JP2012116337A - ステアリング装置の伸縮軸機構 - Google Patents

Abstract

【課題】インナシャフトとアウタシャフトのスプライン部の加工精度を特に高精度とすることなく、両者間のガタを確実に抑え得るステアリング装置の伸縮軸機構を提供する。
【解決手段】インナシャフト１が、その中心軸に対して直交する面でスプライン部１ｓを二分割して成る第１のスプライン部１０及び第２のスプライン部２０を有する。第２のスプライン部及び本体部１ｂを貫通する中空孔１ｃが形成されており、その端部に、緊締部材（ナット３０及びイモネジ３１）が装着され、緊締索（ワイヤ４０）の一端が、第１のスプライン部に固定され、その他端はイモネジに固定される。アウタシャフト内に第１及び第２のスプライン部が収容された状態で、ナットを回転操作するとイモネジが移動し、第１のスプライン部を第２のスプライン部に対し傾斜させる方向に付勢し、第１及び第２のスプライン部がアウタシャフトに押接された状態となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のステアリング装置に供される伸縮軸機構に関し、特に、スプライン結合によってインナシャフトとアウタシャフトとが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結される伸縮軸機構に係る。

車両に搭載されるステアリング装置においては、スプライン結合によってインナシャフトとアウタシャフトとが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結される伸縮軸機構が用いられている。例えば下記の特許文献１には、「がたつきを抑制できスムーズに伸縮できて、しかも安価な伸縮自在シャフトを提供すること」を目的とし（特許文献１の段落〔０００３〕）、「第１の発明の伸縮自在シャフトは、外軸部の嵌合孔に内軸部を挿入して両軸部をスプライン嵌合させてなる伸縮自在シャフトにおいて、上記外軸部は、第１部分と、第１部分の先端に固定されたガタ殺し用の第２部分とを含み、外軸部の第２部分と内軸部の対応する部分とのスプライン嵌合は、外軸部の第１部分と内軸部の対応する部分とのスプライン嵌合よりもがたつきの少ない嵌合とされている」伸縮自在シャフトが提案されている（特許文献１の段落〔０００４〕）。

同様に、ステアリング装置用伸縮軸に関し、下記の特許文献２では、「少なくとも先端部外周面に雄スプライン部を設けたインナーシャフトと、内周面にこの雄スプライン部を挿入自在な雌スプライン部を形成した円管状のアウターシャフトと、このアウターシャフトの内周面と上記インナーシャフトの外周面との間で円周方向に関して一部に、これら両周面同士の間で弾性的に圧縮された状態で設けられた板ばねとを備え、上記雄スプライン部と雌スプライン部とのうちの一方のスプライン部に関して、この一方のスプライン部を構成する複数の第一スプライン歯のうちの一部の第一スプライン歯のピッチを残部の第一スプライン歯のピッチよりも大きくして、当該部分に円周方向空間部を形成すると共に、上記雄スプライン部と雌スプライン部とのうちの他方のスプライン部を構成する複数の第二スプライン歯のうちの一部の第二スプライン歯を上記円周方向空間部の円周方向中間部に位置させ、上記板ばねの円周方向中間部をこの一部の第二スプライン歯に、この一部の第二スプライン歯を跨ぐ状態で係止すると共に、この板ばねの円周方向両端部を上記円周方向空間部の円周方向両側に位置する１対の第一スプライン歯の円周方向側面に弾性的に当接させたステアリング装置用伸縮軸」が提案されている（特許文献２の請求項１）。

特開２００４−３５３７８５号公報 特開２００９−１９０４２３号公報

上記のようにスプライン結合によってインナシャフトとアウタシャフトとが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結される伸縮軸機構においては、一般的に、インナシャフトとアウタシャフトとの間のガタを抑えるため両者のスプライン部の加工精度が高精度とされ、あるいは、スプライン部に対しコーティング等の表面処理が行われており、高価なものとなっている。例えば、特許文献１に記載の装置においては、一部ではあるが、スプライン部の加工精度を高精度とする必要があり、更に、インナシャフトへの別部材の嵌合工程も必要とされている。また、特許文献２に記載の装置においては、両者間に介装される板ばねが必須とされており、一定の荷重でインナシャフトをアウタシャフトに組み付けることが困難であり、特に両者の寸法にバラツキがある場合には、適切に調整することができない。

そこで、本発明は、車両のステアリング装置に供される伸縮軸機構において、インナシャフトとアウタシャフトのスプライン部の加工精度を特に高精度とすることなく、安価な構成で、両者間のガタを確実に抑え得るステアリング装置の伸縮軸機構を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、一端部の外周面に雄スプラインを形成したスプライン部と、該スプライン部に連続して他端に至る本体部を有するインナシャフトと、該インナシャフトを収容し内周面に前記スプライン部の雄スプラインと係合する雌スプラインを形成した中空のアウタシャフトとを備え、該アウタシャフトと前記インナシャフトを軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結するステアリング装置の伸縮軸機構において、前記インナシャフトが、前記インナシャフトの中心軸に対して直交する面で前記スプライン部を二分割して成る第１のスプライン部及び前記本体部側の第２のスプライン部を有し、該第２のスプライン部及び前記本体部を貫通する中空孔を形成し、該中空孔が開放する側の前記本体部の端部に装着する緊締部材と、前記第１のスプライン部の分割面側に一端を固定すると共に、前記第２のスプライン部の分割面側から前記中空孔を挿通し前記緊締部材に他端を移動可能に支持して成る緊締索とを備え、該緊締索の他端が前記緊締部材に対し所定の初期位置にあるときには、前記第１のスプライン部並びに前記第２のスプライン部及び前記本体部が中心軸に沿って一直線上に並設され、前記緊締索の他端を前記緊締部材に対し相対移動させたときには、前記第１のスプライン部の中心軸が前記第２のスプライン部の中心軸に対し傾斜するように構成したものである。

上記ステアリング装置の伸縮軸機構において、前記第１のスプライン部の軸方向寸法より、前記第２のスプライン部の軸方向寸法を大に設定するとよい。

上記ステアリング装置の伸縮軸機構において、前記第１のスプライン部及び前記第２のスプライン部の相互に対向する面の一方側の周縁部に突起を形成すると共に、前記緊締索をワイヤで構成し、該ワイヤにより前記第１のスプライン部及び前記第２のスプライン部の相互に対向する面の他方側を前記突起に当接させた後、更に近接する方向に移動させて、前記第１のスプライン部の中心軸が前記第２のスプライン部の中心軸に対し傾斜するように構成するとよい。あるいは、前記緊締索は、常時は湾曲形状に形成され、前記緊締部材によって両端に引張り力が付与されたときには原状復帰の付勢力を以って直線状に変形する湾曲ロッドで構成してもよい。

更に、上記ステアリング装置の伸縮軸機構において、前記緊締部材は、前記本体部の端部に支持するナットと、該ナットに螺合する螺子部材とを備えたものとし、該螺子部材に前記緊締索の他端を固定するように構成するとよい。あるいは、前記緊締部材は、前記本体部の前記中空孔の開口部内に収容して支持するナットと、該ナットに螺合する螺子部材とを備えたものとし、該螺子部材に前記緊締索の他端を固定するように構成してもよい。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明のステアリング装置の伸縮軸機構においては、インナシャフトが、インナシャフトの中心軸に対して直交する面でスプライン部を二分割して成る第１のスプライン部及び本体部側の第２のスプライン部を有し、該第２のスプライン部及び本体部を貫通する中空孔を形成し、該中空孔が開放する側の本体部の端部に装着する緊締部材と、第１のスプライン部の分割面側に一端を固定すると共に、第２のスプライン部の分割面側から中空孔を挿通し緊締部材に他端を移動可能に支持して成る緊締索とを備え、緊締索の他端が緊締部材に対し所定の初期位置にあるときには、第１のスプライン部並びに第２のスプライン部及び本体部が中心軸に沿って一直線上に並設され、緊締索の他端を緊締部材に対し相対移動させたときには、第１のスプライン部の中心軸が第２のスプライン部の中心軸に対し傾斜するように構成されているので、アウタシャフト内に第１のスプライン部及び第２のスプライン部が収容された状態で、緊締索の他端を緊締部材に対し相対移動させて第１のスプライン部の中心軸を第２のスプライン部の中心軸に対し傾斜させる方向に付勢することにより、第１及び第２のスプライン部の雄スプラインがアウタシャフトの雌スプラインに押接された状態となる。従って、アウタシャフトの寸法にバラツキがあっても、インナシャフトとアウタシャフトの摺動荷重を監視しながら、インナシャフトがアウタシャフトに対し適切な押接荷重で嵌合する状態に調整することができ、ステアリングホイールにガタが生ずることなく、アウタシャフトに対しインナシャフトを適切に保持することができる。この場合において、第１のスプライン部の軸方向寸法より、第２のスプライン部の軸方向寸法を大に設定すれば、上記の押接荷重を容易に調整することができる。

例えば、第１のスプライン部及び第２のスプライン部の相互に対向する面の一方側の周縁部に突起を形成すると共に、緊締索をワイヤで構成し、このワイヤにより第１のスプライン部及び第２のスプライン部の相互に対向する面の他方側を突起に当接させた後、更に近接する方向に移動させて、第１のスプライン部の中心軸が第２のスプライン部の中心軸に対し傾斜するように構成すれば、インナシャフトをアウタシャフトに収容した後にワイヤの付勢力を調整することにより、第１及び第２のスプライン部がアウタシャフトに対し適切な押接荷重で嵌合する状態となる。あるいは、緊締索を前述の湾曲ロッドで構成すれば、緊締部材によって湾曲ロッドの両端に引張り力を付与して湾曲ロッドを直線状とした状態で、インナシャフトをアウタシャフトに収容した後に、湾曲ロッドを原状復帰させるときの付勢力を調整することにより、第１及び第２のスプライン部がアウタシャフトに対し適切な押接荷重で嵌合する状態となる。

上記の緊締部材としては、本体部の端部に支持するナットと、これに螺合する螺子部材とを備えたものとし、この螺子部材に緊締索の他端を固定することとすれば、安価な構成で容易に組み付けることができると共に、容易に押接荷重を調整することができる。あるいは、緊締部材を、本体部の中空孔の開口部内に収容して支持するナットと、これに螺合する螺子部材とを備えたものとし、この螺子部材に緊締索の他端を固定することとすれば、インナシャフトは従前と同様の外形を維持しつつ、容易に押接荷重を調整することができる。

本発明の一実施形態に係るステアリング装置の一部を示す横断面図である。 本発明の一実施形態におけるインナシャフトの構造を示す断面図である。 図２のインナシャフトの端部を示す側面図である。 図２のインナシャフトに対する緊締部材の操作状態を示す断面図である 本発明の一実施形態におけるワイヤの固定構造例を示す断面図である。 本発明の一実施形態における緊締部材の他の態様を示す断面図である。 本発明の一実施形態における緊締部材の他の態様を示す側面図である。 本発明の他の実施形態におけるインナシャフトの構造を示す断面図である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るステアリング装置の一部を示すもので、本実施形態のステアリングシャフトは、金属製のインナシャフト１及びアウタシャフト２によって伸縮軸機構が構成されている。インナシャフト１はロアシャフトとも呼ばれ、その一端部の外周面には雄スプラインのスプライン部１ｓが形成されており、このスプライン部１ｓに連続して本体部１ｂが形成されている。アウタシャフト２はアッパシャフトとも呼ばれ、中空の筒状部材で、その内周面に雌スプラインが形成されており、スプライン部１ｓの雄スプラインと係合するように配置され、その後端部（図１の右側）にステアリングホイール（図示せず）が接続される。即ち、スプライン結合によってインナシャフト１とアウタシャフト２とが軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結され、インナシャフト１の前端部（図１の左側）が操舵機構（図示せず）に接続される。

インナシャフト１及びアウタシャフト２は、金属製のインナチューブ３内に収容され、このインナチューブ３内に収容されたアウタシャフト２が、インナチューブ３の後端部に軸受を介して回転可能に支持される。但し、アウタシャフト２とインナチューブ３との間の軸方向相対移動は規制されており、アウタシャフト２とインナチューブ３は一体となって軸方向移動し得るように構成されている。更に、インナチューブ３は金属製のアウタチューブ４に収容され、アウタシャフト２に対し所定値以上の荷重が印加されたときには、アウタチューブ４に対するインナチューブ３の軸方向相対移動（ひいてはアウタシャフト２の軸方向移動）を許容するように構成されており、インナチューブ３及びアウタチューブ４がエネルギー吸収手段として機能する。尚、アウタチューブ４は軸受を介してコラムハウジング５に支持されており、このコラムハウジング５は車体（図示せず）に固定される。

上記のインナシャフト１は、その中心軸に対して直交する面でスプライン部１ｓが二分割され、第１のスプライン部１０及び本体部１ｂ側の第２のスプライン部２０となっている。図２に示すように、第１のスプライン部１０の軸方向寸法（Ｌ１）より第２のスプライン部２０の軸方向寸法（Ｌ２）が大に設定される（Ｌ２＞Ｌ１）ことが望ましい。本実施形態では、第２のスプライン部２０及び本体部１ｂを貫通する中空孔１ｃが形成されており、中空孔１ｃが開放する側の本体部１ｂの端部に、緊締部材としてナット３０及びこれに螺合する螺子部材としてイモネジ３１が装着されている。そして、緊締索としてワイヤ４０が用いられ、その一端に形成もしくは固着された圧入部４１が、第１のスプライン部１０の分割面側に形成された穴１ｄに圧入固定されている。ワイヤ４０の他端はイモネジ３１に固定され、ナット３０を回転操作するとイモネジ３１が移動し、ワイヤ４０を介して第１のスプライン部１０が第２のスプライン部２０に近接する方向に駆動されるように構成されている。

また、第１のスプライン部１０及び第２のスプライン部２０の相互に対向する面の一方側の周縁部として、本実施形態では第２のスプライン部２０の開放端面の周縁部に、突起２１が形成されている。ワイヤ４０によって第１のスプライン部１０が第２のスプライン部２０に近接する方向に移動すると、突起２１と反対側の端部が第１のスプライン部１０の開放端面に当接し、図４に示すように、第１のスプライン部１０の中心軸が第２のスプライン部２０の中心軸に対し傾斜（最大傾斜角度α）することとなる。

而して、本体部１ｂの端部に支持されたナット３０に対しイモネジ３１が所定の初期位置にあるときには、図２に示すように、第１のスプライン部１０並びに第２のスプライン部２０及び本体部１ｂが中心軸に沿って一直線上に並設され、インナシャフト１のサブアッセンブリが構成される。このインナシャフト１のサブアッセンブリは、図１に示すようにアウタシャフト２内に挿入された後、ナット３０を回転操作するとイモネジ３１が移動し、ワイヤ４０によって第１のスプライン部１０が第２のスプライン部２０に近接する方向に移動し、突起２１と反対側の端部が第１のスプライン部１０の開放端面に当接した後は、第１のスプライン部１０の中心軸が第２のスプライン部２０の中心軸に対し傾斜する。従って、インナシャフト１をアウタシャフト２に収容した後に、インナシャフト１とアウタシャフト２の摺動荷重を監視しながら、上記の傾斜角度を調整することにより、第１のスプライン部１０及び第２のスプライン部２０の雄スプラインがアウタシャフト２の雌スプラインに対し所望の押接荷重で嵌合する状態に調整することができる。而して、ステアリングホイール（図示せず）にガタが生ずることなく、インナシャフト１はアウタシャフト２に適切な押接荷重で保持された状態となる。

上記のワイヤ４０の圧入部４１は第１のスプライン部１０の穴１ｄに圧入固定されるが、更に抜け止めとして、図５に拡大して示すように、穴１ｄの開口部でかしめ固定するように構成するとよい（かしめ部を図５にｃｋで示す）。また、緊締部材として、図６及び図７に示すように、中空孔１ｃの開口部１ｅ内に、回転操作用の六角穴３２を有するナット３０ｘを収容し、これにイモネジ３１を螺合するように構成してもよい。この場合において、ナット３０ｘの回り止めとして、開口部１ｅでかしめ固定するように構成すれば（かしめ部を図６にｃｋで示す）、インナシャフト１は従前と同様の外形を維持することができる。具体的には、開口部１ｅの端部のナット３０ｘの周縁に複数の切欠３３を形成し、六角穴３２を回転操作してイモネジ３１を初期位置に調整した後に、切欠３３近傍の本体部１ｂをかしめて切欠３３方向に肉寄せることにより、ナット３０ｘが自然に回転することがないよう確実に固定することができる。

図８は、本発明の他の実施形態に係るもので、上記の実施形態におけるワイヤ４０に代えて、緊締索として湾曲ロッド５０が用いられている。この湾曲ロッド５０は、常時は湾曲形状に形成されており、両端に引張り力が付与されたときには原状復帰の付勢力を以って直線状に変形するもので、両端の接続部の構造は上記の実施形態と同様である。本実施形態では、湾曲形状に形成された湾曲ロッド５０によって、図８に示すように、第１のスプライン部１０の中心軸が第２のスプライン部２０の中心軸に対し傾斜した状態のインナシャフト１のサブアッセンブリが構成される。

上記のインナシャフト１のサブアッセンブリは、アウタシャフト２内に挿入される前に、ナット３０を回転操作することにより湾曲ロッド５０の両端に引張り力が付与され、イモネジ３１が初期位置に設定されると、第１のスプライン部１０並びに第２のスプライン部２０及び本体部１ｂが中心軸に沿って一直線上に並設した状態となる。この状態でインナシャフト１のサブアッセンブリがアウタシャフト２内に挿入されると、図１に示す状態と同様の状態となる。そして、ナット３０を戻し方向に回転操作するとイモネジ３１が移動し、（直線状に変形した）湾曲ロッド５０が（湾曲形状に）原状復帰するときの付勢力によって、図８に示すように、第１のスプライン部１０の中心軸が第２のスプライン部２０の中心軸に対し傾斜する方向に駆動される（最大傾斜角度β）。従って、本実施形態においても、インナシャフト１をアウタシャフト２に収容した後に、インナシャフト１とアウタシャフト２の摺動荷重を監視しながら、上記の傾斜角度を調整することにより、第１のスプライン部１０及び第２のスプライン部２０の雄スプラインがアウタシャフト２の雌スプラインに対し所望の押接荷重で嵌合する状態に調整することができる。而して、ステアリングホイール（図示せず）にガタが生ずることなく、インナシャフト１はアウタシャフト２に適切に保持された状態となる。尚、図８に記載の実施形態におけるその他の構成は上記の実施形態と実質的に同じであるので、図２と同じ符号を付して説明は省略する。

尚、上記の伸縮軸機構は、特許文献１と同様、車両前方のインターミディエイトシャフト（図示せず）に適用することも可能である。

１ インナシャフト
１ｂ 本体部
１ｃ 中空孔
１ｄ 穴
１ｓ スプライン部
２ アウタシャフト
３ インナチューブ
４ アウタチューブ
１０ 第１のスプライン部
２０ 第２のスプライン部
３０，３０ｘ ナット（緊締部材）
３１ イモネジ（螺子部材）
４０ ワイヤ（緊締索）
５０ 湾曲ロッド（緊締索）

Claims (6)

1. 一端部の外周面に雄スプラインを形成したスプライン部と、該スプライン部に連続して他端に至る本体部を有するインナシャフトと、該インナシャフトを収容し内周面に前記スプライン部の雄スプラインと係合する雌スプラインを形成した中空のアウタシャフトとを備え、該アウタシャフトと前記インナシャフトを軸方向に相対移動可能で相対回転不能に連結するステアリング装置の伸縮軸機構において、前記インナシャフトが、前記インナシャフトの中心軸に対して直交する面で前記スプライン部を二分割して成る第１のスプライン部及び前記本体部側の第２のスプライン部を有し、該第２のスプライン部及び前記本体部を貫通する中空孔を形成し、該中空孔が開放する側の前記本体部の端部に装着する緊締部材と、前記第１のスプライン部の分割面側に一端を固定すると共に、前記第２のスプライン部の分割面側から前記中空孔を挿通し前記緊締部材に他端を移動可能に支持して成る緊締索とを備え、該緊締索の他端が前記緊締部材に対し所定の初期位置にあるときには、前記第１のスプライン部並びに前記第２のスプライン部及び前記本体部が中心軸に沿って一直線上に並設され、前記緊締索の他端を前記緊締部材に対し相対移動させたときには、前記第１のスプライン部の中心軸が前記第２のスプライン部の中心軸に対し傾斜するように構成したことを特徴とするステアリング装置の伸縮軸機構。
2. 前記第１のスプライン部の軸方向寸法より、前記第２のスプライン部の軸方向寸法が大であることを特徴とする請求項１記載のステアリング装置の伸縮軸機構。
3. 前記第１のスプライン部及び前記第２のスプライン部の相互に対向する面の一方側の周縁部に突起を形成すると共に、前記緊締索をワイヤで構成し、該ワイヤにより前記第１のスプライン部及び前記第２のスプライン部の相互に対向する面の他方側を前記突起に当接させた後、更に近接する方向に移動させて、前記第１のスプライン部の中心軸が前記第２のスプライン部の中心軸に対し傾斜するように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のステアリング装置の伸縮軸機構。
4. 前記緊締索が、常時は湾曲形状に形成され、前記緊締部材によって両端に引張り力が付与されたときには原状復帰の付勢力を以って直線状に変形する湾曲ロッドであることを特徴とする請求項１又は２記載のステアリング装置の伸縮軸機構。
5. 前記緊締部材が、前記本体部の端部に支持するナットと、該ナットに螺合する螺子部材とを備え、該螺子部材に前記緊締索の他端を固定して成ることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のステアリング装置の伸縮軸機構。
6. 前記緊締部材が、前記本体部の前記中空孔の開口部内に収容して支持するナットと、該ナットに螺合する螺子部材とを備え、該螺子部材に前記緊締索の他端を固定して成ることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のステアリング装置の伸縮軸機構。

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