(57)【要約】【課題】ステアリングシャフトの軸心方向の振動を十分に吸収して、振動による運転者の不快感を未然に防止できる弾性軸継手を提供する。【解決手段】断面略十字状をなすインナケーシング１２の外周とアウタケーシング１３の内周との間に滑材を含有したゴム弾性体１４を介装すると共に、アウタケーシング１３とゴム弾性体１４とを軸心方向に摺動可能とし、ステアリングギアボックス側からの軸心方向の振動を吸収する。【選択図】      図２
2004322688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングギアボックス側又はステアリングホイール側の何れか一方に連結されて他方側に向けて開口する筒部材と、
上記ステアリングギアボックス側又はステアリングホイール側の他方に連結されると共に、上記筒部材内の底部との間に所定の間隙を形成した状態で該筒部材内に挿入された軸部材と、
上記筒部材の内周面と上記軸部材の外周面との間に介装され、弾性をもって上記筒部材と軸部材との相対回転を規制する第１弾性体と、
を有する弾性軸継手において、
上記筒部材の内周面と上記第１弾性体との間、又は上記軸部材の外周面と上記第１弾性体との間の少なくとも一方に、該筒部材と軸部材との軸心方向の相対移動を可能とする摺動部を設けたことを特徴とする弾性軸継手。
【請求項２】
上記第１弾性体には滑材が含有されたことを特徴とする請求項１記載の弾性軸継手。
【請求項３】
上記筒部材内の底部と上記軸部材との間には第２弾性体が介装されたことを特徴とする請求項１又は２記載の弾性軸継手。
【請求項４】
上記筒部材の開口端には内周側に延在するフランジ部が形成され、該フランジ部と上記軸部材との間に第３弾性体が介装されたことを特徴とする請求項３記載の弾性軸継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用ステアリング装置のステアリングシャフトに設けられる弾性軸継手に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
周知のように車両のステアリング装置は、車体のクロスメンバに設けられたステアリングギアボックスと運転席に設けられたステアリングホイールとをステアリングシャフトにより連結し、ステアリングホイールの回転をステアリングシャフトを介してステアリングギアボックスに伝達し、ステアリングギアボックスにより左右の操舵輪を操舵するように構成されている。そして、路面からの入力やエンジンの振動等がステアリングホイール側に伝達されるのを防止すべく、ステアリングシャフトには弾性軸継手が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載されたステアリング装置では、ステアリングギアボックスとメインシャフトとを連結するインタミディエイトシャフトに、弾性軸継手としてステアリングカップリングが組込まれている。ステアリングカップリングは、ステアリングギアボックス側に連結される筒金具、メインシャフト側に連結される軸金具、及び筒金具の内周と軸金具の外周との間に介装されるゴム弾性体から構成されており、筒金具の内周及び軸金具の外周をそれぞれ断面略十字状に形成して、両金具の間に対応する断面形状のゴム弾性体を介装し、これによりステアリングホイールからの回転をゴム弾性体を介してステアリングギアボックス側に伝達可能とすると共に、ステアリングギアボックス側からのシミー（回転軸回りの振動）をゴム弾性体の弾性変形により吸収している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１９６０７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
周知のようにステアリングギアボックスは車体のクロスメンバ上に設置されているため、操舵輪やタイロッド等の部材を介して路面からの入力をステアリングギアボックスが受けると、クロスメンバ自体の撓みやギアボックス取付部の撓みによりステアリングギアボックスが上下、左右に変位する現象が生じる。
【０００６】
これらの変位は軸心方向の振動としてステアリングカップリングに伝達されるが、上記特許文献１のステアリングカップリングは回転軸回りの振動であるシミーしか想定してないため、軸心方向の振動を伝達してしまうという問題があった。
詳述すると、ステアリングカップリングのゴム弾性体は、筒金具の内周面に対して加硫接着されると共に軸金具の外周面に対して圧入されており、筒金具及び軸金具の何れに対しても相対移動不能であることから、軸心方向の振動に対する吸収作用は、ゴム弾性体が軸心方向に僅かに弾性変形することで奏されるだけで、大半の振動はそのまま伝達されてしまう。その結果、ステアリングホイールを握る運転者に不快感を与えてしまうという問題が生じていた。
【０００７】
本発明の目的は、ステアリングシャフトの軸心方向の振動を十分に吸収して、振動による運転者の不快感を未然に防止することができる弾性軸継手を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ステアリングギアボックス側又はステアリングホイール側の何れか一方に連結されて他方側に向けて開口する筒部材と、ステアリングギアボックス側又はステアリングホイール側の他方に連結されると共に、筒部材内の底部との間に所定の間隙を形成した状態で筒部材内に挿入された軸部材と、筒部材の内周面と軸部材の外周面との間に介装され、弾性をもって筒部材と軸部材との相対回転を規制する第１弾性体とを有する弾性軸継手において、筒部材の内周面と第１弾性体との間、又は軸部材の外周面と第１弾性体との間の少なくとも一方に、筒部材と軸部材との軸心方向の相対移動を可能とする摺動部を設けたものである。
【０００９】
従って、ステアリングホイールの回転は、筒部材と軸部材との間に介装された第１弾性体を介してステアリングギアボックス側に伝達されて、操舵輪の操舵が行われると共に、ステアリングギアボックス側から回転軸回りの振動であるシミーが伝達されると、伝達されたシミーは第１弾性体が弾性変形することで吸収される。
【００１０】
又、ステアリングギアボックス側から軸心方向の振動が伝達されると、ステアリングギアボックス側に連結された筒部材又は軸部材の何れか一方が軸心方向に振動するが、摺動部を介して筒部材と軸部材とが軸心方向に相対移動するため、結果として軸心方向の振動は筒部材又は軸部材の他方に伝達されることなく吸収される。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、第１弾性体に滑材が含有されたものである。
従って、第１弾性体に滑材を含有するだけの簡単な構成により、摺動部が相対移動可能となる。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、筒部材内の底部と軸部材との間に第２弾性体が介装されたものである。
【００１２】
従って、筒部材と軸部材との軸心方向の相対移動に伴って、軸部材は筒部材の底部に対して接近離間を繰り返すが、双方の間に介装された第２弾性体により直接的な衝突が防止されるため、衝突による打音の発生が未然に抑制される。
請求項４の発明は、請求項３において、筒部材の開口端に内周側に延在するフランジ部が形成され、フランジ部と軸部材との間に第３弾性体が介装されたものである。
【００１３】
従って、軸心方向の振動の消失後は、第２弾性体及び第３弾性体により軸部材と筒部材とが初期位置に戻されるため、その後に再び軸心方向の振動が生じたときには同様の振動吸収作用が奏される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した弾性軸継手の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のステアリング装置を示す全体構成図であり、同図では車両側方より見たステアリング装置が示されている。図中の１は車両のエンジンルーム内で車幅方向に架設されたクロスメンバであり、図示はしないが本実施形態では、クロスメンバ１の両端がゴムブッシュを介して左右のサイドメンバに固定されている。この構成は、車載内の振動及び騒音の低減を目的としたものであり、サスペンションを介してクロスメンバに伝達された振動をゴムブッシュにより吸収して、振動がサイドメンバを経て車室側に伝達されるのを防止している。
【００１５】
クロスメンバ１上にはステアリングギアボックス２がボルトにより固定され、図示はしないが、ステアリングギアボックス２は左右両側のタイロッド等の部材を介して左右の操舵輪に連結されている。
一方、車室内の運転席にはステアリングコラム３が配設され、このステアリングコラム３は車体に車幅方向に架設されたデッキクロスメンバ４に対してサポートブラケット５により固定されている。ステアリングコラム３内にはメインシャフト６が回転可能に支持され、メインシャフト６の上端にはステアリングホイール７が固定されている。メインシャフト６の下端はユニバーサルジョイント８を介してインタミディエイトシャフト９の上端に連結され、インタミディエイトシャフト９の下端はユニバーサルジョイント１０を介して上記ステアリングギアボックス２の入力シャフト２ａに連結されている。
【００１６】
従って、ステアリングホイール７が回転操作されると、メインシャフト６及びインタミディエイトシャフト９を介してステアリングギアボックス２の入力シャフト２ａが回転され、入力シャフト２ａの回転はギアボックス２内で左右の直線運動に変換されて、パワーステアリング機構の油圧アシストを受けながらタイロッドを介して左右の操舵輪が操舵される。
【００１７】
上記インタミディエイトシャフト９の上部には弾性軸継手１１が設けられている。図２は弾性軸継手１１を示す拡大断面図、図３は同じく弾性軸継手１１を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図４は同じく弾性軸継手１１を示す図２のＩＶ−ＩＶ線断面図であり、以下、これらの図に従って弾性軸継手１１の構成を詳述する。
弾性軸継手１１のインナケーシング１２（軸部材）はインタミディエイトシャフト９と軸心Ｌが共通する円筒状をなし、インナケーシング１２の下部はインタミディエイトシャフト９の上端に外嵌された状態で溶接固定されている。インナケーシング１２の外周側には軸心Ｌが共通する円筒状をなすアウタケーシング１３（筒部材）が遊嵌状態で配設され、アウタケーシング１３の上端はユニバーサルジョイント８のヨーク８ａに溶接固定されている。
【００１８】
インナケーシング１２の外周は、軸心Ｌを中心として９０°間隔で４本の突条１２ａが軸心方向に形成されて断面略十字状をなし、各突条１２ａと対応するように、アウタケーシング１３の内周は、軸心Ｌを中心として９０°間隔で４本の凹溝１３ａが軸心方向に形成されて断面略十字状をなし、アウタケーシング１３の各凹溝１３ａ内にインナケーシング１２の各突条１２ａが位置している。突条１２ａを含めたインナケーシング１２の外周面と凹溝１３ａを含めたアウタケーシング１３の内周面との間には、全体に亘って略均一な間隙Ｓ１が形成され、間隙Ｓ１内には、当該間隙Ｓ１と対応する断面形状をなすゴム弾性体１４が介装されている。
【００１９】
ゴム弾性体１４はインナケーシング１２に対して一体的に加硫成形される一方、アウタケーシング１３に対しては別部材として構成されてアウタケーシング１３内に嵌挿されている。
従って、インナケーシング１２とアウタケーシング１３とは、所定間隔をおいて相対向する突条１２ａの側面と凹溝１３ａの側面との間でゴム弾性体１４を圧縮変形させながら軸心Ｌを中心とした相対回転を規制する一方、ゴム弾性体１４の外周面とアウタケーシング１３の内周面とを摺動させながら軸心方向への相対移動を可能としている。つまり、本実施形態では、相互に摺動可能なゴム弾性体１４の外周面とアウタケーシング１３の内周面との間に摺動部Ａが形成されている。
【００２０】
ここで、本実施形態ではゴム弾性体１４に摩擦係数の低減作用を有する滑材が含有されており、ゴム弾性体１４とアウタケーシング１３との間の摺動が異音を発することなく僅かな力で容易に行われるように配慮されている。滑材としては、パラフィン、シリコン系オイル、各種合成油脂等が挙げられ、所望の摩擦係数が達成されるように、これらの滑材を任意に選択してゴム弾性体１４に含有させることができる。尚、摩擦係数低減のための手法としては、このようにゴム弾性体１４の材質に関する対策に代えて、ゴム弾性体１４の外周面とアウタケーシング１３の内周面との間にグリース等の潤滑材を塗布してもよい。
【００２１】
図２に示すように、アウタケーシング１３は上端をユニバーサルジョイント８のヨーク８ａにより閉塞されて下方（インタミディエイトシャフト９側）に向けて開口しており、アウタケーシング１３内の上端には上側ストッパ面１５ａ（底部）が形成されている。又、アウタケーシング１３の開口端は内周側に延在され、延在部分の上面を下側ストッパ面１５ｂ（フランジ部）としている。
【００２２】
上側ストッパ面１５ａは、インナケーシング１２の各突条１２ａの上端に形成された上側ストッパ面１６ａに対して軸心方向に間隙Ｓ２をおいて相対向し、同様に下側ストッパ面１５ｂは、インナケーシング１２の各突条１２ａの下端に形成された下側ストッパ面１６ｂに対して軸心方向に間隙Ｓ３をおいて相対向している。尚、本実施形態では両間隙Ｓ２，Ｓ３を同一寸法に設定しているが、異なる寸法に設定してもよい。
【００２３】
ゴム弾性体１４の軸心方向の長さは全体としてインナケーシング１２と一致し、この部分を本体１４ａ（第１弾性体）としている。各突条１２ａ及び凹溝１３ａの角部に相当する箇所において、本体１４ａからは上方に上側センタリング部１４ｂ（第２弾性体）が、下方に下側センタリング部１４ｃ（第３弾性体）が延設されている。上側センタリング部１４ｂは上記間隙Ｓ２内に位置して、上側ストッパ面１５ａ，１６ａ間に介装され、同様に、下側センタリング部１４ｃは上記間隙Ｓ３内に位置して、下側ストッパ面１５ｂ，１６ｂ間に介装されている。
【００２４】
このように相対向する上側ストッパ面１５ａ，１６ａ及び下側ストッパ面１５ｂ，１６ｂ間にゴム弾性体１４のセンタリング部１４ｂ，１４ｃが介装されることで、インナケーシング１２とアウタケーシング１３とは軸心方向の所定位置に保持されると共に、両センタリング部１４ｂ，１４ｃを圧縮変形させながら上記のように軸心方向の相対移動を可能としている。
【００２５】
本実施形態のステアリング装置は以上のように構成されており、ステアリングギアボックス２側で発生する種々の振動を以下のようにして弾性軸継手１１で吸収している。
まず、ステアリングホイール７が回転操作された場合には、その回転がメインシャフト６及びユニバーサルジョイント８を介して弾性軸継手１１のアウタケーシング１３に伝達される。このとき、アウタケーシング１３の各凹溝１３ａの一方の側面（反回転側の側面）により、ゴム弾性体１４の本体１４ａを圧縮変形させながらインナケーシング１２の各突条１２ａの相対向する側面（同じく反回転側の側面）が押圧されるため、アウタケーシング１３の回転方向に応じてインナケーシング１２も共に回転することになり、更に回転はインタミディエイトシャフト９からステアリングギアボックス２に入力され、左右の操舵輪が操舵される。
【００２６】
又、逆に路面からの入力等を受けてステアリングギアボックス２の入力シャフト２ａにシミーが発生した場合には、発生したシミーはインタミディエイトシャフト９を介して弾性軸継手１１のインナケーシング１２に伝達される。上記した一方向への継続的な回転操作とは異なり、シミーの振動は回転軸回りに短い周期で正逆に切換わることから、ゴム弾性体１４の本体１４ａを圧縮変形させることで吸収され、これによりシミーがステアリングホイール７側に伝達されることが防止される。
【００２７】
一方、操舵輪やタイロッド等の部材を介して路面からの入力をステアリングギアボックス２が受けると、クロスメンバ１自体の撓みやギアボックス２取付部の撓み等によりステアリングギアボックス２が上下、左右に変位する現象が生じる。これらの変位によりステアリングギアボックス２の入力シャフト２ａには軸心方向の振動が発生し、発生した軸心方向の振動はインタミディエイトシャフト９を介して弾性軸継手１１のインナケーシング１２に伝達される。
【００２８】
このとき、インナケーシング１２と一体でゴム弾性体１４も軸心方向に振動するが、ゴム弾性体１４の本体１４ａの外周面とアウタケーシング１３の内周面とが摺動するため、インナケーシング１２とアウタケーシング１３とが軸心方向に相対移動し、結果としてインナケーシング１２の軸心方向の振動はアウタケーシング１３に伝達されることなく吸収される。
【００２９】
又、軸心方向の相対移動に伴ってインナケーシング１２の上端（上側ストッパ面１６ａ）はアウタケーシング１３内の上端（上側ストッパ面１５ａ）に対して接近離間を繰り返すことになるが、双方の間に介装された上側センタリング部１４ｂにより直接的な衝突が防止されるため、金属同士の衝突による打音の発生が未然に抑制される。
【００３０】
一方、軸心方向の振動が消失した後は、ゴム弾性体１４のセンタリング部１４ｂ，１４ｃが自己の弾性により本来の断面形状に復帰する。これによりインナケーシング１２とアウタケーシング１３とは初期位置（上記のように間隙Ｓ２，Ｓ３が等しくなる中立の位置）に戻され、その後に再び軸心方向の振動が生じたときには上記と同様の振動吸収作用が奏される。
【００３１】
ここで、上記説明から明らかなように、ゴム弾性体１４のセンタリング部１４ｂ，１４ｃの弾性力は、インナケーシング１２とアウタケーシング１３との軸心方向の相対移動を妨げない程度を上限とし、インナケーシング１２とアウタケーシング１３とを初期位置に復帰可能な程度を下限として設定する必要がある。一方、ゴム弾性体１４の材質としてはシミーの吸収を鑑みて最適な弾性係数のものが選択されているため、この弾性係数を前提として上記範囲内の弾性力をセンタリング部１４ｂ，１４ｃに付与しなければならない。
【００３２】
そこで、本実施形態では、センタリング部１４ｂ，１４ｃの面積（具体的には、上側及び下側センタリング部１４ｂ，１４ｃの面積の総和）を調整することで適切な弾性力を実現している。その結果、インナケーシング１２とアウタケーシング１３とは、センタリング部１４ｂ，１４ｃにより妨げられることなく相対移動して確実な振動吸収作用を奏すると共に、振動の消失後は初期位置に確実に戻される。
【００３３】
以上詳述したように本実施形態のステアリング装置では、弾性軸継手１１のアウタケーシング１３に対してゴム弾性体１４を別部材として構成して軸心方向に摺動可能としたため、弾性軸継手１１はシミーを吸収するシミーダンパとしての作用に加えて、クロスメンバ１自体の撓みやギアボックス２取付部の撓み等に起因する軸心方向の振動を吸収する作用も奏する。
【００３４】
特に本実施形態の車両では、サイドメンバに対してゴムブッシュを介してクロスメンバ１を固定する車体構造のため、クロスメンバを剛体結合した通常の車体構造に比較してステアリングギアボックス２の位置変位、ひいては軸心方向の振動が生じ易い特性があるが、発生した振動が弾性軸継手１１により確実に吸収されることから、このような弊害を未然に防止できる。よって、弾性軸継手１１により軸心方向の振動を十分に吸収して、ステアリングホイール７の振動による運転者の不快感を未然に防止することができる。
【００３５】
又、軸心方向の振動の消失後は、ゴム弾性体１４のセンタリング部１４ｂ，１４ｃによりインナケーシング１２とアウタケーシング１３とを初期位置に戻すようにしたため、如何なるときでも常に安定した振動吸収作用を奏することができる。
しかも、ゴム弾性体１４の上側センタリング部１４ｂは、軸心方向の振動に伴うインナケーシング１２とアウタケーシング１３との衝突を防止する作用も奏するため、金属同士の衝突による打音の発生を抑制して、車室内騒音を低減できるという利点も得られる。
【００３６】
一方、先行技術として説明した特許文献１の弾性軸継手に比較して本実施形態の弾性軸継手１１は、滑材を含有したゴム弾性体１４をアウタケーシング１３とは別部材として摺動可能に設け、そのゴム弾性体１４の上下両端にセンタリング部１４ｂ，１４ｃを形成しただけの簡単な構成であるため、ほとんどコストアップすることなく本実施形態の弾性軸継手１１を実施して、上記した種々の優れた作用効果を得ることができる。
【００３７】
更に、弾性軸継手１１の振動吸収作用により、ステアリングコラム３には軸心方向の振動がほとんど作用しなくなることから、ステアリングコラム３を支持するサポートブラケット５等に振動対策のための強度確保が必要なくなる。よって、本実施形態の弾性軸継手１１によれば逆に製造コストを低減できるという利点も得られる。
【００３８】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ステアリング装置のインタミディエイトシャフト９に弾性軸継手１１を設けたが、弾性軸継手１１の設置位置はこれに限ることはなく、例えばステアリングギアボックス２の入力シャフト２ａやメインシャフト６に設けてもよい。
【００３９】
又、上記実施形態では、インナケーシング１２側の４本の突条１２ａとアウタケーシング１３側の４本の凹溝１３ａとをゴム弾性体１４を介して係合させることで、回転伝達の機能とシミー吸収の機能とを得たが、インナケーシング１２とアウタケーシング１３との係合状態はこれに限ることはなく、例えば突条１２ａや凹溝１３ａの本数を変更したり、不等間隔で配置したりしてもよい。
【００４０】
更に、上記実施形態では、アウタケーシング１３に対してゴム弾性体１４を摺動可能としたが、逆にゴム弾性体１４をインナケーシング１２に対して摺動可能とし、アウタケーシング１３に対しては一体化してもよいし、インナケーシング１２及びアウタケーシング１３の双方に対してゴム弾性体１４をそれぞれ摺動可能に構成してもよい。
【００４１】
一方、上記実施形態では、ゴム弾性体１４にセンタリング部１４ｂ，１４ｃを一体形成して、振動の消失後にインナケーシング１２とアウタケーシング１３とを積極的に初期位置に戻したが、この機能は必ずしも必要ではなく、センタリング部１４ｂ，１４ｃを省略してもよい。
又、センタリング部１４ｂ，１４ｃを設けた場合でも、その数や形状等は上記実施形態に限定されるものではなく、例えばゴム弾性体１４の本体１４ａに対してセンタリング部１４ｂ，１４ｃを別体として構成したり、或いは４本の突条１２ａ及び凹溝１３ａの内、１８０°対向する２本の突条１２ａ及び凹溝１３ａのみにセンタリング部１４ｂ，１４ｃを設けたりしてもよいし、センタリング部１４ｂ，１４ｃに代えて間隙Ｓ２，Ｓ３に皿ばね又はコイルばねを介装して同様の作用を得てもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明の弾性軸継手によれば、ステアリングシャフトの軸心方向の振動を十分に吸収して、振動による運転者の不快感を未然に防止することができる。
請求項２の発明の弾性軸継手によれば、請求項１に加えて、簡単な構成により摺動部を設けることができ、製造コストを低減することができる。
【００４３】
請求項３の発明の弾性軸継手によれば、請求項１又は２に加えて、筒部材と軸部材との衝突による打音の発生を抑制して、車室内騒音を低減することができる。
請求項４の発明の弾性軸継手によれば、請求項３に加えて、軸心方向の振動の消失後に第２弾性体及び第３弾性体により軸部材と筒部材とを初期位置に戻し、如何なるときでも常に安定した振動吸収作用を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のステアリング装置を示す全体構成図である。
【図２】弾性軸継手を示す拡大断面図である。
【図３】同じく弾性軸継手を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】同じく弾性軸継手を示す図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【符号の説明】
２      ステアリングギアボックス
７      ステアリングホイール
１２    インナケーシング
１３    アウタケーシング
１５ａ  上側ストッパ面（底部）
１５ｂ  下側ストッパ面（フランジ部）
Ａ      摺動部
【図１】
2004322688.tif 000003
【図２】
2004322688.tif 000004
【図３】
2004322688.tif 000005
【図４】
2004322688.tif 000006