JP5245534B2

JP5245534B2 - 伸縮軸及び伸縮軸を備えたステアリング装置

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Publication number: JP5245534B2
Application number: JP2008130338A
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Inventors: 泰志重田
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Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2013-07-24
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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として組み込まれている。すなわち、中間シャフトは、車輪の振動をステアリングホイールに伝えないようにするため、及び、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に、伸縮機能が要求される。

このような伸縮軸では、良好な操舵フィーリングを得るために、回転方向のガタつきが無く、高剛性のトルク伝達性能が要求される。特許文献１に開示されている伸縮軸は、伸縮移動と小トルクを、ばねで予圧が付与された転動体（ボール）で受け、大トルクをスプラインで受けるようにしている。しかし、特許文献１の伸縮軸は、大トルクを伝達する雄スプラインと雌スプラインとの間に予圧を付与することができないため、雄スプラインと雌スプラインとの間には必ず隙間が存在し、この隙間に起因する歯面同士の衝突音の発生が避けられなかった。

また、特許文献２に開示されている伸縮軸は、伸縮移動と小トルクを、ばねで予圧が付与された転動体（ボール）で受け、大トルクを円柱状ピンで受けるようにしている。しかし、特許文献１の伸縮軸においても、大トルクを伝達する円柱状ピンと雄シャフト側軸方向溝、円柱状ピンと雌シャフト側軸方向溝との間に予圧を付与することができないため、円柱状ピンと雄シャフト側軸方向溝、円柱状ピンと雌シャフト側軸方向溝との間には必ず隙間が存在し、この隙間に起因する円柱状ピンと雄シャフト側軸方向溝、円柱状ピンと雌シャフト側軸方向溝の衝突音の発生が避けられなかった。

特開２００７−１００７３０号公報特開２００４−１２２９３８号公報

本発明は、大トルクを伝達するトルク伝達部の隙間を無くして、この隙間に起因する衝突音の発生を抑制するようにした伸縮軸及び伸縮軸を備えた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、雄シャフト、上記雄シャフトの外周に形成された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形成された雌シャフト側軸方向溝、上記雄シャフト側軸方向溝と雌シャフト側軸方向溝との間に直列に挿入され、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複数の円柱状ピン、上記雄シャフトの端部に取り付けられ、雄シャフトの端部側の円柱状ピンの端面に当接し、円柱状ピンの中心軸線よりも雄シャフトの中心軸線側の端面を押圧して、円柱状ピンに軸方向の予圧を付与して、円柱状ピンの中心軸線を雄シャフトの中心軸線に対して傾斜させ、円柱状ピンと雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝との間に半径方向の予圧を付与する予圧付与部材を備えた伸縮軸において、上記複数の円柱状ピンのうちの少なくとも１本の円柱状ピンの直径が他の円柱状ピンの直径よりも大径に形成されていることを特徴とする伸縮軸である。

第２番目の発明は、第１番目の発明の伸縮軸において、上記複数の円柱状ピンの端面にはＲ面取り部が形成されていることを特徴とする伸縮軸である。

第３番目の発明は、第１番目の発明の伸縮軸において、上記複数の円柱状ピンの端面には球面状の凸部が形成されていることを特徴とする伸縮軸である。

第４番目の発明は、第１番目の発明の伸縮軸において、上記複数の円柱状ピンの端面には円錐状の凸部が形成されていることを特徴とする伸縮軸である。

第５番目の発明は、第１番目から第４番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記大径の円柱状ピンの硬度を他の円柱状ピンの硬度よりも大きく形成していることを特徴とする伸縮軸である。

第６番目の発明は、第１番目から第５番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記雄シャフトと雌シャフトとの嵌合部に、上記雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝とは異なる位相位置に形成された少なくとも一対の別の雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝、上記別の雄シャフト側軸方向溝と雌シャフト側軸方向溝との間に、軸方向に転動可能に挿入された複数の転動体、上記転動体と雄シャフト側軸方向溝との間、及び、上記転動体と雌シャフト側軸方向溝との間に予圧を付与する付勢部材を備えたことを特徴とする伸縮軸である。

第７番目の発明は、第１番目から第６番目までのいずれかの発明の伸縮軸において、上記雄シャフトが雄中間シャフトであり、上記雌シャフトが雌中間シャフトであること
を特徴とする伸縮軸である。

第８番目の発明は、第７番目の発明の伸縮軸を備えたことを特徴とするステアリング装置である。

本発明の伸縮軸及びステアリング装置では、雄シャフト側軸方向溝と雌シャフト側軸方向溝との間に直列に挿入され、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複数の円柱状ピンと、雄シャフトの端部に取り付けられ、雄シャフトの端部側の円柱状ピンの端面に当接し、円柱状ピンの中心軸線よりも雄シャフトの中心軸線側の端面を押圧して、円柱状ピンに軸方向の予圧を付与して、円柱状ピンの中心軸線を雄シャフトの中心軸線に対して傾斜させ、円柱状ピンと雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝との間に半径方向の予圧を付与する予圧付与部材を備えている。

従って、円柱状ピンの外周と雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝との間には、半径方向及び円周方向の隙間が無く、隙間に起因する円柱状ピンと雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝との衝突音の発生を回避することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例６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、一部を断面した側面図であって、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、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である。図３（１）は図２のＡ−Ａ拡大断面図、図３（２）は図３（１）の軸方向溝５４近傍の拡大断面図である。図４は図２の円柱状ピンに作用する力を示す部分拡大縦断面図である。

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とを備えている。

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の高さ位置、及び、車体前後方向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、ステアリングギヤ３０に往復摺動可能に内嵌され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１１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の軸方向長さ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ている。

このトルクセンサの検出値に応じて、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。このアシスト装置２０は電動式のアシスト装置に限られるものではなく、ステアリングギヤ３０等に設けられる油圧式のアシスト装置でもよい。

図２から図４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４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の左側）に外嵌して連結されている。雌中間シャフト１６Ｂと雄中間シャフト１６Ａの車体前後方向の位置を逆にして、雌中間シャフト１６Ｂの車体前方側に、雄中間シャフト１６Ａの車体後方側を内嵌して連結してもよい。

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。

雄中間シャフト１６Ａの大径軸部５０の外周上には、軸直角断面が略台形の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。

この略台形の３個の軸方向溝５４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に、転動体としての複数（５個）の金属製の球状体（ボール）５５が挿入されている。金属製の球状体５５の材質は、ＳＵＪ２、ＳＵＪ３、ＳＣＭ４２０Ｈ等の軸受鋼が望ましい。

この略台形の３個の軸方向溝５４と球状体５５との間には、予圧付与部材としての板バネ（付勢部材）５６が挿入されている。図３（２）に詳細に示すように、軸方向溝５４は、球状体５５の直径よりも幅の広い底壁５４１と、この底壁５４１の両端からＶ字形に上方に延びる側壁５４２、５４２で構成されている。板バネ５６は、軸方向溝５４の軸方向の全長と略同一長さを有し、軸方向溝５４と球状体５５との間に、弾性変形して挿入されている。

板バネ５６は、軸方向溝５４の底壁５４１に当接する底板５６１と、この底板５６１の両端からＶ字形に上方に延び、球状体５５に各々当接する側板５６２、５６２で構成されている。また、側板５６２、５６２の上端には円弧状に外側に折り曲げられた折り返し部５６３、５６３が形成され、折り返し部５６３から底壁５４１に向かって下方に延びる当接部５６４、５６４が形成され、この当接部５６４が、軸方向溝５４の側壁５４２に当接している。

板バネ５６は、球状体５５と略台形の軸方向溝５４との間に圧縮された状態で挿入されて、側板５６２、５６２、折り返し部５６３、５６３、当接部５６４、５６４が弾性変形して、球状体５５と軸方向溝５４との間のガタを吸収し、軸方向溝５４、球状体５５、軸方向溝４１との間に、板バネ５６の弾性変形による付勢力（所定の予圧）を付与している。

雌中間シャフト１６Ｂの車体後方側端部には小径円筒部４４が形成され、小径円筒部４４の外周４４１には、薄肉円筒状のワイパー取り付け板４２の内周４２１が圧入されている。ワイパー取り付け板４２は、小径円筒部４４の車体後方側端面４４２で、雄中間シャフト１６Ａの軸心に向かってＬ字形に折り曲げられて、折り曲げ部４２２が形成されている。

折り曲げ部４２２にはゴム製等のワイパー４３が固定され、このワイパー４３が、小径軸部５１の外周５１１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。ワイパー取り付け板４２は、鉄製の薄板をプレスで成形して製造され、ワイパー取り付け板４２の内周４２１の車体前方端を小径円筒部４４の外周４４１に圧入している。

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、軸直角断面が略半円形の３個の軸方向溝（雄シャフト側軸方向溝）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、中実の二種類の円柱状ピン（針状ころ）６１と６２が挿入されている。円柱状ピン６１、６２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、円柱状ピン６１を雄中間シャフト１６Ａの端部側（車体前方側）に配置して、直列に挿入されている。

図４に示すように、円柱状ピン６１の外径寸法Ｄ１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。また、円柱状ピン６２の外径寸法Ｄ２は、円柱状ピン６１の外径寸法Ｄ１よりも、若干小径に形成されている。従って、円柱状ピン６１、６２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。

雄中間シャフト１６Ａの大径軸部５０の端部（車体前方端）に形成された小径軸部５７には、円盤形のワッシャー５８、円盤形のバネ板５９、円盤形のワッシャー６０が、車体後方側からこの順で外嵌されている。小径軸部５７の車体前方端はカシメ加工され、バネ板５９によって、車体後方側のワッシャー５８に、車体後方側（図２、図４の右側）への付勢力を付与している。

ワッシャー５８の車体後方側の端面は、雄中間シャフト１６Ａの端部側（車体前方側）の円柱状ピン６１の車体前方側の端面６１１に当接して、円柱状ピン６１に車体後方側（図２、図４の右側）への付勢力（軸方向の予圧Ｆ１）を付与している。ワッシャー５８、バネ板５９、ワッシャー６０が、円柱状ピン６１、６２に予圧を付与する予圧付与部材を構成している。この軸方向の予圧Ｆ１によって、円柱状ピン６１の車体後方側の端面６１２と、隣接する円柱状ピン６２の車体前方側の端面６２１が強く当接している。

軸方向溝５２の車体後方端には、雄中間シャフト１６Ａの軸線に対して直交する壁５２１が形成されていて、円柱状ピン６２の車体後方側の端面６２２に当接して、円柱状ピン６２に作用する軸方向の予圧を受けている。また、円柱状ピン６１の車体後方端及び車体前方端の外周は、クラウニングまたはテーパー形状になっており、端部側に向かって縮径している。

図４に示すように、ワッシャー５８の車体後方側の端面が、円柱状ピン６１の車体前方側の端面６１１に当接して、軸方向の予圧Ｆ１を円柱状ピン６１に付与する位置は、円柱状ピン６１の中心軸線６１３よりも距離α（第１の偏心距離）だけ、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１側に偏心して形成されている。

また、円柱状ピン６１の車体後方側の端面６１２が、円柱状ピン６２の車体前方側の端面６２１から軸方向の反力Ｆ２を受ける位置は、円柱状ピン６１の中心軸線６１３よりも距離β（第２の偏心距離）だけ、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１側に偏心して形成されている。この距離α（第１の偏心距離）は、距離β（第２の偏心距離）よりも大きく設定されている。

従って、円柱状ピン６１には、図４に示す時計方向の回転モーメントＭが作用し、円柱状ピン６１は、その中心軸線６１３が雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１に対して傾斜する。この円柱状ピン６１の傾斜移動に伴って、円柱状ピン６１と端面が強く当接している円柱状ピン６２も、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１に対して傾斜する。

また、円柱状ピン６１の車体前方側の端面６１１及び車体後方側の端面６１２、及び／または、円柱状ピン６２の車体前方側の端面６２１及び車体後方側の端面６２２に、Ｒ面取り部（図示せず）を形成すれば、円柱状ピン６１、円柱状ピン６２の傾斜移動が、より円滑に行われるため、好ましい。

従って、円柱状ピン６１の車体前方端の外周の内側（雄中間シャフト１６Ａ側）が、雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５２に押し付けられる。また、円柱状ピン６１の車体後方端の外周の外側（雌中間シャフト１６Ｂ側）が、雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１に押し付けられる。これによって、円柱状ピン６１と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間に半径方向の予圧を付与する。

上記したように、円柱状ピン６２の外径寸法Ｄ２は、円柱状ピン６１の外径寸法Ｄ１よりも、若干小径に形成されている。従って、小径の円柱状ピン６２と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間には、微少な隙間が維持され、円柱状ピン６２は回転トルク伝達部材としては機能せず、大径の円柱状ピン６１だけが回転トルク伝達部材として機能する。

従って、回転トルクを伝達する大径の円柱状ピン６１の外周（内側と外側のみ）と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間には、半径方向及び円周方向の隙間が無い。そのため、回転トルク伝達時に、円柱状ピン６１の外周と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との衝突音の発生を回避することが可能となる。

半径方向の予圧によって、軸方向溝５２及び軸方向溝４１と常時接触する大径の円柱状ピン６１、及び、軸方向溝５２及び軸方向溝４１は、焼き入れ等を施して硬度を大きくし、耐摩耗性を向上させるのが好ましい。小径の円柱状ピン６２は、軸方向溝５２及び軸方向溝４１とは常時接触しないので、焼き入れして硬度を大きくする必要はない。

大径の円柱状ピン６１と小径の円柱状ピン６２の軸方向の長さは、同一でも異なっていてもよく、大径の円柱状ピン６１と小径の円柱状ピン６２の長さの比率も任意の比率でよい。

ステアリング装置の車体１８への組み付け作業が終了した後、雄中間シャフト１６Ａを雌中間シャフト１６Ｂに対して図２の左右方向に移動させると、球状体５５が回転し、球状体５５が軸方向溝５４に沿って転動しながら、車体後方側（右方向）または車体前方側（左方向）に移動する。

ステアリングホイール１１を回転操作すると、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が加わる。回転トルクが小さい時には、板バネ５６、球状体５５を介して、雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５４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。

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大きくなるに従って、球状体５５に加わる予圧が増大する。この時、板バネ５６の弾性変形量が、円柱状ピン６１の外周と軸方向溝４１及び軸方向溝５２との間の円周方向の隙間量と同一になる。その結果、円柱状ピン６１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５は本発明の実施例２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、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。また、上記実施例１と同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例２は、実施例１の変形例であり、大径の円柱状ピン６１と小径の円柱状ピン６２の車体前後方向の位置を入れ換えた例である。すなわち、図５に示すように、小径の円柱状ピン６２を雄中間シャフト１６Ａの端部側（車体前方側）に配置し、大径の円柱状ピン６１を雄中間シャフト１６Ａの車体後方側に配置して、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直列に挿入している。

ワッシャー５８の車体後方側の端面が、円柱状ピン６２の車体前方側の端面６２１に当接して、円柱状ピン６２に車体後方側（図５の右側）への付勢力（軸方向の予圧）を付与している。円柱状ピン６１の車体後方側の端面６１２が、軸方向溝５２の車体後方端の軸線に対して直交する壁５２１に当接して、円柱状ピン６１に作用する軸方向の予圧を受けている。

ワッシャー５８の車体後方側の端面が円柱状ピン６２の車体前方側の端面６２１に当接して軸方向の予圧を付与する位置は、円柱状ピン６２の中心軸線６２３よりも、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１側に、第１の偏心距離だけ偏心して形成されている。

また、円柱状ピン６２の車体後方側の端面６２２が、円柱状ピン６１の車体前方側の端面６１１から軸方向の反力を受ける位置は、円柱状ピン６２の中心軸線６２３よりも、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１側に、第２の偏心距離だけ偏心して形成されている。この第１の偏心距離は、第２の偏心距離よりも大きく設定されている。

従って、円柱状ピン６２には、実施例１と同様に時計方向の回転モーメントが作用し、円柱状ピン６２は、その中心軸線６２３が雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１に対して傾斜する。この円柱状ピン６２の傾斜移動に伴って、円柱状ピン６２と端面が当接している円柱状ピン６１も、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１に対して傾斜する。

従って、円柱状ピン６１の車体前方端の外周が雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１に押し付けられ、円柱状ピン６１の車体後方端の外周が雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５２に押し付けられて、円柱状ピン６１と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間に半径方向の予圧を付与する。

従って、回転トルクを伝達する大径の円柱状ピン６１の外周と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間には、半径方向及び円周方向の隙間が無い。そのため、回転トルク伝達時に、円柱状ピン６１の外周と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との衝突音の発生を回避することが可能となる。

次に本発明の実施例３について説明する。図６は本発明の実施例３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、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である。以下の説明では、上記実施例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。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例３は、実施例１の変形例であり、大径の円柱状ピン６１を長さの短い複数の円柱状ピンに分割した例である。すなわち、図６に示すように、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、３本の大径の円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃと小径の円柱状ピン６２が挿入されている。

大径の円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃは同一部品で、実施例１の大径の円柱状ピン６１の軸方向の長さを三等分した長さを有し、実施例１の大径の円柱状ピン６１と同一の外径寸法を有している。また、円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃの車体後方端及び車体前方端の外周は、クラウニングまたはテーパー形状になっており、端部側に向かって縮径している。

雄中間シャフト１６Ａの端部側（車体前方側）から、大径の円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、小径の円柱状ピン６２の順に直列に挿入されている。小径の円柱状ピン６２は、実施例１の円柱状ピン６２と同一部品である。

図６に示すように、ワッシャー５８の車体後方側の端面が円柱状ピン６１Ａの車体前方側の端面６１１に当接して軸方向の予圧を付与する位置は、円柱状ピン６１Ａの中心軸線６１３よりも、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１側に、第１の偏心距離だけ偏心して形成されている。

また、円柱状ピン６１Ａの車体後方側の端面６１２が、円柱状ピン６１Ｂの車体前方側の端面６１１から軸方向の反力を受ける位置は、円柱状ピン６１Ａの中心軸線６１３よりも、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１側に、第２の偏心距離だけ偏心して形成されている。この第１の偏心距離は、第２の偏心距離よりも大きく設定されている。

従って、円柱状ピン６１Ａには、図６の時計方向の回転モーメントが作用し、円柱状ピン６１Ａは、その中心軸線６１３が雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１に対して傾斜する。この円柱状ピン６１Ａの傾斜移動に伴って、円柱状ピン６１Ａと端面が強く当接している円柱状ピン６１Ｂ、６１Ｃは、半径方向外側に移動し、円柱状ピン６２は、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１に対して傾斜する。

従って、円柱状ピン６１Ａの車体前方端の外周が雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５２に押し付けられ、円柱状ピン６１Ａの車体後方端の外周が雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１に押し付けられて、円柱状ピン６１Ａと軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間に半径方向の予圧を付与する。また、円柱状ピン６１Ｂ、６１Ｃの外周が雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１に押し付けられて、円柱状ピン６１Ｂ、６１Ｃと軸方向溝４１との間に半径方向の予圧を付与する。

上記したように、円柱状ピン６２の外径寸法は、円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃの外径寸法よりも、若干小径に形成されている。従って、小径の円柱状ピン６２と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間には、微少な隙間が維持され、円柱状ピン６２は回転トルク伝達部材としては機能せず、大径の円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃだけが回転トルク伝達部材として機能する。

従って、回転トルクを伝達する大径の円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃの外周と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間には、半径方向及び円周方向の隙間が無い。そのため、回転トルク伝達時に、円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃの外周と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との衝突音の発生を回避することが可能となる。

実施例２では、隣接する円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃの対向する端面と軸方向溝４１との間に、グリース溜まり空間６１４、６１４を形成することができる。従って、円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃと軸方向溝４１の潤滑が効果的に行われ、大きな面圧が作用する円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃと軸方向溝４１の耐久性が向上する。

次に本発明の実施例４について説明する。図７は本発明の実施例４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、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である。以下の説明では、上記実施例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。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例４は、実施例３の変形例であり、大径の円柱状ピン６１を長さの短い複数の円柱状ピンに分割するとともに、小径の円柱状ピン６２を省略した例である。すなわち、図７に示すように、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は、３本の大径の円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃだけが挿入され、実施例３の小径の円柱状ピン６２は省略されている。

円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃは同一部品で、実施例１の大径の円柱状ピン６１の軸方向の長さを三等分した長さを有し、実施例１の大径の円柱状ピン６１と同一の外径寸法を有している。また、円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃの車体後方端及び車体前方端の外周は、クラウニングまたはテーパー形状になっており、端部側に向かって縮径している。雄中間シャフト１６Ａの端部側（車体前方側）から、大径の円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃの順に直列に挿入されている。

図７に示すように、ワッシャー５８の車体後方側の端面が円柱状ピン６１Ａの車体前方側の端面６１１に当接して軸方向の予圧を付与する位置は、円柱状ピン６１Ａの中心軸線６１３よりも、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１側に、第１の偏心距離だけ偏心して形成されている。

従って、円柱状ピン６１Ａには、図７の時計方向の回転モーメントが作用し、円柱状ピン６１Ａは、その中心軸線６１３が雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１に対して傾斜する。この円柱状ピン６１Ａの傾斜移動に伴って、円柱状ピン６１Ａと端面が強く当接している円柱状ピン６１Ｂは、半径方向外側に移動し、円柱状ピン６１Ｃは、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１に対して傾斜する。

従って、円柱状ピン６１Ａの車体前方端の外周が雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５２に押し付けられ、円柱状ピン６１Ａの車体後方端の外周が雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１に押し付けられて、円柱状ピン６１Ａと軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間に半径方向の予圧を付与する。

また、円柱状ピン６１Ｃの車体後方端の外周が雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５２に押し付けられ、円柱状ピン６１Ｃの車体前方端の外周が雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１に押し付けられて、円柱状ピン６１Ｃと軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間に半径方向の予圧を付与する。

円柱状ピン６１Ｂの外周は雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１に押し付けられて、円柱状ピン６１Ｂと軸方向溝４１との間に半径方向の予圧を付与する。そのため、大径の円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃが回転トルク伝達部材として機能する。

実施例４においても、隣接する円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃの対向する端面と軸方向溝４１との間に、グリース溜まり空間６１４、６１４を形成することができる。従って、円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃと軸方向溝４１の潤滑が効果的に行われ、大きな面圧が作用する円柱状ピン６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃと軸方向溝４１の耐久性が向上する。

次に本発明の実施例５について説明する。図８は本発明の実施例５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、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である。以下の説明では、上記実施例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。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例５は、実施例１の変形例であり、大径の円柱状ピンと小径の円柱状ピンの端面に球面状の凸部を形成した例である。すなわち、図８に示すように、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、大径の円柱状ピン６３と小径の円柱状ピン６４が直列に挿入され、大径の円柱状ピン６３が雄中間シャフト１６Ａの端部側（車体前方側）に挿入されている。

大径の円柱状ピン６３の外径寸法は、実施例１の大径の円柱状ピン６１と同一直径に形成され、小径の円柱状ピン６４の外径寸法は、実施例１の小径の円柱状ピン６２と同一直径に形成されている。従って、円柱状ピン６３、６４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。

大径の円柱状ピン６３の車体前方側の端面６３１、車体後方側の端面６３２、及び、小径の円柱状ピン６４の車体前方側の端面６４１、車体後方側の端面６４２には、球面状の凸部が形成されている。

図８に示すように、ワッシャー５８の車体後方側の端面が円柱状ピン６３の車体前方側の端面６３１に当接して軸方向の予圧を付与する位置は、円柱状ピン６３の中心軸線６３３よりも雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１側に、第１の偏心距離だけ偏心して形成されている。

また、円柱状ピン６３の車体後方側の端面６３２が、円柱状ピン６４の車体前方側の端面６４１から軸方向の反力を受ける位置は、円柱状ピン６３の中心軸線６３３よりも、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１側に、第２の偏心距離だけ偏心して形成されている。この第１の偏心距離は、第２の偏心距離よりも大きく設定されている。

従って、円柱状ピン６３には、図８の時計方向の回転モーメントが作用する。また、円柱状ピン６３の車体前方側の端面６３１と車体後方側の端面６３２には、球面状の凸部が形成されているため、円柱状ピン６３に作用する軸方向の予圧の分力として、大きな半径方向外側への予圧Ｆ３が、円柱状ピン６３の車体前方側の端面６３１と車体後方側の端面６３２の両方に作用する。

従って、円柱状ピン６３は、その中心軸線６３３が雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１に対して傾斜移動しながら、半径方向外側へ若干移動する。その結果、円柱状ピン６３の車体前方端の外周が雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５２に押し付けられ、円柱状ピン６３の車体後方端の外周が雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１に押し付けられて、円柱状ピン６３と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間に半径方向の予圧を付与する。

従って、回転トルクを伝達する大径の円柱状ピン６３の外周と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間には、半径方向及び円周方向の隙間が無い。そのため、回転トルク伝達時に、円柱状ピン６３の外周と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との衝突音の発生を回避することが可能となる。

次に本発明の実施例６について説明する。図９は本発明の実施例６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、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である。以下の説明では、上記実施例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。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例６は、実施例１の変形例であり、大径の円柱状ピンと小径の円柱状ピンの端面に円錐状の凸部を形成した例である。すなわち、図９に示すように、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、大径の円柱状ピン６５と小径の円柱状ピン６６が直列に挿入され、大径の円柱状ピン６５が雄中間シャフト１６Ａの端部側（車体前方側）に挿入されている。

大径の円柱状ピン６５の外径寸法は、実施例１の大径の円柱状ピン６１と同一直径に形成され、小径の円柱状ピン６６の外径寸法は、実施例１の小径の円柱状ピン６２と同一直径に形成されている。従って、円柱状ピン６５、６６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。

大径の円柱状ピン６５の車体前方側の端面６５１、車体後方側の端面６５２、及び、小径の円柱状ピン６６の車体前方側の端面６６１、車体後方側の端面６６２には、円錐状の凸部が形成されている。

図９に示すように、ワッシャー５８の車体後方側の端面が円柱状ピン６５の車体前方側の端面６５１に当接して軸方向の予圧を付与する位置は、円柱状ピン６５の中心軸線６５３よりも雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１側に、第１の偏心距離だけ偏心して形成されている。

また、円柱状ピン６５の車体後方側の端面６５２が、円柱状ピン６６の車体前方側の端面６６１から軸方向の反力を受ける位置は、円柱状ピン６５の中心軸線６５３よりも、雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１側に、第２の偏心距離だけ偏心して形成されている。この第１の偏心距離は、第２の偏心距離よりも大きく設定されている。

従って、円柱状ピン６５には、図９の時計方向の回転モーメントが作用する。また、円柱状ピン６５の車体前方側の端面６５１と車体後方側の端面６５２には、円錐状の凸部が形成されているため、円柱状ピン６５に作用する軸方向の予圧の分力として、大きな半径方向外側への予圧Ｆ４が、円柱状ピン６５の車体前方側の端面６５１と車体後方側の端面６５２の両方に作用する。

従って、円柱状ピン６５は、その中心軸線６５３が雄中間シャフト１６Ａの中心軸線１６１に対して傾斜移動しながら、半径方向外側へ若干移動する。その結果、円柱状ピン６５の車体前方端の外周が雄中間シャフト１６Ａの軸方向溝５２に押し付けられ、円柱状ピン６５の車体後方端の外周が雌中間シャフト１６Ｂの軸方向溝４１に押し付けられて、円柱状ピン６５と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間に半径方向の予圧を付与する。

従って、回転トルクを伝達する大径の円柱状ピン６５の外周と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との間には、半径方向及び円周方向の隙間が無い。そのため、回転トルク伝達時に、円柱状ピン６５の外周と軸方向溝５２及び軸方向溝４１との衝突音の発生を回避することが可能となる。

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。また、上記実施例では、雌中間シャフト１６Ｂの車体後方側が、雄中間シャフト１６Ａの車体前方側に外嵌して連結されているが、雌中間シャフト１６Ｂの車体前方側に、雄中間シャフト１６Ａの車体後方側を内嵌して連結してもよい。

本発明のステアリング装置の全体を示し、一部を断面した側面図であって、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。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、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である。（１）は図２のＡ−Ａ拡大断面図であり、（２）は図３（１）の軸方向溝５４近傍の拡大断面図である。図２の円柱状ピンに作用する力を示す部分拡大縦断面図である。本発明の実施例２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、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である。本発明の実施例３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、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である。本発明の実施例４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、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である。本発明の実施例５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、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である。本発明の実施例６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、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
１６１中心軸線
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（雌シャフト側軸方向溝）
４２ワイパー取り付け板
４２１内周
４２２折り曲げ部
４３ワイパー
４４小径円筒部
４４１外周
４４２車体後方側端面
５０大径軸部
５１小径軸部
５１１外周
５２軸方向溝（雄シャフト側軸方向溝）
５２１直交する壁
５４軸方向溝（雄シャフト側軸方向溝）
５４１底壁
５４２側壁
５５球状体（ボール）
５６板バネ
５６１底板
５６２側板
５６３折り返し部
５６４当接部
５７小径軸部
５８ワッシャー
５９バネ板
６０ワッシャー
６１円柱状ピン
６１１車体前方側の端面
６１２車体後方側の端面
６１３中心軸線
６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ円柱状ピン
６１４グリース溜まり空間
６２円柱状ピン
６２１車体前方側の端面
６２２車体後方側の端面
６２３中心軸線
６３円柱状ピン
６３１車体前方側の端面
６３２車体後方側の端面
６３３中心軸線
６４円柱状ピン
６４１車体前方側の端面
６４２車体後方側の端面
６５円柱状ピン
６５１車体前方側の端面
６５２車体後方側の端面
６５３中心軸線
６６円柱状ピン
６６１車体前方側の端面
６６２車体後方側の端面

Claims

雄シャフト、
上記雄シャフトの外周に形成された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形成された雌シャフト側軸方向溝、
上記雄シャフト側軸方向溝と雌シャフト側軸方向溝との間に直列に挿入され、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複数の円柱状ピン、
上記雄シャフトの端部に取り付けられ、雄シャフトの端部側の円柱状ピンの端面に当接し、円柱状ピンの中心軸線よりも雄シャフトの中心軸線側の端面を押圧して、円柱状ピンに軸方向の予圧を付与して、円柱状ピンの中心軸線を雄シャフトの中心軸線に対して傾斜させ、円柱状ピンと雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝との間に半径方向の予圧を付与する予圧付与部材
を備えた伸縮軸において、
上記複数の円柱状ピンのうちの少なくとも１本の円柱状ピンの直径が他の円柱状ピンの直径よりも大径に形成されていること
を特徴とする伸縮軸。
請求項１に記載された伸縮軸において、
上記複数の円柱状ピンの端面にはＲ面取り部が形成されていること
を特徴とする伸縮軸。
請求項１に記載された伸縮軸において、
上記複数の円柱状ピンの端面には球面状の凸部が形成されていること
を特徴とする伸縮軸。
請求項１に記載された伸縮軸において、
上記複数の円柱状ピンの端面には円錐状の凸部が形成されていること
を特徴とする伸縮軸。
請求項１から請求項４までのいずれかに記載された伸縮軸において、
上記大径の円柱状ピンの硬度を他の円柱状ピンの硬度よりも大きく形成していること
を特徴とする伸縮軸。
請求項１から請求項５までのいずれかに記載された伸縮軸において、
上記雄シャフトと雌シャフトとの嵌合部に、上記雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝とは異なる位相位置に形成された少なくとも一対の別の雄シャフト側軸方向溝及び雌シャフト側軸方向溝、
上記別の雄シャフト側軸方向溝と雌シャフト側軸方向溝との間に、軸方向に転動可能に挿入された複数の転動体、
上記転動体と雄シャフト側軸方向溝との間、及び、上記転動体と雌シャフト側軸方向溝との間に予圧を付与する付勢部材を備えたこと
を特徴とする伸縮軸。
請求項１から請求項６までのいずれかに記載された伸縮軸において、
上記雄シャフトが雄中間シャフトであり、
上記雌シャフトが雌中間シャフトであること
を特徴とする伸縮軸。
請求項７に記載された伸縮軸を備えたこと
を特徴とするステアリング装置。