特許 7356384 シャフト結合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-26

(45)【発行日】2023-10-04

(54)【発明の名称】シャフト結合構造

(51)【国際特許分類】

   F16D 3/06 20060101AFI20230927BHJP

   F16D 1/02 20060101ALI20230927BHJP

【ＦＩ】

F16D3/06 S

F16D1/02 210

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020052193

(22)【出願日】2020-03-24

(65)【公開番号】P2021152373

(43)【公開日】2021-09-30

【審査請求日】2023-01-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000237307

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクトコラムシステム

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 吉康

(72)【発明者】

【氏名】松本 訓成

【審査官】松江川 宗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０３１９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３４７９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２２１２４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｄ １／００－９／１０

Ｂ６２Ｄ １／００－１／２８，５／００－５／３２

Ｆ１６Ｃ ３／００－９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インナーシャフトとアウターシャフトとが、軸方向に相対移動可能かつ軸周りに相対回転不能に結合されるシャフト結合構造であって、
前記インナーシャフトは、外周部の一部を径方向外側に向けて切り起こされる切り起こし部を備え、当該切り起こし部が前記アウターシャフトの内面を押し付けていることを特徴とするシャフト結合構造。

【請求項2】

前記インナーシャフトと前記アウターシャフトとはスプライン嵌合されており、前記スプライン嵌合された位置に前記切り起こし部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシャフト結合構造。

【請求項3】

前記インナーシャフトは中空構造であり、前記切り起こし部によって形成される当該インナーシャフトの切り起こし孔の軸方向寸法は、当該インナーシャフトの内径以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のシャフト結合構造。

【請求項4】

前記切り起こし部は、前記インナーシャフトに複数設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシャフト結合構造。

【請求項5】

前記切り起こし部は、前記インナーシャフトの軸方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項４に記載のシャフト結合構造。

【請求項6】

前記切り起こし部は、前記インナーシャフトの周方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載のシャフト結合構造。

【請求項7】

周方向に沿って二つ設けられたそれぞれの前記切り起こし部は、切り起こし方向が互いに逆であることを特徴とする請求項６に記載のシャフト結合構造。

【請求項8】

周方向に沿って二つ設けられたそれぞれの前記切り起こし部は、切り起こし先端が互いに対向していることを特徴とする請求項７に記載のシャフト結合構造。

【請求項9】

前記インナーシャフト及び前記アウターシャフトは、自動車のステアリングコラムに設けられるステアリングシャフトであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のシャフト結合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インナーシャフトとアウターシャフトとが、軸方向に相対移動可能かつ軸周りに相対回転不能に結合されるシャフト結合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

シャフト結合構造として、下記特許文献１，２に記載されたものが知られている。特許文献１は、インナーシャフトとアウターシャフトとをスプライン嵌合して組み付けた後、調整ネジを締め付けて拡径部材を径方向外側に拡径させることで、シャフト間のがたを防止している。特許文献２は、ステアリングシャフトを構成するインナーシャフトと操舵力補助装置を構成する入力軸との間に板ばねを挟むことで、シャフト間のがたを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－３４７９５４号公報

【文献】特開２００７－１４７０５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のシャフト結合構造は、シャフト間のがたを抑えるために別部材を使用しているので、部品点数の増加を招く。

【0005】

そこで、本発明は、部品点数の増加を招くことなく、シャフト間のがたを抑えることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、インナーシャフトとアウターシャフトとが、軸方向に相対移動可能かつ軸周りに相対回転不能に結合されるシャフト結合構造であって、前記インナーシャフトは、外周部の一部を径方向外側に向けて切り起こされる切り起こし部を備え、当該切り起こし部が前記アウターシャフトの内面を押し付けている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、部品点数の増加を招くことなく、シャフト間のがたを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態のシャフト結合構造を備えるステアリングコラム装置の一部断面を含む側面図である。

【図2】図１のシャフト結合構造におけるステアリングシャフトの断面図である。

【図3】図１のステアリングシャフトにおけるインナーシャフトの側面図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。

【図5】図４に対しアウターシャフトをインナーシャフトから外した状態を示す断面図である。

【図6】他の実施形態の図５に対応する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、図面において、車両前方は矢印ＦＲ、車両後方は矢印ＲＲで示す。

【0010】

図１に示すように、ステアリングコラム装置１は、後端部（図１、２の右端部）にステアリングホイール３を取り付けたステアリングシャフト５と、ステアリングシャフト５が回転自在に挿通されたステアリングコラム７とを備えている。ステアリングシャフト５及びステアリングコラム７は、いずれも筒形状である。ステアリングコラム７は、後方側のアウターコラム９と前方側のインナーコラム１１とを備えており、アウターコラム９はインナーコラム１１に対して軸方向に移動自在である。

【0011】

ステアリングコラム７は、アウターコラム９側が支持ブラケット１３により、車体１５の一部に前後方向に移動自在に支承され、インナーコラム１１側が図示しない支持ブラケットにより、車体１５の一部に支承されている。ステアリングシャフト５は、いずれも中空構造のアウターシャフト１７とインナーシャフト１９とを、スプライン嵌合することにより、軸方向には相対移動可能（テレスコピック位置調整可能）で、軸周りには相対回転不能としている。アウターシャフト１７の後端部にステアリングホイール３が取り付けられる。テレスコピック位置調整時には、アウターシャフト１７とアウターコラム９とが一体となって前後に移動する。

【0012】

図２は、図１のステアリングシャフト５を示している。アウターシャフト１７の内周面にはスプラインの内歯１７ａが形成され、インナーシャフト１９の外周面にはスプラインの外歯１９ａが形成されている。内歯１７ａ及び外歯１９ａは、アウターシャフト１７及びインナーシャフト１９のそれぞれの全周にわたり形成されている。内歯１７ａと外歯１９ａとが噛み合うことで、アウターシャフト１７とインナーシャフト１９とがスプライン篏合される。なお、アウターシャフト１７及びインナーシャフト１９は、例えば機械構造用炭素鋼（ＳＴＫＭ１２ＢまたはＳＴＫＭ１３Ｂ等）で構成している。

【0013】

インナーシャフト１９の外歯１９ａは、図３に示すように、車両後方側（図２、図３中で右側）の後端部１９ｂから車両前方側（図２、図３中で左側）の端部近傍までの範囲にわたり形成されている。アウターシャフト１７の内歯１７ａは、車両前方側（図２中で左側）の前端部１７ｂから軸方向の中間位置よりやや後方側（図２中で右側）の範囲にわたり形成されている。なお、内歯１７ａ及び外歯１９ａの軸方向の形成範囲は、上記した範囲に限定されるものではなく、テレスコピック位置調整できるような範囲であればよい。

【0014】

インナーシャフト１９の外歯１９ａが形成されている範囲の後端部１９ｂ近傍には、切り起こし部としての切り起こし片２１が設けられている。切り起こし片２１は、アウターシャフト１７の内歯１７ａが形成された内面に対向する位置にある。切り起こし片２１は、筒形状のインナーシャフト１９の外周部の一部を、径方向外側に向けて切り起こすことで形成している。インナーシャフト１９は、切り起こし片２１を切り起こすことで、切り起こし孔２３が形成される。

【0015】

切り起こし孔２３は、軸方向に長い矩形状であり、したがって切り起こし片２１についても軸方向に長い矩形状である。切り起こし孔２３の軸方向寸法Ｐは、インナーシャフト１９の内径Ｑ以上である（Ｐ≧Ｑ）。このとき、図２のＩＶ―ＩＶ断面図である図４に示すように、切り起こし孔２３の周方向の開口角度θは６０度程度とする。なお、開口角度θは、６０度～９０度程度の範囲としてもよい。すなわち、切り起こし孔２３の周方向に沿う長さは、全周の１／６～１／４程度である。図５は、図４に対しアウターシャフト１７をインナーシャフト１９から外した状態を示しており、アウターシャフト１７を二点鎖線で示している。

【0016】

インナーシャフト１９から径方向外側に向けて切り起こした切り起こし片２１は、図４の状態でアウターシャフト１７の内歯１７ａが形成された内面に押し付けている。このとき、切り起こし片２１は、図５の状態から内側に向けて弾性変形している。これにより、切り起こし片２１は、アウターシャフト１７とインナーシャフト１９との間のがたを抑えている。この場合、シャフト結合構造として、シャフト間のがたを抑えるために、ばね等の別部材を使用しておらず、したがって別部材を使用することによる部品点数の増加を抑制できる。なお、インナーシャフト１９の切り起こし片２１を設ける位置は、図２、図３に示す位置に限定されるものではなく、テレスコピック位置調整できる範囲で、アウターシャフト１７の内面に対向する位置であればよい。

【0017】

本実施形態は、インナーシャフト１９とアウターシャフト１７とはスプライン嵌合されており、スプライン嵌合された位置に切り起こし片２１が設けられている。このため、スプライン嵌合された部位におけるインナーシャフト１９とアウターシャフト１７との間のがたを抑制することができる。

【0018】

本実施形態は、インナーシャフト１９が中空構造であり、切り起こし片２１によって形成されるインナーシャフト１９の切り起こし孔２３の軸方向寸法Ｐが、インナーシャフト１９の内径Ｑ以上である。この場合、切り起こし孔２３の軸方向寸法Ｐがインナーシャフト１９の内径Ｑ未満の場合に比較して、切り起こし片２１のアウターシャフト１７に対する押し付け領域が大きくなり、インナーシャフト１９とアウターシャフト１７との間のがたをより確実に抑制することができる。

【0019】

上記した切り起こし片２１は、インナーシャフト１９に複数設けてもよい。複数の切り起こし片２１によって、インナーシャフト１９とアウターシャフト１７との間のがたをより一層抑制することができる。

【0020】

上記した切り起こし片２１は、インナーシャフト１９の軸方向に沿って複数設けてもよい。この場合、軸方向に沿って複数設けた切り起こし片２１によってインナーシャフト１９とアウターシャフト１７との間のがたを抑制することができる。その際、例えば、二つの切り起こし片２１を、アウターシャフト１７に対してスプライン嵌合可能な範囲におけるインナーシャフト１９の軸方向両端部付近にそれぞれ設けることで、インナーシャフト１９とアウターシャフト１７との間のがたをより確実に抑制できる。

【0021】

上記した切り起こし片２１は、インナーシャフト１９の周方向に沿って複数設けてもよい。この場合、周方向に沿って複数設けた切り起こし片２１によってインナーシャフト１９とアウターシャフト１７との間のがたを抑制することができる。その際、例えば三つの切り起こし片２１を周方向等間隔に配置することで、インナーシャフト１９とアウターシャフト１７との間のがたをより確実に抑制できる。

【0022】

本実施形態は、インナーシャフト１９及びアウターシャフト１７は、自動車のステアリングコラム７に設けられるステアリングシャフト５である。この場合、インナーシャフト１９とアウターシャフト１７との間のがたを切り起こし片２１により抑制することで、ステアリング操作が円滑に行える。

【0023】

図６は、切り起こし片２１を複数設ける際に、周方向に沿って二つ設けたそれぞれの切り起こし片２１の切り起こし方向を互い逆として、切り起こし先端２１ａを互いに対向させた例を示す。例えば、図６において、インナーシャフト１９が回転力を付与される入力軸とした場合を想定する。この場合、インナーシャフト１９に対し、図６中で右方向に回転力を付与したときと、左方向に回転力を付与したときとで、一つの切り起こし片２１によるアウターシャフト１７への押し付け力が異なると考えられる。

【0024】

例えば、図６中で左側の切り起こし片２１では、インナーシャフト１９に右方向の回転力を付与したときには、切り起こし先端２１ａが回転方向の前方側に位置し、インナーシャフト１９に左方向の回転力を付与したときには、切り起こし先端２１ａが回転方向の後方側に位置することになる。この場合、回転力が右方向のときには、切り起こし片２１が切り起こされた側の径方向外側に変位しようとする力をアウターシャフト１７から受け、回転力が左方向のときには、切り起こし片２１が切り起こし孔２３に入り込む方向にアウターシャフト１７から力を受けると考えられる。

【0025】

このため、一つの切り起こし片２１だけでは、インナーシャフト１９に対し、図６中で右方向に回転力を付与した場合と、左方向に回転力を付与した場合とで、アウターシャフト１７への押し付け力が異なることになる。その結果、一つの切り起こし片２１だけでは、インナーシャフト１９に対し、図６中で右方向に回転力を付与した場合と、左方向に回転力を付与した場合とで、インナーシャフト１９とアウターシャフト１７との間のがたに対する抑制効果が異なってしまう。

【0026】

そこで、本実施形態では、図６に示すように、周方向に沿って二つ設けたそれぞれの切り起こし片２１の切り起こし方向を互いに逆方向としている。これにより、インナーシャフト１９に対し、図６中で右方向に回転力を付与した場合と、左方向に回転力を付与した場合とで、インナーシャフト１９とアウターシャフト１７との間のがたに対する抑制効果がほぼ均一化する。その結果、ステアリング操作が安定化する。

【0027】

その際、図６のように、二つの切り起こし片２１の切り起こし先端２１ａを互いに対向させる場合には、二つの切り起こし片２１に対応して二つの切り起こし孔２３を設ける必要がなく、一つの共通の切り起こし孔２３で済む。これにより、二つの切り起こし片２１に対応して二つの切り起こし孔２３を設ける場合に比較して、製造作業が容易となる。

【0028】

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含む。

【0029】

例えば、切り起こし片２１を複数設ける場合には、軸方向に沿って複数設けたうえで、周方向に沿って複数設けてもよく、インナーシャフト１９の表面にらせん状に設けてもよい。

【0030】

図６の実施形態では、二つの切り起こし片２１に対して切り起こし孔２３を一つの共通なものとしたうえで、切り起こし先端２１ａを互いに対向させているが、二つの切り起こし片２１に対応して二つの切り起こし孔２３を設けてもよい。また、図６のように切り起こし先端２１ａを互いに対向させずに、例えば、周方向の１８０度隔てた位置に切り起こし片２１をそれぞれ設けることで、切り起こし方向を互い逆としてもよい。

【0031】

上記した実施形態では、切り起こし片２１及び切り起こし孔２３を矩形状としているが、例えば三角形状または台形など他の形状であってもよい。

【0032】

上記した実施形態では、シャフト結合構造として、自動車のステアリングシャフト５を例にとって説明しているが、インナーシャフトとアウターシャフトとが、軸方向に相対移動可能かつ軸周りに相対回転不能に結合されるシャフト結合構造であれば、他のシャフト結合構造にも本発明を適用できる。

【符号の説明】

【0033】

５ ステアリングシャフト
７ ステアリングコラム
１７ アウターシャフト
１９ インナーシャフト
２１ 切り起こし片（切り起こし部）
２１ａ 切り起こし先端

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】