JP2008196688A - 伸縮軸及び伸縮軸を備えたステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常使用時の伸縮範囲を超えて伸縮した時の摺動抵抗を小さくした伸縮軸及び伸縮軸を備えたステアリング装置において、軸直角方向の曲げ剛性を向上させる。
【解決手段】筒状部材６１の内周には、鋸歯状の凹凸６２が形成されている。鋸歯状の凹凸６２の凸部頂点６２１は、小径軸部５１の外周５１１よりも小径軸部５１の軸心側に突出し、凹部頂点６２２は、小径軸部５１の外周５１１よりも外側に突出している。筒状部材６１に小径軸部５１の外周５１１を嵌合すると、凸部頂点６２１は小径軸部５１の外周５１１に倣って変形して、筒状部材６１の内周に小径軸部５１の外周５１１を円滑に圧入することができる。そのため、筒状部材６１や小径軸部５１等の部品の寸法精度を高くしなくとも、中間シャフト１６の摺動抵抗の低減と、軸直角方向の曲げ剛性の向上を両立させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明はステアリング装置、特に、回転トルクを伝達可能で軸方向に相対移動可能な伸縮軸、例えば、中間シャフトやステアリングシャフト等の伸縮軸を有するステアリング装置に関する。

ステアリング装置には、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に相対移動可能に連結された伸縮軸が、中間シャフトやステアリングシャフト等として組み込まれている。すなわち、中間シャフトは、ステアリングギヤのラック軸に噛合うピニオンシャフトに、自在継手を締結する際に、一旦縮めてからピニオンシャフトに嵌合させて締結するために、伸縮機能が必要である。

また、ステアリングシャフトは、運転者の体格や運転姿勢に応じて、ステアリングホイールの位置を軸方向に調整する必要があるため、伸縮機能が要求される。このような伸縮軸としては、非循環式ボール構造の伸縮軸が一般的である。

非循環式ボール構造の中間シャフトは、雄シャフトの外周に形成された雄シャフト側軸方向溝と、雌シャフトの内周に形成された雌シャフト側軸方向溝の間に複数のボールを嵌合し、雄シャフトと雌シャフトの伸縮動作時にこのボールが転動して、中間シャフトの伸縮動作が円滑に行われるようにしている。

このような中間シャフトでは、伸縮軸の伸縮時にボールが転動しながら、雄シャフトの雄シャフト側軸方向溝に沿って軸方向に移動する。従って、雄シャフトの雄シャフト側軸方向溝の軸方向の長さは、ボールを収容するための軸方向の長さに、ボールの軸方向移動長さを加えた長さが必要となる。

限られた車両の空間、及び、要求されるコラプスストロークによって、中間シャフトの軸方向の長さ、及び、中間シャフトを構成する雄シャフトと雌シャフトの嵌合部の長さが所定の長さに決まる。また、通常使用時の伸縮距離によって、雄シャフト側軸方向溝の軸方向の長さも所定の長さに決まる。

車体にステアリング装置を組み付ける際に、ステアリングギヤのラック軸に噛合うピニオンシャフトに、自在継手を締結するために、中間シャフトは、通常使用時の伸縮距離を超えて一旦縮めてから、ピニオンシャフトに嵌合させて締結する必要がある。

この通常使用時の伸縮距離を超えて中間シャフトを縮めると、ボールが雄シャフト側軸方向溝内及び雌シャフト側軸方向溝内で滑ることになる。従って、摺動抵抗が大きくなって、中間シャフトを縮めるのに大きな力が必要になるため、組み付け作業がやりにくくなるという問題が生じていた。

ボールに予圧を付与する板バネの予圧力を小さくしたり、ボールの数を減らせば、ボールが雄シャフト側軸方向溝内及び雌シャフト側軸方向溝内で滑った時の摺動抵抗を小さくできる。しかし、中間シャフトの捩り剛性や曲げ剛性（軸直角方向の曲げ剛性）が小さくなるため、ステアリング装置の操舵感が低下する。

また、曲げ剛性が小さくなることによって、雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルクを伝達する円柱状ピンが、雌シャフト側軸方向溝に接触して、大きな打音が発生してしまうことがある。

特許文献１に示す動力伝達軸は、雄シャフトと雌シャフトの嵌合部のガタを、端面用弾性シール部を備えたシール部材によって排除している。しかし、特許文献１の動力伝達軸のシール部材は、軟質の弾性体によって、雄シャフトと雌シャフトの嵌合部のガタを排除する構造であるため、軸直角方向の曲げ剛性を向上させる効果には限界があった。

特開２００３−１６１３３１号公報

本発明は、通常使用時の伸縮範囲を超えて伸縮した時の摺動抵抗を小さくした伸縮軸及び伸縮軸を備えたステアリング装置において、軸直角方向の曲げ剛性を向上させた伸縮軸及び伸縮軸を備えたステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、雄シャフト、上記雄シャフトの外周に形成された雄シャフト側軸方向溝、上記雄シャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する雌シャフト、上記雌シャフトの内周に、上記雄シャフト側軸方向溝と同一位相位置に形成された雌シャフト側軸方向溝、上記雄シャフト側軸方向溝と雌シャフト側軸方向溝との間に、軸方向に転動可能に挿入された複数の転動体、上記転動体と雄シャフト側軸方向溝との間、及び、上記転動体と雌シャフト側軸方向溝との間に予圧を付与する付勢部材、上記互いに嵌合する雄シャフトの外周と雌シャフトの内周との間に圧入されると共に、雌シャフトに対して軸方向に相対移動不能で、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸直角方向の相対変位を抑制する筒状部材を備えたことを特徴とする伸縮軸である。

第２番目の発明は、雄シャフト、上記雄シャフトの外周に形成された雄シャフト側軸方向溝、上記雄シャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する雌シャフト、上記雌シャフトの内周に、上記雄シャフト側軸方向溝と同一位相位置に形成された雌シャフト側軸方向溝、上記雄シャフト側軸方向溝と雌シャフト側軸方向溝との間に、軸方向に滑動可能に挿入された複数の円柱状ピン、上記円柱状ピンと雄シャフト側軸方向溝との間、及び、上記円柱状ピンと雌シャフト側軸方向溝との間に予圧を付与する付勢部材、上記互いに嵌合する雄シャフトの外周と雌シャフトの内周との間に圧入されると共に、雌シャフトに対して軸方向に相対移動不能で、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸直角方向の相対変位を抑制する筒状部材を備えたことを特徴とする伸縮軸である。

第３番目の発明は、第１番目または第２番目のいずれかの発明の伸縮軸において、上記筒状部材の内周または雄シャフトの外周には凹凸が形成されていることを特徴とする伸縮軸である。

第４番目の発明は、第１番目または第２番目のいずれかの発明の伸縮軸において、上記筒状部材は、上記雌シャフトの軸端に取り付けられたワイパー取り付け板の内周と雄シャフトの外周との間に圧入されると共に、ワイパー取り付け板に対して軸方向に相対移動不能に取り付けられていることを特徴とする伸縮軸である。

第５番目の発明は、第１番目または第２番目のいずれかの発明の伸縮軸において、上記雄シャフトと雌シャフトとの嵌合部には、上記雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝とは異なる位相位置に、少なくとも一対の別の雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝が形成され、この少なくとも一対の別の雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝には、上記雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルクを伝達する円柱状ピンが挿入されていることを特徴とする伸縮軸である。

第６番目の発明は、第１番目または第２番目のいずれかの発明の伸縮軸において、上記雄シャフトが雄中間シャフトであり、上記雌シャフトが雌中間シャフトであることを特徴とする伸縮軸である。

第７番目の発明は、第１番目または第２番目のいずれかの発明の伸縮軸を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

本発明の伸縮軸及びステアリング装置では、互いに嵌合する雄シャフトの外周と雌シャフトの内周との間に圧入されると共に、雌シャフトに対して軸方向に相対移動不能で、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸直角方向の相対変位を抑制する筒状部材を備えている。従って、雄シャフトと雌シャフトとの間の嵌合隙間が無く、軸直角方向の曲げ剛性が大きいため、ステアリング装置の操舵感が向上する。

また、本発明の伸縮軸及びステアリング装置では、筒状部材の内周または雄シャフトの外周には凹凸が形成されている。従って、筒状部材の内周と雄シャフトの外周との接触面積が減少するため、伸縮軸の摺動抵抗の低減と、軸直角方向の曲げ剛性の向上を両立させることができると共に、筒状部材や雄シャフト等の部品を高精度に製造する必要がなくなるため、製造コストを低減することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例２を説明する。

図１は、本発明のステアリング装置の全体を示し、一部を断面した側面図であって、操舵補助部を有する電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。図２は本発明の実施例１のステアリング装置を示す図１の要部の拡大図であって、図２（１）は中間シャフトの伸縮部の拡大縦断面図、図２（２）は図２（１）のＡ−Ａ拡大断面図である。

図３（１）は図２（２）のＰ部拡大断面図であって、雄中間シャフトを挿入する前の状態の筒状部材の拡大断面図、図３（２）は図２（２）のＰ部拡大断面図であって、雄中間シャフトを挿入した状態の筒状部材と雄中間シャフトの拡大断面図である。図４（１）は図２（１）のＢ−Ｂ拡大断面図であり、図４（２）は図４（１）の軸方向溝５４近傍の拡大断面図である。

図１に示すように、本発明のステアリング装置は、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール１１を装着可能なステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置（操舵補助部）２０と、このステアリングシャフト１２の車体前方側（図１の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備えている。

ステアリングシャフト１２は、雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとを、回転トルクを伝達可能に、かつ軸方向に関して相対移動可能にスプライン嵌合している。従って、上記雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとは、衝突時に、このスプライン嵌合部が相対移動して、全長を縮めることができる。

また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせており、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。

そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記雄ステアリングシャフト１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、アシスト装置２０の図示しない入力軸の車体後方側端部に連結している。

ステアリングコラム１３は、その中間部を支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット１４に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット１４が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。

また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の高さ位置、及び、車体前後方向位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。

上記ギヤハウジング２１の車体前方側端面から突出した出力軸２３は、自在継手１５を介して、中間シャフト１６の後端部に連結している。また、この中間シャフト１６の前端部に、別の自在継手１７を介して、ステアリングギヤ３０の入力軸３１を連結している。中間シャフト１６は、雄中間シャフト（雄シャフト）１６Ａの車体前方側に、雌中間シャフト（雌シャフト）１６Ｂの車体後方側が外嵌し、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に関して相対移動可能に嵌合している。

図示しないピニオンが、入力軸３１に結合している。また、ステアリングギヤ３０に往復摺動可能に内嵌された図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール１１の回転が、タイロッド３２を移動させて、図示しない車輪を操舵する。

アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、電動モータ２６のケース２６１が固定され、この電動モータ２６の図示しない回転軸にウォームが結合されている。出力軸２３には図示しないウォームホイールが取り付けられ、このウォームホイールに電動モータ２６の回転軸のウォームが噛合っている。

また、出力軸２３の軸方向長さの中間部の周囲には、図示しないトルクセンサが設けられている。上記ステアリングホイール１１からステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出している。

このトルクセンサの検出値に応じて、電動モータ２６を駆動し、ウォームとウォームホイールから成る減速機構を介して、出力軸２３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。このアシスト装置２０は電動式のアシスト装置に限られるものではなく、ステアリングギヤ３０等に設けられる油圧式のアシスト装置でもよい。

図２から図４は、本発明の実施例１の伸縮軸の連結部を示し、図１の中間シャフト１６の雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの連結部に適用した例を示す。

図２から図４に示すように、雌中間シャフト（雌シャフト）１６Ｂの車体後方側（図２（１）の右側）が、雄中間シャフト（雄シャフト）１６Ａの車体前方側（図２（１）の左側）に外嵌して連結されている。雌中間シャフト１６Ｂは中空円筒状に形成されており、その内径孔４０の内周上には、軸直角断面が略半円形の軸方向溝（雌シャフト側軸方向溝）４１が、伸縮ストロークの全長にわたって、等間隔（６０度間隔）に６個形成されている。

また、雄中間シャフト１６Ａの車体前方側は中実円柱状に形成されており、車体前方側から、直径寸法が大径の大径軸部５０と、直径寸法が大径軸部５０よりも小径の小径軸部５１の順に形成されている。

雄中間シャフト１６Ａの大径軸部５０の外周上には、軸直角断面が略半円形の３個の軸方向溝（雄シャフト側軸方向溝）５２が、大径軸部５０のほぼ軸方向全長にわたって、等間隔（１２０度間隔）で形成されている。

この雄中間シャフト１６Ａの３個の軸方向溝５２と、雌中間シャフト１６Ｂの３個の軸方向溝４１とで形成される円柱状の空間に、回転トルク伝達部材としての中実の円柱状ピン（針状ころ）５３が挿入されている。円柱状ピン５３の外径寸法は、雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５２と、雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１とで形成される円柱状の空間の内径寸法よりも、若干小径に形成されている。

雄中間シャフト１６Ａの大径軸部５０の外周上には、隣接する軸方向溝５２、５２の中間位置に、軸直角断面が略台形の３個の軸方向溝（雄シャフト側軸方向溝）５４が、大径軸部５０のほぼ軸方向全長にわたって、等間隔（１２０度間隔）で形成されている。

この略台形の３個の軸方向溝５４と、雌中間シャフト１６Ｂの同一位相にある３個の軸方向溝４１とで形成される空間に、転動体としての球状の複数（３個）のボール５５が各々挿入されている。

本発明の実施例では、ボール５５の数を、通常使用される５個から３個に減らすことによって、通常使用時の伸縮距離を超えて中間シャフト１６を縮めた時に、軸方向溝５４と軸方向溝４１内でボール５５が滑る時の摺動抵抗を小さくして、組み付け作業を楽に行えるようにしている。

また、この略台形の３個の軸方向溝５４とボール５５との間には、予圧付与部材としての板バネ（付勢部材）５６が挿入されている。図４（２）に詳細に示すように、軸方向溝５４は、ボール５５の直径よりも幅の広い底壁５４１と、この底壁５４１の両端からＶ字形に上方に延びる側壁５４２、５４２で構成されている。板バネ５６は、軸方向溝５４の軸方向の全長と略同一長さを有し、軸方向溝５４とボール５５との間に弾性変形して挿入されている。

また、板バネ５６は、軸方向溝５４の底壁５４１に当接する底板５６１と、この底板５６１の両端からＶ字形に上方に延び、ボール５５に各々当接する側板５６２、５６２で構成されている。また、側板５６２、５６２の上端には円弧状に外側に折り曲げられた折り返し部５６３、５６３が形成され、折り返し部５６３から底壁５４１に向かって下方に延びる当接部５６４、５６４が形成され、この当接部５６４が、軸方向溝５４の側壁５４２に当接している。

この板バネ５６の側板５６２、５６２、折り返し部５６３、５６３、当接部５６４、５６４が弾性変形して、ボール５５と軸方向溝５４との間のガタを吸収する。円柱状ピン５３と軸方向溝４１及び軸方向溝５２との間には、微少な隙間がある。雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａが回転方向に微少角度相対変位した時に、円柱状ピン５３が軸方向溝４１と軸方向溝５２に当接するようになっている。

板バネ５６は、ボール５５と略台形の軸方向溝５４との間に圧縮された状態で挿入されて、軸方向溝５４、ボール５５、軸方向溝４１との間に、板バネ５６の弾性変形による付勢力（所定の予圧）を付与している。

本発明の実施例では、上記したようにボール５５の数を減らすと共に、ボール５５の直径を若干小径にすることによって、通常使用時の伸縮距離を超えて中間シャフト１６を縮めた時に、軸方向溝５４と軸方向溝４１内でボール５５が滑る時の摺動抵抗を小さくして、組み付け作業を楽に行えるようにしている。

また、他の方法として、板バネ５６の板厚を薄くする等して、板バネ５６の付勢力を小さくすることによって、軸方向溝５４と軸方向溝４１内でボール５５が滑った時の摺動抵抗を小さくして、組み付け作業を楽に行えるようにしてもよい。

雄中間シャフト１６Ａの大径部５０の車体前方端に形成された小径軸部５７には、円盤形のワッシャー５８、円盤形のバネ板５９、円盤形のワッシャー６０が、車体後方側からこの順で外嵌されている。小径軸部５７の車体前方端はカシメ加工され、バネ板５９によって、車体後方側のワッシャー５８に、車体後方側（図２（１）の右側）への付勢力を付与している。

ワッシャー５８の車体後方側の端面は、円柱状ピン５３の車体前方端に当接して、円柱状ピン５３の軸方向の移動を規制する規制部材としての機能を有している。軸方向溝５２の車体後方端には、雄中間シャフト１６Ａの軸線に対して直交する壁が形成されていて、円柱状ピン５３の車体後方端を受けている。また、円柱状ピン５３の車体後方端及び車体前方端は、クラウニングまたはテーパー形状になっており、端部側に向かって縮径している。

雌中間シャフト１６Ｂの車体後方側端部には小径円筒部４４が形成され、小径円筒部４４の外周４４１には、薄肉円筒状のワイパー取り付け板４２の内周４２１が圧入されている。ワイパー取り付け板４２は、小径円筒部４４の車体後方側端面４４２よりも車体後方側に円筒状に延びた後、雄中間シャフト１６Ａの軸心に向かってＬ字形に折り曲げられて、折り曲げ部４２２が形成されている。

折り曲げ部４２２にはゴム製等のワイパー４３が固定され、このワイパー４３が、小径軸部５１の外周５１１上を摺動して、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａの嵌合部内に塵埃が浸入することを防止している。

また、ワイパー取り付け板４２の内周４２１と小径軸部５１の外周５１１との間には、円筒状の筒状部材６１が圧入されている。筒状部材６１の軸方向の前後両端は、小径円筒部４４の車体後方側端面４４２と、ワイパー取り付け板４２の折り曲げ部４２２との間に挟持されているため、筒状部材６１は、雌中間シャフト１６Ｂに対して軸方向に相対移動不能に取り付けられている。

ワイパー取り付け板４２は、鉄製の薄板をプレスで成形して製造され、ワイパー取り付け板４２に、上記ワイパー４３と筒状部材６１を圧入した後、ワイパー取り付け板４２の内周４２１の車体前方端を小径円筒部４４の外周４４１に圧入する。

図２（２）、図３（１）に示すように、筒状部材６１の内周には、その全周にわたって、鋸歯状の凹凸６２が等ピッチで形成されている。鋸歯状の凹凸６２の凸部頂点６２１は、小径軸部５１の外周５１１よりも小径軸部５１の軸心側に突出し、凹部頂点６２２は、小径軸部５１の外周５１１よりも外側に突出している。

鋸歯状の凹凸６２は、筒状部材６１の内周の全周にわたって形成されているが、筒状部材６１の内周の一部分に形成してもよい。また、鋸歯状の凹凸６２は、筒状部材６１の内周に等ピッチで形成されているが、不等ピッチに形成してもよい。

筒状部材６１の材質は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）やポリアミド（ＰＡ）等の摩擦係数が小さく、自己潤滑性があり、耐摩耗性に優れた合成樹脂で成形することが望ましい。

従って、図３（２）に示すように、筒状部材６１に小径軸部５１の外周５１１を嵌合すると、凸部頂点６２１は変形して小径軸部５１の外周５１１に接触するが、凹部頂点６２２は小径軸部５１の外周５１１には接触しないため、筒状部材６１の内周と小径軸部５１の外周５１１との接触面積が減少する。

そのため、通常使用時のテレスコピック位置調整時の摺動抵抗、及び、通常使用時の伸縮距離を超えて中間シャフト１６を縮めた時に、軸方向溝５４と軸方向溝４１内でボール５５が滑った時の摺動抵抗が小さくなるため、テレスコピック位置調整及び組み付け作業を楽に行えるようにしている。

また、筒状部材６１に小径軸部５１の外周５１１を嵌合すると、凸部頂点６２１は小径軸部５１の外周５１１に倣って変形して、筒状部材６１の内周に小径軸部５１の外周５１１を円滑に圧入することができる。そのため、筒状部材６１や小径軸部５１等の部品の寸法精度を高くしなくとも、中間シャフト１６の摺動抵抗の低減と、軸直角方向の曲げ剛性の向上を両立させることができるため、製造コストを低減することが可能となる。

ステアリング装置の車体１８への組み付け作業が終了した後、雄中間シャフト１６Ａを雌中間シャフト１６Ｂに対して図２の左右方向に移動させると、ボール５５が回転し、ボール５５が軸方向溝５４に沿って転動しながら、車体後方側（右方向）または車体前方側（左方向）に移動する。

雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間の回転トルクが所定のトルク以下の時には、板バネ５６、ボール５５を介して、雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５４と雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１との間で回転トルクが伝達される。

雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間に回転トルク（入力トルク）が加わり、その回転トルクが所定のトルクになると、板バネ５６の弾性変形量が、円柱状ピン５３と軸方向溝４１及び軸方向溝５２との間の微少な隙間量と同一になる。その結果、円柱状ピン５３の外周が、軸方向溝４１及び軸方向溝５２に同時に当接して、回転トルクを伝達する。

この中間シャフト１６に軸直角方向の曲げ応力が作用すると、筒状部材６１の内周に小径軸部５１の外周５１１が圧入されているため、雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間の嵌合隙間が無く、軸直角方向の曲げ剛性が大きいため、ステアリング装置の操舵感が向上する。

次に本発明の実施例２について説明する。図５は本発明の実施例２のステアリング装置を示す図１の要部の拡大図であって、中間シャフトの伸縮部の拡大縦断面図である。以下の説明では、上記実施例１と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、上記実施例１と同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例２は、実施例１の変形例であり、ボール５５の代わりに円柱状ピンを使用した例である。すなわち、図５に示すように、実施例１でボール５５が挿入されている略台形の３個の軸方向溝５４と３個の軸方向溝４１とで形成される空間に、中実の円柱状ピン（針状ころ）６３が各々挿入されている。

また、この略台形の３個の軸方向溝５４と円柱状ピン６３との間には、予圧付与部材としての板バネ（付勢部材）５６が挿入されている。板バネ５６は、軸方向溝５４の軸方向の全長と略同一長さを有し、軸方向溝５４と円柱状ピン６３との間に弾性変形して挿入されている。

板バネ５６は、円柱状ピン６３と略台形の軸方向溝５４との間に圧縮された状態で挿入されて、軸方向溝５４、円柱状ピン６３、軸方向溝４１との間に、板バネ５６の弾性変形による付勢力（所定の予圧）を付与している。

円柱状ピン６３は、その軸方向の長さ（図５の左右方向の長さ）が、軸方向溝５４の軸方向の全長よりも短く形成されている。また本発明の実施例では、円柱状ピン６３の直径を若干小径にしている。これによって、通常使用時の伸縮距離を超えて中間シャフト１６を縮め、円柱状ピン６３の車体後方端が軸方向溝５４の車体後方端に当接した時に、軸方向溝４１内で円柱状ピン６３が滑る時の摺動抵抗を小さくして、組み付け作業を楽に行えるようにしている。

雌中間シャフト１６Ｂの車体後方側端部に圧入されたワイパー取り付け板４２、ワイパー取り付け板４２の内周４２１と小径軸部５１の外周５１１との間の空間に圧入された筒状部材６１の形状は、実施例１と同様である。

ステアリング装置の車体１８への組み付け作業が終了した後、雄中間シャフト１６Ａを雌中間シャフト１６Ｂに対して図５の左右方向に移動させると、円柱状ピン６３が軸方向溝４１に沿って滑動しながら、車体後方側（右方向）または車体前方側（左方向）に移動する。

雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間の回転トルクが所定のトルク以下の時には、板バネ５６、円柱状ピン６３を介して、雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５４と雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１との間で回転トルクが伝達される。

雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間に回転トルク（入力トルク）が加わり、その回転トルクが所定のトルクになると、板バネ５６の弾性変形量が、トルク伝達用の円柱状ピン５３と軸方向溝４１及び軸方向溝５２との間の微少な隙間量と同一になる。その結果、円柱状ピン５３の外周が、軸方向溝４１及び軸方向溝５２に同時に当接して、回転トルクを伝達する。

この中間シャフト１６に軸直角方向の曲げ応力が作用すると、筒状部材６１の内周に小径軸部５１の外周５１１が圧入されているため、雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間の嵌合隙間が無く、軸直角方向の曲げ剛性が大きいため、ステアリング装置の操舵感が向上する。

次に本発明の実施例３について説明する。図６は本発明の実施例３のステアリング装置を示す図１の要部の拡大図であって、中間シャフトの伸縮部の拡大縦断面図である。図７は本発明の実施例３の筒状部材近傍の拡大斜視図である。図８は本発明の実施例３の変形例を示す図６相当図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例３は、筒状部材６１に常時予圧を付与するバネリングを、筒状部材６１の外周に介挿した例である。すなわち、図６に示すように、雌中間シャフト１６Ｂの車体後方側端部の小径円筒部４４の外周４４１には、上記実施例と同一形状のワイパー取り付け板４２の内周４２１が圧入されている。

ワイパー取り付け板４２の内周４２１と小径軸部５１の外周５１１との間には、バネリング６４を介して円筒状の筒状部材６１が圧入されている。

筒状部材６１、バネリング６４の軸方向の前後両端は、小径円筒部４４の車体後方側端面４４２と、ワイパー取り付け板４２の折り曲げ部４２２との間に挟持されているため、筒状部材６１、バネリング６４は、雌中間シャフト１６Ｂに対して軸方向に相対移動不能に取り付けられている。

ワイパー取り付け板４２は、鉄製の薄板をプレスで成形して製造され、ワイパー取り付け板４２に、ワイパー４３、筒状部材６１、バネリング６４を圧入した後、ワイパー取り付け板４２の内周４２１の車体前方端を小径円筒部４４の外周４４１に圧入する。

図７に示すように、鉄製の薄板を環状に成形したバネリング６４の外周には、その全周にわたって、凸部６４１が等ピッチで形成され、この凸部６４１がワイパー取り付け板４２の内周４２１に圧入されて、バネリング６４が縮径し、筒状部材６１の外周を締付ける。

また、図７に示すように、筒状部材６１には、その軸方向の全長にわたってスリット６１１が形成され、バネリング６４で筒状部材６１の外周を締付けると、筒状部材６１が縮径して、筒状部材６１の内周が小径軸部５１の外周５１１に接触する。スリット６１１の代わりに、筒状部材６１の内周には、実施例１と同様に、その全周にわたって、鋸歯状の凹凸６２を等ピッチで形成してもよい。

従って、筒状部材６１に小径軸部５１の外周５１１を嵌合すると、バネリング６４が筒状部材６１の外周を締付け、筒状部材６１が縮径して、筒状部材６１の内周が小径軸部５１の外周５１１に接触する。

この中間シャフト１６が車体に組み込まれて使用されると、筒状部材６１の内周が摩耗する。しかし、摩耗分だけバネリング６４が弾性変形して縮径し、筒状部材６１の外周を締付ける。その結果、筒状部材６１が縮径して、筒状部材６１の内周は小径軸部５１の外周５１１との接触状態を維持する。

そのため、長期間にわたって筒状部材６１の内周と小径軸部５１の外周５１１との接触状態が維持され、雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間の嵌合隙間が無く、軸直角方向の曲げ剛性が大きいため、ステアリング装置の操舵感が向上する。

図８は本発明の実施例３の変形例を示す図６相当図である。図８の例では、ワイパー取り付け板４２の内周４２１ではなく、雌中間シャフト１６Ｂの小径円筒部４４の内周４４３と小径軸部５１の外周５１１との間に、バネリング６４を介して筒状部材６１を圧入している。

次に本発明の実施例４について説明する。図９は本発明の実施例４のワイパー取り付け板を示す拡大斜視図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。

図９に示すように、実施例４のワイパー取り付け板４２には、その全周にわたって、スリット４２３が等ピッチで形成されている。このスリット４２３によって、ワイパー取り付け板４２が弾性変形し、ワイパー取り付け板４２の内周４２１が縮径して、筒状部材６１の外周を締付けることができる。

従って、上記実施例３のバネリング６４が無くても、筒状部材６１の内周の摩耗分だけワイパー取り付け板４２が弾性変形して、筒状部材６１の外周を締付ける。その結果、筒状部材６１が縮径して、筒状部材６１の内周は小径軸部５１の外周５１１との接触状態を維持することができる。

次に本発明の実施例５について説明する。図１０は本発明の実施例５のステアリング装置を示す図１の要部の拡大図であって、中間シャフトの伸縮部の拡大縦断面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。

図１０に示すように、実施例５のワイパー取り付け板４２の内周４２１には、車体後方端に傾斜面４２４が形成されている。傾斜面４２４は、傾斜面４２４の車体後方側が雄中間シャフト１６Ａの軸心に近づく方向に傾斜している。また、ワイパー取り付け板４２の内周４２１と小径軸部５１の外周５１１との間に圧入された筒状部材６１の車体後方端にも、傾斜面６１２が形成されている。傾斜面６１２は傾斜面４２４と同一の傾斜角度に形成され、傾斜面４２４に接触している。

従って、筒状部材６１の内周の摩耗分だけ、傾斜面４２４が傾斜面６１２を押圧し、筒状部材６１が半径方向内側に移動して、筒状部材６１の内周は小径軸部５１の外周５１１との接触状態を維持することができる。ワイパー取り付け板４２に、実施例４のスリット４２３を形成し、スリット４２３によって、ワイパー取り付け板４２が弾性変形して、ワイパー取り付け板４２の内周４２１が縮径するようにしてもよい。

上記実施例では、筒状部材６１の内周に鋸歯状の凹凸６２が形成されているが、雄中間シャフト１６Ａの小径軸部５１の外周５１１に鋸歯状の凹凸を形成してもよい。また、上記実施例では、雌中間シャフト１６Ｂとは別体で成形されたワイパー取り付け板４２の内周４２１に筒状部材６１を圧入しているが、雌中間シャフト１６Ｂの内周に直接筒状部材６１を圧入してもよい。

上記実施例は、中間シャフト１６に本発明を適用した例について説明したが、ステアリングシャフト１２等、ステアリング装置を構成する任意の伸縮軸に適用することができる。また上記実施例では、雌中間シャフト１６Ｂの車体後方側が、雄中間シャフト１６Ａの車体前方側に外嵌して連結されているが、雌中間シャフト１６Ｂの車体前方側に、雄中間シャフト１６Ａの車体後方側を内嵌して連結してもよい。

本発明のステアリング装置の全体を示し、一部を断面した側面図であって、電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。 本発明の実施例１のステアリング装置を示す図１の要部の拡大図であって、（１）は中間シャフトの伸縮部の拡大縦断面図、（２）は（１）のＡ−Ａ拡大断面図である。 （１）は図２（２）のＰ部拡大断面図であって、雄中間シャフトを挿入する前の状態の筒状部材の拡大断面図、（２）は図２（２）のＰ部拡大断面図であって、雄中間シャフトを挿入した状態の筒状部材と雄中間シャフトの拡大断面図である。 （１）は図２（１）のＢ−Ｂ拡大断面図であり、（２）は図４（１）の軸方向溝５４近傍の拡大断面図である。 本発明の実施例２のステアリング装置を示す図１の要部の拡大図であって、中間シャフトの伸縮部の拡大縦断面図である。 本発明の実施例３のステアリング装置を示す図１の要部の拡大図であって、中間シャフトの伸縮部の拡大縦断面図である。 本発明の実施例３の筒状部材近傍の拡大斜視図である。 本発明の実施例３の変形例を示す図６相当図である。 本発明の実施例４のワイパー取り付け板を示す拡大斜視図である。 本発明の実施例５のステアリング装置を示す図１の要部の拡大図であって、中間シャフトの伸縮部の拡大縦断面図である。

符号の説明

１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１２Ａ 雌ステアリングシャフト
１２Ｂ 雄ステアリングシャフト
１３ ステアリングコラム
１３Ａ アウターコラム
１３Ｂ インナーコラム
１４ 支持ブラケット
１５ 自在継手
１６ 中間シャフト
１６Ａ 雄中間シャフト
１６Ｂ 雌中間シャフト
１７ 自在継手
１８ 車体
２０ アシスト装置
２１ ギヤハウジング
２３ 出力軸
２６ 電動モータ
２６１ ケース
３０ ステアリングギヤ
３１ 入力軸
３２ タイロッド
４０ 内径孔
４１ 軸方向溝（雌シャフト側軸方向溝）
４２ ワイパー取り付け板
４２１ 内周
４２２ 折り曲げ部
４２３ スリット
４２４ 傾斜面
４３ ワイパー
４４ 小径円筒部
４４１ 外周
４４２ 車体後方側端面
４４３ 内周
５０ 大径軸部
５１ 小径軸部
５１１ 外周
５２ 軸方向溝（雄シャフト側軸方向溝）
５３ 円柱状ピン（針状ころ）
５４ 軸方向溝（雄シャフト側軸方向溝）
５４１ 底壁
５４２ 側壁
５５ ボール
５６ 板バネ
５６１ 底板
５６２ 側板
５６３ 折り返し部
５６４ 当接部
５７ 小径軸部
５８ ワッシャー
５９ バネ板
６０ ワッシャー
６１ 筒状部材
６１１ スリット
６１２ 傾斜面
６２ 鋸歯状の凹凸
６２１ 凸部頂点
６２２ 凹部頂点
６３ 円柱状ピン
６４ バネリング
６４１ 凸部

Claims (7)

1. 雄シャフト、
   上記雄シャフトの外周に形成された雄シャフト側軸方向溝、
   上記雄シャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する雌シャフト、
   上記雌シャフトの内周に、上記雄シャフト側軸方向溝と同一位相位置に形成された雌シャフト側軸方向溝、
   上記雄シャフト側軸方向溝と雌シャフト側軸方向溝との間に、軸方向に転動可能に挿入された複数の転動体、
   上記転動体と雄シャフト側軸方向溝との間、及び、上記転動体と雌シャフト側軸方向溝との間に予圧を付与する付勢部材、
   上記互いに嵌合する雄シャフトの外周と雌シャフトの内周との間に圧入されると共に、雌シャフトに対して軸方向に相対移動不能で、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸直角方向の相対変位を抑制する筒状部材を備えたこと
   を特徴とする伸縮軸。
2. 雄シャフト、
   上記雄シャフトの外周に形成された雄シャフト側軸方向溝、
   上記雄シャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する雌シャフト、
   上記雌シャフトの内周に、上記雄シャフト側軸方向溝と同一位相位置に形成された雌シャフト側軸方向溝、
   上記雄シャフト側軸方向溝と雌シャフト側軸方向溝との間に、軸方向に滑動可能に挿入された複数の円柱状ピン、
   上記円柱状ピンと雄シャフト側軸方向溝との間、及び、上記円柱状ピンと雌シャフト側軸方向溝との間に予圧を付与する付勢部材、
   上記互いに嵌合する雄シャフトの外周と雌シャフトの内周との間に圧入されると共に、雌シャフトに対して軸方向に相対移動不能で、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸直角方向の相対変位を抑制する筒状部材を備えたこと
   を特徴とする伸縮軸。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載された伸縮軸において、
   上記筒状部材の内周または雄シャフトの外周には凹凸が形成されていること
   を特徴とする伸縮軸。
4. 請求項１または請求項２のいずれかに記載された伸縮軸において、
   上記筒状部材は、
   上記雌シャフトの軸端に取り付けられたワイパー取り付け板の内周と雄シャフトの外周との間に圧入されると共に、ワイパー取り付け板に対して軸方向に相対移動不能に取り付けられていること
   を特徴とする伸縮軸。
5. 請求項１または請求項２のいずれかに記載された伸縮軸において、
   上記雄シャフトと雌シャフトとの嵌合部には、上記雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝とは異なる位相位置に、少なくとも一対の別の雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝が形成され、
   この少なくとも一対の別の雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝には、上記雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルクを伝達する円柱状ピンが挿入されていること
   を特徴とする伸縮軸。
6. 請求項１または請求項２のいずれかに記載された伸縮軸において、
   上記雄シャフトが雄中間シャフトであり、
   上記雌シャフトが雌中間シャフトであること
   を特徴とする伸縮軸。
7. 請求項１または請求項２のいずれかに記載された伸縮軸を備えたこと
   を特徴とするステアリング装置。

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