(57)【要約】【課題】  長期にわたってがたつき防止効果を維持することができる嵌合軸の提供。また、舵取機構と操舵部材との相対移動を許容すると共に、操舵部材の回転操作を舵取機構へ伝達し、しかも操舵部材の回転操作時に操舵トルクの変動感が略感じられず良好な操舵感が長期にわたって維持できる舵取装置の提供。【解決手段】  筒体１に内嵌された軸体２の一端面２２を軸体２の軸長方向に対して傾斜させると共に、押圧部３を一端面２２側へ付勢する引張コイルばね４を備え、引張コイルばね４の付勢力により押圧部３が一端面２２に沿って摺動するようにした。また、操向車輪を操向する舵取機構と操舵部材とを連結する連結軸に本発明に係る嵌合軸を備えるようにした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体に内嵌された軸体と、前記筒体及び軸体に当接して前記軸体を前記筒体の内周面に押圧する押圧部とを備え、前記筒体に対する摺動が可能な嵌合軸において、
前記軸体の前記押圧部との当接面を前記軸体の軸長方向に対して傾斜させてあり、
前記押圧部を前記当接面側へ付勢する付勢部材を備えることを特徴とする嵌合軸。
【請求項２】
前記付勢部材はばね部材であることを特徴とする請求項１に記載の嵌合軸。
【請求項３】
操向車輪を操向する舵取機構と操舵部材とを連結軸で連結した舵取装置において、
前記連結軸は、請求項１又は２に記載された嵌合軸を備えることを特徴とする舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒体に内嵌され、筒体に対する摺動が可能な嵌合軸と、この嵌合軸を備える舵取装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
筒体に一端部が内嵌された軸体と、筒体及び軸体に当接して軸体を筒体の内周面に押圧する押圧部とを備える嵌合軸が開示されている。筒体及び嵌合軸は、筒体の内周面にスプライン溝を形成すると共に、軸体の一端部の外周面に、スプライン溝に対応するスプライン歯を形成し、嵌合軸が、筒体に対する軸長方向の摺動が可能となるように、しかも軸心回りの回転の伝達が可能となるように構成してある。
【０００３】
軸体は一端部の一部を軸細部としてあり、押圧部は、軸細部に組付けられ、筒体及び軸体間のがたつきを防止している。押圧部は、一部が切欠いた環状をなすと共に、軸細部の外径に対応し、しかも相互に略平行に延びる一対の脚部と、該脚部の中間部同士を連結すると共に、湾曲形状をなして筒体の内周面に弾力的に当接する胴部と、該胴部の中間部から軸細部の周方向両側に延びて筒体の内周面に弾力的に当接する一対の腕片とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような嵌合軸は、例えば、自動車の舵取装置に用いられる。嵌合軸は、操向車輪を操向する舵取機構と、ステアリングホイール等の操舵部材とを連結する連結軸に備えられ、車両走行時の振動等の外力による舵取機構と操舵部材との相対移動の変位を吸収すると共に、操舵部材の回転操作を舵取機構に伝達する。
【特許文献１】特開２００１−１５８３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の押圧部は、軸細部に組付けられているから、筒体と軸体との摺動により筒体に対して摺動し、筒体の内周面に当接する部分が摩耗することが想定される。押圧部は、軸体を筒体の内周面に押圧する押圧力を得るための撓み代が軸体の径方向に設定されているから、筒体の内周面に当接する部分の摩耗が進行した場合には、撓み代の減少度合が大きく、押圧力が大きく低下してがたつき防止効果を十分に発揮できない虞があるという問題があった。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、押圧部の摩耗が進行しても、押圧力を維持することができる構成とすることにより、長期にわたって筒体と軸体とのがたつきを防止することが可能な嵌合軸を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、舵取機構と操舵部材とを連結する連結軸に、本発明に係る嵌合軸を備えることにより、舵取機構と操舵部材との相対移動を許容すると共に、操舵部材の回転操作を舵取機構へ伝達し、しかも操舵部材の回転操作時に操舵トルクの変動感が殆ど感じられず良好な操舵感を長期にわたって維持することが可能な舵取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係る嵌合軸は、筒体に内嵌された軸体と、前記筒体及び軸体に当接して前記軸体を前記筒体の内周面に押圧する押圧部とを備え、前記筒体に対する摺動が可能な嵌合軸において、前記軸体の前記押圧部との当接面を前記軸体の軸長方向に対して傾斜させてあり、前記押圧部を前記当接面側へ付勢する付勢部材を備えることを特徴とする。
【０００９】
第１発明においては、当接面を軸体の軸長方向に対して傾斜させてあり、押圧部を当接面側へ付勢する付勢部材を備えたから、付勢部材の付勢力により押圧部が当接面側へ付勢され、押圧部は、付勢力の作用により当接面に沿って摺動し、筒体の内周面に当接する。押圧部及び軸体は、付勢部材の付勢力の作用により筒体の内周面に押圧され、筒体と軸体とのがたつきが防止される。
【００１０】
第２発明に係る嵌合軸は、第１発明において、前記付勢部材はばね部材であることを特徴とする。
【００１１】
第２発明においては、押圧部を付勢する付勢部材にばね部材を用いたから、ばね部材を設計することにより、押圧部を当接面側へ付勢する付勢力の強さの設定が容易にできる。また、ばね部材を適切に設計することにより、長期間経過しても経年変化による付勢力の減少は略生じない。
【００１２】
第３発明に係る舵取装置は、操向車輪を操向する舵取機構と操舵部材とを連結軸で連結した舵取装置において、前記連結軸は、第１発明又は第２発明に記載された嵌合軸を備えることを特徴とする。
【００１３】
第３発明においては、車両走行時の振動等の外力により舵取機構と操舵部材とが相対移動した場合、筒体と軸体とが相互に摺動し、相対移動の変位を許容する。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明に係る嵌合軸においては、付勢部材の付勢力の作用により押圧部及び軸体が筒体の内周面に押圧され、筒体と軸体とのがたつきが防止される。付勢部材の変位の方向が軸体の軸長方向になるように、しかも所要の付勢力を発生させる変位量が大きくなるように設定することにより、押圧部が摩耗した場合でも、付勢部材の付勢力が殆ど変化しないようにすることができるから、押圧部及び軸体を筒体の内周面に押圧する押圧力が殆ど変化しない。従って、筒体と軸体とのがたつきの防止を長期にわたって維持することができる。
【００１５】
また、第２発明に係る嵌合軸においては、付勢部材をばね部材としたから、ばね部材を設計することにより付勢力を所要の強さに設定できる。また、ばね部材を適切に設計することにより、長期間経過しても経年変化による付勢力の減少が略生じないから、筒体と軸体とのがたつきの防止を長期にわたって維持することができる。
【００１６】
さらに、第３発明に係る舵取装置においては、舵取機構と操舵部材との相対移動の変位を嵌合軸で許容すると共に、筒体と軸体とのがたつきを防止して長期にわたって良好な操舵感を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る嵌合軸の分解斜視図であり、図２は本発明に係る嵌合軸と筒体との嵌合部の断面図である。
【００１８】
図において１は円筒状の筒体であり、筒体１の内周面１０には、筒体１の軸長方向へ延びるスプライン溝１１が形成されている。筒体１には、本発明に係る嵌合軸６の一端部が内嵌され、嵌合軸６の一端部の外周面には、スプライン溝１１に対応したスプライン歯６１が形成されている。筒体１と嵌合軸６の一端部との間には、筒体１と嵌合軸６とが軸長方向へ相互に摺動することが可能なように、所定の嵌合隙間を設けてある。
【００１９】
嵌合軸６は、軸体２と、円筒状の押圧部３と、両端部にフック４０，４０が設けられた引張コイルばね４とを備え、押圧部３及び引張コイルばね４は軸体２の一端部２０に取り付けられている。押圧部３及び引張コイルばね４が取り付けられた軸体２の一端部２０が筒体１に内嵌されている。
【００２０】
軸体２の一端部２０の外周面には、前述のスプライン歯６１が形成されている。軸体２の一端面（当接面）２２は、軸体２の軸長方向に対して傾斜してあり、軸体２の軸心を含む平面９（図２では２点鎖線にて図示）との角度θが図２では略４５度になるように形成している。軸体２の一端面２２には、深さ方向が軸体２の軸長方向と略平行な収容穴２３を設けてあると共に、軸長方向が軸体２の軸長方向と略同一になるように配された押圧部３の一端が当接している。
【００２１】
押圧部３は、軸体２の一端部２０の外径と略同一の外径を有し、外周面には、前述のスプライン歯６１を形成してある。押圧部３の一端は、軸体２の一端面２２に対応させてあり、押圧部３は、軸体２の一端面２２に沿って摺動可能としてある。
【００２２】
押圧部３の内側には、押圧部３を径方向に貫通するように配されたピン３２を設けてあり、軸体２の収容穴２３の内部にも、軸体２を径方向に貫通するように配されたピン２４を設けてある。押圧部３の内側及び軸体２の収容穴２３の内部には、前述の引張コイルばね４が配され、引張コイルばね４は、一方のフック４０をピン３２に係止すると共に、他方のフック４０をピン２４に係止し、押圧部３を軸体２の一端面２２側へ付勢している。
【００２３】
以上の構成により、押圧部３は、引張コイルばね４の付勢力により軸体２の一端面２２に沿って摺動し、筒体１の内周面１０に当接する。押圧部３と軸体２との間には、引張コイルばね４の付勢力が作用しているから、押圧部３及び軸体２は、筒体１の内周面１０を押圧し、筒体１と軸体２とのがたつきを防止する。
【００２４】
押圧部３及び軸体２が筒体１の内周面１０を押圧する押圧力Ｎは、引張コイルばね４の付勢力をＦとした場合、以下に示した計算式により表される。
Ｎ＝Ｆ×ｓｉｎ２θ／２
Ｆ＝ｋｘ
θ：軸体２の軸心を含む平面９と軸体２の一端面２２とがなす角度
ｋ：引張コイルばね４のばね定数
ｘ：引張コイルばね４の変位長さ
【００２５】
また、円筒状の筒体１と軸体２とは、軸長方向へ摺動するため、摩擦係数をμとすると、摺動荷重Ｌは、Ｌ＝μＮという計算式により表される。耐久後もがたつきがなく、しかも摺動荷重Ｌがスペック内に収まるように、引張コイルばね４の付勢力Ｆ、一端面２２の角度θを決めることができる。
【００２６】
なお前述したように、図２では軸体２の軸心を含む平面９と軸体２の一端面２２とがなす角度θは略４５度であるから、押圧力Ｎは、Ｆ／２となり、引張コイルばね４の付勢力Ｆの半分の力である。押圧力Ｎは、前述の計算式からも明らかなように、付勢力Ｆが一定であれば、角度θが４５度のときに最大となる。
【００２７】
図３は、回転角と伝達トルクとの関係を示すグラフである。
【００２８】
筒体１及び軸体２の一方を軸心回りに回転させた場合、他方は、スプライン溝１１とスプライン歯６１との噛合によりトルク伝達され、一方と同方向へ回転する。本発明に係る嵌合軸６は、押圧部３及び軸体２が筒体１の内周面１０に押圧力Ｎで押圧され、軸心回りの方向におけるスプライン溝１１とスプライン歯６１との嵌合隙間を吸収する間にも、筒体１及び軸体２の一方から他方へトルク伝達することができるから、回転角と伝達トルクとの関係を示すグラフは、図３（ａ）に示したように、嵌合隙間に対応する部分ａの勾配がやや緩やかな特性Ａを示す。なお、押圧力Ｎを強くすることにより、嵌合隙間に対応する部分ａの勾配をきつくして特性Ａを直線状にすることができ、軸心回りの方向における嵌合隙間が吸収されてスプライン溝１１とスプライン歯６１とが噛み合ったときに感じる伝達トルクの変動感をより緩和することができる。
【００２９】
なお、本発明に係る嵌合軸６でなく、スプライン歯６１が形成されただけの軸を筒体１に嵌合した場合には、軸心回りの方向におけるスプライン溝１１とスプライン歯６１との嵌合隙間を吸収する間はトルク伝達することができない。従って、回転角と伝達トルクとの関係を示すグラフは、図３（ｂ）に示したように、嵌合隙間に対応する部分ｂを超えたところから勾配が立ち上がる特性Ｂを示し、軸心回りの方向における嵌合隙間が吸収される間は伝達トルクが感じられず、スプライン溝１１とスプライン歯６１とが噛み合ったときから伝達トルクを感じることとなる。
【００３０】
以上で説明した本発明に係る嵌合軸６は、例えば、操向車輪を操向する舵取機構と操舵部材とを連結する連結軸の一部に用いられる。図４は、本発明に係る嵌合軸６を、コラム軸とピニオン軸とを連結する中間軸に用いた本発明に係る舵取装置の概略構成を示した模式図である。
【００３１】
図において５は舵取機構であり、舵取機構５は、軸長方向を、図示しない車体の左右方向として配された円筒状のラックハウジング５０と、該ラックハウジング５０の中途部に、軸心間に適宜の距離を有して交叉するように設けられた円筒状のピニオンハウジング５１と、ラックハウジング５０の内部で軸長方向へ移動自在に支持され、周面の一部にラック歯が形成されたラック軸５２と、ピニオンハウジング５１の内部で回動自在に支持され、一端部にピニオンが設けられたピニオン軸５３とを備えている。
【００３２】
ラックハウジング５０は、図示しないクロスメンバに固定され、ラック軸５２の両端部は、夫々ラックハウジング５０の両端部から突出している。ラック軸５２の両端部には、夫々タイロッド５４，５４の一端部が連結され、タイロッド５４，５４の他端部には、ナックルアーム５５，５５を介して操向車輪５６，５６が連結されている。
【００３３】
ラック軸５２のラック歯には、ピニオン軸５３のピニオンが噛合し、ピニオン軸５３の他端部は、ピニオンハウジング５１から上方へ突出している。ピニオン軸５３の上端部には、筒体１の下端部が連結され、筒体１の上端部には、本発明に係る嵌合軸６の一端部が内嵌されている。嵌合軸６の他端部は、円筒状のステアリングコラム７０の内部で回動自在に支持されたコラム軸７の下端部に連結されている。コラム軸７の上端部には、ステアリングホイール等の操舵部材７１が固着され、ステアリングコラム７０は、図示しない車体に固定されている。なお、コラム軸７、嵌合軸６及び筒体１が、舵取機構５と操舵部材７１とを連結する連結軸８を構成している。
【００３４】
このような構成により、操舵部材７１を回転操作した場合には、操舵部材７１の回転がコラム軸７、嵌合軸６及び筒体１を介してピニオン軸５３に伝達され、ピニオン軸５３の回転がピニオンとラック歯との噛合によりラック軸５２の軸長方向の移動に変換される。ラック軸５２が軸長方向へ移動することにより、タイロッド５４，５４を介してナックルアーム５５，５５が押し引きされ、操向車輪５６，５６が操向されて舵取りがなされる。
【００３５】
前述したように、ステアリングコラム７０とラックハウジング５０とは、異なる部分に固定されているから、車両走行時の振動等の外力により相対移動する。従って、ステアリングコラム７０に支持されたコラム軸７と、ラックハウジング５０に設けてあるピニオンハウジング５１に支持されたピニオン軸５３との間に相対移動による変位が発生するが、コラム軸７とピニオン軸５３との間に、本発明に係る嵌合軸６と筒体１とを介装したから、コラム軸７とピニオン軸５３との相対移動による変位は、筒体１と嵌合軸６との摺動により吸収される。
【００３６】
また、筒体１と嵌合軸６とのがたつきが防止されているから、車両走行時の振動等の外力が嵌合軸６に作用しても、筒体１と嵌合軸６との間で異音が発生することがない。また、操舵部材７１の回転操作時に、筒体１と嵌合軸６との嵌合隙間に起因する操舵トルクの変動感も殆ど感じられない。
【００３７】
以上、本発明に係る嵌合軸６を実施の形態を示す図面に基づいて説明したが、本発明に係る嵌合軸６は、前述した実施の形態に示した構成に限定されず、本発明の趣旨に逸脱しない範囲にて一部の構成を追加、削除又は変更してもよい。
【００３８】
例えば、前述した実施の形態では、押圧部３を、外径が軸体２の一端部２０の外径に対応した円筒状に形成したが、押圧部３の外径は、軸体２の一端部２０の外径に対応させる必要はなく、軸体２の一端部２０の外径より小さくしてもよい。また、押圧部３の形状は円筒状に限定されない。
【００３９】
また、軸体２の一端面２２の角度θを略４５度としたが、一端面２２の角度θは、４５度に限定されず、０度より大きく、９０度より小さい範囲内であればよい。
【００４０】
また、軸体２のピン２４と押圧部３のピン３２との夫々に引張コイルばね４のフック４０，４０を係止し、引張コイルばね４の付勢力で押圧部３を軸体２の一端面２２側へ付勢したが、押圧部３を付勢する部材は、引張コイルばね４に限定されず、押圧部３を軸体２の一端面２２側へ付勢する付勢力を発生させる部材であればよい。
【００４１】
さらに、引張コイルばね４のフック４０，４０は、ピン２４とピン３２との夫々に係止したが、フック４０，４０を係止する部分はピン２４，３２に限定されず、例えば、バーリング加工により、押圧部３の内側及び軸体２の収容穴２３の内部に夫々設けられた凸部にフック４０，４０を係止してもよい。フック４０，４０を係止する凸部をバーリング加工で設けることによりピン２４，３２を省略することができるから、コストダウンにも繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る嵌合軸の分解斜視図である。
【図２】本発明に係る嵌合軸と筒体との嵌合部の断面図である。
【図３】回転角と伝達トルクとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る舵取装置の概略構成を示した模式図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  筒体
２  軸体
３  押圧部
４  引張コイルばね（付勢部材）
５  舵取機構
６  嵌合軸
８  連結軸
１０  内周面
２２  一端面（当接面）
５６  操向車輪
７１  操舵部材
【図１】
2005271881.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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