JP2012087836A - ステアリング装置の伸縮軸機構 - Google Patents

Abstract

【課題】インナシャフトとアウタシャフトのスプライン部の加工精度を特に高精度とすることなく、両者間のガタを確実に抑え得るステアリング装置の伸縮軸機構を提供する。
【解決手段】インナシャフト１が、その中心軸に対して傾斜した傾斜面１ｄでスプライン部を二分割して成る第１のスプライン部１０及び本体部１ｄ側の第２のスプライン部２０を有する。そして、第１及び第２のスプライン部の一方が他方に対しインナシャフトの中心軸に対して直交する方向に移動可能に支持機構３０によって支持されると共に、付勢手段４０によって軸方向に付勢され、その付勢力によって、第１及び第２のスプライン部が傾斜面に沿って相対移動してアウタシャフト２に押接される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のステアリング装置に供される伸縮軸機構に関し、特に、スプライン結合によってインナシャフトとアウタシャフトとが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結される伸縮軸機構に係る。

車両に搭載されるステアリング装置においては、スプライン結合によってインナシャフトとアウタシャフトとが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結される伸縮軸機構が用いられている。例えば下記の特許文献１には、「がたつきを抑制できスムーズに伸縮できて、しかも安価な伸縮自在シャフトを提供すること」を目的とし（特許文献１の段落〔０００３〕）、「第１の発明の伸縮自在シャフトは、外軸部の嵌合孔に内軸部を挿入して両軸部をスプライン嵌合させてなる伸縮自在シャフトにおいて、上記外軸部は、第１部分と、第１部分の先端に固定されたガタ殺し用の第２部分とを含み、外軸部の第２部分と内軸部の対応する部分とのスプライン嵌合は、外軸部の第１部分と内軸部の対応する部分とのスプライン嵌合よりもがたつきの少ない嵌合とされている」伸縮自在シャフトが提案されている（特許文献１の段落〔０００４〕）。

同様に、ステアリング装置用伸縮軸に関し、下記の特許文献２では、「少なくとも先端部外周面に雄スプライン部を設けたインナーシャフトと、内周面にこの雄スプライン部を挿入自在な雌スプライン部を形成した円管状のアウターシャフトと、このアウターシャフトの内周面と上記インナーシャフトの外周面との間で円周方向に関して一部に、これら両周面同士の間で弾性的に圧縮された状態で設けられた板ばねとを備え、上記雄スプライン部と雌スプライン部とのうちの一方のスプライン部に関して、この一方のスプライン部を構成する複数の第一スプライン歯のうちの一部の第一スプライン歯のピッチを残部の第一スプライン歯のピッチよりも大きくして、当該部分に円周方向空間部を形成すると共に、上記雄スプライン部と雌スプライン部とのうちの他方のスプライン部を構成する複数の第二スプライン歯のうちの一部の第二スプライン歯を上記円周方向空間部の円周方向中間部に位置させ、上記板ばねの円周方向中間部をこの一部の第二スプライン歯に、この一部の第二スプライン歯を跨ぐ状態で係止すると共に、この板ばねの円周方向両端部を上記円周方向空間部の円周方向両側に位置する１対の第一スプライン歯の円周方向側面に弾性的に当接させたステアリング装置用伸縮軸」が提案されている（特許文献２の請求項１）。

特開２００４−３５３７８５号公報 特開２００９−１９０４２３号公報

上記のようにスプライン結合によってインナシャフトとアウタシャフトとが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結される伸縮軸機構においては、一般的に、インナシャフトとアウタシャフトとの間のガタを抑えるため両者のスプライン部の加工精度が高精度とされ、あるいは、スプライン部に対しコーティング等の表面処理が行われており、高価なものとなっている。例えば、特許文献１に記載の装置においては、一部ではあるが、スプライン部の加工精度を高精度とする必要があり、更に、インナシャフトへの別部材の嵌合工程も必要とされている。また、特許文献２に記載の装置においては、両者間に介装される板ばねが必須とされており、一定の荷重でインナシャフトをアウタシャフトに組み付けることが困難である。

そこで、本発明は、車両のステアリング装置に供される伸縮軸機構において、インナシャフトとアウタシャフトのスプライン部の加工精度を特に高精度とすることなく、安価な構成で、両者間のガタを確実に抑え得るステアリング装置の伸縮軸機構を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、一端部の外周面に雄スプラインを形成したスプライン部と、該スプライン部に連続して他端に至る本体部を有するインナシャフトと、該インナシャフトを収容し内周面に前記スプライン部の雄スプラインと係合する雌スプラインを形成した中空のアウタシャフトとを備え、該アウタシャフトと前記インナシャフトを軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結するステアリング装置の伸縮軸機構において、前記インナシャフトが、前記インナシャフトの中心軸に対して傾斜した傾斜面で前記スプライン部を二分割して成る第１のスプライン部及び前記本体部側の第２のスプライン部を有し、前記第１のスプライン部と前記第２のスプライン部の一方を他方に対し前記インナシャフトの中心軸に対して直交する方向に移動可能に支持する支持機構と、前記第１のスプライン部と前記第２のスプライン部の一方を他方に対し軸方向に付勢する付勢手段とを備え、該付勢手段の付勢力によって、前記第１のスプライン部と前記第２のスプライン部が前記傾斜面に沿って相対移動して前記第１のスプライン部及び前記第２のスプライン部の雄スプラインが前記アウタシャフトの雌スプラインを押接するように配置することとしたものである。

上記ステアリング装置の伸縮軸機構において、前記支持機構は、前記第１のスプライン部に形成した貫通孔と、該貫通孔を挿通して前記第２のスプライン部の傾斜面側に一端を固定する固定部材を備えたものとし、該固定部材の他端と前記第１のスプライン部との間に前記付勢手段を介装することとするとよい。

あるいは、前記支持機構は、前記第２のスプライン部及び前記本体部に形成した貫通孔と、該貫通孔を挿通して前記第１のスプライン部の傾斜面側に一端を固定する固定部材を備えたものとし、該固定部材の他端と前記本体部との間に前記付勢手段を介装することとしてもよい。この場合において、前記本体部が、前記インナシャフトの他端側から前記貫通孔に連通するように形成した軸方向凹部を有し、該軸方向凹部内に前記固定部材及び前記付勢手段を収容することとするとよい。

上記ステアリング装置の伸縮軸機構において、前記固定部材を、前記一端側に螺子部を有し前記他端側に頭部を有するボルトで構成し、前記付勢手段を、前記ボルトの頭部に係止するように配置するばね部材で構成することができる。あるいは、前記付勢手段を、前記ボルトの頭部に係止するように配置するゴム部材で構成することもできる。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明のステアリング装置の伸縮軸機構においては、インナシャフトが、インナシャフトの中心軸に対して傾斜した傾斜面でスプライン部を二分割して成る第１のスプライン部及び本体部側の第２のスプライン部を有し、第１のスプライン部と第２のスプライン部の一方を他方に対しインナシャフトの中心軸に対して直交する方向に移動可能に支持する支持機構と、第１のスプライン部と第２のスプライン部の一方を他方に対し軸方向に付勢する付勢手段とを備え、その付勢力によって、第１のスプライン部と第２のスプライン部が傾斜面に沿って相対移動して第１及び第２のスプライン部の雄スプラインがアウタシャフトの雌スプラインを押接するように配置されているので、スプライン部の加工精度を特に高精度とする必要なく両者間のガタを確実に抑えることができる。また、スプライン部に対しコーティング等の特段の表面処理を必要とすることなく、付勢手段による付勢力を調整することにより両者間の摺動抵抗を容易且つ適切に調整することができる。即ち、付勢手段の付勢力によって第１及び第２のスプライン部がアウタシャフトに押接された状態となり、インナシャフトはアウタシャフトに対し適切な押接荷重で嵌合された状態となる。従って、安価な構成で、ステアリングホイールにガタが生ずることなく、アウタシャフトに対しインナシャフトが適切に保持される。

例えば、支持機構は、第１のスプライン部に形成した貫通孔と、これを挿通して第２のスプライン部の傾斜面側に一端を固定する固定部材を備えたものとし、その他端と第１のスプライン部との間に付勢手段を介装する構成とすれば、第１のスプライン部と第２のスプライン部を付勢手段を介して固定部材によって固定したインナシャフトをアウタシャフトに収容することにより、付勢手段の付勢力によって第１及び第２のスプライン部がアウタシャフトに適切な押接荷重で嵌合される。

上記のインナシャフトにおける第１のスプライン部と第２のスプライン部との関係を逆にして、第２のスプライン部及び本体部に形成した貫通孔を挿通して第１のスプライン部の傾斜面側に一端を固定する固定部材を備えたものとし、その他端と本体部との間に付勢手段を介装する構成とすれば、先ず第１及び第２のスプライン部を仮組みし、そのインナシャフトをアウタシャフトに収容後に付勢手段を介して固定部材を固定することができ、組み付け時の第１及び第２のスプライン部によるアウタシャフトに対する押接荷重のばらつきを抑え、一定の荷重でインナシャフトをアウタシャフトに組み付けることができる。更に、本体部が、インナシャフトの他端側から貫通孔に連通するように形成した軸方向凹部を有し、この軸方向凹部内に固定部材及び付勢手段を収容する構成とすれば、インナシャフトを容易にアウタシャフトに組み付けることができる。

本発明の一実施形態に係るステアリング装置の一部を示す横断面図である。 図１におけるインナシャフトの構造を拡大して示す断面図である。 図１におけるインナシャフトの組み付け状態を示す部分断面図である。 本発明の他の実施形態におけるインナシャフトの構造を示す断面図である。 本発明の更に他の実施形態におけるインナシャフトの構造を示す断面図である。 本発明の別の実施形態におけるインナシャフトのサブアッセンブリを示す断面図である。 本発明の別の実施形態におけるインナシャフトの組み付け状態を示す部分断面図である。 本発明の別の実施形態に係る伸縮軸機構の横断面図である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るステアリング装置の一部を示すもので、本実施形態のステアリングシャフトは、金属製のインナシャフト１及びアウタシャフト２によって伸縮軸機構が構成されている。インナシャフト１はロアシャフトとも呼ばれ、その一端部の外周面には雄スプラインのスプライン部１ｓが形成されており、このスプライン部１ｓに連続して本体部１ｂが形成されている。アウタシャフト２はアッパシャフトとも呼ばれ、中空の筒状部材で、その内周面に雌スプラインが形成されており、スプライン部１ｓの雄スプラインと係合するように配置され、その後端部（図１の右側）にステアリングホイール（図示せず）が接続される。即ち、スプライン結合によってインナシャフト１とアウタシャフト２とが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結され、インナシャフト１の前端部（図１の左側）が操舵機構（図示せず）に接続される。

インナシャフト１及びアウタシャフト２は、金属製のインナチューブ３内に収容され、このインナチューブ３内に収容されたアウタシャフト２が、インナチューブ３の後端部に軸受を介して回転可能に支持される。但し、アウタシャフト２とインナチューブ３との間の軸方向相対移動は規制されており、アウタシャフト２とインナチューブ３は一体となって軸方向移動し得るように構成されている。更に、インナチューブ３は金属製のアウタチューブ４に収容され、アウタシャフト２に対し所定値以上の荷重が印加されたときには、アウタチューブ４に対するインナチューブ３の軸方向相対移動（ひいてはアウタシャフト２の軸方向移動）を許容するように構成されており、インナチューブ３及びアウタチューブ４がエネルギー吸収手段として機能する。尚、アウタチューブ４は軸受を介してコラムハウジング５に支持されており、このコラムハウジング５は車体（図示せず）に固定される。

上記のインナシャフト１は、その中心軸に対して所定角度傾斜した傾斜面１ｄでスプライン部１ｓが二分割され、第１のスプライン部１０及び本体部１ｂ側の第２のスプライン部２０となっている。本実施形態では、第１のスプライン部１０と第２のスプライン部２０は、支持機構３０によって、傾斜面１ｄに沿ってインナシャフト１の中心軸に対して直交する方向に相対移動可能に支持されている。そして、第１のスプライン部１０は第２のスプライン部２０に対し、付勢手段４０によって軸方向に付勢されている。この付勢力によって、第１のスプライン部１０と第２のスプライン部２０は傾斜面１ｄに沿って相対移動して各スプライン部の雄スプラインがアウタシャフト２の雌スプラインを押接するように配置されている。

本実施形態の支持機構３０は、図２に拡大して示すように、第１のスプライン部１０には貫通孔１２が形成されており、固定部材たるボルト３１が、貫通孔１２を挿通してその一端の螺子部３２が第２のスプライン部２０の傾斜面２１側に固定される。即ち、第２のスプライン部２０の傾斜面２１側には、インナシャフト１の中心軸に沿って雌螺子孔２２が形成されており、この雌螺子孔２２にボルト３１の螺子部３２が螺合される。一方、第１のスプライン部１０の貫通孔１２は、第２のスプライン部２０に固定されたボルト３１が、貫通孔１２内をインナシャフト１の中心軸に対して直交する方向に移動可能し得るスペースを有する断面形状に形成されている。換言すれば、貫通孔１２の断面形状は円形、楕円形あるいは異形形状としてもよいが、第１のスプライン部１０と第２のスプライン部２０がインナシャフト１の中心軸に対して直交する方向に相対移動可能なスペースが確保されている。

そして、付勢手段４０たる圧縮コイルばね４１が、ボルト３１の他端の頭部３３と第１のスプライン部１０との間に介装される。尚、貫通孔１２の断面形状に拘わらず圧縮コイルばね４１を確実に支持し得るように、第１のスプライン部１０の端面と圧縮コイルばね４１との間にはシム５０が介装されている。

上記の構成になるステアリング装置の伸縮軸機構に関し、インナシャフト１の組み付け工程について図３を参照して説明する。ボルト３１に対し、圧縮コイルばね４１、シム５０そして第１のスプライン部１０が順次装着され、螺子部３２が第２のスプライン部２０の雌螺子孔２２に螺合される。これにより、第１及び第２のスプライン部１０及び２０が各々の傾斜面１１及び２１に沿って相対移動し、即ち、両者がインナシャフト１の中心軸に対して直交する方向に相対移動し、第１のスプライン部１０が第２のスプライン部２０に対し図２に示すように支持された形態のインナシャフト１のサブアッセンブリが構成される。

次に、図２に示すインナシャフト１のサブアッセンブリは、図１に示すアウタシャフト２内に収容される。この場合において、第１のスプライン部１０がアウタシャフト２内に挿入された後、第２のスプライン部２０が挿入されると、第１及び第２のスプライン部１０及び２０は各々の傾斜面１１及び２１に沿って図２とは逆方向に相対移動し、支持機構３０によって、インナシャフト１の中心軸に対して直交する方向に相対移動可能に支持された状態となる。即ち、圧縮コイルばね４１の付勢力によって第１及び第２のスプライン部１０及び２０の雄スプラインがアウタシャフト２の雌スプラインに押接された状態となり、適切な押接荷重で嵌合された状態となる。従って、ステアリングホイール（図示せず）にガタが生ずることなく、アウタシャフト２に対しインナシャフト１が適切に保持される。

上記の付勢手段４０としては、圧縮コイルばね４１に代えて、図４に示す皿ばね４２を用いてもよく、図５に示すようにゴム部材４３を用いることとしてもよい。尚、図４及び図５に記載の実施形態におけるその他の構成は上記の実施形態と実質的に同じであるので、図２と同じ符号を付して説明は省略する。

図６乃至図８は、本発明の別の実施形態に係るもので、図６及び図７にインナシャフト１ｘを示し、これをアウタシャフト２に組みつけた状態を図８に示している。図６に示すように、インナシャフト１ｘの一端部の外周面には雄スプラインのスプライン部１ｓｘが形成され、このスプライン部１ｓｘに連続して本体部１ｂｘが形成されている。本実施形態の支持機構３０ｘは、第２のスプライン部２０ｘ及び本体部１ｂｘに長尺の貫通孔２２ｘが形成されており、固定部材たるボルト３１ｘが、貫通孔２２ｘを挿通してその一端の螺子部３２ｘが第１のスプライン部１０ｘの傾斜面１１ｘ側に固定される。そして、圧縮コイルばね４１が、ボルト３１ｘの他端の頭部３３ｘと本体部１ｂｘとの間に介装される。本実施形態においては、本体部１ｂｘには、インナシャフト１ｘの他端側から貫通孔２２ｘに連通するように軸方向凹部１ｒｘが形成され、この軸方向凹部１ｒｘ内にボルト３１ｘ及び圧縮コイルばね４１が収容されている。

上記の構成になるインナシャフト１ｘの組み付け工程について図７を参照して説明すると、ボルト３１ｘに圧縮コイルばね４１が装着された状態で貫通孔２２ｘ内に収容され、本体部１ｂｘ及び第２のスプライン部２０ｘを挿通して、螺子部３２ｘが第１のスプライン部１０ｘの雌螺子孔１２ｘに螺合される。これにより、第１及び第２のスプライン部１０ｘ及び２０ｘが各々の傾斜面１１ｘ及び２１ｘに沿って相対移動し、即ち、両者がインナシャフト１ｘの中心軸に対して直交する方向に相対移動し、第１のスプライン部１０ｘが第２のスプライン部２０ｘに対し図６に示すように支持された形態のインナシャフト１ｘのサブアッセンブリが構成される。尚、ボルト３１ｘ及び圧縮コイルばね４１は軸方向凹部１ｒｘ内に収容されるので、本体部１ｂｘの外形は図３の本体部１ｂの外形と同様となる。

上記のインナシャフト１ｘのサブアッセンブリは、図８に示すアウタシャフト２内に収容される。この場合において、第１のスプライン部１０ｘがアウタシャフト２内に挿入された後、第２のスプライン部２０ｘが挿入されると、第１及び第２のスプライン部１０ｘ及び２０ｘは各々の傾斜面１１ｘ及び２１ｘに沿って図６とは逆方向に相対移動し、支持機構３０ｘによって、インナシャフト１ｘの中心軸に対して直交する方向に相対移動可能に支持された状態となる。即ち、圧縮コイルばね４１の付勢力によって第１及び第２のスプライン部１０ｘ及び２０ｘの雄スプラインがアウタシャフト２の雌スプラインに押接された状態となり、適切な押接荷重で嵌合された状態となる。

また、本実施形態によれば、先ず、インナシャフト１ｘにおける第１及び第２のスプライン部１０ｘ及び２０ｘを仮組みし、そのインナシャフト１ｘをアウタシャフト２に収容後に圧縮コイルばね４１を介してボルト３１ｘを固定することができ、組み付け時の第１及び第２のスプライン部１０ｘ及び２０ｘによるアウタシャフト２に対する押接荷重のばらつきを抑え、一定の荷重でインナシャフト１ｘをアウタシャフト２に組み付けることができる。

尚、上記の伸縮軸機構は、特許文献１と同様、車両前方のインターミディエイトシャフト（図示せず）に適用することも可能である。

１，１ｘ インナシャフト
１ｂ，１ｂｘ 本体部
１ｓ，１ｓｘ スプライン部
２ アウタシャフト
３ インナチューブ
４ アウタチューブ
１０，１０ｘ 第１のスプライン部
２０，２０ｘ 第２のスプライン部
１２，２２ｘ 貫通孔
２２，１２ｘ 雌螺子孔
３０，３０ｘ 支持機構
３１，３１ｘ ボルト
３２，３２ｘ 螺子部
３３，３３ｘ 頭部
４０ 付勢手段
４１ 圧縮コイルばね
４２ 皿ばね
４３ ゴム部材

Claims (6)

1. 一端部の外周面に雄スプラインを形成したスプライン部と、該スプライン部に連続して他端に至る本体部を有するインナシャフトと、該インナシャフトを収容し内周面に前記スプライン部の雄スプラインと係合する雌スプラインを形成した中空のアウタシャフトとを備え、該アウタシャフトと前記インナシャフトを軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結するステアリング装置の伸縮軸機構において、前記インナシャフトが、前記インナシャフトの中心軸に対して傾斜した傾斜面で前記スプライン部を二分割して成る第１のスプライン部及び前記本体部側の第２のスプライン部を有し、前記第１のスプライン部と前記第２のスプライン部の一方を他方に対し前記インナシャフトの中心軸に対して直交する方向に移動可能に支持する支持機構と、前記第１のスプライン部と前記第２のスプライン部の一方を他方に対し軸方向に付勢する付勢手段とを備え、該付勢手段の付勢力によって、前記第１のスプライン部と前記第２のスプライン部が前記傾斜面に沿って相対移動して前記第１のスプライン部及び前記第２のスプライン部の雄スプラインが前記アウタシャフトの雌スプラインを押接するように配置したことを特徴とするステアリング装置の伸縮軸機構。
2. 前記支持機構が、前記第１のスプライン部に形成した貫通孔と、該貫通孔を挿通して前記第２のスプライン部の傾斜面側に一端を固定する固定部材を備え、該固定部材の他端と前記第１のスプライン部との間に前記付勢手段を介装することを特徴とする請求項１記載のステアリング装置の伸縮軸機構。
3. 前記支持機構が、前記第２のスプライン部及び前記本体部に形成した貫通孔と、該貫通孔を挿通して前記第１のスプライン部の傾斜面側に一端を固定する固定部材を備え、該固定部材の他端と前記本体部との間に前記付勢手段を介装することを特徴とする請求項１記載のステアリング装置の伸縮軸機構。
4. 前記本体部が、前記インナシャフトの他端側から前記貫通孔に連通するように形成した軸方向凹部を有し、該軸方向凹部内に前記固定部材及び前記付勢手段を収容することを特徴とする請求項３記載のステアリング装置の伸縮軸機構。
5. 前記固定部材が、前記一端側に螺子部を有し前記他端側に頭部を有するボルトであって、前記付勢手段が、前記ボルトの頭部に係止するように配置するばね部材であることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のステアリング装置の伸縮軸機構。
6. 前記固定部材が、前記一端側に螺子部を有し前記他端側に頭部を有するボルトであって、前記付勢手段が、前記ボルトの頭部に係止するように配置するゴム部材であることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のステアリング装置の伸縮軸機構。

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