(57)【要約】【課題】トルク消失時の急な伸縮を抑制する。【解決手段】筒状の雌軸２１と、この雌軸２１に内嵌される雄軸２２とを備え、双方の軸方向のみの摺動を許容することで伸縮自在となる伸縮シャフトであって、雌軸２１の内周面、及び雄軸２２の外周面に形成され、軸方向に沿って対向する一対の転動溝２３、２４と、この一対の転動溝２３、２４との間に介在させたボール２６と、一対の転動溝２３、２４における軸方向に沿った一端側及び他端側の少なくとも一方に介挿され、一対の転動溝２３、２４に対して所定の摺動抵抗を与える摺接ピン２９と、を備える。所定の摺動抵抗とは、雌軸２１と雄軸２２との円滑な摺動を損なうことのない範囲の値である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の雌軸と、該雌軸に内嵌される雄軸とを備え、双方の軸方向のみの摺動を許容することで伸縮自在となる伸縮シャフトであって、
前記雌軸の内周面、及び前記雄軸の外周面に形成され、軸方向に沿って対向する一対の転動溝と、該一対の転動溝に介在させる転動体と、前記一対の転動溝における軸方向に沿った一端側及び他端側の少なくとも一方に介挿され、当該一対の転動溝に対して所定の摺動抵抗を与える摺接部材と、を備えることを特徴とする伸縮シャフト。
【請求項２】
前記摺接部材は、軸方向に沿った両端側に、端部に向かうほど外径を小さくしたクラウニングが形成されることを特徴とする請求項１に記載の伸縮シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング機構の中間シャフト等に採用される伸縮シャフトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
筒状の雌軸に対して雄軸を内嵌させ、雌軸の内周面と雄軸の外周面との間に、軸方向に沿って複数のボールを介在させる直動案内構造と、軸方向と平行なニードルローラを介挿するキー構造とを、周方向に所定の間隔で形成することにより、雌軸と雄軸との相対回転を阻止した状態で軸方向の摺動をスムーズにするものがあった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１３０９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載された発明にあっては、直動案内構造により、雌軸と雄軸との軸方向の摺動がスムーズになるので、伸縮シャフトに発生し得る軸方向の変位や振動を円滑に吸収することができる。しかしながら、キー構造としてのニードルローラが、雌軸と雄軸との間でトルクを伝達しているときには、その摺動抵抗が増大するので、伸縮シャフトに軸方向の荷重が入力されている状態であっても、雌軸と雄軸との軸方向の摺動が抑制されてしまう。そして、この軸方向の荷重が入力されている状態で、トルクが消失し除荷されると、抑圧状態から解放された雌軸と雄軸とが急に軸方向に摺動することになるため、ステアリングホイールへの振動伝達や、異音の発生を招く可能性がある。
【０００４】
本発明の課題は、トルク消失時の急な伸縮を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る伸縮シャフトは、筒状の雌軸と、該雌軸に内嵌される雄軸とを備え、双方の軸方向のみの摺動を許容することで伸縮自在となる伸縮シャフトであって、前記雌軸の内周面、及び前記雄軸の外周面に形成され、軸方向に沿って対向する一対の転動溝と、該一対の転動溝に介在させる転動体と、前記一対の転動溝における軸方向に沿った一端側及び他端側の少なくとも一方に介挿され、当該一対の転動溝に対して所定の摺動抵抗を与える摺接部材と、を備えることを特徴とする。なお、所定の摺動抵抗とは、雌軸と雄軸との円滑な摺動を損なうことのない範囲の値である。
【０００６】
本発明の請求項２に係る伸縮シャフトは、前記摺接部材は、軸方向に沿った両端側に、端部に向かうほど外径を小さくしたクラウニングが形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、一対の転動溝における軸方向に沿った一端側及び他端側の少なくとも一方に、一対の転動溝の間に所定の摺動抵抗を与える摺接部材を介挿したことで、トルク消失時に雌軸と雄軸とが急に軸方向に摺動することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ステアリング機構の概略構成図、図２は、中間シャフトの縦断面図、図３は、中間シャフトのＡ−Ａ断面図、図４は、板ばねの単品図、図５は、ローラの単品図、図６は、伝達トルクと摺動抵抗との関係を示すグラフである。
図１に示すように、ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２の一端に連結され、このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３によって回転自在に保持される。ステアリングシャフト２の他端は、カルダン軸継手４を介して中間シャフト５の上端に連結され、中間シャフト５の下端は、カルダン軸継手６を介してピニオンシャフト７の上端に連結され、ピニオンシャフト７の下端は、ラック軸８に連結される。
【０００９】
ステアリングコラム３は、上側がアッパブラケット１１を介して、また下側がロアブラケット１２を介して、夫々、車体側のメンバ１３に取付けられる。ラック軸８を進退可能に収容するラックハウジング１４は、弾性体１５を介して車体側のフレーム１６に固定される。
【００１０】
ステアリングシャフト２、及び中間シャフト５は、軸方向に伸縮自在の伸縮シャフトで構成される。これにより、ステアリングシャフト２では、ステアリングホイール１のテレスコピック位置を任意に調整することができ、また中間シャフト５では、走行中に発生する軸方向の変位や振動を吸収することができる。なお、走行中に発生する軸方向の変位や振動は、メンバ１３とフレーム１６とが別体であることや、ラックハウジング１４が弾性体１５を介してフレーム１６に固定されていること等に起因している。
【００１１】
伸縮シャフトとして、ここでは中間シャフト５の構造について説明するが、ステアリングシャフト２についても同様の構造とするため、その詳細な説明は省略する。
図２及び図３に示すように、中間シャフト５は、下流側（ピニオンシャフト８側）に連結された円筒状の雌軸２１と、上流側（ステアリングシャフト２側）に連結され、雌軸２１に内嵌された雄軸２２と、を備えている。
【００１２】
雌軸２１の内周面には、周方向で等間隔となる三箇所に、断面が円弧状の転動溝２３が軸方向に沿って形成され、雄軸２２の外周面には、各転動溝２３と対向する位置に、断面が底に向かうほど幅狭になる略台形状の転動溝２４が軸方向に沿って形成される。雄軸２２の各転動溝２４には、板ばね２５が敷設され、この板ばね２５と転動溝２３との間に複数のボール２６を介在させる。ボール２６は、板ばね２５に対しても転動溝２３に対しても二点接触する。
【００１３】
また、板ばね２５と転動溝２３との間には、軸方向に沿った一端側に、軸方向と平行な円柱状の摺接ピン２９が介挿され、板ばね２５と転動溝２３とに対して、所定の摺動抵抗が与えられる。所定の摺動抵抗とは、雌軸２１と雄軸２２との円滑な摺動を損なうことのない範囲の値とする。摺接ピン２９は、板ばね２５に対しても転動溝２３に対しても周方向の二箇所で線接触する。
【００１４】
板ばね２５の断面は、図３及び図４に示すように、底板２５ａの両側から側板２５ｂを立ち上げ、その先を外折りで∩状に折り返した略波形にされ、底板２５ａが転動溝２４の底面に面接触し、側板２５ｂの先端側が転動溝２４の側面に面接触する。この一対の側板２５ｂの弾発力により、雌軸２１に対してボール２６が径方向に押圧されるので、雌軸２１及び雄軸２２に対して径方向の予圧が作用する。
【００１５】
板ばね２５は、図２に示すように、転動溝２４の終端となる径方向の段差２４ａと、雄軸２２の先端に固定した環状のストッパ２７と、によって両端が係止され、雄軸２２に対する軸方向の位置決めがなされる（保持される）。なお、ストッパ２７と板ばね２５との間には、環状の弾性体２８が介装される。
【００１６】
ボール２６は、雌軸２１と雄軸２２との軸方向の摺動に応じて転動する。すなわち、雌軸２１と雄軸２２とが伸長方向に摺動するときには、ボール２６が弾性体２８に近づく方向に転動し、雌軸２１と雄軸２２とが収縮方向に摺動するときには、ボール２６が段差２４ａに近づく方向に転動する。このボール２６の転動により、雌軸２１と雄軸２２との摺動がスムーズになる。
【００１７】
一方、雌軸２１の内周面には、転動溝２３とは半周期ずらし、且つ周方向で等間隔となる三箇所に、断面が円弧状のキー溝３１が軸方向に沿って形成され、雄軸２２の外周面には、各キー溝３１と対向する位置に、断面が円弧状のキー溝３２が軸方向に沿って形成される。このキー溝３１及び３２は、転動溝２３及び２４と同等の長さであり、このキー溝３１及び３２の間に対して、細長い円柱状のローラ３３が介挿される。ローラ３３は、キー溝３１及び３２の夫々に対して、周方向の二箇所で線接触する。また、ローラ３３は、キー溝３２の終端となる径方向の段差３２ａと、前述したストッパ２７と、によって両端が係止され、雄軸２２に対する軸方向の位置決めがなされる（保持される）。
【００１８】
ボール２６は、転動溝２３及び板ばね２５の夫々に対して点接触しているが、ローラ３３は、キー溝３１及び３２の夫々に対して線接触しているので、雌軸２１と雄軸２２との間でトルクを伝達するのは、主にローラ３３である。
【００１９】
また、雌軸２１と雄軸２２とが軸方向に摺動するときには、キー溝３１とローラ３３との間ですべりが発生する。ローラ３３の両端側には、図５に示すように、端部に向かうほど外径を小さくしたクラウニング３３ａが形成される。したがって、両端側に生じる集中応力（接触面圧）が軽減される。さらに、キー溝３１とローラ３３との間にすべりが発生するときに、キー溝３１とローラ３３との平行度に誤差があっても、ある程度の誤差は許容されると共に、摺動抵抗の急変が緩和される。
以上より、ボール２６が「転動体」に対応し、摺接ピン２９が「摺接部材」に対応している。
【００２０】
次に、第１実施形態の作用効果について説明する。
ボール２６の転動により、雌軸２１と雄軸２２との摺動がスムーズになるので、中間シャフト５に発生し得る軸方向の変位や振動が円滑に吸収される。しかしながら、ローラ３３が、雌軸２１と雄軸２２との間でトルクを伝達しているときには、その摺動抵抗が増大するので、中間シャフト５に軸方向の荷重が入力されている状態であっても、雌軸２１と雄軸２２との軸方向の摺動が抑制されてしまう。そして、この軸方向の荷重が入力されている状態で、トルクが消失し除荷されると、抑圧状態から解放された雌軸２１と雄軸２２とが急に軸方向に摺動することになるため、ステアリングホイール１への振動伝達や、異音の発生を招く可能性がある。
【００２１】
そこで、板ばね２５と転動溝２３との間に、双方に摺接する摺接ピン２９を介挿し、雌軸２１と雄軸２２との円滑な摺動を損なうことのない範囲で、双方に対して所定の摺動抵抗を付加した。これにより、トルク消失時に雌軸２１と雄軸２２とが急に軸方向に摺動することを抑制することができる（ダンパー効果）。
【００２２】
上記の作用効果を、図６に基づいて説明する。雌軸２１と雄軸２２との間の伝達トルクが大きいほど、軸方向の摺動抵抗が大きくなり、摺動抵抗が閾値Ｆｔを超えると、軸方向の摺動が抑制される。ここで、摺接ピン２９を介挿しない場合には（一点鎖線）、伝達トルクがＴ0以下となるときの摺動抵抗がＦ１となるが、摺接ピン２９を介挿した場合には（実線）、その分だけ摺動抵抗が増加するので、伝達トルクがＴ0以下となるときの摺動抵抗がＦ１よりも大きなＦ２となる。このＦ２は、閾値Ｆｔ未満ではあるが、Ｆ１よりも閾値Ｆｔに近いので、それだけ摺動しにくい状態となり、急な摺動が抑制されることになる。Ｔ0とは、伝達トルクが消失したとみなせる程度の小さな値である。
【００２３】
なお、上記の実施形態では、ステアリング系統の上流側に雄軸２２を連結して下流側に雌軸２１を連結しているが、これに限定されるものではなく、上流側に雌軸２１を連結して下流側に雄軸２２を連結してもよい。
また、上記の実施形態では、雄軸２２の転動溝２４に板ばね２５を敷設しているが、これに限定されるものではなく、雌軸２１の転動溝２３に板ばね２５を敷設してもよい。
【００２４】
また、上記の実施形態では、一対の転動溝２３及び２４に、ボール２６を介挿しているが、これに限定されるものではなく、ころを介挿してもよい。
また、上記の実施形態では、円柱状の摺接ピン２９を採用したが、これに限定されるものではなく、円筒体であってもよい。要は、一対の転動溝２３及び２４に対して、所定の摺動抵抗を与えることができればよく、その形状は問わない。
【００２５】
また、上記の実施形態のように、摺接ピン２９を介挿すると、ボール２６の転動範囲が狭くなるので、図７に示すように、ボール２６の数を減らして、ボール２６の転動範囲を確保してもよい。
また、上記の実施形態では、軸方向に沿った一端側だけに摺接ピン２９を介挿しているが、図８に示すように、軸方向に沿った両端側に摺接ピン２９を介挿してもよいし、又は軸方向に沿った他端側だけに摺接ピン２９を介挿してもよい。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
この第２実施形態は、図９に示すように、摺接ピン２９の両端側に、端部に向かうほど外径を小さくしたクラウニング２９ａを形成したものである。
これにより、雌軸２１と雄軸２２とが軸方向に摺動する際に、摺接ピン２９が引っ掛かって摺動抵抗が不必要に増加するといった事態を回避することができる。
【００２７】
なお、前述した応用例と同様に、図１０に示すように、ボール２６の数を減らして、ボール２６の転動範囲を確保したり、図１１に示すように、軸方向に沿った両端側に摺接ピン２９を介挿してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ステアリング機構の概略構成図である。
【図２】中間シャフトの縦断面図である。
【図３】中間シャフトのＡ−Ａ断面図である。
【図４】板ばねの単品図である。
【図５】ローラの単品図である。
【図６】伝達トルクと摺動抵抗との関係を示すグラフである。
【図７】ボールの数を減らした応用例である。
【図８】両端側に摺接ピンを介挿した応用例である。
【図９】第２実施形態を示す摺接ピンの単品図である。
【図１０】ボールの数を減らした応用例である。
【図１１】両端側に摺接ピンを介挿した応用例である。
【符号の説明】
【００２９】
１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、５…中間シャフト、２１…雌軸、２２…雄軸、２３…転動溝、２４…転動溝、２６…ボール、２７…ストッパ、２９…摺接ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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