JP2009191951A - 伸縮軸 - Google Patents

Abstract

【課題】緩衝材３５を構成する各緩衝素子３６の楔状部分４２、４２を、楔状空間４１、４１の幅が狭くなる方向に付勢できる構造を、安価に得る。
【解決手段】上記両楔状部分４２、４２と連続部４３とを、同一材料により一体に構成する。そして、このうちの連続部４３を隙間４６に、上記両楔状部分４２、４２を各楔状空間４１、４１内に、それぞれ配置する。この状態で、これら両楔状部分４２、４２を、自由状態から、それぞれが配置される楔状空間４１、４１の円周方向に関する幅が広くなる方向に変位させる。そして、上記連続部４３の湾曲部４７を弾性的に引っ張り、この湾曲部４７の弾性復元力により、上記両楔状部分４２、４２を、それぞれの楔状空間４１、４１の円周方向に関する幅が狭くなる方向に付勢する。
【選択図】図２

Description

この発明に係る伸縮軸は、例えば、自動車のステアリング装置を構成するステアリングシャフトや中間シャフト等、回転トルクを伝達自在で、且つ、軸方向に伸縮可能なシャフトとして使用する。特に、本発明は、インナーシャフトとアウターシャフトとの係合部のがたつきを防止するものである。

自動車のステアリング装置として、操舵輪に舵角を付与する為に運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力を軽減すべく、電動モータによる補助動力を付与する装置である電動式パワーステアリング装置が、従来から知られ、更に使用されている。図９は、この様な電動式パワーステアリング装置１の１例を示している。この電動式パワーステアリング装置１は、後端部（図９の右端部）にステアリングホイール２を固定した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を挿通自在なステアリングコラム４と、このステアリングシャフト３に補助トルクを付与する為の操舵力補助装置（アシスト装置）５と、上記ステアリングシャフト３の回転に基づきタイロッド６、６を変位させる（押し引きする）為のステアリングギヤユニット７とを備える。このうちのステアリングシャフト３は、インナーシャフト８とアウターシャフト９とを、回転力の伝達自在に、且つ軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせて成る。これらインナーシャフト８とアウターシャフト９とは、軸方向に相対変位する事で上記ステアリングホイール２の前後位置の調節を可能にする他、衝突事故の際には上記ステアリングシャフト３の全長を縮める。

又、上記ステアリングシャフト３を挿通した筒状の上記ステアリングコラム４は、インナーコラム１０とアウターコラム１１とをテレスコープ状に組み合わせて成り、上記ステアリングホイール２の前後位置の調節を可能にする他、衝突事故の際には、上記ステアリングシャフト３と共に全長を縮める。上記インナーコラム１０の前端部（図９の左端部）は、上記操舵力補助装置５を構成するギヤハウジング１２の後端面に結合固定している。又、上記インナーシャフト８は、このギヤハウジング１２内に挿入し、このインナーシャフト８の前端部を、上記操舵力補助装置５を構成する入力軸に結合している。又、この入力軸にトーションバーを介して連結された、同じく上記操舵力補助装置５を構成する出力軸１３の前端部を、上記ギヤハウジング１２の前端面から突出させている。

又、上記ステアリングコラム４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１５の一部に支承している。又、この支持ブラケット１４と車体１５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に前方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る様にしている。又、チルト機構及びテレスコピック機構を設ける事により、前記ステアリングホイール２の前後位置及び高さ位置の調節を自在としている。この様なチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知な構造と同様であり、本発明の要旨とも関係しない為、詳しい図示並びに説明は省略する。

又、上記操舵力補助装置５を構成する上記出力軸１３の前端部は、自在継手１６を介して、中間シャフト１７の後端部に連結している。又、この中間シャフト１７の前端部に、別の自在継手１８を介して、前記ステアリングギヤユニット７の入力軸１９を連結している。上記中間シャフト１７は、インナーシャフト２０とアウターシャフト２１とを、回転力の伝達自在に、且つ軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせて成る。これらインナーシャフト２０とアウターシャフト２１とは、衝突時に互いに軸方向に相対変位する事で、上記中間シャフト１７の全長を縮める。

又、上記ステアリングギヤユニット７は、図示しないラックとピニオンとを備え、このうちのピニオンに上記入力軸１９を結合している。又、このピニオンと噛合する上記ラックは、両端部に前記タイロッド６、６を連結しており、このラックの軸方向変位に基づいてこれら各タイロッド６、６を押し引きする事で、図示しない操舵輪に所望の舵角を付与する。又、上記操舵力補助装置５は、電動モータ２２によりウォーム減速機を介して、前記出力軸１３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを付与する。

上述の様に構成する電動式パワーステアリング装置１の場合、上記操舵力補助装置５の出力軸１３から出力されるトルクは、前記ステアリングホイール２から前記ステアリングシャフト３に加えられるトルクよりも大きくできる。即ち、上記出力軸１３から出力されるトルクを、上記操舵力補助装置５を構成する上記電動モータ２２から上記ウォーム減速機を介して加えられる補助動力分だけ大きくできる。従って、上記操舵輪に舵角を付与する為に運転者が上記ステアリングホイール２を操作する為に要する力を、上記操舵力補助装置５の補助動力分だけ小さくできる。尚、ステアリングギヤユニット７の周辺部に操舵力補助装置を設ける事により、電動式パワーステアリング装置を構成する場合もある。

上述の様な自動車の電動式パワーステアリング装置１を構成する、ステアリングシャフト３や中間シャフト１７を、衝突時等、軸方向の衝撃が加わった場合に全長が縮まる構造とする技術が、従来から知られている。又、上記ステアリングシャフト３を、軸方向の伸縮を自在として、運転者の体格に応じて前記ステアリングホイール２の位置を調節する、所謂テレスコピック機能を有する構造も、従来から知られている。この様なステアリングシャフト３や中間シャフト１７に適用する構造として、回転力の伝達を自在で、且つ、軸方向に伸縮可能な伸縮軸が、例えば、特許文献１〜３に記載されている様に、従来から知られている。

これら各特許文献１〜３に記載された従来構造の場合、伸縮軸を伸縮させる為にこの伸縮軸を構成するインナーシャフトとアウターシャフト（上述のインナーシャフト８、２０、アウターシャフト９、２１にそれぞれ相当）との相対変位を円滑に行うと共に、これら両シャフト同士の係合部のがたつきを防止し、回転伝達時に異音が生じる事を防止すべく、これら両シャフト同士の間に緩衝材（スリーブ）を設けている。このうちの特許文献１に記載された構造を、図１０に示す。この図１０に示す伸縮軸２３は、インナーシャフト２４の外周面とアウターシャフト２５の内周面との間に、合成樹脂製のスリーブ２６を配置している。又、これら両周面同士の間の円周方向複数個所には、隙間２７、２７が存在する。上記スリーブ２６は、上記両シャフト２４、２５同士の間でトルクを伝達する場合に、上記各隙間２７、２７内で弾性変形可能である。これにより、適切な遊びを確保しつつトルク伝達を可能としている。

一方、特許文献２に記載された伸縮軸２３ａの場合、図１１に示す様に、インナーシャフト２４ａの外周面とアウターシャフト２５ａの内周面との間に、合成樹脂製のスリーブ２６ａを配置している。又、このスリーブ２６ａの外周面の一部と上記アウターシャフト２５ａの内周面の一部との間に、互いに離れる方向に押圧される１対の楔状部材２８、２８を設けている。

即ち、上記スリーブ２６ａの外周面の一部と上記アウターシャフト２５ａの内周面の一部との間に楔状の空間を形成し、この空間内に上記両楔状部材２８、２８を配置すると共に、これら両楔状部材２８、２８同士の間にばね２９を、弾性的に圧縮した状態で配置している。そして、このばね２９の弾性により、上記楔状部材２８、２８を上記空間の幅が小さくなる方向にそれぞれ押し付け、上記スリーブ２６ａの外周面の一部と上記アウターシャフト２５ａの内周面の一部とに、これら両周面同士が互いに離れる方向の力を付与している。これにより、上記インナーシャフト２４ａと上記アウターシャフト２５ａとの間でがたつきが生じる事を防止している。

又、特許文献３に記載された伸縮軸２３ｂの場合、図１２に示す様に、インナーシャフト２４ｂの外周面とアウターシャフト２５ｂの内周面との間の一部に楔状の空間を設け、この空間内に、スリーブ２６ｂの円周方向複数個所に設けた楔状部分３０、３０を配置している。そして、これら各楔状部分３０、３０をばね３１、３１により、上記空間の幅が狭くなる方向に押圧している。これにより、やはり、上記インナーシャフト２４ｂと上記アウターシャフト２５ｂとの間でがたつきが生じる事を防止している。

上述の各従来構造のうち、図１０に示した従来構造の第１例の場合、両シャフト２４、２５同士のがたつきを防止する為には、これら両シャフト２４、２５同士の隙間とスリーブ２６の厚さとの関係を適切に規制する必要があり、加工精度が要求される。又、このスリーブ２６が、上記両シャフト２４、２５の周面との摺接により擦り減って、厚さが小さくなった場合、これら両シャフト２４、２５同士のがたつきを防止できない。

これに対して、図１１、１２にそれぞれ示した従来構造の第２、３例の場合、楔状部材２８、２８或は楔状部分３０、３０を、スリーブ２６ａの外周面の一部とアウターシャフト２５ａの内周面の一部との間に、或は、インナーシャフト２４ｂの外周面の一部とアウターシャフト２５ｂの内周面の一部との間に存在する楔状の空間に、これら両周面の一部と弾性的に当接させた状態で配置している。この為、スリーブ２６ａ、２６ｂの厚さが小さくなっても、上記両シャフト２４ａ、２５ａ（或は２４ｂ、２５ｂ）同士の間のがたつきが大きくなる事を防止できる。

この様な従来構造の第２、３例のうち、図１１に示した従来構造の第２例の場合、楔状部材２８、２８を楔状の空間の幅が狭くなる方向に付勢する為に、これら各楔状部材２８、２８とは別に、ばね２９及びスリーブ２６を設けている。従って、部品点数が多く、組み付け性が良くない為、製造コストが上昇する。又、組み付け誤差等により、性能にばらつきが生じる可能性がある。一方、図１２に示した従来構造の第３例の場合、楔状部分３０、３０とばね３１とを一体として結合している為、組み付け性は良好にできる。但し、互いに別部材である、上記楔状部分３０、３０とばね３１とを結合する工程が必要になると共に部品点数が多くなり、やはり、製造コストが高くなる。

米国特許第６１４９５２６号明細書 特開平５−１１６６３３号公報 米国特許第５４６０５７４号明細書

本発明は、上述の様な事情に鑑み、緩衝材の楔状部分を楔状空間の幅が狭くなる方向に付勢できる構造を、安価に得るべく発明したものである。

本発明の伸縮軸は、インナーシャフトと、アウターシャフトと、緩衝材とを備える。
このうちのインナーシャフトは、外周面の円周方向複数個所に、径方向外方に突出するインナー側突条と径方向内方に凹むインナー側凹溝とのうちの何れかである、インナー側係合部を、軸方向に設けている。
又、上記アウターシャフトは、上記インナーシャフトを挿入自在で、内周面の円周方向複数個所で上記各インナー側係合部と整合する位置に、上記各インナー側突条がそれぞれ進入可能なアウター側凹溝と上記各インナー側凹溝にそれぞれ進入可能なアウター側突条とのうちの何れかである、アウター側係合部を、軸方向に設けている。
又、上記緩衝材は、上記インナーシャフトとアウターシャフトとの間に存在する。
そして、このインナーシャフトをこのアウターシャフト内に挿入した状態で、これら両シャフト同士の間で上記緩衝材を介して回転の伝達が可能で、且つ、これら両シャフト同士が互いに軸方向に相対変位可能としている。

又、上記各インナー側係合部の円周方向に関する両側面と、上記各アウター側係合部の円周方向に関する両側面とのうち、円周方向に関して互いに対向する側面同士の間部分を、上記両シャフトの径方向一方に向かう程互いの間隔が狭くなる楔状空間としている。
更に、上記緩衝材の円周方向複数個所に設けた、上記両シャフトの径方向一方に向かう程円周方向に関する厚さが小さくなる楔状部分を、上記各楔状空間にそれぞれ配置すると共に、これら各楔状部分を径方向一方に付勢している。

特に、本発明の伸縮軸の場合、上記緩衝材は、上記インナー、アウター各係合部毎にそれぞれ配置される複数の緩衝素子から成る。
これら各緩衝素子は、それぞれ、１対の楔状部分と、これら両楔状部分の厚さが小さくなる方の先端部同士を連続させる連続部とを、同一材料により一体に構成したものである。
そして、このうちの連続部を、上記インナー側或はアウター側各突条の先端面と、アウター側或はインナー側各凹溝の底面との間に、上記１対の楔状部分を上記各楔状空間内に、それぞれ配置した状態で、これら両楔状部分が、自由状態から、それぞれが配置される楔状空間の円周方向に関する幅が広くなる方向に変位している。
これと共に、上記連続部の一部が弾性的に引っ張られており、この連続部の一部の弾性復元力により、上記両楔状部分が、それぞれの楔状空間の円周方向に関する幅が狭くなる方向に付勢されている。

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に記載した発明の様に、上記連続部の他部を、この連続部を上記インナー側或はアウター側各突条の先端面と上記アウター側或はインナー側各凹溝の底面との間に配置した状態で、これら各凹溝の底面とは接触しないが、上記各突条の先端面には当接するものとする。
又、より好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、上記連続部の一部を、他部よりも肉厚を小さくし、自由状態で湾曲させる。そして、この連続部の一部を、この連続部を上記インナー側或はアウター側各突条の先端面と上記アウター側或はインナー側各凹溝の底面との間に配置した状態で、これら各突条の先端面とこれら各凹溝の底面との何れにも接触しないものとする。

上述の様な本発明の伸縮軸によれば、緩衝材の楔状部分を楔状空間の幅が狭くなる方向に付勢できる構造を、安価に得られる。
即ち、本発明の場合、両楔状部分を付勢する為に、別のばね等の弾性材を設ける必要がない為、緩衝材の組み付け性が良好になると共に、部品点数を減らす事ができる。この結果、製造コストを低減できる。又、弾性材を緩衝素子と別途組み付ける必要がない為、組み付け誤差による性能のばらつきを抑えられる。

又、請求項２に記載した発明の場合、両楔状部分が、自由状態から、それぞれが配置される楔状空間の円周方向に関する幅が広くなる方向に変位する際、連続部の他部が各突条の先端面と当接している為、この連続部全体としては、同方向に変位する事はない。その代わりに、上記連続部の一部が弾性的に引っ張られる。そして、この連続部の一部の弾性復元力により、上記楔状部分を上記楔状空間の幅が狭くなる方向に付勢できる。

更に、請求項３に記載した発明の場合、弾性変形の際、上記連続部の一部が湾曲した状態から伸びる方向に変形する。この連続部の一部は、上記各突条の先端面と各凹溝の底面との何れにも接触していない為、この様な変形は円滑に行われる。この結果、各緩衝素子の組み付け性が悪化する事がなく、且つ、両楔状部分を各楔状空間の幅が狭くなる方向に、安定した力により付勢できる。

［実施の形態の第１例］
図１〜４は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の伸縮軸３２は、例えば、前述の図９に示した、電動式パワーステアリング装置１を構成するステアリングシャフト３又は中間シャフト１７として使用する。上記伸縮軸３２は、インナーシャフト３３（図９のインナーシャフト８、２０に相当）とアウターシャフト３４（図９のアウターシャフト９、２１に相当）との間に、緩衝材３５を配置して成る。この緩衝材３５は、複数の緩衝素子３６、３６から構成される。これら各緩衝素子３６、３６は、後述する、上記インナーシャフト３３の外周面に形成した複数の突条３７、３７に、それぞれ、やはり後述する「実施の形態の第２例」で述べる図６の構造と同様に、外嵌している。本例の場合、上記各緩衝素子３６、３６は、それぞれが独立した（分離した）状態で、上記各突条３７、３７の周囲に配置されている。

上記緩衝材３５は、例えば、合成樹脂、ゴム、これらの混合物等の高分子材料、或は、ばね鋼等の十分な弾性を有する金属により構成する。このうちの合成樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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等の合成樹脂のうちから選択される、１種類若しくは複数種類の合成樹脂を含むものが挙げられる。又、これらの合成樹脂に、二硫化モリブデン（MoS₂）、グラファイト、フッ素化合物等の固体潤滑剤のうちの１種類或は複数種類の固体潤滑剤を含ませても良い。更に、炭素繊維、カーボンビーズの何れか或は双方を含ませても良い。

又、上述の様な合成樹脂材料以外の高分子材料としては、天然ゴム、合成ゴム、或は、これらの混合物から成るゴムを使用する事もできる。更に、これらのゴム材に、二硫化モリブデン（MoS₂）、グラファイト、フッ素化合物等の固体潤滑剤のうちの１種類或は複数種類の固体潤滑剤を含ませても良い。

又、前記インナーシャフト３３とアウターシャフト３４とは、例えば、鉄に炭素が０．０４重量％以上含まれた炭素鋼製としている。尚、軽量化を図るべく、上記両シャフト３３、３４の一方又は双方（耐食性を考慮して、好ましくは双方）を、アルミニウム合金製としても良い。又、本例の様に、電動式パワーステアリング装置１に組み込む場合、上記インナーシャフト３３の外接円の直径は、２０〜４０mm程度とする事が好ましい。又、上記両シャフト３３、３４の成形方法としては、冷間鍛造、熱間鍛造、プレス、スウェージング、引抜成形、押出成形、切削等の機械加工が挙げられる。

上記両シャフト３３、３４のうちのインナーシャフト３３は、外周面の円周方向複数個所（図示の例では３個所）に、径方向外方に突出する、前記突条３７、３７を形成している。これら各突条３７、３７が、特許請求の範囲に記載したインナー側係合部に相当する。又、上記アウターシャフト３４は、内周面の円周方向複数個所でこれら各突条３７、３７と整合する位置に、径方向外方に凹む凹溝３８、３８を形成している。これら各凹溝３８、３８が、特許請求の範囲に記載したアウター側係合部に相当する。上記インナーシャフト３３を上記アウターシャフト３４内に挿入した状態では、上記各凹溝３８、３８内に上記各突条３７、３７が進入する。従って、上記両シャフト３３、３４が回転方向に相対変位すると、上記各突条３７、３７と上記各凹溝３８、３８とが、前記緩衝材３５を介して、互いに噛み合う。

上記インナーシャフト３３とアウターシャフト３４とを組み付ける場合には、上記各突条３７、３７を上記各凹溝３８、３８内に進入させる。上記インナーシャフト３３の外周面には、前述の様に、緩衝材３５を構成する各緩衝素子３６、３６が外嵌されている為、上記両シャフト３３、３４同士の組み付け後には、上記各突条３７、３７と上記各凹溝３８、３８との間に、それぞれ上記各緩衝素子３６、３６が存在する状態となる。

又、本例の場合、上記各突条３７、３７の円周方向に関する両側面３９、３９を、互いに平行に形成している。又、これら各突条３７、３７の中心線の方向と上記両シャフト３３、３４の径方向（アウターシャフト３４に就いては、両シャフト３３、３４の何れにもトルクが作用していない中立状態での径方向）とを一致させている。尚、各突条３７、３７の中心線とは、上記両側面３９、３９同士の中央部（両側面３９、３９同士の間に存在し、それぞれの側面３９、３９からの距離が同じ部分）を通る線を言う。本例の場合、これら両側面３９、３９は互いに平行である為、これら両側面３９、３９と上記中心線とは平行になる。

又、上記各凹溝３８、３８の円周方向に関する両側面４０、４０を、上記両シャフト３３、３４の径方向外方に向かう程互いに近づく方向に傾斜した状態で形成している。この為、径方向外方に向かう程、上記両側面３９、４０同士の間隔（円周方向に関する幅）が狭くなる。そして、これら両側面３９、４０同士の間部分を、楔状空間４１、４１としている。

又、前記緩衝材３５の円周方向複数個所には、上記両シャフト３３、３４の径方向外方に向かう程円周方向に関する厚さが小さくなる楔状部分４２、４２を、上記各楔状空間４１、４１と同数設けている。即ち、上記緩衝材３５を構成する各緩衝素子３６、３６毎に、上記楔状部分４２、４２を１対ずつ設けている。これら各楔状部分４２、４２は、上記緩衝材３５を上記両シャフト３３、３４同士の間に配置した状態で、上記各楔状空間４１、４１内にそれぞれ配置される。

又、本例の場合、上記各突条３７、３７の円周方向に関する両側面３９、３９と、上記各凹溝３８、３８の円周方向に関する両側面４０、４０とのうち、円周方向に関して互いに対向する側面３９、４０同士が成す角度（楔角度）θを、摩擦角よりも小さくしている。この摩擦角とは、上記両シャフト３３、３４の間で回転トルクが作用した場合に、上記緩衝材３５を構成する楔状部分４２、４２が、楔状空間４１、４１内を上記各側面３９、４０に沿って、上記両シャフト３３、３４の径方向に移動を開始する角度である。上述の様な楔角度θは、上記両シャフト３３、３４の間で作用する回転トルクの最大値、上記各楔状部分４２、４２と上記各側面３９、４０との間の摩擦係数（∝摩擦角）、次述する各緩衝素子３６、３６の連続部４３の弾性復元力を考慮して定める。

又、本例の場合、上記各緩衝素子３６、３６を構成する、１対の楔状部分４２、４２の厚さが小さくなる方の先端部同士を連続させて、上記連続部４３としている。即ち、上記各突条３７、３７の両側面３９、３９と上記各凹溝３８、３８の両側面４０、４０との間にそれぞれ存在する、１対の楔状部分４２、４２同士を、上記各突条３７、３７の先端面４４と上記各凹溝３８、３８の底面４５との間の隙間４６を介して連続させ、この隙間４６内に存在する部分を上記連続部４３としている。

この連続部４３は、上記両シャフト３３、３４に組み付けた場合の径方向外側面を、径方向外方に突出する様に湾曲させ、同じく径方向内側面を、中央部を両端部よりも径方向外方に凹ませた段付形状としている。そして、この中央部（特許請求の範囲に記載した連続部の一部に相当）を、上記両シャフト３３、３４に組み付けた場合の径方向外方に突出する様に湾曲した湾曲部４７としている。又、両端部（特許請求の範囲に記載した連続部の他部に相当）を、上記湾曲部４７よりも同じく径方向内方に突出させ、それぞれの径方向内側面を上記各突条３７、３７の先端面４４に当接させる、当接部４８、４８としている。又、本例の場合、上記湾曲部４７の肉厚を薄くして弾性変形し易くすると共に、上記各当接部４８、４８をこの湾曲部４７よりも肉厚を十分に大きくし、この湾曲部４７よりも弾性変形しにくくしている。

上述の様に構成する有する各緩衝素子３６、３６を上記両シャフト３３、３４に組み付けた状態で、上記連続部４３の湾曲部４７は、上記各突条３７、３７の先端面４４と各凹溝３８、３８の底面４５との何れにも接触しない。一方、上記連続部４３の当接部４８、４８は、これら各凹溝３８、３８の底面４５には接触しないが、上記各突条３７、３７の先端面４４には当接する。そして、上記連続部４３を前記隙間４６内に、前記１対の楔状部分４２、４２を前記各楔状空間４１、４１内に、それぞれ配置した状態で（組み付ける過程で）、これら両楔状部分４２、４２が、図３に示す自由状態から、図２、４に矢印で示す様に、それぞれが配置される楔状空間４１、４１の円周方向に関する幅が広くなる方向に（各部の弾性変形に基づいて）変位する。

この際、上記連続部４３は、上記両当接部４８、４８と上記各突条３７、３７の先端面４４とが当接している為、全体としては、上記両楔状部分４２、４２が変位する方向に変位する事はない。その代わりに、上記両当接部４８、４８が上記先端面４４に沿って、互いに離れる方向に変位し、上記連続部４３の湾曲部４７が、図４に矢印で示す様に、円周方向に弾性的に引っ張られ、湾曲した状態から伸びる方向に弾性変形する。即ち、図１、２、４の鎖線で示す状態から実線で示す状態となる。更に言い換えれば、本例の場合、上記両楔状部分４２、４２の変位を、上記湾曲部４７が弾性変形する事により許容する。尚、上記両当接部４８、４８と上記各凹溝３８、３８の底面４５とは接触していない為、この様な両当接部４８、４８の変位は円滑に行える。又、本例の場合、上記湾曲部４３を、上記各突条３７、３７の先端面４４と各凹溝３８、３８の底面４５との何れにも接触させていないが、仮に、何れかの面に接触している場合、上記湾曲部４３の弾性変形を円滑に行えず、安定した弾性復元力を得られない。

上述の様に、各緩衝素子３６、３６を両シャフト３３、３４に組み付けた状態で、上記連続部４３の湾曲部４７が弾性変形する為、この湾曲部４７の弾性復元力により、この湾曲部４７と上記当接部４８、４８を介して連続する上記両楔状部分４２、４２が、それぞれの楔状空間４１、４１の円周方向に関する幅が狭くなる方向に付勢される。即ち、上記湾曲部４７の弾性復元力は、上記両当接部４８、４８が互いに近づく方向に作用する。図示の例では、図２、４に実線で示す状態から鎖線で示す状態に向かう傾向になる。そして、上記両当接部４８、４８と連続した上記両楔状部分４２、４２が、それぞれの楔状空間４１、４１の円周方向に関する幅が狭くなる方向に付勢される。尚、図３、４に示した緩衝素子３６は、図１、２に示した構造と比べて、当接部４８、４８と楔状部分４２、４２とが連続する部分に凹入部４９、４９をそれぞれ形成している。これら凹入部４９、４９を形成した以外は、上記図１、２に示した構造と同じである。

上述の様に、緩衝素子３６、３６を、インナーシャフト３３の各突条３７、３７の周囲に配置したならば、前記図６に示す様に、これら各突条３７、３７の先端面４４（図６の各突条３７ａ、３７ａの先端面４４）の軸方向２個所位置で上記各緩衝素子３６、３６の連続部４３、４３（図６の各緩衝素子３６ａ、３６ａの連続部４３、４３）に隣接する部分をかしめて、係止突部５０、５０を設ける。そして、この様な各係止突部５０、５０により上記各緩衝素子３６、３６を軸方向両側から挟持して、これら各緩衝素子３６、３６が上記インナーシャフト３３の軸方向に脱落する事を防止する。この様に緩衝素子３６、３６を外嵌したインナーシャフト３３を前記アウターシャフト３４内に（各緩衝素子３６、３６の楔状部分４２、４２を径方向内方に変位させるべく、湾曲部４７を径方向内方に押圧しつつ）挿入する事により、上述した様に、これら両シャフト３３、３４の間に上記各緩衝素子３６、３６から構成される緩衝材３５が配置される。尚、上記各係止突部５０、５０の全部又は一部は、上記インナーシャフト３３の外周面に、上記緩衝材３５を配置するのに先立って形成しておいても良い。

上述の様な本例の伸縮軸３２によれば、上記緩衝材３５の一部に形成した上記各楔状部分４２、４２が、インナーシャフト３３の外周面とアウターシャフト３４の内周面との間に存在する前記各楔状空間４１、４１内で、これら各楔状空間４１、４１の幅が狭くなる方向に効率良く付勢される。即ち、本例の場合、上記インナーシャフト３３の外周面に形成した各突条３７、３７の円周方向に関する両側面３９、３９を、互いに平行に形成すると共に、これら各突条３７、３７の中心線と上記両シャフト３３、３４の径方向とを一致させている。この為、前記連続部４３の湾曲部４７の弾性復元力により、上記各楔状部分４２、４２を径方向外方に付勢した場合に、上記両側面３９、３９に沿って、この付勢する力が効率良く作用する。

又、本例の場合、緩衝材３５を、それぞれが独立した複数の緩衝素子３６、３６により構成している為、これら各緩衝素子３６、３６の構造が簡単になり、製造コストを低減できる。又、上記各緩衝素子３６、３６の構造が単純な為、取り扱いが容易になる。即ち、緩衝材の構造が複雑な場合、搬送時に互いに絡まり易い等、取り扱いが面倒になる可能性があるが、本例の様に、緩衝材３５を単純な構造を有する各緩衝素子３６、３６により構成すれば、搬送時に絡まったりする事はない。又、これら各緩衝素子３６、３６は、互いに独立した状態で配置される為、隣接する緩衝素子３６の影響を受けずに、両シャフト３３、３４の径方向に変位可能となる。従って、高い寸法精度が要求されない。又、温度変化により上記各緩衝素子３６、３６に熱変形が生じても、互いに影響を及ぼす事がなく、それぞれが径方向に変位する等してこの熱変形を吸収する。この結果、温度変化により上記各緩衝素子３６、３６と上記両シャフト３３、３４との間の摺動抵抗の変化を小さくして、これら両シャフト３３、３４の摺動性能に影響を及ぼす事を抑えられる。

特に、本例の場合、上記各緩衝素子３６、３６を構成する１対の楔状部分４２、４２を、各楔状空間４１、４１の幅が狭くなる方向に付勢できる構造を、安価に得られる。
即ち、本例の場合、上記両楔状部分４２、４２を付勢する為に、別のばね等の弾性材を設ける必要がない為、上記各緩衝素子３６、３６の組み付け性が良好になると共に、部品点数を減らす事ができる。この結果、製造コストを低減できる。又、別の弾性材を上記各緩衝素子３６、３６と別途組み付ける必要がない為、組み付け誤差による性能のばらつきを抑えられる。

又、本例の場合、上記各緩衝素子３６、３６を構成する連続部４３の湾曲部４７を弾性変形させる事により、容易に弾性力を発生させられる。即ち、この湾曲部４７を伸ばす方向に弾性変形させる事は、例えば、単純に引っ張り方向に伸ばす様に弾性変形させる場合と比べて、弾性変形させる為に要する力が小さくて済み、容易に弾性変形させる事ができる。この為、本例の様に、上記各緩衝素子３６、３６を構成する両楔状部分４２、４２を径方向内方に変位させるべく、上記湾曲部４７を弾性変形させつつ組み付ける場合に、この湾曲部４７を弾性変形させ易く、組み付け性が悪化する事がない。又、この様に弾性変形を容易に行えれば、安定した弾性復元力を確保でき、上記両楔状部分４２、４２を上記各楔状空間４１、４１の幅が狭くなる方向に、安定した力により付勢できる。

［実施の形態の第２例］
図５、６は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、インナーシャフト３３ａとアウターシャフト３４ａとを、断面略十字型に形成している。即ち、このうちのインナーシャフト３３ａは、外周面の円周方向に関して等間隔の４個所位置に、径方向外方に突出する突条３７ａ、３７ａを形成している。又、上記アウターシャフト３４ａは、内周面の円周方向に関して等間隔の４個所位置に、径方向外方に凹む凹溝３８ａ、３８ａを形成している。又、上記インナーシャフト３３ａの外周面に緩衝材３５ａを外嵌して、このインナーシャフト３３ａを上記アウターシャフト３４ａに組み付けた後には、上記各突条３７ａ、３７ａと上記各凹溝３８ａ、３８ａとの間に、上記緩衝材３５ａを構成する各緩衝素子３６ａ、３６ａを、それぞれ存在させる。その他の構成及び作用は、前述の実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第３例］
図７は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、前述の実施の形態の第１例及び上述の第２例と異なり、緩衝材３５ｂを構成する各緩衝素子３６ｂの連続部４３ａのうち、インナー、アウター両シャフト３３、３４に組み付けた場合の径方向内側面を、両端部を中央部よりも径方向外方に凹ませた形状としている。そして、この両端部（特許請求の範囲に記載した連続部の一部に相当）を、上記両シャフト３３、３４に組み付けた場合の径方向外方に突出する様に湾曲した湾曲部４７ａ、４７ａとしている。又、中央部（特許請求の範囲に記載した連続部の他部に相当）を、上記両湾曲部４７ａ、４７ａよりも同じく径方向内方に突出させ、内側面をインナーシャフト３３の突条３７の先端面４４に当接させる当接部４８ａとしている。又、本例の場合、上記両湾曲部４７ａ、４７ａの肉厚を薄くして弾性変形し易くすると共に、上記当接部４８ａをこれら両湾曲部４７ａ、４７ａよりも肉厚を十分に大きくし、これら両湾曲部４７ａ、４７ａよりも弾性変形しにくくしている。この様な本例の場合、これら両湾曲部４７ａ、４７ａの弾性復元力の方向と、両楔状空間４１、４１の幅が狭くなる方向とが近似している為、この弾性復元力により、上記各緩衝素子３６ｂの両楔状部分４２、４２をより効率良く付勢できる。その他の構造及び作用は、前述の実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第４例］
図８は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合、インナーシャフト３３ｂの外周面の円周方向複数個所に、径方向内方に凹む凹溝３８ｂを形成している。これら各凹溝３８ｂが、特許請求の範囲に記載したインナー側係合部に相当する。又、アウターシャフト３４ｂの内周面の円周方向複数個所で上記各凹溝３８ｂと整合する位置に、これら各凹溝３８ｂに進入可能な突条３７ｂを形成している。これら各突条３７ｂが、特許請求の範囲に記載したアウター側係合部に相当する。そして、これら各突条３７ｂの先端面４４ａと、上記各凹溝３８ｂの底面４５ａとの間の隙間４６ａに、緩衝材３５ｃを構成する各緩衝素子３６ｃの連続部４３ｂを配置している。

又、本例の場合、上記各突条３７ｂの両側面３９ａ、３９ａを、互いに平行に形成すると共に、これら各突条３７ｂの中心線と上記両シャフト３３ｂ、３４ｂの径方向とを一致させている。一方、上記各凹溝３８ｂの両側面４０ａ、４０ａを、径方向内方に向かう程互いに近づく方向に傾斜させている。従って、これら両側面３９ａ、４０ａ同士の間に存在する楔状空間４１ａ、４１ａは、径方向内方に向かう程、円周方向に関する幅が狭くなる。これに合わせて、上記緩衝材３５ｃを構成する各緩衝素子３６ｃの楔状部分４２ａ、４２ａも、径方向内方に向かう程、円周方向に関する幅が狭くなる様に形成している。

又、本例の場合、上記各緩衝素子３６ｃを構成する連続部４３ｂは、上記両シャフト３３ｂ、３４ｂに組み付けた場合の径方向内側面を、径方向内方に突出する様に湾曲させ、同じく径方向外側面を、中央部を両端部よりも径方向内方に凹ませた段付形状としている。そして、この中央部（特許請求の範囲に記載した連続部の一部に相当）を、肉厚の薄い湾曲部４７ｂとし、両端部（特許請求の範囲に記載した連続部の他部に相当）を、肉厚が厚い当接部４８ｂ、４８ｂとしている。そして、上記緩衝材３５ｃを上記両シャフト３３ｂ、３４ｂ同士の間に組み付けた状態で、上記湾曲部４７ｂを、湾曲した状態から伸びる方向に弾性変形させると共に、上記各当接部４８ｂ、４８ｂを上記先端面４４ａに当接させている。そして、上記湾曲部４７ｂの弾性復元力により、上記各楔状部分４２ａ、４２ａを、上記各楔状空間４１ａ、４１ａの円周方向に関する幅が狭くなる方向に付勢している。その他の構成及び作用は、両シャフト３３ｂ、３４ｂの径方向に関して逆となるだけで、実質的に前述の実施の形態の第１例と同様である。

本発明は、前述の図９に示した様な、電動式パワーステアリング装置を構成するステアリングシャフト３或は中間シャフト１７に限らず、他の構造のステアリング装置を構成するステアリングシャフトや中間シャフトにも、勿論適用可能である。又、この様なステアリング装置以外にも、互いに回転伝達可能で、且つ、伸縮自在な構造であれば、本発明を適用できる。更に、上述の各実施の形態に関しては、適宜組み合わせ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、シャフトの中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面図。 図２の上部を拡大した図。 本発明に組み込む緩衝素子の別例を示す断面図。 図３の緩衝素子をインナー、アウター両シャフト同士の間に組み付けた状態を示す、図２と同様の図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。 第２例を、インナーシャフトの外周面に緩衝材を外嵌した状態で示す斜視図。 本発明の実施の形態の第３例を示す、図２と同様の図。 同じく第４例を示す、図２と同様の図。 本発明の伸縮軸を組み込む電動式パワーステアリング装置の従来構造の１例を示す、部分切断側面図。 従来構造の第１例を示す、図１と同様の図。 同じく第２例を示す、図１と同様の図。 同じく第３例を示す、図１と同様の図。

符号の説明

１ 電動式パワーステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリングシャフト
４ ステアリングコラム
５ 操舵力補助装置
６ タイロッド
７ ステアリングギヤユニット
８ インナーシャフト
９ アウターシャフト
１０ インナーコラム
１１ アウターコラム
１２ ギヤハウジング
１３ 出力軸
１４ 支持ブラケット
１５ 車体
１６ 自在継手
１７ 中間シャフト
１８ 別の自在継手
１９ 入力軸
２０ インナーシャフト
２１ アウターシャフト
２２ 電動モータ
２３、２３ａ、２３ｂ 伸縮軸
２４、２４ａ、２４ｂ インナーシャフト
２５、２５ａ、２５ｂ アウターシャフト
２６、２６ａ、２６ｂ スリーブ
２７ 隙間
２８ 楔状部材
２９ ばね
３０ 楔状部分
３１ ばね
３２ 伸縮軸
３３、３３ａ、３３ｂ インナーシャフト
３４、３４ａ、３４ｂ アウターシャフト
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ 緩衝材
３６、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ 緩衝素子
３７、３７ａ、３７ｂ 突条
３８、３８ａ、３８ｂ 凹溝
３９、３９ａ 側面
４０、４０ａ 側面
４１、４１ａ 楔状空間
４２、４２ａ 楔状部分
４３、４３ａ、４３ｂ 連結部
４４、４４ａ 先端面
４５、４５ａ 底面
４６、４６ａ 隙間
４７、４７ａ、４７ｂ 湾曲部
４８、４８ａ、４８ｂ 当接部
４９ 凹入部
５０ 係止突部

Claims (3)

1. 外周面の円周方向複数個所に、径方向外方に突出するインナー側突条と径方向内方に凹むインナー側凹溝とのうちの何れかであるインナー側係合部を軸方向に設けたインナーシャフトと、このインナーシャフトを挿入自在で、内周面の円周方向複数個所で上記各インナー側係合部と整合する位置に、上記各インナー側突条がそれぞれ進入可能なアウター側凹溝と上記各インナー側凹溝にそれぞれ進入可能なアウター側突条とのうちの何れかであるアウター側係合部を軸方向に設けたアウターシャフトと、これらインナーシャフトとアウターシャフトとの間に存在する緩衝材とを備え、このインナーシャフトをこのアウターシャフト内に挿入した状態で、これら両シャフト同士の間で上記緩衝材を介して回転の伝達が可能で、且つ、これら両シャフト同士が互いに軸方向に相対変位可能としており、上記各インナー側係合部の円周方向に関する両側面と、上記各アウター側係合部の円周方向に関する両側面とのうち、円周方向に関して互いに対向する側面同士の間部分を、上記両シャフトの径方向一方に向かう程互いの間隔が狭くなる楔状空間としており、上記緩衝材の円周方向複数個所に設けた、上記両シャフトの径方向一方に向かう程円周方向に関する厚さが小さくなる楔状部分を、上記各楔状空間にそれぞれ配置すると共に、これら各楔状部分を径方向一方に付勢した伸縮軸であって、
   上記緩衝材は、上記インナー、アウター各係合部毎にそれぞれ配置される複数の緩衝素子から成り、これら各緩衝素子は、それぞれ、１対の楔状部分と、これら両楔状部分の厚さが小さくなる方の先端部同士を連続させる連続部とを、同一材料により一体に構成したものであり、このうちの連続部を、上記インナー側或はアウター側各突条の先端面と、アウター側或はインナー側各凹溝の底面との間に、上記１対の楔状部分を上記各楔状空間内に、それぞれ配置した状態で、これら両楔状部分が、自由状態から、それぞれが配置される楔状空間の円周方向に関する幅が広くなる方向に変位すると共に、上記連続部の一部が弾性的に引っ張られており、この連続部の一部の弾性復元力により、上記両楔状部分が、それぞれの楔状空間の円周方向に関する幅が狭くなる方向に付勢されている伸縮軸。
2. 連続部の他部は、この連続部をインナー側或はアウター側各突条の先端面とアウター側或はインナー側各凹溝の底面との間に配置した状態で、これら各凹溝の底面とは接触しないが、上記各突条の先端面には当接するものである、請求項１に記載した伸縮軸。
3. 連続部の一部が、他部よりも肉厚が小さく、自由状態で湾曲しており、この連続部をインナー側或はアウター側各突条の先端面とアウター側或はインナー側各凹溝の底面との間に配置した状態で、これら各突条の先端面とこれら各凹溝の底面との何れにも接触しないものである、請求項２に記載した伸縮軸。

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