(57)【要約】【課題】簡易でありながら精度良く測定が可能なスプライン内径測定器を提供する。【解決手段】４本の円筒ピン２０２がばね部材２０３によって、雌軸１０２の測定対象となるボール溝以外のボール溝１０５に付勢されるので、雌軸１０２と中空柱部２０２ｃとの倒れが小さくなり、且つ軸周方向の回転ガタが抑制され、これにより測定子Ｐの球状部２０６を、雌軸１０２の測定対象となるボール溝１０５に対し直角に近い角度で接触させることができ、雌軸１０２と中空柱部２０２ｃの軸線の傾きとに起因する測定誤差が減少し、スプライン内径測定を高精度に行うことが出来る。【選択図】図６
2007333511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールスプライン軸を構成するスプライン雌軸のボール溝の寸法測定を行うスプライン内径測定器において、
ベースと、
ベースに対して移動可能に配置され、スプライン雌軸の測定対象となるボール溝以外のボール溝にそれぞれ係合する複数の円筒ピンと、
前記ベースからスプライン雌軸に向かって前記円筒ピンを付勢する付勢手段と、
前記スプライン雌軸の測定対象となるボール溝に対して接近可能な少なくとも２つの測定子とを有することを特徴とするスプライン内径測定器。
【請求項２】
前記円筒ピンの外径は、測定されたスプライン雌軸を用いてボールスプライン軸を組立時に使用するボールの径と同一直径を有することを特徴とする請求項１に記載のスプライン内径測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプライン内径測定器に関し、例えばトルク伝達部品を構成するボール溝等のスプライン内径を測定できる測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両の操舵機構には伸縮可能なスプライン軸が設けられており、車両が走行する際に発生する軸線方向の変位を吸収し、ステアリングホイール上にその変位や振動を伝えないように機能している。またスプライン軸は、運転者が車両を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイールの位置を軸線方向に移動した場合、それを許容するように機能している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１３６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ボールスプライン軸のように、外周にボール溝を有するスプライン雄軸と、円筒内面にボール溝を有するスプライン雌軸との間に、ボール又は円筒ピン等を介在させることにより機械的に拘束した構造を有する機械部品の組立時には、従来より基準ボール及び基準ピンを使用して仮組みを行った後、スプライン軸周方向におけるガタ量の測定を行い、測定結果から所望する機械性能を有するボール及びピン寸法を決定し、再度測定に使用したボールを取り出した後に測定結果から選択されたボール径を用いて組立を行うことが行われてきた。この場合、基準ボールを使用した測定時及び本組み時の最低２回の組立作業を行う必要があり作業効率が悪いという問題があった。
【０００４】
また、予めスプライン雄軸とスプライン雌軸の、所定部位の寸法の測定結果から適当な寸法の介在部品を選択することも行われてきた。しかしながら、円筒内面にボール溝を有するスプライン雌軸の内径を測定する場合には、被測定物のスプライン軸と少なくとも２個の測定子とから形成される平面とを直角とすることが困難であるため、それにより測定誤差が生じ、また測定に熟練が必要となるという問題があった。さらに、この対策として、スプライン雌軸と適度な隙間を有するガイドを有する測定器により、ボール溝の測定が行われているが、この場合にも、被測定スプライン雌軸と測定器の位置決め機構との避け難い隙間のため、スプライン雌軸と測定器の軸が平行とならず、従って測定時に被測定物のスプライン雌軸と少なくとも２個の測定子とから形成される平面とを直角とすることが困難であるため、それにより測定誤差が生じてしまうという問題もある。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡易でありながら精度良く測定が可能なスプライン内径測定器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】
【０００６】
本発明のスプライン内径測定器は、ボールスプライン軸を構成するスプライン雌軸のボール溝の寸法測定を行うスプライン内径測定器において、
ベースと、
ベースに対して移動可能に配置され、スプライン雌軸の測定対象となるボール溝以外のボール溝にそれぞれ係合する複数の円筒ピンと、
前記ベースからスプライン雌軸に向かって前記円筒ピンを付勢する付勢手段と、
前記スプライン雌軸の測定対象となるボール溝に対して接近可能な少なくとも２つの測定子とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、前記複数の円筒ピンが前記付勢手段によって、スプライン雌軸の測定対象となるボール溝以外のボール溝に付勢されるので、スプライン雌軸と前記ベースとの倒れが小さくなり、且つ軸周方向の回転ガタが抑制され、これにより前記測定子を、前記スプライン雌軸の測定対象となるボール溝に対し直角に近い角度で接触させることができ、スプライン雌軸と前記ベースの軸線の傾きとに起因する測定誤差が減少し、スプライン内径（スプライン雌軸のボール溝の寸法：例えば図６のＤ）測定を高精度に行うことが出来る。
【０００８】
前記円筒ピンの外径は、測定されたスプライン雌軸を用いてボールスプライン軸を組立時に使用するボールの径と同一直径を有すると好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係るステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。図１は、車両ステアリング用伸縮軸としてボールスプライン軸を利用した自動車の操舵機構部の側面図である。
【００１０】
図１において、車体ＶＢにアッパブラケット１とロアブラケット２とを介して、ステアリングシャフト上部３が取り付けられている。ステアリングシャフト上部３は、ステアリングコラム３Ａと、ステアリングコラム３Ａに回転自在に保持されたステアリングシャフト３Ｂを含む。ステアリングシャフト３Ｂの上端に、ステアリングホイール５が装着されている。又、ステアリングシャフト３Ｂの下端にユニバーサルジョイント６を介して、ステアリングシャフト下部７が連結されている。
【００１１】
ステアリングシャフト下部７には、操舵軸継手８を介してピニオンシャフト９が連結されており、更にピニオンシャフト９は、ステアリングラック軸１２に連結されている。このステアリングラック軸１２は、車体ＶＢ’に弾性体１１を介して固定されたステアリングラック支持部材１３により支持されている。
【００１２】
ここで、ステアリングシャフト上部３と、ステアリングシャフト下部７が、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸（以後、伸縮軸と略す）を用いている。ステアリングシャフト下部７は、スプライン雄軸（以後、雄軸と略す）とスプライン雌軸（以後、雌軸と略す）とを嵌合したものである。このようなステアリングシャフト下部７には、車両が走行する際に発生する軸線方向の変位を吸収し、ステアリングホイール５上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。このような性能は、車体がサブフレーム構造となっていて、ステアリングシャフト上部３が固定される車体ＶＢと、ステアリングラック支持部材１３が固定される車体ＶＢ’とが別体となっており、ステアリングラック支持部材１３がゴムなどの弾性体１１を介して車体ＶＢ’に締結固定されているような構造の場合に特に要求される。
【００１３】
また、組付時やメンテナンス時に、操舵軸継手８をピニオンシャフト９に締結する際に作業者が、伸縮軸をいったん縮めてからピニオンシャフト９に嵌合させ締結させるため、伸縮機能が必要とされる場合がある。さらに、操舵機構の上部にあるステアリングシャフト上部３も、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなステアリングシャフト上部３には、運転者が車両を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイール５の位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求されるため、軸方向に伸縮する機能が要求される。前述のすべての場合において、伸縮軸には嵌合部のガタ音を低減することと、ステアリングホイール５上のガタ感を低減することと、軸線方向摺動時における摺動抵抗を低減することが要求される。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。図３は、図２の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た断面図である。図４は、弾性体である板バネの斜視図である。
【００１５】
図２に示すように、車両ステアリング用の伸縮軸１１０は、相互に回転不能に且つ軸線方向に摺動自在に嵌合した雄軸１０１と雌軸（スプライン雌軸ともいう）１０２とからなる。図３に示すように、雄軸１０１の外周面には、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個の軸線方向溝（ボール溝）１０３が延在して形成してある。これに対応して、雌軸１０２の内周面にも、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個の軸線方向溝（ボール溝）１１５が延在して形成してある。
【００１６】
雄軸１０１のボール溝１０３と、雌軸１０２のボール溝１０５との間に、両軸１０１，１０２の軸線方向相対移動の際に転動する複数の剛体の球状体１０７（第２のキー部品である転動体又はボール）が転動自在に介装してある。なお、雌軸１０２のボール溝１０５は、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。ボール溝１０３、１０５が第２群のボール溝を構成する。
【００１７】
雄軸１０１のボール溝１０３は略台形状の断面を有し、傾斜した一対の平面状側面１０３ａと、これら一対の平面状側面１０３ａの間に平坦に形成した底面１０３ｂとを有している。雄軸１０１のボール溝１０３と、球状体１０７との間には、球状体１０７に接触して予圧するための板バネ１０９が介装してある。
【００１８】
図４に示すように、予圧構造を構成する板バネ１０９は、球状体１０７に２点で接触する略円弧形状の球状体側接触部１０９ａと、球状体側接触部１０９ａに対して略周方向に所定間隔をおいて離間して折り曲げてあると共に雄軸１０１のボール溝１０３の平面状側面１０３ａに接触可能である溝面側接触部１０９ｂと、球状体側接触部１０９ａと溝面側接触部１０９ｂを相互に離間する方向に弾性的に付勢するように折り曲げられた付勢部１０９ｃと、ボール溝１０３の平坦な底面１０３ｂに対向した平坦な底面１０９ｄと、を有している。
【００１９】
図３に示すように、この付勢部１０９ｃは、略Ｕ字形状で略円弧状に折曲した折曲形状であり、この折曲形状の付勢部１０９ｃによって、球状体側接触部１０９ａと溝面側接触部１０９ｂを相互に離間するように弾性的に付勢することができる。
【００２０】
なお、付勢部１０９ｃ又は溝面側接触部１０９ｂと、ボール溝１０３の平面状側面１０３ａとの間には、微小な隙間（Δ１）が設定してある。
【００２１】
また、板バネ１０９の折り曲げの際、溝面側接触部１０９ｂの先端は、図３に示すように、ボール溝１０３の平面状側面１０３ａに接触しない様に、矢印（Ｇ）方向に折り曲げられている。
【００２２】
折り曲げ部分（付勢部１０９ｃ又は溝面側接触部１０９ｂ）のＲ形状の一番大きい外形部が、ボール溝１０３の平面状側面１０３ａに一番近くなる様に設定してある。
【００２３】
これは、板バネ１０９の折り曲げ部分（付勢部１０９ｃ又は溝面側接触部１０９ｂ）の厚みをどの箇所も一定にする為である。もし、折り曲げ部分（付勢部１０９ｃ又は溝面側接触部１０９ｂ）の先端が各箇所で不均一に当たると、予圧部分の捩り剛性が安定しないためである。
【００２４】
なお、図３及び図４に示すように、本実施の形態では、球状体１０７に接触する球状体側接触部１０９ａは、球状体１０７の半径より大きい略円弧形状に形成してある。これにより、平面形状よりも球状体１０７との接触面圧を下げることができる。
【００２５】
図３に示すように、雄軸１０１の外周面には、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個のボール溝１０４が延在して形成してある。これに対応して、雌軸１０２の内周面にも、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個のボール溝１０６が延在して形成してある。
【００２６】
雄軸１０１のボール溝１０４と、雌軸１０２のボール溝１０６との間に、両軸１０１，１０２の軸線方向相対移動の際に滑り摺動する複数の剛体の円柱体１０８（第１のキー部品である摺動体又はニードルローラ）が微小隙間をもって介装してある。なお、これらボール溝１０４，１０６は、第１群のボール溝であって、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。
【００２７】
なお、円柱体１０８と、雌軸１０２のボール溝１０６との間には、微小な隙間（Δ２）が設定してある。但し、雄軸１０１のボール溝１０４−円柱体１０８−雌軸１０２のボール溝１０６の間は、常に、軸線方向に於いて、どこかで接触していても構わない。
【００２８】
図２において、雄軸１０１の端部には、小径部１０１ａが形成してある。この小径部１０１ａには、円柱体８の軸線方向の移動を規制するストッパープレート１１１が設けてある。このストッパープレート１１１は、軸線方向予圧用弾性体１１２（即ち、皿バネ）と、この軸線方向予圧用弾性体１１２を挟持する１組の平板１１３，１１３（即ち、平座金）とからなる。
【００２９】
本実施の形態では、ストッパープレート１１１は、小径部１０１ａに、平板１１３、軸線方向予圧用弾性体１１２、平板１１３の順に嵌合し、小径部１０１ａに加締めにより堅固に固定してある。これにより、ストッパープレート１１１が軸線方向に固定される。なお、ストッパープレート１１１の固定方法は、加締めに限らず、止め輪、螺合手段、プッシュナット等であってもよい。また、ストッパープレート１１１は、平板１１３を円柱体１０８に当接させて、軸線方向予圧用弾性体１１２により、円柱体１０８を軸線方向に動かないように適度に予圧できるようになっている。
【００３０】
また、本実施の形態では、雌軸１０２の６個のボール溝１０５，１０６に、径方向に隙間を介して、雄軸１０１の外周面に６個のボール溝１０３，１０４と軸線方向に同軸に形成した６個の略円弧状の突起部１１５が嵌合してある。
【００３１】
従って、球状体１０７，円柱体１０８が何らかの原因によって雄軸１０１から脱落し又は破損した場合等には、雌軸１０２のボール溝１０５，１０６に、雄軸１０１の突起部１１５が嵌合し、これにより、雄軸１０１と雌軸１０２とは、トルクを伝達することができ、フェイルセーフ機能の役割を果たすことができる。
【００３２】
また、この際、ボール溝１０５，１０６と、突起部１１５との間には、隙間が設けてあるため、運転者は、ステアリングホイール５においてガタ付きを感じることができ、ステアリング系の故障等を察知することができる。
【００３３】
さらに、雄軸１０１の突起部１１５は、球状体１０７，円柱体１０８と軸線方向に同軸であることから、球状体１０７，円柱体１０８の軸線方向の移動を規制するストッパーの役割も果たし、球状体１０７，円柱体１０８の抜けの可能性を減少して、フェイルセーフ機能をより一層向上することができる。
【００３４】
また、雄軸１０１の突起部１１５は、球状体１０７，円柱体１０８と軸線方向に同軸であることから、雄軸１０１と雌軸１０２の径方向寸法を小さくして、コンパクト化を図ることができる。
【００３５】
さらに、雄軸１０１のボール溝１０３、雌軸１０２のボール溝１０５、板バネ１０９、及び球状体１０７の間には、潤滑剤が塗布してあってもよい。また、雄軸１０１のボール溝１０４、円柱体１０８、及び雌軸１０２のボール溝１０６の間にも、潤滑剤が塗布してあってもよい。
【００３６】
以上のように構成した伸縮軸では、雄軸１０１と雌軸１０２の間に球状体１０７を介装し、板バネ１０９により、球状体１０７を雌軸１０２に対してガタ付きのない程度に予圧してあるため、雄軸１０１と雌軸１０２の間のガタ付きを確実に防止することができると共に、雄軸１０１と雌軸１０２は軸線方向に相対移動する際には、ガタ付きのない安定した摺動荷重で摺動することができる。
【００３７】
次に、本実施の形態にかかる、伸縮軸のスプライン雌軸のボール溝内径を測定するスプライン内径測定器について説明する。図５は、スプライン内径測定器の側面図であり、図６は、図５の構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図であり、図７は、図５の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図である。
【００３８】
図５において、ベース２０１は、中空である短太円筒２０１ａと、短太円筒２０１ａに対して平行に配置され且つ雌軸１０２の最小内径より小さい外径を有する板２０１ｂと、短太円筒２０１ａの中央と板２０１ｂとを連結する中空柱部２０１ｃとからなる。中空柱部２０１ｃにおいて、その外周に、軸線方向に延在し周方向に等間隔に配置された６本の溝２０１ｇが形成され、そのうち対向する１つの溝２０１ｇ内に開口２０１ｄが形成されている。測定時には、開口２０１ｄが形成されていない４本の溝２０１ｇは、図６において一点鎖線で示す雌軸１０２の測定対象ではないボール溝１０５に対向し、２つの開口２０１ｄは、雌軸１０２の測定対象となるボール溝１０５に対向するようになっている。
【００３９】
開口２０１ｄが形成されていない各溝２０１ｇ内には、円筒ピン２０２がそれぞれ配置されている。各円筒ピン２０２は、両端に縮径部２０２ａ、２０２ｂを形成しており、短太円筒２０１ａに形成された袋孔２０１ｅに縮径部２０２ａを係合させ、板２０１ｂに形成された袋孔２０１ｆに縮径部２０２ｂを係合させている。袋孔２０１ｅ、２０１ｆの内径は、縮径部２０２ａ、２０２ｂの外径より大きくなっており、その差の範囲で、円筒ピン２０２はベース２０１に対して移動可能となっている。
【００４０】
開口２０１ｄが形成されていない溝２０１ｇと、その中に配置された円筒ピン２０２との間には、それぞればね部材２０３が配置されており、付勢手段を構成する。例えばばね部材２０３は、板材を断面略コ字状に折り曲げると共に、その両端を外側に折り曲げてなり、図３に示す板ばね１０３と類似した形状を有している。ばね部材２０３は、中空柱部２０１ｃに対して円筒ピン２０２を、対応する溝２０１ｇに向かって付勢する機能を有する。
【００４１】
短太円筒２０１ａと、中空柱部２０１ｃの内部を延在するようにして２本の角柱状のアーム２０４が延在している。各アーム２０４の先端には、短軸２０５が、互いに対向し且つ中空柱部２０１ｃの軸線に直交する方向に延在して、開口２０１ｄから外部に突出するように形成されている。各短軸２０５の先端には球状部２０６が形成されている。ここで測定子Ｐは、アーム２０４，短軸２０５，球状部２０６からなり、中空柱部２０１ｃの軸線に直交する方向のその寸法を、それぞれＨ１，Ｈ２とする。
【００４２】
本実施の形態にかかるスプライン内径測定器を用いた測定について説明する。まず、アーム２０４を互いに接近させた状態で、測定しようとする雌軸１０２内に、板２０１ｂ側から中空柱部２０２ｃを挿入する。このとき、２本ずつ対称形に対置された４本の円筒ピン２０２が、ばね部材２０３により、図６において一点鎖線で示す雌軸１０２の測定対象ではないボール溝１０５に向かって付勢されるため、中空柱部２０２ｃの軸線と、雌軸１０２の軸線とが同心となるように保持され、また中空柱部２０２ｃの軸線に対する雌軸１０２の軸線の倒れが抑制され、更に且つ軸周方向の回転ガタが抑制されることとなる。
【００４３】
かかる状態で、アーム２０４を互いに離隔させると、２つの球状部２０６が、雌軸１０２の測定対象となるボール溝１０５にそれぞれ当接する。このとき、アーム２０４の距離をδとすると、測定したボール溝１０５の間隔Ｄは、Ｄ＝Ｈ１＋δ＋Ｈ２で得られることとなる。かかる間隔Ｄから、雌軸１０２のスプライン内径を求めることができる。異なるボール溝１０５の間隔を測定する場合には、アーム２０４を閉じて雌軸１０２から中空柱部２０２ｃを抜き出し、球状部２０６の位相を変えて再度挿入すればよい。
【００４４】
本実施の形態によれば、中空柱部２０１ｃの軸線に対して２本ずつ対向配置され合計４本の円筒ピン２０２が、ばね部材２０３によって雌軸１０２の測定対象となるボール溝以外のボール溝１０５に付勢されるので、雌軸１０２と中空柱部２０２ｃとの倒れが小さくなり、且つ軸周方向の回転ガタが抑制され、これにより測定子Ｐの球状部２０６を、雌軸１０２の測定対象となるボール溝１０５に対し直角に近い角度で接触させることができ、雌軸１０２と中空柱部２０２ｃの軸線の傾きとに起因する測定誤差が減少し、スプライン内径測定を高精度に行うことが出来る。
【００４５】
以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。
【図３】図２の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た断面図である。
【図４】弾性体である板バネの斜視図である。
【図５】スプライン内径測定器の側面図である。
【図６】図５の構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。
【図７】図５の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ アッパブラケット
２ ロアブラケット
３ ステアリングシャフト上部
３Ａ ステアリングコラム
３Ｂ ステアリングシャフト
５ ステアリングホイール
６ ユニバーサルジョイント
７ ステアリングシャフト下部
８ 操舵軸継手
９ ピニオンシャフト
１１ 弾性体
１２ ステアリングラック軸
１３ ステアリングラック支持部材
１０１ 雄軸
１０１ａ 小径部
１０２ 雌軸
１０３ ボール溝
１０３ａ 平面状側面
１０３ｂ 底面
１０４ ボール溝
１０５ ボール溝
１０６ ボール溝
１０７ 球状体
１０８ 円柱体
１０９ 板バネ
１０９ａ 球状体側接触部
１０９ｂ 溝面側接触部
１０９ｃ 付勢部
１０９ｄ 底面
１１０ 伸縮軸
１１１ ストッパープレート
１１２ 軸線方向予圧用弾性体
１１３ 平板
１１５ 突起部
２０１ ベース
２０１ａ 短太円筒
２０１ｂ 板
２０１ｃ 中空柱部
２０１ｄ 開口
２０１ｅ 袋孔
２０１ｆ 袋孔
２０１ｇ 各溝
２０２ 円筒ピン
２０２ａ 縮径部
２０２ｂ 縮径部
２０２ｃ 中空柱部
２０３ ばね部材
２０４ アーム
２０５ 短軸
２０６ 球状部
Ｐ 測定子
ＶＢ、ＶＢ’ 車体
【図１】
2007333511.tif 000003
【図２】
2007333511.tif 000004
【図３】
2007333511.tif 000005
【図４】
2007333511.tif 000006
【図５】
2007333511.tif 000007
【図６】
2007333511.tif 000008
【図７】
2007333511.tif 000009