JP5119707B2 - 伸縮軸 - Google Patents

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Description

本発明は伸縮軸、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、及び、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に組み込まれている。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、ステアリングホイールの操舵力を車輪に伝達すると共に、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。
このような伸縮軸で、ステアリングホイールの良好な操作性を実現するためには、相対的に摺動可能な雄シャフトと雌シャフトとの間の回転方向のガタが小さく、かつ、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸方向の摺動抵抗が、長期間にわたって所定の摺動抵抗に維持される必要がある。このような伸縮軸が、特許文献1及び特許文献2に開示されている。
特許文献1の伸縮軸は、非円形の外周を有する雄シャフト、非円形の内周を有する雌シャフト、及び、雄シャフトの外周と雌シャフトの内周との間の隙間に介挿され、肉厚が一定の弾性変形可能なスライドスリーブで構成されている。雄シャフトの外周と雌シャフトの内周との間の隙間が周方向に沿って変化するため、スライドスリーブは雄シャフトの外周と雌シャフトの内周に交互に接触し、接触部を支点としてスライドスリーブが撓み、雄シャフトと雌シャフトとの間に予圧を付与している。
この特許文献1の伸縮軸では、雄シャフトの外周及び雌シャフトの内周の製造誤差が大きくなると、スライドスリーブの撓み量が変化して予圧力が変動するため、雄シャフトと雌シャフトとの間の回転方向のガタや摺動抵抗が所定の値から外れてしまう。また、雄シャフトと雌シャフトとの間の伸縮動作によって、スライドスリーブの接触部が摩耗すると、予圧力が減少して、雄シャフトと雌シャフトとの間の回転方向のガタが大きくなってしまう。
特許文献2の伸縮軸は、非円形の外周を有する雄シャフト、非円形の内周を有する雌シャフト、及び、雄シャフトの外周と雌シャフトの内周との間、かつ、雄シャフトに一体成形された2つの滑りブッシュの間の隙間に介挿され、ばねにより、互いに離間する方向に付勢された2個の楔片で構成されている。
この特許文献2の伸縮軸では、部品点数が多いため製造コストが上昇すると共に、部品の製造誤差が積み重なって、所定の回転方向のガタや摺動抵抗を得るのが難しい。また、雄シャフトの軸方向の両端部分には滑りブッシュが配置され、その内側に楔片が配置される構造であるため、雄シャフトと雌シャフトの嵌合部分の軸方向の両端部分には、楔片による予圧が作用しない。従って、折り曲げ方向(モーメント方向)のガタの排除が不十分であり、折り曲げ方向(モーメント方向)のガタを排除するためにばね力を強くすると、摺動抵抗が過大になってしまう。
特開平11−208484号公報 特開平5−116633号公報
本発明は、雄シャフト及び雌シャフトの製造誤差があっても予圧力の変動が小さく、雄シャフトと雌シャフトとの間の回転方向のガタや摺動抵抗が所定の値に維持されると共に、雄シャフトと雌シャフトとの間の隙間に介挿された弾性変形可能なスリーブが、摺動時の摩擦力によって摩耗しても、予圧力が低下しない伸縮軸、及び、その伸縮軸を有する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、番目の発明は、非円形の外周形状を有する雄シャフト、上記雄シャフトの外周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非円形の内周形状を有する雌シャフト、上記非円形の外周と非円形の内周との間の隙間に形成され、間隔が略一定の平行隙間、上記非円形の外周と非円形の内周との間の隙間に形成され、間隔が所定の傾斜で変化し、最大隙間部または最小隙間部のいずれか一方が上記平行隙間に連続的に接続する傾斜隙間、上記平行隙間に介挿され、所定の回転トルクが作用した時に、上記雌シャフトの非円形の内周及び雄シャフトの非円形の外周の両方に接触する弾性変形可能な平行スリーブ部、上記傾斜隙間に介挿されて上記平行スリーブ部に連続的に接続し、上記雌シャフトの非円形の内周及び雄シャフトの非円形の外周の両方に常時接触する弾性変形可能な傾斜スリーブ部、上記非円形の外周と非円形の内周との間の隙間に介挿されて、上記平行スリーブ部または傾斜スリーブ部に連続的に接続し、上記傾斜スリーブ部を上記傾斜隙間の最大隙間部側から最小隙間部側に向かって付勢して予圧を付与する弾性変形可能な付勢スリーブ部を備えたことを特徴とする伸縮軸である。
番目の発明は、第番目の発明の伸縮軸において、上記傾斜スリーブ部のくさび角度が傾斜スリーブ部の摩擦角以上に設定されていることを特徴とする伸縮軸である。
番目の発明は、第番目の発明の伸縮軸において、上記雄シャフトの外周及び雌シャフトの内周は矩形に形成され、上記矩形の外周と矩形の内周との間に形成された隙間に、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部が介挿されていることを特徴とする伸縮軸である。
番目の発明は、第番目の発明の伸縮軸において、上記雌シャフトの内周、または、雄シャフトの外周のいずれか一方には、軸心から略放射状に複数の軸方向溝が形成され、上記雌シャフトの内周、または、雄シャフトの外周のいずれか他方には、軸心から略放射状に上記軸方向溝と同一位相位置に、軸方向溝との間に隙間を有する複数の軸方向凸条が形成され、上記軸方向溝と軸方向凸条との間に形成された隙間に、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部が介挿されていることを特徴とする伸縮軸である。
番目の発明は、第番目から第番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、天然ゴム、合成ゴム、天然ゴムと合成ゴムの混合物のうちのいずれか一つ、又は、天然ゴム、合成ゴム、天然ゴムと合成ゴムの混合物のうちのいずれか一つに、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で成形されていることを特徴とする伸縮軸である。
番目の発明は、第番目から第番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料を基本にし、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で成形されていることを特徴とする伸縮軸である。
番目の発明は、第番目から第番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料を基本にし、炭素繊維、カーボンビーズのうちの少なくともいずれか一つを含有させた材質で成形されていることを特徴とする伸縮軸である。
番目の発明は、第番目から第番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は射出成形で成形されていることを特徴とする伸縮軸である。
番目の発明は、第番目から第番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、ばね鋼で成形されていることを特徴とする伸縮軸である。
10番目の発明は、第番目から第番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記雌シャフト及び雄シャフトは、炭素を0.04%以上含有する鋼、アルミニウム合金、高分子材料のうちのいずれか一つで成形されていることを特徴とする伸縮軸である。
11番目の発明は、第番目から第番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記雌シャフト及び雄シャフトは、冷間鍛造、熱間鍛造、プレス、スウェージング、引き抜き成形、押し出し成形、切削加工のうちのいずれか一つで成形されていることを特徴とする伸縮軸である。
12番目の発明は、第番目から第番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、上記雄シャフトの外周に軸方向に相対移動不能に固定されていることを特徴とする伸縮軸である。
13番目の発明は、第12番目の発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、または、付勢スリーブ部の少なくともいずれか一方の上記雌シャフトの内周との接触面、または、上記雌シャフトの内周には、潤滑剤を溜める凹部が形成されていることを特徴とする伸縮軸である。
14番目の発明は、第12番目の発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部の少なくともいずれか一方の軸方向の両端が、上記雄シャフトの外周に放射方向外側に突出して形成した凸部に当接して、雄シャフトの外周に軸方向に相対移動不能に固定されていることを特徴とする伸縮軸である。
15番目の発明は、第番目から第番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、上記雌シャフトの内周に軸方向に相対移動不能に固定されていることを特徴とする伸縮軸である。
16番目の発明は、第15番目の発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、または、付勢スリーブ部の少なくともいずれか一方の上記雄シャフトの外周との接触面、または、上記雄シャフトの外周には、潤滑剤を溜める凹部が形成されていることを特徴とする伸縮軸である。
17番目の発明は、第番目または第番目のいずれかの発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部は上記平行隙間に沿って周方向に移動可能であり、上記傾斜スリーブ部は上記傾斜隙間に沿って周方向に移動可能であることを特徴とする伸縮軸である。
18番目の発明は、第番目の発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部は上記平行隙間に沿って放射方向に移動可能であり、上記傾斜スリーブ部は上記傾斜隙間に沿って放射方向に移動可能であることを特徴とする伸縮軸である。
19番目の発明は、第番目から第番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記付勢スリーブ部は、少なくとも上記雄シャフトの外周または雌シャフトの内周のいずれか一方に対して接触して形成されていることを特徴とする伸縮軸である。
20番目の発明は、第19番目の発明の伸縮軸において、上記付勢スリーブ部は波形形状に形成されていることを特徴とする伸縮軸である。
21番目の発明は、第19番目の発明の伸縮軸において、上記付勢スリーブ部は、上記傾斜スリーブ部よりも薄肉に形成されていることを特徴とする伸縮軸である。
22番目の発明は、第番目または第番目のいずれかに記載された伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部の三要素で構成される部分スリーブが、上記非円形の外周と非円形の内周との間の隙間に複数配置され、この部分スリーブの両端が互いに連続的に接続されて環状に形成されていることを特徴とする伸縮軸である。
23番目の発明は、第番目の発明の伸縮軸において、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部の三要素で構成される部分スリーブが、上記軸方向溝と軸方向凸条との間の隙間に複数配置され、この部分スリーブの両端が互いに連続的に接続されて環状に形成されていることを特徴とする伸縮軸である。
24番目の発明は、第22番目または第23番目のいずれかの発明の伸縮軸において、上記部分スリーブを上記雄シャフトの外周に外嵌した後、上記雄シャフトの外周に上記雌シャフトの内周を外嵌し、その後、雌シャフトの外周を押圧して縮径することを特徴とする伸縮軸である。
25番目の発明は、雄シャフト、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、または、雄シャフトの外周のいずれか一方に、軸心から略放射状に形成された複数の軸方向溝、上記雌シャフトの内周、または、雄シャフトの外周のいずれか他方に、軸心から略放射状に上記軸方向溝と同一位相位置に形成され、上記軸方向溝との間に隙間を有する複数の軸方向凸条、上記軸方向溝と軸方向凸条との間の隙間に形成され、放射方向の間隔が略一定の平行隙間、上記軸方向溝と軸方向凸条との間の隙間に形成され、放射方向の間隔が所定の傾斜で変化し、最大隙間部または最小隙間部のいずれか一方が上記平行隙間に連続的に接続する傾斜隙間、上記平行隙間に介挿され、所定の回転トルクが作用した時に、上記雌シャフトの内周及び雄シャフトの外周の両方に接触する弾性変形可能な平行スリーブ部、上記傾斜隙間に介挿されて上記平行スリーブ部に連続的に接続し、上記雌シャフトの内周及び雄シャフトの外周の両方に常時接触する弾性変形可能な傾斜スリーブ部、上記軸方向溝と軸方向凸条との間の隙間に介挿されて、上記平行スリーブ部または傾斜スリーブ部に連続的に接続し、上記傾斜スリーブ部を上記傾斜隙間の最大隙間部側から最小隙間部側に向かって付勢して予圧を付与する弾性変形可能な付勢スリーブ部を備えたことを特徴とする伸縮軸である。
26番目の発明は、第1番目から第25番目までのいずれかの発明の伸縮軸を有するステアリング装置である。
第1番目から第12番目の発明、第14番目から第15番目の発明、第17番目から第23番目の発明、及び、第25番目から第26番目の発明の伸縮軸、及び、ステアリング装置では、付勢スリーブ部の弾性変形で傾斜スリーブ部が傾斜隙間に押圧されるため、雄シャフト及び雌シャフトの製造誤差があっても予圧力の変動が小さく、雄シャフトと雌シャフトとの間の回転方向のガタや摺動抵抗が所定の値に維持される。また、傾斜スリーブ部が摺動時の摩擦力によって摩耗しても、付勢スリーブ部の弾性力によって、傾斜スリーブ部が、傾斜隙間に押圧されるため、予圧力が低下しない。
13番目及び第16番目の発明の伸縮軸、及び、ステアリング装置では、雌シャフトの内周とスリーブ部との接触面、または、雄シャフトの外周とスリーブ部との接触面に、潤滑剤を溜める凹部が形成されているため、長期間にわたって潤滑剤が安定して供給され、摺動抵抗が長期間小さく維持される。
24番目の発明の伸縮軸、及び、ステアリング装置では、スリーブ部を雄シャフトの外周に外嵌した後、スリーブ部の外周に雌シャフトの内周を外嵌し、その後、雌シャフトの外周を押圧して縮径するため、ガタの非常に少ない伸縮軸を成形することができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施例1から実施例7を説明する。
図1は本発明の実施例1のステアリング装置の全体を示し、一部を切断した正面図であって、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は図1の要部の縦断面図である。
図3は本発明の実施例1の伸縮軸を示し、(1)は図2のII−II拡大断面図、(2)は図3(1)のU部拡大断面図である。図4は図3(1)からスリーブを取り外して、雄シャフトと雌シャフトだけを示す拡大断面図である。図5は図3(1)で、雄シャフトにスリーブを取り付け、雌シャフトを外嵌する前の状態を示す拡大断面図である。
図6は図3(2)のV部拡大断面図であって、(1)は雄シャフトと雌シャフトとの間にトルクが負荷されていない状態を示し、(2)は雄シャフトと雌シャフトとの間にトルクが負荷された状態を示す。図7は実施例1の雄シャフトにスリーブを取り付け、雌シャフトを外嵌する前の状態を示す斜視図である。
図1から図2に示すように、本発明の実施例1の伸縮軸を有するステアリング装置は、車体後方側(図1、図2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、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、ステアリングシャフト12の車体前方側(図1、図2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とを備える。
ステアリングシャフト12は、アウターシャフト(以下雌シャフトと呼ぶ)12Aとインナーシャフト(以下雄シャフトと呼ぶ)12Bとを、回転トルクを伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に組み合わせて成る。
すなわち、図2から図5に示すように、雄シャフト12Bの車体後方側外周には、複数の軸方向凸条が形成され、雌シャフト12Aの車体前方側内周には、複数の軸方向溝が、軸方向凸条と同一位相位置に形成されて、雄シャフト12Bの軸方向凸条と所定の隙間を有して外嵌し、回転トルクを伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に係合している。従って、上記雌シャフト12Aと雄シャフト12Bとは、衝突時に、この係合部が相対摺動して、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の入力軸22の車体後方側端部に結合している。
すなわち、雄シャフト12Bの車体前方側(図2の左側)には、大径軸部121Bが形成され、この大径軸部121Bの車体前方側に小径軸部122Bが形成されている。この小径軸部122Bが、アシスト装置20の入力軸22の車体後方側(図2の右側)に形成された内径孔221に圧入されて結合され、入力軸22と雄シャフト12Bの軸方向の位置が固定される。
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の車体前後方向位置、及び、高さ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の雌中間シャフト16Aの後端部に連結している。また、この中間シャフト16の雄中間シャフト16B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。雌中間シャフト16Aは、雄中間シャフト16Bに対して、軸方向に相対移動可能に、かつ、回転トルクを伝達可能に結合している。図示しないピニオンが、この入力軸31の前端部に形成されている。また、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。
図2に示すように、アシスト装置20のギヤハウジング21には、入力軸22と出力軸23が同一軸線上に、軸受29A、29B、29Cによって回転可能に軸支され、入力軸22と出力軸23は、トーションバー24によって連結されている。出力軸23にはウォームホイール25が取り付けられ、ウォームホイール25にウォーム27が噛合っている。電動モータ26のケース261がギヤハウジング21に固定され、この電動モータ26の図示しない回転軸にウォーム27が結合されている。
また、入力軸22の中間部の周囲には、上記トーションバー24の捩れを検出するトルクセンサ28が設けられている。上記ステアリングホイール11からこの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、このトルクセンサ28で検出する。この検出信号に応じて、電動モータ26を駆動し、ウォーム27とウォームホイール25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。
図2から図5に示すように、本発明の実施例1の伸縮軸は、ステアリングシャフト12の雌シャフト12Aと雄シャフト12Bとの連結部に適用した例を示す。雌シャフト12Aの車体前方側(図2の左側)が、雄シャフト12Bの車体後方側(図2の右側)に外嵌して連結されている。
図4に示すように、雌シャフト12Aは中空筒状に形成されており、その内周には、雌シャフト12Aの軸心19から放射状に、軸方向溝41、41、41、41が、伸縮ストロークの全長にわたって、等間隔(90度間隔)に4個形成されている。各軸方向溝41は、軸心19を通り、図3及び図4で左右に水平な中心線191、または、軸心19を通り、図3及び図4で上下に垂直な中心線192に対して、角度θ1で形成された外側面411、411を有している。
従って、一つの軸方向溝41を構成する外側面411と411との間の間隔は、放射方向外側に向かって狭くなる。また、この外側面411、411の放射方向外端が、外側に向かって凸の円弧状の底面412に滑らかに接続され、外側面411、411と底面412によって、各軸方向溝41は、軸直角断面が略コの字形に形成されている。
また、この外側面411、411の放射方向内端から、角度θ1よりも大きな角度θ2で、内側面413、413が放射方向内側に延びて形成されている。また、この内側面413、413の放射方向内端が、隣接する内側面413、413の放射方向内端と、内側に向かって凸の円弧状の接続面414によって、滑らかに接続されている。
また、図4に示すように、雄シャフト12Bの車体後方側は中実柱状で、中間部よりも若干大径に形成されている。そして、雄シャフト12Bの車体後方側の大径部外周には、軸方向凸条51、51、51、51が、大径部外周の軸方向全長にわたって、軸心19から放射状に、上記軸方向溝41と同一位相位置に、等間隔(90度間隔)に4個形成されている。
軸方向凸条51は、上記した軸方向溝41の外側面411、411と平行な側面511、511を有している。軸方向凸条51の側面511は、軸方向溝41の外側面411に対して、ほぼ平行であればよい。従って、一つの軸方向凸条51を構成する側面511と側面511との間の間隔は、放射方向外側に向かって狭くなる。
また、この側面511、511の放射方向外端が、外側に向かって凸の円弧状の頂面512に接続され、側面511、511と頂面512によって、各軸方向凸条51は、軸直角断面が略コの字形に形成されている。側面511、511の放射方向内端は、隣接する側面511、511の放射方向内端と、外側に向かって凸の円弧状の接続面514によって接続されている。
従って、雄シャフト12Bの軸方向凸条51の側面511、511と、雌シャフト12Aの軸方向溝41の外側面411、411との間には、間隔が一定の平行隙間61が形成されている。また、雄シャフト12Bの軸方向凸条51の側面511、511と、雌シャフト12Aの軸方向溝41の内側面413、413との間には、放射方向外側に向かって間隔が狭くなる傾斜隙間62が形成され、傾斜隙間62の放射方向外端の最小隙間部が、平行隙間61に連続的に接続している。
図3及び図5に示すように、雄シャフト12Bの外周と雌シャフト12Aとの間の隙間には、弾性部材で成形された環状のスリーブ71が介挿されている。スリーブ71は、平行スリーブ部711、傾斜スリーブ部712、付勢スリーブ部713の三要素で構成される部分スリーブを、中心線191及び192に対して線対称に配置し、その両端を、隣接する部分スリーブに接続して、環状に形成している。
平行スリーブ部711は平行隙間61に介挿され、傾斜スリーブ部712は傾斜隙間62に介挿され、付勢スリーブ部713は、円弧状の接続面514と円弧状の接続面414との間の内側円弧状隙間63に介挿されている。また、平行スリーブ部711の放射方向外端には、円弧状の連結スリーブ部714が形成されて、連結スリーブ部714は、円弧状の底面412と円弧状の頂面512との間の外側円弧状隙間63に介挿されて、隣接する平行スリーブ部711の放射方向外端に接続している。
付勢スリーブ部713及び連結スリーブ部714は、平行スリーブ部711及び傾斜スリーブ部712よりも薄肉に形成されている。従って、図5に示すように、雄シャフト12Bの外周にスリーブ71を外嵌すると、付勢スリーブ部713及び連結スリーブ部714が放射方向外側に弾性的に拡径して、雄シャフト12Bの外周にスリーブ71を容易に外嵌することができる。
次に、図5及び図7に示すように、雄シャフト12Bの外周の、180度位相の異なる2箇所の頂面512、512(図5の上下方向の2箇所)に、かつ、スリーブ71の軸方向の両端部分に、放射方向外側に突出して、凸部515、515をカシメ加工で成形する。この凸部515、515がスリーブ71の軸方向の両端部分に当接して、スリーブ71が雄シャフト12Bに対して軸方向に相対移動しないように固定している。他の例として、スリーブ71を雌シャフト12Aに軸方向移動不能に固定してもよい。
続いて、図3(1)、(2)に示すように、スリーブ71が外嵌された雄シャフト12Bに、雌シャフト12Aを外嵌する。すると、傾斜スリーブ部712の外周は、雌シャフト12Aの内側面413に対して所定の締代を有しているので、締代に抗して雄シャフト12Bに雌シャフト12Aを外嵌すると、図6(2)の矢印D方向に傾斜スリーブ部712が移動する。
傾斜スリーブ部712が矢印D方向に移動すると、図6(2)に示すように、薄肉に形成された付勢スリーブ部713は傾斜スリーブ部712に押されて、軸心19側に向かって凸状に折り曲げられて弾性変形する。
付勢スリーブ部713の肉厚は、円弧状の接続面514と円弧状の接続面414との間の内側円弧状隙間63の間隔よりも薄肉に形成されて、接続面514及び接続面414との間に常時隙間を有している。従って、付勢スリーブ部713は、軸心19側に向かって凸状に折り曲げられて弾性変形し、傾斜スリーブ部712が矢印D方向に円滑に移動するようにしている。付勢スリーブ部713と接続面514との間の隙間、または、付勢スリーブ部713と接続面414との間の隙間の内の一方の隙間を無くし、他方のみ隙間を有するようにしてもよい。
また、薄肉に形成された連結スリーブ部714は傾斜スリーブ部712に引っ張られて矢印E方向に移動すると共に、軸心19側に折り曲げられて弾性変形する。連結スリーブ部714の肉厚は、円弧状の底面412と円弧状の頂面512との間の外側円弧状隙間64の間隔よりも薄肉に形成されて、底面412及び頂面512との間に常時隙間を有している。従って、連結スリーブ部714は、軸心19側に曲げられて弾性変形し、傾斜スリーブ部712が矢印D方向に円滑に移動するようにしている。連結スリーブ部714と底面412との間の隙間、または、連結スリーブ部714と頂面512との間の隙間の内の一方の隙間を無くし、他方のみ隙間を有するようにしてもよい。
付勢スリーブ部713が弾性変形するため、付勢スリーブ部713の弾性力によって、傾斜スリーブ部712には、傾斜隙間62に傾斜スリーブ部712を押圧する方向の付勢力が作用する。すなわち、図6(2)で、傾斜隙間62の下方の最大隙間部から上方の最小隙間部に向かって傾斜スリーブ部712が押圧されるため、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間のガタが無く、かつ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に所定の予圧が付与される。
この状態で、ステアリングホイール11の車体前後方向位置を調節すると、アウターコラム13Aがインナーコラム13Bに対してテレスコピック移動し、雌シャフト12Aが雄シャフト12Bに対して軸方向に摺動する。
この雌シャフト12Aの軸方向の摺動で、傾斜スリーブ部712の外周が雌シャフト12Aの内側面413に対して常に接触しながら摺動する。従って、傾斜スリーブ部712の外周は、摺動時の摩擦力によって徐々に摩耗するが、付勢スリーブ部713の弾性力によって、傾斜スリーブ部712には、傾斜隙間62に傾斜スリーブ部712を押圧する方向の付勢力が常に作用しているため、予圧力は低下しない。
すなわち、付勢スリーブ部713は、接続面514及び接続面414との間に常時隙間を有して介挿されているため、摩耗することが無い。従って、傾斜スリーブ部712の外周が摩耗しても、傾斜スリーブ部712の外周が摩耗した分だけ、傾斜隙間62の下方の最大隙間部から上方の最小隙間部に向かって、付勢スリーブ部713の弾性力によって、傾斜スリーブ部712をさらに押圧する。従って、傾斜スリーブ部712には所定の付勢力が常に作用する。
図6(1)は雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に回転トルクが負荷されていない状態を示し、図6(2)は雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に回転トルクが負荷された状態を示す。図6(2)で見て、ステアリングホイール11を時計方向回りに回転させて、図示しない車輪を操舵すると、雌シャフト12Aと雄シャフト12Bとの間には回転トルクが作用し、図6(2)に示すように、雌シャフト12Aには荷重F1が作用し、雄シャフト12Bには、荷重F1と大きさが同じで方向が反対の荷重F2が作用する。
すると、図6(2)に示すように、荷重F1、F2によって、矢印D方向に傾斜スリーブ部712が移動する。連結スリーブ部714は傾斜スリーブ部712に引っ張られて、矢印E方向に移動して、図6(1)のC点が図6(2)のC点の位置まで移動すると共に、軸心19側に折り曲げられて弾性変形する。また、付勢スリーブ部713は傾斜スリーブ部712に押されて、軸心19側に向かって凸状に折り曲げられて弾性変形する。
この付勢スリーブ部713の弾性変形によって、傾斜スリーブ部712には、傾斜隙間62に傾斜スリーブ部712を押圧する方向の一定の付勢力が作用した状態が維持される。従って、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間にはガタが無く、かつ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に所定の予圧が付与された状態が維持される。
荷重F1、F2によって、平行スリーブ部711の外周の放射方向内端のB点が、外側面411の放射方向内端のA点に一致するまで、矢印D方向に傾斜スリーブ部712が移動すると、平行スリーブ部711の外周と雌シャフト12Aの外側面411とが密着する。従って、平行スリーブ部711の外周と雌シャフト12Aの外側面411との間の隙間δ1が無くなり、平行スリーブ部711の外周と雌シャフト12Aの外側面411との間で、雌シャフト12Aから雄シャフト12Bへ回転トルクが伝達される。
この時、図6(2)に示す、平行隙間61及び傾斜隙間62に対して、中心線192を挟んで線対称位置にある平行隙間61及び傾斜隙間62の間隔は大きくなる。しかし、線対称位置にある傾斜スリーブ部712に接続された付勢スリーブ部713の弾性力によって、傾斜隙間62に傾斜スリーブ部712を押圧する方向の付勢力が作用した状態が維持されるため、線対称位置の傾斜隙間62と傾斜スリーブ部712は密着状態が維持される。
上記スリーブ71の材質は、天然ゴム、合成ゴム、または、天然ゴムと合成ゴムの混合物で成形することが好ましい。また、スリーブ71の材質は、天然ゴム、合成ゴム、または、天然ゴムと合成ゴムの混合物に、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で成形することが好ましく、射出成形で成形することができる。
上記スリーブ71の材質は、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料を基本にし、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で成形することが好ましく、射出成形で成形することができる。
上記スリーブ71の材質は、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料を基本にし、炭素繊維、カーボンビーズのうちの少なくともいずれか一つを含有させた材質で成形することが好ましく、射出成形で成形することができる。
上記スリーブ71の材質は、ばね鋼で成形することもできる。また、上記雌シャフト12A及び雄シャフト12Bの材質は、炭素を0.04%以上含有する鋼、アルミニウム合金、高分子材料のうちのいずれか一つで成形することができる。上記雌シャフト12A及び雄シャフト12Bに負荷される回転トルクが小さい場合には、雌シャフト12A及び雄シャフト12Bを、高分子材料で成形してもよい。
上記雌シャフト12A及び雄シャフト12Bの成形方法は、冷間鍛造、熱間鍛造、プレス、スウェージング、引き抜き成形、押し出し成形、切削加工のうちのいずれか一つの方法を選択して成形すればよい。
スリーブ71を雄シャフト12Bの外周に外嵌した後、スリーブ71の外周に円管状の雌シャフトの内周を外嵌し、その後、雌シャフトの外周をプレスで押圧して縮径すれば、ガタの非常に少ない伸縮軸を成形することができる。
図8に図7のスリーブの変形例を示し、(1)は潤滑剤を溜める凹部をその外周に形成したスリーブを取り付けた雄シャフトを示す斜視図、(2)は(1)をP矢印方向から見た正面図である。図8に示すように、スリーブ71の外周には、潤滑剤を溜める複数の凹部715が、全周にわたって環状に形成され、軸方向に複数配置されている。
潤滑剤を溜める複数の凹部715を形成すれば、スリーブ71の外周の摺動面に、長期間にわたって潤滑剤が安定して供給されるため、摺動抵抗が長期間小さく維持されて好ましい。潤滑剤を溜める複数の凹部715は、雌シャフト12Aの内周に形成してもよい。また、スリーブ71を雌シャフト12Aに軸方向移動不能に固定した場合には、潤滑剤を溜める複数の凹部は、スリーブ71の内周、または、雄シャフト12Bの外周に形成すればよい。
潤滑剤を溜める複数の凹部715の形状は、スリーブ71の外周に、雄シャフト12Bの軸心に対して傾斜させて、螺旋状に、全周にわたって形成してもよい。また、スリーブ71の外周に、雄シャフト12Bの軸心に対して螺旋状に傾斜し、互いに交差する一対の凹部を、全周にわたって形成してもよい。また、潤滑剤を溜める凹部715の形状は、円形、楕円形、多角形等の島状の凹部を、スリーブ71の外周等の摺動面に複数形成してもよい。
図4及び図6(1)に示すように、傾斜スリーブ部712のくさび角度θ3(θ3=θ2−θ1)は、傾斜スリーブ部712の摩擦角(5.7度〜23度)以上に設定されていて、傾斜スリーブ部712が傾斜隙間62内でセルフロックしないようにしている。傾斜スリーブ部712のくさび角度θ3は、実際には、図6(1)に示すように、軸方向凸条51の側面511と軸方向溝41の内側面413との間の角度である。しかし、軸方向凸条51の側面511と軸方向溝41の外側面411が平行なので、θ3=θ2−θ1と考えても実質的には変わらない。軸方向溝41の外側面411は、中心線192に対して角度θ1で傾斜して形成されているが、外側面411は中心線192に対して平行に形成してもよい。すなわち、くさび角度θ3は、軸方向凸条51の側面511と軸方向溝41の内側面413との間の相対的な角度である。
図9は、傾斜隙間及び平行隙間の種々の例を示す拡大断面図である。図9(1)は、図3から図7に示した実施例1の傾斜隙間62及び平行隙間61である。図9(2)は、実施例1の変形例である。
すなわち、図9(2)では、雌シャフト12Aの軸方向溝41には、中心線192に対して、角度θ1で形成された1種類の側面415が形成されている。また、雄シャフト12Bの軸方向凸条51には、軸方向溝41の側面415と平行な外側面516と、この外側面516の放射方向内端から、角度θ1とは逆方向(放射方向外側に向かって中心線192から離れる方向に傾斜した)の角度で放射方向内側に延びて形成された内側面517の2種類の側面が形成されている。
従って、軸方向凸条51の外側面516と軸方向溝41の側面415との間には、間隔が一定の平行隙間が形成されている。また、軸方向凸条51の内側面517と軸方向溝41の側面415との間には、放射方向外側に向かって間隔が狭くなる傾斜隙間が形成され、傾斜隙間の放射方向外端の最小隙間部が、平行隙間に連続的に接続している。
平行スリーブ部711は平行隙間に介挿され、傾斜スリーブ部712は傾斜隙間に介挿され、付勢スリーブ部713は、円弧状の接続面514と円弧状の接続面414との間の内側円弧状隙間に介挿されている。また、平行スリーブ部711の放射方向外端には、連結スリーブ部714が形成されて、連結スリーブ部714は、円弧状の底面412と円弧状の頂面512との間の外側円弧状隙間に介挿されて、隣接する平行スリーブ部711の放射方向外端に接続している。
付勢スリーブ部713の弾性力によって、傾斜スリーブ部712には、傾斜隙間に傾斜スリーブ部712を押圧する方向の付勢力F3、F3が作用する。すなわち、図9(2)で、傾斜隙間の下方の最大隙間部から上方の最小隙間部に向かって傾斜スリーブ部712が付勢力F3、F3で押圧される。従って、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間のガタが無く、かつ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に所定の予圧が付与される。
図9(3)は、図9(2)の変形例である。すなわち、図9(3)では、雌シャフト12Aの軸方向溝41には、中心線192に対して、角度θ1で形成された1種類の側面415が形成されている。また、雄シャフト12Bの軸方向凸条51には、軸方向溝41の側面415と平行な外側面516と、この外側面516の放射方向内端から、角度θ1よりも大きな角度で放射方向内側に延びて形成された内側面518の2種類の側面が形成されている。
従って、軸方向凸条51の外側面516と軸方向溝41の側面415との間には、間隔が一定の平行隙間が形成されている。また、軸方向凸条51の内側面518と軸方向溝41の側面415との間には、放射方向外側に向かって間隔が広くなる傾斜隙間が形成され、傾斜隙間の放射方向外端の最大隙間部が、平行隙間に連続的に接続している。
平行スリーブ部711は平行隙間に介挿され、傾斜スリーブ部712は傾斜隙間に介挿され、付勢スリーブ部713は、円弧状の接続面514と円弧状の接続面414との間の内側円弧状隙間に介挿されている。また、平行スリーブ部711の放射方向外端には、連結スリーブ部714が形成されて、連結スリーブ部714は、円弧状の底面412と円弧状の頂面512との間の外側円弧状隙間に介挿されて、隣接する平行スリーブ部711の放射方向外端に接続している。
薄肉で円弧状に曲げられた連結スリーブ部714が軸方向溝41の底面412に常時押圧されることで付勢力F4が生じ、平行スリーブ部711を介して傾斜スリーブ部712には、傾斜隙間に傾斜スリーブ部712を押圧する方向の付勢力F4、F4が作用する。すなわち、図9(3)で、傾斜隙間の上方の最大隙間部から下方の最小隙間部に向かって傾斜スリーブ部712が付勢力F4、F4で押圧される。従って、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間のガタが無く、かつ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に所定の予圧が付与される。
図9(4)は、図9(3)の変形例である。すなわち、図9(4)では、雌シャフト12Aの軸方向溝41には、中心線192に対して、角度θ1で形成された外側面416と、この外側面416の放射方向内端から、中心線192に対して平行に放射方向内側に延びて形成された内側面417の2種類の側面が形成されている。また、雄シャフト12Bの軸方向凸条51には、軸方向溝41の外側面416と平行な外側面516と、この外側面516の放射方向内端から、角度θ1よりも大きな角度で放射方向内側に延びて形成された内側面518の2種類の側面が形成されている。
従って、軸方向凸条51の外側面516と軸方向溝41の外側面416との間には、間隔が一定の平行隙間が形成されている。また、軸方向凸条51の内側面518と軸方向溝41の内側面417との間には、放射方向外側に向かって間隔が広くなる傾斜隙間が形成され、傾斜隙間の放射方向外端の最大隙間部が、平行隙間に連続的に接続している。
平行スリーブ部711は平行隙間に介挿され、傾斜スリーブ部712は傾斜隙間に介挿され、付勢スリーブ部713は、円弧状の接続面514と円弧状の接続面414との間の内側円弧状隙間に介挿されている。また、平行スリーブ部711の放射方向外端には、連結スリーブ部714が形成されて、連結スリーブ部714は、円弧状の底面412と円弧状の頂面512との間の外側円弧状隙間に介挿されて、隣接する平行スリーブ部711の放射方向外端に接続している。
薄肉で円弧状に曲げられた連結スリーブ部714が軸方向溝41の底面412に常時押圧されることで付勢力F4が生じ、平行スリーブ部711を介して傾斜スリーブ部712には、傾斜隙間に傾斜スリーブ部712を押圧する方向の付勢力F4、F4が作用する。すなわち、図9(4)で、傾斜隙間の上方の最大隙間部から下方の最小隙間部に向かって傾斜スリーブ部712が付勢力F4、F4で押圧される。従って、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間のガタが無く、かつ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に所定の予圧が付与される。
図9(5)は、図9(4)の変形例である。すなわち、図9(5)では、雌シャフト12Aの軸方向溝41には、中心線192に対して、角度θ1で形成された外側面416と、この外側面416の放射方向内端から、中心線192に対して平行に放射方向内側に延びて形成された内側面417の2種類の側面が形成されている。また、雄シャフト12Bの軸方向凸条51には、中心線192に対して平行な側面519が1種類形成されている。
従って、軸方向凸条51の側面519と軸方向溝41の外側面416との間には、放射方向外側に向かって間隔が狭くなる傾斜隙間が形成されている。また、軸方向凸条51の側面519と軸方向溝41の内側面417との間には、間隔が一定の平行隙間が形成され、傾斜隙間の放射方向内端の最大隙間部が、平行隙間に連続的に接続している。
平行スリーブ部711は平行隙間に介挿され、傾斜スリーブ部712は傾斜隙間に介挿され、付勢スリーブ部713は、円弧状の接続面514と円弧状の接続面414との間の内側円弧状隙間に介挿されている。また、傾斜スリーブ部712の放射方向外端には、連結スリーブ部714が形成されて、連結スリーブ部714は、円弧状の底面412と円弧状の頂面512との間の外側円弧状隙間に介挿されて、隣接する傾斜スリーブ部712の放射方向外端に接続している。
付勢スリーブ部713の弾性力によって、平行スリーブ部711を介して傾斜スリーブ部712には、傾斜隙間に傾斜スリーブ部712を押圧する方向の付勢力F5、F5が作用する。すなわち、図9(5)で、傾斜隙間の下方の最大隙間部から上方の最小隙間部に向かって傾斜スリーブ部712が付勢力F5、F5で押圧される。従って、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間のガタが無く、かつ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に所定の予圧が付与される。
上記図9(1)から図9(5)では、見やすくするために、傾斜隙間に介挿された傾斜スリーブ部712と雄シャフト12Bとの間、及び、傾斜スリーブ部712と雌シャフト12Aとの間に隙間があるように表現している。しかし、実際には、傾斜スリーブ部712と傾斜隙間とは常時接触して形成されている。
次に本発明の実施例2について説明する。図10は本発明の実施例2の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。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、付勢スリーブ部及び連結スリーブ部を波形形状にして、連結スリーブ部は雄シャフト12Bの外周に一部分が接触し、付勢スリーブ部は雌シャフト12Aの内周に一部分が接触するようにした例である。
すなわち、実施例1では、付勢スリーブ部713の肉厚は、円弧状の接続面514と円弧状の接続面414との間の内側円弧状隙間63の間隔よりも薄肉に形成されている。さらに、付勢スリーブ部713は、接続面514及び接続面414との間に常時隙間を有し、内側円弧状隙間63内で自由に弾性変形して、傾斜スリーブ部712に常時付勢力を付与することを可能にしている。
また、実施例1では、連結スリーブ部714の肉厚は、円弧状の底面412と円弧状の頂面512との間の外側円弧状隙間64の間隔よりも薄肉に形成されている。そして、連結スリーブ部714は、底面412及び頂面512との間に常時隙間を有し、外側円弧状隙間64内で自由に弾性変形して、傾斜スリーブ部712の移動に追従して、円滑に移動するようにしている。
これに対し、実施例2では、付勢スリーブ部7131の肉厚は、円弧状の接続面514と円弧状の接続面414との間の内側円弧状隙間63の間隔よりも薄肉で、一山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雌シャフト12Aの接続面414に常時接触している。また、付勢スリーブ部7131の内周の両端は雄シャフト12Aの接続面514に常時接触し、付勢スリーブ部7131の内周の中央部は、雄シャフト12Aの接続面514との間には常時隙間を有している。
これによって、付勢スリーブ部7131は、接続面414に常時押圧されて付勢力が生じ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に、内側円弧状隙間63の間隔を拡げる方向の付勢力を付与している。従って、付勢スリーブ部7131は、内側円弧状隙間63内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712に常時付勢力を付与することを可能にしている。他の例として、付勢スリーブ部7131は、波形の山の頂点を雄シャフト12Bの接続面514に常時接触させ、雌シャフト12Aの接続面414には常時隙間を有してもよい。また、さらに他の例として、雄シャフト12Bの接続面514及び雌シャフト12Aの接続面414の両方に、付勢スリーブ部7131を常時接触させてもよい。
また、実施例2の連結スリーブ部7141の肉厚は、実施例1よりも更に薄肉に形成されて、二山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雄シャフト12Bの頂面512に常時接触し、雌シャフト12Aの底面412との間には常時隙間を有している。従って、連結スリーブ部7141は、外側円弧状隙間64内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712の移動に追従して、連結スリーブ部7141が円滑に移動することを可能にしている。
次に本発明の実施例3について説明する。図11は本発明の実施例3の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。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、実施例1の変形例であり、連結スリーブ部を波形形状にして、連結スリーブ部は雌シャフト12Aの内周に一部分が接触し、付勢スリーブ部は、雌シャフト12Aの内周及び雄シャフト12Bの外周との間に常時隙間を有するようにした例である。
すなわち、実施例3では、付勢スリーブ部713の形状は実施例1と同一で、雌シャフト12Aの接続面414及び雄シャフト12Bの接続面514との間には常時隙間を有している。従って、内側円弧状隙間63内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712に常時付勢力を付与することを可能にしている。
また、実施例3の連結スリーブ部7142の肉厚は、実施例1よりも更に薄肉に形成されて、一山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雌シャフト12Aの底面412に常時接触し、雄シャフト12Bの頂面512との間には常時隙間を有している。また、連結スリーブ部7142の内周の両端だけは、雄シャフト12Bの頂面512に接触している。従って、連結スリーブ部7142は、雌シャフト12Aを放射方向外側に向かって付勢している。また、連結スリーブ部7142は、外側円弧状隙間64内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712の移動に追従して、連結スリーブ部7142が円滑に移動することを可能にしている。
次に本発明の実施例4について説明する。図12は本発明の実施例4の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。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4は、実施例2の変形例であり、付勢スリーブ部及び連結スリーブ部を波形形状にして、連結スリーブ部は雄シャフト12Bの外周及び雌シャフト12Aの内周との間に隙間を有し、付勢スリーブ部は雌シャフト12Aの内周に一部分が接触するようにした例である。
すなわち、実施例4では、付勢スリーブ部7132の肉厚は、円弧状の接続面514と円弧状の接続面414との間の内側円弧状隙間63の間隔よりも薄肉で、二山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雌シャフト12Aの接続面414に常時接触し、雄シャフト12Bの接続面514との間には常時隙間を有している。従って、付勢スリーブ部7132は、内側円弧状隙間63内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712に常時付勢力を付与することを可能にしている。
また、実施例2の連結スリーブ部7143の肉厚は、実施例2よりも若干薄厚に形成されて、二山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山は、雄シャフト12Bの頂面512、及び、雌シャフト12Aの底面412との間に常時隙間を有している。従って、連結スリーブ部7143は、外側円弧状隙間64内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712の移動に追従して、連結スリーブ部7143が円滑に移動することを可能にしている。
次に本発明の実施例5について説明する。図13は本発明の実施例5の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。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5は、実施例2の変形例であり、付勢スリーブ部及び連結スリーブ部を波形形状にして、連結スリーブ部は雄シャフト12Bの外周に一部分が接触し、付勢スリーブ部は雌シャフト12Aの内周と雄シャフト12Bの外周の両方に一部分が接触するようにした例である。
すなわち、実施例5では、付勢スリーブ部7131は、実施例2と同様に一山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雌シャフト12Aの接続面414に常時接触している。また、雄シャフト12Bには山形の接続面5141が形成され、付勢スリーブ部7131の波形の山の斜面が山形の接続面5141に常時接触している。従って、内側円弧状隙間63内で付勢スリーブ部7131は自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712に常時付勢力を付与することを可能にしている。
また、実施例5の連結スリーブ部7141は、実施例2と同様に二山の波形に屈曲して形成されている。そして、雄シャフト12Bには山形の頂面5121が形成され、連結スリーブ部7141の波形の山の斜面が雄シャフト12Bの山形の頂面5121に常時接触し、雌シャフト12Aの底面412との間には常時隙間を有している。従って、外側円弧状隙間64内で連結スリーブ部7141は自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712の移動に追従して、連結スリーブ部7141が円滑に移動することを可能にしている。
次に本発明の実施例6について説明する。図14は本発明の実施例6の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。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6は、4箇所の軸方向溝41と軸方向凸条51の各々に、形状の異なる4種類の付勢スリーブ部及び4種類の連結スリーブ部を配置した例である。これらの付勢スリーブ部及び連結スリーブ部の中から1種類ずつ選んで、付勢スリーブ部と連結スリーブ部の任意の組み合わせを選択してもよい。
すなわち、実施例6では、図14で右斜め下の付勢スリーブ部7131は、実施例2と同様に一山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雌シャフト12Aの接続面414に常時接触している。また、付勢スリーブ部7131の内周の両端は雄シャフトの接続面514に常時接触し、付勢スリーブ部7131の内周の中央部は、雄シャフトの接続面514との間に常時隙間を有している。これによって、付勢スリーブ部7131は、接続面414に常時押圧されて付勢力が生じ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に、内側円弧状隙間63の間隔を拡げる方向の付勢力を付与している。
また、図14で下の連結スリーブ部7141は、実施例2と同様に二山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雄シャフト12Bの頂面512に常時接触し、雌シャフト12Aの底面412との間には常時隙間を有している。
図14で右斜め上の付勢スリーブ部713は、実施例3と同様に雌シャフト12Aの接続面414及び雄シャフト12Bの接続面514との間に常時隙間を有している。
また、図14で右横の連結スリーブ部7142は、実施例3と同様に一山の波形に屈曲して形成され、この波形の山の頂点が雌シャフト12Aの底面412に常時接触し、雄シャフト12Bの頂面512との間には常時隙間を有している。
図14で左斜め下の付勢スリーブ部7132は、実施例4と同様に二山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雌シャフト12Aの接続面414に常時接触し、雄シャフトの接続面514との間には常時隙間を有している。
また、図14で左横の連結スリーブ部7143は、実施例4と同様に二山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山は、雄シャフト12Bの頂面512、及び、雌シャフト12Aの底面412との間に常時隙間を有している。
図14で左斜め上の付勢スリーブ部7133は、雄シャフト12Bの接続面514との間に大きな隙間を有し、雌シャフト12Aの接続面414との間にわずかな隙間を常時有している。また、図14で上の連結スリーブ部7144は、実施例1よりも薄肉に形成されて、底面412及び頂面512との間に常時隙間を有している。
従って、内側円弧状隙間63内で付勢スリーブ部713、7131、7132、7133は自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712に常時付勢力を付与することを可能にしている。
また、外側円弧状隙間64内で連結スリーブ部7141、7142、7143、7144は自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712の移動に追従して、連結スリーブ部7141、7142、7143、7144が円滑に移動することを可能にしている。
次に本発明の実施例7について説明する。図15は本発明の実施例7の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。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7は、実施例1の変形例であって、矩形の外周を有する雄シャフトと、矩形の内周を有する雌シャフトに適用した例である。すなわち、図15に示すように、雌シャフト12Cは中空の矩形筒状に形成されている。その矩形の内周には、雌シャフト12Cの軸心19を通り、左右に水平な中心線191、または、軸心19を通り上下に垂直な中心線192に対して、平行な平行内周面421が、4箇所の角部近傍に各々2個形成されている。この平行内周面421が交わる角部は、R面422によって滑らかに接続されている。
また、この平行内周面421には、平行内周面421の中心線191側の端部、または、中心線192側の端部から、平行内周面421に対して所定の角度だけ傾斜した傾斜内周面423が中心線191または中心線192側に延びて形成されている。また、この傾斜内周面423の中心線191側の端部、または、中心線192側の端部が、隣接する傾斜内周面423の中心線191側の端部、または、中心線192側の端部と、中心線191または中心線192に対して平行な接続面424によって滑らかに接続されている。
また、雄シャフト12Dは中空の矩形筒状に形成されている。そして、この矩形の外周には、平行外周面521が4個形成され、軸心19を通り、左右に水平な中心線191、または、軸心19を通り上下に垂直な中心線192に対して、この平行外周面521は平行に形成されている。
従って、雄シャフト12Dの平行外周面521と、雌シャフト12Cの平行内周面421との間には、間隔が一定の平行隙間65が形成されている。また、雄シャフト12Dの平行外周面521と、雌シャフト12Cの傾斜内周面423との間には、角部に向かって間隔が狭くなる傾斜隙間66が形成され、傾斜隙間66の角部側の最小隙間部が、平行隙間65に連続的に接続している。
雄シャフト12Dの外周と雌シャフト12Cの内周との間の隙間には、弾性部材で成形された環状のスリーブ72が介挿されている。スリーブ72は、平行スリーブ部721、傾斜スリーブ部722、付勢スリーブ部723の三要素で構成される部分スリーブを、中心線191及び192に対して線対称に配置し、その両端を、隣接する部分スリーブに接続して、環状に形成している。
平行スリーブ部721は平行隙間65に介挿され、傾斜スリーブ部722は傾斜隙間66に介挿され、波形形状の付勢スリーブ部723は、雌シャフト12Cの接続面424と雄シャフト12Dの平行外周面521との間の矩形隙間67に介挿されている。
雄シャフト12Dの外周にスリーブ72を外嵌すると、付勢スリーブ部723は、平行スリーブ部721及び傾斜スリーブ部722よりも薄肉に形成されているため、付勢スリーブ部723は弾性的に拡径し、雄シャフト12Dの外周にスリーブ72を容易に外嵌することができる。
続いて、スリーブ72が外嵌された雄シャフト12Dに、雌シャフト12Cを外嵌する。すると、傾斜スリーブ部722の外周は、雌シャフト12Cの傾斜内周面423に対して所定の締代を有しているので、締代に抗して雄シャフト12Dに雌シャフト12Cを外嵌すると、矢印G方向に傾斜スリーブ部722が移動する。
傾斜スリーブ部722が矢印G方向に移動すると、薄肉に形成された付勢スリーブ部723は押されて、中心線191及び192側に向かって折り曲げられて弾性変形する。
付勢スリーブ部723の肉厚は、雌シャフト12Cの接続面424と雄シャフト12Dの平行外周面521との間の矩形隙間67の間隔よりも薄肉に形成されて、接続面424及び平行外周面521との間に常時隙間を有している。従って、付勢スリーブ部723は、容易に折り曲げられて弾性変形し、傾斜スリーブ部722が矢印G方向に円滑に移動できるようにしている。
付勢スリーブ部723が弾性変形するため、付勢スリーブ部723の弾性力によって、傾斜スリーブ部722には、傾斜隙間66に傾斜スリーブ部722を押圧する方向の付勢力が作用する。すなわち、傾斜隙間66の反角部側の最大隙間部から角部側の最小隙間部に向かって傾斜スリーブ部722が押圧される。従って、雄シャフト12Dと雌シャフト12Cとの間のガタが無く、かつ、雄シャフト12Dと雌シャフト12Cとの間に所定の予圧が付与される。
この状態で、ステアリングホイールの車体前後方向位置を調節すると、アウターコラムがインナーコラムに対してテレスコピック移動し、雌シャフト12Cが雄シャフト12Dに対して軸方向に摺動する。
この雌シャフト12Cの軸方向の摺動で、傾斜スリーブ部722の外周が雌シャフト12Cの傾斜内周面423に対して常に接触しながら摺動する。従って、傾斜スリーブ部722の外周は、摺動時の摩擦力によって徐々に摩耗する。しかし、付勢スリーブ部723の弾性力によって、傾斜スリーブ部722には、傾斜隙間66に傾斜スリーブ部722を押圧する方向の付勢力が常に作用するため、予圧力は低下しない。
すなわち、付勢スリーブ部723は、接続面424及び平行外周面521との間に常時隙間を有して介挿されているため、摩耗することが無い。従って、傾斜スリーブ部722の外周が摩耗しても、傾斜スリーブ部722の外周が摩耗した分だけ、傾斜隙間66の最大隙間部から最小隙間部に向かって、付勢スリーブ部723の弾性力によって、傾斜スリーブ部722をさらに押圧する。従って、傾斜スリーブ部722には所定の付勢力が常に作用する。
ステアリングホイールを時計方向回りに回転させて、図示しない車輪を操舵すると、雌シャフト12Cと雄シャフト12Dとの間には回転トルクが作用し、その荷重によって、矢印G方向に傾斜スリーブ部722が移動する。角部を挟んで反対側の平行スリーブ部721、傾斜スリーブ部722が引っ張られて、矢印H方向に移動する。また、付勢スリーブ部723は傾斜スリーブ部722に押されて、折り曲げられて弾性変形する。
この付勢スリーブ部723の弾性変形によって、傾斜スリーブ部722には、傾斜隙間66に傾斜スリーブ部722を押圧する方向の一定の付勢力が作用した状態が維持される。従って、雄シャフト12Dと雌シャフト12Cとの間にガタが無く、かつ、雄シャフト12Dと雌シャフト12Cとの間に所定の予圧が付与された状態が維持される。
回転トルクが所定の値まで大きくなると、平行スリーブ部721の外周と雌シャフト12Cの平行内周面421とが密着する。従って、平行スリーブ部721の外周と雌シャフト12Cの平行内周面421との間で、雌シャフト12Cから雄シャフト12Dへ回転トルクが伝達される。
この時、角部を挟んで対称位置にある平行隙間65及び傾斜隙間66の間隔は大きくなる。しかし、対称位置にある傾斜スリーブ部722に接続された付勢スリーブ部723の弾性力によって、傾斜隙間66に傾斜スリーブ部722を押圧する方向の付勢力が作用した状態が維持される。従って、対称位置の傾斜隙間66と傾斜スリーブ部722は密着状態が維持される。
次に本発明の実施例8について説明する。図16は本発明の実施例8の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。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8は、実施例1の変形例であって、軸方向溝の側面の間隔及び軸方向凸条の側面の間隔を、放射方向外側に向かって広くなるように形成するとともに、軸方向溝と軸方向凸条の数を各々3個にした例である。
図16に示すように、雌シャフト12Aは中空筒状に形成されており、その内周には、雌シャフト12Aの軸心19から放射状に、軸方向溝が伸縮ストロークの全長にわたって、等間隔(120度間隔)に3個形成されている。各軸方向溝は、軸心19を通る3本の中心線193、193、193に対して、各々角度θ1で形成された外側面431、431を有している。
一つの軸方向溝を構成する外側面431と431との間の間隔は、放射方向外側に向かって広くなる。また、この外側面431、431の放射方向外端が、外側に向かって凸の円弧状の底面432に滑らかに接続され、外側面431、431と底面432によって、各軸方向溝は、軸直角断面が略コの字形に形成されている。
また、この外側面431、431の放射方向内端から、3本の中心線193、193、193に対して、上記角度θ1とは逆方向の角度θ2で、内側面433、433が放射方向内側に延びて形成されている。この内側面433、433との間の間隔は、放射方向外側に向かって狭くなる。また、この内側面433、433の放射方向内端が、隣接する内側面433、433の放射方向内端と、内側に向かって凸の円弧状の接続面434によって、滑らかに接続されている。
また、雄シャフト12Bには、軸方向凸条が、軸心19から放射状に、上記軸方向溝と同一位相位置に、等間隔(120度間隔)に3個形成されている。
軸方向凸条は、上記した軸方向溝の外側面431、431と平行な側面531、531を有している。軸方向凸条の側面531は、軸方向溝の外側面431に対して、ほぼ平行であればよい。従って、一つの軸方向凸条を構成する側面531と側面531との間の間隔は、放射方向外側に向かって広くなる。
また、この側面531、531の放射方向外端が、外側に向かって凸の円弧状の頂面532に接続され、側面531、531と頂面532によって、各軸方向凸条は、軸直角断面が略コの字形に形成されている。側面531、531の放射方向内端は、隣接する側面531、531の放射方向内端と、外側に向かって凸の円弧状の接続面534によって接続されている。
従って、雄シャフト12Bの軸方向凸条の側面531、531と、雌シャフト12Aの軸方向溝の外側面431、431との間には、間隔が一定の平行隙間が形成されている。また、雄シャフト12Bの軸方向凸条の側面531、531と、雌シャフト12Aの軸方向溝の内側面433、433との間には、放射方向外側に向かって間隔が狭くなる傾斜隙間が形成され、傾斜隙間の放射方向外端の最小隙間部が、平行隙間に連続的に接続している。
雄シャフト12Bの外周と雌シャフト12Aとの間の隙間には、弾性部材で成形された環状のスリーブ71が介挿されている。スリーブ71は、平行スリーブ部711、傾斜スリーブ部712、付勢スリーブ部713の三要素で構成される部分スリーブを、中心線193、193、193に対して線対称に配置し、その両端を、隣接する部分スリーブに接続して、環状に形成している。
平行スリーブ部711は平行隙間に介挿され、傾斜スリーブ部712は傾斜隙間に介挿され、付勢スリーブ部713は、円弧状の接続面534と円弧状の接続面434との間の内側円弧状隙間に介挿されている。また、平行スリーブ部711の放射方向外端には、円弧状の連結スリーブ部714が形成されて、連結スリーブ部714は、円弧状の底面432と円弧状の頂面532との間の外側円弧状隙間に介挿されて、隣接する平行スリーブ部711の放射方向外端に接続している。
付勢スリーブ部713及び連結スリーブ部714は、平行スリーブ部711及び傾斜スリーブ部712よりも薄肉に形成されている。従って、雄シャフト12Bの外周にスリーブ71を外嵌すると、付勢スリーブ部713及び連結スリーブ部714が放射方向外側に弾性的に拡径して、雄シャフト12Bの外周にスリーブ71を容易に外嵌することができる。
付勢スリーブ部713の肉厚は、円弧状の接続面534と円弧状の接続面434との間の内側円弧状隙間の間隔よりも薄肉に形成されて、軸心19側に向かって凸状に折り曲げられて弾性変形し、一山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雄シャフト12Bの接続面534に常時接触している。従って、付勢スリーブ部713は、内側円弧状隙間内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712に常時付勢力を付与することを可能にしている。
また、連結スリーブ部714の肉厚は、上記実施例よりも更に薄肉に形成されて、一山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雄シャフト12Bの頂面532に常時接触し、雌シャフト12Aの底面432との間には常時隙間を有している。従って、連結スリーブ部714は、外側円弧状隙間内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部712の移動に追従して、連結スリーブ部714が円滑に移動することを可能にしている。
付勢スリーブ部713が弾性変形するため、付勢スリーブ部713の弾性力によって、傾斜スリーブ部712には、傾斜隙間に傾斜スリーブ部712を押圧する方向の付勢力が作用する。従って、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間のガタが無く、かつ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に所定の予圧が付与される。傾斜スリーブ部712のくさび角度θ3(θ3=θ2+θ1)は、傾斜スリーブ部712の摩擦角(5.7度〜23度)以上に設定されていて、傾斜スリーブ部712が傾斜隙間内でセルフロックしないようにしている。軸方向溝の外側面431は、中心線193に対して角度θ1で傾斜して形成されているが、外側面431は中心線193に対して平行に形成してもよい。また、軸方向凸条の側面531は、軸方向溝の外側面431に対して、ほぼ平行であればよい。すなわち、くさび角度θ3は、軸方向凸条の側面531と軸方向溝の内側面433との間の相対的な角度である。
ステアリングホイール11を時計方向回りに回転させて、図示しない車輪を操舵すると、雌シャフト12Aと雄シャフト12Bとの間に回転トルクが作用し、雌シャフト12Aと雄シャフト12Bとの間に作用する荷重によって、平行スリーブ部711の外周と雌シャフト12Aの外側面431とが密着する。従って、平行スリーブ部711の外周と雌シャフト12Aの外側面431との間で、雌シャフト12Aから雄シャフト12Bへ回転トルクが伝達される。
荷重を伝達する軸方向溝の外側面431と軸方向凸条の側面531は、放射方向外側に向かって広くなっている。従って、雌シャフト12Aから雄シャフト12Bへ回転トルクが伝達される時の荷重の方向と、荷重を受ける外側面431及び側面513が直交するため、荷重を効果的に受けることができる。実施例8で、軸方向溝と軸方向凸条の数は各々3個に設定されているが、2個以上あればよい。
次に本発明の実施例9について説明する。図17は本発明の実施例9の伸縮軸を示し、(1)は図2のII−II拡大断面図相当、(2)は(1)のW部拡大断面図である。図18は図17(1)からスリーブを取り外して、雄シャフトと雌シャフトだけを示す拡大断面図である。
図19は図17(1)で、雄シャフトにスリーブを取り付け、雌シャフトを外嵌する前の状態を示す拡大断面図である。図20は図17(2)のX部拡大断面図である。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。
実施例9は、実施例1の変形例であって、実施例1の平行隙間61と平行スリーブ部711を省略することで、伸縮軸の構造を簡素にすると共に、付勢スリーブ部及び連結スリーブ部を波形形状にして、連結スリーブ部と付勢スリーブ部の両方が、雄シャフト12Bの外周に一部分が接触するようにした例である。
図18に示すように、雌シャフト12Aは中空筒状に形成されており、その内周には、雌シャフト12Aの軸心19から放射状に、軸方向溝44、44、44、44が、伸縮ストロークの全長にわたって、等間隔(90度間隔)に4個形成されている。各軸方向溝44は、軸心19を通り、図17及び図18で左右に水平な中心線191、または、軸心19を通り、図17及び図18で上下に垂直な中心線192に対して、角度θ4で形成された側面441、441を有している。
従って、一つの軸方向溝44を構成する側面441と441との間の間隔は、放射方向外側に向かって狭くなる。また、この側面441、441の放射方向外端が、外側に向かって凸の円弧状の底面442に滑らかに接続され、側面441、441と底面442によって、各軸方向溝44は、軸直角断面が略コの字形に形成されている。
実施例1の軸方向溝41は、角度の異なる二種類の側面(角度θ1の外側面411と、角度θ2の内側面413)で構成されているが、実施例9は、一種類の側面441で構成されている。この側面441、441の放射方向内端が、隣接する側面441、441の放射方向内端と、内側に向かって凸の円弧状の接続面444によって、滑らかに接続されている。
また、図18に示すように、雄シャフト12Bの車体後方側の大径部外周には、軸方向凸条54、54、54、54が、大径部外周の軸方向全長にわたって、軸心19から放射状に、上記軸方向溝44と同一位相位置に、等間隔(90度間隔)に4個形成されている。
軸方向凸条54は、軸心19を通り、左右に水平な中心線191、または、軸心19を通り上下に垂直な中心線192に対して平行な側面541、541を有している。従って、一つの軸方向凸条54を構成する側面541と側面541との間の間隔は一定である。
また、この側面541、541の放射方向外端が、外側に向かって凸の円弧状の頂面542に接続され、側面541、541と頂面542によって、各軸方向凸条54は、軸直角断面が略コの字形に形成されている。側面541、541の放射方向内端は、隣接する側面541、541の放射方向内端と、外側に向かって凸の円弧状の接続面544によって接続されている。
従って、雄シャフト12Bの軸方向凸条54の側面541、541と、雌シャフト12Aの軸方向溝44の側面441、441との間には、放射方向外側に向かって間隔が狭くなる傾斜隙間62が形成されている。すなわち、実施例9では、実施例1のような間隔が一定の平行隙間61は省略されている。
図17及び図19に示すように、雄シャフト12Bの外周と雌シャフト12Aとの間の隙間には、弾性部材で成形された環状のスリーブ71が介挿されている。スリーブ71は、傾斜スリーブ部7121、付勢スリーブ部7134の二要素で構成される部分スリーブを、中心線191及び192に対して線対称に配置し、その両端を、隣接する部分スリーブに接続して、環状に形成している。実施例9では、実施例1のような平行スリーブ部711は省略されている。
傾斜スリーブ部7121は傾斜隙間62に介挿され、付勢スリーブ部7134は、円弧状の接続面544と円弧状の接続面444との間の内側円弧状隙間63に介挿されている。また、傾斜スリーブ部7121の放射方向外端には、波形形状の連結スリーブ部7145が形成されて、連結スリーブ部7145は、円弧状の底面442と円弧状の頂面542との間の外側円弧状隙間64に介挿されて、隣接する傾斜スリーブ部7121の放射方向外端に接続している。
付勢スリーブ部7134及び連結スリーブ部7145は、傾斜スリーブ部7121よりも薄肉に形成されている。従って、雄シャフト12Bの外周にスリーブ71を外嵌すると、付勢スリーブ部7134及び連結スリーブ部7145が放射方向外側に弾性的に拡径して、雄シャフト12Bの外周にスリーブ71を容易に外嵌することができる。
付勢スリーブ部7134の肉厚は、円弧状の接続面544と円弧状の接続面444との間の内側円弧状隙間63の間隔よりも薄肉に形成されて、軸心19側に向かって凸状に折り曲げられて弾性変形し、一山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雄シャフト12Bの接続面544に常時接触している。従って、付勢スリーブ部7134は、内側円弧状隙間63内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部7121に常時付勢力を付与することを可能にしている。
また、連結スリーブ部7145の肉厚は、実施例1よりも薄肉に形成されて、一山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雄シャフト12Bの頂面542に常時接触し、雌シャフト12Aの底面442との間には常時隙間を有している。従って、連結スリーブ部7145は、外側円弧状隙間64内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部7121の移動に追従して、連結スリーブ部7145が円滑に弾性変形することを可能にしている。
付勢スリーブ部7134が弾性変形するため、付勢スリーブ部7134の弾性力によって、傾斜スリーブ部7121には、傾斜隙間62に傾斜スリーブ部7121を押圧する方向の付勢力が作用する。従って、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間のガタが無く、かつ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に所定の予圧が付与される。図20に示すように、傾斜スリーブ部7121のくさび角度θ4は、傾斜スリーブ部7121の摩擦角(5.7度〜23度)以下に設定されている。
次に、図19に示すように、雄シャフト12Bの外周の、180度位相の異なる2箇所の頂面542、542(図19の上下方向の2箇所)に、かつ、スリーブ71の軸方向の両端部分に、放射方向外側に突出して、凸部545、545をカシメ加工で成形する。この凸部545、545がスリーブ71の軸方向の両端部分に当接して、スリーブ71が雄シャフト12Bに対して軸方向に相対移動しないように固定している。他の例として、スリーブ71を雌シャフト12Aに軸方向移動不能に固定してもよい。
続いて、図17(1)、(2)に示すように、スリーブ71が外嵌された雄シャフト12Bに、雌シャフト12Aを外嵌する。すると、傾斜スリーブ部7121の外周は、雌シャフト12Aの側面441に対して所定の締代を有しているので、締代に抗して雄シャフト12Bに雌シャフト12Aを外嵌すると、図20の矢印D方向に傾斜スリーブ部7121が移動する。
傾斜スリーブ部7121が矢印D方向に移動すると、図20に示すように、薄肉に形成された付勢スリーブ部7134は、傾斜スリーブ部7121に押されて、内側円弧状隙間63内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部7121が矢印D方向に円滑に移動するようにしている。
また、連結スリーブ部7145は、一山の波形に屈曲して形成され、この波形の山の頂点が雄シャフト12Bの頂面542に常時接触し、雌シャフト12Aの底面442との間には常時隙間を有している。従って、連結スリーブ部7145は、外側円弧状隙間64内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部7121が矢印D方向に円滑に移動するようにしている。
付勢スリーブ部7134が弾性変形するため、付勢スリーブ部7134の弾性力によって、傾斜スリーブ部7121には、傾斜隙間62に傾斜スリーブ部7121を押圧する方向の付勢力が作用する。従って、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間のガタが無く、かつ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に所定の予圧が付与される。
この状態で、ステアリングホイール11の車体前後方向位置を調節すると、アウターコラム13Aがインナーコラム13Bに対してテレスコピック移動し、雌シャフト12Aが雄シャフト12Bに対して軸方向に摺動する。
この雌シャフト12Aの軸方向の摺動で、傾斜スリーブ部7121の外周が雌シャフト12Aの側面441に対して常に接触しながら摺動する。従って、傾斜スリーブ部7121の外周は、摺動時の摩擦力によって徐々に摩耗するが、付勢スリーブ部7134の弾性力によって、傾斜スリーブ部7121には、傾斜隙間62に傾斜スリーブ部7121を押圧する方向の付勢力が常に作用しているため、予圧力が持続する。
すなわち、傾斜スリーブ部7121の外周が摩耗しても、傾斜スリーブ部7121の外周が摩耗した分だけ、傾斜隙間62の下方の最大隙間部から上方の最小隙間部に向かって、付勢スリーブ部7134の弾性力によって、傾斜スリーブ部7121をさらに押圧する。従って、傾斜スリーブ部7121には所定の付勢力が常に作用する。
ステアリングホイール11を時計方向回りに回転させて、図示しない車輪を操舵すると、図20で見て、雌シャフト12Aと雄シャフト12Bとの間には回転トルクが作用し、図20に示すように、雌シャフト12Aには荷重F1が作用し、雄シャフト12Bには、荷重F1と大きさが同じで方向が反対の荷重F2が作用する。
傾斜スリーブ部7121のくさび角度θ4は、傾斜スリーブ部7121の摩擦角以下に設定されているため、傾斜スリーブ部7121は矢印D方向には動かない。従って、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間にはガタが無く、かつ、雄シャフト12Bと雌シャフト12Aとの間に所定の予圧が付与された状態が維持されると共に、傾斜スリーブ部7121の外周と雌シャフト12Aの側面441との間で、雌シャフト12Aから雄シャフト12Bへ回転トルクが伝達される。
実施例9のスリーブ71の外周に、潤滑剤を溜める複数の凹部(実施例1の図8参照)715を、全周にわたって環状に形成すれば、スリーブ71の外周の摺動面に、長期間にわたって潤滑剤が安定して供給されるため、摺動抵抗が長期間小さく維持されて好ましい。
実施例9は、実施例1の平行隙間61と平行スリーブ部711を省略できるので、雌シャフト12Aの内周形状、及び、スリーブ71の形状が簡単になるため、伸縮軸の製造コストを低減することが可能となる。
上記実施例では、雌シャフト12A側に軸方向溝41が形成され、雄シャフト12B側に軸方向凸条51が形成されているが、雌シャフト12A側に軸方向凸条を形成し、雄シャフト12B側に軸方向溝を形成してもよい。
また、上記実施例では、軸方向溝41及び軸方向凸条51が、等間隔に4個形成されているが、4個に限定されるものではなく、複数であればよい。
さらに、上記実施例では、ステアリングシャフト12に本発明を適用した例について説明したが、中間シャフト16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、上記実施例において、軸方向溝を有する雌シャフト12Aの外周面の形状は、円形、矩形及び多角形にしてもよく、雌シャフト12Aの軸方向溝と相似形状にする必要はない。
また、上記実施例においては、付勢スリーブ部が傾斜スリーブ部を、傾斜隙間の最大隙間部から最小隙間部に向かって押して付勢しているが、連結スリーブが傾斜スリーブ部を、傾斜隙間の最大隙間部から最小隙間部に向かって引いて付勢するようにしてもよい。また、連結スリーブ部は、雌シャフト12Aに雄シャフト12Bを組み付ける際に弾性変形させて、付勢スリーブ部として機能させてもよい。
さらに、実施例1で説明したスリーブ71の材質、雌シャフト12A及び雄シャフト12Bの成形方法、潤滑剤を溜める複数の凹部715は、他の実施例全てに適用することができる。
本発明の実施例1のステアリング装置の全体を示し、一部を切断した正面図であって、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1の要部の縦断面図である。 本発明の実施例1の伸縮軸を示し、(1)は図2のII−II拡大断面図、(2)は図3(1)のU部拡大断面図である。 図3(1)からスリーブを取り外して、雄シャフトと雌シャフトだけを示す拡大断面図である。 図3(1)で、雄シャフトにスリーブを取り付け、雌シャフトを外嵌する前の状態を示す拡大断面図である。 図3(2)のV部拡大断面図であって、(1)は雄シャフトと雌シャフトとの間に回転トルクが負荷されていない状態を示し、(2)は雄シャフトと雌シャフトとの間に回転トルクが負荷された状態を示す。 実施例1の雄シャフトにスリーブを取り付け、雌シャフトを外嵌する前の状態を示す斜視図である。 図7の変形例を示し、(1)は、潤滑剤を溜める凹部が外周に形成されたスリーブを雄シャフトの外周に外嵌した状態を示す斜視図、(2)は(1)をP矢印方向から見た正面図である。 傾斜隙間及び平行隙間の種々の例を示す拡大断面図である。 本発明の実施例2の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。 本発明の実施例3の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。 本発明の実施例4の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。 本発明の実施例5の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。 本発明の実施例6の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。 本発明の実施例7の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。 本発明の実施例8の伸縮軸を示し、雄シャフト、雌シャフト及びスリーブを断面にした、図2のII−II拡大断面図相当である。 本発明の実施例9の伸縮軸を示し、(1)は図2のII−II拡大断面図相当、(2)は図17(1)のW部拡大断面図である。 図17(1)からスリーブを取り外して、雄シャフトと雌シャフトだけを示す拡大断面図である。 図17(1)で、雄シャフトにスリーブを取り付け、雌シャフトを外嵌する前の状態を示す拡大断面図である。 図17(2)のX部拡大断面図である。
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 アウターシャフト(雌シャフト)
12B インナーシャフト(雄シャフト)
12C アウターシャフト(雌シャフト)
12D インナーシャフト(雄シャフト)
121B 大径軸部
122B 小径軸部
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 雌中間シャフト
16B 雄中間シャフト
17 自在継手
18 車体
19 軸心
191、192、193 中心線
20 アシスト装置
21 ギヤハウジング
22 入力軸
221 内径孔
23 出力軸
24 トーションバー
25 ウォームホイール
26 電動モータ
261 ケース
27 ウォーム
28 トルクセンサ
29A、29B、29C 軸受
30 ステアリングギヤ
31 入力軸
32 タイロッド
41 軸方向溝
411 外側面
412 底面
413 内側面
414 接続面
415 側面
416 外側面
417 内側面
421 平行内周面
422 R面
423 傾斜内周面
424 接続面
431 外側面
432 底面
433 内側面
434 接続面
44 軸方向溝
441 側面
442 底面
444 接続面
51 軸方向凸条
511 側面
512 頂面
5121 山形の頂面
514 接続面
5141 山形の接続面
515 凸部
516 外側面
517 内側面
518 内側面
519 側面
521 平行外周面
531 側面
532 頂面
534 接続面
54 軸方向凸条
541 側面
542 頂面
544 接続面
545 凸部
61 平行隙間
62 傾斜隙間
63 内側円弧状隙間
64 外側円弧状隙間
65 平行隙間
66 傾斜隙間
67 矩形隙間
71 スリーブ
711 平行スリーブ部
712 傾斜スリーブ部
7121 傾斜スリーブ部
713 付勢スリーブ部
7131、7132、7133、7134 付勢スリーブ部
714 連結スリーブ部
7141、7142、7143、7144、7145 連結スリーブ部
715 潤滑剤を溜める凹部
72 スリーブ
721 平行スリーブ部
722 傾斜スリーブ部
723 付勢スリーブ部

Claims (26)

  1. 非円形の外周形状を有する雄シャフト、
    上記雄シャフトの外周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非円形の内周形状を有する雌シャフト、
    上記非円形の外周と非円形の内周との間の隙間に形成され、間隔が略一定の平行隙間、
    上記非円形の外周と非円形の内周との間の隙間に形成され、間隔が所定の傾斜で変化し、最大隙間部または最小隙間部のいずれか一方が上記平行隙間に連続的に接続する傾斜隙間、
    上記平行隙間に介挿され、所定の回転トルクが作用した時に、上記雌シャフトの非円形の内周及び雄シャフトの非円形の外周の両方に接触する弾性変形可能な平行スリーブ部、
    上記傾斜隙間に介挿されて上記平行スリーブ部に連続的に接続し、上記雌シャフトの非円形の内周及び雄シャフトの非円形の外周の両方に常時接触する弾性変形可能な傾斜スリーブ部、
    上記非円形の外周と非円形の内周との間の隙間に介挿されて、上記平行スリーブ部または傾斜スリーブ部に連続的に接続し、上記傾斜スリーブ部を上記傾斜隙間の最大隙間部側から最小隙間部側に向かって付勢して予圧を付与する弾性変形可能な付勢スリーブ部を備えたこと
    を特徴とする伸縮軸。
  2. 請求項1に記載された伸縮軸において、
    上記傾斜スリーブ部のくさび角度が傾斜スリーブ部の摩擦角以上に設定されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  3. 請求項1に記載された伸縮軸において、
    上記雄シャフトの外周及び雌シャフトの内周は矩形に形成され、
    上記矩形の外周と矩形の内周との間に形成された隙間に、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部が介挿されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  4. 請求項1に記載された伸縮軸において、
    上記雌シャフトの内周、または、雄シャフトの外周のいずれか一方には、軸心から略放射状に複数の軸方向溝が形成され、
    上記雌シャフトの内周、または、雄シャフトの外周のいずれか他方には、軸心から略放射状に上記軸方向溝と同一位相位置に、軸方向溝との間に隙間を有する複数の軸方向凸条が形成され、
    上記軸方向溝と軸方向凸条との間に形成された隙間に、上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部が介挿されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  5. 請求項から請求項までのいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、
    天然ゴム、合成ゴム、天然ゴムと合成ゴムの混合物のうちのいずれか一つ、
    又は、天然ゴム、合成ゴム、天然ゴムと合成ゴムの混合物のうちのいずれか一つに、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で成形されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  6. 請求項から請求項までのいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、
    ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料を基本にし、
    二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で成形されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  7. 請求項から請求項までのいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、
    ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料を基本にし、
    炭素繊維、カーボンビーズのうちの少なくともいずれか一つを含有させた材質で成形されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  8. 請求項から請求項までのいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は射出成形で成形されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  9. 請求項から請求項までのいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、
    ばね鋼で成形されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  10. 請求項から請求項までのいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記雌シャフト及び雄シャフトは、
    炭素を0.04%以上含有する鋼、アルミニウム合金、高分子材料のうちのいずれか一つで成形されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  11. 請求項から請求項までのいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記雌シャフト及び雄シャフトは、冷間鍛造、熱間鍛造、プレス、スウェージング、引き抜き成形、押し出し成形、切削加工のうちのいずれか一つで成形されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  12. 請求項から請求項までのいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、上記雄シャフトの外周に軸方向に相対移動不能に固定されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  13. 請求項12に記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、または、付勢スリーブ部の少なくともいずれか一方の上記雌シャフトの内周との接触面、または、上記雌シャフトの内周には、潤滑剤を溜める凹部が形成されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  14. 請求項12に記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部の少なくともいずれか一方の軸方向の両端が、上記雄シャフトの外周に放射方向外側に突出して形成した凸部に当接して、雄シャフトの外周に軸方向に相対移動不能に固定されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  15. 請求項から請求項までのいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部は、上記雌シャフトの内周に軸方向に相対移動不能に固定されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  16. 請求項15に記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、または、付勢スリーブ部の少なくともいずれか一方の上記雄シャフトの外周との接触面、または、上記雄シャフトの外周には、潤滑剤を溜める凹部が形成されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  17. 請求項または請求項のいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部は上記平行隙間に沿って周方向に移動可能であり、
    上記傾斜スリーブ部は上記傾斜隙間に沿って周方向に移動可能であること
    を特徴とする伸縮軸。
  18. 請求項4に記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部は上記平行隙間に沿って放射方向に移動可能であり、
    上記傾斜スリーブ部は上記傾斜隙間に沿って放射方向に移動可能であること
    を特徴とする伸縮軸。
  19. 請求項から請求項までのいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記付勢スリーブ部は、少なくとも上記雄シャフトの外周または雌シャフトの内周のいずれか一方に対して接触して形成されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  20. 請求項19に記載された伸縮軸において、
    上記付勢スリーブ部は波形形状に形成されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  21. 請求項19に記載された伸縮軸において、
    上記付勢スリーブ部は、上記傾斜スリーブ部よりも薄肉に形成されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  22. 請求項または請求項のいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部の三要素で構成される部分スリーブが、上記非円形の外周と非円形の内周との間の隙間に複数配置され、この部分スリーブの両端が互いに連続的に接続されて環状に形成されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  23. 請求項に記載された伸縮軸において、
    上記平行スリーブ部、傾斜スリーブ部、及び、付勢スリーブ部の三要素で構成される部分スリーブが、上記軸方向溝と軸方向凸条との間の隙間に複数配置され、この部分スリーブの両端が互いに連続的に接続されて環状に形成されていること
    を特徴とする伸縮軸。
  24. 請求項22または請求項23のいずれかに記載された伸縮軸において、
    上記部分スリーブを上記雄シャフトの外周に外嵌した後、上記雄シャフトの外周に上記雌シャフトの内周を外嵌し、その後、雌シャフトの外周を押圧して縮径すること
    を特徴とする伸縮軸。
  25. 雄シャフト、
    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、または、雄シャフトの外周のいずれか一方に、軸心から略放射状に形成された複数の軸方向溝、
    上記雌シャフトの内周、または、雄シャフトの外周のいずれか他方に、軸心から略放射状に上記軸方向溝と同一位相位置に形成され、上記軸方向溝との間に隙間を有する複数の軸方向凸条、
    上記軸方向溝と軸方向凸条との間の隙間に形成され、放射方向の間隔が略一定の平行隙間、
    上記軸方向溝と軸方向凸条との間の隙間に形成され、放射方向の間隔が所定の傾斜で変化し、最大隙間部または最小隙間部のいずれか一方が上記平行隙間に連続的に接続する傾斜隙間、
    上記平行隙間に介挿され、所定の回転トルクが作用した時に、上記雌シャフトの内周及び雄シャフトの外周の両方に接触する弾性変形可能な平行スリーブ部、
    上記傾斜隙間に介挿されて上記平行スリーブ部に連続的に接続し、上記雌シャフトの内周及び雄シャフトの外周の両方に常時接触する弾性変形可能な傾斜スリーブ部、
    上記軸方向溝と軸方向凸条との間の隙間に介挿されて、上記平行スリーブ部または傾斜スリーブ部に連続的に接続し、上記傾斜スリーブ部を上記傾斜隙間の最大隙間部側から最小隙間部側に向かって付勢して予圧を付与する弾性変形可能な付勢スリーブ部を備えたこと
    を特徴とする伸縮軸。
  26. 請求項1から請求項25までのいずれかに記載された伸縮軸を有するステアリング装置。
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