JP3950697B2 - ステアリング装置の中間軸 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリング装置の中間軸に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
例えば、トラック用のステアリング装置では、トラックの運転台をシャシーに対して前方に倒すキャブチルトのために、運転台に取り付けられるステアリングコラムのステアリングシャフトと、シャシーに取り付けられる舵取り装置とを、伸縮自在のインターミディエイトシャフト（以下、中間軸ともいう。）を介して連結しているものがある。
【０００３】
このような中間軸では、筒部材に軸部材を嵌め込み、軸部材と筒部材とを一体回転可能且つ軸方向に相対摺動自在としている。通例、筒部材の一端には底部が設けられ、他端の開口端には、中実形状の軸部材が通されている。また、軸部材と筒部材との間には、雨水や泥等の異物が浸入しないようにダストシールが設けられていて、筒部材の内部は密封されている。
このため、中間軸を収縮させるときに、筒部材内の空気圧が高まり、押し込んだ軸部材をフリーにすると、軸部材が空気圧によって押し戻されるいわゆる跳ね返りを生じることがあった。また、筒部材の内圧上昇時に、ダストシールのリップ部を通じて、若干の空気の抜けは期待できるが、不充分であった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、異物の浸入を抑制しつつ、伸縮時に内外で空気の流通量を十分に確保できるステアリング装置の中間軸を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、一端が閉じられて他端が開口する筒部材と、この筒部材の開口端を通して軸方向に相対摺動自在に嵌合され筒部材と一体回転する軸部材とを有するステアリング装置の中間軸であって、上記軸部材の両端部に開口を持ち外気を筒部材内に流通可能な軸方向に延びる通路を備え、上記軸部材の両端部のうち筒部材内に挿入された端部には、筒部材内に臨むように通路の一方の開口が形成され、この一方の開口に、通気用貫通孔を形成可能な弾性体からなる通気弁が設けられ、この弾性体からなる通気弁は、筒部材内の空気圧と軸部材の通路内の空気圧に差が生じたときのみ弾性変形によって通気用貫通孔を形成することにより、筒部材内に溜められるグリースの流出を抑制しつつ、通路内と筒部材内との間で空気を流通させることを特徴とする。軸方向に長く延びる通路があれば、異物が筒部材内に浸入することを抑制しつつ、空気の流通量を大きく確保できる。その結果、中間軸をスムーズに伸縮させることができる。
また、中間軸が縮められるとき、筒部材内から通路へグリースが浸入することを防止できる。従って、必要とされるところに供給すべきグリースの量が不足することがない。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、上記筒部材内の空気が外部に排出されることを許容する逆止弁を備え、この逆止弁は、筒部材の開口端に配置されて軸部材の外周と摺接するリップを有するダストシールからなることを特徴とする。この発明によれば、上述の通路を介して筒部材内外の空気の流通を確保できるので、通常のダストシールを用いる場合であっても、そのリップを空気の流入を阻止する逆止弁として機能させることができる。その結果、異物の浸入を防止するダストシールの効果を高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、参考例のステアリング装置およびその中間軸を図面を参照しつつ説明する。図１は、参考例のステアリング装置の概略構成を示す側面視での模式図である。
ステアリング装置１は、車輪（図示せず）を操向するためにステアリングホイール２の動きを伝達するステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム４とを有している。ステアリングシャフト３の一方の端部５にステアリングホイール２が連結されている。ステアリングシャフト３の他方の端部６には、一体回転可能に自在継手７，８、中間軸９等を介して、ピニオン、ラック軸等を含む舵取り機構１０が連結されている。ステアリングホイール２が回されると、その回転がステアリングシャフト３、自在継手７，８、中間軸９等を介して舵取り機構１０に伝達され、これにより車輪を操向することができる。
【００１０】
中間軸９は、筒部材１１と、この筒部材１１と嵌合される軸部材１２と、軸部材１２と筒部材１１との間を封止するダストシール１３とを有している。筒部材１１および軸部材１２は、中間軸９の中心軸線と同軸上に配置される。また、中間軸９は、筒部材１１と一体回転可能で舵取り機構１０側に配置される一方の自在継手８と、軸部材１２と一体回転可能でステアリングコラム４側に配置される他方の自在継手７とを有している。各自在継手７，８は、図２に一部を図示したように、フォーク形状をなす一対のヨーク１４を十字軸１５を介して連結して構成されている。
【００１１】
図２および図３を参照する。
筒部材１１は、中間軸９の軸方向（以下、単に軸方向ともいう。矢印Ｓ参照。）に沿って延びる円筒形状の主体部３０と、主体部３０の一端に設けられて主体部３０の内部を塞ぐ円板状の底部３１と、底部３１に隣接して配置されて対応する一方の自在継手８のヨーク１４とを有する。筒部材１１の一端３５には、ヨーク１４と、底部３１と、これに隣接する主体部３０の部分とが設けられている。これらの各部３０，３１，１４は一体に形成されてもよいし、別体で形成されたものを溶接等により互いに固定してもよい。底部３１と、主体部３０と、この主体部３０に嵌合された軸部材１２の端部４１とにより、筒部材１１の内部に、筒部材１１と軸部材１２との嵌合部を潤滑するためのグリースを収容する収容室１６が区画されている。筒部材１１の他端３４では、主体部３０の端部３２が開口され、この端部３２（開口端３２ともいう。）から軸方向の所定範囲に嵌合部が形成されている。この嵌合部が軸部材１２の嵌合部と嵌合する。
【００１２】
軸部材１２は、中空形状で軸方向に沿って延びる主体部４０と、この主体部４０の端部に溶接により固定されて他方の自在継手７の対応する側のヨーク１４とを有する。筒部材１１の内側となる軸部材１２の端部４１は、主体部４０の嵌合部を有する。この嵌合部は、筒部材１１の主体部３０の開口端３２を通して筒部材１１の上述の嵌合部と軸方向に相対摺動自在に嵌合され、これにより軸部材１２と筒部材１１とが一体回転する。これら両部材１１，１２の嵌合部は、例えば、セレーション嵌合構造、スプライン嵌合構造とされていて、軸部材１２と筒部材１１とが一体回転可能且つ軸方向に相対摺動可能な公知の構造を利用することができる。
【００１３】
ステアリングシャフト３からの回転力は、自在継手７、軸部材１２、筒部材１１、および自在継手８を介して、舵取り機構１０に伝達される。また、軸部材１２と筒部材１１とが相対摺動することにより、中間軸９を軸方向に伸縮させることができる。
特に、参考例では、中間軸９の伸縮をスムーズにできるように、以下のように構成されている。すなわち、軸部材１２には、軸部材１２の両端部４１，４２に開口５１，５２を持ち外気を筒部材１１内に流通可能な軸方向に延びる通路５０が設けられている。
【００１４】
通路５０は、軸部材１２の主体部４０と、この主体部４０に隣接する自在継手７のヨーク１４とを軸方向に連続して貫通する。通路５０は、筒部材１１内に臨む一方の開口５１と、中間軸９の外部ＯＵに臨む他方の開口５２と、両開口５１，５２を通気可能につなぎ軸方向に沿って直線状に延びる孔からなる中間部５３とを有している。
このような軸方向に長く延びる通路５０であれば、外部ＯＵからの異物がこの通路５０を通過し難くできる。従って、筒部材１１内への異物の浸入を抑制しつつ、空気の流通量を大きく確保できる結果、中間軸９をスムーズに伸縮させることができる。例えば、いわゆる跳ね返りの虞がない。
【００１５】
一方の開口５１は、軸部材１２が開口端３２から最も延び出したときであっても、開口端３２よりも筒部材１１の内側部分に臨むように、軸部材１２の一方の端部４１に配置され、例えば、軸部材１２の嵌合部に対応する主体部４０の部分に配置される。軸部材１２の端部４１は、主体部４０の端面と、この端面に隣接してつながる主体部４０の外周とを有する。本参考例では、開口５１は、端面に形成されている。
【００１６】
他方の開口５２は、軸方向についての軸部材１２のもう一方の端部４２に配置されている。この端部４２は、軸部材１２の一部となる対応する上述のヨーク１４と、このヨーク１４に隣接する主体部４０の外周とを有している。ヨーク１４は、互いに対向し十字軸１５を支持する一対の支持部５６と、この支持部５６同士を接続する接続部５７とを有する。例えば、本参考例では、開口５２はヨーク１４の接続部５７に形成されているが、軸部材１２の端部４２にあればよく、例えば、主体部４０の外周に形成してもよい。要は、開口５２は、外気を流通できるように開放されていればよい。
【００１７】
両開口５１，５２の断面積は、軸方向を切る断面における中間部５３の断面積よりも、小さくされている。このように、開口５１，５２の少なくとも一方を小さくすることにより、外部からの異物が筒部材１１内により一層到達し難くできる。また、開口５１を小さくすることにより、収容室１６から通路５０へグリースが浸入することを防止できる。しかも、中間部５３は大きくても構わないので、通路５０を形成し易い。
【００１８】
このように、参考例では、両開口５１，５２を小さくすることにより、異物の浸入を抑制できるので、通路５０は筒部材１１内部および中間軸９の外部ＯＵに対して常に開かれていて、構造を簡素化されている。
中間軸９は、筒部材１１内の空気のみが外部ＯＵに排出されることを許容し且つ外部ＯＵの空気が筒部材１１内に流入することを阻止する逆止弁１８を有している。特に、本参考例の逆止弁１８は、筒部材１１の開口端３２に配置されて軸部材１２の主体部４０の外周４３と摺接するリップ５８を有するダストシール１３からなる。上述の通路５０を介して筒部材１１内外の空気の流通を確保できるので、ダストシール１３が通常のダストシールである場合であっても、リップ５８を空気の流入を阻止する逆止弁１８として機能させることができる。その結果、異物の浸入を防止するダストシール１３の効果を高めることができる。
【００１９】
ダストシール１３は、軸部材１２の外周４３と筒部材１１の主体部３０との間を封止し、異物が外部ＯＵから筒部材１１の内部に浸入しないようにしつつ、筒部材１１内のグリースが外部に漏れ出さないようにする。
ダストシール１３は、ゴム材料等の弾性部材により環状に形成され、断面略溝形形状をなし、この溝形は軸方向の一方に向けて開いていて、水等の異物の流通を阻止しつつ空気の外部ＯＵへの流通を許容する形状をしている。ダストシール１３の内周部は上述のリップ５８を有する。ダストシール１３の外周部は筒部材１１にカバー１９により固定される。ダストシール１３の内周部と外周部とは、軸方向の一方の端縁同士で円板状の接続部により接続されている。内周部１３のリップ５８は、接続部の内周から軸方向について外側へ向けて延びている。
【００２０】
中間軸９が伸ばされるときには、筒部材１１内の空き空間が広がり、その空気圧が外部の気圧に対して低圧になり、リップ５８の背面にかかる圧力が高まり、リップ５８は軸部材１２の外周４３に相対的に強く押し付けられて密着して接触する。その結果、外部からの空気や異物の浸入が防止される。また、筒部材１１内が外部よりも低圧になるのに伴い、外気が、図３（ａ）に示すように、開口５２から通路５０を通じて筒部材１１の内部に流入する（外気の流れを示す矢印ＯＡ参照）。
【００２１】
一方、中間軸９が縮められるときには、筒部材１１内の空気圧が外部ＯＵの気圧に対して高圧になり、空気が開口５１から通路５０を通じて外部ＯＵへ流れる（内気の流れを示す矢印ＩＢ参照）。これとともに、空気圧により、リップ５８は径方向の外方に付勢され、リップ５８と軸部材１２の外周４３との間にわずかな隙間を開け、この隙間を通して、図３（ｂ）に示すように、筒部材１１内から空気を流出させて、高圧を開放する（内気の流れを示す矢印ＩＡ参照）。このときに、軸部材１２が筒部材１１内に入ろうとするのに伴って、外部の異物が隙間を通じて入ろうとしても、隙間から吹き出す空気により浸入を阻止される。また、上述の隙間はわずかでしかも瞬間的に開くだけであり、概ねシールリップ５８は軸部材１２の外周４３に押し付けられ、異物の浸入を防止する。
【００２２】
本発明の第１実施形態では、上述の中間軸９に代えて、図４および図５に示すように、中間軸２０が設けられる。なお、以下では、参考例と異なる点を中心に説明し、同じ部分については同様の符号を付して説明を省略する。
中間軸２０は、上述の筒部材１１と、軸部材２１と、ダストシール２２と、通気弁２３とを有している。
軸部材２１は、上述の軸部材１２に代えて用いられる。軸部材１２では、開口５１は中間部５３とほぼ同じ大きさとされている。軸部材１２には、筒部材１１内に臨む通路５０の開口５１に、通気弁２３が設けられている。開口５１に隣接し軸方向についての収容室１６寄りに、通気弁２３を取り付けるための取付構造としての嵌合孔４４が形成されている。この嵌合孔４４に通気弁２３が取付部材２４を介して取り付けられる。この嵌合孔４４は、開口５１と連続し、通路５０の中間部５３とほぼ同じ内径とされている。
【００２３】
通気弁２３は、筒部材１１内に溜められるグリースの流出を抑制しつつ、通路５０内と筒部材１１内との間で空気を流通させることができる。通気弁２３を開口５１に設けることにより、中間軸２０が縮められるとき、筒部材１１内から通路５０へグリースが浸入することを防止できる。従って、筒部材１１と軸部材１２との嵌合部等の必要とされるところに供給すべきグリースの量が不足することがない。また、通路５０に設けた通気弁２３であれば、異物が通路５０を通じて浸入することを確実に阻止できる。
【００２４】
通気弁２３は、例えば、合成ゴム、天然ゴム等の弾性材料のみからなる一体成形品であり、中心部に通気用貫通孔６１が形成されてなる円筒体の軸方向両端にフランジ状の係止部６０が形成された形状を有する。通気弁２３の両端の係止部６０を除く中央部が、取付部材２４に形成された取付用貫通孔６２に嵌まり込むことによって、通気弁２３は取付部材２４に対して取り付けられる。取付前の状態では、図５（ｂ）に示すように、通気弁２３の中央部の外径寸法ＤＡは取付部材２４の取付用貫通孔６２の内径寸法よりも大きく、通気弁２３の取付部材２４への取付状態では、弾性材料の変形によって通気用貫通孔６１が弾性的に塞がれるように構成されている。
【００２５】
通気弁２３は、その両側の空気圧に差圧が生じたときにのみ、弾性体の変形を利用し、通気用貫通孔６１をわずかに開き、空気のみ双方向に流通させることができ、異物やグリースの通過を阻止する。これにより、筒部材１１内のグリースが吸い出されることがなく、しかも筒部材１１内の気圧が高まらずに済む。
ダストシール２２は、ダストシール１３に代えて用いられ、異物および空気の流通を阻止するようにされ、例えば、リップを有していないものであっても、公知の構成のものを利用できるが、上述のダストシール１３を用いてもよい。
【００２６】
ところで、従来の中間軸には、通気弁を筒部材の底部に配置するものがある。通例、立設状態とされる中間軸では、筒部材は軸部材よりも下方に配置される。この場合、仮に、グリースが筒部材の底部に溜まると、底部にある通気弁を塞ぐことが懸念される。これに対して本発明の実施形態では、通路５０が収容室１６よりも上方となる軸部材１２に設けられるので、仮に筒部材１１の底部３１にグリースが溜まるとしても、通路５０は塞がらず、通気性が低下する虞はない。
【００２７】
本発明の別の参考例では、中間軸９に代えて、図６に示すように、中間軸２５が設けられる。中間軸２５は、上述の筒部材１１と、軸部材２６と、上述のダストシール２２とを有している。中間軸２５は、第１の実施形態において通気弁２３を省略し、開口５１を参考例とほぼ同様に設けたものである。
軸部材２６は、端部４１側の開口５１の断面積が限定されている点で、軸部材１２と異なる。開口５１の断面積は、軸部材１２の外周４３と、筒部材１１の主体部３０の内周３６との隙間２７、すなわち、筒部材１１および軸部材１２の相対向する嵌合部同士の隙間２７の断面積よりも小さくされている。
【００２８】
このように開口５１を小さくするという簡素な構成で、空気の流通を確保しつつ、グリースが筒部材１１内から通路５０へ逃げずに済む。従って、必要とされるところに十分な量のグリースを供給することができる。また、隙間２７よりも断面積を小さくした開口５１であれば、さらに、軸部材１２の端部４１の端面の中心近傍に配置される開口５１であれば、通路５０内へのグリースの浸入を防止する効果を、実用上問題ない程度に得ることができて、好ましい。
【００２９】
このように本発明の各実施形態および参考例によれば、各軸部材１２，２１，２６に通路５０を設けることにより、筒部材１１への通気量を十分に確保してスムーズな伸縮を達成しつつ、異物の浸入やグリースの不足を防止することができる。
なお、参考例の通路５０の開口５１に、第１実施形態の通気弁２３を設けても良いし、開口５１の断面積を本発明の別の参考例と同様に構成してもよい。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可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例のステアリング装置の概略構成の側面視での模式図。
【図２】 図１の中間軸の要部の側面断面図である。
【図３】 図１の中間軸の動作を模式的に示す側面図であり、（ａ）に伸長時、（ｂ）に収縮時の状態を示す。
【図４】 本発明の第１実施形態のステアリング装置の中間軸の要部の側面断面図。
【図５】 図４に示す中間軸の通気弁の側面断面図であり、（ａ）に取付部材へ取り付けた状態、（ｂ）に取付部材への取付前の状態を示す。
【図６】 本発明の別の参考例のステアリング装置の中間軸の要部の正面断面図であり、図２のＡＡ断面に対応する部分を示す。

Claims (2)

1. 一端が閉じられて他端が開口する筒部材と、この筒部材の開口端を通して軸方向に相対摺動自在に嵌合され筒部材と一体回転する軸部材とを有するステアリング装置の中間軸であって、
   上記軸部材の両端部に開口を持ち外気を筒部材内に流通可能な軸方向に延びる通路を備え、
   上記軸部材の両端部のうち筒部材内に挿入された端部には、筒部材内に臨むように通路の一方の開口が形成され、
   この一方の開口に、通気用貫通孔を形成可能な弾性体からなる通気弁が設けられ、
   この弾性体からなる通気弁は、筒部材内の空気圧と軸部材の通路内の空気圧に差が生じたときのみ弾性変形によって通気用貫通孔を形成することにより、筒部材内に溜められるグリースの流出を抑制しつつ、通路内と筒部材内との間で空気を流通させることを特徴とするステアリング装置の中間軸。
2. 請求項１記載のステアリング装置の中間軸において、上記筒部材内の空気が外部に排出されることを許容する逆止弁を備え、
   この逆止弁は、筒部材の開口端に配置されて軸部材の外周と摺接するリップを有するダストシールからなることを特徴とするステアリング装置の中間軸。

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