JP2008261423A - 伸縮式回転伝達軸 - Google Patents

Abstract

【課題】回転方向並びに径方向に関するがたつきを抑えられると共に、軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができ、しかも、加工作業や組立作業を容易に行なえ、廉価に構成できる伸縮式回転伝達軸を実現する。
【解決手段】雄スプライン部１４ａと雌スプライン部１６ａとの間の隙間２３部分に、筒状の弾性部材１９を設ける。又、上記雄スプライン部１４ａの円周方向等間隔複数個所に凹部２２、２２を設ける。又、上記弾性部材１９の内周面のうち、上記各凹部２２、２２と整合する部分（径方向に対向する部分）に、径方向外方に凹入する状態で第二の凹部２４、２４を設ける。そして、これら互いに対向する各凹部２２、２２と第二の凹部２４、２４とにより構成される中空の空間を、それぞれ中空部２５、２５とし、これら各中空部２５、２５の存在に基づく上記弾性部材１９の弾性変形に基づき、上記雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａ同士の間に、これら両スプライン部１４ａ、１６ａ同士ががたつくのを阻止する方向の弾性力を付与する
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車用操舵装置を構成するステアリングシャフト或いは中間シャフトとして使用される、伸縮式回転伝達軸の改良に関する。具体的には、回転方向並びに径方向に関するがたつきを抑えられると共に、軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができ、しかも、加工作業や組立作業を容易に行なえ、廉価に構成できる伸縮式回転伝達軸の実現を図るものである。

自動車の操舵装置は、例えば図２０に示す様に構成して、ステアリングホイール１の動きをステアリングギヤ２に伝達する様にしている。このステアリングホイール１の動きは、ステアリングシャフト３と、自在継手４ａと、中間シャフト５と、自在継手４ｂとを介して、上記ステアリングギヤ２の入力軸６に伝達される。すると、このステアリングギヤ２が、タイロッド７、７を押し引きして、操舵輪に所望の舵角を付与する。尚、図２０に示した例では、電動モータ８により上記ステアリングシャフト３に、運転者が上記ステアリングホイール１に加えた力に応じた補助力を付与する、電動式パワーステアリング装置を組み込んでいる。

上述の様な操舵装置で、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１の前後位置を調節する際には、上記ステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３を回転自在に支持したステアリングコラム９とを伸縮させる。この為に、上記ステアリングシャフト３を、アウターシャフト１０とインナーシャフト１１とを、スプライン係合部（ピッチが細かいセレーション係合部も含む。本明細書全体で同じ。）により伸縮及び回転力の伝達を自在に組み合わせた、所謂テレスコピックステアリングシャフトとしている。又、上記ステアリングコラム９を、アウターコラム１２とインナーコラム１３とを伸縮自在に組み合わせたものとしている。

又、上記中間シャフト５に関しては、衝突事故の際に上記ステアリングホイール１が運転者側に突き上げられる事を防止する為に、伸縮式のものを使用している。図２１は、従来から一般的に使用されている中間シャフト５の構造の１例を示している。この中間シャフト５は、先端部外周面に雄スプライン部１４を設けたインナーシャフト１５と、内周面にこの雄スプライン部１４を挿入自在な雌スプライン部１６を形成した円管状のアウターシャフト１７とから成る。そして、この雌スプライン部１６に上記雄スプライン部１４をスプライン係合する事で、上記インナーシャフト１５と上記アウターシャフト１７とを、伸縮自在に組み合わせている。尚、上記雄、雌両スプライン部１４、１６のうち、雄スプライン部１４が特許請求の範囲に記載した挿入部に相当し、雌スプライン部１６が、同じく筒状部に相当する。又、上記両シャフト１５、１７の基端部に、それぞれ自在継手４ａ、４ｂを構成する一方のヨーク１８ａ、１８ｂの基端部を溶接固定している。

上述の様に構成する上記中間シャフト５は、通常時（衝突事故の発生前）には、図２１に示す様に、上記インナーシャフト１５の先端部の雄スプライン部１４が、上記アウターシャフト１７の雌スプライン部１６の先端寄り部分に存在する。この状態から衝突事故（一次衝突）に基づいて車体の前部が押し潰され、前記ステアリングギヤ２（図２０参照）が後方に押されると、上記雄スプライン部１４が上記雌スプライン部１６の奥部に入り込みつつ、上記中間シャフト５の全長が縮まる。そして、上記ステアリングギヤ２の後方移動に拘らず、前記ステアリングホイール１が後方に移動する（運転者に向けて突き上げられる）事を防止して、一次衝突時に於ける運転者の保護を図る。尚、前記ステアリングシャフト３は、二次衝突時に全長を縮める事で、上記ステアリングホイール１に衝突した運転者の保護を図る。又、上記ステアリングシャフト３は、運転者の体格や運転姿勢に応じて上記ステアリングホイール１の前後位置を調節する際にも伸縮する。これらの機能を果たす為の構造に就いては、従来から周知であり、本発明の要旨とも直接は関係しない為、詳しい図示並びに説明は省略する。

上述の様な中間シャフト５及びステアリングシャフト３等の伸縮式回転伝達軸の場合、軸方向の伸縮を円滑に行なわせる（小さな力で伸縮する）必要がある。この様に軸方向の伸縮を円滑に行なわせる為に、特許文献１、２には、ステアリングシャフトを構成するインナーシャフトの表面を、合成樹脂により覆った構造が記載されている。この様な構造の場合、軸方向の摺動面が、滑り易い（摩擦抵抗の小さい）合成樹脂により構成される為、アウターシャフトとインナーシャフトとの軸方向の相対変位を滑らかに行なえる（摺動荷重を軽くできる）。但し、上述の様な従来構造の場合、操舵時にアウターシャフトとインナーシャフトとが回転方向並びに径方向にがたつくのを確実に抑える為には、例えばこのインナーシャフトに覆われた上記合成樹脂の外周面とアウターシャフトの内周面との形状精度を、或る程度高度に規制する必要がある。又、これら周面同士に存在する形状誤差を考慮して、上記ステアリングシャフトの組立時に、例えば合成樹脂に覆われたインナーシャフトと上記アウターシャフトとを、複数の個体のうちから好ましい組み合わせに選択する為の、選択組み合わせを行なう必要がある。この為、加工作業や組立作業が面倒になり、製造コストが嵩む可能性がある。

特開昭６１−１８４２２２号公報 実公平７−４９０７３号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、回転方向並びに径方向に関するがたつきを抑えられると共に、軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができ、しかも、加工作業や組立作業を容易に行なえ、廉価に構成できる伸縮式回転伝達軸を実現すべく発明したものである。

本発明の伸縮式回転伝達軸は、アウターシャフトと、インナーシャフトと、弾性部材とを備え、これらアウターシャフトとインナーシャフトとを、上記弾性部材を介して互いの間で回転力の伝達を可能に、且つ、互いに軸方向の相対変位を可能に組み合わせている。
このうちのアウターシャフトは、少なくとも軸方向の一部を、軸方向一端面に開口する、内周面の形状が非円形｛例えば、矩形、正方形、楕円形、三角形、径方向の凹凸（例えば雌スプライン歯）を有する多角形等｝である筒状部（例えば雌スプライン部）としている。但し、軸方向全長に亙り管状に形成し、全体を筒状部としても良い。
又、上記インナーシャフトは、少なくとも軸方向の一部をこの筒状部に緩く挿入可能な、外周面の形状が非円形｛例えば、矩形、正方形、楕円形、三角形、径方向の凹凸を有する（例えば雄スプライン歯を有する）多角形等｝である挿入部（例えば雄スプライン部）としている。但し、軸方向全長に亙り断面形状を同じとして、全体を挿入部としても良い。

又、上記弾性部材は、ゴムの如きエラストマー、合成樹脂等の高分子材料製の弾性材により造られたもの｛例えばアクリルゴム、アクリルエチレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリ四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の高分子材料のうちから選択される滑り易い（摩擦係数の小さい）弾性材により造られたもの｝で、上記挿入部の外周面と上記筒状部の内周面との間に存在する隙間部分に設けられている。
尚、本明細書及び特許請求の範囲で言う、「挿入部の外周面」或いは「筒状部の内周面」は、挿入部の外形或いは筒状部の内形を構成する面全体を言う。従って、必ずしも径方向に向いた面に限らず、回転方向に向いた面も含む。

特に、本発明の伸縮式回転伝達軸に於いては、上記挿入部の外周面と上記筒状部の内周面とのうちの少なくとも何れかの周面（例えば挿入部の外周面）と、この周面と対向する上記弾性部材の周面（例えば内周面）との間に、この弾性部材を上記隙間部分内で所定方向に弾性変形させる為の中空部（中空状の空間）を設ける。そして、この中空部の存在に基づく上記弾性部材の弾性変形｛例えば中空部が縮まる（収縮する）方向の弾性変形｝に基づいて、上記挿入部と筒状部との間に、これら挿入部と上記筒状部とががたつくのを阻止する方向（例えば円周方向並びに径方向）の弾性力（予圧）を付与する。

尚、この様な弾性力（予圧）を付与する為に、上記弾性部材の周面の輪郭形状（中心軸に直交する断面に関する周面の輪郭形状）と、この周面に対向する上記筒状部の内周面と上記挿入部の外周面とうちの少なくとも何れかの周面の輪郭形状とを、例えば、次の様に規制する。即ち、これら挿入部の外周面と筒状部の内周面とのうちの少なくとも何れかの周面（例えば中空部を構成する周面とは異なる面で、例えば筒状部の内周面）の輪郭形状と、この周面と当接する上記弾性部材の周面（例えば外周面）で、この弾性部材を上記挿入部と筒状部とのうちの何れか（例えば中空部を構成する周面を有する部材で、例えば挿入部）にのみ組み付けた（射出成形した）状態での輪郭形状とを、円周方向の一部（例えば中空部と径方向に重畳する部分）で所定量（必要な弾性力を得られる分）ずらす。そして、上記挿入部と上記筒状部とを上記弾性部材を介して組み付けた状態で、この弾性部材のうちの上記ずれた部分に対応する部分が弾性変形するのを、上記中空部が許容する事により、この弾性部材を所定方向に弾性変形させる。そして、この弾性変形に基づいて、上記挿入部と筒状部との間に、これら挿入部と筒状部とががたつくのを阻止する方向の弾性力を付与する。

又、上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、上記挿入部の外周面を全周に亙って覆う状態で、（筒状の）上記弾性部材を設ける。又、これら弾性部材の内周面と挿入部の外周面とのうちの少なくとも何れかの周面（例えば挿入部の外周面）の周方向（等間隔）複数個所（例えば２〜８個所）に、相手面（例えば弾性部材の内周面）に対し径方向に隙間を介して対向する離隔部（例えば凹部、平坦面等）を設ける。例えば、上記挿入部の外周面の周方向（等間隔）複数個所に、この周面から径方向内方に凹入する状態で、それぞれが上記離隔部である凹部を設ける。そして、これら各離隔部（例えば凹部、平坦面）と、これら各離隔部に対向する上記相手面とにより周囲を囲まれる空間を、それぞれ中空部とする。

又、本発明を実施する場合により好ましくは、請求項３に記載した様に、上記中空部の内部（中空状の空間内）に第二の弾性部材を設け、この第二の弾性部材と上記弾性部材とにより、上記挿入部と上記筒状部との間に、これら挿入部と筒状部とががたつくのを阻止する方向の弾性力を付与する。尚、上記第二の弾性部材は、上述の弾性部材と同様に、ゴムの如きエラストマー、合成樹脂等の高分子材料等の弾性材により造る他、ばね鋼、燐青銅等の金属製の弾性材により造る事もできる。この様な金属製の弾性材により上記第二の弾性部材を構成する場合には、線ばね、波状の板ばね等を採用できる。
尚、請求項４に記載した様に、上記弾性部材を、上記中空部を構成する部分で、周方向に分離させる事もできる。

上述の様に構成する本発明によれば、回転方向並びに径方向に関するがたつきを抑えられると共に、軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができ、しかも、加工作業や組立作業を容易に行なえ、廉価に構成できる。
先ず、回転方向並びに径方向のがたつきの防止は、挿入部の外周面と筒状部の内周面との間に存在する隙間部分に設けられた弾性部材により、これら両周面同士の間に回転方向並びに径方向の弾性力が付与される事により図られる。即ち、中空部の存在に基づく上記弾性部材の弾性変形に基づいて、上記挿入部と筒状部との間に、これら挿入部及び筒状部同士ががたつくのを阻止する方向（回転方向、径方向）の弾性力が付与される。そして、この弾性力に基づき、例えばアウターシャフトとインナーシャフトとの間でトルクを伝達する際に、回転方向並びに径方向の隙間に基づくがたつきを発生する事が防止される。

又、上記軸方向の伸縮を円滑に行なわせる（小さな軸力で伸縮させる）事は、上記挿入部の外周面又は上記筒状部の内周面と上記弾性部材の周面とが互いに相対変位する事で図られる。即ち、これら互いに相対変位する周面同士は、上記弾性部材の弾性力に基づいてこの弾性部材の周面と当接してはいるが、この弾性力に基づく当接面の面圧は限られている。又、上記弾性部材をゴムの如きエラストマー、合成樹脂等の高分子材料製で滑り易い弾性材により造られたものとする事で、滑り易く（摩擦抵抗を小さく）する事ができる。この為、上記各面同士を相対変位させる為に要する力は小さくて済み（摺動抵抗を小さくでき）、上記軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができる。

又、加工作業や組立作業を容易に行なえ、廉価に構成できる事は、上記弾性部材が中空部の存在に基づいて弾性変形する事により図られる。即ち、上記挿入部の外周面並びに上記筒状部の内周面と上記弾性部材の内外両周面とに、或る程度の形状誤差や形状のばらつきがあったとしても、これら形状誤差やばらつきは、上記弾性部材が上記中空部の存在に基づいて弾性変形する事により吸収できる。この様な形状誤差やばらつきに基づく、上記弾性部材の弾性変形量は、上記挿入部と筒状部との間にがたつきを阻止する為の弾性力を得る為に必要な弾性変形量に対して小さい。言い換えれば、上記形状誤差やばらつきに伴って、上記弾性部材の弾性変形量が多少変化したとしても、必要な弾性力を十分に確保できる（必要な弾性力が失われる事はない）。従って、上記挿入部や筒状部、弾性部材の形状精度、加工精度を高度に規制しなくて済むと共に、選択組み合わせを行なう事なく、アウターシャフトとインナーシャフトとを組み付けられる。又、部品点数を少なく簡素に構成でき、この面からも廉価に構成できる。

又、請求項２に記載した構成を採用した場合には、上記挿入部と上記筒状部との間に最適な弾性力（がたつきを防止でき、且つ、軸方向の変位を円滑に行なう事のできる弾性力）を付与できる構造を、簡素に構成できる。又、請求項３に記載した構成を採用した場合には、第二の弾性部材により、挿入部と筒状部との間に付与される弾性力を微細に設定できる他、この第二の弾性部材と上記弾性部材とにより、長期に亙って必要な弾性力を確実に付与できる（耐久性を確保できる）。又、請求項４に記載した構成を採用した場合にも、上記弾性部材の弾性変形量や弾性変形の方向をより柔軟に設定でき、上記挿入部と上記筒状部との間に付与される弾性力を更に微細に設定できる。

尚、何れの場合も、軸方向の変位を円滑に行なう事ができる為、例えば伸縮式回転伝達軸を中間シャフトとして使用した場合には、一次衝突の際にこの中間シャフトが縮まる為に要する力を小さく抑えられて、この一次衝突の際に運転者を保護すべく、ステアリングホイールの突き上げを防止する為の設計の自由度が向上する。又、上記伸縮式回転伝達軸をステアリングシャフトとして利用した場合には、ステアリングホイールの前後位置を調節すべく、このステアリングシャフトを伸縮させる為に要する力を小さく抑えて、この前後位置調節の為に要する力を小さく抑えられる。

［実施の形態の第１例］
図１〜５は、請求項１〜２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。伸縮式回転伝達軸であるステアリングシャフト３ａは、アウターシャフト１０ａと、インナーシャフト１１ａと、弾性部材１９とを備える。そして、これらアウターシャフト１０ａとインナーシャフト１１ａとを、上記弾性部材１９を介して互いの間で回転力の伝達を可能に、且つ、互いに軸方向の相対変位を可能に組み合わせている。

この為に、上記アウターシャフト１１ａは、中空円管状で、内周面に、特許請求の範囲に記載した筒状部に相当する、雌スプライン部１６ａを設けている。この雌スプライン部１６ａは、次述する雄スプライン部１４ａを挿入自在としており、断面形状を非円形（雌スプライン歯２０、２０による径方向の凹凸を有する多角形）としている。又、上記インナーシャフト１１ａは、中実円杆状で、先端部外周面に、特許請求の範囲に記載した挿入部に相当する雄スプライン部１４ａを設けている。この雄スプライン部１４ａは、上記雌スプライン部１６ａに緩く挿入可能としており、断面形状を非円形（雄スプライン歯２１ａ、２１ｂによる径方向の凹凸を有する多角形）としている。

本例の場合は、上記雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａのうち、雌スプライン部１６ａを構成する各雌スプライン歯２０、２０のピッチＰo を、総て同じにしている。これに対して、上記雄スプライン部１４ａを構成する複数の雄スプライン歯２１ａ、２１ｂのうち、次述する各凹部２２、２２を挟んで設けた、これら各凹部２２、２２毎に互いに対となる雄スプライン歯２１ａ、２１ａのピッチＰａを、残りの雄スプライン歯２１ｂ、２１ｂ（２１ａ、２１ｂのピッチも同様）のピッチＰｂよりも大きく（Ｐａ＞Ｐｂ）している。即ち、上記雄スプライン部１４ａの円周方向等間隔複数個所（本例の場合は３個所位置）に、２個分の雄スプライン歯と３個分の歯底部に対応する幅寸法を有する凹部２２、２２を、これら歯底部よりも径方向内方に凹入する状態で、上記雄スプライン部１４の軸方向全長に亙り、それぞれ設けている。

又、上記弾性部材１９は、ゴムの如きエラストマー、合成樹脂等の高分子材料製の弾性材により、筒状に造られたもので、上記雄スプライン部１４ａの外周面と上記雌スプライン部１４ａの内周面との間に存在する隙間部分に設けられている。即ち、本例の場合には、上記雌スプライン部１６ａの内形（空間部の断面形状）を、上記雄スプライン部１４ａの外形（断面形状）よりも大きくしている。そして、この雄スプライン部１４ａを上記雌スプライン部１６ａ内に挿入し、これら両スプライン部１４ａ、１６ａ同士を同心にした状態で、これら両スプライン部１４ａ、１６ａ同士の間に隙間２３が存在する様にしている。

本例の場合、上記弾性部材１９は、この様な隙間２３部分に、後述する様に、所定の弾性変形をした状態（所定の弾性力を雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａ同士の間に付与した状態）で、設けられている。尚、この様な弾性部材１９を構成する上記弾性材としては、例えばアクリルゴム、アクリルエチレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の高分子材料のうちから選択される滑り易い（摩擦係数の小さい）弾性材を採用できる。尚、必要に応じて、上記弾性部材１９の外周面と上記雌スプライン部１６ａの内周面とに潤滑剤を塗布し、更なる摩擦抵抗の低減を図る事もできる。

何れにしても、本例の場合は、上記弾性部材１９を、上記雄スプライン部１４ａを包む様に射出成形（ＩＮＪ：injection molding ）する事により、この雄スプライン部１４ａの外周面を全周に亙って覆う状態で設けている。この様な弾性部材１９は、この雄スプライン部１４ａの外周面を包む様に射出成形された状態で、その外周面の輪郭形状（中心軸に直交する断面に関する外周面の輪郭形状）を、上記雌スプライン部１６ａの内周面の輪郭形状と略同じになる様にしている。従って、上記雄スプライン部１４ａと上記雌スプライン部１６ａとは、上記弾性部材１９を介してスプライン係合する（雄スプライン部１４ａのうちで凹部２２、２２が設けられた部分は弾性部材１９の外周面に形成された雄スプライン歯が雌スプライン部１６ａにスプライン係合する）。又、上記弾性部材１９が、上記雄スプライン部１４ａに対し軸方向に変位するのを阻止する為に、例えばこの雄スプライン部１４ａの一部に、この雄スプライン部１４ａの軸方向に対し直交する方向の旋削溝（図示省略）を形成し、射出成形時にこの旋削溝内に上記弾性部材１９の一部が入り込む様にする（引っ掛かりを設ける）。又、例えば上記弾性部材１９の軸方向両端部をかしめる（合成樹脂を加熱して径方向内方に塑性変形させる）事により、上記弾性部材１９が雄スプライン部１４ａに対し軸方向に変位するのを阻止しても良い。

又、上述の様に構成する弾性部材１９の内周面のうち、上記雄スプライン部１４ａの外周面に設けた各凹部２２、２２と整合する部分（径方向に対向する部分）に、径方向外方に凹入する状態で第二の凹部２４、２４を、上記弾性部材１９の軸方向全長に亙り、それぞれ設けている。そして、これら互いに対向する各凹部２２、２２の内面と第二の凹部２４、２４の内面とにより周囲を囲まれる空間を、それぞれ中空部２５、２５としている。尚、この様な中空部２５、２５を構成する為の第二の凹部２４、２４は、この中空部２５、２５と同じ断面形状を有する型材（中子）を上記各凹部２２、２２内にそれぞれ配置した状態で上記弾性部材１９を射出成形し、この射出成形後にこれら各型材を引き抜く事により形成できる。

上述の様に構成する各中空部２５、２５は、上記雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａ同士を組み付けた状態で、上記弾性部材１９を、これら雄スプライン部１４ａと雌スプライン部１６ａとの間の隙間２３部分内で、所定方向に弾性変形させる為のものである。そして、この様な各中空部２５、２５の存在に基づく上記弾性部材１９の弾性変形に基づいて、上記雄スプライン部１４ａと雌スプライン部１６ａとの間に、これら雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａ同士ががたつくのを阻止する方向（円周方向並びに径方向）の弾性力（予圧）を付与する。本例の場合は、この様な弾性力（予圧）を付与する為に、上記雌スプライン部１６ａの内周面の輪郭形状（中心軸に直交する断面に関する周面の輪郭形状）と上記弾性部材１９の外周面の輪郭形状とを、次の様に規制している。

即ち、図３〜５に示す様に、上記弾性部材１９を上記雄スプライン部１４ａに組み付けただけの状態（射出成形後の状態で、雌スプライン部１６ａ内に組み付ける以前の状態）での、この弾性部材１９の外周面の輪郭形状を、図２の２点鎖線で示す様に、上記雌スプライン部１６ａの内周面の輪郭形状に対し、上記各中空部２５、２５と径方向に重畳する部分で所定量（必要な弾性力を得られる分）、円周方向にずらしている（雌スプライン部１６ａとスプライン係合させた状態で締め代を持たせる為に、互いに係合するスプライン歯同士のピッチをずらしている）。そして、この様な弾性部材１９により覆われた上記雄スプライン部１４ａを、上記雌スプライン部１６ａ内に組み付けた状態で、この弾性部材１９のうちの上記ずれた部分に対応する部分が、上記図２の２点鎖線の状態から実線の状態に弾性変形するのを、上記各中空部２５、２５により許容する。そして、この様に各中空部２５、２５により、上記弾性部材１９を所定方向（弾性部材１９の外周面が雌スプライン部１６ａの内周面に倣う方向）に弾性変形した状態で、上記雄スプライン部１４ａと雌スプライン部１６ａとの間に、これら雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａ同士ががたつくのを阻止する方向（円周方向並びに径方向）の弾性力（予圧）が付与される。

上述の様に構成する本例の場合には、アウターシャフト１０ａとインナーシャフト１１ａとの回転方向並びに径方向に関するがたつきを抑えられると共に、これら両シャフト１０ａ、１１ａの軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができ、しかも、加工作業や組立作業を容易に行なえ、廉価に構成できる。
先ず、回転方向並びに径方向のがたつきの防止は、上記雄スプライン部１４ａの外周面と上記雌スプライン部１６ａの内周面との間に存在する隙間２３部分に設けられた上記弾性部材１９により、これら両周面同士の間に回転方向並びに径方向の弾性力が付与される事により図られる。即ち、前記各中空部２５、２５の存在に基づく上記弾性部材１９の弾性変形に伴って、上記雄スプライン部１４ａと雌スプライン部１６ａとの間に、これら雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａ同士ががたつくのを阻止する方向（円周方向並びに径方向）の弾性力（予圧）が付与される。そして、この弾性力に基づき、例えば上記アウターシャフト１０ａとインナーシャフト１１ａとの間でトルクを伝達する際に、回転方向並びに径方向の隙間に基づくがたつきを発生する事が防止される。

又、上記軸方向の伸縮を円滑に行なわせる（小さな軸力で伸縮させる）事は、上記雌スプライン部１６ａの内周面と上記弾性部材１９の外周面とが互いに相対変位する事で図られる。即ち、これら互いに相対変位する周面同士は、上記弾性部材１９の弾性力に基づいてこの弾性部材１９の外周面と当接してはいるが、この弾性力に基づく当接面の面圧は限られている。又、上記弾性部材１９をゴムの如きエラストマー、合成樹脂等の高分子材料製で滑り易い弾性材により造られたものとし、必要に応じて、二硫化モリブデン、黒鉛等の固体潤滑剤やグリース等の油性潤滑剤を塗布している為、滑り易く（摩擦抵抗を小さく）する事ができる。この為、上記各面同士を相対変位させる為に要する力は小さくて済み（摺動抵抗を小さくでき）、上記軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができる。

又、加工作業や組立作業を容易に行なえ、廉価に構成できる事は、上記弾性部材１９が各中空部２５、２５の存在に基づいて弾性変形する事により図られる。即ち、上記雌スプライン部１６ａの内周面と上記弾性部材１９の外周面とに、或る程度の形状誤差や形状のばらつきがあったとしても、これら形状誤差やばらつきは、上記弾性部材１９が上記各中空部２５、２５の存在に基づいて弾性変形する事で吸収できる。この様な形状誤差やばらつきに基づく、上記弾性部材１９の弾性変形量は、上記雄スプライン部１４ａと雌スプライン部１６ａとの間にがたつきを阻止する為の弾性力を得る為に必要な弾性変形量に対して遥かに小さい。言い換えれば、上記形状誤差やばらつきに伴って、上記弾性部材１９の弾性変形量が多少変化したとしても、必要な弾性力を十分に確保できる（必要な弾性力が失われる事はない）。従って、上記雌スプライン部１６ａの内周面と上記弾性部材１９の外周面の形状精度、加工精度を高度に規制しなくて済むと共に、選択組み合わせを行なう事なく、前記アウターシャル１０ａとインナーシャフト１１ａとを組み付けられる。又、部品点数を少なく簡素に構成でき、この面からも廉価に構成できる。尚、上記弾性部材１９が温度変化や吸湿に伴って体積変化（例えば熱膨張等）する場合でも、この弾性部材１９が上記各中空部２５、２５の存在に基づいて弾性変形する事でこの体積変化を吸収する事ができる。

［実施の形態の第２例］
図６〜８は、請求項１〜２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。上述した実施の形態の第１例の場合には、弾性部材１９の軸方向寸法を、雄スプライン部１４ａの軸方向寸法よりも短くしている。従って、上記弾性部材１９の軸方向両端面よりも軸方向外側で、上記雄スプライン部１４ａが露出している（雄スプライン部１４ａに設けた各雄スプライン歯２１ａ、２１ｂ並びに凹部２２が見える）。これに対して本例の場合には、弾性部材１９ａの軸方向寸法を、雄スプライン部の１４ａの軸方向寸法よりも大きく（長く）している。この為、上記弾性部材１９ａの軸方向両端面よりも軸方向外側に、上記雄スプライン部１４ａが露出しない。

この様な本例の場合には、上記弾性部材１９ａの軸方向先端面（図６、７の右端面）に、図８に示す様に、各中空部２５、２５を形成する為の型材（中子）の引き抜き跡である開口部２６、２６が残る。又、この様な弾性部材１９ａの先端部外周面の輪郭（中心軸に直交する断面の輪郭）を、雌スプライン部１６ａ（図１〜２参照）の内周面の輪郭よりも小さくする事により、この様な弾性部材１９ａに覆われた上記雄スプライン部１４ａを、上記雌スプライン部１６ａ内に組み付け易く（挿入し易く）する事もできる。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様である為、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第３例］
図９〜１０は、請求項１〜２に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、１対の中空部２５ａ、２５ａを、雄スプライン部１４ｂの径方向反対側２個所位置に、それぞれ設けている。この様な中空部２５ａ、２５ａを構成する為に、本例の場合は、上記雄スプライン部１４ｂの外周面の径方向反対側２個所位置に、それぞれが特許請求の範囲に記載した離隔部に相当する平坦面部２７、２７を、互いに平行に設けている。そして、これら各平坦面部２７、２７と、弾性部材１９ｂの内周面とにより、上記各中空部２５ａ、２５ａを構成している。この様な本例の場合も、この様な各中空部２５ａ、２５ａの存在に基づく上記弾性部材１９ｂの弾性変形に基づいて、上記雄スプライン部１４ｂと雌スプライン部１６ａ（図１〜２参照）との間に、これら雄、雌両スプライン部１４ｂ同士ががたつくのを阻止する方向（円周方向並びに径方向）の弾性力（予圧）を付与する。

この為に、上記弾性部材１９ｂを上記雄スプライン部１４ｂにのみ組み付けた状態（射出成形した後の状態で、雌スプライン部１６ａ内に組み付ける以前の状態）での、この弾性部材１９ｂの外周面の輪郭形状（中心軸に直交する断面に関する外周面の輪郭形状）を、上記雌スプライン部の内周面の輪郭形状に対し、上記各中空部２５ａ、２５ａの近傍で所定量（必要な弾性力を得られる分）ずらしている（締め代を持たせる為に、互いに係合するスプライン歯同士のピッチをずらしている）。即ち、図１０に示す様に、上記雄スプライン１４ｂを上記雌スプライン部１６ａに組み付けた状態で、上記弾性部材１９ｂの外周面の輪郭形状が、実線の状態から２点鎖線の状態に変化する様にしている。そして、この様に弾性部材１９ｂが所定方向（弾性部材１９の外周面が雌スプライン部の内周面に倣う方向）に弾性変形した状態で、上記雄スプライン部１４ａと雌スプライン部１６ａとの間に、これら雄、雌両スプライン部１４ｂ、１６ａ同士ががたつくのを阻止する方向（円周方向並びに径方向）の弾性力（予圧）が付与する。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１〜２例と同様である為、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第４例］
図１１〜１２は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。前述した実施の形態の第１例の場合には、各中空部２５、２５を単なる中空の空間とし、これら各中空部２５、２５の内部に何も設けていない。これに対して本例の場合には、これら各中空部２５、２５の内部（中空の空間内）にそれぞれ、第二の弾性部材２８を設けている。そして、これら各第二の弾性部材２８と弾性部材１９とにより、雄スプライン部１４ａと雌スプライン部１６ａ（図１〜２参照）との間に、これら雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａ同士ががたつくのを阻止する方向（円周方向並びに径方向）の弾性力（予圧）を付与する様にしている。尚、上記各第二の弾性部材２８は、上記弾性部材１９と同様に、ゴムの如きエラストマー、合成樹脂等の高分子材料等の弾性材により造る他、ばね鋼等の鋼製の弾性材により造る事もできる。本例の場合には、図１２に詳示する様に、上記各第二の弾性部材２８を、鋼製で波状の板ばねとしている。

この様な本例の場合は、上記弾性部材１９を上記雄スプライン部１４ａの外周面に射出成形すると共に、上記各中空部２５、２５を形成する為の型材（中子）を引き抜いた後、これら各中空部２５、２５内に上記各第二の弾性部材２８を押し込んでいる。そして、この様な弾性部材１９並びに各第二の弾性部材２８を組み付けた上記雄スプライン部１４ａを、上記雌スプライン部１６ａに組み付けた状態で、これら各第二の弾性部材２８と弾性部材１９とが弾性変形する。即ち、この弾性部材１９の外周面の輪郭形状（中心軸に直交する断面に関する周外面の輪郭形状）のうちので、上記雌スプライン部１６ａの内周面の輪郭形状とがずれた部分が弾性変形すると共に、この弾性変形に伴って上記第二の弾性部材２８が、上記各中空部２５、２５と共に、上記雄スプライン部１４ａの径方向に押し潰される（弾性変形する）。

そして、この様な弾性変形に基づいて、上記雄スプライン部１４ａと雌スプライン部１６ａとの間に、これら雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａ同士ががたつくのを阻止する方向（円周方向並びに径方向）の弾性力（予圧）が付与される。この様な本例の場合には、上記第二の弾性部材２８の弾性力の調節を、例えばこの第二の弾性部材２８の材質や形状を変える事により、微細に、且つ、容易に行なえる。この為、上記雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａ同士に付与される弾性力を微細に設定できる。又、これと共に、上記第二の弾性部材２８と上記弾性部材１９とにより長期に亙って必要な弾性力を確実に付与できる（耐久性を確保できる）。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１〜２例と同様である為、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第５例］
図１３〜１５は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、アウターシャフト１０ｂを矩形管状とし、このアウターシャフト１０ｂの一端開口部を、内周面の形状が非円形（矩形、正方形）の筒状部２９としている。又、インナーシャフト１１ｂを中実矩形杆状とし、このインナーシャフト１１ｂの一部を、上記筒状部２９に緩く挿入可能な、外周面の形状が非円形（矩形、正方向）の挿入部３０としている。又、この挿入部３０の外周面を構成する四方の面のそれぞれに、当該面から凹入する状態で凹部２２ａ、２２ａを設けている。そして、この挿入部３０の外周面と上記筒状部２９の内周面との間に存在する隙間２３ａ部分に設けられた弾性部材１９ｃの内周面と、上記各凹部２２ａ、２２ａの内面とにより構成される中空の空間を、それぞれ中空部２５ｂ、２５ｂとしている。

又、本例の場合は、これら各中空部２５ｂ、２５ｂの内部（中空の空間内）にそれぞれ第二の弾性部材２８ａを設けている。これら各第二の弾性部材２８ａは、ゴムの如きエラストマー、合成樹脂等の弾性材により造られた、断面を矩形とした直方体状のものとし、上記凹部２２ａ、２２ａの全長に亙って設けている。この様な第二の弾性材２８ａを構成する上記弾性材としては、例えばアクリルゴム、アクリルエチレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の高分子材料が挙げられる。又、必要に応じて、例えば前述の実施の形態の第４例（図１１〜１２）で示した様な、ばね鋼等の鋼製のもの（例えば波状の板ばね等）とする事もできる。そして、この様な各第二の弾性部材２８ａと上記弾性部材１９ｃとにより、上記挿入部３０と筒状部２９との間に、これら挿入部３０と筒状部２９とががたつくのを阻止する方向（周方向並びに径方向）の弾性力（予圧）を付与している。

本例の場合は、この様な弾性力（予圧）を付与する為に、上記筒状部２９の内周面の輪郭形状（中心軸に直交する断面に関する周面の輪郭形状）と上記弾性部材１９ｃの外周面の輪郭形状とを、次の様に規制している。即ち、図１４〜１５に示す様に、上記弾性部材１９ｃを上記挿入部３０に組み付ける（射出成形する）と共に、上記各中空部２５ｂ、２５ｂに上記第二の弾性部材１９ｃを組み付けただけの状態（筒状部２９内に組み付ける以前の状態）での、この弾性部材１９ｃの外周面の輪郭形状を、図１５に詳示する様に、上記筒状部２９の内周面の輪郭形状に対し、上記各中空部２５、２５と径方向に重畳する部分で所定量（必要な弾性力を得られる分）、即ち、図１５でＸ分、ずらしている（弾性部材１９ｃの外周面の輪郭を筒状部２９の内周面の輪郭よりも大きくしている）。

この様な本例の場合も、上記弾性部材１９ｃ並びに各第二の弾性部材２８ａを組み付けた上記挿入部３０を、上記筒状部２９に組み付けた状態で、これら各第二の弾性部材２８ａと弾性部材１９ｃとが弾性変形する。即ち、この弾性部材１９ｃの外周面が上記筒状部２９の内周面に倣う様に弾性変形しつつ、この弾性変形に伴って上記第二の弾性部材２８ａが押し潰される（弾性変形する）。そして、この様な弾性変形に基づいて、上記挿入部３０と筒状部２９との間に、これら挿入部３０と筒状部２９とががたつくのを阻止する方向（周方向並びに径方向）の弾性力（予圧）を付与する。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１〜４例と同様である為、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第６例］
図１６〜１９は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合には、雄スプライン部１４ｂの外周面の径方向反対側２個所位置に凹部２２ｂ、２２ｂを、それぞれ設けている。そして、これら各凹部２２ｂ、２２ｂの内面と、弾性部材１９ｄの内周面とにより構成される各中空部２５ｃ、２５ｃ内に、図１９に示す様な、断面が矩形で直方体状の第二の弾性部材２８ａを、それぞれ設けている。この様な第二の弾性材２８ａは、ゴムの如きエラストマー、合成樹脂等の高分子材料等の弾性材、例えば、例えばアクリルゴム、アクリルエチレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等により造られたものとしている。尚、必要に応じて、例えば前述の実施の形態の第４例（図１１〜１２）で示した様な、ばね鋼等の鋼製のもの（例えば波状の板ばね等）とする事もできる。

又、本例の場合は、上記弾性部材１９ｄの周方向等間隔２個所位置（径方向に関して反対側２個所位置）で、上記各中空部２５ｃ、２５ｃを構成する部分を、周方向に分離させている。この様な本例の場合には、図１８に２点鎖線で示す様に、上記弾性部材１９ｄが雌スプライン部１６ａ内に組み付けられる以前の状態で、上記分離した部分が上記第二の弾性部材２８ａにより拡径する方向に押圧される。そして、上記図１８に実線で示す様に、上記弾性部材１９ｄが上記雌スプライン部１６ａ内に組み付けられた状態で、上記分離した部分がこの雌スプライン部１６ａの内面に倣う様に弾性変形する。この状態で、上記第二の弾性部材２８ａと上記弾性部材１９ｄとにより、上記雄スプライン部１４ａと雌スプライン部１６ａとの間に、これら雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａ同士ががたつくのを阻止する方向（円周方向並びに径方向）の弾性力（予圧）が付与される。

この様な本例の場合には、上記弾性部材１９ｄの分離する位置やその寸法等を規制する事により、この弾性部材１９ｄの弾性変形量や弾性変形の方向をより柔軟に設定できる。この為、この様な弾性部材１９ｄと上記第二の弾性部材２８ａとにより、上記雄、雌両スプライン部１４ａ、１６ａ同士の間に付与する弾性力を微細に設定できる。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１〜５例と同様である為、重複する説明は省略する。

本発明の伸縮式回転伝達軸は、前述の図２０〜２１に示した、電動式パワーステアリング装置を備えた自動車用操舵装置の構成部材のうち、中間シャフト５に適用する事もできる。更には、自動車用操舵装置を構成するシャフトに限らず、工作機械、遊具等、各種回転機械装置を構成する回転伝達用シャフトとして実施する事もできる。

本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。 図１のＡ部拡大図。 筒状部に組み付ける以前の状態を示す斜視図。 同正面図。 図４の右方から見た図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図３と同様の斜視図。 同正面図。 図７の右方から見た図。 本発明の実施の形態の第３例を、筒状部に組み付ける以前の状態で示す断面図。 図９のＢ部拡大図。 本発明の実施の形態の第４例を示す、図３と同様の斜視図。 第二の弾性部材を取り出して示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図。 本発明の実施の形態の第５例を示す断面図。 筒状部に組み付ける以前の状態を示す断面図。 図１４のＣ部拡大図。 本発明の実施の形態の第６例を示す断面図。 筒状部を省略した状態で示す断面図。 図１７のＤ部拡大図。 第二の弾性部材を取り出して示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図。 自動車用操舵装置の１例を示す部分切断側面図。 従来から知られている伸縮式回転伝達軸の１例を示す断面図。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ ステアリングギヤ
３、３ａ ステアリングシャフト
４ａ、４ｂ 自在継手
５ 中間シャフト
６ 入力軸
７ タイロッド
８ 電動モータ
９ ステアリングコラム
１０、１０ａ、１０ｂ アウターシャフト
１１、１１ａ、１１ｂ インナーシャフト
１２ アウターコラム
１３ インナーコラム
１４、１４ａ、１４ｂ 雄スプライン部
１５ インナーシャフト
１６、１６ａ 雌スプライン部
１７ アウターシャフト
１８ａ、１８ｂ ヨーク
１９、１９ａ〜１９ｄ 弾性部材
２０ 雌スプライン歯
２１ａ、２１ｂ 雄スプライン歯
２２、２２ａ、２２ｂ 凹部
２３、２３ａ 隙間
２４ 第二の凹部
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 中空部
２６ 開口部
２７ 平坦面部
２８、２８ａ 第二の弾性部材
２９ 筒状部
３０ 挿入部

Claims (4)

1. 少なくとも軸方向の一部を、軸方向一端面に開口する、内周面の形状が非円形である筒状部としたアウターシャフトと、少なくとも軸方向の一部をこの筒状部に緩く挿入可能な、外周面の形状が非円形である挿入部としたインナーシャフトと、この挿入部の外周面と上記筒状部の内周面との間に存在する隙間部分に設けられた弾性部材とを備え、上記アウターシャフトと上記インナーシャフトとを、この弾性部材を介して互いの間で回転力の伝達を可能に、且つ、互いに軸方向の相対変位を可能に組み合わせた伸縮式回転伝達軸に於いて、上記挿入部の外周面と上記筒状部の内周面とのうちの少なくとも何れかの周面と、この周面と対向する上記弾性部材の周面との間に、この弾性部材を上記隙間部分内で所定方向に弾性変形させる為の中空部を設け、この中空部の存在に基づく上記弾性部材の弾性変形に基づいて、上記挿入部と上記筒状部との間に、これら挿入部と筒状部とががたつくのを阻止する方向の弾性力を付与している事を特徴する伸縮式回転伝達軸。
2. 挿入部の外周面を全周に亙って覆う状態で弾性部材が設けられており、これら弾性部材の内周面と挿入部の外周面とのうちの少なくとも何れかの周面の周方向複数個所に、相手面に対し径方向に隙間を介して対向する離隔部を設け、これら各離隔部とこれら各離隔部に対向する上記相手面とにより周囲を囲まれる空間を、それぞれ中空部とした、請求項１に記載した伸縮式回転伝達軸。
3. 中空部の内部に第二の弾性部材を設け、この第二の弾性部材と弾性部材とにより、挿入部と筒状部との間に、これら挿入部と筒状部とががたつくのを阻止する方向の弾性力を付与する、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した伸縮式回転伝達軸。
4. 弾性部材が、中空部を構成する部分で周方向に分離している、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した伸縮式回転伝達軸。

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