JP4279054B2 - 伸縮自在シャフト - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸縮自在シャフトに関し、特に、伸縮自在シャフトに含まれる一対の軸部間の嵌合の遊びに起因する振動が発生することを防止する構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
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インターミディエイトシャフトの長さ調整、あるいは、組付時のインターミディエイトシャフトの長さ調整に用いられる。
【0003】
伸縮自在シャフトに含まれる一対の軸部同士を嵌合させる構造として、一般的には、スプライン又はセレーションが採用されている。
例えば、外軸部の端部に形成された雌スプライン(インターナルスプライン)を有する嵌合孔に、上記雌スプラインに係合する雄スプライン(エクスターナルスプライン)を有する内軸部の端部を挿入して両軸部を一体回転可能に結合させる。
【0004】
この場合、雄スプラインと雌スプラインとの間にクリアランスがなければ、内軸部を嵌合孔に挿入することができない。しかしながら、このクリアランスが災いして、両軸部が径方向や周方向に相対的に変位し、運転乗員に不快なガタつき音(rattle) を与える原因となる。
そこで、従来、図7に示すようなガタ防止部材を用いる伸縮自在シャフトが提供されている(特許文献1)。
【0005】
特許文献1の伸縮自在シャフト51では、内軸部52に雄スプライン53が形成され、この雄スプライン53に嵌合する雌スプライン54が外軸部55の嵌合孔56の内周面に形成されている。雄スプライン53は第1の部分53aと第2の部分53bとして軸方向に2分されて、両部分53a,53b間に縮径部57が形成され、この縮径部57にガタ防止部材58が嵌合されるようになっている。
【0006】
図7および図8を参照して、ガタ防止部材58は縮径部57の周方向に延伸する湾曲した一対の脚部59と、脚部59と同じ向きに湾曲すると共に、方向M1に湾曲した脚部59と直交する方向M2に曲げ形成された胴部60とを有する弾性体からなり、胴部60を外軸部53の雌スプライン54に弾接させるようにしている。
【0007】
【特許文献1】
実用新案登録第2593916号
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のガタ防止部材58では、一対の脚部59と胴部60とで曲げ形成の方向M1,M2が異なるので、プレス成形装置の段取り替えの作業等が増加し、製造工程が複雑となるため、製造コストが高くなるという問題がある。
また、2つの曲げ形成の方向M1,M2があるため、押圧荷重の設定が困難である。
【0009】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は製造し易く安価であって荷重設定が容易である伸縮自在シャフトを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、第1発明は、雌スプラインを軸方向に形成した外軸部の嵌合孔に、上記雌スプラインに係合する雄スプラインを軸方向に形成した内軸部を挿入してなり、この内軸部の一部に縮径部を設けて雄スプラインを軸方向に分割してある伸縮自在シャフトにおいて、上記縮径部に弾性体からなるガタ防止部材が配置され、このガタ防止部材は、縮径部の周方向に延伸して湾曲する一対の脚部と、これら一対の脚部の対向端部間を連結する連結部と、連結部から上記脚部と概ね同じ方向に延伸して湾曲し脚部よりも湾曲の外側で上記外軸部の雌スプラインを弾力的に押圧する弾性押圧片部とを含み、上記一対の脚部および連結部は同じ曲率をなして同方向に曲げ形成されてなることを特徴とするものである。
【0011】
本発明では、弾性押圧片部の押圧反力で内軸部の所定部が外軸部の対応する部分に押し当てられるので、両軸部の径方向のガタを殺し、ガタに伴う異音を抑制することができる。また、内軸部の縮径部を抱くための脚部と外軸部の雌スプラインを弾性的に押圧する弾性押圧片部とが概ね同方向に延伸して湾曲するので、脚部と弾性押圧片部とを同じ方向に曲げ形成することができる。その結果、製造工程が簡単となり、製造コストを安くすることができる。また、弾性押圧片部の湾曲度合い等の調整によって容易に弾性押圧力を調整することができる。また、上記一対の脚部と連結部は同じ曲率をなして同方向に曲げ形成されてなるので、一対の脚部と連結部を一括して曲げ形成できる結果、製造コストをより安くすることができる。
【0012】
第2発明は、第1発明において、上記脚部の先端部又はこれと反対側の連結部の縁部の少なくとも一方に設けられた係合部が内軸部の縮径部に設けられた係合溝に係合し、且つ弾性押圧片部の先端部が外軸部の雌スプラインの谷部に係合するようにしてあることを特徴とするものである。本発明では、両軸部の相対回転を規制することができ、回転方向のガタを抑制して、これに伴う異音の発生を抑制することができる。
【0013】
また、上記一対の脚部と連結部は同じ曲率をなして同方向に曲げ形成されてなるので、一対の脚部と連結部を一括して曲げ形成できる結果、製造コストをより安くすることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を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の分解斜視図であり、図2は一方の軸部に装着されたガタ防止部材の側面図である。
まず図1を参照して、本伸縮自在シャフトは、外軸部1の端部2に形成された雌スプライン3を有する嵌合孔4に、上記雌スプライン3に係合する雄スプライン5を有する内軸部6の端部7を挿入して構成される。
【0015】
内軸部6の端部7の外周には、雄スプライン5が形成され、この雄スプライン5は所定の幅を持つ縮径部8を軸方向に挟んだ両側に位置する2つの雄スプライン5a,5bに分割されている。
図1において、雄スプライン5a,5bや雌スプライン3は、模式的に示されている。縮径部8には、弾性体からなるガタ防止部材9が装着される。ガタ防止部材9は板金材をプレス成形して形成される。
【0016】
図1、図2および図3を参照して、このガタ防止部材9は、縮径部8の周方向P1(図3参照)に延伸して湾曲する一対の脚部10,11と、これら一対の脚部10,11の対向する一端部10a,11a間を連結する連結部12とを備える。
また、図3を参照して、ガタ防止部材9は、連結部12から上記脚部10,11と概ね同じ方向P2に延伸して湾曲し、脚部10,11よりも湾曲の外側で、外軸部1の雌スプライン3を弾力的に押圧する弾性押圧片部13を備える。
【0017】
一対の脚部10,11と連結部12は同じ曲率をなして、すなわち、同じ曲率半径R(縮径部8の半径に相当)で同方向に曲げ形成されてなる。
一方、弾性押圧片部13としては、例えば図3に示すように、脚部10,11と同じ曲率をなしていても良い。すなわち弾性押圧片部13の曲率半径R1が脚部10,11の曲率半径Rと相等しく(R1=R)、且つ弾性押圧片部13の曲率中心C1が脚部10,11の曲率中心Cから所定量dだけオフセットさせる場合がある。
【0018】
また、弾性押圧片部13の曲率半径R1を脚部10,11の曲率半径Rよりも大きくするようにしても良い(R1>R)。
図4は板金により形成されるガタ防止部材9の製造用中間体90であり、展開形状をなしている。互いに平行に延びる脚部形成用部100,110と連結部形成用部120とでコの字形形状をなし、連結部形成部120から脚部形成用部100,110と平行に弾性押圧片部形成用部130が延びている。この製造用中間体90の各部100,110,120,130を同方向に曲げ形成することで、ガタ防止部材9が形成される。
【0019】
以上説明した本実施の形態によれば、ガタ防止部材9の弾性押圧片部13が雌スプライン3から受ける押圧反力で内軸部6の一部が外軸部1の対応する部分に押し当てられるので、両軸部1,6の径方向のガタを殺し、ガタに伴う異音を抑制することができる。
また、内軸部6の縮径部8を抱くための脚部10,11とは外軸部1の雌スプライン3を弾性的に押圧する弾性押圧片部13とが概ね同方向P1,P2に延伸して湾曲するので、脚部10,11と弾性押圧片部13とを同じ方向に曲げ形成することができる。その結果、製造工程が簡単となり、製造コストを安くすることができる。
【0020】
さらに、上記一対の脚部10,11と連結部12は同じ曲率をなして同方向に曲げ形成されるので、一対の脚部10,11と連結部12を一括して曲げ形成できる結果、製造コストをより安くすることができる。
また、同方向に曲げ形成される脚部10,11に対して弾性押圧片部13の曲率や曲率中心を変更するのみで、容易に弾性押圧片部13の押圧荷重を設定でき、荷重チューニングが容易である。なお、チューニングは、ガタ防止部材9の特に弾性押圧片部13の板厚、形状、サイズ等を変更することで可能である。
【0021】
次いで、図5および図6は本発明の別の実施の形態を示している。これらの図を参照して、本実施の形態が図1の実施の形態と主に異なるのは、両軸部1,6の回転方向のガタをも防止することができるガタ防止部材9Aを用いる点にある。
すなわち、ガタ防止部材9Aは、脚部10,11の他端部としての先端部10b,11bに湾曲の内方へ略直角に折り曲げられた係合部としての係合突起14を形成すると共に、脚部10,11の先端部10b,11bと反対側の連結部12の縁部12aに、湾曲の内方へ折り曲げられた係合部としての係合突起15がそれぞれ形成されている。
【0022】
図6に示すように、各係合突起14,15は、内軸部6の縮径部8の表面に形成された係合溝16,17に係合する一方、弾性押圧片部13の先端部13aが外軸部1の雌スプライン3の谷部3aに係合することにより、両軸部1,6の相対回転を規制することができる。
具体的には、弾性押圧片部13の弾発力が内軸部1と外軸部6を逆方向にねじるように働くことで、弾性押圧片部13が両軸部1,6の周方向に突っ張るような態様となることで、両軸部1,6の対応する雌雄のスプライン3,5の歯同士が回転方向に押し付けられ、これにより、両軸部1,6の回転方向のガタを抑制して、これに伴う異音の発生を抑制することができる。
【0023】
図6において、弾性押圧片部13の曲率半径R1は脚部10,11や連結部12の曲率半径Rよりも大きくしてある(R1>R)。係合突起15としては、連結部12の縁部12a全体に延びる単一の突起であっても良いし、連結部12の縁部12aに所定間隔毎に配置される複数の突起であっても良い。また、係合突起14,15の何れか一方を廃止することもできる。
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、雄スプライン5又は雌スプライン3の少なくとも一方に、例えばフッ素樹脂等の低摩擦係数を有する合成樹脂を被覆した被膜を設けるようにしても良い。この場合、合成樹脂の被膜によりスプライン3,5間の摺動抵抗を低減することができる。特に、合成樹脂の被膜によりスプライン3,5間のクリアランスを低減したうえで弾性部材からなるガタ防止部材9と共同してガタつき音防止を図るので、ガタ防止効果が非常に高い。また、これを安価に達成することができる。
【0024】
また、本発明の伸縮自在シャフトは、ステアリングシャフトとして用いる他、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インターミディエイトシャフトとして用いられる。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る伸縮自在シャフトの分解斜視図である。
【図2】ガタ防止部材が装着された内軸部の概略側面図である。
【図3】ガタ防止部材の装着状態を示す伸縮自在シャフトの要部の模式的断面図である。
【図4】ガタ防止部材の製造用中間体の平面図である。
【図5】本発明の別の実施の形態に係る伸縮自在シャフトの分解斜視図である。
【図6】図5の実施の形態において、ガタ防止部材の装着状態を示す伸縮自在シャフトの要部の模式的断面図である。
【図7】従来の伸縮自在シャフトの分解斜視図である。
【図8】従来のガタ防止部材の斜視図である。
【符号の説明】
1 外軸部
3 雌スプライン
3a 谷部
4 嵌合孔
5 雄スプライン
5a,5b 雄スプライン
6 内軸部
8 縮径部
9,9A ガタ防止部材
10,11 脚部
10a,11a 一端部(対向端部)
10b,11b 先端部
12 連結部
12a 縁部
13 弾性押圧片部
13a 先端部
14,15 係合突起(係合部)
16,17 係合溝
Claims (2)
- 雌スプラインを軸方向に形成した外軸部の嵌合孔に、上記雌スプラインに係合する雄スプラインを軸方向に形成した内軸部を挿入してなり、この内軸部の一部に縮径部を設けて雄スプラインを軸方向に分割してある伸縮自在シャフトにおいて、
上記縮径部に弾性体からなるガタ防止部材が配置され、
このガタ防止部材は、縮径部の周方向に延伸して湾曲する一対の脚部と、これら一対の脚部の対向端部間を連結する連結部と、連結部から上記脚部と概ね同じ方向に延伸して湾曲し脚部よりも湾曲の外側で上記外軸部の雌スプラインを弾力的に押圧する弾性押圧片部とを含み、上記一対の脚部および連結部は同じ曲率をなして同方向に曲げ形成されてな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、上記脚部の先端部又はこれと反対側の連結部の縁部の少なくとも一方に設けられた係合部が内軸部の縮径部に設けられた係合溝に係合し、且つ弾性押圧片部の先端部が外軸部の雌スプラインの谷部に係合するようにしてあることを特徴とする伸縮自在シャフト。
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