JP3732146B2 - テレスコピック機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレスコピック機構に関し、特に、自動車のステアリングコラムのための、少なくとも一方の側に平坦部を有する内部要素と、内部要素と相補的であり、且つ、内部要素が、平坦部にて回転するロール体を用いてガイドされる外部要素とを有するテレスコピック機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
確実に調節可能なステアリングホイールおよび／または安全なステアリングコラムを有する自動車のために、ステアリングコラムはテレスコピック機構を有していなければならない。テレスコピック機構は、ステアリングコラムの長さを調節可能にし、したがって、ステアリングホイールの位置をそれぞれの運転者の着座位置に適合することができ、および／または、車両の衝突の場合にステアリングコラムを縮ませることができる。内部要素および外部要素が互いに入れ子式にガイドされ、全体としてステアリングコラムを形成している。例えば、外部要素は一端にてステアリング機構と連結され、内部要素は、他端にてステアリングホイールを支持している。テレスコピック機構は、外部要素に対して内部要素の滑らかな軸方向の調節を行うことを意図している。しかし、一方では、テレスコピック機構は、内部要素と外部要素の間隙（クリアランス）を有することなく、且つ、ステアリングのトルクを内部要素から外部要素に対称的に伝達することを保証するためのものである。ここで、対称的とは、ステアリングホイールにかかるトルクにより生じる外部要素に対する内部要素のねじれが、トルクの作用方向とは無関係であり、それゆえ、ステアリングホイールがいずれの方向に回転されても同じステアリング感覚が運転者に与えられることである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、回転方向に存在する内部要素と外部要素の間隙を、滑らかな軸方向移動を妨害せずに最小限に減じるためのテレスコピック機構を作製することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
本発明における目的は、ロール体の少なくとも幾つかが弾性の中空体として構成されることにより達成される。
【０００５】
本発明の態様に従えば、自動車のステアリングコラムのためのテレスコピック機構であって、
少なくとも１つの側に平坦部（１２）を有する内部要素（１０）と；
該内部要素（１０）と相補的であり、且つ、上記内部要素がその内部で上記平坦部（１２）にて回転するロール体によりガイドされる外部要素（１４）と；を有する上記テレスコピック機構において、
該ロール体の少なくとも幾つかが弾性の中空体（１８；３２；３６；４０）として構成されていることを特徴とするテレスコピック機構が提供される。本発明においては、上記中空体がコイルばね（１８）であることが好ましい。また、上記コイルばね（１８）が引張ばねであり、該ばねのコイルが、応力が加えられていない状態において、ブロック状に相互に対向して存在することが好ましい。さらに、上記コイルばね（１８）が、矩形の断面を有するばねスチールワイヤから形成し得る。
上記中空体が中空のシリンダ（３２；３６；４０）であることが好ましい。また、上記中空のシリンダ（３２；３６；４０）がブランク（３２ａ；３６ａ；４０ａ）を巻き上げることにより形成されており、該ブランクの両端部が継目（３４；３８；４２）を形成して互いに接触していることが好ましい。さらに、上記継目（３４；３８；４２）が上記中空シリンダの軸に対して斜めに延在し得る。上記継目（３４；３８）が上記中空シリンダの周囲に少なくとも一回延在していてもよい。
上記内部要素（１０）が多角形の外側断面を有し、且つ、幾つかの平坦部（１２）を形成し、該平坦部が各々一組の中空体（１８）の上に、外部要素（１４）の内側断面の対応する平坦部（１６）にて支持されていることが好ましい。また、上記中空体（１８）がケージ（２０）内に保持され、該ケージが、内部要素（１０）と外部要素（１４）の間の空間をほとんど間隙を生じずに充填し、且つ、コイルばね（１８）の外側断面の変形のための境界を形成していることが好ましい。さらに、上記ケージ（２０）が、幾つかの厚みの大きい部分を形成し、これらの部分（２２）が各々上記内部要素（１０）の平坦部（１２）に割り当てられ、１組の中空本体（１８）を収容し、且つ、柔軟なクロス部材（２４）により互いに連結し得る。また、上記ケージ（２０）が射出成型された部品であり、この部品が伸張テープとして作製され、且つ、クロス部材（２４）にて、内部要素（１０）の外側断面に対応する形状に曲げることができてもよい。
上記中空体（１８）の内面を間隙を有して支持し、且つ、中空本体の外側断面の弾性変形を制限する中実の円柱状ロール（３０）が、上記中空本体（１８）の少なくとも１つに挿入されていればよい。
慣用のローラベアリングにおいて、ロール体は、中実または剛体で且つ実質的に変形可能でないロールとして構成されている。一方、このようなローラの代わりに提供される本発明の中空体は、多少の弾性変形可能性を有しており、そのため、中空体は、内部要素の平坦部と、対向する外部要素の平坦部との間の間隙を自動的に適合させる。同時に、応力が加えられていない状態において円形である中空体の外側断面は、わずかに変形して楕円形状になる。テレスコピック機構の軸方向の移動中に生じる回転運動の間、連続的な弾性変形が生じ、その間、楕円形は中空体に対する向きを常に変化させるが、楕円の偏心率は維持される。この弾性変形が回転運動に、そして、それにより外部要素に対する内部要素の軸方向の移動に与える抵抗はわずかにすぎないため、滑らかな移動が可能になる。しかしながら、中空体は、外部要素に対するのと同様にして、内部要素に対しても、常に張力下にあるため、内部要素が回転する間に間隙は生じない。内部要素に作用するトルクにより、中空体の断面はその一端において他端よりも平坦化され、そのため、内部要素は外部要素に対してわずかにねじられる。トルクが反対方向に作用する場合、この変形はコイルばねの他端にて生じる。しかしながら、変形の度合いはトルクの大きさに依存するのであり、その方向によるものではない。一次近似として、ねじれの度合いは、加えられるトルクに比例し、中空体のための適切な硬さを選択することにより、確実なステアリング感覚が運転者にもたらされるようにねじれの度合いが調節され得る。
【０００６】
さらに、本発明のテレスコピック機構を自動車のステアリングコラムに用いる際、中空体の弾性変形可能性により、ある程度、振動が緩衝され、それにより、ステアリング機構による振動はステアリングホイールに伝達されない、または、伝達されたとしてもわずかな程度であるという利点が生じる。
【０００７】
本発明の有利な展開は、本発明の従属請求項から生じる。
【０００８】
好ましくは、中空体は、好ましくは引張ばねであるコイルばねにより形成され、コイルばねのコイルは、応力が加えられていない状態においてブロック状に（すき間なく（on block））巻かれている。コイルばねを形成しているスチールワイヤは矩形または正方形の断面形状を有してもよく、それにより、コイルばねの外側形状は、慣用のロール状のロールバレルの形状と非常に類似する。
【０００９】
異なる実施形態において、ロール体は中空のシリンダ、例えばシームレス（継目無し）の小さいチューブ、または、ばねスチールシートのブランクとして構成される。ばねスチールシートは中空シリンダ状に巻き上げられて、その両端が継目にて互いに突き合わされてロール体となる。スチールシートのブランクの場合、継目は、好ましくは、ジグザグに、もしくは波状に延在し、または、シリンダの外周を少なくとも１回完全に取り囲むように延在し、そのため、継目を越えて回転するときに、弾性変形抵抗における実質的な変化は生じない。
【００１０】
ロール体はケージ内に、通常の方法で保持され得る。
【００１１】
内部要素の外側断面および外部要素の内側断面は、好ましくは正多角形、例えば正三角形の形状を有し、したがって３つの平坦部が内部要素に存在し、それらの平坦部は、各々、外部要素にて１組のロール体の上に支持される。
【００１２】
例えば、射出成型されたプラスチック部品により形成され得るケージは、多角形の辺の数に対応する個数のセクションを有しており、それらは各々、１組のロール体を収容している。好ましくは、これらのセクションは柔軟なクロス部材を用いて互いに連結される。最初に、ケージを、個々のロール体をその内部に問題なく挿入または挟むことができる平坦なテープとして作製することができる。次いで、テープを多角形の形状に曲げて内部要素の周囲に配置し、軸方向に押して、内部要素と外部要素との間の空間に入れる。
【００１３】
個々のケージ部分の厚みは、回避できない許容誤差を考慮して、内部要素と外部要素の間の間隙に適合させ得る。したがって、中空体の弾性変形が所定の値を超えたとき、内部要素は、外部要素において、ケージの上に直接支持される。こうして、内部要素と外部要素との間の最大ねじれをケージの適切な形状により制限することができる。あるいは、またはさらに、ねじれを制限するために、中空体の各々に中実のロールを挿入することも可能である。中実のロールは中空体内にある程度の間隙を有して配置され、且つ、中空体の弾性平坦化の程度を制限する。さらに、中空体と中実のロールをロール体として交互にケージの窓状部内に挿入することも考えられる。その場合、ロールの直径は中空体の直径よりも幾分小さく、それゆえ、ロールは、内部要素と外部要素の間に間隙を有して配置され、中空体の変形のみを制限する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図を用いてより詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すテレスコピック機構は、内部要素１０を有する。内部要素１０は、金属、例えばスチールの押出材として形成され、その外側断面の形状は、角が丸くされた正三角形であり、したがって、等角度間隔にて配置された３つの平坦部１２を形成している。内部要素１０は、外部要素１４に所定の距離を有して取り囲まれている。外部要素１４もまた金属の押出材であり、その内側断面は内部要素の外側断面に適合し、したがって、この断面も内部要素の平坦部と所定の距離を有して平行に対向する３つの平坦部１６を形成している。相互に対向する、内部要素１０の平坦部１２と外部要素１４の平坦部１６との空間は、ブロック状に巻かれたコイルばね１８によって形成されたロール体により、間隙を有することなく充填されている。コイルばね１８は、その外周を平坦部１２および１６と接触させつつ、慣用のローラベアリングのロール体とほぼ同様に回転するため、内部要素１０が外部要素１４に対して滑らかに軸方向移動することが可能となる。
【００１６】
コイルばね１８は一体のプラスチックケージ２０に保持されている。ケージ２０は、２つの柔軟なクロス部材２４により互いに連結された、厚みの大きい３つの部分２２を形成している。部分２２は各々１組のコイルばね１８を収容しており、そのコイルバネ１８は、軸方向すなわち図１の平面に対して垂直な方向に前後に複数配置され、内部要素１０を外部要素１４内で安定してガイドすることを保証する。
【００１７】
実施例として、内部要素１０と外部要素１４とが合わさることで、長さの調節が可能なステアリングコラムを形成することが想定され得る。そして、ステアリングホイールを内部要素１０または外部要素１４のいずれか一方に取り付け、ステアリングホイールを取り付けない、もう一方の部品をステアリング機構に連結する。ここで論じる実施例においては、内部要素１０をステアリングホイールに連結するものとする。運転者がステアリングホイールを回転させると、内部要素１０に働くトルクがコイルばね１８により間隙を生じずに外部要素１４に伝達される。同時に、コイルばねの断面がわずかに変形して楕円状になる。トルクが図１において時計回り方向に作用する場合、反時計回り方向に示される側のコイルばね１８の端部は、内部要素１０と外部要素１４との間で圧縮される。そして、ケージの厚みの大きい部分２２が平坦部１２と平坦部１６の間で締め付けられたときに最大変形が生じる。この状態において、テレスコピック機構の軸方向の移動は、ケージ２０の摩擦力により大幅に制限される。しかし、本発明の場合、これは不都合なことではない。なぜなら、通常、ステアリングホイールの位置を設定するための軸方向の移動はトルクがかからない状態において行われるからである。
【００１８】
２つの柔軟なクロス部材２４により互いに連結されたケージ２０の３つの部分２２は、テレスコピック機構内に設置する前に、平坦な伸張テープの形状を有することができる。伸張テープの一部が図２に示されている。適切な窓状開口部２６内に３つのコイルばね１８をテレスコピック機構の軸方向（紙面に対して左右方向）に前後に配置し保持している部分２２が、部分的に平面図で、また部分的に断面図で示されている。部分２２の、図２において見ることのできる側において、また、見ることのできない反対側においても、開口部２６の壁部はキャッチ２８を有する。キャッチ２８は、内側に突出し、それぞれのコイルばね１８を適切な位置に確実に保持し、また、コイルばね１８をその設置中に弾性的に挟むことができる寸法を有している。
【００１９】
図２の右側のコイルばね１８の場合、中実なロール３０が点線で示されている。ロール３０はコイルばねの内側に挿入され、コイルばねのコイルを内側から間隙を有して支持し、それにより、コイルばね１８の断面の弾性変形が制限される。このロール３０は、ケージ２０と同様に、内部要素１０と外部要素１４との間の相互のねじれを制限する機能を有する。しかしながら、ロール３０を用いることは、トルクの応力下においてもテレスコピック機構の滑らかな調節が可能になるという利点を有する。
【００２０】
【変形例１】
上記実施例における変形例として、図１および２に示したコイルばね１８の代えて、形状の異なる、本質的に弾性の中空体、例えば継目を有する、または、有さない中空のシリンダを用いることができる。図３ａは、ロールバレルの一例を示している。ロールバレルは中空のシリンダ３２として構成され、図３ｂに示したブランク３２ａを巻き上げることにより形成される。ブランクの端部は完成した中空体３２において互いに接触し、継目３４を形成する。本変形例において、継目３４は、中空シリンダの外周上を正確に１回取り巻くＶ字として延在している。このようにして、ロールバレルの耐弾性変形性が回転運動中に著しく変更しないことが保証される。
【００２１】
【変形例２】
上記変形例の別の態様として、図４ａは図４ｂに示されたブランク３６ａから作製された中空のシリンダ３６を示している。この場合、継目３８はロールバレルの外周を螺旋状に１回延在する。
【００２２】
【変形例３】
図５ａは、上記変形例における中空シリンダのさらなる変形例であるシリンダ本体４０を示しており、図５ｂは関連するブランク４０ａを示している。この中空体に関しては、継目４２は波状に延在する。継目４２はロール体の外周を完全に周回していないため、継目の上を回転する際にわずかな変形抵抗の変化が生じるかもしれない。継目が波状に進行するため、中空体がより柔軟に変形するゾーンは、大きい角度にわたって分布され、それゆえ、変形の挙動差は不利益となる程ではない。図２に示すように、複数のロール体を互いに平行に配置する場合、変形挙動はさらに均等化される。なぜなら、中空のシリンダ４０が関連する開口部２６に、それぞれの継目４２が互いに対して幾分ずれるように挿入されると、それらが、テレスコピック機構のシフト中に時間差を有して回転するからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、テレスコピック機構の断面図である。
【図２】 図２は、テレスコピック機構内に設置する前の状態における、ロール体が挿入されたケージの部分図である。
【図３ａ】 図３ａは、ロールバレルの斜視図を示す。
【図３ｂ】 図３ｂは、ブランクを示す。
【図４ａ】 図４ａは、図３ａと類似のロールバレルの斜視図を示す。
【図４ｂ】 図４ｂは、図３ｂと類似のブランクを示す。
【図５ａ】 図５ａは、図３ａと類似のロールバレルの斜視図を示す。
【図５ｂ】 図５ｂは、図３ｂと類似のブランクを示す。
【符号の説明】
１０ 内部要素
１２ 平坦部
１４ 外部要素
１８ コイルばね
２０ ケージ
２２ 部分
２４ クロス部材
３０ ロール
３２、３６、４０ シリンダ
３４、３８、４２ 継目

Claims (15)

1. 自動車のステアリングコラムのためのテレスコピック機構であって、
   少なくとも１つの側に平坦部を有する内部要素と、
   該内部要素と相補的であり、且つ、上記内部要素がその内部で上記平坦部にて回転するロール体によりガイドされる外部要素とを有する上記テレスコピック機構において、
   該ロール体が上記内部要素と上記外部要素との間のトルクを伝達するために用いられており、
   該ロール体の少なくとも幾つかがコイルばねとして構成されていることを特徴とするテレスコピック機構。
2. 上記コイルばねが引張ばねであり、該ばねのコイルが、応力が加えられていない状態において、ブロック状に相互に対向して存在することを特徴とする請求項１に記載のテレスコピック機構。
3. 上記コイルばねが、矩形の断面を有するばねスチールワイヤから形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のテレスコピック機構。
4. 上記内部要素が多角形の外側断面を有し、且つ、幾つかの平坦部を形成し、該平坦部が各々一組のコイルばねの上に、外部要素の内側断面の対応する平坦部にて支持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のテレスコピック機構。
5. 上記コイルばねがケージ内に保持され、該ケージが、内部要素と外部要素の間の空間をほとんど間隙を生じずに充填し、且つ、コイルばねの外側断面の変形のための境界を形成していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のテレスコピック機構。
6. 上記ケージが、幾つかの厚みの大きい部分を形成し、これらの部分が各々上記内部要素の平坦部に割り当てられ、１組のコイルばねを収容し、且つ、柔軟なクロス部材により互いに連結されていることを特徴とする請求項５に記載のテレスコピック機構。
7. 上記ケージが射出成型された部品であり、この部品が伸張テープとして作製され、且つ、クロス部材にて、内部要素の外側断面に対応する形状に曲げることができることを特徴とする請求項６に記載のテレスコピック機構。
8. 上記コイルばねの内面を間隙を有して支持し、且つ、コイルばねの外側断面の弾性変形を制限する中実の円柱状ロールが、上記コイルばねの少なくとも１つに挿入されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のテレスコピック機構。
9. 自動車のステアリングコラムのためのテレスコピック機構であって、
   少なくとも１つの側に平坦部を有する内部要素と、
   該内部要素と相補的であり、且つ、上記内部要素がその内部で上記平坦部にて回転するロール体によりガイドされる外部要素とを有する上記テレスコピック機構において、
   該ロール体が上記内部要素と上記外部要素との間のトルクを伝達するために用いられており、
   該ロール体の少なくとも幾つかが弾性の中空体として構成されており、
   上記中空体がケージ内に保持され、該ケージが、内部要素と外部要素の間の空間をほとんど間隙を生じずに充填し、且つ、中空体の外側断面の変形のための境界を形成しており、
   上記ケージが、幾つかの厚みの大きい部分を形成し、これらの部分が各々上記内部要素の平坦部に割り当てられ、１組の中空体を収容し、且つ、柔軟なクロス部材により互いに連結されていることを特徴とするテレスコピック機構。
10. 上記ケージが射出成型された部品であり、この部品が伸張テープとして作製され、且つ、クロス部材にて、内部要素の外側断面に対応する形状に曲げることができることを特徴とする請求項９に記載のテレスコピック機構。
11. 上記中空体が中空のシリンダであることを特徴とする請求項９また は１０に記載のテレスコピック機構。
12. 上記中空のシリンダがブランクを巻き上げることにより形成されており、該ブランクの両端部が継目を形成して互いに接触していることを特徴とする請求項１１に記載のテレスコピック機構。
13. 上記継目が上記中空シリンダの軸に対して斜めに延在していることを特徴とする請求項１２に記載のテレスコピック機構。
14. 上記継目が上記中空シリンダの周囲に少なくとも一回延在していることを特徴とする請求項１３に記載のテレスコピック機構。
15. 上記中空体の内面を間隙を有して支持し、且つ、中空体の外側断面の弾性変形を制限する中実の円柱状ロールが、上記中空体の少なくとも１つに挿入されていることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一項に記載のテレスコピック機構。

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