JP2007290635A - 締結具 - Google Patents

Abstract

【課題】二つの部材を結合するための締結具であって、二つの部材が相対移動するときに、安定した摩擦抵抗力を与えることができる締結具を提供する。
【解決手段】二つの部材（５，６）を結合するための締結具（１）において、リング本体（３）と、リング本体の周方向に間隔を開けて設けられた複数の突起部（４）と、突起部に設けられた凹部（１０）とを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の機械要素を結合する締結具に関する。特に、本発明は、ステアリング装置のエネルギー吸収機構（ＥＡ機構）に使用する締結具に関する。

従来、電動パワーステアリング装置のトルクリミッター機構にトレランスリングを使用したものがある（例えば、特許文献１参照。）。電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操舵により発生する操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに応じて操舵補助用モータを駆動する。操舵補助用モータの回転力は、ウォーム及びウォームホイールを介してステアリングシャフトに伝達される。ステアリングシャフトとウォームホイールとの間には、トルクリミッター機構が設けられている。トルクリミッター機構は、車輪が縁石に乗り上げたときなどに生じるステアリングシャフトへの過大なトルクにより操舵補助用モータが破損することを防止するために設けられている。トルクリミッター機構は、トレランスリングを有している。

図６は、従来のトレランスリング１０１の正面図である。図７は、図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って取ったトレランスリング１０１の断面図である。
トレランスリング１０１は、割り溝１０２を有する金属製リング本体１０３に、周方向に沿って一定間隔で、径方向外方へ突出し軸方向に延びた複数の突起部１０４を一体的に形成したものである。

図８は、ステアリングシャフト１０５とウォームホイール１０６との間に装着された従来のトレランスリング１０１の横断面図である。図９は、ステアリングシャフト１０５とウォームホイール１０６との間に装着された従来のトレランスリング１０１の縦断面図である。
トレランスリング１０１の内周をステアリングシャフト１０５の外周に嵌合し、トレランスリング１０１の外周にウォームホイール１０６の内周を嵌合する。このときのトレランスリング１０１の径方向変形量に対応する径方向力をステアリングシャフト１０５とウォームホイール１０６とに作用させることにより、トレランスリング１０１の内周とステアリングシャフト１０５の外周との間の摩擦抵抗、及びトレランスリング１０１の外周とウォームホイール１０６の内周との間の摩擦抵抗が発生する。これらの摩擦抵抗により、ステアリングシャフト１０５とウォームホイール１０６との間でトルクを伝達することができ、また、これらの摩擦抵抗に対応してリミットトルクが設定され、トルクリミッター機構としての働きをする。

このような従来技術において、荷重を安定させるために、トレランスリング１０１とステアリングシャフト１０５及びウォームホイール１０６との間にグリースが塗布される。このグリースは、トレランスリング１０１の突起部１０４の間の軸方向に延びた空間１０７にも保持される。ステアリングシャフト１０５とウォームホイール１０６とが相対回転すると、この回転方向とグリースを保持した空間１０７の延在方向とが直交しているため、空間１０７内に保持されたグリースがトレランスリング１０１の突起部１０４とステアリングシャフト１０５及びウォームホイール１０６との接触面に供給され、荷重が安定する。

また、従来、自動車のステアリングシャフト用の衝撃吸収機構にトレランスリングを使用したものがある（例えば、特許文献２参照。）。衝撃吸収機構は、自動車が障害物に衝突した場合に、ステアリングシャフトを軸方向に短縮させる。衝撃吸収機構は、内側金属管と、外側金属管とからなる。両金属管は、それぞれ一方の端部をテレスコープ式に互いに内外にはめ合わせている。両金属管の端部の間に、トレランスリングが配置されている。トレランスリングは、半径方向の断面で波形の横断面プロフィールを有している。トレランスリングは、周方向に複数存在する、軸方向に延びた突起部を両金属管の間で圧接させて装着することにより、径方向に力を発生させ、この力によって両金属管が軸方向に相対移動するときに荷重が発生するようにしている。このような構成により、自動車が障害物に衝突した場合に、トレランスリングは、軸方向に荷重を発生させながら両金属管を互いにスライドさせてステアリングシャフトを軸方向に短縮させる。

特開平０９−０２０２５６号公報 特開平０９−００２２９３号公報

トレランスリングを従来の衝撃吸収機構に使用する場合にも、荷重を安定させるためにトレランスリングと金属管との間にグリースを塗布している。しかしながら、組立時に塗布したグリースは、両金属管が軸方向に相対移動させられるときにトレランスリングの突起部と金属管との接触面から掻き出されてしまう。ここで、グリースは、トレランスリングの突起部間の軸方向に延びた空間にも保持されている。しかし、この空間の延在方向と両金属管の相対移動方向とが平行であるため、この空間内のグリースが突起部と金属管との接触面に供給されることがなく、その結果、接触面の潤滑状態が不安定となり、荷重が安定せず、またスティックスリップが発生することもある。

前述した課題を解決する為に本発明では次のような締結具とした。
すなわち、二つの部材（５，６）を結合するための締結具（１）において、リング本体（３）と、リング本体の周方向に間隔を開けて設けられた複数の突起部（４）と、突起部に設けられた凹部（１０）とを設けた。

以下、本発明を、好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。ただし、以下の実施形態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は、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明による締結具１の正面図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って取った締結具１の断面図である。
締結具１は、割り溝２を有する金属製リング本体３に、周方向に沿って一定間隔で、径方向外方へ突出し軸方向に延びた複数の突起部４を一体的に形成したものである。突起部４の頂部には、軸方向に延びた凹部１０が設けられている。凹部１０は、周縁４ａにより取り囲まれている。

図３は、軸部材５と中空円筒部材６との間に装着された本発明による締結具１の横断面図である。図４は、軸部材５と中空円筒部材６との間に装着された本発明による締結具１の縦断面図である。
軸部材５と中空円筒部材６との間に締結具１を装着するときに、締結具１の突起部４に設けられた凹部１０にグリースを塗布する。締結具１の内周を軸部材５の外周に嵌合し、締結具１の外周に中空円筒部材６の内周を嵌合する。このときの締結具１は、半径方向に弾性変形をし、その変形量に応じた半径方向の力を軸部材５及び中空円筒部材６に作用させる。これにより、締結具１の内周と軸部材５の外周との間に摩擦抵抗力が発生し、また、締結具１の外周と中空円筒部材６の内周との間に摩擦抵抗力が発生する。これらの摩擦抵抗力により、軸部材５と中空円筒部材６が締結具１により固定される。

一方、これらの摩擦抵抗力よりも大きな外力が軸部材５又は中空円筒部材６に作用すると、外力の方向に応じて、軸部材５と中空円筒部材６とは、図３に矢印Ｙで示す方向に相対回転をし、あるいは、図４に矢印Ｘで示す方向に相対移動をする。すなわち、締結具１は、トルクリミット機構あるいはロードリミット機構として作用する。

凹部１０の周縁４ａは、中空円筒部材６の内周と密着することで、凹部１０は閉じた空間となり、グリースの保持効果が上がる。図１は、中空円筒部材６の内周と接触する周縁４ａの接触面をハッチングで示している。周縁４ａは、中空円筒部材６の内周と線接触であってもよい。なお、周縁４ａが直接中空円筒部材６の内周と接触するものでなく、周縁４ａを有する周縁部に中空円筒部材６の内周と密着する密着部を設けてもよい。

軸部材５と中空円筒部材６とが図４に矢印Ｘで示す方向に相対移動をすると、凹部１０に保持されていたグリースが接触面（周縁４ａ）に供給される。
あるいは、軸部材５と中空円筒部材６とが図３に矢印Ｙで示す方向に相対回転をする場合にも、凹部１０に保持されていたグリースが接触面（周縁４ａ）に供給される。
これによって、軸部材５と中空円筒部材６との相対移動又は相対回転における荷重が安定する。

本実施例によれば、締結具１の軸方向に延びた突起部４に凹部１０を設けたので、グリースがこの凹部に保持される。特に、凹部１０の周縁４ａが中空円筒部材６の内周と密着するようにすれば、グリースを凹部１０に確実に保持することができる。したがって、軸部材５と中空円筒部材６とが軸方向に相対移動しても組立時に突起部４に塗布したグリースが掻きだされることがなく、凹部１０に保持されたグリースが接触面に供給される。これによって、締結具１の突起部４と中空円筒部材６との接触面に常にグリースが存在することになり、荷重が安定し、スティックスリップの発生もない。

本実施例は、軸部材５と中空円筒部材６とが図４の矢印Ｘで示す軸線方向に相対移動するときのロードリミット機構として使用される場合に、特に有利である。本実施例を、軸部材５と中空円筒部材６とが図３の矢印Ｙで示す回転方向に相対移動するときのトルクリミッター機構として使用する場合には、突起部４の間の空間７にグリースを塗布することに加えて、凹部１０にもグリースを塗布しているので、より安定した荷重が得られスティックスリップを防止できる。なお、グリースを空間７に塗布せずに凹部１０のみに塗布しても荷重を安定させることができるので、グリースの塗布量を減らすことができるという効果もある。

実施例１においては、締結具１の突起部４が金属製リング本体３から径方向外方へ突出した例を示したが、本発明は、これに限らず、突起部を金属製リング本体から径方向内方へ突出させてもよい。すなわち、突起部が軸部材５の外周と係合し、金属製リング本体が中空円筒部材６の内周と係合するようにしてもよい。突起部に凹部を設けて、凹部の周縁が軸部材５と密着するようにする。これによって、軸部材５の外周と凹部とで閉じられた空間にグリースを確実に保持することができる。

図５は、本発明による締結具１を使用した電動テレスココラム２０を示す図である。
電動テレスココラム２０は、ステアリング２１と、ステアリング２１が固定されたステアリングシャフト２２と、ステアリングシャフト２２を回転可能に軸受２３を介して支持するコラム２４と、コラム２４に固定された支持体２５と、支持体２５を矢印Ｘで示す方向へ移動するための駆動シャフト２６と、駆動シャフト２６を駆動するためのモータ２７と、支持体２５と駆動シャフト２６とを結合するエネルギー吸収機構（ＥＡ機構）２８とから構成されている。ＥＡ機構２８は、実施例１又は２に示した締結具１を有している。

電動テレスココラム２０は、モータ２７により駆動される駆動シャフト２６にてコラム２４を伸縮させる。
モータ２７が回転すると、ウォーム２９を介してウォームホイール３０が回転する。ウォームホイール３０には、雌ネジ部３０ａが設けられている。雌ネジ部３０ａは、駆動シャフト２６に設けられた雄ネジ部２６ａと螺合している。これによって、ウォームホイール３０が回転すると、駆動シャフト２６が矢印Ｘで示す方向に移動する。駆動シャフト２６は、締結具１を介して支持体２５に結合されている。締結具１の摩擦抵抗力により、駆動シャフト２６は支持体２５に固定されている。駆動シャフト２６が矢印Ｘで示す方向に移動すると、支持体２５に固定されたコラム２４を介してステアリング２１が矢印Ｘで示す方向に移動する。

ＥＡ機構２８は、衝撃荷重が入力されたとき、締結具１が矢印Ｘで示す軸方向にすべることで衝撃を吸収する。グリース溜まり（凹部）があるので、締結具１が軸方向にすべったときに、グリース溜まりからグリースが接触面に供給され荷重が安定する。ＥＡ機構２８の作用を更に説明すると、締結具１の摩擦抵抗力よりも大きな外力がステアリング２１に作用すると、支持体２５と駆動シャフト２６とは、図５に矢印Ｘで示す方向に相対移動をする。このとき、締結具１の突起部４に設けられた凹部１０に保持されていたグリースが支持体２５の内周との接触面、あるいは駆動シャフトの外周との接触面に供給される。これによって、支持体２５と駆動シャフト２６との相対移動における荷重が安定する。また、スティックスリップの発生を防止することができる。

本実施例の締結具をステアリング装置のＥＡ機構に使用することで、衝突時に安定したＥＡ荷重を発生させることができる。

実施例１において、締結具１の突起部４に設けた凹部１０を軸線方向に延在した細長形状で示したが、本発明はこれに限定されるものではない。複数の凹部１０を、突起部４に設けてもよい。また、複数の円形の凹部を軸線方向に沿って突起部４に設けてもよい。また、凹部は、周縁で完全に取り囲まれていると好ましいが、必ずしも完全に取り囲まれている必要はなく、周縁の一部が切り欠かれていてもよい。

また、実施例１において、締結具１の突起部４は、リング本体３の軸線方向に平行に延在しているが、本発明はこれに限定されるものではない。突起部４は、軸線方向に対して傾斜していてもよい。
また、実施例１において、周方向に沿って一定間隔で、径方向外方へ突出し軸方向に延びた複数の突起部４からなる突起部の一群のみを示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明においては、複数の突起部からなる群を二以上軸線方向に並列に配置してもよい。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、その特徴事項から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。

本発明による締結具１の正面図。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って取った締結具１の断面図。 軸部材５と中空円筒部材６との間に装着された本発明による締結具１の横断面図。 軸部材５と中空円筒部材６との間に装着された本発明による締結具１の縦断面図。 本発明による締結具１を使用した電動テレスココラムを示す図。 従来のトレランスリング１０１の正面図。 図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って取ったトレランスリング１０１の断面図。 ステアリングシャフト１０５とウォームホイール１０６との間に装着された従来のトレランスリング１０１の横断面図。 ステアリングシャフト１０５とウォームホイール１０６との間に装着された従来のトレランスリング１０１の縦断面図。

符号の説明

１ 締結具
２ 割り溝
３ 金属製リング本体
４ 突起部
４ａ 周縁
５ 軸部材
６ 中空円筒部材
７ 空間
１０ 凹部
２０ 電動テレスココラム
２１ ステアリング
２２ ステアリングシャフト
２３ 軸受
２４ コラム
２５ 支持体
２６ 駆動シャフト
２６ａ 雄ネジ部
２７ モータ
２８ エネルギー吸収機構
２９ ウォーム
３０ ウォームホイール
３０ａ 雌ネジ部
１０１ トレランスリング
１０２ 割り溝
１０３ 金属製リング本体
１０４ 突起部
１０５ ステアリングシャフト
１０６ ウォームホイール
１０７ 空間
Ｘ 相対移動方向
Ｙ 相対回転方向

Claims (5)

1. 二つの部材を結合するための締結具であって、
   リング本体と、
   リング本体の周方向に間隔を開けて設けられた複数の突起部と
   突起部に設けられた凹部とからなることを特徴とする締結具。
2. 前記締結具は、二つの部材の間に圧接した状態で装着されて二つの部材を同軸に結合し、二つの部材を軸線方向に相対移動させたときに所定の荷重を発生させるロードリミット機構として作用することを特徴とする請求項１に記載の締結具。
3. 前記複数の突起部は、前記リング本体の軸線方向に沿って延在しており、前記リング本体には、割り溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の締結具。
4. 前記凹部の周縁は、前記二つの部材のうちの一つと接触する接触部を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の締結具。
5. 衝撃力を吸収するエネルギー吸収機構を有するステアリング装置において、請求項１乃至４のいずれかに記載の締結具をエネルギー吸収機構に使用したステアリング装置。
   

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