JP2010096308A - 伸縮式回転伝達軸 - Google Patents

Abstract

【課題】廉価で、しかも、大きな回転力（トルク）を伝達した場合にも、圧痕等の損傷を生じにくくできる構造を実現する。
【解決手段】アウターシャフト２１の内周面に、アウター側凹溝２４、２４と凹部２６、２６とを設ける。又、インナーシャフト２２外周面に、インナー側凹溝２５、２５と凸部２７、２７とを設ける。又、上記アウターシャフト２１とインナーシャフト２２とを組み付けた状態で、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５同士の間に玉２３、２３を設けると共に、上記凸部２７、２７を上記凹部２６、２６内に進入させる。そして、これら凹部２６、２６と凸部２７、２７との互いに円周方向に対向する側面同士を、回転力に応じて係合（当接）可能とする。
【選択図】図１

Description

この発明に係る伸縮式回転伝達軸は、例えば、自動車の操舵装置を構成するステアリングシャフトや中間シャフト（インターミディエイトシャフト）等、回転力（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。

自動車の操舵装置は、例えば図１９に示す様に構成して、ステアリングホイール１の動きをステアリングギヤユニット２に伝達する様にしている。このステアリングホイール１の動きは、ステアリングシャフト３と、自在継手４ａと、中間シャフト５と、自在継手４ｂとを介して、上記ステアリングギヤユニット２の入力軸６に伝達される。すると、このステアリングギヤユニット２が、左右１対のタイロッド７、７を押し引きして、操舵輪に所望の舵角を付与する。尚、図１９に示した例では、電動モータ８により上記ステアリングシャフト３に、運転者が上記ステアリングホイール１に加えた力に応じた補助力を付与する、電動式パワーステアリング装置を組み込んでいる。

上述の様な操舵装置で、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１の前後位置を調節する際には、上記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を回転自在に支持したステアリングコラム９とを伸縮させる。この為に、このステアリングシャフト３を、アウターシャフト１０とインナーシャフト１１とを、スプライン係合部により伸縮及び回転力の伝達を自在に組み合わせた、所謂テレスコピックステアリングシャフトとしている。又、上記ステアリングコラム９を、アウターコラム１２とインナーコラム１３とを伸縮自在に組み合わせたものとしている。

通常時に於けるステアリングホイール１の操作感を向上させる為には、上記ステアリングシャフト３のうち、スプライン係合部等の軸方向摺動部で、回転方向の過大ながたつきが発生しない様にする必要がある。これに対して、ステアリングホイール１の前後位置の調節を軽い力で行なえる様にする為には、上記軸方向摺動部を、軸方向の変位をし易く構成する必要がある。この様な相反する要求を満たす構造として従来から、特許文献１に記載された構造が知られている。図２０〜２１は、この特許文献１に記載された従来構造の１例を示している。

この従来構造のステアリングシャフト３ａの場合には、アウターシャフト１０ａと、インナーシャフト１１ａと、複数（３個）の鋼球１４、１４と、保持器１５と、弾性部材（板ばね）１６と、複数（２本）の円柱部材１７、１７とを備える。このうちのアウターシャフト１０ａは、内周面に、この内周面から径方向外方に凹入する状態で複数本（３本）のアウター側凹溝１８、１８を、軸方向に設けている。又、上記インナーシャフト１１ａは、外周面に、この外周面から径方向内方に凹入する状態で複数本（３本）のインナー側凹溝１９、１９を、軸方向に設けている。又、上記各鋼球１４、１４は、特許請求の範囲に記載した玉に相当するもので、上記３本のアウター側凹溝１８、１８のうちの１本（図２０の上側）のアウター側凹溝１８と、このアウター側凹溝１８に対向するインナー側凹溝１９に係合させた上記弾性部材１６との間に、それぞれ設けている。

又、上記保持器１５は、上記各鋼球１４、１４を、上記アウターシャフト１０ａ及びインナーシャフト１１ａの軸方向に所定の間隔で保持している。又、上記弾性部材１６は、上記各鋼球１４、１４を、上記アウター側凹溝１８に向けて弾性的に押圧している（予圧を付与している）。又、上記各円柱部材１７、１７は、残りの２本の上記各アウター側凹溝１８、１８と、同じく残りの２本の上記各インナー側凹溝１９、１９との間に、それぞれ設けている。

そして、上記弾性部材１６により、上記各鋼球１４、１４を上記（１本の）アウター側凹溝１８の内面（内側面）に弾性的に押し付ける事により、これら各鋼球１４、１４並びに上記各円柱部材１７、１７と上記アウター側、インナー側各凹溝１８、１９との係合部（当接部、噛み合い部）でがたつきが発生する事を防止している。又、上記アウターシャフト１０ａとインナーシャフト１１ａとの間で大きな回転力（トルク）の伝達が行われる際には、上記弾性部材１６が、この回転力に応じて弾性変形する。そして、この様な弾性部材１６の弾性変形に基づき、上記各円筒部材１７、１７を介して上記大きな回転力の伝達が行われる様にすると共に、上記各鋼球１４、１４と上記アウター側、インナー側各凹溝１８、１９との接触部の面圧が過大になる事を防止している。又、上記アウターシャフト１０ａと上記インナーシャフト１１ａとを軸方向に相対変位させる際には、上記各鋼球１４、１４が転動すると共に、上記各円柱部材１７、１７の外周面と上記アウター側、インナー側各凹溝１８、１９の内面（内側面）とが摺動する。この為、上記相対変位を軽い力で行う事ができる。

ところが、上述の様な特許文献１に記載された構造の場合、弾性部材１６を設ける分、部品点数が増大し、部品製作、部品管理が面倒になる他、組立工数が増大し、組立作業が面倒になる等、ステアリングシャフト３ａの製造コスト増大に繋がる可能性がある。一方、上述の様な弾性部材１６を設けずに、上記相対変位を軽い力で行える様にした構造として、例えば特許文献２〜８に記載された構造も、従来から知られている。但し、これら特許文献２〜８に記載された構造の場合には、何れも鋼球のみで回転力の伝達を行う。この為、操舵時にこれら各鋼球が、これら各鋼球と係合するアウター側、インナー側各凹溝のうちの同じ部分に繰り返し押し付けられ、当該部分の面圧が過度に大きくなる可能性がある。そして、この様に面圧が過度に大きくなった場合には、当該部分に圧痕（塑性変形）を生じる可能性がある。この様な圧痕は、操舵時にがたつきが発生する原因となる他、アウターシャフトとインナーシャフトとの軸方向の相対変位を円滑に行えなくする原因となる可能性がある等、好ましくない。

尚、上記圧痕は、伝達すべき回転力（トルク）が大きくなる程生じ易くなる。例えば、前述の図１９に示した操舵装置は、補助動力源である電動モータ８をステアリングコラム側に設けた、所謂コラムタイプの電動式パワーステアリング装置であるが、この様な電動式パワーステアリング装置の場合、ステアリングシャフト３が伝達する回転力に比べ、中間シャフト５が伝達する回転力が、補助動力分だけ大きくなる。従って、この様な中間シャフト５（補助動力が加わるシャフト、補助動力源よりも下流側のシャフト）に上述の様な特許文献２〜８に記載された技術を採用した場合には、上記圧痕が更に生じ易くなる。

国際公開第２００３／０３１２５０号パンフレット 特開２００６−３４９１０４号公報 特開２００７−４６７６９号公報 特開２００７−１６９０１号公報 特許第３６９４６３７号公報 実開平３−３０６２１号公報 特開２００４−３０６９１９号公報 特開２００４−１６８２２９号公報

本発明の伸縮式回転伝達軸は、上述の様な事情に鑑みて、廉価で、しかも、大きな回転力（トルク）を伝達した場合にも、圧痕等の損傷を生じにくくできる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の伸縮式回転伝達軸は、前述した従来構造と同様に、インナーシャフトと、アウターシャフトと、少なくとも１個（より好ましくは複数個）の玉とを備える。
このうちのインナーシャフトは、外周面の円周方向少なくとも１個所（より好ましくは円周方向複数個所）に、径方向内方に凹入したインナー側凹溝を、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なもので、内周面の少なくとも１個所（より好ましくは円周方向複数個所）で上記インナー側凹溝と整合する位置に、径方向外方に凹入したアウター側凹溝を、軸方向に設けている。
又、上記玉は、上記インナー側凹溝と上記アウター側凹溝との間に設けられている。
そして、上記アウターシャフトと上記インナーシャフトとを、互いの間での回転力（トルク）の伝達及び軸方向の相対変位を可能に組み合わせている。

特に、本発明の伸縮式回転伝達軸に於いては、上記インナーシャフトの外周面と上記アウターシャフトの内周面とのうちの一方の周面に、この一方の周面から径方向に凹入する状態で凹部を、これら両周面のうちの他方の周面から径方向に突出する状態で凸部を、それぞれ設けると共に、この凸部を上記凹部内に進入させている。そして、これら凹部と凸部との互いに円周方向に対向する側面同士を、上記回転力の大きさに応じて（回転力の増大に伴ない）係合（当接、接触、噛合）可能としている。
更には、上記インナー、アウター両シャフトの中立状態で、上記玉の表面を、上記インナー側凹溝とアウター側凹溝とのうちの少なくとも何れかの凹溝（より好ましくはインナー側、アウター側両凹溝）の内面のうちの溝底部で接触（当接、係合、噛合）させる（最も好ましくは、玉の表面を当該凹溝の溝底の幅方向中心で接触させる）。

言い換えれば、上記玉の表面と、上記インナー側凹溝とアウター側凹溝とのうちの少なくとも何れかの凹溝（より好ましくはインナー側、アウター側両凹溝）の内面との接触部の圧力角（接点角）、即ち、上記インナーシャフト及びアウターシャフトの中心軸と上記玉の中心とを含む仮想平面と上記接触部に接する仮想平面とのなす角を大きくする。具体的には、この接触部の圧力角（接点角）を４５度以上、好ましくは６０度以上、更に好ましくは７５度以上、最も好ましくは９０度とする。尚、上記玉の表面を上記溝底部で接触させるとは、上記圧力角（接点角）を４５度以上（好ましくは６０度以上、更に好ましくは７５度以上、最も好ましくは９０度）にする事を言う。
そして、請求項２に記載した発明の様に、凹溝の溝底部で接触させた玉の表面と当該凹溝（玉を溝底部で接触させた凹溝）の内面との接触部の圧力角（接点角）よりも、上記凹部と凸部との互いに円周方向に対向する側面同士の圧力角、即ち、この凹部の側面又は凸部の側面と、上記インナーシャフト及びアウターシャフトの中心軸と上記凹部の底部又は凸部の頂部の幅方向中心を含む仮想平面とのなす角を小さくする。

又、この様な本発明の伸縮式回転伝達軸を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、アウターシャフトとインナーシャフトとの間に回転力が加わらない中立位置での、これらインナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向に関する、凹部と凸部との互いに対向する側面同士の間隔（隙間）を、同じく円周方向に関する、インナー側、アウター側各凹溝と玉との間隔｛例えば、後述する様に玉に円周方向の締め代を持たせた場合には、この間隔を０とする｝よりも大きくする。又、好ましくは、この様に間隔を規制する事により、回転力が小さい状態では、上記玉のみがインナー側、アウター側各凹溝との係合（噛み合い）に基づき上記回転力の伝達を行い、この回転力が大きい状態では、上記玉並びにこの玉と係合するインナー側、アウター側各凹溝の弾性変形に伴い｛例えば玉とこの玉の表面が当接する部分（相手面である凹溝の内面のうちの玉の表面と当接する部分）とが弾性変形する事により｝、上記凸部と凹部との側面同士も係合し（当接し、噛み合い）、上記回転力の伝達を行う様にする。

又、この様な本発明の伸縮式回転伝達軸を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、上記玉に、上記インナー側、アウター側各凹溝に対する締め代（隙間０、締め代０も含む）を持たせる。即ち、上記アウターシャフトとインナーシャフトとを組み合わせた状態で、且つ、これらアウターシャフトとインナーシャフトとの間に回転力が加わらない中立位置での、インナー側、アウター側各凹溝の内面により構成される仮想円（断面に関する内接円）の直径に対し、上記玉の外径を、この仮想円の直径と同じか、又は、（極く僅か、例えば玉の外径の１／１００〜１／１０００程度、後述する様に玉や凹溝の剛性を小さくする場合には１／５〜１／１０００程度）大きくする。

尚、この様に玉に持たせる締め代と、この玉の外径と、上記各凹溝の断面形状の曲率半径（や傾斜等）と、上記凹部と上記凸部との互いに対向する側面同士の周方向に関する間隔（隙間）との関係｛玉の外径と、インナー側、アウター側各凹溝の内面により構成される仮想円（断面に関する内接円）の直径と、インナー側、アウター側各凹溝の曲率半径と、互いに対向する側面同士の間隔との関係｝は、次の様に規制する。先ず、上記玉の締め代（玉の外径と仮想円の直径との差）を、上記各凹溝の断面形状の曲率半径との関係（接触楕円の面積との関係）で、この玉並びに上記インナー側、アウター側各凹溝が弾性変形する範囲内、即ち、これらインナー側、アウター側各凹溝に圧痕（塑性変形）が生じない（生じたとしても、耐久性の低下に繋がらず、且つ、軸方向伸縮を円滑に行える）範囲内で設定する。又、上記側面同士の周方向に関する間隔を、上記回転力の伝達の際に、上記玉並びにインナー側、アウター側各凹溝が弾性変形する範囲内、即ち、これらインナー側、アウター側各凹溝に圧痕を生じない（生じたとしても、耐久性の低下に繋がらず、且つ、軸方向伸縮を円滑に行える）範囲内で、上記側面同士が当接して、上記回転力（トルク）の伝達が行われる様に設定する。

又、この様な本発明の伸縮式回転伝達軸を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、インナーシャフトとアウターシャフトとのうちの少なくとも一方のシャフトのうちで、凹溝を設けた部分の剛性を、同じく凹部又は凸部を設けた部分の剛性よりも小さくする。
この場合には、例えば、上記円筒状のアウターシャフトの一部で上記アウター側凹溝の近傍部分の肉厚を小さく（薄肉に）したり、この近傍部分に内外両周面同士を貫通する状態でスリットを設ける事ができる。又、上記インナーシャフトを円筒状に形成すると共に、この円筒状に形成したインナーシャフトの一部で上記インナー側凹溝の近傍部分の肉厚を小さく（薄肉に）したり、この近傍部分に内外両周面同士を貫通する状態でスリットを設ける事もできる。

又、この様な本発明の伸縮式回転伝達軸を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した発明の様に、インナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向に関する玉の剛性を、同じく円周方向に関する凸部の剛性に比べて小さくする（玉の剛性≪凸部の剛性とする）。即ち、回転力の伝達時に、この回転力の増大に伴って、上記凸部の側面と凹部の側面とを係合し易く（当接し易く、噛み合い易く）すべく、上記玉をこの凸部に比べて弾性変形し易くする。
この場合には、例えば、上記玉の材質を弾性変形し易いものとしたり、或は、この玉を中空のものとすると共に、この玉に内外両周面を貫通する状態でスリットを設ける事ができる。又、この玉（中空であるか充実体であるかは問わない）の外周面に、この外周面から径方向内方に凹入する状態で（貫通しない）凹部を設ける事により、この玉の表面（外周面）を弾性変形し易くする事もできる。

又、本発明の伸縮式回転伝達軸を実施する場合に好ましくは、請求項７に記載した発明の様に、インナー側、アウター側各凹溝を、インナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向等間隔複数個所に設ける。又、必要に応じて、凹部と凸部とを、インナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向等間隔複数個所に設ける。

上述の様に構成する本発明の伸縮式回転伝達軸によれば、廉価で、しかも、大きな回転力（トルク）を伝達した場合にも、圧痕等の損傷を生じにくくできる（生じたとしても、耐久性の低下に繋がらず、且つ、軸方向の伸縮を円滑に行える）。この為、大きな回転力を伝達する（許容負荷トルクを大きくする）事と、がたつきなく円滑な軸方向伸縮を行う事と、製造コストの低減とを、高次元で並立させられる。
即ち、本発明の場合には、玉に弾性力を付与する為の弾性部材を設ける必要がない分、廉価に構成できる。又、上記回転力の伝達を、上記玉だけでなく、凹部と凸部との互いに円周方向に対向する側面同士の当接に基づいて行う事ができる為、その分（側面同士の当接面積を大きくできる分）大きな回転力を伝達できる（許容負荷トルクを大きくできる）。又、この様に大きな回転力の伝達を、上記側面同士が分担する事により、上記玉と凹溝との当接部の面圧が過度に大きくなる事も防止でき、圧痕等の損傷を生じにくくできる。又、本発明の場合には、大きな回転力の伝達を、前述の図２０〜２１に示した従来構造の様な円柱部材（円筒部材）を用いずに、上記凹部と凸部との側面同士の当接に基づいて行う為、部品点数の低減を図れ、この面からも廉価に構成できる。

しかも、本発明の場合には、上記玉の表面を、インナー側凹溝とアウター側凹溝とのうちの少なくとも何れかの凹溝の内面（内側面）のうちの溝底部で接触させている為、回転力の増大に伴ってこの回転力の伝達を、上記側面同士が確実に分担できる。即ち、溝底部で接触させた上記玉の表面と当該凹溝（玉を溝底部で接触させた凹溝）の内面との接触部では、その圧力角（接点角）が大きくなる為、上記回転力を受ける方向に加わる分力が小さく、この回転力が大きくなると、この回転力がこの玉を介してだけでは伝達されにくくなる。この為、上記玉の表面と当該凹溝の内面との接触部では、上記回転力が加わると、インナーシャフトとアウターシャフトとの相対回転が許容される傾向になる。そして、この様な相対回転に伴い、上記凹部と凸部との互いに対向する側面同士が当接（接触、係合、噛合）し、上記回転力の増大に伴って、この回転力の伝達を、これら側面同士の係合部が確実に分担する。

又、上記インナーシャフトとアウターシャフトとの相対回転に伴い、上記玉の表面と当該凹溝の内面との接触部は、上記回転力が加わらない無負荷状態での接触位置から側方（回転方向）に変位する（ずれる）傾向となる。この為、例え、大きな回転力が加わる事により、当該凹溝の表面に、上記玉の表面との当接に基づく圧痕が生じたとしても、この圧痕が生じる位置は、上記回転力が加わらない無負荷状態での上記玉の表面との接触位置から外れた位置となる。この為、上記圧痕に拘らず（例え圧痕が生じたとしても）、上記回転力が加わらない無負荷状態で行われる、上記アウターシャフトと上記インナーシャフトとの軸方向相対変位（伸縮式回転伝達軸の伸縮）を、円滑に行える。

又、請求項２に記載した発明の様に、凹溝の溝底部で接触させた玉の表面と当該凹溝の内面との接触部の圧力角（接点角）よりも、凹部と凸部との互いに円周方向に対向する側面同士の圧力角を小さくすれば、上記玉の接触部で相対回転を許容し易くできると共に、上記側面同士の接触部で回転力を支承し易くできる（大きな回転力を確実に伝達できる）。又、上記側面同士の圧力角を小さくする事により、僅かな回転方向の変位でこれら側面同士を接触させる事ができる（側面の直角方向に関するこの側面同士の隙間に対し、アウターシャフトとインナーシャフトとの回転方向変位量を調節し易くできる）。
又、請求項３に記載した発明の様に、円周方向に関する側面同士の間隔を、同じく円周方向に関するインナー側、アウター側各凹溝と玉との間隔よりも大きくすれば、回転力の増大に伴って、上記側面同士を確実に係合させられる。即ち、回転力が小さい状態では、上記玉のみがインナー側、アウター側各凹溝との係合（噛み合い）に基づき上記回転力の伝達を行い、この回転力が大きい状態では、上記凸部と凹部との側面同士も係合し（当接し、噛み合い）、上記回転力の伝達を行う様にできる。この様に玉の表面とインナー側、アウター側各凹溝との間隔と側面同士の間隔とを規制すると言う、簡単な構造で、これら側面同士により回転力の伝達を確実に分担させられる為、この面からも、廉価に構成できる（製造コストの低減を図れる）。又、上述の様に間隔を規制する事で、上記アウターシャフトと上記インナーシャフトとの軸方向相対変位（伸縮式回転伝達軸の伸縮）を、上記玉の転動に基づいて行う事ができ（凸部と凹部との側面同士の摺接を低減でき）、この面からも、上記相対変位（伸縮動作）を円滑に行える。

又、請求項４に記載した発明の様に、玉にインナー側、アウター側各凹溝に対する締め代を持たせた場合には、弾性部材を必要とする事なく、インナーシャフトとアウターシャフトとが回転方向にがたつく事を防止できる。
又、請求項５に記載した発明の様に、インナーシャフトとアウターシャフトとのうちの少なくとも一方のシャフトのうちで凹溝を設けた部分の剛性を小さく（弾性変形し易く）すれば、回転力の増大に伴って、凸部と凹部との側面同士を係合し（噛み合い）易くできる。この為、上記回転力の伝達の際に、大きい回転力をこれら側面同士により確実に分担でき、圧痕等の損傷をより生じにくくできる。しかも、上記玉にインナー側、アウター側各凹溝に対する締め代を持たせた場合に、この締め代に対する自由度（許容度）を大きくできる（締め代に対し鈍感にできる）。

即ち、（意識的であるか否かを問わず）上記締め代が大きくなっても、上記インナー側、アウター側各凹溝を設けた部分の剛性が小さい（弾性変形し易い）分、これらインナー側、アウター側各凹溝の内面に圧痕を生じにくくできる。又、この様に締め代が大きくなっても圧痕を生じにくくできる為、上記インナー側、アウター側各凹溝、並びに、上記玉の加工精度を高度に維持しなくて済み（寸法誤差を許容でき）、その分、廉価に構成できる（製造コストの低減を図れる）。しかも、上記締め代に基づく予圧（抵抗）が過度に大きくなる事を防止でき、インナーシャフトとアウターシャフトとの回転方向のがたつき防止と軸方向相対変位（伸縮式回転伝達軸の伸縮）の円滑化との両立を、高次元に図れる。又、上記インナー側、アウター側各凹溝の摩耗に拘らず、長期に亙り必要な予圧（抵抗）を確保し易い。

又、請求項６に記載した発明の様に、インナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向に関する玉の剛性を、同じく円周方向に関する凸部の剛性に比べて小さくした場合にも、回転力の増大に伴って、この凸部と凹部との側面同士を係合し（噛み合い）易くできる。この為、上記回転力の伝達の際に、大きい回転力をこれら側面同士の係合部により確実に分担でき、圧痕等の損傷をより生じにくくできる。又、これと共に、上記玉と凸部との剛性を適宜調節する事で、回転力の伝達の際に、上記側面同士が回転力を分担し始めるタイミングを調整し易くできる（所望のタイミングに規制し易くできる）。尚、この様な側面同士が回転力を分担し始めるタイミングの調整は、インナーシャフト及びアウターシャフト全体としての剛性、延いては、上記請求項５に記載した発明の様に、これらインナーシャフト及びアウターシャフトのうちでインナー側、アウター側各凹溝を設けた部分の剛性を適宜調節する事でも、同様に行える。

尚、図２２は、インナーシャフトとアウターシャフトとの回転角と、これらインナーシャフトとアウターシャフトとの間に加わる捩れトルクとの関係の４例を示している。この図２２中、点Ｐ₁〜Ｐ₄は、各玉の表面と各凹溝の内面との係合に基づく回転力の伝達が行われている状態から、凹部と凸部との側面同士が当接して回転力の伝達が行われる状態へ変化する変曲点を、それぞれ示している。上述した様に、各玉の剛性やこれら各玉の締め代、上記インナーシャフトやアウターシャフトの剛性、インナー側、アウター側各凹溝の数、断面形状、曲率半径、上記各玉の外径、凹部と凸部との円周方向に関する側面同士の間隔等を適宜調節する事で、所望の捩れトルクと回転角との関係を得る（ステアリングホイール操作時のレスポンスやキックバック入力等を任意に設定する）事ができる。尚、上述の様に玉の剛性を小さくする場合には、この剛性を小さくする程、変曲点（例えば点Ｐ₄）の前後での傾きの変化が大きくなる。この為、単にそのままでは、例えば変曲点Ｐ₄から二点鎖線で示す様に捩れトルクが変化する可能性があり、この様な場合には、違和感（ストッパー感）を感じたり異音を生じる可能性がある。そこで、例えば上記凹部と凸部との接触角（圧力角）や剛性等を適宜調節する事で、例えば上記変曲点をＰ₄´にずらし、滑らかなトルク伝達の分担を行える様にする事が好ましい。又、上記各玉の剛性や締め代、これら各玉と接触する各凹溝の断面形状、曲率半径、これら各玉の表面と各凹溝の内面との接触角（接点角、圧力角）等を適宜調節する事で、図２２のＱで示す部分を、変曲点Ｐ₁〜Ｐ₄に向けて滑らかな曲線となる様にする事ができる。

又、請求項７に記載した発明の様に、インナー側、アウター側各凹溝（必要に応じて凸部並びに凹部）を、インナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向等間隔複数個所に設けた場合には、これらインナー側、アウター側各凹溝が均一に弾性変形し易くなり、これら各凹溝に圧痕等の損傷をより生じにくくできる。又、上記インナーシャフト並びにアウターシャフトに、上記インナー側、アウター側各凹溝（及び凸部並びに凹部）を形成する際に、これらインナーシャフト並びにアウターシャフトを所望通りに形成し易くできる。即ち、例えば塑性加工に基づき、シャフトの形成と共にこのシャフトに凹溝（及び凸部並びに凹部）を形成する場合に、このシャフトの円周方向に関して均等に成型荷重を加える事ができ、このシャフトが例えば折れ曲がる方向や断面形状が歪む方向等に変形しにくくできる。この為、アウターシャフトとインナーシャフトとの軸方向相対変位（伸縮式回転伝達軸の伸縮）の円滑化と、円周方向のがたつき防止との両立を、高次元で図れる。

［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１〜４、７に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例は、本発明の伸縮式回転伝達軸をステアリングシャフト２０として実施する場合の構造に就いて示している。但し、この様なステアリングシャフト２０に限らず、例えば前述の図１９に示した中間シャフト５等の、回転力（トルク）の伝達と軸方向の伸縮との両方の機能を必要とされる、各種シャフトとして実施する事ができる。何れにしても、本例のステアリングシャフト２０は、例えば炭素鋼等の金属材に、押出加工或いは切削加工を施す事により形成されたアウターシャフト２１と、同じく炭素鋼等の金属材に、押出加工、鍛造加工、或いは切削加工を施す事により形成されたインナーシャフト２２と、同じくそれぞれが炭素鋼、軸受鋼、ステンレス鋼等の金属材や合成樹脂、高機能樹脂等の非金属材料により造られた複数の玉２３、２３とを備える。このうちのアウターシャフト２１は、円筒状のもので、内周面の円周方向２個所位置（１８０度反対側位置）に、この内周面から径方向外方に凹入する状態で（２本の）アウター側凹溝２４、２４を、軸方向に設けている。

又、上記インナーシャフト２２は、円筒状又は円柱状のもので、外周面の円周方向２個所位置（１８０度反対側位置）で上記アウター側凹溝２４、２４と整合する位置に、この外周面から径方向内方に凹入する状態で（２本の）インナー側凹溝２５、２５を、軸方向に設けている。又、上記各玉２３、２３は、上記各アウター側凹溝２４、２４と上記各インナー側凹溝２５、２５との間にそれぞれ複数個（図示の例では７個）ずつ設けられたもので、これら各玉２３、２３を介して上記アウターシャフト２１と上記インナーシャフト２２とを組み合わせる事により、これらアウターシャフト２１とインナーシャフト２２との間で、回転力の伝達及び軸方向の相対変位を可能としている。

又、本例の場合には、上記アウターシャフト２１の内周面の円周方向２個所位置（１８０度反対側位置）で、上記各アウター側凹溝２４、２４から円周方向に外れた部分に、この内周面から径方向外方に凹入する状態で、スプライン係合部を構成するスプライン溝の如き凹部２６、２６を、軸方向に設けている。又、上記インナーシャフト２２の外周面の円周方向２個所位置（１８０度反対側位置）で、上記各凹部２６、２６と整合する位置に、この外周面から径方向外方に突出する状態で、スプライン係合部を構成するスプライン歯の如き凸部２７、２７を、軸方向に設けている。そして、上記アウターシャフト２１に上記インナーシャフト２２を組み付けた状態で、上記各凸部２７、２７が上記各凹部２６、２６内に進入する様にしている。

又、本例の場合には、上記両シャフト２１、２２の中立状態（回転力の伝達を行わない状態）で、上記各玉２３、２３の表面を、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面のうちの溝底部で接触（当接、係合、噛合）させている。言い換えれば、上記各玉２３、２３の表面と上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面との接触部の圧力角（接点角）θ₁、θ₂、即ち、上記アウターシャフト２１及びインナーシャフト２２の中心軸と上記各玉２３、２３の中心とを含む仮想平面と上記接触部に接する仮想平面とのなす角θ₁、θ₂を、大きくしている（本例の場合は略９０度としている）。要するに、本例の場合には、上記各玉２３、２３の表面を上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面のうちの溝底部で接触する様にして（各圧力角θ₁、θ₂を大きくして、例えばθ₁、θ₂≧４５度、好ましくはθ₁、θ₂≧６０、更に好ましくはθ₁、θ₂≧７５度以上、最も好ましくはθ₁、θ₂≒９０度にして）、これら各玉２３、２３の転動面とアウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面との接触位置が、小さい回転力で、これら各凹溝２４、２５の底部から側方に変位し易くなる様にしている。この為に、例えば上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の断面形状を単一円弧とする場合には、その曲率半径を、上記各玉２３、２３の半径よりも大きくし、上記接触位置が溝底近傍となる様にする。又、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の断面形状をゴシックアーチ状とした場合には、その接触角を大きくし、上記接触位置が溝底近傍となる様にする。尚、この様に接触位置を溝底部近傍にする面からは、上記断面形状は単一円弧状とする事が好ましく、この様に溝底部近傍で接触する様にする事により、上記接触位置を変位し易くする事が好ましい。

一方、上記凹部２６、２６と凸部２７、２７との互いに円周方向に対向する側面同士の圧力角θ₃、即ち、これら凹部２６、２６の側面又は凸部２７、２７の側面と、上記アウターシャフト２１及びインナーシャフト２２の中心軸と上記凹部２６、２６の底部又は凸部２７、２７の頂部の幅方向中心を含む仮想平面とのなす角θ₃は、上記各玉２３、２３の表面と上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面との接触部の圧力角θ₁、θ₂よりも、小さくしている（θ₃＜θ₁、θ₂）。そして、この様に構成する事により、上記凹部２６、２６と凸部２７、２７との互いに円周方向に対向する側面同士で、上記回転力を支承し易くしている（大きな回転力を確実に伝達できる様にしている）。

又、本例の場合には、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５に、前述の図２０〜２１に示した様な弾性部材１６（図２０〜２１参照）は設けていない。即ち、これらアウター側、インナー側各凹溝２４、２５に設けた各玉２３、２３に対し、上記弾性部材１６による押圧力（予圧）付与を行ってはいない｛弾性部材１６により、各玉２３、２３を、アウター側凹溝２４、２４とインナー側凹溝２５、２５とのうちの少なくとも何れかの凹溝２５、２６の内面に押し付けると言った構成は採用していない｝。本例の場合には、この様な弾性部材１６を設けない代わりに、上記各玉２３、２３に、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５に対する締め代（隙間０、締め代０も含む）を持たせている。

即ち、前記アウターシャフト２１とインナーシャフト２２とを組み合わせた状態で、且つ、これらアウターシャフト２１とインナーシャフト２２との間に回転力が加わらない中立位置での、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面により構成される仮想円（互いに対向する凹溝２４、２５同士の内接円）の直径に対し、各玉２３、２３の自由状態での外径を同じか、又は、（極く僅か、例えば玉２３の外径の１／１００〜１／１０００程度）大きくしている。一方、上記アウターシャフト２１とインナーシャフト２２とを組み合わせた状態で、且つ、これらアウターシャフト２１とインナーシャフト２２との間に回転力が加わらない中立位置での、これらアウターシャフト２１とインナーシャフト２２の円周方向に関する、上記凹部２６、２６と上記凸部２７、２７との互いに対向する側面同士の間隔Ｓを、同じく円周方向に関する、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５と上記各玉２３、２３との間隔よりも大きくしている。

そして、この様な構成を採用する事により、上記アウターシャフト２１とインナーシャフト２２との間で伝達する回転力が小さい状態で、上記各玉２３、２３のみが、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５との係合（局部点当りでの噛み合い）に基づき、この回転力を伝達する様にしている。これに対して、この回転力が大きい状態では、上記各玉２３、２３並びにこれら各玉２３、２３と係合する上記インナー側、アウター側各凹溝２４、２５の弾性変形に伴い｛各玉２３、２３とこれら各玉２３、２３の表面が当接する部分（相手面である凹溝２４、２５の内面のうちのこれら各玉２３、２３の表面と当接する部分）とが弾性変形（局部弾性変形）する事により｝、上記凸部２７、２７と凹部２６、２６との側面同士も係合し（当接し、噛み合い）、上記回転力の伝達を行う様にしている。

尚、この様な回転力の伝達を行う様にすべく、本例の場合には、上記各玉２３、２３の外径と、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の断面形状の曲率半径（や傾斜等）と、上記凹部２６、２６と上記凸部２７、２７との互いに対向する側面同士の周方向に関する間隔Ｓ（隙間）との関係｛各玉２３、２３の外径と、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面により構成される仮想円（断面に関する内接円）の直径と、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の曲率半径と、凹部２６、２６並びに凸部２７、２７の断面形状（側面の傾斜等）と、互いに対向する側面同士の間隔Ｓとの関係｝は、次の様に規制している。先ず、上記各玉２３、２３の締め代（各玉２３、２３の外径と仮想円の直径との差）を、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の断面形状の曲率半径との関係（接触楕円の面積との関係）で、これら各玉２３、２３並びに上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５が弾性変形する範囲内、即ち、これらアウター側、インナー側各凹溝２４、２５に圧痕（塑性変形）が生じない（生じたとしても、耐久性の低下に繋がらず、且つ、軸方向伸縮を円滑に行える）範囲内で設定する。又、上記各凹部２６、２６と各凸部２７、２７との互いに対向する側面同士の周方向に関する間隔Ｓを、上記回転力の伝達の際に、上記各玉２３、２３並びにアウター側、インナー側各凹溝２４、２５が弾性変形する範囲内、即ち、これらアウター側、インナー側各凹溝２４、２５に圧痕を生じない（生じたとしても、耐久性の低下に繋がらず、且つ、軸方向伸縮を円滑に行える）範囲内で、上記側面同士が当接して、上記回転力（トルク）の伝達が行われる様に設定する。

上述の様に構成する本例の伸縮式回転伝達軸（ステアリングシャフト２０）によれば、廉価で、しかも、大きな回転力を伝達した場合にも、圧痕等の損傷を生じにくい（生じたとしても、耐久性の低下に繋がらず、且つ、軸方向伸縮を円滑に行える）構造を実現できる。この為、大きな回転力を伝達する（許容負荷トルクを大きくする）事と、がたつきなく円滑な軸方向伸縮を行う事と、製造コストの低減とを、高次元で並立させられる。
即ち、本例の場合には、各玉２３、２３に弾性力を付与する為の弾性部材（例えば図２０〜２１の弾性部材１６）を設けなくて済む分、部品製作、部品管理、組立作業を何れも単純化して、廉価に構成できる。又、上記回転力の伝達を、上記各玉２３、２３だけでなく、凹部２６、２６と凸部２７、２７との互いに円周方向に対向する側面同士の当接に基づいて行う事ができる為、その分（側面同士の当接面積を大きくできる分）大きな回転力を伝達できる（許容負荷トルクを大きくできる）。又、この様に大きな回転力の伝達を、上記側面同士が分担する事により、上記各玉２３、２３と各凹溝２４、２５との当接部の面圧が過度に大きくなる事も防止でき、圧痕等の損傷を生じにくくできる。又、本例の場合には、大きな回転力の伝達を、前述の図２０〜２１に示した従来構造の様な円柱部材（円筒部材）１７を用いずに、上記各凹部２６、２６と各凸部２７、２７との側面同士の当接に基づいて行う為、部品点数の低減を図れ、この面からも廉価に構成できる。

しかも、本例の場合には、上記各玉２３、２３の表面をアウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面のうちの溝底部で接触させている為、回転力の増大に伴ってこの回転力の伝達を、上記各凹部２６、２６と各凸部２７、２７との側面同士が確実に分担できる。即ち、上記各玉２３、２３の表面と上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面との接触部では、その圧力角（接点角）θ₁、θ₂が大きくなる為、上記回転力を受ける方向に加わる分力が小さく、この回転力がこれら各玉２３、２３を介して伝達されにくくなる。この為、これら各玉２３、２３の表面と上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面との接触部では、上記回転力が加わると、インナーシャフト２２とアウターシャフト２１との相対回転が許容される傾向になる。そして、この様な相対回転に伴い、上記各凹部２６、２６と各凸部２７、２７との互いに対向する側面同士が当接（接触、係合、噛合）し易くなり、上記回転力の増大に伴って、この回転力の伝達を、これら側面同士が確実に分担できる。しかも、本例の場合には、上記圧力角（接点角）θ₁、θ₂よりも、上記各凹部２６、２６と各凸部２７、２７との互いに円周方向に対向する側面同士の圧力角θ₃を小さくしている為、上述の様に各玉２３、２３の接触部で相対回転を許容し易くできるだけでなく、上記側面同士の接触部で回転力を確実に支承できる（大きな回転力を確実に伝達できる）。

又、本例の場合には、円周方向に関する上記側面同士の間隔Ｓを、同じく円周方向に関する上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５と上記各玉２３、２３との間隔よりも大きくしている為、回転力の増大に伴って、上記側面同士を確実に係合させられる。即ち、回転力が小さい状態では、上記各玉２３、２３のみが上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５との係合（噛み合い）に基づき上記回転力の伝達を行い、この回転力が大きい状態では、上記各凸部２７、２７と各凹部２６、２６との側面同士も係合し（当接し、噛み合い）、上記回転力の伝達を行う様にできる。この様に各玉２３、２３の表面とアウター側、インナー側各凹溝２４、２５との間隔と各凸部２７、２７と各凹部２６、２６との側面同士の間隔Ｓとを規制すると言う、簡単な構造で、これら側面同士により回転力の伝達を確実に分担させられる為、この面からも、廉価に構成できる（製造コストの低減を図れる）。又、上述の様に間隔を規制する事で、上記アウターシャフト２１と上記インナーシャフト２２との軸方向相対変位（ステアリングシャフト２０の伸縮）を、上記各玉２３、２３の転動に基づいて行う事ができ（凸部２７、２７と凹部２６、２６との側面同士の摺接を低減でき）、この面からも、上記相対変位（伸縮動作）を円滑に行える。

又、本例の場合には、上記各玉２３、２３に上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５に対する締め代を持たせている為、前記弾性部材（例えば図２０〜２１の弾性部材１６）を設けなくても、アウターシャフト２１とインナーシャフト２２とが回転方向にがたつく事を防止できる。尚、この様ながたつきを許容できるのであれば（例えば、或る程度がたついても走行中に問題とならないのであれば）、このがたつきを許容できる範囲で、締め代を持たせない様に（隙間を持たせる様に）する（例えば各玉２３、２３の外径を、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面により構成される仮想円の直径よりも小さくする）事もできる。又、この様に締め代を持たせない（隙間を持たせた）場合には、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面と上記各玉２３、２３の表面との接触点位置が、回転力に応じて変位し易くなる為、例え圧痕が生じた場合にも、この圧痕の存在に拘らず、上記アウターシャフト２１とインナーシャフト２２との軸方向の相対変位（ステアリングシャフト２０の伸縮）を円滑に行える様にできる。

図３は、各玉２３、２３に締め代を持たせた構造の場合の、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面と各玉２３、２３の表面との接触点位置の変化を示している。尚、この図３の（Ａ）（Ｂ）は、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の断面形状をそれぞれ単一円弧としている。又、図３（Ａ）は、無負荷時の状態（回転力が加わっていない状態）を、同図（Ｂ）は、回転力が加わった状態を示している。又、この様な図３（Ａ）（Ｂ）中にそれぞれ示した点αは、無負荷且つ中立状態での、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面（内側面）と上記各玉２３、２３の表面との接触点位置を示している。そして、図３の（Ｂ）に示す様に、上記回転力が加わると、上記各玉２３並びに上記各アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の弾性変形に基づき（各凹溝２４、２５が弾性変形方向に拡がり）、上記接触点位置が点αから点βに、これらアウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面の曲率半径Ｒと各玉２３の半径（＝Ｄ／２）とに応じた距離｛図３（Ｂ）のδ₁、δ₂｝分、変位する。尚、この変位は、上記接触点位置が連続的に接触したまま行われる事が好ましい。

何れにしても（締め代を持たせた構造の場合も持たせない構造の場合も）、大きな回転力が加わる事により、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面と上記各玉２３の表面との接触部で圧痕が生じたとしても、上述の様に接触点位置が変位する為、この圧痕は点βの位置に生じる。この様に圧痕が生じる位置βが、無負荷時の接触点位置αとずれる為、この無負荷時に行われるアウターシャフト２１とインナーシャフト２２との軸方向の相対変位（ステアリングシャフト２０の伸縮）は、上記圧痕の存在に拘らず、滑らかに行える。尚、この様な締め代を持たせた構造の場合も、又、締め代を持たせない構造の場合にも、何れも大きい回転力が加わった場合には、各凸部２７、２７と各凹部２６、２６との接触面積が大きい側面同士がその回転力を分担する為、上記圧痕は生じにくい。

又、図４は、アウター側、インナー側各凹溝２４ａ、２５ａの断面形状をゴシックアーチ状とした構造を示している。この様なゴシックアーチ状とした構造の場合には、図４（Ａ）に示す様に、無負荷時でも接触点位置αが、アウター側、インナー側各凹溝２４ａ、２５ａの中央部（溝深さが最も大きい部分）からずれる。この様な構造の場合には、捩り剛性を大きくできるが、大きな回転力が加わった状態での、上記接触点位置の変位量（ずれ量）は大きくなりにくい（ずれ量は小さい）。但し、後述する様に、円筒状のアウターシャフト２１やインナーシャフト２２の肉厚を小さくする（例えば薄肉部を設ける）事により、これらアウターシャフト２１やインナーシャフト２２、延いては、上記アウター側、インナー側各凹溝２４ａ、２５ａを弾性変形し易くすれば、上記接触点位置αからβにずれ易くできる。又、この様に弾性変形し易くする事により、小さい回転力が加わった状態から、各凸部２７、２７と各凹部２６、２６との側面同士でこの回転力の伝達を行う様にする事もできる為、その分、圧痕を生じにくくできる。

何れにしても、本例の場合には、上記各玉２３、２３の表面をアウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面のうちの溝底部で接触させている為、この接触部に関しては、回転力が加わると、インナーシャフト２２とアウターシャフト２１との相対回転が許容される傾向になる。即ち、上記回転力が加わると、これらインナーシャフト２２とアウターシャフト２１との相対回転に伴い、上記各玉２３、２３の表面と上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面との接触部が、上記回転力が加わらない無負荷状態での接触位置から側方（回転方向）に変位する（ずれる）傾向となる。この為、例え、大きな回転力が加わる事により、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の表面に、上記各玉２３、２３の表面との当接に基づく圧痕が生じたとしても、この圧痕が生じる位置は、上記回転力が加わらない無負荷状態での上記各玉２３、２３の表面との接触位置から外れた位置となる。この為、上記圧痕に拘らず（例え圧痕が生じても）、上記回転力が加わらない無負荷状態で行われる、上記アウターシャフト２１と上記インナーシャフト２２との軸方向相対変位（伸縮式回転伝達軸の伸縮）を、円滑に行える。

又、本例の場合には、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５を、インナーシャフト２２及びアウターシャフト２１の円周方向等間隔複数個所（１８０度間隔２個所位置）に設けている為、これらアウター側、インナー側各凹溝２４、２５が均一に弾性変形し易くなり、これら各凹溝２４、２５に圧痕等の損傷をより生じにくくできる。
又、本例の場合は、図２に示す様に、各玉２３、２３を保持器２８により保持する事により、これら各玉２３、２３の位置決めを図り（遊びを制限し）、これら各玉２３、２３が、アウター側、インナー側各凹溝２、２５の軸方向にがたつくのを防止している。又、この様な保持器２８を設けた場合には、上記各玉２３、２３を上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５同士の間に組み込み易くできる。
又、本例の場合には、各玉２３、２３の表面を、アウター側各凹溝２４、２４の溝底部とインナー側各凹溝２５、２５の溝底部とに接触させている（両方の凹溝２４、２５の溝底部に接触させている）が、これらインナー側各凹溝２４、２４とアウター側各凹溝２５、２５とのうちの何れか一方の凹溝２４（２５）のみの溝底部に接触させる事もできる。即ち、例えば上記アウター側各凹溝２４、２４とインナー側各凹溝２５、２５とのうちの何れか一方の凹溝２４（２５）の断面形状を単一円弧とすると共に、他方の凹溝２５（２４）の断面形状をゴシックアーチ状とし、このうち断面形状が単一円弧とした一方の凹溝２４（２５）のみ、上記各玉２３、２３の表面を溝底部に接触させる事もできる。

［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１〜５、７に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、アウターシャフト２１ａのうちでアウター側凹溝２４、２４の近傍部分の肉厚を、同じくこれらアウター側凹溝２４、２４から外れた部分の肉厚に比べて小さくしている。この為に、本例の場合には、上記アウターシャフト２１ａの外周面に、上記アウター側凹溝２４、２４の周囲部分を挟む状態で、これら各アウター側凹溝２４、２４毎に１対ずつの平坦部２９、２９を、それぞれ設けている。そして、この様に構成する事により、上記アウターシャフト２１ａのうちで、上記アウター側凹溝２４、２４を設けた部分の剛性を（凹部２６、２６を設けた部分の剛性よりも）小さくしている（弾性変形し易くしている）。

この様な本例の場合には、回転力の増大に伴って、各凸部２７、２７と各凹部２６、２６との側面同士を係合し（噛み合い）易くできる。この為、回転力（トルク）の伝達の際に、大きい回転力を上記側面同士により確実に分担でき、圧痕等の損傷をより生じにくくできる。しかも、上記各玉２３、２３に上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５に対する締め代を持たせた場合に、この締め代に対する自由度（許容度）を大きくできる（締め代に対し鈍感にできる）。即ち、（意識的であるか否かを問わず）上記締め代が大きくなっても、上記各アウター側凹溝２４、２４を設けた部分の剛性が小さい（弾性変形し易い）分、上記各玉２３、２３と当接するアウター側、インナー側各凹溝２４、２５に圧痕を生じにくくできる。又、この様に締め代が大きくなっても圧痕を生じにくくできる為、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５、並びに、上記各玉２３、２３の加工精度を高度に維持しなくて済み（寸法誤差を許容でき）、その分、廉価に構成できる（製造コストの低減を図れる）。しかも、上記締め代に基づく予圧（抵抗）が過度に大きくなる事を防止でき、インナーシャフト２２とアウターシャフト２１ａとの回転方向のがたつき防止と軸方向相対変位（伸縮式回転伝達軸の伸縮）の円滑化との両立を、高次元で図れる。又、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の摩耗に拘らず、長期に亙り必要な予圧（抵抗）を確保できる。尚、この様な本例の場合には、上記各玉２３、２３の締め代を、例えばこれら各玉２３、２３の外径の１／５〜１／１０００程度にできる。

尚、本例の場合には、１対ずつの平坦部２９、２９を、上記アウターシャフト２１ａの外周面の円周方向２個所位置にそれぞれ設けているが、このアウターシャフト２１ａの捩り剛性を確保したい場合には、円周方向１個所位置に設けても良い。又、上記アウター側凹溝２４、２４の近傍部分には、大きな回転力（トルク）が加わらない（大きな回転力は各凹部２６、２６と各凸部２７、２７との側面同士が分担する）為、上述の様な平坦部２９、２９に代えて、例えば図６に示す様に、アウターシャフト２１ａの一部で、上記アウター側凹溝２４を設けた部分の近傍（アウター側凹溝２４から円周方向に少し外れた部分）に、上記アウターシャフト２１ａの軸方向に長いスリット溝３０、３０を、上記アウターシャフト２１ａの外周面から内周面まで貫通する状態で設ける事もできる。

又、本例の場合には、アウターシャフト２１ａの一部（アウター側凹溝２４、２４の近傍部分）を薄肉にしている（アウターシャフト２１ａを弾性変形し易くしている）が、インナーシャフト２２を円筒状のものとすると共に、このインナーシャフト２２の一部（インナー側凹溝２５、２５の近傍部分）を薄肉にする（インナーシャフト２２を弾性変形し易くする）事もできる。勿論、インナーシャフト２２とアウターシャフト２１ａとの両方の部材の一部（アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の近傍部分）を薄肉にする事もできる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第３例］
図７は、請求項１〜５、７に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合は、インナーシャフト２２ａのうちでインナー側凹溝２５、２５の近傍部分を弾性変形し易くしている（剛性を小さくしている）。この為に、本例の場合には、上記各玉２３、２３を円周方向に挟む状態で玉受部３１、３１を設けると共に、この玉受部３１、３１の肉厚（インナーシャフト２２ａの円周方向に関する肉厚）を、所望の弾性変形を得られる厚さに規制している。

尚、上記インナーシャフト２２ａの軽量化を図るべく、このインナーシャフト２２ａの外周面に、図７に二点鎖線で示す様な除肉部３２、３２を設ける事もできる。又、本例の場合には、インナーシャフト２２ａの玉受部３１、３１の肉厚を規制しているが、アウターシャフト２１の内周面に玉受部を設け、この玉受部の肉厚を規制（弾性変形し易く、剛性を小さく）する事もできる。勿論、インナーシャフトとアウターシャフトとの両方の玉受部の肉厚を、所望の弾性変形を得られる厚さに規制する事もできる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１〜２例と同様であるから、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第４例］
図８〜９は、請求項１〜５、７に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、アウターシャフト２１ｂの外周面の円周方向１個所位置に平坦部３３を設ける事により、このアウターシャフト２１ｂの一部を、他の部分よりも薄肉にしている。尚、本例の場合は、上記平坦部３３を、上記アウターシャフト２１ｂの軸方向全体に亙り設けずに、軸方向に関して一部にのみ設け、薄肉にできない部分（例えば剛性を確保しなければならない部分等）の肉厚を確保している。又、本例の場合には、上記平坦部３３を何れかのアウター側凹溝２４の近傍部分に設ける事により、このアウター側凹溝２４の近傍部分を弾性変形し易くしている（剛性を小さくしている）。そして、この様に何れかのアウター側凹溝２４の近傍部分を弾性変形し易くする事により、加工精度のばらつきに拘らず、必要な締め代（締め代に基づく予圧）を確保しつつ（がたつきを防止しつつ）、ステアリングシャフト２０の伸縮を円滑に行える様にしている。又、これと共に、大きな回転力（トルク）が加わった場合には、各凹部２６、２６と各凸部２７、２７との側面同士によりこの大きなトルクを確実に分担できる様にしている。

又、本例の場合には、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５及び各凹部２６、２６並びに各凸部２７、２７を、アウターシャフト２１ｂ及びインナーシャフト２２の円周方向等間隔複数個所に設けている。この為、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５がそれぞれ均一に弾性変形し易くなり、これら各凹溝２４、２５に圧痕等の損傷をより生じにくくできる。又、上記アウターシャフト２１ｂ並びにインナーシャフト２２に、上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５及び各凹部２６、２６並びに各凸部２７、２７を形成する際に、これらアウターシャフト２１ｂ並びにインナーシャフト２２を所望通りに形成し易くできる。即ち、例えば塑性加工に基づきシャフト２１ｂ、２２の形成と共にこのシャフト２１ｂ、２２に凹溝２４、２５及び各凹部２６、２６並びに各凸部２７、２７を形成する場合に、このシャフト２１ｂ、２２の円周方向に関して均等に成型荷重を加える事ができ、このシャフト２１ｂ、２２が例えば折れ曲がる方向や断面形状が歪む方向等に変形しにくくできる。この為、上記アウターシャフト２１ｂとインナーシャフト２２との軸方向相対変位（ステアリングシャフト２０の伸縮）の円滑化と、円周方向のがたつき防止との両立を高度に図れる。

尚、本例の場合には、上記アウターシャフト２１ｂのうちで、肉厚を小さくした薄肉部を、上述の様に単一の平坦部３３を形成する事により構成している。この為、前述した実施の形態の第２例（図５参照）の構造の様な、１対の平坦部２９、２９と、この平坦部２９、２９に挟まれる状態で存在する曲面部３４（図５参照）とを設ける場合に比べて、上記薄肉部の形成（切削）作業の容易化を図れる。
尚、図１０に示す様に、平坦部３３ａから各玉２３を露出させる事もできる。又、図１１〜１２に示す様に、薄肉部を１対の平坦部３３ｂ、３３ｃを設ける事により構成する事もできる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１〜３例と同様であるから、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第５例］
図１３〜１４は、請求項１〜５、７に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、アウターシャフト２１ｃの外周面のうちで何れかのアウター側凹溝２４と整合する位置に、これら外周面とアウター側凹溝２４の底部とを貫通する状態で、スリット溝３０ａを設けている。そして、このアウター側凹溝２４部分に配置した各玉２６の表面と、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５の内面との接触部の面圧上昇を抑えている。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第４例と同様であるから、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第６例］
図１５〜１６は、請求項６に対応する、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合には、インナーシャフト２２及びアウターシャフト２１（例えば図１〜２参照）の円周方向に関する玉２３ａの剛性を、同じく凸部２７（例えば図１参照）の剛性に比べて小さくしている（玉２３ａの剛性≪凸部２７の剛性としている）。即ち、回転力の伝達時に、この回転力の増大に伴って、凸部２７と凹部２６（例えば図１参照）との側面同士を係合し易くすべく、玉２３ａをこのうちの凸部２７に比べて、形状の相違に基づく以上に、より弾性変形し易くしている。この為に本例の場合には、上記玉２３ａを中空のものとすると共に、この玉２３ａに内外両周面を貫通する状態でスリット３５を設けている。この様なスリット３５は、図１５に示す様な曲線状（波状）のものとする事ができる他、例えば図１６（Ａ）に示す様な凸凹状としたり、同図（Ｂ）に示す様な直線状とする事もできる。

この様な本例の場合には、上記玉２３ａがより弾性変形し易くなる（剛性が小さい）分、この玉２３ａに上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５に対する締め代を持たせた場合にも、ステアリングシャフト２０（例えば図１〜２参照）の伸縮時に、この締め代に拘らず、上記玉２３ａを転がり易くできる。又、上記玉２３ａを弾性変形し易くできる分、上記凹部２６と上記凸部２７との互いに対向する側面同士の間隔Ｓ（図１参照）を大きくできる。又、これと共に、上記玉２３ａや上記アウター側、インナー側各凹溝２４、２５、上記凹部２６、上記凸部２７、延いては、これらアウター側、インナー側各凹溝２４、２５や凹部２６並びに凸部２７を設けたアウターシャフト２１及びインナーシャフト２２の形状精度、寸法精度を、高度に確保する必要もなくなる。又、これらアウターシャフト２１やインナーシャフト２２を弾性変形し易くする必要もなくなり｛例えば、肉厚を調節したり、平坦部２９、３３、３３ａ〜３３ｃ（図５、８〜１２）やスリット溝３０、３０ａ（図６、１３、１４）を設ける必要がなくなり｝、その分、これらアウターシャフト２１やインナーシャフト２２の加工の容易化を図れる。

尚、本例の場合には、玉２３ａを中空にすると共にスリット３５を設けているが、例えばこの玉２３ａを充実体とする事もできる。この様に玉２３ａを充実体とした場合には、例えば、この玉２３ａを構成する材料により、所望の弾性を得られる様にする。例えば、この玉２３ａを構成する素材として、一般的な軸受鋼とはヤング率の異なる（軸受鋼に比べてヤング率が低い）、ステンレス鋼や、鋳鉄、アルミニウム合金、銅、黄銅（真鍮）、合成樹脂等を採用する事ができる。又、上記玉２３ａの表面に、この表面から凹入する状態で凹部を設ける事により、この玉２３ａの表面微小範囲でのつぶれ剛性を小さくし、所望の弾性を得られる様にする事もできる。又、この玉２３ａの表面に硬質クロムメッキ等の表面処理を施して、所望の弾性を得られる様にしても良い。何れの場合にも、玉２３ａの弾性を調節する（玉２３ａの弾性係数、弾性領域等を調節する）事により、図１７に示す様に、初期捩り剛性や、上記凹部２６と凸部２７との側面同士が回転力を分担し始めるタイミング等を所望に調整できる。この為、車両に求められる操舵特性に合わせた最適設定を容易に行える。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１〜５例と同様であるから、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第７例］
図１８は、請求項１〜５に対応する、本発明の実施の形態の第７例を示している。本例の場合には、アウター側、インナー側各凹溝２４、２５を、アウターシャフト２１ｄ及びインナーシャフト２２ｂの径方向反対側（１８０度反対側）位置に、それぞれ２本ずつ設けている。又、これら２本ずつのアウター側、インナー側各凹溝２４、２５同士の間に、それぞれ凹部２６、２６と凸部２７、２７とを設けている。又、本例の場合には、円筒状の上記アウターシャフト２１ｄの一部の肉厚ｔ₁、即ち、上記各アウター側凹溝２４、２４を設けた部分の肉厚ｔ₁を、これら各アウター側凹溝２４、２４から外れた部分の肉厚ｔ₂に比べて小さくしている。

この様な本例の場合は、２本ずつのアウター側、インナー側各凹溝２４、２５並びに１対の凹部２６と凸部２７とを、径方向反対側（１８０度反対側）位置にそれぞれ設けている為、上記アウター側凹溝２４、２４を設けたアウターシャフト２１ｄを弾性変形し易くできる。即ち、このアウターシャフト２１ｄを、上記各アウター側凹溝２４、２４を設けた方向を長径とする楕円形に弾性変形し易くできる。この為、上記各玉２３、２３の締め代に対する変形抵抗を鈍感に（小さく）でき、この締め代に拘らず、圧痕等の損傷を生じにくくできる。又、本例の場合には、上記アウターシャフト２１ｄのうちで、肉厚が小さい部分であるアウター側凹溝２４、２４を設けた部分が弾性変形し易くなり、これら各アウター側凹溝２４、２４に圧痕を生じにくくできる。又、これと共に、回転力の増大に伴って、上記各凸部２７、２７と各凹部２６、２６との側面同士を係合し易く（噛み合い易く）できる。この為、上記回転力の伝達の際に、これら各側面同士により大きいトルクを確実に分担でき、この面からも、圧痕等の損傷を生じにくくできる。しかも、上記肉厚ｔ₁、ｔ₂を調節する事で、上記回転力を伝達する際に、上記各側面同士が回転力（トルク）を分担し始めるタイミングを調整し易くできる（所望のタイミングに規制し易くできる）。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１〜６例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。

［本発明を実施する場合の留意点］
本発明は、以上に述べた各実施の形態の構造に限らず、これら各実施の形態の構造を適宜組み合わせる等、種々の構造で実施可能である。又、構成各部の形状、構造、材質に就いても、各種変更実施できる。

本発明の伸縮式回転伝達軸は、例えば前述の図１９に示した、電動式パワーステアリング装置を備えた自動車用操舵装置の構成部材のうち、中間シャフト５に適用して、大きな効果を得られる。但し、この中間シャフト５に限らず、ステアリングコラム９の内側に配置するステアリングシャフト３（２０）として実施する事もできる。更には、自動車用操舵装置を構成するシャフトに限らず、工作機械、遊具等、各種回転機械装置を構成する回転伝達用シャフトとし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、図２の上下方向に切断して凸部と凹部との係合部を真上にした状態で示す断面図。 図１のイ−イ断面に相当する図。 凹溝の断面形状を単一円弧とした、図１のロ部に相当する図で、（Ａ）は回転力（トルク）が加わっていない状態（無負荷時）を、（Ｂ）は回転力（トルク）が加わった状態を、それぞれ示している。 凹溝の断面形状をゴシックアーチとした、図１のロ部に相当する図で、（Ａ）は回転力（トルク）が加わっていない状態（無負荷時）を、（Ｂ）は回転力（トルク）が加わった状態を、それぞれ示している。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。 別例を示す、図５のハ矢印方向から見た図。 本発明の実施の形態の第３例を示す、図１と同様の図。 同第４例を示す部分斜視図。 図８のニ−ニ断面図。 別例の第１例を示す図９と同様の図。 別例の第２例を示す図８と同様の図。 図１１のホ−ホ断面図。 本発明の実施の形態の第５例を示す部分斜視図。 図１３のヘ−ヘ断面図。 本発明の実施の形態の第６例を、玉のみを取り出して示す正面図。 玉に形成するスリットの別の２例を示す図。 捩れ角と回転力（トルク）との関係を示す線図。 本発明の実施の形態の第７例を示す、図１と同様の図。 自動車用操舵装置の１例を示す、部分縦断側面図。 従来から知られている伸縮式回転伝達軸の１例を示す断面図。 同分解斜視図。 捩れ角と回転力（トルク）との関係を説明する為の線図。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ ステアリングギヤユニット
３、３ａ ステアリングシャフト
４ａ、４ｂ 自在継手
５ 中間シャフト
６ 入力軸
７ タイロッド
８ 電動モータ
９ ステアリングコラム
１０、１０ａ アウターシャフト
１１、１１ａ インナーシャフト
１２ アウターコラム
１３ インナーコラム
１４ 鋼球
１５ 保持器
１６ 弾性部材
１７ 円柱部材
１８ アウター側凹溝
１９ インナー側凹溝
２０ ステアリングシャフト
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ アウターシャフト
２２、２２ａ、２２ｂ インナーシャフト
２３ 玉
２４、２４ａ アウター側凹溝
２５、２５ａ インナー側凹溝
２６ 凹部
２７ 凸部
２８ 保持器
２９ 平坦部
３０、３０ａ スリット溝
３１ 玉受部
３２ 除肉部
３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 平坦部
３４ 曲面部
３５ スリット

Claims (7)

1. 外周面の円周方向の少なくとも１個所に、径方向内方に凹入したインナー側凹溝を軸方向に設けたインナーシャフトと、内周面の円周方向の少なくとも１個所で上記インナー側凹溝と整合する位置に、径方向外方に凹入したアウター側凹溝を軸方向に設けた、上記インナーシャフトを挿入自在なアウターシャフトと、上記インナー側凹溝と上記アウター側凹溝との間に設けられた少なくとも１個の玉とを備え、上記アウターシャフトと上記インナーシャフトとを、互いの間での回転力の伝達及び軸方向の相対変位を可能に組み合わせた
   伸縮式回転伝達軸に於いて、
   上記インナーシャフトの外周面と上記アウターシャフトの内周面とのうちの一方の周面に、この一方の周面から径方向に凹入する状態で凹部を、これら両周面のうちの他方の周面から径方向に突出する状態で凸部を、それぞれ設けると共に、この凸部を上記凹部内に進入させ、これら凹部と凸部との互いに円周方向に対向する側面同士を、上記回転力の大きさに応じて係合可能としており、
   更に、上記インナー、アウター両シャフトの中立状態で、上記玉の表面を、上記インナー側凹溝とアウター側凹溝とのうちの少なくとも何れかの凹溝の内面のうちの溝底部で接触させた
   事を特徴とする伸縮式回転伝達軸。
2. 凹部と凸部との互いに円周方向に対向する側面同士の圧力角を、凹溝の溝底部で接触させた玉の表面と当該凹溝の内面との接触部の圧力角よりも小さくした、
   請求項１に記載した伸縮式回転伝達軸。
3. アウターシャフトとインナーシャフトとの間に回転力が加わらない中立位置での、これらインナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向に関する、凹部と凸部との互いに対向する側面同士の間隔を、同じく円周方向に関する、インナー側、アウター側各凹溝と玉との間隔よりも大きくした、
   請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した伸縮式回転伝達軸。
4. 玉に、インナー側、アウター側各凹溝に対する締め代を持たせた、
   請求項３に記載した伸縮式回転伝達軸。
5. インナーシャフトとアウターシャフトとのうちの少なくとも一方のシャフトのうちで、凹溝を設けた部分の剛性を、同じく凹部又は凸部を設けた部分の剛性よりも小さくした、
   請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した伸縮式回転伝達軸。
6. インナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向に関する玉の剛性を、同じく円周方向に関する凸部の剛性に比べて小さくした、
   請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した伸縮式回転伝達軸。
7. インナー側、アウター側各凹溝を、インナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向等間隔複数個所に設けた、
   請求項１〜６のうちの何れか１項に記載した伸縮式回転伝達軸。

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