JP2009191934A

JP2009191934A - 伸縮軸

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Publication number: JP2009191934A
Application number: JP2008032909A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Kurokawa; 祥史黒川; Masahiro Harunaga; 政宏春永
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2028-02-14
Also published as: JP5157506B2

Abstract

【課題】回転トルクが作用した時の、雄シャフトと雌シャフトとの間の摺動抵抗の増加が小さく、雄シャフトと雌シャフトとの間の隙間に介挿された弾性変形可能なスリーブの耐久性が向上するようにした伸縮軸、及び、その伸縮軸を有するステアリング装置を提供する。
【解決手段】雌シャフト１２Ａと雄シャフト１２Ｂとの間には回転トルクが作用すると、傾斜スリーブ部７１２の半径方向外側には半径方向内側よりも大きな圧縮力が作用する。しかし、傾斜スリーブ部７１２には、溝側接触面７１２２の半径方向外側に、軸方向溝４１の側面４１１との間に隙間δを有する凹部７１２３が形成されているため、凹部７１２３は軸方向溝４１の側面４１１には接触せず、傾斜スリーブ部７１２の半径方向外側には大きな面圧は作用しない。
【選択図】図５

Description

本発明は伸縮軸、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、及び、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に組み込まれている。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、ステアリングホイールの操舵力を車輪に伝達すると共に、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及び特許文献２に開示されている。

特許文献１の伸縮軸は、非円形の外周を有する雄シャフト、非円形の内周を有する雌シャフト、及び、雄シャフトの外周と雌シャフトの内周との間、かつ、雄シャフトに一体成形された２つの滑りブッシュの間の隙間に介挿され、ばねにより、互いに離間する方向に付勢された２個の楔片で構成されている。

また、特許文献２の伸縮軸は、非円形の外周を有する雄シャフト、非円形の内周を有する雌シャフト、及び、雄シャフトの外周と雌シャフトの内周との間の傾斜隙間に介挿された弾性変形可能なくさび状部材で構成されている。複数のくさび状部材は、予圧を付与する板ばねとヒンジとを介して相互に分離不能に連結されて一体化されている。この連結体が、環状に曲げられて雄シャフトの外周と雌シャフトの内周との間の隙間に、介挿される。

この特許文献１、特許文献２の伸縮軸は、雄シャフトと雌シャフトの間に回転トルクが伝達される時には、雄シャフトと雌シャフトとの間の円周方向の相対変位量は、半径方向外側の方が半径方向内側よりも大きくなる。

そのため、回転トルクが大きくなると、特許文献１の滑りブッシュ、特許文献２のくさび状部材には、半径方向外側に大きな面圧が作用して圧縮され、滑りブッシュやくさび状部材の耐久性が低下したり、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸方向の摺動抵抗が増大する不具合があった。

特開平５−１１６６３３号公報米国特許第５４６０５７４号明細書

本発明は、回転トルクが作用した時の、雄シャフトと雌シャフトとの間の摺動抵抗の増加が小さく、雄シャフトと雌シャフトとの間の隙間に介挿された弾性変形可能なスリーブの耐久性が向上するようにした伸縮軸、及び、その伸縮軸を有する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、軸心から略放射状に複数の軸方向凸条が形成された雄シャフト、上記雄シャフトの軸方向凸条に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌し、上記軸方向凸条と同一位相位置に、軸方向凸条との間に隙間を有する複数の軸方向溝が形成された雌シャフト、上記雄シャフトの軸方向凸条と雌シャフトの軸方向溝との間の隙間に介挿された弾性変形可能なスリーブを備え、上記スリーブは、上記軸方向凸条に常時接触して回転トルクを伝達する凸条側接触面と、上記軸方向溝に常時接触して回転トルクを伝達する溝側接触面と、上記凸条側接触面または溝側接触面のいずれか一方の半径方向外側に形成され、上記雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルク非伝達時、及び回転トルク伝達時に、上記軸方向凸条または軸方向溝との間に隙間が形成される凹部とを有する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、上記スリーブは、上記軸方向凸条と軸方向溝との間の隙間に形成され、間隔が所定の傾斜で変化する傾斜隙間に介挿された傾斜スリーブ部を有し、この傾斜スリーブ部に上記凸条側接触面と溝側接触面が形成されていることを特徴とする伸縮軸である。

第３番目の発明は、第２番目の発明の伸縮軸において、上記傾斜スリーブ部を有し、上記軸方向凸条と軸方向溝との間の隙間に複数配置された部分スリーブ、上記雄シャフトに形成され、雄シャフトの軸方向に直交する方向に相対移動可能に、かつ、雄シャフトの軸方向に相対移動不能に、上記部分スリーブを雄シャフトに係止する係止部、上記傾斜スリーブ部を上記傾斜隙間の最大隙間部側から最小隙間部側に向かって付勢して部分スリーブに予圧を付与する付勢部材を備えたことを特徴とする伸縮軸である。

第４番目の発明は、第３番目の発明の伸縮軸において、上記凹部は、上記軸方向凸条または軸方向溝との間の隙間が略一定の平行隙間を形成し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３番目の発明の伸縮軸において、上記凹部は、上記軸方向凸条または軸方向溝との間の隙間が半径方向外側に向かって拡大する傾斜隙間を形成し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番目から第５番目までのいずれかの発明の伸縮軸を有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、雄シャフトの軸方向凸条と雌シャフトの軸方向溝との間の隙間に介挿された弾性変形可能なスリーブを備え、このスリーブは、軸方向凸条に常時接触して回転トルクを伝達する凸条側接触面と、軸方向溝に常時接触して回転トルクを伝達する溝側接触面と、凸条側接触面または溝側接触面のいずれか一方の半径方向外側に形成され、雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルク非伝達時、及び回転トルク伝達時に、軸方向凸条または軸方向溝との間に隙間が形成される凹部とを有している。

従って、雌シャフトと雄シャフトとの間には回転トルクが作用し、スリーブの半径方向外側に半径方向内側よりも大きな圧縮力が作用しても、凹部は軸方向凸条または軸方向溝との間に隙間が形成されるため、スリーブの半径方向外側には大きな面圧は作用しない。
そのため、スリーブの耐久性が向上し、雄シャフトと雌シャフトとの間の軸方向の摺動抵抗が増大する不具合は生じない。

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は本発明の実施例１のステアリング装置の全体を示し、一部を切断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は図１の要部の縦断面図である。

図３は本発明の実施例１の伸縮軸を示し、雄シャフトに実施例１の部分スリーブを取り付け、雌シャフトを外嵌する前の状態を示す斜視図である。図４は図２のＡ−Ａ拡大断面図であり、雄シャフトに実施例１の部分スリーブを取り付け、部分スリーブの外周に雌シャフトを外嵌した状態を示す。

図５は図４のＰ部拡大断面図である。図６は部分スリーブに予圧を付与する板ばね単体を示し、（１）は板ばね単体の平面図、（２）は（１）のＲ矢視図である。

図１から図２に示すように、本発明の実施例１の伸縮軸を有するステアリング装置は、車体後方側（図１、図２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、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、ステアリングシャフト１２の車体前方側（図１、図２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とを備える。

ステアリングシャフト１２は、アウターシャフト（以下雌シャフトと呼ぶ）１２Ａとインナーシャフト（以下雄シャフトと呼ぶ）１２Ｂとを、回転トルクを伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に組み合わせて成る。

すなわち、図２から図４に示すように、雄シャフト１２Ｂの車体後方側外周には、複数の軸方向凸条が形成され、雌シャフト１２Ａの車体前方側内周には、複数の軸方向溝が、軸方向凸条と同一位相位置に形成されて、雄シャフト１２Ｂの軸方向凸条と所定の隙間を有して外嵌し、回転トルクを伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に係合している。従って、上記雌シャフト１２Ａと雄シャフト１２Ｂとは、衝突時に、この係合部が相対摺動して、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の入力軸２２の車体後方側端部に結合している。

すなわち、雄シャフト１２Ｂの車体前方側（図２の左側）には、大径軸部１２１Ｂが形成され、この大径軸部１２１Ｂの車体前方側に小径軸部１２２Ｂが形成されている。この小径軸部１２２Ｂが、アシスト装置２０の入力軸２２の車体後方側（図２の右側）に形成された内径孔２２１に圧入されて結合され、入力軸２２と雄シャフト１２Ｂの軸方向の位置が固定される。

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の車体前後方向位置、及び、高さ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の雄中間シャフト１６Ａの後端部に連結している。また、この中間シャフト１６の雌中間シャフト１６Ｂ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。

雄中間シャフト１６Ａは、雌中間シャフト１６Ｂに対して、軸方向に相対移動可能に、かつ、回転トルクを伝達可能に結合している。図示しないピニオンが、この入力軸３１の前端部に形成されている。また、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。

図２に示すように、アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、入力軸２２と出力軸２３が同一軸線上に、軸受２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃによって回転可能に軸支され、入力軸２２と出力軸２３は、トーションバー２４によって連結されている。出力軸２３にはウォームホイール２５が取り付けられ、ウォームホイール２５にウォーム２７が噛合っている。電動モータ２６のケース２６１がギヤハウジング２１に固定され、この電動モータ２６の図示しない回転軸にウォーム２７が結合されている。

また、入力軸２２の中間部の周囲には、上記トーションバー２４の捩れを検出するトルクセンサ２８が設けられている。上記ステアリングホイール１１からこの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、このトルクセンサ２８で検出する。この検出信号に応じて、電動モータ２６を駆動し、ウォーム２７とウォームホイール２５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。

図２から図６に示すように、本発明の実施例１の伸縮軸は、ステアリングシャフト１２の雌シャフト１２Ａと雄シャフト１２Ｂとの連結部に適用した例を示す。雌シャフト１２Ａの車体前方側（図２の左側）が、雄シャフト１２Ｂの車体後方側（図２の右側）に外嵌して連結されている。

図４に示すように、雌シャフト１２Ａは中空筒状に形成されており、その内周には、雌シャフト１２Ａの軸心１９から放射状に、軸方向溝４１、４１、４１、４１が、伸縮ストロークの全長にわたって、等間隔（９０度間隔）に４個形成されている。各軸方向溝４１は、軸心１９を通り、図４で左右に水平な中心線１９１、または、軸心１９を通り、図４で上下に垂直な中心線１９２に対して、角度θで形成された側面４１１、４１１を有している。

従って、一つの軸方向溝４１を構成する側面４１１と４１１との間の間隔は、半径方向外側に向かって狭くなる。また、この側面４１１、４１１の半径方向外端が、外側に向かって凸の円弧状の底面４１２に滑らかに接続され、側面４１１、４１１と底面４１２によって、各軸方向溝４１は、軸直角断面が略コの字形に形成されている。

また、この側面４１１、４１１の半径方向内端が、隣接する側面４１１、４１１の半径方向内端と、内側に向かって凸の円弧状の接続面４１４によって、滑らかに接続されている。

また、雄シャフト１２Ｂの車体後方側の大径部外周には、軸方向凸条５１、５１、５１、５１が、大径部外周の軸方向全長にわたって、軸心１９から放射状に、上記軸方向溝４１と同一位相位置に、等間隔（９０度間隔）に４個形成されている。

軸方向凸条５１は、上記した左右に水平な中心線１９１、または、上下に垂直な中心線１９２と平行な側面５１１、５１１を有している。従って、一つの軸方向凸条５１を構成する側面５１１と側面５１１との間の間隔は一定で、半径方向外側に向かって平行に形成されている。

また、この側面５１１、５１１の半径方向外端が、上下に垂直な中心線１９２、または、左右に水平な中心線１９１に対して直交する直線状の頂面５１２に接続され、側面５１１、５１１と頂面５１２によって、各軸方向凸条５１は、軸直角断面が略コの字形に形成されている。側面５１１、５１１の半径方向内端は、隣接する側面５１１、５１１の半径方向内端と、外側に向かって凸の円弧状の接続面５１４によって接続されている。

従って、雄シャフト１２Ｂの軸方向凸条５１の側面５１１、５１１と、雌シャフト１２Ａの軸方向溝４１の側面４１１、４１１との間には、半径方向外側に向かって間隔が狭くなる傾斜隙間６２が形成されている。

図４、図５に示すように、雄シャフト１２Ｂの外周と雌シャフト１２Ａの内周との間の隙間には、弾性部材で成形された４個の部分スリーブ７１が介挿されている。実施例１では、同一部品の４個の部分スリーブ７１を、雄シャフト１２Ｂの外周に外嵌して使用する。部分スリーブ７１は、傾斜スリーブ部７１２、連結スリーブ部７１４の二要素で構成される。この部分スリーブ７１を、中心線１９１及び１９２に対して線対称に配置している。

すなわち、傾斜スリーブ部７１２、７１２は、各々傾斜隙間６２、６２に介挿され、傾斜スリーブ部７１２、７１２の半径方向外端には、円弧状の連結スリーブ部７１４が形成されて、連結スリーブ部７１４は、円弧状の底面４１２と直線状の頂面５１２との間の外側円弧状隙間６４に介挿されて、隣接する傾斜スリーブ部７１２、７１２の半径方向外端に接続している。

図４、図５に示すように、傾斜スリーブ部７１２には、軸方向凸条５１の側面５１１に常時接触する凸条側接触面（内側接触面）７１２１と、軸方向溝４１の側面４１１に常時接触する溝側接触面（外側接触面）７１２２が形成されている。

また、傾斜スリーブ部７１２には、溝側接触面７１２２の半径方向外側に、軸方向溝４１の側面４１１との間に隙間δを有する凹部７１２３が形成されている。凹部７１２３は、軸方向溝４１の側面４１１との間に、隙間δが一定の平行隙間を有している。この凹部７１２３は、雄シャフト１２Ｂと雌シャフト１２Ａとの間で回転トルクを伝達した時に、軸方向溝４１の側面４１１と傾斜スリーブ部７１２との間に、常に隙間が確保されるような大きさに形成されている。

連結スリーブ部７１４は、傾斜スリーブ部７１２よりも薄肉に形成されている。従って、図３に示すように、雄シャフト１２Ｂの外周に部分スリーブ７１を４個外嵌すると、連結スリーブ部７１４が容易に弾性変形して、雄シャフト１２Ｂの外周にスリーブ７１を容易に外嵌することができる。

また、部分スリーブ７１が外嵌された雄シャフト１２Ｂに、雌シャフト１２Ａを外嵌すると、連結スリーブ部７１４が容易に弾性変形して、傾斜隙間６２に沿って傾斜スリーブ部７１２が円滑に介挿される。部分スリーブ７１は隣接する部分スリーブ７１には係合していないので、隣接する部分スリーブ７１は、雄シャフト１２Ｂの軸方向に直交する方向（半径方向）に互いに相対移動可能である。

部分スリーブ７１を雄シャフト１２Ｂの外周に外嵌する際には、図６に示す付勢部材としての板ばね８４を、雄シャフト１２Ｂの外周の頂面５１２と部分スリーブ７１の連結スリーブ部７１４の内周との間に介挿する。

板ばね８４は、薄いばね鋼を波形に成形したもので、板ばね８４の幅Ｗ２は、軸方向凸条５１の側面５１１と側面５１１との間の間隔Ｗ１よりも狭く形成されている。また、板ばね８４の長さＬ２は、部分スリーブ７１の軸方向の全長Ｌ１（図３参照）よりも若干短く形成されている。

次に、図３に示すように、雄シャフト１２Ｂの外周の４箇所の頂面５１２に、かつ、部分スリーブ７１の軸方向の両端部分に、半径方向外側に突出して、凸部（係止部）５１５をカシメ加工で成形する。

この凸部５１５が４個の部分スリーブ７１の軸方向の両端部分に各々当接して、４個の部分スリーブ７１が雄シャフト１２Ｂに対して軸方向に相対移動しないように固定している。他の例として、部分スリーブ７１を雌シャフト１２Ａに軸方向移動不能に固定してもよい。

続いて、図４に示すように、４個の部分スリーブ７１が外嵌された雄シャフト１２Ｂに、雌シャフト１２Ａを外嵌する。すると、傾斜スリーブ部７１２の溝側接触面７１２２は、雌シャフト１２Ａの側面４１１に対して所定の締代を有しているので、締代に抗して雄シャフト１２Ｂに雌シャフト１２Ａを外嵌すると、傾斜スリーブ部７１２（部分スリーブ７１）が半径方向（放射方向）内側に向かって移動する。

傾斜スリーブ部７１２が半径方向（放射方向）内側に移動すると、板ばね８４が雄シャフト１２Ｂの頂面５１２と連結スリーブ部７１４の内周との間に圧縮して介挿される。その結果、板ばね８４の付勢力によって、各々の部分スリーブ７１は半径方向（放射方向）外側に向かって付勢され、傾斜スリーブ部７１２が、傾斜隙間６２の最大隙間部側から最小隙間部側に向かって押圧される。そのため、雄シャフト１２Ｂと雌シャフト１２Ａとの間のガタが無く、かつ、雄シャフト１２Ｂと雌シャフト１２Ａとの間に所定の予圧が付与される。

この状態で、ステアリングホイール１１の車体前後方向位置を調節すると、アウターコラム１３Ａがインナーコラム１３Ｂに対してテレスコピック移動し、雌シャフト１２Ａが雄シャフト１２Ｂに対して軸方向に摺動する。

この雌シャフト１２Ａの軸方向の摺動で、傾斜スリーブ部７１２の溝側接触面７１２２が雌シャフト１２Ａの側面４１１に対して常に接触しながら摺動する。従って、傾斜スリーブ部７１２の溝側接触面７１２２は、摺動時の摩擦力によって徐々に摩耗するが、板ばね８４の弾性力によって、傾斜スリーブ部７１２には、傾斜隙間６２に傾斜スリーブ部７１２を押圧する方向の付勢力が常に作用しているため、ガタツキが発生しない。

すなわち、実施例１では、隣接する部分スリーブ７１は、雄シャフト１２Ｂの軸方向に直交する方向（半径方向）に相対移動可能であるため、板ばね８４の弾性力が部分スリーブ７１に全て伝達され、予圧力として効果的に作用する。

その結果、傾斜スリーブ部７１２の溝側接触面７１２２が摩耗しても、傾斜スリーブ部７１２の溝側接触面７１２２が摩耗した分だけ、傾斜隙間６２の最大隙間部から最小隙間部に向かって、板ばね８４の弾性力によって、傾斜スリーブ部７１２（部分スリーブ７１）をさらに押圧する。従って、傾斜スリーブ部７１２には所定の付勢力が常に作用する。

温度変化や湿度変化があると、合成樹脂で成形された部分スリーブ７１は、膨張や収縮を起こす。しかし、実施例１では、隣接する部分スリーブ７１は、雄シャフト１２Ｂの軸方向に直交する方向（半径方向）に相対移動可能であるため、膨張分や収縮分だけ傾斜隙間６２に沿って円滑に移動することができ、予圧力の変動が無く、雄シャフト１２Ｂと雌シャフト１２Ａとの間の軸方向の摺動抵抗が一定に維持される。

ステアリングホイール１１を回転させて、図示しない車輪を操舵すると、雌シャフト１２Ａと雄シャフト１２Ｂとの間には回転トルクが作用する。図５に示すように、回転トルクが作用すると、雄シャフト１２Ｂと雌シャフト１２Ａとの間の円周方向の相対変位量は、半径方向外側の相対変位量β２の方が半径方向内側の相対変位量β１よりも大きくなる。

従って、傾斜スリーブ部７１２の半径方向外側には半径方向内側よりも大きな圧縮力が作用する。しかし、傾斜スリーブ部７１２には、溝側接触面７１２２の半径方向外側に、軸方向溝４１の側面４１１との間に隙間δを有する凹部７１２３が形成されているため、凹部７１２３は軸方向溝４１の側面４１１には接触せず、傾斜スリーブ部７１２の半径方向外側には大きな面圧は作用しない。

そのため、傾斜スリーブ部７１２の耐久性が低下したり、雄シャフト１２Ｂと雌シャフト１２Ａとの間の軸方向の摺動抵抗が増大する不具合は生じない。

上記部分スリーブ７１の材質は、天然ゴム、合成ゴム、または、天然ゴムと合成ゴムの混合物で成形することが好ましい。また、部分スリーブ７１の材質は、天然ゴム、合成ゴム、または、天然ゴムと合成ゴムの混合物に、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で成形することが好ましく、射出成形で成形することができる。

上記部分スリーブ７１の材質は、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料を基本にし、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で成形することが好ましく、射出成形で成形することができる。

上記部分スリーブ７１の材質は、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料を基本にし、炭素繊維、カーボンビーズのうちの少なくともいずれか一つを含有させた材質で成形することが好ましく、射出成形で成形することができる。

実施例１では、隣接する部分スリーブ７１が互いに独立しているため、高い寸法精度を必要としない。また、形状が単純なため、部分スリーブ７１の搬送時に互いにからまることが無いため、取り扱いが容易となる。さらに、温度変化による熱変形があっても、摺動性能に対して悪影響を受けにくい。

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の伸縮軸を示し、雄シャフトに実施例２のスリーブを取り付け、雌シャフトを外嵌する前の状態を示す斜視図である。図８は図２のＡ−Ａ拡大断面図であり、雄シャフトに実施例２のスリーブを取り付け、スリーブの外周に雌シャフトを外嵌した状態を示す。図９は図８のＱ部拡大断面図である。以下の説明では、上記実施例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の変形例であって、実施例１とは異なる形状の凹部を形成するとともに、４個の部分スリーブ７１を、環状の１個のスリーブで構成した例である。

図８に示すように、実施例２の雌シャフト１２Ａ、雄シャフト１２Ｂは実施例１と同一形状に形成され、雄シャフト１２Ｂの外周と雌シャフト１２Ａとの間の隙間には、弾性部材で成形された環状の１個のスリーブ７２が介挿されている。スリーブ７２は、傾斜スリーブ部７１２、付勢スリーブ部７１３、連結スリーブ部７１４の三要素で構成されている。

傾斜スリーブ部７１２は傾斜隙間６２に介挿され、付勢スリーブ部７１３は、円弧状の接続面５１４と円弧状の接続面４１４との間の内側円弧状隙間６３に介挿されている。また、傾斜スリーブ部７１２の半径方向外端には、波形形状の連結スリーブ部７１４が形成されて、連結スリーブ部７１４は、円弧状の底面４１２と円弧状の頂面５１２との間の外側円弧状隙間６４に介挿されて、隣接する傾斜スリーブ部７１２、７１２の半径方向外端に接続している。

図８、図９に示すように、傾斜スリーブ部７１２には、軸方向凸条５１の側面５１１に常時接触する凸条側接触面（内側接触面）７１２１と、軸方向溝４１の側面４１１に常時接触する溝側接触面（外側接触面）７１２２が形成されている。

また、傾斜スリーブ部７１２には、溝側接触面７１２２の半径方向外側に、軸方向溝４１の側面４１１との間に隙間δを有する凹部７１２４が形成されている。凹部７１２４は、軸方向溝４１の側面４１１との間に、隙間δが半径方向外側に向かって拡大する傾斜隙間を有している。この凹部７１２４は、雄シャフト１２Ｂと雌シャフト１２Ａとの間で回転トルクを伝達した時に、軸方向溝４１の側面４１１と傾斜スリーブ部７１２との間に、常に隙間が確保されるような大きさに形成されている。

付勢スリーブ部７１３及び連結スリーブ部７１４は、傾斜スリーブ部７１２よりも薄肉に形成されている。従って、雄シャフト１２Ｂの外周にスリーブ７２を外嵌すると、付勢スリーブ部７１３及び連結スリーブ部７１４が半径方向外側に弾性的に拡径して、雄シャフト１２Ｂの外周にスリーブ７２を容易に外嵌することができる。

付勢スリーブ部７１３の肉厚は、円弧状の接続面５１４と円弧状の接続面４１４との間の内側円弧状隙間６３の間隔よりも薄肉に形成されて、軸心１９側に向かって凸状に折り曲げられて弾性変形し、一山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雄シャフト１２Ｂの接続面５１４に常時接触している。従って、付勢スリーブ部７１３は、内側円弧状隙間６３内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部７１２に常時付勢力を付与することを可能にしている。

また、連結スリーブ部７１４の肉厚は、実施例１よりも薄肉に形成されて、一山の波形に屈曲して形成されている。そして、この波形の山の頂点が雄シャフト１２Ｂの頂面５１２に常時接触し、雌シャフト１２Ａの底面４１２との間には常時隙間を有している。従って、連結スリーブ部７１４は、外側円弧状隙間６４内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部７１２の移動に追従して、連結スリーブ部７１４が円滑に弾性変形することを可能にしている。

付勢スリーブ部７１３が弾性変形するため、付勢スリーブ部７１３の弾性力によって、傾斜スリーブ部７１２には、傾斜隙間６２に傾斜スリーブ部７１２を押圧する方向の付勢力が作用する。従って、雄シャフト１２Ｂと雌シャフト１２Ａとの間のガタが無く、かつ、雄シャフト１２Ｂと雌シャフト１２Ａとの間に所定の予圧が付与される。

次に、図７、図８に示すように、雄シャフト１２Ｂの外周の、１８０度位相の異なる２箇所の頂面５１２、５１２（図７、図８の上下方向の２箇所）に、かつ、スリーブ７２の軸方向の両端部分に、半径方向外側に突出して、凸部５１５、５１５をカシメ加工で成形する。

この凸部５１５、５１５がスリーブ７２の軸方向の両端部分に当接して、スリーブ７２が雄シャフト１２Ｂに対して軸方向に相対移動しないように固定している。他の例として、スリーブ７２を雌シャフト１２Ａに軸方向移動不能に固定してもよい。

続いて、図８に示すように、スリーブ７２が外嵌された雄シャフト１２Ｂに、雌シャフト１２Ａを外嵌する。すると、傾斜スリーブ部７１２の溝側接触面７１２２は、雌シャフト１２Ａの側面４１１に対して所定の締代を有しているので、締代に抗して雄シャフト１２Ｂに雌シャフト１２Ａを外嵌すると、傾斜スリーブ部７１２が内側円弧状隙間６３側に移動する。

傾斜スリーブ部７１２が内側円弧状隙間６３側に移動すると、薄肉に形成された付勢スリーブ部７１３は、傾斜スリーブ部７１２に押されて、内側円弧状隙間６３内で自由に弾性変形する。

また、連結スリーブ部７１４は、一山の波形に屈曲して形成され、この波形の山の頂点が雄シャフト１２Ｂの頂面５１２に常時接触し、雌シャフト１２Ａの底面４１２との間には常時隙間を有している。従って、連結スリーブ部７１４は、外側円弧状隙間６４内で自由に弾性変形し、傾斜スリーブ部７１２が内側円弧状隙間６３側に円滑に移動するようにしている。

この雌シャフト１２Ａの軸方向の摺動で、傾斜スリーブ部７１２の溝側接触面７１２２が雌シャフト１２Ａの側面４１１に対して常に接触しながら摺動する。従って、傾斜スリーブ部７１２の溝側接触面７１２２は、摺動時の摩擦力によって徐々に摩耗するが、付勢スリーブ部７１３の弾性力によって、傾斜スリーブ部７１２には、傾斜隙間６２に傾斜スリーブ部７１２を押圧する方向の付勢力が常に作用しているため、予圧力が持続する。

すなわち、傾斜スリーブ部７１２の溝側接触面７１２２が摩耗しても、傾斜スリーブ部７１２の溝側接触面７１２２が摩耗した分だけ、傾斜隙間６２の下方の最大隙間部から上方の最小隙間部に向かって、付勢スリーブ部７１３の弾性力によって、傾斜スリーブ部７１２をさらに押圧する。従って、傾斜スリーブ部７１２には所定の付勢力が常に作用する。

ステアリングホイール１１を回転させて、図示しない車輪を操舵すると、雌シャフト１２Ａと雄シャフト１２Ｂとの間には回転トルクが作用する。図９に示すように、回転トルクが作用すると、雄シャフト１２Ｂと雌シャフト１２Ａとの間の円周方向の相対変位量は、半径方向外側の相対変位量β２の方が半径方向内側の相対変位量β１よりも大きくなる。

従って、傾斜スリーブ部７１２の半径方向外側には半径方向内側よりも大きな圧縮力が作用する。しかし、傾斜スリーブ部７１２には、溝側接触面７１２２の半径方向外側に、軸方向溝４１の側面４１１との間に隙間δを有する凹部７１２４が形成されているため、凹部７１２４は軸方向溝４１の側面４１１には接触せず、傾斜スリーブ部７１２の半径方向外側には大きな面圧は作用しない。

上記実施例では、溝側接触面７１２２の半径方向外側に凹部７１２３、７１２４が形成されているが、凸条側接触面７１２１の半径方向外側に凹部を形成してもよい。

上記実施例では、雌シャフト１２Ａ側に軸方向溝４１が形成され、雄シャフト１２Ｂ側に軸方向凸条５１が形成されているが、雌シャフト１２Ａ側に軸方向凸条を形成し、雄シャフト１２Ｂ側に軸方向溝を形成してもよい。

また、上記実施例では、軸方向溝４１及び軸方向凸条５１が、等間隔に４個形成されているが、複数であればよい。さらに、上記実施例では、ステアリングシャフト１２に本発明を適用した例について説明したが、中間シャフト１６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。

さらに、上記実施例において、軸方向溝を有する雌シャフト１２Ａの外周面の形状は、円形、矩形及び多角形にしてもよく、雌シャフト１２Ａの軸方向溝と相似形状にする必要はない。

また、上記実施例において、凸部５１５を雌シャフト１２Ａの内周面に、かつ、スリーブの軸方向の両端部分に、半径方向内側に突出して成形し、スリーブが雌シャフト１２Ａに対して軸方向に相対移動しないように固定してもよい。

本発明の実施例１のステアリング装置の全体を示し、一部を切断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１の要部の縦断面図である。本発明の実施例１の伸縮軸を示し、雄シャフトに実施例１の部分スリーブを取り付け、雌シャフトを外嵌する前の状態を示す斜視図である。図２のＡ−Ａ拡大断面図であり、雄シャフトに実施例１の部分スリーブを取り付け、部分スリーブの外周に雌シャフトを外嵌した状態を示す。図４のＰ部拡大断面図である。部分スリーブに予圧を付与する板ばね単体を示し、（１）は板ばね単体の平面図、（２）は（１）のＲ矢視図である。本発明の実施例２の伸縮軸を示し、雄シャフトに実施例２のスリーブを取り付け、雌シャフトを外嵌する前の状態を示す斜視図である。図２のＡ−Ａ拡大断面図であり、雄シャフトに実施例２のスリーブを取り付け、スリーブの外周に雌シャフトを外嵌した状態を示す。図８のＱ部拡大断面図である。

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アウターシャフト（雌シャフト）
１２Ｂインナーシャフト（雄シャフト）
１２１Ｂ大径軸部
１２２Ｂ小径軸部
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
１９軸心
１９１、１９２中心線
２０アシスト装置
２１ギヤハウジング
２２入力軸
２２１内径孔
２３出力軸
２４トーションバー
２５ウォームホイール
２６電動モータ
２６１ケース
２７ウォーム
２８トルクセンサ
２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ軸受
３０ステアリングギヤ
３１入力軸
３２タイロッド
４１軸方向溝
４１１側面
４１２底面
４１４接続面
５１軸方向凸条
５１１側面
５１２頂面
５１４接続面
５１５凸部
６２傾斜隙間
６３内側円弧状隙間
６４外側円弧状隙間
７１部分スリーブ
７１２傾斜スリーブ部
７１２１凸条側接触面（内側接触面）
７１２２溝側接触面（外側接触面）
７１２３、７１２４凹部
７１３付勢スリーブ部
７１４連結スリーブ部
７２スリーブ
８４板ばね

Claims

軸心から略放射状に複数の軸方向凸条が形成された雄シャフト、
上記雄シャフトの軸方向凸条に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌し、上記軸方向凸条と同一位相位置に、軸方向凸条との間に隙間を有する複数の軸方向溝が形成された雌シャフト、
上記雄シャフトの軸方向凸条と雌シャフトの軸方向溝との間の隙間に介挿された弾性変形可能なスリーブを備え、
上記スリーブは、
上記軸方向凸条に常時接触して回転トルクを伝達する凸条側接触面と、
上記軸方向溝に常時接触して回転トルクを伝達する溝側接触面と、
上記凸条側接触面または溝側接触面のいずれか一方の半径方向外側に形成され、上記雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルク非伝達時、及び回転トルク伝達時に、上記軸方向凸条または軸方向溝との間に隙間が形成される凹部とを有すること
を特徴とする伸縮軸。
請求項１に記載された伸縮軸において、
上記スリーブは、
上記軸方向凸条と軸方向溝との間の隙間に形成され、間隔が所定の傾斜で変化する傾斜隙間に介挿された傾斜スリーブ部を有し、
この傾斜スリーブ部に上記凸条側接触面と溝側接触面が形成されていること
を特徴とする伸縮軸。
請求項２に記載された伸縮軸において、
上記傾斜スリーブ部を有し、上記軸方向凸条と軸方向溝との間の隙間に複数配置された部分スリーブ、
上記雄シャフトに形成され、雄シャフトの軸方向に直交する方向に相対移動可能に、かつ、雄シャフトの軸方向に相対移動不能に、上記部分スリーブを雄シャフトに係止する係止部、
上記傾斜スリーブ部を上記傾斜隙間の最大隙間部側から最小隙間部側に向かって付勢して部分スリーブに予圧を付与する付勢部材を備えたこと
を特徴とする伸縮軸。
請求項３に記載された伸縮軸において、
上記凹部は、
上記軸方向凸条または軸方向溝との間の隙間が略一定の平行隙間を形成していること
を特徴とする伸縮軸。
請求項３に記載された伸縮軸において、
上記凹部は、
上記軸方向凸条または軸方向溝との間の隙間が半径方向外側に向かって拡大する傾斜隙間を形成していること
を特徴とする伸縮軸。
請求項１から請求項５までのいずれかに記載された伸縮軸を有するステアリング装置。