JP2009001251A - 車両操舵用伸縮軸およびこれを備える車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに嵌め合わされた軸の相対摺動を滑らかにでき、且つこれらの軸の周方向の連結の剛性感を確保することのできる車両操舵用伸縮軸を提供すること。
【解決手段】操舵軸３の内軸１０および外軸１１に形成された三対の軸方向溝３１，３２；３３，３４；３５，３６のそれぞれに、樹脂棒４１，４２，４３が跨っている。内軸１０および外軸１１の相対位相が所定範囲内にあるとき、両軸１０，１１は、樹脂棒４１，４２，４３によって周方向Ｃに弾性的に連結される。各樹脂棒４１，４２，４３は、その長手方向に延びる溝５０を形成しており、その溝５０の断面は、内軸１０の径方向外方に向けて開放するＵ字形形状をなしている。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両操舵用伸縮軸およびこれを備える車両用操舵装置に関する。

車両用操舵装置は、ステアリングホイール等の操舵部材の回転を伝達する操舵軸や中間軸等の軸部材を備えている（例えば、特許文献１〜４参照）。
特表２００２−５３９０３３号公報 米国特許第６６２００５０号明細書 特開２００６−２７３１２８号公報 特許第３７９７３０４号明細書

特許文献２では、中間軸の雄軸と雌軸とが、軸方向に相対摺動可能、且つトルク伝達可能に嵌合している。雄軸と雌軸との間には、断面Ｃ字状をなす金属製のピンが複数介装されている。
例えば、このピンを樹脂で成形することにより、雄軸と雌軸の摺動抵抗を低減し、両軸の滑らかな相対摺動を実現することが考えられる。この場合、金型に溶融樹脂を射出することによりピンを成形し、樹脂ピンを成形した後に、金型のうち樹脂ピンの内側に位置している内側部分をピンから抜くこととなる。このとき、この内側部分をピンの径方向に沿って抜く。しかしながら、樹脂ピンの断面がＣ字状をなしているため、型を抜くときに、無理抜きをする必要がある。

すなわち、樹脂ピンのＣ字の開口を大きく開くようにして、型を無理やり抜く必要があり、樹脂ピンを塑性変形させるおそれがある。樹脂ピンが塑性変形して径が大きくなると、雄軸と雌軸との間に挿入されたときの樹脂ピンと両軸との摩擦抵抗が大きくなり、雄軸と雌軸との滑らかな相対摺動が妨げられるおそれがある。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、互いに嵌め合わされた軸の相対摺動を滑らかにでき、且つこれらの軸の周方向の連結の剛性感を確保することのできる車両操舵用伸縮軸およびこれを備える車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）の操舵に応じて回転する車両操舵用伸縮軸（３）において、軸方向（Ｓ）に相対摺動可能に且つ互いにトルク伝達可能に嵌め合わされた内軸（１０）および筒状の外軸（１１）と、内軸および外軸の相対位相が所定範囲を超えたときに、両軸を周方向（Ｃ）に剛的に連結する剛性連結要素（２５）と、内軸の外周面（２６）および外軸の内周面（２８）のそれぞれに形成されて互いに対向する少なくとも三対の軸方向溝（３１，３２，３３，３４，３５，３６）と、上記対をなす軸方向溝間にそれぞれ跨り、内軸および外軸の相対位相が上記所定範囲内にあるときに、両軸を周方向に弾性的に連結する複数の弾性連結要素としての長尺の樹脂棒（４１，４２，４３；４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊ）と、を含み、各上記樹脂棒が、その長手方向（Ｌ）に延びる溝（５０）を形成しており、その溝の断面は、内軸の径方向外方に向けて開放するＵ字形形状を有していることを特徴とするものである（請求項１）。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施の形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本発明によれば、各樹脂棒の溝の断面が、内軸の径方向外方に向けて開放するＵ字形形状を有している。その結果、溶融樹脂を金型に射出して各樹脂棒を成形した後に、当該金型のうち各溝の内側に位置している部分のそれぞれを、対応する樹脂棒の径方向に沿ってスムーズに引き抜くことができ、無理抜きをする必要がない。これにより、樹脂棒が型抜きのときに径方向に拡がるように塑性変形することを防止でき、その結果、樹脂棒を介した内軸および外軸の摩擦抵抗が大きくなることを防止できる。金属と比べて摩擦抵抗の低い樹脂棒を介した内軸および外軸の滑らかな相対摺動を実現できる。さらに、内軸と外軸との周方向の隙間を樹脂棒で詰めることができる。これにより、内軸および外軸の相対位相が所定の範囲内にあるときでも、樹脂棒を介した両軸の周方向の連結の剛性を高くできるので、両軸間で回転の伝達遅れを生じることなく、両軸を同行回転することができる。したがって、内軸と外軸との周方向の連結の剛性感を確保でき、良好な操舵フィーリングを達成できる。

また、本発明において、上記樹脂棒は、肉抜き部（５９Ｊ）が形成された樹脂棒を含む場合がある（請求項２）。この場合、肉抜き部が設けられた樹脂棒は、両軸との接触面積を少なくでき、その結果、両軸の相対摺動時の摺動荷重をより少なくできる。
また、本発明において、上記内軸および外軸の何れか一方の一端に固定され、上記複数の樹脂棒を連結した連結部（４４；４４Ｋ）を含む場合がある（請求項３）。この場合、例えば、内軸と外軸との間に樹脂棒をシメシロ嵌合（圧入）する際に、各樹脂棒を一括して内軸および外軸に接触させることができる。したがって、各樹脂棒を組み付けるための工程を少なくできる。また、各樹脂棒を内軸または外軸に対して位置決めすることができる。さらに、各樹脂棒が対応する一対の軸方向溝内で回転（自転）することを防止できる。これにより、両軸の相対位相が所定範囲内にあるときに、内軸と外軸との間のねじり剛性に不要な変動が生じることを防止でき、その結果、操舵にがたつき感が生じることを防止できる。

また、本発明は、操舵部材の操舵に応じて回転する上記の車両操舵用伸縮軸を含む車両用操舵装置（１）を提供するものである（請求項４）。本発明によれば、操舵中立状態においても内軸および外軸の連結の剛性が確保されていることにより、良好な操舵フィーリングを達成でき、また、内軸および外軸を少ない力でスムーズに相対摺動できる車両用操舵装置を実現できる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる車両操舵用伸縮軸を備える車両用操舵装置１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、ステアリングホイール等の操舵部材２の位置を、運転者に対して略上下に調節するためのチルト調節機能、および操舵部材２の位置を運転者に対して略前後に調整するためのテレスコ調節機能の双方を備えている。

車両用操舵装置１は、操舵部材２と、操舵部材２に連結されて操舵部材２の操舵に応じて回転する車両操舵用伸縮軸としての操舵軸３とを備えている。
操舵部材２は、操舵軸３の一端部に取り付けられている。操舵軸３は、操舵部材２が取り付けられている一端部が上側（アッパ側）となるように傾けて配置されている。操舵軸３の他端部は、自在継手４、中間軸５および自在継手６を介して舵取り機構７に連結されている。

舵取り機構７は、自在継手６に連なるピニオン軸８と、ピニオン軸８の一端のピニオン８ａに噛み合うラック歯９ａを有するラック軸９とを備えている。操舵部材２を回転操作して操舵軸３を回転したとき、舵取り機構７のピニオン８ａが回転し、この回転運動がラック軸９の長手方向への直線運動に変換される。これにより、ラック軸９に連結された図示しないタイロッドを介してナックルアームを回動させ、転舵輪を操向する。

操舵軸３は、操舵部材２が取り付けられている筒状の外軸１１と、外軸１１の一端部とトルク伝達可能且つ軸方向に相対摺動可能に嵌合する一端部を有する棒状の内軸１０とを有している。内軸１０の他端部には、自在継手４が連結されている。
操舵軸３は、コラムチューブ１２によって回転自在に支持されている。コラムチューブ１２は、外軸１１を取り囲む外筒１３と、外筒１３と軸方向に相対摺動可能に嵌合されて内軸１０を取り囲む内筒１４とを含んでいる。外筒１３は、軸受１５を介して外軸１１を回転自在に且つ軸方向に同行移動可能に支持している。内筒１４は、軸受１６を介して、内軸１０を回転自在に且つ軸方向に相対移動不能に支持している。

内筒１４には第１のブラケット１７が固定されており、車体１８に固定された第２のブラケット１９に、支軸２０を介して支持されている。内筒１４は、支軸２０回りに揺動可能である。
外筒１３には第３のブラケット２１が固定されており、車体１８に固定された第４のブラケット２２と対向している。第３のブラケット２１は、ロック機構２３によって第４のブラケット２２にロックされる。

ロック機構２３の操作レバー２４を操作することにより、上記ロックを解除することができる。ロックを解除することにより、外筒１３および外軸１１を、対応する内筒１４および内軸１０に対して軸方向に相対移動するテレスコ動作をすることができる。また、ロックを解除することにより、操舵軸３およびコラムチューブ１２を支軸２０回りに揺動させるチルト動作をすることができる。

図２は、操舵軸３の要部の分解斜視図である。図３は、操舵軸３の要部の断面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
図２を参照して、操舵軸３の内軸１０および外軸１１は、それぞれ、金属製の高剛性部材である。これら内軸１０および外軸１１には、剛性連結要素としてのセレーション２５が設けられている。セレーション２５は、内軸１０および外軸１１の相対位相（内軸１０の周方向Ｃに関する相対位置）が所定範囲を超えたときに、両軸１０，１１を内軸１０の周方向Ｃに剛的に連結するものである。

セレーション２５は、内軸１０の一端部の外周面２６に設けられた雄セレーション部２７と、外軸１１の一端部の内周面２８に設けられた雌セレーション部２９と、を含んでいる。これらのセレーション部２７，２９は、それぞれ、対応する内軸１０および外軸１１の軸方向と平行に延びている。外軸１１に内軸１０を挿入することにより、これら雄セレーション部２７および雌セレーション部２９が、互いに噛み合わされる。

図３および図４を参照して、内軸１０の外周面２６および外軸１１の内周面２８のそれぞれには、互いに対向する少なくとも三対（本実施の形態において、三対）の軸方向溝３１，３２；３３，３４；３５，３６が形成されている。各軸方向溝３１〜３６は、対応する内軸１０および外軸１１の軸方向と平行に延びている。
外軸１１の一端部の内周面２８には、外軸１１の周方向に沿って等間隔に３つの軸方向溝３２，３４，３６が形成されている。また、内軸１０の一端部の外周面２６には、内軸１０の周方向Ｃに沿って等間隔に３つの軸方向溝３１，３３，３５が形成されている。

外軸１１の軸方向溝３２，３４，３６は、それぞれ、内軸１０の対応する軸方向溝３１，３３，３５に対して、内軸１０の径方向に互いに向き合っている。
外軸１１の各軸方向溝３２，３４，３６は、滑らかに湾曲した円弧面を含んでいる。内軸１０の各軸方向溝３１，３３，３５は、内軸１０の周方向Ｃに対向する一対の壁面３７，３８を有している。これらの壁面３７，３８は、平坦とされている。これらの壁面３７，３８間の間隔（溝幅）は、内軸１０の径方向内方に進むに従い狭くなっている。

図２および図３を参照して、内軸１０と外軸１１との間に、合成樹脂製の樹脂体３９が介装されている。樹脂体３９は、一体成形品であり、複数の弾性連結要素としての長尺の樹脂棒４１，４２，４３と、これらの樹脂棒４１，４２，４３を連結する連結部４４とを含んでいる。
連結部４４は、円板状をなす主体部４５を含んでいる。主体部４５には、挿通孔４６が形成されている。挿通孔４６には、内軸１０の一端面に突設された円柱状の突部４７が挿通している。突部４７には、プッシュナット４８が取り付けられており、このプッシュナット４８と内軸１０の一端面とによって、連結部４４の主体部４５が挟まれて固定されている。

プッシュナット４８は、円板状をなしており、径方向中央部に形成された挿通孔４９の周縁部が隆起している。この挿通孔４９に突部４７が挿通されている。挿通孔４９の周縁部が、突部４７に係止されている。突部４７の先端は内軸１０の径方向に広がっており、先端の大きさは、挿通孔４６よりも小さいことが望ましい。
図２および図４を参照して、各樹脂棒４１，４２，４３は、連結部４４の主体部４５から内軸１０の軸方向Ｓに平行に延びている。これらの樹脂棒４１，４２，４３は、対応する一対の軸方向溝３１，３２；３３，３４；３５，３６間にそれぞれ跨っている。各樹脂棒４１，４２，４３は、対応する一対の軸方向溝３１，３２；３３，３４；３５，３６間でシメシロ嵌合（圧入）されており、圧縮されることにより弾性変形している。

各樹脂棒４１，４２，４３には、溝５０が形成されている。溝５０は、当該溝５０が形成されている樹脂棒４１，４２，４３の長手方向Ｌに平行に延びている。また、溝５０は、当該溝５０が形成されている樹脂棒４１，４２，４３を長手方向Ｌに貫通しているが、各樹脂棒４１，４２，４３を貫通していなくてもよい。各樹脂棒４１，４２，４３の溝５０の断面は、内軸１０の径方向外方に向けて開放するＵ字形形状を有している。

図５は、図４の一部拡大図である。図５を参照して、各溝５０（図５において、樹脂棒４１の溝５０のみを図示）の周面は、滑らかに湾曲する円弧状の面を含む底部５１と、底部５１を挟んで互いに略平行に対向する一対の壁部５２，５３とを含んでいる。一対の壁部５２，５３は、内軸１０の径方向と概ね平行に延びている。一対の壁部５２，５３間の間隔Ｍは、内軸１０の径方向に関する何れの箇所においても、略一定とされている。

各樹脂棒４１，４２，４３の外周面は、円弧面５４を含んでいる（図５において、樹脂棒４１のみを図示）。この円弧面５４の周方向の両端は、溝５０の対応する壁部５２，５３にそれぞれ連なっている。
円弧面５４は、対応する一対の軸方向溝３１，３２；３３，３４；３５，３６にそれぞれ接触することにより、接触部５５，５６，５７，５８を形成している。接触部５５は、対応する壁面３７に線接触している。接触部５６は、対応する壁面３８に線接触している。接触部５７，５８は、対応する軸方向溝３２，３４，３６に線接触している。

図６に示す断面において、接触部５７，５８は、外軸１０の軸線Ｂを中心とし且つ所定の曲率半径Ｒを有する円Ｄ上に並んでいる。これらの接触部５７，５８は、それぞれ、外軸１１の対応する軸方向溝３２，３４，３６（図６において、軸方向溝３２のみ図示）に対して、所定の接触角αをなして接触している。
接触角αとは、接触部５７（５８）における、円Ｄの接線と、対応する軸方向溝３２,４，３６の接線Ｅとがなす角をいう。

換言すると、接触角αは、接触部５７（５８）において、対応する軸方向溝３２，３４，３６から円弧面５４に作用する力の作用線γ（垂直抗力γ）と、外軸１１の軸線Ｂを含み且つ接触部５７（５８）を通る仮想の平面Ｆとのなす角に相当する。上記接触角αの値は、３０°〜６０°の範囲に設定されることが好ましく、４０°〜５０°の範囲に設定されることがより好ましい。

トルクが作用したとき、接触部５７，５６または接触部５５，５８からの力の入力により、各樹脂棒４１，４２，４３はＵ型のばねとなる。このとき、Ｕ型の樹脂棒４１，４２，４３の中心は、セレーション２５のインボリュートセレーションのピッチ円上の付近に存在することにより、上記接触部５７，５６または接触部５５，５８で大幅にすべることがない。トルクＴが作用した際には、上記接触部５７，５６または接触部５５，５８の何れか２箇所で接触することとなる。

図２および図３を参照して、内軸１０および外軸１１のそれぞれの軸線Ａ，Ｂは互いに一致している。樹脂棒４１，４２，４３の長手方向Ｌの長さ（以下、単に「長さ」という。）は、互いに等しい。
図７を参照して、各樹脂棒４１，４２，４３の基端部および先端部には、それぞれ、面取り部６３，６４，６５，６６が形成されている。面取り部６３は、各樹脂棒４１，４２，４３の先端部のうち、径方向外側の端部に形成されており、滑らかな傾斜面を構成している。面取り部６４は、各樹脂棒４１，４２，４３の先端部のうち、径方向内側の端部に形成されており、滑らかな傾斜面を構成している。

面取り部６５は、各樹脂棒４１，４２，４３の基端部のうち、径方向外側の端部に形成されており、滑らかな傾斜面を構成している。面取り部６６は、各樹脂棒４１，４２，４３の基端部のうち、径方向内側の端部に形成されており、滑らかな傾斜面を構成している。
図３および図７を参照して、上記の構成により、各樹脂棒４１，４２，４３は、対応する一対の軸方向溝３１，３２；３３，３４；３５，３６間に挿入されるときや、外軸１１の対応する軸方向溝３２，３４，３６に対して摺動するとき等において、対応する軸方向溝３１，３２；３３，３４；３５，３６に引っ掛かり難くされている。

各上記面取り部６３〜６６は、例えば、長手方向Ｌに対して所定の傾斜角Ｑを有している。なお、これらの面取り部６３〜６６に代えて、クラウニング部を形成してもよい。このとき、クラウニング部は、例えば、所定の曲率半径を有する湾曲面に形成される。
図３および図４を参照して、上記の構成により、操舵部材の操舵角θが−θ１≦θ≦θ１（θ１は、所定の操舵角であり、例えば、数分程度）のとき、両軸１０，１１の相対位相は、所定の範囲内にある。なお、操舵角θがゼロのときは、操舵中立状態となっている。また、操舵角θは、周方向Ｃの一方に関して正であり、周方向Ｃの他方に関して負である。

このとき、各樹脂棒４１，４２，４３によって、両軸１０，１１が互いに弾性支持されている。すなわち、各樹脂棒４１，４２，４３によって、両軸１０，１１がフローティング支持されている。
このとき、内軸１０の雄セレーション部２７および外軸１１の雌セレーション部２９は、互いに噛み合っていない。各樹脂棒４１，４２，４３が、両軸１０，１１を周方向Ｃに弾性的に連結している。また、各樹脂棒４１，４２，４３が、内軸１０と外軸１１との間で圧縮されて弾性変形する。

これにより、各一対の軸方向溝３１，３２；３３，３４；３５，３６について、周方向Ｃに関する隙間が、対応する樹脂棒４１，４２，４３によって詰められる。図６を参照して、両軸１０，１１間に作用するトルクＴは、接触部５７，５８における円Ｄの接線方向に作用し、内軸１０と外軸１１の相対回転に抵抗が付与される。
図５を参照して、操舵部材の操舵角θが−θ１≦θ≦θ１のとき、各セレーション部２７，２９間には、内軸１０の周方向Ｃに関して所定の隙間Ｊが設けられている。これにより、操舵角θが−θ１≦θ≦θ１のとき、雄セレーション部２７と、雌セレーション部２９とは、互いに噛み合わない。

操舵部材の操舵に伴って操舵角θの絶対値が増すに従い、各樹脂棒４１，４２，４３が内軸１０の周方向Ｃに圧縮されて弾性変形する。これに従い、各セレーション部２７，２９間の隙間Ｊが狭まる。
θ＜−θ１となるか、または、θ１＜θとなることにより、両軸１０，１１の相対位相が所定の範囲を超えると、対応するセレーション部２７，２９間の隙間がなくなり、例えば、図８に示すように、雄セレーション部２７と、雌セレーション部２９とが互いに噛み合う。これにより、両軸１０，１１は、セレーション部２７，２９を介して互いにトルク伝達可能となる。

操舵角θと操舵部材に生じるトルクとの関係は、図９に示すものとなる。図９に示すように、本実施の形態における操舵角θと操舵軸３に作用するトルクとの関係を、略線形的なものにでき、その結果、１点鎖線で示す理想のグラフに近いものにできる。
したがって、操舵角θの絶対値がゼロから増すにしたがい、トルクが略線形的に増すこととなり、自然な操舵フィーリングを実現できる。操舵角θが−θ１≦θ≦θ１のときにはトルクが略ゼロであり、θ＜−θ１、またはθ１＜θとなったときに急にトルクが大きくなるといった特性とならない。その結果、操舵中立付近での操舵のふらつきを生じないようにすることができる。

本実施の形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。すなわち、各樹脂棒４１，４２，４３の溝５０の断面が、内軸１０の径方向外方に向けて開放するＵ字形形状を有している。その結果、溶融樹脂を金型に射出して樹脂体３９を成形した後に、当該金型のうち各溝５０の内側に位置している部分のそれぞれを、対応する樹脂棒４１，４２，４３の径方向に沿ってスムーズに引き抜くことができ、無理抜きをする必要がない。

これにより、各樹脂棒４１，４２，４３が型抜きのときに径方向に拡がるように塑性変形することを防止でき、その結果、樹脂棒４１，４２，４３を介した内軸１０および外軸１１の摩擦抵抗が大きくなることを防止できる。金属と比べて摩擦抵抗の低い樹脂棒４１，４２，４３を介した内軸１０および外軸１１の滑らかな相対摺動を実現できる。両軸１０，１１が軸方向に相対摺動するときの摺動抵抗を格段に少なくできるので、テレスコピック調整時等に両軸１０，１１を少ない力でスムーズに相対摺動できる。

さらに、内軸１０と外軸１１との周方向Ｃの隙間を樹脂棒４１，４２，４３で詰めることができる。これにより、操舵角θが−θ１≦θ≦θ１であるとき（内軸１０および外軸１１の相対位相が所定の範囲内にあるとき）でも、樹脂棒４１，４２，４３を介した両軸１０，１１の周方向Ｃの連結の剛性を高くできるので、両軸１０，１１間で回転の伝達遅れを生じることなく、両軸１０，１１を同行回転することができる。したがって、内軸１０と外軸１１との周方向Ｃの連結の剛性感を確保でき、良好な操舵フィーリングを達成できる。

また、少なくとも１つの樹脂棒４１，４２，４３を両軸１０，１１間で十分に圧縮して弾性変形することができる。これにより、操舵角θが−θ１≦θ≦θ１であるとき（内軸１０および外軸１１の相対位相が所定の範囲内にあるとき）でも、樹脂棒４１，４２，４３を介した両軸１０，１１の周方向の連結の剛性をより高くできる。
さらに、比較的形成し易い樹脂棒４１，４２，４３を用いることができることにより、樹脂棒４１，４２，４３（樹脂体３９）の歩留まりをよくでき、製造コストを少なくできる。また、各樹脂棒４１，４２，４３を一部品にでき、部品点数の低減を通じて製造コストを低減することができる。

また、各樹脂棒４１，４２，４３は、溝５０が設けられていることにより、両軸１０，１１との接触面積を少なくでき、その結果、両軸１０，１１の相対摺動時の摺動荷重をより少なくできる。
また、内軸１０の一端に連結部４４が固定されている。内軸１０と外軸１１との間に各樹脂棒４１，４２，４３をシメシロ嵌合（圧入）する際に、各樹脂棒４１，４２，４３を一括して内軸１０および外軸１１に接触させることができる。したがって、各樹脂棒４１，４２，４３を組み付けるための工程を少なくできる。さらに、各樹脂棒４１，４２，４３を内軸１０に対して位置決めすることができる。また、各樹脂棒４１，４２，４３が対応する一対の軸方向溝３１，３２；３３，３４；３５，３６内で回転（自転）することを防止できる。その結果、両軸１０，１１の相対位相が所定の範囲内にあるときに、内軸１０と外軸１１との間のねじり剛性に不要な変動が生じることを防止でき、操舵角θが小さいときでも、操舵にがたつき感が生じることを防止できる。

さらに、各樹脂棒４１，４２，４３の円弧面５４を、外軸１１の対応する軸方向溝３２，３４，３６に所定の接触角αをもった状態で線接触させている。これにより、各樹脂棒４１，４２，４３と上記対向する軸方向溝３２，３４，３６との摺動摩擦（面圧）を可及的に少なくでき、各樹脂棒４１，４２，４３の摩耗を確実に抑制できる。
また、操舵角θが−θ１≦θ≦θ１のときに、各樹脂棒４１，４２，４３によって両軸１０，１１を周方向Ｃに弾性的に連結している。操舵角θが−θ１≦θ≦θ１のときでも、樹脂棒４１，４２，４３によって内軸１０と外軸１１とを周方向Ｃに連結することにより、操舵部材２を操舵したときに操舵角θに応じた入力トルクに等しい反作用としての反力トルクを生じさせることができる。その結果、操舵不足または操舵過剰を防止でき、運転者の操舵のふらつきを防止できる。

さらに、操舵角θがθ＜−θ１、またはθ１＜θとなる前には、操舵反力がある程度生じているので、操舵角θがθ＜−θ１、またはθ１＜θとなる前後における伝達トルクの急峻な変化を防止でき、滑らかに入力トルクに等しい反作用としての反力トルクを上昇できる。したがって、運転者に無用なトルク変動を与えず、路面状態・車両挙動等の運転者が必要とする情報のみを伝えることができる。その結果、操舵角θがゼロである操舵中立付近での操舵のふらつきがなくなり、操舵部材２から得られる操舵装置１の安定感を向上できる。

また、操舵部材２を操舵中立状態から急操舵したときには、内軸１０外軸１１の間の各樹脂棒４１，４２，４３が圧縮されつつ、内軸１０の雄セレーション部２７と外軸１１の雌セレーション部２９とが互いに接触することとなる。このとき、各樹脂棒４１，４２，４３が緩衝作用を発揮することとなり、各セレーション部２７，２９の剛的な接触の際に噛み合いによる音が出ることを防止できる。

以上のように、無理抜きをすることなく樹脂棒４１〜４３を形成でき、また、操舵中立状態においても内軸１０および外軸１１の連結の剛性が確保されていることにより、良好な操舵フィーリングを達成でき、さらに、内軸１０および外軸１１を少ない力でスムーズに相対摺動でき、しかも製造コストの少ない車両用操舵装置１を実現できる。
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

なお、以下では、図１〜図９に示す上記実施の形態と異なる点について主に説明し、同様の構成については図に同様の符号を付してその説明を省略する。
例えば、図１０に示す樹脂体３９Ｊを用いてもよい。樹脂体３９Ｊは、３つの樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊと、これらの樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊを互いに連結する連結部４４とを含んでいる。

各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊの長手方向Ｌの長さは互いに等しくされている。各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊの長手方向Ｌの中間部に、肉抜き部５９Ｊが形成されている。肉抜き部５９Ｊは、長手方向Ｌに関する各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊの中間部に形成されており、各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊの一端部および他端部の何れにも開放されていない。

図１１および図１２を参照して、肉抜き部５９は、内軸１０の径方向に関する樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊの外径側の一部に逃がし部７１を形成してなる。肉抜き部５９には、接触部５５，５６，５７，５８のうちの接触部５５，５６のみが形成されている。肉抜き部５９は、内軸１０および外軸１１の片方である内軸１０にのみ当接する片当たり部とされている。各肉抜き部５９Ｊは、外軸１１と接触しないようにされている。

各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊの長手方向Ｌの一対の端部のそれぞれに、両当たり部６０Ｊが形成されている。各両当たり部６０Ｊは、内軸１０と外軸１１の双方に接触している。各両当たり部６０Ｊには、前記接触部５５，５６，５７，５８が形成されている。
各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊは、内軸１０と外軸１１の対応する一対の軸方向溝３１，３２；３３，３４；３５，３６間にそれぞれシメシロ嵌合（圧入）されており、これらの内軸１０および外軸１１に圧縮されることにより、弾性変形している。

上記の構成により、各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊは、長手方向Ｌに離隔した２箇所で、外軸１１の対応する軸方向溝３２，３４，３６に接触している。これにより、各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊの一対の両当たり部６０Ｊは、長手方向Ｌに関して、内軸１０と外軸１１とを２箇所で弾性的に支持している。また、３つの樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊが、内軸１０の周方向に等間隔に配置されている。その結果、内軸１０および外軸１１の相対位相が所定の範囲内にあるとき、これら３つの樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊによって、内軸１０と外軸１１とが互いに直接接触することなく支持（フローティング支持）されている。

図１３は、樹脂体３９Ｊを用いたときの作用を説明するための要部の模式図である。図１３を参照して、操舵部材２からトルクが入力されたとき、内軸１０のうち、操舵部材２に近い側の各両当たり部６０Ｊに接触している箇所Ｐ１が先に捩れる。その後、内軸１０のうち、操舵部材２に遠い側の各両当たり部６０Ｊに接触している箇所Ｐ２が遅れて捩れる。

このとき、内軸１０と外軸１１は、図１１および図１２に示すように、各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊのそれぞれの両当たり部６０Ｊによって、長手方向Ｌの２箇所で支持されているので、この捩れによるこじりが生じないようにされる。また、各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊを連結部４４で連結していることにより、上記箇所Ｐ２（図１３参照）に接する各両当たり部６０Ｊは、トルク伝達時に自転による位置ずれを生じないようにされている。その結果、内軸１０および外軸１１の相対位相が所定の範囲内にある微操舵の領域において、良好な剛性感を運転者に与えることができる。

この場合、操舵部材２の操舵角と操舵部材２に作用するトルクとの関係は、図１４に示すものとなり、理想に近い略線形の関係にできる。
また、肉抜き部５９Ｊを設けていることにより、各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊと両軸１０，１１との接触面積を少なくできる。その結果、内軸１０および外軸１１が相対摺動するときの摺動抵抗をより低減でき、テレスコピック調整をより少ない力でスムーズに行うことができる。また、肉抜き部５９Ｊの長さ等を適宜設定することにより、摺動抵抗を所望の値にできる。

さらに、各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊが長手方向Ｌに離隔した２箇所で内軸１０および外軸１１を支持していることにより、内軸１０および外軸１１の相対摺動時のがたつきを防止できる。
さらに、長手方向Ｌに関して、各樹脂棒４１Ｊ，４２Ｊ，４３Ｊが対応する外軸１１を支持する長さ（支持スパン）を、肉抜き部５９Ｊが形成されていない樹脂棒と同じにできることにより、外軸１１を確実に弾性支持できる。

また、図１５に示すように、外軸１１に固定される連結部４４Ｋを含む樹脂体３９Ｋを用いてもよい。連結部４４Ｋは、円環状をなしており、外軸１１の一端面に固定されている。各樹脂棒（図１５において、１つの樹脂棒４１のみを図示）は、連結部４４Ｋから、内軸１０の一端部に向けて延びている。
さらに、各上記実施の形態において、連結部に連結されていない単品の樹脂棒を用いてもよい。

さらに、セレーション２５に代えて、スプラインを設けてもよい。この場合、スプラインの雄スプライン部は、内軸１０の外周面２６に形成され、雌スプライン部は、外軸１１の内周面２８に形成される。
また、内軸１０と外軸１１の相対向する軸方向溝は、４対以上設けられていてもよい。
さらに、電動モータで操舵軸に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置や、油圧シリンダでラック軸に操舵補助力を付与する油圧パワーステアリング装置等のパワーステアリング装置に、本発明を適用することができる。

この場合、操舵補助力の付与が開始される操舵角θの絶対値は、上記所定の操舵角θ１に相当するように設定される。すなわち、操舵角θが−θ１≦θ≦θ１である領域は、操舵部材２の操舵にかかわらず操舵補助力が生じない、いわゆる不感帯領域とされる。操舵補助力が付与されない程度の微小な操舵角（不感帯領域）のとき、各樹脂棒のみを介して内軸１０と外軸１１との間でトルクが伝達される。

また、本発明を、操舵部材と舵取り機構との間に配置される中間軸に適用してもよい。

本発明の一実施の形態にかかる車両操舵用伸縮軸を備える車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 操舵軸の要部の分解斜視図である。 操舵軸の要部の断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図４の一部拡大図である。 図５の要部の拡大図である。 樹脂棒の拡大断面図である。 内軸および外軸が周方向に剛的に連結した状態を示す要部の断面図である。 操舵角と操舵軸に作用するトルクとの関係を示すグラフである。 本発明のさらに別の実施の形態の要部の斜視図である。 内軸と外軸との間に図１０の樹脂体が介装された状態の要部の断面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。 図１０の樹脂体を用いたときの作用を説明するための要部の模式図である。 図１０の樹脂体を用いたときの操舵部材の操舵角と操舵部材に作用するトルクとの関係を示す図である。 本発明のさらに別の実施の形態の要部の断面図である。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…操舵軸（車両操舵用伸縮軸）、１０…内軸、１１…外軸、２５…セレーション（剛性連結要素）、２６…（内軸の）外周面、２８…（外軸の）内周面、３１，３２，３３，３４，３５，３６…軸方向溝、４１，４１Ｊ…樹脂棒、４２，４２Ｊ…樹脂棒、４３，４３Ｊ…樹脂棒、４４，４４Ｋ…連結部（連結部材）、５０…溝、５９Ｊ…肉抜き部、Ｃ…周方向、Ｌ…長手方向、Ｓ…軸方向。

Claims (4)

1. 操舵部材の操舵に応じて回転する車両操舵用伸縮軸において、
   軸方向に相対摺動可能に且つ互いにトルク伝達可能に嵌め合わされた内軸および筒状の外軸と、
   内軸および外軸の相対位相が所定範囲を超えたときに、両軸を周方向に剛的に連結する剛性連結要素と、
   内軸の外周面および外軸の内周面のそれぞれに形成されて互いに対向する少なくとも三対の軸方向溝と、
   上記対をなす軸方向溝間にそれぞれ跨り、内軸および外軸の相対位相が上記所定範囲内にあるときに、両軸を周方向に弾性的に連結する複数の弾性連結要素としての長尺の樹脂棒と、を含み、
   各上記樹脂棒が、その長手方向に延びる溝を形成しており、その溝の断面は、内軸の径方向外方に向けて開放するＵ字形形状を有していることを特徴とする車両操舵用伸縮軸。
2. 請求項１において、上記樹脂棒は、肉抜き部が形成された樹脂棒を含む車両操舵用伸縮軸。
3. 請求項１または２において、上記内軸および外軸の何れか一方の一端に固定され、上記複数の樹脂棒を連結した連結部を含む車両操舵用伸縮軸。
4. 操舵部材の操舵に応じて回転する請求項１〜３の何れか１項に記載の車両操舵用伸縮軸を含む車両用操舵装置。

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