JP2009137575A - 自動車操向装置のスリップジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】操向安定性と耐久力を向上させる自動車操向装置のスリップジョイントを提供する。
【解決手段】内周面に軸方向に多数の第１結合溝３６０が形成された外側部材１２２と、この外側部材１２２に挿入され、外周面に軸方向に多数の第２結合溝３７０が形成された内側部材１２４と、上記外側部材１２２と内側部材１２４との間に挿入されるスリップブッシュ３００からなる。スリップブッシュ３００には、操向力を伝達するボールとローラーが挿入される装着部と、一側が軸方向に切欠された中空の円筒形態で形成されている弾性部を備える。ボールの作動時間が累積されて摩耗されても弾性部が遊隔を補償しながら動力を伝達できるようになって、遊隔によるラトルノイズを無くしてくれることになり、スリップジョイントの操向安定性と耐久力を向上させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動車操向装置のスリップジョイントに関し、より詳しくは、スリップジョイントの内側部材及び外側部材の間にあるボールの作動時間が累積されて損傷または摩耗されても弾性部が遊隔を補償しながら動力を伝達できるようになって、遊隔によるラトルノイズを無くしてくれることになり、スリップブッシュの捩れ剛性を増大してスリップジョイントの操向安定性と耐久力を向上させることができる自動車操向装置のスリップジョイントに関する。

また、上記ボールがスリップブッシュ内で４点接触して摩擦力を減らし、変形が生じても円滑にスライディング可能なスリップブッシュを有する自動車操向装置のスリップジョイントに関する。

一般に、自動車操向装置は、運転者が操向ホイールを希望する方向に回転させると、操向ホイールに連結された操向軸が回転し、操向軸はユニバーサルジョイント（Universal Joint）とスリップジョイント（Slip Joint）を介してラックとピニオンギアから構成されるギアボックスに回転力を伝達する。

この際、ギアボックスはラックとピニオンギアにより操向軸の回転運動を直線運動に変えてラックバーに伝達し、ラックバーはタイヤのナックルと連結されたタイロッドに力を伝達して自動車の進行方向を変更できるようにする。

特に、操向軸とギアボックスとの間の軸は入力軸と出力軸が同軸線上に一致せず、一定の角度で傾いた構造という点で、一般的な軸の結合方式では動力を伝達できないので、操向軸が一定の角度に変更できるユニバーサルジョイントの使用が必須的である。

図１は、一般的なユニバーサルジョイントを使用した操向装置の概略図であって、一般的に自動車の操向装置では操向軸２１０の下段をギアボックス２６０と連結し、かつ、操向軸２１０は周辺与件上、任意の角度で傾いたままギアボックス２６０と連結するようになっているので、このような条件を満たすためにユニバーサルジョイント１００を使用することになる。

ここで、ユニバーサルジョイント１００とは、外側部材１２２と内側部材１２４などからなり、所定の角度で屈折された状態でも回転力を伝達する部材を通称する用語として使われる。

このようなユニバーサルジョイント１００は、一側が操向ホイール２７０と結合された操向軸２１０に連結され、他側のギアボックス２６０に連結されて操向ホイール２７０で発生する回転力をギアボックス２６０を通じて車輪に伝達する装置である。

操向コラム２５０は、外側チューブ２３０、内側チューブ２２０、及びマウンティングブラケット２４０を含んで構成され、外側チューブ２３０は操向ホイール２７０側に形成され、内部には外側チューブ２３０より直径が小さくて、衝撃時に内部に挿入可能な内側チューブ２２０が設けられる。外側チューブ２３０及び内側チューブ２２０は、中空形態のチューブで形成されて操向軸２１０が円滑に回転できるようになる。

図２は従来技術による自動車操向装置のユニバーサルジョイントを示す斜視図であり、図３は従来技術による自動車操向装置のスリップジョイントを示す断面図である。

図２及び図３に示すように、従来技術によるユニバーサルジョイント１００は、所定の角度で屈折された状態でも回転力を伝達するヨークジョイント１１０及び一側に装着されたヨークジョイント１１０から伝えられる回転力を他側に装着されたヨークジョイント１１０に伝達すると共に、軸方向に伸縮可能なスリップジョイント１２０を含んで構成される。

ヨークジョイント１１０は、２つのヨーク１３０と１つのスパイダ１４０から構成されており、スリップジョイント１２０は軸の回転力を伝達し、軸方向に作用する力により軸が伸縮されるものであって、中空の形状を有する外側部材１２２、この外側部材１２２に挿入されて長手方向の力を吸収する内側部材１２４、及び外側部材１２２と内側部材１２４との間に備えられるボール１５０を含んで構成される。

外側部材１２２は内部が中空の形状を有し、外側部材１２２の内部に丸棒形状を有する内側部材１２４が挿入されて連結されるが、外側部材１２２の内周面の両側には軸方向に長く形成され、ボール１５０が挿入されて、内側部材１２４が外側部材１２２から引込み、または引出されるスリップ運動時、一緒に移動するようにガイド溝１６０が形成されている。

内側部材１２４は、一側がヨークジョイント１１０と連結され、他側が外側部材１２２と結合して回転力を伝達すると共に、外側部材１２２の内部に挿入されて軸方向にスリップされながら入力軸と出力軸との間の長手方向の荷重を吸収する部材である。

このような内側部材１２４の外周面には外側部材１２２のガイド溝１６０に挿入されるボール１５０が安定的で、かつ円滑に移動できるように、これと対向する位置に長手方向に形成されたガイド溝１７０が備えられている。

ボール１５０は、外側部材１２２及び内側部材１２４に各々形成されたガイド溝１６０及びガイド溝１７０に密着するように挿入されて転がり摩擦されスリップされるが、内側部材１２４が回転すれば外側部材１２２が従って回転することによって、入力軸の回転力を出力軸に伝達することになる。

しかしながら、従来技術による自動車操向装置のユニバーサルジョイント１００は、外部から入力される大きい荷重により曲げりや捩れを受ける場合、外側部材１２２と内側部材１２４に備えられるボール１５０が荷重を全て伝達を受けながら回転するため、結局、ボール１５０が荷重により損傷または破損されて、潰れ現象が発生されて、入力軸の回転力が円滑に伝達できない問題点と、作動時間が累積されるにつれて、ガイド溝１６０及びガイド溝１７０の間でボール１５０の頻繁な摩擦による摩耗などにより、遊隔が発生してラトルノイズが発生する問題点があった。

しかも、従来技術による自動車操向装置のユニバーサルジョイント１００では、ガイド溝１６０及びガイド溝１７０が有する半円断面の曲率半径がその半円断面の全体に亘って同一になっていて、これらガイド溝１６０及びガイド溝１７０の表面とボール１５０の球面とが線接触することになることで、大きい摩擦抵抗が発生し、外側部材１２２または内側部材１２４の製造寸法に誤差が生じたり、真直度が捩れることにより生じる変形のため、ボール１５０の円滑な回転を阻害してスライディング性能に変化をもたらす問題点があった。

前述した問題点を解決するために、本発明はスリップジョイントの内側部材及び外側部材の間にあるボールの作動時間が累積されて摩耗されても、弾性部が遊隔を補償しながら動力を伝達できるようになって、遊隔によるラトルノイズを無くしてくれるようになり、スリップブッシュの捩れ剛性を増大してスリップジョイントの操向安定性と耐久力を向上させることができる自動車操向装置のスリップジョイントを提供することをその目的とする。

また、本発明の他の目的は、スリップブッシュに収容されるボールがホールまたは溝の内で線接触する代りに４点接触するようにして、摩擦抵抗を減らしてスリップブッシュの組み立て性の向上及び外部変位を十分に吸収するようにすると共に、製造寸法に誤差が生じたり真直度が捩れることにより変形が生じても円滑なスライディングが可能であるようになったスリップブッシュを有する自動車操向装置のスリップジョイントを提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明の第１実施形態に係る自動車操向装置のスリップジョイントは、内周面に軸方向に多数の第１結合溝が形成された外側部材と、この外側部材に挿入され、外周面に軸方向に多数の第２結合溝が形成された内側部材と、前記外側部材と内側部材との間に挿入される中空の筒形状からなり、操向力を伝達するボールとローラーが挿入される装着部と、一側が軸方向に切欠された中空の円筒形態で形成されている弾性部を具備し、かつ前記装着部は軸方向に長く形成され、前記ボールが圧入されるように外周面と内周面を貫通する多数の第１装着ホールと、前記ローラーが圧入されるように外周面と内周面を貫通する多数の第２装着ホールが形成されているスリップブッシュと、を含んで構成されることを特徴とする。

また、本発明の第２実施形態に係る自動車操向装置のスリップジョイントは、内周面に軸方向に多数の第１結合溝が形成された外側部材と、この外側部材に挿入され、外周面に軸方向に多数の第２結合溝が形成された内側部材と、前記外側部材と内側部材との間に挿入される中空の筒形状からなり、軸方向に長く形成され、ボールが外周面と内周面を貫通して圧入されている装着部と、一側が軸方向に長く切欠された中空の円筒形態で形成され、軸方向に沿ってどれか１つ以上の部位に切断部を有する弾性部を備えるスリップブッシュと、を含んで構成されることを特徴とする。

また、本発明の第３実施形態に係る自動車操向装置のスリップジョイントは、内周面に軸方向に多数の第１結合溝が形成され、第１結合溝のうちの一部の内周面から突出して軸方向に形成される突起部を有する外側部材と、この外側部材に挿入され、外周面に軸方向に多数の第２結合溝が形成された内側部材と、前記外側部材と内側部材との間に挿入される中空の筒形状からなり、前記外側部材の突起部が挿入されるように前記突起部の対応する部位が軸方向に切欠された中空の円筒形態で形成されている弾性部と、スリップブッシュの外周面と内周面を貫通して圧入されるボールを備えるスリップブッシュと、を含んで構成されることを特徴とする。

また、本発明の第４実施形態に係る自動車操向装置のスリップジョイントは、内周面に軸方向に多数の第１結合溝が形成された外側部材と、この外側部材に挿入され、外周面に軸方向に多数の第２結合溝が形成され、第２結合溝のうちの一部の内周面から突出して軸方向に形成される突起部を有する内側部材と、前記外側部材と内側部材との間に挿入される中空の筒形状からなり、前記内側部材の突起部が挿入されるように前記突起部の対応する部位が軸方向に切欠された中空の円筒形態で形成されている弾性部と、スリップブッシュの外周面と内周面を貫通して圧入されるボールを備えるスリップブッシュと、を含んで構成されることを特徴とする。

好ましくは、本発明に係る自動車操向装置のスリップジョイントは、上記ボールが第１結合溝と第２結合溝との間で４点接触することを特徴とする。

本発明によると、スリップジョイントの内側部材及び外側部材の間にあるボールの作動時間が累積されて摩耗されても弾性部が遊隔を補償しながら動力を伝達できるようになって、遊隔によるラトルノイズを無くしてくれることになり、スリップブッシュの捩れ剛性を増大してスリップジョイントの操向安定性と耐久力を向上させることができる効果がある。

しかも、ボールが４点接触する方式により接触するため、摩擦による抵抗を低減させて装置への装着時に容易に組み立てできるようになり、運行中に発生する逆入力荷重のような外部変位を十分に吸収することになり、特に製造寸法に誤差が生じたり真直度が捩れることにより変形が生じてもスライディング性能は常に円滑に発揮できる長所がある。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、各図面の構成要素への参照符号の付加において、同一な構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されてもできる限り同一な符号が与えられていることに留意しなければならない。また、本発明の説明において、関連した公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。

図４は本発明の第１実施形態に係る自動車操向装置のスリップジョイントに使われるスリップブッシュを示す斜視図及び一部拡大断面図であり、図５は本発明の第１実施形態に係る自動車操向装置のスリップジョイントを示す分解斜視図である。

図４と図５に示すように、本発明の第１実施形態に係る自動車操向装置のスリップジョイント１２０は、外側部材１２２、内側部材１２４、及びスリップブッシュ３００を含んで構成される。

外側部材１２２は、内部が中空の形状を有し、一側がヨークジョイント１１０と連結され、内周面に軸方向に多数の第１結合溝３６０が形成されている。

内側部材１２４は、一側がヨークジョイント１１０と連結され、他側が外側部材１２２の内部に挿入され、外周面に軸方向に多数の第２結合溝３７０が形成されている。

スリップブッシュ３００は中空の円筒形状であって、数個の装着部３１０と数個の弾性部３２０が互いに交互に一定距離離隔して形成されており、外側部材１２２と内側部材１２４との間に挿入されて運転者の操向時、操向力を伝達することになる。

スリップブッシュ３００は、剛性と耐摩耗性があるナイロンやプラスチック材質で形成され、装着部３１０には各々ボール３３０とローラー３４０が圧入されて操向力を伝達しながら軸方向のスリップ運動をすることになり、一側が開放された弾性部３２０は外側部材１２２の第１結合溝３６０と内側部材１２４の第２結合溝３７０に収縮され挿入されて、弾性力により復元されながら外側部材１２２及び内側部材１２４と遊隔無しで組み立てられる。

装着部３１０は中空の円筒形状からなるスリップブッシュ３００に軸方向に長く形成されるが、円または楕円形棒形状からなり、互いに円周方向に一定の距離を離隔して形成され、装着部３１０の外周面と内周面を貫通する多数の第１装着ホール３３５と第２装着ホール３４５が備えられている。

第１装着ホール３３５は、ボール３３０が圧入できるように、その形状も球形で形成され、装着部３１０の外周面でボール３３０が圧入された後に固定できるように、外周面側に開いた第１外周ホール３３７は大きく、内周面側に開いた第１内周ホール３３９は小さく形成されている。

即ち、第１装着ホール３３５にボール３３０が圧入された後、装着部３１０の外周面と内周面の外へボール３３０が突出して第１結合溝３６０及び第２結合溝３７０と当接しながら点接触による転がり摩擦運動をするようになっている。

第２装着ホール３４５は、円柱形のローラー３４０が圧入できるようにその形状も軸方向に長い円筒形で形成され、第１装着ホール３３５と同様に外周面側に開いた第２外周ホール３４７は大きく、内周面側に開いた第２内周ホール３４９は小さく形成されているので、第２装着ホール３４５にローラー３４０が圧入された後、装着部３１０の外周面と内周面の外へローラー３４０が突出するようになっている。

さらに、第２装着ホール３４５の軸方向の両側に凹溝を形成し、ローラー３４０の両側に突出形成されるボス３４３を備えて、ボス３４３を凹溝に圧入してローラー３４０がボス３４３を軸にして回転しながら第２装着ホール３４５の内壁に支持されるように構成されることができる。

ボール３３０とローラー３４０は、主にスチール材質で製作されるが、剛性と耐摩耗性を有するポリアミド（Polyamide）、またはポリアセタール（Polyacetal）のようなエンジニアリングプラスチックで製作されることができる。

ボール３３０は球形で、スリップブッシュ３００の第１装着ホール３３５に圧入され、ローラー３４０は円柱形で、スリップブッシュ３００の第２装着ホール３４５に圧入され、内側部材１２４と外側部材１２２との間で操向力を伝達することになる。

但し、球形のボール３３０の直径より円柱形のローラー３４０の直径が小さく形成されているので、初期にはボール３３０のみ外側部材１２２と内側部材１２４に接して操向力を伝達することになるが、ある程度作動時間が累積されてボール３３０が摩耗されながらローラー３４０と類似の直径に至ることになると、その時からローラー３４０も外側部材１２２と内側部材１２４に接しながら線接触乃至面接触しながら、ボール３３０のように操向力を伝達するようになる。

したがって、ある程度作動時間が累積された後にボール３３０が片摩耗により外側部材１２２や内側部材１２４に潰れながら正常な転がり摩擦運動による操向力伝達が低下する現象をローラー３４０が補償してくれて耐久力を増加させるようになる。

一方、本発明に係るスリップジョイント１２０に備えられたボール３３０は、内側部材１２４の第２結合溝３７０及び外側部材１２２の第１結合溝３６０の内で４点接触するようになっている。図６は、本発明に係るスリップジョイントのボールが４点接触するようになる基本概念を示す断面図である。

即ち、内側部材１２４の第２結合溝３７０の内にボール３３０を位置させる際、ボール３３０の中心を通過する第２結合溝３７０の半径方向中心線（Ｏ）を基準として第２結合溝３７０の半円断面を半分に分けると、図６の左側にある第２結合溝３７０の左側部分１２Ａはボール３３０とＰ１点で接触し、図６の右側にある第２結合溝３７０の右側部分１２Ｂはボール３３０とＰ２点で接触する。

第２結合溝３７０の左側部分１２Ａ及び右側部分１２Ｂの全ては、ボール３３０の半径（Ｄ／２）より多少大きい曲率半径（Ｒ）を有しているが、好ましくは、直径（Ｄ）の５０．１％〜５９．９％範囲内の曲率半径（Ｒ）を有し、最も好ましくは、直径（Ｄ）の５２％〜５３％の曲率半径（Ｒ）を有する。

同様に、外側部材１２２の第１結合溝３６０の内にボール３３０を位置させる時にも、ボール３３０の中心を通過する第１結合溝３６０の半径方向中心線（Ｏ）を基準として第１結合溝３６０の半円断面を半分に分けると、図６の左側にある第１結合溝３６０の左側部分２２Ａはボール３３０とＰ３点で接触し、図６の右側にある第１結合溝３６０の右側部分２２Ｂはボール３３０とＰ４点で接触する。

第１結合溝３６０の左側部分２２Ａ及び右側部分２２Ｂの全てもボール３３０の半径（Ｄ／２）より多少大きい曲率半径（Ｒ）を有しているが、好ましくは、ボール３３０の直径（Ｄ）の５０．１％〜５９．９％範囲内の曲率半径（Ｒ）を有し、最も好ましくは、上記直径（Ｄ）の５２％〜５３％の曲率半径（Ｒ）を有する。

このように、各第１結合溝３６０及び第２結合溝３７０の半円断面の半分部がボール３３０の半径（Ｄ／２）より多少大きい曲率半径（Ｒ）を有しているので、各第１結合溝３６０及び第２結合溝３７０とボール３３０の球面との間には間隙１４、２４が形成される。

また、上記中心線（Ｏ）を基準としてボール３３０と内側部材１２４の第２結合溝３７０の左側部分１２Ａとが合うＰ１点の間の接触角（θ）は、ボール３３０と第２結合溝３７０の右側部分１２Ｂとが合うＰ２点の間の接触角（θ）と同一であり、そのサイズは好ましくは４５度である。

同様に、ボール３３０と外側部材１２２の第１結合溝３６０の左側部分２２Ａとが合うＰ３点の間の接触角（θ）は、ボール３３０と第１結合溝３６０の右側部分２２Ｂとが合うＰ４点の間の接触角（θ）と同一であり、そのサイズは好ましくは４５度である。

この際、第１結合溝３６０または第２結合溝３７０の左側部分及び右側部分の曲率半径（Ｒ）の中心間距離（Ｌ）は、２ｓｉｎ４５（Ｒ−Ｄ／２）の関係式により求めることができる。

このように、４点接触するボール３３０を有するスリップジョイント１２０は、各第１結合溝３６０及び第２結合溝３７０の半円断面の半分部が各々ボール３３０の半径（Ｄ／２）に対し、より大きい曲率半径（Ｒ）を有しているので、ボール３３０と外側部材１２２及び内側部材１２４との間の接触点が減少して摩擦抵抗が減少することになり、その結果、常にボール３３０の円滑な回転が図れることになる。

また、図４を参照すると、スリップブッシュ３００の弾性部３２０は軸方向に長い中空円筒形の一側が切欠されているＣ形状の断面を有するリブ３２５が外側部材１２２の第１結合溝３６０と内側部材１２４の第２結合溝３７０に遊隔無しで挿入できるように、弾性力が加えられる前の状態では外周面の直径が第１結合溝３６０と第２結合溝３７０の内周面の直径より大きく形成されている。

即ち、スリップブッシュ３００が外側部材１２２と内側部材１２４に挿入結合される際、弾性部３２０の切欠部側にＣ形状断面のリブ３２５が収縮されながら結合された後、弾性力により復元されながら第１結合溝３６０と第２結合溝３７０に遊隔無しで密着することになって、遊隔によるラトルノイズを無くしてくれることになる。

本発明の詳細な説明と図面において、ボール３３０とローラー３４０の配列がボール−ローラー−ボールの順に配列されたが、必ずこれに限定されるのではなく、場合によってはローラー−ボール−ローラーの順に配列されることもでき、ボール３３０とローラー３４０の個数も多様に組合わせて配列されることもできる。

図７は本発明の第２実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントを示す分解斜視図であり、図８は本発明の第２実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントを示す断面図である。

図７と図８に示すように、本発明の第２実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントは、外周面に軸方向に長く多数の第２結合溝３７０が形成された内側部材１２４と、内側部材１２４がその中に挿入されることになり、第２結合溝３７０に対応する位置の内周面に軸方向に長く第１結合溝３６０が形成されている外側部材１２２と、外側部材１２２と内側部材１２４との間に挿入される中空の筒形状からなり、円周面に連結され、軸方向に形成されて第２結合溝３７０と第１結合溝３６０に挿入される弾性部３２０と装着部３１０が上記円周面上で互いに離隔して形成され、かつ弾性部３２０は中空の円筒形態で一側面が軸方向に長く切欠された曲面のリブ３２５で形成され、軸方向のどれか１つ以上の部位にリブ３２５を切欠した切断部３３３を備え、装着部３１０は長い円柱形態で１つ以上のボール３３０が第２結合溝３７０と第１結合溝３６０を転がり運動するように内周面と外周面を貫通して圧入されているスリップブッシュ３００と、を含んで構成される。

第２実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントは、作動時間が累積されることによる遊隔を防止してラトルノイズを防止すると共に、スリップブッシュ３００の剛性と耐久性を向上させるために内側部材１２４と外側部材１２２及びスリップブッシュ３００の長さを増大する場合にも組み立て荷重を減少させて組み立て性を向上させる構造を備えたことに特徴がある。

スリップジョイントは運転者の操向ホイールの操作時に回転力を伝達すると共に、軸方向に伸縮可能に内側部材１２４と外側部材１２２が伸縮される構造を備えている。

内側部材１２４は外周面に軸方向に長い凹溝形状で形成される数個の第２結合溝３７０が形成されており、外側部材１２２は第２結合溝３７０の対応する位置の内周面に軸方向に長い凹溝形状で形成される第１結合溝３６０が形成されている。

これら内側部材１２４と外側部材１２２との間にはスリップブッシュ３００が挿入されて結合されるが、スリップブッシュ３００は中空の円筒形状からなり、内側部材１２４の第２結合溝３７０と外側部材１２２の第１結合溝３６０に挿入される弾性部３２０及び装着部３１０が備えられている。

弾性部３２０と装着部３１０はスリップブッシュ３００の円周面上で互いに離隔して形成され、弾性部３２０は内側部材１２４及び外側部材１２２との遊隔を無くしてくれることになり、スリップブッシュ３００のボール３３０は操向軸の回転力を伝達すると共に、軸方向の伸縮を容易にする。

このようなスリップブッシュ３００のボール３３０は装着部３１０の内周面と外周面を貫通して圧入され、内側部材１２４の第２結合溝３７０と外側部材１２２の第１結合溝３６０を転がり運動するように結合されるが、スチールで形成されることができるが、重みとコストの低減などを考えて剛性と耐摩耗性を有するエンジニアリングプラスチック材質で形成されることもできる。

また、ボール３３０は内側部材１２４の第２結合溝３７０及び外側部材１２２の第１結合溝３６０の内で４点接触するようになっている。これに対する説明は既に図６を参照して詳細に記述されているので、ここでは省略し、第２実施形態に係るスリップジョイントでもボールが４点接触する原理は同一に適用されていることだけを明らかにする。

スリップブッシュ３００の弾性部３２０は、第１結合溝３６０と第２結合溝３７０に挿入されて安着する中空の円筒形態であって、一側面が軸方向に長く切欠されたＣ形状断面のリブ３２５で形成されて外側方向に広まろうとする弾性力により内側部材１２４と外側部材１２２の遊隔を無くしてくれるようになる。

また、弾性部３２０には軸方向に沿ってどれか１つ以上の部位にリブ３２５を切断する切断部３３３が備えられているので、スリップブッシュ３００を内側部材１２４と外側部材１２２に組み立てる際、組み立て荷重を減らしてくれるようになる。

特に、自動車構造上、操向装置のスリップジョイントが長くなる場合、内側部材１２４と外側部材１２２の長さが長くなって、製造公差に従う軸の捩れとベンディングが発生してスリップブッシュ３００の組み立て時、組み立て荷重が増加することになるが、弾性部３２０に切断部３３３が備えられることによって組み立て荷重を減少させることができるようになる。

図７と図８では、切断部３３３が１つの弾性部３２０に１つが備えられたことと図示したが、必ずこれに限定されるのではなく、これは一例に過ぎないものであり、各々の弾性部３２０に切断部３３３が各々１つ以上備えられることもできる。

したがって、スリップブッシュ３００の組み立て時、必要によって切断部３３３の個数と位置及びサイズを調節すれば、スリップブッシュ３００の組み立て荷重を多様に調整できるようになる。

図９は本発明の第３実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントを示す分解斜視図であり、図１０は本発明の第３実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントを示す断面図である。

図９と図１０に示すように、本発明の第３実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントは、外周面に軸方向に長く多数の第２結合溝３７０が形成された内側部材１２４と、内側部材１２４がその中に挿入されることになり、第２結合溝３７０に対応する位置の内周面に軸方向に長く第１結合溝３６０が形成され、第１結合溝３６０のうちの一部の内周面から突出して軸方向に長く形成される突起部３１５が備えられている外側部材１２２と、外側部材１２２と内側部材１２４との間に挿入される中空の筒形状からなり、第２結合溝３７０と第１結合溝３６０に挿入されて安着される中空の円筒形態であって、外側部材１２２の突起部３１５が挿入されるように、突起部３１５の対応する部位が軸方向に切欠された弾性部３２０が形成されており、第２結合溝３７０と第１結合溝３６０に安着されるボール３３０が弾性部３２０の間の外周面と内周面を貫通して圧入されているスリップブッシュ３００と、を含んで構成される。

第３実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントは、スリップブッシュ３００が内側部材１２４及び外側部材１２２との遊隔を無くしてラトルノイズを減少させると共に、操向ホイールの操作時、捩れ剛性も増加させて作動感と操向安定性を向上させる構造を備えたことに特徴がある。

スリップジョイントは、運転者の操向ホイール操作時、回転力を伝達すると共に、軸方向に伸縮可能に内側部材１２４と外側部材１２２が伸縮される構造を備えている。

内側部材１２４は外周面に軸方向に長い凹溝形状で形成される数個の第２結合溝３７０が形成されており、外側部材１２２は第２結合溝３７０の対応する位置の内周面に軸方向に長い凹溝形状で形成される第１結合溝３６０が形成されている。

また、第１結合溝３６０のうちの一部には突起部３１５が軸方向に長く内周面から突出して形成されるが、突起部３１５はスリップブッシュ３００との組み立てが容易であるようにスリップブッシュ３００方向に幅が狭くなるように傾斜して突出形成される。

これらの内側部材１２４と外側部材１２２との間にはスリップブッシュ３００が挿入されて結合されるが、スリップブッシュ３００のボール３３０は操向軸の回転力を伝達すると共に、軸方向の伸縮を容易にし、スリップブッシュ３００の弾性部３２０は弾性力により内側部材１２４及び外側部材１２２との遊隔を無くしてくれる。

このようなスリップブッシュ３００のボール３３０は、弾性部３２０の間の外周面と内周面を貫通して圧入されており、内側部材１２４の第２結合溝３７０と外側部材１２２の第１結合溝３６０に挿入されて結合されるが、スチールで形成されることもできるが、重みとコストの低減などを考えて、剛性と耐摩耗性を有するエンジニアリングプラスチック材質で形成される。

また、ボール３３０は内側部材１２４の第２結合溝３７０及び外側部材１２２の第１結合溝３６０の内で４点接触するようになっている。これに対する説明は既に図６を参照して詳細に記述されているので、ここでは省略し、第３実施形態に係るスリップジョイントでもボールが４点接触する原理は同一に適用されているということだけ明らかにする。

スリップブッシュ３００の弾性部３２０は、第１結合溝３６０と第２結合溝３７０に挿入されて安着される中空の円筒形態であって、外側部材１２２の突起部３１５が挿入されるように突起部３１５の対応する部位が軸方向に切欠された形状で形成される。

このように弾性部３２０の切欠された部位は、外周方向に広まろうとする弾性力により内側部材１２４と外側部材１２２の遊隔を無くしてくれるが、回転による捩れ剛性が弱化されることができる。

したがって、外側部材１２２の突起部３１５が弾性部３２０の切欠部に挿入支持してスリップブッシュ３００の捩れ剛性を向上させることになる。

一方、図１１は本発明の第４実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントを示す断面図であって、ここに示すように、本発明の第４実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントは、外周面に軸方向に長く多数の第２結合溝３７０が形成され、第２結合溝３７０のうちの一部の内周面から突出して軸方向に長く形成される突起部３１５が備えられている内側部材１２４と、内側部材１２４がその中に挿入されるようになり、第２結合溝３７０に対応する部位の内周面に軸方向に長く第１結合溝３６０が形成された外側部材１２２と、外側部材１２２と内側部材１２４との間に挿入される中空の筒形状からなり、第２結合溝３７０と第１結合溝３６０に挿入安着される中空の円筒形態であって、内側部材１２４の突起部３１５が挿入されるように突起部３１５の対応する部位が軸方向に切欠された弾性部３２０が形成されており、第２結合溝３７０と第１結合溝３６０に安着されるボール３３０が弾性部３２０の間の外周面と内周面を貫通して圧入されているスリップブッシュ３００とを含んで構成される。

第４実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントは、第３実施形態とは異なり、突起部３１５が内側部材１２４の第２結合溝３７０のうちの一部の内周面に形成され、弾性部３２０は内側部材１２４の突起部３１５が挿入されるように切欠されて形成されるが、このように内側部材１２４の突起部３１５が弾性部３２０の切欠部を支持する場合にも本発明の第３実施形態と同一な効果が得られる。

また、ボール３３０は内側部材１２４の第２結合溝３７０及び外側部材１２２の第１結合溝３６０の内で４点接触するようになっている。これに対する説明は既に図６を参照して詳細に記述されいるので、ここでは省略し、第４実施形態に係るスリップジョイントでもボールが４点接触する原理は同一に適用されていることだけ明らかにする。

以上の説明は、本発明を例示的に説明したことに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から外れない範囲で多様な変形が可能である。

特に、前述した実施形態は各々独立的に、または少なくとも２つ以上の実施形態が組合わせられて新たな構成及び効果を創出することができる。

例えば、ボール３３０がスリップブッシュ３００の第１装着ホール３３５に圧入され、ローラー３４０が円柱形でスリップブッシュ３００の第２装着ホール３４５に圧入されて、内側部材１２４と外側部材１２２との間で操向力を伝達するようになった第１実施形態に、弾性部３２０の軸方向に沿ってどれか１つ以上の部位にリブ３２５を切断する切断部３３３が備えられる第２実施形態を組み合わせた実施形態がありうる。このような組合わせられた実施形態において、上記ボールが４点接触する原理が同一に適用されることもできる。

また、ボール３３０がスリップブッシュ３００の第１装着ホール３３５に圧入され、ローラー３４０が円柱形でスリップブッシュ３００の第２装着ホール３４５に圧入されて、内側部材１２４と外側部材１２２との間で操向力を伝達するようになった第１実施形態に、外側部材１２２の突起部３１５が弾性部３２０の切欠部に挿入支持するようになった第３実施形態を組み合せたり、内側部材１２４の突起部３１５が弾性部３２０の切欠部を挿入支持するようになった第４実施形態を組み合わせることができる。このように組み合わせられた実施形態において、上記ボールが４点接触する原理が同一に適用できることは勿論である。

しかも、ボール３３０がスリップブッシュ３００の第１装着ホール３３５に圧入され、ローラー３４０が円柱形でスリップブッシュ３００の第２装着ホール３４５に圧入されて、内側部材１２４と外側部材１２２との間で操向力を伝達するようになった第１実施形態と、弾性部３２０の軸方向に沿ってどれか１つ以上の部位にリブ３２５を切断する切断部３３３が備えられる第２実施形態、及び外側部材１２２の突起部３１５が弾性部３２０の切欠部に挿入支持するようになった第３実施形態を組み合わせた実施形態がありうる。

または、ボール３３０がスリップブッシュ３００の第１装着ホール３３５に圧入され、ローラー３４０が円柱形でスリップブッシュ３００の第２装着ホール３４５に圧入されて、内側部材１２４と外側部材１２２との間で操向力を伝達するようになった第１実施形態と、弾性部３２０の軸方向に沿ってどれか１つ以上の部位にリブ３２５を切断する切断部３３３が備えられる第２実施形態、及び内側部材１２４の突起部３１５が弾性部３２０の切欠部を挿入支持するようになった第４実施形態を組み合わせた実施形態がありうる。

勿論、これら組合わせられた実施形態には各々上記ボールが４点接触する原理が同一に適用されることができる。

したがって、本明細書に開示された実施形態は本発明を限定するためのものでなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本発明の思想と範囲が限るのではない。本発明の範囲は下記の請求範囲により解されなければならなくて、それと同等な範囲内にある全ての技術は本発明の権利範囲に含まれることと解されているべきである。

一般的なユニバーサルジョイントを使用した操向装置の概略図である。 従来技術による自動車操向装置のユニバーサルジョイントを示す斜視図である。 従来技術による自動車操向装置のスリップジョイントを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る自動車操向装置のスリップジョイントに使われるスリップブッシュを示す斜視図及び一部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る自動車操向装置のスリップジョイントを示す分解斜視図である。 本発明に係るスリップジョイントのボールが４点接触することになる基本概念を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントを示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントを示す断面図である。 本発明の第３実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントを示す分解斜視図である。 本発明の第３実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントを示す断面図である。 本発明の第４実施形態による自動車操向装置のスリップジョイントを示す断面図である。

符号の説明

１００ ユニバーサルジョイント
１１０ ヨークジョイント
１２０ スリップジョイント
１２２ 外側部材
１２４ 内側部材
１５０、３３０ ボール
１６０、１７０ ガイド溝
２１０ 操向軸
２２０ 内側チューブ
２３０ 外側チューブ
２６０ ギアボックス
３００ スリップブッシュ
３１０ 装着部
３１５ 突起部
３２０ 弾性部
３４０ ローラー
３４３ ボス
３６０ 第１結合溝
３７０ 第２結合溝

Claims (16)

1. 内周面に軸方向に多数の第１結合溝が形成された外側部材と、
   この外側部材に挿入され、外周面に軸方向に多数の第２結合溝が形成された内側部材と、
   前記外側部材と内側部材との間に挿入される中空の筒形状からなり、操向力を伝達するボールとローラーが挿入される装着部と、一側が軸方向に切欠された中空の円筒形態で形成されている弾性部を具備し、かつ前記装着部は軸方向に長く形成され、前記ボールが圧入されるように外周面と内周面を貫通する多数の第１装着ホールと、前記ローラーが圧入されるように外周面と内周面を貫通する多数の第２装着ホールが形成されているスリップブッシュと、
   を含んで構成されることを特徴とする自動車操向装置のスリップジョイント。
2. 前記ローラーは、円形断面の直径が前記ボールの直径より小さく形成されることを特徴とする請求項１に記載の自動車操向装置のスリップジョイント。
3. 前記第１装着ホールは、スリップブッシュの外周面側に開いた第１外周ホールが大きく形成され、内周面側に開いた第１内周ホールが小さく形成された球形となっており、
   前記第２装着ホールは、スリップブッシュの外周面側に開いた第２外周ホールが大きく形成され、内周面側に開いた第２内周ホールが小さく形成された円筒形となっていることを特徴とする請求項１に記載の自動車操向装置のスリップジョイント。
4. 前記ボールは、外側部材の第１結合溝及び内側部材の第２結合溝の内で４点接触することを特徴とする請求項１に記載の自動車操向装置のスリップジョイント。
5. 前記ボールの中心を通過する各第１結合溝及び第２結合溝の半径方向の中心線を基準として第１結合溝及び第２結合溝の半円断面を半分に分ける際、各第１結合溝及び第２結合溝の半円断面の半分部がボールの半径より大きい曲率半径を有することを特徴とする請求項４に記載の自動車操向装置のスリップジョイント。
6. 前記中心線を基準としてボールと各第１結合溝及び第２結合溝の半円断面の半分部とが合う接触点の間の接触角は、そのサイズが同一であることを特徴とする請求項５に記載の自動車操向装置のスリップジョイント。
7. 内周面に軸方向に多数の第１結合溝が形成された外側部材と、
   この外側部材に挿入され、外周面に軸方向に多数の第２結合溝が形成された内側部材と、
   前記外側部材と内側部材との間に挿入される中空の筒形状からなり、軸方向に長く形成され、ボールが外周面と内周面を貫通して圧入されている装着部と、一側が軸方向に長く切欠された中空の円筒形態で形成され、軸方向に沿ってどれか１つ以上の部位に切断部を有する弾性部を備えるスリップブッシュと、
   を含んで構成されることを特徴とする自動車操向装置のスリップジョイント。
8. 前記ボールは、外側部材の第１結合溝及び内側部材の第２結合溝の内で４点接触することを特徴とする請求項７に記載の自動車操向装置のスリップジョイント。
9. 内周面に軸方向に多数の第１結合溝が形成され、第１結合溝の内周面から突出して軸方向に形成される突起部を有する外側部材と、
   この外側部材に挿入され、外周面に軸方向に多数の第２結合溝が形成された内側部材と、
   前記外側部材と内側部材との間に挿入される中空の筒形状からなり、前記外側部材の突起部が挿入されるように前記突起部の対応する部位が軸方向に切欠された中空の円筒形態で形成されている弾性部と、スリップブッシュの外周面と内周面を貫通して圧入されるボールを備えるスリップブッシュと、
   を含んで構成されることを特徴とする自動車操向装置のスリップジョイント。
10. 前記突起部は、前記スリップブッシュに向かって幅が狭くなるように傾斜して突出形成されることを特徴とする請求項９に記載の自動車操向装置のスリップジョイント。
11. 前記ボールは、外側部材の第１結合溝及び内側部材の第２結合溝の内で４点接触することを特徴とする請求項９に記載の自動車操向装置のスリップジョイント。
12. 内周面に軸方向に多数の第１結合溝が形成された外側部材と、
    この外側部材に挿入され、外周面に軸方向に多数の第２結合溝が形成され、第２結合溝の内周面から突出して軸方向に形成される突起部を有する内側部材と、
    前記外側部材と内側部材との間に挿入される中空の筒形状からなり、前記内側部材の突起部が挿入されるように前記突起部の対応する部位が軸方向に切欠された中空の円筒形態で形成されている弾性部と、スリップブッシュの外周面と内周面を貫通して圧入されるボールを備えるスリップブッシュと、
    を含んで構成されることを特徴とする自動車操向装置のスリップジョイント。
13. 前記突起部は、前記スリップブッシュに向かって幅が狭くなるように傾斜して突出形成されることを特徴とする請求項１２に記載の自動車操向装置のスリップジョイント。
14. 前記ボールは、外側部材の第１結合溝及び内側部材の第２結合溝の内で４点接触することを特徴とする請求項１２に記載の自動車操向装置のスリップジョイント。
15. 内周面に軸方向に多数の第１結合溝が形成された外側部材と、
    この外側部材に挿入され、外周面に軸方向に多数の第２結合溝が形成された内側部材と、
    前記外側部材と内側部材との間に挿入される中空の筒形状からなり、操向力を伝達するボールとローラーが挿入される装着部と、一側が軸方向に切欠された中空の円筒形態で形成され、軸方向に沿ってどれか１つ以上の部位に切断部を有する弾性部を備え、かつ前記装着部は軸方向に長く形成され、前記ボールが圧入されるように外周面と内周面を貫通する多数の第１装着ホールと、前記ローラーが圧入されるように外周面と内周面を貫通する多数の第２装着ホールが形成されているスリップブッシュと、
    を含んで構成されることを特徴とする自動車操向装置のスリップジョイント。
16. 前記ボールは、外側部材の第１結合溝及び内側部材の第２結合溝の内で４点接触することを特徴とする請求項１５に記載の自動車操向装置のスリップジョイント。

Images