(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシャフトと、
前記第１のシャフトが挿入可能な中空部を有する第２のシャフトと、を備え、
前記第１のシャフトと前記第２のシャフトとが互いに周方向に回転不能にかつ軸方向に摺動可能に嵌合されているシャフトの結合構造であって、
前記第１のシャフトは、前記第２のシャフトに挿入されている部分の端部が全周にわたって中央部よりも薄く形成されている環状薄肉部と、該環状薄肉部の内周面を径方向に押圧するように撓ませられた弾性部材と、を有し、
前記環状薄肉部は、撓んでいる前記弾性部材により径方向の外側に向かって押圧された場合に弾性変形可能なように構成されており、
前記第１のシャフトは、その外周面の軸方向に直線状に伸びる溝が周方向に複数形成されており、
前記第２のシャフトは、その内周面の軸方向に直線上に伸びるとともに前記溝にはまるような凸部が周方向に複数形成されており、
前記弾性部材は、
環状の部材であり、その一部が軸方向に切り欠かれている切り欠き部を有し、
該弾性部材の外周の周方向の長さが前記環状薄肉部の内周の周方向の全長の１／２より長く、
第１のシャフトの軸方向から見てＵ字断面形状を有する筒状バネであり、
該弾性部材の外周面に突起が形成されている、
ことを特徴とするシャフトの結合構造。
【請求項２】
前記突起は、前記弾性部材の外周面のうち、中央部を含む前記環状薄肉部の内周の周方向全長の１／２に相当する領域よりも両端部側にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシャフトの結合構造。
【請求項３】
前記第１のシャフトは、前記環状薄肉部の該第１のシャフトの中央部に近い側に前記弾性部材の端部が突き当たる突き当て部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のシャフトの結合構造。
【請求項４】
前記第１のシャフトは、アルミ合金からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシャフトの結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のステアリング装置におけるシャフトの結合構造の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者の任意の操作ポジション設定を可能とするために、ステアリングホイールを前後方向に移動するテレスコピック機構を採用したステアリング装置が考案されている。このようなテレスコピック機構は、内周部にセレーションが形成されたシャフトに外周部にセレーションが形成されたシャフトを挿入し、互いに回転不能にかつ軸方向に摺動可能に結合する構造を採用することで実現されている。
【０００３】
このようなシャフト間の結合構造においては、部品のばらつきによっては回転方向のガタが発生することが想定される。そこで、回転方向のガタを抑制する１つの方法として、シャフトのセレーション表面に樹脂をコーティングすることが行われている。しかしながら、樹脂をコーティングするためには樹脂を溶解・凝固する設備が必要であり、また樹脂をコーティングした後にセレーションの形状に樹脂コート層を加工する工程が必要となり、コストの増大を招いている。
【０００４】
そこで、上述のように樹脂コート層を形成することで回転方向のガタの発生を抑制する代わりに、特許文献１や特許文献２には、インナーシャフトにアウターシャフトを組み付けた後、調整ネジを締め付けることにより、拡径部材が拡がり、インナーシャフトがアウターシャフトに対して径方向外方に押圧されることでガタが抑制される結合構造が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、スプリングピンの付勢力によりスリットの形成された雄軸の中空端部を径方向外方に拡径して、全てのニードルローラに予圧をかけることでガタを防止するステアリング用伸縮軸が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３４７９５４号公報
【特許文献２】特開２００３−２７６６１５号公報
【特許文献３】特開２００３−２４７５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１や２に記載の結合構造では、拡径部材の形状が複雑であるとともに貫通孔をインナーシャフトやアウターシャフトに形成しなければならず、また、組立て時に貫通孔を介して調整ネジを締め付ける必要があり、製造コストや組立てコストの増大を招くことになる。また、特許文献３に記載の伸縮軸では、雄軸にスリットを形成する必要があるため、製造コストの増大を招くことになる。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成によりガタの少ないシャフトの結合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のシャフトの結合構造は、第１のシャフトと、前記第１のシャフトが挿入可能な中空部を有する第２のシャフトと、を備える。前記第１のシャフトと前記第２のシャフトとが互いに周方向に回転不能にかつ軸方向に摺動可能に嵌合されているシャフトの結合構造であって、前記第１のシャフトは、前記第２のシャフトに挿入されている部分の端部が全周にわたって中央部よりも薄く形成されている環状薄肉部と、該環状薄肉部の内周面を径方向に押圧するように撓ませられた弾性部材と、を有する。前記環状薄肉部は、撓んでいる前記弾性部材により径方向の外側に向かって押圧された場合に弾性変形可能なように構成されている。
【００１０】
この態様によると、第１のシャフトが第２のシャフトに挿入された状態で弾性部材により環状薄肉部が内側から径方向の外側に向かって押圧され、少なくとも第１のシャフトの端部が外側に向かって弾性変形することで、第１のシャフトがより第２のシャフトに密着する。その結果、簡易な構成でガタの発生が抑制される。また、第１のシャフトの端部に環状薄肉部を設けるため、第１のシャフトの加工が容易となる。
【００１１】
前記第１のシャフトは、その外周面の軸方向に直線状に伸びる溝が周方向に複数形成されており、前記第２のシャフトは、その内周面の軸方向に直線上に伸びるとともに前記溝にはまるような凸部が周方向に複数形成されていてもよい。
【００１２】
前記弾性部材は、環状の部材であり、その一部が軸方向に切り欠かれている切り欠き部を有してもよい。これにより、切り欠き部を挟む両端部を近づけることで容易に弾性部材を撓ませることができ、組立ての際の作業性を向上することができる。
【００１３】
前記弾性部材は、その外周の周方向の長さが前記環状薄肉部の内周の周方向の全長の１／２より長くてもよい。これにより、弾性部材が環状薄肉部の内側で所定の位置からずれたり外れたりすることが低減される。
【００１４】
前記弾性部材は、第１のシャフトの軸方向から見てＵ字断面形状を有する筒状バネであってもよい。これにより、簡易な構成で弾性部材を実現することができ、製造コストを低減することができる。
【００１５】
前記弾性部材は、その外周面に突起が形成されていてもよい。これにより、弾性部材や環状薄肉部を高い加工精度で仕上げなくても、弾性部材により環状薄肉部が押圧される箇所のばらつきが低減され、突起の位置に対応した環状薄肉部の内側の所望の箇所が安定して押圧され、環状薄肉部が設計通りに弾性変形しやすくなる。
【００１６】
前記突起は、前記弾性部材の外周面のうち、中央部を含む前記環状薄肉部内周の周方向全長の１／２に相当する領域よりも両端部側にそれぞれ形成されていてもよい。これにより、少なくとも一対の突起と、弾性部材の中央部近傍の箇所とにより環状薄肉部を内側から押圧することが可能となるため、環状薄肉部を全周にわたって径方向の外側に向かってより均一に弾性変形させることができる。
【００１７】
前記第１のシャフトは、前記環状薄肉部の該第１のシャフトの中央部に近い側に前記弾性部材の端部が突き当たる突き当て部を有していてもよい。これにより、環状薄肉部の内側に弾性部材を設ける際に軸方向の位置決めが容易となり、組立ての際の作業性を向上することができる。
【００１８】
前記第１のシャフトは、アルミ合金からなってもよい。これにより、軽量化を図ることができる。また、鉄系の合金と比較して、環状薄肉部を所望量弾性変形させるために必要な弾性部材のバネ定数を抑えることができ、弾性部材の小型化・軽量化を図ることができるとともに、組立ての際の作業性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡易な構成によりガタの少ないステアリングシャフト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】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００２１】
はじめに、本発明に係るシャフトの結合構造を好適に採用するステアリング装置を説明する。図１は、本実施の形態に係るステアリング装置の一部を説明するための外観図である。ステアリング装置１０は、ステアリングホイール１２、ステアリングシャフト１４、ステアリングコラム１６、ユニバーサルジョイント（図示省略）等を含んで構成されている。ステアリングホイール１２は、円環状のリム１２ａ、ステアリングシャフト１４に差し込むハブ１２ｂ、リム１２ａとハブ１２ｂを接続するスポーク１２ｃで構成され、車両を操舵するために運転者により回転操作される。ステアリングシャフト１４は、上端側においてステアリングホイール１２をナット１４ａで固着し、ステアリングホイール１２の回転力を伝達する役割をもち、ステアリングホイール１２とステアリングシャフト１４とが同時に回転するように構成される。
【００２２】
ステアリングコラム１６は、アウターチューブ（外筒）１８、インナーチューブ（内筒）２０を備える。アウターチューブ１８は、取付けブラケット３８を介して車両のフレームなどに固定されている。また、ステアリングコラム１６のステアリングホイール１２の固定側は、コラムカバー２２に覆われている。コラムカバー２２には、イグニッションキースイッチなど各種スイッチ類（図示省略）が配置されている。なお、ステアリングコラム１６には、チルト機構（後述）やテレスコピック機構などが配置される。
【００２３】
図２は、ステアリングコラム１６の外観を示す側面図である。ステアリングシャフト１４は、アッパシャフト３０とロアシャフト３２を備え、コラム軸方向にて伸縮可能かつトルク伝達可能に構成されている。ステアリングコラム１６は、ステアリングシャフト１４を回転自在に支持する。
【００２４】
アッパシャフト３０は、アウターチューブ１８に対して軸受（図示省略）を介して回転自在かつコラム軸方向移動不能に支持されており、図中の右端ではステアリングホイール１２が一体回転可能に組み付けられるようになっている。一方、ロアシャフト３２は、インナーチューブ２０に軸受（図示省略）を介して回転自在に支持されていて、図中左端にてユニバーサルジョイントを介して伸縮可能かつトルク伝達可能な中間軸（共に図示省略）に連結される。中間軸はユニバーサルジョイントを介してステアリングギヤボックス（共に図示省略）に連結される。
【００２５】
アウターチューブ１８は、下端部にてインナーチューブ２０の上端部にコラム軸方向へ摺動可能に嵌合連結されていて、下端部に固着したコラム側ブラケット３４にてチルト及びテレスコピック調整可能な上方支持機構Ａを介して車体の一部（図示省略）に固着されている車体側ブラケットに組み付けられている。なお、コラム側ブラケット３４はアウターチューブ１８と一体となるように固着されて、ステアリングコラム１６の一部を構成している。また、インナーチューブ２０は、下端部に固着した取付けブラケット３６にて回動可能な下方支持機構Ｂを介して車体の一部（図示省略）に傾動可能に組み付けられている。
【００２６】
上方支持機構Ａは、ステアリングコラム１６の傾動を許可・規制可能でアッパシャフト３０に組み付けられるステアリングホイール１２の傾斜角度を調整可能なチルト機構と、ステアリングシャフト１４とステアリングコラム１６のコラム軸方向伸縮を許可・規制可能でステアリングホイール１２のコラム軸方向位置を調整可能なテレスコピック機構を一体的に備えたものである。
【００２７】
この上方支持機構Ａは、車体側ブラケットに前方へ移動離脱可能に組み付けられる取付けブラケット３８を備えるとともに、この取付けブラケット３８に対してコラム側ブラケット３４を固定・解除可能（解除状態にてチルト調整可能かつテレスコピック調整可能）な締結用ボルト４０、操作レバー３７、スラスト軸受、カムプレート、ナット、カラー、偏心カム（共に図示省略）等を備えている。
【００２８】
取付けブラケット３８は、コラム側ブラケット３４を上下方向にて傾動可能（チルト可能）かつコラム軸方向に移動可能（テレスコピック可能）に支持するものであり、左右一対のアーム４２を有するとともに、これらアーム４２より上方に一対の取付部６０を有していて、これらの取付部６０に設けた各スリット孔にて、樹脂カプセルと金属カラーを介して、取付ボルトを用いて車体側ブラケットに組み付けられる。
【００２９】
締結用ボルト４０は、取付けブラケット３８の両アーム４２に設けた左右一対の円弧状挿通孔とコラム側ブラケット３４に設けた左右一対の直線状挿通孔とに挿通されている。両アーム４２の円弧状挿通孔は、図１に示した下方支持機構Ｂの回動中心を中心とする円弧状のチルト長孔であり、チルト調整を可能とするものである。コラム側ブラケット３４の直線状挿通孔は、コラム軸方向に沿って形成された直線状のテレスコピック長孔であり、テレスコピック調整を可能とするものである。なお、操作レバー３７は、連結プレート３７ａを用いて締結用ボルト４０の頭部に連結されている。
【００３０】
下方支持機構Ｂは、ステアリングコラム１６におけるインナーチューブ２０を傾動（回動）可能に支持するものであり、インナーチューブ２０の下端部に固着したブラケット３６に形成した取付孔７２に回転自在に嵌合されるカラー７０と、このカラー７０を車体の一部（図示省略）に固定するボルトおよびナット（図示省略）等によって構成されている。
【００３１】
図３は、本実施の形態に係るステアリングシャフト１４の一部破断面図である。図４は、ロアシャフト３２の断面図である。本実施の形態に係るステアリングシャフトの結合構造は、ロアシャフト３２と、ロアシャフト３２が挿入可能な中空部を有するアッパシャフト３０と、弾性部材４４と、を備える。
【００３２】
ロアシャフト３２は、伸縮可能かつトルク伝達可能な中間軸にユニバーサルジョイントを介して連結される図中左端とは反対側の端部３２ａが中空になっている。換言すると、ロアシャフト３２は、アッパシャフト３０に挿入されている部分の端部３２ａが全周にわたって中央部３２ｂよりも薄く形成されている環状薄肉部３２ｃを有している。
【００３３】
なお、本実施の形態に係るロアシャフト３２は、環状薄肉部３２ｃより厚みのある中央部３２ｂが中実であるが、これに限られるものではなく、中央部３２ｂが環状薄肉部３２ｃより厚みのある中空の筒形状を有していてもよい。また、ロアシャフト３２は、その外周面の軸方向に直線状に伸びる溝３２ｄが周方向に複数形成されている、いわゆるセレーション形状に加工されている。なお、ロアシャフト３２の外周面の溝はスプライン形状に加工されていてもよい。
【００３４】
一方、アッパシャフト３０は、ステアリングホイール１２と一体回転可能に組み付けられる図中右端とは反対側の図中左端に開口部３０ａが設けられており、ロアシャフト３２が挿入可能なように少なくとも開口部３０ａから所定の長さは中空となっている。また、アッパシャフト３０の内周面には、ロアシャフト３２の外周面に形成されている溝３２ｄと嵌合するように、開口部３０ａから所定の長さにわたって軸方向に直線上に伸びる凸部３０ｂが周方向に複数形成されている。
【００３５】
したがって、本実施の形態に係るシャフトの結合構造においては、ロアシャフト３２の溝３２ｄにアッパシャフト３０の凸部３０ｂがはまり込むため、互いに周方向に回転不能にかつ軸方向に摺動可能に嵌合されることになる。
【００３６】
図５（ａ）は、図３のＸ−Ｘ断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ領域を拡大した断面図である。図６は、弾性部材４４の外観を示す斜視図である。弾性部材４４は、環状薄肉部３２ｃの内周面を径方向に押圧するように撓ませられた状態で、環状薄肉部３２ｃの内側に設けられている。そして、環状薄肉部３２ｃは、撓んでいる弾性部材４４により径方向の外側に向かって押圧された場合に弾性変形可能なように構成されている。
【００３７】
したがって、ロアシャフト３２がアッパシャフト３０に挿入された状態で弾性部材４４により環状薄肉部３２ｃが内側から径方向の外側に向かって押圧されると、少なくともロアシャフト３２の端部が外側に向かって弾性変形し、ロアシャフト３２がよりアッパシャフト３０に密着する。そのため、アッパシャフト３０とロアシャフト３２との間にわずかな隙間が生じていても、ロアシャフト３２の端部に形成されている環状薄肉部３２ｃが径方向外側に広がることで、ロアシャフト３２に対するアッパシャフト３０の回転方向のガタの発生が抑制される。また、ロアシャフト３２の端部に環状薄肉部３２ｃを設けるため、ロアシャフト３２の加工が容易となる。
【００３８】
本実施の形態に係る弾性部材４４は、ロアシャフト３２の軸方向から見てＵ字断面形状を有する筒状のクリップバネであり、その一部が軸方向に切り欠かれている切り欠き部４４ａを有している。
【００３９】
そのため、例えば、板状の部材を筒状に変形させるというような簡易な方法により、構成が単純な弾性部材を製造することができるため、製造コストを低減することができる。また、切り欠き部４４ａを挟む両端部４４ｂを近づけることで容易に弾性部材４４を撓ませることができ、環状薄肉部３２ｃに弾性部材４４を装着する際の作業性を向上することができる。
【００４０】
また、弾性部材４４は、その外周の周方向の長さＬ１（図６参照）が、環状薄肉部３２ｃの内周の周方向の全長Ｌ２の１／２より長く、つまり円周長の半分より長くなるように切り欠き部４４ａの幅が設定されている。そのため、弾性部材４４が環状薄肉部３２ｃの内側で所定の位置からずれたり外れたりすることが低減される。
【００４１】
弾性部材４４は、その外周面に一対の突起４４ｃが形成されている。このため、弾性部材４４や環状薄肉部３２ｃを高い加工精度で仕上げなくても、弾性部材４４により環状薄肉部３２ｃが押圧される箇所のばらつきが低減され、突起４４ｃの位置に対応した環状薄肉部３２ｃの内側の所望の箇所が安定して押圧され、環状薄肉部３２ｃが設計通りに弾性変形しやすくなる。その結果、アッパシャフト３０とロアシャフト３２との間にわずかな隙間が生じていても、ロアシャフト３２の端部が広がることで、ロアシャフト３２に対するアッパシャフト３０の回転方向のガタの発生を抑制することができる。
【００４２】
なお、環状薄肉部３２ｃの厚みや弾性部材４４の形状、バネ定数の最適な値は、環状薄肉部３２ｃが撓んでいる弾性部材４４により径方向の外側に向かって押圧された場合の弾性変形量が所望の値となるように、ステアリングシャフト１４の径や各部品の設計公差、材質を考慮して実験により設定することができる。
【００４３】
例えば、ロアシャフト３２の材質がアルミ合金の場合、ロアシャフト３２自体の軽量化だけでなく、鉄系の合金と比較して、環状薄肉部３２ｃを所望量弾性変形させるために必要な弾性部材４４のバネ定数を低く抑えることができる。そのため、弾性部材４４の小型化・軽量化を図ることができるとともに、組立ての際に弾性部材４４を撓ませることが容易となり作業性を向上することができる。
【００４４】
本実施の形態に係る突起４４ｃは、弾性部材４４の外周面のうち、中央部４４ｄを含む環状薄肉部３２ｃの内周の周方向の全長Ｌ２の１／２に相当する領域よりも両端部４４ｂ側にそれぞれ形成されている。これにより、弾性部材４４は、一対の突起４４ｃが環状薄肉部３２ｃの内周面を押圧する反力により下方に向かう力が働き、弾性部材４４の中央部４４ｄが環状薄肉部３２ｃの内側を押圧することが可能となる。
【００４５】
そのため、弾性部材４４は、少なくとも一対の突起４４ｃと、弾性部材４４の中央部４４ｄ近傍の接触箇所とにより環状薄肉部３２ｃを内側から押圧することが可能となり、環状薄肉部３２ｃを全周にわたって径方向の外側に向かってより均一に弾性変形させることができる。これにより、ステアリングシャフト１４を回転操作する際のロアシャフト３２とアッパシャフト３０との間のガタの発生がより低減される。
【００４６】
また、図４に示すように、ロアシャフト３２は、環状薄肉部３２ｃのロアシャフト３２の中央部３２ｂに近い側に弾性部材４４の端部が突き当たる突き当て部３２ｅを有している。これにより、環状薄肉部３２ｃの内側に弾性部材４４を設ける際に軸方向の位置決めが容易となり、組立ての際の作業性を向上することができる。また、ロアシャフト３２は、突き当て部３２ｅからロアシャフトの開口部３２ｆまでの距離Ｄ１を、弾性部材４４の端部から突起４４ｃまでの距離Ｄ２より大きくなるように設定されている。
【００４７】
これにより、環状薄肉部３２ｃの内部に弾性部材４４を装着する際に、突起４４ｃが環状薄肉部３２ｃの内周面の所望の位置を押圧するように調整する必要がなく、組立ての際の作業性を向上することができる。また、突起４４ｃは、環状薄肉部３２ｃの内部に弾性部材４４が装着された状態で、開口部３２ｆ近傍に位置するように形成されている。これにより、環状薄肉部３２ｃを所定量弾性変形させるために必要なバネ力を抑えることができ、弾性部材４４の板厚の低減、ひいては軽量化、低コスト化が図られる。また、弾性部材４４を撓ませやすくなるので、作業性の向上が図られる。
【００４８】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における処理の組合せや順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【００４９】
例えば、本実施の形態の弾性部材４４は、筒状のバネだけでなく、環状のバネであってもよい。これにより、筒状の場合と比較して構造が簡易となり、製造の容易性や小型化による材料の少量化から製造コストを低減することができる。また、弾性部材４４に形成される突起４４ｃは、軸に垂直な同一平面に一対だけ形成されている場合だけでなく、軸方向に複数対形成されていてもよく、あるいは、軸に垂直な別々の平面にそれぞれ形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施の形態に係るステアリング装置の一部を説明するための外観図である。
【図２】ステアリングコラムの外観を示す側面図である。
【図３】本実施の形態に係るステアリングシャフトの一部破断面図である。
【図４】ロアシャフトの断面図である。
【図５】図５（ａ）は、図３のＸ−Ｘ断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ領域を拡大した断面図である。
【図６】弾性部材の外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ステアリング装置、  １４  ステアリングシャフト、  １６  ステアリングコラム、  １８  アウターチューブ、  ２０  インナーチューブ、  ３０  アッパシャフト、  ３０ａ  開口部、  ３０ｂ  凸部、  ３２  ロアシャフト、  ３２ａ  端部、  ３２ｂ  中央部、  ３２ｃ  環状薄肉部、  ３２ｄ  溝、  ３２ｅ  突き当て部、  ３２ｆ  開口部、  ４４  弾性部材、  ４４ａ  切り欠き部、  ４４ｂ  両端部、  ４４ｃ  突起、  ４４ｄ  中央部。
【図１】
0005015751.tif 000002
【図２】
0005015751.tif 000003
【図３】
0005015751.tif 000004
【図４】
0005015751.tif 000005
【図５】
0005015751.tif 000006
【図６】
0005015751.tif 000007