(57)【要約】【課題】車輌レイアウトから来る制限にあまり拘束されることのない車両ステアリング装置用の軸継手装置を安価に提供することを課題とする。【解決手段】ステアリングコラム５２の下端側には、軸継手装置１が結合されており、軸継手装置１は、上側に等速ボール自在継手２、下側に十字軸自在継手４、中間にはこれらの軸継手を結ぶ中間軸３が備えられている。軸継手装置１が全体として必要とする交差角の大部分を等速ボール自在継手２の交差角αに分担させ、十字軸自在継手４の交差角βを小さくしているので、十字軸自在継手４に起因するトルク変動は実質的に無視でき、安価な十字軸自在継手４を用いていながら操舵フィーリングを悪化させないようにできる。【選択図】        図２
2005008121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホィールからの回転を伝達するための入力軸、
中間軸、
車輌側の操舵機構を駆動するための出力軸、
等速ボール自在継手、および、
十字軸自在継手
を備えた車両ステアリング装置用の軸継手装置であって、
上記入力軸と上記中間軸との間は、上記等速ボール自在継手および上記十字軸自在継手の内の一方によって結合され、
上記中間軸と上記出力軸との間は、上記等速ボール自在継手および上記十字軸自在継手の内の残る他方によって結合されていること
を特徴とする車両ステアリング装置用の軸継手装置。
【請求項２】
請求項１に記載された車両ステアリング装置用の軸継手装置において、
上記入力軸と上記中間軸との間は、上記等速ボール自在継手によって結合され、
上記中間軸と上記出力軸との間は、上記十字軸自在継手によって結合されていること
を特徴とする車両ステアリング装置用の軸継手装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の内のいずれかに記載された車両ステアリング装置用の軸継手装置において、
上記等速ボール自在継手の交差角は、上記十字軸自在継手の交差角よりも大きく選ばれていること
を特徴とする車両ステアリング装置用の軸継手装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載された車両ステアリング装置用の軸継手装置において、
上記中間軸は、２つの部分軸からなりこれらが伸縮自在かつ相互回転不能に結合された軸であること
を特徴とする車両ステアリング装置用の軸継手装置。
【請求項５】
請求項４に記載された車両ステアリング装置用の軸継手装置において、
上記中間軸は、スプライン結合された２つの部分軸からなること
を特徴とする車両ステアリング装置用の軸継手装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの異なる向きの軸間に回転を伝達するための軸継手装置に関し、特に車両ステアリング装置用の軸継手装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一直線上にない２つの軸間に回転、あるいは動力を伝達するために、自在軸継手装置が使用される。カルダンジョイント、フックジョイント、クロスジョイントなどと呼ばれる十字軸自在継手は、２つの軸を、十字状の４つの軸部を持つ十字部材を介して結合したものであり、この軸部は互いに反対側にある２つがそれぞれの軸のヨークに軸受されているものである。
【０００３】
等速ボール自在継手は、外側継手部材の内面とこれに嵌る内側継手部材の外面のそれぞれに形成された案内溝に、トルク伝達ボールを介在させて、これら内側、外側継手部材が設けられた２軸間に動力を伝達するものである。
【０００４】
等速ボール自在継手は、交差角がある場合でも２つの軸間の回転が等速となるのに対し、上記十字軸自在継手は、交差角がある場合２つの軸間の回転は等速とならないという機構学上からくる欠点を有する。
【０００５】
車輌のステアリング装置では、車体構造上、ステアリングホィールの回転軸中心線は車体側の操舵機構を駆動するための駆動軸中心線に対して大きな角度を有している。このため、この交差する２つの軸間に軸継手装置を介装することにより、ステアリングホィールの回転を車体側の操舵機構側に伝達するようにしている。このとき軸継手装置には、通常は２組の同じ自在継手をもち、その間を中間軸で結ぶような構造の軸継手装置が使用される。
【０００６】
十字軸自在継手は、製造が容易、安価というメリットがあるが、上述のように、結合する２軸間が等速にならないため、伝達するトルクも変動する。これを避けるため、中間軸と他の２軸の間の交差角を実質的に等しくすることにより、単独の継手では生じる速度差、トルク変動を相殺させるようにしている。
【０００７】
しかしながら、車輌レイアウトの関係から２つの交差角を常に等しくできるとは限らず、やむなくこれを異なった角度で使用することも多く、結果として操舵フィーリングを悪化させることになっている。
【０００８】
等速ボール自在継手は交差角に関して上のように特に考慮すべき条件はないものの、製造が難しくコストが高いという問題があるため、車両用のステアリング装置において広く採用されるまでには至っていない。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２５７６４５号公報
【特許文献２】
特開平０９−１７７８１３号公報
【特許文献３】
実用新案登録第２５２６１８９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされた発明であって、十字軸自在継手の製造が容易、かつ安価というメリットと、等速ボール自在継手の交差角を考慮する必要がないというメリットを融合させることにより、車輌レイアウトから来る制限にあまり拘束されることのない車両ステアリング装置用の軸継手装置を安価に提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明の解決手段は、ステアリングホィールからの回転を伝達するための入力軸、中間軸、車輌側の操舵機構を駆動するための出力軸、等速ボール自在継手、および、十字軸自在継手を備えた車両ステアリング装置用の軸継手装置であって、上記入力軸と上記中間軸との間は、上記等速ボール自在継手および上記十字軸自在継手の内の一方によって結合され、上記中間軸と上記出力軸との間は、上記等速ボール自在継手および上記十字軸自在継手の内の残る他方によって結合されていることを特徴とする車両ステアリング装置用の軸継手装置である。
【００１２】
第２番目の発明の解決手段は、第１番目の発明の車両ステアリング装置用の軸継手装置において、上記入力軸と上記中間軸との間は、上記等速ボール自在継手によって結合され、上記中間軸と上記出力軸との間は、上記十字軸自在継手によって結合されていることを特徴とする車両ステアリング装置用の軸継手装置である。
【００１３】
第３番目の発明の解決手段は、第１番目又は第２番目の発明の車両ステアリング装置用の軸継手装置において、上記等速ボール自在継手の交差角は、上記十字軸自在継手の交差角よりも大きく選ばれていることを特徴とする車両ステアリング装置用の軸継手装置である。
【００１４】
第４番目の発明の解決手段は、第１番目から第３番目までの発明の車両ステアリング装置用の軸継手装置において、上記中間軸は、２つの部分軸からなりこれらが伸縮自在かつ相互回転不能に結合された軸であることを特徴とする車両ステアリング装置用の軸継手装置である。
【００１５】
第５番目の発明の解決手段は、第４番目の発明の車両ステアリング装置用の軸継手装置において、上記中間軸は、スプライン結合された２つの部分軸からなることを特徴とする車両ステアリング装置用の軸継手装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
第１実施例
図１は、本発明が適用された自動車の操舵機構全体を示す説明図である。この図には、車体側操舵機構６から上の部分が示されている。車体本体９１には、ステアリングコラム５２が調整レバー５２２によってその傾斜が調整可能に固定されている。ステアリングコラム５２は内部を貫通するホィールシャフト５２１が回転自在に支持されており、ハンドル５１は、ホィールシャフト５２１の上端に固定される。他端、すなわちステアリングコラム５２の下端側には、軸継手装置１が結合されている。
【００１７】
軸継手装置１は、上側に等速ボール自在継手２、下側に十字軸自在継手４、中間にはこれらの軸継手を結ぶ中間軸３を備えている。等速ボール自在継手２および十字軸自在継手４は、締め付けボルト２１、４１によって、ホィールシャフト５２１および車体側操舵機構６の入力軸６１にそれぞれに結合される。交差角αおよびβは等速ボール自在継手２および十字軸自在継手４の交差角であって、この例では、中間軸３の中心軸線に対して、ホィールシャフト５２１および入力軸６１の中心軸線がそれぞれなす角となっている。
【００１８】
十字軸自在継手４の交差角βは、角速度の変化（トルクの変化）を少なくするため、小さい値に選ばれており、その分だけ交差角αを大きくすることにより、軸継手装置１に必要とされる全体の交差角（α＋β）を確保している。結果として、交差角αは交差角βよりも大きくなる。換言すれば、車輌レイアウトの関係から交差角を大きく取る必要がある側に等速ボール自在継手２を設け、反対側を十字軸自在継手４とすることになる。
【００１９】
図１のように、下側に十字軸自在継手４を、上側に等速ボール自在継手２を設け、それぞれ等速ボール自在継手２の交差角αを４０°、十字軸自在継手４の交差角βを１０°とした場合、十字軸自在継手４で起きるトルク変動は約±１．５％程度となり、ほとんど操舵フィーリングに影響がない。計算上は、交差角βを１８°以下、更には１３°以下とすることが好ましく、それぞれの場合のトルク変動は約±５％、約±２．６％となる。
【００２０】
図２は、第１実施例の軸継手装置１の説明図であって、（Ａ）は一部断面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。
【００２１】
軸継手装置１は以下のようになっている。中間軸３の両端には、等速ボール自在継手２側に等速ボール自在継手２の一部をなす内側継手部分２２が、十字軸自在継手４側に十字軸自在継手４の一部をなす一対のアームからなる第１ヨークアーム対４２が形成されている。
【００２２】
等速ボール自在継手２の内側継手部分２２の先端近傍は球状に形成されており、更にこの球面にボール案内溝２２１が形成されている。一方、外側継手部材２３は球状の凹所を備え、この凹所にボール案内溝２３１が形成されている。２つのボール案内溝２２１、２３１は、ともに中間軸３および外側継手部材２３の軸方向に沿って伸びており、これらの溝内には共通のトルク伝達ボール２４が転動可能に嵌合することにより内側継手部分２２と外側継手部材２３が回転に関して結合する。
【００２３】
内側継手部分２２の球面と相補的内面を備えたボール保持器２５は、トルク伝達ボール２４を保持しながらこの球面中心回りに回転可能となっている。内側継手部分２２と外側継手部材２３との境界近傍は、柔軟なカバーをなすブーツ２６によって覆われており、外部から塵埃が侵入するのを防止している。
【００２４】
外側継手部材２３は、ホィールシャフト５２１に固定するためのシャフト孔２７を有しており、このシャフト孔２７にはスリ割り２７１が設けられている。スリ割り２７１の両サイドに形成されたバカ孔２７３とボルト孔２７２に締め付けボルト２１を螺合させて、外側継手部材２３をホィールシャフト５２１に固定する。
【００２５】
十字軸自在継手４の出力ヨーク部材４４は、車体側操舵機構６の入力軸６１に固定するためのシャフト孔４７を有しており、このシャフト孔４７にはスリ割り４７１が設けられている。スリ割り４７１の両サイドに形成されたバカ孔４７３とボルト孔４７２に締め付けボルト４１を螺合させて、出力ヨーク部材４４を入力軸６１に固定する。出力ヨーク部材４４は、更に一対のアームからなる第２ヨークアーム対４３が形成されている。
【００２６】
十字軸部材４５は十字状に伸びる４本の軸部分を備えており、互いに反対側にある軸部分が第１ヨークアーム対４２、第２ヨークアーム対４３とにそれぞれ軸受されている。中間軸３と出力ヨーク部材４４は、十字軸部材４５を介在させることにより結合され、回転が伝達される。
【００２７】
既に説明したように、一方の十字軸自在継手４は結合する２軸間が等速にならないため、伝達するトルクも変動するが、他方の等速ボール自在継手２の側に大きな交差角αを分担させることにより、この十字軸自在継手４における交差角βを小さくすることができる。このため、ほとんど軸継手装置１におけるトルク変動を小さくでき、実質的に操舵フィーリングに悪影響を及ぼさないようにすることができる。
【００２８】
第２実施例
図３は、第２実施例の軸継手装置１を説明するための一部断面図である。以下、第１実施例との相違点についてのみ説明し、他の説明および図３のＢ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面図については第１実施例の説明を援用する。この相違点は、中間軸３が内側継手部分２２側の上中間軸３１と十字軸自在継手４側の下中間軸３２とに２分割された部分軸からなり、上中間軸３１には雄スプライン３１１が、また、下中間軸３２には雄スプライン３１１に嵌合する雌スプライン３２１が形成されている点である。
【００２９】
このスプライン結合によって、中間軸３は伸縮可能であって回転のみを伝達するようになっている。中間軸３の伸縮性によって、車体本体９１に対してステアリングコラム５２の傾斜を調整したとき、ホィールシャフト５２１の下端の位置が移動するような構造を可能とすることができる。
【００３０】
上記スプライン結合に代えて、キーとキー溝による結合機構など２つの部分軸からなりこれらが伸縮自在かつ相互回転不能に結合された同機能の軸機構を採用することも可能である。また、中間軸３のスプライン結合部に代えて、あるいは、ホィールシャフト５２１の下部に、ラバーカップリングに代表されるような緩衝機構、あるいは、衝突時の変位吸収機構等を設けることも可能である。
【００３１】
これらの実施例では、パワーステアリング装置について触れていないが、電動式あるいは油圧式に関わらず、ホィールシャフト５２１の下部あるいは入力軸６１にパワーステアリング装置を介装させることも当然に可能である。さらに、ステアリングコラム５２には先に述べたような傾斜調整の機構（チルト機構）だけでなく、ハンドル５１の前後方向位置、高さ位置を調整可能とする機構（テレスコ機構、チルトテレスコ機構）を設けることあるいはこれらの機構を全く有しないものでも可能である。
【００３２】
また、等速ボール自在継手２と十字軸自在継手４とは、車輌レイアウトの制限に応じて逆にする、つまり、ホィールシャフト５２１側に十字軸自在継手４を、車体側操舵機構６側に等速ボール自在継手２を配置するようにすることも当然に可能である。
【００３３】
以上の実施例の軸継手装置によれば、製造容易かつ安価な十字軸自在継手と交差角を考慮する必要のない等速ボール自在継手が組み合わされているため、車輌レイアウトの制限からくる全体として大きな交差角に対しては、等速ボール自在継手側に大きな交差角を分担させることができる。このため、トルク変動が少なくかつ安価な軸継手装置を提供することが可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の軸継手装置によれば、製造容易かつ安価な十字軸自在継手と交差角を考慮する必要のない等速ボール自在継手が組み合わされているため、車輌レイアウトの制限からくる全体として大きな交差角に対しては、等速ボール自在継手側に大きな交差角を分担させることができる。このため、トルク変動が少なくかつ安価な軸継手装置を提供することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された自動車の操舵機構全体を示す説明図である。
【図２】第１実施例の軸継手装置１の説明図である。
【図３】第２実施例の軸継手装置１を説明するための一部断面図である。
【符号の説明】
１  軸継手装置
２  等速ボール自在継手
２１  締め付けボルト
２２  内側継手部分
２２１  ボール案内溝
２３  外側継手部材
２３１  ボール案内溝
２４  トルク伝達ボール
２５  ボール保持器
２６  ブーツ
２７  シャフト孔
２７１  スリ割り
２７２  ボルト孔
２７３  バカ孔
３  中間軸
３１  上中間軸
３１１  雄スプライン
３２  下中間軸
３２１  雌スプライン
４  十字軸自在継手
４１  締め付けボルト
４２  第１ヨークアーム対
４３  第２ヨークアーム対
４４  出力ヨーク部材
４５  十字軸部材
４７  シャフト孔
４７１  スリ割り
４７２  ボルト孔
４７３  バカ孔
５１  ハンドル
５２１  ホィールシャフト
５２２  調整レバー
５２  ステアリングコラム
６  車体側操舵機構
６１  入力軸
９１  車体本体
【図１】
2005008121.tif 000003
【図２】
2005008121.tif 000004
【図３】
2005008121.tif 000005