JP2003534200A - テレスコピック機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特に、自動車のステアリングコラムのためのテレスコピック機構であり、少なくとも１つの側に平坦部（１２）を有する内部要素（１０）と、内部要素（１０）と相補的であり、且つ、内部要素がその内部で平坦部（１２）にて回転するロール体によりガイドされる外部要素（１４）とを有しており、このテレスコピック機構は、ロール体の少なくとも幾つかが弾性の中空体（１８）として構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、テレスコピック機構に関し、特に、自動車のステアリングコラムの
ための、少なくとも一方の側に平坦部を有する内部要素と、内部要素と相補的で
あり、且つ、内部要素が、平坦部にて回転するロール体を用いてガイドされる外
部要素とを有するテレスコピック機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

確実に調節可能なステアリングホイールおよび／または安全なステアリングコ
ラムを有する自動車のために、ステアリングコラムはテレスコピック機構を有し
ていなければならない。テレスコピック機構は、ステアリングコラムの長さを調
節可能にし、したがって、ステアリングホイールの位置をそれぞれの運転者の着
座位置に適合することができ、および／または、車両の衝突の場合にステアリン
グコラムを縮ませることができる。内部要素および外部要素が互いに入れ子式に
ガイドされ、全体としてステアリングコラムを形成している。例えば、外部要素
は一端にてステアリング機構と連結され、内部要素は、他端にてステアリングホ
イールを支持している。テレスコピック機構は、外部要素に対して内部要素の滑
らかな軸方向の調節を行うことを意図している。しかし、一方では、テレスコピ
ック機構は、内部要素と外部要素の間隙（クリアランス）を有することなく、且
つ、ステアリングのトルクを内部要素から外部要素に対称的に伝達することを保
証するためのものである。ここで、対称的とは、ステアリングホイールにかかる
トルクにより生じる外部要素に対する内部要素のねじれが、トルクの作用方向と
は無関係であり、それゆえ、ステアリングホイールがいずれの方向に回転されて
も同じステアリング感覚が運転者に与えられることである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の目的は、回転方向に存在する内部要素と外部要素の間隙を、滑らかな
軸方向移動を妨害せずに最小限に減じるためのテレスコピック機構を作製するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段と発明の効果】

本発明における目的は、ロール体の少なくとも幾つかが弾性の中空体として構
成されることにより達成される。

【０００５】 慣用のローラベアリングにおいて、ロール体は、中実または剛体で且つ実質的
に変形可能でないロールとして構成されている。一方、このようなローラの代わ
りに提供される本発明の中空体は、多少の弾性変形可能性を有しており、そのた
め、中空体は、内部要素の平坦部と、対向する外部要素の平坦部との間の間隙を
自動的に適合させる。同時に、応力が加えられていない状態において円形である
中空体の外側断面は、わずかに変形して楕円形状になる。テレスコピック機構の
軸方向の移動中に生じる回転運動の間、連続的な弾性変形が生じ、その間、楕円
形は中空体に対する向きを常に変化させるが、楕円の偏心率は維持される。この
弾性変形が回転運動に、そして、それにより外部要素に対する内部要素の軸方向
の移動に与える抵抗はわずかにすぎないため、滑らかな移動が可能になる。しか
しながら、中空体は、外部要素に対するのと同様にして、内部要素に対しても、
常に張力下にあるため、内部要素が回転する間に間隙は生じない。内部要素に作
用するトルクにより、中空体の断面はその一端において他端よりも平坦化され、
そのため、内部要素は外部要素に対してわずかにねじられる。トルクが反対方向
に作用する場合、この変形はコイルばねの他端にて生じる。しかしながら、変形
の度合いはトルクの大きさに依存するのであり、その方向によるものではない。
一次近似として、ねじれの度合いは、加えられるトルクに比例し、中空体のため
の適切な硬さを選択することにより、確実なステアリング感覚が運転者にもたら
すようにねじれの度合いが調節され得る。

【０００６】 さらに、本発明のテレスコピック機構を自動車のステアリングコラムに用いる
際、中空体の弾性変形可能性により、ある程度、振動が緩衝され、それにより、
ステアリング機構による振動はステアリングホイールに伝達されない、または、
伝達されたとしてもわずかな程度であるという利点が生じる。

【０００７】 本発明の有利な展開は、本発明の従属請求項から生じる。

【０００８】 好ましくは、中空体は、好ましくは引張ばねであるコイルばねにより形成され
、コイルばねのコイルは、応力が加えられていない状態においてブロック状に（
すき間なく（on block））巻かれている。コイルばねを形成しているスチールワ
イヤは矩形または正方形の断面形状を有してもよく、それにより、コイルばねの
外側形状は、慣用のロール状のロールバレルの形状と非常に類似する。

【０００９】 異なる実施形態において、ロール体は中空のシリンダ、例えばシームレス（継
目無し）の小さいチューブ、または、ばねスチールシートのブランクとして構成
される。ばねスチールシートは中空シリンダ状に巻き上げられて、その両端が継
目にて互いに突き合わされてブランクとなる。スチールシートのブランクの場合
、継目は、好ましくは、ジグザグに、もしくは波状に延在し、または、シリンダ
の外周を少なくとも１回完全に取り囲むように延在し、そのため、継目を越えて
回転するときに、弾性変形抵抗における実質的な変化は生じない。

【００１０】 ロール体はケージ内に、通常の方法で保持され得る。

【００１１】 内部要素の外側断面および外部要素の内側断面は、好ましくは正多角形、例え
ば正三角形の形状を有し、したがって３つの平坦部が内部要素に存在し、それら
の平坦部は、各々、外部要素にて１組のロール体の上に支持される。

【００１２】 例えば、射出成型されたプラスチック部品により形成され得るケージは、多角
形の辺の数に対応する個数のセクションを有しており、それらは各々、１組のロ
ール体を収容している。好ましくは、これらのセクションは柔軟なクロス部材を
用いて互いに連結される。最初に、ケージを、個々のロール体をその内部に問題
なく挿入または挟むことができる平坦なテープとして作製することができる。次
いで、テープを多角形の形状に曲げて内部要素の周囲に配置し、軸方向に押して
、内部要素と外部要素との間の空間に入れる。

【００１３】 個々のケージ部分の厚みは、回避できない許容誤差を考慮して、内部要素と外
部要素の間の間隙に適合させ得る。したがって、中空体の弾性変形が所定の値を
超えたとき、内部要素は、外部要素において、ケージの上に直接支持される。こ
うして、内部要素と外部要素との間の最大ねじれをケージの適切な形状により制
限することができる。あるいは、またはさらに、ねじれを制限するために、中空
体の各々に中実のロールを挿入することも可能である。中実のロールは中空体内
にある程度の間隙を有して配置され、且つ、中空体の弾性平坦化の程度を制限す
る。さらに、中空体と中実のロールをロール体として交互にケージの窓状部内に
挿入することも考えられる。その場合、ロールの直径は中空体の直径よりも幾分
小さく、それゆえ、ロールは、内部要素と外部要素の間に間隙を有して配置され
、中空体の変形のみを制限する。

【００１４】

【発明の実施の形態】

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図を用いてより詳細に説明する。

【００１５】 図１に示すテレスコピック機構は、内部要素１０を有する。内部要素１０は、
金属、例えばスチールの押出材として形成され、その外側断面の形状は、角が丸
くされた正三角形であり、したがって、等角度間隔にて配置された３つの平坦部
１２を形成している。内部要素１０は、外部要素１４に所定の距離を有して取り
囲まれている。外部要素１４もまた金属の押出材であり、その内側断面は内部要
素の外側断面に適合し、したがって、この断面も内部要素の平坦部と所定の距離
を有して平行に対向する３つの平坦部１６を形成している。相互に対向する、内
部要素１０の平坦部１２と外部要素１４の平坦部１６との空間は、ブロック状に
巻かれたコイルばね１８によって形成されたロール体により、間隙を有すること
なく充填されている。コイルばね１８は、その外周を平坦部１２および１６と接
触させつつ、慣用のローラベアリングのロール体とほぼ同様に回転するため、内
部要素１０が外部要素１４に対して滑らかに軸方向移動することが可能となる。

【００１６】 コイルばね１８は一体のプラスチックケージ２０に保持されている。ケージ２
０は、２つの柔軟なクロス部材２４により互いに連結された、厚みの大きい３つ
の部分２２を形成している。部分２２は各々１組のコイルばね１８を収容してお
り、そのコイルバネ１８は、軸方向すなわち図１の平面に対して垂直な方向に前
後に複数配置され、内部要素１０を外部要素１４内で安定してガイドすることを
保証する。

【００１７】 実施例として、内部要素１０と外部要素１４とが合わさることで、長さの調節
が可能なステアリングコラムを形成することが想定され得る。そして、ステアリ
ングホイールを内部要素１０または外部要素１４のいずれか一方に取り付け、ス
テアリングホイールを取り付けない、もう一方の部品をステアリング機構に連結
する。ここで論じる実施例においては、内部要素１０をステアリングホイールに
連結するものとする。運転者がステアリングホイールを回転させると、内部要素
１０に働くトルクがコイルばね１８により間隙を生じずに外部要素１４に伝達さ
れる。同時に、コイルばねの断面がわずかに変形して楕円状になる。トルクが図
１において時計回り方向に作用する場合、反時計回り方向に示される側のコイル
ばね１８の端部は、内部要素１０と外部要素１４との間で圧縮される。そして、
ケージの厚みの大きい部分２２が平坦部１２と平坦部１６の間で締め付けられた
ときに最大変形が生じる。この状態において、テレスコピック機構の軸方向の移
動は、ケージ２０の摩擦力により大幅に制限される。しかし、本発明の場合、こ
れは不都合なことではない。なぜなら、通常、ステアリングホイールの位置を設
定するための軸方向の移動はトルクがかからない状態において行われるからであ
る。

【００１８】 ２つの柔軟なクロス部材２４により互いに連結されたケージ２０の３つの部分
２２は、テレスコピック機構内に設置する前に、平坦な伸張テープの形状を有す
ることができる。伸張テープの一部が図２に示されている。適切な窓状開口部２
６内に３つのコイルばね１８をテレスコピック機構の軸方向（紙面に対して左右
方向）に前後に配置し保持している部分２２が、部分的に平面図で、また部分的
に断面図で示されている。部分２２の、図２において見ることのできる側におい
て、また、見ることのできない反対側においても、開口部２６の壁部はキャッチ
２８を有する。キャッチ２８は、内側に突出し、それぞれのコイルばね１８を適
切な位置に確実に保持し、また、コイルばね１８をその設置中に弾性的に挟むこ
とができる寸法を有している。

【００１９】 図２の右側のコイルばね１８の場合、中実なロール３０が点線で示されている
。ロール３０はコイルばねの内側に挿入され、コイルばねのコイルを内側から間
隙を有して支持し、それにより、コイルばね１８の断面の弾性変形が制限される
。このロール３０は、ケージ２０と同様に、内部要素１０と外部要素１４との間
の相互のねじれを制限する機能を有する。しかしながら、ロール３０を用いるこ
とは、トルクの応力下においてもテレスコピック機構の滑らかな調節が可能にな
るという利点を有する。

【００２０】

【変形例１】 上記実施例における変形例として、図１および２に示したコイルばね１８の代
えて、形状の異なる、本質的に弾性の中空体、例えば継目を有する、または、有
さない中空のシリンダを用いることができる。図３ａは、ロールバレルの一例を
示している。ロールバレルは中空のシリンダ３２として構成され、図３ｂに示し
たブランク３２ａを巻き上げることにより形成される。ブランクの端部は完成し
た中空体３２において互いに接触し、継目３４を形成する。本変形例において、
継目３４は、中空シリンダの外周上を正確に１回取り巻くＶ字として延在してい
る。このようにして、ロールバレルの耐弾性変形性が回転運動中に著しく変更し
ないことが保証される。

【００２１】

【変形例２】 上記変形例の別の態様として、図４ａは図４ｂに示されたブランク３６ａから
作製された中空のシリンダ３６を示している。この場合、継目３８はロールバレ
ルの外周を螺旋状に１回延在する。

【００２２】

【変形例３】 図５ａは、上記変形例における中空シリンダのさらなる変形例であるシリンダ
本体４０を示しており、図５ｂは関連するブランク４０ａを示している。この中
空体に関しては、継目４２は波状に延在する。継目４２はロール体の外周を完全
に周回していないため、継目の上を回転する際にわずかな変形抵抗の変化が生じ
るかもしれない。継目が波状に進行するため、中空体がより柔軟に変形するゾー
ンは、大きい角度にわたって分布され、それゆえ、変形の挙動差は不利益となる
程ではない。図２に示すように、複数のロール体を互いに平行に配置する場合、
変形挙動はさらに均等化される。なぜなら、中空のシリンダ４０が関連する開口
部２６に、それぞれの継目４２が互いに対して幾分ずれるように挿入されると、
それらが、テレスコピック機構のシフト中に時間差を有して回転するからである
。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、テレスコピック機構の断面図である。

【図２】 図２は、テレスコピック機構内に設置する前の状態における、ロ
ール体が挿入されたケージの部分図である。

【図３ａ】 図３ａは、ロールバレルの斜視図を示す。

【図３ｂ】 図３ｂは、ブランクを示す。

【図４ａ】 図４ａは、図３ａと類似のロールバレルの斜視図を示す。

【図４ｂ】 図４ｂは、図３ｂと類似のブランクを示す。

【図５ａ】 図５ａは、図３ａと類似のロールバレルの斜視図を示す。

【図５ｂ】 図５ｂは、図３ｂと類似のブランクを示す。

【符号の説明】

１０ 内部要素 １２ 平坦部 １４ 外部要素 １８ コイルばね ２０ ケージ ２２ 部分 ２４ クロス部材 ３０ ロール ３２、３６、４０ シリンダ ３４、３８、４２ 継目

【手続補正書】

【提出日】平成１４年４月３日（２００２．４．３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００５】 本発明の態様に従えば、自動車のステアリングコラムのためのテレスコピック
機構であって、 少なくとも１つの側に平坦部（１２）を有する内部要素（１０）と； 該内部要素（１０）と相補的であり、且つ、上記内部要素がその内部で上記平坦
部（１２）にて回転するロール体によりガイドされる外部要素（１４）と；を有
する上記テレスコピック機構において、 該ロール体の少なくとも幾つかが弾性の中空体（１８；３２；３６；４０）と
して構成されていることを特徴とするテレスコピック機構が提供される。本発明
においては、上記中空体がコイルばね（１８）であることが好ましい。また、上
記コイルばね（１８）が引張ばねであり、該ばねのコイルが、応力が加えられて
いない状態において、ブロック状に相互に対向して存在することが好ましい。さ
らに、上記コイルばね（１８）が、矩形の断面を有するばねスチールワイヤから
形成し得る。 上記中空体が中空のシリンダ（３２；３６；４０）であることが好ましい。ま
た、上記中空のシリンダ（３２；３６；４０）がブランク（３２ａ；３６ａ；４
０ａ）を巻き上げることにより形成されており、該ブランクの両端部が継目（３
４；３８；４２）を形成して互いに接触していることが好ましい。さらに、上記
継目（３４；３８；４２）が上記中空シリンダの軸に対して斜めに延在し得る。
上記継目（３４；３８）が上記中空シリンダの周囲に少なくとも一回延在してい
てもよい。 上記内部要素（１０）が多角形の外側断面を有し、且つ、幾つかの平坦部（１
２）を形成し、該平坦部が各々一組の中空体（１８）の上に、外部要素（１４）
の内側断面の対応する平坦部（１６）にて支持されていることが好ましい。また
、上記中空体（１８）がケージ（２０）内に保持され、該ケージが、内部要素（
１０）と外部要素（１４）の間の空間をほとんど間隙を生じずに充填し、且つ、
コイルばね（１８）の外側断面の変形のための境界を形成していることが好まし
い。さらに、上記ケージ（２０）が、幾つかの厚みの大きい部分を形成し、これ
らの部分（２２）が各々上記内部要素（１０）の平坦部（１２）に割り当てられ
、１組の中空本体（１８）を収容し、且つ、柔軟なクロス部材（２４）により互
いに連結し得る。また、上記ケージ（２０）が射出成型された部品であり、この
部品が伸張テープとして作製され、且つ、クロス部材（２４）にて、内部要素（
１０）の外側断面に対応する形状に曲げることができてもよい。 上記中空体（１８）の内面を間隙を有して支持し、且つ、中空本体の外側断面
の弾性変形を制限する中実の円柱状ロール（３０）が、上記中空本体（１８）の
少なくとも１つに挿入されていればよい。 慣用のローラベアリングにおいて、ロール体は、中実または剛体で且つ実質的
に変形可能でないロールとして構成されている。一方、このようなローラの代わ
りに提供される本発明の中空体は、多少の弾性変形可能性を有しており、そのた
め、中空体は、内部要素の平坦部と、対向する外部要素の平坦部との間の間隙を
自動的に適合させる。同時に、応力が加えられていない状態において円形である
中空体の外側断面は、わずかに変形して楕円形状になる。テレスコピック機構の
軸方向の移動中に生じる回転運動の間、連続的な弾性変形が生じ、その間、楕円
形は中空体に対する向きを常に変化させるが、楕円の偏心率は維持される。この
弾性変形が回転運動に、そして、それにより外部要素に対する内部要素の軸方向
の移動に与える抵抗はわずかにすぎないため、滑らかな移動が可能になる。しか
しながら、中空体は、外部要素に対するのと同様にして、内部要素に対しても、
常に張力下にあるため、内部要素が回転する間に間隙は生じない。内部要素に作
用するトルクにより、中空体の断面はその一端において他端よりも平坦化され、
そのため、内部要素は外部要素に対してわずかにねじられる。トルクが反対方向
に作用する場合、この変形はコイルばねの他端にて生じる。しかしながら、変形
の度合いはトルクの大きさに依存するのであり、その方向によるものではない。
一次近似として、ねじれの度合いは、加えられるトルクに比例し、中空体のため
の適切な硬さを選択することにより、確実なステアリング感覚が運転者にもたら
されるようにねじれの度合いが調節され得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＢＲ，Ｊ Ｐ，ＵＳ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特に、自動車のステアリングコラムのためのテレスコピック
   機構であって、 少なくとも１つの側に平坦部（１２）を有する内部要素（１０）と； 該内部要素（１０）と相補的であり、且つ、上記内部要素がその内部で上記平坦
   部（１２）にて回転するロール体によりガイドされる外部要素（１４）と；を有
   する上記テレスコピック機構において、 該ロール体の少なくとも幾つかが弾性の中空体（１８；３２；３６；４０）と
   して構成されていることを特徴とするテレスコピック機構。
2. 【請求項２】 上記中空体がコイルばね（１８）であることを特徴とする請
   求項１に記載のテレスコピック機構。
3. 【請求項３】 上記コイルばね（１８）が引張ばねであり、該ばねのコイル
   が、応力が加えられていない状態において、ブロック状に相互に対向して存在す
   ることを特徴とする請求項２に記載のテレスコピック機構。
4. 【請求項４】 上記コイルばね（１８）が、矩形の断面を有するばねスチー
   ルワイヤから形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のテレス
   コピック機構。
5. 【請求項５】 上記中空体が中空のシリンダ（３２；３６；４０）であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のテレスコピック機構。
6. 【請求項６】 上記中空のシリンダ（３２；３６；４０）がブランク（３２
   ａ；３６ａ；４０ａ）を巻き上げることにより形成されており、該ブランクの両
   端部が継目（３４；３８；４２）を形成して互いに接触していることを特徴とす
   る請求項５に記載のテレスコピック機構。
7. 【請求項７】 上記継目（３４；３８；４２）が上記中空シリンダの軸に対
   して斜めに延在していることを特徴とする請求項６に記載のテレスコピック機構
   。
8. 【請求項８】 上記継目（３４；３８）が上記中空シリンダの周囲に少なく
   とも一回延在していることを特徴とする請求項７に記載のテレスコピック機構。
9. 【請求項９】 上記内部要素（１０）が多角形の外側断面を有し、且つ、幾
   つかの平坦部（１２）を形成し、該平坦部が各々一組の中空体（１８）の上に、
   外部要素（１４）の内側断面の対応する平坦部（１６）にて支持されていること
   を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のテレスコピック機構。
10. 【請求項１０】 上記中空体（１８）がケージ（２０）内に保持され、該ケ
    ージが、内部要素（１０）と外部要素（１４）の間の空間をほとんど間隙を生じ
    ずに充填し、且つ、コイルばね（１８）の外側断面の変形のための境界を形成し
    ていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のテレスコピック機
    構。
11. 【請求項１１】 上記ケージ（２０）が、幾つかの厚みの大きい部分を形成
    し、これらの部分（２２）が各々上記内部要素（１０）の平坦部（１２）に割り
    当てられ、１組の中空本体（１８）を収容し、且つ、柔軟なクロス部材（２４）
    により互いに連結されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のテレ
    スコピック機構。
12. 【請求項１２】 上記ケージ（２０）が射出成型された部品であり、この部
    品が伸張テープとして作製され、且つ、クロス部材（２４）にて、内部要素（１
    ０）の外側断面に対応する形状に曲げることができることを特徴とする請求項１
    １に記載のテレスコピック機構。
13. 【請求項１３】 上記中空体（１８）の内面を間隙を有して支持し、且つ、
    中空本体の外側断面の弾性変形を制限する中実の円柱状ロール（３０）が、上記
    中空本体（１８）の少なくとも１つに挿入されていることを特徴とする請求項１
    〜１２のいずれか一項に記載のテレスコピック機構。