JP4465575B2

JP4465575B2 - ステアリング装置の中間軸

Info

Publication number: JP4465575B2
Application number: JP2001067137A
Authority: JP
Inventors: 健一青田; 多恵上川; 猛川原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: JP2002264825A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等のステアリング装置の中間軸に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ステアリング装置には、ステアリングホイールの動きを、ステアリングシャフトと、中間軸と、ラックアンドピニオン機構を含むステアリングギヤとを介して車輪に伝達し、車輪を操向するものがある。
上述の中間軸は、通常、伸縮自在とされ、互いに嵌め合わされた軸と筒とにより構成されている。軸の外周面は、軸線方向と平行に延びるなめらかな面からなり、軸と筒との嵌合部には、軸の外周面と摺動するシール部材が取り付けられている。中間軸は、伸縮する全範囲で軽い力で伸縮できるようにされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような中間軸では、車両への組み込み時に、例えば、下方となる筒が自重により抜脱する虞がある。すなわち、車両への中間軸の組み付け時には、まず、中間軸が短縮された状態で、上側の軸が車両側に取り付けられるが、このときに、下側の筒が抜けないように筒を手で保持しておく必要がある。その結果、筒を保持しながら軸を取り付けることになるので、組み付け難い。
【０００４】
また、抜脱防止のため、伸縮させるときの摺動抵抗を大きくすることが考えられるが、組み付け後の通常の伸縮動作で作動抵抗が大きくなり好ましくない。
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、実機への組み込みが容易で且つ組み付け後の動作に支障のないステアリング装置の中間軸を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、伸縮自在に嵌め合わされる筒と軸とを備え、略最短縮状態で実機に組み込まれるときに自重による抜け荷重が働くステアリング装置の中間軸において、筒の端部に設けられ軸の摺動を許容するシール部材と、軸に設けられ、上記略最短縮状態でのみシール部材に係合して上記抜け荷重に抗する係合力を発生させる係合突起とをさらに備えることを特徴とするステアリング装置の中間軸を提供する。
【０００６】
この発明によれば、車両への組み込み時の姿勢を自律的に維持できるので、組み込み時に中間軸を手で支えずに済む結果、作業し易い。
また、上述の係合力を越える力を作用させれば、シール部材に係合突起を乗り越えさせることができる。そして、略最短縮状態から少し伸長させて、係合突起の係合を解除した状態では、スムーズに伸縮できるので、組立後の通常動作にほとんど支障がないようにできる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステアリング装置の中間軸において、上記係合突起は軸の抜け側に係合斜面を有し、上記略最短縮状態で係合突起は筒内に位置し、上記係合斜面をシール部材の内周縁部に係合させることを特徴とするステアリング装置の中間軸を提供する。この発明によれば、シール部材が係合斜面に引っ掛け係合するので、係合力を高くすることができる。なお、斜面の傾斜はシール部材の損傷防止に十分な角度であればよい。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のステアリング装置の中間軸において、上記係合突起は、軸の外周面に被覆される樹脂被覆部の一部を厚肉にして形成されることを特徴とするステアリング装置の中間軸を提供する。この発明によれば、通常、軸に形成される樹脂被覆部の一部を厚肉とするだけでよいので、係合突起を容易に形成できて、製造コストを安価にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のステアリング装置の中間軸を説明する。図１は、上述の中間軸の車両への組み付け状態を説明する模式図である。図２は、上述の中間軸の主要部の正面図である。
本中間軸１は、その軸線方向（矢印Ｓ参照）に伸縮自在に構成されている。中間軸１の一端２には、自在継手１１が設けられている。一端２は、自在継手１１およびこれに連結されるステアリングシャフト１５を介してステアリングホイール１６に一体回転可能に連結されている。また、中間軸１の他端３には自在継手１２が設けられている。他端３は、自在継手１２を介して、図示していないが、車輪操向用ステアリングギヤの入力軸と一体回転可能に連結されている。ステアリングギヤは、入力軸と一体回転するピニオンと、このピニオンと噛み合うラック軸とを有している。このラック軸は、ピニオンの回転に伴い、車両左右方向にスライド移動する。ステアリングホイール１６が回されると、その回転がステアリングシャフト１５、中間軸１、ステアリングギヤの入力軸を介してピニオンに伝達される。これに伴い、ラック軸が移動し、車輪が操向される。
【００１０】
中間軸１は、車輪からの衝撃を吸収するためや、車両１７（一部のみ図示）への組み付けを容易にするために、伸縮自在に構成されている。すなわち、中間軸１は、その軸方向に伸縮自在に嵌め合わされる筒４と軸５とを有している。筒４と軸５とは、金属等の硬質部材で形成され、同芯に配置され、筒４の嵌合部４０に軸５の嵌合部５０が一体回転可能に、且つ軸方向に摺動可能に嵌め込まれている。筒４の端部４１から軸５が延び出していて、端部４１には、外部からの水、埃等の異物が筒４の内部４３に入らないようにする環状のシール部材６が設けられている。
【００１１】
筒４の嵌合部４０は、端部４１の近傍に設けられている。図３の断面図に示すように、嵌合部４０は内歯車状をなし、複数、例えば４つの凹条４４を有する。これら凹条４４は軸方向に所定長さで延びて周方向に均等に配置されている。
軸５の嵌合部５０は、外歯車形状の異形断面の中空軸からなるスプライン軸に構成されている。嵌合部５０は、複数、例えば４つの突条５１を有する。これら突条５１は軸方向に軸５のほぼ全長にわたって延び、凹条４４に対応して周方向に均等に配置されている。軸５と筒４とが軸方向に相対移動する状態でも、突条５１と凹条４４との少なくとも一部同士が噛み合うようにされ、軸５と筒４との相対回転が規制されている。
【００１２】
また、軸５の外周面５９は、上述の突条５１と、互いに隣接する突条５１同士の間に形成される円柱面からなる窪み状の複数の周面５３とを有している。これらの周面５３は、これと対向する筒４の内周面４６との間に隙間を開けている。また、突条５１の先端面６０と、これと対向する筒４の内周面４６との間に隙間が開けられている。外周面５９は、摺動抵抗を低減する合成樹脂からなる樹脂被覆部５４を軸方向および周方向についてそのほぼ全域で有している。また、樹脂被覆部５４により形成された外周面５９はシール部材６と周方向の全周で接している。
【００１３】
シール部材６は、合成ゴム、天然ゴム等の弾性材料により形成され、筒４の外周面に圧入状態で固定されている。シール部材６の内周縁部３１は、軸５の断面形状とほぼ同形に形成され、軸５の外周面５９との間を封止しつつ、軸５の摺動を許容する。通常動作時、シール部材６の内周縁部３１は、軸５の外周面５９の軸方向中間部と摺接し、シール部材６と軸５との間の摺動抵抗は低くされている。
【００１４】
ところで、このような伸縮自在の中間軸１では、図１に示すように、通常、所定の短縮状態で実機としての車両に組み込まれるようにされる。縮めた状態の中間軸１は、組み込まれるときに自重により伸びようとする。例えば、上側に軸５を配置してこの軸５を先に車両に組み付ける場合、下側に配置される筒４に、これ自身の自重による抜け荷重（矢印Ｆ参照）が働き、軸５から筒４が下方に抜け出す傾向にある。本発明では、以下のようにして、筒４の抜け出しを防止でき、組み付け易い中間軸１を得ることができる。
【００１５】
本発明の中間軸１の軸５には、図４に示すように、所定の短縮状態でのみシール部材６に係合する係合突起５５が設けられている。この係合突起５５はシール部材６と係合することにより、抜け荷重に抗する係合力を発生させる。ここで、抜け荷重としては、上述のように筒４が抜ける場合の筒４の自重に対応した抜け荷重でもよいし、逆に、軸５が筒４から抜ける場合の軸５の自重に対応した抜け荷重としてもよい。以下では、前者の抜け荷重を例に説明する。
【００１６】
上述の所定の短縮状態は、筒４の奥部に軸５の先端を最も押し込んだ最短縮状態に近い状態であり、最短縮状態から中間軸１を所定量伸長させた状態である。また、所定の短縮状態は、動力伝達可能且つ伸縮自在に車両に組み付けられた通常動作状態よりも縮んだ状態である。なお、所定の短縮状態としては、最短縮状態としてもよく、略最短縮状態であればよい。ここで、略最短縮状態とは、最短縮状態と、最短縮状態から中間軸１を所定量伸長させた状態とを含む概念のものである。
【００１７】
係合突起５５は、軸５の端部近傍に設けられ、上述の所定の短縮状態でシール部材６の内周縁部３１と対向する軸５の部位の近傍に設けられ、筒４の内部４３となる位置に配置されている。また、係合突起５５は、通常動作時にシール部材６の内周縁部３１と摺接する軸５の部位を避けて、この部位よりも軸の抜け側に配置されている。所定の短縮状態とされた状態では、係合突起５５と軸方向に隣接して、シール部材６が配置されるスペースが確保されている。このスペースは筒４と反対側になる軸５の周囲にある。係合突起５５は、通常動作時、すなわち、組み付け後の状態で中間軸１が伸び縮みする際に筒４の外部に配置されて、筒４の内面およびシール部材６と接しないようにされている。
【００１８】
係合状態では、シール部材６の内周縁部３１と係合突起５５との間には、変形抵抗となる弾性復元力および摺動抵抗となる摩擦力が作用し、係合突起５５とシール部材６の内周縁部３１との係合を維持する係合力が得られる。この係合力は、通常動作時の摺動抵抗よりも大きく、筒４の自重を支え得る大きさとされている。
組み込み時に筒４に抜け荷重が作用するとしても、この抜け荷重に抗する上述の係合力により、車両への組み込み時の姿勢である所定の短縮状態を自律的に維持できるので、組み込み時に中間軸１を手で支えずに済む結果、作業し易い。
【００１９】
また、係合突起５５とシール部材６との係合は、手動操作により解除可能な度合いとされている。従って、中間軸１を伸長させるように係合力を越える力を筒４と軸５との間に作用させれば、シール部材６に係合突起５５を乗り越えさせることができる。そして、所定の短縮状態から少し伸長させて、係合突起５５の係合を解除した状態では、中間軸１をスムーズに伸縮できる。特に、係合突起５５は、組立後の通常動作時に、筒４およびシール部材６と係合しないので、通常動作に支障はない。
【００２０】
また、係合突起５５は軸５の抜け側に係合斜面５６を有している。係合突起５５は所定の短縮状態で筒４の内部４３に位置し、係合斜面５６をシール部材６の内周縁部３１に係合させるようにしている。所定の短縮状態では、シール部材６が係合斜面５６に引っ掛け係合するので、係合力を高くすることができる。
また、係合突起５５は、軸方向を含む断面形状が略台形とされて、軸５の押込み側に導入斜面５７を有している。導入斜面５７および係合斜面５６は軸方向に対して斜めに形成され、その傾斜角度は、シール部材６の損傷防止に十分な角度とされている。
【００２１】
係合突起５５は、軸５の樹脂被覆部５４の一部を厚肉にして形成された厚肉部５８からなる。樹脂被覆部５４は、軸５の金属製の主体部を被覆して、軸５の外周面５９を形成している。樹脂被覆部５４は、ポリアミド樹脂からなり、筒４と軸５との嵌合部４０，５０同士の摺動抵抗を低減する。軸方向を含む断面で見たときに、厚肉部５８に対して軸方向の両側にある樹脂被覆部５４の隣接部分は、相対的に薄肉とされていて、厚肉部５８が径方向に所定量突出している。
【００２２】
このような係合突起５５であれば、通常、軸５の外周面５９に被覆される樹脂被覆部５４の一部を厚肉とするだけでよいので、係合突起５５を容易に形成できて、係合突起５５を形成するための製造コストを安価にすることができる。
また、厚肉部５８からなる係合突起５５を用いる場合には、係合突起５５を形成する前の状態の軸５の中間加工品として従来の軸を利用できる。すなわち、従来の軸に、一部が厚肉部５８となるように樹脂被覆部５４を形成すればよい。
【００２３】
また、係合突起５５は、周方向の一部にだけ設けられている。周方向についての係合突起５５の位置は、筒４の歯面６２を回避した位置、例えば、軸５の窪み状の複数の周面５３と、突条５１の先端面６０とが好ましい。このような位置に設ける場合には、係合突起５５が筒４内に位置する状態で、筒４の歯面６２が係合突起５５に接触せずに、中間軸１を伸縮できるという利点がある。従って、筒４の歯面６２に無理をかけずに、または、軸５と筒４との間の周方向の遊びを大きくすることなく、係合突起５５の突出量を大きくして係合力を得ることができる。
【００２４】
係合突起５５を周方向の一部にだけ形成するには、樹脂被覆部５４を軸５の全周にわたり厚肉に形成し、次に歯面６２に対応する樹脂被覆部５４の部分の表面を薄肉となるように除去することにより、窪み状の複数の周面５３と、突条５１の先端面６０とに対応する樹脂被覆部５４の部分だけを厚肉で残すようにしてもよい。
このように本発明によれば、車両への組み込み時にのみシール部材６と係合する軸５の係合突起５５により、自重による軸５や筒４の抜けを防止して、手で支えることなく、組み込みに適した姿勢に自律的に維持できるので、中間軸１を組み込み易くできる。しかも、係合を解除した状態で、中間軸１をスムーズに伸縮できるので、組立後の通常動作に支障はない。
【００２５】
なお、係合突起５５としては、周方向の一部だけの他、全周にわたり設けてもよく、この場合には、係合力を全周にわたり得ることができる。また、複数の係合突起５５を、軸方向に並べるようにしてもよい。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のステアリング装置の中間軸の模式図であり、車体への組み付け時の状態を図示している。
【図２】図１に示す中間軸の正面図である。
【図３】図２に示す中間軸の要部の断面側面図であり、図２のＡ−Ａ断面を示す。
【図４】図２に示すＢ部の断面正面図であり、図３のＣ−Ｃ断面を示す。
【符号の説明】
１中間軸
４筒
５軸
６シール部材
３１シール部材の内周縁部
４１筒の端部
４３筒の内部
５４樹脂被覆部
５５係合突起
５６係合斜面
５８厚肉部（樹脂被覆部の一部）
５９軸の外周面

Claims

伸縮自在に嵌め合わされる筒と軸とを備え、略最短縮状態で実機に組み込まれるときに自重による抜け荷重が働くステアリング装置の中間軸において、
筒の端部に設けられ軸の摺動を許容するシール部材と、
軸に設けられ、上記略最短縮状態でのみシール部材に係合して上記抜け荷重に抗する係合力を発生させる係合突起とをさらに備えることを特徴とするステアリング装置の中間軸。
請求項１に記載のステアリング装置の中間軸において、上記係合突起は軸の抜け側に係合斜面を有し、上記略最短縮状態で係合突起は筒内に位置し、上記係合斜面をシール部材の内周縁部に係合させることを特徴とするステアリング装置の中間軸。
請求項１または２に記載のステアリング装置の中間軸において、上記係合突起は、軸の外周面に被覆される樹脂被覆部の一部を厚肉にして形成されることを特徴とするステアリング装置の中間軸。