JP2014134286A - シャフト用構造体、雄型部材、及び、雌型部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シャフト用構造体20は、複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部21bに形成された雄型部材21と、複数の雌歯部22bと複数の雌歯底部22cとが内周部22aに形成された雌型部材22と、雄型部材21の外周部表面を覆うように設けられた弾性部材23とを備える。雌型部材22に雄型部材21が挿入された初期状態において、弾性部材23と、雌歯部22bの側部22dにおいて弾性部材23と対向する部位との間に第1の隙間S1を有しており、雄型部材21を回転させたときに、弾性部材23と雌歯部22bの側部とが当接するまでに、軸方向に所定の時間差が生じる。
【選択図】図4
Description
以下、図1〜図6を参照しつつ、本発明の第1の実施形態に係るシャフト用構造体(スプライン)、このシャフト用構造体を構成する雄型部材(雄スプライン軸)及び雌型部材(雌スプライン軸)について説明する。
ここでは、電動パワーステアリング装置の動作説明を兼ねて、各部の構成を説明する。図1に示すように、電動パワーステアリング装置(EPS)1は、操舵部材としてのステアリングホイール2に連結しているステアリングシャフト(シャフト)3と、ステアリングシャフト3の先端部に設けられたピニオンギヤ4及びこのピニオンギヤ4に噛み合うラックギヤ5を有して車両の左右方向に延びる操舵軸としてのラック軸6とを有している。
本実施形態に係るシャフト用構造体20は、例えば、上記のステアリングシャフト3に適用されている。なお、以下において、ステアリングシャフト3を単にシャフト3と略記することがある。
雄型部材21を図4(a)〜(c)に示す初期状態から周方向(図4(a)〜(c)中の白抜きで示す各矢印方向)へ捩じ回した場合、入口(図4(a)参照)において初期剛性が発生しはじめ、雄型部材21の外周部21bのうち雄歯部21cの側部によって、弾性部材23を介して雌歯部22bの側部22dが押圧される。そして、雄型部材21を所定角度捩じ回すと、入口(図4(a)参照)に対して遅れて、入口(図4(a)参照)から中間部(図4(b)参照)にかけての部分において、弾性部材23が連続的に側部22dの一部と当接し、弾性部材23と雌歯部22bの側部22dとの接触面積が徐々に大きくなっていく。
上記構成によれば、雌型部材22に雄型部材21が挿入された初期状態において、雄型部材21を捩じ回した際に、雌歯部22bの側部22dと弾性部材23との距離(すなわち周方向における第1の隙間S1の大きさ)が大きい箇所(本実施形態では、出口(図4(c)参照))と小さい箇所(本実施形態では、例えば、中間部(図4(b)参照))とで、弾性部材23と雌歯部22bの側部22dとが当接するまでに所定の時間差が生じる。よって、雄型部材21を捩じ回した際の初期剛性(弾性部材23での変形が完了するまでの剛性、つまりは、弾性部材23において雄型部材21から受ける押圧力の吸収が完了するまでの剛性)を緩やかに上昇させることができる。従って、雄型部材21を捩じ回した際の初期剛性を従来よりも低減でき、シャフト3に対して急激に大きな動力が伝達されることを抑制できる。これにより、運転者に従来のような違和感(ステアリングホイール2の操作が開始された直後に、突然、ステアリングホイール2の操作に要する力が急減するという違和感)を与えてしまうことを防止できる。
次に、図7〜図12を参照しつつ、本発明の第2の実施形態に係るシャフト用構造体(スプライン)、このシャフト用構造体を構成する雄型部材(雄スプライン軸)及び雌型部材(雌スプライン軸)について説明する。なお、第1実施の形態の部位1〜15,17,18と、本実施の形態の部位101〜115,117,118とは、順に同様のものであるので、詳細な説明を省略することがある。
図7に示すように、電動パワーステアリング装置(EPS)101は、操舵部材としてのステアリングホイール102に連結しているステアリングシャフト(シャフト)103と、ステアリングシャフト103の先端部に設けられたピニオンギヤ104及びこのピニオンギヤ104に噛み合うラックギヤ105を有して車両の左右方向に延びる操舵軸としてのラック軸106とを有している。
本実施形態に係るシャフト用構造体は、例えば、上記のステアリングシャフト103に適用されている。なお、以下において、ステアリングシャフト103を単にシャフト103と略記することがある。
雄型部材121を図10(a)〜(c)に示す初期状態から周方向(図10(a)〜(c)中の白抜きで示す各矢印方向)へ捩じ回した場合、入口(図10(a)参照)において初期剛性が発生しはじめ、雄型部材121の外周部121bのうち雄歯部121cの側部121eによって、弾性部材123を介して雌歯部122bの側部が押圧される。そして、雄型部材121を所定角度捩じ回すと、入口(図10(a)参照)に対して遅れて、入口(図10(a)参照)から中間部(図10(b)参照)にかけての部分において、側部121eの一部が連続的に弾性部材123と当接し、側部121eと弾性部材123との接触面積が徐々に大きくなっていく。
上記構成によれば、雌型部材122に雄型部材121が挿入された初期状態において、雄型部材121を捩じ回した際に、雄歯部21cの側部121eと弾性部材23との距離(すなわち周方向における第2の隙間S2の大きさ)が大きい箇所(本実施形態では、出口(図10(c)参照))と小さい箇所(本実施形態では、例えば、中間部(図10(b)参照))とで、弾性部材123と雄歯部121cの側部121eとが当接するまでに所定の時間差が生じる。よって、雄型部材121を捩じ回した際の初期剛性(弾性部材123での変形が完了するまでの剛性、つまりは、弾性部材123において雄型部材121から受ける押圧力の吸収が完了するまでの剛性)を緩やかに上昇させることができる。従って、雄型部材121を捩じ回した際の初期剛性を従来よりも低減でき、シャフト103に対して急激に大きな動力が伝達されることを抑制できる。これにより、運転者に従来のような違和感(ステアリングホイール102の操作が開始された直後に、突然、ステアリングホイール102の操作に要する力が急減するという違和感)を与えてしまうことを防止できる。
次に、図13〜図18を参照しつつ、本発明の第3の実施形態に係るシャフト用構造体(スプライン)、このシャフト用構造体を構成する雄型部材(雄スプライン軸)及び雌型部材(雌スプライン軸)について説明する。なお、第1実施の形態の部位1〜15,17,18と、本実施の形態の部位201〜215,217,218とは、順に同様のものであるので、詳細な説明を省略することがある。
図13に示すように、電動パワーステアリング装置(EPS)201は、操舵部材としてのステアリングホイール202に連結しているステアリングシャフト(シャフト)203と、ステアリングシャフト203の先端部に設けられたピニオンギヤ204及びこのピニオンギヤ204に噛み合うラックギヤ205を有して車両の左右方向に延びる操舵軸としてのラック軸206とを有している。
本実施形態に係るシャフト用構造体は、例えば、上記のステアリングシャフト203に適用されている。なお、以下において、ステアリングシャフト203を単にシャフト203と略記することがある。
雄型部材221を図16(a)〜(c)に示す初期状態から周方向(図16(a)〜(c)中の白抜きで示す各矢印方向)へ捩じ回した場合、出口(図16(a)参照)において初期剛性が発生しはじめ、雄型部材221の外周部221bのうち雄歯部221cの側部によって、弾性部材223を介して雌歯部222bの側部222dが押圧される。そして、雄型部材221を所定角度捩じ回すと、出口(図16(a)参照)に対して遅れて、出口(図16(a)参照)から中間部(図16(b)参照)にかけての部分で、弾性部材223が連続的に側部222dの一部と当接し、弾性部材223と側部222dとの接触面積が徐々に大きくなっていく。
上記構成によれば、雌型部材222に雄型部材221が挿入された初期状態において、雄型部材221を捩じ回した際に、雌歯部222bの側部222dと弾性部材223との距離(すなわち周方向における第1の隙間S3の大きさ)が大きい箇所(本実施形態では、入口(図16(c)参照))と小さい箇所(本実施形態では、例えば、中間部(図16(b)参照))とで、弾性部材223と雌歯部222bの側部222dとが当接するまでに所定の時間差が生じる。よって、雄型部材221を捩じ回した際の初期剛性(弾性部材223での変形が完了するまでの剛性、つまりは、弾性部材223において雄型部材221から受ける押圧力の吸収が完了するまでの剛性)を緩やかに上昇させることができる。従って、雄型部材221を捩じ回した際の初期剛性を従来よりも低減でき、シャフト203に対して急激に大きな動力が伝達されることを抑制できる。これにより、運転者に従来のような違和感(ステアリングホイール202の操作が開始された直後に、突然、ステアリングホイール202の操作に要する力が急減するという違和感)を与えてしまうことを防止できる。
次に、図19〜図24を参照しつつ、本発明の第4の実施形態に係るシャフト用構造体(スプライン)、このシャフト用構造体を構成する雄型部材(雄スプライン軸)及び雌型部材(雌スプライン軸)について説明する。なお、第1実施の形態の部位1〜15,17,18と、本実施の形態の部位301〜315,317,318とは、順に同様のものであるので、詳細な説明を省略することがある。
図19に示すように、電動パワーステアリング装置(EPS)301は、操舵部材としてのステアリングホイール302に連結しているステアリングシャフト(シャフト)303と、ステアリングシャフト303の先端部に設けられたピニオンギヤ304及びこのピニオンギヤ304に噛み合うラックギヤ305を有して車両の左右方向に延びる操舵軸としてのラック軸306とを有している。
本実施形態に係るシャフト用構造体は、例えば、上記のステアリングシャフト303に適用されている。なお、以下において、ステアリングシャフト303を単にシャフト303と略記することがある。
雄型部材321を図22(a)〜(c)に示す初期状態から周方向(図22(a)〜(c)中の白抜きで示す各矢印方向)へ捩じ回した場合、入口(図22(a)参照)において初期剛性が発生しはじめ、雄型部材321の外周部321bのうち雄歯部321cの側部によって、弾性部材323を介して雌歯部322bの側部322dが押圧される。そして、雄型部材321を所定角度捩じ回すと、入口(図22(a)参照)に対して遅れて、入口(図22(a)参照)から中間部(図22(b)参照)にかけての部分において、弾性部材323が連続的に側部322dと当接し、弾性部材323と側部322dとの接触面積が徐々に大きくなっていく。
上記構成によれば、雌型部材322に雄型部材321が挿入された初期状態において、雄型部材321を捩じ回した際に、雌歯部322bの側部322dと弾性部材323との距離(すなわち周方向における第1の隙間S4の大きさ)が大きい箇所(本実施形態では、出口(図22(c)参照))と小さい箇所(本実施形態では、例えば、中間部(図22(b)参照))とで、弾性部材323と雌歯部322bの側部322dとが当接するまでに所定の時間差が生じる。よって、雄型部材321を捩じ回した際の初期剛性(弾性部材323での変形が完了するまでの剛性、つまりは、弾性部材323において雄型部材321から受ける押圧力の吸収が完了するまでの剛性)を緩やかに上昇させることができる。従って、雄型部材321を捩じ回した際の初期剛性を従来よりも低減でき、シャフト303に対して急激に大きな動力が伝達されることを抑制できる。これにより、運転者に従来のような違和感(ステアリングホイール302の操作が開始された直後に、突然、ステアリングホイール302の操作に要する力が急減するという違和感)を与えてしまうことを防止できる。
2、102、202、302 ステアリングホイール
3、103、203、303 ステアリングシャフト(シャフト)
4、104、204、304 ピニオンギヤ
5、105、205、305 ラックギヤ
6、106、206、306 ラック軸
7、107、207、307 タイロッド
8、108、208、308 車輪
9、109、209、309 入力軸
10、110、210、310 出力軸
11、111、211、311 トーションバー
12、112、212、312 トルクセンサ
13、113、213、313 制御部
14、114、214、314 ドライバ
15、115、215、315 電動モータ
17、117、217、317 減速機構
18、118、218、318 変換機構
20、120、220、320、420、520、620、720、820、920、1020、1120、1220、1320、1420、1520 シャフト用構造体
21、121、221、321、421、521、621、821、921、1021、1121、1221、1321、1421、1521 雄型部材
21a、121a、221a、321a、721a、821a、1221a、1321a1421a、1521a 基軸部
21b、121b、221b、321b、1221b、1321b、1421b 外周部
21c、121c、221c、321c、521c、621c、721c、821c、1221c、1321c、1421c、1521c 雄歯部
21d、121d、221d、321d、621d、721d 雄歯底部
22、122、222、322、422、522、622、722、822、922、1022、1122、1222、1322、1422、1522 雌型部材
22a、122a、222a、322a、822a、922a、1022a、1322a、1422a 内周部
22b、122b、222b、322b、422b、522b、1122b 雌歯部
22c、122c、222c、322c、422c、522c 雌歯底部
22d、121e、222d、322d、422d、521e、522d、621e、721e、1122d 側部
23、123、223、323、423、523、623、723、1123、1223、1323、1423、1523 弾性部材
23a、123a、223a、323a、523a、623a、723a 内周部
23b、123b、223b、323b、423b、523b、1123b 外周部
1221A、1321A 第1本体部
1221B、1321B 第2本体部
1221C、1321C 第1テーパー部
1321D 第2テーパー部
1221E、1421E 後端側
1221T、1421T 先端側
1421A、1521A 第3本体部
1421B、1521B 第4本体部
1421C、1521C 第3テーパー部
1521D 第4テーパー部
D1〜D4 径
H1〜H4、H5 高さ
L1、L2 直線
S1〜S16、S21、S22、S31、S32、S41、S42、S111〜S118、S121、S122 隙間
T1〜T6 先端部
Claims (13)
- 動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、
複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材と、
複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、
前記雄型部材の前記外周部表面を覆うように設けられた弾性部材と、
を備え、
前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態において、前記雌歯部の側部に対向する前記弾性部材と、前記雌歯部の側部との間に第1の隙間を有しており、
前記初期状態にある前記雄型部材を前記雌型部材に対して回転させたときに、前記弾性部材と前記雌歯部の側部とが当接するまでに、前記軸方向に所定の時間差が生じるように構成されている
ことを特徴とするシャフト用構造体。 - 動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成された雌型部材に対して軸方向に摺動可能に挿入して構成されるシャフト用構造体に用いられる雄型部材であって、
外周部に形成された複数の雄歯部と、
外周部に形成された複数の雄歯底部と、
前記複数の雄歯部及び前記複数の雄歯底部の外周部表面を覆うように設けられた弾性部材と、
を備え、
前記雌型部材に挿入された初期状態において、前記雌歯部の側部に対向する前記弾性部材と、前記雌歯部の側部との間に第1の隙間が形成され、
前記初期状態において前記雌型部材に対して回転させたときに、前記弾性部材と前記雌歯部の側部とが当接するまでに、前記軸方向に所定の時間差が生じるように構成されている
ことを特徴とする雄型部材。 - 前記第1の隙間が、
前記雄型部材の前記雌型部材への挿入方向に沿って、前記雌歯部の側部と前記弾性部材との距離が異なるように形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のシャフト用構造体又は請求項2に記載の雄型部材。 - 前記雄型部材が、
先端側に設けられ、略同一径を保ちながら先端部から後端部に向けて延びる第1本体部と、
後端側に設けられ、前記第1本体部の径より小さい径であり、略同一径を保ちながら先端部から後端部に向けて延びる第2本体部と、
前記第1本体部と前記第2本体部とを連結し、且つ、先端側から後端側に向かって縮径するテーパー状の第1テーパー部と、
を備え、
前記第1の隙間が、
前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態において、
前記第1テーパー部において前記雄歯部の側部を覆う前記弾性部材と、
該弾性部材に対向する雌歯部の側部と、
の間に形成されている
ことを特徴とする請求項3に記載のシャフト用構造体又は請求項3に記載の雄型部材。 - 前記雄型部材が、
前記第2本体部の後端にさらに設けられ、且つ、先端側から後端側に向かって縮径するように形成されたテーパー状の第2テーパー部を備え、
前記第1の隙間が、
前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態において、
前記第2テーパー部において前記雄歯部の側部を覆う前記弾性部材と、該弾性部材に対向する雌歯部の側部と、の間に形成されている
ことを特徴とする請求項4に記載のシャフト用構造体又は請求項4に記載の雄型部材。 - 一対の雄型部材が、
筒状の前記雌型部材を挟むように配置されるものであって、
前記雄型部材の一部分が、
前記雌型部材の入口側及び出口側に挿入されている
ことを特徴とする請求項5に記載のシャフト用構造体。 - 動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、
複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材と、
複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、
前記雌型部材の前記内周部表面を覆うように設けられた弾性部材と、
を備え、
前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態において、前記雄歯部の側部に対向する前記弾性部材と、前記雄歯部の側部において前記弾性部材と対向する部位との間に第2の隙間を有しているとともに、
前記初期状態にある前記雄型部材を前記雌型部材に対して回転させたときに、前記雄歯部の側部と前記弾性部材とが当接するまで、前記軸方向に所定の時間差が生じるように構成されている
ことを特徴とするシャフト用構造体。 - 動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雄歯部と、複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材が軸方向に摺動可能に挿入されて構成されるシャフト用構造体に用いられる雌型部材であって、
内周部に形成された複数の雌歯部と、
内周部に形成された複数の雌歯底部と、
前記複数の雌歯部及び前記複数の雌歯底部の内周部表面を覆うように設けられた弾性部材と、
を備え、
前記雄型部材が挿入された初期状態において、
前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態において、前記雄歯部の側部に対向する前記弾性部材と、前記雄歯部の側部において前記弾性部材と対向する部位との間に第2の隙間を有しているとともに、
前記初期状態にある前記雄型部材が回転されたときに、前記雄歯部の側部と前記弾性部材とが当接するまでに、前記軸方向に所定の時間差が生じるように構成されている
ことを特徴とする雌型部材。 - 前記第2の隙間が、
前記雄型部材の前記雌型部材への挿入方向に沿って、前記雄歯部の側部と前記弾性部材との距離が異なるように形成されている
ことを特徴とする請求項7に記載のシャフト用構造体又は請求項8に記載の雌型部材。 - 前記雄型部材が、
先端側に設けられ、略同一径を保ちながら先端部から後端部に向けて延びる第3本体部と、
後端側に設けられ、前記第3本体部の径より小さい径であり、略同一径を保ちながら先端部から後端部に向けて延びる第4本体部と、
前記第3本体部と前記第4本体部とを連結し、且つ、先端側から後端側に向かって縮径するテーパー状の第3テーパー部と、
を備え、
前記第2の隙間が、
前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態において、
前記第3テーパー部における前記雄歯部の側部と、
該雄歯部の側部に対向する雌歯部の側部を覆う前記弾性部材と、
の間に形成されている
ことを特徴とする請求項9に記載のシャフト用構造体。 - 前記雄型部材が、
前記第3本体部の後端にさらに設けられ、且つ、先端側から後端側に向かって縮径するように形成されたテーパー状の第4テーパー部を備え、
前記第2の隙間が、
前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態において、
前記第4テーパー部における前記雄歯部の側部と、
該雄歯部の側部に対向する雌歯部の側部を覆う前記弾性部材と、
の間に形成されている
ことを特徴とする請求項10に記載のシャフト用構造体。 - 一対の雄型部材が、
筒状の前記雌型部材を挟むように配置されるものであって、
前記雄型部材の一部分が、
前記雌型部材の入口側及び出口側に挿入されている
ことを特徴とする請求項11に記載のシャフト用構造体。 - 前記弾性部材が、
ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材である
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載のシャフト用構造体、雄型部材又は雌型部材。
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