CN109477527B - 伸缩轴 - Google Patents

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Abstract

本发明实现一种构造，即使在发生了碰撞事故、转向轮越上路缘等意外事件的情况下，也能够防止轮定位变得不正确。用于解决上述课题的本发明涉及一种伸缩轴，其通过使形成于内轴(9a)的外周面的轴向一端部的阳花键部(45)和形成于外管(10a)的内周面的阴花键部(23)花键卡合，将内轴(9a)和外管(10a)组合为能够传递转矩且能够伸缩全长的状态，在内轴(9a)中的位于比外管(10a)的轴向另一端缘靠轴向另一方侧的部分设置有外径尺寸比与该部分的轴向两侧相邻的部分小的内侧小径筒部(41)。

Description

伸缩轴
技术领域
本发明涉及应用于例如构成汽车的转向装置的中间轴等的伸缩轴。
背景技术
图11表示现有的汽车用转向装置的一例。在图示的转向装置中，方向盘1固定在转向轴2的后端部。转向轴2的前端部经由一对万向接头3a、3b以及中间轴4连接于齿条齿轮式的转向齿轮单元5的输入轴6的基端部。当输入轴6旋转时，左右一对拉杆7被转向齿轮单元5推拉，从而对左右一对转向轮赋予与方向盘1的操作量相应的转向角。
中间轴4例如为了通过吸收行驶时从车轮输入的振动来防止振动传递至方向盘1，或者为了以缩短全长的状态装入车体，应用伸缩式的构造。此外，伸缩式的构造也包含通常时不伸缩而仅在碰撞时伸缩的构造。
图12表示日本特开2015－21596号公报所记载的伸缩式的中间轴4的构造。中间轴4具备：在轴向一方侧(图12的左侧；组装状态下外管10侧)的外周面具有阳花键部8的实心的内轴9；以及在内周面具有能够与阳花键部8花键卡合的阴花键部12的圆管状的外管10。内轴9和外管10通过阳花键部8与阴花键部12的花键卡合而伸缩自如地组合。
在图示的例中，内轴9配置在后侧，外管10配置在前侧。即，图示的例中，前侧相当于轴向一方侧，后侧相当于轴向另一方侧。此外，前后方向是指车体的前后方向。在内轴9的轴向另一端部外嵌固定有构成一对万向接头3a、3b中的后侧的万向接头3a的第一轭11。在外管10的轴向一端部外嵌固定有构成一对万向接头3a、3b中的前侧的万向接头3b的第二轭13。此外，内轴9与第一轭11的结合和/或外管10与第二轭13的结合也能够通过焊接进行。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－21596号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在具备中间轴4的转向装置中，存在如下可能性，例如，当因碰撞事故、转向轮越上路缘等意外事件而对转向轮施加冲击性的力矩负载时，一对拉杆7变形等，从而使得轮定位变得不正确。
本发明鉴于上述那样的情况而完成，目的在于实现如下构造，即，例如，即使在发生了碰撞事故、转向轮越上路缘等意外事件的情况下，也能够防止轮定位变得不正确。
用于解决课题的方案
本发明的伸缩轴具备配置于轴向一方侧的中空状的外管和配置于轴向另一方侧的中空状的内轴。上述内轴具备外周面、内周面、以及设置于该内轴的外周面的轴向一方侧的阳花键部。另外，上述外管具备外周面、内周面、以及设置于该外管的内周面的轴向另一方侧的阴花键部。
上述内轴和上述外管通过上述阳花键部与上述阴花键部的花键卡合而组合成能够传递转矩且能够伸缩全长的状态。
上述内轴在位于比上述阳花键部的轴向另一端缘靠轴向另一方侧的轴向中间部、或者该内轴的轴向另一方侧的轴向中间部具备外径尺寸比与轴向两侧相邻的部分小的小径部。
上述小径部的外周面具有外径尺寸在轴向上不变化的圆筒面部和形成于与该圆筒面部的轴向两侧相邻的部分的一对连续曲面部。
就一对上述连续曲面部的每一个而言，越靠近上述圆筒面部外径尺寸变得越小，且靠近该圆筒面部的一侧的轴向端缘与该圆筒面部的轴向端缘平滑地连续。
上述内轴能够在上述小径部的周围具备限位部件，该限位部件能够与上述外管的轴向另一端部在轴向上直接或经由其它部件抵接。
替代性或者追加性地，上述内轴能够还具备覆盖上述阳花键部的外周面的涂层，上述阳花键部与上述阴花键部的上述花键卡合经由上述涂层。
上述内轴中的具备上述阳花键部的部分能够包括：设置于轴向一端部的薄壁部；以及设置于比该薄壁部靠轴向另一方侧，且具有比该薄壁部的径向上的厚度尺寸大的径向上的厚度尺寸的厚壁部。
上述内轴能够采用以下结构：在该内轴的内周面，从轴向一方侧起，具备大径孔、存在于比该大径孔部靠轴向另一方侧的中径孔部、以及存在于比及比该中径孔部靠轴向另一方侧的小径孔部，而且，存在于上述中径孔部与上述小径孔部之间的连续台阶部在轴向上位于比上述阳花键部的轴向另一端缘靠轴向一方侧，由此，在上述阳花键部的内周面的轴向另一端部具备遍及全周地向径向内方鼓出的向内鼓出部。
该情况下，能够在使用时的上述内轴与上述外管的伸缩行程的范围内，使上述阳花键部中的形成于上述厚壁部的外周面的部分的至少一部分和上述外管的阴花键部始终花键卡合。
另外，能够使上述厚壁部的截面积和存在于上述小径部与具备上述阳花键部的部分之间的部分的截面积相同。
本发明的伸缩轴能够还具备轭部，该情况下，能够通过设置于上述内轴的轴向另一端部的向外凸缘部将轭部结合固定于该内轴。
能够将上述内轴由碳含量为0.35质量％以下的机械构造用碳素钢构成，且将与上述小径部的轴向两侧相邻的部分的外径设为15mm～18mm，将上述圆筒面部的外径设为14mm～16mm，将上述小径部的轴向长度设为10mm～50mm，将上述小径部的内径设为9mm～15mm，将与上述小径部的轴向两侧相邻的部分的径向厚度设为1.5mm～3.0mm，将上述连续曲面部的截面形状的曲率半径设为2mm以上。
发明的效果
根据本发明的伸缩轴，例如，即使在发生了碰撞事故、转向轮越上路缘等意外事件的情况下，也能够防止轮定位变得不正确。即，在本例中，内轴在轴向中间部具有小径部。因此，当因碰撞事故、转向轮越上路缘等而对转向轮作用力矩负载时，相比例如构成转向装置的拉杆等其它结构部分变形或是损伤，上述小径部先变形。若通过这样的小径部的变形吸收上述力矩负载，则能够防止上述其它结构部分的变形，进而防止轮定位变得不正确。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的第一例的中间轴的局部切断侧视图。
图2是相当于图1的A部的局部放大图。
图3是表示本发明的实施方式的第二例的中间轴的局部切断侧视图。
图4是图3的B－B剖视图。
图5是表示本发明的实施方式的第三例的中间轴的局部切断侧视图。
图6是针对本发明的实施方式的第三例，取出内轴而表示的剖视图。
图7是针对本发明的实施方式的第三例，取出内轴而表示的局部放大立体图。
图8是表示本发明的实施方式的第四例的中间轴的剖视图。
图9是表示本发明的实施方式的第五例的中间轴的剖视图。
图10是表示为了确认本发明的效果而进行的实验的结果的线图。
图11是表示转向装置的现有构造的一例的局部切断侧视图。
图12是表示中间轴的现有构造的一例的剖视图。
具体实施方式
[实施方式的第一例]
图1以及图2表示本发明的实施方式的第一例。此外，在本例中，在构成转向装置的中间轴应用本发明。但是，本发明除了应用于图示那样的中间轴以外，也能够广泛地应用于具备伸缩式的构造的轴。装有本例的中间轴4a的转向装置具有与图11所示的转向装置相同的构造。但是，本例的中间轴4a不限于图11所示的转向装置的构造，能够装入各种构造的转向装置。
就装有本例的中间轴4a的转向装置而言，方向盘1(参照图11)固定在转向轴2的后端部。转向轴2的前端部经由一对万向接头3c、3d以及中间轴4a连接于齿条齿轮式的转向齿轮单元5的输入轴6的基端部。当输入轴6旋转时，左右一对拉杆7被转向齿轮单元5推拉，从而对左右一对转向轮赋予与方向盘1的操作量相应的转向角。
以下，对中间轴4a的具体的构造进行说明。中间轴4a具备：配置在轴向一方侧(图1中的左侧；组装状态下外管10a侧)的中空状的外管10a；以及配置在轴向另一方侧(图1中的右侧；组装状态下内轴9a侧)的中空状的内轴9a。中间轴4a还具备：安装于外管10a的轴向一方侧的端部的外侧轭部15；以及安装于内轴9a的轴向另一方侧的端部的内侧轭部16。
在内轴9a的外周面的轴向一方侧配备有阳花键部45。另外，在外管10a的内周面的轴向另一方侧配备有阴花键部23。中间轴4a通过内轴9a的轴向一方侧的阳花键部45与外管10a的轴向另一方侧的阴花键部23的花键卡合，能够传递转矩且能够使全长伸缩地组合而构成。此外，包含中间轴4a的伸缩轴的伸缩式的构造还包含通常时不伸缩仅在碰撞时伸缩的构造。
外管10a例如为金属制，从轴向另一方侧起，依次具备外侧小径筒部17、外侧第一倾斜部18、外侧大径筒部19、外侧第二倾斜部20、以及外侧嵌合筒部21。
外侧小径筒部17为圆筒状，且设于外管10的轴向另一方侧，即外管10a中的从轴向另一端部到轴向中间部的部分。外侧小径筒部17的外周面是外径尺寸遍及轴向的全长无变化的圆筒面状。阴花键部23配备在外侧小径筒部17的内周面，且具有如下结构，分别遍及轴向全长伸长的各多个凹部和凸部22在周向上交替配置。
外侧第一倾斜部18为内径尺寸以及外径尺寸越朝向轴向一方侧变得越大的圆锥筒状。外侧第一倾斜部18的轴向另一端缘与外侧小径筒部17的轴向一端缘一体地连续。
外侧大径筒部19是内径尺寸以及外径尺寸遍及轴向全长无变化的圆筒状。外侧大径筒部19的轴向另一端缘与外侧第一倾斜部18的轴向一端缘一体地连续。此外，外侧大径筒部19的外径尺寸比外侧小径筒部17的外径尺寸大。外侧大径筒部19的内径尺寸比外侧小径筒部17的内径尺寸(构成阴花键部23的凸部22的内切圆的直径)大，并且比外侧小径筒部17的外径尺寸小。外侧大径筒部19的内径尺寸比后述的内轴9a(花键形成筒部39)的构成阳花键部45的凸部44的外切圆的直径大。
外侧第二倾斜部20是内径尺寸以及外径尺寸越朝向轴向一方侧变得越小的大致圆锥筒状。外侧第二倾斜部20的轴向另一端缘与外侧大径筒部19的轴向一端缘一体地连续。
外侧嵌合筒部21存在于外管10a的轴向一端部。外侧嵌合筒部21在外周面具有阳细齿24，该阳细齿24通过将沿轴向伸长的各多个凹部和凸部在周向上交替配置而成。外侧嵌合筒部21的外周面(阳细齿24)的轴向另一端缘和外侧第二倾斜部20的外周面的轴向一端缘经由外侧台阶部25而连续。
外侧轭部15构成万向接头3d，且具有基部26和一对臂部27。
基部26例如由圆筒状或方筒状的筒状部28和圆环状部29构成。圆环状部29设置为，从筒状部28的外周面的轴向一方侧一半部分遍及全周地向径向外方突出。
一对臂部27设置为，从构成基部26的圆环状部29的轴向一端缘中的成为圆环状部29的直径方向相反侧的两处位置向轴向一方侧伸出。在一对臂部27的靠轴向一端的部分，以彼此的中心轴成为同轴的方式设置有一对圆孔30。
外侧轭部15通过将构成基部26的筒状部28紧配合地外嵌于外侧嵌合筒部21而固定于外管10a。在外侧轭部15固定于外管10的状态下，筒状部28的轴向另一端面抵接于外管10a的外侧台阶部25。
通过形成于筒状部28的内周面的阴细齿38与外侧嵌合筒部21的阳细齿24的细齿卡合，外侧轭部15实现了圆周方向的防止旋转。
另外，在本例中，构成外侧轭部15的筒状部28的轴向另一端部外周面和构成外管10a的外侧第二倾斜部20的轴向一端部外周面遍及全周通过焊接部37a固定(焊接接合)。
就外侧轭部15而言，在固定于外管10a之前的状态下，基部26的内周面是内径尺寸在轴向上不变化的圆筒面状。另外，在该状态下，基部26的内径尺寸比构成在外侧嵌合筒部21的外周面所形成的阳细齿24的凸部的外切圆的直径小。从轴向一方侧将外侧轭部15的基部26压入外侧嵌合筒部21的外周面，使基部26的轴向另一端面抵接于外侧台阶部25。随着基部26向外侧嵌合筒部21的外周面的压入，基部26的内周面被构成阳细齿24的凸部处理而塑性变形。即，在基部26的内周面形成阴细齿38。
此外，图1所示的组装状态下，在一对圆孔30的内侧分别内嵌固定有有底圆筒状的轴承外圈31。在轴承外圈31的内侧分别经由多根滚针32滚动自如地支撑构成十字轴33的四根轴部34中的一对轴部34的端部。
构成十字轴33的四根轴部34中的剩余的(被支撑于外侧轭部15的一对圆孔30内的轴部34以外的)一对轴部34的端部经由轴承外圈以及滚针(省略图示)转动自如地支撑于圆孔(省略图示)的内侧，该圆孔形成于构成被支撑固定于输入轴6的基端部(后端部)的轭35的一对臂部36。
此外，本例中，虽然采用了外侧轭部15和外管10a为分体的构造，但也能够采用外管和外侧轭部为一体的构造。
就内轴9a而言，例如为JIS标准(JISG3445)所规定的机械结构用碳素钢钢管，优选碳含量在0.35质量％以下的STKM12B(碳含量：0.20质量％以下)、STKM13A(碳含量：0.25质量％以下)、STKM15A(碳含量：0.25质量％～0.35质量％)等STKM材料的金属制，且为轴向两侧开口的中空轴状。内轴9a从轴向一方侧起，依次具有花键形成筒部39、内侧第一大径筒部40、作为小径部的内侧小径筒部41、内侧第二大径筒部42、以及内侧嵌合筒部43。通过对内轴9a使用碳含量在0.35质量％以下的机械结构用碳素钢钢管，能够包含因具备后述的小径部(内侧小径筒部41)而产生的功能面在内使内轴9a具有合适的刚性。
在内轴9a的轴向一方侧，即从内轴9a的轴向一端部到轴向中间部，设有花键形成筒部39。花键形成筒部39在外周面具有阳花键部45，该阳花键部45由分别遍及轴向地伸长的各多个凹部(省略图示)和凸部44构成。
在花键形成筒部39的内周面，从轴向一方侧起，依次具备构成大径孔部的大径圆筒面46、第一连续台阶部47、构成具有比大径孔部小的内径尺寸的中径孔部的中径圆筒面48、以及第二连续台阶部49。
大径圆筒面46形成为从花键形成筒部39的内周面的轴向一端部到轴向中间部。大径圆筒面46是内径尺寸在轴向上不变化的圆筒面状。
第一连续台阶部47存在于大径圆筒面46的轴向另一方侧，且是越朝向轴向另一方侧内径尺寸变得越小的圆锥面状。第一连续台阶部47的轴向一端缘(径向外端缘)与大径圆筒面46的轴向另一端缘连续。
在第一连续台阶部47的轴向另一方侧，即从花键形成筒部39的内周面的轴向中间部到靠轴向另一端的部分存在中径圆筒面48，中径圆筒面48具有比大径圆筒面46的内径尺寸小的内径尺寸，并且是在轴向上内径尺寸不变化的圆筒面状。中径圆筒面48的轴向一端缘与第一连续台阶部47的轴向另一端缘(径向内端缘)连续。在本例中，中径圆筒面48的轴向尺寸比大径圆筒面46的轴向尺寸小。具体来说，例如，中径圆筒面48的轴向尺寸能够设为大径圆筒面46的轴向尺寸的约1/5～1/2左右。此外，在图示的例子中，是大径圆筒面46的轴向尺寸的约1/3。
第二连续台阶部49存在于中径圆筒面48的轴向另一方侧，且是越朝向轴向另一方侧内径尺寸变得越小的圆锥面状。第二连续台阶部49的轴向一端缘(径向外端缘)与中径圆筒面48的轴向另一端缘连续。
将花键形成筒部39中的在内周面配备有大径圆筒面46的部分设为薄壁部76。另外，将花键形成筒部39中的在内周面配备有中径圆筒面48的部分设为径向上的厚度尺寸比薄壁部76的径向上的厚度尺寸大的厚壁部77。
薄壁部76在与内轴9a的中心轴正交的假想平面上的截面积比厚壁部77的在该假想平面上的截面积小。
在本例中，在将花键形成筒部39(阳花键部45)的在轴向上的长度尺寸设为L39的情况下，薄壁部76的轴向另一端缘配置在花键形成筒部39(阳花键部45)的相距轴向一端缘(0.6～0.9)·L39的位置。
内侧第一大径筒部40的轴向一端缘与花键形成筒部39的轴向另一端缘一体地连续。内侧第一大径筒部40的内周面具有比中径圆筒面48的内径尺寸小且比大径圆筒面46的内径尺寸小的内径尺寸，且由在轴向上内径尺寸不变化的圆筒面状的小径圆筒面50构成。因此，内侧第一大径筒部40的内周面(小径圆筒面50)的轴向一端缘与第二连续台阶部49的轴向另一端缘(径向内端缘)连续。内侧第一大径筒部40的外周面是在轴向上外径尺寸不变化的圆筒面状。
内侧小径筒部41设置在内轴9a的轴向中间部。更具体来说，内侧小径筒部41配置在内轴9a中的从设置有阳花键部45的部分向轴向另一方侧远离的位置。在将内轴9a和外管10a进行了组合的状态下，在通常的使用状态下，内侧小径筒部41配置为，位于比外管10a的轴向另一端缘靠轴向另一方侧。内侧小径筒部41的轴向一端缘与内侧第一大径筒部40的轴向另一端缘一体地连续。内侧小径筒部41的轴向另一端缘与内侧第二大径筒部42的轴向一端缘一体地连续。内侧小径筒部41的内周面是在轴向上内径尺寸不变化的圆筒面状。内侧小径筒部41的内径尺寸与内侧第一大径筒部40的内径尺寸以及内侧第二大径筒部42的内径尺寸相等。
内侧小径筒部41的外径尺寸遍及轴向全长比内侧第一大径筒部40的外径尺寸以及内侧第二大径筒部42的外径尺寸小。以在组装状态下，在中间轴4a中，内侧小径筒部41的刚性(扭转刚性、弯曲刚性)最小的方式，对中间轴4a的各构成部分的尺寸进行了限制。
换句话说，以在使用状态下，在对中间轴4a作用有比预定值大的冲击性负载(转矩)的情况下，内侧小径筒部41比中间轴4a的其它构成部分先，即最早发生塑性变形的方式，对包含内侧小径筒部41的中间轴4a的各构成部分的尺寸进行了限制。此外，上述预定值例如能够采用在使用状态下可传递的最大的转矩、对该转矩考虑到安全率的值等。
此外，就内侧小径筒部41而言，在通常的使用状态下，即使中间轴4a的轴向尺寸成为最短的情况下，与外管10a在径向上也不重叠，即在轴向上不交界。因此，在通常的使用状态下，内侧小径筒部41始终从外管10a露出于外部。
如图2所示，内侧小径筒部41的外周面从轴向一方侧起，依次具备第一曲面51、小径圆筒面部52、以及第二曲面53。
第一曲面51相当于连续曲面部，是越朝向轴向另一方侧便越向朝向径向内方(外径尺寸变小)方向倾斜的凹曲面状。在本例中，第一曲面51的轴向一端缘与内侧第一大径筒部40的外周面的轴向另一端缘的连续部成为角部，第一曲面51的轴向一端缘和内侧第一大径筒部40的外周面的轴向另一端缘并不是平滑地连续。第一曲面51的轴向另一端缘(径向内端缘)与小径圆筒面部52的轴向一端缘平滑地连续。换句话说，第一曲面51的截面的轴向另一端缘的切线方向与小径圆筒面部52的截面的轴向一端缘的切线方向即内轴9a的轴向平行。此外，第一曲面51的曲率半径优选为2mm(R2)以上。本例中，第一曲面51的曲率半径为8mm(R8)。
小径圆筒面部52相当于圆筒面部，是在轴向上外径尺寸不变化的圆筒面状。小径圆筒面部52的外径尺寸D52比内侧第一大径筒部40的外径尺寸D40小(D52＜D40)，并且比内侧第二大径筒部42的外径尺寸D42小(D52＜D42)。在本例中，就小径圆筒面部52的外径尺寸D52而言，在图1所示的组装状态下，在外管10a的外周面以及内轴9a(除了内侧嵌合筒部43以外的部分)中，外径尺寸最小。小径圆筒面部52的轴向一端缘与第一曲面51的轴向另一端缘平滑地连续。此外，关于内侧嵌合筒部43，若只看内轴9a，其外径尺寸比小径圆筒面部52的外径尺寸D52小。但是，在内侧轭部16被固定的状态下，内侧嵌合筒部43部分的刚性变得比小径圆筒面部52的刚性大。另外，关于花键形成筒部39中的在内周面配备有大径圆筒面46的部分即薄壁部76，若只看内轴9a，其径向厚度比内侧小径筒部41中的在外周面配备有小径圆筒面部52的部分的径向厚度小。但是，在内轴9a与外管10a进行了组合的状态下，薄壁部76的刚性比小径圆筒面部52的刚性大。
第二曲面53相当于连续曲面部，是越朝向轴向另一方侧越向朝向径向外方(外径尺寸变大)的方向倾斜的凹曲面。本例中，第二曲面53具有相对于与内轴9a的中心轴正交的假想平面，与第一曲面51对称的形状。第二曲面53的轴向一端缘(径向内端缘)和小径圆筒面部52的轴向另一端缘平滑地连续。换句话说，第二曲面53的截面的轴向一端缘的切线方向与小径圆筒面部52的截面的轴向另一端缘的切线方向即内轴9a的轴向平行。在本例中，第二曲面53的轴向另一端缘与内侧第二大径筒部42的外周面的轴向一端缘的连续部成为角部，第二曲面53的轴向另一端缘和内侧第二大径筒部42的外周面的轴向一端缘并非平滑地连续。此外，第二曲面53的曲率半径优选为2mm(R2)以上。在本例中，第二曲面53的曲率半径为8mm(R8)。
在本例中，内侧小径筒部41中的相当于第一曲面51的部分的径向的厚度尺寸越朝向轴向另一方侧变得越小。内侧小径筒部41中的相当于第二曲面53的部分的径向的厚度尺寸越朝向轴向一方侧变得越小。内侧小径筒部41中的相当于小径圆筒面部52的部分的径向上的厚度尺寸T52比内侧第一大径筒部40的径向上的厚度尺寸T40小(T52＜T40)并且比内侧第二大径筒部42的径向上的厚度尺寸T42小(T52＜T42)。
内侧第二大径筒部42设置在内轴9a中的内侧小径筒部41的轴向另一方侧。内侧第二大径筒部42的轴向一端缘与内侧小径筒部41的轴向另一端缘一体地连续。内侧第二大径筒部42的内周面是在轴向上内径尺寸不变化的圆筒面状，内侧第二大径筒部42的内径尺寸与内侧小径筒部41的内径尺寸相等。内侧第二大径筒部42的外周面是在轴向上外径尺寸不变化的圆筒面状。
内侧嵌合筒部43设置在内轴9a的轴向另一端部。内侧嵌合筒部43在外周面具有阳细齿55，该阳细齿55通过将分别在轴向上伸长的各多个凹部(省略图示)和凸部(省略图示)沿周向交替配置而成。内侧嵌合筒部43的外周面(该阳细齿55)的轴向一端缘和内侧第二大径筒部42的轴向另一端缘经由内侧台阶部56而连续。
内侧轭部16具有基部57和一对臂部58。
基部57例如由圆筒状或方筒状的筒状部59和圆环状部60构成。
圆环状部60设置为，从筒状部59的外周面的轴向另一方侧一半部分遍及全周地向径向外方突出。
一对臂部58设置为，从基部57的轴向另一端缘中的成为基部57的直径方向相反侧的两处位置向轴向另一方侧延伸出。在一对臂部58的靠轴向另一端的部分，以彼此的中心轴成为同轴的方式设置有一对圆孔61。
通过将基部57紧配合地外嵌于内侧嵌合筒部43，内侧轭部16被固定于内轴9a。在内侧轭部16被固定于内轴9a的状态下，基部57的轴向一端面抵接于内轴9a的内侧台阶部56。通过形成于筒状部59的内周面的阴细齿62与内侧嵌合筒部43的阳细齿55的细齿卡合，内侧轭部16实现了圆周方向的防止旋转。
在本例中，构成内侧轭部16的筒状部59的轴向一端部外周面和构成内轴9a的内侧第二大径筒部42的轴向另一端部外周面遍及全周地通过焊接部37b而固定(焊接接合)。
内侧轭部16在固定于内轴9a之前的状态下，基部57的内周面为在轴向上内径尺寸不变化的圆筒面状。另外，在该状态下，基部57的内径尺寸比构成在内侧嵌合筒部43的外周面所形成的阳细齿55的凸部的外切圆的直径小。将内侧轭部16的基部57从轴向另一方侧向内侧嵌合筒部43的外周面压入，使基部57的轴向一端面抵接于内侧台阶部56。随着基部57向内侧嵌合筒部43的外周面的压入，基部57的内周面被构成阳细齿55的凸部处理而发生塑性变形。即，在基部57的内周面形成阴细齿62。
在图1所示的组装状态下，在一对圆孔61的内侧分别内嵌固定有有底圆筒状的轴承外圈63。在轴承外圈63的内侧分别经由多根滚针64转动自如地支撑有构成十字轴65的四根轴部66中的一对轴部66的端部。
另外，构成十字轴65的四根轴部66中的被支撑于内侧轭部16的圆孔61内的轴部66以外的一对轴部66的端部经由轴承外圈以及滚针(省略图示)转动自如地支撑于在构成轭67的一对臂部68所形成的圆孔(省略图示)的内侧，该轭67支撑固定于转向轴2的前端部。
此外，在本例中，由内侧轭部16、十字轴65、以及轭67构成万向接头3c、3d中的配置在后侧(图1的右侧)的万向接头3c。
在内轴9a的阳花键部45的外周面设置有容易滑动的、即相对于构成外管10a的材料的摩擦系数低的、聚酰胺树脂等合成树脂制的涂层69。
以下，对内轴9a的制造方法简单地进行说明。
首先，对由STKM12B、STKM13A、STKM15A等机械结构用碳素钢钢管构成的原料进行扩管，制造具备图1所示的内轴9a中的内侧小径筒部41以外的部分的中间部件。在对上述原料进行扩径时，在相当于花键形成筒部39的部分的外周面，通过轧制形成阳花键部45。但是，阳花键部45也能够在其它工序形成。
接下来，对上述中间部件的外周面中的相当于内侧小径筒部41的部分实施切削加工，形成内侧小径筒部41，做成内轴9a。
接下来，通过将内轴9a中的形成有阳花键部45的部分浸渍(dipping)于熔融的合成树脂中，形成粗涂层。最后，对粗涂层实施刮削加工，形成涂层69。
这样，通过在形成涂层69的工序之前进行用于形成内侧小径筒部41的切削加工，能够防止切削屑附着于涂层69的表面。因此，能够防止因附着于涂层69的表面的切削屑进入涂层69而产生的粘滑。
通过使阳花键部45和阴花键部23经由涂层69花键卡合，由此内轴9a和外管10a组合成能够传递转矩且能够伸缩全长的状态。在对于内轴9a和外管10a进行了组合的状态下，在阳花键部45与阴花键部23的卡合部设有预定量的过盈量。此外，虽然省略图示，但也能够采用在外管10a的轴向另一端部外嵌固定密封部件的结构。在该情况下，使构成密封部件的唇部的前端部以具有过盈量的方式抵接(滑动接触)于内轴9a的外周面中的位于比阳花键部45靠轴向另一方侧的部分(内侧第一大径筒部40的外周面)。
根据本例的中间轴4a，即使在发生了碰撞事故、转向轮越上路缘等意外事件的情况下，也能够防止轮定位变得不正确。
即，在本例中，在内轴9a设有内侧小径筒部41，使该内侧小径筒部41的刚性(弯曲刚性、扭转刚性)比中间轴4a中的其它的结构部分以及构成转向装置的一对拉杆7等其它的部件的刚性(弯曲刚性、扭转刚性)小。因此，当发生碰撞事故、转向轮越上路缘等意外事件，对转向轮作用大的力矩负载时，相比中间轴4a的其它结构部分或上述转向装置的其它的部件变形或损伤，内侧小径筒部41先变形。其结果，能够防止中间轴4a的其它的结构部分、上述转向装置的其它的部件的变形或损伤，从而能够防止轮定位变得不正确。
另外，在本例中，在轮定位已经变成不正确的情况下，能够容易地判断是否发生过碰撞事故、转向轮越上路缘等意外事件。即，在未发生碰撞事故、转向轮越上路缘等意外事件的状况下，轮定位变成了不正确的情况下，内轴9a的内侧小径筒部41不变形。另一方面，在因发生了碰撞事故、转向轮越上路缘等意外事件而轮定位变成不正确的情况下，由于该意外事件而施加于内侧小径筒部41的转矩(力矩负载)超过预定值，该情况下，内侧小径筒部41变形。该情况下，通过判断内侧小径筒部41的变形的有无，能够判断轮定位变成不正确的原因是否为碰撞事故、转向轮越上路缘等意外事件。
另外，在本例中，在中空状的内轴9a中的具备阳花键部45的部分，从轴向一方侧起，依次设置有薄壁部76和厚壁部77。因此，能够使内轴9a中的具备阳花键部45的部分整体的径向上的刚性比实心的内轴的情况小。尤其是，相当于薄壁部76的部分的径向上的刚性比相当于厚壁部77的部分的径向上的刚性低。因此，即使在为了防止内轴9a的阳花键部45与外管10a的阴花键部23的卡合部的旋转方向的松动而使该卡合部具有过盈量的情况下，也能够使相对于该过盈量的滑动阻力(滑动负载)的变动不敏感，能够使内轴9a相对于外管10a的滑动稳定。
具备阳花键部45的部分的各结构部分的内径尺寸、轴向长度、以及径向厚度以该部分具有如下刚性的方式被限制：即使在如上所述地既维持内轴9a要求的刚性，又使内轴9a的阳花键部45与外管10a的阴花键部23的卡合部带有过盈量的情况下，也能够使相对于该过盈量的滑动阻力(滑动负载)的变动不敏感，并且能够使内轴9a相对于外管10a的滑动稳定。
[实施方式的第二例]
图3以及图4表示本发明的实施方式的第二例。此外，在本例中，在构成内轴9a的内侧小径筒部41的外周面外嵌有合成树脂制且在圆周方向的一部分具有非连续部71的截面C字形状的限位部件70。
限位部件70具有与内侧小径筒部41的小径圆筒面部52的轴向尺寸相同或大致相同的轴向尺寸。限位部件70以弹性变形成非连续部71的圆周方向上的尺寸(圆周方向间隙)比自由状态大的状态，外嵌于小径圆筒面部52。在将限位部件70外嵌于小径圆筒面部52的状态下，限位部件70的轴向两端部与构成内侧小径筒部41的第一曲面51以及第二曲面53(参照图2)在径向上不重叠。即，限位部件70未位于第一曲面51以及第二曲面53的径向外侧。因此，当限位部件70欲沿轴向位移时，限位部件70的轴向端缘与第一曲面51或第二曲面53抵接(干涉)，能够实现限位部件70的防脱。此外，限位部件70的轴向尺寸并不限定于图示的构造，只要在小径圆筒面部52的轴向尺寸以下，就能够采用任意的尺寸。
另外，限位部件70在组装于内轴9a的状态下，外周面是在轴向上外径尺寸不变化的局部圆筒面状。限位部件70的外径尺寸比构成内轴9a的内侧第一大径筒部40的外径尺寸大，且比内侧第二大径筒部42的外径尺寸大。限位部件70的外径尺寸比外管10a的外侧小径筒部17的外径尺寸稍小。即，将限位部件70的外径尺寸限制为，限位部件70的轴向一端面既确保能够在轴向上与外管10a的轴向另一端面抵接的功能，又不会变大至所需以上。因此，能够防止限位部件70与存在于该限位部件70周围的其它部件的抵接。其结果，能够防止限位部件70与其它部件抵接而从初始的组装位置(常规位置)偏离。
此外，也能够在与转向装置的其它部件不抵接的范围内，将限位部件70的外径尺寸设为外管10a的外侧小径筒部17的外径尺寸以上。
限位部件70设置于如下位置：在中间轴4a从图3所示的状态进一步收缩而外管10a的轴向另一端面抵接于限位部件70的轴向一端面的状态下，内轴9a的阳花键部45与外管10a的阴花键部23的花键卡合不脱离。
换句话说，在中间轴4a从图3所示的状态进一步收缩的情况下，与内轴9a的阳花键部45与外管10a的阴花键部23的花键卡合脱离相比，外管10a的轴向另一端面先抵接于限位部件70的轴向一端面。
再换句话说，在图3所示的组装状态下，外管10a的轴向另一端面与限位部件70的轴向一端面的距离La始终比内轴9a的阳花键部45的轴向另一端缘与外管10a的阴花键部23的轴向一端缘的距离Lb小(La＜Lb)。
根据本例，能够防止在中间轴4a的组装作业时，阴花键部23与阳花键部45的花键卡合脱离而使作业效率降低。其它部分的结构以及作用效果与实施方式的第一例相同。
[实施方式的第三例]
图5～图7表示本发明的实施方式的第三例。本例的中间轴4b也通过将内轴9b和外管10b能够传递转矩且能够伸缩全长地组合而构成。
外管10b从轴向另一方侧起，依次具备外侧小径筒部17a、外侧连续部72、外侧大径筒部19a、以及外侧轭部15a。
外侧小径筒部17a为圆筒状，设置在外管10b中的从轴向另一端部到轴向中间部的部分。外侧小径筒部17a的外周面是外径尺寸遍及轴向的全长不变化的圆筒面状。外侧小径筒部17a在内周面具有阴花键部23且厚度尺寸遍及轴向全长相同。
外侧连续部72是外径尺寸以及内径尺寸越朝向轴向一方侧而变得越大的局部圆锥筒状，且轴向另一端缘与外侧小径筒部17a的轴向一端缘连续。
外侧大径筒部19a是圆筒状，轴向另一端缘与外侧连续部72的轴向一端缘连续。外侧大径筒部19a的内径尺寸比外侧小径筒部17a的内径尺寸大，外侧大径筒部19a的外径尺寸比外侧小径筒部17a的外径尺寸大。
外侧轭部15a由一对臂部27a构成，该一对臂部27a设为，从外侧大径筒部19a的轴向一端缘中的成为与外侧大径筒部19a相关的直径方向相反侧的两处位置向轴向一方侧伸出。即，在本例中，外侧轭部15a一体地设置于与外侧大径筒部19a的轴向一方侧相邻的部分。
内轴9b为中空状，且从轴向一方侧起，依次具备花键形成筒部39a、内侧第一大径筒部40a、内侧小径筒部41、内侧第二大径筒部42、内侧嵌合筒部43a、以及内侧轭部16a。
从内轴9b的轴向一端部到轴向中间部设有花键形成筒部39a。花键形成筒部39a在外周面具有阳花键部45a，该阳花键部45a由分别遍及轴向地伸长的各多个凹部74和凸部44构成。
在花键形成筒部39a的内周面，从轴向一方侧起，依次形成有大径圆筒面46、第一连续台阶部47、中径圆筒面48、第二连续台阶部49、以及小径圆筒面50。此外，在本例中，作为连续台阶部的第二连续台阶部49位于比内侧第一大径筒部40a的外周面靠轴向一方侧。
在本例中，第一连续台阶部47以及第二连续台阶部49是越朝向径向外方越向朝向轴向一方的方向倾斜的圆锥面状。此外，也能够将第一连续台阶部47以及第二连续台阶部49做成局部球面状。换句话说，能够将包含内轴9b的中心轴的假想平面上的第一连续台阶部47以及第二连续台阶部49的截面形状做成圆弧状。该情况下，具体来说，优选将第一连续台阶部47以及第二连续台阶部49的上述假想平面上的截面形状的曲率半径R设为0.2mm以上，更优选设为0.5mm以上。若将第一连续台阶部47以及第二连续台阶部49做成局部球面状，则能够防止在第一连续台阶部47以及第二连续台阶部49产生应力集中。另外，也能够将第一连续台阶部以及第二连续台阶部设置在与内轴9b的中心轴正交的假想平面上。
将花键形成筒部39a中的相当于大径圆筒面46的部分设为薄壁部76。将花键形成筒部39a中的相当于中径圆筒面48以及小径圆筒面50的部分设为径向上的厚度尺寸比薄壁部76的径向上的厚度尺寸大的厚壁部77。在本例中，在厚壁部77(花键形成筒部39a)的轴向另一端部的内周面形成有遍及全周地比厚壁部77的轴向中间部向径向内方鼓出的向内鼓出部78。由此，能够使厚壁部77中的形成有向内鼓出部78的部分的径向的厚度尺寸比厚壁部77中的其它部分(未形成向内鼓出部78的部分)的径向厚度尺寸大。
薄壁部76的在与内轴9b的中心轴正交的假想平面上的截面积比厚壁部77的在该假想平面上的截面积小。
本例中，在将花键形成筒部39a(阳花键部45)的轴向上的长度尺寸设为L39的情况下，薄壁部76的轴向另一端缘配置在相距花键形成筒部39a(阳花键部45a)的轴向一端缘成为(0.6～0.9)·L39的位置。
厚壁部77中的形成有向内鼓出部78的部分的在上述假想平面上的截面积比厚壁部77中的其它部分(未形成向内鼓出部78的部分)的在上述假想平面上的截面积大。
内侧第一大径筒部40a形成于内轴9b中的与花键形成筒部39a的轴向另一方侧相邻的部分。内侧第一大径筒部40a在轴向一端部外周面具有不完全花键部81，该不完全花键部81通过各多个凹部79和在包含内轴9b的中心轴的假想平面上的截面形状为直角三角形状的凸部80在周向上交替配置而成。构成不完全花键部81的凸部80的外周面向越朝向轴向另一方，外径尺寸变得小的方向倾斜。不完全花键部81的凸部80的外周面的轴向一端缘与构成阳花键部45a的凸部44的外周面的轴向另一端缘连续。不完全花键部81的凸部44的外周面的轴向另一端缘与内侧第一大径筒部40a的外周面的轴向一端缘连续。此外，在本例中，阳花键部45a的凹部74的外切圆的直径和不完全花键部81的凹部79的外切圆的直径相等。
内侧嵌合筒部43a具有嵌合小径部82、内侧台阶部83、以及向外凸缘部(凿密部)84。
嵌合小径部82设置在与内侧第二大径筒部42的轴向另一方侧相邻的部分。在嵌合小径部82的外周面形成有在圆周方向上交替配置凹部和凸部而成的凹凸部即阳细齿85。构成阳细齿85的凸部的外切圆的直径尺寸比内侧第二大径筒部42的外径尺寸小。
内侧台阶部83形成为将内侧第二大径筒部42的外周面的轴向另一端缘和嵌合小径部82的外周面的轴向一端缘连续。内侧台阶部83存在于与内轴9b的中心轴正交的假想平面上。
向外凸缘部84设置为从嵌合小径部82的轴向另一端部朝向径向外方折弯。将形成向外凸缘部84之前的状态的内轴9b(参照图6)的轴向另一端部通过例如滚动凿密遍及全周地凿密扩展，由此形成向外凸缘部84。此外，在形成向外凸缘部84之前的状态的内轴9b的轴向另一端部，形成有径向壁厚比与轴向一方侧相邻的部分薄的第二薄壁部86。由此，降低形成向外凸缘部84之前的状态的内轴9b的轴向另一端部的刚性，容易形成向外凸缘部84。
内侧轭部16a结合固定于内侧嵌合筒部43a。内侧轭部16a具有筒状的基部57a、和从基部57a的外周面中的关于该基部57的中心轴成为相反的两处位置向轴向另一方侧伸出的一对臂部58。
基部57a在中央部具有中心孔87。在中心孔87的内周面形成有在周向上交替配置凹部和凸部而成的凹凸部即阴细齿88。基部57a在中心孔87的内侧插通有嵌合小径部82，并且在使阴细齿88和阳细齿85细齿卡合的状态下，被夹持在内侧台阶部83与向外凸缘部84之间。
在构成内轴9b的阳花键部45a的外周面设置有容易滑动(摩擦系数低)的合成树脂制的涂层69a。在本例中，涂层69a设置在内轴9b的外周面中的从花键形成筒部39a的轴向一端缘到内侧第一大径筒部40a的靠轴向一端的部分(图1中用直线X表示的位置)的部分。
以下，对在内轴9b设置阳花键部45a以及涂层69a的方法简单地进行说明。
首先，在第一工序中，对由机械结构用碳素钢钢管构成的原料的从轴向中间部到轴向一端部的部分(相当于花键形成筒部39a的部分)进行扩径，做成第一中间原料。此外，扩径的作业例如以如下方式进行：向原料的从轴向中间部到轴向一端部的部分的内侧***芯棒，通过该芯棒处理原料的内周面。在进行扩径作业时，也能够以在原料中的扩径的部分的外径侧配置具有圆筒面状的内周面的外模具的方式进行。
接下来，在第二工序中，通过对第一中间原料中的进行了扩径的部分的外周面实施切削加工，由此对将该部分的外径尺寸以滚压缩径(冲压缩径)的方式进行加工。这样得到第二中间原料。
接下来，在第三工序中，在第二中间原料中的被以滚压缩径(冲压缩径)的方式进行了加工的部分，通过实施滚压或冲压成形而形成在圆周方向上交替配置凹部和凸部而成的凹凸部即阳花键部45a。由此，得到第三中间原料。此外，在形成阳花键部45a时，在将支撑轴***于第二中间原料中的被以滚压缩径(冲压缩径)的方式进行了加工的部分的内径侧的状态下进行。另外，在上述的工序中，与阳花键部45a一同还形成不完全花键部81。
接下来，在第四工序中，对第三中间原料的外周面的轴向另一端部例如实施切削加工、滚压加工、或者冲压成型，由此形成嵌合小径部82(阳细齿85)和内侧台阶部83。由此得到第四中间原料。
接下来，在第五工序中，对第四中间原料的外周面中的相当于内侧小径筒部41的部分实施切削加工，形成内侧小径筒部41，得到第五中间原料。
接下来，在第六工序中，在第五中间原料中的从轴向一端部到轴向中间部例如通过流动浸渍法、静电涂装法等形成粗涂层。然后，对该粗涂层实施刮削加工，由此形成涂层69a。由此得到第六中间原料。
接下来，在第七工序中，对第六中间原料中的相当于阳花键部45a的部分的内周面的从轴向一端部到轴向中间部的部分实施切削加工，由此形成大径圆筒面46(薄壁部76)。另一方面，第六中间原料中的相当于阳花键部45a的部分的内周面的从轴向中间部到轴向另一端部的部分直接形成为中径圆筒面48。由此得到第七中间原料。
最后，第八工序中，在第七中间原料(图6所示的固定内侧轭部16a之前的状态的内轴9b)的轴向另一端部固定内侧轭部16a，做成内轴9b。此外，在第七中间原料结合固定内侧轭部16a的作业通过将第七中间原料的轴向另一端部遍及全周地以滚压凿密的方式凿密扩展而进行。
此外，上述的各工序在不产生矛盾的范围内能够适当地替换实施、同时实施。
本例的内轴9b通过使阳花键部45a遍及全长地经由涂层69a花键卡合于外管10b的阴花键部23而组装到外管10b。在将内轴9b和外管10b进行了组合的状态下，在阳花键部45a与阴花键部23的卡合部设有预定量的过盈量。由此，内轴9b和外管10b组合为能够传递转矩且能够伸缩全长的状态。
在本例中，限制为，在使用时的内轴9b与外管10b的伸缩行程的范围内，始终使阳花键部45a中的相当于厚壁部77(中径圆筒面48)的部分与阴花键部23花键卡合。
根据本例的中间轴4b，即使在采用了将内轴9b的阳花键部45a与外管10b的阴花键部23的卡合部的旋转方向的松动抑制得小的构造的情况下，也能够将内轴9b与外管10b的滑动阻力抑制得小。
即，在本例中，使内轴9b为中空状，并且在形成有阳花键部45a的部分，从轴向一方侧起，依次设置薄壁部76和厚壁部77。因此，与实心的内轴的情况相比，能够降低形成有阳花键部45a的部分的径向上的刚性。尤其是，在本例中，能够使形成有阳花键部45a的部分中的形成有薄壁部76的部分的径向的刚性比同样地形成有厚壁部77的部分适当小。因此，即使在为了防止阳花键部45a与阴花键部23的卡合部的旋转方向的松动而使该卡合部具有过盈量的情况下，也能够使相对于该过盈量的滑动阻力(滑动负载)的变动不敏感，能够使内轴9b相对于外管10b的滑动稳定。
另外，能够适当缩小阳花键部45a的径向的刚性，因此即使为了防止阳花键部45a与阴花键部23的卡合部的旋转方向的松动而采用了使该卡合部具有过盈量的构造的情况下，也能够缩小相对于该过盈量的滑动阻力(滑动负载)。另外，能够使该滑动阻力(滑动负载)的变动变得不敏感，能够使内轴9b相对于外管10b的滑动稳定。另外，即使在确保能够允许内轴9b的误差的范围(尺寸公差)大的情况下，也能够防止因该尺寸公差的影响而使上述滑动阻力不必要地增大。因此，实现了内轴9b以及外管10b的制造成本的降低。
在本例中，通过使第二连续台阶部49位于比内侧第一大径筒部40a的外周面靠轴向一方侧，从而在厚壁部77(花键形成筒部39a)的轴向另一端部的内周面形成遍及全周地比厚壁部77的轴向一端部向径向内方鼓出的向内鼓出部78。由此能够确保内侧第一大径筒部40a的径向上的厚度尺寸大，实现内轴9b的耐久性的提高。
另外，在本例中，限制为，在使用时的内轴9b与外管10b的伸缩行程的范围内，使阳花键部45a中的相当于中径圆筒面48(厚壁部77)的部分始终与阴花键部23花键卡合。因此，能够由内轴9b的形成有阳花键部45a的部分中的相当于径向上的刚性比较高的中径圆筒面48(厚壁部77)的部分进行内轴9b与外管10b之间的转矩传递。其结果，提高滑动性，并且实现内轴9b的耐久性的提高。其它部分的结构以及作用效果与实施方式的第一例以及第二例相同。
[实施方式的第四例]
图8表示本发明的实施方式的第四例。构成本例的中间轴4c的外管10c从轴向另一方侧起，依次具备外侧小径筒部17b、外侧连续部72、外侧大径筒部19a、以及外侧轭部15a。
外侧小径筒部17b是带台阶的圆筒状，设置在外管10c中的从轴向另一端部到轴向中间部的部分。具体来说，外侧小径筒部17b包括：设置于轴向一方侧一半部分的大径筒部89；设置于轴向另一方侧一半部分且外径尺寸比大径筒部89的外径尺寸小的小径筒部90；以及连续大径筒部89的外周面的轴向另一端缘和小径筒部90的外周面的轴向一端缘的外侧台阶部91。另外，在外侧小径筒部17b的内周面遍及全长地形成有阴花键部23。
在本例中，使内轴9b的阳花键部45a和外管10c的阴花键部23经由涂层69a花键卡合，由此将内轴9b和外管10c组合为能够传递转矩且能够伸缩全长的状态。此外，在对内轴9b和外管10c进行了组合的状态下，在阳花键部45a与阴花键部23的卡合部设置有预定量的过盈量。
在本例中，限制为，在使用时的内轴9b与外管10c的伸缩行程的范围内，使外管10c的阴花键部23中的相当于大径筒部89的部分始终与阳花键部45a花键卡合。其它的构造以及作用效果与实施方式的第一例～第三例相同。
[实施方式的第五例]
图9表示本发明的实施方式的第五例。构成本例的中间轴4d的外管10d从轴向另一方侧起，依次具备外侧小径筒部17c、外侧连续部72、外侧大径筒部19a、以及外侧轭部15a。
外侧小径筒部17c为带台阶的圆筒状，设置在外管10d中的从轴向另一端部到轴向中间部的部分。具体来说，外侧小径筒部17c包括：设置在从靠轴向另一端的部分到轴向一端部的部分的大径筒部89a；设置在轴向另一端部且外径尺寸比大径筒部89a的外径尺寸小的小径筒部90a；以及连续大径筒部89a的外周面的轴向另一端缘和小径筒部90a的外周面的轴向一端缘的外侧台阶部91a。即，在本例中，使外侧台阶部91a的轴向上的位置位于比实施方式的第二例的外侧台阶部91靠轴向另一方侧。另外，在外侧小径筒部17c的内周面遍及全长地形成有阴花键部23。
另外，在本例中，使第一连续台阶部47a的轴向位置位于比实施方式的第三例以及第四例的情况靠轴向一方侧，上述第一连续台阶部47a形成于构成内轴9c的花键形成筒部39a的内周面，且连续大径圆筒面46a的轴向另一端缘和中径圆筒面48a的轴向一端缘。换句话说，在本例中，使大径圆筒面46a的轴向上的长度尺寸比上述的实施方式的第三例以及第四例的情况短，并且使中径圆筒面48a的轴向上的长度尺寸比实施方式的第三例以及第四例的情况长。
在本例中，限制为，在使用时的内轴9c与外管10d的伸缩行程的范围内，使外管10d的阴花键部23中的相当于大径筒部89a的部分的至少一部分和内轴9c的阳花键部45a中的相当于厚壁部77a(中径圆筒面48a)的部分的至少一部分始终花键卡合。其它的构造以及作用效果与实施方式的第一例～第四例一样。
实施例
以下，对为了确认本发明的效果而进行的实验进行说明。在本实验中，以构成上述的实施方式的第一例的中间轴4a的内轴9a为对象，进行扭转试验。
此外，本实验在以下的条件(设计值)下进行。以下所示的条件中，原料直径、原料板厚涉及内侧第一大径筒部40以及内侧第二大径筒部42，小径部外径、小径部长度、小径部内径、小径部板厚、小径部的加工方法、以及小径部的算数平均粗糙度涉及内侧小径筒部41。另外，两端R涉及第一曲面51以及第二曲面53的曲率半径。
[内轴的规格]
材料：STKM12B
原料直径：16.8mm(公差：0～0.2mm)
小径部外径：15mm(公差：－0.05～0.05mm)
小径部长度：15mm
小径部内径：9.4mm(公差：－0.1～0.1mm)
原料板厚：3.7mm
小径部板厚：2.8mm
两端R：R8(8mm)
小径部的加工方法：切削加工
小径部的算数平均粗糙度：Ra3.2
此外，上述的内轴的规格优选从以下的范围选择。
[内轴的规格的范围]
材料：STKM件(STKM12B、STKM13A、STKM15A等)
原料直径：15～18mm
小径部外径：14～16mm
小径部长度：10～50mm
小径部内径：9～15mm
原料板厚：1.5～4.5mm
小径部板厚：1.5～3.0mm
两端R：2mm(R2)以上
小径部的算数平均粗糙度：Ra15以下，优选Ra6.3以下
此外，在采用了STKM12B作为内轴的材料的情况下，拉伸强度为390MPa以上，屈服点或耐力为275MPa以上，11号或12号试验片管轴方向的伸长为25％以上，以及5号试验片管轴直角方向的伸长为20％以上。
图10表示以上述那样的条件的内轴9a为对象进行的扭转试验的结果。此外，图10的竖轴表示转矩的大小，横轴表示扭转角度。
如图10所示，内轴9a在扭转角度为约7°的时刻，转矩为约250Nm(屈服转矩)，到达屈服点。之后，随着扭转角度变大，转矩逐渐减少，在扭转角度为100°的时刻，转矩成为238Nm(断裂转矩)而断裂。另外，基于图10所示的曲线(转矩、角度曲线)的积分值(图10的被横轴和转矩、角度曲线包围的部分的面积)求出的内轴9a(内侧小径筒部41)的能量吸收量为450J。
根据以上的本实验的结果，能够确认：内轴9a的内侧小径筒部41能够传递约250Nm以下的转矩，并且在塑性变形时(断裂时)，能够吸收450J的能量。
生产上的可利用性
在上述的实施方式的各例子中，对将本发明应用于构成转向装置的中间轴的例子进行了说明。但本发明也能够应用于中间轴以外的具有伸缩式构造的轴。
另外，本发明也能够应用于通常时不伸缩而仅在碰撞时伸缩那样的中间轴。
符号的说明
1—方向盘，2—转向轴，3a、3b、3c、3d—万向接头，4、4a、4b、4c—中间轴，5—转向齿轮单元，6—输入轴，7—拉杆，8、8a—阳花键部，9、9a、9b—内轴，10、10a、10b、10c、10d—外管，11—第一轭，12—阴花键部，13—第二轭，14—低刚性轴，15、15a—外侧轭部，16、16a—内侧轭部，17、17a、17b、17c—外侧小径筒部，18—外侧第一倾斜部，19、19a—外侧大径筒部，20—外侧第二倾斜部，21—外侧嵌合筒部，22—凸部，23—阴花键部，24—阳细齿，25—外侧台阶部，26—基部，27、27a—臂部，28—筒状部，29—圆环状部，30—圆孔，31—轴承外圈，32—滚针，33—十字轴，34—轴部，35—轭，36—臂部，37a、37b—焊接部，38—阴细齿，39、39a—花键形成筒部，40、40a—内侧第一大径筒部，41—内侧小径筒部，42—内侧第二大径筒部，43、43a—内侧嵌合筒部，44—凸部，45、45a—阳花键部，46、46a—大径圆筒面，47、47a—第一连续台阶部，48、48a—中径圆筒面，49—第二连续台阶部，50—小径圆筒面，51—第一曲面，52—小径圆筒面部，53—第二曲面，55—阳细齿，56—内侧台阶部，57、57a—基部，58—臂部，59—筒状部，60—圆环状部，61—圆孔，62—阴细齿，63—轴承外圈，64—滚针，65—十字轴，66—轴部，67—轭，68—臂部，69、69a—涂层，70—限位部件，71—非连续部，72—外侧连续部，74—凹部，76—薄壁部，77、77a—厚壁部，78—向内鼓出部，79—凹部，80—凸部，81—不完全花键部，82—嵌合小径部，83—内侧台阶部，84—向外凸缘部，85—阳细齿，86—第二薄壁部，87—中心孔，88—阴细齿，89、89a—大径筒部，90、90a—小径筒部，91、91a—外侧台阶部。

Claims (7)

1.一种伸缩轴，其特征在于，
具备配置于轴向一方侧的中空状的外管和配置于轴向另一方侧的中空状的内轴，
上述内轴具备外周面、内周面、设置于上述外周面的轴向一方侧的阳花键部、以及覆盖该阳花键部的外周面的涂层，
上述外管具备外周面、内周面、以及设置于该内周面的轴向另一方侧的阴花键部，
上述内轴和上述外管通过将上述阳花键部和上述阴花键部经由上述涂层花键卡合而组合成能够传递转矩且能够伸缩全长的状态，
上述内轴在位于比上述阳花键部的轴向另一端缘靠轴向另一方侧的轴向中间部或者在该内轴的轴向另一方侧的轴向中间部具备外径尺寸比与轴向两侧相邻的部分小的小径部，
上述小径部的外周面具有外径尺寸在轴向上不变化的圆筒面部和形成于与该圆筒面部的轴向两侧相邻的部分的一对连续曲面部，以及，
就一对上述连续曲面部的每一个而言，越靠近上述圆筒面部外径尺寸变得越小，且靠近该圆筒面部的一侧的轴向端缘与该圆筒面部的轴向端缘平滑地连续，
上述内轴中的具备上述阳花键部的部分具有：设置于轴向一端部的薄壁部；以及设置于比该薄壁部靠轴向另一方侧，且具有比该薄壁部的径向上的厚度尺寸大的径向上的厚度尺寸的厚壁部，
在上述内轴的上述内周面具备：作为上述薄壁部的内周面的大径孔部；存在于比该大径孔部靠轴向另一方侧的中径孔部；以及存在于比该中径孔部靠轴向另一方侧的小径孔部，
存在于上述中径孔部与上述小径孔部之间的连续台阶部在轴向上位于比上述阳花键部的轴向另一端缘靠轴向一方侧，由此，在上述阳花键部的内周面的轴向另一端部具备遍及全周地向径向内方鼓出的向内鼓出部。
2.一种伸缩轴，其特征在于，
具备配置于轴向一方侧的中空状的外管和配置于轴向另一方侧的中空状的内轴，
上述内轴具备外周面、内周面、以及设置于上述外周面的轴向一方侧的阳花键部，
上述外管具备外周面、内周面、以及设置于该内周面的轴向另一方侧的阴花键部，
上述内轴和上述外管通过上述阳花键部与上述阴花键部的花键卡合而组合成能够传递转矩且能够伸缩全长的状态，
上述内轴在位于比上述阳花键部的轴向另一端缘靠轴向另一方侧的轴向中间部或者在该内轴的轴向另一方侧的轴向中间部具备外径尺寸比与轴向两侧相邻的部分小的小径部，
上述小径部的外周面具有外径尺寸在轴向上不变化的圆筒面部和形成于与该圆筒面部的轴向两侧相邻的部分的一对连续曲面部，以及，
就一对上述连续曲面部的每一个而言，越靠近上述圆筒面部外径尺寸变得越小，且靠近该圆筒面部的一侧的轴向端缘与该圆筒面部的轴向端缘平滑地连续，
上述内轴还在上述小径部的周围具备限位部件，该限位部件能够与上述外管的轴向另一端部在轴向上直接或经由其它部件卡合。
3.根据权利要求2所述的伸缩轴，其特征在于，
上述内轴还具备覆盖上述阳花键部的外周面的涂层，上述阳花键部与上述阴花键部的上述花键卡合经由上述涂层，
上述内轴中的具备上述阳花键部的部分具有：设置于轴向一端部的薄壁部；以及设置于比该薄壁部靠轴向另一方侧，且具有比该薄壁部的径向上的厚度尺寸大的径向上的厚度尺寸的厚壁部，
在上述内轴的上述内周面具备：作为上述薄壁部的内周面的大径孔部；存在于比该大径孔部靠轴向另一方侧的中径孔部；以及存在于比该中径孔部靠轴向另一方侧的小径孔部，
存在于上述中径孔部与上述小径孔部之间的连续台阶部在轴向上位于比上述阳花键部的轴向另一端缘靠轴向一方侧，由此，在上述阳花键部的内周面的轴向另一端部具备遍及全周地向径向内方鼓出的向内鼓出部。
4.根据权利要求1或3所述的伸缩轴，其特征在于，
在使用时的上述内轴与上述外管的伸缩行程的范围内，上述阳花键部中的形成于上述厚壁部的外周面的部分的至少一部分和上述阴花键部始终花键卡合。
5.根据权利要求1或3所述的伸缩轴，其特征在于，
上述厚壁部的截面积和存在于上述小径部与上述阳花键部之间的部分的截面积相同。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的伸缩轴，其特征在于，
轭部通过设置于上述内轴的轴向另一端部的向外凸缘部而结合固定于该内轴。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的伸缩轴，其特征在于，
上述内轴由碳含量的质量比为0.35％以下的机械构造用碳素钢构成，
与上述小径部的轴向两侧相邻的部分的外径为15mm～18mm，上述圆筒面部的外径为14mm～16mm，上述小径部的轴向长度为10mm～50mm，上述小径部的内径为9mm～15mm，与上述小径部的轴向两侧相邻的部分的径向厚度为1.5mm～3.0mm，上述连续曲面部的截面形状的曲率半径为2mm以上。
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