JP2006273128A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 所定の操舵フィーリングが容易に得られ、組付けが簡単で、部品の製作コストが低減されると共に、ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの連結後の連結部のガタを無くしたステアリング装置を提供する。
【解決手段】 中空円筒状バネ６０Ａ〜６０Ｃのすり割り６０１Ａ〜６０１Ｃの開口部の位置は、インナーシャフト１２Ｂの軸心に向かう一定の位相位置にある。従って、中空円筒状バネ６０Ａ〜６０Ｃのバネ定数は、インナーシャフト１２Ｂが時計方向回転でも反時計方向回転でも、目標とした所定のバネ定数となり、所定の目標値の入力トルクで、円柱状ピン６１の外周が、インナーシャフト１２Ｂの溝４２と入力軸２２の溝５２に当接して、回転トルクを伝達するため、インナーシャフト１２Ｂが時計方向回転でも反時計方向回転でも、ステアリングホイール１１の操舵フィーリングが一定に維持される。
【選択図】 図５

Description

本発明はステアリング装置、特に、車体後方側にステアリングホイールを装着可能なステアリングホイール側シャフトと、ステアリングホイール側シャフトの回転をステアリングギヤに伝達するステアリングギヤ側シャフトとの連結部を有するステアリング装置に関する。

ステアリングホイールの操舵トルクに比例した操舵補助力を付与する操舵補助部を有するステアリング装置においては、ユニットとして組み立てた操舵補助部の入力軸とステアリングホイール側シャフトとを、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向の相対移動を不能に連結する必要がある。

このような操舵補助部との連結構造を有するステアリング装置として、特許文献１のステアリング装置がある。従来のステアリング装置は、本願の図１に示すように、車体１８、１８に取付けられるが、車体１８、１８の位置のずれや調整不足等があると、ステアリングコラム１３や操舵補助部のギヤハウジング２１に無理な力が掛かり、ステアリングシャフト１２が曲げられる。

ステアリングシャフト１２が曲げられると、ステアリングシャフト１２を軸支する軸受をこじる力が作用するため、ステアリングホイール１１の操作が重くなったり、ステアリングホイール１１の操作トルクが変動する等の悪影響が出る場合がある。また、ステアリングシャフト１２自体に製作誤差による曲がりがある場合にも、上記と同様の不具合が発生することがある。

このような不具合を解決するために、本出願人の先願である特願２００４−３１０１００では、ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとを、すり割りを有する複数の中空円筒状バネを介して連結している。

しかしながら、複数の中空円筒状バネのすり割りの位相を所定の位相位置に揃えて組付けるのが困難であるため、すり割りの位相が所定の位相位置からずれると、中空円筒状バネのバネ定数が所定のバネ定数にならないため、所定の操舵フィーリングが得られないことになる。また、複数の中空円筒状バネのすり割りの位相が各々異なると、ステアリングホイールの時計方向回転時と反時計方向回転時でバネ定数が異なるため、ステアリングホイールの回転方向によって、操舵フィーリングも異なることになる。

特開２０００−３１３３４０号公報

本発明は、所定の操舵フィーリングが容易に得られ、組付けが簡単で、部品の製作コストが低減されると共に、ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの連結後の連結部のガタを無くし、かつ、ステアリングシャフトの振れを吸収することで、軸受の負荷を軽減したステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、車体後方側にステアリングホイールを装着可能なステアリングホイール側シャフト、上記ステアリングホイール側シャフトの回転をステアリングギヤに伝達するステアリングギヤ側シャフト、上記ステアリングホイール側シャフトの車体前方側端部とステアリングギヤ側シャフトの車体後方側端部との嵌合部の円周上に、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトの両方に設けられた複数の係合溝、上記両方の係合溝にまたがって挿入され、上記係合溝に対して回転方向の隙間を有して係合する複数の回転トルク伝達部材、上記嵌合部に設けられ、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間の相対的な軸方向の移動を規制する移動規制部材、上記両方の係合溝にまたがって挿入され、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間に回転方向の付勢力を付与するために、軸方向のすり割りを有する複数の中空円筒状バネ、上記複数の中空円筒状バネを一体的に連結するための連結部を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

第２番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記連結部は、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間に軸方向の付勢力を付与することを特徴とするステアリング装置である。

第３番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記連結部は、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間に軸方向の付勢力を付与すると共に、上記回転トルク伝達部材に軸方向の付勢力を付与することを特徴とするステアリング装置である。

第４番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記回転トルク伝達部材は、円柱状ピンであることを特徴とするステアリング装置である。

第５番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置において、上記回転トルク伝達部材は上記係合溝に対してさらに半径方向の隙間を有して係合し、上記中空円筒状バネは上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間にさらに半径方向の付勢力を付与することを特徴とするステアリング装置である。

第６番目の発明は、車体後方側にステアリングホイールを装着可能なステアリングホイール側シャフト、上記ステアリングホイール側シャフトの回転をステアリングギヤに伝達するステアリングギヤ側シャフト、上記ステアリングホイール側シャフトの車体前方側端部とステアリングギヤ側シャフトの車体後方側端部との嵌合部の円周上のいずれか一方に設けられた複数の係合突起と複数の係合溝、上記ステアリングホイール側シャフトの車体前方側端部とステアリングギヤ側シャフトの車体後方側端部との嵌合部の円周上のいずれか他方に設けられ、上記係合突起に対して回転方向の隙間を有して係合する係合溝、上記嵌合部に設けられ、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間の相対的な軸方向の移動を規制する移動規制部材、上記両方の係合溝にまたがって挿入され、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間に回転方向の付勢力を付与するために、軸方向のすり割りを有する複数の中空円筒状バネ、上記複数の中空円筒状バネを一体的に連結するための連結部を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

第７番目の発明は、第６番目の発明のステアリング装置において、上記連結部は、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間に軸方向の付勢力を付与することを特徴とするステアリング装置である。

第８番目の発明は、第１番目から第７番目までのいずれかの発明のステアリング装置において、上記移動規制部材は、上記嵌合部に、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトの両方に設けられた環状溝と、上記両方の環状溝に係合してステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間の相対的な軸方向の移動を規制する環状の規制部材を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

第９番目の発明は、第１番目から第７番目までのいずれかの発明のステアリング装置において、上記ステアリングギヤ側シャフトは、上記ステアリングホイールの操舵トルクに比例した操舵補助力を付与する操舵補助部の入力軸であることを特徴とするステアリング装置である。

本発明のステアリング装置では、ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの嵌合部に挿入され、軸方向のすり割りを有する複数の中空円筒状バネを、連結部によって一体的に連結している。従って、複数の中空円筒状バネのすり割りを所定の位相位置で確実に組付けることが可能となるため、所定の操舵フィーリングが容易に得られ、ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間のガタを無くすことが可能となる。

また、ステアリングシャフトの振れを吸収することができるため、ステアリングシャフトを軸支する軸受の負荷が軽減される。さらに、中空円筒状バネを一体に連結する連結部が、ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間の軸方向のガタの排除を行うことができるため、部品点数、部品個数を削減して、部品加工費と組み立て工数を削減することが可能となる

＊ 第１の実施形態
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明のステアリング装置の全体を示し、一部を断面した正面図であって、操舵補助部を有する電動パワーステアリング装置に適用した実施形態を示す。図２は本発明の第１の実施形態のステアリング装置を示し、図１の要部の縦断面図である。

図１から図２に示すように、本発明のステアリング装置は、車体後方側（図１、図２の右側）にステアリングホイール１１を装着可能なステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置（操舵補助部）２０と、このステアリングシャフト１２の車体前方側（図１、図２の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備える。

ステアリングシャフト１２は、アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂとを、スプライン係合により、回転力を伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に組み合わせて成る。すなわち、、アウターシャフト１２Ａの車体前方側には雌スプライン１２１Ａが形成され、インナーシャフト１２Ｂの車体後方側に形成された雄スプライン１２１Ｂがスプライン係合している。従って、上記アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂとは、衝突時に、このスプライン係合部が相対摺動して、全長を縮めることができる。

また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせており、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。

そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記インナーシャフト１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、アシスト装置２０の入力軸２２の車体後方側端部に連結している。

ステアリングコラム１３は、その中間部を支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット１４に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット１４が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。

また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施形態の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。

上記ギヤハウジング２１の車体前方側端面から突出した出力軸２３は、自在継手１５を介して、中間シャフト１６の後端部に連結している。また、この中間シャフト１６の前端部に、別の自在継手１７を介して、ステアリングギヤ３０の入力軸３１を連結している。図示しないピニオンが、この入力軸３１に結合している。また、図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイールの回転が、タイロッド３２を移動させて、図示しない車輪を操舵する。

図２に示すように、アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、入力軸２２と出力軸２３が同一軸線上に、軸受２９Ａ、２９Ｂによって回転可能に軸支され、入力軸２２と出力軸２３は、トーションバー２４によって連結されている。出力軸２３にはウォームホイール２５が取り付けられ、ウォームホイール２５には、図示しないウォームが噛合っている。図１の電動モータ２６のケース２６１がギヤハウジング２１に固定され、この電動モータ２６の図示しない回転軸にウォームが結合されている。

また、出力軸２３の中間部の周囲には、上記トーションバー２４の捩れを検出するトルクセンサ２８が設けられている。上記ステアリングホイール１１からこのステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、このトルクセンサ２８で検出し、この検出値に応じて、電動モータ２６を駆動し、ウォームとウォームホイール２５から成る減速機構を介して、出力軸２３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。

図３から図５は、本発明の第１の実施形態のステアリングシャフトの連結部を示し、図２のインナーシャフト（ステアリングホイール側シャフト）１２Ｂとアシスト装置２０の入力軸（ステアリングギヤ側シャフト）２２との連結部に適用した例を示す。

すなわち、図３は図２のステアリングシャフトの連結部を示し、（１）は連結部の縦断面図、（２）は（１）のＡ−Ａ断面図である。図４は図３のバネを示し、（１）はバネの斜視図、（２）は（３）のＢ−Ｂ断面図、（３）は（２）の右側面図である。図５は図３のステアリングシャフトの連結部の分解斜視図である。

図２から図５に示すように、インナーシャフト１２Ｂの車体前方側端部（図３の左側）が、アシスト装置２０の入力軸２２の車体後方側端部（図３の右側）に連結されている。インナーシャフト１２Ｂの車体前方側端部は中実円柱状に形成されており、車体前方側端部から、直径寸法が小径の小径軸部４０と、直径寸法が大径の大径軸部４３の順に形成されている。

インナーシャフト１２Ｂの小径軸部４０の外周上には、軸直角断面が半円形の六個の溝４２が、小径軸部４０の軸方向全長にわたって、等間隔（６０度間隔）で形成されている。また、小径軸部４０の車体後方側の外周には、矩形断面の一個の環状溝４４が全周にわたって形成されている。

入力軸２２の車体後方側端部は中空円筒状に形成されており、車体後方側端部から、小径穴５０が形成されている。小径穴５０の内周上には、軸直角断面が半円形の溝５２が、等間隔（６０度間隔）で六個形成されている。また、小径穴５０の車体後方側の内周には、環状溝５４が全周にわたって形成されている。インナーシャフト１２Ｂを入力軸２２に内嵌すると、インナーシャフト１２Ｂの環状溝４４と、入力軸２２の環状溝５４の軸方向の位置が一致するように形成されている。

インナーシャフト１２Ｂの小径軸部４０の直径寸法は、入力軸２２の小径穴５０の直径寸法よりも若干小さく形成されている。これによって、インナーシャフト１２Ｂは入力軸２２に円滑に内嵌される。

最初に、インナーシャフト１２Ｂの六個の溝４２に、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃと、回転トルク伝達部材としての中実の円柱状ピン６１を交互に三個ずつ入れ、かつ、環状溝４４に円環状のワイヤーリング７０を装着する。円柱状ピン６１の外径寸法は、インナーシャフト１２Ｂの溝４２と、入力軸２２の溝５２とで形成される円柱状の空間の内径寸法よりも、若干小径に形成されている。

中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの自由状態での外径寸法は、インナーシャフト１２Ｂの溝４２と、入力軸２２の溝５２とで形成される円柱状の空間の内径寸法よりも若干大径に形成されている。中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは、板状のバネ鋼を円筒状に折り曲げて形成し、軸方向にすり割り６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃが形成されている。このすり割り６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃによって、中空円筒状バネ６０は弾性変形して縮径し、円柱状の空間に容易に組付け可能になっている。

中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの車体前方側端部には、薄板のバネ鋼で形成されたリング６０２が形成され、リング６０２の外周には、１２０度間隔で、リング６０２の外周から半径方向外側に延びる三個の連結板６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃが形成されている。この連結板６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃが、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの車体前方側端部と一体に成形されている。リング６０２と三個の連結板６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃが、本発明の連結部を構成している。

従って、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを溝４２に組み込むだけで、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのすり割り６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃの開口部の位置が、図４に示すように、インナーシャフト１２Ｂの軸心に向かう一定の位相位置に揃うため、組付け作業が容易になる。本発明の第１の実施形態では、すり割り６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃの開口部の位置は、インナーシャフト１２Ｂの軸心に向かう位相位置に形成されているが、インナーシャフト１２Ｂの軸心から径方向外側に向かう位相位置に形成してもよい。

溝４２に中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃと円柱状ピン６１を入れ、かつ、環状溝４４に円環状のワイヤーリング７０を装着した状態で、図３の右側から左側に向かって、インナーシャフト１２Ｂを入力軸２２に挿入する。すると、ワイヤーリング７０は弾性変形しながら縮径して、小径孔５０に挿入され、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは、弾性変形しながら縮径して溝５２に挿入される。

環状溝４４と環状溝５４の軸方向の位置が一致した時に、ワイヤーリング７０は弾性変形が戻りながら拡径して、環状溝４４と環状溝５４の両方に係合した状態となる。同時に、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ及び円柱状ピン６１は、入力軸２２の半円形の溝５２に嵌入する。中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは、縮径した状態で、入力軸２２の半円形の溝５２に嵌入する。

従って、インナーシャフト１２Ｂが入力軸２２に完全に挿入されると、ワイヤーリング７０が環状溝４４と環状溝５４の両方に係合して、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間の軸方向の相対移動を規制するので、入力軸２２からインナーシャフト１２Ｂが抜け出すことはない。このワイヤーリング７０と、環状溝４４、環状溝５４とで、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間の軸方向の相対移動を規制する移動規制部材を構成している。ワイヤーリング７０に代えて、樹脂製や合成ゴム製のＯリング（移動規制部材）にしてもよい。

インナーシャフト１２Ｂを入力軸２２に挿入する時、円柱状ピン６１は入力軸２２の半円形の溝５２に嵌入するが、円柱状ピン６１と溝５２及び溝４２との間には、回転方向及び半径方向に微少な隙間があるため、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との組付けを楽に行うことができる。

また、円柱状ピン６１と溝５２及び溝４２との間には、微少な隙間があるが、インナーシャフト１２Ｂの溝４２と、入力軸２２の溝５２とで形成される円柱状の空間に、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃが圧縮された状態で嵌入しているため、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間に、回転方向及び半径方向のガタは生じない。また、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間に、偏芯や傾きがあっても、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの弾性力によって、吸収することができる。

運転操作時に、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間に回転トルク（入力トルク）が加わり、その回転トルクが所定のトルクになると、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの弾性変形量が、円柱状ピン６１と溝５２及び溝４２との間の微少な隙間量と同一になる。その結果、円柱状ピン６１の外周が、インナーシャフト１２Ｂの溝４２と入力軸２２の溝５２に同時に当接して、回転トルクを伝達する。

すなわち、本発明の第１の実施形態では、図１０（１）に示すように、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのすり割り６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃの開口部の位置は、インナーシャフト１２Ｂの軸心に向かう一定の位相位置に揃っている。従って、図１０（２）に示すように、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのバネ定数は、インナーシャフト１２Ｂが時計方向回転でも反時計方向回転でも、目標とした所定のバネ定数となる。

そのため、所定の目標値とする入力トルクで、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの弾性変形量が、円柱状ピン６１と溝５２及び溝４２との間の微少な隙間量と同一になる。その結果、所定の目標値とする入力トルクで、円柱状ピン６１の外周が、インナーシャフト１２Ｂの溝４２と入力軸２２の溝５２に同時に当接して、回転トルクを伝達するため、インナーシャフト１２Ｂが時計方向回転でも反時計方向回転でも、ステアリングホイール１１の操舵フィーリングが一定に維持される。

図１１、図１２は、先願の特願２００４−３１０１００のステアリング装置においては、三個の中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃが各々別体で構成されている。従って、組付け時に、各々のすり割り６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃの開口部の位置が、所定の位相位置からずれたときに、連結部のバネ定数を測定した結果を示すグラフである。

すなわち、図１１（１）では、各々のすり割り６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃの開口部の位置が、インナーシャフト１２Ｂの小径軸部４０の接線方向に組付けられている。従って、図１１（２）に示すように、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのバネ定数は、目標とした所定のバネ定数よりも小さな値となる。

そのため所定の目標値の入力トルクよりも小さな入力トルクで、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの弾性変形量が、円柱状ピン６１と溝５２及び溝４２との間の微少な隙間量と同一になる。その結果、所定の目標値の入力トルクよりも小さな入力トルクで、円柱状ピン６１の外周が、インナーシャフト１２Ｂの溝４２と入力軸２２の溝５２に当接して、回転トルクを伝達することになるため、ステアリングホイール１１の操舵フィーリングが目標値とは異なることになる。

また、図１２（１）では、二個のすり割り６０１Ａ、６０１Ｂの開口部の位置は、インナーシャフト１２Ｂの小径軸部４０の接線方向よりも外側向きに組付けられている。また、残りの一個のすり割り６０１Ｃの開口部の位置は、インナーシャフト１２Ｂの小径軸部４０の接線方向よりも内側向きに組付けられている。従って、図１２（２）に示すように、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのバネ定数は、インナーシャフト１２Ｂが時計方向回転のときと反時計方向回転のときで、異なるバネ定数となる。

その結果、インナーシャフト１２Ｂが時計方向回転のときは、所定の目標値の入力トルクよりも小さな入力トルクで、円柱状ピン６１の外周が、インナーシャフト１２Ｂの溝４２と入力軸２２の溝５２に当接して、回転トルクを伝達する。また、インナーシャフト１２Ｂが反時計方向回転のときは、所定の目標値の入力トルクよりも大きな入力トルクで、円柱状ピン６１の外周が、インナーシャフト１２Ｂの溝４２と入力軸２２の溝５２に当接して、回転トルクを伝達することになる。そのため、ステアリングホイール１１の操舵フィーリングが、時計方向回転と反時計方向回転で異なることになり、運転者に違和感を与え好ましくなかった。

本発明の第１の実施形態の上記組付け手順で、ワイヤーリング７０を入力軸２２側の環状溝５４に予め装着し、また、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを入力軸２２側の半円形の溝５２に予め入れた状態で、インナーシャフト１２Ｂを入力軸２２に挿入するようにしてもよい。このように、インナーシャフト１２Ｂを入力軸２２に挿入するだけで、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間の軸方向の相対移動を規制することができるので、組み立て工数を削減することが可能となる。

＊ 第２の実施形態
次に本発明の第２の実施形態について説明する。図６から図９は、本発明の第２の実施形態のステアリングシャフトの連結部を示し、図６は本発明の第２の実施形態のステアリング装置を示す図１の要部の縦断面図である。図７は図６のステアリングシャフトの連結部を示し、（１）は連結部の縦断面図、（２）は（１）のＣ−Ｃ断面図である。

図８は図７のバネを示し、（１）はバネの斜視図、（２）は（３）のＤ−Ｄ断面図、（３）は（２）の右側面図である。図９は図７のステアリングシャフトの連結部の分解斜視図である。以下の説明では、上記第１の実施形態と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。

第２の実施形態は、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間、及び円柱状ピン６１に、軸方向の付勢力を付与する付勢部が、空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの連結部に形成された実施例である。第２の実施形態は、第１の実施形態とは、この連結部の形状と、入力軸２２の車体後方側端部に形成された小径穴５０の形状が相違するだけであるので、この相違点を中心にして説明する。また、ステアリング装置の全体構成については、第１の実施形態の図１と全く同一であるため、詳細な説明は省略する。

図６に示すように、アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、入力軸２２と出力軸２３が同一軸線上に、軸受２９Ａ、２９Ｂによって回転可能に軸支され、入力軸２２と出力軸２３は、トーションバー２４によって連結されている。出力軸２３にはウォームホイール２５が取り付けられ、ウォームホイール２５に図示しないウォームが噛合っている。図１の電動モータ２６のケース２６１がギヤハウジング２１に固定され、この電動モータ２６の図示しない回転軸にウォームが結合されている。

また、出力軸２３の中間部の周囲には、上記トーションバー２４の捩れを検出するトルクセンサ２８が設けられている。図１のステアリングホイール１１からこのステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、このトルクセンサ２８で検出し、この検出値に応じて、電動モータ２６を駆動し、ウォームとウォームホイール２５から成る減速機構を介して、出力軸２３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。

図６から図９に示すように、インナーシャフト１２Ｂの車体前方側端部（図６、図７の左側）が、アシスト装置２０の入力軸２２の車体後方側端部（図６、図７の右側）に連結されている。インナーシャフト１２Ｂの車体前方側端部は中実円柱状に形成されており、車体前方側端部から、直径寸法が小径の小径軸部４０と、直径寸法が大径の大径軸部４３の順に形成されている。

インナーシャフト１２Ｂの小径軸部４０の外周上には、軸直角断面が半円形の六個の溝４２が、小径軸部４０の軸方向全長にわたって、等間隔（６０度間隔）で形成されている。また、小径軸部４０の外周には、矩形断面の環状溝４４が全周にわたって形成されている。すなわち、インナーシャフト１２Ｂの形状は、第１の実施形態と全く同一であるため、詳細な説明は省略する。

入力軸２２の車体後方側端部は中空円筒状に形成されており、車体後方側端部から、小径穴５０が形成されている。小径穴５０の内周上に形成された、軸直角断面が半円形の六個の溝５２、車体後方側の環状溝５４の形状は、第１の実施形態と全く同一である。また、小径穴５０の車体前方側の穴底５０１には、その軸心に、車体後方側に突出した凸部５０２が形成されている。

インナーシャフト１２Ｂの六個の溝４２に入れる、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、及び、円柱状ピン６１の形状、及び、環状溝４４に装着するワイヤーリング７０の形状は、第１の実施形態と全く同一であるため、詳細な説明は省略する。

図７及び図８に示すように、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの車体前方側端部には、薄板のバネ鋼で形成された円盤６０３が形成され、円盤６０３の外周には、１２０度間隔で、円盤６０３の外周から半径方向外側に延びる三個の連結板６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃが形成されている。この連結板６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃが、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの車体前方側端部と一体に成形されている。また、円盤６０３の外周には、連結板６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃの中間位置に、１２０度間隔で、円盤６０３の外周から半径方向外側に延びる三個の押圧板６０６が形成されている。

円盤６０３は、車体前方側に突出した剪頭凸部６０３Ａを有する円錐体状に形成され、円盤６０３の中心にあけられた丸孔６０４から、放射状に六個のすり割り６０５が形成されている。従って、円盤６０３は弾性変形が容易な構造となっている。円盤６０３、三個の連結板６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、三個の押圧板６０６が、本発明の連結部を構成している。

溝４２に中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃと円柱状ピン６１を入れ、かつ、環状溝４４に円環状のワイヤーリング７０を装着した状態で、図６、図７の右側から左側に向かって、インナーシャフト１２Ｂを入力軸２２に挿入する。すると、ワイヤーリング７０は弾性変形しながら縮径して、小径孔５０に挿入され、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは、弾性変形しながら縮径して溝５２に挿入される。

環状溝４４と環状溝５４の軸方向の位置が一致した時に、ワイヤーリング７０は弾性変形が戻りながら拡径して、環状溝４４と環状溝５４の両方に係合した状態となる。同時に、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ及び円柱状ピン６１は、入力軸２２の半円形の溝５２に嵌入する。中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは、縮径した状態で、入力軸２２の半円形の溝５２に嵌入する。

この時、円盤６０３の剪頭凸部６０３Ａが小径穴５０の穴底５０１の凸部５０２に当接するため、円盤６０３が弾性変形し、三個の押圧板６０６で三個の円柱状ピン６１の車体前方側端面を各々車体後方側に押圧すると共に、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを車体後方側に押圧する。

従って、円柱状ピン６１及び中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃがワイヤーリング７０に押圧されるため、円盤６０３がインナーシャフト１２Ｂと入力軸２２に対して、お互いに軸方向に離間させる方向に常時付勢力を付与している。従って、ワイヤーリング７０と環状溝５４、４４との間のガタを無くして、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間の軸方向のガタを解消することが可能となるため、操舵感が向上する。

第２の実施形態によれば、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの連結部が、インナーシャフト１２Ｂと入力軸２２との間の軸方向のガタの排除を行うことができるため、部品点数、部品個数を削減して、部品加工費と組み立て工数を削減することが可能となる

また、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを溝４２に組み込むだけで、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのすり割り６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃの開口部の位置が、図７に示すように、インナーシャフト１２Ｂの軸心に向かう一定の位相位置に揃う。従って、組付け作業が容易になり、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのバネ定数が、インナーシャフト１２Ｂが時計方向回転でも反時計方向回転でも、目標とした所定のバネ定数となる点については、第１の実施形態と同様の作用、効果となる。本発明の第２の実施形態では、すり割り６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃの開口部の位置は、インナーシャフト１２Ｂの軸心に向かう位相位置に形成されているが、インナーシャフト１２Ｂの軸心から径方向外側に向かう位相位置に形成してもよい。

上記実施形態においては、所定の目標値とする入力トルクで、円柱状ピン６１の外周が、インナーシャフト１２Ｂの溝４２と入力軸２２の溝５２に同時に当接して、回転トルクを伝達している。他の例として、インナーシャフト１２Ｂまたは入力軸２２のいずれか一方に複数の係合突起を設け、インナーシャフト１２Ｂまたは入力軸２２のいずれか他方に、この係合突起に当接する複数の係合溝を設け、この係合突起と係合溝の当接によって、回転トルクを伝達するようにしてもよい。また、上記実施形態においては、中空円筒状バネ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、円柱状ピン６１は、各三個設けられているが、複数有ればよい。

また、上記実施形態では、アッパー側のインナーシャフト１２Ｂが雄で、ロアー側の入力軸２２が雌の嵌合になっているが、アッパー側のインナーシャフト１２Ｂを雌にし、ロアー側の入力軸２２を雄にして嵌合させてもよい。また、上記実施形態では、ステアリングシャフトと操舵補助部との連結部に適用した例について説明したが、アッパー側のステアリングシャフトとロアー側のステアリングシャフトを連結する任意の箇所の連結部に適用することができる。

さらに、上記実施形態では、操舵補助部がステアリングコラムに配置された、コラムアシスト型のパワーステアリング装置の入力軸の連結部に適用した例について説明したが、ステアリングギヤに噛合うピニオン軸に操舵補助部が配置された、ピニオンアシスト型のパワーステアリング装置の入力軸の連結部に適用してもよい。

本発明のステアリング装置の全体を示し、一部を断面した正面図であって、電動パワーステアリング装置に適用した実施形態を示す。 本発明の第１の実施形態のステアリング装置を示す図１の要部の縦断面図である。 図２のステアリングシャフトの連結部を示し、（１）は連結部の縦断面図、（２）は（１）のＡ−Ａ断面図である。 図３のバネを示し、（１）はバネの斜視図、（２）は（３）のＢ−Ｂ断面図、（３）は（２）の右側面図である。 図３のステアリングシャフトの連結部の分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態のステアリング装置を示す図１の要部の縦断面図である。 図６のステアリングシャフトの連結部を示し、（１）は連結部の縦断面図、（２）は（１）のＣ−Ｃ断面図である。 図７のバネを示し、（１）はバネの斜視図、（２）は（３）のＤ−Ｄ断面図、（３）は（２）の右側面図である。 図７のステアリングシャフトの連結部の分解斜視図である。 バネのすり割りが正規の角度位置に有るときのステアリングシャフトの連結部を示し、（１）は連結部の断面図、（２）は連結部のバネ定数の測定結果を示すグラフである。 バネのすり割りが正規の角度位置からずれたときのステアリングシャフトの連結部を示し、（１）は連結部の断面図、（２）は連結部のバネ定数の測定結果を示すグラフである。 バネのすり割りが正規の角度位置からずれたときのステアリングシャフトの連結部の他の例を示し、（１）は連結部の断面図、（２）は連結部のバネ定数の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１２Ａ アウターシャフト
１２Ｂ インナーシャフト
１２１Ａ 雌スプライン
１２１Ｂ 雄スプライン
１３ ステアリングコラム
１３Ａ アウターコラム
１３Ｂ インナーコラム
１４ 支持ブラケット
１５ 自在継手
１６ 中間シャフト
１７ 自在継手
１８ 車体
２０ アシスト装置
２１ ギヤハウジング
２２ 入力軸
２３ 出力軸
２４ トーションバー
２５ ウォームホイール
２６ 電動モータ
２６１ ケース
２８ トルクセンサ
２９Ａ、２９Ｂ 軸受
３０ ステアリングギヤ
３１ 入力軸
３２ タイロッド
４０ 小径軸部
４２ 断面が半円形の溝
４３ 大径軸部
４４ 環状溝
５０ 小径穴
５０１ 穴底
５０２ 凸部
５２ 断面が半円形の溝
５４ 環状溝
６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ 中空円筒状バネ
６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃ すり割り
６０２ リング
６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ 連結板
６０３ 円盤
６０３Ａ 剪頭凸部
６０４ 丸孔
６０５ すり割り
６０６ 押圧板
６１ 円柱状ピン
７０ ワイヤーリング

Claims (9)

1. 車体後方側にステアリングホイールを装着可能なステアリングホイール側シャフト、
   上記ステアリングホイール側シャフトの回転をステアリングギヤに伝達するステアリングギヤ側シャフト、
   上記ステアリングホイール側シャフトの車体前方側端部とステアリングギヤ側シャフトの車体後方側端部との嵌合部の円周上に、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトの両方に設けられた複数の係合溝、
   上記両方の係合溝にまたがって挿入され、上記係合溝に対して回転方向の隙間を有して係合する複数の回転トルク伝達部材、
   上記嵌合部に設けられ、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間の相対的な軸方向の移動を規制する移動規制部材、
   上記両方の係合溝にまたがって挿入され、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間に回転方向の付勢力を付与するために、軸方向のすり割りを有する複数の中空円筒状バネ、
   上記複数の中空円筒状バネを一体的に連結するための連結部を備えたこと
   を特徴とするステアリング装置。
2. 請求項１に記載されたステアリング装置において、
   上記連結部は、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間に軸方向の付勢力を付与すること
   を特徴とするステアリング装置。
3. 請求項１に記載されたステアリング装置において、
   上記連結部は、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間に軸方向の付勢力を付与すると共に、上記回転トルク伝達部材に軸方向の付勢力を付与すること
   を特徴とするステアリング装置。
4. 請求項１に記載されたステアリング装置において、
   上記回転トルク伝達部材は、円柱状ピンであること
   を特徴とするステアリング装置。
5. 請求項１に記載されたステアリング装置において、
   上記回転トルク伝達部材は上記係合溝に対してさらに半径方向の隙間を有して係合し、
   上記中空円筒状バネは上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間にさらに半径方向の付勢力を付与すること
   を特徴とするステアリング装置。
6. 車体後方側にステアリングホイールを装着可能なステアリングホイール側シャフト、
   上記ステアリングホイール側シャフトの回転をステアリングギヤに伝達するステアリングギヤ側シャフト、
   上記ステアリングホイール側シャフトの車体前方側端部とステアリングギヤ側シャフトの車体後方側端部との嵌合部の円周上のいずれか一方に設けられた複数の係合突起と複数の係合溝、
   上記ステアリングホイール側シャフトの車体前方側端部とステアリングギヤ側シャフトの車体後方側端部との嵌合部の円周上のいずれか他方に設けられ、上記係合突起に対して回転方向の隙間を有して係合する係合溝、
   上記嵌合部に設けられ、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間の相対的な軸方向の移動を規制する移動規制部材、
   上記両方の係合溝にまたがって挿入され、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間に回転方向の付勢力を付与するために、軸方向のすり割りを有する複数の中空円筒状バネ、
   上記複数の中空円筒状バネを一体的に連結するための連結部を備えたこと
   を特徴とするステアリング装置。
7. 請求項６に記載されたステアリング装置において、
   上記連結部は、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間に軸方向の付勢力を付与すること
   を特徴とするステアリング装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載されたステアリング装置において、
   上記移動規制部材は、
   上記嵌合部に、上記ステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトの両方に設けられた環状溝と、
   上記両方の環状溝に係合してステアリングホイール側シャフトとステアリングギヤ側シャフトとの間の相対的な軸方向の移動を規制する環状の規制部材を備えたこと
   を特徴とするステアリング装置。
9. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載されたステアリング装置において、
   上記ステアリングギヤ側シャフトは、上記ステアリングホイールの操舵トルクに比例した操舵補助力を付与する操舵補助部の入力軸であること
   を特徴とするステアリング装置。

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