JP2007191149A - 車両ステアリング用伸縮軸、及びカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸 - Google Patents

Abstract

【課題】伸縮シャフトのガタを取り、また長寿命化とコストの低減をはかる。
【解決手段】車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸は、雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも１対の軸方向溝の間に、予圧用の弾性体を介して、転動体を嵌合し、前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、他の少なくとも１対の軸方向溝の間に、摺動体を嵌合している。予圧用の弾性体は、操舵トルクが所定以下の時、予圧作用を行って低剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、摺動体は、一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両ステアリング用伸縮軸、及びカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸に関する。

車両用ステアリング装置においては、中間シャフトは、例えば、ステアリングシャフト側に設けたカルダン軸継手と、ステアリングギヤ側に設けたカルダン軸継手との間に設けてある。

中間シャフトは、互いに回転不能且つ摺動自在にスプライン嵌合等した雄軸と雌軸とからなり、運転者の操舵トルクを確実にステアリングギヤに伝達するように、ガタ付きを防止しながら、高剛性の状態で操舵トルクを伝達できる一方、車両の走行時に生起する軸方向の変位を吸収し、また、分解・組立時に伸縮できるように、比較的低い安定した摺動荷重により軸方向に摺動（伸縮）できるようになっている。

中間シャフトでは、車輪側やエンジンルームから車室内に伝わる不快な「音」や「振動」を遮断するため、例えば、ドイツ特許公開公報ＤＥ１９９０５３５０Ａ１号公報に於いては、中間シャフトとカルダン軸継手のヨークとの間に、緩衝機構を設けている。

この緩衝機構では、中間シャフトとカルダン軸継手のヨークとの間に、内環と外環の間にゴムを充填した緩衝部材を設けている。操舵トルクが所定以下の時、この緩衝部材によって、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減できるようになっている。

なお、ヨーク側に、切欠きを形成し、中間シャフト側に、係合部材（突起状カム）を設けている。これにより、操舵トルクが所定以下の時、係合部材が切欠きに係合せず、操舵トルクが上昇して所定以上の時には、係合部材が切欠きに係合して、操舵トルクを伝達できるため、キレのある操舵感を得ることができるようになっている。

上記のように、カルダン軸継手付き中間シャフトは、操舵トルク伝達機能、伸縮機能に加えて、緩衝機能をも備えている。

しかしながら、上記の緩衝機構は、カルダン軸継手のヨークに設ける必要があることから、緩衝機構の分だけ有効利用スペースが削減されてしまい、比較的狭い箇所にも拘わらず、スペースの有効利用を図れないといったことがある。また、部品点数や製造コストの低減を図れないといったこともある。

また、自動車の操舵機構部の伸縮軸には、自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。さらに、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイールの位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求される。

これら何れの場合にも、伸縮軸は、ガタ音を低減することと、ステアリングホイール上のガタ感を低減することと、軸方向の摺動動作時における摺動抵抗を低減することとが要求される。

このようなことから、従来、伸縮軸の雄軸に、ナイロン膜をコーティングし、摺動部にグリースを塗布し、金属騒音、金属打音等を吸収または緩和するとともに、摺動抵抗の低減と回転方向ガタの低減を行ってきた。

しかし、使用経過によりナイロン膜の摩耗が進展して回転方向ガタが大きくなるといったことがある。また、エンジンルーム内の高温にさらされる条件下では、ナイロン膜は、体積変化し、摺動抵抗が著しく大きくなったり、摩粍が著しく促進されたりするため、回転方向ガタが大きくなるといったことがある。

このようなことから、独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報では、雄軸の外周面と雌軸の内周面とに夫々形成した複数対の軸方向溝の間に、両軸の軸方向相対移動の際に転動するトルク伝達部材（球状体）が嵌合してある。

さらに、この独国特許では、トルク伝達部材（球状体）の径方向内方又は外方と、各対の軸方向溝との間に、トルク伝達部材（球状体）を介して雄軸と雌軸に予圧を付与するための予圧用の弾性体（板バネ）が設けてある。

これにより、トルク非伝達時（摺動時）には、板バネにより、トルク伝達部材（球状体）を雌軸に対してガタ付きのない程度に予圧しているため、雄軸と雌軸の間のガタ付きを防止することができ、雄軸と雌軸は、ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。

また、トルク伝達時には、板バネにより、トルク伝達部材（球状体）を周方向に拘束できるようになっているため、雄軸と雌軸は、その回転方向のガタ付きを防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。

しかも、上記独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報の図１乃至図５に開示した構造では、一組のトルク伝達部材（球状体）を予圧する一つの板バネと、周方向に隣接する他の一組のトルク伝達部材（球状体）を予圧する他の板バネとは、周方向に延びる円弧状の連結部（ウェブ）によって、周方向に連結してある。

この連結部（ウェブ）は、上記の二つの板バネに互いに引張力又は圧縮力を与えて、二つの板バネに予圧を発生させるためである。

なお、上記独国特許公報中図６及び図７に開示した構造では、二つの板バネを連結部（ウェブ）により連結することなく、板バネと軸方向溝との間に、別途の弾性体が介装してあり、これにより、径方向に予圧を発生させている。

しかしながら、上記特許文献１に開示した構造では、第１には、雄軸・球状体・雌軸の間に予圧を発生させるため、板バネは、その曲率と軸方向溝の曲率とを変えて介装している。そのため、板バネは、その撓み量を大きくとることができない。なお、加工精度のバラツキがある場合には、この程度の板バネの撓み量では、この加工精度のバラツキを許容することができない。

また、第２には、トルクが入力された時、雄軸、板バネ、球状体、及び、雌軸は、互いに狭まりあってトルクを伝達するため、球状体と板バネとの接触点は、非常に高い面圧となる。即ち、トルク伝達時には、板バネに高い応力が発生することから、板バネの永久変形による「へたり」を招来し、長期にわたる予圧性能の維持が困難になり、ステアリングシャフトの長寿命化が阻まれる虞れがある。

さらに、第３には、トルク伝達時、板バネが軸方向溝から周方向に横滑りして、伝達トルクの低下を招いたり、ヒステリシスの大きさを管理できず、ヒステリシスが過大に発生したりするといった虞れがある。

さらに、第４には、トルクを負荷していない時、雄軸・球状体・板バネ・雌軸の間では、その接触点が同一線上にないことから、トルクを負荷するに従って、接触角が変化してしまい、その結果、ステアリングシャフトに必要なリニアな捩り特性を得ることができないだけでなく、適正なヒステリシスをも得ることができない虞れがある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ガタ付きを確実に防止しながら、安定した摺動荷重により摺動できると共に、高剛性の状態でトルクを伝達でき、しかも、スペースの有効利用や部品点数削減を図りつつ、二段階又は三段階の捩り剛性特性を備えた車両ステアリング用伸縮軸、及びカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸を提供することを第１の目的とする。

上記の第１目的を達成するため、第１発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも１対の軸方向溝の間に、予圧用の弾性体を介して、転動体を嵌合し、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、他の少なくとも１対の軸方向溝の間に、摺動体を嵌合し、
操舵トルクが所定以下の時、前記予圧用の弾性体は、予圧作用を行って低剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、前記摺動体は、前記一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮し、これにより、低剛性特性、及び高剛性特性の二段階の捩り剛性特性を備えることを特徴とする。

このように、本第１発明によれば、トルク非伝達時には、２種類の転動体と摺動体を用いていると共に、弾性体により、転動体を雌軸に対してガタ付きのない程度に予圧しているため、雄軸と雌軸の間のガタ付きを確実に防止しながら、雄軸と雌軸は、安定した摺動荷重により軸方向に摺動することができる。

トルク伝達時、摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して拘束でき、さらに、弾性体により転動体を周方向に拘束できるため、雄軸と雌軸の間の回転方向ガタ付きを確実に防止しながら、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。

また、操舵トルクが所定以下の時、予圧用の弾性体は、予圧作用を行って低剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、摺動体は、一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮する。

即ち、操舵トルクが所定以下の時、弾性体は、予圧作用により、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減する一方、操舵トルクが上昇して所定以上の時、摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して操舵トルクを伝達できるため、キレのある操舵感を得ることができる。

従って、トルク伝達・摺動機構が緩衝機構をも兼ねることから、スペースの有効利用、部品点数削減、及び製造コストの低減を図りつつ、二段階の捩り剛性特性を備えた伸縮軸を提供することができる。

また、第２発明に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合し、カルダン軸継手のヨークを連結したカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも１対の軸方向溝の間に、予圧用の弾性体を介して、転動体を嵌合し、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、他の少なくとも１対の軸方向溝の間に、摺動体を嵌合し、
前記ヨークと、前記雄軸又は雌軸の一方との間に、緩衝部材を介装し、
前記ヨークに、被係合部を形成する一方、前記雄軸又は雌軸の一方に、当該被係合部に係脱自在の係合部材を設け、
操舵トルクが所定以下の時、前記係合部材は前記被係合部に係合せず、前記緩衝部材は、緩衝作用を行って低剛性特性を発揮し、操舵トルクが所定の中間範囲の時、前記予圧用の弾性体は、予圧作用を行って中剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、前記係合部材は前記被係合部に係合し、前記摺動体は、前記一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮し、これにより、低剛性特性、中剛性特性、及び高剛性特性の三段階の捩り剛性特性を備えることを特徴とする。

このように、本第２発明によれば、操舵トルクが所定以下の時、係合部材は被係合部に係合せず、緩衝部材は、緩衝作用を行って低剛性特性を発揮し、操舵トルクが所定の中間範囲の時、予圧用の弾性体は、予圧作用を行って中剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、係合部材は被係合部に係合し、摺動体は、一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮する。

即ち、操舵トルクが所定以下の時、係合部材は被係合部に係合せず、緩衝部材によって、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減でき、操舵トルクが所定の中間範囲の時、予圧用の弾性体は、予圧作用によって、捩り剛性を段階的に高くする一方、操舵トルクが上昇して所定以上の時、係合部材は被係合部に係合し、摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して操舵トルクを伝達するため、キレのある操舵感を得ることができる。

従って、伸縮軸がトルク伝達・摺動・緩衝機構を兼ね備えている場合に、別途、ヨーク側にも緩衝機構を設けることにより、三段階の捩り剛性特性を備えた伸縮軸を提供することができる。

本願第３発明の目的は、安定した摺動荷重を実現すると共に、回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達でき、しかも、板バネの撓み量を比較的大きくすることができ、予圧性能の耐久性を向上することができ、ヒステリシスが過大になることを防止し、ステアリングシャフトに必要なリニアな捩り特性を得ることができる、車両ステアリング用伸縮軸を提供することにある。

本第３発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した少なくとも一列の軸方向溝の間に、弾性体を介して、第１トルク伝達部材を介装し、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した他の少なくとも一列の軸方向溝の間に、第２トルク伝達部材を介装し、
前記弾性体は、
前記第１トルク伝達部材に接触する伝達部材側接触部と、
当該伝達部材側接触部に対して、略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に、前記雄軸又は雌軸の軸方向溝の溝面に接触する溝面側接触部と、
前記伝達部材側接触部と当該溝面側接触部を相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部と、を有することを特徴とする。

このように、本第３発明によれば、弾性体は、第１トルク伝達部材に接触する伝達部材側接触部と、この伝達部材側接触部に対して、略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に、雄軸又は雌軸の軸方向溝の溝面に接触する溝面側接触部と、伝達部材側接触部と溝面側接触部を相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部と、を有している。従って、弾性体は、その伝達部材側接触部が付勢部を介して十分に撓むことができ、撓み量を十分に確保することができる。

また、第１トルク伝達部材以外に、第２トルク伝達部材を備えていることから、トルク伝達時には、第２トルク伝達部材の方が弾性体に過大な負荷（応力）がかかるより先に雄軸と雌軸の軸方向溝に接触し、第２トルク伝達部材が主としてトルクを伝達することができるため、第１トルク伝達部材及び弾性体には、過大な負荷（応力）がかかることがない。

さらに、弾性体は、上記のように、撓み量を十分に確保することができると共に、第１トルク伝達部材及び弾性体には、過大な負荷（応力）がかかることがないことから、トルク伝達時に、第１トルク伝達部材と弾性体との接触部に発生する応力を緩和することができ、これにより、高い応力が発生することがなく、永久変形による「へたり」を防止して、長期にわたり予圧性能を維持することができる。

さらに、弾性体は、その伝達部材側接触部が第１トルク伝達部材に接触していると共に、その溝面側接触部が軸方向溝の溝面に接触していることから、弾性体は、軸方向溝に嵌り合うような状態になっている。従って、トルク伝達時に、弾性体全体が軸方向溝から周方向に横滑りし難くなることから、伝達トルクの低下を招くことがなく、また、ヒステリシスが過大になることを防止することができる。

さらに、トルクの負荷状態に拘わらず、雄軸・球状体・弾性体・雌軸の間では、その接触点が同一線上に留まることから、接触角が変化することがなく、これにより、ステアリングシャフトに必要なリニアな捩り特性を得ることができ、リニアで高剛性感のある操舵特性を得ることができる。

なお、雄軸、雌軸、及び弾性体の製造誤差は、弾性体の弾性変形により吸収することができるため、溝部の機械加工をする必要がなくなり、低コスト化を図ることができる。

また、第３発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、好ましくは前記第１トルク伝達部材は、前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体であり、
前記第２トルク伝達部材は、前記両軸の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体であるとすることができる。このように、第１トルク伝達部材は、両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体であり、第２トルク伝達部材は、両軸の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体であることから、トルク伝達時には、摺動体の第２トルク伝達部材の方が弾性体に過大な負荷（応力）がかかるより先に雄軸と雌軸の軸方向溝に接触し、摺動体の第２トルク伝達部材が主としてトルクを伝達することができるため、転動体の第１トルク伝達部材及び弾性体には、過大な負荷（応力）がかかることがない。従って、セット時及びトルク伝達時には、転動体と弾性体との接触部に発生する応力を緩和することができ、永久変形による「へたり」を防止して、長期にわたり予圧性能を維持することができる。

さらに、本第３発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、好ましくは前記弾性体の付勢部は、前記伝達部材側接触部と前記溝面側接触部との間で折曲した折曲形状とすることができる。このように、弾性体の付勢部は、伝達部材側接触部と溝面側接触部との間で折曲した折曲形状であり、この折曲形状の付勢部によって、伝達部材側接触部と溝面側接触部を相互に離間するように弾性的に付勢することができる。

さらに、本第３発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、好ましくは前記雄軸又は雌軸の軸方向溝は、前記弾性体の溝面側接触部に接触する平面状側面と、当該平面状側面に連接した底面とを有し、
前記弾性体は、当該軸方向溝の底面に対向した底部を有し、
当該軸方向溝の底面に、当該弾性体の底部を接触状態にするか、又は、当該軸方向溝の底面と、当該弾性体の底部との間隔を所定間隔に設定することができる。このように、弾性体は、軸方向溝の底面に対向した底部を有し、軸方向溝の底面に、弾性体の底部を接触状態にするか、又は、軸方向溝の底面と、弾性体の底部との間隔を所定間隔に設定している。

従って、軸方向溝の底面に、弾性体の底部を必要に応じて接触させることにより、ヒステリシスをコントロールすることができ、所望のヒステリシスを得ることができる。

即ち、ヒステリシスは、各車両の操舵性能とのマッチングによって種々変える必要がある。具体的には、軸方向溝の底面に、弾性体の底部を接触状態に設定している場合には、軸方向溝と弾性体が相対的に移動した際にフリクションが発生し、ヒステリシスを比較的大きく設定することができる。一方、軸方向溝の底面と、弾性体の底部の間隔を所定間隔に設定している場合には、軸方向溝と弾性体が相対的に移動した際にフリクションが発生することがなく、ヒステリシスを比較的小さく設定することができる。

さらに、本第３発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、好ましくは前記弾性体の付勢部は、前記伝達部材側接触部と前記溝面側接触部とは、別体であって、異なる材料から形成することができる。このように、請求項５によれば、弾性体の付勢部は、伝達部材側接触部と溝面側接触部とは、別体であって、異なる材料から形成してあることから、トルク伝達時に、付勢部に発生する応力を比較的小さくすることができる。

さらに、本第４発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、好ましくは前記弾性体は、前記伝達部材側接触部、前記溝面側接触部、及び前記付勢部以外に、別体であって異なる材料から形成してある第２付勢部を有する。このように、弾性体は、伝達部材側接触部、溝面側接触部、及び付勢部以外に、別体であって異なる材料から形成してある第２付勢部を有していることから、２個の付勢部により、所望の高剛性感のある操舵特性を得ることができる。

さらに、本第４発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、好ましくは前記弾性体は、板バネからなる。このように、弾性体は、板バネからなることから、製造コストを抑制しつつ、所望の高剛性感のある操舵特性を得ることができる。

さらに、本第４発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、好ましくは別体であって異なる材料から形成してある前記付勢部、及び別体であって異なる材料から形成してある前記第２付勢部は、ゴム又は合成樹脂から形成してある。このように、別体であって異なる材料から形成してある付勢部、及び別体であって異なる材料から形成してある第２付勢部は、ゴム又は合成樹脂から形成してあることから、トルク伝達時に付勢部に発生する応力を比較的小さくすることができ、また、所望の高剛性感のある操舵特性を得ることができる。

さらに、本第４発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、好ましくは前記雄軸の軸方向溝、前記雌軸の軸方向溝、前記弾性体、及び前記第１トルク伝達部材の間には、潤滑剤が塗布してある。このように、雄軸の軸方向溝、雌軸の軸方向溝、弾性体、及び第１トルク伝達部材の間には、潤滑剤が塗布してあることから、トルク非伝達時（摺動時）、雄軸と雌軸は、ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。

以上から、本第４発明によれば、弾性体に発生する応力を軽減することにより、弾性体の「へたり」を防止し、長期にわたって求める予圧性能を維持することができる。また、寸法精度を厳しくする必要がなく、低コストを実現することができる。さらに、弾性体と軸方向溝とのフリクションをコントロールすることができる構造なので、求められる操舵性能を容易に得ることができる。

以下、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を図面を参照しつつ説明する。

（車両用ステアリングシャフトの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の側面図である。

図１において、車体側のメンバ１００にアッパブラケット１０１とロアブラケット１０２とを介して取り付けられたアッパステアリングシャフト部１２０（ステアリングコラム１０３と、ステアリングコラム１０３に回転自在に保持されたスアリングシャフト１０４を含む）と、ステアリングシャフト１０４の上端に装着されたステアリングホイール１０５と、ステアリングシャフト１０４の下端にユニバーサルジョイント１０６を介して連結されたロアステアリングシャフト部１０７と、ロアステアリングシャフト部１０７に操舵軸継手１０８を介して連結されたピニオンシャフト１０９と、ピニオンシャフト１０９に連結したステアリングラック軸１１２と、このステアリングラック軸１１２を支持して車体の別のフレーム１１０に弾性体１１１を介して固定されたステアリングラック支持部材１１３とから操舵機構部が構成されている。

ここで、アッパステアリングシャフト部１２０とロアステアリングシャフト部１０７が本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸（以後、伸縮軸と記す）を用いている。ロアステアリングシャフト部１０７は、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなロアステアリングシャフト部１０７には自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール１０５上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。このような性能は、車体がサブフレーム構造となっていて、操舵機構上部を固定するメンバ１００とステアリングラック支持部材１１３が固定されているフレーム１１０が別体となっておりステアリングラック支持部材１１３がゴムなどの弾性体１１１を介してフレーム１１０に締結固定されている構造の場合に要求される。また、その他のケースとして操舵軸継手１０８をピニオンシャフト１０９に締結する際に作業者が、伸縮軸をいったん縮めてからピニオンシャフト１０９に嵌合させ締結させるため伸縮機能が必要とされる場合がある。さらに、操舵機構の上部にあるアッパステアリングシャフト部１２０も、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなアッパステアリングシャフト部１２０には、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイール１０５の位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求されるため、軸方向に伸縮する機能が要求される。前述のすべての場合において、伸縮軸には嵌合部のガタ音を低減することと、ステアリングホイール１０５上のガタ感を低減することと、軸方向摺動時における摺動抵抗を低減することが要求される。

（第１実施の形態）
図２は、本発明の第１実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。図３は、図２に示した車両ステアリング用伸縮軸の分解斜視図である。図４は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図である。図５は、操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ（その１）である。図６は、操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ（その２）である。図７は、操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ（その３）である。

図２に示すように、車両ステアリング用伸縮軸（以後、伸縮軸と記す）は、相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した雄軸１と雌軸２とからなる。

雄軸１は、ステアリングホイール側のカルダン軸継手２０のヨーク２１に連結してあり、雌軸２は、ステアリングギヤ側のカルダン軸継手２２のヨーク２３に連結してある。

図３に示すように、雄軸１の外周面には、周方向に１２０度間隔で等配した３対の略円弧状の軸方向溝３，４が延在して形成してある。対応して雌軸２の内周面にも、周方向に１２０度間隔で等配した３対の略円弧状の軸方向溝５，６が延在して形成してある。

各対において、雄軸１の略円弧状の軸方向溝３と、雌軸２の略円弧状の軸方向溝５との間に、予圧用の波形形状の板バネ９を介して、複数個のボール７（球状転動体）が転動自在に嵌合してある。なお、雄軸１の各軸方向溝３の両側には、この板バネ９を係止するための段部３ａが形成してある。

雄軸１の略円弧状の軸方向溝４と、これに対応する雌軸２の略円弧状の軸方向溝６との間には、ニードルローラー８（摺動体）が摺動自在に嵌合してある。

各板バネ９は、トルク非伝達時には、ボール７とニードルローラー８を雌軸２に対してガタ付きのない程度に予圧する一方、トルク伝達時には、弾性変形してボール７を雌軸２の間で周方向に拘束する働きをするようになっている。

雄軸１の端部には、周方向溝１０が形成してある。これにより、周方向溝１０に、ストッパープレート１１を嵌め合わせ、ニードルローラー８を軸方向溝３，４の内方側の端面との間にはさみ込む形で軸方向に固定している。軸方向溝３，４の内方側の端面は軸に対して傾斜していても、もしくはほぼ直角でも良い。

さらに、図４に示すように、板バネ９は、各々その両端部の凹部９ｃで雄軸１の軸方向溝３の両側の段部３ａに係止してあり、これにより、トルク伝達時、板バネ９全体が周方向に移動できないようになっている。

以上のように構成した伸縮軸では、トルク非伝達時には、「転がり用」と「滑り用」にそれぞれボール７とニードルローラー８を用いていると共に、板バネ９により、ボール７を雌軸２に対してガタ付きのない程度に予圧しているため、雄軸１と雌軸２の間のガタ付きを確実に防止することができると共に、雄軸１と雌軸２は、ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。

トルク伝達時には、図４に示すように、雄軸１と雌軸２の間に介装されているニードルローラー８が主なトルク伝達の役割を果たす。例えば、雄軸１からトルクが入力された場合、初期の段階では、板バネ９の予圧がかかっているため、ガタ付きはなく、板バネ９がトルクに対する反力を発生させてトルクを伝達する。この時は、雄軸１・板バネ９・ボール７・雌軸２間のトルク伝達荷重と、雄軸１・ニードルローラー８・雌軸２間のトルク伝達荷重がつりあった状態で全体的なトルク伝達がなされる。

さらにトルクが増大していくと、図４に示すように、雄軸１・ニードルローラー８・雌軸２間の回転方向の隙間は、雄軸１・板バネ９・ボール７・雌軸２間の隙間に比べて、小さく設定してあるため、ニードルローラー８は、ボール７に比べて、強く反力を受けて、ニードルローラー８が主にトルクを雌軸２に伝える。そのため、雄軸１と雌軸２の回転方向ガタを確実に防止するとともに、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。

また、操舵トルクが所定以下の時、予圧用の各板バネ９は、予圧作用を行って低剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、各ニードルローラー８は、一対の軸方向溝４，６に周方向に係合して、高剛性特性を発揮する。

即ち、操舵トルクが所定以下の時、板バネ９は、予圧作用により、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減する一方、操舵トルクが上昇して所定以上の時、ニードルローラー８がそれぞれ一対の軸方向溝４，６に周方向に係合して操舵トルクを伝達できるため、キレのある操舵感を得ることができる。

従って、トルク伝達・摺動機構が緩衝機構をも兼ねることから、スペースの有効利用、部品点数削減、及び製造コストの低減を図りつつ、二段階の捩り剛性特性を備えた伸縮軸を提供することができる。

図５は、操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ（その１）である。この場合には、板バネ９のばね定数が高いため、予圧剛性（低剛性）域の剛性が高く、高剛性域とあまり変わらない捩り剛性を示している。緩衝機能は、あまり得られないが、低いトルク域においても高い剛性が要求される場合に適している。

図６は、操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ（その２）である。この場合は、板バネ９のばね定数を図５（その１）の状態より少し下げた状態であり、緩衝特性と捩り剛性の両立を図る場合に求められる特性である。

図７は、操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ（その３）である。この場合は、板バネ９のばね定数を図６（その２）の状態より少し下げた状態であり、さらに緩衝特性を求められる場合の特性である。

図８〜図１１はそれぞれ本発明の第１実施形態の第１〜第４変形例について図４と同様な横断面図である。これら第１〜第４変形例においては、図２〜図４に示した第１実施形態は板ばねを含む弾性部材の構造および形状、および弾性部材を取付ける雄軸の断面形状が異なる。

第１実施形態の第１変形例を示す図４において、図２〜図４の板バネ９に対応する弾性体は板ばね部材４０とゴム（または合成樹脂等の板ばね部４０とは異なる材質の）弾性部材４１から成る複合体として構成されている。ゴム弾性部材４１は、板ばね部材４０に接着固定されており、一体構造となっている。板ばね部材４０はゴム弾性部材４１が付加されたことによりその緩衝性能を向上させている。

板ばね部材４０の折り曲げ部４０ｃおよび４０ａはボール７によって押され、ばね性を発揮する。

さらに、板ばね部材４０の折り曲げ部４０ｃと４０ａの間にはさまれる形でゴム弾性部材４１が存在するため、板ばね部材との複合作用により緩衝性能を高めている。

第１実施形態の第２変形例を示す図９において、図２〜図４の板ばね９に対応する弾性体は、図８に示す弾性体からゴム弾性部材を取除いた構造である。このようにゴム弾性部材４１の無い単一材料から成る場合でも、弾性体としての役割を持っている。

板ばね部材４０ａは、ボール７に予圧を掛ける一方、ボール７の軌道面の役割を果たしている。

第１実施形態の第３変形例を示す図１０において、図２〜図４の板ばね９に対応する弾性体は、板ばね部材４２とゴム弾性部材４３とボール７との軌道面部材４２ａとから成る複合体である。ゴム弾性部材４３は、板ばね部材４２、軌道面部材４２ａに接着固定されており、一体構造となっている。板ばね部材４２はゴム弾性部材４３が付加されたことによりその緩衝性能を向上させることができる。板ばね部材４２の折り曲げ部４２ｂはゴム弾性部材４３と軌道面部材４２ａを通じて、ボール７によって押されるため、その複合作用によって緩衝機能を高めている。軌道面部材４２ａは平面形状である。

第１実施形態の第４変形例を示す図１１において、図２〜図４の板ばね９に対応する弾性体４４は、第３変形例のものと類似の形状をしているが、第４変形例において、軌道面部材４４ａはボール７の半径に対し、５〜５０％大きい半径を持っており、接触部の面積が第２変形例より大きい構造となっている。

これにより、接触部の局部面圧の上昇を抑えることができる。
緩衝性能としては、第２変形例と同様である。

（第２実施の形態）
図１２（Ａ）は、本発明の第２実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。

図１３（Ａ）は、図１２（Ａ）、１２（Ｂ）に示したカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸のサブ組立の部分切欠き断面を含む側面図であり、図１３（Ｂ）は、雌軸の部分切欠き断面を含む側面図であり、図１３（Ｃ）は、図１３（Ｂ）の雌軸を左方から視た雌軸の正面図である。

図１４は、第２実施形態に係る操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフである。

本実施の形態では、雌軸２の端部とカルダン軸継手２２のヨーク２３との間に、内環３１と外環３２の間にゴム３３を充填した緩衝部材３０が設けてある。操舵トルクが所定以下の時、この緩衝部材３０によって、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減できるようになっている。なお、緩衝部材３０は、ラバーカップリングタイプであってもよい。

また、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｃ）に示すように、ヨーク２３に、切欠き３４（被係合部）を形成し、雌軸２の端部に、切欠き３４に係脱自在のカムフランジ３５（係合部材）を設けている。なお、符号３８は、塵芥浸入防止のためのキャップである。

これにより、操舵トルクが所定以下の時、カムフランジ３５が切欠き３４に係合せず、操舵トルクが上昇して所定以上の時には、カムフランジ３５が切欠き３４に係合して、操舵トルクを伝達できるため、キレのある操舵感を得ることができるようになっている。

このように、本実施の形態によれば、操舵トルクが所定以下の時、カムフランジ３５は切欠き３４に係合せず、緩衝部材３０は、緩衝作用を行って低剛性特性を発揮し、操舵トルクが所定の中間範囲の時、予圧用の板バネ９は、予圧作用を行って中剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、カムフランジ３５は切欠き３４に係合し、ニードルローラー８は、一対の軸方向溝４，６に周方向に係合して高剛性特性を発揮する。

即ち、操舵トルクが所定以下の時、カムフランジ３５は切欠き３４に係合せず、緩衝部材３０によって、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減でき、操舵トルクが所定の中間範囲の時、予圧用の板バネ９は、予圧作用によって、捩り剛性を段階的に高くする一方、操舵トルクが上昇して所定以上の時、カムフランジ３５は切欠き３４に係合し、ニードルローラー８が一対の軸方向溝４，６に周方向に係合して操舵トルクを伝達するため、キレのある操舵感を得ることができる。

従って、伸縮軸がトルク伝達・摺動・緩衝機構を兼ね備えている場合に、別途、ヨーク側にも緩衝機構を設けることにより、三段階の捩り剛性特性を備えた伸縮軸を提供することができる。

図１４は、第２実施形態に係る操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフである。緩衝部材３０のゴム３３の剛性域により緩衝機能を発揮し、さらに高いトルク域（中剛性域）では、板バネ９により捩り剛性を段階的に高め、さらに高いトルク域（高剛性域）では、高剛性でトルクを伝達することができる。

このように、二段階の捩り剛性特性より優れた三段階の捩り剛性特性を得ることができる。よって、各車両の要求特性、スペース、コスト、に応じて自在に組み合わせることが可能であり、操舵フィーリングの向上と緩衝機能の両方を所望に設定することができる。

図１５（Ａ）は、本発明の第２実施の形態の変形例に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。

この変形例では、緩衝部材４６をヨークの外側に配置している。緩衝部材４６は、内環４７と外環４９との間に充填されたゴム４８とから成り、内環４７は、その内周面がヨーク外周面に外嵌固定されており、また外環４９は断面Ｕ字形状をしており、その内径部内周が雌軸２に外嵌固定されている。

本変形例によれば、弾性部材であるゴムのサイズを大きくできるので、エンジンから伝達される不快音や振動を、さらに幅広い周波数帯域で吸収することができる。

（第３実施の形態）
図１６（Ａ）は、本発明の第３実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。

図１７は、図１６（Ａ）、１６（Ｂ）に示したカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の雌軸の部分切欠き断面を含む側面図である。

本実施の形態においても、雌軸２の端部とカルダン軸継手２２のヨーク２３との間に、内環３１と外環３２の間にゴム３３を充填した緩衝部材３０が設けてある。操舵トルクが所定以下の時、この緩衝部材３０によって、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減できるようになっている。

また、図１６（Ａ）及び図１７に示すように、ヨーク２３に、係合孔３６（被係合部）を形成し、雌軸２の端部に、係合孔３６に係脱自在のストッパーピン３７（係合部材）を設けている。なお、符号３８は、塵芥浸入防止のためのキャップである。

これにより、操舵トルクが所定以下の時、ストッパーピン３７が係合孔３６に係合せず、操舵トルクが上昇して所定以上の時には、ストッパーピン３７が係合孔３６に係合して、操舵トルクを伝達できるため、キレのある操舵感を得ることができるようになっている。

このように、本実施の形態によれば、操舵トルクが所定以下の時、ストッパーピン３７が係合孔３６に係合せず、緩衝部材３０によって、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減でき、操舵トルクが所定の中間範囲の時、予圧用の板バネ９は、予圧作用によって、捩り剛性を段階的に高くする一方、操舵トルクが上昇して所定以上の時、ストッパーピン３７が係合孔３６に係合し、ニードルローラー８が一対の軸方向溝４，６に周方向に係合して操舵トルクを伝達するため、キレのある操舵感を得ることができる。

従って、伸縮軸がトルク伝達・摺動・緩衝機構を兼ね備えている場合に、別途、ヨーク側にも緩衝機構を設けることにより、三段階の捩り剛性特性を備えた伸縮軸を提供することができる。

例えば、上記実施の形態において、雄軸は、ステアリングホイール側のカルダン軸継手のヨークに連結し、雌軸をステアリングギヤ側のカルダン軸継手のヨークに連結してあるが、これと逆に雌軸を、ステアリングホイール側のカルダン軸継手のヨークに連結し、雄軸をステアリングギヤ側のカルダン軸継手のヨークに連結しても良い。

以上説明したように、上記実施の形態によれば、トルク非伝達時には、２種類の転動体と摺動体を用いていると共に、弾性体により、転動体を雌軸に対してガタ付きのない程度に予圧しているため、雄軸と雌軸の間のガタ付きを確実に防止しながら、雄軸と雌軸は、安定した摺動荷重により軸方向に摺動することができる。

トルク伝達時、摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して拘束でき、さらに、弾性体により転動体を周方向に拘束できるため、雄軸と雌軸の間の回転方向ガタ付きを確実に防止しながら、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。

また、操舵トルクが所定以下の時、予圧用の弾性体は、予圧作用を行って低剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、摺動体は、一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮する。

即ち、操舵トルクが所定以下の時、弾性体は、予圧作用により、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減する一方、操舵トルクが上昇して所定以上の時、摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して操舵トルクを伝達できるため、キレのある操舵感を得ることができる。

従って、トルク伝達・摺動機構が緩衝機構をも兼ねることから、スペースの有効利用、部品点数削減、及び製造コストの低減を図りつつ、二段階の捩り剛性特性を備えた伸縮軸を提供することができる。

また、上記実施形態によれば、操舵トルクが所定以下の時、係合部材は被係合部に係合せず、緩衝部材は、緩衝作用を行って低剛性特性を発揮し、操舵トルクが所定の中間範囲の時、予圧用の弾性体は、予圧作用を行って中剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、係合部材は被係合部に係合し、摺動体は、一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮する。

即ち、操舵トルクが所定以下の時、係合部材は被係合部に係合せず、緩衝部材によって、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減でき、操舵トルクが所定の中間範囲の時、予圧用の弾性体は、予圧作用によって、捩り剛性を段階的に高くする一方、操舵トルクが上昇して所定以上の時、係合部材は被係合部に係合し、摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して操舵トルクを伝達するため、キレのある操舵感を得ることができる。

（第４実施の形態）
図１８（Ａ）は、本発明の第４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、図１８（Ｂ）は、弾性体である板バネの斜視図である。図１９は、図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図である。

図１８（Ａ）に示すように、車両ステアリング用伸縮軸（以後、伸縮軸と記す）は、相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した雄軸１と雌軸２とからなる。

図１９に示すように、雄軸１の外周面には、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個の軸方向溝３が延在して形成してある。これに対応して、雌軸２の内周面にも、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個の軸方向溝５が延在して形成してある。

雄軸１の軸方向溝３と、雌軸２の軸方向溝５との間に、両軸１，２の軸方向相対移動の際に転動する複数の剛体の球状体７（転動体、ボール）が転動自在に介装してある。なお、雌軸２の軸方向溝５は、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。

雄軸１の軸方向溝３は、傾斜した一対の平面状側面３ａと、これら一対の平面状側面３ａの間に平坦に形成した底面３ｂとから構成してある。

雄軸１の軸方向溝３と、球状体７との間には、球状体７に接触して予圧するための板バネ９が介装してある。

この板バネ９は、球状体７に２点で接触する球状体側接触部９ａと、球状体側接触部９ａに対して略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に雄軸１の軸方向溝３の平面状側面３ａに接触する溝面側接触部９ｂと、球状体側接触部９ａと溝面側接触部９ｂを相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部９ｃと、軸方向溝３の底面３ｂに対向した底部９ｄと、を有している。

この付勢部９ｃは、略Ｕ字形状で略円弧状に折曲した折曲形状であり、この折曲形状の付勢部９ｃによって、球状体側接触部９ａと溝面側接触部９ｂを相互に離間するように弾性的に付勢することができる。

図１９に示すように、雄軸１の外周面には、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個の軸方向溝４が延在して形成してある。これに対応して、雌軸２の内周面にも、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個の軸方向溝６が延在して形成してある。

雄軸１の軸方向溝４と、雌軸２の軸方向溝６との間に、両軸１，２の軸方向相対移動の際に滑り摺動する複数の剛体の円柱体８（摺動体、ニードルローラ）が微小隙間をもって介装してある。なお、これら軸方向溝４，６は、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。

また、図１８（Ａ）に示すように、雄軸１の端部には、弾性体付ストッパープレート１０が設けてあり、この弾性体付ストッパープレート１０により、球状体７、円柱体８、板バネ９の脱落を防止している。

さらに、雄軸１の軸方向溝３、雌軸２の軸方向溝５、板バネ９、及び球状体７の間には、潤滑剤が塗布してあることから、トルク非伝達時（摺動時）、雄軸と雌軸は、ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。

以上のように構成した伸縮軸では、雄軸１と雌軸２の間に球状体７を介装し、板バネ９により、球状体７を雌軸２に対してガタ付きのない程度に予圧してあるため、トルク非伝達時は、雄軸１と雌軸２の間のガタ付きを確実に防止することができると共に、雄軸１と雌軸２は軸方向に相対移動する際には、ガタ付きのない安定した摺動荷重で摺動することができる。

トルク伝達時には、板バネ９が弾性変形して球状体７を周方向に拘束すると共に、雄軸１と雌軸２の間に介装した３列の円柱体８が主なトルク伝達の役割を果たす。

例えば、雄軸１からトルクが入力された場合、初期の段階では、板バネ９の予圧がかかっているため、ガタ付きはなく、板バネ９がトルクに対する反力を発生させてトルクを伝達する。この時は、雄軸１・板バネ９・球状体７・雌軸２間の伝達トルクと入力トルクがつりあった状態で全体的なトルク伝達がなされる。

さらにトルクが増大していくと、円柱体８を介した雄軸１、雌軸２の回転方向のすきまがなくなり、以後のトルク増加分を、雄軸１、雌軸２を介して、円柱体８が伝達する。そのため、雄軸１と雌軸２の回転方向ガタを確実に防止するとともに、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。

以上から、本実施の形態によれば、球状体７以外に、円柱体８を設けているため、大トルク入力時、負荷量の大部分を円柱体８で支持することができる。従って、雌軸２の軸方向溝５と球状体７との接触圧力の上昇を抑えて、耐久性を向上することができると共に、大トルク負荷時には、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。

また、円柱体８が雄軸１及び雌軸２に接触していることから、球状体７への捩りトルクを低減し、板バネ９の横滑りを抑えて、その結果、ヒステリシスが過大となることを抑えることができる。

このように、本実施の形態によれば、安定した摺動荷重を実現すると共に、回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。

なお、球状体７は、剛体のボールが好ましい。また剛体の円柱体８は、ニードルローラが好ましい。

円柱体（以後、ニードルローラと記す）８は、線接触でその荷重を受けるため、点接触で荷重を受けるボールよりも接触圧を低く抑えることができるなど、さまざまな効果がある。したがって、全列をボール転がり構造とした場合よりも下記の項目が優れている。
・摺動部での減衰能効果が、ボール転がり構造に比べて大きい。よって振動吸収性能が高い。
・ニードルローラが雄軸と雌軸に微小に接触していることにより、摺動荷重変動幅を低く抑えることができ、その変動による振動がステアリングまで伝わらない。
・同じトルクを伝達するならば、ニードルローラの方が接触圧を低く抑えることができるため、軸方向の長さを短くできスペースを有効に使うことができる。
・同じトルクを伝達するならば、ニードルローラの方が接触圧を低く抑えることができるため、熱処理等によって雌軸の軸方向溝表面を硬化させるための追加工程が不要である。
・部品点数を少なくすることができる。
・組立性をよくすることができる。
・組立コストを抑えることができる。

このようにニードルローラは、雄軸１と雌軸２の間のトルク伝達のためのキーの役割をするとともに、雌軸２の内周面とすべり接触する。ニードルローラの使用が従来のスプライン嵌合と比較して、優れている点は下記のとおりである。
・ニードルローラは大量生産品であり、非常に低コストである。
・ニードルローラは熱処理後、研磨されているので、表面硬度が高く、耐摩耗性に優れている。
・ニードルローラは研磨されているので、表面粗さがきめ細かく摺動時の摩擦係数が低いため、摺動荷重を低く抑えることができる。
・使用条件に応じて、ニードルローラの長さや配置を変えることができるため、設計思想を変えること無く、さまざまなアプリケーションに対応することができる。
・使用条件によっては、摺動時の摩擦係数をさらに下げなければならない場合がある、この時ニードルローラだけに表面処理をすればその摺動特性を変えることができるため、設計思想を変えること無く、さまざまなアプリケーションに対応することができる。
・ニードルローラの外径違い品を安価に数ミクロン単位で製造することができるため、ニードルローラ径を選択することによって雄軸・ニードルローラ・雌軸間のすきまを最小限に抑えることができる。よって軸の捩り方向の剛性を向上させることが容易である。

次に、独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報と本第４実施の形態とを比較して、検討する。

図２０は、本発明の第４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の拡大部分断面図であり、トルク非伝達時を示す。

図２１は、本発明の第４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の拡大部分断面図であり、トルク伝達時を示す。

図３７は、独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報に係る車両ステアリング用伸縮軸の拡大部分断面図であり、トルク非伝達時を示す。

図３７は、独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報に係る車両ステアリング用伸縮軸の拡大部分断面図であり、トルク伝達時を示す。

図３７に示す独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報において、トルク非伝達時（トルクのバランスが左右でとれている状態を含む）、雄軸・ボール・雌軸の間に予圧を発生させるため、板バネは、その曲率と軸方向溝の曲率とを変えて介装している。しかし、この状態では、雄軸と板バネの接触点と、ボールと板バネの接触点との接触点間距離（Ｌ１）が非常に小さく、かつ、隙間（ΔＳ２：撓み量）が小さいため、板バネとボールとの接触点に過大な荷重が発生して、板バネには、高い応力が発生する。

図３８に示す独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報において、トルクが負荷されると、板バネの撓みにより、接触点間距離（Ｌ１）が徐々に小さくなる。Ｌ１は、トルクが増すにつれて零に近づき、接触点にかかる荷重は、トルクに比例して増大し、板バネに発生する応力は、さらに高くなってしまう。この状態が繰り返し発生することにより、トルク伝達部の寿命を長く保つことができない虞れがある。

これに対して、図２０及び図２１に示す本第４実施の形態では、板バネ９は、その球状体側接触部９ａが付勢部９ｃを介して十分に撓むことができ、撓み量を十分に確保することができる。

また、球状体７以外に、円柱体８を備えていることから、トルク伝達時には、円柱体８の方が板バネ９に過大な負荷（応力）がかかるより先に雄軸１と雌軸２の軸方向溝４，６に接触し、円柱体８が主としてトルクを伝達することができるため、球状体７及び板バネ９には、過大な負荷（応力）がかかることがない。

このように、板バネ９は、撓み量を十分に確保することができると共に、球状体７及び板バネ９には、過大な負荷（応力）がかかることがないことから、トルク伝達時に、球状体７と板バネ９の接触部に発生する応力を緩和することができ、これにより、高い応力が発生することがなく、永久変形による「へたり」を防止して、長期にわたり予圧性能を維持することができる。

なお、図２０において、トルク非伝達時には、円柱体８と、雄軸１の軸方向溝４との間、並びに、円柱体８と、雌軸２の軸方向溝６との間には、微小隙間が存在しているが、接触はしている。

図３７及び図３８に示す独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報において、板バネの配置してある雄軸の軸方向溝の断面形状は、曲率を持った円弧形状であり、板バネも、曲率を持った円弧形状であり、それぞれの曲率を変えることで、板バネにバネ性を持たせている。そのため、板バネと雄軸との接触点は、図３７に示すように、雄軸の角部になる。従って、図３８に示すように、トルクが負荷された場合、板バネ全体が横滑りし、伝達トルクの低下を招いたり、ヒステリシスが過大に発生したりする。

これに対して、図２０及び図２２に示す本第４実施の形態では、雄軸１の軸方向溝３は、平面で構成されている。軸方向溝３の中心線は、雄軸１の中心点に向かっており、軸方向溝３の中心から左右対称のくさび形状をなしている。くさびの角度（接触角）は、軸方向溝３の中心に対して、４０〜７０度が好ましい。これにより、軸方向溝３のくさび面に板バネ９がしっかり固定されるため、トルクが負荷された際に、板バネ９全体が横滑りを起こし難いことから、伝達トルクの低下を招くことがなく、また、ヒステリシスが過大に発生することを防止することができる。

図３７及び図３８に示す独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報において、トルクを負荷していない時、雄軸・球状体・板バネ・雌軸の間では、その接触点が同一線上にないことから、トルクを負荷するに従って、接触角が変化してしまい、その結果、ステアリングシャフトに必要なリニアな捩り特性を得ることができないだけでなく、適正なヒステリシスをも得ることができない虞れがある。

これに対して、図２０及び図２１に示す本第４実施の形態では、トルクの負荷状態に拘わらず、雄軸１・球状体７・板バネ９・雌軸２の間では、その接触点が同一線上に留まることから、接触角が変化することがなく、これにより、ステアリングシャフトに必要なリニアな捩り特性を得ることができ、リニアで高剛性感のある操舵特性を得ることができる。

次に、図２２（Ａ）、２２（Ｂ）、２２（Ｃ）は、夫々、本発明の各実施の形態で使用する板バネの撓み状態を示す模式図である。

図３９（Ａ）、３９（Ｂ）は、夫々、独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報で使用する板バネの撓み状態を示す模式図である。

図３９（Ａ）、３９（Ｂ）は、独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報で示された板バネを単純化したモデルであり、図３９（Ａ）では、トルクを負荷していない状態で、適度な予圧が負荷されることを望んだ状態であるが、板バネと軸方向溝との距離（Ｃ２）分がバネとしての予圧を発生できるだけのストロークとなる。図３９（Ｂ）では、さらに荷重（Ｆ１）が２点で負荷されると、板バネが撓み、やがて軸方向溝の側面と接触してしまう。これにより、全トルクをボールと接触する点で受けなければならない。従って、板バネは、その撓み量（ΔＳ２）を大きくとることができず、ステアリングシャフトとして必要な寿命を有することが困難と推察される。なお、Ｃ２≦ΔＳ２である。

これに対して、図２２（Ａ）に示す本発明の第４実施の形態では、板バネ９の球状体側接触部９ａと溝面側接触部９ｂとの間隔は、（Ｃ１）に設定してあり、この状態で、荷重（Ｆ１）が（球状体側接触部９ａに相当する）２点で負荷されると、弾性体は、十分に撓むことができ、十分な撓み量（ΔＳ１）を確保することができる。従って、永久変形による「へたり」を防止して、長期にわたり予圧性能を維持することができる。なお、Ｃ１＞ΔＳ１である。

図２２（Ｂ）に示す本発明の実施の形態（後述する第６実施の形態）では、板バネ９の球状体側接触部９ａと溝面側接触部９ｂとの間隔は、（Ｃ１）に設定してあり、この状態で、荷重（Ｆ１）が（球状体側接触部９ａに相当する）２点で負荷されると、弾性体は、十分に撓むことができ、十分な撓み量（ΔＳ１）を確保することができる。従って、永久変形による「へたり」を防止して、長期にわたり予圧性能を維持することができる。なお、Ｃ１＞ΔＳ１である。

図２２（Ｃ）に示す本発明の実施の形態（後述する第１７実施の形態）では、板バネ９の球状体側接触部９ａと溝面側接触部９ｂとの間隔は、（Ｃ１）に設定してあり、付勢部９ｃは、ゴム、合成樹脂等から形成してある。この状態で、荷重（Ｆ１）が（球状体側接触部９ａに相当する）２点で負荷されると、弾性体は、十分に撓むことができ、十分な撓み量（ΔＳ１）を確保することができる。従って、永久変形による「へたり」を防止して、長期にわたり予圧性能を維持することができる。なお、Ｃ１＞ΔＳ１である。

次に、上記のように、トルクが負荷された際に、板バネ９の全体は、横滑りを起こし難いように構成しているが、板バネ９の底部９ｄは、軸方向溝３の底面３ｂに対して若干横ずれすることができるようになっている。

即ち、板バネ９は、本第４実施の形態のように、その底部９ｄを軸方向溝３の底面３ｂに接触状態にするか、又は、後述する第５実施の形態のように、軸方向溝３の底面３ｂとの間隔を所定間隔に設定している。

従って、軸方向溝３の底面３ｂに、板バネ９の底部９ｄを必要に応じて接触させることにより、ヒステリシスをコントロールすることができ、所望のヒステリシスを得ることができる。

即ち、ヒステリシスは、各車両の操舵性能とのマッチングによって種々変える必要がある。具体的には、軸方向溝３の底面３ｂに、板バネ９の底部９ｄを接触状態に設定している場合には、軸方向溝３と板バネ９が相対的に移動した際にフリクションが発生し、ヒステリシスを比較的大きく設定することができる。一方、軸方向溝３の底面３ｂと、板バネ９の底部９ｄの間隔を所定間隔に設定している場合には、軸方向溝３と板バネ９が相対的に移動した際にフリクションが発生することがなく、ヒステリシスを比較的小さく設定することができる。

（第５実施の形態）
図２３は、本発明の第５実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第５実施の形態は、上述した第４実施の形態と略同様であり、軸方向溝３の底面３ｂと、板バネ９の底部９ｄの間隔を所定間隔に離間して設定している。

従って、この場合には、上述したように、ヒステリシスをコントロールすることができ、軸方向溝３と板バネ９が相対的に移動した際にフリクションが発生することがなく、ヒステリシスを比較的小さく設定することができる。

（第６実施の形態）
図２４は、本発明の第６実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第６実施の形態は、上述した第５実施の形態と略同様であり、板バネ９において、球状体側接触部９ａは、板バネ９の折り返し端部に構成してあり、溝面側接触部９ｂは、板バネ９の折り返しの中間部に構成してある。

また、上述した第５実施の形態と同様に、軸方向溝３の底面３ｂと、板バネ９の底部９ｄの間隔を所定間隔に離間して設定している。

（第７実施の形態）
図２５は、本発明の第７実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第７実施の形態は、上述した第４実施の形態と略同様であり、板バネ９において、球状体側接触部９ａには、溝面側接触部９ｂに向けて突出した突起部９ｅが形成してある。

これにより、球状体側接触部９ａは、４点で球状体７に接触することができ、板バネ９と球状体７との接触点の荷重を軽減することができ、応力を緩和することができる。

また、軸方向溝３の底面３ｂに、板バネ９の底部９ｄを接触状態に設定している。この場合には、上述したように、ヒステリシスをコントロールすることができ、軸方向溝３と板バネ９が相対的に移動した際にフリクションが発生し、ヒステリシスを比較的大きく設定することができる。

（第８実施の形態）
図２６は、本発明の第８実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第８実施の形態は、上述した第７実施の形態と略同様であり、軸方向溝３の底面３ｂと、板バネ９の底部９ｄの間隔を所定間隔に離間して設定している。

従って、この場合には、上述したように、ヒステリシスをコントロールすることができ、軸方向溝３と板バネ９が相対的に移動した際にフリクションが発生することがなく、ヒステリシスを比較的小さく設定することができる。

（第９実施の形態）
図２７は、本発明の第９実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第９実施の形態は、上述した第４実施の形態と略同様であり、板バネ９において、溝面側接触部９ｂは、その先端部を内側に折り返して、球状体側接触部９ａに接触させている。

これにより、板バネ９の剛性を増大することができ、捩り剛性を向上することができる。

（第１０実施の形態）
図２８は、本発明の第１０実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第１０実施の形態は、上述した第９実施の形態と略同様であり、軸方向溝３の底面３ｂと、板バネ９の底部９ｄの間隔を所定間隔に離間して設定している。

従って、この場合には、上述したように、ヒステリシスをコントロールすることができ、軸方向溝３と板バネ９が相対的に移動した際にフリクションが発生することがなく、ヒステリシスを比較的小さく設定することができる。

（第１１実施の形態）
図２９は、本発明の第１１実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第１１実施の形態は、上述した第６実施の形態と略同様であり、板バネ９において、球状体側接触部９ａは、板バネ９の折り返し端部側に構成してあり、溝面側接触部９ｂは、板バネ９の折り返しの中間部に構成してある。この場合にも、上述した第３実施の形態と同様の作用・効果を発揮することができる。

板バネ９において、球状体側接触部９ａは、その先端部を外側に折り返して、溝面側接触部９ｂに接触させている。これにより、板バネ９の剛性を増大することができ、捩り剛性を向上することができる。

（第１２実施の形態）
図３０は、本発明の第１２実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第１２実施の形態は、上述した第４実施の形態と略同様であり、板バネ９において、折曲形状の付勢部９ｃを廃止し、一対の球状体側接触部９ａは、略Ｕ字形状に折り曲げた内側板９ｆからなり、一対の溝面側接触部９ｂは、略Ｕ字形状に折り曲げた外側板９ｇからなる。これら内側板９ｆの平面部と、外側板９ｇの平面部との間に、ゴム又は合成樹脂等の異なる弾性材料からなる付勢部９ｈが介装してある。

また、内側板９ｆの底平面部と外側板９ｇの底平面部の間にはすきまがなく、接触状態に設定している。この場合には、ヒステリシスをコントロールすることができ、内側板９ｆと外側板９ｇが相対的に移動した際にフリクションが発生し、ヒステリシスを比較的大きく設定することができる。

（第１３実施の形態）
図３１は、本発明の第１３実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第１３実施の形態は、上述した第１２実施の形態と略同様であり、内側板９ｆの底平面部と外側板９ｇの底平面部との間にはわずかなすきまがあり、非接触状態に設定している。この場合には、ヒステリシスをコントロールすることができ、内側板９ｆと外側板９ｇが相対的に移動した際にフリクションが発生することがなく、ヒステリシスを比較的小さく設定することができる。

（第１４実施の形態）
図３２は、本発明の第１４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第１４実施の形態は、上述した第４実施の形態と略同様であり、板バネ９において、球状体側接触部９ａと、溝面側接触部９ｂとの間に、ゴム又は合成樹脂等の異なる弾性材料からなる第２付勢部９ｊが介装してある。

これにより、板バネ９本体が持つ弾性に異なる弾性材料が持つ弾性を付加することにより、より高い捩り剛性を得ることができる。

（第１５実施の形態）
図３３は、本発明の第１５実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第１５実施の形態は、上述した第５実施の形態と略同様であり、板バネ９において、球状体側接触部９ａと、溝面側接触部９ｂとの間に、ゴム又は合成樹脂等の異なる弾性材料からなる第２付勢部９ｊが介装してある。

これにより、板バネ９本体が持つ弾性に異なる弾性材料が持つ弾性を付加することにより、より高い捩り剛性を得ることができる。

（第１６実施の形態）
図３４は、本発明の第１６実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第１６実施の形態は、上述した第６実施の形態と略同様であり、板バネ９において、球状体側接触部９ａと、溝面側接触部９ｂとの間に、ゴム又は合成樹脂等の異なる弾性材料からなる第２付勢部９ｊが介装してある。

これにより、板バネ９本体が持つ弾性に異なる弾性材料が持つ弾性を付加することにより、より高い捩り剛性を得ることができる。

（第１７実施の形態）
図３５は、本発明の第１７実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第１７実施の形態は、上述した第１２又は第１３実施の形態と略同様であり、板バネ９において、一対の球状体側接触部９ａは、内側板が２枚の板から構成してあり、一対の溝面側接触部９ｂは、略Ｕ字形状に折り曲げた外側板９ｇからなる。これらの間に、ゴム又は合成樹脂等の異なる弾性材料からなる付勢部９ｈが介装してある。

これにより、材料そのものが持つ弾性を生かすことができ、特に低捩り剛性が求められる場合にその特性を発揮することができる。

（第１８実施の形態）
図３６は、本発明の第１８実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。

本第１８実施の形態は、上述した第４実施の形態において、板バネ９を雌軸２側に設けたものである。

雌軸２の軸方向溝５は、傾斜した一対の平面状側面５ａと、これら一対の平面状側面５ａの間に平坦に形成した底面５ｂとから構成してある。

雌軸２の軸方向溝５と、球状体７との間には、球状体７に接触して予圧するための板バネ９が介装してある。

この板バネ９は、球状体７に２点で接触する球状体側接触部９ａと、球状体側接触部９ａに対して略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に雌軸２の軸方向溝５の平面状側面５ａに接触する溝面側接触部９ｂと、球状体側接触部９ａと溝面側接触部９ｂを相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部９ｃと、軸方向溝５の底面５ｂに対向した底部９ｄと、を有している。

この付勢部９ｃは、略Ｕ字形状で略円弧状に折曲した折曲形状であり、この折曲形状の付勢部９ｃによって、球状体側接触部９ａと溝面側接触部９ｂを相互に離間するように弾性的に付勢することができる。

このように、第４実施の形態に対して、板バネ９の配置を逆転しても、同様の作用・効果を発揮することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

以上説明したように、本発明の第４−１８実施形態によれば、弾性体は、第１トルク伝達部材に接触する伝達部材側接触部と、この伝達部材側接触部に対して、略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に、雄軸又は雌軸の軸方向溝の溝面に接触する溝面側接触部と、伝達部材側接触部と溝面側接触部を相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部と、を有している。従って、弾性体は、その伝達部材側接触部が付勢部を介して十分に撓むことができ、撓み量を十分に確保することができる。

また、第１トルク伝達部材以外に、第２トルク伝達部材を備えていることから、トルク伝達時には、第２トルク伝達部材の方が弾性体に過大な負荷（応力）がかかるより先に雄軸と雌軸の軸方向溝に接触し、第２トルク伝達部材が主としてトルクを伝達することができるため、第１トルク伝達部材及び弾性体には、過大な負荷（応力）がかかることがない。

さらに、弾性体は、上記のように、撓み量を十分に確保することができると共に、第１トルク伝達部材及び弾性体には、過大な負荷（応力）がかかることがないことから、トルク伝達時に、第１トルク伝達部材と弾性体との接触部に発生する応力を緩和することができ、これにより、高い応力が発生することがなく、永久変形による「へたり」を防止して、長期にわたり予圧性能を維持することができる。

さらに、弾性体は、その伝達部材側接触部が第１トルク伝達部材に接触していると共に、その溝面側接触部が軸方向溝の溝面に接触していることから、弾性体は、軸方向溝に嵌り合うような状態になっている。従って、トルク伝達時に、弾性体全体が軸方向溝から周方向に横滑りし難くなることから、伝達トルクの低下を招くことがなく、また、ヒステリシスが過大になることを防止することができる。

さらに、トルクの負荷状態に拘わらず、雄軸・球状体・弾性体・雌軸の間では、その接触点が同一線上に留まることから、接触角が変化することがなく、これにより、ステアリングシャフトに必要なリニアな捩り特性を得ることができ、リニアで高剛性感のある操舵特性を得ることができる。

なお、雄軸、雌軸、及び弾性体の製造誤差は、弾性体の弾性変形により吸収することができるため、公差を大きくすることができ、低コスト化を図ることができる。

以上から、本発明の第４−第１８実施形態によれば、弾性体に発生する応力を軽減することにより、弾性体の「へたり」を防止し、長期にわたって求める予圧性能を維持することができる。また、寸法精度を厳しくする必要がなく、低コストを実現することができる。さらに、弾性体と軸方向溝とのフリクションをコントロールすることができる構造なので、求められる操舵性能を容易に得ることができる。

本発明の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の概略的側面図である。 本発明の第１実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。 図２に示した車両ステアリング用伸縮軸の分解斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図である。 操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ（その１）である。 操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ（その２）である。 操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ（その３）である。 本発明の第１実施形態の第１変形例について図４と同様な横断面図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例について図４と同様な横断面図である。 本発明の第１実施形態の第３変形例について図４と同様な横断面図である。 本発明の第１実施形態の第４変形例について図４と同様な横断面図である。 （Ａ）は、本発明の第２実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。 （Ａ）は、図１２（Ａ）、１２（Ｂ）に示したカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸のサブ組立の部分切欠き断面を含む側面図であり、（Ｂ）は、雌軸の部分切欠き断面を含む側面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）の雌軸を左方から視た雌軸の正面図である。 第２実施形態に係る操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフである。 （Ａ）は、本発明の第３実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。 （Ａ）は、本発明の第３実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。 図１５（Ａ）に示したカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の雌軸の部分切欠き断面を含む側面図である。 （Ａ）は、本発明の第４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、（Ｂ）は、弾性体である板バネの斜視図である。 図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図である。 本発明の第４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の拡大部分断面図であり、トルク非伝達時を示す。 本発明の第４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の拡大部分断面図であり、トルク伝達時を示す。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、夫々、本発明の第４実施の形態で使用する板バネの撓み状態を示す模式図である。 本発明の第５実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第６実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第７実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第８実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第９実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第１０実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第１１実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第１２実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第１３実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第１４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第１５実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第１６実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第１７実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 本発明の第１８実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である（図１８（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図に相当）。 独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号に係る車両ステアリング用伸縮軸の拡大部分断面図であり、トルク非伝達時を示す。 独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号に係る車両ステアリング用伸縮軸の拡大部分断面図であり、トルク伝達時を示す。 （Ａ）、（Ｂ）は、夫々、独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号で使用する板バネの撓み状態を示す模式図である。

Claims (14)

1. 車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
   前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも１対の軸方向溝の間に、予圧用の弾性体を介して、転動体を嵌合し、
   前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、他の少なくとも１対の軸方向溝の間に、摺動体を嵌合し、
   操舵トルクが所定以下の時、前記予圧用の弾性体は、予圧作用を行って低剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、前記摺動体は、前記一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮し、これにより、低剛性特性、及び高剛性特性の二段階の捩り剛性特性を備えることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
2. 予圧用の弾性体は１枚の板ばねから成る請求項１に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
3. 予圧用の弾性体は異なる材質の複合体から成る請求項１に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
4. 車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合し、カルダン軸継手のヨークを連結したカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸において、
   前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも１対の軸方向溝の間に、予圧用の弾性体を介して、転動体を嵌合し、
   前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、他の少なくとも１対の軸方向溝の間に、摺動体を嵌合し、
   前記ヨークと、前記雄軸又は雌軸の一方との間に、緩衝部材を介装し、
   前記ヨークに、被係合部を形成する一方、前記雄軸又は雌軸の一方に、当該被係合部に係脱自在の係合部材を設け、
   操舵トルクが所定以下の時、前記係合部材は前記被係合部に係合せず、前記緩衝部材は、緩衝作用を行って低剛性特性を発揮し、操舵トルクが所定の中間範囲の時、前記予圧用の弾性体は、予圧作用を行って中剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、前記係合部材は前記被係合部に係合し、前記摺動体は、前記一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮し、これにより、低剛性特性、中剛性特性、及び高剛性特性の三段階の捩り剛性特性を備えることを特徴とするカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸。
5. 車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
   前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも１対の軸方向溝の間に、予圧用の弾性体を介して、第１トルク伝達部材を介装し、
   前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、他の少なくとも１対の軸方向溝の間に、第２トルク伝達部材を介装し、
   操舵トルクが所定以下の時、前記予圧用の弾性体は、予圧作用を行って低剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、前記第２トルク伝達部材は、前記一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮し、これにより、低剛性特性、及び高剛性特性の二段階の捩り剛性特性を備えることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
6. 車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
   前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した少なくとも一列の軸方向溝の間に、弾性体を介して、第１トルク伝達部材を介装し、
   前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した他の少なくとも一列の軸方向溝の間に、第２トルク伝達部材を介装し、
   前記弾性体は、
   前記第１トルク伝達部材に接触する伝達部材側接触部と、
   当該伝達部材側接触部に対して、略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に、前記雄軸又は雌軸の軸方向溝の溝面に接触する溝面側接触部と、
   前記伝達部材側接触部と当該溝面側接触部を相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部と、を有することを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
7. 前記第１トルク伝達部材は、前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体であり、
   前記第２トルク伝達部材は、前記両軸の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体であることを特徴とする請求項６に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
8. 前記弾性体の付勢部は、前記伝達部材側接触部と前記溝面側接触部との間で折曲した折曲形状であることを特徴とする請求項６又は７に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
9. 前記雄軸又は雌軸の軸方向溝は、前記弾性体の溝面側接触部に接触する平面状側面と、当該平面状側面に連接した底面とを有し、
   前記弾性体は、当該軸方向溝の底面に対向した底部を有し、
   当該軸方向溝の底面に、当該弾性体の底部を接触状態にするか、又は、当該軸方向溝の底面と、当該弾性体の底部との間隔を所定間隔に設定することを特徴とする請求項６又は７に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
10. 前記弾性体の付勢部は、前記伝達部材側接触部と前記溝面側接触部とは、別体であって、異なる材料から形成してあることを特徴とする請求項６又は７に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
11. 前記弾性体は、前記伝達部材側接触部、前記溝面側接触部、及び前記付勢部以外に、別体であって異なる材料から形成してある第２付勢部を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
12. 前記弾性体は、板バネからなることを特徴とする請求項６又は７に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
13. 別体であって異なる材料から形成してある前記付勢部、及び別体であって異なる材料から形成してある前記第２付勢部は、ゴム又は合成樹脂から形成してあることを特徴とする請求項１１に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
14. 前記雄軸の軸方向溝、前記雌軸の軸方向溝、前記弾性体、及び前記第１トルク伝達部材の間には、潤滑剤が塗布してあることを特徴とする請求項６に記載の車両ステアリング用伸縮軸。

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