JP4061948B2

JP4061948B2 - 車両ステアリング用伸縮軸

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Publication number: JP4061948B2
Application number: JP2002104055A
Authority: JP
Inventors: 清定方
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: JP2003291827A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両ステアリング用伸縮軸に関し、特に小トルク伝達時、弾性体によりガタ付きを防止しながらトルク伝達することができる一方、大トルク伝達時、高剛性の状態でトルク伝達することができ、しかも、伸縮時、軌道面に生じた「圧痕（凹陥）」に拘わらず、スムーズに摺動することができる車両ステアリング用伸縮軸に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用ステアリング装置においては、ステアリング用メインシャフト、又は中間シャフトは、運転者の操舵トルクを確実にステアリングギヤに伝達するように、ガタ付きを防止しながら、高剛性の状態で操舵トルクを伝達できる一方、テレスコピック調整を可能にし、車両の走行時に生起する軸方向の変位を吸収し、また、分解・組立時に伸縮できるように、比較的低い安定した摺動荷重により軸方向に摺動（伸縮）できるようになっている。
【０００３】
特許第２６３２８９２号公報又は実用新案登録第２５３８３９０号公報の開示においては、ステアリングシャフト又は中間シャフトは、回転不能且つ摺動自在に嵌合した雄軸と雌軸とからなり、雌軸の内周面に形成した軸方向溝に、複数のコロ状転動体を介装し、しかも、弾性体によりコロ状転動体を径方向外方に予圧している。また、雌軸の凹角部に、雄軸の凸角部が係合するようになっている。
【０００４】
これにより、小トルク伝達時には、コロ状転動体と弾性体を介してトルク伝達する一方、大トルク伝達時には、雌軸の凹角部に、雄軸の凸角部を係合させてトルク伝達し、伸縮時には、コロ状転動体を弾性的に転がして摺動している。
【０００５】
従って、小トルク伝達及び伸縮時には、弾性体によりガタ付きを防止しながらトルク伝達し、スムーズに摺動することができる一方、大トルク伝達時には、高剛性の状態でトルク伝達することができる。
【０００６】
また、ドイツ特許公開ＤＥ３８１３４２２Ａ１号公報の開示においては、雌軸の内周面と雄軸の外周面に夫々形成した互いに対向する一対の軌道面の間に、コロ状転動体を介装している。これにより、トルクの大小に拘わらず、コロ状転動体を介してトルク伝達している。また、一対の軌道面とコロ状転動体の精度を厳しくして、ガタ付きを抑えている。
【０００７】
従って、ガタ付きを防止しながら高剛性の状態でトルク伝達し、スムーズに摺動することができる。
【０００８】
さらに、上記ドイツ特許公開公報の開示では、一方の軌道面に弾性体を設けて、この弾性体と他方の軌道面との間に、コロ状転動体を介装して、この弾性体により、ガタ付きを抑えている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許第２６３２８９２号公報又は実用新案登録第２５３８３９０号公報の開示においては、雌軸の内周面に、コロ状転動体を収納する軸方向溝を形成しているため、精度の点から、弾性体の寸法を大きく設定する必要があり、その結果、操舵時に、フニャフニャとした又はガタ付いた操舵感が生じ、操縦安定性が低下するといったことがある。
【００１０】
また、弾性体の弾性力を強くして、ガタ付いた操舵感を抑えることもできるが、反面、コロ状転動体の摩耗を招来し、局部的に摩耗した箇所に乗り上げると、ゴリゴリとした操舵感が生じ、また、騒音を避け得ないといったことがある。
【００１１】
上記ドイツ特許公開ＤＥ３８１３４２２Ａ１号公報の開示においては、雌軸の内周面と雄軸の外周面に夫々形成した互いに対向する一対の軌道面の間に、コロ状転動体を介装している。通常のトルク伝達時や時折生じる大トルク伝達時に、コロ状転動体の両端部が一対の軌道面を押圧するため、これら軌道面での摩耗や変形を避け得ず、特にこれら軌道面に、コロ状転動体の両端部に対応した「圧痕（凹陥）」が生じる。その結果、伸縮時に、コロ状転動体が「圧痕（凹陥）」の箇所を転がると、ゴリゴリとした操舵感が生じ、スムーズな伸縮が得られないといったことがある。
【００１２】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、小トルク伝達時、弾性体によりガタ付きを防止しながらトルク伝達することができる一方、大トルク伝達時、高剛性の状態でトルク伝達することができ、しかも、伸縮時、軌道面に生じた「圧痕（凹陥）」に拘わらず、スムーズに摺動することができる車両ステアリング用伸縮軸を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、
車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能且つ摺動自在に構成した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雌軸の内周面と前記雄軸の外周面に夫々形成した互いに対向する一対の軌道面の間に、弾性的要素を有する弾性的介装物と、弾性的要素を有しない非弾性的介装物とを軸方向に並列して介装し、
前記一対の軌道面において、周方向で見てその中央領域と両側領域の一方は、小トルク伝達及び伸縮時に前記弾性的介装物の負荷を受け、前記両領域の他方は、大トルク伝達時に前記非弾性的介装物の負荷を受けることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能且つ摺動自在に構成した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雌軸の内周面と前記雄軸の外周面に夫々形成した互いに対向する一対の軌道面の間に、一方の軌道面に設けた弾性的要素の付勢を受ける弾性的介装物と、前記弾性的要素の付勢を受けない非弾性的介装物とを軸方向に並列して介装し、
前記一対の軌道面において、周方向で見てその中央領域と両側領域の一方は、小トルク伝達及び伸縮時に前記弾性的介装物の負荷を受け、前記両領域の他方は、大トルク伝達時に前記非弾性的介装物の負荷を受けることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
【００１５】
このように、本発明によれば、雌軸の内周面と雄軸の外周面に夫々形成した互いに対向する一対の軌道面の間に、弾性的介装物と、非弾性的介装物とが並列して介装してあるため、小トルク伝達時、弾性的介装物を介して、ガタ付きを防止しながらトルク伝達することができる一方、大トルク伝達時、非弾性的介装物を介して、高剛性の状態でトルク伝達することができる。
【００１６】
しかも、前記一対の軌道面において、その中央領域と両側領域の一方は、小トルク伝達及び伸縮時に前記弾性的介装物の負荷を受け、前記両領域の他方は、大トルク伝達時に前記非弾性的介装物の負荷を受けることを特徴とする。
【００１７】
これにより、大トルク伝達時に非弾性的介装物からの負荷を受けた領域に、たとえ「圧痕（凹陥）」が生じたとしても、小トルク伝達及び伸縮時には、「圧痕（凹陥）」の無い方の領域において、弾性的介装物を介して小トルクを伝達して伸縮することができる。従って、軌道面に生じた「圧痕（凹陥）」に拘わらず、スムーズに摺動することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
（第１実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【００２０】
図１（ａ）及び図１（ｄ）に示すように、ステアリング用メインシャフト又は中間シャフトにおいて、略三角形の断面である雌軸１に、略三角形の断面である雄軸２が回転不能且つ摺動自在に嵌合してある。
【００２１】
雌軸１の内周面と雄軸２の外周面には、夫々、互いに対向する三対の軌道面３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂが形成してある。これらのうち、一対の軌道面３ａ，３ｂの間は、弾性エリアを構成しており、残りの二対の軌道面４ａ，４ｂは、非弾性エリアを構成している。
【００２２】
弾性エリアの一対の軌道面３ａ，３ｂの間には、弾性的要素を有する弾性コロ状転動体５（弾性的介装物）と、弾性的要素を有しない中実で高剛性である鋼製の非弾性コロ状転動体６（非弾性的介装物）とが並列して介装してある。
【００２３】
一対の軌道面３ａ，３ｂの隙間（Ｈ１）と、弾性コロ状転動体５の径（φＤ１）と、非弾性コロ状転動体６の径（φｄ１）との間には、
φＤ１＞Ｈ１＞φｄ１
の関係式が成り立つように設定してある。
【００２４】
上式において、φＤ１＞Ｈ１に設定してあるため、通常時、弾性コロ状転動体５は、若干押圧して縮径された状態にあり、拡径するように弾性復帰力を発揮することができる。
【００２５】
従って、小トルク伝達及び伸縮時には、弾性コロ状転動体５を介して、ガタ付きを防止しながらトルクを伝達することができ、スムーズに伸縮することができる。
【００２６】
大トルク伝達時には、弾性コロ状転動体５が縮径されて、一対の軌道面３ａ，３ｂと、非弾性コロ状転動体６との間の隙間が無くなり、一対の軌道面３ａ，３ｂが非弾性コロ状転動体６に直接当接し、この非弾性コロ状転動体６を介して、高剛性の状態でトルク伝達することができる。
【００２７】
弾性コロ状転動体５の長さ（Ｌ４）と、非弾性コロ状転動体６の長さ（Ｌ３）との間には、
Ｌ４≠Ｌ３
の関係式が成り立つように設定してある。
【００２８】
図１（ａ）及び図１（ｄ）に示すように、Ｌ４≠Ｌ３であって、Ｌ４＞Ｌ３である場合には、大トルク伝達時、非弾性コロ状転動体６の両端部からの負荷を受け、軌道面３ａ，３ｂの中央領域に、たとえ「圧痕（凹陥）」が生じたとしても、小トルク伝達及び伸縮時には、コロ状転動体５は、「圧痕（凹陥）」を跨ぐようになり、「圧痕（凹陥）」の無い方の両側領域において、弾性コロ状転動体５を介して小トルクを伝達して伸縮することができる。従って、軌道面３ａ，３ｂに生じた「圧痕（凹陥）」に拘わらず、スムーズに摺動することができる。
【００２９】
また、図示していないが、Ｌ４≠Ｌ３であって、Ｌ４＜Ｌ３である場合には、大トルク伝達時、非弾性コロ状転動体６の両端部からの負荷を受け、軌道面３ａ，３ｂの両側領域に、たとえ「圧痕（凹陥）」が生じたとしても、小トルク伝達及び伸縮時には、弾性コロ状転動体５は、「圧痕（凹陥）」の内側に位置し、「圧痕（凹陥）」の無い方の中央領域において、弾性コロ状転動体５を介して小トルクを伝達して伸縮することができる。従って、軌道面３ａ，３ｂに生じた「圧痕（凹陥）」に拘わらず、スムーズに摺動することができる。
【００３０】
なお、Ｌ４＝Ｌ３の場合については、図６の第６実施の形態で説明する。
【００３１】
また、弾性コロ状転動体５の径（φＤ１）と、非弾性コロ状転動体６の径（φｄ１）との間は、φＤ１＞φｄ１に設定してあり、数ミクロンの径差設定であるため、元々ガタ付き操舵感が出にくい。そのため、過度なバネ予圧が不要になり、摩耗も少なく、耐久性を向上することができる。もちろん、弾性回転域を少なくできるため、操縦安定性を損なうことなく、ガタ付き操舵感や異音を抑えることができる。
【００３２】
さらに、図１（ａ）及び図１（ｆ）に示すように、非弾性エリアでは、二対の軌道面４ａ，４ｂの間に、弾性的要素を有しない中実で高剛性である鋼製の非弾性コロ状転動体７が介装してある。この非弾性コロ状転動体７は、多数設けると共に、長く形成して、圧痕や摩耗に耐えられるように構成してある。さらに、弾性コロ状転動体５、非弾性コロ状転動体６、及び非弾性コロ状転動体７は、保持器８により保持してある。
【００３３】
さらに、図１（ｂ）の変形例では、両軸１，２が略四角形の断面であり、弾性エリア３ａ、３ｂを２組設けると共に、非弾性エリア４ａ、４ｂを２組設けてある。
【００３４】
さらに、図１（ｃ）の変形例では、両軸１，２が略三角形の断面であり、弾性エリア３ａ、４ｂを３組設けて、非弾性エリアを設けていない。
【００３５】
なお、図１（ｂ）および図１（ｃ）の構成における作用、効果は上記実施の形態と同様であり説明を省略する。
【００３６】
（第２実施の形態）
図２（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【００３７】
本実施の形態では、第１実施の形態における非弾性コロ状転動体６に代えて、一対の非弾性球状転動体９を用いている。その他の構成は、上記の第１実施の形態と同様である。
【００３８】
本実施の形態においても、一対の軌道面３ａ，３ｂの隙間（Ｈ１）と、弾性コロ状転動体５の径（φＤ１）と、非弾性球状転動体９の径（φｄ１）との間には、
φＤ１＞Ｈ１＞φｄ１
の関係式が成り立つように設定してある。
【００３９】
上式において、φＤ１＞Ｈ１に設定してあるため、通常時、弾性コロ状転動体５は、若干押圧して縮径された状態にあり、拡径するように弾性復帰力を発揮することができる。従って、小トルク伝達及び伸縮時には、弾性コロ状転動体５を介して、ガタ付きを防止しながらトルクを伝達することができ、スムーズに伸縮することができる。
【００４０】
大トルク伝達時には、弾性コロ状転動体５が縮径されて、一対の軌道面３ａ，３ｂと、非弾性球状転動体９との間の隙間が無くなり、一対の軌道面３ａ，３ｂが非弾性球状転動体９に直接当接し、この非弾性球状転動体９を介して、高剛性の状態でトルク伝達することができる。
【００４１】
なお、図２（ｂ）の変形例では、両軸１，２が略四角形の断面であり、弾性エリア３ａ、３ｂを２組設けると共に、非弾性エリア４ａ、４ｂを２組設けてある。
【００４２】
さらに、図２（ｃ）の変形例では、両軸１，２が略三角形の断面であり、弾性エリア３ａ、４ｂを３組設けて、非弾性エリアを設けていない。
【００４３】
なお、図２（ｂ）および図２（ｃ）の構成における作用、効果は上記実施の形態と同様であり説明を省略する。
【００４４】
（第３実施の形態）
図３（ａ）は、本発明の第３実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、棒状部材の斜視図であり、（ｇ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【００４５】
本実施の形態では、第１実施の形態における非弾性コロ状転動体６に代えて、高剛性で鋼製の一対の非弾性棒状部材１０を用いて、軸方向に延在している。非弾性棒状部材１０は、図３（ｆ）に示すように、丸柱状であってもよく、角柱状であってもよい。この非弾性棒状部材１０は、伸縮時、転がるのではなく、摺動する。そのため、負荷容量を増大することができる。その他の構成は、上記の第１実施の形態と同様である。
【００４６】
本実施の形態においても、一対の軌道面３ａ，３ｂの隙間（Ｈ１）と、弾性コロ状転動体５の径（φＤ１）と、非弾性棒状部材１０の径（φｄ１又はｔ１）との間には、
φＤ１＞Ｈ１＞φｄ１（又はｔ１）
の関係式が成り立つように設定してある。
【００４７】
上式において、φＤ１＞Ｈ１に設定してあるため、通常時、弾性コロ状転動体５は、若干押圧して縮径された状態にあり、拡径するように弾性復帰力を発揮することができる。従って、小トルク伝達及び伸縮時には、弾性コロ状転動体５を介して、ガタ付きを防止しながらトルクを伝達することができ、スムーズに伸縮することができる。
【００４８】
大トルク伝達時には、弾性コロ状転動体５が縮径されて、一対の軌道面３ａ，３ｂと、非弾性棒状部材１０との間の隙間が無くなり、一対の軌道面３ａ，３ｂが非弾性棒状部材１０に直接当接し、この非弾性棒状部材１０を介して、高剛性の状態でトルク伝達することができる。
【００４９】
なお、非弾性棒状部材１０を用いて、面圧を下げることができるため、軌道面３ａ，３ｂの硬度増大を不要にすることもできる。その結果、熱処理変形を抑えることができ、より一層高い精度を得ることができ、ガタ付いた操舵感を抑えることができる。また、製造コストも低減できる。
【００５０】
また、非弾性棒状部材１０を軸方向に延在しているため、非弾性棒状部材１０は倒れにくく、スムーズな摺動が得られる。
【００５１】
なお、図３（ｂ）の変形例では、両軸１，２が略四角形の断面であり、弾性エリア３ａ、３ｂを２組設けると共に、非弾性エリア４ａ、４ｂを２組設けてある。
【００５２】
さらに、図３（ｃ）の変形例では、両軸１，２が略三角形の断面であり、弾性エリア３ａ、４ｂを３組設けて、非弾性エリアを設けていない。
【００５３】
なお、図３（ｂ）および図３（ｃ）の構成における作用、効果は上記実施の形態と同様であり説明を省略する。
【００５４】
（第４実施の形態）
図４（ａ）は、本発明の第４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【００５５】
本実施の形態では、第３実施の形態における非弾性棒状部材１０に代えて、高剛性で鋼製の非弾性板状部材１１を用いて、軸方向に延在している。この非弾性板状部材１１は、伸縮時、転がるのではなく、摺動する。そのため、負荷容量を増大することができる。その他の構成は、上記の第３実施の形態と同様である。
【００５６】
本実施の形態においても、一対の軌道面３ａ，３ｂの隙間（Ｈ１）と、弾性コロ状転動体５の径（φＤ１）と、非弾性板状部材１１の厚み（ｔ１）との間には、
φＤ１＞Ｈ１＞ｔ１
の関係式が成り立つように設定してある。
【００５７】
上式において、φＤ１＞Ｈ１に設定してあるため、通常時、弾性コロ状転動体５は、若干押圧して縮径された状態にあり、拡径するように弾性復帰力を発揮することができる。従って、小トルク伝達及び伸縮時には、弾性コロ状転動体５を介して、ガタ付きを防止しながらトルクを伝達することができ、スムーズに伸縮することができる。
【００５８】
大トルク伝達時には、弾性コロ状転動体５が縮径されて、一対の軌道面３ａ，３ｂと、非弾性板状部材１１との間の隙間が無くなり、一対の軌道面３ａ，３ｂが非弾性板状部材１１に直接当接し、この非弾性板状部材１１を介して、高剛性の状態でトルク伝達することができる。
【００５９】
また、非弾性板状部材１１を軸方向に延在しているため、非弾性板状部材１１は倒れにくく、スムーズな摺動が得られる。
【００６０】
弾性コロ状転動体５の長さ（Ｌ４）と、非弾性板状部材１１の長さ（Ｌ５）との関係は、滑り面が異なるため、問わない。
【００６１】
なお、図４（ｂ）の変形例では、両軸１，２が略四角形の断面であり、弾性エリア３ａ、３ｂを２組設けると共に、非弾性エリア４ａ、４ｂを２組設けてある。
【００６２】
さらに、図４（ｃ）の変形例では、両軸１，２が略三角形の断面であり、弾性エリア３ａ、４ｂを３組設けて、非弾性エリアを設けていない。
【００６３】
なお、図４（ｂ）および図４（ｃ）の構成における作用、効果は上記実施の形態と同様であり説明を省略する。
【００６４】
（第５実施の形態）
図５（ａ）は、本発明の第５実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【００６５】
本実施の形態では、非弾性的介装物として、非弾性球状転動体９と、非弾性板状部材１１とが設けてある。その他の構成は、上記実施の形態と同様である。但し、非弾性球状転動体９は、非弾性コロ状転動体６に代えてもよい。
【００６６】
本実施の形態においては、一対の軌道面３ａ，３ｂの隙間（Ｈ１）と、弾性コロ状転動体５の径（φＤ１）と、非弾性球状転動体９の径（φｄ２）と、非弾性板状部材１１の厚み（ｔ１）との間には、
φＤ１＞Ｈ１＞φｄ２＞ｔ１
の関係式が成り立つように設定してある。
【００６７】
上式において、φＤ１＞Ｈ１に設定してあるため、通常時、弾性コロ状転動体５は、若干押圧して縮径された状態にあり、拡径するように弾性復帰力を発揮することができる。従って、小トルク伝達及び伸縮時には、弾性コロ状転動体５を介して、ガタ付きを防止しながらトルクを伝達することができ、スムーズに伸縮することができる。
【００６８】
中トルク伝達時には、φｄ２＞ｔ１であるため、先に非弾性球状転動体９が軌道面３ａ，３ｂに当接し、スムーズな摺動が得られる。
【００６９】
大トルク伝達時には、弾性コロ状転動体５が縮径されて、一対の軌道面３ａ，３ｂと、非弾性板状部材１１との間の隙間が無くなり、一対の軌道面３ａ，３ｂが非弾性板状部材１１に直接当接し、この非弾性板状部材１１を介して、高剛性の状態でトルク伝達することができる。
【００７０】
但し、φｄ２とｔ１の寸法差は、僅かであるため、軌道面３ａ，３ｂには、大きな「圧痕（凹陥）」は発生しない。その結果、通常の中トルク以下域では、スムーズな伸縮が得られる。
【００７１】
なお、図５（ｂ）の変形例では、両軸１，２が略四角形の断面であり、弾性エリア３ａ、３ｂを２組設けると共に、非弾性エリア４ａ、４ｂを２組設けてある。
【００７２】
さらに、図５（ｃ）の変形例では、両軸１，２が略三角形の断面であり、弾性エリア３ａ、４ｂを３組設けて、非弾性エリアを設けていない。
【００７３】
なお、図５（ｂ）および図５（ｃ）の構成における作用、効果は上記実施の形態と同様であり説明を省略する。
【００７４】
（第６実施の形態）
図６（ａ）は、本発明の第６実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、弾性コロ状転動体の側面図であり、（ｇ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【００７５】
本実施の形態では、第１実施の形態において、弾性コロ状転動体５の長さ（Ｌ４）と、非弾性コロ状転動体６の長さ（Ｌ３）との関係が、Ｌ４＝Ｌ３に設定してある。その他の構成は、上記第１実施の形態と同様である。
【００７６】
大トルク伝達時、非弾性コロ状転動体６の両端部からの負荷を受け、軌道面３ａ，３ｂの両側領域に、「圧痕（凹陥）」が生じ、その結果、Ｌ４＝Ｌ３であると、伸縮時に、弾性コロ状転動体５が「圧痕（凹陥）」の箇所を転がり、ゴリゴリとした操舵感が生じるといったことがある。
【００７７】
しかしながら、本実施の形態では、図６（ｆ）に示すように、弾性コロ状転動体５は、その中央部の径を大きくするように段付きに形成してあり、また、その中央部の径を大きくするように円弧状に形成してある。なお、図示しないが、両端部の径を大きくするように円弧状に形成した鼓状のものを用いても良い。
【００７８】
従って、小トルク伝達及び伸縮時には、弾性コロ状転動体５は、その大径の中央部が軌道面３ａ，３ｂの中央領域に位置し、「圧痕（凹陥）」の無い方の中央領域において、弾性コロ状転動体５を介して小トルクを伝達して伸縮することができる。従って、軌道面３ａ，３ｂの両側領域に生じた「圧痕（凹陥）」に拘わらず、スムーズに摺動することができる。
【００７９】
なお、図６（ｂ）の変形例では、両軸１，２が略四角形の断面であり、弾性エリア３ａ、３ｂを２組設けると共に、非弾性エリア４ａ、４ｂを２組設けてある。
【００８０】
さらに、図６（ｃ）の変形例では、両軸１，２が略三角形の断面であり、弾性エリア３ａ、４ｂを３組設けて、非弾性エリアを設けていない。
【００８１】
なお、図６（ｂ）および図６（ｃ）の構成における作用、効果は上記実施の形態と同様であり説明を省略する。
【００８２】
（弾性コロ状転動体）
図７（ａ）乃至（ｆ）は、夫々、弾性コロ状転動体の各例を示す斜視図である。
【００８３】
図７（ａ）の例では、中空のパイプに、スパイラルの溝を形成して、弾性的な変形可能にしている。
【００８４】
図７（ｂ）の例では、中空のパイプに、斜めのスリットを形成して、弾性的な変形可能にしている。
【００８５】
図７（ｃ）の例では、薄肉の中空のパイプを用いて、弾性的な変形可能にしている。
【００８６】
図７（ｄ）の例では、金属製のコイルバネを用いて、弾性的な変形可能にしている。
【００８７】
図７（ｅ）の例では、ゴムや樹脂材の弾性材ピンを用いて、弾性的な変形可能にしている。
【００８８】
図７（ｆ）の例では、図７（ｅ）のゴムや樹脂材の弾性材ピンに、図７（ａ）のスパイラル状の中空パイプを嵌合して、弾性的な変形可能にしている。
【００８９】
（第７実施の形態）
図８（ａ）は、本発明の第７実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【００９０】
本実施の形態では、弾性エリアの一対の軌道面３ａ，３ｂのうち、雄軸２の軌道面３ｂ内に、ラバー等の弾性体２１が埋設してあり、この弾性体２１に、薄板状の鋼板２２が当接してある。なお、弾性体２１は、自然状態では、軌道面３ｂより突出しており、図示したように押し込まれると、弾性的な復帰力を発揮するようになっている。
【００９１】
雌軸１の軌道面３ａと、鋼板２２との間には、弾性体２１と協働する中実で高剛性で鋼製の大径コロ状転動体２３（弾性的介装物）と、弾性体２１と協働しない中実で高剛性で鋼製の小径コロ状転動体２４（非弾性的介装物）とが並列して介装してある。なお、これらのコロ状転動体２３，２４は、球状転動体に置換してもよく、また、組み合わせてもよい。
【００９２】
大径コロ状転動体２３の径（φＤ）と、小径コロ状転動体２４の径（φｄ）との間には、
φＤ＞φｄ
の関係式が成り立つように設定してある。
【００９３】
また、大径コロ状転動体２３の長さ（Ｌ１）と、弾性体２１の長さ（Ｌ２）との間には、
Ｌ２＞Ｌ１
の関係式が成り立つように設定してある。
【００９４】
従って、φＤ＞φｄであるため、小トルク伝達及び伸縮時には、弾性体２１により付勢された大径コロ状転動体２３を介して、ガタ付きを防止しながらトルクを伝達することができ、スムーズに伸縮することができる。
【００９５】
大トルク伝達時には、Ｌ２＞Ｌ１であるため、大径コロ状転動体２３は弾性体２１に沈み込み、φＤ−φｄの隙間が無くなり、小径コロ状転動体２４を介して、高剛性の状態でトルク伝達することができる。
【００９６】
但し、φＤ−φｄの隙間は僅かであるため、圧痕等の発生は殆ど無く、小トルク伝達及び伸縮時の作動が保証される。仮に、大トルク伝達時、小径コロ状転動体２４の両端部に対応する軌道面３ａ又は鋼板２２の両側領域に圧痕が生じたとしても、小トルク伝達及び伸縮時には、大径コロ状転動体２３は、圧痕の内側の中央領域に位置するため、圧痕の影響は無く、ガタのないスムーズな伸縮が得られる。
【００９７】
なお、図８（ｂ）の変形例では、両軸１，２が略四角形の断面であり、弾性エリア３ａ、３ｂを２組設けると共に、非弾性エリア４ａ、４ｂを２組設けてある。
【００９８】
さらに、図８（ｃ）の変形例では、両軸１，２が略三角形の断面であり、弾性エリア３ａ、４ｂを３組設けて、非弾性エリアを設けていない。
【００９９】
なお、図８（ｂ）および図８（ｃ）の構成における作用、効果は上記実施の形態と同様であり説明を省略する。
【０１００】
（第８実施の形態）
図９（ａ）は、本発明の第８実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、小径棒状部材等の斜視図であり、（ｇ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【０１０１】
本実施の形態では、第７実施の形態において、小径コロ状転動体２４に代えて、小径棒状部材２５を用いて、軸方向に延在している。小径棒状部材２５は、伸縮時、転がるのではなく、摺動する。そのため、負荷容量を増大することができる。その他の構成は、上記の第７実施の形態と同様である。
【０１０２】
大径コロ状転動体２３の径（φＤ）と、小径コロ状転動体２４の径（φｄ）との間には、
φＤ＞φｄ
の関係式が成り立つように設定してある。
【０１０３】
従って、φＤ＞φｄであるため、小トルク伝達及び伸縮時には、弾性体２１により付勢された大径コロ状転動体２３を介して、ガタ付きを防止しながらトルクを伝達することができ、スムーズに伸縮することができる。
【０１０４】
大トルク伝達時には、大径コロ状転動体２３は弾性体２１に沈み込み、φＤ−φｄの隙間が無くなり、小径棒状部材２５を介して、高剛性の状態でトルク伝達することができる。
【０１０５】
但し、φＤ−φｄの隙間は僅かであるため、圧痕等の発生は殆ど無く、小トルク伝達及び伸縮時の作動が保証される。仮に、大トルク伝達時、小径コロ状転動体２４の両端部に対応する軌道面３ａ又は鋼板２２の両側領域に圧痕が生じたとしても、小トルク伝達及び伸縮時には、大径コロ状転動体２３は、圧痕の内側の中央領域に位置するため、圧痕の影響は無く、ガタのないスムーズな伸縮が得られる。
【０１０６】
丸柱状の小径棒状部材２５を用いているため、大トルク伝達時には、負荷面を多く確保することができる。但し、図９（ｆ）に示すように、丸柱状の小径棒状部材２５に代えて、角柱状の小径棒状部材又は薄厚の板状部材を用いても良い。なお、これらの場合、当然摺動になるが、大トルク伝達時、合わせて軽い伸縮も同時に必要とするケースは少ないため、摺動でも実質上問題なく、厚痕も付きにくい。また、φＤ＞ｔであれば、ｔ＝φｄであってもよい。
【０１０７】
なお、図９（ｂ）の変形例では、両軸１，２が略四角形の断面であり、弾性エリア３ａ、３ｂを２組設けると共に、非弾性エリア４ａ、４ｂを２組設けてある。
【０１０８】
さらに、図９（ｃ）の変形例では、両軸１，２が略三角形の断面であり、弾性エリア３ａ、４ｂを３組設けて、非弾性エリアを設けていない。
【０１０９】
なお、図９（ｂ）および図９（ｃ）の構成における作用、効果は上記実施の形態と同様であり説明を省略する。
【０１１０】
（第９実施の形態）
図１０（ａ）は、本発明の第９実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、薄板状弾性体の側面図であり、（ｃ）は、弾性エリアの断面図であり、（ｄ）は、弾性エリアの側面図である。
【０１１１】
本実施の形態では、第７実施の形態において、弾性体２１に代えて、薄板状弾性体２６を用いている。薄板状弾性体２５は、自然状態では、図１０（ａ）に破線で示すように、その端片が延びた状態にあり、実勢で図示したように押し込まれると、弾性的な復帰力を発揮するようになっている。
【０１１２】
大径コロ状転動体２３の径（φＤ）と、小径コロ状転動体２４の径（φｄ）との間には、
φＤ＞φｄ
の関係式が成り立つように設定してある。
【０１１３】
また、大径コロ状転動体２３の長さ（Ｌ１）と、薄板状弾性体２６の両端片間の長さ（Ｌ２）との間には、
Ｌ２＞Ｌ１
の関係式が成り立つように設定してある。
【０１１４】
従って、φＤ＞φｄであるため、小トルク伝達及び伸縮時には、薄板状弾性体２６により付勢された大径コロ状転動体２３を介して、ガタ付きを防止しながらトルクを伝達することができ、スムーズに伸縮することができる。
【０１１５】
大トルク伝達時には、Ｌ２＞Ｌ１であるため、大径コロ状転動体２３は薄板状弾性体２６に沈み込み、φＤ−φｄの隙間が無くなり、小径コロ状転動体２４を介して、高剛性の状態でトルク伝達することができる。
【０１１６】
但し、φＤ−φｄの隙間は僅かであるため、圧痕等の発生は殆ど無く、小トルク伝達及び伸縮時の作動が保証される。仮に、大トルク伝達時、小径コロ状転動体２４の両端部に対応する軌道面３ａ又は薄板状弾性体２６の両側領域に圧痕が生じたとしても、小トルク伝達及び伸縮時には、大径コロ状転動体２３は、圧痕の内側の中央領域に位置するため、圧痕の影響は無く、ガタのないスムーズな伸縮が得られる。
【０１２０】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。例えば、図８乃至図１０の第７乃至第９実施の形態において、弾性コロ状転動体と組み合わせてもよく、勿論、図１０に、図９の摺動方式を組み合わせてる等の各種組合せであってもよい。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、雌軸の内周面と雄軸の外周面に夫々形成した互いに対向する一対の軌道面の間に、弾性的介装物と、非弾性的介装物とが並列して介装してあるため、小トルク伝達時、弾性的介装物を介して、ガタ付きを防止しながらトルク伝達することができる一方、大トルク伝達時、非弾性的介装物を介して、高剛性の状態でトルク伝達することができる。
【０１２２】
しかも、大トルク伝達時に非弾性的介装物からの負荷を受けた領域に、たとえ「圧痕（凹陥）」が生じたとしても、小トルク伝達及び伸縮時には、「圧痕（凹陥）」の無い方の領域において、弾性的介装物を介して小トルクを伝達して伸縮することができる。従って、軌道面に生じた「圧痕（凹陥）」に拘わらず、スムーズに摺動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第３実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、棒状部材の斜視図であり、（ｇ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第５実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第６実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、弾性コロ状転動体の側面図であり、（ｇ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【図７】（ａ）乃至（ｆ）は、夫々、弾性コロ状転動体の各例を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第７実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【図９】（ａ）は、本発明の第８実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、当該実施の形態の変形例に係る断面図であり、（ｃ）は、当該実施の形態の他の変形例に係る断面図であり、（ｄ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の弾性エリアの側面図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示した弾性エリアの断面図であり、（ｆ）は、小径棒状部材等の斜視図であり、（ｇ）は、（ａ）乃至（ｃ）に示した伸縮軸の非弾性エリアの側面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の第９実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の断面図であり、（ｂ）は、薄板状弾性体の側面図であり、（ｃ）は、弾性エリアの断面図であり、（ｄ）は、弾性エリアの側面図である。
【符号の説明】
１雌軸
２雄軸
３ａ，３ｂ軌道面
４ａ，４ｂ軌道面
５弾性コロ状転動体（弾性的介装物）
６非弾性コロ状転動体（非弾性的介装物）
７非弾性コロ状転動体
８保持器
９非弾性球状転動体（非弾性的介装物）
１０非弾性棒状部材（非弾性的介装物）
１１非弾性板状部材（非弾性的介装物）
２１弾性体
２２鋼板
２３大径コロ状転動体（弾性的介装物）
２４小径コロ状転動体（非弾性的介装物）
２５小径棒状部材（非弾性的介装物）
２６薄板状弾性体

Claims

車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能且つ摺動自在に構成した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雌軸の内周面と前記雄軸の外周面に夫々形成した互いに対向する一対の軌道面の間に、弾性的要素を有する弾性的介装物と、弾性的要素を有しない非弾性的介装物とを軸方向に並列して介装し、
前記一対の軌道面において、周方向で見てその中央領域と両側領域の一方は、小トルク伝達及び伸縮時に前記弾性的介装物の負荷を受け、前記両領域の他方は、大トルク伝達時に前記非弾性的介装物の負荷を受けることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能且つ摺動自在に構成した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雌軸の内周面と前記雄軸の外周面に夫々形成した互いに対向する一対の軌道面の間に、一方の軌道面に設けた弾性的要素の付勢を受ける弾性的介装物と、前記弾性的要素の付勢を受けない非弾性的介装物とを軸方向に並列して介装し、
前記一対の軌道面において、周方向で見てその中央領域と両側領域の一方は、小トルク伝達及び伸縮時に前記弾性的介装物の負荷を受け、前記両領域の他方は、大トルク伝達時に前記非弾性的介装物の負荷を受けることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
前記弾性的介装物は、前記非弾性的介装物より、その径方向の寸法が若干大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
前記弾性的介装物と、前記非弾性的介装物とは、前記伸縮軸廻りの周方向に延在してあり、その長さが異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
前記非弾性的介装物は、コロ状転動体、球状転動体、棒状部材、又は平板状部材からなり、前記コロ状転動体は、前記伸縮軸廻りの周方向に延在してあり、前記棒状部材、又は前記平板状部材は、前記伸縮軸の軸方向に延在してあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
前記弾性的介装物は、その中央部と両側部との径が異なることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両ステアリング用伸縮軸。