轉(zhuǎn)向操作裝置以及十字接頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供包括轉(zhuǎn)向操作部件2側(cè)的中間軸（5）、轉(zhuǎn)向輪（11）側(cè)的小齒輪軸（7）、以及在與各軸交叉的平面內(nèi)相互旋轉(zhuǎn)自如地連接中間軸（5）以及小齒輪軸（7）的十字接頭（6），且通過將轉(zhuǎn)向操作部件（2）的轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩從中間軸（5）傳遞至小齒輪軸（7）來使轉(zhuǎn)向輪（11）轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向操作裝置（1）中，在十字接頭（6）的十字軸（23）形成有脆弱部（60）。通過使能夠事先確定脆弱部（60）作為最先損壞的位置，能夠?qū)崿F(xiàn)在產(chǎn)生故障后的一定期間也能夠自行的故障模式。
【專利說明】轉(zhuǎn)向操作裝置以及十字接頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]該發(fā)明涉及具有十字接頭的車輛用的轉(zhuǎn)向操作裝置、以及用于該轉(zhuǎn)向操作裝置的十子接頭。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，專利文獻(xiàn)I所公開的車輛用轉(zhuǎn)向操作裝置包括:轉(zhuǎn)向軸，其與方向盤連接；中間軸，其經(jīng)由十字接頭與轉(zhuǎn)向軸連接；小齒輪軸，其經(jīng)由其它的十字接頭與中間軸連接；以及齒條軸，其與小齒輪軸的小齒輪齒嚙合并且與車輪連接。十字接頭由整體呈十字的具有四個(gè)軸部的十字軸構(gòu)成。通過小齒輪軸以及齒條軸構(gòu)成齒輪齒條副機(jī)構(gòu)。
[0003]若在該車輛用轉(zhuǎn)向操作裝置中對(duì)方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作，則其轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩(方向盤的旋轉(zhuǎn))依次經(jīng)由轉(zhuǎn)向軸以及中間軸傳遞至小齒輪軸，小齒輪軸旋轉(zhuǎn)。齒條軸與小齒輪軸的旋轉(zhuǎn)連動(dòng)地進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)并使車輪轉(zhuǎn)向。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007 - 309473號(hào)公報(bào)
[0005]十字接頭以及中間軸由軸、十字軸、叉形件(yoke)等各種部件構(gòu)成，但各部件因尺寸、材料等的不同而存在強(qiáng)度上的偏差。因此，在十字接頭以及中間軸老化而產(chǎn)生故障的情況下，難以事先確定故障部位(最先損壞的位置)。若能夠事先確定故障部位，則能夠?qū)崿F(xiàn)即使在十字接頭以及中間軸產(chǎn)生故障后的一定期間也能夠維持最低限度的功能并向修理廠自行的故障模式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]該發(fā)明是基于所述背景而完成的，目的在于提供能夠事先確定在十字接頭以及其周圍的部件(中間軸)中最先損壞的位直，而能夠?qū)崿F(xiàn)在廣生故障后的一定期間也能夠自打的故障模式的轉(zhuǎn)向操作裝置以及十字接頭。
[0007]另外，該發(fā)明的其它的目的在于提供能夠使十字接頭以及其周圍的部件以容易檢測(cè)這些部件的損壞的方式損壞的轉(zhuǎn)向操作裝置。
[0008]技術(shù)方案I所述的發(fā)明是包括方向盤(2)側(cè)的第I連接元件(5)、轉(zhuǎn)向輪(11)側(cè)的第2連接元件(7)、以及使上述第I連接元件以及第2連接元件在與各連接元件交叉的平面內(nèi)相互旋轉(zhuǎn)自如地連接的十字接頭(6)，且通過將方向盤的轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩從上述第I連接元件傳遞至上述第2連接元件從而使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向操作裝置(I )，該轉(zhuǎn)向操作裝置的特征在于，在上述十字接頭的十字軸(23)形成有脆弱部(60)。
[0009]技術(shù)方案2所述的發(fā)明是技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于，上述脆弱部包括形成于上述十字軸的軸部(46)的外周面的切口。
[0010]技術(shù)方案3所述的發(fā)明是技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于，上述脆弱部包括使上述十字軸的軸部部分縮徑而成的縮頸部分。
[0011]技術(shù)方案4所述的發(fā)明是技術(shù)方案2或者3所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于，上述脆弱部形成于上述十字軸的軸部的根部的外周面。[0012]技術(shù)方案5所述的發(fā)明是技術(shù)方案4所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于，上述脆弱部在上述十字軸的軸部的外周面上，分別形成于上述十字軸的移動(dòng)方向上的上游側(cè)端部以及下游側(cè)端部。
[0013]技術(shù)方案6所述的發(fā)明是技術(shù)方案4所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于，上述脆弱部在上述十字軸的軸部的外周面上，形成為遍及周方向整個(gè)區(qū)域延伸的環(huán)狀。
[0014]技術(shù)方案7所述的發(fā)明是技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于，對(duì)上述脆弱部實(shí)施了淬火處理。
[0015]技術(shù)方案8所述的發(fā)明是技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于，上述脆弱部在上述十字軸中形成于與上述第I連接元件連接的軸部(46A)。
[0016]技術(shù)方案9所述的發(fā)明是技術(shù)方案I所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于，上述第I連接元件包括使與方向盤連接的輸入軸(3)和上述第2連接元件連接的中間軸(5)，上述第2連接元件包括小齒輪軸(7)。
[0017]技術(shù)方案10所述的發(fā)明是使方向盤側(cè)的第I連接元件和轉(zhuǎn)向輪側(cè)的第2連接元件在與各連接元件交叉的平面內(nèi)相互旋轉(zhuǎn)自如地連接的十字接頭，該十字接頭的特征在于，在十字軸形成有脆弱部。
[0018]此外，在上述中，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字等表示后述的實(shí)施方式中的對(duì)應(yīng)構(gòu)成要素的參照符號(hào)，但其主旨并不是通過這些參照符號(hào)來限定權(quán)利要求書。
[0019]根據(jù)技術(shù)方案I以及10所述的發(fā)明，在十字接頭中，十字軸必定在脆弱部最先損壞，所以能夠事先確定在十字接頭以及其周圍的部件中最先損壞的位置。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)在產(chǎn)生故障后的一定期間也能夠自行的故障模式。
[0020]根據(jù)技術(shù)方案2所述的發(fā)明，通過切口能夠容易地形成脆弱部。
[0021]根據(jù)技術(shù)方案3所述的發(fā)明，通過使十字軸的軸部部分縮頸，能夠容易地形成脆弱部。
[0022]根據(jù)技術(shù)方案4所述的發(fā)明，通過將脆弱部設(shè)于十字軸中的軸部的根部這樣的容易積累疲勞的位置，能夠使十字軸必定在脆弱部最先損壞。
[0023]根據(jù)技術(shù)方案5所述的發(fā)明，若將脆弱部至少設(shè)于十字軸的軸部中的上游側(cè)端部以及下游側(cè)端部，則能夠使十字軸必定在脆弱部最先損壞。
[0024]根據(jù)技術(shù)方案6所述的發(fā)明，若將脆弱部設(shè)于十字軸的軸部的外周面的整周上，則能夠使十字軸必定在脆弱部最先損壞。
[0025]根據(jù)技術(shù)方案7所述的發(fā)明，能夠使十字軸在脆弱部瞬間損壞，并且能夠使十字軸在脆弱部損壞時(shí)產(chǎn)生聲音，所以能夠可靠地向方向盤的操作者通知十字接頭的損壞。換句話說，能夠使十字接頭以及其周圍的部件以容易檢測(cè)這些部件的損壞的方式損壞。
[0026]根據(jù)技術(shù)方案8所述的發(fā)明，若在十字軸中靠近方向盤的一側(cè)的軸部設(shè)置脆弱部，則十字軸在脆弱部損壞時(shí)，能夠?qū)⑹纸宇^的損壞靠直感通知給方向盤的操作者。換句話說，能夠使十字接頭以及其周圍的部件以容易檢測(cè)這些部件的損壞的方式損壞。
[0027]根據(jù)技術(shù)方案9所述的發(fā)明，在連接維護(hù)性比較良好的中間軸和小齒輪軸的十字接頭的十字軸設(shè)有脆弱部，所以即使十字軸在脆弱部損壞，通過中間軸的裝卸也能夠容易地進(jìn)行十字軸的更換?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0028]圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)向操作裝置I的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0029]圖2是在轉(zhuǎn)向操作裝置I中抽出十字接頭6以及其周圍的部分表示的圖。
[0030]圖3是十字接頭6的周邊的轉(zhuǎn)向操作裝置I的分解立體圖。
[0031]圖4是圖2的A — A剖視圖。
[0032]圖5A是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的十字軸23的側(cè)視圖。
[0033]圖5B是從與圖5A正交的方向觀察十字軸23的圖。
[0034]圖6A是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的十字軸23的側(cè)視圖。
[0035]圖6B是從與圖6A正交的方向觀察十字軸23的圖。
[0036]圖7A是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的十字軸23的側(cè)視圖。
[0037]圖7B是從與圖7A正交的方向觀察十字軸23的圖。
[0038]圖7C是十字軸23的立體圖。
[0039]圖8是表示中間軸5的老化的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0041]圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)向操作裝置I的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0042]參照?qǐng)D1，該實(shí)施方式中的轉(zhuǎn)向操作裝置I主要包括轉(zhuǎn)向操作部件2、輸入軸(轉(zhuǎn)向軸)3、萬向接頭4、中間軸5 (第I連接元件)、十字接頭6、小齒輪軸7 (第2連接元件)、齒條軸8、以及齒條殼體9。
[0043]作為轉(zhuǎn)向操作部件2，例如，能夠使用方向盤。轉(zhuǎn)向操作部件2連接有輸入軸3的一端。輸入軸3的另一端與中間軸5的一端通過萬向接頭4連接。中間軸5的另一端與小齒輪軸7的一端通過十字接頭6連接。換句話說，中間軸5夾在輸入軸3和小齒輪軸7之間，連接輸入軸3和小齒輪軸7。此外，輸入軸3、中間軸5、小齒輪軸7不在同一直線上。
[0044]在小齒輪軸7的另一端一體地設(shè)有小齒輪7A。齒條軸8在車寬度方向(圖1的左右方向)為長條的棒狀。在齒條軸8形成有與小齒輪7A嚙合的齒條8A，通過小齒輪軸7以及齒條軸8構(gòu)成齒輪齒條副機(jī)構(gòu)。
[0045]齒條殼體9在車寬度方向?yàn)殚L條的中空體,固定于車體(未圖不)。齒條軸8被插入于齒條殼體9內(nèi)，通過齒條殼體9，經(jīng)由軸承等(未圖示)被支承。該狀態(tài)下，齒條軸8能夠在車寬度方向滑動(dòng)。齒條軸8的兩端部向齒條殼體9的兩外側(cè)突出，齒條軸8的各端部與橫拉桿10連接。橫拉桿10經(jīng)由轉(zhuǎn)向臂(未圖示)與轉(zhuǎn)向輪11連接。
[0046]在這樣的轉(zhuǎn)向操作裝置I中，若轉(zhuǎn)向操作部件2被轉(zhuǎn)向操作而輸入軸3被旋轉(zhuǎn)，則小齒輪軸7也旋轉(zhuǎn)，小齒輪軸7的旋轉(zhuǎn)通過小齒輪7A以及齒條8A，轉(zhuǎn)換為沿車寬度方向的齒條軸8的直線運(yùn)動(dòng)。由此，實(shí)現(xiàn)齒條軸8的兩側(cè)的轉(zhuǎn)向輪11的轉(zhuǎn)向。
[0047]圖2是在轉(zhuǎn)向操作裝置I中抽出十字接頭6以及其周圍的部分而表示的圖。圖3是十字接頭6的周邊的轉(zhuǎn)向操作裝置I的分解立體圖。圖4是圖2的A — A剖視圖。
[0048]以下，對(duì)轉(zhuǎn)向操作裝置I中的十字接頭6以及其周圍的部分進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0049]在圖2中，圖示了中間軸5的一部分、十字接頭6的整體以及小齒輪軸7的一部分。
[0050]參照?qǐng)D3，中間軸5為金屬制的細(xì)長的圓柱，其外徑根據(jù)需要在軸線方向上的任意的部分縮徑或擴(kuò)徑。在圖3中，為了方便說明，通過虛線追加表示輸入軸3以及轉(zhuǎn)向操作部件2。在中間軸5中，在與十字接頭6連接的端部5A的外周面遍及整周形成有鋸齒15。在端部5A形成有定位槽16。定位槽16為凹陷為U字形并在端部5A的周方向延伸的環(huán)狀。定位槽16將形成于端部5A的鋸齒15在中間軸5的軸線方向上一分為二。
[0051]十字接頭6包括第I接頭叉形件21、第2接頭叉形件22、十字軸23、以及軸承罩24。
[0052]第I接頭叉形件21例如通過金屬的鑄造形成。第I接頭叉形件21 —體地包括在圖3中靠近中間軸5的基部25、一對(duì)臂部26、狹縫27、以及一對(duì)凸緣28。
[0053]基部25為中空體，在該實(shí)施方式中，大致為圓筒狀。在圖3中，大致圓筒狀的基部25的中心軸與中間軸5位于同一直線上?；?5在其中心軸通過的位置形成有插入孔29。插入孔29是貫通基部25的圓孔，插入孔29構(gòu)成基部25的中空部分。插入孔29的中心軸與基部25的中心軸平行。在基部25中在劃分插入孔29的內(nèi)周面的整個(gè)區(qū)域形成有鋸齒30。
[0054]一對(duì)臂部26在基部25的軸線方向分別為細(xì)長的薄板狀，并一體地設(shè)于基部25。臂部26在圖3的基部25中的距離中間軸5較遠(yuǎn)的一側(cè)的端部(圖3中的左端部)上，在周方向上隔開180°的位置各設(shè)有一個(gè)，朝向遠(yuǎn)離基部25的方向(圖3中的左側(cè))延伸出。因此，第I接頭叉形件21大致呈U字狀。在基部25中，在一對(duì)臂部26之間的位置，露出插入孔29。一對(duì)臂部26平行地延伸，在各自的長度方向上的相同的位置形成有嵌合孔31。嵌合孔31是在基部25的徑向貫通臂部26的圓孔，在臂部26形成于遠(yuǎn)離基部25的前端部。在各臂部26中，在與對(duì)方側(cè)的臂部26對(duì)置的面上的前端形成有階梯32。在臂部26中形成了階梯32的部分比其他的部分薄。
[0055]狹縫27形成于基部25。狹縫27從基部25的軸線方向上的一端25A側(cè)(在圖3中靠近中間軸5的右端側(cè))切入基部25的周上的一個(gè)位置。該周上的一個(gè)位置是在周方向上與一對(duì)臂部26中的任意一個(gè)臂部26 (圖3中的上側(cè)的臂部26)相同的位置。狹縫27沿插入孔29延伸，切斷基部25的該周上的一個(gè)位置。因此，狹縫27在其整個(gè)區(qū)域與插入孔29連通。此外，狹縫27不與在周方向位于相同的位置的臂部26的嵌合孔31連通。與一端25A相關(guān)聯(lián)地對(duì)各圖中的基部25的另一端施加附圖標(biāo)記25B。各臂部26從另一端25B延伸。
[0056]一對(duì)凸緣28是在基部25中，為了形成狹縫27而形成的部分。一對(duì)凸緣28是在基部25中夾著狹縫27對(duì)置的兩側(cè)的部分。一對(duì)凸緣28為沿基部25的軸線方向平行地延伸的板狀。以下，有時(shí)將一對(duì)凸緣28中的一個(gè)(圖3中的前面?zhèn)?設(shè)為凸緣28A，另一個(gè)設(shè)為凸緣28B來區(qū)別。在各凸緣28形成有螺栓孔33。各螺栓孔33向與插入孔29的延伸方向(插入孔29的軸線方向)正交的正交方向(也是一對(duì)凸緣28的對(duì)置方向)延伸。從該正交方向觀察凸緣28A的螺栓孔33與凸緣28B的螺栓孔33 —致。僅凸緣28B的螺栓孔33中的內(nèi)周面形成有螺紋部34。在凸緣28A的外面(圖3中的前面?zhèn)鹊膫?cè)面)，形成了螺栓孔33的區(qū)域形成有階梯35。在凸緣28A中，形成了階梯35的部分比其他的部分薄。
[0057]第2接頭叉形件22為金屬制品，與第I接頭叉形件21相同，例如通過鑄造來形成。第2接頭叉形件22包括基部40、和一對(duì)臂部41。基部40為向與小齒輪軸7正交的方向延伸的棒狀。臂部41在基部40的長邊方向上的兩端部各設(shè)有一個(gè)，且為向與基部40正交的方向(在圖3中是第I接頭叉形件21側(cè))延伸的板狀。一對(duì)臂部41平行地延伸，在各自的長度方向上的相同的位置形成有嵌合孔42。嵌合孔42是在基部40的長邊方向上貫通臂部41的圓孔，在臂部41中形成于遠(yuǎn)離基部40的前端部。
[0058]十字軸23例如通過金屬的鑄造、機(jī)械加工來形成。十字軸23 —體地包括呈接近球體的大致立方體的塊狀的中心部45、和從中心部45呈放射狀地延伸出的四個(gè)軸部46。各軸部46為圓柱狀，四個(gè)軸部46中，一對(duì)軸部46A位于同一直線上，剩余的一對(duì)軸部46B位于向與軸部46A正交的方向延伸的同一直線上。因此，四個(gè)軸部46整體呈十字。在各軸部46中，與中心部45連接的部分是根部，離中心部45最遠(yuǎn)的部分是前端部分。在圖3中，各軸部46的前端部分的端面沿與軸部46的軸線方向(軸部46延伸的方向)正交的方向而平坦。
[0059]軸承罩24包括呈圓筒狀的蓋的罩48、和嵌入罩48內(nèi)的環(huán)狀的軸承49。嵌入罩48內(nèi)的軸承49從罩48向外露出。作為軸承49,能夠使用配置為環(huán)狀的多個(gè)滾針50 (參照?qǐng)D4)。軸承罩24根據(jù)第I接頭叉形件21的兩個(gè)臂部26的嵌合孔31、和第2接頭叉形件22的兩個(gè)臂部41的嵌合孔42，整個(gè)十字接頭6有四個(gè)。
[0060]對(duì)這樣的十字接頭6的組裝、和中間軸5以及小齒輪軸7的連接順序進(jìn)行說明。
[0061]首先，在第I軸承叉形件21中，使用夾具(未圖示)暫時(shí)地?cái)U(kuò)大這些臂部26的間隔。此時(shí)，將十字軸23中的一對(duì)軸部46A中的一個(gè)軸部46從一對(duì)臂部26之間插入一個(gè)臂部26的嵌合孔31，將另一個(gè)軸部46從一對(duì)臂部26之間插入另一個(gè)臂部26的嵌合孔31。其后，若從各臂部26卸下夾具，則因臂部26的彈性，一對(duì)臂部26的間隔返回到原來的間隔，十字軸23的一對(duì)軸部46A成為以不能夠卸下的方式嵌入對(duì)應(yīng)的臂部26的嵌合孔31的狀態(tài)。
[0062]而且，使軸承罩24從外側(cè)與各臂部26的嵌合孔31對(duì)置。此時(shí)，在軸承罩24中，從罩48露出的軸承49與嵌合孔31對(duì)置。該狀態(tài)下，使軸承罩24接近嵌合孔31，嵌入嵌合孔31。軸承罩24被壓入嵌合孔31。此時(shí)，各臂部26的階梯32安裝有夾具(未圖示)，各臂部26不隨著軸承罩24的壓入而彎曲。
[0063]在完成軸承罩24的壓入的狀態(tài)下，嵌入各嵌合孔31的軸承罩24的軸承49的環(huán)狀部分(配置為環(huán)狀的多個(gè)滾針50)的內(nèi)側(cè)插入對(duì)應(yīng)的軸部46A，十字軸23旋轉(zhuǎn)自如地被第I軸承叉形件21的各臂部26支承(參照?qǐng)D4)。
[0064]接下來，以與第I軸承叉形件21相同的順序，使用夾具(未圖示)暫時(shí)地?cái)U(kuò)大第2軸承叉形件22的一對(duì)臂部41的間隔。此時(shí)，將十字軸23中的剩余的一對(duì)軸部46B中的一個(gè)軸部46從一對(duì)臂部41之間插入一個(gè)臂部41的嵌合孔42，將另一個(gè)軸部46從一對(duì)臂部41之間插入另一個(gè)臂部41的嵌合孔42。其后，若從各臂部41卸下夾具，則因臂部41的彈性，一對(duì)臂部41的間隔返回到原來間隔，十字軸23的一對(duì)軸部46B成為以不能夠卸下的方式嵌入對(duì)應(yīng)的臂部41的嵌合孔42的狀態(tài)。
[0065]而且，通過壓入將軸承罩24嵌入各臂部41的嵌合孔42。在完成壓入的狀態(tài)下，嵌入各嵌合孔42的軸承罩24的軸承49的內(nèi)側(cè)插入對(duì)應(yīng)的軸部46B，十字軸23旋轉(zhuǎn)自如地被第2軸承叉形件22的各臂部41支承(參照?qǐng)D4)。
[0066]以上，完成十子接頭6。
[0067]在如以上那樣完成的十字接頭6中，如圖3所示，從基部25的一端25A側(cè)將中間軸5的端部5A插入第I接頭叉形件21的插入孔29。插入后的中間軸5成為與插入孔29同軸狀，在中間軸5中，端部5A的鋸齒15與基部25的插入孔29的鋸齒30嚙合。換句話說，基部25與插入到插入孔29的中間軸5鋸齒嵌合。此時(shí)，端部5A的定位槽16與第I接頭叉形件21的各凸緣28的螺栓孔33在中間軸5的軸線方向上位于相同的位置。
[0068]接下來，在形成了階梯35的凸緣28A側(cè)配置一根螺栓51。此時(shí)，在螺栓51中，與頭部51A相比螺紋部51B位于更靠近凸緣28A的位置。而且，將螺栓51擰入凸緣28，使螺紋部51B依次通過凸緣28A的螺栓孔33、和凸緣28B的螺栓孔33。通過了凸緣28A的螺栓孔33的螺紋部51B嵌入中間軸5的端部5A的定位槽16后通過凸緣28B的螺栓孔33。由此，中間軸5在軸線方向上被定位，不能夠從基部25的插入孔29卸下。
[0069]若在一定程度上擰入螺栓51，則頭部51A收納于階梯35，并且螺紋部51B與凸緣28B的螺栓孔33中的螺紋部34嚙合。若在該狀態(tài)下進(jìn)一步將螺栓51擰入規(guī)定量，則凸緣28A通過頭部5IA被推向凸緣28B側(cè)，并且凸緣28B通過螺紋部5IB被拉向凸緣28A側(cè)，從而凸緣28A以及凸緣28B —起彎曲并相互接近。若像這樣將共用的螺栓51組裝于各螺栓孔33從而凸緣28A以及凸緣28B相互接近，則具有這些凸緣28的基部25整體縮徑，插入孔29變窄。由于插入孔29變窄，中間軸5的端部5A的鋸齒15與基部25的插入孔29的鋸齒30更強(qiáng)地嚙合，插入到插入孔29的中間軸5與基部25緊貼。
[0070]以上，針對(duì)十字接頭6的中間軸5的連接完成(參照?qǐng)D2)。
[0071]另外，參照?qǐng)D3，在第2接頭叉形件22的基部40的長邊方向中央部連接金屬制的小齒輪軸7的一端部7B。第2接頭叉形件22與小齒輪軸7可以與第I接頭叉形件21的情況相同地鋸齒嵌合，也可以螺紋嵌合。由此，針對(duì)十字接頭6的小齒輪軸7的連接完成。此夕卜，第2接頭叉形件22與小齒輪軸7除了通過鋸齒嵌合或者螺紋嵌合連接以外，還可以在最初即為一體成形品。
[0072]此外，也可以先將中間軸5連接于第I接頭叉形件21，并且將小齒輪軸7連接于第2接頭叉形件22，之后將十字軸23組裝于第I接頭叉形件21以及第2接頭叉形件22。
[0073]另外，參照?qǐng)D1，萬向接頭4也可以具有與十字接頭6相同的構(gòu)成(第I接頭叉形件21、第2接頭叉形件22、十字軸23以及軸承罩24)。
[0074]如以上在對(duì)十字接頭6連接中間軸5以及小齒輪軸7，并且，對(duì)萬向接頭4連接輸入軸3以及中間軸5的狀態(tài)下，操作轉(zhuǎn)向操作部件2使其向規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)。這樣的話，輸入軸3與轉(zhuǎn)向操作部件2 —起旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向操作部件2的轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩經(jīng)由萬向接頭4也傳遞至中間軸5，中間軸5向與轉(zhuǎn)向操作部件2相同的方向旋轉(zhuǎn)。由此，參照?qǐng)D3，與中間軸5連接的十字接頭6的第I接頭叉形件21向與轉(zhuǎn)向操作部件2相同的方向旋轉(zhuǎn)。在十字軸23中支承于第I接頭叉形件21的一對(duì)臂部26的一對(duì)軸部46A與第I接頭叉形件21的旋轉(zhuǎn)連動(dòng)而以中心部45為中心旋轉(zhuǎn)。由此，十字軸23整體以中心部45為中心向與轉(zhuǎn)向操作部件2相同的方向旋轉(zhuǎn)，支承十字軸23的一對(duì)軸部46B的第2接頭叉形件22向與十字軸23相同的方向，換句話說，與轉(zhuǎn)向操作部件2相同的方向旋轉(zhuǎn)，小齒輪軸7與第2接頭叉形件22 —體旋轉(zhuǎn)。
[0075]這里，如上述中間軸5與小齒輪軸7并不位于同一直線上(參照?qǐng)D1)，所以十字軸23嚴(yán)格來說以中間軸5以及小齒輪軸7的各個(gè)為旋轉(zhuǎn)中心立體地旋轉(zhuǎn)。此時(shí)的十字軸23不僅作用以中間軸5以及小齒輪軸7的各個(gè)為旋轉(zhuǎn)中心的沿周方向的力，在與該周方向交叉的方向上也作用力，所以作用三維的復(fù)合力。[0076]這樣，在轉(zhuǎn)向操作裝置I中，參照?qǐng)D1，轉(zhuǎn)向操作部件2的轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩通過萬向接頭4從輸入軸3傳遞至中間軸5，并且，通過十字接頭6從中間軸5傳遞至小齒輪軸7并使小齒輪軸7旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果，在轉(zhuǎn)向操作裝置I中，隨著小齒輪軸7的旋轉(zhuǎn)，如上述齒條軸8直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各轉(zhuǎn)向輪11的轉(zhuǎn)向。另外，根據(jù)以上可知十字接頭6使并不位于同一直線上的(轉(zhuǎn)向操作部件2側(cè)的)中間軸5和(轉(zhuǎn)向輪11側(cè)的)小齒輪軸7在與這些軸交叉的平面X內(nèi)以相互旋轉(zhuǎn)自如的方式連接。
[0077]接下來，進(jìn)一步對(duì)十字接頭6的十字軸23進(jìn)行說明。
[0078]圖5A是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的十字軸23的側(cè)視圖，圖5B是從與圖5A正交的方向觀察十字軸23的圖。圖6A是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的十字軸23的側(cè)視圖，圖6B是從與圖6A正交的方向觀察十字軸23的圖。圖7A是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的十字軸23的側(cè)視圖，圖7B是從與圖7A正交的方向觀察十字軸23的圖，圖7C是十字軸23的立體圖。圖8是表示十字軸23的老化的圖。此外，圖5?圖7中的“側(cè)視圖”是指從與十字軸23中的全部四根軸部46的延伸方向正交的方向觀察到的側(cè)面圖。
[0079]參照?qǐng)D3，在本發(fā)明的十字軸23形成有脆弱部60。脆弱部60形成于被轉(zhuǎn)向操作部件2側(cè)的第I接頭叉形件21的各臂部26支承的(換句話說，與中間軸5連接的)一對(duì)軸部46A中的一個(gè)(在圖3中向上延伸的軸部46C)。
[0080]如圖5A以及圖5B所示，圖3所示的脆弱部60在軸部46C (46A)的根部(中心部45側(cè)的端部)的外周面上，形成為遍及該外周面的整個(gè)周方向延伸的環(huán)狀。圖5A以及圖5B的脆弱部60是凹陷為U字形的切口。因此，通過在軸部46C的根部設(shè)置凹陷為U字形的環(huán)狀的切口能夠容易地形成脆弱部60。
[0081]另一方面，圖6A以及圖6B的脆弱部60雖然是與圖5A以及圖5B的脆弱部60相同地形成為環(huán)狀的切口，但凹陷為V字形的點(diǎn)與圖5A以及圖5B的脆弱部60不同。圖5A、圖5B、圖6A以及圖6B的任意一個(gè)脆弱部60均通過利用切削工具等對(duì)軸部46C的外周面進(jìn)行切槽來形成。
[0082]而且，除了如圖5A、圖5B、圖6A以及圖6B所示，利用切削工具等在軸部46C的外周面進(jìn)行切槽來形成脆弱部60以外，也可以在通過鑄造使十字軸23整體成形時(shí)使軸部46C在根部進(jìn)行部分縮徑(使縮頸)來形成縮頸部分，并通過該縮頸部分構(gòu)成脆弱部60。使十字軸23的軸部46C部分縮頸的情況下，鑄造后自動(dòng)地形成脆弱部60，所以能夠容易地形成脆弱部60。
[0083]另外，如上述，十字軸23隨著轉(zhuǎn)向操作部件2(參照?qǐng)D3)的轉(zhuǎn)向操作，以中心部45為中心旋轉(zhuǎn)。據(jù)此，也可以不將脆弱部60設(shè)于軸部46C的整周方向(參照?qǐng)D5A、圖5B、圖6A以及圖6B)，而是如圖7A?圖7C所示，在軸部46C的根部的外周面，分別形成于十字軸23的移動(dòng)方向(旋轉(zhuǎn)方向，參照?qǐng)D7A的虛線箭頭)上的上游側(cè)端部以及下游側(cè)端部。
[0084]這樣的十字接頭6以及中間軸5的組合中，十字接頭6的十字軸23必定是在脆弱部60最先并且瞬間地?fù)p壞,所以能夠事先確定出在十字接頭6以及中間軸5中最先損壞的位置。特別是，通過將脆弱部60設(shè)于十字軸23中的軸部46C的根部這樣的容易積累疲勞的位置，從而能夠使十字軸23必定最先在脆弱部60損壞。該情況下,軸部46C隨著脆弱部60的損壞，從根部折斷。
[0085]而且，若將脆弱部60至少設(shè)于十字軸23的移動(dòng)方向上的軸部46C的上游側(cè)端部以及下游側(cè)端部(參照?qǐng)D7A?圖7C)、或設(shè)于十字軸23的軸部46C的外周面的整周上(參照?qǐng)D5A、圖5B、圖6A以及圖6B)，則能夠使十字軸23必定最先在脆弱部60損壞。
[0086]這里，優(yōu)選不在一對(duì)軸部46A的雙方設(shè)置脆弱部60，而僅在一個(gè)軸部46C設(shè)置脆弱部60。這是因?yàn)橄氲饺粼陔p方的軸部46A設(shè)置脆弱部60，則雙方的軸部46A同時(shí)損壞的情況。若雙方的軸部46A同時(shí)損壞，則十字軸23與第I叉形件21的連接狀態(tài)被完全解除，所以轉(zhuǎn)向操作部件2的轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩不從中間軸5連接至小齒輪軸7，使轉(zhuǎn)向輪11轉(zhuǎn)向(自行)變得困難(參照?qǐng)D1以及圖3)。
[0087]此外，將脆弱部60設(shè)于軸部46C的上述上游側(cè)端部以及下游側(cè)端部的情況下(參照?qǐng)D7A?圖7C)，考慮十字軸23立體地旋轉(zhuǎn)、對(duì)旋轉(zhuǎn)中的十字軸23作用三維的復(fù)合力，在各上述上游側(cè)端部以及下游側(cè)端部中，不將脆弱部60設(shè)于定點(diǎn)的狹窄范圍，而在軸部46C的周方向上遍及一定程度的范圍設(shè)置即可。這樣的話，能夠使該復(fù)合力可靠地作用于脆弱部60,所以能夠使十字軸23必定最先在脆弱部60損壞。
[0088]而且，在圖8的圖表中，將橫軸設(shè)為經(jīng)過年數(shù)，將縱軸設(shè)為中間軸5整體(也包括十字接頭6)的剛性(扭轉(zhuǎn)剛度)，表示根據(jù)經(jīng)過年數(shù)而中間軸5的剛性逐漸降低的情況(中間軸5的老化)。十字接頭6的十字軸23未設(shè)有脆弱部60的情況下的中間軸5的剛性以幾乎恒定的程度逐漸降低至零(參照虛線部分)。因此，十字軸23的任意一個(gè)軸部46損壞時(shí)，剩余的所有的軸部46也處于損壞前的狀態(tài)，中間軸5整體的壽命幾乎耗盡。因此，即使對(duì)轉(zhuǎn)向操作部件2進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作，也難以繼續(xù)將轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩從中間軸5傳遞至小齒輪軸7來使轉(zhuǎn)向輪11轉(zhuǎn)向而自行(參照?qǐng)D1以及圖3)。另外，像這樣中間軸5整體逐漸惡化的情況下，對(duì)于對(duì)轉(zhuǎn)向操作部件2進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作的人員來說，到中間軸5整體達(dá)到壽命為止難以檢測(cè)中間軸5惡化到何種程度。
[0089]另一方面，對(duì)于如本發(fā)明在十字軸23設(shè)置了脆弱部60的情況下的中間軸5的剛性來說，即使設(shè)置了脆弱部60的軸部46C因積累了某種程度的疲勞而損壞(參照?qǐng)D8的圖表的點(diǎn)P)，剩余所有的軸部46也維持必要充分的剛性。因此，中間軸5整體的剛性在設(shè)置了脆弱部60的軸部46C損壞時(shí)，以某種程度急劇降低，但在降低后，也有能夠發(fā)揮功能的程度的大小，中間軸5整體未達(dá)到壽命，能夠作為產(chǎn)品在一定期間內(nèi)發(fā)揮作用(參照在圖8的圖表中點(diǎn)P以下的實(shí)線部分)。
[0090]具體而言，參照?qǐng)D3，即使在軸部46C損壞而折斷的情況下，未損壞的軸部46A (除了軸部46C的軸部46A)也與第I叉形件21繼續(xù)連接，所以能夠經(jīng)由軸部46A以及一對(duì)軸部46B(換句話說，三個(gè)軸部46)將該轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩從第I叉形件21傳遞至第2叉形件22。另外，第I叉形件21的臂部26隨著旋轉(zhuǎn)而與第2叉形件22的臂部41抵接，從而也能夠?qū)⑥D(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩從第I叉形件21傳遞至第2叉形件22。因此，對(duì)轉(zhuǎn)向操作部件2進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作，也能夠繼續(xù)將轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩從中間軸5傳遞至小齒輪軸7而使轉(zhuǎn)向輪11轉(zhuǎn)向，所以能夠向最近的修理廠等自行。換句話說，若像這樣在十字軸23的一個(gè)軸部46 (46C)設(shè)置脆弱部60，則能夠在不能夠自行之前，將中間軸5中的十字軸23的損壞告知給用戶。而且，像這樣能夠?qū)⒃谑纸宇^6以及其周圍的部件(中間軸5)中最先損壞的位置事先確定為十字軸23的脆弱部60，所以能夠?qū)崿F(xiàn)在故障后的一定期間也能夠自行的故障模式(參照?qǐng)D8的圖表中的實(shí)線部分)。
[0091]這里，在中間軸5中，除了壽命，還存在比壽命短的耐用年限。這里的耐用年限是中間軸5能夠作為產(chǎn)品發(fā)揮功能的期間，期望若經(jīng)過該期間，則達(dá)到壽命之前盡量在較早的時(shí)期更換中間軸5的必要部件(十字接頭6的十字軸23等)。而且，如上述期望十字軸23在脆弱部60損壞的時(shí)間是在該耐用年限之后，并且，在達(dá)到壽命很早之前。這是因?yàn)槿粼摃r(shí)間在耐用年限之前，則中間軸5 (也包括十字接頭6)還能夠作為產(chǎn)品發(fā)揮功能，卻過早地更換十字軸23而產(chǎn)生浪費(fèi)，若該時(shí)間為達(dá)到壽命的時(shí)候，則如上述，一旦軸部46C損壞則成為自行困難的狀態(tài)。
[0092]此外，在上述的實(shí)施方式中，將脆弱部60作為切口或者縮頸，設(shè)于軸部46C的根部的整周上或者周上兩個(gè)位置，并且，使該切口或者縮頸的剖面形狀成為U字形、V字形(參照?qǐng)D5A、圖5B、圖6A、圖6B、圖7A?圖7C)。這些脆弱部60的構(gòu)成能夠根據(jù)情況適當(dāng)?shù)刈兏＠?，將脆弱?0設(shè)于軸部46C的根部的整周上還是設(shè)于周上兩個(gè)位置可以根據(jù)加工的情況決定。另外，若應(yīng)用剖面為V字形的切口或者縮頸的脆弱部60 (參照?qǐng)D6A、圖6B)，則應(yīng)力比較容易集中于V字的脆弱部60的角(最深部)，所以能夠?qū)⒃诖嗳醪?0的十字軸23的損壞時(shí)間提前。相反，若欲推遲該損壞時(shí)間，則應(yīng)用應(yīng)力集中比較緩和的剖面為U字形的切口或者縮頸的脆弱部60即可(參照?qǐng)D5A、圖5B)。
[0093]另外，在圖5A、圖5B、圖6A、圖6B、圖7A?圖7C的任意一個(gè)十字軸23中，均在十字軸23中靠近轉(zhuǎn)向操作部件2的一側(cè)(與中間軸5連接的一側(cè)，轉(zhuǎn)向操作部件2的轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩最先傳遞的一側(cè))的軸部46A (46C)設(shè)置脆弱部60 (參照?qǐng)D3)。因此，例如在轉(zhuǎn)向操作部件2的轉(zhuǎn)向操作中十字軸23在脆弱部60損壞時(shí)，隨著十字軸23的急劇的剛性降低(參照?qǐng)D8的點(diǎn)P)轉(zhuǎn)向操作部件2的游隙迅速增加，所以通過轉(zhuǎn)向操作部件2的轉(zhuǎn)向操作感覺的急劇的變化，能夠?qū)⑹纸宇^6的損壞靠直感通知給轉(zhuǎn)向操作部件2的操作者。換句話說，能夠使十字接頭6以及其周圍的部件(中間軸5)以容易檢測(cè)這些部件的損壞的方式損壞。此外，對(duì)于該游隙，隨著在脆弱部60的十字軸23的損壞,例如,對(duì)轉(zhuǎn)向操作部件2進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作時(shí)，突然產(chǎn)生7?10°左右的轉(zhuǎn)向操作角度的游隙即可。
[0094]而且，在十字軸23中，至少對(duì)脆弱部60實(shí)施淬火處理。具體而言，在十字軸23形成了脆弱部60后，對(duì)脆弱部60的表面實(shí)施淬火處理。優(yōu)選淬火處理后的脆弱部60的表面的硬度為60?64HRC。像這樣通過實(shí)施淬火處理，能夠使十字軸23在脆弱部60瞬間損壞，并且能夠使十字軸23在脆弱部60損壞時(shí)產(chǎn)生聲音，所以能夠可靠地向轉(zhuǎn)向操作部件2的操作者通知十字接頭6的損壞。換句話說，能夠使十字接頭6以及其周圍的部件(中間軸5)以容易檢測(cè)這些部件的損壞的方式損壞。另外，通過對(duì)脆弱部60實(shí)施淬火處理，能夠抑制脆弱部60中的強(qiáng)度的偏差，使十字軸23在積累了規(guī)定的疲勞時(shí)必定在脆弱部60損壞，所以在脆弱部60的十字軸23的破壞時(shí)間的估計(jì)變得容易。
[0095]而且，在連接維護(hù)性比較良好的中間軸5和小齒輪軸7的十字接頭6的十字軸23設(shè)有脆弱部60，所以即使十字軸23在脆弱部60損壞，也能夠通過中間軸5的裝卸容易地進(jìn)行十字軸23的更換(參照?qǐng)D1?圖3)。另外，在轉(zhuǎn)向操作裝置I中，事先知道在轉(zhuǎn)向操作部件2的轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩的傳遞系統(tǒng)中最先毀壞的部分(最弱部位)是十字接頭6的十字軸23中的中間軸5側(cè)的軸部46C (46A)，所以將十字軸23、十字接頭6連接的中間軸5作為更換(維修)部件預(yù)先準(zhǔn)備即可，所以能夠?qū)崿F(xiàn)保全性(換句話說，維護(hù)性)的提高。
[0096]如以上，根據(jù)本發(fā)明，在容易進(jìn)行損壞位置的確定的十字軸23設(shè)置脆弱部60，并且，僅在十字軸23中的一個(gè)軸部46A (46C)設(shè)置脆弱部60以使在脆弱部60的十字軸23的損壞后也能夠自行片刻。通過這樣的構(gòu)成，在轉(zhuǎn)向操作裝置I中，能夠明確因劣化而最先損壞的部位，并且即使軸部46C損壞也能夠使車輛自行至修理廠，從而能夠?qū)崿F(xiàn)車輛整體的使用便利性的提高。
[0097]該發(fā)明并不限定于以上所說明的實(shí)施方式，能夠在權(quán)利要求記載的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。
[0098]例如，雖然將脆弱部60設(shè)于軸部46C的根部，但為了調(diào)整在脆弱部60的十字軸23的損壞時(shí)間等，也可以靠近軸部46C的前端部分設(shè)置脆弱部60。
[0099]另外，在十字接頭6中，第2接頭叉形件22的構(gòu)成也可以與第I接頭叉形件21相同。另外，該十字接頭6并不限定于應(yīng)用于轉(zhuǎn)向操作裝置1，也能夠應(yīng)用于連接不存在于同一直線上的兩個(gè)軸的任意裝置。
[0100]附圖標(biāo)記說明
[0101]I…轉(zhuǎn)向操作裝置
[0102]2…轉(zhuǎn)向操作部件
[0103]3…輸入軸
[0104]5…中間軸
[0105]6----h字接頭
[0106]7…小齒輪軸
[0107]11...轉(zhuǎn)向輪
[0108]23…十字軸
[0109]46…軸部
[0110]46A…軸部
[0111]460.軸部
[0112]60…脆弱部`
[0113]X…平面
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)向操作裝置，是包括方向盤側(cè)的第I轉(zhuǎn)矩傳遞部件、轉(zhuǎn)向輪側(cè)的第2轉(zhuǎn)矩傳遞部件、以及將所述第I轉(zhuǎn)矩傳遞部件以及第2轉(zhuǎn)矩傳遞部件在與各轉(zhuǎn)矩傳遞部件交叉的平面內(nèi)相互旋轉(zhuǎn)自如地連接的十字接頭，且通過將方向盤的轉(zhuǎn)向操作轉(zhuǎn)矩從所述第I轉(zhuǎn)矩傳遞部件傳遞至所述第2轉(zhuǎn)矩傳遞部件從而使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于， 在所述十字接頭的十字軸形成有脆弱部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于， 所述脆弱部包括形成于所述十字軸的軸部的外周面的切口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于， 所述脆弱部包括使所述十字軸的軸部部分縮徑而成的縮頸部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或者3所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于， 所述脆弱部形成于所述十字軸的軸部的根部的外周面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于， 所述脆弱部在所述十字軸的軸部的外周面上，分別形成于所述十字軸的移動(dòng)方向上的上游側(cè)端部以及下游側(cè)端部。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于， 所述脆弱部在所述十字軸的軸部的外周面上，形成為遍及周方向整個(gè)區(qū)域延伸的環(huán)狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于， 對(duì)所述脆弱部實(shí)施了淬火處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于， 所述脆弱部在所述十字軸中形成于與所述第I轉(zhuǎn)矩傳遞部件連接的軸部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向操作裝置，其特征在于， 所述第I轉(zhuǎn)矩傳遞部件包括將與方向盤連接的輸入軸和所述第2連接元件連接的中間軸， 所述第2轉(zhuǎn)矩傳遞部件包括小齒輪軸。
10.一種十字接頭，該十字接頭是將方向盤側(cè)的第I轉(zhuǎn)矩傳遞部件和轉(zhuǎn)向輪側(cè)的第2轉(zhuǎn)矩傳遞部件在與各轉(zhuǎn)矩傳遞部件交叉的平面內(nèi)相互旋轉(zhuǎn)自如地連接的十字接頭，其特征在于， 在十字軸形成有脆弱部。
【文檔編號(hào)】F16D3/41GK103732475SQ201280039662
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月29日
【發(fā)明者】小山剛司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社捷太格特