JP2005042761A - 伸縮自在シャフト - Google Patents
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Abstract
【課題】伸縮自在シャフトのスプライン嵌合の摺動抵抗を小さくしつつ、摩耗等を生じたスプライン嵌合のがたつきの防止を長期間にわたり達成する。
【解決手段】本伸縮自在シャフトとしての車両用操舵装置用の中間軸２では、雌スプライン１６を形成した筒状の外軸部１３に、雄スプライン１５を形成した内軸部１４を挿入してなる。外軸部１３の開口端１８から所定長さのスリット２１を形成することにより、弾性的に縮径可能な縮径可能部２３を形成する。この縮径可能部２３を弾性的に締め付ける締め付け部材２５を設ける。縮径可能部２３は、締め付け部材２５の締め付けによる撓み量を増大させるための薄肉部３３を部分的に含む。縮径可能部２３を撓み易くして、スプライン嵌合のより大きな摩耗量に追従し、がたつきなく締め付け部材２５の締め付け力を弱くできる。
【選択図】 図４
【解決手段】本伸縮自在シャフトとしての車両用操舵装置用の中間軸２では、雌スプライン１６を形成した筒状の外軸部１３に、雄スプライン１５を形成した内軸部１４を挿入してなる。外軸部１３の開口端１８から所定長さのスリット２１を形成することにより、弾性的に縮径可能な縮径可能部２３を形成する。この縮径可能部２３を弾性的に締め付ける締め付け部材２５を設ける。縮径可能部２３は、締め付け部材２５の締め付けによる撓み量を増大させるための薄肉部３３を部分的に含む。縮径可能部２３を撓み易くして、スプライン嵌合のより大きな摩耗量に追従し、がたつきなく締め付け部材２５の締め付け力を弱くできる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【技術分野】
この発明は、車両用操舵装置等に用いられる伸縮自在シャフトに関する。
【０００２】
【背景技術】
伸縮自在シャフトには、筒状の外軸部と、これに嵌合される内軸部とを有するものがある。内軸部および外軸部は、互いに相対摺動できるように、互いにスプライン嵌合される。
また、従来の伸縮自在シャフトには、スプライン嵌合にがたつきを生じないようにするがたどり機能を有するものがある。すなわち、上述の外軸部の端部には、開口端に開放されて軸方向に所定長さで延びる複数のスリットが形成され、これとともに、スリット間に片持ち状の弾性変形可能な複数の舌片が形成される。舌片は、断面形状が軸方向について一定で円弧形状をなす。舌片の外周には、この外周を弾力的に締め付ける締め付け部材が嵌められる。この締め付け部材の締め付け力により舌片が弾性変形し、外軸部の端部が縮径し、スプライン嵌合にがたつきが生じないようにする（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実公昭６３−１７８６２号公報（第１図）
【特許文献２】
特開昭６２−１０６１２７号公報（第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、経年変化が進行すると、スプライン歯の摩耗量が大きくなるので、その摩耗量に比べて舌片の弾性撓み量が不十分になり、スプライン嵌合にがたつきが生じるようになる。
そこで、がたつきが生じない期間を長くしたいという要望に応えるべく、舌片の弾性撓み量をより大きな摩耗量に追従できるように、締め付け部材の締め付け力を強くすることが考えられる。しかし、締め付け力を強くすると、スプライン嵌合の摺動抵抗が大きくなる。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、スプライン嵌合の摺動抵抗を小さくできて、しかも、がたつきをより長期間にわたり防止できる伸縮自在シャフトを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための第１の発明の伸縮自在シャフトは、雌スプラインを軸方向に形成した筒状の外軸部に、雌スプラインに係合する雄スプラインを軸方向に形成した内軸部を挿入してなる伸縮自在シャフトにおいて、上記筒状の外軸部の開口端から軸方向に所定長さで延びるスリットを形成することで外軸部の開口端から上記所定長さの領域に設けられる弾性的に縮径可能な縮径可能部と、この縮径可能部の周囲を取り囲んでこれを弾性的に締め付ける締め付け部材とを備え、上記縮径可能部は、締め付け部材の締め付けによって撓み易くするための薄肉部を部分的に含むことを特徴とする。この発明によれば、縮径可能部がスプライン嵌合のより大きな摩耗量に追従できる。その結果、摩耗を生じても、がたつきをより長期間にわたり防止でき、しかも、弱い締め付け力の締め付け部材を用いて摺動抵抗を小さくできる。また、部分的な薄肉部は、縮径可能部全体を薄肉に形成する場合に比べて、容易且つ安価に形成できる。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、上記薄肉部は周方向に延びる溝により形成され、締め付け部材は溝よりも開口端側に配置されることを特徴とする。この発明によれば、締め付け部材の締め付け力により、縮径可能部を効果的に撓ませることができる。従って、より一層長期間にわたるがたつきの防止や、摺動抵抗を小さくすることにとって好ましい。
第３の発明は、第１または第２の発明において、上記雄スプラインおよび雌スプラインの少なくとも一方の歯面の少なくとも一部は、合成樹脂部材により被覆形成されることを特徴とする。この発明によれば、金属部材同士の接触を抑制できるので、金属部材同士の接触に起因する異音の発生を抑制できる。万一、合成樹脂部材にへたり（経年変化や塑性変形）を生じることがあるとしても、第１の発明の作用と同様にして、縮径可能部がへたりに追従できる。従って、へたりに起因するがたつきをより一層長期間にわたり防止できる。
【０００８】
第４の発明は、第１から第３の発明の何れかにおいて、上記縮径可能部は、締め付け部材が嵌合する嵌合部を有し、外軸部の外周に上記嵌合部よりも大径であって締め付け部材を仮保持可能な仮保持部が、外軸部に設けられることを特徴とする。この発明によれば、例えば、組み付け時に、締め付け部材を締め付け状態で仮保持部に仮保持することができる。仮保持部は高剛性なので、仮保持状態の締め付け部材の締め付け力を受け止めて、この締め付け力が縮径可能部にかかることを抑制できる。その結果、仮保持状態でスプライン嵌合の摺動抵抗を低減でき、例えば、伸縮自在シャフトを組み付け易くできる。
【０００９】
【発明を実施するための最良の形態】
以下では、この発明の一実施形態の伸縮自在シャフトとしての中間軸を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、上述の中間軸を設けた車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、車両用操舵装置１は中間軸２を有する。中間軸２は、インターミディエイトシャフトとも呼ばれて、車輪（図示せず）を操向するためにステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを、一方の端部４ａにステアリングホイール３を連結されるステアリングシャフト４から、車輪を操向するための舵取り機構５へ伝達する。
【００１０】
車両用操舵装置１は、操舵トルクを伝達する上述のステアリングシャフト４と、このステアリングシャフト４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６とを有する。ステアリングシャフト４の他方の端部４ｂに、第１および第２の自在継手７，８を有する本中間軸２等を介して上述の舵取り機構５の回転軸９が連結される。ステアリングホイール３が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト４等を介して舵取り機構５に伝達され、これにより車輪を操向することができる。
【００１１】
ステアリングシャフト４は、一端にステアリングホイール３を連結するアッパシャフト１０と、ロアシャフト１１とを有する。アッパシャフト１０とロアシャフト１１とは、ステアリングシャフト４の軸方向Ｓに沿って互いに相対移動自在に且つ一体回転するように、スプライン嵌合により互いに連結されている。
車両用操舵装置１では、ステアリングコラム６を位置調節可能に車体１２（一部のみ図示）に支持して、ステアリングホイール３の位置を調節できるようにされている。位置調節に伴いステアリングシャフト４の他方の端部４ｂの位置が変化することがある。また、走行時に舵取り機構５の位置が変化することがある。このような位置の変化を吸収できるように、中間軸２は伸縮自在とされる。
【００１２】
以下、中間軸２が、本発明の伸縮自在シャフトである場合に則して説明するが、後述するように、本発明の伸縮自在シャフトをステアリングシャフト４に適用してもよい。
中間軸２は、上述の第１の自在継手７と、外軸部１３と、内軸部１４と、上述の第２の自在継手８とを有し、これらを一体回転可能に互いに連結している。
図２および図３Ａを参照して、中間軸２は、筒状の外軸部１３と内軸部１４とを同一軸線上に有し、外軸部１３に内軸部１４を挿入してなる。両軸部１３，１４は、中間軸２の軸方向Ｓに相対摺動自在に互いにスプライン嵌合される。
【００１３】
内軸部１４は、鋼等の金属部材により形成される中空軸からなる。内軸部１４の外周に、雄スプライン１５が軸方向Ｓに延びて形成される。雄スプライン１５は、軸方向Ｓに所定長さで延びる多数のスプライン歯１５ａ（一部のみ図示）を有する。
外軸部１３は、雄スプライン１５と係合する雌スプライン１６を有する。雌スプライン１６は、外軸部１３の内周１７に形成され、外軸部１３の開口端１８からその軸方向Ｓに所定長さで延びる多数のスプライン歯１６ａ（一部のみ図示）を有する。
【００１４】
図３Ｂおよび図４を参照して、外軸部１３は、筒状に形成された金属部材１９と、この金属部材１９の内周に被覆される合成樹脂部材２０とを有する。金属部材１９は、外軸部１３の主要な形状を鋼等により形成する。合成樹脂部材２０は、下地としての金属部材１９の表面にコーティング加工されてなる被膜からなる。合成樹脂部材２０は、外軸部１３の内周１７を周方向Ｔに連続して形成し、外軸部１３の内周１７を軸方向Ｓについて開口端１８から所定距離Ｌ１までの領域に連続して形成する。所定距離Ｌ１は、回転力伝達時のスプライン嵌合の最大嵌合長に等しく設定される。回転力の伝達時に中間軸２が伸縮するのに伴い、内軸部１４が外軸部１３内に最も深くまで入り込むときに、軸方向Ｓについて、上述の所定距離Ｌ１の領域にある雌スプライン１６の歯面１６ａと雄スプライン１５の歯面１５ａとが互いに当接する。
【００１５】
合成樹脂部材２０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、フッ素化合物等の固体潤滑剤の一種または複数種を含み、低摩擦特性を有する。また、合成樹脂部材２０は、バインダーとしての合成樹脂を含んでも良い。
図２および図３Ａを参照して、外軸部１３は、筒状をなし、外軸部１３の開口端１８から切り込み端２１ａまで軸方向Ｓに平行に直線状に所定長さＬ２で延びるスリット２１を形成される。
【００１６】
スリット２１は複数例えば、４つを設けられ、周方向Ｔについて均等に配置され、複数のスリット２１は互いに同様に形成される。スリット２１は、開口端１８、内周１７、および外周２２に開放される。
外軸部１３は、弾性的に縮径可能な縮径可能部２３と、周方向Ｔに連続した円筒形状をなす主体部２４とを有する。
主体部２４は、縮径可能部２３に隣接し開口端１８から離れて設けられる。
【００１７】
縮径可能部２３は、スリット２１を形成することにより外軸部１３に形成され、外軸部１３の開口端１８から上記所定長さＬ２の領域Ｒ２に設けられる。この領域Ｒ２は、図４においてスリット２１の切り込み端２１ａを含む軸方向に直交する仮想平面ＲＬよりも開口端１８側となる左側の領域である。
縮径可能部２３は、主体部２４から延設される片持ち状の弾性片部からなり、スリット２１の数に応じた数、本実施形態では複数例えば４つが設けられる。弾性片部はスリット２１により分割された断面円弧状をなす。
【００１８】
図２と図４を参照して、中間軸２は、外軸部１３の縮径可能部２３の周囲を取り囲んで縮径可能部２３を弾性的に締め付ける締め付け部材２５を備える。
締め付け部材２５は、ばね鋼等の弾性部材により形成され、一周を超えて延びる円弧形状をなす。一対の円弧端２５ａ，２５ｂは、互いに周方向Ｔに嵌まり合う凹凸形状に形成される。一方の円弧端２５ａの先端からは、径方向外方に延設される延設部２５ｃが設けられる。他方の円弧端２５ｂの先端は二股に分かれていて、分かれた先端から径方向外方に延設される２つの延設部２５ｄがそれぞれ設けられる。延設部２５ｃ，２５ｄは、締め付け部材２５を拡径するための操作部として機能する。両円弧端２５ａ，２５ｂの先端から周方向Ｔについて所定長さの部分同士が、軸方向Ｓからみて互いに重なり合っている。円弧端２５ａ，２５ｂの重なり合う部分の周方向Ｔの長さを短くするように延設部２５ｃ，２５ｄ同士を互いに接近させることにより、締め付け部材２５を拡径することができ、締め付け部材２５を外軸部１３に容易に装着することができる。自然状態の締め付け部材２５の内径は、外軸部１３の外周２２の外径よりも小さくされ、締め付け部材２５は、弾性変形して拡径された状態で、外軸部１３の外周２２に嵌められる。これにより、締め付け部材２５は、外軸部１３を径方向内方に弾力的に締め付けるようになっている。
【００１９】
縮径可能部２３の外周２２は、開口端１８に近接し周方向Ｔに延びる第１の溝２６と、スリット２１の切り込み端２１ａに近接し周方向Ｔに延びる第２の溝２７と、開口端１８と第１の溝２６との間に設けられる第１の大径部２８と、第１の溝２６および第２の溝２７の間に設けられる第２の大径部２９とを有する。第２の大径部２９の外径は、主体部２４の外径と等しく形成され、第１の大径部２８よりも大径に形成される。第１の溝２６は、第２の溝２７よりも開口端１８寄りに形成される。
【００２０】
第１の溝２６は、締め付け部材２５が嵌合し開口端１８に近接する嵌合部３０と、軸方向Ｓについての嵌合部３０の両側に設けられ径方向外方に延びる円弧形状をなす２つの段部３１，３２とを有する。２つの段部３１，３２が、外軸部１３に対する締め付け部材２５の相対移動を規制する位置規制部として機能し、締め付け部材２５の脱落や位置ずれを防止する。嵌合部３０は、自然状態の締め付け部材２５の内径よりも大きく形成される。
【００２１】
本実施の形態では、縮径可能部２３は、締め付け部材２５の締め付けによって撓み易くするための薄肉部３３を部分的に含み、これとともに、薄肉部３３よりも厚肉の厚肉部３４を部分的に含む。
厚肉部３４は、薄肉部３３と軸方向Ｓに並び、第１の溝２６を形成する。
薄肉部３３は第２の溝２７により形成される。第２の溝２７は、スリット２１の切り込み端２１ａに対応する縮径可能部２３の基端部に設けられ、断面矩形をなし、外周２２と両側のスリット２１とに開放される。第２の溝２７の底面と、外軸部１３の内周１７との間に薄肉部３３が形成される。薄肉部３３は、外軸部１３の主体部２４よりも薄肉とされ、縮径可能部２３における嵌合部３０を形成する部分２３ａよりも薄肉とされる。薄肉部３３の外径は、外軸部１３の主体部２４の外径よりも小さく、且つ嵌合部３０の外径よりも小さくされる。薄肉部３３の断面形状は、第２の溝２７の溝幅に相当する軸方向Ｓの区間において一定とされる。
【００２２】
嵌合部３０および締め付け部材２５は、軸方向Ｓについて、薄肉部３３および第２の溝２７から離れて且つこれらよりも開口端１８側に配置される。
図５Ａ，図５Ｄを参照して、中間軸２の組立途中において、内軸部１４と外軸部１３とを互いに嵌合し且つ締め付け部材２５を嵌合部３０に装着していない状態では、外軸部１３の縮径可能部２３および主体部２４と、内軸部１４とは、周方向Ｔおよび径方向に遊びを互いに持っていて、両スプライン１５，１６の歯面１５ｂ，１６ｂ同士の間に隙間を開けることができるようにされている。
【００２３】
図５Ｂ，図５Ｅを参照して、締め付け部材２５を嵌合部３０に装着した状態では、締め付け部材２５の付勢により薄肉部３３が主に撓み変形し、縮径可能部２３の厚肉部３４が縮径する。これにより、雄スプライン１５と雌スプライン１６との歯面１５ｂ，１６ｂ同士が互いに当接して、雄スプライン１５と雌スプライン１６とががたつきなく噛み合う。
図５Ｃ，図５Ｆを参照して、締め付け部材２５を嵌合部３０に装着した後に経年変化を経た状態では、例えば、雌スプライン１６の歯面１６ｂの合成樹脂部材２０の膜厚が薄くなり、へたりを生じることがある。へたりを生じる場合であっても、膜厚の減少に追従して、薄肉部３３がより大きく変形する。これに伴い、縮径可能部２３の撓み量は、組立完了直後の撓み量の値Ｄ１（図５Ｅを参照）よりも大きな値Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）となり、縮径可能部２３の内径は、組立完了直後の内径よりも小さくなる。その結果、雄スプライン１５と雌スプライン１６とのがたつきのない噛み合いが維持される。
【００２４】
また、小トルク伝達時には、外軸部１３の縮径可能部２３と内軸部１４とががたつきなく噛み合い、大トルク伝達時には、外軸部１３の縮径可能部２３および主体部２４と内軸部１４とががたつきなく噛み合う。
このように本発明の実施形態によれば、図５Ｅ，Ｆに示すように、仮に合成樹脂部材２０にへたりや摩耗を生じても、薄肉部３３により縮径可能部２３が撓み易くなり、スプライン嵌合のより大きなへたり量やより大きな摩耗量に追従できる。その結果、がたつきをより長期間にわたり防止できる効果を得る。しかも、この効果を得るための締め付け部材２５に、新品状態で締め付け力の弱いものを用いることができるので、スプライン嵌合の摺動抵抗を小さくできる。
【００２５】
摺動抵抗を小さくできることにより、通例、スプライン嵌合の摩耗量を小さくできる。その結果、摩耗が生じてもがたつきが生じないで済む期間をより一層長くすることができる。
また、締め付け力を弱めることにより、合成樹脂部材２０にへたりを生じにくくできる。その結果、へたりが生じてもがたつきが生じないで済む期間をより一層長くすることができる。
【００２６】
また、薄肉部３３を部分的に設けることにより、縮径可能部２３の全体を薄肉に形成する場合に比べて、薄肉部３３を容易に形成することができるので、薄肉部３３の肉厚をより一層薄くできる。その結果、縮径可能部２３をより一層撓み易くできる。しかも、薄肉部３３を安価に形成することができる
さらに、締め付け部材２５の締め付け力を弱めることができることにより、締め付け部材２５における変形量と締め付け力との関係を容易に調節できる。すなわち、締め付け力が大きくなると、締め付け部材２５が大型化する傾向にあり、限られたスペースに配置する場合に、締め付け部材２５の設計の自由度が低下する。一方、上述のように締め付け力を小さくできることにより、締め付け部材２５の設計の自由度が高まるので、上述の関係を容易に調節することができる。例えば、締め付け部材２５の変形量の所定変化量に対する締め付け力の変化量を小さくでき、使用開始時と、長期間が経過して摩耗量等が大きくなったときとを比べて、締め付け力があまり変化しないようにできる。
【００２７】
また、摩耗やへたり等が生じてもがたつきが生じないですむ期間を従来と同程度にし、締め付け部材２５の締め付け力をより一層弱めることもできる。
図４を参照して、薄肉部３３を設けたことにより、縮径可能部２３の撓み量を所定量で得るためのスリット２１の長さを短くすることもできる。これに伴い、中間軸２の軸方向Ｓの長さが同じ場合に、外軸部１３の主体部２４と内軸部１４の対応する部分との嵌合長を長くできる結果、主体部２４と内軸部１４との間で伝達できる最大トルクに相当するスプライン歯の捩じり強度を高くできる。
【００２８】
縮径可能部２３を撓み易くする点では、複数のスリット２１を設けることが、また、薄肉部３３を全ての縮径可能部２３に設けることが、有利である。
周方向Ｔに延びる第２の溝２７により薄肉部３３を安価に形成できる。
また、締め付け部材２５を第２の溝２７よりも開口端１８側に配置することにより、締め付け部材２５の締め付け力による薄肉部３３の回りの曲げモーメントを大きくでき、縮径可能部２３を効果的に撓ませて、例えば、撓み量をより大きくすることができる。従って、より一層長期間にわたるがたつきの防止や、摺動抵抗を小さくすることにとって好ましい。また、開口端１８側の締め付け部材２５と基端側の薄肉部３３とを離すことがより好ましい。
【００２９】
図３Ｂと図４を参照して、雌スプライン１６の歯面１６ｂの少なくとも一部が合成樹脂部材２０により形成されることにより、外軸部１３および内軸部１４の金属部材同士の接触を抑制できるので、金属部材同士の接触に起因する異音の発生を抑制できる。また、合成樹脂部材２０が低摩擦特性を有する場合には、摺動抵抗をより一層小さくすることができる。
合成樹脂部材２０が外軸部１３の内周１７の一部分のみを形成し、より好ましくは、スプライン歯１６ａの一部分のみを形成するようにした。これにより、合成樹脂により外軸部１３の内周１７の全体を形成する場合に比べて、通例高価な低摩擦特性の合成樹脂部材２０の合成樹脂材料の使用量を少なくでき、外軸部１３を安価にできる。しかも、合成樹脂部材２０を、摺動抵抗の低減やがたどりに寄与する所定距離Ｌ１の上述の領域に重点的に配置して、摺動抵抗を小さくすることを少量の合成樹脂部材２０により効果的に達成できる。
【００３０】
図６を参照して、外軸部１３の主体部２４は、組立等のために、締め付け部材２５の少なくとも一部を仮保持可能な仮保持部３５を有する。この仮保持部３５は、外軸部１３の縮径可能部２３に近接して設けられ嵌合部３０よりも大径の大径部からなる。
仮保持部３５は、スリット２１の切り込み端２１ａに隣接し、スリット２１のない剛性の高い主体部２４に設けられる。仮保持部３５にある外周２２の部分は、第２の大径部２９の外径と等しいかまたは若干量大きくされている。仮保持部３５にある外周２２の部分は、開口端１８からは遠い側にある締め付け部材２５の一方の端縁２５ｅを締め付け状態で仮保持し、仮保持された締め付け部材２５は第２の溝２７に被さり、締め付け部材２５の他方の端縁２５ｆが第２の大径部２９にある外周２２の部分に締め付け状態で乗り上げて受けられている。
【００３１】
主体部２４に仮保持部３５を設けることにより、例えば、中間軸２を車両に組み付ける時に、締め付け状態の締め付け部材２５の少なくとも一部を仮保持部３５に仮保持することができる。仮保持部３５は高剛性なので、仮保持状態の締め付け部材２５の締め付け力を受け止めて、この締め付け力が縮径可能部２３にかかることを抑制できる。その結果、仮保持状態でのスプライン嵌合の摺動抵抗を低減でき、例えば、手動操作で中間軸２を伸縮でき、中間軸２を組み付け易くできる。
【００３２】
図１を参照して、例えば、中間軸２を車体に組み付ける際には、中間軸２の第１の自在継手７をステアリングシャフト４の端部４ｂに連結して位置規制した状態で、中間軸２の第２の自在継手８を舵取り機構５の回転軸９に連結するために、中間軸２を伸縮させている。この伸縮の前に、図６に示すように締め付け部材２５を仮保持部３５に仮保持しておくことにより、中間軸２を容易に伸縮できて、第２の自在継手８と回転軸９とを容易に連結できる。連結後に締め付け部材２５を仮保持部３５から嵌合部３０に移動させ装着する。
【００３３】
締め付け部材２５の一部である端縁２５ｆが第２の大径部２９に乗り上げた状態で締め付け部材２５の残りの一部である端縁２５ｅが仮保持部３５に仮保持される場合には、仮保持部３５から嵌合部３０への締め付け部材２５の移動時に締め付け部材２５が第２の溝２７の縁部と引っ掛かる虞がない。例えば、締め付け部材２５を僅かに拡径させるだけで、軽くスライドさせることができる。
次に、上述の実施形態の変形例を説明する。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略して同じ符号を付しておく。
【００３４】
図７に示すように、外軸部１３に代えて外軸部３６を用いてもよい。外軸部３６は、筒状部材からなる合成樹脂部材３７と、この合成樹脂部材３７を一体回転可能に支持する金属部材３８とを有する。金属部材３８は、内周の開口端１８寄りの部分に同心の保持孔３８ａを有し、この保持孔３８ａ内に合成樹脂部材３７を嵌合状態で保持する。また、合成樹脂部材３７は、内周３７ａに雌スプライン１６を形成され、円筒面形状の外周３７ｂを有し、軸方向Ｓについて所定長さで形成される。この所定長さは、開口端１８から締め付け部材２５の一方の端縁２５ｅの位置までの長さに等しく設定される。合成樹脂部材３７は、外軸部３６の内周１７の一部分のみを、また、雌スプライン１６の一部分のみを形成して、安価にできる。
【００３５】
また、合成樹脂部材２０，３７に代えて、雄スプライン１５の歯面１５ａの一部を形成する合成樹脂部材（図示せず）を設けることも考えられる。また、この雄スプライン１５を形成する合成樹脂部材と、合成樹脂部材２０，３７とを併用することも考えられる。雄スプライン１５を形成する合成樹脂部材は、合成樹脂部材２０と同様に、異音抑制、摺動抵抗低減等の効果を同様に発揮する。
また、両スプライン１５，１６の歯面１５ａ，１６ａ全体を、上述の上記合成樹脂部材のみによりまたは金属部材のみにより形成することも考えられる。金属部材のみの場合には、金属部材同士の摩耗に追従して、より長期間にわたるがたつきの防止と、摺動抵抗の低減とを達成できる。
【００３６】
薄肉部３３を、外軸部１３の内周１７に形成した溝（図示せず）と外軸部１３の外周２２との間に形成してもよいし、外軸部１３の内周１７に形成した溝と第２の溝２６との間に形成してもよい。
仮保持部３５は、締め付け部材２５の内周の全体をこれに当接して仮保持し、締め付け部材２５が第２の溝２７に被さらないようにしてもよい。また、仮保持部３５は、縮径可能部２３に隣接するものの他、縮径可能部２３との間に若干の距離を開けるものも考えられ、縮径可能部２３に近接して設けるのがよい。
【００３７】
図示しないが、嵌合部３０に装着された締め付け部材２５と第２の溝２７との少なくとも一部同士が径方向からみたときに互いに重なるように配置することや、外軸部１３の外周２２を軸方向Ｓについて一定の外径に形成することや、仮保持部３５を省略することや、締め付け部材２５をその円弧端２５ａ，２５ｂ同士が互いに嵌まりあわないようなＣ字形形状に形成することも考えられる。
また、上述したように本発明の伸縮自在シャフトを、ステアリングシャフト４に適用し、このステアリングシャフト４を中間軸３０と同様の構成にしてもよい。その場合、外軸部としてのアッパシャフト１１の端部は、外軸部１３の端部と同様に形成され、また、内軸部としてのロアシャフト１２の端部は、内軸部１４の端部と同様に形成されることになる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の伸縮自在シャフトとしての中間軸を含む車両用操舵装置の概略構成の側面図である。
【図２】図１に示す中間軸の主要部の分解斜視図である。
【図３】図２に示す中間軸の主要部の横断面図であり、図４に示す ＩＩＩＡ− ＩＩＩＡ断面を図３Ａに示し、図３Ａに示す ＩＩＩＢ部の拡大図を図３Ｂに示す。
【図４】図２に示す中間軸の主要部の縦断面図であり、図３Ａに示すＩＶ−ＩＶ断面を示す。
【図５】図２に示す中間軸の主要部の動作を説明するための模式図であり、締め付け部材の装着前の状態を図５Ａと図５Ｄに、締め付け部材の装着直後の状態を図５Ｂと図５Ｅに、経年変化の生じた状態を図５Ｃと図５Ｆに示し、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは図３Ｂに相当する部分を示し、図５Ｄ、図５Ｅおよび図５Ｆは図４の上半分に図示された部分に相当する部分を示す。
【図６】図２に示す中間軸の主要部の拡大断面図であり、締め付け部材を仮保持する状態を示す。
【図７】本発明の一実施形態の変形例の伸縮自在シャフトとしての中間軸の主要部の断面図であり、図２の主要部に相当する部分を示す。
【符号の説明】
２ 中間軸（伸縮自在シャフト）
４ ステアリングシャフト（伸縮自在シャフト）
１３，３６ 外軸部
１４ 内軸部
１５ 雄スプライン
１５ｂ 雄スプラインの歯面
１６ 雌スプライン
１６ｂ 雌スプラインの歯面（一方の歯面）
１８ 外軸部の開口端
２０ 合成樹脂部材
２１ スリット
２２ 外軸部の外周
２３ 縮径可能部
２５ 締め付け部材
２７ 第２の溝（薄肉部を形成する溝）
３０ 嵌合部
３３ 薄肉部
３５ 仮保持部
Ｌ２ スリットの所定長さ
Ｒ２ スリットの所定長さの領域
Ｓ 軸方向
Ｔ 周方向
【技術分野】
この発明は、車両用操舵装置等に用いられる伸縮自在シャフトに関する。
【０００２】
【背景技術】
伸縮自在シャフトには、筒状の外軸部と、これに嵌合される内軸部とを有するものがある。内軸部および外軸部は、互いに相対摺動できるように、互いにスプライン嵌合される。
また、従来の伸縮自在シャフトには、スプライン嵌合にがたつきを生じないようにするがたどり機能を有するものがある。すなわち、上述の外軸部の端部には、開口端に開放されて軸方向に所定長さで延びる複数のスリットが形成され、これとともに、スリット間に片持ち状の弾性変形可能な複数の舌片が形成される。舌片は、断面形状が軸方向について一定で円弧形状をなす。舌片の外周には、この外周を弾力的に締め付ける締め付け部材が嵌められる。この締め付け部材の締め付け力により舌片が弾性変形し、外軸部の端部が縮径し、スプライン嵌合にがたつきが生じないようにする（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実公昭６３−１７８６２号公報（第１図）
【特許文献２】
特開昭６２−１０６１２７号公報（第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、経年変化が進行すると、スプライン歯の摩耗量が大きくなるので、その摩耗量に比べて舌片の弾性撓み量が不十分になり、スプライン嵌合にがたつきが生じるようになる。
そこで、がたつきが生じない期間を長くしたいという要望に応えるべく、舌片の弾性撓み量をより大きな摩耗量に追従できるように、締め付け部材の締め付け力を強くすることが考えられる。しかし、締め付け力を強くすると、スプライン嵌合の摺動抵抗が大きくなる。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、スプライン嵌合の摺動抵抗を小さくできて、しかも、がたつきをより長期間にわたり防止できる伸縮自在シャフトを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための第１の発明の伸縮自在シャフトは、雌スプラインを軸方向に形成した筒状の外軸部に、雌スプラインに係合する雄スプラインを軸方向に形成した内軸部を挿入してなる伸縮自在シャフトにおいて、上記筒状の外軸部の開口端から軸方向に所定長さで延びるスリットを形成することで外軸部の開口端から上記所定長さの領域に設けられる弾性的に縮径可能な縮径可能部と、この縮径可能部の周囲を取り囲んでこれを弾性的に締め付ける締め付け部材とを備え、上記縮径可能部は、締め付け部材の締め付けによって撓み易くするための薄肉部を部分的に含むことを特徴とする。この発明によれば、縮径可能部がスプライン嵌合のより大きな摩耗量に追従できる。その結果、摩耗を生じても、がたつきをより長期間にわたり防止でき、しかも、弱い締め付け力の締め付け部材を用いて摺動抵抗を小さくできる。また、部分的な薄肉部は、縮径可能部全体を薄肉に形成する場合に比べて、容易且つ安価に形成できる。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、上記薄肉部は周方向に延びる溝により形成され、締め付け部材は溝よりも開口端側に配置されることを特徴とする。この発明によれば、締め付け部材の締め付け力により、縮径可能部を効果的に撓ませることができる。従って、より一層長期間にわたるがたつきの防止や、摺動抵抗を小さくすることにとって好ましい。
第３の発明は、第１または第２の発明において、上記雄スプラインおよび雌スプラインの少なくとも一方の歯面の少なくとも一部は、合成樹脂部材により被覆形成されることを特徴とする。この発明によれば、金属部材同士の接触を抑制できるので、金属部材同士の接触に起因する異音の発生を抑制できる。万一、合成樹脂部材にへたり（経年変化や塑性変形）を生じることがあるとしても、第１の発明の作用と同様にして、縮径可能部がへたりに追従できる。従って、へたりに起因するがたつきをより一層長期間にわたり防止できる。
【０００８】
第４の発明は、第１から第３の発明の何れかにおいて、上記縮径可能部は、締め付け部材が嵌合する嵌合部を有し、外軸部の外周に上記嵌合部よりも大径であって締め付け部材を仮保持可能な仮保持部が、外軸部に設けられることを特徴とする。この発明によれば、例えば、組み付け時に、締め付け部材を締め付け状態で仮保持部に仮保持することができる。仮保持部は高剛性なので、仮保持状態の締め付け部材の締め付け力を受け止めて、この締め付け力が縮径可能部にかかることを抑制できる。その結果、仮保持状態でスプライン嵌合の摺動抵抗を低減でき、例えば、伸縮自在シャフトを組み付け易くできる。
【０００９】
【発明を実施するための最良の形態】
以下では、この発明の一実施形態の伸縮自在シャフトとしての中間軸を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、上述の中間軸を設けた車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、車両用操舵装置１は中間軸２を有する。中間軸２は、インターミディエイトシャフトとも呼ばれて、車輪（図示せず）を操向するためにステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを、一方の端部４ａにステアリングホイール３を連結されるステアリングシャフト４から、車輪を操向するための舵取り機構５へ伝達する。
【００１０】
車両用操舵装置１は、操舵トルクを伝達する上述のステアリングシャフト４と、このステアリングシャフト４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６とを有する。ステアリングシャフト４の他方の端部４ｂに、第１および第２の自在継手７，８を有する本中間軸２等を介して上述の舵取り機構５の回転軸９が連結される。ステアリングホイール３が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト４等を介して舵取り機構５に伝達され、これにより車輪を操向することができる。
【００１１】
ステアリングシャフト４は、一端にステアリングホイール３を連結するアッパシャフト１０と、ロアシャフト１１とを有する。アッパシャフト１０とロアシャフト１１とは、ステアリングシャフト４の軸方向Ｓに沿って互いに相対移動自在に且つ一体回転するように、スプライン嵌合により互いに連結されている。
車両用操舵装置１では、ステアリングコラム６を位置調節可能に車体１２（一部のみ図示）に支持して、ステアリングホイール３の位置を調節できるようにされている。位置調節に伴いステアリングシャフト４の他方の端部４ｂの位置が変化することがある。また、走行時に舵取り機構５の位置が変化することがある。このような位置の変化を吸収できるように、中間軸２は伸縮自在とされる。
【００１２】
以下、中間軸２が、本発明の伸縮自在シャフトである場合に則して説明するが、後述するように、本発明の伸縮自在シャフトをステアリングシャフト４に適用してもよい。
中間軸２は、上述の第１の自在継手７と、外軸部１３と、内軸部１４と、上述の第２の自在継手８とを有し、これらを一体回転可能に互いに連結している。
図２および図３Ａを参照して、中間軸２は、筒状の外軸部１３と内軸部１４とを同一軸線上に有し、外軸部１３に内軸部１４を挿入してなる。両軸部１３，１４は、中間軸２の軸方向Ｓに相対摺動自在に互いにスプライン嵌合される。
【００１３】
内軸部１４は、鋼等の金属部材により形成される中空軸からなる。内軸部１４の外周に、雄スプライン１５が軸方向Ｓに延びて形成される。雄スプライン１５は、軸方向Ｓに所定長さで延びる多数のスプライン歯１５ａ（一部のみ図示）を有する。
外軸部１３は、雄スプライン１５と係合する雌スプライン１６を有する。雌スプライン１６は、外軸部１３の内周１７に形成され、外軸部１３の開口端１８からその軸方向Ｓに所定長さで延びる多数のスプライン歯１６ａ（一部のみ図示）を有する。
【００１４】
図３Ｂおよび図４を参照して、外軸部１３は、筒状に形成された金属部材１９と、この金属部材１９の内周に被覆される合成樹脂部材２０とを有する。金属部材１９は、外軸部１３の主要な形状を鋼等により形成する。合成樹脂部材２０は、下地としての金属部材１９の表面にコーティング加工されてなる被膜からなる。合成樹脂部材２０は、外軸部１３の内周１７を周方向Ｔに連続して形成し、外軸部１３の内周１７を軸方向Ｓについて開口端１８から所定距離Ｌ１までの領域に連続して形成する。所定距離Ｌ１は、回転力伝達時のスプライン嵌合の最大嵌合長に等しく設定される。回転力の伝達時に中間軸２が伸縮するのに伴い、内軸部１４が外軸部１３内に最も深くまで入り込むときに、軸方向Ｓについて、上述の所定距離Ｌ１の領域にある雌スプライン１６の歯面１６ａと雄スプライン１５の歯面１５ａとが互いに当接する。
【００１５】
合成樹脂部材２０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、フッ素化合物等の固体潤滑剤の一種または複数種を含み、低摩擦特性を有する。また、合成樹脂部材２０は、バインダーとしての合成樹脂を含んでも良い。
図２および図３Ａを参照して、外軸部１３は、筒状をなし、外軸部１３の開口端１８から切り込み端２１ａまで軸方向Ｓに平行に直線状に所定長さＬ２で延びるスリット２１を形成される。
【００１６】
スリット２１は複数例えば、４つを設けられ、周方向Ｔについて均等に配置され、複数のスリット２１は互いに同様に形成される。スリット２１は、開口端１８、内周１７、および外周２２に開放される。
外軸部１３は、弾性的に縮径可能な縮径可能部２３と、周方向Ｔに連続した円筒形状をなす主体部２４とを有する。
主体部２４は、縮径可能部２３に隣接し開口端１８から離れて設けられる。
【００１７】
縮径可能部２３は、スリット２１を形成することにより外軸部１３に形成され、外軸部１３の開口端１８から上記所定長さＬ２の領域Ｒ２に設けられる。この領域Ｒ２は、図４においてスリット２１の切り込み端２１ａを含む軸方向に直交する仮想平面ＲＬよりも開口端１８側となる左側の領域である。
縮径可能部２３は、主体部２４から延設される片持ち状の弾性片部からなり、スリット２１の数に応じた数、本実施形態では複数例えば４つが設けられる。弾性片部はスリット２１により分割された断面円弧状をなす。
【００１８】
図２と図４を参照して、中間軸２は、外軸部１３の縮径可能部２３の周囲を取り囲んで縮径可能部２３を弾性的に締め付ける締め付け部材２５を備える。
締め付け部材２５は、ばね鋼等の弾性部材により形成され、一周を超えて延びる円弧形状をなす。一対の円弧端２５ａ，２５ｂは、互いに周方向Ｔに嵌まり合う凹凸形状に形成される。一方の円弧端２５ａの先端からは、径方向外方に延設される延設部２５ｃが設けられる。他方の円弧端２５ｂの先端は二股に分かれていて、分かれた先端から径方向外方に延設される２つの延設部２５ｄがそれぞれ設けられる。延設部２５ｃ，２５ｄは、締め付け部材２５を拡径するための操作部として機能する。両円弧端２５ａ，２５ｂの先端から周方向Ｔについて所定長さの部分同士が、軸方向Ｓからみて互いに重なり合っている。円弧端２５ａ，２５ｂの重なり合う部分の周方向Ｔの長さを短くするように延設部２５ｃ，２５ｄ同士を互いに接近させることにより、締め付け部材２５を拡径することができ、締め付け部材２５を外軸部１３に容易に装着することができる。自然状態の締め付け部材２５の内径は、外軸部１３の外周２２の外径よりも小さくされ、締め付け部材２５は、弾性変形して拡径された状態で、外軸部１３の外周２２に嵌められる。これにより、締め付け部材２５は、外軸部１３を径方向内方に弾力的に締め付けるようになっている。
【００１９】
縮径可能部２３の外周２２は、開口端１８に近接し周方向Ｔに延びる第１の溝２６と、スリット２１の切り込み端２１ａに近接し周方向Ｔに延びる第２の溝２７と、開口端１８と第１の溝２６との間に設けられる第１の大径部２８と、第１の溝２６および第２の溝２７の間に設けられる第２の大径部２９とを有する。第２の大径部２９の外径は、主体部２４の外径と等しく形成され、第１の大径部２８よりも大径に形成される。第１の溝２６は、第２の溝２７よりも開口端１８寄りに形成される。
【００２０】
第１の溝２６は、締め付け部材２５が嵌合し開口端１８に近接する嵌合部３０と、軸方向Ｓについての嵌合部３０の両側に設けられ径方向外方に延びる円弧形状をなす２つの段部３１，３２とを有する。２つの段部３１，３２が、外軸部１３に対する締め付け部材２５の相対移動を規制する位置規制部として機能し、締め付け部材２５の脱落や位置ずれを防止する。嵌合部３０は、自然状態の締め付け部材２５の内径よりも大きく形成される。
【００２１】
本実施の形態では、縮径可能部２３は、締め付け部材２５の締め付けによって撓み易くするための薄肉部３３を部分的に含み、これとともに、薄肉部３３よりも厚肉の厚肉部３４を部分的に含む。
厚肉部３４は、薄肉部３３と軸方向Ｓに並び、第１の溝２６を形成する。
薄肉部３３は第２の溝２７により形成される。第２の溝２７は、スリット２１の切り込み端２１ａに対応する縮径可能部２３の基端部に設けられ、断面矩形をなし、外周２２と両側のスリット２１とに開放される。第２の溝２７の底面と、外軸部１３の内周１７との間に薄肉部３３が形成される。薄肉部３３は、外軸部１３の主体部２４よりも薄肉とされ、縮径可能部２３における嵌合部３０を形成する部分２３ａよりも薄肉とされる。薄肉部３３の外径は、外軸部１３の主体部２４の外径よりも小さく、且つ嵌合部３０の外径よりも小さくされる。薄肉部３３の断面形状は、第２の溝２７の溝幅に相当する軸方向Ｓの区間において一定とされる。
【００２２】
嵌合部３０および締め付け部材２５は、軸方向Ｓについて、薄肉部３３および第２の溝２７から離れて且つこれらよりも開口端１８側に配置される。
図５Ａ，図５Ｄを参照して、中間軸２の組立途中において、内軸部１４と外軸部１３とを互いに嵌合し且つ締め付け部材２５を嵌合部３０に装着していない状態では、外軸部１３の縮径可能部２３および主体部２４と、内軸部１４とは、周方向Ｔおよび径方向に遊びを互いに持っていて、両スプライン１５，１６の歯面１５ｂ，１６ｂ同士の間に隙間を開けることができるようにされている。
【００２３】
図５Ｂ，図５Ｅを参照して、締め付け部材２５を嵌合部３０に装着した状態では、締め付け部材２５の付勢により薄肉部３３が主に撓み変形し、縮径可能部２３の厚肉部３４が縮径する。これにより、雄スプライン１５と雌スプライン１６との歯面１５ｂ，１６ｂ同士が互いに当接して、雄スプライン１５と雌スプライン１６とががたつきなく噛み合う。
図５Ｃ，図５Ｆを参照して、締め付け部材２５を嵌合部３０に装着した後に経年変化を経た状態では、例えば、雌スプライン１６の歯面１６ｂの合成樹脂部材２０の膜厚が薄くなり、へたりを生じることがある。へたりを生じる場合であっても、膜厚の減少に追従して、薄肉部３３がより大きく変形する。これに伴い、縮径可能部２３の撓み量は、組立完了直後の撓み量の値Ｄ１（図５Ｅを参照）よりも大きな値Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）となり、縮径可能部２３の内径は、組立完了直後の内径よりも小さくなる。その結果、雄スプライン１５と雌スプライン１６とのがたつきのない噛み合いが維持される。
【００２４】
また、小トルク伝達時には、外軸部１３の縮径可能部２３と内軸部１４とががたつきなく噛み合い、大トルク伝達時には、外軸部１３の縮径可能部２３および主体部２４と内軸部１４とががたつきなく噛み合う。
このように本発明の実施形態によれば、図５Ｅ，Ｆに示すように、仮に合成樹脂部材２０にへたりや摩耗を生じても、薄肉部３３により縮径可能部２３が撓み易くなり、スプライン嵌合のより大きなへたり量やより大きな摩耗量に追従できる。その結果、がたつきをより長期間にわたり防止できる効果を得る。しかも、この効果を得るための締め付け部材２５に、新品状態で締め付け力の弱いものを用いることができるので、スプライン嵌合の摺動抵抗を小さくできる。
【００２５】
摺動抵抗を小さくできることにより、通例、スプライン嵌合の摩耗量を小さくできる。その結果、摩耗が生じてもがたつきが生じないで済む期間をより一層長くすることができる。
また、締め付け力を弱めることにより、合成樹脂部材２０にへたりを生じにくくできる。その結果、へたりが生じてもがたつきが生じないで済む期間をより一層長くすることができる。
【００２６】
また、薄肉部３３を部分的に設けることにより、縮径可能部２３の全体を薄肉に形成する場合に比べて、薄肉部３３を容易に形成することができるので、薄肉部３３の肉厚をより一層薄くできる。その結果、縮径可能部２３をより一層撓み易くできる。しかも、薄肉部３３を安価に形成することができる
さらに、締め付け部材２５の締め付け力を弱めることができることにより、締め付け部材２５における変形量と締め付け力との関係を容易に調節できる。すなわち、締め付け力が大きくなると、締め付け部材２５が大型化する傾向にあり、限られたスペースに配置する場合に、締め付け部材２５の設計の自由度が低下する。一方、上述のように締め付け力を小さくできることにより、締め付け部材２５の設計の自由度が高まるので、上述の関係を容易に調節することができる。例えば、締め付け部材２５の変形量の所定変化量に対する締め付け力の変化量を小さくでき、使用開始時と、長期間が経過して摩耗量等が大きくなったときとを比べて、締め付け力があまり変化しないようにできる。
【００２７】
また、摩耗やへたり等が生じてもがたつきが生じないですむ期間を従来と同程度にし、締め付け部材２５の締め付け力をより一層弱めることもできる。
図４を参照して、薄肉部３３を設けたことにより、縮径可能部２３の撓み量を所定量で得るためのスリット２１の長さを短くすることもできる。これに伴い、中間軸２の軸方向Ｓの長さが同じ場合に、外軸部１３の主体部２４と内軸部１４の対応する部分との嵌合長を長くできる結果、主体部２４と内軸部１４との間で伝達できる最大トルクに相当するスプライン歯の捩じり強度を高くできる。
【００２８】
縮径可能部２３を撓み易くする点では、複数のスリット２１を設けることが、また、薄肉部３３を全ての縮径可能部２３に設けることが、有利である。
周方向Ｔに延びる第２の溝２７により薄肉部３３を安価に形成できる。
また、締め付け部材２５を第２の溝２７よりも開口端１８側に配置することにより、締め付け部材２５の締め付け力による薄肉部３３の回りの曲げモーメントを大きくでき、縮径可能部２３を効果的に撓ませて、例えば、撓み量をより大きくすることができる。従って、より一層長期間にわたるがたつきの防止や、摺動抵抗を小さくすることにとって好ましい。また、開口端１８側の締め付け部材２５と基端側の薄肉部３３とを離すことがより好ましい。
【００２９】
図３Ｂと図４を参照して、雌スプライン１６の歯面１６ｂの少なくとも一部が合成樹脂部材２０により形成されることにより、外軸部１３および内軸部１４の金属部材同士の接触を抑制できるので、金属部材同士の接触に起因する異音の発生を抑制できる。また、合成樹脂部材２０が低摩擦特性を有する場合には、摺動抵抗をより一層小さくすることができる。
合成樹脂部材２０が外軸部１３の内周１７の一部分のみを形成し、より好ましくは、スプライン歯１６ａの一部分のみを形成するようにした。これにより、合成樹脂により外軸部１３の内周１７の全体を形成する場合に比べて、通例高価な低摩擦特性の合成樹脂部材２０の合成樹脂材料の使用量を少なくでき、外軸部１３を安価にできる。しかも、合成樹脂部材２０を、摺動抵抗の低減やがたどりに寄与する所定距離Ｌ１の上述の領域に重点的に配置して、摺動抵抗を小さくすることを少量の合成樹脂部材２０により効果的に達成できる。
【００３０】
図６を参照して、外軸部１３の主体部２４は、組立等のために、締め付け部材２５の少なくとも一部を仮保持可能な仮保持部３５を有する。この仮保持部３５は、外軸部１３の縮径可能部２３に近接して設けられ嵌合部３０よりも大径の大径部からなる。
仮保持部３５は、スリット２１の切り込み端２１ａに隣接し、スリット２１のない剛性の高い主体部２４に設けられる。仮保持部３５にある外周２２の部分は、第２の大径部２９の外径と等しいかまたは若干量大きくされている。仮保持部３５にある外周２２の部分は、開口端１８からは遠い側にある締め付け部材２５の一方の端縁２５ｅを締め付け状態で仮保持し、仮保持された締め付け部材２５は第２の溝２７に被さり、締め付け部材２５の他方の端縁２５ｆが第２の大径部２９にある外周２２の部分に締め付け状態で乗り上げて受けられている。
【００３１】
主体部２４に仮保持部３５を設けることにより、例えば、中間軸２を車両に組み付ける時に、締め付け状態の締め付け部材２５の少なくとも一部を仮保持部３５に仮保持することができる。仮保持部３５は高剛性なので、仮保持状態の締め付け部材２５の締め付け力を受け止めて、この締め付け力が縮径可能部２３にかかることを抑制できる。その結果、仮保持状態でのスプライン嵌合の摺動抵抗を低減でき、例えば、手動操作で中間軸２を伸縮でき、中間軸２を組み付け易くできる。
【００３２】
図１を参照して、例えば、中間軸２を車体に組み付ける際には、中間軸２の第１の自在継手７をステアリングシャフト４の端部４ｂに連結して位置規制した状態で、中間軸２の第２の自在継手８を舵取り機構５の回転軸９に連結するために、中間軸２を伸縮させている。この伸縮の前に、図６に示すように締め付け部材２５を仮保持部３５に仮保持しておくことにより、中間軸２を容易に伸縮できて、第２の自在継手８と回転軸９とを容易に連結できる。連結後に締め付け部材２５を仮保持部３５から嵌合部３０に移動させ装着する。
【００３３】
締め付け部材２５の一部である端縁２５ｆが第２の大径部２９に乗り上げた状態で締め付け部材２５の残りの一部である端縁２５ｅが仮保持部３５に仮保持される場合には、仮保持部３５から嵌合部３０への締め付け部材２５の移動時に締め付け部材２５が第２の溝２７の縁部と引っ掛かる虞がない。例えば、締め付け部材２５を僅かに拡径させるだけで、軽くスライドさせることができる。
次に、上述の実施形態の変形例を説明する。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略して同じ符号を付しておく。
【００３４】
図７に示すように、外軸部１３に代えて外軸部３６を用いてもよい。外軸部３６は、筒状部材からなる合成樹脂部材３７と、この合成樹脂部材３７を一体回転可能に支持する金属部材３８とを有する。金属部材３８は、内周の開口端１８寄りの部分に同心の保持孔３８ａを有し、この保持孔３８ａ内に合成樹脂部材３７を嵌合状態で保持する。また、合成樹脂部材３７は、内周３７ａに雌スプライン１６を形成され、円筒面形状の外周３７ｂを有し、軸方向Ｓについて所定長さで形成される。この所定長さは、開口端１８から締め付け部材２５の一方の端縁２５ｅの位置までの長さに等しく設定される。合成樹脂部材３７は、外軸部３６の内周１７の一部分のみを、また、雌スプライン１６の一部分のみを形成して、安価にできる。
【００３５】
また、合成樹脂部材２０，３７に代えて、雄スプライン１５の歯面１５ａの一部を形成する合成樹脂部材（図示せず）を設けることも考えられる。また、この雄スプライン１５を形成する合成樹脂部材と、合成樹脂部材２０，３７とを併用することも考えられる。雄スプライン１５を形成する合成樹脂部材は、合成樹脂部材２０と同様に、異音抑制、摺動抵抗低減等の効果を同様に発揮する。
また、両スプライン１５，１６の歯面１５ａ，１６ａ全体を、上述の上記合成樹脂部材のみによりまたは金属部材のみにより形成することも考えられる。金属部材のみの場合には、金属部材同士の摩耗に追従して、より長期間にわたるがたつきの防止と、摺動抵抗の低減とを達成できる。
【００３６】
薄肉部３３を、外軸部１３の内周１７に形成した溝（図示せず）と外軸部１３の外周２２との間に形成してもよいし、外軸部１３の内周１７に形成した溝と第２の溝２６との間に形成してもよい。
仮保持部３５は、締め付け部材２５の内周の全体をこれに当接して仮保持し、締め付け部材２５が第２の溝２７に被さらないようにしてもよい。また、仮保持部３５は、縮径可能部２３に隣接するものの他、縮径可能部２３との間に若干の距離を開けるものも考えられ、縮径可能部２３に近接して設けるのがよい。
【００３７】
図示しないが、嵌合部３０に装着された締め付け部材２５と第２の溝２７との少なくとも一部同士が径方向からみたときに互いに重なるように配置することや、外軸部１３の外周２２を軸方向Ｓについて一定の外径に形成することや、仮保持部３５を省略することや、締め付け部材２５をその円弧端２５ａ，２５ｂ同士が互いに嵌まりあわないようなＣ字形形状に形成することも考えられる。
また、上述したように本発明の伸縮自在シャフトを、ステアリングシャフト４に適用し、このステアリングシャフト４を中間軸３０と同様の構成にしてもよい。その場合、外軸部としてのアッパシャフト１１の端部は、外軸部１３の端部と同様に形成され、また、内軸部としてのロアシャフト１２の端部は、内軸部１４の端部と同様に形成されることになる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の伸縮自在シャフトとしての中間軸を含む車両用操舵装置の概略構成の側面図である。
【図２】図１に示す中間軸の主要部の分解斜視図である。
【図３】図２に示す中間軸の主要部の横断面図であり、図４に示す ＩＩＩＡ− ＩＩＩＡ断面を図３Ａに示し、図３Ａに示す ＩＩＩＢ部の拡大図を図３Ｂに示す。
【図４】図２に示す中間軸の主要部の縦断面図であり、図３Ａに示すＩＶ−ＩＶ断面を示す。
【図５】図２に示す中間軸の主要部の動作を説明するための模式図であり、締め付け部材の装着前の状態を図５Ａと図５Ｄに、締め付け部材の装着直後の状態を図５Ｂと図５Ｅに、経年変化の生じた状態を図５Ｃと図５Ｆに示し、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは図３Ｂに相当する部分を示し、図５Ｄ、図５Ｅおよび図５Ｆは図４の上半分に図示された部分に相当する部分を示す。
【図６】図２に示す中間軸の主要部の拡大断面図であり、締め付け部材を仮保持する状態を示す。
【図７】本発明の一実施形態の変形例の伸縮自在シャフトとしての中間軸の主要部の断面図であり、図２の主要部に相当する部分を示す。
【符号の説明】
２ 中間軸（伸縮自在シャフト）
４ ステアリングシャフト（伸縮自在シャフト）
１３，３６ 外軸部
１４ 内軸部
１５ 雄スプライン
１５ｂ 雄スプラインの歯面
１６ 雌スプライン
１６ｂ 雌スプラインの歯面（一方の歯面）
１８ 外軸部の開口端
２０ 合成樹脂部材
２１ スリット
２２ 外軸部の外周
２３ 縮径可能部
２５ 締め付け部材
２７ 第２の溝（薄肉部を形成する溝）
３０ 嵌合部
３３ 薄肉部
３５ 仮保持部
Ｌ２ スリットの所定長さ
Ｒ２ スリットの所定長さの領域
Ｓ 軸方向
Ｔ 周方向
Claims (4)
- 雌スプラインを軸方向に形成した筒状の外軸部に、雌スプラインに係合する雄スプラインを軸方向に形成した内軸部を挿入してなる伸縮自在シャフトにおいて、
上記筒状の外軸部の開口端から軸方向に所定長さで延びるスリットを形成することで外軸部の開口端から上記所定長さの領域に設けられる弾性的に縮径可能な縮径可能部と、この縮径可能部の周囲を取り囲んでこれを弾性的に締め付ける締め付け部材とを備え、
上記縮径可能部は、締め付け部材の締め付けによって撓み易くするための薄肉部を部分的に含むことを特徴とする伸縮自在シャフト。 - 請求項１に記載の伸縮自在シャフトにおいて、上記薄肉部は周方向に延びる溝により形成され、締め付け部材は溝よりも開口端側に配置されることを特徴とする伸縮自在シャフト。
- 請求項１または２に記載の伸縮自在シャフトにおいて、上記雄スプラインおよび雌スプラインの少なくとも一方の歯面の少なくとも一部は、合成樹脂部材により被覆形成されることを特徴とする伸縮自在シャフト。
- 請求項１から３の何れかに記載の伸縮自在シャフトにおいて、上記縮径可能部は、締め付け部材が嵌合する嵌合部を有し、外軸部の外周に上記嵌合部よりも大径であって締め付け部材を仮保持可能な仮保持部が、外軸部に設けられることを特徴とする伸縮自在シャフト。
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