(57)【要約】【課題】フレッチングを防止できる伸縮自在シャフトを提供する。【解決手段】雌スプライン３を形成した外軸部１と、雄スプライン５を形成するとともに、縮径部８を形成した内軸部６と、縮径部８に弾性的に当接し、雌スプライン３および雄スプライン５間をガタ防止する弾性体からなるガタ防止部材９とを備えた伸縮自在シャフトにおいて、ガタ防止部材９を第１の脚部１０および縮径部８の接触箇所ｍを、胴部１２の円周方向の中心から縮径部８の軸線へ向かう垂線と直交する平面へ投影したときの面積を第１投影面積とし、第２の脚部１１および縮径部８の接触箇所ｎを、胴部の円周方向の中心から縮径部の軸線へ向かう垂線と直交する平面へ投影したときの面積を第２投影面積とし、第２投影面積を第１投影面積よりも大きくした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
嵌合孔に雌スプラインを形成した外軸部と、外周に前記雌スプラインに係合する雄スプラインを形成するとともに、前記雄スプラインを軸方向に分割し、断面円形で前記雄スプラインの谷径より小径の縮径部を形成した内軸部と、前記縮径部に弾性的に当接し、前記雌スプラインおよび前記雄スプライン間をガタ防止する弾性体からなるガタ防止部材とを備え、前記ガタ防止部材が、前記縮径部の周方向の一方向に延伸して湾曲し前記縮径部に当接する第１の脚部と、前記縮径部の周方向の他方向に延伸して湾曲し前記縮径部に当接する第２の脚部と、前記第１の脚部および前記第２の脚部を連結するとともに、これらよりも外径側で湾曲し、前記雌スプラインに当接する胴部とを有する伸縮自在シャフトにおいて、前記第１の脚部および前記縮径部の接触箇所を、前記胴部の円周方向の中心から前記縮径部の軸線へ向かう垂線と直交する平面へ投影したときの面積を第１投影面積とし、前記第２の脚部および前記縮径部の接触箇所を、前記胴部の円周方向の中心から前記縮径部の軸線へ向かう垂線と直交する平面へ投影したときの面積を第２投影面積とし、前記第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きいことを特徴とする伸縮自在シャフト
【請求項２】
前記第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きくなるように、前記第２の脚部の周方向長さが、第１の脚部の周方向長さより長いことを特徴とする請求項１に記載の伸縮自在シャフト
【請求項３】
前記第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きくなるように、前記第２の脚部の軸方向幅が、第１の脚部の軸方向幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載の伸縮自在シャフト
【請求項４】
前記第２の脚部に前記縮径部との接触を減らす第２凹部を形成し、前記第１の脚部に前記縮径部との接触を減らす第１凹部を形成し、前記第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きくなるように、前記第１凹部を前記第２凹部よりも多数形成したことを特徴とする請求項１に記載の伸縮自在シャフト
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸縮自在シャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の伸縮自在シャフトは、例えば自動車のステアリングシャフトとして用いられる。また、伸縮自在シャフトは、例えば自動車のステアリングシャフトとラックアンドピニオン機構等の舵取り機構とを接続するインターミディエイトシャフトとして用いられる。この場合、伸縮機能は、ハンドルの高さを調整したり、二次衝突時の衝撃を吸収したり、組付けに用いられる。
【０００３】
伸縮自在シャフトに含まれる一対の軸部同士を嵌合させる構造として、一般的には、スプライン又はセレーションが採用されている。例えば、外軸部の端部に形成された雌スプラインを有する嵌合孔に、上記雌スプラインに係合する雄スプラインを有する内軸部の端部を挿入して両軸部を一体回転可能に結合させる。
【０００４】
この場合、内軸部を嵌合孔に挿入を可能にするため、雄スプラインと雌スプラインとの間にクリアランスを設けている。しかしながら、このクリアランスが災いして、両軸部が径方向や周方向に相対的に変位し、運転乗員に不快なガタつき音を与える原因となる。そこで、従来、図８に示すようなガタ防止部材５８を用いた伸縮自在シャフト５１が知られている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１の伸縮自在シャフト５１では、内軸部５２に雄スプライン５３が形成され、この雄スプライン５３に嵌合する雌スプライン５４が外軸部５５の嵌合孔５６の内周面に形成されている。雄スプライン５３は第１の部分５３ａと第２の部分５３ｂとして軸方向に２分されて、両部分５３ａ，５３ｂ間に縮径部５７が形成され、この縮径部５７および雌スプライン５４間にガタ防止部材５８が配置されている。
【０００６】
図８および図９に示すように、ガタ防止部材５８は、縮径部５７の周方向に延伸する湾曲した一対の脚部５９と、脚部５９と同じ向きに湾曲すると共に、方向Ｍ１に湾曲した脚部５９と直交する方向Ｍ２に曲げ形成された胴部６０とを有する弾性体からなり、胴部６０を外軸部５３の雌スプライン５４に弾性接触させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平７−４０３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、ガタつき音を防止するために、ガタ防止部材５８は、脚部５９を縮径部５７で支持しながら胴部６０を外軸部５３の雌スプライン５４と弾性接触している。走行中に車輪からの逆入力荷重がかかったり、ハンドルからの入力トルクがかかったりすると、ガタ防止部材５８は伸び縮みを繰り返し、ガタ防止部材５８の脚部５９と縮径部５７の当接部は、常に同じ場所で支持されるため、フレッチングが発生する場合がある。そこで、潤滑剤を塗布しているが、長期間の使用では、潤滑剤流出により、フレッチングが発生する場合がある。
【０００９】
そこで本発明は、フレッチングを防止できる伸縮自在シャフトを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、嵌合孔に雌スプラインを形成した外軸部と、外周に前記雌スプラインに係合する雄スプラインを形成するとともに、前記雄スプラインを軸方向に分割し、断面円形で前記雄スプラインの谷径より小径の縮径部を形成した内軸部と、前記縮径部に弾性的に当接し、前記雌スプラインおよび前記雄スプライン間をガタ防止する弾性体からなるガタ防止部材とを備え、前記ガタ防止部材が、前記縮径部の周方向の一方向に延伸して湾曲し前記縮径部に当接する第１の脚部と、前記縮径部の周方向の他方向に延伸して湾曲し前記縮径部に当接する第２の脚部と、前記第１の脚部および前記第２の脚部を連結するとともに、これらよりも外径側で湾曲し、前記雌スプラインに当接する胴部とを有する伸縮自在シャフトにおいて、前記第１の脚部および前記縮径部の接触箇所を、前記胴部の円周方向の中心から前記縮径部の軸線へ向かう垂線と直交する平面へ投影したときの面積を第１投影面積とし、前記第２の脚部および前記縮径部の接触箇所を、前記胴部の円周方向の中心から前記縮径部の軸線へ向かう垂線と直交する平面へ投影したときの面積を第２投影面積とし、前記第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きいことを要旨としている。
【００１１】
上記構成によれば、外軸部と内軸部の間に逆入力荷重あるいは入力荷重が作用すると、ガタ防止部材は伸び縮みを繰り返す。ガタ防止部材が縮むときに、縮径部および第１の脚部間および縮径部および第２の脚部間に滑りが発生する。第２の脚部および前記縮径部の接触箇所の第２投影面積を第１の脚部および前記縮径部の接触箇所の第１投影面積より大きくしたため、第２の脚部と縮径部の接触箇所における滑りは、第２の脚部と縮径部の接触箇所における滑りよりも小さいため、ガタ防止部材が周方向の他方向に回転移動して、同じ場所に留まらなくなる。そのため、フレッチングを防止することができる。
【００１２】
さらに、請求項２に記載の発明は、前記第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きくなるように、前記第２の脚部の周方向長さが、第１の脚部の周方向長さより長いことを要旨としている。
【００１３】
上記構成によれば、第２の脚部の周方向長さが、第１の脚部の周方向長さより長く、前記第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きくなり、第１の脚部と縮径部の接触箇所における滑りは、第２の脚部と縮径部の接触箇所における滑りよりも小さいため、ガタ防止部材が周方向の他方向に回転移動して、同じ場所に留まらなくなる。さらに、脚部の周方向長さが短い方向では材料費が削減できるとともに、縮径部に押し付けるとより広がって縮径部に嵌着しやすく装着が容易であり、フレッチングを防止することができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、前記第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きくなるように、前記第２の脚部の軸方向幅が、第１の脚部の軸方向幅より大きいことを要旨としている。
【００１５】
上記構成によれば、前記第２の脚部の軸方向幅が、第１の脚部の軸方向幅より大きくして、前記第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きくしたため、第１の脚部と縮径部の接触箇所における滑りは、第２の脚部と縮径部の接触箇所における滑りよりも小さいためガタ防止部材が周方向の他方向に回転移動して、同じ場所に留まらなくなる。さらに、脚部の軸方向幅より小さい方向では縮径部に押し付けると広がって縮径部に嵌着するから装着が容易であり、フレッチングを防止することができる。
【００１６】
さらに、請求項４に記載の発明は、前記第２の脚部に前記縮径部との接触を減らす第２凹部を形成し、前記第１の脚部に前記縮径部との接触を減らす第１凹部を形成し、前記第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きくなるように、前記第１凹部を前記第２凹部よりも多数形成したことを要旨としている。
【００１７】
上記構成によれば、第１凹部を前記第２凹部よりも多数形成して第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きくなるようにしたため、第１の脚部と縮径部の接触箇所における滑りは、第２の脚部と縮径部の接触箇所における滑りよりも小さいためガタ防止部材が周方向の他方向に回転移動して、同じ場所に留まらなくなる。さらに、第１凹部、第２凹部に潤滑剤を保持できるため、潤滑剤流出によるフレッチングを防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、フレッチングを防止できる伸縮自在シャフトを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る伸縮自在シャフトの分解斜視図。
【図２】本発明の第一実施形態に係るガタ防止部材が装着された内軸部の概略側面図。
【図３】本発明の第一実施形態に係るガタ防止部材の装着状態を示す図２Ａ−Ａ部の模式的断面図
【図４】本発明の第一実施形態に係るガタ防止部材の斜視図。
【図５】本発明の第一実施形態に係るガタ防止部材の胴部の円周方向中心から縮径部への垂線の直角方向の水平面における第１および第２の脚部と前記縮径部との係合面の投影面図。
【図６】本発明の第二実施形態に係るガタ防止部材の斜視図。
【図７】本発明の第三実施形態に係るガタ防止部材の斜視図。
【図８】従来のガタ防止部材の斜視図。
【図９】従来の伸縮自在シャフトの分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の第一実施形態に係る伸縮自在シャフトを添付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の第一実施形態の伸縮自在シャフトの分解斜視図であり、図２は一方の軸部に装着されたガタ防止部材の側面図である。まず図１に示すように、伸縮自在シャフトは、外軸部１の端部に形成された雌スプライン３を有する嵌合孔４に、上記雌スプライン３に係合する雄スプライン５を端部に形成した内軸部６を挿入して構成される。
【００２１】
内軸部６の端部の外周には雄スプライン５が形成され、この雄スプライン５は縮径部８を軸方向に挟んだ両側に位置する第１の雄スプライン５ａと第２のスプライン５ｂの２つに分割されている。
図１において、第１の雄スプライン５ａと第２のスプライン５ｂや雌スプライン３は、模式的に示されている。縮径部８には、弾性体からなるガタ防止部材９が装着される。ガタ防止部材９は板金材をプレス成形して形成される。
【００２２】
図１、図２および図３に示すように、このガタ防止部材９は、縮径部８の周方向の１方向Ｐ１（図３参照）に延伸して湾曲する第１の脚部１０と、縮径部８の周方向の他方向Ｐ２に延伸して湾曲する第２脚部１１と、これら第１の脚部１０，第２の脚部１１の対向する一端部間を連結する胴部１２とを備える。胴部１２は、第１の脚部１０，第２の脚部１１よりも湾曲の外側で、外軸部１の雌スプライン３を弾力的に押圧する。
【００２３】
第１の脚部１０と第２の脚部１１は同じ曲率半径Ｒ（縮径部８の半径に相当）で互いに円周方向の逆方向に曲げ形成されている。胴部１２は中心ＣＬを中央にして、円周方向の角度αだけ外周の曲率半径Ｒ１が第１の脚部１０と第２の脚部１１の曲率半径Ｒより大きく（Ｒ１＞Ｒ）、雌スプライン３の最小内径位置と同じ曲率半径で形成されている。円周方向の角度αは、雌スプラインのスプライン歯が少なくとも２以上と接触する角度に設定している。
【００２４】
そして、内軸部６を外軸部１に挿入してステアリングシャフトを構成するにあたり、ガタ防止部材９を内軸部６に装着する。第１の脚部１０，第２の脚部１１が内軸部６の縮径部８に当接する。
【００２５】
ついで、ガタ防止部材９の胴部１２を押さえ、第１の脚部１０，第２の脚部１１を内軸部６の縮径部８に押し付けた状態で内軸部６の雄スプライン５を外軸部１の雌スプライン３に挿入する。胴部１２と反対側の雄スプライン５および雌スプライン３において、これが互いに接触するよう、内軸部６が外軸部１に対し、胴部１２と反対側へオフセットする。胴部１２側の雄スプライン５および雌スプライン３において、これらの間に隙間ができ、胴部１２が雌スプライン３に接触する。
【００２６】
以上の組み付けしたガタ防止部材９と内軸部６の縮径部８の接触状態を説明する。胴部１２の円周方向中心から縮径部８の軸線への垂線と直交する平面における第１の脚部１０および第２の脚部１１と前記縮径部８との接触箇所の投影面を図５に示している。図５に示すように、第１の脚部１０と縮径部８との接触箇所ｍの第１投影面積はＳ１、第２の脚部１１と縮径部８との接触箇所ｎの第２投影面積はＳ２となる。したがって、第１の脚部１０の長さの短い第１投影面積Ｓ１は第２の脚部の長さの長い第２投影面積Ｓ２より小さくなっている。
【００２７】
以上説明した第一実施形態によれば、外軸部１と内軸部６の間に逆入力荷重あるいは入力荷重が作用すると、ガタ防止部材９は伸び縮みを繰り返す。ガタ防止部材９が縮むときに、縮径部８および第１の脚部１０間、縮径部８および第２の脚部１１間に滑りが発生する。第１投影面積Ｓ１が前記第２投影面積Ｓ２よりも小さくしたため、第１の脚部１０と縮径部８の接触箇所ｍにおける滑りは、第２の脚部１１と縮径部８の接触箇所ｎにおける滑りよりも小さいためガタ防止部材９が周方向の他方向に回転移動して、同一場所に留まらなくなる。そのため、同一場所でフレッチングを防止できる。
【００２８】
次いで、図６および図７は本発明の第二、第三実施形態を示している。これらの図を参照して説明する。これらの実施形態が図１の第一実施形態と主に異なるのは、両軸部１，６の回転方向のガタを防止することができるガタ防止部材２９，３９を用いる点にある。以下にガタ防止部材２９，３９の異なる点を説明する。その他の縮径部８、外軸部１、ガタ防止部材２９、３９の脚部の曲率半径Ｒ１、胴部の曲率半径Ｒは図３に示す第一実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００２９】
図６を参照して、第二実施形態のガタ防止部材２９は、縮径部８の周方向の一方向Ｐ１に延伸して湾曲する一対の第１の脚部３０と縮径部８の周方向の他方向Ｐ２に延伸して湾曲する第２の脚部３１と、これら第１の脚部３０および第２の脚部３１の対向する一端部間を連結する胴部３２とを備える。
胴部３２は第１の脚部３０と第２の脚部３１よりも湾曲の外側で、外軸部１の雌スプライン３を弾力的に押圧する。そして、一対の第１の脚部３０の軸方向の幅の合計は、第２の脚部３１の軸方向の幅からｑだけ小さくなるように、第１の脚部３０および第２の脚部３１が製作されている。
【００３０】
一対の第１の脚部３０と第２の脚部３１は同じ曲率半径Ｒ（縮径部８の半径に相当）で互いに円周方向の逆方向に曲げ形成されている。胴部３２は外周の曲率半径Ｒ１が一対の第１の脚部３０と第２の脚部３１の曲率半径Ｒより大きく（Ｒ１＞Ｒ）、雌スプライン３の最小内径位置と同じ曲率半径になるように形成されている。
【００３１】
上記構成によれば、一対の第１の脚部３０の軸方向幅が、第２の脚部３１の軸方向幅より小さくして、一対の第１の脚部３０と縮径部８の接触箇所の第１投影面積が第２の脚部３１と縮径部８の接触箇所の第２投影面積よりも小さくしたため、第１の脚部３０と縮径部８の接触箇所における滑りは、第２の脚部３１と縮径部８の接触箇所における滑りよりも小さいため、ガタ防止部材３９が周方向の他方向に回転移動して、同一場所に留まらなくなる。したがって、フレッチングを防止できる。さらに、第１の脚部３０の軸方向幅が小さい方向では縮径部８に押し付けると広がって縮径部８に嵌着するから装着が容易となる効果がある。
【００３２】
図７を参照して、本発明の第三実施形態のガタ防止部材３９は、縮径部８の周方向の一方向Ｐ１に延伸して湾曲する一対の第１の脚部４０と、縮径部８の周方向の他方向Ｐ２に延伸して湾曲する一対の第２の脚部４１と、これら第１の脚部４０，第２の脚部４１の対向する一端部間を連結する胴部４２とを備える。一対の第１の脚部４０、一対の第２の脚部４１の内周面には、それぞれ軸方向第１の凹部４０a、第２の凹部４１aを形成している。一対の第１の脚部４０に形成している第１の凹部４０aの数は、一対の第２の脚部４１に形成している第２の凹部４１aの数より多い。こうして一対の第１の脚部４０と縮径部８の接触箇所が、一対の第２の脚部４１と縮径部８の接触箇所より小さい。また、胴部４２は、第１の脚部４０，第２の脚部４１よりも湾曲の外側で、外軸部１の雌スプライン３を弾力的に押圧する。
【００３３】
上記構成によれば、第２の凹部４１ａを第１の凹部４０ａよりも多数形成して第２投影面積が前記第１投影面積よりも大きくなるようにしたため、第１の脚部４０と縮径部８の接触箇所における滑りは、第２の脚部４１と縮径部８の接触箇所における滑りよりも小さいためガタ防止部材３９が周方向の他方向に回転移動して、同一場所に留まらなくなる。さらに、第１の凹部４０ａ、第２の凹部４１ａに潤滑剤を保持できるため、潤滑剤流出によるフレッチングを防止できる。
【００３４】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、雄スプライン５又は雌スプライン３の少なくとも一方に、例えばフッ素樹脂等の低摩擦係数を有する合成樹脂を被覆した被膜を設けるようにしても良い。この場合、合成樹脂の被膜により雌スプライン３，雄スプライン５間の摺動抵抗を低減することができる。特に、合成樹脂の被膜により雌スプライン３，とガタ防止部材９の摺動抵抗を低減したうえで弾性体からなるガタ防止部材９と共同してガタつき音防止を図るので、ガタ防止効果が非常に高く、潤滑剤流出によるフレッチングを防止できる。
【００３５】
また、本発明の伸縮自在シャフトは、ステアリングシャフトとして用いる他、ステアリングシャフトとラックアンドピニオン機構等の舵取り機構とを接続するインターミディエイトシャフトとして用いることができる。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…外軸部、３…雌スプライン、３ａ…谷部、４…嵌合孔、５…雄スプライン、５ａ…第１の雄スプライン、５ｂ…第２の雄スプライン、６…内軸部、８…縮径部、９…ガタ防止部材、１０，１１…脚部、１０ａ，１１ａ…一端部（対向端部）、１０ｂ，１１ｂ…先端部、１２…胴部、１２ａ…頂点部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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