JP2007247846A - 伸縮自在シャフト - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構造で転動体の脱落を防止することができる伸縮自在シャフトを提供する。
【解決手段】中間軸5は、互いに嵌め合わされた内軸16および筒状の外軸15と、内軸16の外周面47および外軸15の内周面45にそれぞれ形成され互いに対向する軸方向溝18,19間に挟持されたボール17とを備える。ボール17は、軸方向溝18,19からそれぞれ突出するピン28およびねじ29によって脱落が阻止されている。内軸16および外軸15には、互いの摺動部への異物の侵入を阻止する筒状のダストカバー37が取り付けられている。ダストカバー37は、外軸15の端部32に嵌合されたスリーブ34を介して外軸15に固定されている。スリーブ34の内周面43は、断面矩形状の外軸15の外周面46に合致する形状を有し、スリーブ34の外周面44は、円形にされている。スリーブ34は、ねじ29によって外軸15に固定されている。
【選択図】図2
【解決手段】中間軸5は、互いに嵌め合わされた内軸16および筒状の外軸15と、内軸16の外周面47および外軸15の内周面45にそれぞれ形成され互いに対向する軸方向溝18,19間に挟持されたボール17とを備える。ボール17は、軸方向溝18,19からそれぞれ突出するピン28およびねじ29によって脱落が阻止されている。内軸16および外軸15には、互いの摺動部への異物の侵入を阻止する筒状のダストカバー37が取り付けられている。ダストカバー37は、外軸15の端部32に嵌合されたスリーブ34を介して外軸15に固定されている。スリーブ34の内周面43は、断面矩形状の外軸15の外周面46に合致する形状を有し、スリーブ34の外周面44は、円形にされている。スリーブ34は、ねじ29によって外軸15に固定されている。
【選択図】図2
Description
この発明は、内軸および外軸を転動体を介して軸方向に相対移動可能に且つトルク伝達可能に連結してなる伸縮自在シャフトに関するものである。
自動車のステアリング装置において、中間軸は、ステアリングシャフトとステアリングギアとの間に設けられ、ステアリングホイールに加わる回転操作力をステアリングギア側に伝達するものである。
一般に、中間軸には、内軸および筒状の外軸に形成された対応する軸方向溝間に、中間軸の軸方向に並ぶ列をなす複数のボールを介在させたボールスプライン構造が採用されている。また、特許文献1には、複数のボールを保持する保持器を省略したボールスプライン構造が提案されている。
特許第2895216号公報
一般に、中間軸には、内軸および筒状の外軸に形成された対応する軸方向溝間に、中間軸の軸方向に並ぶ列をなす複数のボールを介在させたボールスプライン構造が採用されている。また、特許文献1には、複数のボールを保持する保持器を省略したボールスプライン構造が提案されている。
保持器を省略した特許文献1記載のボールスプライン構造において、内軸および外軸には、ボールの軸方向溝からの脱落を阻止するためのストッパ機構がそれぞれ設けられている。各ストッパ機構は、ボールの脱落を阻止するストッパとしての環状板と、環状板を対応する軸に固定する複数のボルトとを有している。したがって、ストッパ機構の構造が複雑となってしまう。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、簡単な構造で転動体の脱落を阻止することができる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、互いに嵌め合わされた内軸(16)および筒状の外軸(15)と、内軸の外周面(47)および外軸の内周面(45)にそれぞれ形成され互いに対向する軸方向溝(18,19)と、互いに対向する軸方向溝間に挟持され軸方向溝の延びる方向に列をなす複数の転動体(17)と、外軸および内軸の何れか一方に設けられ対応する軸の軸方向溝からの転動体の脱落を阻止するストッパ(28,29)とを備え、ストッパは、対応する軸の径方向(Y1)に沿って取り付けられたピン(28)またはねじ(29)を含むことを特徴とする伸縮自在シャフト(5)である。
本発明によれば、軸方向溝からの転動体の脱落を阻止するストッパは、対応する軸の径方向に沿って取り付けられたピンまたはねじのみによって構成されているので、ストッパの構造が簡単である。また、転動体を保持するための保持器を不要にできるので、伸縮自在シャフトを径方向に小型化することができる。
また、本発明において、外軸の端部(32)の外周面(46)に嵌合されたスリーブ(34)と、一端(38)がスリーブの外周面(44)に固定され他端(39)が内軸の外周面に固定された筒状のダストカバー(37)とを備え、上記ストッパは、スリーブを外軸に固定するためのピンまたはねじを含む場合がある。この場合、ダストカバーによって、内軸および外軸の摺動部への異物の侵入を防止することができる。また、スリーブを外軸に固定するためのピンまたはねじが、上記ストッパの機能を果たすことにより、伸縮自在シャフトの部品点数の増加を抑えることができる。
また、本発明において、外軸の端部(32)の外周面(46)に嵌合されたスリーブ(34)と、一端(38)がスリーブの外周面(44)に固定され他端(39)が内軸の外周面に固定された筒状のダストカバー(37)とを備え、上記ストッパは、スリーブを外軸に固定するためのピンまたはねじを含む場合がある。この場合、ダストカバーによって、内軸および外軸の摺動部への異物の侵入を防止することができる。また、スリーブを外軸に固定するためのピンまたはねじが、上記ストッパの機能を果たすことにより、伸縮自在シャフトの部品点数の増加を抑えることができる。
また、本発明において、外軸の外周面の断面は非円形である場合がある。この場合、内軸および外軸間において回転トルクを効率的に伝達することができる。
また、本発明は、外軸の外周面は、相対向する二対の平坦部(25,26)を含む断面矩形をなし、外軸の軸方向溝の裏側となる突出部(27)が形成されている場合がある。この場合、上記スリーブの内周面は、外軸の外周面に合致する形状であり、スリーブの外周面は、円形であることが好ましい。これにより、断面矩形のような異形の外軸に対して、スリーブを介してダストカバーを容易に取り付けることができる。
また、本発明は、外軸の外周面は、相対向する二対の平坦部(25,26)を含む断面矩形をなし、外軸の軸方向溝の裏側となる突出部(27)が形成されている場合がある。この場合、上記スリーブの内周面は、外軸の外周面に合致する形状であり、スリーブの外周面は、円形であることが好ましい。これにより、断面矩形のような異形の外軸に対して、スリーブを介してダストカバーを容易に取り付けることができる。
また、本発明は、転動体は、外軸の弾性によって互いに対向する軸方向溝間に弾性的に挟持されており、内軸の外周面に、互いの間に二面幅を形成する相対向する少なくとも一対の平坦部(20,21)が設けられ、外軸の内周面に、内軸の対応する平坦部とそれぞれ係合して内軸と外軸との相対回転量を規制するための規制部(23,24)が設けられている場合がある。この場合、転動体のあそびを無くし、内軸および外軸間のガタツキを抑えることができる。また、内軸および外軸間において高トルクを伝達することができる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る伸縮自在シャフトが中間軸5に適用されたステアリング装置1の模式図である。
図1を参照して、ステアリング装置1は一端にステアリングホイール等の操舵部材2が固定されたステアリングシャフト3と、このステアリングシャフト3と自在継手4を介して一体回転可能に連結された伸縮自在シャフトとしての中間軸5とを備える。また、ステアリング装置1は、自在継手6を介して中間軸5に一体回転可能に連結されたピニオン軸7と、このピニオン軸7に設けられたピニオン8に噛み合うラック9を有し車両の左右方向に延びるラック軸10とを備える。
図1は、本発明の一実施形態に係る伸縮自在シャフトが中間軸5に適用されたステアリング装置1の模式図である。
図1を参照して、ステアリング装置1は一端にステアリングホイール等の操舵部材2が固定されたステアリングシャフト3と、このステアリングシャフト3と自在継手4を介して一体回転可能に連結された伸縮自在シャフトとしての中間軸5とを備える。また、ステアリング装置1は、自在継手6を介して中間軸5に一体回転可能に連結されたピニオン軸7と、このピニオン軸7に設けられたピニオン8に噛み合うラック9を有し車両の左右方向に延びるラック軸10とを備える。
ラック軸10の両端には、それぞれタイロッド11が結合されている。各タイロッド11は、対応するナックルアーム12を介してそれぞれ対応する操向輪13に連結されている。
ラック軸10は、図示しない軸受等を介してハウジング14によりその軸方向に移動自在に支持されている。ピニオン軸7、ラック軸10、タイロッド11、ナックルアーム12および操向輪13を含んで舵取り機構が構成されている。
ラック軸10は、図示しない軸受等を介してハウジング14によりその軸方向に移動自在に支持されている。ピニオン軸7、ラック軸10、タイロッド11、ナックルアーム12および操向輪13を含んで舵取り機構が構成されている。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン8およびラック9によって車両の左右方向に沿ってのラック軸10の直線運動に変換される。これにより、操向輪13の転舵が達成される。
伸縮自在シャフトとしての中間軸5は、ロワーシャフトとしての筒状の外軸15と、この外軸15に嵌め合わされたアッパーシャフトとしての内軸16とを備える。外軸15および内軸16は、複数列の転動体としてのボール17を介して軸方向X1に相対移動可能に且つトルク伝達可能に接続されている。
伸縮自在シャフトとしての中間軸5は、ロワーシャフトとしての筒状の外軸15と、この外軸15に嵌め合わされたアッパーシャフトとしての内軸16とを備える。外軸15および内軸16は、複数列の転動体としてのボール17を介して軸方向X1に相対移動可能に且つトルク伝達可能に接続されている。
図2は、伸縮自在シャフトとしての中間軸5の軸方向X1に沿う断面図である。また、図3は、図2におけるIII−III線に沿う中間軸5の断面図であり、図4は、図2におけるIV−IV線に沿う中間軸5の断面図である。
図2および図3を参照して、内軸16は、中実の軸であり、断面矩形状をなしている。内軸16の外周面47には、軸方向X1に延びる一対の軸方向溝18が互いに径方向Y1に対向して形成されている。なお、内軸16は、中空の軸であってもよい。
図2および図3を参照して、内軸16は、中実の軸であり、断面矩形状をなしている。内軸16の外周面47には、軸方向X1に延びる一対の軸方向溝18が互いに径方向Y1に対向して形成されている。なお、内軸16は、中空の軸であってもよい。
外軸15は、中空の軸であり、その内部に内軸16が嵌め合わされている。外軸15の内周面45は、概ね内軸16の外周面47に沿う形状を有しており、外軸15の内周面45には、内軸16の一対の軸方向溝18にそれぞれ対向する一対の軸方向溝19が形成されている。内軸16の各軸方向溝18と外軸15の対応する軸方向溝19との間に、それぞれ軌道路22が区画されている。
複数のボール17は、各軌道路22に軸方向X1に並ぶ1つの列をなして介在している。各軸方向溝18,19の断面は、ボール17の半径よりも僅かに大きい半径の円弧をなしている。また、ボール17は、外軸15の弾性によって互いに対向する軸方向溝18,19間で弾性的に挟持されている。これにより、中間軸5に常用トルクが負荷された場合に、内軸16と外軸15との間でボール17を介してトルクを伝達することができる。
外軸15の外周面46は、相対向する二対の平坦部25,26を含む断面矩形状をなし、外軸15の一対の軸方向溝19の裏側に対応する外軸15の外周面46には、それぞれ突出部27が形成されている。各突出部27を挟んだ両側に、それぞれ対応する平坦部25および平坦部26が配置されている。
中間軸5は、外軸15と内軸16との相対回転量を規制するための一対の規制機構50A,50Bを備えている。
中間軸5は、外軸15と内軸16との相対回転量を規制するための一対の規制機構50A,50Bを備えている。
一方の規制機構50Aは、内軸16の外周面47に形成された一対の平坦部20と、外軸15の内周面45に形成され、上記一対の平坦部20に、それぞれ、対向する一対の規制部23とを含んでいる。
他方の規制機構50Bは、内軸16の外周面47に形成された一対の平坦部21と、外軸15の内周面45に形成され、上記一対の平坦部21に、それぞれ、対向する一対の規制部24とを含んでいる。
他方の規制機構50Bは、内軸16の外周面47に形成された一対の平坦部21と、外軸15の内周面45に形成され、上記一対の平坦部21に、それぞれ、対向する一対の規制部24とを含んでいる。
内軸16の各軸方向溝18を挟んだ両側に、それぞれ対応する平坦部20および平坦部21が配置されている。また、一方の規制機構50Aの各平坦部20と、他方の規制機構50Bの対応する平坦部21とが対をなし、互いの間に二面幅を形成している。
一方の規制機構50Aは、中間軸5に非常用トルクが負荷されて、内軸16が外軸15に対して反時計回りに相対回転するときに、その相対回転量を所定量以下に規制する。他方の規制機構50Bは、中間軸5に非常用トルクが負荷されて、内軸16が外軸15に対して時計回りに相対回転するときに、その相対回転量を所定量以下に規制する。これにより、ボール17や軸方向溝18,19の破損を未然に防止することができる。また、中間軸5に非常用トルクが負荷されたときは、一方の規制機構50Aまたは他方の規制機構50Bを介して内軸16と外軸15との間にトルクが伝達されることになる。
一方の規制機構50Aは、中間軸5に非常用トルクが負荷されて、内軸16が外軸15に対して反時計回りに相対回転するときに、その相対回転量を所定量以下に規制する。他方の規制機構50Bは、中間軸5に非常用トルクが負荷されて、内軸16が外軸15に対して時計回りに相対回転するときに、その相対回転量を所定量以下に規制する。これにより、ボール17や軸方向溝18,19の破損を未然に防止することができる。また、中間軸5に非常用トルクが負荷されたときは、一方の規制機構50Aまたは他方の規制機構50Bを介して内軸16と外軸15との間にトルクが伝達されることになる。
図2および図4を参照して、内軸16の先端部30には、軸方向溝18,19からのボール17の脱落を阻止するためのピン28が取り付けられている。ピン28は、内軸16の先端部30に形成された貫通孔31に例えば圧入して取り付けられている。貫通孔31は、内軸16の一対の軸方向溝18を通って内軸16をその直径方向に貫通するように形成されている。内軸16に取り付けられたピン28の両端は、各軸方向溝18の底から径方向Y1外方にそれぞれ突出している。これにより、内軸16および外軸15が軸方向X1に相対移動してボール17が内軸16の先端部30に移動したとき、ピン28の両端がボール17に当接することにより、軸方向溝18,19からのボール17の脱落を阻止することができる。
なお、ピン28の両端は、外軸15の対応する軸方向溝19内に進出していてもよいし、進出していなくてもよい。また、内軸16の一対の軸方向溝18に例えば熱処理が施されており、一対の軸方向溝18の硬度が高くなっている場合には、貫通孔31の長手方向の両端部に、貫通孔31の中間部よりも大径となる面取り部その他の逃がし部を形成してもよい。これにより、ピン28を貫通孔31に圧入する際に貫通孔31の端部周辺が割れることを防止することができる。
一方、外軸15の端部32には、内軸16および外軸15の摺動部への異物の侵入を阻止するための筒状のダストカバー37が、上記端部32の外周面46に嵌合されたスリーブ34を介して取り付けられている。スリーブ34は、一対のねじ29を介して外軸15に固定されている。ダストカバー37の一端38は、スリーブ34の外周面44に嵌め合わされている。ダストカバー37は、その一端38の外周面に嵌合された環状の取付バンド42の締め付けによって、スリーブ34に取り付けられている。図2に示すように、ダストカバー37の他端39は、端部32に軸方向X1に対向する内軸16の取付部41の外周に嵌め合わされており、他端39の外周面に嵌合された取付バンド42aの締め付けによって、内軸16に取り付けられている。ダストカバー37の中間部は、蛇腹状となっており、内軸16および外軸15の軸方向X1の相対移動に追従できるようになっている。
スリーブ34の内周面43は、図4に示すように、外軸15の外周面46に合致する形状を有しており、スリーブ34の外周面44は円形をなしている。スリーブ34の外周面44に嵌合されたダストカバー37の一端38の内周面および外周面は、円形をなしている。
また、スリーブ34を外軸15の端部32に固定するための一対のねじ29は、軸方向溝18,19からのボール17の脱落を阻止するストッパとしても機能している。すなわち、一対のねじ29は、それぞれスリーブ34のねじ挿通孔36を挿通して、外軸15のねじ孔33にねじ込まれて固定されている。各ねじ孔33は、それぞれ外軸15の突出部27を径方向Y1に貫通しており、外軸15の対応する軸方向溝19に連通する位置に形成されている。外軸15に取り付けられた一対のねじ29の一端は、それぞれ対応する軸方向溝19の底から径方向Y1内方に突出し、所要時にボール17に当接することにより、軸方向溝18,19からのボール17の脱落を阻止することができる。
また、スリーブ34を外軸15の端部32に固定するための一対のねじ29は、軸方向溝18,19からのボール17の脱落を阻止するストッパとしても機能している。すなわち、一対のねじ29は、それぞれスリーブ34のねじ挿通孔36を挿通して、外軸15のねじ孔33にねじ込まれて固定されている。各ねじ孔33は、それぞれ外軸15の突出部27を径方向Y1に貫通しており、外軸15の対応する軸方向溝19に連通する位置に形成されている。外軸15に取り付けられた一対のねじ29の一端は、それぞれ対応する軸方向溝19の底から径方向Y1内方に突出し、所要時にボール17に当接することにより、軸方向溝18,19からのボール17の脱落を阻止することができる。
以上のように、本実施形態では、内軸16に取り付けられたピン28および外軸15に取り付けられた一対のねじ29のみによって、軸方向溝18,19からのボール17の脱落を阻止するストッパが構成されているので、ストッパの構造が簡単である。また、外周面44が円形であるスリーブ34を介して外軸15にダストカバー37を取り付けるので、断面矩形状のような異形の外軸15であってもダストカバー37を外軸15に容易に取り付けることができる。さらに、ダストカバー取付アダプタとしてのスリーブ34を外軸15の端部32に固定するための一対のねじ29が、ボール脱落防止用のストッパを兼用しているので、新たな取付部材が不要であり、部品点数の増加を抑えることができる。
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、外軸にピンを取り付けてストッパとして用いてもよいし、内軸にねじを取り付けてストッパとして用いてもよい。
1・・・ステアリング装置、5・・・中間軸(伸縮自在シャフト)、15・・・外軸、16・・・内軸、17・・・ボール(転動体)、18,19・・・軸方向溝、20,21・・・平坦部、23,24・・・規制部、25,26・・・二対の平坦部、27・・・突出部、28・・・ピン(ストッパ)、29・・・ねじ(ストッパ)、32・・・端部、34・・・スリーブ、37・・・ダストカバー、38・・・一端、39・・・他端、44・・・(スリーブの)外周面、45・・・(外軸の)内周面、46・・・(外軸の)外周面、47・・・(内軸の)外周面、Y1・・・径方向
Claims (5)
- 互いに嵌め合わされた内軸および筒状の外軸と、
内軸の外周面および外軸の内周面にそれぞれ形成され互いに対向する軸方向溝と、
互いに対向する軸方向溝間に挟持され軸方向溝の延びる方向に列をなす複数の転動体と、
外軸および内軸の何れか一方に設けられ対応する軸の軸方向溝からの転動体の脱落を阻止するストッパとを備え、
ストッパは、対応する軸の径方向に沿って取り付けられたピンまたはねじを含むことを特徴とする伸縮自在シャフト。 - 請求項1において、外軸の端部の外周面に嵌合されたスリーブと、
一端がスリーブの外周面に固定され他端が内軸の外周面に固定された筒状のダストカバーとを備え、
上記ストッパは、スリーブを外軸に固定するためのピンまたはねじを含むことを特徴とする伸縮自在シャフト。 - 請求項2において、外軸の外周面の断面は非円形であることを特徴とする伸縮自在シャフト。
- 請求項3において、外軸の外周面は、相対向する二対の平坦部を含む断面矩形をなし、外軸の軸方向溝の裏側となる突出部が形成されていることを特徴とする伸縮自在シャフト。
- 請求項4において、転動体は、外軸の弾性によって互いに対向する軸方向溝間に弾性的に挟持されており、内軸の外周面に、互いの間に二面幅を形成する相対向する少なくとも一対の平坦部が設けられ、外軸の内周面に、内軸の対応する平坦部とそれぞれ係合して内軸と外軸との相対回転量を規制するための規制部が設けられていることを特徴とする伸縮自在シャフト。
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