JP2016033384A - シャフト用構造体、雄型部材、及び雌型部材 - Google Patents

シャフト用構造体、雄型部材、及び雌型部材 Download PDF

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Abstract

【課題】弾性部材の耐久性が低下しづらいシャフト用構造体、該シャフト用構造体を構成する雄型部材及び雌型部材を得る。
【解決手段】シャフト用構造体２０は、金属製の雄型部材２１、金属製の雌型部材２２、及び、弾性部材２３を有する。雌型部材２２は、雄型部材２１の外周部２１ｂと略相似形状の外周部２２ｂと、雄型部材２１を挿入可能な内周部２２ａとを有する。内周部２２ａには、雄型部材２１の外周部２１ｂに形成されている雄歯部２１ｃと同数の雌歯部２２ｃが、雌型部材２２の周方向に所定の隙間を隔てて形成されている。また、内周部２２ａには、軸方向断面が略Ｕ字形状の雌歯底部２２ｄが形成されている。また、外周部２２ｂにおいて、雌歯部２２ｃと対向するように、雌歯部２２ｃと同数の溝部２２ｅが設けられている。この溝部２２ｅは、軸方向断面が略Ｕ字形状となるように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種産業機械で用いられるシャフトに組み付けられるシャフト用構造体、該シャフト用構造体を構成する雄型部材及び雌型部材に関するものである。
従来から、雄型部材の外周部と雌型部材の内周部との間にゴム又は樹脂を含浸させた繊維である弾性部材を介在させたシャフト用構造体が公知となっている（例えば、下記特許文献１）。
特開２０１４−０２５５８０号公報
しかしながら、上記特許文献１においては、雄型部材又は／及び雌型部材の金属部分を剛体と考えて、（i）弾性部材によって、動作時の歯打ち音の抑制及び耐久性の向上効果を得ているが、吸収しきれない程度の負荷を弾性部材が受け続けた場合、（ii）雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材の一部に過大な負荷を受け続けた場合、弾性部材の耐久性が低下することがあった。
本発明は、（i）雄型部材の外周部と雌型部材の内周部との間に設けられた弾性部材が吸収しきれない程度の負荷を受け続けた場合、（ii）雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材の一部に過大な負荷を受け続けた場合でも、耐久性が低下しにくいシャフト用構造体、該シャフト用構造体を構成する雄型部材及び雌型部材を得ることにある。
（１）本発明のシャフト用構造体は、動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材と、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、前記雄型部材の前記外周部表面又は前記雌型部材の前記内周部表面を覆うように設けられた弾性部材と、を備え、前記雌型部材が、各々の前記雌歯部の外周側には略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部を有しており、前記雌歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雌型部材の前記雌歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雌歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されていることを特徴とする。
（２） 本発明の雌型部材は、動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雄歯部と、複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材が摺動可能に挿入されて構成されるシャフト用構造体に用いられる雌型部材であって、内周部に形成された複数の雌歯部と、内周部に形成された複数の雌歯底部と、前記雄型部材が挿入された初期状態において前記複数の雄歯部の各間における外周部に形成された略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部と、を備え、前記複数の雄歯部及び前記複数の雄歯底部の外周部表面、又は、前記複数の雌歯部及び前記複数の雌歯底部の内周部表面を覆うように設けられた弾性部材を介して、前記雌歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態から、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雌型部材の前記雌歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雌歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されていることを特徴とする。
上記（１）及び（２）の構成によると、雄型部材が雌型部材に挿入された状態において、シャフトの回転に伴い、例えば、雄型部材が周方向へ捩じ回されると、弾性部材を介して、その力が雌型部材の雌歯部へ伝達されて回転する。ここで、弾性部材にとって吸収できる程度の負荷（捩じり力）が弾性部材にかかった場合には、弾性部材は変形し、弾性部材のみによってシャフトにかかる応力の一部を吸収し、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。一方、弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材にかかった場合には、弾性部材が変形した後、雌歯部に負荷（捩じり力）が伝達する。このとき、雌型部材の材料として使用された材料の弾性領域で、雌歯部は歪む（弾性変形する）ことが可能であり、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。これにより、弾性部材にかかる応力を雌歯部の変形で軽減させることができる。したがって、シャフトの回転に伴い弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材にかかる場合において、雌型部材の材料として使用された材料の弾性を用いることで、弾性部材への応力集中を雌歯部へ分散させ減衰させることができる。また、シャフトの回転に伴い、雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角（雄型部材の軸と雌型部材の軸とが合致しない状態。以下同様。）があった場合、弾性部材を介して、雌型部材に力が伝達され、弾性部材にとって吸収できる程度の負荷（押力）が弾性部材にかかった場合には、弾性部材は変形し、弾性部材のみによって応力を負担することになる。一方、例えば、雄型部材の軸が偏心又は／及び偏角した場合であって、弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材にかかった場合には、弾性部材が変形した後、雌型部材の内周部の一部を起点として負荷（押力）が伝達する。ここで、例えば、雄型部材が偏心し、雄型部材の軸の偏心方向に存在する雌歯部に負荷（押力）が伝達するような場合には、雌歯部全体に負荷（押力）が伝達することになる。このとき、雌型部材の材料として使用された材料の弾性領域で、雄型部材の軸の偏心方向に存在し負荷（押力）が伝達した雌歯部は歪む（弾性変形する）ことが可能であり、偏心方向の雌歯部には、該雌歯部の反対方向の雌歯部よりも大きな応力がかかる。さらに、このとき、弾性部材にも大きな応力が加わることになるが、雌歯部が弾性変形することで、該応力を軽減する。なお、雌歯部及び弾性部材は、上記負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る。また、例えば、雄型部材の軸が雌型部材の軸に対して偏角し、雄型部材の軸の偏角方向に存在する雌歯部に負荷（押力）が伝達するような場合には、雌歯部の歯山部について長手方向に負荷（押力）がバラついて伝達することになる。このとき、弾性部材にも大きな応力が加わることになるが、雌型部材の材料として使用された材料の弾性領域で、負荷（押力）が伝達した雌型部材の雌歯部の歯山部の一部を起点として長手方向に雌歯部はバラついて歪む（弾性変形する）ことで、弾性部材にかかった応力を軽減する。なお、弾性部材及び雌歯部は、上記負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る。これらにより、弾性部材にかかる応力を雌歯部の変形で軽減させることができる。なお、雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角があった場合も同様の作用を奏する。したがって、雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材にかかった場合において、雌型部材の材料として使用された材料の弾性を用いることで、弾性部材への応力集中を雌歯部へ分散させ減衰（吸収）させることができる。すなわち、雄型部材が周方向へ捩じ回され、且つ、雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角が生じたことによって発生した弾性部材にかかる応力（変形量）を、雌歯部の変形で軽減させることができる。これらにより、弾性部材の使用寿命を従来に比べて延ばすことができる。すなわち、弾性部材の耐久性が低下しづらいシャフト用構造体及び雌型部材を提供できる。
（３） 別の観点として、本発明のシャフト用構造体は、動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成され、内部に中空部位を有した雄型部材と、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、前記雄型部材の前記外周部表面又は前記雌型部材の前記内周部表面を覆うように設けられた弾性部材と、を備え、前記雄型部材が、前記中空部位において、前記中空部位側から前記雄歯部の歯山部に向かって食い込むように設けられた略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部を有しており、前記雄歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雄型部材の前記雄歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雄歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されていることを特徴とする。
（４） 本発明の雄型部材は、動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成された雌型部材に摺動可能に挿入して構成されるシャフト用構造体に用いられる雄型部材であって、外周部に形成された複数の雄歯部と、外周部に形成された複数の雄歯底部と、内部に形成された中空部位と、前記中空部位において、前記中空部位側から前記雄歯部の歯山部に向かって食い込むように設けられた略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部と、を備え、前記複数の雄歯部及び前記複数の雄歯底部の外周部表面、又は、前記複数の雌歯部及び前記複数の雌歯底部の内周部表面を覆うように設けられた弾性部材を介して、前記雄歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記雄型部材が前記雌型部材に挿入された初期状態から、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雄型部材の前記雄歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雄歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されていることを特徴とする。
上記（３）及び（４）の構成によると、雄型部材が雌型部材に挿入された状態において、シャフトの回転に伴い、例えば、雄型部材が周方向へ捩じ回されると、弾性部材を介して、その力が雌型部材へ伝達されて回転する。ここで、弾性部材にとって吸収できる程度の負荷（捩じり力）が雄型部材から弾性部材にかかった場合には、弾性部材は変形してシャフトにかかる応力の一部を吸収し、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。一方、弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材にかかった場合には、弾性部材が変形した後、負荷（捩じり力）が反動して雄歯部に伝達する。このとき、雄型部材の材料として使用された材料の弾性領域で、雄歯部は歪む（弾性変形する）ことが可能であり、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。これにより、弾性部材にかかる応力を雄歯部の変形で軽減させることができる。したがって、シャフトの回転に伴い弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材にかかる場合において、雄型部材の材料として使用された材料の弾性を用いることで、弾性部材への応力集中を雄歯部へ分散させ減衰させることができる。また、シャフトの回転に伴い、雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角があり、その後、弾性部材を介して、雄型部材又は／及び雌型部材に力が伝達され、弾性部材にとって吸収できる程度の負荷（押力）が弾性部材にかかった場合には、弾性部材のみが変形してシャフトにかかる応力の一部を吸収し、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。一方、例えば、雄型部材の軸が偏心した場合であって、弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材にかかった場合には、弾性部材が変形した後、上記負荷（押力）の一部が雌型部材に伝達した後に反動で、雄型部材の外周部の一部を起点として負荷（押力）の一部が伝達する。ここで、負荷（押力）の伝達について具体例を示す。例えば、偏心方向の雄歯部には、該雄歯部の反対方向の雄歯部よりも大きな応力がかかる。このとき、弾性部材にも大きな応力が加わることになるが、雄歯部が弾性変形することで、該応力を軽減する。なお、雄歯部及び弾性部材は、上記負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る。また、例えば、雄型部材の軸が雌型部材の軸に対して偏角し、雄型部材の軸の偏角方向に存在する雄歯部の歯山部に負荷（押力）が伝達するような場合には、雄歯部の歯山部について長手方向に負荷（押力）がバラついて伝達することになる。このとき、弾性部材にも大きな応力が加わることになるが、雄型部材の材料として使用された材料の弾性領域で、負荷（押力）が伝達した雄歯部の歯山部の一部を起点として長手方向に雄歯部はバラついて歪む（弾性変形する）ことで、弾性部材にかかった応力を軽減する。なお、弾性部材及び雄歯部は、上記負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る。これらにより、弾性部材と雄歯部とでシャフトにかかる応力の一部を分散させ減衰させることができる。なお、雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角があった場合も同様の作用を奏する。したがって、雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材にかかった場合において、雄型部材の材料として使用された材料の弾性を用いることで、弾性部材への応力集中を雄歯部へ分散させ減衰させることができる。すなわち、雄型部材が周方向へ捩じ回され、且つ、雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角が生じたことによって発生した弾性部材にかかる応力（変形量）を、雄歯部の変形で軽減させることができる。これらにより、弾性部材の使用寿命を従来に比べて延ばすことができる。すなわち、弾性部材の耐久性が低下しづらいシャフト用構造体及び雄型部材を提供できる。
（５） 他の観点として、本発明のシャフト用構造体は、動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材と、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、前記雄型部材の前記外周部表面又は前記雌型部材の前記内周部表面を覆うように設けられた弾性部材と、を備え、前記雄型部材が、前記雄歯部の歯山部から径方向中心部に向かって食い込むように設けられた略∪字形状又は略Ｖ字形状の溝部を有しており、前記雄歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雄型部材の前記雄歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雄歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されていることを特徴とする。
（６） 本発明の雄型部材は、動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成された雌型部材に摺動可能に挿入して構成されるシャフト用構造体に用いられる雄型部材であって、外周部に形成された複数の雄歯部と、外周部に形成された複数の雄歯底部と、前記雄歯部の歯山部から径方向中心部に向かって食い込むように設けられた略∪字形状又は略Ｖ字形状の溝部と、を備え、前記複数の雄歯部及び前記複数の雄歯底部の外周部表面、又は、前記複数の雌歯部及び前記複数の雌歯底部の内周部表面を覆うように設けられた弾性部材を介して、前記雄歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記複数の雄歯部及び前記複数の雄歯底部の外周部表面、又は、前記複数の雌歯部及び前記複数の雌歯底部の内周部表面を覆うように設けられた弾性部材を介して、前記雄型部材が前記雌型部材に挿入された初期状態から、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雄型部材の前記雄歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雄歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されているものであってもよい。
上記（５）及び（６）の構成によると、雄型部材が雌型部材に挿入された状態において、シャフトの回転に伴い、例えば、雄型部材が周方向へ捩じ回されると、弾性部材を介して、その力が雌型部材へ伝達されて回転する。ここで、弾性部材にとって吸収できる程度の負荷（捩じり力）が雄型部材から弾性部材にかかった場合には、弾性部材のみが変形してシャフトにかかる応力の一部を吸収し、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。一方、弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材にかかった場合には、弾性部材が変形した後、負荷（捩じり力）が反動して雄歯部の側部に伝達する。このとき、雄型部材の材料として使用された材料の弾性領域で、雄歯部は周方向に歪む（弾性変形する）ことが可能であり、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。これにより、弾性部材にかかる応力を雄歯部の変形で軽減させることができる。したがって、シャフトの回転に伴い弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材にかかる場合において、雄型部材の材料として使用された材料の弾性を用いることで、弾性部材への応力集中を雄歯部へ分散させ減衰させることができる。また、シャフトの回転に伴い、雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角があり、その後、弾性部材を介して、雄型部材又は／及び雌型部材に力が伝達され、弾性部材にとって吸収できる程度の負荷（押力）が弾性部材にかかった場合には、弾性部材のみが変形してシャフトにかかる応力の一部を吸収し、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。一方、例えば、雄型部材の軸が偏心した場合であって、弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材にかかった場合には、弾性部材が変形した後、雄型部材の外周部の一部を起点として負荷（押力）が伝達する。例えば、偏心方向の雄歯部には、該雄歯部の反対方向の雄歯部よりも大きな応力がかかる。このとき、弾性部材にも大きな応力が加わることになるが、雄歯部が弾性変形することで、該応力を軽減する。なお、雄歯部及び弾性部材は、上記負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る。また、例えば、雄型部材の軸が雌型部材の軸に対して偏角し、雄型部材の軸の偏角方向に存在する雄歯部の歯山部に負荷（押力）が伝達するような場合には、雄歯部の歯山部について長手方向に負荷（押力）がバラついて伝達することになる。このとき、弾性部材にも大きな応力が加わることになるが、雄型部材の材料として使用された材料の弾性領域で、負荷（押力）が伝達した雄歯部の歯山部の一部を起点として長手方向に雄歯部はバラついて歪む（弾性変形する）ことで、弾性部材にかかった応力を軽減する。なお、弾性部材及び雄歯部は、上記負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る。これらにより、弾性部材にかかる応力を雄歯部の変形で軽減させることができる。なお、雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角があった場合も同様の作用を奏する。したがって、雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材にかかった場合において、雄型部材の材料として使用された材料の弾性を用いることで、弾性部材への応力集中を雄歯部へ分散させ減衰させることができる。すなわち、雄型部材が周方向へ捩じ回され、且つ、雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角が生じたことによって発生した弾性部材にかかる応力（変形量）を、雄歯部の変形で軽減させることができる。これらにより、弾性部材の使用寿命を従来に比べて延ばすことができる。すなわち、弾性部材の耐久性が低下しづらいシャフト用構造体及び雄型部材を提供できる。
本発明の第１の実施形態に係るシャフト用構造体を適用した電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図の一例である。 本発明の第１の実施形態に係るシャフト用構造体の要部の分解斜視図であって、（ａ）が雄型部材の一例、（ｂ）が雌型部材の一例、（ｃ）が雄型部材の外周部に設けられる弾性部材の一例である。 図２に示したシャフト用構造体の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るシャフト用構造体の要部の分解斜視図であって、（ａ）が雄型部材の一例、（ｂ）が雌型部材の一例、（ｃ）が雄型部材の外周部に設けられる弾性部材の一例である。 図４に示したシャフト用構造体の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るシャフト用構造体の要部の分解斜視図であって、（ａ）が雄型部材の一例、（ｂ）が雌型部材の一例、（ｃ）が雄型部材の外周部に設けられる弾性部材の一例である。 図６に示したシャフト用構造体の断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るシャフト用構造体の断面図である。
［第１の実施形態］
以下、図１〜図３を参照しつつ、本発明の第１の実施形態に係るシャフト用構造体（スプライン）、このシャフト用構造体を構成する雄型部材（雄スプライン軸）及び雌型部材（雌スプライン軸）について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るシャフト用構造体を適用した電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図の一例である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るシャフト用構造体の要部の分解斜視図であって、（ａ）が雄型部材の一例、（ｂ）が雌型部材の一例、（ｃ）が雄型部材と雌型部材との間に介在して設けられた弾性部材の一例である。図３は、本発明の第１の実施形態に係るシャフト用構造体の断面図である。
（電動パワーステアリング装置の全体構成）
ここでは、電動パワーステアリング装置の動作説明を兼ねて、各部の構成を説明する。図１に示すように、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１は、操舵部材としてのステアリングホイール２に連結しているステアリングシャフト（シャフト）３と、ステアリングシャフト３の先端部に設けられたピニオンギヤ４及びこのピニオンギヤ４に噛み合うラックギヤ５を有して車両の左右方向に延びる操舵軸としてのラック軸６とを有している。
ラック軸６の両端部にはそれぞれタイロッド７が結合されており、各タイロッド７は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する車輪８に連結されている。ステアリングホイール２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオンギヤ４およびラックギヤ５によって、車両の左右方向に沿ってのラック軸６の直線運動に変換される。これにより、車輪８の転舵が達成される。
ステアリングシャフト３は、ステアリングホイール２に連なる入力軸９と、ピニオンギヤ４に連なる出力軸１０とに分割されており、これら入、出力軸９，１０はトーションバー１１を介して同一の軸線上で互いに連結されている。また、トーションバー１１を介する入、出力軸９，１０間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１２が設けられており、このトルクセンサ１２のトルク検出結果は制御部１３に与えられる。制御部１３では、トルク検出結果及び車速検出結果等に基づいて、ドライバ１４を介して操舵補助用の電動モータ１５への印加電圧を制御する。そして、電動モータ１５の回転軸（図示せず）の回転が、減速機構１７を介して減速される。減速機構１７の出力回転は変換機構１８を介してラック軸６の軸方向移動に変換され、操舵が補助される。本電動パワーステアリング装置１はいわゆるラックアシストタイプである。
（シャフト用構造体の構成）
本実施形態に係るシャフト用構造体２０は、例えば、上記のステアリングシャフト３に適用されている。なお、以下において、ステアリングシャフト３を単にシャフト３と略記することがある。
本発明に係るシャフト用構造体２０は、動力を伝達可能なシャフト３に組み付けられ、該動力を伝達可能な雄型部材及び雌型部材を軸方向に摺動可能に挿入して構成されるものであって、金属製の雄型部材２１、金属製の雌型部材２２、及び、雄型部材２１と雌型部材２２との間に介在して設けられた弾性部材２３を有する。ここで、雄型部材２１及び雌型部材２２に使用される金属の例としては、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼などがあげられる。
雄型部材２１は、図２（ａ）に示すように、所定の隙間を隔てて隣り合う例えば６個の雄歯部２１ｃが形成されている。
雌型部材２２は、図２（ｂ）に示すように、弾性部材２３を介して雄型部材２１と嵌合可能に雌歯部２２ｃが形成されている。また、図２（ｂ）に示すように、雌型部材２２の６個全ての雌歯部２２ｃの外周側には略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部２２ｅが形成されている。ここで、雌歯部２２ｃ及び溝部２２ｅにより形成される形状は、例えば、シャフト３の回転に伴い、雌型部材２２に雄型部材２１が挿入された状態で雄型部材２１が軸周りに捩じ回され、（１）弾性部材２３が吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材２３にかかる場合、（２）雄型部材２１又は／及び雌型部材２２の軸の偏心又は／及び偏角（雄型部材２１の軸と雌型部材２２の軸とが合致しない状態）があり、弾性部材２３の一部のみに弾性部材２３が吸収しきれない負荷がかかる場合、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が雌歯部２２ｃの弾性領域で吸収できるような形状に形成されている。
弾性部材２３は、ゴムによって形成可能である。このゴムとしては、例えば、ウレタンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム等を単独で、又はこれらのゴムを各種変性処理したものを使用することができる。これらのゴムは、単独で使用することができるほか、複数種のゴムをブレンドして用いることもできる。
なお、弾性部材２３は、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材で構成することが好ましい。ここでの繊維部材は、アラミド繊維、ナイロン、ウレタン、木綿、絹、麻、アセテート、レーヨン、フッ素を含む繊維、及び、ポリエステル等によって形成可能であって、ゴム又は樹脂で含浸処理されている。繊維の形状は、例えば短繊維形状又は長繊維形状であってもよく、またシート状の布であってもよい。
ゴム又は樹脂により繊維を含浸処理することで、繊維の間にゴム材又は樹脂材が入り込み、繊維同士を接着させてまとめあげ、弾性部材２３のように部材（シート体）として機能させることが可能となる。また、ゴム等を含浸させた繊維を弾性部材２３として採用することにより、繊維同士の擦れによる摩耗が低減されるだけでなく、弾性部材２３と雄型部材２１、又は弾性部材２３と雌型部材２２との間で発生する弾性部材２３表面の摩耗性のアップを図ることが可能となる。
なお、含浸処理に用いるゴムとしては、例えば、ウレタンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム等を単独で、又はこれらのゴムを各種変性処理したものを使用することができる。これらのゴムは、単独で使用することができるほか、複数種のゴムをブレンドして用いることもできる。また、ゴムには、加硫剤のほか、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、充填剤、及び、着色剤等の従来からゴムの配合剤として使用していたものを適量配合することができる。これら以外に、弾性部材２３の潤滑性を向上させるために、グラファイト、シリコンオイル、フッ素パウダー、又は二硫化モリブデン等の固体潤滑剤がゴムに含まれていてもよい。さらに、上記ゴムの代わりに、又は上記ゴムとともに、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＥＴ樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、アルキド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂、又は熱硬化樹脂を用いることもできる。
上記のゴム又は樹脂による繊維への含浸処理は、ゴム又は樹脂を溶剤等で溶解し液状とした後、所定の繊維（短繊維、長繊維又は布）をディッピング処理する方法が好適に使用される。実際の使用に際しては、繊維をシート状に形成した布を使用することができる。この布のゴム又は樹脂の含浸処理の方法も上記と同様な方法で行われる。
布を構成するものとしては、繊維を不規則にからめた不織布、規則的に成形した織布、及び、編布（ニット）等が挙げられる。これらの布は、繊維（短繊維又は長繊維）のみから構成されたものと比べ、シート状であることから、ゴム等による含浸処理を行い易く（ハンドリングが容易）、さらに後述するシャフト用構造体の表面にも接着し易いといった特徴を有する。なお、上記織布の織り方については、平織、朱子織、及び綾織等が用いられる。
また、上記の布には、ある程度の伸縮性があるものがよい。布を雄歯部２１ｃ、若しくは雌歯部２２ｃの形状に沿った形へ成型する場合、又は雄型部材２１の外周部２１ｂ表面や雌型部材２２の内周部２２ａの表面に接着する場合、いずれも表面が凹凸形状になっていることから、布に伸縮性があることで、布表面が凹凸形状に追従して馴染みやすく、出来上がった弾性部材２３の表面にシワ等が発生しにくく、表面が均一に仕上がるといった利点がある。
弾性部材２３は、図２（ｃ）に示すように、雄型部材２１の外周部２１ｂと略同形状の内周部２３ａと、雌型部材２２の内周部２２ａと略同形状の外周部２３ｂとを有している。なお、雄型部材２１の外周部２１ｂと雌型部材２２の内周部２２ａとの間に、弾性部材２３を設ける手法としては、雄型部材２１の外周部２１ｂ、雌型部材２２の内周部２２ａのどちらに接着されるようにしたものであってもよい。ここで使用される接着剤は、アクリル樹脂系接着剤、オレフィン系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エチレン−酢酸ビニル樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、塩化ビニル樹脂系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、シリコン系接着剤、スチレン−ブタジエンゴム系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、ホットメルト接着剤、フェノール樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、及びレゾルシノール系接着剤等があり、接着剤を加熱融解した状態にして流動性を付与した上で塗布し冷却することにより硬化・接着する方法、及び、接着剤を加熱することで硬化・接着させる方法等がある。
（本実施形態の動作について）
シャフト３は、図３に示すように、雄型部材２１が雌型部材２２に挿入された状態において、雄型部材２１が周方向（図３中の白抜きで示す各矢印方向）へ捩じ回されると、弾性部材２３を介して、その力が雌型部材２２の雌歯部２２ｃへ伝達されて回転する。弾性部材２３は、雄型部材２１が回転する方向側の２１ｃを覆う部分（右回転なら２１ｃの右側）が圧縮変形する。回転する際に弾性部材２１が負荷を吸収できない過大な負荷が加わった場合、雌歯部２２ｃ及び溝部２２ｅにより形成される部分が片持ち梁の様にたわみ、過剰な応力を吸収する。雌歯部２２ｃと溝部２２ｅにより形成される部分は、シャフト３の回転時の設計上の最大応力が加わっても弾性変形する形状であり、応力がなくなれば元の形状にもどる。
また、雄型部材２１又は／及び雌型部材２２の軸が偏心又は／及び偏角していた場合、弾性部材２３にかかる応力は均等ではなく、一部のみ過剰な応力が加わる。偏心していた場合、例えば図３に示したシャフト用構造体の場合は、６枚の雌歯部２２ｃと雄歯部２１ｃとの間の弾性部材２３に加わる応力がそれぞれ異なる。雌型部材の雌歯部２２ｃと溝部２２ｅとにより形成される部分は、弾性部材２３に過剰な応力が加わる箇所で変形し、弾性部材２３に加わる応力の一部を分担し吸収する。
これらにより、弾性部材２３の使用寿命を従来に比べて延ばすことができる。すなわち、弾性部材２３の耐久性が低下しづらいシャフト用構造体２０を提供できる。また、弾性部材２３を、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材で構成した場合には、雄型部材２１の外周部２１ｂと雌型部材２２の内周部２２ａとの間から発生する歯打ち音といった不快音の抑制、及び、雄型部材２１と雌型部材２２とにおける軸方向の摺動抵抗の低減といった、互いにトレードオフの関係にある両課題を同時に解決することができる。また、雄型部材２１と雌型部材２２とにおける軸方向の摺動性が向上することによって、雄型部材２１の外周部２１ｂと雌型部材２２の内周部２２ａとの間に潤滑油を供給する必要がなくなり、潤滑油補給等の手間を省くことができる。さらに、繊維部材をゴム又は樹脂で含浸処理したことで、繊維部材と雄型部材２１の外周部２１ｂとの間、または繊維部材と雌型部材２２の内周部２２ａとの間で発生する繊維部材表面の摩耗性を向上させることができる。
［第２の実施形態］
以下、図４及び図５を参照しつつ、本発明の第２の実施形態に係るシャフト用構造体（スプライン）、このシャフト用構造体を構成する雄型部材（雄スプライン軸）及び雌型部材（雌スプライン軸）について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るシャフト用構造体の要部の分解斜視図であって、（ａ）が雄型部材の一例、（ｂ）が雌型部材の一例、（ｃ）が雄型部材と雌型部材との間に介在して設けられた弾性部材の一例である。図５は、本発明の第２の実施形態に係るシャフト用構造体の断面図である。なお、電動パワーステアリング装置の全体構成は、第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
（シャフト用構造体の構成）
本実施形態に係るシャフト用構造体３０は、例えば、上記のステアリングシャフト３と同様のステアリングシャフトに適用されている。なお、以下において、ステアリングシャフト３を単にシャフト３と略記することがある。
本発明に係るシャフト用構造体３０は、第１の実施形態のシャフト３と同様のシャフト（以下、単に「シャフト」とする。）に組み付けられ、該動力を伝達可能な雄型部材及び雌型部材を軸方向に摺動可能に挿入して構成されるものであって、金属製の雄型部材３１、金属製の雌型部材３２、及び、雄型部材３１と雌型部材３２との間に介在して設けられた弾性部材３３を有する。ここで、雄型部材３１及び雌型部材３２に使用される金属の例としては、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼などがあげられる。
雄型部材３１は、図４（ａ）に示すように、中空部位を有した基軸部３１ａを有する。この基軸部３１ａの外周部３１ｂには、図４（ａ）に示すように、基軸部３１ａの周方向に沿って所定の隙間を隔てて隣り合う例えば６つの雄歯部３１ｃと、各雄歯部３１ｃの間に形成された例えば６つの雄歯底部３１ｄと、が形成されている。また、基軸部３１ａの内周部３１ｅには、基軸部３１ａの中空部位側から雄歯部３１ｃ先端に向かって食い込むように設けられた略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部３１ｆが設けられている。ここで、例えば、雌型部材３２に雄型部材３１が挿入された初期状態から、シャフトの回転に伴い、（１）雄型部材３１が軸周り方向に捩じ回され、弾性部材３３が吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材３３にかかる場合には、雄型部材３１にも負荷（捩じり力）の一部が軸周り方向に反動でかかり、（２）雄型部材３１が軸周り方向に捩じ回され、且つ、雄型部材３１の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材３３を介して、雌型部材３２に力が伝達され、弾性部材３３にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材３３にかかった場合には、雄型部材３１に負荷（押力）の一部が反動でかかる。このとき、金属製の雄型部材３１における雄歯部３１ｃ及び溝部３１ｆの形状は、使用される金属の弾性領域で歪むことが可能（可撓性があるもの）で、かつ設計上の最大応力が雄歯部３１ｃの弾性領域で吸収できるような形状に形成されている。例えば、本実施形態においては、雄型部材３１の厚みを所定厚みとし、雄型部材３１を、基軸部３１ａの中空部位側から雄歯部３１ｃ先端に向かって食い込むような略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部３１ｆを複数有した管状部材とすることで、雄型部材３１の材料として使用された金属の弾性領域で歪む（弾性変形する）ことが可能である。
雌型部材３２は、図４（ｂ）に示すように、略円筒状に形成されており、雄型部材３１を挿入可能な内周部３２ａを有する。すなわち、雌型部材３２の内周部３２ａには、雄型部材３１の外周部３１ｂに形成されている雄歯部３１ｃと同数（本実施形態では６つ）の雌歯部３２ｃが、雌型部材３２の周方向に所定の隙間を隔てて形成されている。また、図４（ｂ）に示すように、雌型部材３２の内周部３２ａには、隣り合う各雌歯部３２ｃの間において、雄歯底部３１ｄと同数（本実施形態では６つ）の雌歯底部３２ｄが形成されている。なお、この雌歯底部３２ｄは、軸方向断面が略Ｕ字形状となるように形成されている。
弾性部材３３は、第１の実施形態の弾性部材２３と同様の材料を用いて形成可能である。また、弾性部材３３は、第１の実施形態の弾性部材２３と同様に、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材で構成可能である。
弾性部材３３は、図４（ｃ）に示すように、雄型部材３１の外周部３１ｂと略同形状の内周部３３ａと、雌型部材３２の内周部３２ａと略同形状の外周部３３ｂとを有している。なお、雄型部材３１の外周部３１ｂと雌型部材３２の内周部３２ａとの間に、弾性部材３３を設ける手法としては、雄型部材３１の外周部３１ｂ、雌型部材３２の内周部３２ａのどちらに接着されるようにしたものであってもよい。ここで使用される接着剤は、第１の実施形態で例示したものを使用することができる。
（本実施形態の動作について）
シャフト（図示せず）は、図５に示すように、雄型部材３１が雌型部材３２に挿入された状態において、雄型部材３１が周方向（図５中の白抜きで示す各矢印方向）へ捩じ回されると、弾性部材３３を介して、その力が雌型部材３２へ伝達されて回転する。ここで、弾性部材３３にとって吸収できる程度の負荷（捩じり力）が雄型部材３１から弾性部材３３にかかった場合には、弾性部材３３のみが変形する。一方、弾性部材３３にとって吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材３３にかかった場合には、弾性部材３３が変形した後、雄歯部３１ｃの側部を起点として雄歯部３１ｃが変形し始める。このとき、雄型部材３１の材料として使用された金属の弾性領域で、雄歯部３１ｃの側部を起点として雄歯部３１ｃは歪む（弾性変形する）ことが可能であり、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。これにより、弾性部材３３にかかる応力を雄歯部３１ｃの変形で軽減させることができる。
また、雄型部材３１が雌型部材３２に挿入された状態において、シャフトの回転に伴い、雄型部材３１が軸周り方向に捩じ回され、且つ、雄型部材３１又は／及び雌型部材３２の軸の偏心又は／及び偏角があり、その後、弾性部材３３を介して、雄型部材３１又は／及び雌型部材３２に力が伝達され、弾性部材３３にとって吸収できる程度の負荷（押力）が弾性部材３３にかかった場合には、弾性部材３３のみが変形してシャフトにかかる応力の一部を吸収し、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。一方、例えば、シャフトの回転に伴い、雄型部材３１が軸周り方向に捩じ回され、且つ、雄型部材３１の軸が偏心又は／及び偏角した場合であって、弾性部材３３にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材３３にかかった場合には、弾性部材３３が変形した後、上記負荷（押力）の一部が雌型部材３２に伝達した後に反動で、雄型部材３１の外周部の一部を起点として負荷（押力）の一部が伝達する。ここで、上述の偏心又は偏角した場合の負荷（押力）の伝達について具体例を示す。例えば、偏心方向の雄歯部３１ｃには、該雄歯部３１ｃの反対方向の雄歯部３１ｃよりも大きな応力がかかる。このとき、弾性部材３３にも大きな応力が加わることになるが、雄歯部３１ｃが弾性変形することで、該応力を軽減する。なお、弾性部材３３及び雄歯部３１ｃは、上記負荷（押力）がなくなった場合、元の形状に戻る。また、例えば、雄型部材３１の軸が雌型部材３２の軸に対して偏角し、雄型部材３１の軸の偏角方向に存在する雄歯部３１ｃの歯山部に負荷（押力）が伝達するような場合には、雄歯部３１ｃの歯山部について長手方向に負荷（押力）がバラついて伝達することになる。このとき、弾性部材３３にも大きな応力が加わることになるが、雄型部材３１の材料として使用された材料の弾性領域で、負荷（押力）が伝達した雄歯部３１ｃの歯山部の一部を起点として長手方向に雄歯部３１ｃはバラついて歪む（弾性変形する）ことで、弾性部材３３にかかった応力を軽減する。なお、弾性部材３３及び雄歯部３１ｃは、上記負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る。これらにより、弾性部材３３にかかる応力を雄歯部３１ｃの変形で軽減させることができる。なお、雌型部材３２の軸の偏心又は／及び偏角があった場合も同様の作用を奏する。したがって、雄型部材３１又は／及び雌型部材３２の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材３３にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材３３にかかった場合において、雄型部材３１の材料として使用された金属の弾性を用いることで、弾性部材３３への応力集中を雄歯部３１ｃへ分散させ減衰させることができる。すなわち、雄型部材３１が周方向へ捩じ回され、且つ、雄型部材３１又は／及び雌型部材３２の軸の偏心又は／及び偏角が生じたことによって発生した弾性部材３３にかかる応力（変形量）を、雄歯部３１ｃの変形で軽減させることができる。
これらにより、弾性部材３３の使用寿命を従来に比べて延ばすことができる。すなわち、弾性部材３３の耐久性が低下しづらいシャフト用構造体３０を提供できる。また、弾性部材３３を、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材で構成した場合には、雄型部材３１の外周部３１ｂと雌型部材３２の内周部３２ａとの間から発生する歯打ち音といった不快音の抑制、及び、雄型部材３１と雌型部材３２とにおける軸方向の摺動抵抗の低減といった、互いにトレードオフの関係にある両課題を同時に解決することができる。また、雄型部材３１と雌型部材３２とにおける軸方向の摺動性が向上することによって、雄型部材３１の外周部３１ｂと雌型部材３２の内周部３２ａとの間に潤滑油を供給する必要がなくなり、潤滑油補給等の手間を省くことができる。さらに、繊維部材をゴム又は樹脂で含浸処理したことで、繊維部材と雄型部材３１の外周部３１ｂとの間、または繊維部材と雌型部材３２の内周部３２ａとの間で発生する繊維部材表面の摩耗性を向上させることができる。
［第３の実施形態］
以下、図６及び図７を参照しつつ、本発明の第３の実施形態に係るシャフト用構造体（スプライン）、このシャフト用構造体を構成する雄型部材（雄スプライン軸）及び雌型部材（雌スプライン軸）について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係るシャフト用構造体の要部の分解斜視図であって、（ａ）が雄型部材の一例、（ｂ）が雌型部材の一例、（ｃ）が雄型部材と雌型部材との間に介在して設けられた弾性部材の一例である。図７は、本発明の第３の実施形態に係るシャフト用構造体の断面図である。なお、電動パワーステアリング装置の全体構成は、第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
（シャフト用構造体の構成）
本実施形態に係るシャフト用構造体４０は、例えば、第１の実施形態のシャフト３と同様のシャフト（以下、単に「シャフト」とする。）に適用されている。
本発明に係るシャフト用構造体４０は、シャフトに組み付けられ、該動力を伝達可能な雄型部材及び雌型部材を軸方向に摺動可能に挿入して構成されるものであって、金属製の雄型部材４１、金属製の雌型部材４２、及び、雄型部材４１と雌型部材４２との間に介在して設けられた弾性部材４３を有する。
雄型部材４１は、図６（ａ）に示すように、基軸部４１ａを有する。この基軸部４１ａの外周部４１ｂには、図６（ａ）に示すように、基軸部４１ａの周方向に沿って所定の隙間を隔てて隣り合う例えば６つの雄歯部４１ｃと、各雄歯部４１ｃの間に形成された例えば６つの雄歯底部４１ｄと、が形成されている。また、各雄歯部４１ｃには、雄歯部４１ｃ先端から雄型部材４１の径方向中心部に向かって食い込むように設けられた略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部４１ｅが軸方向に沿って設けられている。ここで、例えば、シャフトの回転に伴い、（１）雌型部材４２に雄型部材４１が挿入された初期状態から雄型部材４１が軸周り方向に捩じ回され、弾性部材４３が吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材４３にかかる場合には、雄型部材４１にも負荷（捩じり力）の一部が軸周り方向に反動でかかり、（２）雌型部材４２に雄型部材４１が挿入された初期状態から雄型部材４１が軸周り方向に捩じ回され、且つ、雄型部材４１の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材４３を介して、雌型部材４２に力が伝達され、弾性部材４３にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材４３にかかった場合には、雄型部材４１にも負荷（押力）の一部が反動でかかる。このとき、金属製の雄型部材４１における雄歯部４１ｃ及び溝部４１ｅの形状は、使用される金属の弾性領域で歪むことが可能（可撓性があるもの）で、かつ設計上の最大応力が雄歯部４１ｃの弾性領域で吸収できるような形状に形成されている。例えば、本実施形態においては、雄型部材４１の溝部４１ｅと雄歯底部４１ｄとの間の壁面の厚みを所定厚みとし、雄歯部４１ｃ先端から雄型部材４１の径方向中心部に向かって食い込むような略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部４１ｅとすることで、雄型部材４１の材料として使用された金属の弾性領域で歪む（弾性変形する）ことが可能である。このとき、雄歯部４１ｃは周方向に歪み、溝部４１ｅの幅ｗ１（図７参照）は初期状態の幅より小さくなる。
雌型部材４２は、図６（ｂ）に示すように、略円筒状に形成されており、雄型部材４１を挿入可能な内周部４２ａを有する。すなわち、雌型部材４２の内周部４２ａには、雄型部材４１の外周部４１ｂに形成されている雄歯部４１ｃと同数（本実施形態では６つ）の雌歯部４２ｃが、雌型部材４２の周方向に所定の隙間を隔てて形成されている。また、雌型部材４２の内周部４２ａには、隣り合う各雌歯部４２ｃの間において、雄歯底部４１ｄと同数（本実施形態では６つ）の雌歯底部４２ｄが形成されている。なお、この雌歯底部４２ｄは、軸方向断面が略Ｕ字形状となるように形成されている。
弾性部材４３は、第１の実施形態の弾性部材２３と同様の材料を用いて形成可能である。また、弾性部材４３は、第１の実施形態の弾性部材２３と同様に、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材で構成可能である。
弾性部材４３は、図６（ｃ）に示すように、雄型部材４１の外周部４１ｂを挿入可能な内周部４３ａと、雌型部材４２の内周部４２ａと略同形状の外周部４３ｂとを有している。本実施形態では、雌型部材４２の内周部４２ａに、弾性部材４３が接着されている。ここで使用される接着剤は、第１の実施形態で例示したものを使用することができる。
（本実施形態の動作について）
シャフト（図示せず）は、図７に示すように、雄型部材４１が雌型部材４２に挿入された状態において、雄型部材４１が周方向（図７中の白抜きで示す各矢印方向）へ捩じ回されると、弾性部材４３を介して、その力が雌型部材４２へ伝達されて回転する。ここで、弾性部材４３にとって吸収できる程度の負荷（捩じり力）が雄型部材４１から弾性部材４３にかかった場合には、弾性部材４３のみが変形してシャフトにかかる応力の一部を吸収し、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。一方、弾性部材４３にとって吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材４３にかかった場合には、弾性部材４３が変形した後、負荷（捩じり力）が反動して雄歯部４１ｃの側部を起点として雄歯部４１ｃが変形し始める。このとき、雄型部材４１の材料として使用された金属の弾性領域で、雄歯部４１ｃの側部を起点として雄歯部４１ｃは周方向に歪む（図７のｗ１が初期状態から狭くなるように弾性変形する）ことが可能であり、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る（図７のｗ１が初期状態に戻る。）。これにより、弾性部材４３にかかる応力を雄歯部４１ｃの変形で軽減させることができる。したがって、シャフトの回転に伴い弾性部材４３にとって吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材４３にかかる場合において、雄型部材４１の材料として使用された金属の弾性を用いることで、弾性部材４３への応力集中を雄歯部４１ｃへ分散させ減衰させることができる。
また、シャフトの回転に伴い、雌型部材４２に雄型部材４１が挿入された初期状態から雄型部材４１が軸周り方向に捩じ回され、且つ、雄型部材４１又は／及び雌型部材４２の軸の偏心又は／及び偏角があり、その後、弾性部材４３を介して、雄型部材４１又は／及び雌型部材４２に力が伝達され、弾性部材４３にとって吸収できる程度の負荷（押力）が弾性部材４３にかかった場合には、弾性部材４３のみが変形してシャフトにかかる応力の一部を吸収し、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。一方、例えば、シャフトの回転に伴い、雌型部材４２に雄型部材４１が挿入された初期状態から雄型部材４１が軸周り方向に捩じ回され、且つ、雄型部材４１の軸が偏心又は／及び偏角した場合であって、弾性部材４３にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材４３にかかった場合には、弾性部材４３が変形した後、上記負荷（押力）の一部が雌型部材４２に伝達した後に反動で、雄型部材４１の外周部の一部を起点として負荷（押力）の一部が伝達する。ここで、上述の偏心又は偏角した場合の具体例を示す。例えば、偏心方向の雄歯部４１ｃには、該雄歯部４１ｃの反対方向の雄歯部４１ｃよりも大きな応力がかかる。このとき、弾性部材４３にも大きな応力が加わることになるが、雄歯部４１ｃが弾性変形することで、該応力を軽減する。なお、雄歯部４１ｃ及び弾性部材４３は、上記負荷（押力）がなくなった場合、元の形状に戻る。また、例えば、雄型部材４１の軸が雌型部材４２の軸に対して偏角し、雄型部材４１の軸の偏角方向に存在する雄歯部４１ｃの歯山部に負荷（押力）が伝達するような場合には、雄歯部４１ｃの歯山部について長手方向に負荷（押力）がバラついて伝達することになる。このとき、弾性部材４３にも大きな応力が加わることになるが、雄型部材４１の材料として使用された材料の弾性領域で、負荷（押力）が伝達した雄歯部４１ｃの歯山部の一部を起点として長手方向に雄歯部４１ｃはバラついて歪む（弾性変形する）ことで、弾性部材４３にかかった応力を軽減する。なお、弾性部材４３及び雄歯部４１ｃは、上記負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る。これらにより、弾性部材４３にかかる応力を雄歯部４１ｃの変形で軽減させることができる。なお、雌型部材４２の軸の偏心又は／及び偏角があった場合も同様の作用を奏する。したがって、雄型部材４１又は／及び雌型部材４２の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材４３にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材４３にかかった場合において、雄型部材４１の材料として使用された金属の弾性を用いることで、弾性部材４３への応力集中を雄歯部４１ｃへ分散させ減衰させることができる。すなわち、雄型部材４１が周方向へ捩じ回され、且つ、雄型部材４１又は／及び雌型部材４２の軸の偏心又は／及び偏角が生じたことによって発生した弾性部材４３にかかる応力（変形量）を、雄歯部４１ｃの変形で軽減させることができる。
これらにより、弾性部材４３の使用寿命を従来に比べて延ばすことができる。すなわち、弾性部材４３の耐久性が低下しづらいシャフト用構造体４０を提供できる。また、弾性部材４３を、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材で構成した場合には、雄型部材４１の外周部４１ｂと雌型部材４２の内周部４２ａとの間から発生する歯打ち音といった不快音の抑制、及び、雄型部材４１と雌型部材４２とにおける軸方向の摺動抵抗の低減といった、互いにトレードオフの関係にある両課題を同時に解決することができる。また、雄型部材４１と雌型部材４２とにおける軸方向の摺動性が向上することによって、雄型部材４１の外周部４１ｂと雌型部材４２の内周部４２ａとの間に潤滑油を供給する必要がなくなり、潤滑油補給等の手間を省くことができる。さらに、繊維部材をゴム又は樹脂で含浸処理したことで、繊維部材と雄型部材４１の外周部４１ｂとの間、または繊維部材と雌型部材４２の内周部４２ａとの間で発生する繊維部材表面の摩耗性を向上させることができる。
［第４の実施形態］
以下、図８を参照しつつ、本発明の第４の実施形態に係るシャフト用構造体（スプライン）、このシャフト用構造体を構成する雄型部材（雄スプライン軸）及び雌型部材（雌スプライン軸）について説明する。図８は、本発明の第４の実施形態に係るシャフト用構造体の断面図である。なお、電動パワーステアリング装置の全体構成は、第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。また、第３の実施形態と同様の部位に関しても説明を省略する場合がある。
（シャフト用構造体の構成）
本実施形態に係るシャフト用構造体５０は、例えば、第１の実施形態のシャフト３と同様のシャフト（以下、単に「シャフト」とする。）に適用されている。
本発明に係るシャフト用構造体５０は、シャフトに組み付けられ、該動力を伝達可能な雄型部材及び雌型部材を軸方向に摺動可能に挿入して構成されるものであって、金属製の雄型部材５１、金属製の雌型部材５２、及び、雄型部材５１と雌型部材５２との間に介在して設けられた弾性部材５３を有する。
雄型部材５１は、図８に示すように、第３の実施形態における雄型部材４１と同様の形状を有しているものである。ここで、例えば、シャフトの回転に伴い、（１）雌型部材５２に雄型部材５１が挿入された初期状態から雄型部材５１が軸周り方向に捩じ回され、弾性部材５３が吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材５３にかかる場合には、雄型部材５１にも負荷（捩じり力）の一部が軸周り方向に反動でかかり、（２）雌型部材５２に雄型部材５１が挿入された初期状態から雄型部材５１が軸周り方向に捩じ回され、且つ、雄型部材５１の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材５３を介して、雌型部材５２に力が伝達され、弾性部材５３にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材５３にかかった場合には、雄型部材５１にも負荷（押力）の一部が反動でかかる。このとき、金属製の雄型部材５１における雄歯部５１ｃ及び溝部５１ｅの形状は、使用される金属の弾性領域で歪むことが可能（可撓性があるもの）で、かつ設計上の最大応力が雄歯部５１ｃの弾性領域で吸収できるような形状に形成されている。例えば、本実施形態においては、雄型部材５１の溝部５１ｅと雄歯底部５１ｄとの間の壁面の厚みを所定厚みとし、雄歯部５１ｃ先端から雄型部材５１の径方向中心部に向かって食い込むような略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部５１ｅとすることで、雄型部材５１の材料として使用された金属の弾性領域で歪む（弾性変形する）ことが可能である。このとき、雄歯部５１ｃは周方向に歪み、溝部５１ｅの幅ｗ２（図８参照）は初期状態の幅より小さくなる。
雌型部材５２は、図８に示すように、弾性部材５３の外周部５３ｂと略合致する形状に形成されており、雄型部材５１を挿入可能な内周部５２ａを有する。すなわち、雌型部材５２の内周部５２ａには、雄型部材５１の外周部５１ｂに形成されている雄歯部５１ｃと同数（本実施形態では６つ）の雌歯部５２ｃが、雌型部材５２の周方向に所定の隙間を隔てて形成されている。また、雌型部材５２の内周部５２ａには、隣り合う各雌歯部５２ｃの間において、雄歯底部５１ｄと同数（本実施形態では６つ）の雌歯底部５２ｄが形成されている。なお、この雌歯底部５２ｄは、軸方向断面が略Ｕ字形状となるように形成されている。また、雌型部材５２は、内周部５２ａと略相似形状の外周部５２ｅを有している。ここで、例えば、シャフトの回転に伴い、（１）雌型部材５２に雄型部材５１が挿入された初期状態から雄型部材５１が軸周りに捩じ回され、弾性部材５３が吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材５３にかかる場合には、雌型部材５２にも軸周り方向に負荷（捩じり力）の一部がかかり、（２）雌型部材５２に雄型部材５１が挿入された初期状態から雄型部材５１が軸周りに捩じ回され、且つ、雄型部材５１の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材５３を介して、雌型部材５２に力が伝達され、弾性部材５３にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材５３にかかった場合には、雄型部材５１の偏心方向又は偏角方向に存在する雌型部材５２の内周部５２ａに負荷（押力）の一部がかかる。このとき、金属製の雌型部材５２における雌歯部５２ｃ及び後述する溝部５２ｆの形状は、使用される金属の弾性領域で歪む（弾性変形する）ことが可能（可撓性があるもの）で、かつ設計上の最大応力が雌歯部５２ｃの弾性領域で吸収できるような形状に形成されている。例えば、本実施形態においては、雌型部材５２の厚みを所定厚みとし、弾性部材５３の外周部５３ｂと略相似形状の外周部５２ｂとする（具体的には、溝部５２ｆを形成する）ことで、雌型部材５２の材料として使用された金属の弾性領域で歪む（弾性変形する）ことが可能である。
弾性部材５３は、図８に示すように、雄型部材５１の外周部５１ｂ全体を覆う内周部５３ａと、雌型部材５２の内周部５２ａと略同形状の外周部５３ｂとを有している。内周部５３ａは、雄型部材５１の溝部５１ｅそれぞれに嵌合するように形成された突起部５３ｃを複数有している。なお、本実施形態では、雌型部材５２の内周部５２ａに、弾性部材５３が接着されているが、雄型部材５１の外周部５１ｂに接着されるようにしたものであってもよい。ここで使用される接着剤は、第１の実施形態で例示したものを使用することができる。
また、弾性部材５３は、第１の実施形態の弾性部材２３と同様の材料を用いて形成可能である。また、弾性部材５３は、第１の実施形態の弾性部材２３と同様に、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材で構成可能である。
（本実施形態の動作について）
シャフト（図示せず）は、図８に示すように、雄型部材５１が雌型部材５２に挿入された状態において、雄型部材５１が周方向（図８中の白抜きで示す各矢印方向）へ捩じ回されると、弾性部材５３を介して、その力が雌型部材５２へ伝達されて回転する。ここで、弾性部材５３にとって吸収できる程度の負荷（捩じり力）が雄型部材５１から弾性部材５３にかかった場合には、弾性部材のみが変形してシャフトにかかる応力の一部を吸収し、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。一方、弾性部材５３にとって吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材５３にかかった場合には、弾性部材５３が変形した後、負荷（捩じり力）が雌型部材５２に伝達し、雌歯部５２ｃの側部を起点として雌歯部５２ｃが変形し始めるとともに、雌型部材５２に伝達した負荷（捩じり力）が反動して雄歯部５１ｃの側部を起点として雄歯部５１ｃが変形し始める。このとき、雌型部材５２の材料として使用された金属の弾性領域で、雌歯部５２ｃの側部を起点として雌歯部５２ｃは歪む（弾性変形する）ことが可能であり、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。また、このとき、雄型部材５１の材料として使用された金属の弾性領域で、雄歯部５１ｃの側部を起点として雄歯部５１ｃは周方向に歪む（図８のｗ２が初期状態から狭くなるように弾性変形する）ことが可能であり、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る（図８のｗ２が初期状態に戻る。）。これにより、弾性部材５３にかかる応力を雄歯部５１ｃ及び雌歯部５２ｃの変形で軽減させることができる。したがって、シャフトの回転に伴い弾性部材５３にとって吸収しきれない程度の負荷（捩じり力）が弾性部材５３にかかる場合において、雄型部材５１の材料として使用された金属の弾性、及び、雌型部材５２の材料として使用された金属の弾性を用いることで、弾性部材５３への応力集中を雄歯部５１ｃ及び雌歯部５２ｃへ分散させ減衰させることができる。
また、シャフトの回転に伴い、雌型部材５２に雄型部材５１が挿入された初期状態から雄型部材５１が軸周りに捩じ回され、且つ、雄型部材５１又は／及び雌型部材５２の軸の偏心又は／及び偏角があり、その後、弾性部材５３を介して、雄型部材５１又は／及び雌型部材５２に力が伝達され、弾性部材５３にとって吸収できる程度の負荷（押力）が弾性部材５３にかかった場合には、弾性部材５３のみが変形してシャフトにかかる応力の一部を吸収し、負荷（捩じり力）がなくなった場合には元の形状に戻る。一方、例えば、雌型部材５２に雄型部材５１が挿入された初期状態から雄型部材５１が軸周りに捩じ回され、且つ、雄型部材５１の軸が偏心した場合であって、弾性部材５３にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材５３にかかった場合には、弾性部材５３が変形した後、雌型部材５２の内周部５２ａの一部（例えば、雄型部材５１の軸の偏心方向に存在するいずれかの雌歯部５２ｃ）を起点として負荷（押力）が伝達するとともに、雌型部材５２に伝達した負荷（押力）が反動して、雄型部材５１の外周部５１ｂの一部（例えば、雄型部材５１の軸の偏心方向に存在するいずれかの雄歯部５１ｃ）を起点として負荷（押力）の一部が伝達する。このとき、雌型部材５２の材料として使用された材料の弾性領域で、負荷（押力）が伝達した雌型部材５２の内周部５２ａの一部（例えば、雄型部材５１の軸の偏心方向に存在するいずれかの雌歯部５２ｃの側部）を起点として雌型部材５２の内周部５２ａの一部（例えば、雄型部材５１の軸の偏心方向に存在するいずれかの雌歯部５２ｃ）は歪む（弾性変形する）ことが可能であり、負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る。また、雄型部材５１の材料として使用された材料の弾性領域で、負荷（押力）が伝達した雄型部材５１の外周部５１ｂの一部（例えば、雄型部材５１の軸の偏心方向に存在するいずれかの雄歯部５１ｃの側部）を起点として雄型部材５１の外周部５１ｂの一部（例えば、雄型部材５１の軸の偏心方向に存在するいずれかの雄歯部５１ｃ）は歪む（図８のｗ２が初期状態から狭くなるように弾性変形する）ことも可能であり、負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る（図８のｗ２が初期状態に戻る。）。したがって、偏心方向の雄歯部５１ｃ及び雌歯部５２ｃには、該雄歯部５１ｃ及び該雌歯部５２ｃの反対方向の雄歯部５１ｃ及び雌歯部５２ｃよりも大きな応力がかかる。このとき、弾性部材５３にも大きな応力が加わることになるが、雄歯部５１ｃ及び雌歯部５２ｃが弾性変形することで、該応力を軽減する。また、例えば、雄型部材５１の軸が雌型部材５２の軸に対して偏角し、雄型部材５１の軸の偏角方向に存在する雄歯部５１ｃの歯山部に負荷（押力）が伝達するような場合には、雄歯部５１ｃの歯山部について長手方向に負荷（押力）がバラついて伝達することになる。このとき、弾性部材５３にも大きな応力が加わることになるが、雄型部材５１の材料として使用された材料の弾性領域で、負荷（押力）が伝達した雄歯部５１ｃの歯山部の一部を起点として長手方向に雄歯部５１ｃはバラついて歪む（弾性変形する）ことで、弾性部材５３にかかった応力を軽減する。なお、弾性部材５３及び雄歯部５１ｃは、上記負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る。また、このとき、例えば、雄型部材５１の軸が雌型部材５２の軸に対して偏角し、雄型部材５１の軸の偏角方向に存在する雌歯部５２ｃに負荷（押力）が伝達するような場合には、雌歯部５２ｃの歯山部について長手方向に負荷（押力）がバラついて伝達することになる。このとき、弾性部材５３にも大きな応力が加わることになるが、雌型部材５２の材料として使用された材料の弾性領域で、負荷（押力）が伝達した雌型部材５２の雌歯部５２ｃの歯山部の一部を起点として長手方向に雌歯部５２ｃはバラついて歪む（弾性変形する）ことで、弾性部材５３にかかった応力を軽減する。なお、弾性部材５３及び雄歯部５１ｃは、上記負荷（押力）がなくなった場合には元の形状に戻る。これらにより、弾性部材５３、雄歯部５１ｃ及び雌歯部５２ｃで応力を分散させ減衰させることができる。なお、雌型部材５２の軸の偏心又は／及び偏角があった場合も同様の作用を奏する。したがって、雄型部材５１又は／及び雌型部材５２の軸の偏心又は／及び偏角があり、弾性部材５３にとって吸収しきれない程度の負荷（押力）が弾性部材５３にかかった場合において、雄型部材５１の材料として使用された金属の弾性、及び、雌型部材５２の材料として使用された金属の弾性を用いることで、弾性部材５３への応力集中を雄歯部５１ｃ、雌歯部５２ｃへ分散させ減衰させることができる。すなわち、雄型部材が周方向へ捩じ回され、且つ、雄型部材又は／及び雌型部材の軸の偏心又は／及び偏角が生じたことによって発生した弾性部材５３にかかる応力（変形量）を、雄歯部５１ｃと雌歯部５２ｃとで分担して吸収することができる。
これらにより、弾性部材５３の使用寿命を従来に比べて延ばすことができる。すなわち、弾性部材５３の耐久性が低下しづらいシャフト用構造体５０を提供できる。また、弾性部材５３を、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材で構成した場合には、雄型部材５１の外周部５１ｂと雌型部材５２の内周部５２ａとの間から発生する歯打ち音といった不快音の抑制、及び、雄型部材５１と雌型部材５２とにおける軸方向の摺動抵抗の低減といった、互いにトレードオフの関係にある両課題を同時に解決することができる。また、雄型部材５１と雌型部材５２とにおける軸方向の摺動性が向上することによって、雄型部材５１の外周部５１ｂと雌型部材５２の内周部５２ａとの間に潤滑油を供給する必要がなくなり、潤滑油補給等の手間を省くことができる。さらに、繊維部材をゴム又は樹脂で含浸処理したことで、繊維部材と雄型部材５１の外周部５１ｂとの間、または繊維部材と雌型部材５２の内周部５２ａとの間で発生する繊維部材表面の摩耗性を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、上記各実施形態では、本実施形態に係るシャフト用構造体を車両用のステアリングシャフトに適用する例について述べたが、本発明はこれに限定されず、各種産業機械で用いられるシャフトに適用できる。
また、上記各実施形態では、金属製の雄型部材及び雌型部材としたが、これに限られず、雄型部材及び雌型部材は、樹脂など弾性領域を有したものであればどのような材料からなるものであってもよい。
１ 電動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 ピニオンギヤ
５ ラックギヤ
６ ラック軸
７ タイロッド
８ 車輪
９ 入力軸
１０ 出力軸
１１ トーションバー
１２ トルクセンサ
１３ 制御部
１４ ドライバ
１５ 電動モータ
１７ 減速機構
１８ 変換機構
２０、３０、４０、５０ シャフト用構造体
２１、３１、４１、５１ 雄型部材
２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ 基軸部
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、３１ｂ、３３ｂ、４１ｂ、４３ｂ、５１ｂ、５２ｂ、５２ｅ、５３ｂ 外周部
２１ｃ、３１ｃ、４１ｃ、５１ｃ 雄歯部
２１ｄ、３１ｄ、４１ｄ、５１ｄ 雄歯底部
２２、３２、４２、５２ 雌型部材
２２ａ、２３ａ、３１ｅ、３２ａ、３３ａ、４２ａ、４３ａ、５２ａ、５３ａ 内周部
２２ｃ、３２ｃ、４２ｃ、５２ｃ 雌歯部
２２ｄ、３２ｄ、４２ｄ、５２ｄ 雌歯底部
２２ｅ、３１ｆ、４１ｅ、５１ｅ、５２ｆ 溝部
２３、３３、４３、５３ 弾性部材
５３ｃ 突起部

Claims (6)

  1. 動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、
    複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材と、
    複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、
    前記雄型部材の前記外周部表面又は前記雌型部材の前記内周部表面を覆うように設けられた弾性部材と、
    を備え、
    前記雌型部材が、
    各々の前記雌歯部の外周側には略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部を有しており、
    前記雌歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雌型部材の前記雌歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雌歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されている
    ことを特徴とするシャフト用構造体。
  2. 動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雄歯部と、複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材が摺動可能に挿入されて構成されるシャフト用構造体に用いられる雌型部材であって、
    内周部に形成された複数の雌歯部と、
    内周部に形成された複数の雌歯底部と、
    前記雄型部材が挿入された初期状態において前記複数の雄歯部の各間における外周部に形成された略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部と、
    を備え、
    前記雌歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記複数の雄歯部及び前記複数の雄歯底部の外周部表面、又は、前記複数の雌歯部及び前記複数の雌歯底部の内周部表面を覆うように設けられた弾性部材を介して、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雌型部材の前記雌歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雌歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されている
    ことを特徴とする雌型部材。
  3. 動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、
    複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成され、内部に中空部位を有した雄型部材と、
    複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、
    前記雄型部材の前記外周部表面又は前記雌型部材の前記内周部表面を覆うように設けられた弾性部材と、
    を備え、
    前記雄型部材が、
    前記中空部位において、前記中空部位側から前記雄歯部の歯山部に向かって食い込むように設けられた略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部を有しており、
    前記雄歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雄型部材の前記雄歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雄歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されている
    ことを特徴とするシャフト用構造体。
  4. 動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成された雌型部材に摺動可能に挿入して構成されるシャフト用構造体に用いられる雄型部材であって、
    外周部に形成された複数の雄歯部と、
    外周部に形成された複数の雄歯底部と、
    内部に形成された中空部位と、
    前記中空部位において、前記中空部位側から前記雄歯部の歯山部に向かって食い込むように設けられた略Ｕ字形状又は略Ｖ字形状の溝部と、
    を備え、
    前記雄歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記複数の雄歯部及び前記複数の雄歯底部の外周部表面、又は、前記複数の雌歯部及び前記複数の雌歯底部の内周部表面を覆うように設けられた弾性部材を介して、前記雄型部材が前記雌型部材に挿入された初期状態から、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雄型部材の前記雄歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雄歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されている
    ことを特徴とする雄型部材。
  5. 動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、
    複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材と、
    複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、
    前記雄型部材の前記外周部表面又は前記雌型部材の前記内周部表面を覆うように設けられた弾性部材と、
    を備え、
    前記雄型部材が、
    前記雄歯部の歯山部から径方向中心部に向かって食い込むように設けられた略∪字形状又は略Ｖ字形状の溝部を有しており、
    前記雄歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雄型部材の前記雄歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雄歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されている
    ことを特徴とするシャフト用構造体。
  6. 動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成された雌型部材に摺動可能に挿入して構成されるシャフト用構造体に用いられる雄型部材であって、
    外周部に形成された複数の雄歯部と、
    外周部に形成された複数の雄歯底部と、
    前記雄歯部の歯山部から径方向中心部に向かって食い込むように設けられた略∪字形状又は略Ｖ字形状の溝部と、
    を備え、
    前記雄歯部及び前記溝部により形成される形状は、前記複数の雄歯部及び前記複数の雄歯底部の外周部表面、又は、前記複数の雌歯部及び前記複数の雌歯底部の内周部表面を覆うように設けられた弾性部材を介して、前記雄型部材が前記雌型部材に挿入された初期状態から、前記雄型部材又は前記雌型部材が捩じ回され、前記雄型部材の前記雄歯部に軸周り方向に応力がかかった際、弾性変形することが可能で、かつ設計上の最大応力が前記雄歯部の弾性領域で吸収できるような形状に形成されている
    ことを特徴とする雄型部材。
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