JP4793030B2

JP4793030B2 - ステアリング装置用の伸縮軸

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Publication number: JP4793030B2
Application number: JP2006059842A
Authority: JP
Inventors: 順裕糀矢; 誠一森山; 潤山田; 卓史柴
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2026-03-06
Also published as: JP2007237797A

Description

本発明はステアリング装置、特に、回転トルクを伝達可能で軸方向に相対移動可能な伸縮軸、例えば、中間シャフトやステアリングシャフト等の伸縮軸を有するステアリング装置に関する。

ステアリング装置には、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に相対移動可能に連結された伸縮軸が、中間シャフトやステアリングシャフト等に組み込まれている。すなわち、中間シャフトは、ステアリングギヤのラック軸に噛合うピニオンシャフトに、自在継手を締結する際に、一旦縮めてからピニオンシャフトに嵌合させて締結するために、伸縮機能が必要である。

また、ステアリングシャフトは、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の位置を軸方向に調整する必要があるため、伸縮機能が要求される。このような伸縮軸が、特許文献１に開示されている。

特許文献１の中間シャフトは、雄シャフトの外周に形成された軸方向溝と、雌シャフトの内周に形成された軸方向溝の間に複数のボールを嵌合し、雄シャフトと雌シャフトの伸縮動作時にこのボールが転動して、中間シャフトの伸縮動作が円滑に行われるようにしている。

このような特許文献１の伸縮軸では、伸縮軸の伸縮時に転動体が転動しながら、雄シャフトの軸方向溝に沿って軸方向に移動する。従って、雄シャフトの軸方向溝の軸方向の長さは、ボールを収容するための軸方向の長さに、ボールの軸方向移動長さを加えた長さが必要となる。

従って、伸縮距離に比例して、雄シャフト、及び、伸縮軸全体の長さが長くなるため、限られた車両の空間に伸縮軸を配置する上での障害になっていた。

国際公開第ＷＯ０３／１０４０６２号パンフレット

本発明は、伸縮距離が長くなっても、雄シャフトの軸方向溝の軸方向の長さが一定で、伸縮軸の全長を従来よりも短くすることができるステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、ステアリング装置を構成する雄シャフト、上記雄シャフトの外周に形成され、軸直角断面が略Ｖ字形をなす複数の雄シャフト側軸方向溝、上記雄シャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する雌シャフト、上記雌シャフトの内周に、上記雄シャフト側軸方向溝と同一位相位置に略半円形に形成された複数の雌シャフト側軸方向溝、上記雄シャフト側軸方向溝に挿入され、側面はこの雄シャフト側軸方向溝の略Ｖ字形断面と実質的に同じ角度を有し、下面は上記雄シャフト側軸方向溝の溝底とで内側転動路のための空間を形成しており、更に、上面には凹部が形成されている案内部材、上記案内部材の凹部に挿入された付勢部材、上記付勢部材と上記雌シャフト側軸方向溝とで形成される外側転動路、及び、上記内側転動路及び上記外側転動路に転動可能に挿入された複数のボールであって、上記付勢部材によって、上記外側転動路において予圧が付与されるとともに軸方向両端部においては軸方向中央部よりも小さく設定されているところの予圧が付与されながら該外側転動路と内側転動路との間で循環可能なボール、を備えたことを特徴とするステアリング装置用の伸縮軸である。

第２番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置用の伸縮軸において、上記雄シャフトと雌シャフトとの嵌合部には、同一位相位置に複数の軸方向溝が形成され、この軸方向溝には、上記雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルクを伝達する円柱状ピンが挿入されていることを特徴とするステアリング装置用の伸縮軸である。

第３番目の発明は、第１番目の発明のステアリング装置用の伸縮軸において、上記雄シャフトと雌シャフトとの嵌合部には、互いに噛み合うスプライン歯が各々形成され、このスプライン歯を介して、上記雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルクが伝達されることを特徴とするステアリング装置用の伸縮軸である。

本発明のステアリング装置用の伸縮軸では、外側転動路、及び、内側転動路に、外側転動路と内側転動路との間で循環可能に複数の転動体を挿入している。従って、雄シャフト側軸方向溝の軸方向の長さは、ボールを収容するための軸方向の長さだけで済むため、伸縮軸の全長を従来よりも短くすることができる。また、伸縮軸の伸縮距離を長くしても、雄シャフト側軸方向溝の軸方向の長さは一定で済むため、伸縮軸の全長を従来よりも短くすることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例３を説明する。

図１は、本発明のステアリング装置の全体を示し、一部を断面した正面図であって、操舵補助部を有する電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。図２は、本発明の実施例１のステアリング装置を示す図１の要部の拡大図であって、（１）は中間シャフトの伸縮部に適用した例を示す拡大縦断面図、（２）は（１）のＡ−Ａ断面図である。図３（１）は図２（２）の拡大図であり、図３（２）は図３（１）の台形凹部近傍の拡大断面図である。

図１に示すように、本発明のステアリング装置は、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール１１を装着可能なステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置（操舵補助部）２０と、このステアリングシャフト１２の車体前方側（図１の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備える。

ステアリングシャフト１２は、雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとを、回転トルクを伝達可能に、かつ軸方向に関して相対移動可能にスプライン嵌合している。従って、上記雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとは、衝突時に、このスプライン嵌合部が相対移動して、全長を縮めることができる。

また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせており、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。

そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記雄ステアリングシャフト１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、アシスト装置２０の図示しない入力軸の車体後方側端部に連結している。

ステアリングコラム１３は、その中間部を支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット１４に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット１４が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。

また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。

上記ギヤハウジング２１の車体前方側端面から突出した出力軸２３は、自在継手１５を介して、中間シャフト１６の後端部に連結している。また、この中間シャフト１６の前端部に、別の自在継手１７を介して、ステアリングギヤ３０の入力軸３１を連結している。中間シャフト１６は、雄中間シャフト（雄シャフト）１６Ａの車体前方側に、雌中間シャフト（雌シャフト）１６Ｂの車体後方側が外嵌し、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に関して相対移動可能に嵌合している。

図示しないピニオンが、入力軸３１に結合している。また、図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイールの回転が、タイロッド３２を移動させて、図示しない車輪を操舵する。

アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、電動モータ２６のケース２６１が固定され、この電動モータ２６の図示しない回転軸にウォームが結合されている。出力軸２３には図示しないウォームホイールが取り付けられ、このウォームホイールに電動モータ２６の回転軸のウォームが噛合っている。

また、出力軸２３の中間部の周囲には、図示しないトルクセンサが設けられている。上記ステアリングホイール１１からステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出し、この検出値に応じて、電動モータ２６を駆動し、ウォームとウォームホイールから成る減速機構を介して、出力軸２３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。

図２から図３は、本発明の実施例１の伸縮軸の連結部を示し、図１の中間シャフト１６の雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの連結部に適用した例を示す。

図２から図３に示すように、雌中間シャフト（雌シャフト）１６Ｂの車体後方側（図２（１）の右側）が、雄中間シャフト（雄シャフト）１６Ａの車体前方側（図２（１）の左側）に外嵌して連結されている。雌中間シャフト１６Ｂは中空円筒状に形成されており、その内径孔４０の内周上には、軸直角断面が略半円形の軸方向溝（雌シャフト側軸方向溝）４１が、伸縮ストロークの全長にわたって、等間隔（６０度間隔）に６個形成されている。

また、雄中間シャフト１６Ａの車体前方側は中実円柱状に形成されており、車体前方側端部から、直径寸法が大径の大径軸部５０と、直径寸法が大径軸部５０よりも小径の小径軸部５１の順に形成されている。

雌中間シャフト１６Ｂの車体後方側端部には、軸直角断面がＬ字形のワイパー取り付け板４２が一体的に形成されている。ワイパー取り付け板４２に取り付けられたゴム製等のワイパー４３が、小径軸部５１の外周上を摺動して、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａの嵌合部内に塵埃が浸入することを防止している。

雄中間シャフト１６Ａの大径軸部５０の外周上には、軸直角断面が略半円形の３個の軸方向溝５２が、大径軸部５０のほぼ軸方向全長にわたって、等間隔（１２０度間隔）で形成されている。この雄中間シャフト１６Ａの３個の軸方向溝５２と、雌中間シャフト１６Ｂの３個の軸方向溝４１とで形成される円柱状の空間に、回転トルク伝達部材としての中実の円柱状ピン（針状ころ）５３が挿入されている。

円柱状ピン５３の外径寸法は、雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５２と、雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１とで形成される円柱状の空間の内径寸法よりも、若干小径に形成されている。円柱状ピン５３は、軸方向溝５２と軸方向溝４１とで形成される円柱状の空間に１個挿入されているが、軸方向溝５２と軸方向溝４１とで形成される円柱状の空間の軸方向に、複数個並べて挿入してもよい。

雄中間シャフト１６Ａの大径軸部５０の外周上には、隣接する軸方向溝５２、５２の中間位置に、軸直角断面が略Ｖ字形の３個の軸方向溝（雄シャフト側軸方向溝）５４が、大径軸部５０のほぼ軸方向全長にわたって、等間隔（１２０度間隔）で形成されている。すなわち、軸方向溝５２と軸方向溝５４が、大径軸部５０の円周上に交互に配置されている。軸方向溝５４は、隣接する軸方向溝５２、５２よりも、溝幅も溝深さも大きく形成されている。軸方向溝５４の溝底には、Ｖ字の交点部分に、軸方向溝５４の軸方向の全長にわたって、略半円形に形成された半円形部５４１が形成されている。

また、３個の軸方向溝５４には、軸方向溝５４の軸方向の全長よりも若干短い、略Ｕ字形の案内部材５５が各々挿入されている。案内部材５５の下面（雄中間シャフト１６Ａの軸心側）には、略半円形の半円形部５５１が、案内部材５５の軸方向の全長にわたって形成されている。また、案内部材５５の上面（雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１に対向する側）には、台形凹部５５２が、案内部材５５の軸方向の全長にわたって形成されている。案内部材５５の材質としては、金属や合成樹脂等、種々の材質のものが適用できる。

この案内部材５５の上面の台形凹部５５２と、雌中間シャフト１６Ｂの同一位相にある３個の軸方向溝４１とで形成される空間（外側転動路５８）、及び、案内部材５５の下面の半円形部５５１と、軸方向溝５４の同一位相にある半円形部５４１とで形成される円柱状の空間（内側転動路５９）に、転動体としての球状の複数（１８個）のボール５６が挿入されている。ボール５６の外径寸法は、案内部材５５の下面の半円形部５５１と軸方向溝５４の半円形部５４１とで形成される円柱状の空間の内径寸法よりも、若干小径に形成されている。

また、この案内部材５５の上面の台形凹部５５２と、ボール５６との間には、予圧付与部材としての板バネ（付勢部材）５７が挿入されている。図３（２）に詳細に示すように、台形凹部５５２は、ボール５６の直径よりも幅の広い底壁５５２１と、この底壁５５２１の両端からＶ字形に上方に延びる側壁５５２２、５５２２で構成されている。板バネ５７は、案内部材５５の軸方向の全長と同一長さを有し、台形凹部５５２とボール５６との間に弾性変形して挿入されている。

図３（２）に詳細に示すように、板バネ５７は、台形凹部５５２の底壁５５２１に当接する底板５７１と、この底板５７１の両端からＶ字形に上方に延び、ボール５６に各々当接する側板５７２で構成されている。また、側板５７２の上端には円弧状に外側に折り曲げられた折り返し部５７３が形成され、折り返し部５７３から底壁５５２１に向かって下方に延びる当接部５７４が形成され、この当接部５７４が、台形凹部５５２の側壁５５２２に当接している。この板バネ５７の側板５７２、折り返し部５７３、当接部５７４が弾性変形して、ボール５６と台形凹部５５２との間のガタを吸収する。

案内部材５５のＶ字形の角度は、軸方向溝５４のＶ字形の角度と同一または若干大きめに形成されている。従って、案内部材５５に半径方向内側に負荷がかかると、軸方向溝５４で負荷を受けるようにしている。

実施例１では、ボール５６と円柱状ピン５３が、大径軸部５０の円周上に３個ずつ配置されているが、３個ずつに限定されるものではなく、４個ずつ等、任意の個数が可能であり、個数は限定されるものではない。

円柱状ピン５３と軸方向溝４１及び軸方向溝５２との間には、微少な隙間があるが、板バネ５７が、ボール５６と案内部材５５の台形凹部５５２との間に圧縮された状態で挿入されているため、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に、回転方向及び半径方向のガタは生じない。また、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に、偏芯や傾きがあっても、板バネ５７の弾性力によって、吸収することができる。

板バネ５７の挿入位置は、ボール５６と台形凹部５５２との間に限定されるものではなく、案内部材５５の下面の半円形部５５１とボール５６との間、雄中間シャフト１６Ａの半円形部５４１とボール５６との間に挿入することもできる。

略Ｖ字形の軸方向溝５４の車体後方側には、図２に示すように、雄中間シャフト１６Ａの軸線に対して直交する直線部５４３が形成され、半円形部５４１の車体後方側には、半円形部５４１の車体後方側とこの直線部５４３とを滑らかに接続するＲ部５４２が形成されている。

また、雄中間シャフト１６Ａの大径部５０の車体前方端に形成された小径軸部６０には、円盤形の折り返し部材６１が外嵌されている。小径軸部６０の車体前方端はカシメ加工され、円盤形のバネ板６２とワッシャー６３を介して、折り返し部材６１に車体後方側への付勢力を付与して固定している。折り返し部材６１の車体後方側の端面には、雄中間シャフト１６Ａの軸線に対して直交する直線部６４と、半円形部５４１の車体前方側とこの直線部６４とを滑らかに接続するＲ部６５とが形成されている。

また、案内部材５５の軸方向両端部には、直線部６４及び直線部５４３との間に、ボール５６の直径寸法よりも若干大きな円形の空間が形成されている。従って、ボール５６はその空間を通過して、外側転動路５８と内側転動路５９との間で移動可能である。

また、折り返し部材６１は、その直線部６４が、円柱状ピン５３の車体前方端に当接して、円柱状ピン５３の軸方向の移動を規制する規制部材としての機能を兼用している。

従って、雄中間シャフト１６Ａが雌中間シャフト１６Ｂに対して図２の左方向に移動すると、ボール５６が時計方向に回転し、外側転動路５８内のボール５６は、外側転動路５８に沿って車体後方側に移動する。外側転動路５８の車体後方端に移動したボール５６は、外側転動路５８の車体後方端の直線部５４３、Ｒ部５４２を経由して、内側転動路５９の車体後方端に入り込む。

同時に、内側転動路５９内のボール５６は、内側転動路５９に沿って車体前方側に移動し、折り返し部材６１のＲ部６５、直線部６４を経由して、外側転動路５８の車体前方端に入り込む。

また、雄中間シャフト１６Ａが雌中間シャフト１６Ｂに対して図２の右方向に移動すると、ボール５６が反時計方向に回転し、外側転動路５８内のボール５６は、外側転動路５８に沿って車体前方側に移動する。外側転動路５８の車体前方端に移動したボール５６は、折り返し部材６１の直線部６４、Ｒ部６５を経由して、内側転動路５９の車体前方端に入り込む。

同時に、内側転動路５９内のボール５６は、内側転動路５９に沿って車体後方側に移動し、内側転動路５９の車体後方端のＲ部５４２、直線部５４３を経由して、外側転動路５８の車体後方端に入り込む。

このように、雌中間シャフト１６Ｂに対して雄中間シャフト１６Ａが伸縮すると、ボール５６は、案内部材５５で仕切られた外側転動路５８と内側転動路５９との間で循環して転動し、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間の伸縮動作を円滑に案内する。

従って、雄中間シャフト１６Ａに形成するボール転動用の軸方向溝５４の軸方向の長さは、ボール５６を収容するための軸方向の長さだけで済むため、その軸方向の長さが短くて済み、伸縮軸の全長を従来よりも短くすることができるため、車体に対するステアリング装置の配置の自由度が増す。また、伸縮軸の伸縮距離を長くしたい場合でも、雄シャフトに形成するボール転動用の軸方向溝の軸方向の長さが一定で済むため、伸縮軸の全長を短くすることができる。

図２に示すように、板バネ５７の弾性変形による付勢力（予圧）は、外側転動路５８の軸方向両端部（車体前方側端部Ｂと車体後方側端部Ｄ）を、中央部Ｃよりも小さくしている。これによって、外側転動路５８から内側転動路５９へのボール５６の侵入、及び、内側転動路５９から外側転動路５８へのボール５６の侵入が円滑に行われるようにしている。

雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間の回転トルクが所定のトルク以下の時には、板バネ５７、ボール５６を介して、雄中間シャフト１６Ａの半円形部５４１と雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１との間で回転トルクが伝達される。この時、板バネ５７の予圧作用によって、エンジンルームからの振動や騒音がステアリングホイール１１側に伝わらないようにしている。

雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間に回転トルク（入力トルク）が加わり、その回転トルクが所定のトルク以上になると、板バネ５７の弾性変形量が、円柱状ピン５３と軸方向溝４１及び軸方向溝５２との間の微少な隙間量と同一になる。その結果、円柱状ピン５３の外周が、軸方向溝４１及び軸方向溝５２に同時に当接して、回転トルクを伝達する。

次に本発明の実施例２について説明する。図４は本発明の実施例２を示し、図２（１）のＡ−Ａ拡大断面図相当である。以下の説明では、上記実施例１と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。

実施例２は、実施例１の円柱状ピン５３を廃止した例である。すなわち、実施例１では、雌中間シャフト１６Ｂの内径孔４０の内周上の軸方向溝４１は、６０度間隔に６個形成されていたが、実施例２では、図４に示すように、軸方向溝４１は１２０度間隔に３個形成されている。この実施例２では、軸方向溝４１は１２０度間隔に３個形成されているが、４個や６個等任意の個数が可能であり、個数は限定されるものではない。

また、雄中間シャフト１６Ａの大径軸部５０の外周上の略半円形の３個の軸方向溝５２は無く、軸直角断面が略Ｖ字形の３個の軸方向溝５４だけが、大径軸部５０のほぼ軸方向全長にわたって、１２０度間隔で形成されている。軸方向溝５４の形状は実施例１と同様である。

そして、３個の軸方向溝５４には、実施例１と同様に、Ｕ字形の案内部材５５が各々挿入され、この案内部材５５の上面の台形凹部５５２と、雌中間シャフト１６Ｂの３個の軸方向溝４１とで形成される空間（外側転動路５８）、及び、案内部材５５の下面の半円形部５５１と、軸方向溝５４の溝底の半円形部５４１とで形成される円柱状の空間（内側転動路５９）に、転動体としての球状の複数（１８個）のボール５６が挿入されている。また、この案内部材５５の上面の台形凹部５５２と、ボール５６との間には、予圧付与部材としての板バネ５７が、挿入されている。

図示していないが、軸方向溝５４の車体後方側の直線部５４３、半円形部５４１の車体後方側とこの直線部５４３とを滑らかに接続するＲ部５４２が形成されている。また、雄中間シャフト１６Ａの車体前方端には折り返し部材６１が外嵌され、この折り返し部材６１に直線部６４と、半円形部５４１の車体前方側とこの直線部６４とを滑らかに接続するＲ部６５とが形成されている。

従って、雌中間シャフト１６Ｂに対して雄中間シャフト１６Ａが伸縮すると、ボール５６は、案内部材５５で仕切られた外側転動路５８と内側転動路５９との間で循環して転動し、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間の伸縮動作を円滑に案内する。

ステアリングホイール１１を回転操作すると、板バネ５７、ボール５６を介して、雄中間シャフト１６Ａの半円形部５４１と雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１との間で回転トルクが伝達される。この時、板バネ５７の予圧作用によって、エンジンルームからの振動や騒音がステアリングホイール１１側に伝わらないようにしている。

次に本発明の実施例３について説明する。図５は本発明の実施例３を示し、図２（１）のＡ−Ａ拡大断面図相当である。以下の説明では、上記実施例１から実施例２と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。

実施例３は、実施例１の円柱状ピン５３を廃止し、その代わりとしてスプライン歯を形成した例である。すなわち、実施例１では、雌中間シャフト１６Ｂの内径孔４０の内周上の軸方向溝４１は、６０度間隔に６個形成されていたが、実施例３では、図５に示すように、軸方向溝４１は１２０度間隔に３個形成されている。

また、雄中間シャフト１６Ａの大径軸部５０の外周上の略半円形の３個の軸方向溝５２は無く、軸直角断面が略Ｖ字形の３個の軸方向溝５４が、大径軸部５０のほぼ軸方向全長にわたって、１２０度間隔で形成されている。軸方向溝５４の形状は実施例１と同様である。

そして、３個の軸方向溝５４には、実施例１と同様に、Ｕ字形の案内部材５５が各々挿入され、この案内部材５５の上面の台形凹部５５２と、雌中間シャフト１６Ｂの３個の軸方向溝４１とで形成される空間（外側転動路５８）、及び、案内部材５５の下面の半円形部５５１と、軸方向溝５４の半円形部５４１とで形成される円柱状の空間（内側転動路５９）に、転動体としての球状の複数（１８個）のボール５６が挿入されている。また、この案内部材５５の上面の台形凹部５５２と、ボール５６との間には、予圧付与部材としての板バネ５７が、挿入されている。

雄中間シャフト１６Ａの大径軸部５０の外周上には、隣接する軸方向溝５４、５４の中間位置に、軸直角断面が台形の雄スプライン歯７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃが形成されている。また、雌中間シャフト１６Ｂの内径孔４０には、隣接する軸方向溝４１の中間位置に、軸直角断面が台形の雌スプライン歯７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄが形成され、雄スプライン歯７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃに外嵌している。

雌スプライン歯７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄと、雄スプライン歯７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃとの間には、微少な隙間があるが、板バネ５７が、ボール５６と案内部材５５の台形凹部５５２との間に圧縮された状態で挿入されているため、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に、回転方向及び半径方向のガタは生じない。また、雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａとの間に、偏芯や傾きがあっても、板バネ５７の弾性力によって、吸収することができる。

雄中間シャフト１６Ａと雌中間シャフト１６Ｂとの間に回転トルク（入力トルク）が加わり、その回転トルクが所定のトルクになると、板バネ５７の弾性変形量が、雌スプライン歯７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄと、雄スプライン歯７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃとの間の微少な隙間量と同一になる。その結果、雌スプライン歯７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄと、雄スプライン歯７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃが当接して、回転トルクを伝達する。

上記実施例においては、板バネ５７、ボール５６、案内部材５５が、各々単体部品として雄中間シャフト１６Ａに組み付けられているが、板バネ５７、ボール５６、案内部材５５を一つのユニットとして予め組み付けておき、このユニット単位で雄中間シャフト１６Ａに組み付けるようにしてもよい。

上記実施例においては、板バネ５７は、ボール５６と台形凹部５５２との間に挿入されているが、板バネ５７の挿入位置は、ボール５６と台形凹部５５２との間に限定されるものではない。すなわち、案内部材５５の下面の半円形部５５１とボール５６との間、雄中間シャフト１６Ａの半円形部５４１とボール５６との間、または、雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１とボール５６との間に挿入することもできる。

また、上記実施例においては、雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５４は軸直角断面が略Ｖ字形に形成されているが、軸直角断面が矩形でもよい。その場合には、矩形断面の案内部材５５の底面が、雄中間シャフト１６Ａの溝底に当接して半径方向の荷重を受ける。

また、上記実施例は、中間シャフト１６に本発明を適用した例について説明したが、ステアリングシャフト１２等、ステアリング装置を構成する任意の伸縮軸に適用することができる。

本発明のステアリング装置の全体を示し、一部を断面した正面図であって、電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。本発明の実施例１のステアリング装置を示す図１の要部の拡大図であって、（１）は中間シャフトの伸縮部の拡大縦断面図、（２）は（１）のＡ−Ａ断面図である。（１）は図２（２）の拡大図であり、（２）は（１）の台形凹部近傍の拡大断面図である。本発明の実施例２を示し、図２（１）のＡ−Ａ拡大断面図相当である。本発明の実施例３を示し、図２（１）のＡ−Ａ拡大断面図相当である。

符号の説明

１１ステアリングホイール
１２ステアリングシャフト
１２Ａ雌ステアリングシャフト
１２Ｂ雄ステアリングシャフト
１３ステアリングコラム
１３Ａアウターコラム
１３Ｂインナーコラム
１４支持ブラケット
１５自在継手
１６中間シャフト
１６Ａ雄中間シャフト
１６Ｂ雌中間シャフト
１７自在継手
１８車体
２０アシスト装置
２１ギヤハウジング
２３出力軸
２６電動モータ
２６１ケース
３０ステアリングギヤ
３１入力軸
３２タイロッド
４０内径孔
４１軸方向溝
４２ワイパー取り付け板
４３ワイパー
５０大径軸部
５１小径軸部
５２軸方向溝
５３円柱状ピン
５４軸方向溝
５４１半円形部
５４２Ｒ部
５４３直線部
５５案内部材
５５１半円形部
５５２台形凹部
５５２１底壁
５５２２側壁
５６ボール
５７板バネ
５７１底板
５７２側板
５７３折り返し部
５７４当接部
５８外側転動路
５９内側転動路
６０小径軸部
６１折り返し部材
６２バネ板
６３ワッシャー
６４直線部
６５Ｒ部
７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ雄スプライン歯
７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ雌スプライン歯

Claims

ステアリング装置を構成する雄シャフト、
上記雄シャフトの外周に形成され、軸直角断面が略Ｖ字形をなす複数の雄シャフト側軸方向溝、
上記雄シャフトに軸方向に相対移動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する雌シャフト、
上記雌シャフトの内周に、上記雄シャフト側軸方向溝と同一位相位置に略半円形に形成された複数の雌シャフト側軸方向溝、
上記雄シャフト側軸方向溝に挿入され、側面はこの雄シャフト側軸方向溝の略Ｖ字形断面と実質的に同じ角度を有し、下面は上記雄シャフト側軸方向溝の溝底とで内側転動路のための空間を形成しており、更に、上面には凹部が形成されている案内部材、
上記案内部材の凹部に挿入された付勢部材、
上記付勢部材と上記雌シャフト側軸方向溝とで形成される外側転動路、及び、
上記内側転動路及び上記外側転動路に転動可能に挿入された複数のボールであって、上記付勢部材によって、上記外側転動路において予圧が付与されるとともに軸方向両端部においては軸方向中央部よりも小さく設定されているところの予圧が付与されながら該外側転動路と内側転動路との間で循環可能なボール、
を備えたこと
を特徴とするステアリング装置用の伸縮軸。
請求項１に記載されたステアリング装置用の伸縮軸において、
上記雄シャフトと雌シャフトとの嵌合部には、同一位相位置に複数の軸方向溝が形成され、
この軸方向溝には、上記雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルクを伝達する円柱状ピンが挿入されていること
を特徴とするステアリング装置用の伸縮軸。
請求項１に記載されたステアリング装置用の伸縮軸において、
上記雄シャフトと雌シャフトとの嵌合部には、互いに噛み合うスプライン歯が各々形成され、
このスプライン歯を介して、上記雄シャフトと雌シャフトとの間で回転トルクが伝達されること
を特徴とするステアリング装置用の伸縮軸。