JP4750667B2 - 操向装置のスリップジョイント - Google Patents

Description

本発明は、操向装置のスリップジョイントに関する。

自動車の安全性を増大し、かつ、運転者の操作便宜性を向上するために、自動車には多様な装置が設けられる。その中で操向装置は、運転者が操向ハンドルを回して自動車の進行方向を自由に変えることができるようにする装置であって、自動車の前輪が旋回する回転中心を任意に変更して希望する方向に自動車を進行させることができるように補助する装置である。

操向装置において、運転者が操向ホイールを希望する方向に回転させれば、操向ホイールに連結された操向軸が回転し、操向軸は、ユニバーサルジョイントを介してラックとピニオンギアから構成されるギアボックス（ギア部）に回転力を伝達する。

操向ホイールの回転中心に連結される操向軸に設けられるユニバーサルジョイントは、一般的に２つのヨークジョイントと１つのスリップジョイントを含んで構成される。ヨークジョイントは、２つの軸が一定の角度で交差している際によく使われる継手手段であり、一定の角度で交差した２つの軸の角度が運転中に変わっても支障ないように設計される。また、ヨークジョイントによれば、略３０度内で操向軸の屈折が可能である。一方、スリップジョイントは、操向軸の回転力を伝達し、かつ、操向軸方向に作用する力を吸収するように軸が伸縮できるようにする機能を有する。

図１は、従来のユニバーサルジョイントに備えられたスリップジョイントを示す一部平面図である。スリップジョイントは、駆動軸１００、ヨーク１１０、スパイダ１１５、シャフト１２０、パイプ１３０、及び被動軸１３５を含んで構成される。

ユニバーサルジョイント１４０の両端には、ヨークジョイント１０５が構成される。また、ヨークジョイント１０５の内部には、２つのヨーク１１０が互いに噛み合うように配置され、その間に十字型のスパイダ１１５を設けて、所定の角度で屈折した状態でも回転力が伝達できるように構成される。

また、一端と他端とに構成された各々のヨークジョイント１０５間に設けられるスリップジョイント１２５は、一側のヨークジョイント１０５から伝えられる回転力を他側のヨークジョイントに伝達すると共に、軸方向にスリップ可能にするために、一側のヨークジョイント１０５に連結されるシャフト１２０及び他側のヨークジョイント１０５に連結されるパイプ１３０から構成される。

パイプ１３０は、内部が中空の形状を有しており、パイプ１３０の内部に丸棒形状を有するシャフト１２０が挿入されて連結される。よって、スリップジョイント１２５は、シャフト１２０がパイプ１３０に引き込んだり引き出されて、駆動軸１００と被動軸１３５との間の長手方向の力を吸収することになる。

図２は、従来のスリップジョイントの断面図であって、スリップジョイントは、シャフト１２０、パイプ１３０、第１スプリングピン２００、シャフト溝２１０、パイプ溝２０５及びピン２１５を含んで構成される。

図示したように、シャフト１２０の外周面にはシャフト溝２１０が構成され、パイプ１３０の内周面にはパイプ溝２０５が構成されるが、パイプ溝２０５とシャフト溝２１０とは、スリップジョイント１２５の長手方向に長く形成される。シャフト溝２１０とパイプ溝２０５とは、互いに対向するように組立てられて、一対のシャフト溝２１０とパイプ溝２０５とが、円柱形空間を形成する。

ピン２１５は、丸棒形状の構造となっており、パイプ１３０からシャフト１２０、あるいは、シャフト１２０からパイプ１３０に回転力が容易に伝えられるようにする。一方、第１スプリングピン２００は、ピン２１５の反対方向に形成された円柱形空間に挿入され、かつ、長手方向に切欠されており、弾性復原力によって外径が大きくなる方向に広がることができる。即ち、第１スプリングピン２００は、一種の弾性体の機能をする。

第１スプリングピン２００は、外径を拡張しようとするため、結局、第１スプリングピン２００とパイプ溝２０５との間、及び第１スプリングピン２００とシャフト溝２１０との間だけでなく、第１スプリングピン２００の反対側に設けられたピン２１５とシャフト溝２１０との間、及びピン２１５とパイプ溝２０５との間の遊隔を減少させることになる。

図３は、従来のスリップジョイントに備えられた第１スプリングピンの斜視図である。

図示したように、第１スプリングピン２００は、金属板を巻いて形成した構造であって、連続に形成された切欠部を有する。したがって、切欠部の間隙２２０によって第１スプリングピン２００は、外周面方向に拡大されて内部直径が大きくなることができるだけでなく、内周面方向に縮小されて内部直径が小さくなることもできる。

第１スプリングピン２００を円柱形空間に挿入する際には、第１スプリングピン２００の内径を小さくした後に挿入することができる。挿入後には第１スプリングピン２００の弾性力によりシャフト溝２１０と第１スプリングピン２００との間及びパイプ溝２０５と第１スプリングピン２００との間の遊隔が除去される。第１スプリングピン２００の材質は、金属材質を使用する。

従来の第１スプリングピン２００は、金属材質であり、同様にシャフト１２０とパイプ１３０も金属材質である。したがって、シャフト１２０からパイプ１３０に回転力が伝えられる場合、第１スプリングピン２００が媒介物となってパイプ１３０からシャフト１２０に騷音及び振動が伝えられる。結局、操向ホイールを操作する運転者が操向装置から伝えられる振動と騷音によって不快感を感じる問題点が発生する。

しかし、従来の第１スプリングピン２００は、金属材質であり、同様にシャフト１２０とパイプ１３０も金属材質である。したがって、シャフト１２０からパイプ１３０に回転力が伝えられる場合、第１スプリングピン２００が媒介物となってパイプ１３０からシャフト１２０に騷音及び振動が伝えられる。結局、従来の第１スプリングピン２００によれば、操向ホイールを操作する運転者が操向装置から伝えられる振動と騷音によって不快感を感じる問題点が発生する。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ユニバーサルジョイントにおいて、スリップジョイントを構成するパイプとシャフトとの間の遊隔を減少させるスプリングピンの特性を変更して、騷音と振動を減少できるとともに、操向精密度を向上でき、容易に製作可能な、新規かつ改良された操向装置のスリップジョイントを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、長手方向に伸縮可能なスリップジョイントを含む操向軸と、操向軸の回転運動を直線運動に変換させるギア部と、を含む操向装置のスリップジョイントであって、スリップジョイントは、外周面に長手方向に複数のシャフト溝が形成されたシャフトと、シャフトの一端が挿入され、内周面にはシャフト溝と対向するようにパイプ溝が形成され、シャフト溝とパイプ溝とが円柱形空間を形成するパイプと、円柱形空間のうち、少なくともいずれか１つに挿入されるピンと、円柱形空間のうち、他の少なくともいずれか１つに挿入され、かつ、長手方向に切欠された円筒形弾性体からなる第２スプリングピンと、シャフトの外周面または前記パイプの内周面に沿って設けられ、前記円柱形空間に挿入された前記第２スプリングピンの一側と前記ピンの一側とを連結し、当該第２スプリングピン及びピンを一体化する連結部と、を含むことを特徴とする、操向装置のスリップジョイントが提供される。

かかる構成によれば、ピンが円柱形空間のうち１以上に挿入され、第２スプリングピンが円柱形空間のうち残りの１以上に挿入され、ピンと第２スプリングピンとは、連結部によって連結され、一体化した１つのスリッパーを形成する。

また、ピンは、円柱形空間の直径より小さい直径を有し、第２スプリングピンは、円柱形空間の直径より大きな直径を有してもよい。かかる構成によれば、第２スプリングピンは、円柱形空間に挿入された後、直径が大きくなる方向に広がる。よって、第２スプリングピンと、シャフト溝又はパイプ溝との間の間隙（遊隔）は、縮小される。また、第１スプリングピンは、シャフト溝を加圧する。ピンと、シャフト溝又はパイプ溝との間の間隙も、この圧力によって縮小される。よって、ピンは、円柱形空間に固定されうる。

また、第２スプリングピンの内部に挿入される弾性体である第３スプリングピンを含む。かかる構成によれば、第３スプリングピンは、第２スプリングピンの内部に挿入された後、直径が大きくなる方向に広がる。よって、第３スプリングピンと第１スプリングピンとの間の間隙は、減少される。また、第３スプリングピンは、直径が大きくなる方向に第２スプリングピンを加圧する。従って、第２スプリングピンの弾性力は、この圧力が加算され、増加しうる。

また、前記結合部をシャフトに固定する固定部を含んでいてもよい。かかる構成によれは、スリッパーは、シャフトに固定されうる。

また、固定部は、前記連結部の一端に形成され、かつ、内側に突出する係止部と、シャフトの一端の外周面に形成され前記係止部と係合する係止部溝と、を含んでもよい。かかる構成によれば、前記係止部は、シャフトの係止部溝に連結される。よって、スリッパーはシャフトに固定されうる。

以上説明したように本発明によれば、ユニバーサルジョイントにおいて、スリップジョイントを構成するパイプとシャフトとの間の遊隔を減少させるスプリングピンの特性を変更して、騷音と振動を減少できるとともに、操向精密度を向上でき、容易に製作できる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
まず、図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係るスリップジョイントについて説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係るスリップジョイントを示す断面図である。スリップジョイントは、シャフト１２０、パイプ１３０、シャフト溝２１０、パイプ溝２０５、ピン２１５、及び第２スプリングピン４００を含んで構成される。

図４に示したように、シャフト１２０の外周面には、シャフト溝２１０が構成され、パイプ１３０の内周面には、パイプ溝２０５が構成される。また、パイプ溝２０５とシャフト溝２１０とは、スリップジョイントの長手方向に長く形成される。シャフト溝２１０とパイプ溝２０５とは、互いに対向するように組立てられて、一対のシャフト溝２１０とパイプ溝２０５との間には、円柱形空間が形成する。

本実施形態では、６個の円柱形空間が６０度間隔で対向するように形成される。また、図６に示したように、一対の対向する円柱形空間において、１つの円柱形空間にはピン２１５が挿入され、残りの１つの円柱形空間には第２スプリングピン４００が挿入される。

ピン２１５は、望ましくはプラスチック材質で、丸棒形状の構造となっており、パイプ１３０からシャフト１２０、あるいは、シャフト１２０からパイプ１３０に回転力を容易に伝達できる。ピン２１５の直径は、円柱形空間の直径より、小さく形成されてもよい。一方、第２スプリングピン４００は、ピン２１５と対向する円柱形空間に挿入される。また、第２スプリングピン４００の直径は、円柱形空間の直径より、大きく形成されてもよい。

従って、第２スプリングピン４００が直径を収縮されて円柱形空間に挿入されることにより、挿入された後、第２スプリングピン４００は、弾性復元力により直径が大きくなる方向に広がろうとする。すなわち、第２スプリングピン４００は、円筒形弾性体として形成される。

このように、第２スプリングピン４００が広がろうとするため、第２スプリングピン４００とパイプ溝２０５との間、及び第２スプリングピン４００とシャフト溝２１０との間だけでなく、第２スプリングピン４００の反対側に設けられたピン２１５とシャフト溝２１０との間、及びピン２１５とパイプ溝２０５との間の遊隔が減少する。第２スプリングピン４００は、円筒形の弾性体であるプラスチック材質で形成される。

このために、第２スプリングピン４００は、長手方向に連続的に形成された切欠部を有する。すなわち、第２スプリングピン４００は、切欠部の間隙２２０によって外周面方向に拡大されて内径が大きくなることができるだけでなく、内周面方向に縮小されて内径が小さくなることもできる。

第２スプリングピン４００をシャフト１２０の外周面とパイプ１３０の内周面との間に挿入する際に、第２スプリングピン４００の内径を小さくした後に挿入することができる。挿入後には第２スプリングピン４００の弾性力により第２スプリングピン４００は、直径が大きくなる方向に広がり、シャフト溝２１０と第２スプリングピン４００との間、及びパイプ溝２０５と第２スプリングピン４００との間の遊隔は、除去される。

従来の第１スプリングピン２００は、金属材質であり、同様にシャフト１２０とパイプ１３０も金属材質である。したがって、シャフト１２０からパイプ１３０に回転力が伝えられる場合、第１スプリングピン２００が媒介物となってパイプ１３０からシャフト１２０に直接に騷音及び振動が伝えられる。結果、操向ホイールを操作する運転者は、操向装置から伝えられる振動と騷音によって不快感を感じるという問題が発生した。しかし、本発明の第１の実施形態に係る第２スプリングピン４００は、金属材質でないプラスチック材質であるため、パイプ１３０からシャフト１２０に、あるいは、シャフト１２０からパイプ１３０に伝えられる振動と騷音を減少させることができる。
（第２の実施形態）

次に、図５を参照して、本発明の第２の実施形態に係るスリップジョイントについて説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係るスリップジョイントを示す断面図である。スリップジョイントは、シャフト１２０、パイプ１３０、パイプ溝２０５、シャフト溝２１０、ピン２１５、第２スプリングピン４００及び第３スプリングピン５００を含んで構成される。

第２スプリングピン４００は、プラスチック材質であるため、金属に比べて弾性復原力が弱い。したがって、第２スプリングピン４００の内周面に金属材質の第３スプリングピン５００が挿入される。第３スプリングピン５００は、長手方向に連続に形成された切欠部を有し、第３スプリングピン５００は、外周面方向に拡大されて内径が大きくなることができるだけでなく、内周面方向に縮小されて内径が小さくなることもできる。

第３スプリングピン５００は、第２スプリングピン４００の内周面に挿入される際、第３スプリングピン５００の内径を小さくされた後に、嵌め込まれ、挿入されうる。よって、挿入後に、第３スプリングピン５００の弾性力により第２スプリングピン４００が拡張されるので、シャフト溝２１０とスプリングピン２１５との間及びパイプ溝２０５とスプリングピン２１５との間の遊隔が除去される。すなわち、第２スプリングピン４００の弾性復原力は、第３スプリングピン５００の弾性力が加わるため、強くなりうる。尚、第３スプリングピン５００は、弾性体として形成される。
（第３の実施形態）

次に、図６を参照して、本発明の第３の実施形態に係るスリップジョイントについて説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係るスリップジョイントを示す断面図である。スリップジョイントは、シャフト１２０、パイプ１３０、パイプ溝２０５、シャフト溝２１０、ピン２１５、第２スプリングピン４００、第３スプリングピン５００及び連結部６００を含んで構成される。ここで第３スプリングピン５００は、説明の便宜のため、図面において、適宜、省略する。

連結部６００は、望ましくはプラスチック材質で形成され、ピン２１５と第２スプリングピン４００を互いに連結する。したがって、３対のピン２１５と３対の第３スプリングピン５００、即ち、６個の独立体は、１つの組立体で構成されうる。よって、結局、本発明の第３実施形態によれば、スリップジョイントの組立が簡単になる。尚、本発明の第３実施形態では、１つの組立体をスリッパ７００（Ｓｌｉｐｐｅｒ）という。

図７は、本発明の第３実施形態に係るスリップジョイントを示す一部斜視図である。スリップジョイントは、ピン２１５、第２スプリングピン４００、第３スプリングピン５００及び連結部６００を含んで構成される。

図示したように、連結部６００は、第２スプリングピン４００の一側とピン２１５の一側とを連結し、かつ、シャフト１２０の外周面、あるいはパイプ１３０の内周面に沿って形成される。本実施形態では、連結部６００は、ピン２１５及び第２スプリングピン４００が延設された方向に沿って連続に形成される。しかし、他の実施形態として、ピン２１５と第２スプリングピン４００との一部分のみが、連結されてもよい。
（第４の実施形態）

図８は、本発明の第４実施形態に係るスリップジョイントを示す一部斜視図である。スリップジョイントは、ピン２１５、第２スプリングピン４００、連結部６００及び係止部８００を含んで構成される。

図示したように、スリッパ７００には係止部８００が備えられる。係止部８００によって、ピン２１５と第２スプリングピン４００が連結部６００により一体化したスリッパ７００は、シャフト溝２１０に固定される。

係止部８００は、シャフト１２０にスリッパ７００を設置し、かつ、スリッパ７００を固定するために、スリッパ７００の一端の外周面からシャフト１２０の中心方向に突出した構造となっている。

尚、本実施形態では、スリッパ７００の一端の一部が延設され、係止部８００は、当該延設された箇所に形成される。しかし、当該延設された箇所を含まずに、スリッパ７００の一端に直接形成されてもよい。
（第５の実施形態）

図９は、本発明の第５実施形態に係るスリップジョイントを示す一部斜視図である。スリップジョイントは、シャフト１２０、シャフト溝２１０及び係止部溝９００を含んで構成される。

図８で説明したスリッパ７００に備えられた係止部８００が、シャフト１２０に安着することができるように、シャフト１２０には係止部溝９００が備えられる。係止部溝９００は、スリッパ７００に形成された係止部８００がシャフト１２０に安着する形状で、シャフト１２０の一端の外周面が凹んだ構造となっている。
（第４、５の実施形態に係るスリップジョイント）

図１０は、本発明の第４、５実施形態に係るスリップジョイントを示す一部斜視図である。スリップジョイントは、シャフト１２０、シャフト溝２１０、ピン２１５、第２スプリングピン４００、第３スプリングピン５００、連結部６００、係止部８００、及び係止部溝９００を含んで構成される。

スリッパ７００の内側にシャフト１２０が挿入されながら、シャフト溝２１０にはピン２１５と第２スプリングピン４００が各々安着される。そして、スリッパ７００が完全に引き込まれれば、スリッパ７００に形成された係止部８００が係止部溝９００に安着する。よって、スリッパ７００は、シャフト１２０に固定される。更に、第２スプリングピン４００の内周面には金属材質の第３スプリングピン５００が挿入され、スリッパ７００を装着したシャフト１２０が、パイプ１３０に挿入される。以上のように、スリップジョイント１２５の組立が完成される。

従来には、パイプ１３０、あるいは、シャフト１２０に、ピン２１５、第１スプリングピン２００を各々設けたので、組立に多くの時間がかかるだけでなく、費用が増加する問題点があった。しかし、本実施形態の場合、このような問題点は、解消できる。

図１１は、本発明の第４、５実施形態に係るスリップジョイントを示す一部断面図である。スリップジョイントは、パイプ１３０、シャフト１２０、スリッパ７００、係止部８００、係止部溝９００、段部１１０５、係止部内径１１１５及び段部外径１１１０を含んで構成される。

図示したように、図１１は、スリッパ７００がシャフト１２０を挿入された後、両者が固定された形態をより詳細に示す断面図である。スリッパ７００の一端には、シャフト１２０の中心方向に突出した係止部８００が形成され、シャフト１２０には、係止部８００を安着する係止部溝９００が形成される。

一方、係止部溝９００からシャフト１２０の右側に段部１１０５が形成される。ここで、段部１１０５の最上端からシャフト１２０の中心までの長さを段部外径１１１０とし、係止部８００の下先端からシャフト１２０の中心までの長さを係止部内径１１１５とすれば、段部外径１１１０は、係止部内径１１１５より長い。

したがって、スリッパ７００がシャフト１２０から分離され引出されるためには、段部１１０５を越えなければならない。しかし、段部外径１１１０が係止部内径１１１５より長いため、スリッパ７００は、シャフト１２０から容易に分離できない。勿論、スリッパ７００をシャフト１２０に組立てる場合には強制的に組み込む方法を使用してもよい。

以上、説明したように、本発明の各実施形態によれば、スリップジョイント１２５を構成するパイプ１３０とシャフト１２０との間の遊隔を減少させるスプリングピン（第２スプリングピン４００）の特性を変更し、パイプ１３０とシャフト１２０とを結合するスリッパ７００を備えることで、騷音と振動を減少させ、操向精密度を向上させることができる。また、ピン２１５とスプリングピン（第２スプリングピン４００）とを一体の組立体（スリッパ７００）に形成することにより、その製作を容易にすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、操向装置のスリップジョイントに適用可能である。

従来のユニバーサルジョイントに備えられたスリップジョイントを示す一部平面図である。 従来のスリップジョイントを示す断面図である。 従来のスリップジョイントに備えられた第１スプリングピンを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るスリップジョイントを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスリップジョイントを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るスリップジョイントを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るスリップジョイントを示す一部斜視図である。 本発明の第４実施形態に係るスリップジョイントを示す一部斜視図である。 本発明の第５実施形態に係るスリップジョイントを示す一部斜視図である。 本発明の第４、５実施形態に係るスリップジョイントを示す一部斜視図である。 本発明の第４、５実施形態に係るスリップジョイントを示す一部断面図である。

符号の説明

１００ 駆動軸
１０５ ヨークジョイント
１１０ ヨーク
１１５ スパイダ
１２０ シャフト
１２５ スリップジョイント
１３０ パイプ
１３５ 被動軸
１４０ ユニバーサルジョイント
２００ 第１スプリングピン
２０５ パイプ溝
２１０ シャフト溝
２１５ ピン
２２０ 間隙
４００ 第２スプリングピン
５００ 第３スプリングピン
６００ 連結部
７００ スリッパ
８００ 係止部
９００ 係止部溝
１１０５ 段部
１１１０ 段部外径
１１１５ 係止部内径

Claims (4)

1. 長手方向に伸縮可能なスリップジョイントを含む操向軸と、前記操向軸の回転運動を直線運動に変換させるギア部と、を含む操向装置のスリップジョイントであって、
   前記スリップジョイントは、
   外周面に長手方向に複数のシャフト溝が形成されたシャフトと、
   前記シャフトの一端が挿入され、内周面には前記シャフト溝と対向するようにパイプ溝が形成され、前記シャフト溝と前記パイプ溝とが円柱形空間を形成するパイプと、
   前記円柱形空間のうち、少なくともいずれか１つに挿入されるピンと、
   前記円柱形空間のうち、他の少なくともいずれか１つに挿入され、かつ、長手方向に切欠された円筒形弾性体からなる第２スプリングピンと、
   前記シャフトの外周面または前記パイプの内周面に沿って設けられ、前記円柱形空間に挿入された前記第２スプリングピンの一側と前記ピンの一側とを連結し、当該第２スプリングピン及びピンを一体化する連結部と、
   前記第２スプリングピンの内部に挿入される弾性体である第３スプリングピンと、
   を含むことを特徴とする、操向装置のスリップジョイント。
2. 前記ピンは、前記円柱形空間の直径より小さい直径を有し、
   前記第２スプリングピンは、前記円柱形空間の前記直径より大きな直径を有することを特徴とする、請求項１に記載の操向装置のスリップジョイント。
3. 前記連結部を前記シャフトに固定する固定部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の操向装置のスリップジョイント。
4. 前記固定部は、
   前記連結部の一端に形成され、かつ、内側に突出する係止部と、
   前記シャフトの一端の外周面に形成され前記係止部と係合する係止部溝と、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載の操向装置のスリップジョイント。
   

Images