(57)【要約】  【課題】  内軸及び外軸の嵌合部の軌条溝間に介装された転動体を備える構成において、外軸の開口端からの転動体の抜け出しを簡易な構成にて防止する。  【解決手段】  内外に嵌め合わされた内軸3a及び筒形の外軸3bの嵌合部に軸長方向に延びる軌条溝30，34を形成し、これらの軌条溝30，34間に転動体５，５…を介装してある伸縮自在シャフト３において、外軸3bの先端近傍に軌条溝34内に開口を有する窓孔35を設け、外軸3bの外側に装着されるクリップ６に設けられたストッパ片60が窓孔35を経て軌条溝34内に突出し、外軸3bの開口端からの転動体５，５…の抜け出しを防止するように構成する。【選択図】        図２
2007024122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向への相対移動自在に、且つ互いにトルク伝達可能に嵌め合わされた内軸及び筒形の外軸と、前記内軸の外周面及び前記外軸の内周面に夫々形成され、互いに対向する軌条溝と、これらの軌条溝の間に軸方向に並ぶ列をなして介在し、前記内軸及び外軸の間にトルクを伝達可能な転動体とを備える伸縮自在シャフトにおいて、
前記外軸の周壁を貫通し、該外軸の内面の前記軌条溝の中途に開口する貫通孔と、
前記外軸の外側に装着されるクリップと、
該クリップに設けられ、前記外軸への装着により前記貫通孔を経て前記軌条溝内に突出するストッパ片とを備えることを特徴とする伸縮自在シャフト。
【請求項２】
前記クリップは、弾性材料製であり、前記外軸の側部からの押し込みに伴う弾性変形により、該外軸を外側から挾持するように装着してある請求項１記載の伸縮自在シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸長方向への伸縮自在に構成され、例えば、車両用のステアリング装置において、ステアリングホイール等の操舵部材を操舵機構に連結する中間軸として用いられる伸縮自在シャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置は、車室の内部に配されたステアリングホイール（操舵部材）を車室の外部に配された操舵機構に連結してなり、運転者によるステアリングホイールの回転操作を操舵機構に伝え、該操舵機構の動作により操舵用の車輪（一般的には前輪）を操舵せしめる構成となっている。操舵部材としてのステアリングホイールは、車室の内部に回転自在に支持されたステアリング軸の一端（上端）に固定されており、該ステアリング軸の他端（下端）は、操舵機構の入力軸に突き合わされ、両端に自在継手を備える中間軸を介して前記入力軸と連結されている。
【０００３】
このように用いられる中間軸は、多くの場合、車両の走行中に操舵用の車輪を介して操舵機構に加わる振動を吸収し、この振動がステアリング軸を介してステアリングホイールへ伝播することを防止することを目的として、回転の伝達を可能としながら軸長方向への伸縮を自在とした伸縮自在シャフトとして構成されている。
【０００４】
この種の伸縮自在シャフトは、一般的に、筒形をなす外軸と内軸とを適長に亘って嵌め合わせてなり、これらの嵌め合い長さの増減により伸縮を生ぜしめる構成となっており、この伸縮と共に回転伝達を可能とするために、両軸の嵌合周上に並設された凹凸条（スプライン又はセレーション）を相互に噛合させ、この噛合部により回転伝達を行わせる構成（例えば、特許文献１参照）等が採用されている。
【０００５】
ところが、このような伸縮自在シャフトにおいては、小なる抵抗下での滑らかな伸縮を可能とするために、外軸と内軸との嵌合部に適宜の隙間を確保する必要がある一方、この隙間の存在により、内軸から外軸、又は外軸から内軸への回転伝達に際して両軸が周方向にがたつき、耳障りな衝突音が発生するという不具合があり、また、前述したステアリング装置における中間軸として使用された場合、操舵方向の転換時にステアリングホイールから操舵機構への伝動に遅れが生じ、操舵感の悪化を招来するという不具合がある。
【０００６】
また一部の伸縮自在シャフトにおいては、外軸及び内軸の嵌合部の互いに対向する部位に軸長方向に延びる凹形の軌条溝を形成し、これらの軌条溝間に複数の転動体を介装して、各別の軌条溝内にて転動する前記転動体の転がり抵抗下にて軸長方向の伸縮を滑らかに行わせるようにした結合構造が採用されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−３９８１４号公報
【特許文献２】特開２００２−１３５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載された伸縮自在シャフトにおいては、外軸及び内軸の対向部に形成される軌条溝、並びにこれらの間に介装される転動体の寸法管理により、滑らかな伸縮と確実な回転伝達とを両立させることができる。
【０００８】
ところでこの構成において、軌条溝間に介装される転動体の組み付けは、従来から、筒形をなす外軸の内面に形成される軌条溝を開口端に連続させておき、この軌条溝を内側に嵌め込まれる内軸の外面の軌条溝と位置合わせした後、前記開口端から両軌条溝間に転動体を挿入する手順により実施されている。
【０００９】
このような組み付けを行った場合、伸縮動作に伴って軌条溝間にて転動する転動体が、前述の如く開口端に連続する外軸の軌条溝から脱落する虞れがあり、従来一般的には、転動体を挿入した後、外軸の開口端を軌条溝の相当位置にて外側からかしめるという簡易な手段により、転動体の脱落を防止する構成が採用されている。
【００１０】
ところがこの場合、開口端にてなされる抜け止め用のかしめの影響が外軸の軌条溝の内奥側にまで及び、該軌条溝の形状が変化する虞れがあり、この場合、転動体の転動が阻害されて、該転動体の転がり抵抗下での滑らかな伸縮動作がなされなくなる場合があった。      
【００１１】
また近年においては、中間軸の軽量化を図るべく、軌条溝を含めて筒形に成形され、強度確保のために熱処理により硬化されたパイプ材を外軸として用いる場合があり、このような場合、抜け止めのためのかしめの実施が困難であり、大なる荷重下にてかしめを行った場合、これの影響による軌条溝の変形が大きくなり、前述した不具合が助長されることとなる。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、内軸及び外軸の嵌合部の軌条溝間に介装された転動体の転動により滑らかな伸縮を行わせる構成において、外軸の開口端に連続する軌条溝からの転動体の抜け出しを、簡易な構成にて防止し、簡易な組み立てと滑らかな伸縮動作とを両立し得る伸縮自在シャフト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】
【００１３】
本発明の第１発明に係る伸縮自在シャフトは、軸方向への相対移動自在に、且つ互いにトルク伝達可能に嵌め合わされた内軸及び筒形の外軸と、前記内軸の外周面及び前記外軸の内周面に夫々形成され、互いに対向する軌条溝と、これらの軌条溝の間に軸方向に並ぶ列をなして介在し、前記内軸及び外軸の間にトルクを伝達可能な転動体とを備える伸縮自在シャフトにおいて、前記外軸の周壁を貫通し、該外軸の内面の前記軌条溝の中途に開口する貫通孔と、前記外軸の外側に装着されるクリップと、該クリップに設けられ、前記外軸への装着により前記貫通孔を経て前記軌条溝内に突出するストッパ片とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２発明に係る伸縮自在シャフトは、第１発明におけるクリップが、弾性材料製であり、前記外軸の側部からの押し込みに伴う弾性変形により、該外軸を外側から挾持するように装着してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１発明に係る伸縮自在シャフトにおいては、外軸の外側に装着されるクリップに設けられたストッパ片が、外軸の周壁を貫通する貫通孔を経て内側の軌条溝内に突出し、該軌条溝に沿って転動する転動体に当接して、該転動体の抜け止め作用をなすから、前記クリップの装着という簡易な手段により、軌条溝の変形を伴わず転動体を抜け止めすることができ、簡易な組み立てと滑らかな伸縮動作を両立させることが可能となる。
【００１６】
また第２発明に係る伸縮自在シャフトにおいては、クリップを弾性材料製とし、外軸の側部からの押し込みにより弾性変形して装着される構成としたから、より簡易な手順での組み立てが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【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、本発明に係る伸縮自在シャフトを中間軸として備えるステアリング装置の構成を示す模式図である。図中１は、ステアリング軸であり、該ステアリング軸１は、円筒形をなすハウジング２の内部に同軸的に支承され、該ハウジング２の中途部及び一端部を夫々支持するアッパブラケット20及びロアブラケット21により、ロアブラケット21による支持側を前下方（図における左下方）に向けた傾斜姿勢にて車室の内部に取付けられている。
【００１８】
ハウジング２の上部に突出するステアリング軸１の上端部には、操舵部材としてのステアリングホイール10が、車室内部の運転者に対面するように嵌着固定されている。またハウジング２の下部に突出するステアリング軸１の下端部は、車室の外部に配された操舵機構４の入力軸40に、軸心を交叉及び偏心させて対向させてあり、これらは、両端に自在継手3c，3cを備える中間軸３を介して連結されている。
【００１９】
以上の構成により運転者により操舵のためにステアリングホイール10に加えられる操舵トルクは、ステアリング軸１及び中間軸３を介して操舵機構４の入力軸40に伝達され、該操舵機構４の動作により操舵が実行される。
【００２０】
なお図１に示すステアリング装置は、ハウジング２の下端部近傍に操舵補助用のモータ22を備え、また該モータ22よりも上位置のハウジング２の内部にトルクセンサ23を備えており、ステアリングホイール10に加えられる操舵トルクをトルクセンサ23により検出し、この検出トルクに基づいて駆動されるモータ22の回転力をハウジング２内部のステアリング軸１に伝え、前述の如く行われる操舵を補助する電動パワーステアリング装置として構成されているが、以下に示す本発明の特徴的な構成は、運転者によりステアリングホイール10に加えられる操舵トルクのみによって操舵を行わせるマニュアル式のステアリング装置にも適用可能であり、また操舵機構４に付設された油圧シリンダの発生力により操舵を補助する油圧パワーステアリング装置にも適用可能である。
【００２１】
以上の如く構成されたステアリング装置において、ステアリング軸１の下端を操舵機構４の入力軸40に連結する中間軸３は、適長に亘って嵌め合わされた内軸3a及び外軸3bを備えており、これらの嵌め合い長さの増減により伸縮自在な伸縮自在シャフトとして構成されている。このように生じる中間軸３の伸縮は、車両の走行中に、操舵機構４から加わる振動を吸収し、ステアリング軸１を介してステアリングホイール10へ伝播することを防止するために利用されている。
【００２２】
図２は、中間軸３を構成する内軸3a及び外軸3bの嵌合部近傍の縦断面図、図３は、図２の III−III 線による横断面図、図４は、中間軸３を構成する内軸3a及び外軸3bの嵌合部の分解斜視図である。
【００２３】
図３及び図４に示す如く内軸3aは、矩形断面を有する中実軸であり、また外軸3bは、内軸3aの嵌め込みが可能な矩形断面を有する中空軸であって、これらは．図４に示す如く夫々の端部を整合させ、外軸3bの中空部内に内軸3aを嵌め込むことにより同軸上に連結されて中間軸３を構成している。
【００２４】
内軸3aの外面には、相対向する２面夫々の中央部に、半円形の凹溝の形態をなす軌条溝30，30が形成されている。これらの軌条溝30，30は、外軸3bへの嵌め込み側の端面から軸長方向の適長に亘って延設されており、前記端面への連通部は、図２に示す如く、該端面に止めねじ31により固定されたストッパ板32の周縁に臨ませてある。
【００２５】
また外軸3bは、相対向する２辺の中央部を外向きに凸となるように曲げ成形してなる曲げ成形部33，33を備えており、これらの曲げ成形部33，33の内側に、前記軌条溝30と同形の半円形の凹溝の形態をなす軌条溝34，34が形成されている。これらの軌条溝34，34は、内軸3aの嵌め込みがなされる開口側の端面に連続し、該端面から軸長方向の適長に亘って延設されており、前記開口部を経て外軸3bの中空部内に内軸3aが嵌め込まれたとき、該内軸3aの外面に設けられた軌条溝30，30と内外に対向するようになしてある。
【００２６】
更に外軸3bの開口側端面の近傍には、図４に示す如く、曲げ成形部33，33の対応位置を内外に貫通する矩形の窓孔35，35が形成されており、これらの窓孔35，35は、内側の軌条溝34，34の中途を横切るように開口させてある。なおこのような窓孔35，35は、内側に軌条溝34，34を設けるための曲げ成形部33，33と共に、外軸3b自体の成形工程において一括して設けることができる。
【００２７】
以上の如く構成された内軸3aと外軸3bとは、前述の如く、外軸3bの開口側端部に内軸3aの端部を対向させ、該内軸3aを外軸3bの中空部内に嵌め合わせ、前者の軌条溝30，30と後者の軌条溝34，34との対向部間に形成される円形断面の軌条内に各複数（図においては各４つ）の転動体５，５…を導入した後、前記窓孔35，35の形成部位に外軸3bの外側からクリップ６を装着して図２に示す如く連結され、伸縮自在シャフトとしての中間軸３が組み立てられる。
【００２８】
クリップ６は、図４に示す如く、外軸3bの外側形状に対応するコの字形に成形された弾性材料製の部材であり、互いに平行をなす２辺の先端部近傍には、夫々との対向側に半円形のストッパ片60，60が内向きに突設されている。このように構成されたクリップ６は、図４に示す如く、ストッパ片60，60を備える２辺の先端側を前記窓孔35，35の形成部位に整合させて外軸3bの外側に位置決めし、図３及び図４中に矢符により示す如く、前記２辺の間に外軸3bの外周面を挾持するように押し込むことにより装着される。
【００２９】
クリップ６の押し込みは、外軸3bの外周面へのストッパ片60，60の乗り上げを伴って、弾性材料製のクリップ６自体が先端側を拡開させるように変形することによりなされ、夫々のストッパ片60，60が外軸3bの外面の窓孔35，35の形成位置に達したとき、クリップ６の弾性復帰により窓孔35，35内に落ち込むように係合せしめられる。
【００３０】
これによりクリップ６は、図３中に実線により示す如く装着され、夫々の窓孔35，35内に落ち込むストッパ片60，60は、窓孔35，35の内側の軌条溝34，34内に突出した状態となる。なおクリップ６は、ばね鋼等の弾性に富む金属材料製、又は樹脂材料製とすることにより、前述した押し込みを容易に行わせることができる。
【００３１】
以上の如く構成された中間軸３において、転動体５，５…は、半円形断面を有する軌条溝30，30及び軌条溝34，34に内外において転接しており、内軸3aと外軸3bとは、軌条溝30，30と軌条溝34，34に沿って生じる転動体５，５…の転動により、軌条溝30，30及び軌条溝34，34の延設方向、即ち、軸長方向に相対移動し、伸縮のための嵌め合い長さを増減することができる。このような伸縮動作は、転動体５，５…の転がり抵抗下にて滑らかに生じるから、操舵機構４からの振動がステアリングホイール10への伝播することを効果的に防止することができる。
【００３２】
ここで、転動体５，５…が転動する内側の軌条溝30，30は、内軸3aの先端面へ連通しているが、この連通部にはストッパ板32の周縁が突出させてある。同じく外側の軌条溝34，34は、外軸3bの開口側端部に連通しているが、この連通部の近傍には、前述の如く装着されるクリップ６に設けられたストッパ片60，60が突出している。従って、前述の如く転動する転動体５，５…は、内軸3aの先端側への抜け出しをストッパ板32との当接により、また外軸3bの開口端側への抜け出しをストッパ片60，60との当接により防止されて、ストッパ板32及びストッパ片60，60の間にて限定された長さ範囲内にて転動することとなる。
【００３３】
本発明において、外軸3bの軌条溝34，34内に突出するストッパ片60，60は、外軸3bの外側から装着可能なクリップ６に設けられており、前述した内軸3aと外軸3bとの組み立て手順において、軌条溝30，30と軌条溝34，34との間への転動体５，５…の導入は、クリップ６の装着前の外軸3bの開口端側から容易に行わせることができる。また導入された転動体５，５…は、この導入の後に前述の如くなされるクリップ６の装着により両方向に抜け止めされるから、これらの転動体５，５…の転動を伴って前述の如く生じる中間軸３の伸縮に支障を来す虞れがない。
【００３４】
クリップ６の装着は、外軸3bの側面からの前述した押し込みにより簡易に実施可能であり、伸縮自在シャフトとしての中間軸３の組み立てを容易に行わせることができる。また転動体５，５…の抜け止め作用をなすストッパ片60，60は、外軸3bと別体に構成されたクリップ６に設けられており、該クリップ６の装着による軌条溝34，34の変形は生じないから、該軌条溝34，34に沿う転動体５，５…の転動が阻害される虞れがなく、この転動を伴う中間軸３の伸縮を滑らかに行わせることができる。更にクリップ６の装着は、強度確保のために熱処理により硬化された外軸3bが用いられている場合であっても何らの問題もなく実施可能であり、ストッパ片60，60による転動体５，５…の抜け止め作用を行わせることができる。
【００３５】
図５は、本発明に係る伸縮自在シャフトの他の実施の形態を示す内軸3a及び外軸3bの嵌合部近傍の縦断面図、図６は、図５のVI−VI線による横断面図である。
【００３６】
この実施の形態においては、転動体５，５…の抜け止め作用をなすべく外軸3bの外側に装着されるクリップ７の構成、及び該クリップ７の装着部周りの構成を除けば、図２及び図３に示す実施の形態と同様であり、対応する構成部材に図２及び図３と同一の参照符号を付して、構成及び動作の説明を省略する。
【００３７】
図示の如くクリップ７は、円形断面の弾性材料製の線材を外軸3bの外側形状に対応するコの字状に屈曲成形し、先端の幅を拡げて延びる２辺の端部を更に屈曲させ、内向きに延びるストッパ片70，70を設けた構成となっている。一方、クリップ７が装着される外軸3bには、外向きに凸として成形された曲げ成形部33，33の頂部にストッパ片70，70の差し込みが可能な小径の貫通孔36，36が形成されている。
【００３８】
以上の如く構成されたクリップ７の装着は、図６中に２点鎖線により示す如く、外軸3bの側部に位置決めし、例えば、適宜の治具を用いて先端側を拡開させるように弾性変形させ、この状態で図６中に矢符により示す如く、ストッパ片70，70を備える先端側から外軸3bの外側に差し込み、ストッパ片70，70の内側端部を貫通孔36，36の開口端に合わせた位置にて変形を解除して、両ストッパ片70，70を各別の貫通孔36，36内に挿通させる手順によりなされる。これによりストッパ片70，70は、貫通孔36，36の内側の軌条溝34，34内に突出した状態となり、クリップ６におけるストッパ片60，60と同様に、軌条溝34，34に沿って転動する転動体５，５…に当接し、外軸3bの開口端からの抜け出しを防止する抜け止め作用をなす。
【００３９】
なお以上の実施の形態においては、内軸3a及び外軸3bを矩形断面とし、２面幅部の当接により回転を伝達する構成としてあるが、両軸3a，3bを円形断面の軸とし、嵌合周上にて噛合する凹凸条の作用により回転を伝達する構成としてもよく、この場合にも、嵌合部に介装される転動体の抜け止めのために本発明を適用可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４０】
また以上の実施の形態においては、車両のステアリング装置においてステアリング軸１と操舵機構４とを連結すべく使用される中間軸３への適用例について述べたが、本発明に係る伸縮自在シャフトは、軸長方向の滑らかな伸縮を許容しつつ回転を伝達すべく用いられるシャフト全般に適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る伸縮自在シャフトを中間軸として備えるステアリング装置の構成を示す模式図である。
【図２】中間軸を構成する内軸及び外軸の嵌合部近傍の縦断面図である。
【図３】図２の III−III 線による横断面図である。
【図４】中間軸を構成する内軸及び外軸の嵌合部の分解斜視図である。
【図５】本発明に係る伸縮自在シャフトの他の実施の形態を示す内軸及び外軸の嵌合部近傍の縦断面図である。
【図６】図５のVI−VI線による横断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
３    中間軸（伸縮自在シャフト）
3a    内軸
3b    外軸
５    転動体
６，７    クリップ
30，34    軌条溝
35    窓孔（貫通孔）
36    貫通孔
60，70    ストッパ片
【図１】
2007024122.tif 000003
【図２】
2007024122.tif 000004
【図３】
2007024122.tif 000005
【図４】
2007024122.tif 000006
【図５】
2007024122.tif 000007
【図６】
2007024122.tif 000008