JPH08511850A - 可変長さ軸組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 かじ取軸継手（１）が外側管状軸部材（２０）と、前記外側管状軸部材内に摺動可能に挿入される共軸の内側軸部材（２４）とを備え、外側管状軸部材は、内側周辺壁を有し、内側軸部材は外側周辺壁を有し、内側周辺壁と前記外側周辺壁は二つの軸部材間にトルクを伝える相補的形を有し、また、伝達されたトルクに対抗する力を生ずるバイアス部材（２２）を内側軸部材と前記外側管状軸部材との間に備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 可変長さ軸組立体 発明の背景 本発明は一般的にいえば長さが可変である軸組立体に関し、さらに詳しくいえ ば自動車のかじ取装置におけるかじ取軸として用いるのに適している軸組立体に 関するものである。 幾つかの用途においては、自動車の組立中、一端においてステアリングコラム にそして他方の端でかじ取歯車に取付けられる軸組立体は、基準の動作位置に取 付けるために軸方向に伸ばされなければならない。したがって、取付けを容易に するために摺動させる力を小さくすることが不可欠である。軸組立体に対する追 加の要求は、道路状況によるすべてのボディ／シヤーシーのたわみを収容するこ とができることである。 一般に、軸組立体を軸方向に摺動させる力を小さくするために、雄部材と雌部 材の間の隙間は、大きくならなければならない。したがって、この軸組立体の回 転遊びが大きくなる。かじ取をできるだけ敏感にする企てのために回転遊びを小 さくすることがどうしても必要になった。 前述のことは現在の可変長さ軸組立体にあると知られている欠点を示している 。従って、上述の欠点の一つ以上を克服することを目的とした代替品を提供する ことが有益であることは明らかである。それ故、後でさらに完全に開示する特徴 を備える適当な代替品を提供する。 発明の概要 本発明の一つの面において、これは外側管状軸部と、前記外側管状軸部材内に 摺動可能に挿入される共軸の内側軸部材とを備え、前記外側管状軸部材は、内側 周辺壁を有し、前記内側軸部材は外側周辺壁を有し、前記内側周辺壁と前記外側 周辺壁は二つの軸部材間にトルクを伝える相補的形を有し、また、伝達されたト ルクに対抗する力を生ずるバイアス部材を前記内側軸部材と前記外側管状軸部材 との間に備えるかじ取軸継手を提供することによって達成される。 前述及びその他の面は、添付図面と併せて考慮するとき本発明の以下の詳細な 説明から明らかになる。 図面の簡単な説明 図１は本発明の継手が適用される自動車のかじ取装置の図解式図である。 図２は本発明を具体化する継手の斜視図である。 図３は図２の継手の断面図である。 図４はかじ取軸の上側部分と下側部分の間の最大相対回転をした継手を示す図 ３と同様の断面図である。 図５はばね力の作用を示す略図である。 図６は図２に示された継手のばね荷重対ばねのたわみを示すグラフである。 詳細な説明 図１は自動車のかじ取装置に適用される本発明のかじ取軸継手１を示している 。かじ取軸継手１はステアリングコラム６から伸びているかじ取主軸７とかじ取 歯車ケース８に取付けられたかじ取歯車軸９との間に挿入されている。普通は、 かじ取軸継手１は１対の自在継手１０、１１によってかじ取主軸７及びかじ取歯 車軸９に接続されている。 図２は本発明の継手１の斜視図を示している。継手１の幾つかの部分が継手１ の細部を示すために取除かれている。継手１は三つの主な構成要素、すなわち、 外側管状軸部材２０、内側軸部材２４及び外側軸部材２０と内側軸部材２４の間 に置かれているばね部材２２から成っている。内側軸部材２４と外側軸部材２０ は互いに対して摺動可能である。好ましくは、ばね部材２２は二つの軸部材の一 方に対して固定されているのがよい。下側軸３０が内側軸部材２４に接続されて いる。外側軸部材２０は自在継手１１が直接に外側軸部材２０に取付けられるよ うに軸方向に伸ばされてもよい。上側軸部材（図示なし）が外側軸部材２０を自 在継手１１に接続するために用いられてもよい。 好ましい実施形態において、下側軸３０は内側軸部材２４の中で摺動可能であ る。これは軸組立体の下側部分と上側部分が組立を容易にするためか又は自動車 の衝突の間のいずれかにつぶれることを可能にする。下側軸３０は内側軸部材２ ４と下側軸３０との間にトルクを伝達できるようにする二重Ｄ形になっている。 外側軸部材２０、内側軸部材２４及びばね部材２０はそれぞれ二重Ｂ形に類似 の形をしている。外側軸部材２０の内側周辺壁と内側軸部材２４の外側周辺壁は 相補的な形になっていて、それによって外側軸部材２０と内側軸部材２４の間に 回転トルクを伝達できるようにしている。好ましい実施形態においては、ばね部 材２２はまた外側軸部材２０と内側軸部材２４の形に類似の形をもっている。図 ２及び３に示されている部材の形を二つの歯付スプラインとして記載できる。 好ましい実施形態において、ばね部材２２は、図３に示されているように二つ の部分で形成されている。また図３にだけ示されているのはばね部材２２の両側 に付いているガタ防止隆起２６である。ガタ防止隆起２６は、幾つかの用途にお いて外側軸部材２０の曲がった部分に沿ってばね部材２２と外側軸部材２０との 間のどんなゆるみをも取除くのに必要なことがある。 ばね部材２２の目的は、外側軸部材２０と内側軸部材２４の間の回転隙間を縮 めることである。一方の軸部材が他方の軸部材に対して回転するとき、ばね部材 は伝達されたトルクに反対向きの図５に示した力４０を加える。軸部材２０、２ ４及びばね部材２２の形に従って、任意の数のばね力４０を発生できる。図２及 び３に示された実施形態の場合、図５に示すように、二つのばね力を時計回りに 発生し、二つのばね力を反時計回りに発生する。好ましい実施形態において、ば ね力４０に垂直な線４２が内側軸部材の軸線に交差する。 この発明の一つの目的は、一方の軸部材が他方の軸部材に対して回転するとき 、ばね部材２２の中の応力を制限することである。外側軸部材２０、ばね部材２ ２及び内側軸部材２４のトルク伝達の形は、回転トルクが一方の軸部から他方の 軸部材へばね部材２２を介して伝達され始めるとき、ばねの中の応力が増加して 伝達されたトルクに反対向きのばね力を発生するように設計されている。伝達さ れたトルクが増加し続けるとき、ばね部材２２は図４に示されているように外側 軸部材２０と内側軸部材２４の間にサンドイッチ状に挟まれた状態になる。一た んこれが起ると次にトルクが一方の軸部材から他方の軸部材へ直接に伝えられる 。 この点に一たん達してしまうと、ばね部材２２の中の引っ張り応力は、も早やト ルクが増加しても増加しない。一般に、ばね部材２２の“サンドイッチング”は ばね部材２２の広い領域にわたってではなく線２８に沿って起る。図４がばね力 を発生するばね部材２２の領域内に起る“サンドイッチング”を示しているが、 をサンドイッチング”は軸部材２０、２４及びばね部材２２の幾何学的形状に従 ってばね部材２２の他の領域において起る可能性がある。この設計の場合、ばね 部材２２は通常ある程度のトルクに耐え、ステアリングコラムの正常な駆動荷重 に耐える。しかし、より高いトルクと応力の状態の場合には、サンドイッチング 効果は、ばね部材２２の中の最大応力を制限する、すなわち押える。 このサンドイッチング効果を達成する一つの幾何学的形状は、外側軸部材２０ と内側軸部材２４に平らな部分４４ａ、４４ｂを持つことであり、平らな部分は ばね部材２２が平らな部分４４ａと４４ｂの間にサンドイッチにされるように軸 の軸線を通過する線にある角度を成している。 ばね部材２２のもう一つの目的が二つの軸の間の軸方向の滑り荷重の変動を最 小にすることである。ばね部材２２のさらにもう一つの目的はねじり率と軸方向 滑り荷重との間のあらかじめ定められた関係を保つことである。 本発明の継手１におけるばね荷重とばねのたわみの間の関係を示す図６は、こ れらの目的を達成する方法を示している。図６におけるグラフはばね動作の三つ の異なる領域を示している。第１の領域においては、ばねが初期に荷重を加えら れるにつれて、ばね荷重はばねのたわみが増加するにつれて増加する。第２の領 域においては、ばね荷重はばねのたわみが増加するとき、殆ど一定のままである 。次に継手１は、ばね荷重がばねのたわみ又は継手の荷重の増加とともに再び増 加する第３の領域に入るばね荷重はばね部材２２が図４に示すように内側軸部材 ２４と外側軸部材２０の間に“サンドイッチ”状にされるまで増加する。 組立を容易にするために、外側軸部材２０と内側軸部材２４の間で滑らせる力 が低いことが望ましい。滑らせる力（ＦＴＳ）又は軸方向摺動荷重は、次式によ って決められる。 滑らせる力＝（組立予荷重＋部分製作変動×ばね定数）×摩擦係数 ばねのばね定数は、ばねのたわみの与えられた変化に対するばね荷重の変化と して定義されている。図６に示されたグラフにおける第２の領域は低いばね定数 を示している。継手１におけるばね部材２２の初期荷重（予荷重）は、予荷重が 低いばね定数のこの第２の領域内に入るように選ばれる。上述の式に示されてい るように、部分製作誤差又は変動の結果として、ばね定数が小さいか又は０であ るために滑らせる力が制限される。継手１のばね定数曲線は、あらかじめ定めた 組立済ばね予荷重を与えることによって滑らせるために与えられたばね定数を与 えるように設計されている。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年５月２日 【補正内容】 請求の範囲（補正） １．外側管状軸部材（２０）と、前記外側管状軸部材（２０）の中に摺動可 能に挿入された共軸の内側軸部材（２４）を備え、前記外側管状軸部材（２０） が内側周辺壁を有し、内側軸部材（２４）が外側周辺壁を有し、内側周辺壁及び 外側周辺壁が前記軸部材（２０、２４）間にトルクを伝える相補的形を有し、ま た、前記内側軸部材（２４）と前記外側管状軸部材（２０）との間にあるバイア ス手段（２２）を備えるかじ取軸線継手において、 前記バイアス手段（２２）が伝えられたトルクに対抗する力を生じ、 前記二つの軸部材間のトルクが増加するとき、前記バイアス部材内の応 力があらかじめ定めた最大値を超えないようにする手段を備えることを特徴とす るかじ取軸継手。 ２．前記バイアス部材（２２）が前記内側周辺壁と前記外側周辺壁に相補的 である形を有する請求項１に記載のかじ取軸継手。 ３．伝えられたトルクに反対向きの前記力に垂直な線が前記内側軸部材の軸 線に交差する請求項１に記載のかじ取軸継手。 ４．前記バイアス部材（２２）が前記伝えられたトルクに対抗する複数の力 を生ずる請求項１に記載のかじ取軸継手。 ５．前記バイアス部材（２２）が軸方向に伸びているばねである請求項１に 記載のかじ取軸継手。 ６．前記軸方向に伸びるばねが二つの部分から成っている請求項５に記載の かじ取軸継手。 ７．予荷重が前記軸方向に伸びるばねに加えられている請求項５に記載のか じ取軸継手。 ８．前記軸方向に伸びるばねの前記予荷重におけるばね定数がほぼ０である 請求項７に記載のかじ取軸継手。 ９．前記二つの軸部材の間のトルクと前記外側軸部材の前記内側部材に対す る前記軸方向の摺動荷重との間のあらかじめ定めた関係を維持する手段をさらに 含む請求項１に記載のかじ取軸継手。 １０．前記内側軸部材（２４）に対する前記外側軸部材（２２）への軸方向摺 動荷重の変動を最小にする手段をさらに備える請求項１に記載のかじ取軸継手。 １１．前記内側軸部材（２４）が管状であり、 共軸の軸部材が前記管状内側軸部材の中に摺動可能に挿入され、前記内 側管状軸部材と中実軸部材の形が前記中実軸部材と前記内側軸部材との間にトル クを伝達できるようにしている請求項１に記載のかじ取軸継手。 １２．前記バイアス部材（２２）内の応力があらかじめ定めた最大値を超えな いようにする前記手段は前記外側管状軸部材（２０）及び前記内側軸部材（２４ ）が前記バイアス手段（２２）と接触して前記バイアス手段の少なくとも一部分 を圧縮状態にし、トルクを前記バイアス部材の圧縮されている部分を介して一方 の軸部材から他方の軸部材に直接に伝達することを含む請求項１に記載のかじ取 軸継手。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コーザン、ウイリアム イー アメリカ合衆国コネチカット州06751 ベ スレヘム メイン ストリート サウス 597 (72)発明者 ロウソン、ジョン ティー アメリカ合衆国コネチカット州06751 ベ スレヘム バークヒル ロード 19 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．外側管状軸部材と、 前記外側管状軸部材の中に摺動可能に挿入された共軸の内側軸部材を備 え、 前記外側管状軸部材が内側周辺壁を有し、内側軸部材が外側周辺壁を有 し、内側周辺壁及び外側周辺壁が前記軸部材間にトルクを伝える相補的形を有し 、また、 前記内側軸部材と前記外側管状軸部材との間に伝えられたトルクに対抗する 力を生ずるバイアス部材とを備えるかじ取軸継手。 ２．前記二つの軸部材間のトルクガ増加するとき、前記バイアス部材内の応 力があらかじめ定めた最大値を超えないようにする手段をさらに備える請求項１ に記載のかじ取軸継手。 ３．前記バイアス部材が前記内側周辺壁と前記外側周辺壁に相補的である形 を有する請求項１に記載のかじ取軸継手。 ４．伝えられたトルクに反対向きの前記力に垂直な線が前記内側軸部材の軸 線に交差する請求項１に記載のかじ取軸継手。 ５．前記バイアス部材が前記伝えられたトルクに対抗する複数の力を生ずる 請求項１に記載のかじ取軸継手。 ６．前記バイアス部材が軸方向に伸びているばねである請求項１に記載のか じ取軸継手。 ７．前記軸方向に伸びるばねが二つの部分から成っている請求項６に記載の かじ取軸継手。 ８．予荷重が前記軸方向に伸びるばねに加えられている請求項６に記載のか じ取軸継手。 ９．前記軸方向に伸びるばねの前記予荷重におけるばね定数がほぼ０である 請求項８に記載のかじ取軸継手。 １０．前記二つの軸部材の間のトルクと前記外側軸部材の前記内側部材に対す る前記軸方向の摺動荷重との間のあらかじめ定めた関係を維持する手段をさらに 含む請求項１に記載のかじ取軸継手。 １１．前記内側軸部材に対する前記外側軸部材への軸方向摺動荷重の変動を最 小にする手段をさらに備える請求項１に記載のかじ取軸継手。 １２．前記内側軸部材が管状であり、 共軸の軸部材が前記管状内側軸部材の中に摺動可能に挿入され、前記内 側管状軸部材に中実軸部材の形が前記中実軸部材と前記内側軸部材との間にトル クを伝達できるようにしている請求項１に記載のかじ取軸継手。 １３．外側管状軸部材と、 前記外側管状軸部材の内部に摺動可能に挿入された共軸の内側軸部材と を備え、 前記外側管状軸部材が内側周辺壁を有し、前記内側軸部材が外側周辺壁 を有し、前記内側周辺壁と前記外側周辺壁が前記二つの部材間にトルクを伝達す る相補的形を有し、また 前記内側軸部材と前記外側管状軸部材との間にあって伝達されたトルク に対抗するばね力を加えるばね部材と、 前記二つの軸部材間のトルクが増加するとき、前記ばね部材内の応力が あらかじめ定めた最大値を超えないようにする手段とを備えるかじ取軸継手。 １４．伝えられたトルクに反対向きの前記力に垂直な線が前記内側軸部材の軸 線に交差する請求項１３に記載のかじ取軸継手。 １５．前記バイアス部材が軸方向に伸びているばねである請求項１３に記載の かじ取軸継手。 １６．前記軸方向に伸びるばねが二つの部分から成っている請求項１５に記載 のかじ取軸継手。 １７．前記バイアス部材が前記内側周辺壁と前記外側周辺壁に相補的である形 を有する請求項１３に記載のかじ取軸継手。 １８．外側管状第１の部材と、同軸の内側第２の部材であり前記第１の部材と 前記第２の部材が一方の部材から他方の部材へトルクを伝えられるように構成さ れており、 伝達されるトルクに対向する軸方向に伸びるばね部材と、前記ばね部材 内の応力をあらかじめ定めた最大値を超えないようにする手段とを備える軸方向 に伸長可能なトルク伝達かじ取軸継手。