JP2022162355A - 伸縮軸、ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】雄軸と雌軸の嵌合長さを延長することなく大きな伸縮ストロークを確保した伸縮軸及びステアリング装置を提供する。【解決手段】雄軸１５と、雌軸１６と、雄軸１５に形成された第１雄軸側溝１５ａ内に設けられた雄軸側転動面と雌軸１６に形成された第１雌軸側溝１６ａ内に設けられた雌軸側転動面との間に転動自在に配置された複数の転動体１７とを有し、転動体１７の雄軸側転動面への接触点Ｂ、Ｂから転動体１７の転動軸線Ｐまでの距離と、転動体１７の雌軸側転動面への接触点Ａから転動軸線Ｐまでの距離とが異なる。【選択図】図２

Description

本発明は、軸方向に伸縮可能でトルクを伝達可能な伸縮軸、該伸縮軸を備えたステアリング装置に関する。

従来、自動車等に搭載されるステアリング装置の中間シャフトやステアリングシャフトとして用いられる伸縮軸が知られている。伸縮軸は車両への組付け等の要件によって大きな伸縮ストロークが求められる場合、転動体を介して嵌合する円柱状の雄軸と円筒状の雌軸について、各々の転動溝を延長して嵌合部分の長さ（嵌合長さ）を長くすることで大きな伸縮ストロークを確保していた（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００９－２７５８９７号公報

しかしながら、上述のような従来の伸縮軸は、雄軸と雌軸の嵌合長さが長いため、二次衝突時のコラプスストロークを確保することが困難になってしまう場合があった。また、雄軸と雌軸は嵌合長さが長いことにより、重量が大きく燃費やコストの悪化を招いてしまうという問題もあった。

そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、雄軸と雌軸の嵌合長さを延長することなく大きな伸縮ストロークを確保した伸縮軸及びステアリング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、
柱形状の雄軸と、
前記雄軸に外嵌された筒形状の雌軸と、
前記雄軸の外周面に形成された軸方向へ延びる第１雄軸側溝内に設けられた雄軸側転動面と前記雌軸の内周面に形成された軸方向へ延びる第１雌軸側溝内に設けられた雌軸側転動面との間に転動自在に配置された複数の転動体とを有し、
軸方向から見て、前記転動体の前記雄軸側転動面への接触点から前記転動体の転動軸線までの最短距離と、前記転動体の前記雌軸側転動面への接触点から前記転動軸線までの最短距離とが異なることを特徴とする伸縮軸を提供する。

また本発明は、
前記伸縮軸を備えたことを特徴とするステアリング装置を提供する。

本発明によれば、雄軸と雌軸の嵌合長さを延長することなく大きな伸縮ストロークを確保した伸縮軸及びステアリング装置を提供することができる。

図１は本願の実施形態に係る伸縮軸を備えたステアリング装置を斜め前方から見た斜視図（一部断面図）である。 図２は本願の実施形態に係る伸縮軸の構成を示す断面図である。 図３は本願の実施形態に係る伸縮軸の雄軸と雌軸の嵌合部分の拡大断面図である。 図４（ａ）は図３の３Ａ－３Ａ断面図であり、図４（ｂ）は図３の３Ｂ－３Ｂ断面図である。 図５は本願の実施形態に係る伸縮軸の板バネを斜め前方から見た斜視図である。 図６は図４（ａ）の部分拡大図である。 図７（ａ）、図７（ｂ）は本願の実施形態に係る伸縮軸の転動体の第１、第２変形例を示す側面図である。 図８（ａ）、図８（ｂ）は従来の伸縮軸の構成を示す拡大断面図（図６に相当）であり、図８（ｂ）は図８（ａ）と異なる従来の伸縮軸の構成を示す断面図（図３に相当）である。

本願の実施形態に係る伸縮軸を中間シャフト、ステアリングシャフトとして備えたステアリング装置を添付図面に基づいて説明する。
図１に示す本願の実施形態に係るステアリング装置１は、車両用であって、電動のアシスト機構がステアリングコラムに取り付けられたコラムアシスト型のラックアンドピニオン式電動パワーステアリング装置である。ステアリング装置１は、車体後方側即ち図１右方側から順に、ステアリングホイール２、伸縮軸（ステアリングシャフト）３を内包するコラム４、モータを含む電動アシスト機構５、伸縮軸（中間シャフト）６、及びステアリングギヤ部７を備えている。

ステアリングギヤ部７は、中間シャフト６に自在継手８を介して接続されたピニオン軸９、車体左右方向へ延在しピニオン軸９に噛合した不図示のラック軸、及びこれらを収納するハウジング１１を有する。ラック軸の両端には、タイロッド１２、１２等を介して不図示の車輪が取り付けられる。

斯かる構成の下、車両の運転者がステアリングホイール２を回転操作することにより、ステアリングシャフト３や中間シャフト６を介してピニオン軸９が回転し、これに応じてラック軸が車体左右方向へ移動して車輪の操舵角を変えることができる。なおこのとき、電動アシスト機構５のモータによって操舵補助力がステアリングシャフト３に付与されるため、運転者がステアリングホイール２の操作に要する力を軽減することができる。

ここで、コラム４及びステアリングシャフト３は軸方向へ伸縮可能であり、コラム４及び電動アシスト機構５は車体１３に対してチルト調整可能に取り付けられている。このため、ステアリングホイール２の高さ及び車体前後方向位置の調整（チルト・テレスコピック調整）が可能である。

中間シャフト６は、図２に示すように円柱形状の雄軸１５、雄軸１５に外嵌された円筒形状の雌軸１６、これらの間に介装された複数のボール１７、板バネ１８及びローラー１９を有する。なお、中間シャフト６の軸方向、径方向及び周方向は、以下単に軸方向、径方向及び周方向という。

雄軸１５は、金属製であり、車体後方側即ち図２右方側から順に、径が大きく中実の大径軸部２１と、大径軸部２１に一体的に形成されており大径軸部２１よりも径が小さく中空の小径軸部２２とからなる。
図３及び図４（ａ）に示すように、大径軸部２１の車体前方側部分の外周面には、第１雄軸側溝として軸方向へ延びる３つの雄軸側台形溝１５ａと第２雄軸側溝として軸方向へ延びる３つの雄軸側円形溝１５ｂとが周方向に沿って等間隔、即ち６０度間隔で交互に形成されている。

雄軸側台形溝１５ａは、断面が底幅の狭い台形状であって、中間シャフト６の中心軸に対して平行に延在している。詳細には、雄軸側台形溝１５ａは図４（ａ）に示すように底壁１５ｃと、底壁１５ｃの両端から径方向外側へＶ字形に延びる側壁１５ｄ、１５ｄとによって左右対称に構成されている。なお、図３に示すように雄軸側台形溝１５ａの車体後方端には、後述するボール１７の軸方向への転動を規制するために、軸方向に垂直な垂直壁１５ｅが形成されている。
雄軸側円形溝１５ｂは、断面が半円形状であって、中間シャフト６の中心軸に対して平行に延在している。なお、図３に示すように雄軸側円形溝１５ｂの車体後方端には、後述するローラー１９を支持するために、軸方向に垂直な垂直壁１５ｆが形成されている。

雌軸１６は、金属製であり、図３及び図４（ａ）に示すように車体後方側部分の内周面に、第１雌軸側溝として軸方向へ延びる３つの雌軸側円形溝１６ａと第２雌軸側溝として軸方向へ延びる３つの雌軸側円形溝１６ｂとが周方向に沿って等間隔、即ち６０度間隔で交互に形成されている。
雌軸側円形溝１６ａは、断面が半円形状であって、雄軸側台形溝１５ａに対向するように、中間シャフト６の中心軸に対して平行に延在している。雌軸側円形溝１６ａの溝の半径は、ボール１７の半径よりも大きく設計されている。この構成により、ボール１７は雌軸側円形溝１６ａに対して溝底の頂点において１点（Ａ）で接触することとなる（図６参照）。このようにして雌軸側円形溝１６ａの溝面はボール１７が転動する際の雌軸側転動面を構成している。
雌軸側円形溝１６ｂは、断面が半円形状であって、雄軸側円形溝１５ｂに対向するように、中間シャフト６の中心軸に対して平行に延在している。
なお、雄軸側台形溝１５ａ及び後述する板バネ１８、雄軸側円形溝１５ｂの軸方向長さは、雌軸側円形溝１６ａ、雌軸側円形溝１６ｂの軸方向長さよりも短く設計されている。

斯かる構成の下、雄軸側台形溝１５ａとこれに対向する雌軸側円形溝１６ａは複数のボール１７が転動する３組のボール転動路２３を構成し、雄軸側円形溝１５ｂとこれに対向する雌軸側円形溝１６ｂはローラー１９が摺動する３組のローラー摺動路２４を構成している。したがって、雄軸１５及び雌軸１６には、３組のボール転動路２３と３組のローラー摺動路２４とが周方向に沿って等間隔、即ち６０度間隔で交互に設けられている。

３組のボール転動路２３には、それぞれ転動体として金属製の複数のボール１７が転動自在に配置されている。また、各ボール転動路２３において雄軸側台形溝１５ａと複数のボール１７との間には、付勢部材として金属性の板バネ１８が配置されている。

板バネ１８は、図４（ａ）及び図５に示すように、雄軸側台形溝１５ａの底壁１５ｃに接触する底板１８ａと、底板１８ａの両端から径方向外側へＶ字形に延在して雄軸側台形溝１５ａの側壁１５ｄ、１５ｄに略平行な内側板１８ｂ、１８ｂと、内側板１８ｂ、１８ｂの端部から周方向外側へ折り返して雄軸側台形溝１５ａの側壁１５ｄ、１５ｄに略平行に延びて接触する外側板１８ｃ、１８ｃとで構成されており、左右対称形となっている。板バネ１８の軸方向長さは、図３に示すように雄軸側台形溝１５ａの軸方向長さと略同じである。

斯かる構成の板バネ１８は、雄軸側台形溝１５ａと複数のボール１７との間に配置されることにより、弾性変形して外側板１８ｃ、１８ｃが雄軸側台形溝１５ａの側壁１５ｄ、１５ｄに当接するとともに内側板１８ｂ、１８ｂがボール１７に当接する。詳細には、ボール１７は板バネ１８の内側板１８ｂ、１８ｂに対して１点ずつ、計２点（Ｂ、Ｂ）で接触する（図６参照）。これにより、ボール１７は雄軸１５の径方向外側へ付勢されて雌軸側円形溝１６ａの溝底の頂点に所定の付勢力で常に押し付けられ、ボール１７と雄軸側台形溝１５ａ及び雌軸側円形溝１６ａとの間のガタを解消することができる。このようにして板バネ１８の作用面はボール１７が転動する際の雄軸側転動面を構成している。ここで、作用面とはボール１７に付勢力を加える面、具体的には内側板１８ｂ、１８ｂの径方向外側表面をいう。
なお、図４（ｂ）及び図５に示すように、各ボール転動路２３に配置された３つの板バネ１８は、それぞれの底板１８ａの車体前方側端部が、径方向に延在する円環形状の連結板２５の外縁端に、周方向に沿って等間隔、即ち１２０度間隔で一体的に連結されている。

３組のローラー摺動路２４には、それぞれ軸方向へ延在する略円柱形状の金属製のローラー（柱状体）１９が摺動可能に配置されている。
ローラー１９は、図３に示すようにトルク伝達部１９ａと、トルク伝達部１９ａの両端に備えられたテーパー部１９ｂ、１９ｂとを一体成形してなる。

トルク伝達部１９ａは、雄軸側円形溝１５ｂとこれに対向する雌軸側円形溝１６ｂに当接して雄軸１５から雌軸１６或いは雌軸１６から雄軸１５へトルクを伝達するローラー部分である。このトルク伝達部１９ａは円柱形状をしており、その外径はローラー摺動路２４即ち雄軸側円形溝１５ｂと雌軸側円形溝１６ｂとで形成される円柱形状の空間の内径よりも若干小さく設計されている。

テーパー部１９ｂ、１９ｂは、軸方向両端側へ向かって外径が小さくなっており、中間シャフト６の製造に際してローラー１９をローラー摺動路２４にスムーズに挿入することが可能である。
なお、本実施形態においてトルク伝達部１９ａ及びテーパー部１９ｂ、１９ｂは円柱形状であるがこれに限られず、例えば断面が楕円の柱形状等としてもよい。

斯かる構成のローラー１９は、雄軸１５の小径軸部２２に備えられたストッパー２６により車体後方側へ付勢され軸方向の移動が規制されている。
ストッパー２６は、付勢部材として金属製で円環形状の板バネからなるリング状板バネ２７と、これを挟持する一対の金属製で円環形状の平板２８ａ、２８ｂとからなる。
小径軸部２２には、車体後方側即ち図３右方側から順に、板バネ１８の連結板２５、ストッパー２６が外嵌されている。小径軸部２２の車体前方側端部は加締められており、小径軸部２２に外嵌されたストッパー２６が車体前方側へ脱落することがない。なお、加締めに限られず、止め輪、ナット、プッシュナット等でストッパー２６を固定してもよい。

斯かるストッパー２６において、リング状板バネ２７は、加締められた小径軸部２２の車体前方側端部に固持された平板２８ａに当接することで、平板２８ａと反対側の平板２８ｂに対して車体後方側への付勢力を加える。平板２８ｂの車体後方側面はローラー１９の車体前方側端面に当接してリング状板バネ２７の付勢力がローラー１９に加えられ、これによってローラー１９の車体後方側端面は雄軸側円形溝１５ｂの垂直壁１５ｆに当接する。このようにしてローラー１９はストッパー２６によって車体後方側へ付勢されて常に垂直壁１５ｆに押し付けられるため、ローラー１９を平板２８ｂ及び垂直壁１５ｆの間に軸方向のガタなく配置することができる。またストッパー２６は、車体前方側へのボール１７の転動を規制してボール１７がボール転動路２３から脱落してしまうことを防ぐ役割も果たしている。

なお、ストッパー２６のリング状板バネ２７の代わりにその他の弾性部材、例えば円盤形状の樹脂等を用いてもよい。円盤形状の樹脂を平板２８ａ、２８ｂで挟持した一体成形品とする場合部品点数が１個となるため、中間シャフト６の組立性が向上し組立時間の短縮、製造コストの低減を図ることができる。

ここで、小径軸部２２の長さは、ストッパー２６の平板２８ｂの車体後方側面と板バネ１８の連結板２５の車体前方側面との間に隙間（軸方向の隙間）ができるように設計されている（図３参照）。また、連結板２５の円形開口の直径は、小径軸部２２の外径よりも大きく設計されており、当該円形開口と小径軸部２２との間に隙間（径方向の隙間）ができている（図４（ｂ）参照）。これら軸方向及び径方向の隙間により、連結板２５は３つの板バネ１８が後述するトルク伝達の際に変形してもそれぞれの板バネ１８の動きを拘束することがない。また、３つの板バネ１８を連結板２５を介して一体化したことにより部品点数が１個となるため、中間シャフト６の組立性が向上して組立時間の短縮、製造コストの低減を図ることができる。

上記構成の中間シャフト６は、例えば雄軸１５にトルクが加えられると、ローラー１９、ボール１７及び板バネ１８を介して雌軸１６にトルクが伝達されることにより、雄軸１５と雌軸１６が一体的にスムーズに回転することができる。
トルクの伝達について詳細には、雄軸１５に加えられたトルクが小さいときには、板バネ１８及びボール１７を介して雄軸１５から雌軸１６へトルクが伝達される。なお、ボール１７は、上述のように板バネ１８によって径方向外側へ付勢され、雄軸側台形溝１５ａ及び雌軸側円形溝１６ａとの間のガタが解消されているため、雌軸側円形溝１６ａに衝突して打音が発生することを防ぐことができる。

そして、雄軸１５に加えられるトルクが大きくなるにつれて、板バネ１８が弾性変形して、詳しくは板バネ１８が円周方向（回転方向）及び径方向内側へ撓んで、ボール１７に加わる力が増大する。板バネ１８の弾性変形量が、ローラー１９のトルク伝達部１９ａの外周面と雄軸側円形溝１５ｂ及び雌軸側円形溝１６ｂとの間の円周方向の隙間量と同一になると、トルク伝達部１９ａの外周面が雄軸側円形溝１５ｂ及び雌軸側円形溝１６ｂに当接し、トルク伝達部１９ａを介してトルクが雄軸１５から雌軸１６へ伝達される。また、このようにしてトルクの伝達がなされることにより、ローラー１９が雄軸側円形溝１５ｂ及び雌軸側円形溝１６ｂに衝突して打音が発生することを防ぐことができる。なお、板バネ１８の弾性変形によって雌軸側円形溝１６ａに対するボール１７の接触点は溝底の頂点からわずかに移動するものの、トルク無負荷時即ち雄軸１５又は雌軸１６にトルクが加えられていない時にはボール１７は雌軸側円形溝１６ａの頂点に安定して接触することができる。

また、中間シャフト６は、ボール１７がボール転動路２３内で転動するとともにローラー１９がローラー摺動路２４内で軸方向へ摺動することにより、雄軸１５と雌軸１６が軸方向へ相対移動して伸縮することができる。

ボール転動路２３内のボール１７は、上述のように雌軸側円形溝１６ａに対して１点で転がり接触し、板バネ１８の内側板１８ｂ、１８ｂに対して１点ずつ計２点で転がり接触する。この構成により、中間シャフト６の伸縮時、雄軸１５とボール１７の相対移動距離に対して雌軸１６とボール１７の相対移動距離を大きくすることができる。

具体的には、図６に示すように本実施形態ではトルク無負荷状態において、軸方向から見てボール１７は雌軸１６側において雌軸側円形溝１６ａの頂点に１点（Ａ）で接触している。そして、雄軸１５側においてボール１７が板バネ１８の内側板１８ｂ、１８ｂに接触する２点（Ｂ、Ｂ）を結ぶ線とボール１７の中心Ｏとの最短距離（Ｌ）が、ボール１７の半径（２Ｌ）の１／２となるように設計されている。この設計により、ボール１７の転動軸線Ｐから雌軸１６側の接触点Ａまでの最短距離（２Ｌ）は、転動軸線Ｐから雄軸１５側の接触点Ｂ、Ｂまでの最短距離（Ｌ）の２倍となる。即ち、中間シャフト６の伸縮時、ボール１７が雄軸側台形溝１５ａをＬだけ転動する間に、雌軸側円形溝１６ａを２Ｌ転動することとなる。したがって、中間シャフト６の伸縮時、ボール１７の１回転に対して雄軸１５は２Ｌπ移動し、雌軸１６は雄軸１５と反対方向に４Ｌπ移動することができる。なお、転動軸線Ｐはボール１７の中心Ｏを通る線であってボール転動路２３内で転動するボール１７の回転中心となる線（仮想線）である。そしてこれにより、図３に示すようにボール１７が２点接触している軸の転動面（雄軸１５の雄軸側転動面）の軸方向長さＬ１５を、ボール１７が１点接触している軸の転動面（雌軸１６の雌軸側転動面）の軸方向長さＬ１６の１／２程度に小さくすることができる。

ここで、図８（ａ）に示すようにボール転動路内のボールが、雌軸側円形溝に対して２点で接触し、板バネの内側板に対して２点で接触する構成の従来の中間シャフトでは、ボールが板バネの内側板に接触する２点を結ぶ線とボールの中心との最短距離（Ｌ）が、ボールが雌軸側円形溝に接触する２点を結ぶ線とボールの中心との最短距離（Ｌ）が同じとなるように設計されている場合、中間シャフトの伸縮時にはボール１回転に対して雄軸は２Ｌπ移動し、雌軸は雄軸と反対方向に２Ｌπ移動することとなる。

したがって、本実施形態における中間シャフト６は、前述のような従来の中間シャフトに比して、雄軸１５及び雄軸側台形溝１５ａの長さを延長することなく伸縮時の雌軸１６の移動距離を雄軸１５の移動距離の２倍確保することができ、雄軸１５と雌軸１６が軸方向へ相対移動可能な範囲即ち中間シャフト６の伸縮ストロークを大きく確保することができる。

なお、上述のように本実施形態ではボール１７の転動軸線Ｐから雌軸１６側の接触点Ａまでの最短距離と、転動軸線Ｐから雄軸１５側の接触点Ｂ、Ｂまでの最短距離との比は１：２であるが、当該比はこれに限られるものではない。

ここで、図８（ｂ）に示すように伸縮ストロークを大きくするために、雄軸の雄軸側台形溝と雌軸の雌軸側円形溝を共に延長し、ローラー摺動路にローラーとダミーローラーを配置した構成の従来の中間シャフトでは、雄軸と雌軸の嵌合長さ、言い換えれば雄軸側台形溝と雌軸側円形溝とが対向している部分の長さが大きい。また、斯かる従来の中間シャフトは嵌合長さが大きいことにより、重量が大きく燃費やコストの悪化を招いてしまう。

これに対して本実施形態における中間シャフト６は、上述のように雄軸１５及び雄軸側台形溝１５ａを延長することなく大きな伸縮ストロークを確保することができる。したがって、雄軸と雌軸の嵌合長さを大きくする必要がないため、大きな嵌合長さが二次衝突時のコラプスストロークの確保に支障となることがない。また、中間シャフト６の重量が大きくなって燃費やコストの悪化を招いてしまうこともない。

中間シャフト６の伸縮時、ローラー１９は、トルク伝達部１９ａの外周面が雄軸側円形溝１５ｂ及び雌軸側円形溝１６ｂに接触する。ここで、前述のように本実施形態における中間シャフト６は、雄軸側台形溝１５ａを延長することなく中間シャフト６の伸縮ストロークを大きく確保することができるため、ローラー１９を長軸化する必要もない。このため、ローラー１９のトルク伝達部１９ａと雄軸側円形溝１５ｂ及び雌軸側円形溝１６ｂとの接触面積が増えることがない。したがって、中間シャフト６の伸縮時の摺動荷重が大きくなってしまうこともなく、スムーズに安定して伸縮することができる。

なお、ローラー１９は、上述のようにストッパー２６によって車体後方側へ付勢され、ストッパー２６の平板２８ｂと雄軸１５の垂直壁１５ｆの間に軸方向のガタなく配置されているため、平板２８ｂや垂直壁１５ｆに衝突して衝突音（打音）が発生することを防ぐことができる。
また、ローラー１９は、ローラー摺動路２４内で軸方向に対して傾斜することがない。このため、ローラー１９が軸方向に対して傾斜しながら雄軸側円形溝１５ｂや雌軸側円形溝１６ｂに当接し摺動抵抗の増加を招いてしまうことを防止できる。また、雄軸側円形溝１５ｂや雌軸側円形溝１６ｂは傾斜したローラー１９が押し当てられて磨耗することもないため、雄軸１５、雌軸１６及びローラー１９、ひいては中間シャフト６の長寿命化を図ることができる。

本実施形態のステアリング装置１において、ステアリングシャフト３の構成は以上に述べた中間シャフト６の構成と同様である。

上記構成の中間シャフト６及びステアリングシャフト３を備えたステアリング装置１は、運転者がステアリングホイール２に加えたトルクを、ステアリングシャフト３及び中間シャフト６を介してスムーズにステアリングギヤ部７に伝達することができ、ステアリングホイール２の良好な操舵フィーリングを実現することができる。
また、ステアリング装置１は、ステアリングホイール２のチルト・テレスコピック調整時や二次衝突時にステアリングシャフト３をスムーズに伸縮させることができ、走行時には中間シャフト６をスムーズに伸縮させて軸方向の変位を効果的に吸収することができる。

本実施形態における中間シャフト６は、上述のように雄軸１５の外周面に雄軸側台形溝１５ａ、雌軸１６の内周面に雌軸側円形溝１６ａを備える構成である。しかしながら溝の位置関係はこれに限られず、雄軸１５の外周面に雌軸側円形溝１６ａと同様の円形溝、雌軸１６の内周面に雄軸側台形溝１５ａと同様の台形溝を設け、当該台形溝に板バネ１８を配置する構成としてもよい。即ち、ボール１７が雄軸１５側に１点で接触し、雌軸１６側に２点で接触する構成としてもよい。これにより、中間シャフト６の伸縮時の雌軸１６とボール１７の相対移動距離に対して、雄軸１５とボール１７の相対移動距離を大きくすることができる。

また、本実施形態における中間シャフト６は、上述のように雄軸側台形溝１５ａとボール１７との間に板バネ１８を備える構成である。しかしこれに限られず、雄軸側台形溝１５ａを小型化して板バネ１８を省略し、ボール１７が雄軸側台形溝１５ａの側壁１５ｄ、１５ｄに対して１点ずつ、計２点で接触する構成としてもよい。この場合、雌軸側円形溝１６ａの溝面がボール１７の雌軸側転動面を構成し、雄軸側台形溝１５ａの溝面（側壁１５ｄ、１５ｄ）が雄軸側転動面を構成することとなる。

また、本実施形態における中間シャフト６は、上述のように転動体として球形のボール１７が用いられているが、これに限られるものではない。
例えばボール１７の代わりに、図７（ａ）に示すラグビーボール形状の転動体３１を用いてもよい。この場合、転動体３１の接触点Ａで雌軸側円形溝１６ａに接触し、接触点Ｂ、Ｂで板バネ１８の内側板１８ｂ、１８ｂに接触するように、雌軸側円形溝１６ａ、雄軸側台形溝１５ａ及び板バネ１８の形状をそれぞれ変更すればよい。
また、ボール１７の代わりに、図７（ｂ）に示す段付きコロ３２を用いてもよい。段付きコロ３２は円柱部材の軸方向両端部に同心で小径の円柱部を一体的に設けてなるものである。この場合、接触点（線）Ａで雌軸側円形溝１６ａに接触し、接触点（線）Ｂ、Ｂで板バネ１８の内側板１８ｂ、１８ｂに接触するように、雌軸側円形溝１６ａ、雄軸側台形溝１５ａ及び板バネ１８の形状をそれぞれ変更すればよい。

本実施形態における中間シャフト６では、上述のようにボール１７はボール転動路２３内において雄軸１５側１点、雌軸１６側２点で接触する構成である。しかしながら接触点の数はこれに限られず、軸方向から見てボール１７の雄軸１５側の接触点から転動軸線Ｐまでの最短距離と、雌軸１６側の接触点から転動軸線Ｐまでの最短距離とが異なる構成とすればよい。例えば、ボール１７が雄軸１５側２点、雌軸１６側２点で接触する構成とし、ボール１７の雄軸１５側の接触点Ｂ、Ｂから転動軸線Ｐまでの最短距離がＬ、雌軸１６側の接触点Ａ、Ａから転動軸線Ｐまでの最短距離が１．５Ｌとなるように設計してもよい。

本実施形態のステアリング装置１において、中間シャフト６は雄軸１５と雌軸１６のうち雄軸１５が車体後方側に位置するように配置されているが、雌軸１６が車体後方側に位置するように配置してもよい。
本実施形態のステアリング装置１において、中間シャフト６は雄軸１５、雌軸１６に雄軸側円形溝１５ｂ、雌軸側円形溝１６ｂを設けてこれらの間にローラー１９を配置した構成である。しなしながらこれに限られず、例えば雄軸１５、雌軸１６に軸方向へ延びる凹凸を設けてスプライン嵌合する構成としたり、雄軸１５と雌軸１６が転動体（ボール１７）のみで噛み合う構成としてもよい。
なお、以上に述べた本実施形態における中間シャフト６の異なる態様はステアリングシャフト３においても同様である。

本実施形態ではコラムアシスト型電動パワーステアリング装置に本発明を適用した例を示しているが、本発明はその他のステアリング装置、例えばラックアシスト型電動パワーステアリング装置等に適用することもできる。

本実施形態によれば、雄軸と雌軸の嵌合長さを延長することなく大きな伸縮ストロークを確保した伸縮軸及びステアリング装置を実現することができる。

１ ステアリング装置
３ ステアリングシャフト
６ 中間シャフト
１５ 雄軸
１５ａ 雄軸側台形溝
１５ｂ 雄軸側円形溝
１６ 雌軸
１６ａ 雌軸側円形溝
１６ｂ 雌軸側円形溝
１７ ボール
１８ 板バネ
１９ ローラー
１９ａ ローラーのトルク伝達部
２４ ローラー摺動路
２３ ボール転動路
２６ ストッパー

Claims (8)

1. 柱形状の雄軸と、
   前記雄軸に外嵌された筒形状の雌軸と、
   前記雄軸の外周面に形成された軸方向へ延びる第１雄軸側溝内に設けられた雄軸側転動面と前記雌軸の内周面に形成された軸方向へ延びる第１雌軸側溝内に設けられた雌軸側転動面との間に転動自在に配置された複数の転動体とを有し、
   軸方向から見て、前記転動体の前記雄軸側転動面への接触点から前記転動体の転動軸線までの最短距離と、前記転動体の前記雌軸側転動面への接触点から前記転動軸線までの最短距離とが異なることを特徴とする伸縮軸。
2. 前記転動体が前記雄軸側転動面に対して２点接触し前記雌軸側転動面に対して１点接触していることを特徴とする請求項１に記載の伸縮軸。
3. 前記転動体と前記第１雄軸側溝との間に前記転動体を前記雄軸の径方向外側へ付勢するための板バネを有し、
   前記雄軸側転動面は前記板バネの作用面からなり、
   前記雌軸側転動面は前記第１雌軸側溝の溝面からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伸縮軸。
4. 前記雄軸側転動面は前記第１雄軸側溝の溝面からなり、
   前記雌軸側転動面は前記第１雌軸側溝の溝面からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伸縮軸。
5. 前記転動体がボールであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の伸縮軸。
6. 前記第１雌軸側溝は断面が半円形状の円形溝であり、
   前記円形溝の半径は前記転動体の半径よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の伸縮軸。
7. 前記雄軸の外周面に形成された軸方向へ延びる第２雄軸側溝と前記雌軸の内周面に形成された軸方向へ延びる第２雌軸側溝との間に摺動可能に配置された軸方向へ延在する柱状体を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の伸縮軸。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の前記伸縮軸を備えたことを特徴とするステアリング装置。

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