2地收納於各自對應的連結凹部57內。S卩，如圖4B所示，各連結凸部56與各自對應的連結凹部57在旋轉方向(周方向 Cl)能夠具有遊隙Ql (相當於設定在例如10° 30°的範圍內的規定角度)地卡合。根據本實施方式，即使中間軸5的第I端部5a的階梯部51與第I萬向聯軸器4 的第I軛部41的支承部53的焊接部55破損，中間軸5的插入凸部52以及第I軛部41的插入凹部54也能夠以在旋轉方向(周方向Cl)具有規定量的遊隙Ql的方式進行卡合。因此，駕駛員在操舵時感覺到晃動感的同時還能夠進行操舵，從而能夠駛向例如修理廠等。由於能夠在操舵中賦予駕駛員晃動感，所以能夠使駕駛員切實地意識到異常的發生。具體而言，通過插入凸部52的外周52a的連結凸部56與插入凹部54的內周54a 以在旋轉方向具有規定量的遊隙Ql的方式進行卡合，能夠進行操舵、並且能夠賦予駕駛員操舵中的晃動感，警告異常的發生來促使駕駛員進行修理。另外，如本實施方式所示，在操舵傳遞軸是中間軸5的情況下，具有下述的優異的優點。即，中間軸5的第I端部5a經由萬向節型的萬向聯軸器4與第2操舵軸12的輸出軸16連結，另一方面，中間軸5的第2端部5b經由萬向節型的萬向聯軸器6與作為轉向齒輪軸的小齒輪軸7連結。為了在進行操舵時不使駕駛員感覺到扭矩的變動，在兩個萬向聯軸器4、6設有相位差。根據本實施方式，在即將進行焊接第I萬向聯軸器4的第I軛部41與中間軸5的第 I端部5a (筒狀的上軸36的端部)的最後工序之前的階段，使中間軸5沿旋轉方向相對於第I軛部41旋轉變位來進行相位對合。此時，由於在中間軸5的插入凸部52與第I軛部 41的插入凹部54之間，藉助連結凸部56以及連結凹部57而允許在旋轉方向(周方向Cl) 具有規定量的遊隙Ql (例如10° 30° )，所以相位對合時的自由性高。另外，由於與第I軛部41連結的中間軸5的上軸36是形成為筒狀的中空軸，所以利用拉深加工等能夠容易地形成連結凸部56，從而易於製造。本發明並不局限於上述實施方式。例如，在上述實施方式中，將本發明的結合構造 P應用於中間軸5(操舵中間軸)的上軸36與對應的萬向聯軸器4的對應的軛部的結合。並不局限於此，也可以將本發明的結合構造應用於作為操舵傳遞軸的中間軸5(操舵中間軸) 的下軸35的端部與對應的萬向聯軸器6的對應的軛部的結合。另外，雖然未圖示，但還可以在插入凸部52的外周52a設置連結凹部、在插入凹部 54的內周54a設置連結凸部。另外，在上述實施方式中，雖然將設置於操舵傳遞軸所包括的中空軸(在上述實施方式中為中間軸5的上軸36。也可以是中間軸5的下軸)的端部的插入凸部52插入對應的軛部41的插入凹部54，但是也可以代替該結構，將設置於操舵傳遞軸所包括的實心軸 (可以是中間軸5的上軸或者下軸中的任意一個)的端部的插入凸部插入對應的軛部的插入凹部(未圖示)。另外，在圖4A、圖4B的實施方式中，雖然將4個連結凸部56以相等間隔配置，但也可以將2個連結凸部以180度間隔配置或者將3個連結凸部以120度間隔配置、並且設置與連結凸部相等數量的連結凹部。還可以設置5個以上的連結凸部以及與5個以上的連結凸部相等數量的連結凹部。連結凸部以及連結凹部的形狀並不局限於圖4A、圖4B的山形形狀，可以是任何形狀。以上，利用具體的方式對本發明詳細地進行了說明，理解了上述內容的本領域技術人員應該能夠容易地想到其變更、改變以及等效物。因此，本發明應該是權利要求書的範圍及其等同的範圍。
權利要求
1.一種軸與軛部的結合構造，其特徵在於，該軸與軛部的結合構造具備具有端部的操舵傳遞軸；以及與所述操舵傳遞軸的所述端部連結的萬向聯軸器的軛部，所述操舵傳遞軸的所述端部具有階梯部、以及從所述階梯部朝所述操舵傳遞軸的軸向突出的插入凸部，所述軛部具有與所述階梯部對接並通過焊接部而固定於所述階梯部的環狀的支承部、 以及被所述支承部包圍並供所述插入凸部插入的插入凹部，在所述焊接部破損時，所述插入凸部以及所述插入凹部以在旋轉方向具有規定量的遊隙的方式進行卡合。
2.根據權利要求I所述的軸與軛部的結合構造，其特徵在於，所述插入凸部的外周以及所述插入凹部的內周中的任一方具有朝所述操舵傳遞軸的徑向突出的多個連結凸部，所述插入凸部的外周以及所述插入凹部的內周的另一方具有朝所述徑向凹陷的連結凹部，各所述連結凸部能夠以在旋轉方向具有規定量的間隙的方式與各自對應的連結凹部進行卡合。
3.根據權利要求2所述的軸與軛部的結合構造，其特徵在於，所述操舵傳遞軸包括操舵中間軸。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的軸與軛部的結合構造，其特徵在於，所述操舵傳遞軸包括中空軸，在所述中空軸的端部設置有所述階梯部以及所述插入凸部。
5.一種車輛用操舵裝置，其特徵在於，作為所述操舵傳遞軸的操舵中間軸經由權利要求I至3中任一項所述的軸與軛部的結合構造與對應的萬向聯軸器的軛部結合。
全文摘要
本發明提供軸與軛部的結合構造以及車輛用操舵裝置。提供用於將操舵傳遞軸與萬向聯軸器的軛部結合的軸與軛部的結合構造(P)。與上述軛部(41)連結的上述操舵傳遞軸(5)的端部(5a)具有階梯部(51)、以及從上述階梯部(51)朝操舵傳遞軸(5)的軸向(X1)突出的插入凸部(52)。上述軛部(41)具有與上述階梯部(51)對接並通過焊接部(55)而固定於上述階梯部(51)的環狀的支承部(53)、以及被上述支承部(53)包圍並供上述插入凸部(52)插入的插入凹部(54)。在焊接部(55)破損時，上述插入凸部(52)以及上述插入凹部(54)以在旋轉方向具有規定量的遊隙(Q1)的方式進行卡合。
文檔編號B62D1/16GK102530052SQ20111040465
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月7日 優先權日2010年12月7日
發明者芝開豐 申請人:光洋機械工業株式會社, 株式會社捷太格特