JP2009192064A - 伸縮軸及びこれを使用したステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向摺動荷重が大きくなる領域での伸縮軸の伸縮を容易に行うことができる伸縮軸伸縮軸及びこれを使用したステアリング装置を提供する。
【解決手段】雄軸２１と雌軸２２をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した伸縮軸２０において、前記雄軸２１及び前記雌軸２２間に両者を軸方向に付勢する弾性体３５を介装した構成を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、雄軸と雌軸をトルク伝達可能で且つ摺動自在に嵌合した伸縮軸及びこれを使用したステアリング装置に関する。

例えば自動車の操舵機構部の伸縮軸には、自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。さらに、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイールの位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求される。これらの何れの場合にも、伸縮軸は、ガタ音を低減すること、ステアリングホイール上のガタ感を低減すること、及び軸方向の摺動動作時における摺動抵抗を低減することが要求される。

このようなことから、従来、共通の軸の方向に従って相互に相手内を滑動する内側シャフトと外側シャフトの２つの回転結合装置であって、内側シャフトの軸方向溝と外側シャフトの軸方向溝との間にボールを配置し、ボールの各列を弾性軸方向らせんばねによって軌道輪を介して軸直角方向に押圧するようにした２つの滑動シャフトのボール結合装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−５０２９３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、内側シャフト及び外側シャフト間に配置したボールを弾性軸方向らせんばねによって軌道輪を介して軸直角方向に押圧するようにしているので、ボール列が外側シャフト又は内側シャフトに押圧して外側シャフト及び内側シャフト間のガタツキを防止することができるものであるが、ボール列の転動範囲を超えた範囲で内側シャフト及び外側シャフトの軸長の調整を行う場合には、ボールが転動ではなく滑る範囲となり軸方向摺動荷重が大きくなって摺動抵抗が高くなり、軸長の調整を容易に行うことができないという未解決の課題がある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、軸方向摺動荷重が大きくなる領域での伸縮軸の伸縮を容易に行うことができる伸縮軸及びこれを使用したステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る伸縮軸は、雄軸と雌軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した伸縮軸において、前記雄軸及び前記雌軸間に両者を軸方向に付勢する弾性体を介装したことを特徴としている。
また、請求項２に係る伸縮軸は、請求項１に係る発明において、前記弾性体は前記雄軸及び前記雌軸の摺動抵抗が大きくなる摺動範囲においてのみ当該雄軸及び雌軸を軸方向に付勢するように配設されていることを特徴としている。

さらに、請求項３に係る伸縮軸は、請求項１又は２に係る発明において、前記弾性体と前記雄軸及び前記雌軸の何れか一方との間に弾性体の軸方向及び軸直角への移動を規制する移動規制部材が介装されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項４に係る伸縮軸は、請求項１乃至３の何れか１つに係る発明において、前記弾性体はコイルばねで構成され、該コイルばねが前記雄軸の前記雌軸に挿通されていない部位に巻装されていることを特徴としている。

なおさらに、請求項５に係る伸縮軸は、前記弾性体は、コイルばねで構成され、該コイルばねが前記雌軸内に、前記雄軸の先端部を当該雌軸に対して離間する軸方向に付勢するように配設されていることを特徴としている。
また、請求項６に係るステアリング装置は、ステアリングシャフトに連結されたステアリング用中間軸に請求項１乃至５の何れか１項に記載された伸縮軸を使用したことを特徴としている。

本発明によれば、雄軸と雌軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した伸縮軸で、雄軸及び雌軸間に両者を軸方向に付勢する弾性体を介装したので、この弾性体によって摺動抵抗の高い領域での摺動抵抗に抗する弾性力を発生させて、摺動抵抗を軽減することができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の伸縮軸を有するステアリング装置を備えた車両を示す模式的斜視図、図２は本発明の第１の実施形態を示す伸縮軸の収縮状態の側面図、図３は伸縮軸の伸長状態の側面図、図４は伸縮軸の要部を断面とした拡大側面図、図５は図４のＡ−Ａ線上の断面図、図６は伸縮軸に適用し得る板バネの斜視図である。

図１において、１はステアリング装置であって、このステアリング装置１は車体側に固定されたステアリングコラム２を有し、このステアリングコラム２には、車両後端にステアリングホイール３を装着したステアリングシャフト４が回転自在に支持されている。ステアリングシャフト４の車両前端には、ユニバーサルジョイント５を介して、伸縮可能な中間シャフト６が連結されている。

この中間シャフト６の下端には、ユニバーサルジョイント７を介してラック・ピニオン式のステアリングギヤ機構８が連結され、このステアリングギヤ機構８にはタイロッド９等を介して転舵輪１０が連結され、ステアリングホイール３を操舵することにより転舵輪１０を転舵することができる。
ここで、中間シャフト６に本発明の実施の形態に係る伸縮軸を用いている。中間シャフト６は、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このような中間シャフト６には自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール３上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。

この中間シャフト６に適用される伸縮軸には嵌合部のガタ音を低減することと、ステアリングホイール３上のガタ感及び振動を低減することと、軸方向摺動時における摺動抵抗を低減することとが要求される。
中間シャフト６に適用される伸縮軸２０は、図２に示すように、トルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した雄軸２１と雌軸２２とから構成されている。

雄軸２１は、ステアリングホイール３側のカルダン軸継手４０（ユニバーサルジョイント５）のヨーク４１に連結され、雌軸２２は、ステアリングギヤ機構８側のカルダン軸継手４２（ユニバーサルジョイント７）のヨーク４３に連結されている。ここで、雄軸２１及びヨーク４１と雌軸２２及びヨーク４３とは、例えば溶接によって一体に連結されている。

そして、雄軸２１のヨーク４１に連結された端部と雌軸２２のカルダン軸継手４０側端部との間における雄軸２１即ち雄軸２１の雌軸２２に挿通されていない部位の回りに弾性体としての円筒状のコイルばね３５が介装されている。ここで、コイルばね３５は一端が雄軸２１の端部即ちヨーク４１の端部に溶接等の固着手段で固定され、他端が雌軸２２のカルダン軸継手４０側端部に同様に溶接等の固着手段で固定されている。

また、コイルばね３５は、後述するように雌軸２２に対する雄軸２１の摺動位置がステアリング装置１に組込んで通常使用する際の通常摺動範囲の中央位置にある状態で自由長となるように設定されている。
また、雄軸２１の外周面及び雌軸２２の内周面間には、図４及び図５に示すように、円周方向に１２０度間隔で等配分して設けられた予圧部２３と、この予圧部２３間の円周方向中央部に同様に周方向に１２０度間隔で等配分して設けられたトルク伝達部２４とが設けられている。

予圧部２３は、雄軸２１の外周面に、周方向に１２０度間隔で等配分した断面を略逆台形状とした第１の軸方向溝として３つの転動体用軸方向溝２５ａ〜２５ｃが延在して形成されている。これに対応して雌軸２２の内周面にも、周方向に１２０度間隔で等配分した断面をゴシックアーク形状とした前記転動体用軸方向溝２５ａ〜２５ｃと対をなす転動体軸方向溝２６ａ〜２６ｃが軸方向に延在して形成されている。ここで、雄軸２１の転動体用軸方向溝２５ａ〜２５ｃは、外周面から径方向内方に行くに従って順次幅狭となる逆ハの字状のテーパー側面部２５ｄと、これらテーパー側面部２５ｄの内周側を連接する底面部２５ｅとで逆台形状に形成されている。

そして、雄軸２１の転動体用軸方向溝２５ａ〜２５ｃ内に、板バネ２７ａ〜２７ｃが介装され、これら板バネ２７ａ〜２７ｃと雌軸２２の転動体用軸方向溝２６ａ〜２６ｃ間に複数のボールを直列に連接させたボール列２８ａ〜２８ｃが介挿されている。これら板バネ２７ａ〜２７ｃ及びボール列２８ａ〜２８ｃは、図４に示すように雄軸２１の雌軸２２内の先端部に嵌合されたスチールなどの金属製のストッパ２９と雄軸２１の軸方向溝２５ａ〜２５ｃの後端部に形成された外方に突出する段部３０とによって保持されている。

ここで、板バネ２７ａ〜２７ｃの夫々は、図５及び図６に示すように、ボール列２８ａ〜２８ｃのボールに２点で接触するボール側接触部２７ｄと、このボール側接触部２７ｄに対して略周方向に所定間隔をおいて離間していると共に雄軸２１の軸方向溝２５ａ〜２５ｃのテーパー側面部２５ｄに接触する溝面側接触部２７ｅと、ボール側接触部２７ｄと溝面側接触部２７ｅとを相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部２７ｆと、軸方向溝２５ａ〜２５ｃの底面部２５ｅに接触する底面部２７ｇとを有している。ここで、付勢部２７ｆは、略Ｕ字形状で略円弧状に折れ曲がりした折曲形状を有し、この折曲形状の付勢部２７ｆによって、ボール側接触部２７ｄと溝面側接触部２７ｅとを相互に離間するように弾性的に付勢することができる。

トルク伝達部２４は、雄軸２１の転動体用軸方向溝２５ａ〜２５ｃ間の円周方向中央部に夫々形成された軸方向に延在する断面円弧状のトルク伝達用軸方向溝３１ａ〜３１ｃと、雌軸２２の転動体用軸方向溝２６ａ〜２６ｃ間の円周方向中央部に形成夫々形成されたトルク伝達用軸方向溝３１ａ〜３１ｃと対をなすトルク伝達用軸方向溝３２ａ〜３２ｃとを有する。

そして、雄軸２１の軸方向溝３１ａ〜３１ｃと雌軸２２の軸方向溝３２ａ〜３２ｃとの間に、ニードルローラ３３ａ〜３３ｃが雌軸２２に対して摺動自在に嵌合されている。これらニードルローラ３３ａ〜３３ｃも雄軸２１の先端部に嵌合されたストッパ２９と雄軸２１の軸方向溝３１ａ〜３１ｃの後端部に形成された外方に突出する段部３０とによって保持されている。

そして、雄軸２１及び雌軸２２は、図４に示すように、雌ボール列２８ａ〜２８ｃが雄軸２１のストッパ２９及び段部３０間の中央位置にある状態を基準位置ＬＢとし、この基準位置ＬＢを中心として、図４においてボール列２８ａ〜２８ｃの左端のボールにストッパ２９が当接するまでの移動量Ｌｅとボール列２８ａ〜２８ｃの右端のボールに段部３０が当接するまでの移動量Ｌｃをとった伸長位置ＬＥ及び収縮位置ＬＣとの間が低摺動抵抗の最大摺動範囲Ｌｍａｘとして設定され、この最大摺動範囲Ｌｍａｘの例えば半分程度の範囲が通常摺動範囲Ｌｕとして設定されている。雄軸２１及び雌軸２２が基準位置ＬＢに位置する状態で、前述したコイルばね３５が自由長となり、雄軸２１及び雌軸２２に弾性力が作用しない状態となる。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
上記構成を有する伸縮軸２０では、雄軸２１及び雌軸２２間に捩じりトルクが付与されていない状態では、板バネ２７ａ〜２７ｃによってボール列２８ａ〜２８ｃをガタ付きのない程度に予圧しているため、雄軸２１と雌軸２２との間のガタ付きを確実に防止することができると共に、雄軸２１と雌軸２２とは、ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。このとき、図５に示すように雄軸２１の軸方向溝３１ａ〜３１ｃ及び雌軸２２の軸方向溝３２ａ〜３２ｃとニードルローラ３３ａ〜３３ｃとの間に隙間があり、雄軸２１と雌軸２２とはトルクが入力されていないときに周方向に微少相対回転可能とされている。そして、ニードルローラ３３ａ〜３３ｃは雄軸２１にストッパ２９及び段部３０によって軸方向に固定されているので、ニードルローラ３３ａ〜３３ｃが雄軸２１の軸方向溝３１ａ〜３１ｃ又は雌軸２２の軸方向溝３２ａ〜３２ｃの内周面或いは両者の内周面の一部に摺接しながら摺動する。

このため、例えば伸縮軸組立工場で、雄軸２１を雌軸２２内に両者間に予圧部２３及びトルク伝達部２４を形成するように挿通して組立を完了した伸縮軸２０を例えばステアリング装置組立工場に輸送する場合には、伸縮軸２０の全長が短い方が輸送コストを下げるために有利であるので、例えば伸縮軸２０を最大摺動範囲Ｌｍａｘの収縮位置ＬＣを超えて収縮させ、コイルばね３５を図２に示すように圧縮状態として、輸送用収容具に所定数の伸縮軸２０を収納する。

この伸縮軸２０を収容した輸送用収容具をステアリング装置組立工場に輸送し、このステアリング装置組立工場で、輸送用収容具から伸縮軸２０を取り出すと、最初は雄軸２１のストッパ２９とボール列２８ａ〜２８ｃの左端側のボールとの間に移動量Ｌｅ＋Ｌｃが存在するので、コイルばね３５の弾性によって復帰し、雄軸２１の移動量が移動量Ｌｅ＋Ｌｃに達すると、ストッパ２９がボール列２８ａ〜２８ｃの左端側のボールに当接する。この状態となると、ストッパ２９がボール列２８ａ〜２８ｃを転動させるのではなく、滑らせながら移動させることになり、摺動抵抗となる軸方向摺動荷重（摩擦力）が大きくなる。しかしながら、コイルばね３５で発生する荷重を軸方向摺動荷重より大きくしておくことにより、コイルばね３５の発生荷重によって、雄軸２１がコイルばね３５が自由長となる基準位置ＬＢの近傍まで伸長する。

このように、雄軸２１が基準位置ＬＢの近傍まで伸長した状態では、ストッパ２９がボール列２８ａ〜２８ｃの左端側のボールに当接している状態であり、前述した図４の最大摺動範囲Ｌｍａｘとなっていない。このため、図３に示すように、雄軸２１をコイルばね３５の発生荷重に抗してボール列２８ａ〜２８ｃの中央のボールが基準位置ＬＢに達するまで伸長させ、この状態で、雄軸２１を離すとコイルばね３５の復元力によって雄軸２１が基準位置ＬＢまで復帰する。このとき、ボール列２８ａ〜２８ｃの右端側のボールが段部３０に当接することはないので、雄軸２１の軸方向摺動荷重は小さく、コイルばね３５で発生する復元力によって基準位置ＬＢに容易に復帰する。

このように、ボール列２８ａ〜２８ｃが正規の位置に復帰して最大摺動範囲Ｌｍａｘが確保された伸縮軸２０を例えば雄軸２１のカルダン軸継手４０をステアリングシャフト４に装着し、雌軸２２のカルダン軸継手４２をステアリングギヤ機構８のピニオン軸に装着することにより、ステアリング装置１を組み立てることができる。このようにステアリング装置１を組み立てが完了した時点では、伸縮軸２０の雄軸２１及び雌軸２２の通常摺動範囲Ｌｕは、基準位置ＬＢを中心としてボール列２８ａ〜２８ｃの各ボールが転動可能な最大摺動範囲Ｌｍａｘの半分程度に設定されているので、雄軸２１及び雌軸２２が通常摺動範囲Ｌｕ内で伸縮する際に、ボール列２８ａ〜２８ｃが転動することにより軸方向摺動荷重を小さい状態に維持することができる。

このようにして組み立てられたステアリング装置１は、前述したステアリングホイール３に運転者から操舵トルクが付与されていない操舵トルク非伝達時や所定値以下のトルク伝達時には、前述したように、板バネ２７ａ〜２７ｃによってボール列２８ａ〜２８ｃをガタ付きのない程度に予圧しているため、雄軸２１と雌軸２２との間のガタ付きを確実に防止することができると共に、雄軸２１と雌軸２２とは、ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。このとき、図５に示すように雄軸２１の軸方向溝３１ａ〜３１ｃ及び雌軸２２の軸方向溝３２ａ〜３２ｃとニードルローラ３３ａ〜３３ｃとの間に隙間があり、雄軸２１と雌軸２２とはトルクが入力されていないときに周方向に微少相対回転可能とされている。そして、ニードルローラ３３ａ〜３３ｃは雄軸２１にストッパ２９及び段部３０によって軸方向に固定されているので、ニードルローラ３３ａ〜３３ｃが雄軸２１の軸方向溝３１ａ〜３１ｃ又は雌軸２２の軸方向溝３２ａ〜３２ｃの内周面或いは両者の内周面の一部に摺接しながら摺動する。

一方、ステアリングホイール３に運転者から所定値以上の操舵トルクが付与された操舵トルク伝達時には、図５に示すように、雄軸２１と雌軸２２の間に介装されているニードルローラ３３ａ〜３３ｃがトルク伝達の役割を果たす。例えば、雄軸２１からトルクが入力された場合、初期の段階では、板バネ２７ａ〜２７ｃによってボール列２８ａ〜２８ｃに予圧が与えられているので、ガタ付きを防止する。

さらにトルクが増大して行くと、トルク伝達部２４のニードルローラ３３ａ〜３３ｃが雄軸２１の軸方向溝３１ａ〜３１ｃと雌軸２２の軸方向溝３２ａ〜３２ｃの側面に強く接触し、ニードルローラ３３ａ〜３３ｃの方がボール列２８ａ〜２８ｃより反力を強く受け、トルク伝達部２４が主にトルクを伝達する。そのため、雄軸２１と雌軸２２との回転方向ガタを確実に防止すると共に、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。このとき、ニードルローラ３３ａ〜３３ｃと軸方向溝３１ａ〜３１ｃ及び３２ａ〜３２ｃとは主に軸方向に連続に接触して荷重を受けるので、点接触で荷重を受けるボール列２８ａ〜２８ｃよりも接触圧を低く抑えることができる利点がある。したがって、全列をボール転がり構造とする場合に比べて、下記の利点がある。

・摺動部での減衰能効果が、ボール転がり構造に比べて大きく、振動吸収性能が高い。
・同じトルクを伝達するならば、ニードルローラ３３ａ〜３３ｃの方が接触圧を低く抑えることができるため、トルク伝達部２４の軸方向の長さを短くできスペースを有効に使うことができる。
・同じトルクを伝達するならば、ニードルローラ３３ａ〜３３ｃの方が接触圧を低く抑えることができるので、熱処理等によって雌軸２２の軸方向溝３２ａ〜３２ｃを硬化させるための熱処理が不要である。
・部品点数を少なくすることができる。
・組立性をよくすることができる。
・組立コストを抑えることができる。
・トルクの伝達を主にトルク伝達部で担っているため、ボール列２８ａ〜２８ｃのボール数を少なくすることができ、コラプスストロークを大きくとることができる。

なお、上記第１の実施形態においては、弾性体として円筒状のコイルばね３５を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図７及び図８に示すように、円錐状のコイルばね５０を適用することもできる。この場合には、図８に示す密着状態で、隣接するコイルのうち外径が大きいコイル部の内側に外径の小さいコイル部が入り込むことになり、圧縮状態でのコイル長さを短くすることができる。さらには、図示しないが鼓状のコイルばねや樽状のコイルばねを適用することもできる。

次に、本発明の第２の実施形態を図９〜図１１について説明する。
この第２の実施形態では、伸縮軸２０を収縮させた状態で輸送する場合に、収縮状態を維持することができると共に、この収縮状態から伸長させるときの伸長力を軽減するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、伸縮軸２０の通常摺動範囲を確保した状態で、図９に示すように、コイルばね３５のヨーク４１側の矢先端部は雄軸２１に連結したヨーク４１の端面に溶接等の固着手段によって連結するが、雌軸２２側の矢先端部は雌軸２２の端部とは切り離した非連結状態とし、通常摺動範囲で伸縮軸２０を最大に収縮させたときに、コイルばね３５の雌軸２２側の矢先端部が雌軸２２の端面に接触しないように自由長が設定されている。

また、コイルばね３５の収縮時に発生する発生荷重は、図１０及び図１１に示すように、伸縮軸２０に収縮力を作用させて最大限に収縮させた状態から収縮力を解除して、ストッパ２９がボール列２８ａ〜２８ｃの左端側のボールに当接してボール列２８ａ〜２８ｃの各ボールが転動ではなく滑りながら移動する状態となったときの軸方向摺動荷重より小さい荷重に設定されている。

この第２の実施形態によると、伸縮軸２０の組立てが完了して、雄軸２１と雌軸２２とが最大摺動範囲Ｌｍａｘにおける基準位置ＬＢにある状態では、図９に示すように、コイルばね３５の雌軸２２側の矢先端部と雌軸２２の端部との間に前述した第１の実施形態における雄軸２１の移動量Ｌｃより短いが通常摺動範囲Ｌｕの収縮量よりは長い距離Ｌｘが存在するので、前述した第１の実施形態のようにステアリング装置１に伸縮軸２０を組付けた状態で、通常摺動範囲Ｌｕ内で雄軸２１及び雌軸２２が相対的に伸縮する場合には、コイルばね３５の雌軸２２側の矢先部が雌軸２２の端面と接触することはなく、雄軸２１と雌軸２２とがコイルばね３５による外力が加えられることなく伸縮することができる。

ところで、前述した第１の実施形態と同様に、組立てが完了した伸縮軸２０を最大収縮状態として輸送用収容具に収容してステアリング装置組立て工場に輸送する場合には、コイルばね３５を最大収縮位置近傍まで収縮させて輸送用収容具に収容することが伸縮軸２０の輸送量を多くして輸送コストを低減する意味で好ましい。
このため、伸縮軸２０に収縮力を加えて最大収縮位置までコイルばね３５の発生荷重に抗して収縮させると、前述した第１の実施形態と同様に、雄軸２１の移動量が移動量Ｌｃを超えたところで、雄軸２１の段部３０がボール列２８ａ〜２８ｃの右端側のボールに当接することになり、ボール列２８ａ〜２８ｃの各ボールが転動状態から滑り状態に変化することにより、軸方向従動荷重（摩擦力）が増加する。そして、コイルばね３５の圧縮量が最大圧縮量に達した状態で、伸縮軸２０の長さが最小長さとなる。この状態では、少なくともボール列２８ａ〜２８ｃの右端側のボールとストッパ２９との間の距離が移動量Ｌｅ＋Ｌｃとなっている。

この状態で、伸縮軸２０に対する収縮力を解除すると、雄軸２１のストッパ２９がボール列２８ａ〜２８ｃの右端側のボールに当接するまでは、軸方向摺動荷重が小さいのでコイルばね３５の発生荷重によって雄軸２１が伸長するが、ストッパ２９がボール列２８ａ〜２８ｃの右端側のボールに当接する状態となると、ボールが滑ることにより、軸方向摺動荷重が増加し、この軸方向摺動荷重がコイルばね３５で発生する発生荷重に達すると、その時点で雄軸２１の伸長が停止される。このため、伸縮軸２０が、図１０に示すように、最大収縮状態よりは長くなるが収縮状態で保持される。
この収縮状態で、伸縮軸２０を輸送用収容具に収容する。

その後、輸送用収容具をステアリング装置組立工場に輸送して、ステアリング装置組立工場で、輸送用収容具に収容されている伸縮軸２０を取り出すと、上述したように、伸縮軸２０はボール列２８ａ〜２８ｃの各ボールが滑ることによる軸方向摺動荷重とコイルばね３５で発生する発生荷重とが釣り合った状態で保持されているので、輸送用収容具から伸縮軸２０を取り出した状態で、伸縮軸２０が不必要に伸長することはなく、輸送用収容具からの取り出し作業を容易に行うことができる。

そして、輸送用収容具から取り出した伸縮軸２０をステアリング装置１のステアリングシャフト４及びステアリングギヤ機構８のピニオン軸間に組付ける場合には、前述した第１の実施形態と同様に、雄軸２１及び雌軸２２を、基準位置ＬＢを超える位置まで相対的に伸長させてから収縮させて、ボール列２８ａ〜２８ｃの中央のボールが基準位置ＬＢとなるように収縮させて、図９の標準長さの状態とする。

このように伸縮軸２０を伸長させる際に、図１１に示すように、コイルばね３５で発生する発生荷重が伸縮軸２０を伸長させる際に発生する反力Ｆｒとは反対方向に作用して反力Ｆｒを弱めるように作用するので、伸縮軸２０の伸長を軽い伸長力で行うことができ、伸縮軸２０の伸長作業を容易に行うことができる。
因みに、コイルばね３５を装着しない従来例の場合には、伸縮軸２０を収縮状態から伸長させる際に、図１２に示すように、雄軸２１のストッパ２９がボール列２８ａ〜２８ｃの右端側のボールに当接して、各ボールを滑らせながら移動させる状態となると、伸長力に対する反力となる軸方向摺動荷重が大きくなり、この軸方向摺動荷重より大きな伸長力が必要となり、伸縮軸２０をステアリングシャフト４及びステアリングギヤ機構８のピニオン軸間に装着する組付作業が困難となるという問題がある。

これに対して、第２の実施形態では、上述したように、伸縮軸２０を収縮状態から伸長させる際に、コイルバネ３５によって伸長力に対する反力となる軸方向摺動荷重に抗するばね荷重を発生させるので、伸縮軸２０の伸長を容易に行うことができ、ステアリング装置１への組付け作業を容易に行うことができる。
なお、上記第２の実施形態においては、コイルばね３５の右端側の矢先部をヨーク４１の端面に固定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、コイルばね３５の左端を雌軸２２の右端面に溶接等の固着手段によって固定するようにしても、上記と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記第２の実施形態においては、コイルばね３５の固定側とは反対側が自由端とされている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリング装置１への組付け完了後に、図１３及び図１４に示すように、コイルばね３５の自由端側に可撓性を有するブッシュ６０を固定し、このブッシュ６０を雄軸２１の外周面に摺動自在に係合させることによりコイルばね３５と雄軸２１との間のガタツキを防止することが好ましい。この場合、ブッシュ６０は、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、雄軸２１の外周面に摺動自在に係合し、雄軸２１の外径とコイルばね３５の内径との差の厚みを有する円筒体を例えば下半部における半分より下側を所定角度（例えば１２０°）分切除すると共に、上半部における中央部を所定角度（例えば１８０°）分切除することにより、左右両端部に雄軸２１の外周面に半周を超えて係合する係合部６１ａ，６１ｂが形成され、これら係合部６１ａ，６１ｂ間に開口部６２が形成された構成とされている。そして、係合部６１ａ及び６１ｂを雄軸２１に係合させた状態で、例えば係合部６１ａの外周面をコイルばね３５の左端側矢先部の内周面に接着、溶着等の固着手段で固定されている。この場合、ブッシュ６０を上記構成とすることにより、軽量化を図りながらコイルばね３５と雄軸２１との間のガタツキを確実に防止することができる。

さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、雄軸２１の回りコイルばね３５を配設した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１５に示すように、雌軸２２の内部にコイルばね７０を配設するようにしてもよい。この場合、コイルばね７０は前述した第１の実施形態と同様に両端を雌軸２２側のヨーク４３の右端及び雄軸２１の左端に固定してもよく、また前述した第２の実施形態と同様にコイルばね７０の左端又は右端をヨーク４３又は雄軸２１の左端に固定するようにしてもよい。

さらにまた、上記第１及び第２の実施形態においては、雄軸２１及び雌軸２２との間に形成したトルク伝達部２４をニードルローラ３３ａ〜３３ｃを介在させて構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ニードルローラ３３ａ〜３３ｃを省略して、セレーション又はスプライン結合部とするようにしてもよい。
なおさらに、上記第１及び第２の実施形態においては、雄軸２１及び雌軸２２との間に、予圧部２３とトルク伝達部２４とを形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１６に示すように、雄軸２１にセレーション軸部８１を形成し、雌軸２２にセレーション溝部８２を形成して、雄軸２１及び雌軸２２をセレーション結合する場合にも本発明を適用することができ、またセレーション結合に代えてスプライン結合するようにしてもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、予圧部２３のボール列２８ａ〜２８ｃ及びトルク伝達部２４のニードルローラ３３ａ〜３３ｃを夫々３組ずつ設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ボール列及びニードルローラは任意の組数設けることができる他、トルク伝達部２４を省略して予圧部２３のみで構成することもできる。

さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、予圧部２３の転動体としてボール列２８ａ〜２８ｃを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、雄軸２１及び雌軸２２の軸方向に転動する複数のコロを配置したコロ列を適用することもできる。

本発明の伸縮軸を有するステアリング装置を備えた車両を示す模式的斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るカルダン軸継手付き伸縮軸の収縮状態の側面図である。 図２と同様のカルダン軸継手付き伸縮軸の伸長状態の側面図である。 図２の要部を断面とした拡大側面図である。 図４のＡ−Ａ線上の拡大断面図である。 伸縮軸に適用し得る板バネを示す斜視図である。 第１の実施形態における変形例を示す伸長状態の側面図である。 第１の実施形態における変形例を示す収縮状態の側面図である。 本発明の第２の実施形態に係るカルダン軸継手付き伸縮軸の側面図である。 本発明の第２の実施形態に係るカルダン軸継手付き伸縮軸の収縮状態におけるバネ発生荷重と軸方向摺動荷重とが釣り合っている状態の側面図である。 本発明の第２の実施形態に係るカルダン軸継手付き伸縮軸の収縮状態で伸長力を作用させた状態の側面図である。 従来のカルダン軸継手付き伸縮軸を示す側面図である。 第２の実施形態の変形例を示す側面図である。 第２の実施形態の変形例に適用し得るブッシュを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の他の実施形態を示す要部を断面とした側面図である。 本発明のさらに他の実施形態を示す要部を断面とした側面図である。

符号の説明

１…ステアリング装置、２…ステアリングコラム、３…ステアリングホイール、４…ステアリングシャフト、５，６…ユニバーサルジョイント、７…中間シャフト、２１…雄軸、２２…雌軸、２３…予圧部、２４…トルク伝達部、２５ａ〜１５ｃ…軸方向溝、２６ａ〜２６ｃ…軸方向溝、２７ａ〜２７ｃ…板バネ、２８ａ〜２８ｃ…ボール列、３１ａ〜３１ｃ…軸方向溝、３２ａ〜３２ｃ…軸方向溝、３３ａ〜３３ｃ…ニードルローラ、３５…コイルばね、４０…カルダン軸継手、４１…ヨーク、４２…カルダン軸継手、４３…ヨーク、５０…円錐状コイルばね、６０…ブッシュ、７０…コイルばね、８１…セレーション軸部、８２…セレーション溝部

Claims (6)

1. 雄軸と雌軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した伸縮軸において、
   前記雄軸及び前記雌軸間に両者を軸方向に付勢する弾性体を介装したことを特徴とする伸縮軸。
2. 前記弾性体は前記雄軸及び前記雌軸の摺動抵抗が大きくなる摺動範囲においてのみ当該雄軸及び雌軸を軸方向に付勢するように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮軸。
3. 前記弾性体と前記雄軸及び前記雌軸の何れか一方との間に弾性体の軸方向及び軸直角への移動を規制する移動規制部材が介装されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の伸縮軸。
4. 前記弾性体はコイルばねで構成され、該コイルばねが前記雄軸の前記雌軸に挿通されていない部位に巻装されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の伸縮軸。
5. 前記弾性体は、コイルばねで構成され、該コイルばねが前記雌軸内に、前記雄軸の先端部を当該雌軸に対して離間する軸方向に付勢するように配設されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の伸縮軸。
6. ステアリングシャフトに連結されたステアリング用中間軸に請求項１乃至５の何れか１項に記載された伸縮軸を使用したことを特徴とするステアリング装置。

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