JP2012112422A

JP2012112422A - ステアリング装置の伸縮軸機構

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Publication number: JP2012112422A
Application number: JP2010260811A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Maki; 和博牧; Tatsuya Oikawa; 達也及川
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-06-14

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直交する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１０及び第２のスプライン部２０を有する。第１及び第２のスプライン部の夫々が対向する端面に開口する第１及び第２の凹部を、第１及び第２のスプライン部の夫々に形成し、トーションバー３０の一端側を第１の凹部内に収容し底部近傍で固定すると共に、他端側を第２の凹部内に収容し底部近傍で固定する。そして、トーションバーに対し捩り力を付与して、第１及び第２のスプライン部の雄スプラインが相互に位相差を有する状態で、夫々アウタシャフト内の雌スプラインと係合させる。
【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直交する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のスプライン部の夫々が対向する端面に開口し、前記インナシャフトの中心軸を中心とする第１の凹部と第２の凹部を、夫々前記第１のスプライン部と前記第２のスプライン部に形成して成り、前記第１の凹部内に一端側を収容し前記第１の凹部の底部近傍で固定すると共に、前記第２の凹部内に他端側を収容し前記第２の凹部の底部近傍で固定するトーションバーを備えたものとし、該トーションバーに対し捩り力を付与して、前記第１のスプライン部の雄スプラインと前記第２のスプライン部の雄スプラインとが相互に位相差を有する状態で、夫々前記アウタシャフト内の雌スプラインと係合させることとしたものである。尚、トーションバーの断面は円形でも多角形でもよい。

上記ステアリング装置の伸縮軸機構において、前記第１及び第２のスプライン部の雄スプラインを前記アウタシャフト内の雌スプラインと係合させたときに、前記第１のスプライン部の雄スプラインと前記第２のスプライン部の雄スプラインとが相互に位相差を有する位置で、前記トーションバーの両端を、夫々前記第１の凹部と第２の凹部の底部近傍に圧入して固定することとするとよい。

また、前記第１及び第２のスプライン部の雄スプラインを前記アウタシャフト内の雌スプラインと係合させたときに、前記第１のスプライン部の雄スプラインと前記第２のスプライン部の雄スプラインとが相互に位相差を有する位置で、前記トーションバーの両端を、夫々前記第１の凹部と第２の凹部の底部近傍に嵌合又は螺合し、当該両端を係止部材によって夫々前記第１のスプライン部と前記第２のスプライン部に固定することとしてもよい。この場合において、前記係止部材としては、イモネジやピン等を用いることができ、これらの先端部で前記トーションバーの外側面を押圧するように前記インナシャフトに固定してもよいし、これらを前記トーションバーの径方向に貫通させて前記インナシャフトに固定してもよい。

あるいは、前記第１及び第２のスプライン部の雄スプラインを前記アウタシャフト内の雌スプラインと係合させたときに、前記第１のスプライン部の雄スプラインと前記第２のスプライン部の雄スプラインとが相互に位相差を有する位置で、前記トーションバーの両端を、夫々前記第１の凹部と第２の凹部の底部近傍に対し、前記第１及び第２のスプライン部の雄スプライン及び前記アウタシャフト内の雌スプラインのモジュールより小さいモジュールのスプライン結合によって固定することとしてもよい。

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直交する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のスプライン部の夫々が対向する端面に開口し、インナシャフトの中心軸を中心とする第１の凹部と第２の凹部を、夫々第１のスプライン部と第２のスプライン部に形成して成り、第１の凹部内に一端側を収容し第１の凹部の底部近傍で固定すると共に、第２の凹部内に他端側を収容し第２の凹部の底部近傍で固定するトーションバーを備えたものとし、トーションバーに対し捩り力を付与して、第１のスプライン部の雄スプラインと第２のスプライン部の雄スプラインとが相互に位相差を有する状態で、夫々アウタシャフト内の雌スプラインと係合させるように構成されており、インナシャフトのアウタシャフト内への組み付け後はトーションバーの捩り力によって第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、トーションバーによる捩り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。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。

上記の伸縮軸機構において、第１及び第２のスプライン部の雄スプラインをアウタシャフト内の雌スプラインと係合させたときに、第１のスプライン部の雄スプラインと第２のスプライン部の雄スプラインとが相互に位相差を有する位置で、トーションバーの両端を、夫々第１の凹部と第２の凹部の底部近傍に圧入する構成とすれば、容易に固定することができ、安価な装置となる。

例えば、トーションバーの両端を、夫々第１の凹部と第２の凹部の底部近傍に嵌合又は螺合し、当該両端を係止部材によって夫々第１のスプライン部と第２のスプライン部に固定する構成とすれば、係止部材としてイモネジやピン等を用い、必要に応じて種々の態様を設定することができる。あるいは、トーションバーの両端を、夫々第１の凹部と第２の凹部の底部近傍に対し、第１及び第２のスプライン部の雄スプライン及びアウタシャフト内の雌スプラインのモジュールより小さいモジュールのスプライン結合によって固定する構成とすれば、調整及び組み付けが容易である。

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。本発明の一実施形態におけるインナシャフトとアウタシャフトの係合状態を示す縦断面図である。図２におけるインナシャフトとアウタシャフトの係合状態を拡大して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一部断面図である。本発明の更に他の実施形態におけるインナシャフトの一部断面図である。本発明の別の実施形態におけるインナシャフトの一部断面図である。本発明の別の実施形態におけるインナシャフトとアウタシャフトの係合状態を示す縦断面図である。本発明の更に別の実施形態におけるインナシャフトの一部断面図である。図８におけるトーションバーとインナシャフトの係合状態を拡大して示す部分断面図である。

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直交する面でスプライン部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の夫々が対向する端面に開口し、インナシャフト１の中心軸を中心とする第１の凹部１１と第２の凹部２１が、夫々第１のスプライン部１０と第２のスプライン部２０に形成されている。更に、トーションバー３０の一端３１側が第１の凹部１１内に収容され、その底部近傍で固定されると共に、トーションバー３０の他端３２側が第２の凹部内２１に収容され、その底部近傍で固定されている。

そして、トーションバー３０に対し捩り力が付与され、第１のスプライン部１０の雄スプラインと第２のスプライン部２０の雄スプラインとが相互に位相差を有する状態とされ、その状態で夫々の雄スプラインをアウタシャフト２内の雌スプラインと係合させるように構成されている。

本実施形態においては、第１及び第２のスプライン部１０及び２０の雄スプラインをアウタシャフト２内の雌スプラインと係合させたときに、第１のスプライン部１０の雄スプラインと第２のスプライン部２０の雄スプラインとが相互に位相差を有する位置で、トーションバー３０の両端３１，３２が、夫々第１の凹部１１と第２の凹部２１の底部近傍に圧入される。而して、第１及び第２のスプライン部１０及び２０はインナシャフト１の軸を中心に回転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に対し位相差が存在するインナシャフト１のサブアッセンブリが構成される。

上記のインナシャフト１のサブアッセンブリは、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はインナシャフト１の軸を中心に回転する方向に相対移動し乍らアウタシャフト２に組み付けられる。而して、例えばインナシャフト１の第１のスプライン部１０側は図２に示す状態となり、この状態を拡大すると図３に示すようになる。即ち、トーションバー３０の捩り力によって、インナシャフト１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。尚、図２及び図３においては断面のハッチングを省略して示している。

図４乃至図９は、上記の実施形態とはトーションバー３０の固定構造が異なる実施形態を示すもので、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１と同じ符号を付して説明は省略する。先ず、図４は、トーションバー３０の両側の端部３３及び３４にローレット加工を施して、夫々第１及び第２のスプライン部１０及び２０の第１及び第２の凹部１１及び２１の底部近傍に固定することとしたものである。

次に、図５は、トーションバー３０の両側の端部３５及び３６に螺子加工を施し、夫々第１及び第２のスプライン部１０及び２０の第１及び第２の凹部１１及び２１の底部近傍に螺合した後、イモネジ４１及び４２によって端部３５及び３６をかしめて固定することとしたものである。尚、このときの係止部材としては、イモネジ４１及び４２に代えてピン（図示せず）を用いることとしてもよい。

更に、図６及び図７は、トーションバー３０の両端に径方向の貫通孔（符号省略）を形成すると共に、これらの貫通孔に連通する径方向の孔１２及び２２を夫々第１及び第２のスプライン部１０及び２０に形成し、トーションバー３０の両端を夫々第１及び第２の凹部１１及び２１内に挿入した後、係止部材のピン５１及び５２を夫々孔１２及び２２から上記貫通孔内に圧入してトーションバー３０を固定することとしたものである。この場合において、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内の雌スプラインと係合させたときに、第１のスプライン部１０の雄スプラインと第２のスプライン部２０の雄スプラインとが相互に位相差を有する位置で、トーションバー３０の両端がピン５１及び５２によって夫々第１及び第２のスプライン部１０及び２０に固定される。本実施形態では、図７に示すように、トーションバー３０の断面は矩形とされているが、円形としてもよい。尚、図７における他の部材の断面についてはハッチングを省略している。

そして、図８及び図９は、トーションバー３０の両端に雄スプラインのスプライン部３７及び３８を形成すると共に、第１及び第２のスプライン部１０及び２０の第１及び第２の凹部１１及び２１内の底部近傍に雌プラインのスプライン部１３及び２３を形成し、トーションバー３０の両端（スプライン部３７及び３８）と第１及び第２の凹部１１及び２１内の底部近傍（スプライン部１３及び２３）とを夫々スプライン結合することとしたものである。この場合において、スプライン部３７及び３８の雄スプラインとスプライン部１３及び２３の雌プラインのモジュールは、第１及び第２のスプライン部１０及び２０の雄スプラインとアウタシャフト２内の雌スプラインのモジュールより小さく設定されている。而して、第１及び第２のスプライン部１０及び２０の雄スプラインをアウタシャフト２内の雌スプラインと係合させたときに、第１のスプライン部１０の雄スプラインと第２のスプライン部２０の雄スプラインとが相互に位相差を有する位置で、トーションバー３０の両端が第１及び第２の凹部１１及び２１内の底部近傍にスプライン結合される。この結果、例えば第１のスプライン部１０側を図９に拡大して示すように、トーションバー３０の捩り力によって、トーションバー３０のスプライン部３７がインナシャフト１のスプライン部１３に対して一方の回転側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、インナシャフト１に対しトーションバー３０が適切に保持される。

尚、上記の実施形態におけるトーションバー３０の断面は図２に示す円形や図７に示す矩形に限るものではなく、所望の捩り力が生ずるように種々の形状とするとよい。また、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インナシャフト
１ｂ本体部
１ｓ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第１のスプライン部
２０第２のスプライン部
３０トーションバー

Claims

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直交する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のスプライン部の夫々が対向する端面に開口し、前記インナシャフトの中心軸を中心とする第１の凹部と第２の凹部を、夫々前記第１のスプライン部と前記第２のスプライン部に形成して成り、前記第１の凹部内に一端側を収容し前記第１の凹部の底部近傍で固定すると共に、前記第２の凹部内に他端側を収容し前記第２の凹部の底部近傍で固定するトーションバーを備え、該トーションバーに対し捩り力を付与して、前記第１のスプライン部の雄スプラインと前記第２のスプライン部の雄スプラインとが相互に位相差を有する状態で、夫々前記アウタシャフト内の雌スプラインと係合させて成ることを特徴とするステアリング装置の伸縮軸機構。
前記第１及び第２のスプライン部の雄スプラインを前記アウタシャフト内の雌スプラインと係合させたときに、前記第１のスプライン部の雄スプラインと前記第２のスプライン部の雄スプラインとが相互に位相差を有する位置で、前記トーションバーの両端を、夫々前記第１の凹部と第２の凹部の底部近傍に圧入して固定して成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。
前記第１及び第２のスプライン部の雄スプラインを前記アウタシャフト内の雌スプラインと係合させたときに、前記第１のスプライン部の雄スプラインと前記第２のスプライン部の雄スプラインとが相互に位相差を有する位置で、前記トーションバーの両端を、夫々前記第１の凹部と第２の凹部の底部近傍に嵌合又は螺合し、当該両端を係止部材によって夫々前記第１のスプライン部と前記第２のスプライン部に固定して成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。
前記第１及び第２のスプライン部の雄スプラインを前記アウタシャフト内の雌スプラインと係合させたときに、前記第１のスプライン部の雄スプラインと前記第２のスプライン部の雄スプラインとが相互に位相差を有する位置で、前記トーションバーの両端を、夫々前記第１の凹部と第２の凹部の底部近傍に対し、前記第１及び第２のスプライン部の雄スプライン及び前記アウタシャフト内の雌スプラインのモジュールより小さいモジュールのスプライン結合によって固定して成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。