JP5590149B2

JP5590149B2 - 伸縮軸

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Publication number: JP5590149B2
Application number: JP2012550230A
Authority: JP
Inventors: 祥史黒川
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2014-09-17
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Description

本発明は、回転トルクを伝達可能で軸方向に相対摺動可能な雄シャフトと雌シャフトを有する伸縮軸に関する。

ステアリング装置は、回転トルクを伝達可能に、且つ、軸方向に相対摺動可能に連結された雄シャフトと雌シャフトを有する、中間シャフトやステアリングシャフト等の伸縮軸を備える。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や、車体フレームとの間の相対変位を吸収するために、伸縮機能が必要である。

ステアリングシャフトは、ステアリングホイールの操舵力を車輪に伝達すると共に、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ため、伸縮機能が要求される。

近年、車体全体の剛性と走行安定性が向上したために、ステアリングホイールを操作した時に、伸縮軸の回転方向のガタツキを運転者が感じやすくなった。そこで、回転方向のガタツキと摺動抵抗が小さく、潤滑性と耐久性に優れた伸縮軸が望まれている。

そのために、雄シャフトの歯面の外周を摺動抵抗の小さな樹脂等で被覆し、潤滑剤を塗布した後に、当該雄シャフトを雌シャフトに嵌合した伸縮軸がある。図６は、従来の雄シャフトと当該雄シャフトに外嵌された雌シャフトの断面図であり、雄シャフトの被覆部に加わる面圧を示す。図６に示すように、従来の雄シャフト１６Ａ（雄スプライン軸）は、軸方向に相対摺動可能に、かつ、回転トルクを伝達可能に雌シャフト１６Ｂ（雌スプライン筒）に嵌合している。中実の雄シャフト１６Ａの突条歯６１は、突条歯６１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる樹脂製の被覆部６１でコーティングされ、歯溝４１の歯面と被覆部６１が小さな締め代を有するように歯溝４１に嵌合している。

このような従来の伸縮軸では、図６に示すように、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に作用する曲げモーメントが大きくなるため、当該両端部における面圧が大きい。従って、被覆部６１の軸方向両端部がへたり、雄シャフトと雌シャフトとの間でガタが発生する。被覆部６１が設けられていない場合であっても、同様の理由により、雄シャフトと雌シャフトとの間でガタが発生する可能性がある。特に、コラムアシスト型パワーステアリング装置では、自在継手に生じる偶力によって、中間シャフトの突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に作用する面圧が大きく雄シャフトと雌シャフトとの間でガタが発生する可能性が大きい。

特許文献１の伸縮軸は、マイカ等の板状充填剤を含有した樹脂層で雄シャフトを被覆することによって、樹脂層のへたりを抑制して、雄シャフトと雌シャフトの間のガタを抑制している。しかし、特許文献１は、雄シャフトの軸方向両端部における樹脂層に加わる面圧を考慮していない。

特許文献２の伸縮軸は、雄シャフトと雌シャフトの間に設けられたボールを備えている。ボールへの予圧力を長期に渡って維持し、長期間使用しても遊びが生じ難くするために、雌シャフトの周方向の所定領域には、弾性変形が容易な変形促進部が形成され、これによって雌シャフトを撓みやすくして、雌シャフトやボールに負荷される応力を緩和している。しかし、特許文献２は、軸方向における面圧の違いを考慮していない。

日本国特開２００８−２２２０１６号公報日本国特開２００６−１１２６２３号公報

本発明は、雄シャフトと雌シャフトが噛み合う領域における面圧が軸方向において局部的に大きくなることを抑制し、雄シャフトと雌シャフトの間のガタを抑制した伸縮軸を提供することを課題とする。

本発明の一態様によれば、伸縮軸は、複数の突条歯が形成された外周を有する雄シャフトと、複数の歯溝が形成された内周を有し、雄シャフトに外嵌された雌シャフトと、を備える。雄シャフトと雌シャフトが軸方向に相対摺動可能、且つ、雄シャフトと雌シャフトの間で回転トルクを伝達可能に、突条歯と歯溝が噛み合う。雄シャフトと雌シャフトの少なくとも一方は、突条歯と歯溝が噛み合う領域の軸方向範囲における雄シャフトと雌シャフトの前記少なくとも一方の部分の半径方向の剛性が、雄シャフトと雌シャフトの前記少なくとも一方の他の部分の半径方向の剛性よりも小さくなるように構成されている。

前記雄シャフトは、少なくとも部分的に中実シャフトであり、前記突条歯の軸方向の一端に対応する前記雄シャフトの先端部分には、前記軸方向に沿って孔が形成されている。

前記雄シャフトは、少なくとも部分的に中実シャフトであり、前記雄シャフトには、前記軸方向に沿って、且つ、前記突条歯の軸方向の全長に亘って孔が形成されていてもよい。

前記雄シャフトは、前記突条歯の軸方向範囲において縮径部を有していてもよい。当該縮径部の外径は、前記突条歯の軸方向範囲における前記雄シャフトの他の部分の外径よりも小さい。

前記雄シャフトは、中空シャフトであり、前記突条歯の軸方向の一端または両端に対応する前記雄シャフトの部分の内径は、前記雄シャフトの他の部分の内径よりも大きくてもよい。

前記雄シャフトは、中空シャフトであり、前記突条歯の軸方向の全長に亘る前記雄シャフトの部分の内径は、前記雄シャフトの他の部分の内径よりも大きくてもよい。

前記雌シャフトは、前記雌シャフトの軸方向端部且つ前記歯溝の軸方向範囲において縮径部を有する。当該縮径部の外径は、前記歯溝の軸方向範囲における前記雌シャフトの他の部分の外径よりも小さい。また、前記雄シャフトの孔と前記雌シャフトの縮径部とは、軸方向に重なり合うことなく互いに離隔している。

前記雌シャフトは、前記歯溝の軸方向の全長に亘って縮径部を有していてもよい。当該縮径部の外径は、前記雌シャフトの他の部分の外径よりも小さい。

前記雌シャフトの歯溝は、締まり嵌めにより前記雄シャフトの突条歯に外嵌していてもよい。前記雄シャフトの突条歯の歯面には、当該突条歯と前記雌シャフトの歯溝の間の摺動抵抗を減少させる被覆部が形成されていてもよい。

本発明の一態様によれば、突条歯と歯溝が噛み合う領域の軸方向範囲における雄シャフトと雌シャフトの少なくとも一方の部分の半径方向の剛性が、雄シャフトと雌シャフトの前記少なくとも一方の他の部分よりも小さい。従って、軸方向において局部的に大きな面圧が生じないようにして、雄シャフトと雌シャフトとの間のガタを抑制できる。

ステアリング装置の斜視図である。図１のステアリング装置の伸縮軸（中間シャフト）であって、一部が切り欠かれた伸縮軸の側面図である。図２の伸縮軸の拡大断面図であり、伸縮軸の雄シャフトがスリーブで被覆された例を示す。図２の伸縮軸の拡大断面図であり、伸縮軸の雄シャフトが被覆部でコーティングされた例を示す。本発明の実施例１に係る伸縮軸の雄シャフトの断面図である。図４の雄シャフトと当該雄シャフトに外嵌された雌シャフトの断面図であり、雄シャフトの被覆部に加わる面圧を示す。従来の雄シャフトと当該雄シャフトに外嵌された雌シャフトの断面図であり、雄シャフトの被覆部に加わる面圧を示す。本発明の実施例２に係る伸縮軸の雄シャフトの断面図である。本発明の実施例３に係る伸縮軸の雄シャフトの断面図である。本発明の実施例４に係る伸縮軸の雄シャフトの断面図である。本発明の実施例５に係る伸縮軸の雄シャフトの断面図である。本発明の実施例６に係る伸縮軸の雄シャフトの断面図である。図９の雄シャフトと当該雄シャフトに外嵌された雌シャフトの断面図であり、雄シャフトの被覆部に加わる面圧を示す。本発明の実施例７に係る伸縮軸の断面図である。本発明の実施例８に係る伸縮軸の断面図である。本発明の実施例９に係る伸縮軸の断面図である。本発明の実施例１０に係る伸縮軸の断面図である。本発明の実施例１１に係る伸縮軸の断面図である。本発明の実施例１２に係る伸縮軸の断面図である。本発明の実施例１３に係る伸縮軸の断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。

図１は、ステアリング装置の一例として、コラムアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置を示す。このパワーステアリング装置は、ステアリングホイール１１の操作力を軽減するために、操舵補助部２０（電動アシスト装置）を有する。操舵補助部２０は、コラム１３に取付けられている。操舵補助部２０からの操舵補助力は、ステアリングシャフトに付与され、中間シャフト１６を介して、ステアリングギヤ３０のラックを往復移動させ、タイロッド３２を介して舵輪を操舵する。

図１及び２に示すように、操舵補助部２０の前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の雌中間シャフト１６Ｂ（以下、雌シャフト）の後端部に連結されている。中間シャフト１６の雄中間シャフト１６Ａ（以下、雄シャフト）の前端部には、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が連結されている。雌シャフト１６Ｂには雌スプラインが形成され、雄シャフト１６Ａには雄スプラインが形成されて、雌シャフト１６Ｂと雄シャフト１６Ａがスプライン係合されている。

雄シャフト１６Ａは、雌シャフト１６Ｂに対して、軸方向に相対摺動可能に、且つ、回転トルクを伝達可能に結合されている。入力軸３１の前端部には、ピニオンが形成されている。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、車輪を操舵する。本発明の実施例係る伸縮軸は、中間シャフト１６に適用するのが好ましいが、ステアリング装置の任意の伸縮軸に適用することができる。

図２乃至３Ｂに示すように、雌シャフト１６Ｂは、中空筒状に形成されている。雌シャフト１６Ｂの内周には、雌シャフト１６Ｂの軸心から放射状に、複数の軸方向の歯溝４１が、伸縮範囲（伸縮ストローク）の全長にわたって、等間隔に形成されている。雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂは、例えば、炭素鋼またはアルミニウム合金で成形されている。

図３Ａは、雄シャフト１６Ａの突条歯５１が、スリーブで被覆された例を示す。スリーブは、雄シャフト１６Ａの突条歯５１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１の例である。

雄シャフト１６Ａは、回転トルクを伝達するための非円形の外周形状として、４個の軸方向の突条歯５１を有する、雄シャフト１６Ａの突条歯５１は、突条歯５１の軸方向の全長に亘って、スリーブで被覆されている。

図３Ｂは、雄シャフト１６Ａ（雄スプライン軸）の突条歯５１が、被覆部６１でコーティングされた例を示す。雄シャフト１６Ａは、回転トルクを伝達するための非円形の外周形状として、１８個の軸方向の突条歯５１を有する。雄シャフト１６Ａの突条歯５１は、突条歯５１の軸方向の全長に亘って被覆部６１でコーティングされ、突条歯５１と雌シャフト１６Ｂ（雌スプライン筒）の軸方向の歯溝４１との間の摺動抵抗が減少されてる。被覆部６１は、ゴム、例えば、天然ゴム、合成ゴム、または、天然ゴムと合成ゴムの混合物で構成することが好ましい。本発明は、相対的に摺動可能で、回転トルクを伝達可能な任意形状の雄シャフトと雌シャフトを有する伸縮軸に適用することができる。

図４は、本発明の実施例１に係る伸縮軸の雄シャフトの断面図である。図４に示すように、実施例１の雄シャフト１６Ａは、中実シャフトである。雄シャフト１６Ａの突条歯５１には、突条歯５１の軸方向の全長に亘って、突条歯５１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１が形成されている。突条歯５１の軸方向の一端（図４における左端）に対応する雄シャフト１６Ａの一端部には、軸方向に沿って孔７１が形成され、雄シャフト１６Ａの一端部の肉厚が雄シャフト１６Ａの他の部分の肉厚よりも薄くなっている。従って、孔７１の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの一端部の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。半径方向の剛性とは、半径方向の単位変形を起こすのに必要な半径方向の力で表される。

図５に示すように、図４の雄シャフト１６Ａは、歯溝４１の歯面と被覆部６１が小さな締め代を有するように嵌合し、軸方向に相対摺動可能に、且つ、回転トルクを伝達可能に雌シャフト１６Ｂに嵌合している。歯溝４１の歯面と被覆部６１との嵌合は、締まり嵌めに限定されず、隙間嵌めや止まり嵌めでもよい。

実施例１に係る伸縮軸によれば、図５に示すように、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１の軸方向の一端部加わる面圧の増加が孔７１の軸方向の範囲において抑制され、被覆部６１の軸方向の一端のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図７Ａを参照して本発明の実施例２について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図７Ａに示すように、実施例２係る雄シャフト１６Ａは、部分的に中実シャフトでる。雄シャフト１６Ａの突条歯５１には、突条歯５１の軸方向の全長に亘って、突条歯５１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１が形成されている。突条歯５１の軸方向の一端（図７Ａにおける左端）に対応する雄シャフト１６Ａの一端部には、軸方向に沿って孔７１が形成され、雄シャフト１６Ａの一端部の肉厚を薄くしている。

また、雄シャフト１６Ａには、雄シャフト１６Ａの他端（図７Ａにおける右端）から、突条歯５１の軸方向の他端（図７Ａにおける右端）に対応する雄シャフト１６Ａの部分まで、軸方向に沿って孔７２が形成され、雄シャフト１６Ａの当該部分の肉厚を薄くしている。従って、孔７１の軸方向の範囲と孔７２の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの部分の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。孔７２の径は、孔７１と径と同じであってもよい。

実施例２に係る伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１の軸方向の両端部に加わる面圧の増加が孔７１の軸方向の範囲と孔７２の軸方向の範囲において抑制され、被覆部６１の軸方向両端部のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図７Ｂを参照して本発明の実施例３について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図７Ｂに示すように、実施例３に係る雄シャフト１６Ａは、雄シャフト１６Ａの軸方向の全長に亘って孔７３が形成された中空シャフトである。雄シャフト１６Ａの突条歯５１には、突条歯５１の軸方向の全長に亘って、突条歯５１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１が形成されている。突条歯５１の軸方向の一端（図７Ｂにおける左端）に対応する雄シャフト１６Ａの一端部において、孔７３を拡げて孔７１が形成され、雄シャフト１６Ａの一端部の肉厚を薄くしている。即ち、雄シャフト１６Ａの一端部の内径は、雄シャフト１６Ａの他の部分の内径よりも大きい。

従って、孔７１の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの一端部の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。実施例３に係る伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１の軸方向の一端部に加わる面圧の増加が孔７１の軸方向の範囲において抑制され、被覆部６１の軸方向の一端のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図８Ａを参照して本発明の実施例４について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図８Ａに示すように、実施例４に係る雄シャフト１６Ａは、雄シャフト１６Ａの軸方向の全長に亘って孔７３が形成された中空シャフトである。雄シャフト１６Ａの突条歯５１には、突条歯５１の軸方向の全長に亘って、突条歯５１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１が形成されている。実施例３と同様に、突条歯５１の軸方向の一端（図８Ａにおける左端）に対応する雄シャフト１６Ａの一端部において、孔７３を拡げて孔７１が形成され、雄シャフト１６Ａの一端部の肉厚を薄くしている。

また、突条歯５１の軸方向の他端（図８Ａにおける右端）に対応する雄シャフト１６Ａの部分において、孔７３を拡げて孔７４が形成され、雄シャフト１６Ａの当該部分の肉厚を薄くしている。即ち、突条歯５１の軸方向の両端に対応する雄シャフト１６Ａの部分の内径は、雄シャフト１６Ａの他の部分の内径よりも大きい。従って孔７１の軸方向の範囲と孔７４の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの部分の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。実施例４に係る伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１の軸方向の両端部に加わる面圧が孔７１の軸方向の範囲と孔７４の軸方向の範囲において抑制され、被覆部６１の軸方向両端部のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図８Ｂを参照して本発明の実施例５について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図８Ｂに示すように、実施例５に係る雄シャフト１６Ａは、部分的に中実シャフトである。雄シャフト１６Ａの突条歯５１には、突条歯５１の軸方向の全長に亘って、突条歯５１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１が形成されている。雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の全長に亘って孔７５が形成され、雄シャフト１６Ａの肉厚を突条歯５１の軸方向の全範囲において薄くしている。

従って、突条歯５１の軸方向の全範囲における雄シャフト１６Ａの部分の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。実施例５に係る伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１全体に加わる面圧の増加が抑制され、被覆部６１のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図９と１０を参照して本発明の実施例６について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図９に示すように、実施例６に係る雄シャフト１６Ａは、雄シャフト１６Ａの軸方向の全長に亘って孔７３が形成された中空シャフトである。雄シャフト１６Ａの突条歯５１には、突条歯５１の軸方向の全長に亘って、突条歯５１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１が形成されている。雄シャフト１６Ａは、突条歯５１の軸方向の全長に亘って孔７３を拡げて孔７６が形成され、雄シャフト１６Ａの肉厚を突条歯５１の軸方向の全範囲において薄くしている。即ち、突条歯５１の軸方向の全範囲における雄シャフト１６Ａの部分の内径は、雄シャフト１６Ａの他の部分の内径よりも大きい。

従って、孔７６の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの部分の半径方向の剛性が、雄シャフト１６Ａの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。実施例６に係る伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、図１０に示すように、突条歯５１全体に加わる面圧の増加が抑制され、被覆部６１のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図１１を参照して本発明の実施例７について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図１１に示すように、実施例７に係る雄シャフト１６Ａは、実施例１と同様の構成を有する中実シャフトである。即ち、雄シャフト１６Ａの突条歯５１の軸方向の一端（図１１における左端）に対応する雄シャフト１６Ａの一端部には、軸方向に沿って孔７１が形成され、雄シャフト１６Ａの一端部の肉厚を薄くしている。

また、雌シャフト１６Ｂには、歯溝４１の軸方向の一端に対応する雌シャフト１６Ｂの一端部の外径を小さくして縮径部８１が形成され、雌シャフト１６Ｂの一端部の肉厚を薄くしている。従って、孔７１の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの一端部の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａの他の部分の半径方向の剛性よりも小さく、縮径部８１の軸方向の範囲における雌シャフト１６Ｂの一端部の半径方向の剛性は、雌シャフト１６Ｂの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。

実施例７に係る伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１の軸方向の両端に加わる面圧の増加が孔７１の軸方向の範囲と縮径部８１の軸方向の範囲において抑制され、被覆部６１の軸方向両端部のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図１２を参照して本発明の実施例８について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図１２に示すように、実施例８に係る雄シャフト１６Ａは、部分的に中実シャフトで、実施例５と同様の構成を有する。雄シャフト１６Ａの突条歯５１には、突条歯５１の軸方向の全長に亘って孔７５が形成され、雄シャフト１６Ａの肉厚を突条歯５１の軸方向の全範囲において薄くしている。

また、雌シャフト１６Ｂには、歯溝４１の軸方向の全長に亘って雌シャフト１６Ｂの外径を小さくして縮径部８２が形成され、雌シャフト１６Ｂの肉厚を歯溝４１の軸方向の全範囲において薄くしている。従って、突条歯５１の軸方向の全範囲（孔７５の軸方向の範囲）における雄シャフト１６Ａの部分の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａの軸方向の他の部分の半径方向の剛性よりも小さく、歯溝４１の軸方向の全範囲（縮径部８２の軸方向の範囲）における、雌シャフト１６Ｂの部分の半径方向の剛性は、雌シャフト１６Ｂの軸方向の全長のうちの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。

実施例８の伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１全体に加わる面圧の増加が抑制され、被覆部６１のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図１３を参照して本発明の実施例９について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図１３に示すように、実施例９に係る雄シャフト１６Ａは、雄シャフト１６Ａの軸方向の全長に亘って中空孔７３が形成された中空シャフトである。雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の全長に亘って孔７３を拡げて孔７６が形成され、雄シャフト１６Ａの肉厚を突条歯５１の軸方向の全範囲において薄くしている。さらに、突条歯５１の軸方向の一端（図１３における左端）に対応する雄シャフト１６Ａの一端部において、孔７６を拡げて孔７７が形成され、雄シャフト１６Ａの一端部の肉厚を更に薄くしている。即ち、突条歯５１の軸方向の一端に対応する雄シャフト１６Ａの一端部の内径は、突条歯５１の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの他の部分の内径よりも大きく、突条歯５１の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの他の部分の内径は、突条歯５１の軸方向の範囲外における内径よりも大きい。

また、雌シャフト１６Ｂには、歯溝４１の軸方向の一端（図９における右端）以外の歯溝４１の部分に対応する雌シャフト１６Ｂの部分の外径を小さくして縮径部８３が形成され、雌シャフト１６Ｂの当該部分の肉厚を薄くしている。従って、孔７６の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの部分の半径方向の剛性、特に、孔７７の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの部分の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａの他の部分の半径方向の剛性よりも小さく、縮径部８３の軸方向の範囲における雌シャフト１６Ｂの部分の半径方向の剛性は、雌シャフト１６Ｂの軸方向の他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。

実施例９に係る伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１全体に加わる面圧の増加が抑制され、被覆部６１のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図１４を参照して、本発明の実施例１０について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図１４に示すように、実施例１０雄シャフト１６Ａは、雄シャフト１６Ａの軸方向の全長に亘って孔７３が形成された中空シャフトである。雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の全長に亘って孔７３を拡げて孔７６が形成され、雄シャフト１６Ａの肉厚を突条歯５１の軸方向の全範囲において薄くしている。さらに、突条歯５１の軸方向の一端（図１４における左端）に対応する雄シャフト１６Ａの一端部において、孔７６を拡げて孔７７を形成し、雄シャフト１６Ａの一端部の肉厚を更に薄くしている。また、突条歯５１の軸方向の他端（図１４における右端）に対応する雄シャフト１６Ａの部分においても、孔７６を拡げて孔７８が形成され、雄シャフト１６Ａの当該部分の肉厚を更に薄くしている。

また、雌シャフト１６Ｂには、歯溝４１の軸方向の中間部分に対応する雌シャフト１６Ｂの部分の外径を小さくして縮径部８４が形成され、雌シャフト１６Ｂの当該部分の肉厚を薄くしている。従って、孔７６の軸方向の範囲、孔７７の軸方向の範囲、及び、孔７８の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの部分の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａの他の部分の半径方向の剛性よりも小さく、縮径部８４の軸方向の範囲における雌シャフト１６Ｂの部分の半径方向の剛性は、雌シャフト１６Ｂの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。

実施例１０にかかる伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１の軸方向の両端部及び軸方向の中間部に加わる面圧の増加が抑制され、被覆部６１のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図１５を参照して本発明の実施例１１について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図１５に示すように、実施例１１に係る雄シャフト１６Ａは、部分的に中実シャフトである。雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の全長に亘って孔７５が形成され、雄シャフト１６Ａの肉厚を突条歯５１の軸方向の全範囲において薄くしている。さらに、雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の一端（図１５における左端）に対応する雄シャフト１６Ａの一端部の外径と突条歯５１の軸方向の他端（図１５の右端）に対応する雄シャフト１６Ａの部分の外径を小さくして縮径部９１、９２が形成され、突条歯５１の軸方向の両端に対応する雄シャフト１６Ａの部分の肉厚を薄くしている。

また、雌シャフト１６Ｂには、歯溝４１の軸方向の全長に亘って雌シャフト１６Ｂの外径を小さくして縮径部８２が形成され、歯溝４１の軸方向の全範囲において雌シャフト１６Ｂの肉厚を薄くしている。従って、縮径部９１の軸方向の範囲と縮径部９２の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの部分の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａのよりも小さく、縮径部８２の軸方向の範囲雌シャフト１６Ｂの部分の半径方向の剛性は、雌シャフト１６Ｂの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。

実施例１１に係る伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１全体に加わる面圧の増加が抑制され、被覆部６１のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図１６を参照して本発明の実施例１２について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図１６に示すように、実施例１２に係る雄シャフト１６Ａは、部分的に中実シャフトである。雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の全長に亘って孔７５が形成され、突条歯５１の軸方向の全範囲において雄シャフト１６Ａの肉厚を薄くしている。さらに、雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の中間部分に対応する雄シャフト１６Ａの部分の外径を小さくして縮径部９３が形成され、雄シャフト１６Ａの当該部分の肉厚を薄く形成している。

また、雌シャフト１６Ｂには、歯溝４１の軸方向の全長に亘って雌シャフト１６Ｂの外径を小さくして縮径部８２が形成され、歯溝４１の軸方向の全範囲において雌シャフト１６Ｂの肉厚を薄くしている。従って、縮径部９３の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの部分の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａの他の部分の半径方向の剛性よりも小さく、縮径部８２の軸方向の範囲における雌シャフト１６Ｂの部分の半径方向の剛性は、雌シャフト１６Ｂの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。

実施例１２に係る伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１全体に加わる面圧の増加が抑制され、被覆部６１のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。

次に、図１７を参照して本発明の実施例１３について説明する。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。

図１７に示すように、実施例１３に係る雄シャフト１６Ａは、部分的に中実シャフトである。雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の全長に亘って孔７５が形成され、突条歯５１の軸方向の全範囲においての雄シャフト１６Ａの肉厚を薄くしている。さらに、雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の一端（図１７における左端）に対応する雄シャフト１６Ａの一端部の外径を小さくして縮径部９１が形成され、雄シャフト１６Ａの一端部の肉厚を薄くしている。

また、雌シャフト１６Ｂには、歯溝４１の軸方向の全長に亘って雌シャフト１６Ｂの外径を小さくして縮径部８２が形成され、歯溝４１の軸方向の全範囲において雌シャフト１６Ｂの肉厚を薄くしている。従って、縮径部９１の軸方向の範囲における雄シャフト１６Ａの一端部の半径方向の剛性は、雄シャフト１６Ａの他の部分の半径方向の剛性よりも小さく、縮径部８２の軸方向の範囲における雌シャフト１６Ｂの部分の半径方向の剛性は、雌シャフト１６Ｂの他の部分の半径方向の剛性よりも小さい。

実施例１３に係る伸縮軸によれば、突条歯５１と歯溝４１が噛み合う領域の軸方向の両端部に大きな曲げモーメントが作用しても、突条歯５１全体に加わる面圧の増加が抑制され、被覆部６１のへたりや雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂの間のガタが抑制される。上記実施例１１〜１３の縮径部９１〜９３は、例えば図９に示されるような中空の雄シャフト１６Ａに形成されてもよい。

上記実施例では、スプラインを有する伸縮軸に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、セレーションを有する伸縮軸に適用してもよい。上記実施例では、雄シャフト１６Ａの突条歯５１に摺動抵抗を減少させる被覆部６１が形成されているが、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１に被覆部６１を形成してもよい。また、雄シャフト１６Ａの突条歯５１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の両方に、被覆部６１を形成してもよい。さらに、雄シャフト１６Ａまたは雌シャフト１６Ｂ全体を、被覆部６１と同一の材質で成形してもよい。或いは、雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂのいずれにも被覆部６１を形成しなくてもよい。

また、上記実施例では、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、本発明は、ステアリングシャフト等、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、電動アシスト装置２０を有するステアリング装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、電動アシスト装置を有さないステアリング装置に適用してもよい。

本発明は、２０１１年１１月３０日出願の日本特許出願２０１１−２６３１２１号に基づき、その内容は参照としてここに取り込まれる。

本発明は、相対的に摺動可能で、回転トルクを伝達可能な雄シャフトと雌シャフトを有する伸縮軸に適用可能である。

１６中間シャフト
１６Ａ雄中間シャフト（雄シャフト）
１６Ｂ雌中間シャフト（雌シャフト）
４１歯溝
５１突条歯
６１被覆部
７１〜７８孔
８１〜８４，９１〜９３縮径部

Claims

複数の突条歯が形成された外周を有する雄シャフトと、
複数の歯溝が形成された内周を有し、前記雄シャフトに外嵌された雌シャフトと、を備え、
前記雄シャフトと前記雌シャフトが軸方向に相対摺動可能、且つ、前記雄シャフトと前記雌シャフトの間で回転トルクを伝達可能に、前記突条歯と前記歯溝が噛み合い、
前記雄シャフトと雌シャフトの少なくとも一方は、前記突条歯と歯溝が噛み合う領域の軸方向範囲における前記雄シャフトと雌シャフトの前記少なくとも一方の部分の半径方向の剛性が、前記雄シャフトと雌シャフトの前記少なくとも一方の他の部分の半径方向の剛性よりも小さくなるように構成されており、
前記雄シャフトは、少なくとも部分的に中実シャフトであり、
前記突条歯の軸方向の一端に対応する前記雄シャフトの先端部分には、前記軸方向に沿って孔が形成されており、
前記雌シャフトは、前記雌シャフトの軸方向端部且つ前記歯溝の軸方向範囲において縮径部を有し、当該縮径部の外径は、前記歯溝の軸方向範囲における前記雌シャフトの他の部分の外径よりも小さく、且つ、前記雄シャフトの前記孔と前記雌シャフトの前記縮径部とは、軸方向に重なり合うことなく互いに離隔している、伸縮軸。