JP2004168229A

JP2004168229A - 車両ステアリング用伸縮軸

Info

Publication number: JP2004168229A
Application number: JP2002338367A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shibazaki; 健一柴崎; Yasuhisa Yamada; 康久山田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】安定した摺動荷重を実現すると共に、回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達でき、しかも、耐久性を向上し、製造コストを低減すること。
【解決手段】雄軸１の外周面と雌軸２の内周面とに夫々形成した複数対の軸方向溝３，５の間に、両軸１，２の軸方向相対移動の際に転動する球状体７を配置し、雄軸１の外周面の軸方向溝３の配置角度パターンと、雌軸２の内周面の軸方向溝５の配置角度パターンとが異なっている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の操舵機構部の伸縮軸には、自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。さらに、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイールの位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求される。
【０００３】
これら何れの場合にも、伸縮軸は、ガタ音を低減することと、ステアリングホイール上のガタ感を低減することと、軸方向の摺動動作時における摺動抵抗を低減することとが要求される。
【０００４】
このようなことから、従来、伸縮軸の雄軸に、ナイロン膜をコーティングし、摺動部にグリースを塗布し、金属騒音、金属打音等を吸収または緩和するとともに、摺動抵抗の低減と回転方向ガタの低減を行ってきた。
【０００５】
しかし、使用経過によりナイロン膜の摩耗が進展して回転方向ガタが大きくなるといったことがある。また、エンジンルーム内の高温にさらされる条件下では、ナイロン膜は、体積変化し、摺動抵抗が著しく大きくなったり、摩耗が著しく促進されたりするため、回転方向ガタが大きくなるといったことがある。
【０００６】
このようなことから、特許文献１では、雄軸の外周面と雌軸の内周面とに夫々形成した複数対の軸方向溝の間に、両軸の軸方向相対移動の際に転動するトルク伝達部材（球状体）が嵌合してある。
【０００７】
さらに、特許文献１では、トルク伝達部材（球状体）の径方向内方又は外方と、各対の軸方向溝との間に、トルク伝達部材（球状体）を介して雄軸と雌軸に予圧を付与するための予圧用の弾性体（板バネ）が設けてある。
【０００８】
これにより、トルク非伝達時（摺動時）には、板バネにより、トルク伝達部材（球状体）を雌軸に対してガタ付きのない程度に予圧しているため、雄軸と雌軸の間のガタ付きを防止することができ、雄軸と雌軸は、ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。
【０００９】
また、トルク伝達時には、板バネにより、トルク伝達部材（球状体）を周方向に拘束できるようになっているため、雄軸と雌軸は、その回転方向のガタ付きを防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
【００１０】
【特許文献１】
独国特許発明ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１では、予圧を付与するための予圧用の弾性体（板バネ）が設けてあることから、部品点数が多く、製造コストの高騰を招くといったことがある。
【００１２】
また、ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態を実現するためには、弾性体（板バネ）には、高い応力が発生し、板バネが永久変形して、伸縮軸の捩り剛性が低下してしまうといったことがある。
【００１３】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、安定した摺動荷重を実現すると共に、回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達でき、しかも、耐久性を向上することができ、製造コストを低減した車両ステアリング用伸縮軸を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る車両ステアリング用伸縮軸は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した複数対の軸方向溝の間に、前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する球状体を配置し、
前記雄軸の外周面の前記軸方向溝の配置角度パターンと、前記雌軸の内周面の前記軸方向溝の配置角度パターンとが異なっていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１によれば、雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した複数対の軸方向溝の間に、両軸の軸方向相対移動の際に転動する球状体を配置し、しかも、雄軸の外周面の軸方向溝の配置角度パターンと、雌軸の内周面の軸方向溝の配置角度パターンとが異なっている。
【００１６】
このように、トルク非伝達時（摺動時）には、雄軸側の軸方向溝と、雌軸側の軸方向溝とは、異なった配置角度パターンを有していることから、球状体と、雄軸側及び雌軸側の軸方向溝とが互いに押圧して弾性変形している。従って、トルク非伝達時（摺動時）には、雄軸と雌軸の間の回転方向ガタ付きを確実に防止すると共に、ガタ付きのない安定した摺動荷重で雄軸と雌軸を軸方向に摺動することができる。
【００１７】
また、トルク伝達時には、雄軸側の軸方向溝と、雌軸側の軸方向溝とは、異なった配置角度パターンを有していることから、球状体を周方向に拘束することができる。従って、トルク伝達時には、雄軸と雌軸の間の回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
【００１８】
このように、雄軸側の軸方向溝と、雌軸側の軸方向溝とは、異なった配置角度パターンを有していることから、特許文献１に開示してある予圧用の弾性体（板バネ）を廃止することができる。従って、耐久性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。
【００１９】
また、請求項１に係る車両ステアリング用伸縮軸は、前記複数対の軸方向溝の対数は、４対以上であって、且つ、偶数であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
（車両用ステアリングシャフトの全体構成）
図４は、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の側面図である。
【００２２】
図４において、車体側のメンバ１００にアッパブラケット１０１とロアブラケット１０２とを介して取り付けられたアッパステアリングシャフト部１２０（ステアリングコラム１０３と、ステアリングコラム１０３に回転自在に保持されたスアリングシャフト１０４を含む）と、ステアリングシャフト１０４の上端に装着されたステアリングホイール１０５と、ステアリングシャフト１０４の下端にユニバーサルジョイント１０６を介して連結されたロアステアリングシャフト部１０７と、ロアステアリングシャフト部１０７に操舵軸継手１０８を介して連結されたピニオンシャフト１０９と、ピニオンシャフト１０９に連結したステアリングラック軸１１２と、このステアリングラック軸１１２を支持して車体の別のフレーム１１０に弾性体１１１を介して固定されたステアリングラック支持部材１１３とから操舵機構部が構成されている。
【００２３】
ここで、アッパステアリングシャフト部１２０とロアステアリングシャフト部１０７が本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸（以後、伸縮軸と記す）を用いている。ロアステアリングシャフト部１０７は、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなロアステアリングシャフト部１０７には自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール１０５上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。このような性能は、車体がサブフレーム構造となっていて、操舵機構上部を固定するメンバ１００とステアリングラック支持部材１１３が固定されているフレーム１１０が別体となっておりステアリングラック支持部材１１３がゴムなどの弾性体１１１を介してフレーム１１０に締結固定されている構造の場合に要求される。また、その他のケースとして操舵軸継手１０８をピニオンシャフト１０９に締結する際に作業者が、伸縮軸をいったん縮めてからピニオンシャフト１０９に嵌合させ締結させるため伸縮機能が必要とされる場合がある。さらに、操舵機構の上部にあるアッパステアリングシャフト部１２０も、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなアッパステアリングシャフト部１２０には、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイール１０５の位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求されるため、軸方向に伸縮する機能が要求される。前述のすべての場合において、伸縮軸には嵌合部のガタ音を低減することと、ステアリングホイール１０５上のガタ感を低減することと、軸方向摺動時における摺動抵抗を低減することが要求される。
【００２４】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。図２は、図１に示した車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【００２５】
図１に示すように、車両ステアリング用伸縮軸は、相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した雄軸１と雌軸２とからなる。
【００２６】
図２に示すように、雄軸１の外周面には、６個の軸方向溝３が軸方向に延在して形成してある。雌軸２の内周面には、これらの雄軸１の軸方向溝３に対向して、６個の軸方向溝５が軸方向に延在して形成してある。
【００２７】
これら６対の軸方向溝３，５の間には、それぞれ、複数個の球状体（ボール、トルク伝達部材）７が介装してある。また、これら球状体７は、雄軸１の端部に設けた止め輪１１により、軸方向溝３，５から脱出しないようにしてある。
【００２８】
本実施の形態では、雌軸２の軸方向溝５の配置角度パターンは、一律に６０度に設定してあり、即ち、図２において、

【００２９】
一方、雄軸１の軸方向溝３の配置角度パターンは、図２において、

【００３０】
このように、本実施の形態では、雄軸１の軸方向溝３の配置角度パターンは、雌軸２の軸方向溝５の配置角度パターンに対して、大きい角度を有するものと、小さく角度を有するものとにより構成してあり、雄軸１側の軸方向溝３と、雌軸２側の軸方向溝５とは、異なった配置角度パターンを有している。
【００３１】
また、球状体７の径は、適切な予圧が発生するように設計してあり、組み込み性を向上させるために、軸方向溝３，５の溝底の長さ方向には、中央部の有効支持部を除き、溝端部に緩やかな外方に湾曲した湾曲部が形成してある。
【００３２】
このように、本実施の形態によれば、トルク非伝達時（摺動時）には、雄軸１側の軸方向溝３と、雌軸２側の軸方向溝５とは、異なった配置角度パターンを有していることから、図２において各球状体７について矢印で示す方向に、球状体７と、雄軸１側及び雌軸２側の軸方向溝３，５とが互いに押圧して弾性変形している。
【００３３】
従って、トルク非伝達時（摺動時）には、雄軸１と雌軸２の間の回転方向ガタ付きを確実に防止すると共に、ガタ付きのない安定した摺動荷重で雄軸１と雌軸２を軸方向に摺動することができる。
【００３４】
また、トルク伝達時には、雄軸１側の軸方向溝３と、雌軸２側の軸方向溝５とは、異なった配置角度パターンを有していることから、球状体７を周方向に拘束することができる。
【００３５】
従って、トルク伝達時には、雄軸１と雌軸２の間の回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
【００３６】
このように、雄軸１側の軸方向溝３と、雌軸２側の軸方向溝５とは、異なった配置角度パターンを有していることから、特許文献１に開示してある予圧用の弾性体（板バネ）を廃止することができる。従って、耐久性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。
【００３７】
（第２実施の形態）
図３は、本発明の第２実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【００３８】
本実施の形態では、雄軸１の外周面には、４個の軸方向溝３が軸方向に延在して形成してある。雌軸２の内周面には、これらの雄軸１の軸方向溝３に対向して、４個の軸方向溝５が軸方向に延在して形成してある。
【００３９】
これら４対の軸方向溝３，５の間には、それぞれ、複数個の球状体（ボール、トルク伝達部材）７が介装してある。
【００４０】
本実施の形態では、雌軸２の軸方向溝５の配置角度パターンは、図３において、

【００４１】
一方、雄軸１の軸方向溝３の配置角度パターンは、図３において、

【００４２】
従って、本実施の形態においても、トルク非伝達時（摺動時）には、雄軸１側の軸方向溝３と、雌軸２側の軸方向溝５とは、異なった配置角度パターンを有していることから、図３において各球状体７について矢印で示す方向に、球状体７と、雄軸１側及び雌軸２側の軸方向溝３，５とが互いに押圧して弾性変形している。
【００４３】
従って、トルク非伝達時（摺動時）には、雄軸１と雌軸２の間の回転方向ガタ付きを確実に防止すると共に、ガタ付きのない安定した摺動荷重で雄軸１と雌軸２を軸方向に摺動することができる。
【００４４】
また、トルク伝達時には、雄軸１側の軸方向溝３と、雌軸２側の軸方向溝５とは、異なった配置角度パターンを有していることから、球状体７を周方向に拘束することができる。
【００４５】
従って、トルク伝達時には、雄軸１と雌軸２の間の回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
【００４６】
このように、雄軸１側の軸方向溝３と、雌軸２側の軸方向溝５とは、異なった配置角度パターンを有していることから、特許文献１に開示してある予圧用の弾性体（板バネ）を廃止することができる。従って、耐久性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。
【００４７】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。例えば、複数対の軸方向溝の対数は、４対以上であって、且つ、偶数であればよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した複数対の軸方向溝の間に、両軸の軸方向相対移動の際に転動する球状体を配置し、しかも、雄軸の外周面の軸方向溝の配置角度パターンと、雌軸の内周面の軸方向溝の配置角度パターンとが異なっている。
【００４９】
このように、トルク非伝達時（摺動時）には、雄軸側の軸方向溝と、雌軸側の軸方向溝とは、異なった配置角度パターンを有していることから、球状体と、雄軸側及び雌軸側の軸方向溝とが互いに押圧して弾性変形している。従って、トルク非伝達時（摺動時）には、雄軸と雌軸の間の回転方向ガタ付きを確実に防止すると共に、ガタ付きのない安定した摺動荷重で雄軸と雌軸を軸方向に摺動することができる。
【００５０】
また、トルク伝達時には、雄軸側の軸方向溝と、雌軸側の軸方向溝とは、異なった配置角度パターンを有していることから、球状体を周方向に拘束することができる。従って、トルク伝達時には、雄軸と雌軸の間の回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
【００５１】
このように、雄軸側の軸方向溝と、雌軸側の軸方向溝とは、異なった配置角度パターンを有していることから、特許文献１に開示してある予圧用の弾性体（板バネ）を廃止することができる。従って、耐久性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。
【図２】図１に示した車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の側面図である。
【符号の説明】
１雄軸
２雌軸
３雄軸側の軸方向溝
５雌軸側の軸方向溝
７球状体（ボール、トルク伝達部材）
１１止め輪
１００メンバ
１０１アッパブラケット
１０２ロアブラケット
１０３ステアリングコラム
１０４ステアリングシャフト
１０５ステアリングホイール
１０６ユニバーサルジョイント
１０７ロアステアリングシャフト部
１０８操舵軸継手
１０９ピニオンシャフト
１１０フレーム
１１１弾性体
１１２ステアリングラック軸
１１３ステアリングラック支持部材
１２０アッパステアリングシャフト部

Claims

車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した複数対の軸方向溝の間に、前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する球状体を配置し、
前記雄軸の外周面の前記軸方向溝の配置角度パターンと、前記雌軸の内周面の前記軸方向溝の配置角度パターンとが異なっていることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
前記複数対の軸方向溝の対数は、４対以上であって、且つ、偶数であることを特徴とする請求項１に記載の車両ステアリング用伸縮軸。