JP2005282783A - ステアリングシャフトの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型バス等車両のステアリングシャフトを回転自在に軸支するベアリング装置５をクッション部材１５を介して車体に弾性的に固定、支持するに際し、きわめて簡単な構造で、クッション部材１５とそれを収納するサポート１６との製造バラツキに起因するガタを解消する支持構造を提供する。
【解決手段】 サポート１６の収納内面を、大径部１６ａと小径部１６ｂとを繋ぐ傾斜面１６ｃを具備し、同傾斜面１６ｃは、中間シャフト（ステアリングシャフト）４の中心軸ｃに対し上り方向の傾斜面及び下り方向の傾斜面をそれぞれ少なくとも１個ずつ有し、好ましくはクッション部材１５の外形面をそれに適合する形状とすることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のステアリングシャフトに適用され、ステアリングシャフトを回転自在に軸支するベアリング装置を囲むクッション部材と、同クッション部材を介して、前記ステアリングシャフトを車体に弾性的に固定するサポート部材とを備え、同サポート部材及び前記クッション部材の構造に改良を加えたステアリングシャフトの支持構造に関する。

従来車両の内燃機関の駆動力を伝達するプロペラシャフトを回転可能に軸支する支持構造に関し、たとえば特許文献１（特開平１１−７２１４３号公報）に開示されているように、プロペラシャフトを回転可能に軸支するベアリング及びウエイトからなるウエイトユニットと、同ベアリングを弾性的に支持する弾性体ユニットとを具備し、プロペラシャフトの上下方向の振動をベアリングにより抑制し、車室内への振動の伝播や異音の侵入をなくしたダイナミックダンパが提案されている。

一方車両の走行を制御するハンドルの回転を伝達するステアリングシャフトを回転可能に軸支する支持構造について、従来たとえば図７〜図８に示すような構造がある。図７は従来の大型バスのステアリング機構の一形式を示す全体説明図であり、図８は図７の一部拡大断面図である。まず図７において、０１は車両内の運転席に設けられたハンドルで、ハンドル０１の回転は垂直方向下方に伸びたステアリングコラムシャフト０２に伝達され、ベベルギアボックス０３を介して、水平方向後方に伸びる中間シャフト０４に伝達される。中間シャフト０４は、ハンドル０１の回転をベベルギアボックス０３を介してステアリングギアボックス０７まで伝達する必要がある車両特有のものである。
なお、以下ステアリングコラムシャフト及び中間シャフトをステアリングシャフトとして総称する。

０５は、中間シャフト０４の中間地点で中間シャフト０４を回転可能に支持するベアリング機構であり、０６は中間シャフト０４の回転動作を伝達しながら、中間シャフト０４の方向を変えることを可能にするユニバーサルジョイントである。中間シャフト０４に伝達されたハンドル０１の回転は、ユニバーサルジョイント０６、ステアリングギアボックス０７、及び操舵シャフト０９を介して、操舵輪０８に伝達され、操舵輪０８を制御する。

図８は、上記従来装置のうち、中間シャフト０４を回転可能に軸支するベアリング機構０５を拡大して示す。図８において、０１０は中間シャフト０４に嵌合され、中間シャフト０４の段差部０４ａを利用して係止したベアリングで、その両側に水、ダスト等異物が侵入するのを防ぐオイルシール０１１が配置され、ベアリング０１０及びオイルシール０１１を覆うハウジング０１２がそれらの外側に設けられている。またスペーサ０１３が中間シャフト０４とオイルシール０１１との間に挿入されて、ベアリング０１０を中間シャフト０４に固定している。

中間シャフト０４の端部には、スペーサ０１３の脱落を防止するために、フランジ０１４が当接される。フランジ０１４は中間シャフト０４にスプライン部０１４ａ及びナット部０１４ｂで結合され、スペーサ０１３を係止、固定している。
またベアリング機構０５の周囲には中間シャフト０４を弾性的に支持するためのクッション部材０１５が配置されており、クッション部材０１５はそのサポート０１６の内部に収納され、サポート０１６が車体側のフレーム０１７に取り付けられ、同フレーム０１７によって支持されている。クッション部材０１５は、たとえばゴム類等の弾力性がある物質でつくられる。

特開平１１−７２１４３号公報

図７〜図８で示された従来の構造にあっては、クッション部材０１５とクッション部材０１５を収納するサポート０１６との間に製造上のバラツキ（誤差）が生じるという問題がある。
製造上のバラツキが生じた場合、即ち、たとえばクッション部材０１５がサポート０１６に比べて大きめに製造されてしまった場合、クッション部材０１５がサポート０１６に収納できなくなるという事態が生じることから、許容寸法の範囲を狭くする必要があり、そのため製品の歩留まりが悪くなり、製造コストが増大するという問題が生じる。
あるいはクッション部材０１５がサポート０１６に比べて小さめに製造された場合、サポート０１６の内部でガタが発生し、そのため異音が発生し、さらにはクッション部材０１５がサポート０１６から抜け落ちるという問題が生じる。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、きわめて簡単な構造で、製造コストの上昇を招くことなく、クッション部材とそれを収納するサポートとの製造上のバラツキにより生じる上記問題点を解決し、製造上のバラツキによる悪影響を受けないステアリングシャフトの支持構造を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、その手段は、車両のステアリングシャフトを回転自在に軸支するベアリング装置と、同ベアリング装置を囲むクッション部材を介して車体に弾性的に固定するサポートとを備えたステアリングシャフトの支持構造において、前記サポートは、前記クッション部材と接する収納内面のうち前記ステアリングシャフトの中心軸からの距離が相対的に大きい大径部と相対的に小さい小径部とを有し、前記大径部と前記小径部とを繋ぐ前記収納内面は、前記ステアリングシャフトの表面に対して傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする。

クッション部材とそれを収納するサポートとの製造上のバラツキ（誤差）について、ゴム類等弾力性のある材質でつくられるクッション部材のほうが、主として金属でつくられるサポートよりバラツキが大きい。またクッション部材を製造する場合、製造バラツキがどちらかと言うと、大きくつくられるほうにバラツキが出る傾向がある。
また両者の製造上のバラツキにより生じるガタについては、ステアリングシャフトの中心軸に沿う方向（軸芯方向）のガタと、前記中心軸と垂直に交わる平面に沿う方向（軸径方向）のガタとがある。

本発明においては、前記サポートは、前記クッション部材と接する収納内面のうち前記ステアリングシャフトの中心軸からの距離が相対的に大きい大径部と相対的に小さい小径部とを有し、前記大径部と前記小径部とを繋ぐ前記収納内面は、前記ステアリングシャフトの表面に対して傾斜した傾斜面で構成されることにより、同傾斜面がクッション部材の外形面との接触を保ち、軸芯方向のガタを防止するために効果的に作用する。即ち、同傾斜面がクッション部材の外形面との有効接触を確保し、同傾斜面と同外形面との接触が保たれ、これによってクッション部材がサポート内で固定されるため、軸芯方向のガタを防止する。

本発明において、好ましくは、前記クッション部材は、前記サポートの収納内面と接する外形面が同サポートの収納内面と適合する形状をなすようにする。これによって、製造バラツキによりクッション部材が過大となっても、クッション部材のサポートへの収納時クッション部材の外形面がサポートの収納内面の形状に適合しているため、変形しやすく、組立てが容易となる。また製造バラツキによりクッション部材が過小となっても、クッション部材の外周に設けた小外形部と大外形部とがサポートの収納内面と噛み合っているため、ステアリングシャフトの中心軸に沿う両方向の相対変位抑止力を良好に維持できる。

また好ましくは、前記サポートの傾斜面の一実施形態として、前記サポートの収納内面と、前記ステアリングシャフトの中心軸を通る面との交線の形状をＭ字形状とする。この実施形態によれば、サポートの周方向の収納内面の横断面が中心軸を中心として左右対称となり、前記中心軸に沿う両方向に対して、クッション部材のガタを防止できると共に、加工が容易となる。

またクッション部材とそのサポートとは、前述のとおりどうしても製造上のバラツキが生じやすく、設定寸法と厳密に一致させて製造することは困難である。従ってむしろ許容限度内でサポートの収納内面の容積に対して、クッション部材の容積をやや大きめに製造し、クッション部材をサポートの収納内面に圧入することにより、サポートの収納内面に対してクッション部材を完全に密着できると共に、クッション部材の寸法を厳密に設定寸法に合致させる必要がなくなり、ある程度の許容範囲をもたせることができるようになるため、製造が容易となり、製品の歩留まりも向上する。
また好ましくは、サポートの前記周方向の収納内面を、車体に対する取付面を除き、全周に亘り形成したことにより、ステアリングシャフトの中心軸の方向のみならず、同中心軸に対して半径方向の全方位に亘ってクッション部材のガタをさらに効果的に防止できる。

さらに好ましくは、クッション部材の前記外形面に突起を設けることにより、クッション部材の製造誤差による影響をさらに許容することができる。その理由は次の通りである。
一般に、許容寸法範囲（公差）は部品の品質・製造方法等により定められるものであり、部品に設定する寸法を変更しても殆ど変わらないものであるから、クッションに設定する寸法を大きく変えなければ、公差の幅は変わらない。例えば、クッションに設定する寸法を多少小さくすると、それに従って製造誤差の上限値及び下限値は小さくなるが、その幅（上限値と下限値の差）は変わらない。ここで、クッションに突起を設け、クッションに設定する寸法を若干小さくすると、次の効果が得られる。
すなわち、設定する寸法が小さくなった分、製造誤差の下限値も小さくなるが、例え下限値付近のクッションが製造されたとしても、突起が設けられているため、突起がサポート内面に接することでサポートとクッションの接触を確保することが出来る。また同時に、製造誤差の上限値も小さくなるが、これによりクッション寸法が大きすぎてサポート内に収納できなくなる範囲が減少するという利点がある。さらに、上限値付近のクッションが製造されたとしても、突起の部分はクッションと比較して容積が小さいため、容易につぶれて、クッションの収納の障害となることもない。
なお同突起の形状は、たとえばステアリングシャフトの中心軸に対して周方向に沿って全周に亘って筋状をなすことが好ましい。これによって、同突起がサポートの収納内面と全方位に亘って接触を保つことができる。しかし突起の形状は、特に特定の形状に限定されるものではない。
また前記筋状の突起を前記サポートの各傾斜面に接する前記クッション部材の外形面ごとに、それぞれ１個配置することにより、クッション部材の製造誤差の吸収度をさらに増し、加工をさらに容易にすることができる。

以上のように、本発明によれば、前記サポートは、前記クッション部材と接する収納内面のうち前記ステアリングシャフトの中心軸からの距離が相対的に大きい大径部と相対的に小さい小径部とを有し、前記大径部と前記小径部とを繋ぐ前記収納内面は、前記ステアリングシャフトの表面に対して傾斜した傾斜面で構成されることにより、クッション部材とそのサポートとが製造上のバラツキを生じた場合でも、常にサポートの収納内面とクッション部材の外形面との接触状態を良好に保つことができ、これによってクッション部材のサポート内におけるガタを確実に防止できる。

これにより、クッション部材のサポート内におけるガタツキによって生じる異音発生、あるいはサポート部材からのクッション部内の抜け落ち等の不具合を防止できると共に、クッション部材及びサポートの加工を容易とし、そのため製造上の歩留まりが向上し、製造コストを下げることができると共に、両者の組立ても容易になるという優れた利点がある。
また前述の好ましいいくつかの実施形態を採用すれば、上記の利点をさらに発揮できる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は本発明の第１実施例に係るステアリングシャフトの支持構造の縦断立面図（図２のI―I線断面図）、図２は上記実施例に係る側方視図、図３は本発明の第２実施例に係るステアリングシャフトの支持構造の縦断立面図、図４はクッション部材のサポートの形状を示す比較例に係る断面図、図５はクッション部材のサポートの形状を示す本発明の他の実施例に係る断面図、図６は本発明のさらに他の実施例に係る断面図である。

図１及び図２に示す第１実施例は、ハンドルの回転動作を操舵輪まで伝達する、バスのステアリング機構において、図７〜図８と同様に、ベベルギアボックス０３に連結され、水平方向に長く伸びる中間シャフト０４を回転可能に軸支するベアリング機構に適用された例である。
図１〜図２において、４は図７〜８の中間シャフト０４に相当する中間シャフト４であり、途中でベアリング機構５によって回転可能に軸支される。ベアリング機構５の外周には、たとえばゴム等の弾性体からなるクッション部材１５が配置され、ベアリング機構５を弾性的に支持している。クッション部材１５は半円上に２つ割れした形状のものをベアリング機構５を囲んだ後、互いに連結して取り付ける。

１０は中間シャフト４の周囲に嵌合されたベアリングで、内輪１０ａ及び外輪１０ｂを具備する。１２はベアリング１０を外方から覆うハウジングである。１８は中間シャフト４に形成された溝に嵌合して固定された１対のスナップリング、１９及び２０は、スナップリング１８の一方と内輪１０ａとで挟持されるガタ止め部材を構成するもので、１９は中間シャフト４に挿通されるスペーサ、２０は中間シャフト４に挿通され、スペーサ１９を挟持するストッパである。なおスペーサ１９は、ゴム、樹脂等弾性を有する材質でつくられ、１対のストッパ２０は、図１に示すように、スペーサ１９の外方への飛び出しを防ぐため、ストッパ１９を囲むような形状に成形されている。

１１は、ベアリング１０及び上記ガタ止め部材１９，２０を囲んで配置され、ベアリング１０に水、ダスト等の異物が侵入するのを阻止するオイルシールである。１６は、クッション部材１５が内部に収納されたサポートで、その固定面１６ｄが車体側のフレーム１７に取り付けられる。１６ａは、中間シャフト４の中心軸ｃに対するサポート１６の周方向の収納内面のうちの大径部、１６ｂは同小径部、１６ｃは大径部１６ａと小径部１６ｂとを繋ぐ傾斜面である。サポート１６のかかる形状は、車体側フレーム１７に対する固定面１６ｄを除き、ベアリング機構５の全周に亘って設けられており、またクッション部材１５においても、上記サポート１６の収納内面形状と適合する形状をなしている。
さらに、前記サポートの収納内面と、前記ステアリングシャフトの中心線を通る面との交線がＭ字形状となっている。なお図２において、矢印ａは中間シャフト４の中心線ｃに対して垂直な鉛直方向を示し、矢印ｂは中心線ｃに対して垂直な水平方向を示す。

かかる第１実施例において、中間シャフト４にはハンドルの回転が伝達され、それを操舵輪まで伝達するわけであるが、その際中間シャフト４をベアリング機構５が回転可能に軸支する。またクッション部材１５を介してサポート１６がベアリング機構５を弾性的に支持している。
この場合、前記サポートの収納内面と前記ステアリングシャフトの中心線を通る面との交線の形状がＭ字形状となっているために、前記傾斜面１６ｃとこれに適合する形状を有しているクッション部材１５の外形面とが接触する有効接触を確保し、クッション部材１５とクッション部材１５を収納するサポート１６との間に製造上のバラツキ（誤差）が生じた場合、即ちクッション部材１５を小さく製造してしまった場合でも、中間シャフト４の中心線ｃの両方向に対して、傾斜面１６ｃとクッション部材１５との外形面との接触が確保され、これにより、ガタが発生することがない。

即ち、中間シャフトの中心線ｃに沿った方向に製造上のバラツキが生じたとしても、中央部から対称に配置された傾斜面１６ｃがクッション部材１５の外形面と接触する方向に位置しているため、ガタを起こすことがない。また中心線ｃと同一平面内で直角なｂ方向の製造バラツキが発生したとしても、傾斜面１６ｃが固定面１６ｄを除くサポート１６の全周に亘って配置されているために、中心線ｃ方向のバラツキに対する場合と同様な作用を有し、ガタを起こすことはない。
またクッション部材１５の方を大きく製造してしまった場合、クッション部材１５をサポート１６内に圧入できる範囲であれば、クッション部材はサポートの収納内面に密着するので、問題はない。
またクッション部材１５及びサポート１６は左右対称のＭ字形状をしているため、加工が容易である。

次に、本発明の第２実施例を図３に基づいて説明する。第２実施例は、前記第１実施例と同様に、大型バスのステアリング機構に配置された中間シャフトの中央部付近を軸支するベアリング機構を示す。図３において、２１’は、ベアリング１０’の内輪１０ａ’とオイルシール２２’との間に挿入され、ベアリング１０’を中間シャフト４’上に固定するためのスペーサであり、２２’はベアリング１０’の両側に配置され、ベアリング１０’に水、ダスト等の異物が侵入するのを阻止するオイルシールである。その他の部材で、図１〜図２と同一符号を付した部材は図１〜２と同一の構造及び機能を有する部材である。
本実施例においても、クッション部材１５’及びサポート１６’は前記第１実施例と同一のＭ字形状をしているので、前記第１実施例と同様の作用及び効果を奏する。

次に本発明におけるクッション部材を収納するサポートの、ステアリングシャフトの中心軸に対する同サポートの周方向の収納内面の形状について、図４〜図５に基づいて説明する。図４は、本発明ではない比較例を示し、図５は本発明の実施形態の例を示す。
図４は、サポートの外周面に、コの字形の凹部を設けた形状１６ｅの場合であり、この例では、クッション部材の外形面をこれに適合する形状で、小さく製造してしまった場合は、サポートの収納内面とクッション部材の外形面との間で有効な接触を確保することができず、ガタを防止することはできない。
この場合、クッション部材との有効接触を大きくしようとして、コの字形の凹部の深さを深くする手段も考えられるが、こうすると、サポートに凹部に対してクッション部材を嵌め込むことが困難になり、またクッション部材を構成するゴムの容積が足りなくなると共に、サポートの製作が困難になるという不具合が生じ、本発明の目的とする効果が得られない。

また図５は本発明のクッション部材を収納するサポートの収納内面の他の実施形態を示し、（ａ）はステアリングシャフトの中心軸に沿う両方向の傾斜面１６ｆ、１６ｇをそれぞれ１個ずつ有し、従って両方向に対するガタに対して対応可能である。（ｂ）はサポートの収納内面が波形１６ｈを有し、ステアリングシャフトの中心軸に沿った方向に対し上り傾斜面及び下り傾斜面をそれぞれ複数個有しているので、（ａ）と同様にステアリングシャフトの中心軸に沿う両方向のガタに対して、対応が可能である。
また（ｃ）のように、サポートの収納内面が傾斜面を１個のみ有する場合、即ち中間シャフト４の中心線ｃに沿う一方向のみに対応する傾斜面１６ｉしかない場合でも、クッション部材とサポートとに製造バラツキを生じた場合、軸芯方向に沿う両方向のガタに対応可能である。

なお（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の実施形態は、共に車体側フレームに固定する固定面を除き、全周に亘ってこれら形状の収納内面を付与することにより、軸支するステアリングシャフトの中心軸方向のみならず、同中心軸に対する半径方向全周に亘り、製造バラツキを生じた場合でも、サポート１６に対するクッション部材１５の外形面の有効接触を常に広く保持でき、ガタを生じることがない。

次に本発明の第３実施例を図６に基づいて説明する。図６において、クッション部材１５を収納するサポート１６の収納内面は、前記第１実施例とほぼ同様の形状を有する。即ち車体側フレームへの固定面を除き、全周に亘って横断面がＭ形状をなし、これに対し同収納内面に対応するクッション部材１５の外形面も、それに適合する形状を有するが、第１実施例と異なる点は、クッション部材１５の周方向全周に亘って１対の突起１５ａを有することである。
１対の突起１５ａを設けたことにより、仮にクッション部材１５を小さく製造してしまった場合でも、突起１５ａがサポート１６の収納内面に対する接触を保つことができ、これによってサポート１６の収納内面とクッション部材１５の外形面との有効接触の低下を防ぎ、ガタを防止できる。

即ち突起１５ａを有することにより、仮に大きく製造してしまった場合でも、突起がサポートの内面に当って押しつぶされるだけで済み、クッション部材全体の歪みまでに至らず、またクッション部材がサポート内に挿入できなくなる事態は少なくなるという利点がある。

本発明によれば、車両のハンドルの回転を伝達するステアリングシャフトをクッション部材を介して弾性的に回転可能に軸支するに際し、クッション部材とそれを収納するサポートとの製造誤差に起因して生じる両者間のガタ及び両者の組付不良を、きわめて簡単な構造で解消し得た支持構造を提供することができる。

本発明の第１実施例に係るステアリングシャフトの支持構造の縦断立面図（図２のI―I線断面図）である。 前記第１実施例に係る側方視図である。 本発明の第２実施例に係るステアリングシャフトの支持構造の縦断立面図である。 クッション部材のサポートの形状を示す比較例に係る断面図である。 クッション部材のサポートの形状を示す本発明の他の実施例に係る断面図である。 本発明のさらに他の実施例に係る断面図である。 従来の大型バスのステアリング機構の一形式を示す全体説明図である。 図７の一部拡大断面図である。

符号の説明

０１ ハンドル
０２ ステアリングシャフト
０４，４ 中間シャフト
０５，５ ベアリング機構
０８ 操舵輪
１０ ベアリング
１１ オイルシール
１２ ハウジング
０１５，１５ クッション部材
１５ａ 突起
０１６，１６ サポート
１６ａ 大径部
１６ｂ 小径部
１６ｃ 傾斜面
１６ｄ 固定面
１７ 車体側フレーム
１８ スナップリング
１９ スペーサ
２０ ストッパ

Claims (8)

1. 車両のステアリングシャフトを回転自在に軸支するベアリング装置と、同ベアリング装置を囲むクッション部材を介して車体に弾性的に固定するサポートとを備えたステアリングシャフトの支持構造において、前記サポートは、前記クッション部材と接する収納内面のうち前記ステアリングシャフトの中心軸からの距離が相対的に大きい大径部と相対的に小さい小径部とを有し、前記大径部と前記小径部とを繋ぐ前記収納内面は、前記ステアリングシャフトの表面に対して傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とするステアリングシャフトの支持構造。
2. 前記クッション部材は、前記サポートの収納内面と接する外形面が同サポートの収納内面と適合する形状をなすことを特徴とする請求項１記載のステアリングシャフトの支持構造。
3. 前記サポートの収納内面と、前記ステアリングシャフトの中心軸を通る面との交線の形状が、Ｍ字形状となることを特徴とする請求項１又は２記載のステアリングシャフトの支持構造。
4. 前記サポートの収納内面の容積に対して前記クッション部材の容積をやや大きめにし、同クッション部材を同サポートの収納内面に圧入したことを特徴とする請求項１又は２記載のステアリングシャフトの支持構造。
5. 前記サポートの前記周方向の収納内面を、車体に対する取付面を除き、全周に亘り形成したことを特徴とする請求項１記載のステアリングシャフトの支持構造。
6. 前記外形面は突起を有することを特徴とする請求項２記載のステアリングシャフトの支持構造。
7. 前記突起は前記ステアリングシャフトの中心軸に対して周方向に沿って筋状をなすことを特徴とする請求項６記載のステアリングシャフトの支持構造。
8. 前記筋状の突起は前記サポートの各傾斜面に接する前記クッション部材の外形面ごとに、それぞれ１個配置されることを特徴とする請求項７記載のステアリングシャフトの支持構造。

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