JP2009156438A - 伸縮軸及び伸縮軸を備えたステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】雄シャフトと雌シャフトとの間の半径方向と回転方向の両方のガタを抑制した伸縮軸及び伸縮軸を備えたステアリング装置を提供する。
【解決手段】板ばね６０を固定した雄中間シャフト１６Ａを雌中間シャフト１６Ｂに挿入すると、板ばね６０の上板６３Ａの当接部６４Ａが右歯面４２Ａに当接し、上板６３Ａの左端を支点にして、上板６３Ａが下方に折り曲げられて弾性変形する。この上板６３Ａの弾性変形によって、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に、予圧力ＦＡが付与される。また、上板６３Ｂの当接部６４Ｂが左歯面４１Ｂに当接し、上板６３Ｂの右端を支点にして、上板６３Ｂが下方に折り曲げられて弾性変形する。この上板６３Ｂの弾性変形によって、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に、予圧力ＦＢが付与される。
【選択図】図４

Description

本発明はステアリング装置、特に、回転トルクを伝達可能で軸方向に相対移動可能な伸縮軸、例えば、中間シャフトやステアリングシャフト等の伸縮軸を有するステアリング装置に関する。

ステアリング装置には、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に相対移動可能に連結された伸縮軸が、中間シャフトやステアリングシャフト等として組み込まれている。すなわち、中間シャフトは、ステアリングギヤのラック軸に噛合うピニオンシャフトに、自在継手を締結する際に、一旦縮めてからピニオンシャフトに嵌合させて締結するために、伸縮機能が必要である。

また、ステアリングシャフトは、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の位置を軸方向に調整する必要があるため、伸縮機能が要求される。

このような伸縮軸で、ステアリングホイールの良好な操作性を実現するためには、相対的に摺動可能な雄シャフトと雌シャフトとの間の回転方向のガタが小さく、かつ、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸方向の摺動抵抗が、長期間にわたって所定の摺動抵抗に維持される必要がある。このような伸縮軸が、特許文献１、特許文献２、及び、特許文献３に開示されている。

特許文献１から特許文献３の伸縮軸は、雄シャフトと雌シャフトとの間に板ばねを挿入し、この板ばねの付勢力によって、雄シャフトと雌シャフトとの間のガタを抑制している。しかし、特許文献１から特許文献３の伸縮軸では、板ばねの付勢力が、雄シャフトと雌シャフトとの間の半径方向にだけ作用するため、雄シャフトと雌シャフトとの間の回転方向のガタを抑制するのが困難であった。

また、伸縮軸では、ステアリングホイールの良好な操作性を得るためには、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸方向の摺動抵抗が小さく、かつ、回転方向の剛性が大きいことが望ましいが、従来の板ばねでこのような相反する特性を備えた伸縮軸を得ることは困難であった。

実公平７−１４１０２号公報 米国特許第４８３３９３６号明細書 独国特許出願公開第１９７１５８４５号明細書

本発明は、雄シャフトと雌シャフトとの間の半径方向と回転方向の両方のガタを抑制するとともに、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸方向の摺動抵抗が小さく、かつ、回転方向の剛性が大きい伸縮軸及び伸縮軸を備えたステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、雄シャフト、上記雄シャフトの外周に形成された雄スプライン、上記雄シャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する雌シャフト、上記雌シャフトの内周に形成され、上記雄スプラインと係合して回転トルクを伝達可能な雌スプライン、上記雄シャフトの外周に形成された雄シャフト側軸方向溝、上記雄シャフト側軸方向溝に挿入された板ばね、上記板ばねに形成され、上記雄シャフト側軸方向溝の底壁に当接する底板、上記底板の両端から交互に折り曲げられて上記雌スプラインに向かって延びる一対の上板、上記一対の上板の一方に形成され、上記雌スプラインの一方の歯に当接する当接部、上記一対の上板の他方に形成され、上記雌スプラインの一方の歯に対向する他方の歯に当接する当接部を備えたことを特徴とする伸縮軸である。

第２番目の発明は、第１番目の発明の伸縮軸において、上記一方の上板の当接部は上記雌スプラインの隣接する一方の歯の右歯面に当接し、上記他方の上板の当接部は上記隣接する他方の歯の左歯面に当接することを特徴とする伸縮軸である。

第３番目の発明は、第１番目の発明の伸縮軸において、上記上板の当接部と雌スプラインの歯との接触面に作用する板ばねの付勢力の方向の延長線が上記雄シャフト側軸方向溝内を通ることを特徴とする伸縮軸である。

第４番目の発明は、第１番目の発明の伸縮軸において、上記上板の当接部の軸方向の両端には上記雌スプラインの歯から徐々に離間する折り曲げ部が形成されていることを特徴とする伸縮軸である。

第５番目の発明は、第１番目の発明の伸縮軸において、上記上板は、底板側から上板の当接部側に向かって軸方向の長さが徐々に小さく形成されていることを特徴とする伸縮軸である。

第６番目の発明は、第１番目の発明の伸縮軸において、上記一方の上板の当接部は上記雌スプラインの一方の歯底と一方の歯面に同時に当接し、上記他方の上板の当接部は上記雌スプラインの他方の歯底と他方の歯面に同時に当接することを特徴とする伸縮軸である。

第７番目の発明は、第６番目の発明の伸縮軸において、上記上板の当接部と雌スプラインの歯との接触面に作用する板ばねの付勢力は、上記雄シャフトと雌シャフトとの間に回転トルクが伝達されない時には、上記上板を折り曲げる方向に作用し、上記雄シャフトと雌シャフトとの間に回転トルクが伝達された時には、上記上板を圧縮する方向に作用することを特徴とする伸縮軸である。

第８番目の発明は、第１番目から第７番目までのいずれかの発明の伸縮軸を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

第９番目の発明は、第１番目から第７番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記雄シャフトが雄中間シャフトであり、上記雌シャフトが雌中間シャフトであることを特徴とする伸縮軸である。

第１０番目の発明は、第９番目の発明の伸縮軸を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

本発明の伸縮軸及びステアリング装置では、雄スプラインを有する雄シャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に雌スプラインを有する雌シャフトを外嵌し、雄シャフトの外周に雄シャフト側軸方向溝を形成し、雄シャフト側軸方向溝に挿入された板ばねに雄シャフト側軸方向溝の底壁に当接する底板を形成し、底板の両端から交互に折り曲げられて雌スプラインに向かって延びる一対の上板を形成し、一対の上板の一方に雌スプラインの一方の歯に当接する当接部を形成し、一対の上板の他方に雌スプラインの一方の歯に対向する他方の歯に当接する当接部を備えている。

従って、雄シャフトと雌シャフトとの間には、半径方向の分力と回転方向の分力の両方の分力を有する予圧力が作用するため、半径方向（軸直角方向）と回転方向の両方のガタを抑制することが可能となる。

また、本発明の伸縮軸及びステアリング装置では、上板の当接部と雌スプラインの歯との接触面に作用する板ばねの付勢力は、雄シャフトと雌シャフトとの間に回転トルクが伝達されない時には、上板を折り曲げる方向に作用し、雄シャフトと雌シャフトとの間に回転トルクが伝達された時には、上板を圧縮する方向に作用する。

従って、上板の長さを適切に選定することで、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸方向の摺動抵抗を小さくし、上板の板厚や断面形状を適切に選定することで、回転トルクを付与した時の回転方向の剛性を大きくするという、相反する要求を両立することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例２を説明する。

図１は、本発明のステアリング装置の全体を示し、一部を断面した側面図であって、操舵補助部を有する電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。図２は本発明の実施例１の伸縮軸の雌シャフトを示す斜視図である。図３は本発明の実施例１の伸縮軸の雄シャフトを示す斜視図である。

図４（１）は本発明の実施例１の伸縮軸を示し、雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルク非伝達時の断面図である。図４（２）は図４（１）の拡大断面図であって、雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルク伝達時の拡大断面図である。図５（１）は、雄シャフトと雌シャフトとの間で予圧を付与する本発明の実施例１の板ばね単体を示す斜視図である。図５（２）は図５（１）の板ばね単体の正面図である。図６（１）は、本発明の実施例１の板ばねと雌シャフトとの接触状態を示す要部の側面図である。図６（２）は図６（１）のＰ矢視図である。

図１に示すように、本発明のステアリング装置は、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール１１を装着可能なステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置（操舵補助部）２０と、このステアリングシャフト１２の車体前方側（図１の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備えている。

ステアリングシャフト１２は、雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとを、回転トルクを伝達可能に、かつ軸方向に関して相対移動可能にスプライン嵌合している。従って、上記雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとは、衝突時に、このスプライン嵌合部が相対移動して、全長を縮めることができる。

また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせており、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。

そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記雄ステアリングシャフト１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、アシスト装置２０の図示しない入力軸の車体後方側端部に連結している。

ステアリングコラム１３は、その中間部を支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット１４に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット１４が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。

また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の高さ位置、及び、車体前後方向位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。

上記ギヤハウジング２１の車体前方側端面から突出した出力軸２３は、自在継手１５を介して、中間シャフト１６の後端部に連結している。また、この中間シャフト１６の前端部に、別の自在継手１７を介して、ステアリングギヤ３０の入力軸３１を連結している。中間シャフト１６は、雄中間シャフト（雄シャフト）１６Ａの車体前方側に、雌中間シャフト（雌シャフト）１６Ｂの車体後方側が外嵌し、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に関して相対移動可能に嵌合している。

図示しないピニオンが、入力軸３１に結合している。また、ステアリングギヤ３０に往復摺動可能に内嵌された図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール１１の回転が、タイロッド３２を移動させて、図示しない車輪を操舵する。

アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、電動モータ２６のケース２６１が固定され、この電動モータ２６の図示しない回転軸にウォームが結合されている。出力軸２３には図示しないウォームホイールが取り付けられ、このウォームホイールに電動モータ２６の回転軸のウォームが噛合っている。

また、出力軸２３の軸方向長さの中間部の周囲には、図示しないトルクセンサが設けられている。上記ステアリングホイール１１からステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出している。

このトルクセンサの検出値に応じて、電動モータ２６を駆動し、ウォームとウォームホイールから成る減速機構を介して、出力軸２３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。このアシスト装置２０は電動式のアシスト装置に限られるものではなく、ステアリングギヤ３０等に設けられる油圧式のアシスト装置でもよい。

図２から図６は、本発明の実施例１の伸縮軸の連結部を示し、図１の中間シャフト１６の雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの連結部に適用した例を示す。図２に示すように、雌中間シャフト１６Ｂは中空円筒状に形成されており、その内径孔には、歯数が１８枚の雌スプライン４０が、雌中間シャフト１６Ｂの全長にわたって形成されている。なお、上記歯数に関し、１８枚というのは例であってこれに限られるものではない。

また、図３に示すように、雄中間シャフト１６Ａは中実円柱状に形成されており、車体前方側から、直径寸法が大径の大径軸部５０と、直径寸法が大径軸部５０よりも小径の小径軸部５１の順に形成されている。

雄中間シャフト１６Ａの大径軸部５０の外周上には、雌スプライン４０と同一ピッチ円直径で、雌スプライン４０と同一モジュールの雄スプライン５２が、大径軸部５０の軸方向全長にわたって形成されている。また、大径軸部５０の外周上の対向した位置には、軸直角断面が略台形の２個の軸方向溝（雄シャフト側軸方向溝）５３、５３が、大径軸部５０の軸方向全長にわたって形成されている。

軸方向溝５３、５３は、大径軸部５０の円周上の長さとして、雄スプライン５２の歯３枚分の長さを占めている。従って、雄スプライン５２は、歯数が１２枚形成され、雌中間シャフト１６Ｂの雌スプライン４０に、雄中間シャフト１６Ａの雄スプライン５２がスプライン係合している。

図４（１）、（２）は、片側の軸方向溝５３だけを示している。すなわち、図４（１）、（２）に示すように、軸方向溝５３は、雄スプライン５２の歯２枚分の長さの底壁５３１と、この底壁５３１の両端からＶ字形に上方に延びる側壁５３２Ａ、５３２Ｂで構成されている。なお、上記雄スプライン５２の歯２枚分の長さというのは、例であってこれに限られるものではない。

この軸方向溝５３と雌スプライン４０とで形成される空間に、板ばね（付勢部材）６０が挿入され、雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間で予圧を付与する予圧付与部材として作用している。板ばね６０は、軸方向溝５３の軸方向の全長と略同一長さを有し、軸方向溝５３と雌スプライン４０の隣接する歯４１、４２との間に、弾性変形して挿入されている。

板ばね６０は、軸方向溝５３の底壁５３１に当接する底板６１と、この底板６１の両端からＶ字形に開いて上方に延び、軸方向溝５３の左側の側壁５３２Ａに当接する側板６２Ａ、及び、軸方向溝５３の右側の側壁５３２Ｂに当接する側板６２Ｂで構成されている。

板ばね６０は、その底板６１を、軸方向溝５３の底壁５３１に例えばカシメ加工を行って固定している。また、側板６２Ａ、６２Ｂの上端は、側板６２Ａ、６２Ｂの軸方向の全長の四分の一ずつが、交互に内側に折り曲げられて斜め上方に延び、左側の上板６３Ａと、右側の上板６３Ｂが、各々交互に２個ずつ形成されている。

左側の上板６３Ａの右端は、雌スプライン４０の右側の歯４２の右歯面４２Ａの近傍まで延びた後、右歯面４２Ａに沿って上方に延び、右歯面４２Ａに当接する当接部６４Ａが形成されている。当接部６４Ａの形状は、右歯面４２Ａの歯形形状と略同一形状に形成されている。

同様に、右側の上板６３Ｂの左端は、雌スプライン４０の左側の歯４１の左歯面４１Ｂの近傍まで延びた後、左歯面４１Ｂに沿って上方に延び、左歯面４１Ｂに当接する当接部６４Ｂが形成されている。当接部６４Ｂの形状は、左歯面４１Ｂの歯形形状と略同一形状に形成されている。

板ばね６０を固定した雄中間シャフト１６Ａを雌中間シャフト１６Ｂに挿入すると、板ばね６０の上板６３Ａの当接部６４Ａが右歯面４２Ａに当接し、上板６３Ａの左端を支点にして、上板６３Ａが下方に折り曲げられて弾性変形する。この上板６３Ａの弾性変形によって、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に、予圧力ＦＡが付与される。

また、上板６３Ｂの当接部６４Ｂが左歯面４１Ｂに当接し、上板６３Ｂの右端を支点にして、上板６３Ｂが下方に折り曲げられて弾性変形する。この上板６３Ｂの弾性変形によって、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に、予圧力ＦＢが付与される。

予圧力ＦＡ、ＦＢは、図４（１）に示すように、当接部６４Ａと右歯面４２Ａとの接触面、及び、当接部６４Ｂと左歯面４１Ｂとの接触面に直交する方向に作用すると共に、予圧力ＦＡ、ＦＢの方向が、半径方向に対して各々角度θだけ傾いている。従って予圧力ＦＡは、回転方向の分力ＦＡｔと半径方向の分力ＦＡｒを有し、また、予圧力ＦＢも、回転方向の分力ＦＢｔと半径方向の分力ＦＢｒを有している。

従って、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間には、半径方向（軸直角方向）の予圧力と、回転方向の予圧力の両方が作用し、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間の、半径方向（軸直角方向）と回転方向の両方のガタを抑制することができる。また、回転方向の分力ＦＡｔとＦＢｔは、反対方向を向いているため、回転方向の予圧力は、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間の、正転方向と逆転方向の両方向に作用する。

ステアリングホイール１１を運転者が回転し、ステアリングシャフト１２から雄中間シャフト１６Ａに回転トルクが伝達されると、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間には回転方向に若干のバックラッシュがあるため、図４（２）に示すように、雌中間シャフト１６Ｂが雄中間シャフト１６Ａに対して相対的に時計方向に回転する。

その結果、右側の歯４２の右歯面４２Ａが板ばね６０の当接部６４Ａを強く押圧し、上板６３Ａの左端を支点にして、上板６３Ａがさらに下方に折り曲げられて弾性変形する。この上板６３Ａの弾性変形によって、当接部６４Ａと右歯面４２Ａとの接触面に作用する予圧力ＦＡが大きくなり、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に作用する回転方向の衝撃力を緩和する。

また、ステアリングホイール１１を運転者が逆方向に回転すると、図示はしないが、雌中間シャフト１６Ｂが雄中間シャフト１６Ａに対して相対的に反時計方向に回転する。その結果、左側の歯４１の左歯面４１Ｂが板ばね６０の当接部６４Ｂを強く押圧し、上板６３Ｂの左端を支点にして、上板６３Ｂがさらに下方に折り曲げられて弾性変形する。この上板６３Ｂの弾性変形によって、当接部６４Ｂと左歯面４１Ｂとの接触面に作用する予圧力ＦＢが大きくなり、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に作用する回転方向の衝撃力を緩和する。

図４（１）に示すように、予圧力ＦＡによって、板ばね６０の側板６２Ｂと側壁５３２Ｂの間には反力Ｆａが作用する。また、予圧力ＦＢによって、板ばね６０の側板６２Ａと側壁５３２Ａとの間には反力Ｆｂが作用する。

実施例１では、予圧力ＦＡと反力Ｆａが同一直線上にあり、また、予圧力ＦＢと反力Ｆｂも同一直線上にある。さらに、予圧力ＦＡの延長線が側壁５３２Ｂを通り、また、予圧力ＦＢの延長線が側壁５３２Ａを通る。すなわち、予圧力ＦＡ、ＦＢの延長線が、軸方向溝５３内を通る。従って、板ばね６０に作用する予圧力ＦＡ、ＦＢによって、板ばね６０には、軸方向溝５３に押し付ける力が作用するため、大きな予圧力を板ばね６０が支持することができる。

上記したように、実施例１の板ばね６０には、底板６１の両端からＶ字形に開いて上方に延びる側板６２Ａ、６２Ｂが、板ばね６０の軸方向の全長にわたって形成されているため、板ばね６０の軸方向の周りのねじり剛性が大きい。

また、実施例１の板ばね６０は、左側の上板６３Ａと右側の上板６３Ｂが、板ばね６０の軸方向の全長の四分の一ずつが、交互に内側に折り曲げられている。従って、雌スプライン４０の歯４１、４２と当接部６４Ｂ、６４Ａとの当接によって、上板６３Ｂ、上板６３Ａが容易に弾性変形するため、雌中間シャフト１６Ｂに雄中間シャフト１６Ａを組み込むときの作業が容易になる。

図５（２）に示すように、板ばね６０の上板６３Ａ、６３Ｂの軸方向の長さは、上板６３Ａ、６３Ｂの下端の側板６２Ａ、６２Ｂとの接続部の長さＬ１が、上板６３Ａ、６３Ｂの上端の当接部６４Ａ、６４Ｂの長さＬ２よりも長く形成されている。すなわち、上板６３Ａ、６３Ｂの下端から上端に向かって、上板６３Ａ、６３Ｂの軸方向の長さが徐々に小さくなるように形成されている。従って、上板６３Ａ、６３Ｂが弾性変形した時に、上板６３Ａ、６３Ｂの下端に生じる応力集中が緩和され、板ばね６０の耐久性が向上する。

図６（２）に、板ばね６０の当接部６４Ｂと歯４１の左歯面４１Ｂとの接触面近傍を拡大して示す。図６（２）に示すように、当接部６４Ｂの軸方向の両端（図６（２）の上側と下側）には、左歯面４１Ｂから離間する方向に円弧状の折り曲げ部６５、６５が形成されている。従って、雌中間シャフト１６Ｂに雄中間シャフト１６Ａを組み込むときに、歯４１の左歯面４１Ｂに当接部６４Ｂが引っ掛からないため、組み込みが容易である。

また、雌中間シャフト１６Ｂに対して雄中間シャフト１６Ａが摺動する時に、歯４１の左歯面４１Ｂに当接部６４Ｂが引っ掛からないため、摺動動作が円滑に行われる。図示はしないが、当接部６４Ａの軸方向の両端にも、当接部６４Ｂと同様な形状の円弧状の折り曲げ部６５、６５が形成されている。

次に本発明の実施例２について説明する。図７は本発明の実施例２の伸縮軸の雌シャフトを示す斜視図である。図８は本発明の実施例２の伸縮軸の雄シャフトを示す斜視図である。図９（１）は本発明の実施例２の伸縮軸を示し、雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルク非伝達時の断面図である。図９（２）は図９（１）の伸縮軸で、雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルク伝達時の断面図である。

図１０は雄シャフトと雌シャフトとの間で予圧を付与する本発明の実施例２の板ばね単体を示す斜視図である。以下の説明では、上記実施例１と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、上記実施例１と同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例２は、実施例１の変形例であり、板ばねの形状を変えて、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸方向の摺動抵抗が小さく、かつ、回転方向の剛性を大きくした例である。

図７に示すように、実施例２の雌中間シャフト１６Ｂは、実施例１と同一形状に形成されており、中空円筒状の内径孔には、歯数が１８枚の雌スプライン４０が、雌中間シャフト１６Ｂの全長にわたって形成されている。

また、図８に示すように、実施例２の雄中間シャフト１６Ａは中実円柱状に形成されており、車体前方側に直径寸法が大径の大径軸部５０が形成されている。また、直径寸法が大径軸部５０よりも小径の小径軸部５１が、大径軸部５０の車体後方側に形成されている。

雄中間シャフト１６Ａの大径軸部５０の外周上には、雌スプライン４０と同一ピッチ円直径で、雌スプライン４０と同一モジュールの雄スプライン５２が、大径軸部５０の軸方向全長にわたって形成されている。また、実施例１では、外周上の対向した位置の二箇所に軸方向溝５３が形成されているが、実施例２では、大径軸部５０の外周上の一箇所に、軸直角断面が略台形の軸方向溝５３が、大径軸部５０の軸方向全長にわたって形成されている。

軸方向溝５３は、大径軸部５０の円周上の長さとして、雄スプライン５２の歯３枚分の長さを占めている。従って、雄スプライン５２は、歯数が１５枚形成され、雌中間シャフト１６Ｂの雌スプライン４０に、雄中間シャフト１６Ａの雄スプライン５２がスプライン係合している。

図９に示すように、軸方向溝５３は、雄スプライン５２の歯２枚分の長さの底壁５３１と、この底壁５３１の両端からＶ字形に上方に延びる側壁５３２Ａ、５３２Ｂで構成されている。この軸方向溝５３と雌スプライン４０とで形成される空間に、実施例２の板ばね（付勢部材）７０が挿入され、雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間で予圧を付与する予圧付与部材として作用している。

板ばね７０は、軸方向溝５３の軸方向の全長よりも若干短く形成され、軸方向溝５３と、雌スプライン４０の歯４１の左側の歯４３と、歯４２の右側の歯４４との間に、弾性変形して挿入されている。

板ばね７０は、軸方向溝５３の底壁５３１に当接する底板７１と、この底板７１の両端から内側に円弧状に折り曲げられた側板７２Ａ、７２Ｂで構成されている。板ばね７０は、その底板７１を、軸方向溝５３の底壁５３１にカシメ加工を行って固定している。また、側板７２Ａ、７２Ｂの上端は、側板７２Ａ、７２Ｂの軸方向の全長の四分の一ずつが、交互に内側に折り曲げられて斜め上方に延び、左側の上板７３Ａと、右側の上板７３Ｂが、各々交互に２個ずつ形成されている。

左側の上板７３Ａの右端は、雌スプライン４０の歯４４の左側の歯底４４Ｃの近傍まで延びた後、半円弧状に折り曲げられ、歯４４の左側の歯底４４Ｃと左歯面４４Ｂに同時に当接する当接部７４Ａが形成されている。

同様に、右側の上板７３Ｂの左端は、雌スプライン４０の歯４３の右側の歯底４３Ｃの近傍まで延びた後、半円弧状に折り曲げられ、歯４３の右側の歯底４３Ｃと右歯面４３Ａに同時に当接する当接部７４Ｂが形成されている。

板ばね７０を固定した雄中間シャフト１６Ａを雌中間シャフト１６Ｂに挿入すると、板ばね７０の上板７３Ａの当接部７４Ａが歯底４４Ｃと左歯面４４Ｂに当接し、上板７３Ａの左端を支点にして、上板７３Ａが下方に折り曲げられて弾性変形する。この上板７３Ａの弾性変形によって、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に、予圧力ＦＡが付与される。

また、上板７３Ｂの当接部７４Ｂが歯底４３Ｃと右歯面４３Ａに当接し、上板７３Ｂの右端を支点にして、上板７３Ｂが下方に折り曲げられて弾性変形する。この上板７３Ｂの弾性変形によって、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に、予圧力ＦＢが付与される。予圧力ＦＡ、ＦＢは、予圧力ＦＡ、ＦＢの方向が、半径方向に対して略平行であるため半径方向の分力が大部分を占め、回転方向の分力は非常に小さい。

従って、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間には、半径方向の予圧力が主として作用し、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間の半径方向のガタを、主として抑制している。もちろん、実施例１と同様に回転方向のガタも抑制する。

ステアリングホイール１１を運転者が回転し、ステアリングシャフト１２から雄中間シャフト１６Ａに回転トルクが伝達されると、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間には回転方向に若干のバックラッシュがあるため、図９（２）に示すように、雌中間シャフト１６Ｂが雄中間シャフト１６Ａに対して相対的に時計方向に回転する。

その結果、歯４３の右歯面４３Ａが、板ばね７０の当接部７４Ｂを強く押圧する。右歯面４３Ａが当接部７４Ｂを押圧する力ＦＣは、図９（２）に示すように、当接部７４Ｂと右歯面４３Ａとの接触面に直交する方向に作用するため、上板７３Ｂに略平行な力として作用し、上板７３Ｂを圧縮する。上板７３Ｂを圧縮するには大きな力が必要となるため、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間の回転方向の剛性が大きくなる。

また、ステアリングホイール１１を運転者が逆方向に回転すると、図示はしないが、雌中間シャフト１６Ｂが雄中間シャフト１６Ａに対して相対的に反時計方向に回転する。その結果、歯４４の左歯面４４Ｂが、板ばね７０の当接部７４Ａを強く押圧する。左歯面４４Ｂが当接部７４Ａを押圧する力は、当接部７４Ａと左歯面４４Ｂとの接触面に直交する方向に作用するため、上板７３Ａに略平行な力として作用し、上板７３Ａを圧縮する。上板７３Ａを圧縮するには大きな力が必要となるため、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間の回転方向の剛性が大きくなる。

実施例２では、ステアリングホイール１１に回転トルクを付与する前の初期の予圧力ＦＡ、ＦＢの大きさは、上板７３Ａ、７３Ｂの端部を支点にして、上板７３Ａ、７３Ｂを折り曲げる時の弾性変形の付勢力によって決まる。従って、上板７３Ａ、７３Ｂの端部からの長さを適切に選定することで、最適な値に設定することができる。

また、ステアリングホイール１１に回転トルクを付与した時の回転方向の剛性ＦＣは、上板７３Ａ、７３Ｂを圧縮する時の弾性変形の付勢力によって決まる。従って、上板７３Ａ、７３Ｂの板厚や断面形状を適切に選定することで、初期の予圧力ＦＡ、ＦＢとは別個に、最適な値に設定することができる。

従って、初期の予圧力ＦＡ、ＦＢを小さくすることで、雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間の軸方向の摺動抵抗を小さくし、かつ、回転トルクを付与した時の回転方向の剛性ＦＣを大きくするという、相反する要求を両立することが可能となる。

上記実施例では、雌シャフトの内径孔に雌スプラインが形成され、雄シャフトの外周に雄スプラインが形成された例について説明したが、雌シャフトの内径孔に雌セレーションを形成し、雄シャフトの外周に雄セレーションを形成してもよく、任意の形状の軸方向凸条を雌シャフトと雄シャフトに各々形成すればよい。

上記実施例は、中間シャフト１６に本発明を適用した例について説明したが、ステアリングシャフト１２等、ステアリング装置を構成する任意の伸縮軸に適用することができる。また上記実施例では、雌中間シャフト１６Ｂの車体後方側が、雄中間シャフト１６Ａの車体前方側に外嵌して連結されているが、雌中間シャフト１６Ｂの車体前方側に、雄中間シャフト１６Ａの車体後方側を内嵌して連結してもよい。

本発明のステアリング装置の全体を示し、一部を断面した側面図であって、操舵補助部を有する電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。 本発明の実施例１の伸縮軸の雌シャフトを示す斜視図である。 本発明の実施例１の伸縮軸の雄シャフトを示す斜視図である。 （１）は本発明の実施例１の伸縮軸を示し、雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルク非伝達時の断面図である。（２）は（１）の拡大断面図であって、雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルク伝達時の拡大断面図である。 （１）は、雄シャフトと雌シャフトとの間で予圧を付与する本発明の実施例１の板ばね単体を示す斜視図である。（２）は（１）の板ばね単体の正面図である。 （１）は、本発明の実施例１の板ばねと雌シャフトとの接触状態を示す要部の側面図である。（２）は（１）のＰ矢視図である。 本発明の実施例２の伸縮軸の雌シャフトを示す斜視図である。 本発明の実施例２の伸縮軸の雄シャフトを示す斜視図である。 （１）は本発明の実施例２の伸縮軸を示し、雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルク非伝達時の断面図である。（２）は本発明の実施例２の伸縮軸で、雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルク伝達時の断面図である。 雄シャフトと雌シャフトとの間で予圧を付与する本発明の実施例２の板ばね単体を示す斜視図である。

符号の説明

１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１２Ａ 雌ステアリングシャフト
１２Ｂ 雄ステアリングシャフト
１３ ステアリングコラム
１３Ａ アウターコラム
１３Ｂ インナーコラム
１４ 支持ブラケット
１５ 自在継手
１６ 中間シャフト
１６Ａ 雄中間シャフト
１６Ｂ 雌中間シャフト
１７ 自在継手
１８ 車体
２０ アシスト装置
２１ ギヤハウジング
２３ 出力軸
２６ 電動モータ
２６１ ケース
３０ ステアリングギヤ
３１ 入力軸
３２ タイロッド
４０ 雌スプライン
４１ 歯
４１Ｂ 左歯面
４２ 歯
４２Ａ 右歯面
４３ 歯
４３Ａ 右歯面
４３Ｃ 歯底
４４ 歯
４４Ｂ 左歯面
４４Ｃ 歯底
５０ 大径軸部
５１ 小径軸部
５２ 雄スプライン
５３ 軸方向溝（雄シャフト側軸方向溝）
５３１ 底壁
５３２Ａ、５３２Ｂ 側壁
６０ 板ばね
６１ 底板
６２Ａ、６２Ｂ 側板
６３Ａ、６３Ｂ 上板
６４Ａ、６４Ｂ 当接部
６５ 折り曲げ部
７０ 板ばね
７１ 底板
７２Ａ、７２Ｂ 側板
７３Ａ、７３Ｂ 上板
７４Ａ、７４Ｂ 当接部

Claims (10)

1. 雄シャフト、
   上記雄シャフトの外周に形成された雄スプライン、
   上記雄シャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する雌シャフト、
   上記雌シャフトの内周に形成され、上記雄スプラインと係合して回転トルクを伝達可能な雌スプライン、
   上記雄シャフトの外周に形成された雄シャフト側軸方向溝、
   上記雄シャフト側軸方向溝に挿入された板ばね、
   上記板ばねに形成され、上記雄シャフト側軸方向溝の底壁に当接する底板、
   上記底板の両端から交互に折り曲げられて上記雌スプラインに向かって延びる一対の上板、
   上記一対の上板の一方に形成され、上記雌スプラインの一方の歯に当接する当接部、
   上記一対の上板の他方に形成され、上記雌スプラインの一方の歯に対向する他方の歯に当接する当接部を備えたこと
   を特徴とする伸縮軸。
2. 請求項１に記載された伸縮軸において、
   上記一方の上板の当接部は上記雌スプラインの隣接する一方の歯の右歯面に当接し、
   上記他方の上板の当接部は上記隣接する他方の歯の左歯面に当接すること
   を特徴とする伸縮軸。
3. 請求項１に記載された伸縮軸において、
   上記上板の当接部と雌スプラインの歯との接触面に作用する板ばねの付勢力の方向の延長線が上記雄シャフト側軸方向溝内を通ること
   を特徴とする伸縮軸。
4. 請求項１に記載された伸縮軸において、
   上記上板の当接部の軸方向の両端には上記雌スプラインの歯から徐々に離間する折り曲げ部が形成されていること
   を特徴とする伸縮軸。
5. 請求項１に記載された伸縮軸において、
   上記上板は、底板側から上板の当接部側に向かって軸方向の長さが徐々に小さく形成されていること
   を特徴とする伸縮軸。
6. 請求項１に記載された伸縮軸において、
   上記一方の上板の当接部は上記雌スプラインの一方の歯底と一方の歯面に同時に当接し、
   上記他方の上板の当接部は上記雌スプラインの他方の歯底と他方の歯面に同時に当接すること
   を特徴とする伸縮軸。
7. 請求項６に記載された伸縮軸において、
   上記上板の当接部と雌スプラインの歯との接触面に作用する板ばねの付勢力は、
   上記雄シャフトと雌シャフトとの間に回転トルクが伝達されない時には、上記上板を折り曲げる方向に作用し、
   上記雄シャフトと雌シャフトとの間に回転トルクが伝達された時には、上記上板を圧縮する方向に作用すること
   を特徴とする伸縮軸。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載された伸縮軸を備えたこと
   を特徴とするステアリング装置。
9. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載された伸縮軸において、
   上記雄シャフトが雄中間シャフトであり、
   上記雌シャフトが雌中間シャフトであること
   を特徴とする伸縮軸。
10. 請求項９に記載された伸縮軸を備えたこと
    を特徴とするステアリング装置。

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