JP3853150B2 - 伸縮自在シャフト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸縮自在シャフトに関し、特に、伸縮自在シャフトに含まれる一対の軸部間の嵌合部の遊びに起因する振動が発生することを防止する構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記の伸縮自在シャフトは、例えば自動車のステアリングシャフトとして用いられる。
また、伸縮自在シャフトは、例えば自動車のステアリングシャフトとラックアンドピニオン機構等の舵取り機構とを接続するインターミディエイトシャフトとして用いられる。この場合、伸縮機能は、車両走行時のステアリングギヤとコラムの相対変位を吸収するためのインターミディエイトシャフトの長さ調整、あるいは、組付時のインターミディエイトシャフトの長さ調整に用いられる。
【０００３】
伸縮自在シャフトに含まれる一対のシャフトセクション同士を嵌合させる構造として、一般的には、スプライン又はセレーションが採用されている。
例えば、第１の軸部の端部に形成された、雌セレーション（インターナルセレーションとも言う）を有する嵌合孔に、上記雌セレーションに係合する雄セレーション（エクスターナルセレーションとも言う）を有する第２の軸部の端部を挿入して両軸部を一体回転可能に結合させる。
【０００４】
この場合、雄セレーションと雌セレーションとの間にクリアランスがなければ、第２の軸部を嵌合孔に挿入することができない。しかしながら、このクリアランスが災いして、両軸部が径方向や周方向に相対的に変位し、運転乗員に不快ながたつき音（rattle) を与える原因となる。
そこで、雄セレーションの一部を切り欠いて切り欠き部を設けて、切り欠き部を含む断面をＤ形とし、切り欠き部に平板を湾曲させた形状の板ばねを載せた状態で第２の軸部を第１の軸部の嵌合孔に嵌め入れることにより、がたつき音防止を図る構造がある。
【０００５】
しかし、組立時に第２の軸部の切り欠き部に板ばねを載せて第１の軸部の嵌合孔に挿入する際に、板ばねが外れるおそれがあり、組立性が悪い。また、板ばねがずれた状態で組み込まれてしまう場合もあり、がたつき音防止効果がばらつく。
このような問題を解決するため、従来、図８に示すようながたつき音防止部材が提供されている（実開平７−４０３６０号公報）。このがたつき音防止部材では、一方の軸部５１の端部に形成した軸太部５２に雄セレーション５３が形成され、この雄セレーション５３に嵌合する雌セレーション５４が他方の軸部５５の嵌合孔５６の内周面に形成されている。雄セレーション５３は第１の部分５３ａと第２の部分５３ｂとして軸方向に２分されて、両部分５３ａ，５３ｂ間に軸細部５７が形成され、この軸細部５７にがたつき音防止部材５８が嵌合されるようになっている。
【０００６】
図８並びに図９（ａ）および図９（ｂ）を参照して、がたつき音防止部材５８は軸細部の外形よりも小さい内径を有するほぼ環状（Ｃ形）の２本の脚部５９と、これら脚部５９の中央部を連結する胴部６０とを有している。
一方の軸部５１を他方の軸部５５の嵌合孔５６に挿入するとき、脚部５９によって軸細部５７を弾力的に把持させて、がたつき音防止部材５８を上記一方の軸部５１に安定して保持できるので、組立時にがたつき音防止部材５８が外れるおそれはない。
【０００７】
また、胴部６０は中央部が盛り上がる湾曲形状を呈しており、胴部６０の頂部が雌セレーション５４を弾力的に押圧し、がたつき音の発生防止を図っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のがたつき音防止部材５８では、軸細部５７の軸方向に所定距離Ｄだけ離間する一対の脚部５９，５９を備えるため、軸細部５７の軸方向長さが長くなる結果、雄セレーション５３全体が軸方向に長くなる。このため、一対の軸部５１，５５の嵌合長が長くなり、伸縮自在シャフト全体の重量およびコストの増加を招いている。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は小型、軽量化を達成できる伸縮自在シャフトを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、同軸上に並ぶ第１および第２の軸部を備える伸縮自在シャフトにおいて、上記第１の軸部に形成され、第２の軸部が挿入される嵌合孔と、第２の軸部に形成される軸細部と、第２の軸部の軸細部を軸方向に挟んだ両側に形成される一対の軸太部と、嵌合孔の内周面および軸太部にそれぞれ形成されて互いに嵌まり合うことにより、第１および第２の軸部を一体回転可能で且つ軸方向に相対移動可能に連結する溝およびうねと、第１の軸部の嵌合孔の内周面とこれに対向する第２の軸部の外周面との間に介在し、両軸部間の径方向の相対変位を抑制する弾性部材とをさらに備え、上記弾性部材は、軸細部を弾力的に把持する唯一のＣ形のスナップリングと、このスナップリングから第２の軸部の軸方向の両側に延びる一対の腕部とを含み、第２の軸部の軸方向に関する、各腕部の中間部が盛り上がる湾曲形状をなしており、各腕部の中間部によって、第１の軸部の嵌合孔の内周面に形成されたうねが弾力的に押圧され、上記第２の軸部の一対の軸太部は、対応する腕部を収容可能なうねなし領域を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明では、唯一のＣ形のスナップリングを用いて弾性部材を第２の軸部の軸細部に保持するので、軸細部の軸方向長さを短くできる。これにより、第１及び第２の軸部の嵌合長さを短くでき、ひいては、小型で軽量な伸縮自在シャフトを実現することができる。しかも、腕部の盛り上がる湾曲形状をなす中間部によって第１の軸部の嵌合孔の内周面のうねを弾力的に押圧することにより、第１及び第２の軸部間の嵌合遊びに起因する振動や振動に伴う騒音の発生を確実に防止することができる。ここで、うねは軸部の軸方向に平行に延びるスプライン歯やセレーション歯に相当するものである。
【００１２】
また、上記第２の軸部の一対の軸太部は、対応する腕部を収容可能なうねなし領域を含むので、組み立て作業時に腕部がうねなし領域（セレーションの場合は欠歯領域に相当）に収まることにより、組立作業時に腕部が邪魔にならず、組み立て易くなる。
請求項２記載の発明は、請求項１において、上記うねと溝との間に、上記うねおよび溝の何れか一方に設けられ、他方との間に隙間を形成可能な摺動抵抗低減用の合成樹脂の被膜が介在することを特徴とするものである。例えばセレーションの場合、仮に、合成樹脂の被覆のみで、雄セレーションと雌セレーションとの間のクリアランスを調整してガタ防止を図るとすると、合成樹脂の被覆の厚みを非常にシビアに管理する必要がある。しかも、各セレーション個体の寸法交差のばらつきを考慮した場合、所望のクリアランスを達成できる個体同士を選別してこれらを組み合わせる作業が必要となり、その工数とコストの増大を考えると、実施が困難である。
【００１３】
これに対して、本発明では、弾性体からなるがたつき音防止部材と併用するので、合成樹脂の被覆のみでガタ防止を図る場合のように合成樹脂の被覆の厚みをシビアに管理することは不要であり、また、合成樹脂による被覆によってセレーション間の摺動抵抗を下げることができる。その結果、安価にがたつき音防止を図りつつ摺動抵抗を低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一実施の形態の伸縮自在シャフトの分解斜視図であり、図２はがたつき音防止部材の斜視図であり、図３（ａ）は一方の軸部に装着されたがたつき音防止部材の平面図であり、図３（ｂ）は一方の軸部に装着されたがたつき音防止部材の側面図である。
【００１５】
まず図１を参照して、本伸縮自在シャフトは、第１の軸部１の端部２に形成された雌セレーション３を有する嵌合孔４に、上記雌セレーション３に係合する雄セレーション５を有する第２の軸部６の端部７を挿入して構成される。
第２の軸部６の端部７には、所定の幅を持つ小径の軸細部８と、この軸細部８を軸方向に挟む一対の大径の軸太部１６，１７とを有している。各軸太部１６，１７の外周に雄セレーション５ａ，５ｂが形成されている。すなわち、雄セレーション５は、軸細部８を軸方向に挟んだ両側に位置する２つの雄セレーション５ａ，５ｂに分割されている。図１において、雄セレーション５ａ，５ｂや雌セレーション３は、模式的に示されている。軸細部８には、弾性部材からなるがたつき音防止部材９が装着される。がたつき音防止部材９は板金材をプレス成形して形成される。
【００１６】
図２並びに図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して、このがたつき音防止部材９は、軸細部８の周方向に沿う略環状（Ｃ形の円弧状）をなす唯一のスナップリングとしての脚部１０と、この脚部１０の中間部（例えば中央部）から軸細部８の軸方向の両側に延びる一対の腕部１１，１２とを備えている。
脚部１０は軸細部８の略全周に沿っており、軸細部８を弾力的に把持する。一方、各腕部１１，１２は中間部１３が盛り上がる湾曲形状をなしており、図４に示すように両軸部１，６の組み付け状態で中間部１３が雌セレーション３に弾力的に接触するようになっている。また、図１並びに図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、各雄セレーション５ａ，５ｂには、対応する腕部１１，１２をそれぞれ収容可能な、うねなし領域としての欠歯領域１４，１５が形成されている。
【００１７】
図４を参照して、雄セレーション５ａの軸方向に延びる断面三角形をなす各セレーション歯１８がうねを構成している。雄セレーション５ａのうねとしての各セレーション歯１８が、雌セレーション３の隣接するセレーション歯１９間に形成される溝２０に嵌められる。
本実施の形態では、唯一の脚部１０によりがたつき音防止部材９を第２の軸部６の軸細部８に保持するので、軸細部８の軸方向長さＬ１〔図３（ｂ）参照〕を短くできる。これにより、セレーション３，５の嵌合長さＬ２〔図３（ｂ）参照〕を短くでき、ひいては、小型で軽量な伸縮自在シャフトを実現することができる。しかも、軸細部８の軸方向に延びる湾曲形状をなす一対の腕部１１，１２によって雌セレーション３を押圧して、十分ながたつき音防止効果を得ることができる。
【００１８】
特に、伸縮自在シャフトの組立作業時に各腕部１１，１２が対応する雄セレーション５ａ，５ｂの欠歯領域１４，１５に収まることにより、組立作業時に腕部１１，１２が邪魔にならず、組み立て易くなる。
なお、本発明の参考例として、例えば図５に示すように、がたつき音防止部材９Ａとして、何れか一方の腕部１１（又は１２）のみを設けるようにしても良い。この場合、欠歯領域の加工が１箇所で済むので、製造コストをさらに安くすることができる。
【００１９】
また、図６に示すように、第２の軸部６Ａをスプライン軸により構成しても良い。この場合、例えば第２の軸部６の雄スプライン２１の断面台形や断面溝形をなすスプライン歯２２がうねを構成し、第１の軸部１Ａの雌スプライン２３の隣接するスプライン歯２４間に溝２５が形成される。
また、図７（ａ）に示すように、雄セレーション５に例えばフッ素樹脂等の低摩擦係数を有する合成樹脂を被覆して被膜２６を設けるようにしても良い。
【００２０】
この場合、合成樹脂の被膜２６によりセレーション３，５間の摺動抵抗を低減することができる。特に、合成樹脂の被膜２６によりセレーション３，５間のクリアランスを低減したうえで弾性部材からなるがたつき音防止部材９と共同してがたつき音防止を図るので、がたつき音防止効果が非常に高い。また、これを安価に達成することができる。その理由は、下記である。
仮に、合成樹脂の被膜のみで、セレーション３，５間のクリアランスを調整してがたつき音防止を図るとすると、合成樹脂の被膜の厚みを非常にシビアに管理する必要がある。しかも、各セレーション３，５の個体毎の寸法交差のばらつきを考慮した場合、所望のクリアランスを達成できる個体同士を選別してこれらを組み合わせる作業が必要となり、その工数とコストの増大を考えると、実施が極めて困難である。これに対して、図７（ａ）の実施形態では、合成樹脂の被膜２６の厚みをシビアに管理する必要がないので、製造コストが安価である。このように、安価に摺動抵抗の低減とがたつき音防止を図ることができる。
【００２１】
なお、図７（ｂ）に示すように、合成樹脂の被膜２６を雌セレーション３に形成しても良い。その他、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の伸縮自在シャフトの分解斜視図である。
【図２】がたつき音防止部材の斜視図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第２の軸部に取り付けられたがたつき音防止部材の平面図および側面図である。
【図４】両軸部が組み付けられた状態でがたつき音防止部材の腕部が雌セレーションに当接する状態を示す伸縮自在シャフトの断面図である。
【図５】 本発明の参考例に係るがたつき音防止部材の斜視図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態の伸縮自在シャフトの断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明のさらに他の実施の形態の伸縮自在シャフトの断面図である。
【図８】従来の伸縮自在シャフトの分解斜視図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は図８の伸縮自在シャフトに用いられるがたつき音防止部材の斜視図および平面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ 第１の軸部
３ 雌セレーション
４ 嵌合孔
５ 雄セレーション
５ａ，５ｂ 雄セレーション
６ 第２の軸部
８ 軸細部
９，９Ａ がたつき音防止部材
１０ 脚部（スナップリング）
１１，１２ 腕部
１４，１５ 欠歯領域（うねなし領域）
１６，１７ 軸太部
１８，１９ セレーション歯（うね）
２０ 溝
２１ 雄スプライン
２２，２４ スプライン歯（うね）
２３ 雌スプライン
２５ 溝
２６ 被膜

Claims (2)

1. 同軸上に並ぶ第１および第２の軸部を備える伸縮自在シャフトにおいて、
   上記第１の軸部に形成され、第２の軸部が挿入される嵌合孔と、
   第２の軸部に形成される軸細部と、
   第２の軸部の軸細部を軸方向に挟んだ両側に形成される一対の軸太部と、
   嵌合孔の内周面および軸太部にそれぞれ形成されて互いに嵌まり合うことにより、第１および第２の軸部を一体回転可能で且つ軸方向に相対移動可能に連結する溝およびうねと、
   第１の軸部の嵌合孔の内周面とこれに対向する第２の軸部の外周面との間に介在し、両軸部間の径方向の相対変位を抑制する弾性部材とをさらに備え、
   上記弾性部材は、軸細部を弾力的に把持する唯一のＣ形のスナップリングと、このスナップリングから第２の軸部の軸方向の両側に延びる一対の腕部とを含み、
   第２の軸部の軸方向に関する、各腕部の中間部が盛り上がる湾曲形状をなしており、
   各腕部の中間部によって、第１の軸部の嵌合孔の内周面に形成されたうねが弾力的に押圧され、
   上記第２の軸部の一対の軸太部は、対応する腕部を収容可能なうねなし領域を含むことを特徴とする伸縮自在シャフト。
2. 上記うねと溝との間に、上記うねおよび溝の何れか一方に設けられ、他方との間に隙間を形成可能な摺動抵抗低減用の合成樹脂の被膜が介在すること特徴とする請求項１に記載の伸縮自在シャフト。

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