JP2005127363A - 伸縮自在シャフト - Google Patents

Abstract

【課題】スプラインを用いた伸縮自在シャフトにおいて、外軸部を均一に締め付けることができ、耐久性に優れること。
【解決手段】筒状の外軸部３はその開口端から所定長さで延びる複数のスリット９を有する。複数のスリット９を周方向に等間隔で配置する。スリット９により弾性的に縮径可能な外軸部３の端部に、一対の例えばＣ型止め輪からなる締め付け部材５，５を装着する。各締め付け部材５の開口部１３をそれぞれ対応するスリット９に重ねて配置する。一対の締め付け部材５，５の位相を相互に１８０°ずらす。各締め付け部材５の締め付けが弱いところを互いに他の締め付け部材５の締め付けにより補完して締め付ける。外軸部３の全周を均一に締め付けることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は伸縮自在シャフトに関するものである。

上記の伸縮自在シャフトは、例えば自動車のステアリングシャフトとして用いられる。 また、伸縮自在シャフトは、例えば自動車のステアリングシャフトとラックアンドピニオン機構等の舵取り機構とを接続するインターミディエイトシャフトとして用いられる。この場合、伸縮機能は、車両走行時のステアリングギヤとコラムの相対変位を吸収するためのインターミディエイトシャフトの長さ調整、あるいは、組付時のインターミディエイトシャフトの長さ調整に用いられる。

伸縮自在シャフトに含まれる内軸部および筒状の外軸部を嵌合させる構造として、一般的には、スプライン結合構造が採用されている。
しかしながら、この種のスプライン結合構造を採用した伸縮自在シャフトでは、内軸部および外軸部の互いに嵌合するスプライン歯の間にクリアランスがなければ、組み付け時に内軸部を外軸部に挿入することができない。しかしながら、このクリアランスが災いして、使用時において、内軸部と外軸部が径方向や周方向に相対的に変位し、がたつき音（ラトル音) による不快な騒音を運転乗員に与える原因となる。

そこで、外軸部の端部に軸方向に延びるスリットを設けて弾性的に縮径可能とし、外軸部の端部に、Ｃ形止め輪等の断面円弧状の締め付け部材を被せて締め付ける伸縮自在シャフトが提案されている（例えば特許文献１）。
この場合、締め付け部材を取り外した状態で内軸部を外軸部にスムーズに挿入して組み立てた後に、外軸部の端部に締め付け部材を装着するようにすることで、組み立て易さと組立後の騒音発生の防止とを両立できるという利点がある。
特開平１１−３４４０４４号公報

しかしながら、Ｃ形止め輪等の断面円弧状の締め付け部材では、外軸部の全周を均一に締め付けることができず、耐久性に影響するという欠点がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、締め付け部材によって外軸部を均一に締め付けることができ、耐久性に優れた伸縮自在シャフトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、雌スプラインを軸方向に形成した筒状の外軸部の嵌合孔に、上記雌スプラインに係合する雄スプラインを軸方向に形成した内軸部を挿入してなる伸縮自在シャフトにおいて、上記外軸部に設けられ外軸部の開口端から軸方向に所定長さで延びる少なくとも１つのスリットと、上記スリットを形成することで外軸部の開口端から上記所定長さの領域に設けられた弾性的に縮径可能な縮径可能部と、この縮径可能部の周囲を取り囲んでこれを弾性的に締め付ける複数の締め付け部材とを備え、各締め付け部材はそれぞれ断面円弧状をなして一対の円弧端を有すると共に、一対の円弧端の間に開口部が設けられ、複数の締め付け部材は外軸部の周方向に相互に位相をずらして配置されることを特徴とするものである。

この場合、各締め付け部材の締め付けが弱いところを互いの他の締め付け部材の締め付けにより補完して締め付けることができるので、縮径可能部の全周を均一に締め付けることができる。その結果、耐久性を向上させることができる。
本発明において、上記複数の締め付け部材は相互に位相を１８０°ずらして配置された２つの締め付け部材を含む場合には、外軸部のスリットと締め付け部材の開口部が重なるようなレイアウトにおいて、縮径可能部の全周を均一に締め付けることができる点で好ましい。

本発明において、上記複数の締め付け部材は相互に位相を９０°ずらして配置された２つの締め付け部材を含む場合には、縮径可能部の全周を均一に締め付けることができる点で好ましい。
また、本発明は、雌スプラインを軸方向に形成した筒状の外軸部の嵌合孔に、上記雌スプラインに係合する雄スプラインを軸方向に形成した内軸部を挿入してなる伸縮自在シャフトにおいて、上記外軸部に設けられ外軸部の開口端から軸方向に所定長さで延びる少なくとも１つのスリットと、上記スリットを形成することで外軸部の開口端から上記所定長さの領域に設けられた弾性的に縮径可能な縮径可能部と、この縮径可能部の周囲を取り囲んでこれを弾性的に締め付ける締め付け部材とを備え、締め付け部材はそれぞれ断面円弧状をなして一対の円弧端を有すると共に、一対の円弧端の間に開口部が設けられ、締め付け部材は縮径可能部を均一に締め付けることができるように肉厚を変化させていることを特徴とする。

この場合、締め付け部材の肉厚変化により縮径可能部の全周を均一に締め付けることができ、その結果、耐久性を向上させることができる。一般に、肉厚が均一である断面円弧状の締め付け部材では円弧端に近づくにしたがって締め付け荷重が高くなる傾向にあるので、締め付けを均一化するためには、上記締め付け部材の肉厚が円弧端に近づくほど薄くされていることが好ましい。

締め付け部材の肉厚を変化させるためには、例えば、締め付け部材の外周に対して内周を偏心させるように加工すれば良い。

本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１Ａおよび図１Ｂは本発明の一実施の形態の伸縮自在シャフト１の組立工程を順次に示す伸縮自在シャフト１の要部の概略側面図である。伸縮自在シャフト１は、図１Ａに示すように内軸部２と筒状の外軸部３とを嵌め合わせた後、図１Ｂに示すように、外軸部３の端部４の外周３ｃに、外軸部３の軸方向に離隔する複数の、例えば一対の環状の締め付け部材５を嵌め合わせてなる。内軸部２の外周２ａには雄スプライン歯６が軸方向に延びて形成されている。筒状の外軸部３の嵌合孔３ａの内周３ｂには、上記雄スプライン歯６に回動不能且つ摺動可能に係合する雌スプライン歯７が形成されている。

上記外軸部３の端部４には、開口端８から所定長さで外軸部３の軸線方向に延びる複数のスリット９が形成されている。これら複数のスリット９は、図２Ａに示すように、外軸部３の周方向に等間隔で配置されており、例えば図示の例のように、４つのスリット９が９０°間隔で配置される。スリット９の働きで、外軸部３において、開口端８から上記所定長さの領域Ａが弾性的に縮径可能な縮径可能部１０となっている。

各締め付け部材５は、例えばＣ型止め輪等の輪バネからなり、縮径可能部１０の周囲を取り囲んでこれを弾性的に締め付けるように機能する。締め付け部材５は断面円弧状をなして一対の円弧端１１，１２を有しており、これら円弧端１１，１２の間に開口部１３が設けられている。締め付け部材５の外周および内周は同心である。
図２Ａおよび図２Ｂを参照して、図示の例のように偶数個（例えは４個）のスリット９が設けられる場合、各締め付け部材５の開口部１３が互いに対向位置にあるスリット９に重ねて配置されることが好ましい。すなわち、一対の締め付け部材５の開口部１３は相互に位相を１８０°ずらして配置され、一対の締め付け部材５が互いに他の締め付け部材５の締め付けが弱くなるところを補完して締め付け、一対の締め付け部材５全体として、外軸部３の縮径可能部１０を全周にわたって均一に締め付けられるようになっている。

なお、図示していないが、外軸部３の外周３ｃに、各締め付け部材５をそれぞれ保持するための周溝を設けて、各締め付け部材５が外軸部３の軸方向へ移動することを規制しても良い。
図３に示すように、外軸部３の嵌合孔３ａの内周３ｂには、本来、雌スプライン歯７を設けるべきところの歯を無くした欠歯領域Ｂが形成されており、スリット９は外軸部３の欠歯領域Ｂに対応して形成されている。具体的には、スリット９が欠歯領域Ｂを包含して形成されるようになっており、外軸部３にスリット９を形成するときに、同時に欠歯領域Ｂも形成されることになり、加工性が良い。

締め付け部材５を取り外した状態の外軸部３に対して内軸部２を容易に挿入することができるように、両スプライン歯６，７間のクリアランスが設定されている。
図４を参照して、内軸部２の雄スプライン歯６が、スリット９に対応する第１雄スプライン歯６ａと、スリット９に対応しない第２雄スプライン歯６ｂ（通常のスプライン歯に相当）とを含み、第１雄スプライン歯６ａの歯たけＬ１が第２雄スプライン歯６ｂの歯たけＬ２に比べて低くされている。これにより、第１雄スプライン歯６ａの歯先円直径Ｄ１が第２雄スプライン歯６ｂの歯先円直径Ｄ２よりも小さくなっている。

仮にスリット９の近傍に外軸部３の内方へ突出するバリ等が生じていたとしても、摺動時にバリ等が内軸部２と干渉することがない。したがって、摺動抵抗が増加するおそれがない。多少のバリは許容できることから、バリ取り作業を簡素化でき、製造コストを安くすることができる。
スリット９を外軸部３の欠歯領域Ｂに対応付けて形成することで、スリット９の縁部に生ずるバリ等を格段に小さくできるので、摺動時にバリ等が内軸部２と干渉することをより確実に防止することができる。

本実施の形態によれば、締め付け部材５を取り外した状態の筒状の外軸部３に対して内軸部２を容易に挿入して組み立てることができる。また、組立後に、一対の締め付け部材５を装着することで、両スプライン歯６，７間のクリアランスを詰めてガタ殺しを達成でき、その結果、ガタに起因する騒音発生を確実に抑制することができる。
また、装着された一対の締め付け部材５の位相を相互にずらすことで、各締め付け部材５の締め付けが弱いところを互いの他の締め付け部材５の締め付けにより補完して締め付けることができるので、縮径可能部１０の全周を均一に締め付けることができる。

特に、一対の締め付け部材５を相互に位相を１８０°ずらして配置することで、外軸部３のスリット９と締め付け部材５の開口部１３が重なるようなレイアウトにおいて、縮径可能部１０の全周を確実に均一に締め付けることができる。
次いで、図５は本発明の別の実施の形態の伸縮自在シャフト５の要部の断面図である。図５を参照して、本実施の形態では、一対の締め付け部材５の位相を相互に９０°ずらすように配置する。具体的には、図５Ａに示す一方の締め付け部材５の開口部１３の開口中心線１６と図５Ｂに示す他方の締め付け部材５の開口部１３の開口中心線１７とが、角度Ｐ（Ｐ＝９０°）をなすようにする。なお、開口中心線１６，１７は対応する締め付け部材５の開口中心を通り外軸部３の中心Ｃで交差する。本実施の形態においても、外軸部３を均一に締め付けることができる。

次いで、図６は本発明の別の実施の形態の伸縮自在シャフトに用いる締め付け部材５０を示している。図６を参照して、本実施の形態は、単独の締め付け部材５０を用いて外軸部３の全周を均一に締め付けることができるように、締め付け部材５０の周方向位置に応じて締め付け部材５０の肉厚を変化させている。例えば、上記締め付け部材５０の肉厚が円弧端１１、１２にそれぞれ近づくにつれて薄くされている。図示していないが、本締め付け部材５０の開口部１３は外軸部３のスリット９に重ねて配置される。

一般に、肉厚が均一である断面円弧状の締め付け部材では円弧端に近づくにしたがって締め付け荷重が高くなる傾向にあるので、本実施の形態では、上記締め付け部材５０の肉厚が円弧端１１，１２に近づくほど薄くすることで、締め付けを均一化するようにした。したがって、単一の締め付け部材５０を用いて、外軸部３に対する均一の締め付けを達成することが可能となり、構造を簡素化することができる。ただし、本実施の形態の締め付け部材５０を複数用い、前述の図２や図５の実施例と組み合わせて実施しても良い。

締め付け部材５０の肉厚を変化させるためには、例えば、締め付け部材５０の円弧状の外周１４の中心Ｃ１に対して円弧状の内周１５の中心Ｃ２をオフセット量ｄだけ偏心させるように加工すれば良い。オフセットさせる方向は、開口中心線１６上で中心Ｃ２が中心Ｃ１よりも開口部１３に近づく方向である。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、なお、図２や図５の実施の形態において、３個以上の締め付け部材５を用いるようにしても良い。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。

図１Ａおよび図１Ｂは本発明の一実施の形態の伸縮自在シャフトの組み立て過程および組み立て後の状態を示す伸縮自在シャフトの要部の一部破断側面図である。 図２Ａは図１Ｂの２Ａ−２Ａ線に沿う断面図であり、図２Ｂは図１Ａの２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。 外軸部の要部の断面図である。 組み付け状態の伸縮自在シャフトの断面図である。 図５Ａおよび５Ｂは本発明の別の実施の形態の伸縮自在シャフトにおいて、各締め付け部材をそれぞれ含む断面図である。 本発明の別の実施の形態の伸縮自在シャフトに用いる締め付け部材の側面図である。

符号の説明

１ 伸縮自在シャフト
２ 内軸部
２ａ 外周
３ 外軸部
３ａ 嵌合孔
３ｂ 内周
３ｃ 外周
４ 端部
５，５０ 締め付け部材
６ 雄スプライン歯
６ａ 第１雄スプライン歯
６ｂ 第２雄スプライン歯
７ 雌スプライン歯
８ 開口端
９ スリット
１０ 縮径可能部
１１，１２ 円弧端
１３ 開口部
１４ 外周
１５ 内周
１６，１７ 開口中心線
Ａ 開口端から所定長さの領域
Ｂ 欠歯領域
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ 中心
ｄ オフセット量

Claims (5)

1. 雌スプラインを軸方向に形成した筒状の外軸部の嵌合孔に、上記雌スプラインに係合する雄スプラインを軸方向に形成した内軸部を挿入してなる伸縮自在シャフトにおいて、
   上記外軸部に設けられ外軸部の開口端から軸方向に所定長さで延びる少なくとも１つのスリットと、
   上記スリットを形成することで外軸部の開口端から上記所定長さの領域に設けられた弾性的に縮径可能な縮径可能部と、
   この縮径可能部の周囲を取り囲んでこれを弾性的に締め付ける複数の締め付け部材とを備え、
   各締め付け部材はそれぞれ断面円弧状をなして一対の円弧端を有すると共に、一対の円弧端の間に開口部が設けられ、
   複数の締め付け部材は外軸部の周方向に相互に位相をずらして配置されることを特徴とする伸縮自在シャフト。
2. 請求項１において、上記複数の締め付け部材は相互に位相を１８０°ずらして配置された２つの締め付け部材を含むことを特徴とする伸縮自在シャフト。
3. 請求項１において、上記複数の締め付け部材は相互に位相を９０°ずらして配置された２つの締め付け部材を含むことを特徴とする伸縮自在シャフト。
4. 雌スプラインを軸方向に形成した筒状の外軸部の嵌合孔に、上記雌スプラインに係合する雄スプラインを軸方向に形成した内軸部を挿入してなる伸縮自在シャフトにおいて、
   上記外軸部に設けられ外軸部の開口端から軸方向に所定長さで延びる少なくとも１つのスリットと、
   上記スリットを形成することで外軸部の開口端から上記所定長さの領域に設けられた弾性的に縮径可能な縮径可能部と、
   この縮径可能部の周囲を取り囲んでこれを弾性的に締め付ける締め付け部材とを備え、 締め付け部材はそれぞれ断面円弧状をなして一対の円弧端を有すると共に、一対の円弧端の間に開口部が設けられ、
   締め付け部材は縮径可能部を均一に締め付けることができるように肉厚を変化させていることを特徴とする伸縮自在シャフト。
5. 請求項４において、上記締め付け部材の肉厚が円弧端に近づくにつれて薄くされていることを特徴とする伸縮自在シャフト。

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