JP6436485B2 - 伸縮軸およびステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は伸縮軸およびステアリング装置に関する。

特許文献１では、インナーシャフトの先端部に配置されたワッシャとボールとの間に、コイルばねを配置した伸縮軸が提案されている。
特許文献２では、雄軸の軸端にかしめ固定されたワッシャと、ボールに対向するワッシャとの間に、バネ板を介在させた伸縮軸が提案されている。

特開２０１０−０５３９４３号公報 特開２００９−１９７８１８号公報

各特許文献では、伸縮軸の伸切り時に、ボールの衝突荷重を伸縮軸の軸方向のみで緩衝するため、緩衝効果があまり高くない。このため、伸切り時に打音が発生し、伸縮軸が適用されたステアリング装置等において、騒音の原因となる。
本発明の目的は、緩衝効果の高い伸縮軸およびこれを含むステアリング装置を提供することである。

請求項１の発明は、外周面（１０ａ）に軸方向に延びる凹溝（１１）が形成された内軸（１０）と、内周面（２０ａ）に軸方向に延びる凹溝（２１）が形成された外軸（２０）と、前記内軸および前記外軸の凹溝間に配置され軸方向に並ぶ列をなす複数の転動体（３０）と、前記外軸に対する前記内軸のストロークエンドにおいて列の端部の転動体（３０ｅ）が前記内軸の凹溝から脱落することを規制するストッパ（４１）と、前記ストッパと列の端部の転動体との間に介在する緩衝体（５１）と、を備え、前記緩衝体は、列の端部の転動体に対向する端面に、前記内軸の軸直角面（Ｐ）に対して傾斜し前記ストロークエンドにおいて列の端部の転動体と当接する傾斜状の当接部（５１ｂ，５１Ｓｂ；５１Ｔｂ，５１Ｔｃ）を設けており、前記凹溝として、前記内軸および前記外軸のそれぞれに、軸直角方向に対向する一対の凹溝が設けられ、前記ストッパとして、前記内軸の対応する凹溝からの転動体の脱落をそれぞれ規制する一対のストッパが設けられ、前記緩衝体として、対応するストッパと対応する列の端部の転動体との間にそれぞれ介在する一対の緩衝体が設けられ、前記一対の緩衝体と前記一対の緩衝体間を連結する連結部（５２）と係合部（５３）とを一体に含む緩衝体ユニット（５０；５０Ｓ；５０Ｔ）であって、前記係合部が当該緩衝体ユニットを前記内軸に仮保持するように前記内軸に係合する緩衝体ユニットが設けられている伸縮軸（１）を提供する。

なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
請求項２の発明は、外周面に軸方向に延びる凹溝が形成された内軸と、内周面に軸方向に延びる凹溝が形成された外軸と、前記内軸および前記外軸の凹溝間に配置され軸方向に並ぶ列をなす複数の転動体と、前記外軸に対する前記内軸のストロークエンドにおいて列の端部の転動体が前記内軸の凹溝から脱落することを規制するストッパと、前記ストッパと列の端部の転動体との間に介在する緩衝体と、を備え、前記緩衝体は、列の端部の転動体に対向する端面に、前記内軸の軸直角面に対して傾斜し前記ストロークエンドにおいて列の端部の転動体と当接する傾斜状の当接部を設けており、前記凹溝として、前記内軸および前記外軸のそれぞれに、軸直角方向に対向する一対の凹溝が設けられ、前記ストッパとして、前記内軸の対応する凹溝からの転動体の脱落をそれぞれ規制する一対のストッパが設けられ、前記緩衝体として、対応するストッパと対応する列の端部の転動体との間にそれぞれ介在する一対の緩衝体が設けられ、前記一対の緩衝体と前記一対の緩衝体間を連結する連結部（５２）とを一体に含む緩衝体ユニット（５０；５０Ｓ；５０Ｔ）が設けられ、前記内軸の軸直角方向孔（１２）に挿通保持されたピン（４０）を備え、前記ピンの一対の端部が、前記一対の緩衝体のピン挿通孔にそれぞれ挿通されて前記一対の緩衝体を支持するとともに前記一対のストッパ（４１）を構成している伸縮軸を提供する。

請求項３のように、前記連結部は、弾性変形可能であってもよい。

請求項４のように、前記当接部（５１ｂ）は、前記軸直角面に対して傾斜する傾斜面を含んでいてもよい。
請求項５のように、前記当接部（５１Ｓｂ；５１Ｔｂ，５１Ｔｃ）は、前記緩衝体（５１Ｓ，５１Ｔ）の前記端面に設けられた凹部（５４；５４１，５４２）を取り囲む環状をなして弾性的に拡径可能であってもよい。

請求項６の発明は、前記伸縮軸により構成されたインターミディエイトシャフト（１００）を含むステアリング装置（６０）を提供する。

請求項１の発明によれば、軸方向に移動してきた転動体が、緩衝体の傾斜状の当接部に衝突するときに、衝突荷重の一部を軸方向以外の方向に分散して逃がすことができる。これにより、緩衝効果を高くすることができる。
また、一対の緩衝体が互いに他の緩衝体が受ける衝突エネルギを連結部を介して緩衝するので、緩衝効果をより高くすることができる。また、一対の緩衝体を一括して取り扱うことにより、組立性が向上する。
また、組立時において、緩衝体ユニットを内軸に仮保持することにより、組立性が向上する。
請求項２の発明によれば、軸方向に移動してきた転動体が、緩衝体の傾斜状の当接部に衝突するときに、衝突荷重の一部を軸方向以外の方向に分散して逃がすことができる。これにより、緩衝効果を高くすることができる。
また、一対の緩衝体が互いに他の緩衝体が受ける衝突エネルギを連結部を介して緩衝するので、緩衝効果をより高くすることができる。また、一対の緩衝体を一括して取り扱うことにより、組立性が向上する。
また、内軸の軸直角方向孔に挿通保持されたピンの一対の端部が、それぞれ対応する緩衝体を支持するとともにストッパを構成する。したがって、構造を簡素化することができる。

また、請求項３の発明によれば、連結部が弾性変形することにより、緩衝効果をより高くすることができる。

また、請求項４の発明によれば、転動体の衝突に際して、傾斜面によって転動体の衝突荷重を分散させることができる。
また、請求項５のように、転動体の衝突に際して、凹部を取り囲む環状の当接部が弾性的に拡径することにより、緩衝効果を向上することができる。
また、請求項６の発明によれば、インターミディエイトシャフトの打音による騒音が抑制されたステアリング装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の伸縮軸の要部の断面図である。 内軸とストッパ機能を有するピンと緩衝体ユニットとの分解斜視図である。 緩衝体ユニットが仮保持された内軸とピンとの分解斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は緩衝動作を順次に示す伸縮軸の要部の拡大断面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態における緩衝体周辺の概略断面図であり、（ｂ）は本発明の第３実施形態における緩衝体周辺の概略断面図である。 本発明の第４実施形態に係るステアリング装置の概略図であり、ステアリング装置のインターミディエイトシャフトに伸縮軸が適用されている。

本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の伸縮軸の一部破断正面図である。図１に示すように、伸縮軸１は、外周面１０ａに軸方向Ｘに延びる凹溝１１が形成された内軸１０と、内周面２０ａに軸方向Ｘに延びる凹溝２１が形成された外軸２０とを備える。また、伸縮軸１は、内軸１０および外軸２０の凹溝１１，２１間に配置され、軸方向Ｘに並ぶ列をなす複数の転動体３０を備える。転動体３０は、例えば金属製のボールである。

内軸１０は、軸直角方向Ｒに対向する一対の凹溝１１を設けており、外軸２０は、軸直角方向Ｒに対向する一対の凹溝２１を設けている。内軸１０の各凹溝１１と外軸２０の対応する凹溝２１との間に、それぞれ列をなす複数の転動体３０が介在している。
分解斜視図である図２に示すように、内軸１０は、両端が一対の凹溝１１の底に開口するように軸直角方向Ｒに延びる軸直角方向孔１２を備えている。図１に示すように、軸直角方向孔１２には、ピン４０が挿通保持されている。具体的には、ピン４０は、軸直角方向孔１２に圧入されている。ピン４０の一対の端部が、軸直角方向孔１２から対応する凹溝１１内にそれぞれ突出して、一対のストッパ４１を構成している。

図１において、外軸２０に対して内軸１０が伸び側（図１において右側）のストロークエンドに達するときに、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ストッパ４１によって、列の端部の転動体３０ｅが内軸１０の対応する凹溝１１から脱落することが規制される。
ストッパ４１は、緩衝体５１を介して衝撃を吸収しながら列の端部の転動体３０ｅを受けるようになっている。具体的には、伸縮軸１は、図２に示すような一対の緩衝体５１を含む緩衝体ユニット５０を備える。

緩衝体ユニット５０は、一対の緩衝体５１と、一対の緩衝体５１間を連結する連結部５２と、連結部５２の中間部から連結部５２と異なる方向に互いに反対側に延びる一対の係合部としての係合腕５３とを一体に含むユニットである。
緩衝体ユニット５０は、単一の材料で一体に形成されている。緩衝体ユニット５０は、弾性体で形成されている。緩衝体ユニット５０は、樹脂、ゴムまたは金属で形成されている。

図１に示すように、各緩衝体５１は、各ストッパ４１と対応する列の端部の転動体３０ｅとの間に介在している。連結部５２は、内軸１０の軸端面１３に対向しており、例えば曲げ変形等の弾性変形が可能である。
各緩衝体５１は、連結部５２の両端から軸方向Ｘに延びる円柱状の部材である。各緩衝体５１は、対応する凹溝１１，２１間に配置される。各緩衝体５１は、ピン４０の対応する端部（ストッパ４１）を挿通させるピン挿通孔５１ａを有している。

また、緩衝体５１は、対応する列の端部の転動体３０ｅと対向する端面を含み、その端面は、内軸１０の伸び側のストロークエンドにおいて、対応する列の端部の転動体３０ｅと当接する当接部５１ｂを有している。図４（ａ）に示すように、当接部５１ｂは、内軸１０の軸直角面Ｐに対して傾斜する傾斜面からなる。
一対の係合腕５３は、それぞれ略Ｌ字形をなすフック状のものである。一対の係合腕５３は、弾性的に拡開された状態で、その復元力によって、内軸１０の外周面１０ａの軸直角方向対向部分を弾性的に挟持する。

図３に示すように、伸縮軸１の組立時において、ピン４０を内軸１０に組み付ける前段階で、一対の係合腕５３が、緩衝体ユニット５０を内軸１０に仮保持するように、内軸１０の外周面１０ａに係合する。
このように、緩衝体ユニット５０が内軸１０に仮保持された状態で、ピン４０が、一対の緩衝体５１のピン挿通孔５１ａを挿通するようにして内軸１０の軸直角方向孔１２（図２参照）に圧入されることになる。

本実施形態によれば、図４（ａ）に示すように、内軸１０の伸び側のストロークエンドにおいて、軸方向Ｘに移動してきた列の端部の転動体３０ｅが、緩衝体５１の端面の傾斜状の当接部５１ｂに衝突するときに、その衝突荷重Ｆが、軸方向Ｘの荷重成分Ｆ１と、軸方向Ｘ以外の方向である分散方向Ｙの荷重成分Ｆ２とに分散されて逃がされる。これにより、緩衝効果を高くすることができる。ひいては、伸縮軸１の伸切り時の打音による騒音を低減することができる。

仮に、内軸の伸び側のストロークエンドにおいて（すなわち、伸縮軸の伸切り状態において）、ピンが列の端部の転動体を直接受けたり、特許文献１のようにワッシャで受ける場合、転動体の転動がピンやワッシャによって規制される、いわゆる噛み込みを生ずるおそれがある。このため、伸縮軸が伸切り状態でロックされたり、伸縮軸の伸縮荷重が増大したりするおそれがある。これに対して、本実施形態では、ストッパ４１と列の端部の転動体３０ｅとの間に緩衝体５１を介在させているので、伸切り時における前記ロックの発生や前記伸縮荷重の増大を抑制することができる。

また、一対の緩衝体５１と一対の緩衝体５１間を連結する連結部５２とを一体に含む緩衝体ユニット５０が構成されている。このため、一対の緩衝体５１が、互いに他の緩衝体５１が受ける衝突エネルギを連結部５２を介して緩衝する。これにより、緩衝効果をより高くすることができる。また、伸縮軸１の組立時において、一対の緩衝体５１を一体の緩衝体ユニット５０として一括して取り扱うことにより、組立性が向上する。

また、緩衝時において、図４（ｂ）の白抜き矢符に示すように、連結部５２が曲げにより弾性変形するので、緩衝効果をより高くすることができる。
また、図３に示すように、組立時において、係合腕５３を用いて緩衝体ユニット５０を内軸１０に仮保持することにより、組立性が向上する。
また、図１に示すように、内軸１０の軸直角方向孔１２に挿通保持されたピン４０の一対の端部が、それぞれ対応する緩衝体５１を支持するとともにストッパ４１を構成する。したがって、構造を簡素化することができる。

また、当接部５１ｂと列の端部の転動体３０ｅとの衝突に際して、当接部５１ｂのなす傾斜面によって、転動体３０ｅの衝突荷重を分散させることができる。
（第２実施形態、第３実施形態）
図５（ａ）は、本発明の第２実施形態における緩衝体５０Ｓの周辺の概略断面図である。図５（ａ）の第２実施形態が図４（ａ）の第１実施形態と主に異なるのは、下記である。すなわち、緩衝体ユニット５０Ｓの緩衝体５１Ｓにおいて軸直角面Ｐに対して傾斜する傾斜状の端面に、凹部５４と、凹部５４を取り囲む環状壁５５とが設けられている。その環状壁５５の内周縁が、環状の当接部５１Ｓｂを構成している。環状の当接部５１Ｓｂは、環状壁５５とともに拡径するように弾性変形可能である（白抜き矢符を参照）。

図５（ａ）の第２実施形態の構成要素において、図４（ａ）の第１実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図４（ａ）の第２実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。
第２実施形態によれば、第１実施形態と同じ効果を奏することに加えて、当接部５１Ｓｂ自身が弾性的に拡径することで、緩衝効果をより高くすることができる。

図５（ｂ）は、本発明の第３実施形態における緩衝体５０Ｔの周辺の概略断面図である。図５（ｂ）の第３実施形態が、図５（ａ）の第２実施形態と異なるのは、緩衝体ユニット５０Ｔの緩衝体５１Ｔにおいて軸直角面Ｐに対して傾斜する傾斜状の端面に、二段の凹部５４１，５４２と、二段の環状の当接部５１Ｔｂ，５１Ｔｃが設けられることにより、緩衝効果がより一層高くされている点である。

図５（ｂ）の第３実施形態の構成要素において、図５（ａ）の第２実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図５（ａ）の第２実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。
（第４実施形態）
第１〜第３の各実施形態の伸縮軸は、図６に示すようなステアリング装置６０のインターミディエイトシャフト１００に適用されてもよい。

具体的には、ステアリング装置６０は、一端にステアリングホイール６１が連結されたステアリングシャフト６２と、ピニオン軸６３およびラック軸６４を含むラックアンドピニオン機構からなり転舵輪６５を転舵する転舵機構６６と、ステアリングシャフト６２とピニオン軸６３との間に介在して操舵トルクを伝達するインターミディエイトシャフト１００とを備えている。

インターミディエイトシャフト１００の一端が、自在継手６７を介してステアリングシャフト６２と連結される。インターミディエイトシャフト１００の他端が、自在継手６８を介してピニオン軸６３と連結される。インターミディエイトシャフト１００を構成する伸縮軸の内軸および外軸の何れか一方がアッパー側となり、他方がロアー側となる。
本実施形態によれば、インターミディエイトシャフト１００に関する打音による騒音を低減することができる。

本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、一対の緩衝体が一体の緩衝体ユニットを構成しているが、これに限らず、一対の緩衝体が、互いに独立して設けられてもよい。その他、本発明は、特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１…伸縮軸、１００…インターミディエイトシャフト、１０…内軸、１０ａ…外周面、１１…凹溝、１２…軸直角方向孔、１３…軸端面、２０…外軸、２０ａ…内周面、２１…凹溝、３０…転動体、３０ｅ…列の端部の転動体、４０…ピン、４１…ストッパ（ピンの端部）、５０；５０Ｓ；５０Ｔ…緩衝体ユニット、５１；５１Ｓ；５１Ｔ…緩衝体、５１ａ…ピン挿通孔、５１ｂ；５１Ｓｂ；５１Ｔｂ，５１Ｔｃ…当接部、５２…連結部、５３…係合腕（係合部）、５４；５４１，５４２…凹部、５５…環状壁、６０…ステアリング装置、Ｆ…衝突荷重、Ｆ１，Ｆ２…荷重成分、Ｐ…軸直角面、Ｒ…軸直角方向、Ｘ…軸方向、Ｙ…分散方向

Claims (6)

1. 外周面に軸方向に延びる凹溝が形成された内軸と、
   内周面に軸方向に延びる凹溝が形成された外軸と、
   前記内軸および前記外軸の凹溝間に配置され軸方向に並ぶ列をなす複数の転動体と、
   前記外軸に対する前記内軸のストロークエンドにおいて列の端部の転動体が前記内軸の凹溝から脱落することを規制するストッパと、
   前記ストッパと列の端部の転動体との間に介在する緩衝体と、を備え、
   前記緩衝体は、列の端部の転動体に対向する端面に、前記内軸の軸直角面に対して傾斜し前記ストロークエンドにおいて列の端部の転動体と当接する傾斜状の当接部を設けており、
   前記凹溝として、前記内軸および前記外軸のそれぞれに、軸直角方向に対向する一対の凹溝が設けられ、
   前記ストッパとして、前記内軸の対応する凹溝からの転動体の脱落をそれぞれ規制する一対のストッパが設けられ、
   前記緩衝体として、対応するストッパと対応する列の端部の転動体との間にそれぞれ介在する一対の緩衝体が設けられ、
   前記一対の緩衝体と前記一対の緩衝体間を連結する連結部と係合部とを一体に含む緩衝体ユニットであって、前記係合部が当該緩衝体ユニットを前記内軸に仮保持するように前記内軸に係合する緩衝体ユニットが設けられている伸縮軸。
2. 外周面に軸方向に延びる凹溝が形成された内軸と、
   内周面に軸方向に延びる凹溝が形成された外軸と、
   前記内軸および前記外軸の凹溝間に配置され軸方向に並ぶ列をなす複数の転動体と、
   前記外軸に対する前記内軸のストロークエンドにおいて列の端部の転動体が前記内軸の凹溝から脱落することを規制するストッパと、
   前記ストッパと列の端部の転動体との間に介在する緩衝体と、を備え、
   前記緩衝体は、列の端部の転動体に対向する端面に、前記内軸の軸直角面に対して傾斜し前記ストロークエンドにおいて列の端部の転動体と当接する傾斜状の当接部を設けており、
   前記凹溝として、前記内軸および前記外軸のそれぞれに、軸直角方向に対向する一対の凹溝が設けられ、
   前記ストッパとして、前記内軸の対応する凹溝からの転動体の脱落をそれぞれ規制する一対のストッパが設けられ、
   前記緩衝体として、対応するストッパと対応する列の端部の転動体との間にそれぞれ介在する一対の緩衝体が設けられ、
   前記一対の緩衝体と前記一対の緩衝体間を連結する連結部とを一体に含む緩衝体ユニットが設けられ、
   前記内軸の軸直角方向孔に挿通保持されたピンを備え、
   前記ピンの一対の端部が、前記一対の緩衝体のピン挿通孔にそれぞれ挿通されて前記一対の緩衝体を支持するとともに前記一対のストッパを構成している伸縮軸。
3. 請求項１または２において、前記連結部は、弾性変形可能である伸縮軸。
4. 請求項１から３の何れか一項において、前記当接部は、前記軸直角面に対して傾斜する傾斜面を含む伸縮軸。
5. 請求項１から４の何れか一項において、前記当接部は、前記緩衝体の前記端面に設けられた凹部を取り囲む環状をなして弾性的に拡径可能である伸縮軸。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の伸縮軸により構成されたインターミディエイトシャフトを含むステアリング装置。

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