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

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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。
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