JP3694637B2 - ボールスプライン継手及びステアリング装置の中間軸 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、所要以上の衝撃荷重を受けたときに軸方向に短縮して衝撃吸収するステアリング装置の中間軸および主としてステアリング装置の中間軸に組み込まれるボールスプライン継手に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車のステアリング装置において、中間軸は、ステアリングシャフトとステアリングギアとの間に設けられ、ステアリングホイールに加わる回転操作力をステアリングギア側に伝達するものである。
一方、中間軸は、衝突時等に過大な衝撃が加わったときに、その衝撃が運転者側に伝わらないよう、遊嵌した内軸と外軸とが軸方向に相対移動することにより、短縮して衝撃を吸収する構造になっている。また、車両搭載時に軸方向に縮めることにより、ステアリングシャフトあるいはステアリングギアに取り付けられる構造になっている。
【0003】
この種の中間軸には、軸方向の摺動荷重を低くするために、例えばボールスプライン継手が組み込まれている。ボールスプライン継手は、内軸および外軸に形成された対応する凹条と、この両凹条間に軸方向に列をなして介在する複数のボールを備えている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボールスプライン継手には、耐久性の確保と摺動荷重の低減のために、軌道とボールとの間に所定の隙間が設けられており、この隙間により、ボールが動いて異音が発生する場合がある。
また、上記隙間により、回転方向にがたが発生する場合がある。この場合、ステアリングホイールに加えられた回転操作力が、ステアリングギアに十分に伝達されず、操縦安定性が悪くなったり、がた打ちによる異音が発生するなどの問題が生じる。
【0005】
そこで、ボールの列の端となるボールを弾性部材により付勢することにより、上記隙間をなくすことが提案されているが、十分な効果は得られていない。
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、回転方向のがたがなく、異音が発生しないボールスプライン継手を提供することを目的とする。
また、回転方向のがたがなく、異音が発生しないボールスプライン継手を有するステアリング装置の中間軸を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、本発明は、遊びを持って互いに嵌合して軸方向に摺動する内軸および外軸の対応する凹条間に、上記軸方向に並ぶ列をなして介在する複数のボールを備え、列の端となるボールを弾性部材により付勢するボールスプライン継手において、上記弾性部材が列の端となるボールに接する端部は、列の端となるボールを上記軸方向と交差する方向に付勢する形状とされていることを特徴とするボールスプライン継手である。
【0007】
この場合、ボールを軸方向と交差する方向に付勢することにより、軌道とボールとの間の隙間がなくなり、ボールが動くことにより異音が発生するのを防止できる。また、ボールから軌道に対して押付力が働くので、回転方向のがたをなくすができる。したがって、がた打ちにより異音が発生するのを防止できる。
また、上記弾性部材は、圧縮コイルばねからなり、この圧縮コイルばねが対応するボールと接する端部には全周の3/4以下の座巻部が設けられていれば、列の端となるボールを軸方向と交差する方向に容易に付勢することができる。
【0008】
列の端となるボールを軸方向と交差する方向に容易に付勢するためには、上記弾性部材は、圧縮コイルばねからなり、この圧縮コイルばねが対応するボールと接する端部には圧縮コイルばねの軸線に垂直な面に対して傾斜する座巻部が設けられていてもよい。
あるいは、上記弾性部材は、圧縮コイルばねからなり、この圧縮コイルばねが対応するボールと接する端部はオープンエンドとされていても、列の端となるボールを軸方向と交差する方向に容易に付勢することができる。
【0009】
また、本発明は、遊びを持って互いに嵌合して軸方向に摺動する内軸および外軸の対応する凹条間に、上記軸方向に並ぶ列をなして介在する複数のボールを備え、列の端となるボールを弾性部材により付勢するボールスプライン継手において、上記弾性部材の端部と列の端となるボールとの間に介在し、列の端となるボールを上記軸方向と交差する方向に付勢する手段を備えることを特徴とするボールスプライン継手である。この場合、列の端となるボールを軸方向と交差する方向に容易かつ確実に付勢することができる。
【0010】
また、本発明は、ステアリングシャフトとステアリングギアとの間に設けられ、車両への搭載時や衝撃吸収時に軸方向に短縮するステアリング装置の中間軸であって、遊びを持って互いに嵌合して軸方向に摺動する内軸および外軸と、内軸と外軸とを接続する請求項1ないし5のいずれか一つに記載のボールスプライン継手とを含むことを特徴とするステアリング装置の中間軸である。
この場合、ボールを軸方向と交差する方向に付勢することにより、軌道とボールとの間の隙間がなくなり、ボールが動くことにより異音が発生するのを防止できる。また、ボールから軌道に対して押付力が働くので、回転方向のがたをなくすができる。したがって、がた打ちにより異音が発生するのを防止できるとともに、がたにより操縦安定性が悪くなるのを防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は、この発明の一実施形態にかかる中間軸4の一部断面正面図である。また、図2は、中間軸4の要部を拡大した一部断面正面図である。図1および図2を参照して、ステアリング装置1は、一端に図示しないステアリングホイールが固定されるステアリングシャフト2とステアリングギア3との間に中間軸4を備えていて、この中間軸4は、ステアリングホイールに加わる回転操作力をステアリングギア3側に伝達するものである。中間軸4は、互いに遊嵌する内軸5および外軸6を備え、両軸5、6はボール7を含むボールスプライン継手を介して軸方向に相対移動するように接続されており、車両搭載時には軸方向に縮めて、ステアリングシャフトあるいはステアリングギアに取り付けられる。また、この中間軸4は、衝突時等に所要以上の衝撃荷重を受けた場合に、短縮して衝撃を吸収する。
【0012】
内軸5は、円柱状の軸部8と、この軸部8の一端8aに形成され、ステアリングシャフト2との間に自在継手を形成するための連結部9とからなる。この内軸5の軸部8の外周面8bには、軸部8の一端8aから他端8cまでまっすぐ延びる凹条10が複数形成されている。図3を参照して、これらの凹条10は、例えば断面略半円形で、周方向に等間隔に配設されている。
外軸6は、その外径が内軸5の軸部8の外径よりやや大きく、内径が内軸5の軸部8の外径と略一致する円筒状の軸部11と、この軸部11の一端11aに形成され、ステアリングギア3との間に自在継手を形成するための連結部12とからなる。内軸5の軸部8は、その他端8cからこの外軸6の軸部11の内周面11bを通して挿入され、遊嵌される。この外軸6の軸部11の内周面11bには、軸部11の他端11cから一端11a側へ、所定の長さだけまっすぐ延びる凹条13が凹条10と同数形成されている。図3を参照して、これらの凹条13は、例えば断面形状が内軸5の凹条10の断面形状と略一致しており、内軸5の凹条10と対向する位置に、周方向に等間隔に配設されている。
【0013】
内軸5の凹条10とそれに対応する外軸6の凹条13との間には、それぞれ複数のボール7が挿入されて、上記凹条10および凹条13は、これらのボール7の軌道14を為している。挿入された複数のボール7は、軸方向に列を為しており、これらのボール7の列の両端は、例えば弾性部材としての圧縮コイルばね15、16の一端15a、16aによりそれぞれ付勢される。
これらの圧縮コイルばね15、16は、それぞればね定数が等しく、例えばその一端15a、16aがオープンエンドの端部形状をしている。つまり、圧縮コイルばね15、16の一端15a、16aは、その端部が径方向に対して一定の角度で傾斜しており、ボール7の列の両端をそれぞれ軸方向に対して交差する方向に付勢する。また、圧縮コイルばね15、16の他端15b、16bは、例えばクローズドエンドの端部形状をしていて、外軸6の凹条13の周面13aに配置された、例えば断面L字形形状の受け部材17により受けられる。車両搭載時あるいは衝突時等に中間軸4が軸方向に短縮する場合、ボール7の列は、圧縮コイルばね15あるいは圧縮コイルばね16を縮めて軌道14内を移動する。また、外軸6の凹条13は、外軸6の軸方向の相対的な移動を許容できるように、ボール7の列が所定距離だけ移動できる長さにしてある。
【0014】
図4は、圧縮コイルばね15、16による押付力18が、ボール7および軌道14に及ぼす分力を示す模式図である。図4を参照して、ボール7と軌道14との間には、耐久性の確保と摺動荷重の低減のために、所定の隙間が設けられている。圧縮コイルばね15、16は、ボール7の列の一端のボール7aに対して、軸方向に交差する方向に押付ける。この圧縮コイルばね15、16からの押付力18は、ボール7aを軌道14に押付ける力19と、隣接するボール7bに対する押付力20とに分かれる。このボール7bに対する押付力20は、ボール7bを軌道14に押付ける力19と、さらに隣接するボール7cに対する押付力20とに分かれる。このようにして、すべてのボール7に、それぞれ軌道14に対する押付力19が作用する。したがって、軌道14とボール7との隙間がなくなるので、ボール7が動くことにより異音が発生するのを防止できる。また、回転方向のがたを低減することができるので、操縦安定性が悪くなったり、がた打ちにより異音が発生するのを防止できる。
【0015】
ただし、圧縮コイルばね15、16の一端15a、16aの端部形状は、オープンエンドに限らず、ボール7を軸方向に対して交差する方向に付勢することができるものであれば、他の形状であってもよい。例えば図5に示すように、一端15a、16aに座巻部21を有するクローズドエンドの圧縮コイルばね15、16であって、この座巻部21が、全周の3/4以下に設定されていてもよい。座巻部21を全周の3/4以下にすることにより、列の端となるボール7を軸方向に交差する方向に付勢することができる。なお、座巻部21を全周の3/4とすれば、ボール7との接触面積を広くでき、ボール7を安定して付勢することができる。
【0016】
また、図6に示すように、一端15a、16aに座巻部21を有する圧縮コイルばね15、16において、座巻部21の座面22をコイルの軸線Aに垂直な面Bに対して一定の角度で傾斜するようにしても、列の端となるボール7を軸方向に交差する方向に付勢することができる。
図7に示すように、一端15a、16aに座巻部21を有する圧縮コイルばね15、16の座面22に当接するように付勢部材23を設けてもよい。付勢部材23の一端面23aは、コイルの軸線Aに垂直な面Bに対して一定の角度で傾斜しており、列の端となるボール7を軸方向に交差する方向に付勢することができる。また、付勢部材23の他端面23bには、円柱状の軸部24が形成されていて、圧縮コイルばね15、16は、その一端15a、16aがこの軸部24に被せられ、付勢部材23の他端面23bにより受けられる。
【0017】
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態にかかる中間軸の一部断面正面図である。
【図2】中間軸の要部を拡大した一部断面正面図である。
【図3】図2の矢印A−Aに沿って見た中間軸の断面図である。
【図4】圧縮コイルばねによる押付力が、ボールおよび軌道面に及ぼす分力を示す模式図である。
【図5】この発明の他の実施形態にかかる圧縮コイルばねの正面図および要部の側面断面図である。
【図6】この発明の他の実施形態にかかる圧縮コイルばねの要部の側面断面図である。
【図7】この発明の他の実施形態にかかる付勢手段を示す一部側面断面図である。
【符号の説明】
1 ステアリング装置
2 ステアリングシャフト
3 ステアリングギア
4 中間軸
5 内軸
6 外軸
7 ボール
10 凹条
13 凹条
15 圧縮コイルばね
16 圧縮コイルばね
21 座巻部
23 付勢部材
A 軸線
B 面
Claims (6)
- 遊びを持って互いに嵌合して軸方向に摺動する内軸および外軸の対応する凹条間に、上記軸方向に並ぶ列をなして介在する複数のボールを備え、列の端となるボールを弾性部材により付勢するボールスプライン継手において、
上記弾性部材が列の端となるボールに接する端部は、列の端となるボールを上記軸方向と交差する方向に付勢する形状とされていることを特徴とするボールスプライン継手。 - 上記弾性部材は、圧縮コイルばねからなり、この圧縮コイルばねが対応するボールと接する端部には全周の3/4以下の座巻部が設けられていることを特徴とする請求項1記載のボールスプライン継手。
- 上記弾性部材は、圧縮コイルばねからなり、この圧縮コイルばねが対応するボールと接する端部には圧縮コイルばねの軸線に垂直な面に対して傾斜する座巻部が設けられていることを特徴とする請求項1記載のボールスプライン継手。
- 上記弾性部材は、圧縮コイルばねからなり、この圧縮コイルばねが対応するボールと接する端部はオープンエンドとされていることを特徴とする請求項1記載のボールスプライン継手。
- 遊びを持って互いに嵌合して軸方向に摺動する内軸および外軸の対応する凹条間に、上記軸方向に並ぶ列をなして介在する複数のボールを備え、列の端となるボールを弾性部材により付勢するボールスプライン継手において、
上記弾性部材の端部と列の端となるボールとの間に介在し、列の端となるボールを上記軸方向と交差する方向に付勢する手段を備えることを特徴とするボールスプライン継手。 - ステアリングシャフトとステアリングギアとの間に設けられ、車両への搭載時や衝撃吸収時に軸方向に短縮するステアリング装置の中間軸であって、
遊びを持って互いに嵌合して軸方向に摺動する内軸および外軸と、内軸と外軸とを接続する請求項1ないし5のいずれか一つに記載のボールスプライン継手とを含むことを特徴とするステアリング装置の中間軸。
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