JP3612940B2 - 伸縮自在シャフト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る伸縮自在シャフトは、例えば自動車の操舵装置を構成する中間シャフトとして使用し、衝突事故の際に全長を縮める事により、ステアリングホイールが運転者の身体を向け突き上げる事を防止する。
【０００２】
【従来の技術】
衝突事故の際にステアリングホイールが運転者の身体を突き上げる事を防止する為に、操舵装置の途中に伸縮自在シャフトを設ける事が広く行なわれている。この伸縮自在シャフトは、自動車が他の自動車等にぶつかる、所謂一次衝突に伴ってこの自動車の前部が潰れると全長を縮める。この様な伸縮自在シャフトは、円管状のアウターチューブの一端部と円杆状のインナーシャフトの一端部とを、セレーション係合若しくはスプライン係合させる事により構成している。又、これらアウターチューブの一端部とインナーシャフトの一端部との係合部にがたつきが発生しない様にする構造が、実公昭６３−１７８６２号公報に記載されている様に、従来から知られている。
【０００３】
図８は、この公報に記載された伸縮自在シャフトを示している。円管状のアウターチューブ１の内周面には雌スプライン２を形成し、円杆状のインナーシャフト３の外周面には上記雌スプライン２と係合する雄スプライン４を形成している。又、上記アウターチューブ１の一端部（図１の右端部）の円周方向複数個所には、それぞれがこのアウターチューブ１の一端縁に開口するスリット状の切り割５、５を形成している。更に、上記アウターチューブ１の一端部には抑えリング６を外嵌している。この抑えリング６は、上記アウターチューブ１内にインナーシャフト３を挿入した状態で上記アウターチューブ１の一端部内周面を、上記インナーシャフト３の外周面に弾性的に抑え付ける。そして、上記雌スプライン２と雄スプライン４との間に存在する微小隙間に拘らず、これら雌スプライン２と雄スプライン４との係合部ががたつく事を防止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示した従来構造の場合、雌スプライン２と雄スプライン４との係合部ががたつく事は防止できるが、操舵装置に伸縮自在シャフトを組み付ける以前に、インナーシャフト３がアウターシャフト１から抜け出る事を防止する作用は不完全である。この為、伸縮自在シャフトの製造メーカーから自動車の組立メーカーに搬送する途中で、或は組立メーカーで組み付け作業の為、インナーシャフト３とアウターシャフト１との一方にのみ手を添えて持ち上げた場合等に、インナーシャフト３がアウターシャフト１から抜け出る可能性がある。
【０００５】
自動車の操舵装置を構成する中間シャフトとして使用する伸縮自在シャフトの場合、両端部に、それぞれステアリングシャフト又はステアリングギヤの入力軸を連結する為の十字軸式の自在継手を装着する。これら１対の自在継手の位相は、これら両自在継手を装着した中間シャフトを限られた空間内に設置可能にする為、或は個々の十字軸式の自在継手が有する非等速性を相殺する為、回転方向に関して所定の位相差を持たせた状態で、伸縮自在シャフトの製造メーカーで組み付けてある。従って、一度インナーシャフト３がアウターチューブ１から抜け出た後、作業員が適当にインナーシャフト３をアウターチューブ１内に挿入しても、中間シャフトの装着作業を行なえなくなったり、仮に装着できたとしても、ステアリングホイールの操作角度と前輪に付与される舵角との関係がずれる、非等速性が著しくなる。
本発明の伸縮自在シャフトは、上述の様な問題を解消すべく、搬送時や組み付け作業時等、操舵装置への組み付け以前に、上記インナーシャフト３が上記アウターチューブ１から不用意に抜け出る事のない構造を実現すべく発明したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の伸縮自在シャフトは、前述した従来の伸縮自在シャフトと同様に、アウターチューブと、インナーシャフトと、切り割と、抑えリングとを備える。このうちのアウターチューブは、少なくとも一端部内周面に雌セレーション若しくは雌スプラインを形成している。又、上記インナーシャフトは、少なくともこのアウターチューブの一端部内側に挿入される一端部外周面に、上記雌セレーション若しくは雌スプラインと係合する雄セレーション若しくは雄スプラインを形成している。又、上記切り割は、上記アウターチューブの一端部の円周方向複数個所に形成したもので、それぞれがこのアウターチューブの一端縁に開口する。更に、上記抑えリングは、上記アウターチューブの一端部に外嵌してこの一端部の内周面を、上記インナーシャフトの外周面に弾性的に抑え付ける。
【０００７】
特に、本発明の伸縮自在シャフトに於いては、上記抑えリングは、弾性及び耐食性を有する金属製若しくは合成樹脂製であり、この抑えリングの一部から上記インナーシャフトの中間部に向け、上記アウターチューブの一端よりも突出する延長腕を、上記抑えリングと一体に設けている。そして、この延長腕の先端部と、上記インナーシャフトの中間部外周面に形成した、段差部と凸部と凹溝とのうちから選択される係合部とを、上記インナーシャフトが上記アウターチューブから抜け出る方向に変位した場合に凹凸係合させる事により、このインナーシャフトがこのアウターチューブから不用意に抜け出るのを防止している。
【０００８】
【作用】
上述の様に構成する本発明の伸縮自在継手の場合には、インナーシャフトがアウターチューブから不用意に抜け出ない為、組み付け不能や著しい非等速性の出現等、インナーシャフトがアウターチューブから抜け出る事に伴って生じる不都合を防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜５は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本発明の伸縮自在シャフト７は、前述の図８に示した従来の伸縮自在シャフトと同様に、アウターチューブ１ａと、インナーシャフト３ａと、複数の切り割５、５と、抑えリング６ａとを備える。このうちのアウターチューブ１ａの一端寄り（図１の左寄り）半部は他半部（図１の右半部）よりも少し小径にし、この一端寄り半部の内周面に、雌セレーション８を形成している。又、上記インナーシャフト３ａは、上記アウターチューブ１ａの一端寄り半部に挿入される一端寄り（図１の右寄り）半部を、他半部（図１の左半部）よりも少し大径にしている。そして、上記インナーシャフト３ａの一端寄り半部外周面に、上記雌セレーション８と係合する雄セレーション９を形成している。
【００１０】
又、上記各切り割５、５は、上記アウターチューブ１ａの一端部（図１の左端部）の円周方向等間隔の複数個所（図示の例では４個所）に形成したもので、それぞれが上記アウターチューブ１ａの一端縁（図１〜２の左端縁）に開口する。更に、上記抑えリング６ａは、十分な弾性と耐蝕性とを有する、ステンレスのばね鋼等の金属板若しくは合成樹脂板により、欠円環状に形成している。この抑えリング６ａの自由状態での内径は、上記アウターチューブ１ａの一端部の自由状態での外径よりも小さい。この様な抑えリング６ａは、内径を弾性的に広げた状態で、上記アウターチューブ１ａの一端部に外嵌する。上記アウターチューブ１ａの一端部の内径は、上記複数の切り割５、５の存在に基づいて、弾性的に収縮自在である。従って、上記抑えリング６ａを上記アウターチューブ１ａの一端部に外嵌した状態では、このアウターチューブ１ａの一端部の内径が縮まり、このアウターチューブ１ａの一端部の内周面が、上記インナーシャフト３ａの外周面に弾性的に抑え付けられる。この結果、上記雌セレーション８と雄セレーション９との係合部のがたつきがなくなる。以上の構成に就いては、前述の図８に示した従来構造と基本的には同じである。
【００１１】
特に、本発明の伸縮自在シャフトに於いては、上記抑えリング６ａの一部から上記インナーシャフト３ａの中間部に向け、上記アウターチューブ１ａの一端よりも突出する、複数本（図示の例では６本）の延長腕１０、１０を設けている。これら各延長腕１０、１０は、それぞれ上記抑えリング６ａと一体に設けられており、先端（図１、２、５の左端）に向かう程互いの間隔が縮まる様に、円錐筒状の仮想空間内に配置している。又、上記各延長腕１０、１０の先端部には、それぞれ湾曲部１１、１１を設けている。これら各湾曲部１１、１１は、それぞれ上記インナーシャフト３ａの外周面に対向する内周側面側を円弧状凸面とし、反対の外周側面側を円弧状凹面としている。そして、上記各湾曲部１１、１１に、ゴム、エラストマー等の弾性材により、或は引っ張りばねにより、円環状に形成し、直径を縮める方向の弾力を有する弾性リング１２を外嵌している。上記複数の湾曲部１１、１１の内接円の直径は、少なくとも上記弾性リング１２を上記各湾曲部１１、１１に外嵌し、これら各湾曲部１１、１１の内側に上記インナーシャフト３ａを挿通していない状態で、このインナーシャフト３ａの中間部の外径よりも小さくしている。
【００１２】
本発明の伸縮自在シャフト７を組み立てた状態では、上記各延長腕１０、１０の先端部に形成した湾曲部１１、１１の内周側面の中間部を、上記インナーシャフト３ａの中間部外周面に弾性的に押し付けて、これら湾曲部１１、１１の内周側面の中間部とインナーシャフト３ａの中間部外周面とを摺動自在に当接させる。上記インナーシャフト３ａが上記アウターチューブ１ａの内側から抜け出る方向（図１〜２の左方向）に変位した場合には、上記湾曲部１１、１１の内周面が前記雄セレーション９の他端縁に形成された段差部２３と係合する事により、上記インナーシャフト３ａが上記アウターチューブ１ａから不用意に抜け出る事を防止する。尚、上記段差部２３は、前記雄セレーション９を形成した大径の第一部分と、この雄セレーション９から外れて上記アウターチューブ１ａから突出している小径の第二部分との間に設けている。
【００１３】
尚、上記アウターチューブ１ａの他端部（図１の右端部）には第一の自在継手１３を構成するヨーク１４の基端部を、振動吸収筒１５とピン１６とを介して結合している。上記アウターチューブ１ａの他端部は、上記第一の自在継手１３を介して、図示しないステアリングシャフトの端部に連結する。一方、上記インナーシャフト３ａの他端部（図１の左端部）には第二の自在継手１７を構成するヨーク１８の基端部を、溶接固定している。上記インナーシャフト３ａの他端部は、上記第二の自在継手１７を介して、図示しないステアリングギヤの入力軸に連結する。
【００１４】
上述の様に本発明の伸縮自在シャフトの場合、上記インナーシャフト３ａが上記アウターチューブ１ａの内側から抜け出る方向に変位すると、上記各延長腕１０、１０の先端部に形成した湾曲部１１、１１の内周側面と上記雄セレーション９の他端縁に形成された段差部２３とが係合する。この為、搬送時や組立作業時に加わる軸力程度では、上記インナーシャフト３ａがアウターチューブ１ａから不用意に抜け出る事はない。この結果、組み付け不能や著しい非等速性の出現等、インナーシャフト３ａがアウターチューブ１ａから抜け出る事に伴って生じる不都合を防止できる。
【００１５】
尚、衝突事故の際には、上記各湾曲部１１、１１の内周側面の中間部が上記インナーシャフト３ａの外周面に対し摺動する事により、伸縮自在シャフト７の全長が縮む事を許容する。上記各湾曲部１１、１１の内周側面は、円弧状の凸面である為、上記各湾曲部１１、１１の内周側面と上記インナーシャフト３ａの外周面との摺動は円滑に行なえる。又、前記抑えリング６ａは、前記雌セレーション８と雄セレーション９との係合部のがたつきを長期間に亙って防止する必要上、十分な耐蝕性を有する必要がある。これに対して、前記弾性リング１２は、伸縮自在シャフト７を操舵装置に組み付けた後は用済となる為、特に耐蝕性、耐候性等を要求しない。又、前記各延長腕１０、１０の弾性のみで、上記各湾曲部１１、１１の内周側面を十分な強度で前記段差部２３に係合させる事ができるのであれば、上記弾性リング１２を省略する事もできる。
【００１６】
次に、図６〜７は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、ステンレスのばね鋼等の、耐食性を有する弾性金属製の線材により形成した捩りコイルばね１９に、アウターチューブ１ａの一端部内周面に形成した雌セレーション８（図１〜２）とインナーシャフト３ａの一端部外周面に形成した雄セレーション９との係合部のがたつきを防止する機能と、上記インナーシャフト３ａが上記アウターシャフト１ａから不用意に抜け出る事を防止する機能とを合わせ持たせている。この為に上記捩りコイルばね１９の一端部（図６の右端部）には、抑えリング部２０を、同じく他端部（図６の左端部）には抜け止めリング部２１を、それぞれ設け、上記抑えリング部２０と抜け止めリング部２１とを、延長腕部２２により連結している。上記抑えリング部２０の自由状態での内径は、上記アウターチューブ１ａの一端部の自由状態での外径よりも小さい。又、上記抜け止めリング部２１の自由状態での内径は、上記インナーシャフト３ａの外径よりも僅かに大きい。
【００１７】
上述の様な捩りコイルばね１９は、図６〜７に示す様に、上記抑えリング部２０を上記アウターチューブ１ａの一端部に、上記抜け止めリング部２１を上記インナーシャフト３ａの中間部に、それぞれの内径を弾性的に広げた状態で外嵌する。この結果、上記抑えリング部２０が上記アウターチューブ１ａの一端部の内径を弾性的に縮め、上記雌セレーション８と雄セレーション９との係合部のがたつきを防止する。又、上記インナーシャフト３ａが上記アウターチューブ１ａの内側から抜け出る方向に変位した場合には、上記抜け止めリング部２１の内周縁が上記雄セレーション９の他端縁に形成された段差部２３と係合し、このインナーシャフト３ａが上記アウターチューブ１ａの内側から不用意に抜け出る事を防止する。その他の構成及び作用は、前述した第１例の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【００１８】
尚、上述した何れの例の場合も、インナーシャフト３ａの中間部の一端寄り外周面には、全周に亙り凸部或は凹溝等の、上記雄セレーション９の段差部２３とは別の係合部を形成しても良い。この場合には、前記各湾曲部１１、１１の内周側面若しくは上記抜け止めリング部２１の内周縁を、上記別の係合部に係合させる事により、インナーシャフト３ａがアウターチューブ１ａの内側から不用意に抜け出る事を防止する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の伸縮自在シャフトは、以上に述べた通り構成され作用するので、自動車用操舵装置等、伸縮自在シャフトを組み込んだ各種装置の組立作業を確実に行なえ、しかも設計通りの性能を発揮させる事が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図。
【図４】延長腕を備えた抑えリングを取り出して、図２の左方から見た図。
【図５】図４の右方から見た図。
【図６】本発明の実施の形態の第２例を示す部分側面図。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。
【図８】従来構造の１例を分解した状態で示す部分側面図。
【符号の説明】
１、１ａ アウターチューブ
２ 雌スプライン
３、３ａ インナーシャフト
４ 雄スプライン
５ 切り割
６、６ａ 抑えリング
７ 伸縮自在シャフト
８ 雌セレーション
９ 雄セレーション
１０ 延長腕
１１ 湾曲部
１２ 弾性リング
１３ 第一の自在継手
１４ ヨーク
１５ 振動吸収筒
１６ ピン
１７ 第二の自在継手
１８ ヨーク
１９ 捩りコイルばね
２０ 抑えリング部
２１ 抜け止めリング部
２２ 延長腕部
２３ 段差部

Claims (4)

1. 少なくとも一端部内周面に雌セレーション若しくは雌スプラインを形成したアウターチューブと、少なくともこのアウターチューブの一端部内側に挿入される一端部外周面に、上記雌セレーション若しくは雌スプラインと係合する雄セレーション若しくは雄スプラインを形成したインナーシャフトと、上記アウターチューブの一端部の円周方向複数個所に形成した、それぞれがこのアウターチューブの一端縁に開口するスリット状の切り割と、上記アウターチューブの一端部に外嵌してこの一端部の内周面を上記インナーシャフトの外周面に弾性的に抑え付ける抑えリングとを備えた伸縮自在シャフトに於いて、上記抑えリングは、弾性及び耐食性を有する金属製若しくは合成樹脂製であり、この抑えリングの一部から上記インナーシャフトの中間部に向け、上記アウターチューブの一端よりも突出する延長腕を、上記抑えリングと一体に設け、この延長腕の先端部と、上記インナーシャフトの中間部外周面に形成した、段差部と凸部と凹溝とのうちから選択される係合部とを、上記インナーシャフトが上記アウターチューブから抜け出る方向に変位した場合に凹凸係合させる事により、このインナーシャフトがこのアウターチューブから不用意に抜け出るのを防止した事を特徴とする伸縮自在シャフト。
2. 抑えリングは金属板製若しくは合成樹脂板製であり、インナーシャフトの外径は、雄セレーション若しくは雄スプラインを形成した第一部分で大きく、この雄セレーション若しくは雄スプラインから外れてアウターチューブから突出している第二部分で小さく、係合部は、この第二部分と上記第一部分との間に設けた段差部であり、抑えリングの軸方向片側縁から突出形成された複数の延長腕の先端部に形成された、インナーシャフトの外周面に対向する内周側面側を円弧状凸面とした湾曲部を上記第二部分に弾性的に当接させた、請求項１に記載した伸縮自在シャフト。
3. 各延長腕の先端部の湾曲部に、直径を縮める方向の弾力を有する弾性リングを外嵌し、この弾性リングにより、これら各湾曲部をインナーシャフトの外周面に弾性的に押圧した、請求項２に記載した伸縮自在シャフト。
4. 抑えリングは、ステンレスのばね鋼製の線材により形成した捩りコイルばねの一端部に設けられた、自由状態での内径がアウターチューブの一端部の自由状態での外径よりも小さい抑えリング部であり、延長腕は、上記線材の一部により構成されてその基端部をこの抑えリング部に連続させた延長腕部であり、この延長腕部の先端部に設けた抜け止めリング部をインナーシャフトに外嵌している、請求項１に記載した伸縮自在シャフト。

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