(57)【要約】【課題】従来より省スペース化が図れ、且つ、高トルク状況下においても磨耗が無く安定した衝撃吸収機構を提供することが可能なステアリング用等速ジョイントを提供する。【解決手段】ステアリングギアとステアリングホイールとを連結する複数のシャフト及びヨークの相互間に配設されるステアリング用等速ジョイント５に衝撃吸収機構を設ける。衝撃吸収機構は次のように構成する。外方部材１０のステム軸１１の外周面及び／又は内方部材２０に連結した連結軸２１の外周面に、軸方向にオス側嵌合溝２５を所定長で延在形成する。オス側嵌合溝２５の軸に外嵌する筒状シャフトの内周面に、オス側嵌合溝と対をなすメス側嵌合溝２６を形成する。オス側嵌合溝２５とメス側嵌合溝２６との間に複数個の係止部材２７を所定圧で圧入嵌合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングギアとステアリングホイールとを連結する複数のシャフト及びヨークの相互間に配設されるステアリング用等速ジョイントであって、
球状内面に複数のトラック溝を形成したカップ部及び前記カップ部の底中央から外延したステム軸を有する外方部材と、
球状外面に複数のトラック溝を形成した内方部材と、
前記外方部材のトラック溝と前記内方部材のトラック溝とが協働して形成する複数のボールトラックの各々に配置したボールと、
前記外方部材と前記内方部材との間に配置されてボールを保持する保持器と、
前記ステム軸の外周面及び／又は前記内方部材に連結した連結軸の外周面に軸方向に延在形成されたオス側嵌合溝、前記ステム軸及び／又は前記連結軸に外嵌する筒状シャフトの内周面に前記オス側嵌合溝と対をなして形成されたメス側嵌合溝、および、前記オス側嵌合溝とメス側嵌合溝との間に圧入嵌合された複数個の係止部材を有する衝撃吸収機構と、
を具備することを特徴とするステアリング用等速ジョイント。
【請求項２】
前記ステム軸の外周面及び／又は前記内方部材に連結した連結軸にヨークを連結するとともに、前記ヨークの内周面に前記メス側嵌合溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載のステアリング用等速ジョイント。
【請求項３】
前記筒状シャフトの外径形状を、前記メス側嵌合溝と対をなす凸条で構成される花形形状としたことを特徴とする請求項１または２に記載のステアリング用等速ジョイント。
【請求項４】
前記連結軸に外嵌する筒状シャフトの外周面に、ステアリング用等速ジョイントのカップ部の開口を覆うブーツの小径端を固定したことを特徴とする請求項１乃至３に記載のステアリング用等速ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衝撃吸収機構付きステアリング用等速ジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、自動車等の車両のステアリング装置１を例示する。ステアリング装置１は、ステアリングホイール２とステアリングギア３の間に複数本のシャフト４ａ、４ｂを配設し、軸方向が相違するステアリングホイール２とステアリングギア３との間で、ステアリングホイール２に付与した回転トルクをステアリングギア３に伝達する。
【０００３】
従来、ステアリングギア３及びシャフト４ａ、４ｂの間及び／又はシャフト４ａ、４ｂの相互間に、固定型等速ジョイント５ａ、５ｂを配設したステアリング装置１が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、車両衝突時の衝撃を吸収する機構として、アッパージョイント５ａとロアージョイント５ｂを結合するインタミディエイトシャフト４ｂ或いはコラムシャフト４ａに、コルゲートチューブ（特許文献２参照）や、トルク伝達可能な非円形形状を有したオス・メス嵌合のコラプス部材（特許文献３、４参照）が配置されたものがある。
【特許文献１】特開２００３−１３００８２号公報
【特許文献２】特開平８−７２７３０号公報
【特許文献３】特開平８−９９６４１号公報
【特許文献４】特開平９−９５２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の衝撃吸収機構に用いられるコルゲートチューブは、衝撃吸収に必要となる軸方向の最低長さを確保する必要がある。又、非円形形状を有したコラプスにおいては、円筒面を挟み込む形で平面部が軸方向に成形されているため、高トルク時、平面エッジ部が局部的に磨耗し場合によってはガタが発生する問題がある。
【０００５】
本考案の目的は、従来より省スペース化が図れ、且つ、高トルク状況下においても磨耗が無く安定した衝撃吸収機能を有する衝撃吸収機構付ステアリング用等速ジョイントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、請求項１の発明は、ステアリングギアとステアリングホイールとを連結する複数のシャフト及びヨークの相互間に配設されるステアリング用等速ジョイントであって、球状内面に複数のトラック溝を形成したカップ部及び前記カップ部の底中央から外延したステム軸を有する外方部材と、球状外面に複数のトラック溝を形成した内方部材と、前記外方部材のトラック溝と前記内方部材のトラック溝とが協働して形成する複数のボールトラックの各々に配置したボールと、前記外方部材と前記内方部材との間に配置されてボールを保持する保持器と、前記ステム軸の外周面及び／又は前記内方部材に連結した連結軸の外周面に軸方向に延在形成されたオス側嵌合溝、前記ステム軸及び／又は前記連結軸に外嵌する筒状シャフトの内周面に前記オス側嵌合溝と対をなして形成されたメス側嵌合溝、および、前記オス側嵌合溝とメス側嵌合溝との間に圧入嵌合された複数個の係止部材を有する衝撃吸収機構と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明のステアリング用等速ジョイントは、衝撃吸収機構の係止部材の嵌め合い設定を加減することによって、入力としての衝撃力の吸収量を自由に調整できる。このため、嵌め合い設定圧を適正にすることで等速ジョイントの軸方向に省スペースの衝撃吸収部を設定することができる。また、係止部材としてボールを使用するとともに、オス側メス側両嵌合溝をボールと当接する形状にすることで安定した線接触が得られ、衝撃吸収部のトルク伝達を低面圧で安定させることができる。従って、従来のものより省スペース化が図れ、且つ、高トルク状況下においても磨耗が少なく安定した衝撃吸収機構を提供することが可能になる。なお、係止部材としてはボールを使用可能であるが、ころ等の他の係止部材を採用することも可能であり、その場合、更に低面圧の接触が得られる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ステム軸の外周面及び／又は前記内方部材に連結した連結軸の外周面にヨークを連結するとともに、前記ヨークの内周面に前記メス側嵌合溝を形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記筒状シャフトまたはヨークの外径形状を、前記メス側嵌合溝と対をなす凸条で構成される花形形状としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１または２の発明において、前記連結軸に外嵌する筒状シャフトの外周面に、ステアリング用等速ジョイントのカップ部の開口を覆うブーツの小径端を固定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のステアリング用等速ジョイントは、係止部材をオス側とメス側の両嵌合溝間に圧入嵌合した衝撃吸収機構を備えるので、係止部材の嵌め合い設定を加減することによって衝撃力の吸収量を自由に調整でき、等速ジョイントの軸方向に省スペースの衝撃吸収部を設定することができる。また、係止部材をボール或は円筒状のころとし、嵌合する溝形状を係止部材の断面輪郭に適合するＲ形状にすることで、衝撃吸収部のトルク伝達を低面圧にすることができ、高トルク状況下においても磨耗が少なく安定した衝撃吸収機構を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１実施形態に係るステアリング用等速ジョイントである。この等速ジョイントは固定型等速ジョイントの一種であるツェッパ型等速ジョイント５を使用する。ツェッパ型等速ジョイント５は、ステム軸１１の片端に球状内面１２を有するカップ部１３を設け、カップ部１３の球状内面１２に複数のトラック溝１４を形成した外方部材１０と、球状外面２２に複数のトラック溝２４を形成し連結軸２１の片端に連結された内方部材２０と、両トラック溝１４、２４間に配置した複数個のボール３０と、外方部材１０の球状内面１２に対応した球状外面４２及び内方部材２０の球状外面２２に対応した球状内面４４を有し、ボール３０を保持する複数のボールポケット４６を周方向に所定間隔を隔てて形成した保持器４０とを主要な構成要素とする。
【００１４】
等速ジョイント５は、外方部材１０のカップ部１３の球状内面１２と、内方部材２０の球状外面２２との球面中心が一致する。また、カップ部１３のトラック溝１４の中心及び内方部材２０のトラック溝２４の中心は、前記球面中心に対してそれぞれ軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされる。これにより、外方部材１０と内方部材２０とが角度θだけ角度変位したとき、保持器４０に案内されたボール３０が任意の作動角θにおいて当該作動角θの二等分面（θ／２）内に常に維持されて継手の等速性が確保される。
【００１５】
等速ジョイント５は、内方部材２０に連結された連結軸２１の先端部に弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部２１ａを設けると共に、保持器４０に押圧部２１ａからの押圧力を受ける受け部４８を設けるなど、押圧部２１ａ及び受け部４８のうち何れか一方を保持器４０に設けると共に、他方を内方部材２０に設けた予圧式である。この押圧部２１ａ及び受け部４８により発生する弾性力によって内方部材２０は外方部材１０のカップ部１３開口側に向って軸方向変位する。これにより、楔形状を成しているボールトラックとボール３０は、常に当接することができ、回転バックラッシュを防止する。
【００１６】
外方部材１０のステム軸１１の外周面と、内方部材２０の連結軸２１の外周面には、図２Ａに示すように、オス側嵌合溝として断面円弧状の係止部材嵌合溝２５が軸方向に所定長で形成される。この係止部材嵌合溝２５はステム軸１１および連結軸２１の円周方向に等配状態で係止部材２７を軸方向に抱え込む形で６本形成される。一方、中空状シャフト２７ａ（従来構造の４ａであってもよい）、２７ｂ（従来構造の４ｂ又は３ａであってもよい）の軸端内周面には、図２Ａに示すように係止部材嵌合溝２５と対をなすメス側嵌合溝として断面円弧状の係止部材嵌合溝２６が軸方向に所定長で形成される。メス側係止部材嵌合溝２６は、加工上の要請と中空状シャフト２７ａ、２７ｂの挿入のため軸端に臨んで開口する。オス側係止部材嵌合溝２５とメス側係止部材嵌合溝２６との間には、複数の係止部材としてのボール２７が圧入嵌合される。この実施形態では１溝当り３個のボール２７が半径方向に所定圧で圧入嵌合される。ボール２７の個数は１溝当り少なくとも２個あればよく、必要に応じて３個以上で構成してもよい。又、図２Ａ、２Ｂに記載せれた係止部材嵌合溝は、円周上６箇所等間隔に配置されているが、必要に応じて円周上３箇所の配置にしてもよい。又、係止部材２７は、円筒状のころであってもよい。このように、オス・メス側係止部材嵌合溝２５、２６相互間に係止部材２７を圧入嵌合することにより等速ジョイント５の軸方向の衝撃吸収機構が構成される。中空状シャフト２７ａ、２７ｂの外径形状は、図２Ａのように円筒形にするか、あるいは図２Ｂのようにメス側係止部材嵌合溝２６相互間に対応する外径側の余分な肉厚を省略した花形形状にして軽量化を図る。
【００１７】
外方部材１０のカップ部１３の開口側はブーツ２９で覆われる。ブーツ２９はゴム又は樹脂製で蛇腹状に成形されて可撓性を有する。ブーツ２９の小径端２９ａは連結軸２１の外径凹所に嵌合されてブーツバンド３２で固定される。ブーツ２９の大径端２９ｂはカップ部１３の外径凹所に嵌合されてブーツバンド３３で固定される。
【００１８】
本発明のステアリング用等速ジョイントによれば、車両衝突に伴い、ステアリングギア３がステアリングホイール２に向かって押しつぶされると、ステアリングギア３に構成されるステアリングギア軸３ａからジョイント５ｂ、ジョイント５ｂからインタミディエイトシャフト４ｂ、インタミディエイトシャフト４ｂからジョイント５ａ、ジョイント５ａからコラムシャフト４ａに過大な軸力が圧縮方向に入力される。この軸力をステム軸１１及び連結軸２１のオス側嵌合溝２５に抱え込む形で組み込まれた係止部材２７が、メス側係止部材嵌合溝２６内を、滑りながら摩擦力として吸収する。係止部材２７とメス側係止部材嵌合溝２６との摩擦で吸収可能な衝撃力の大きさは、係止部材２７の圧入代や係止部材２７の個数・直径等を増減することにより容易に調整可能である。
【００１９】
衝撃吸収機構は、図５に示す等速ジョイント５ａ、ｂの両側、すなわちコラムシャフト４ａ側とインタミディエイトシャフト４ｂ側の両側、及び、ステアリングギアボクス軸３ａ側に設ける他、コラムシャフト４ａ側のみ、あるいはインタミディエイトシャフト４ｂ側又は、ギアボックス軸３ａのみに設けることも可能である。その場合、係止部材２７の個数を適宜増やしたり、係止部材２７の圧入代を適宜加減してもよい。
【００２０】
次に、本発明の第２実施形態を図３に基づき説明する。この実施形態は中空状シャフト２７ａ、２７ｂの軸端にヨーク２８ａ、２８ｂを介して嵌合軸３４ａ、３４ｂを連結したものである。ヨーク２８ａ、２８ｂは中空状シャフト２７ａ、２７ｂと一体に成形される。中空状シャフト２７ａ、２７ｂの筒状端部内周面には係止部材嵌合溝２６が形成され、連結軸２１およびステム軸１１の係止部材嵌合溝２５との間には、係止部材２７が圧入嵌合される。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００２１】
次に、本発明の第３実施形態を図４に基づき説明する。この実施形態は中空状シャフト２７ａの軸端に等速ジョイント５のブーツ小径端２９ａを固定したものである。中空状シャフト２７ａの軸端にはブーツ小径端２９ａの内径を嵌合するための凹所３１が形成される。小径端２９ａの外径にはブーツバンド３２が固定される。ブーツ２９の大径端２９ｂの内径は従来同様外方部材１０の外周にブーツバンド３３で固定される。このように衝撃吸収機構をブーツ小径端２９ａの位置まで近接させることでジョイント５の軸長方向の大幅なコンパクト化を図ることができる。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００２２】
本発明のステアリング用等速ジョイント５は以上のように構成され、通常は、ステアリングホイールに付与した回転トルクをコラムシャフト４ａ、等速ジョイント５およびインタミディエイトシャフト４ｂ、ステアリングギア軸を介してステアリングギアに伝達する。この際、衝撃吸収機構の係止部材２７はオス側とメス側の係止部材嵌合溝２５、２６に圧入嵌合されているから回転トルクをガタ無く確実に伝達する。
【００２３】
車両の衝突時は、ステアリングギア３側から入力される衝撃力が個々の部位に設ける衝撃吸収機構によって吸収される。衝撃吸収機構は従来からあるシャフト４ａ、４ｂ、及び、ステアリングギア軸３ａの連結部位のスペースを有効利用しており、衝撃吸収機構のための新たなスペースは不要である。このため、等速ジョイント５ａ、ｂを軸方向にコンパクトに構成可能である。
【００２４】
なお、本発明のステアリング用等速ジョイントは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の衝撃吸収機構は、ツェッパ型等速ジョイントに限らずカルダンジョイント、ダブルカルダンジョイントなど他の固定式ジョイントにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るステアリング用等速ジョイントの縦断面図。
【図２Ａ】衝撃吸収機構の横断面図。
【図２Ｂ】衝撃吸収機構の変形例の横断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係るステアリング用等速ジョイントの縦断面図。
【図４】本発明の第３実施形態に係るステアリング用等速ジョイントの縦断面図。
【図５】従来のステアリング装置を示す概略側面図。
【符号の説明】
【００２７】
１     ステアリング装置
２     ステアリングホイール
３     ステアリングギア
３ａ   ステアリングギア軸
４ａ   コラムシャフト
４ｂ   インタミディエイトシャフト
５     ステアリング用等速ジョイント
５ａ   アッパージョイント
５ｂ   ロアージョイント
１０   外方部材
１１   ステム軸
１２   球状内面
１３   カップ部
１４   トラック溝
２０   内方部材
２１   連結軸
２１ａ 押圧部
２２   球状外面
２４   トラック溝
２５   オス側係止部材嵌合溝（オス側嵌合溝）
２６   メス側係止部材嵌合溝（メス側嵌合溝）
２７   係止部材
２７ａ、２７ｂ       中空状シャフト
２８ａ、２８ｂ       ヨーク
２９   ブーツ
２９ａ 小径端
２９ｂ 大径端
３０   ボール
３１   凹所
３２   ブーツバンド
３３   ブーツバンド
３４ａ、３４ｂ       嵌合軸
４０   保持器
４２   球状外面
４４   球状内面
４６   ボールポケット
４８   受け部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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