JP7052582B2 - リング部材 - Google Patents

Description

本発明は、内側部材と外側部材との間でトルクを伝達するＣ状のリング部材に関する。

従来、内側部材と外側部材との間でトルクを伝達及び制限するためにトレランスリングが用いられる場合がある。トレランスリングは、制限トルク未満のトルクが内側部材又は外側部材に伝達された場合にトルクを伝達し、制限トルク以上のトルクが内側部材又は外側部材に伝達された場合に内側部材と外側部材と間の相対的な回転を許容する。

このようなトレランスリングでは、トルクの伝達及び制限を安定化させることが要求される。そこで、特許文献１では、トレランスリングの端部間の隙間によって生じるベアリング壁の歪みを減少させるために、周方向の位置によってサイズ及び形状が異なる突出部を有するトレランスリングが開示されている。

国際公開第２０１０／０２９４２９号

しかしながら、特許文献１のトレランスリングでは、トレランスリングの径の違い等によって突出部のサイズ及び形状のチューニングが必要となり汎用性が低い。

そこで、本発明は、高い汎用性を有し、トルクの伝達及び制限を安定化させることができるリング部材を提供する。

本発明の一態様に係るリング部材は、内側部材と外側部材との間でトルクを伝達するＣ状のリング部材であって、複数の第一基底部と、前記複数の第一基底部から径方向に突出する複数の第一突出部と、を備え、前記複数の第一基底部と前記複数の第一突出部とは、周方向に交互に並んで配置され、前記リング部材の周方向の一方の端部の少なくとも一部は、前記複数の第一基底部のうちの１つである第一端基底部を構成し、前記リング部材の周方向の他方の端部の少なくとも一部は、前記複数の第一突出部のうちの１つである第一端突出部を構成する。

本発明の一態様に係るリング部材は、高い汎用性を有し、周方向の端部において突出部間の距離を短くすることができ、トルクの伝達及び制限を安定化させることができる。

実施の形態１に係るリング部材の使用例を示すロック機構の斜視図 実施の形態１に係るリング部材の使用例を示すロック機構の分解斜視図 実施の形態１に係るリング部材の斜視図 実施の形態１に係るリング部材の部分平面図 実施の形態１に係るリング部材の部分断面図 実施の形態２に係るリング部材の斜視図 実施の形態２に係るリング部材の部分平面図 実施の形態２に係るリング部材の部分断面図 実施の形態２に係るリング部材の部分断面図

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
［リング部材の使用例］
図１は、実施の形態１に係るリング部材の使用例を示すロック機構の斜視図である。図２は、実施の形態１に係るリング部材の使用例を示すロック機構の分解斜視図である。ロック機構１では、リング部材１０は、トルク伝達部材及びトルク制限部材として機能する。

ステアリングシャフト２０は、内側部材の一例であり、軸回りに回転する回転部材である。ここでは、ステアリングシャフト２０は、長尺状の円筒部材であり、軸回りに回転可能に支持される。

キーロックカラー３０は、外側部材の一例であり、軸回りに回転する回転部材である。キーロックカラー３０は、円筒形状を有し、ステアリングシャフト２０によって軸方向に貫通される。キーロックカラー３０の外周面には、軸方向に延びる複数の溝３１が周方向に等間隔で配置されている。ロック時には、この複数の溝３１の少なくとも１つにロックキー（図示せず）が嵌入されることにより、キーロックカラー３０の回転が物理的に阻止される。

リング部材１０は、トルク伝達部材及びトルク制限部材として機能し、いわゆるトレランスリングである。具体的には、リング部材１０は、ステアリングシャフト２０の外周面とキーロックカラー３０の内周面との間に配置され、ステアリングシャフト２０とキーロックカラー３０との間でトルクを伝達する。さらに、制限トルク以上のトルクがステアリングシャフト２０に伝達された場合に、リング部材１０は、ステアリングシャフト２０とキーロックカラー３０と間の相対的な回転を許容する。つまり、リング部材１０は、キーロックカラー３０の回転が禁止された状態でステアリングシャフト２０の回転を許容する。

［リング部材の構成］
ここで、リング部材１０の詳細な構成について、図３～図５を参照しながら具体的に説明する。

図３は、実施の形態１に係るリング部材の斜視図である。具体的には、図３は、ステアリングシャフト２０とキーロックカラー３０との間に装着された状態のリング部材を示す。

図４は、実施の形態１に係るリング部材の部分平面図である。具体的には、図４は、図３のリング部材１０を平面状に展開した図である。図４において、水平方向は、ステアリングシャフト２０の周方向に対応し、垂直方向は、ステアリングシャフト２０の軸方向に対応する。

図５は、実施の形態１に係るリング部材の部分断面図である。具体的には、図５は、図４のｖ－ｖ断面線における断面図である。図５において、水平方向は、周方向に対応し、垂直方向上側は、径方向外側に対応し、垂直方向下側は、径方向内側に対応する。

図３に示すように、リング部材１０は、Ｃ状のリング部材であり、周方向に端部１１、１２を有する。本実施の形態では、リング部材１０は、波板形状の側壁を有する略円筒部材である。リング部材１０の端部１１、１２は、径方向に重複しており、重複部１３を形成する。リング部材１０は、周方向に交互に並んで配置された複数の基底部１４及び複数の突出部１５を備える。

複数の基底部１４は、複数の第一基底部の一例である。複数の基底部１４の各々は、軸方向に延びており、径方向内側（図５では下方）に湾曲する湾曲部である。複数の基底部１４は、端基底部１４１を含む。

端基底部１４１は、第一端基底部の一例であり、複数の基底部１４の中で端に位置する基底部である。端基底部１４１は、リング部材１０の周方向の一方の端部１１に形成されている。つまり、リング部材１０の端部１１は、端基底部１４１を構成する。端基底部１４１は、湾曲部の中間部分で軸方向に切断された形状を有する。

複数の突出部１５は、複数の第一突出部の一例である。複数の突出部１５の各々は、軸方向に延びる突条部であり、径方向外側（図５では上方）に湾曲する湾曲部である。複数の突出部１５は、端突出部１５１を含む。

端突出部１５１は、第一端突出部の一例であり、複数の突出部１５の中で端に位置する突出部である。端突出部１５１は、リング部材１０の周方向の他方の端部１２に形成されている。つまり、リング部材１０の端部１２は、端突出部１５１を構成する。端突出部１５１は、湾曲部の中間部分で軸方向に切断された形状を有し、図５に示すように、軸方向からみて半山状の断面を有する。

ステアリングシャフト２０とキーロックカラー３０との間にリング部材１０が装着された状態で、複数の基底部１４の各々の内周面の一部はステアリングシャフト２０の外周面に接触し、複数の基底部１４の各々の外周面はキーロックカラー３０の内周面との間に空隙を形成する。また、ステアリングシャフト２０とキーロックカラー３０との間にリング部材１０が装着された状態で、複数の突出部１５の各々の外周面の一部領域はキーロックカラー３０の内周面に接触し、複数の突出部１５の各々の内周面はステアリングシャフト２０の外周面との間に空隙を形成する。

また、ステアリングシャフト２０とキーロックカラー３０との間にリング部材１０が装着された状態で、端基底部１４１の端部は、端突出部１５１の下に挿入される。この状態でステアリングシャフト２０に制限トルク以上のトルクが伝達された場合に、図５に示すように、端基底部１４１及び端突出部１５１は径方向に接触する。

［効果等］
以上のように、本実施の形態に係るリング部材１０によれば、リング部材１０の周方向の一方の端部１１の少なくとも一部は、複数の基底部１４のうちの１つである端基底部１４１を構成し、リング部材１０の周方向の他方の端部１２の少なくとも一部は、複数の突出部１５のうちの１つである端突出部１５１を構成することができる。端突出部１５１は、径方向に突出しているので、リング部材１０がステアリングシャフト２０とキーロックカラー３０との間に装着されたときに、端基底部１４１は、端突出部１５１と径方向に重複することができる。したがって、リング部材１０は、端部１１、１２間の周方向の隙間を埋めることができ、突出部間の周方向の間隔が間延びすることを抑制することができる。その結果、リング部材１０は、トルクの伝達及び制限を安定化させることができる。さらに、本実施の形態では、リング部材１０の径が違っても突出部の形状等を変化させる必要はなく、高い汎用性を実現することができる。

また、本実施の形態に係るリング部材１０によれば、ステアリングシャフト２０に制限トルク以上のトルクが伝達された場合に、端基底部１４１及び端突出部１５１は、径方向に接触することができる。したがって、端突出部１５１の径方向の変形を抑制することができ、端突出部１５１の強度を向上させることができる。その結果、端突出部１５１の機能低下を抑制することができ、トルクの伝達及び制限を安定化させることができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態に係るリング部材は、軸方向にずれて位置する２つの環状領域の各々に、複数の基底部及び複数の突出部を備える点が、主として上記実施の形態１と異なる。以下に、上記実施の形態１と異なる点を中心に本実施の形態について説明する。

なお、本実施の形態におけるリング部材１０Ａの使用例は、実施の形態１におけるリング部材１０の使用例（図１及び図２を参照）と同様であるので、図示及び説明を省略する。

［リング部材の構成］
本実施の形態に係るリング部材１０Ａの構成について図６～図９を参照しながら具体的に説明する。

図６は、実施の形態２に係るリング部材の斜視図である。具体的には、図６は、ステアリングシャフト２０とキーロックカラー３０との間に装着された状態のリング部材１０Ａを示す。

図７は、実施の形態２に係るリング部材の部分平面図である。具体的には、図７は、図６のリング部材１０Ａを平面状に展開した図である。図７において、水平方向は、ステアリングシャフト２０の周方向に対応し、垂直方向は、ステアリングシャフト２０の軸方向に対応する。

図８及び図９は、実施の形態１に係るリング部材の部分断面図である。具体的には、図８は、図７のｖｉｉｉ－ｖｉｉｉ断面線における断面図であり、図９は、図７のｉｘ－ｉｘ断面線における断面図である。図８及び図９において、水平方向は、周方向に対応し、垂直方向上側は、径方向外側に対応し、垂直方向下側は、径方向内側に対応する。

図６に示すように、リング部材１０Ａは、実施の形態１と同様に、Ｃ状のリング部材である。本実施の形態では、リング部材１０Ａは、第一環状領域１６Ａ及び第二環状領域１６Ｂを備える。第二環状領域１６Ｂは、第一環状領域１６Ａから軸方向にずれて配置されている。

第一環状領域１６Ａには、複数の第一基底部１４Ａ及び複数の第一突出部１５Ａが交互に並んで配置されている。また、第二環状領域１６Ｂには、複数の第二基底部１４Ｂ及び複数の第二突出部１５Ｂが交互に並んで配置されている。

複数の第一基底部１４Ａの各々は、軸方向に延びる平板部である。複数の第一基底部１４Ａは、第一端基底部１４１Ａを含む。

第一端基底部１４１Ａは、複数の第一基底部１４Ａの中で端に位置する第一基底部である。第一端基底部１４１Ａは、リング部材１０Ａの周方向の一方の端部１１Ａに形成されている。つまり、リング部材１０Ａの端部１１Ａのうち第一環状領域１６Ａに含まれる部分は、第一端基底部１４１Ａを構成する。

第一端基底部１４１Ａは、リング部材１０Ａの周方向に突出する第一突端部１４２Ａを有する。リング部材１０Ａがステアリングシャフト２０とキーロックカラー３０との間に装着された状態で、第一突端部１４２Ａは、第一端突出部１５１Ａとステアリングシャフト２０の外周面との間に挿入される。図７に示すように、第一突端部１４２Ａは、径方向からみて台形状にリング部材１０Ａの端縁から突出している。

複数の第一突出部１５Ａの各々は、軸方向に延びる突条部であり、径方向外側（図８では上方）に湾曲する湾曲部である。複数の第一突出部１５Ａは、第一端突出部１５１Ａを含む。

第一端突出部１５１Ａは、複数の第一突出部１５Ａの中で端に位置する第一突出部である。第一端突出部１５１Ａは、リング部材１０Ａの周方向の他方の端部１２Ａに形成されている。つまり、リング部材１０Ａの端部１２Ａのうち第一環状領域１６Ａに含まれる部分は、第一端突出部１５１Ａを構成する。第一端突出部１５１Ａは、湾曲部の中間部分で軸方向に切断された形状を有し、軸方向からみて半山状の断面を有する。

複数の第二基底部１４Ｂの各々は、軸方向に延びる平板部である。複数の第二基底部１４Ｂは、第二端基底部１４１Ｂを含む。

第二端基底部１４１Ｂは、複数の第二基底部１４Ｂの端に位置する。第二端基底部１４１Ｂは、リング部材１０Ａの周方向の他方の端部１２Ａに形成されている。つまり、リング部材１０Ａの端部１２Ａのうち第二環状領域１６Ｂに含まれる部分は、第二端基底部１４１Ｂを構成する。

第二端基底部１４１Ｂは、リング部材１０Ａの周方向に突出する第二突端部１４２Ｂを有する。リング部材１０Ａがステアリングシャフト２０とキーロックカラー３０との間に装着された状態で、第二突端部１４２Ｂは、第二端突出部１５１Ｂとステアリングシャフト２０の外周面との間に挿入される。図７に示すように、第二突端部１４２Ｂは、径方向からみて台形状にリング部材１０Ａの端縁から突出している。

複数の第二突出部１５Ｂの各々は、軸方向に延びる突条部であり、径方向外側（図９では上方）に湾曲する湾曲部である。複数の第二突出部１５Ｂは、第二端突出部１５１Ｂを含む。

第二端突出部１５１Ｂは、複数の第二突出部１５Ｂの端に位置する。第二端突出部１５１Ｂは、リング部材１０Ａの周方向の一方の端部１１Ａに形成されている。つまり、リング部材１０の端部１１Ａのうち第二環状領域１６Ｂに含まれる部分は、第二端突出部１５１Ｂを構成する。第二端突出部１５１Ｂは、湾曲部の中間部分で軸方向に切断された形状を有し、軸方向からみて半山状の断面を有する。

ステアリングシャフト２０とキーロックカラー３０との間にリング部材１０Ａが装着された状態で、第一端基底部１４１Ａの第一突端部１４２Ａは、第一端突出部１５１Ａの下に挿入され、第二端基底部１４１Ｂの第二突端部１４２Ｂは、第二端突出部１５１Ｂの下に挿入される。この状態でステアリングシャフト２０に制限トルク以上のトルクが伝達された場合に、第一端基底部１４１Ａ及び第一端突出部１５１Ａは径方向に接触し、第二端基底部１４１Ｂ及び第二端突出部１５１Ｂは径方向に接触する。

［効果等］
以上のように、本実施の形態に係るリング部材１０Ａによれば、複数の第一基底部１４Ａ及び複数の第一突出部１５Ａを、リング部材１０Ａの第一環状領域１６Ａに周方向に交互に並んで配置し、複数の第二基底部１４Ｂ及び複数の第二突出部１５Ｂを、リング部材１０Ａの第二環状領域１６Ｂに周方向に交互に並んで配置することができる。したがって、複数の突出部がリング部材１０Ａの全領域に一列に並んで配置される場合よりも、突出部の軸方向の長さを減少させることができ、突出部の軸方向の中央部分の強度低下を抑制することができる。

また、本実施の形態に係るリング部材１０Ａによれば、一方の端部１１Ａは、第一端基底部１４１Ａ及び第二端突出部１５１Ｂを構成することができ、他方の端部１１Ｂは、第一端突出部１５１Ａ及び第二端基底部１４１Ｂを構成することができる。つまり、２つの端突出部を異なる端部に設けることができる。したがって、突出部の配置及び強度を均一化することができ、トルクの伝達及び制限を安定化させることができる。

また、本実施の形態に係るリング部材１０Ａによれば、第一端基底部１４１Ａ及び第二端基底部１４１Ｂは、それぞれ、リング部材１０Ａの周方向に突出する第一突端部１４２Ａ及び第二突端部１４２Ｂを有することができる。したがって、第一突端部１４２Ａ及び第二突端部１４２Ｂを、第一端突出部１５１Ａ及び第二端突出部１５１Ｂの下にそれぞれ挿入することができ、端部１１Ａ、１２Ａ間の隙間を確実に埋めることができる。

（他の実施の形態）
以上、本発明の１つまたは複数の態様に係るリング部材について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の１つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

例えば、上記各実施の形態において、突出部は、基底部から径方向外側に突出していたが、これに限定されない。つまり、突出部は、基底部から径方向内側に突出してもよい。この場合、突出部の内周面の少なくとも一部は、ステアリングシャフトの外周面と接触し、突出部の外周面は、キーロックカラーの内周面との間に空隙を形成する。

なお、上記各実施の形態において、リング部材は、車両用操舵装置におけるステアリングシャフトのロック機構に用いられていたが、リング部材の用途はこれに限られない。例えば、リング部材は、各種機械デバイス（例えば車両用クラッチ、ハードディスクドライブ等）のためのトレランスリングとして用いられてもよい。

なお、上記実施の形態２において、リング部材１０Ａの端部１１に第一端基底部１４１Ａ及び第二端突出部１５１Ｂが形成され、リング部材１０Ａの端部１２に第一端突出部１５１Ａ及び第二端基底部１４１Ｂが形成されていたが、これに限られない。例えば、リング部材１０Ａの端部１１に第一端基底部１４１Ａ及び第二端基底部１４１Ｂが形成され、リング部材１０Ａの端部１２に第一端突出部１５１Ａ及び第二端突出部１５１Ｂが形成されてもよい。

なお、上記各実施の形態では、複数の基底部及び複数の突出部は、１つ又は２つの環状領域に形成されていたが、これに限られない。例えば、複数の基底部及び複数の突出部は、３以上の環状領域にそれぞれ形成されてもよい。

なお、上記各実施の形態では、周方向に並ぶ複数の突出部の各々は、軸方向に延びていたが、これに限られない。例えば、周方向に並ぶ複数の突出部の各々は、軸方向に並ぶ２以上の突出部によって構成されてもよい。

なお、上記各実施の形態における複数の基底部及び複数の突出部の各々の形状は、例示であり、これに限定されない。例えば、複数の突出部の各々は、軸方向からみて１以上の屈曲部を有する断面形状であってもよい。

なお、上記各実施の形態のおける端基底部及び端突出部の各々の形状も、例示であり、これに限定されない。

なお、上記各実施の形態では、ステアリングシャフトに制限トルク以上のトルクが伝達された場合に、端基底部及び端突出部が径方向に接触すると説明していたが、ステアリングシャフトに制限トルク未満のトルクが伝達された場合に、端基底部及び端突出部が径方向に接触することを排除することを意味しない。

なお、上記各実施の形態では、端突出部を除く複数の突出部のすべては、同一の形状及びサイズを有していたが、これに限定されない。例えば、周方向の位置によって突出部の形状及びサイズが異なってもよい。

内側部材と外側部材との間でトルクを伝達するリング部材として利用でき、例えばトレランスリングに適用できる。

１ ロック機構
１０、１０Ａ リング部材
２０ ステアリングシャフト
３０ キーロックカラー
３１ 複数の溝
１１、１１Ａ、１２、１２Ａ 端部
１４ 複数の基底部
１４Ａ 複数の第一基底部
１４Ｂ 複数の第二基底部
１５ 複数の突出部
１５Ａ 複数の第一突出部
１５Ｂ 複数の第二突出部
１６Ａ 第一環状領域
１６Ｂ 第二環状領域
１４１ 端基底部
１４１Ａ 第一端基底部
１４１Ｂ 第二端基底部
１４２Ａ 第一突端部
１４２Ｂ 第二突端部
１５１ 端突出部
１５１Ａ 第一端突出部
１５１Ｂ 第二端突出部

Claims (8)

1. 内側部材と外側部材との間でトルクを伝達するＣ状のリング部材であって、
   複数の第一基底部と、
   前記複数の第一基底部から径方向に突出する複数の第一突出部と、を備え、
   前記複数の第一基底部と前記複数の第一突出部とは、周方向に交互に並んで配置され、
   前記リング部材の周方向の一方の端部の少なくとも一部は、前記複数の第一基底部のうちの１つである第一端基底部を構成し、
   前記リング部材の周方向の他方の端部の少なくとも一部は、前記複数の第一突出部のうちの１つである第一端突出部を構成する、
   リング部材。
2. 前記第一端突出部は、軸方向からみて半山状の断面を有する、
   請求項１に記載のリング部材。
3. 前記リング部材が前記内側部材と前記外側部材との間に装着された状態で、前記第一端基底部の端部は、前記第一端突出部の下に挿入され、
   前記内側部材又は前記外側部材に制限トルク以上のトルクが伝達された場合に、前記第一端基底部及び前記第一端突出部は、径方向に接触する、
   請求項１又は２に記載のリング部材。
4. 前記リング部材は、さらに、
   複数の第二基底部と、
   前記複数の第二基底部から径方向に突出する複数の第二突出部と、を備え、
   前記複数の第一基底部及び前記複数の第一突出部は、前記リング部材の第一環状領域に周方向に交互に並んで配置され、
   前記複数の第二基底部及び前記複数の第二突出部は、前記リング部材の前記第一環状領域から軸方向にずれた第二環状領域に周方向に交互に並んで配置される、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のリング部材。
5. 前記リング部材の前記一方の端部のうち前記第一環状領域に含まれる部分は、前記第一端基底部を構成し、
   前記リング部材の前記他方の端部のうち前記第一環状領域に含まれる部分は、前記第一端突出部を構成し、
   前記リング部材の前記一方の端部のうち前記第二環状領域に含まれる部分は、前記複数の第二突出部のうちの１つである第二端突出部を構成し、
   前記リング部材の前記他方の端部のうち前記第二環状領域に含まれる部分は、前記複数の第二基底部のうちの１つである第二端基底部を構成する、
   請求項４に記載のリング部材。
6. 前記第一端基底部及び前記第二端基底部は、それぞれ、前記リング部材の周方向に突出する第一突端部及び第二突端部を有する、
   請求項５に記載のリング部材。
7. 前記第二端突出部は、軸方向からみて半山状の断面を有する、
   請求項５又は６に記載のリング部材。
8. 前記リング部材が前記内側部材と前記外側部材との間に装着された状態で、前記第二端基底部の端部は、前記第二端突出部の下に挿入され、
   前記内側部材又は前記外側部材に制限トルク以上のトルクが伝達された場合に、前記第二端基底部及び前記第二端突出部は、径方向に接触する、
   請求項５～７のいずれか１項に記載のリング部材。

Images