JP2007315516A - 車両ステアリング用伸縮軸 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばトルク伝達時に軸直角方向の力が作用し、雄軸及び雌軸に「こじれ」が生じても、トルク伝達部の滑り摺動面がスティックスリップを発生しない車両ステアリング用伸縮軸を提供する。
【解決手段】雄軸１１と雌軸１２をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、雄軸１１の外周部と雌軸１２の内周部にそれぞれ設けられ、回転の際に互いに接触してトルクを伝達するトルク伝達部６０，６２を備えているとともに、雄軸１１及び雌軸１２の少なくとも一方のトルク伝達部６０，６２の端部に、潤滑剤溜まり６６を設けている。
【選択図】図３

Description

本発明は、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関する。

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

このようなことから、特許文献１では、雄軸の外周面と雌軸の内周面に形成したスプライン部の少なくとも一方にコーティングを施すことで、雄軸及び雌軸のガタ付きを防止し、両者がスライドする時の摺動抵抗を低く抑えようとしている。
特開２０００−９１４８号公報

しかしながら、上記特許文献１では、スプライン部にコーティングを施していても、トルクが負荷された瞬間からスライド荷重が急激に上昇するといった問題がある。
特に、ジョイントに角度がついた状態（車両で使われる状態の使用状態）でトルクが負荷されると、雄軸及び雌軸に「こじれ」が生じ、雄軸のスプライン部の端面が、雌軸の摺動面に食いついて、スライド荷重を上昇させる原因となり得る。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、例えばトルク伝達時に軸直角方向の力が作用し、雄軸及び雌軸に「こじれ」が生じても、トルク伝達部の滑り摺動面がスティックスリップを発生せず、雄軸及び雌軸をスムーズにスライドす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を目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１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、雄軸と雌軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、前記雄軸の外周部と前記雌軸の内周部にそれぞれ設けられ、回転の際に互いに接触してトルクを伝達するトルク伝達部を備えているとともに、前記雄軸及び前記雌軸の少なくとも一方の前記トルク伝達部の端部に潤滑剤溜まりを設けている。

また、請求項２の発明は、請求項１記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記トルク伝達部は、前記雄軸の外周面に形成した軸方向凸条と、前記雌軸の内周面に形成した軸方向溝とからなるセレーション嵌合及びスプライン嵌合の何れか一方で構成されている。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記潤滑剤溜まりは、前記端部の端面を切り欠いて当該端面から軸方向に離間する方向に向かうに従い順次溝深さが浅くなり、且つ溝幅を狭くして形成した溝部を形成し、この溝部内に潤滑剤を溜めた構成である。

また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記雄軸及び前記雌軸の少なくとも一方のトルク伝達部のトルク伝達面に、低摩擦層を設けている。
さらに、請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記トルク伝達部とは異なる円周方向位置の前記雄軸の外周部と前記雌軸の内周部の間に設けられ、前記雄軸及び前記雌軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体と、当該転動体に径方向に隣接して配置され、前記転動体を介して前記雄軸及び前記雌軸に予圧を与える弾性体とを備えている。

本発明によれば、雄軸の外周部と雌軸の内周部にそれぞれ設けたトルク伝達部の端部に潤滑剤溜まりを設けたことで、例えばトルク伝達時に軸直角方向の力が作用して雄軸及び雌軸に「こじれ」が生じ、その「こじれ」によってトルク伝達の荷重が、トルク伝達部の角部に集中しても、この角部に存在する潤滑剤溜まりが、作用するトルク伝達の荷重を分散するので、「こじれ」が生じたときの接触面のくさび効果が起こらず、かじりによるスライド荷重の上昇やスティックスリップの発生を抑えることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（車両用ステアリングシャフトの全体構成）
図１は、本発明に係る車両ステアリング用伸縮軸を自動車の操舵機構部に適用した場合の一実施形態を示す側面図である。
図１の操舵機構部は、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テアリングシャフト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とで構成されている。

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が本発明に係る車両ステアリング用伸縮軸を用いている。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、伸縮軸を一旦縮めてからピニオンシャフト１０９に嵌合させて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。前述の全ての場合において、車両ステアリング用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、雄軸及び雌軸にこじれが生じても、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、本発明に係る第１実施形態のユニバーサルジョイント付き車両ステアリング用伸縮軸（以後、単に伸縮軸と称す）の構成部材を示す斜視図である。図３は、図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。図４は、図２の○印で示したＫ部を拡大した図である。図５は、後述する軸方向凸条を周方向から見た図であり、図の上下方向が軸方向である。

図２に示すように、伸縮軸１０（図１のロアステアリングシャフト部１０７、或いはステアリングシャフト１０４）は、相互に回転不能に且つ摺動自在にスプライン嵌合した雄軸１１と雌軸１２とからなる。
雄軸１１は、Ｓ２５Ｃなどの機械構造用炭素鋼を材料とした中実部材であり、ステアリングホイール側のユニバーサルジョイント１０６のヨーク５１と溶接で結合されている。また、雌軸１２は、Ｓ２５Ｃなどの機械構造用炭素鋼を材料とした中空部材であり、ステアリングギヤ側の操舵軸継手１０８のヨーク５４と溶接で結合されている。

雄軸１１の外周には、その一方の端面１１ａから基端側（ヨーク５１に結合している側）に向かう途中までの領域にスプライン部６０が形成されており、雌軸１２の内周には、その先端面１２ａから基端側まで連続した領域に、雄軸１２のスプライン部６０に嵌合するスプライン部６２が形成されている。
図３に示すように、雄軸１１のスプライン部６０は、外周面の全周に、周方向に等間隔をあけて断面台形条の軸方向凸条６４が複数形成されている。各軸方向凸条６４は、雄軸１１の外周面から径方向外方に向かうに従い順次幅狭となる逆ハの字状の一対のテーパー側面６４ａと、これら一対のテーパー側面部６４ａの外周側を連接する頂面６４ｂとで構成されている。

ここで、図３及び図４に示すように、これら複数の軸方向凸条６４のうち、２つおきの軸方向凸条６４の一対のテーパー側面部６４ａの一方の端面１１ａ側及び他方の端面１１ｂ側には、それぞれグリースを溜めたグリース溜まり６６が形成されている。一方の端面１１ａ側に形成したグリース溜まり６６は、図４に示すように、雄軸１１の先端面１１ａから基端側に向かうに従って尻すぼみの溝形状となっている。すなわち、雄軸１１の一方の端面１１ａから他方の端面１１ｂ側に向かうに従い順次深さが浅くなりながら溝幅が狭くなっていくようにテーパー側面部６４ａを切欠き、図５（ａ）に示すように、切欠き形状を二等辺三角形状とした溝形状である。また、他方の端面１１ｂ側に形成したグリース溜まりも、図示しないが、雄軸１１の他方の端面１１ｂから一方の端面１１ａ側に向かうに従い順次深さが浅くなりながら溝幅が狭くなっていくようにテーパー側面部６４ａを切欠き、切欠き形状を二等辺三角形状とした溝形状である。

そして、図６に示すように、雄軸１１の外周面は、固体潤滑被膜７０で被覆されている。この固体潤滑被膜７０は、二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）の紛体を樹脂中に分散混合し、それを吹き付けまたは浸漬後に焼き付けて皮膜を形成したものや、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）を樹脂中に分散混合し、それを吹き付けまたは浸漬後に焼き付けて皮膜を形成したもの等が用いられる。また、固体潤滑皮膜７０の替わりにナイロン膜等の樹脂膜を形成してもよい。

一方、雌軸１２のスプライン部６２は、図３に示すように、内周面の雄軸１１の軸方向凸条６４に対応する位置に、軸方向溝６８が周方向に複数形成されている。ここで、雄軸１１の軸方向凸条６４と、雌軸１２の軸方向溝６８とは、両者の円周方向対向面が微小間隙をもって対向されている。すなわち、軸方向凸条６４の一対のテーパー側面部６４ａと、これら一対のテーパー側面部６４ａに対向する軸方向溝６８の一対の側面との間が微小間隙をもって対向されているとともに、軸方向凸条６４の頂面６４ｂと、この頂面６４ｂに対向する軸方向溝６８の一対の側面を連結する底面との間が微小間隙をもって対向されている。
ここで、請求項のトルク伝達部が雄軸１１のスプライン部６０及び雌軸１２のスプライン部６２に対応し、請求項の低摩擦層が固体潤滑被膜７０に対応し、請求項の潤滑剤溜まりがグリース溜まり６６に対応する。

次に、第１実施形態の動作を説明する。
上記構成を有する伸縮軸１０では、ステアリングホイール１０５に運転者から所定値以上の操舵トルクが付与される操舵トルク伝達時には、雄軸１１の軸方向凸条６４が雌軸１２の軸方向溝６８に接触することによってトルク伝達の役割を果たす。
ここで、本実施形態の軸方向凸条６４の外周面（頂面６４ｂ）と軸方向溝６８の底面とは、微少な所定間隔の隙間を維持して、スムーズな摺動を実現している。しかし、このような微少な所定間隔の隙間を設けることにより、雄軸１１と雌軸１２は、倒れ角が大きくなるため、例えばトルク伝達時に軸直角方向の力が作用した場合、雄軸１１と雌軸１２に、「こじれ」が生じ易くなるといったことがある。
そこで、本実施形態では、雄軸１１の軸方向凸条６４における一対のテーパー側面部６４ａの一方の端面１１ａ側及び他方の端面１１ｂ側に、グリースを溜めたグリース溜まり６６を形成している。

このように、軸方向凸条６４の一方の端面１１ａ側及び他方の端面１１ｂ側にグリース溜まり６６を形成すると、雄軸１１と雌軸１２に「こじれ」が生じても、スティックスリップを発生することなく、雄軸１１を軸方向にスムーズにスライドすることができる。この理由は、「こじれ」によってトルク伝達の荷重が、軸方向凸条６４の一方の端面１１ａ側及び他方の端面１１ｂ側の角部に集中しても、この角部に存在するグリースを溜めたグリース溜まり６６が、作用するトルク伝達の荷重を分散できるからである。すなわち、「こじれ」が生じたときの接触面のくさび効果（エッジが食い込んでいくような現象）が起こらず、かじりによるスライド荷重の上昇やスティックスリップの発生を抑えることができる。

また、グリース溜まり６６は、軸方向凸条６４のテーパー側面部６４ａの軸方向全域に形成されておらず、操舵トルク伝達時には、テーパー側面部６４ａと、これに対向する軸方向溝６８の対向面とが軸方向にわたって当接することで、軸方向溝６８に対して接触面積を大きくして接触するので、接触圧が低く抑えられて軸方向凸条６４の耐久性を向上させることができる。

また、雄軸１１の外周面に固体潤滑被膜７０が形成されているので、雄軸１１の軸方向凸条６４と雌軸１２の軸方向溝６８との接触抵抗を低くすることができ、摺動荷重を低くすることができる。
さらに、グリース溜まり６６の尻すぼみの最も溝深さが浅く、最も溝幅が狭い位置から一定量のグリースが軸方向凸条６４と軸方向溝６８との接触面の間に供給されていくので、軸方向凸条６４と軸方向溝６８の接触面に均一厚さの油膜が形成され、さらに低い摺動荷重を得ることができる。

さらにまた、雄軸１１の一方の端面１１ａ側及び他方の端面１１ｂ側に形成されているグリース溜まり６６は簡単に形成することができ、成形コストの低減化を図ることができるとともに、追加加工も容易に行なうことができる。
なお、本実施形態では、相互に回転不能に且つ摺動自在となるように雄軸１１及び雌軸１２がスプライン嵌合しているが、これに限定されるものではなく、雄軸１１及び雌軸１２がセレーション嵌合していてもよい。

また、本実施形態では、雄軸１１の軸方向凸条６４の一方の端面１１ａ側及び他方の端面１１ｂ側にグリース溜まり６６を形成したが、雌軸１２の一方の端面及び他方の端面側にグリース溜まりを形成してもよい。また、軸方向凸条６４及び軸方向溝６８の両者にグリース溜まりを形成してもよい。
また、本実施形態では、２つおきの軸方向凸条６４にグリース溜まり６６を形成したが、これに限定されるものではなく、例えば１つおきの軸方向凸条６４にグリース溜まり６６を形成してもよいし、全ての軸方向凸条６４にグリース溜まり６６を形成してもよい。また、軸方向凸条６４の一対のテーパー側面部６４ａにグリース溜まり６６を形成せず、一方のテーパー側面６４ａにグリース溜まり６６を形成してもよい。

さらに、グリース溜まり６６は、図５（ａ）に示した二等辺三角形状の尻すぼみの溝形状に限らず、雄軸１１の先端面１１ａから基端側に向かうに従い順次深さが浅くなりながら溝幅が狭くなっていく溝形状であれば、図５（ｂ）及び図３に示すように、曲線で構成される弾丸形状の尻すぼみの溝形状、或いは図５（ｃ）及び図３に示すように、矩形状の尻すぼみの溝形状であってもよい。
さらにまた、本実施形態では、雄軸１１の外周面に固体潤滑被膜７０を形成したが、雌軸１２の内周面に固体潤滑被膜を形成してもよく、さらには、雄軸１１の外周面及び雌軸１２の内周面の両方に固体潤滑被膜を形成してもよい。

（第２実施形態）
図７は、本発明に係る第２実施形態のユニバーサルジョイント付き車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。図８は、図７のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
図８に示すように、雄軸１１の外周面及び雌軸１２の内周面間には、周方向に１２０度間隔で等配分して設けられた予圧部１３と、この予圧部１３間の円周方向中央部に同様に周方向に１２０度間隔で等配分して設けられたトルク伝達部１４とが設けられている。

予圧部１３は、雄軸１１の外周面に、周方向に１２０度間隔で等配分した断面を略逆台形状とした３つの転動体用軸方向溝３７ａ〜３７ｃが延在して形成されている。これに対応して雌軸１２の内周面にも、周方向に１２０度間隔で等配分した断面をゴシックアーク形状とした前記転動体用軸方向溝３７ａ〜３７ｃと対をなす転動体軸方向溝１６ａ〜１６ｃが軸方向に延在して形成されている。ここで、雄軸１１の転動体用軸方向溝３７ａ〜３７ｃは、外周面から径方向内方に行くに従って順次幅狭となる逆ハの字状のテーパー側面部３７ｄと、これらテーパー側面部３７ｄの内周側を連接する底面部３７ｅとで逆台形状に形成されている。

そして、雄軸１１の転動体用軸方向溝３７ａ〜３７ｃ内に、板バネ３６ａ〜３６ｃが介装され、これら板バネ３６ａ〜３６ｃと雌軸１２の転動体用軸方向溝１６ａ〜１６ｃ間に複数のボールを直列に連接させたボール列１８ａ〜１８ｃが介挿されている。
雄軸１１は、Ｓ２５Ｃなどの機械構造用炭素鋼を材料として中空パイプ状に形成されており、ボール列１８ａ〜１８ｃを収容する転動体用軸方向溝３７ａ〜３７ｃが形成されていると共に、これら転動体用軸方向溝３７ａ〜３７ｃの隣接する溝間の円周方向中央部に夫々スプライン部３８ａ〜３８ｃが形成されている。

雄軸１１のスプライン部３８ａ〜３８ｃの夫々は、図８で明らかなように、円周方向に所定距離を保って形成された２条の断面台形状の軸方向凸条６４を有する。各軸方向凸条６４は、第１実施形態と同様に、雄軸１１の外周面から径方向外方に向かうに従い順次幅狭となる逆ハの字状の一対のテーパー側面６４ａと、これら一対のテーパー側面部６４ａの外周側を連接する頂面６４ｂとで構成されている。
ここで、雄軸１１のスプライン部３８ａ〜３８ｃは、２条の軸方向凸条６４のうち一方の軸方向凸条６４の一対のテーパー側面部６４ａの一方の端面１１ａ側及び他方の端面１１ｂ側（図７の○印で示すＫ１、Ｋ２の位置）に、それぞれグリースを溜めたグリース溜まり６６が形成されている。

図７の○印で示すＫ１の位置のグリース溜まり６６は、図４で示したように、雄軸１１の先端面１１ａから基端側に向かうに従って尻すぼみの溝形状である。また、図７の○印で示すＫ２の位置のグリース溜まりも、図示しないが、雄軸１１の他方の端面１１ｂから一方の端面１１ａ側に向かうに従って尻すぼみの溝形状である。
そして、雄軸１１の外周面は、第１実施形態の図６で示したものと同様に、固体潤滑被膜７０で被覆されている。

一方、雌軸１２は、雄軸１１の転動体用軸方向溝３７ａ〜３７ｃに対向してこれらと対となるゴシックアーク状の転動体用軸方向溝１６ａ〜１６ｃが形成されていると共に、これら軸方向溝１６ａ〜１６ｃの隣接する溝間の円周方向中央部に夫々スプライン部３８ａ〜３８ｃと係合するスプライン部３９ａ〜３９ｃが形成されている。雌軸１２のスプライン部３９ａ〜３９ｃは、内周面の雄軸１１の軸方向凸条６４に対応する位置に、軸方向溝６８が形成されている。雌軸１２の軸方向溝６８と、雄軸１１の軸方向凸条６４とは、図示しないが、両者の円周方向対向面が微小間隙をもって対向されている。
また、ボール列１８ａ〜１８ｃと雄軸１１の転動体用軸方向溝３７ａ〜３７ｃとの間に弾性体としての板バネ３６ａ〜３６ｃが介装されている。

板バネ３６ａ〜３６ｃの夫々は、図９に示すように、ボール列１８ａ〜１８ｃのボールに２点で接触するボール側接触部３６ｄと、このボール側接触部３６ｄに対して略周方向に所定間隔をおいて離間していると共に雄軸１１の転動体用軸方向溝３７ａ〜３７ｃのテーパー側面板部３７ｄに接触する溝面側接触部３６ｅと、ボール側接触部３６ｄと溝面側接触部３６ｅとを相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部３６ｆと、転動体用軸方向溝３７ａ〜３７ｃの底面板部３６ｅに接触する底部３６ｇと、底部３６ｇの長手方向一端側から付勢部３６ｆが延在する方向に対して逆側の方向に底部３６ｇに対して略直角に折曲された係合片３６ｈとを有している。ここで、付勢部３６ｆは、略Ｕ字形状で略円弧状に折れ曲がりした折曲形状を有し、この折曲形状の付勢部３６ｆによって、ボール側接触部３６ｄと溝面側接触部３６ｅと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７に示すように、中空パイプ形状の雄軸１１の端部にストッパ４０が嵌合されている。このストッパ４０は、雄軸１１の軸孔に嵌合する凸形状の嵌合部４０ａと、雄軸１１の端面に当接可能な直径を有する鍔部４０ｂとを備えた部材である。
そして、前述した板バネ３６ａ〜３６ｃの夫々は、底部３６ｇの一端から折曲された係合片３６ｈを、雄軸１１の端面とストッパ４０の鍔部４０ｂとの間に挟み込まれた状態で配置されている。このように、ストッパ４０の鍔部４０ｂとの間に係合片３６ｈが挟み込まれている板バネ３６ａ〜３６ｃは、軸方向移動を規制された状態で保持される。

ここで、請求項の弾性体が板バネ３６ａ〜３６ｃに対応し、請求項の転動体がボール列１８ａ〜１８ｃに対応し、請求項のトルク伝達部が雄軸１１のスプライン部３８ａ〜３８ｃ及び雌軸１２のスプライン部３９ａ〜３９ｃに対応する。
本実施形態も、雄軸１１のスプライン部３８ａ〜３８ｃの軸方向凸条６４における一対のテーパー側面部６４ａの一方の端面１１ａ側及び他方の端面１１ｂ側に、グリースを溜めたグリース溜まり６６を形成しているので、雄軸１１と雌軸１２に「こじれ」が生じても、スティックスリップを発生することなく、雄軸１１をスムーズにスライドすることができるなど、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、雄軸１１からトルクが入力された初期の段階では、板バネ３６ａ〜３６ｃによってボール列１８ａ〜１８ｃに予圧が与えられているので、ガタ付きを防止することができる。
また、本実施形態では、ボール列１８ａ〜１８ｃ及び板バネ３６ａ〜３６ｃに加えて、雄軸１１のスプライン部３８ａ〜３８ｃ及び雌軸１２のスプライン部３９ａ〜３９ｃを備えているので、操舵トルク伝達時には、雄軸１１のスプライン部３８ａ〜３８ｃ及び雌軸１２のスプライン部３９ａ〜３９ｃが、板バネ３６ａ〜３６ｃに所定値以上の過大な負荷（応力）がかかるより先に接触し、雄軸１１のスプライン部３８ａ〜３８ｃ及び雌軸１２のスプライン部３９ａ〜３９ｃが主としてトルクを伝達することになるため、ボール列１８ａ〜１８ｃ及び板バネ３６ａ〜３６ｃには、所定値以上の過大な負荷（応力）がかかることがない。

このように、板バネ３６ａ〜３６ｃは、撓み量を十分に確保することができると共に、ボール列１８ａ〜１８ｃのボール及び板バネ３６ａ〜３６ｃには、過大な負荷（応力）が係ることがないことから、操舵トルク伝達時に、ボール列１８ａ〜１８ｃと板バネ３６ａ〜３６ｃ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、本実施形態の雄軸１１のスプライン部３８ａ〜３８ｃ及び雌軸１２のスプライン部３９ａ〜３９ｃによるスプライン嵌合に変えて、相互に回転不能に且つ摺動自在となるように、雄軸１１及び雌軸１２がセレーション嵌合してもよい。
また、本実施形態では、雄軸１１の軸方向凸条６４の一方の端面１１ａ側及び他方の端面１１ｂ側にグリース溜まり６６を形成したが、雌軸１２の一方の端面及び他方の端面側にグリース溜まりを形成してもよい。また、軸方向凸条６４及び軸方向溝６８の両者にグリース溜まりを形成してもよい。

また、本実施形態では、スプライン部３８ａ〜３８ｃの２条の軸方向凸条６４の一方にグリース溜まり６６を形成したが、これに限定されるものではなく、スプライン部３８ａ〜３８ｃのうち一つのスプライン部の軸方向凸条６４にグリース溜まり６６を形成してもよいし、全てのスプライン部３８ａ〜３８ｃの軸方向凸条６４にグリース溜まり６６を形成してもよい。また、軸方向凸条６４の一対のテーパー側面部６４ａにグリース溜まり６６を形成せず、一方のテーパー側面６４ａにグリース溜まり６６を形成してもよい。

また、本実施形態においては、板バネ３６ａ〜３６ｃを雄軸１１側に設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、雌軸１２側に設けることもできる。
さらに、本実施形態も、雄軸１１の外周面に固体潤滑被膜７０を形成したが、雌軸１２の内周面に固体潤滑被膜を形成してもよく、さらには、雄軸１１の外周面及び雌軸１２の内周面の両方に固体潤滑被膜を形成してもよい。

さらにまた、本実施形態においては、ボール列１８ａ〜１８ｃで構成される転動体とトルク伝達部材が夫々３組ずつ設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、転動体及びトルク伝達部材数は任意の組数設けることができる。
さらに、第１実施形態及び第２実施形態で示した車両ステアリング用伸縮軸は、図１で示した自動車の操舵機構部に適用するものではなく、例えば図１０に示すように、ステアリングコラム１０３にモータを組み込んだパワーアシスト機構１２１を備えたパワーステアリング装置に適用しても、同様の作用効果を得ることができる。

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実施形態に係るユニバーサルジョイント付き車両ステアリング用伸縮軸の構成部材を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。 図２の○印で示したＫ部を拡大した図である。 本発明に係る潤滑剤溜まりの形状を示した模式図である。 本発明に係る雄軸の外周面の形状を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。 図７のＢ−Ｂ線に沿った横断面図である。 本発明の第２実施形態で使用する板バネを示す斜視図である。 図１と異な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を示す図である。

符号の説明

１０…伸縮軸、１１…雄軸、１１ａ…一方の端面、１１ｂ…他方の端面、１２…雌軸、１３…予圧部、１４…トルク伝達部、１６ａ〜１６ｃ…転動体用軸方向溝、１８ａ〜１８ｃ…ボール列、３６ａ〜３６ｃ…板バネ、３７ａ〜３７ｃ…転動体用軸方向溝、３８ａ〜３８ｃ…雄軸のスプライン部、３９ａ〜３９ｃ…雌軸のスプライン部、５１…ヨーク、５４…ヨーク、６０…雄軸のスプライン部、６２…雌軸のスプライン部、６４…軸方向凸条、６４ａ…テーパ側面、６４ｂ…頂面、６６…グリース溜まり、６８…軸方向溝、７０…固体潤滑被膜、１００…メンバ、１０１…アッパブラケット、１０２…ロアブラケット、１０３…ステアリングコラム、１０４…ステアリングシャフト、１０５…ステアリングホイール、１０６…ユニバーサルジョイント、１０７…ロアステアリングシャフト部、１０８…操舵軸継手、１０９…ピニオンシャフト、１１０…フレーム、１１１…弾性体、１１２…ステアリングラック軸、１１３…ステアリングラック支持部、１２０…アッパステアリングシャフト部

Claims (5)

1. 車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
   前記雄軸の外周部と前記雌軸の内周部にそれぞれ設けられ、回転の際に互いに接触してトルクを伝達するトルク伝達部を備えているとともに、
   前記雄軸及び前記雌軸の少なくとも一方の前記トルク伝達部の端部に、潤滑剤溜まりを設けることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
2. 前記トルク伝達部は、前記雄軸の外周面に形成した軸方向凸条と、前記雌軸の内周面に形成した軸方向溝とからなるセレーション嵌合及びスプライン嵌合の何れか一方で構成されていることを特徴とする請求項１記載の車両ステアリング用伸縮軸。
3. 前記潤滑剤溜まりは、前記端部の端面を切り欠いて当該端面から軸方向に離間する方向に向かうに従い順次溝深さが浅くなり、且つ溝幅を狭くして形成した溝部を形成し、この溝部内に潤滑剤を溜めた構成であることを特徴とする請求項１又は２記載の車両ステアリング用伸縮軸。
4. 前記雄軸及び前記雌軸の少なくとも一方のトルク伝達部のトルク伝達面に、低摩擦層を設けることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
5. 前記トルク伝達部とは異なる円周方向位置の前記雄軸の外周部と前記雌軸の内周部の間に設けられ、前記雄軸及び前記雌軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体と、
   当該転動体に径方向に隣接して配置され、前記転動体を介して前記雄軸及び前記雌軸に予圧を与える弾性体と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両ステアリング用伸縮軸。

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