JP2007192340A

JP2007192340A - 伸縮自在シャフト

Info

Publication number: JP2007192340A
Application number: JP2006012007A
Authority: JP
Inventors: Shigetaka Kaname; 茂孝金目; Tomoji Sumiya; 智司角谷
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】簡便な構造で転動体の脱落を防止することができる伸縮自在シャフトを提供すること。
【解決手段】外軸１３および内軸１２の軸方向溝１５，１６間にボール１４が介在する。ボール１４を保持する保持器１７が、各対の軸方向溝１５，１６のボール１４をそれぞれ保持する長尺の複数の保持部３０を備える。保持部３０の一端部３０ａ間を互いに接続した接続部３１が内軸１２の端面１２１に当接する。各保持部３０の他端部３０ｂに形成された係止爪３３が、内軸１２の軸方向溝１５の終端位置に設けられた係止部としての段部４３に係止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内軸および外軸を転動体を介して軸方向に相対移動可能に且つトルク伝達可能に連結してなる伸縮自在シャフトに関する。

上記の伸縮自在シャフトは、例えば自動車のステアリングシャフトとして用いられる。また、伸縮自在シャフトは、例えば自動車のステアリングシャフトとラックアンドピニオン機構等の舵取り機構とを接続する中間軸（インターミディエイトシャフト）として用いられる。この場合、伸縮機能は、車両走行時のステアリングギヤとコラムの相対変位を吸収するための中間軸の長さ調整に用いられ、あるいは、組付時の中間軸の長さ調整に用いられる。

この種の伸縮自在シャフトにおいて、内軸および筒状の外軸の対応する軸方向溝間に複数の転動自在なボールを介在させて、両軸を嵌合させる伸縮自在シャフトが提案されている（例えば特許文献１）。
伸縮自在シャフトが伸長するときには、軸方向溝内でのボールの転動を伴って、内軸と外軸が軸方向に相対移動する。通例、ボールは保持器によって保持されている。この保持器は、内軸および外軸の何れにも固定されておらず、ボールと同行移動するようになっている。このため、転動により保持器とともに移動したボールが、軸方向溝から脱落するおそれがある。
特開２００４−１０６５９９号公報

上記のようなボールの脱落を防止するために、内軸の端部の凸部にストッパプレートをかしめて固定したり（特許文献１参照）、凸部に保持されたストッパプレートをスナップリング等で位置決めして抜け止めすることが必要となる。したがって、構造が複雑となり、また、製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡便な構造で転動体の脱落を防止することができる伸縮自在シャフトを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、互いに嵌め合わされた内軸および筒状の外軸と、内軸の外周面および外軸の内周面に形成され、互いに対向する複数対の軸方向溝と、互いに対向する軸方向溝間に、軸方向溝の延びる方向に列をなして配置された転動体と、転動体を保持する保持器とを備え、保持器は、各対の軸方向溝の転動体をそれぞれ保持する長尺の複数の保持部と、これらの保持部の一端部間を互いに接続した接続部と、各保持部の他端部に形成された係止爪とを含み、上記接続部が内軸の端面に当接し、上記係止爪が、内軸の軸方向溝の終端位置に設けられた係止部に係止していることを特徴とするものである。

本発明では、各対の軸方向溝の転動体を一括して保持する保持器が、内軸に対して軸方向移動しないように規制されているので、軸方向溝からの転動体の脱落を確実に防止することができる。しかも、保持器の移動規制に、保持器の各保持部の一端部間を接続する接続部と、各保持部の他端の係止爪とを利用するので、構造が簡単で製造コストを安くすることができる。

上記内軸は、上記軸方向溝が形成された相対的に径の大きい大径部と、大径部に隣接し相対的に径の小さい小径部と、大径部および小径部の間に形成された段部とを含み、上記保持器の係止爪を係止する上記係止部は、上記段部に設けられている場合がある。この場合、もともと内軸に設けられている段部を、係止爪を係止するための係止部として利用できるので、別途に係止部材を設ける場合と比較して、構造が簡単で安価である。

また、内軸の軸方向溝に配置されて、転動体を外軸の軸方向溝に弾性的に付勢する長尺の弾性部材を用いる場合、その弾性部材の一対の端部を保持器の接続部および係止爪にそれぞれ当接させることにより、弾性部材の、内軸に対する軸方向移動が、保持器によって規制されるようにしてもよい。

本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の伸縮自在シャフトが中間軸に適用された車両用操舵装置の概略構成図である。車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結される伸縮自在シャフトとしての中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されるピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン歯７ａに噛み合うラック歯８ａを有して自動車の幅方向に延びる転舵軸としてのラックバー８とを有している。ピニオン軸７およびラックバー８によりラックアンドピニオン機構によって操舵機構５０が提供されている。

本実施の形態では、伸縮自在シャフトを中間軸５に適用した場合に則して説明するが、本発明の伸縮自在シャフトをステアリングシャフト３に適用し、ステアリングシャフト３にテレスコピック調整機能や衝撃吸収機能を果たさせるようにしてもよい。
ラックバー８は車体に固定されるハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０Ａが結合されている。各タイロッド１０Ａは対応するナックルアーム１０Ｂを介して対応する操向輪１１に連結されている。

中間軸５は、アッパーシャフトとしての内軸１２と、ロワーシャフトとしての筒状の外軸１３とを軸方向Ｘ１に沿って摺動自在に且つトルク伝達要素としてのボール１４（転動体）を介してトルク伝達可能に嵌め合わせてなる。
次いで、中間軸５の断面図である図２、図２のIII −III 線の沿う断面図である図３、および中間軸５の概略分解斜視図である図４を参照して、中間軸５について詳細に説明する。

図２および図３に示すように、内軸１２の外周面１２ａおよび外軸１３の内周面１３ａには、軸方向Ｘ１に沿って延びる少なくとも一対の軸方向溝１５，１６が形成されている。本実施の形態では、図３に示すように、３対の軸方向溝１５，１６が形成されている場合に則して説明する。軸方向溝１５は内軸１２の周方向に等間隔に配置されているとともに、同様に軸方向溝１６は外軸１３の周方向に等間隔で配置されている。

互いに対をなす軸方向溝１５および軸方向溝１６は、両軸１２，１３の径方向に対向しており、互いに対をなす軸方向溝１５および軸方向溝１６の間には、上記トルク伝達要素としてのボール１４がそれぞれ介在している。ボール１４は、図２に示すように、両軸１２，１３の軸方向に並ぶ列をなしており、列をなすボール１４は、内軸１２に保持された例えば合成樹脂製の保持器１７によって、回転自在に且つ等間隔に保持されている。

内軸１２は、図４に示すように、上記軸方向溝１５が形成された相対的に径が大きい大径部４１と、大径部４１に隣接する相対的に径の小さい小径部４２とを備えており、また、内軸１２は、大径部４１と小径部４２との間に形成された、後述する係止部を構成する段部４３（図２、図５参照）を備えている。
図３を参照して、内軸の軸方向溝１５には、ボール１４の軌道を形成するための長尺の薄板からなる弾性部材１８が保持されている。一方、外軸１３の軸方向溝１６には、ボール１４の軌道が直接形成されている。上記の弾性部材１８は、ボール１４を内軸１２の径方向外方に向けて、すなわち外軸１３の軸方向溝１６側に向けて付勢しており、これにより、ボール１４は内軸１２と外軸１３との間に弾性的に挟持されている。

図４に示すように、上記の弾性部材１８は、内軸１２の軸方向Ｘ１に沿って長く延びボール１４の軌道を形成する樋形状の長尺の本体１９と、本体１９の長手方向に沿って延び、軸方向溝１５の開口の一対の縁部１５ａ，１５ｂにそれぞれ係合する一対の鍔部２０ａ，２０ｂとを有し、全体として断面逆Ω字形形状をなしている。
また、図３に示すように、内軸１２の外周面１２ａには、内軸１２の周方向に隣り合う軸方向溝１５，１５間においてスプライン歯２５が形成され、外軸１３の内周面１３ａには、外軸１３の周方向に隣り合う軸方向溝１６，１６間においてスプライン歯２６が形成されている。両スプライン歯２５，２６によって、伝達トルクが大きいときに内軸１２と外軸１３とを剛的に連結可能な剛性連結要素が提供されている。

本中間軸５では、内軸１２および外軸１３間に伝達トルクが負荷されていないときや、所定値以下の伝達トルクが負荷されているときには、弾性部材１８によって付勢されたボール１４を介して内軸１２および外軸１３が互いに周方向に弾性的に連結される。このとき、剛性連結要素としての両スプライン歯２５，２６は内軸１２および外軸１３を周方向に連結しておらず、内軸１２および外軸１３の軸方向の相対移動の抵抗が少なくなるようにしてある。また、ボール１４および弾性部材１８を含む弾性連結要素のみを介して両軸１２，１３間にトルクが伝達される。

一方、内軸１２および外軸１３間の伝達トルクが所定値を超えると、弾性部材１８の撓みを伴って内軸１２および外軸１３が微小量相対回転することにより内軸１２のスプライン歯２５と外軸１３のスプライン歯２６が互いに噛み合い、内軸１２と外軸１３とが周方向に関して剛的に連結される。このとき、ボール１４および弾性部材１８を含む弾性連結要素も両軸１２，１３間にトルクを伝達している。

再び、図２および図４を参照して、保持器１７は、軸方向に延びる複数の長尺の保持部３０と、これらの保持部３０の一端部３０ａ間を互いに接続した接続部３１と、各保持部３０の他端部３０ｂに形成された係止爪３３とを備えている。
各保持部３０は、対応する対をなす軸方向溝１５，１６にそれぞれ配置されており、各保持部３０には、対応する対をなす軸方向溝１５，１６のボール１４をそれぞれ転動自在に保持するための保持孔３２が、保持部３０の長手方向に間隔を設けて配置されている。

接続部３１としては、例えば円板、環状板等を示すことができるが、複数の保持部３０の端部３０ａを互いに接続できれば、その形状はどのようなものでもよい。図２に示すように、接続部３１は、内軸１２の端面１２１に対向し端面１２１に当接している。
このように、接続部３１が内軸１２の端面１２１に当接した状態で、各係止爪３３が、内軸１２の軸方向溝１５の終端位置に設けられた段部４３に係止している。これにより、内軸１２に対する保持器１７の軸方向移動が規制されている。すなわち、内軸１２と保持器１７とは軸方向に相対移動しない。上記の段部４３が、保持器１７の係止爪３３を係止するための係止部を構成している。

また、弾性部材１８の一対の端部１８１，１８２は、それぞれ、保持器１７の接続部３１および係止爪３３に当接している。これにより、弾性部材１８は、内軸１２に対する軸方向移動が、保持器１７を介して規制されている。
以上説明した本実施の形態によれば、各対の軸方向溝１５，１６のボール１４を一括して保持する保持器１７が、内軸１２に対して軸方向移動しないように規制されているので、軸方向溝１５，１６からのボール１４の脱落を確実に防止することができる。しかも、保持器１７の移動規制に、保持器１７の各保持部３０の一端部３０ａ間を接続する接続部３１と、各保持部３０の他端部３０ｂの係止爪３３とを利用するので、構造が簡単で製造コストを安くすることができる。

また、接続部３１を、内軸１２の端面１２１に当接させるとともに、係止爪３３を、内軸１２の大径部４１および小径部４２間の段部４３に係止するようにしており、もともと内軸１２に設けられている段部４３を、係止爪３３を係止するための係止部として利用できるので、別途に係止部材を設ける場合と比較して、構造が簡単で安価である。
さらに、ボール１４を外軸１３の軸方向溝１６に弾性的に付勢するための長尺の弾性部材１８を、保持器１７の接続部３１および係止爪３３に当接させることにより、内軸１２および弾性部材１８の軸方向相対移動が、保持器１７を介して規制される。したがって、弾性部材１８を個別に内軸１２に係止する構造を省略することができ、弾性部材１８および内軸１２に構造を簡素化することができる。

なお、上記の実施の形態において、弾性部材１８を廃止し、外軸１３自体の弾性によって内軸１２と外軸１３との間にボール１４を弾性的に挟持する構造としてもよい。また、内軸１２として中空軸を採用してもよい。

本発明の一実施の形態の伸縮自在シャフトが中間軸に適用されたステアリング装置の模式図である。伸縮自在シャフトとしての中間軸の断面図である。図２のIII −III 線に沿う断面図である。内軸、弾性部材、保持器の分解斜視図である。図２のＶ矢視図である。

符号の説明

１… ステアリング装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、５…中間軸（伸縮自在シャフト）、１２…内軸、１２ａ…外周面、１３…外軸、１３ａ…内周面、１４…ボール（転動体）、１５，１６…軸方向溝、１７…保持器、１８…弾性部材、３０…保持部、３０ａ…一端部、３０ｂ…他端部、３１…接続部、３３…係止爪、４１…大径部、４２…小径部、４３…段部（係止部）

Claims

互いに嵌め合わされた内軸および筒状の外軸と、
内軸の外周面および外軸の内周面に形成され、互いに対向する複数対の軸方向溝と、
互いに対向する軸方向溝間に、軸方向溝の延びる方向に列をなして配置された転動体と、
転動体を保持する保持器とを備え、
保持器は、各対の軸方向溝の転動体をそれぞれ保持する長尺の複数の保持部と、これらの保持部の一端部間を互いに接続した接続部と、各保持部の他端部に形成された係止爪とを含み、
上記接続部が内軸の端面に当接し、
上記係止爪が、内軸の軸方向溝の終端位置に設けられた係止部に係止していることを特徴とする伸縮自在シャフト。
請求項１において、上記内軸は、上記軸方向溝が形成された相対的に径の大きい大径部と、大径部に隣接し相対的に径の小さい小径部と、大径部および小径部の間に形成された段部とを含み、
上記保持器の係止爪を係止する上記係止部は、上記段部に設けられていることを特徴とする伸縮自在シャフト。