WO2003104062A1 - 車両ステアリング用伸縮軸、及びカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸 - Google Patents

Abstract

　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に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸は、雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも１対の軸方向溝の間に、予圧用の弾性体を介して、転動体を嵌合し、前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、他の少なくとも１対の軸方向溝の間に、摺動体を嵌合している。予圧用の弾性体は、操舵トルクが所定以下の時、予圧作用を行って低剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、摺動体は、一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮する。

Description

車両ステアリング用伸縮軸、 及びカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸

技術分野

本発明は、 車両ステアリング用伸縮軸、 及びカルダン軸継手付き車両 ング用伸縮軸に関する。

明 田

背景技術

車両用ステアリング装置においては、 中間シャフトは、 例えば、 ステアリング シャフト側に設けたカルダン軸継手と、 ステアリングギヤ側に設けたカルダン軸 継手との間に設けてある。

中間シャフトは、 互いに回転不能且つ摺動自在にスプライン嵌合等した雄軸と 雌軸とからなり、 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、 ガ夕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、 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。

中間シャフトでは、 車輪側やエンジンルームから車室内に伝わる不快な 「音」 や 「振動」 を遮断するため、 例えば、 ドイツ特許公開公報 D E 1 9 9 0 5 3 5 0 A 1号公報に於いては、 中間シャフトとカルダン軸継手のヨークとの間に、 緩衝 機構を設けている。

この緩衝機構では、 中間シャフトとカルダン軸継手のヨークとの間に、 内環と 外環の間にゴムを充填した緩衝部材を設けている。 操舵トルクが所定以下の時、 この緩衝部材によって、 エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝 して低減できるようになつている。 なお、 ヨーク側に、 切欠きを形成し、 中間シャフト側に、 係合部材 （突起状力 ム） を設けている。 これにより、 操舵トルクが所定以下の時、 係合部材が切欠き に係合せず、 操舵トルクが上昇して所定以上の時には、 係合部材が切欠きに係合 して、 操舵トルクを伝達できるため、 キレのある操舵感を得ることができるよう になっている。

上記のように、 カルダン軸継手付き中間シャフトは、 操舵トルク伝達機能、 伸 縮機能に加えて、 緩衝機能をも備えている。

しかしながら、 上記の緩衝機構は、 カルダン軸継手のヨークに設ける必要があ ることから、 緩衝機構の分だけ有効利用スペースが削減されてしまい、 比較的狭 い箇所にも拘わらず、スペースの有効利用を図れないといったことがある。また、 部品点数や製造コストの低減を図れないといったこともある。

また、 自動車の操舵機構部の伸縮軸には、 自動車が走行する際に発生する軸方 向の変位を吸収し、 ステアリングホイール上にその変位や振動を伝えない性能が 要求される。 さらに、 運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るた めにステアリングホイールの位置を軸方向に移動し、 その位置を調整する機能が 要求される。

これら何れの場合にも、 伸縮軸は、 ガタ音を低減することと、 ステアリングホ ィール上のガタ感を低減することと、 軸方向の摺動動作時における搢動抵抗を低 減することとが要求される。

このようなことから、 従来、 伸縮軸の雄軸に、 ナイロン膜をコ一ティングし、 搢動部にグリースを塗布し、 金属騒音、 金属打音等を吸収または緩和するととも に、 摺動抵抗の低減と回転方向ガタの低減を行ってきた。

しかし、 使用経過によりナイロン膜の摩耗が進展して回転方向ガ夕が大きくな るといったことがある。また、エンジンルーム内の高温にさらされる条件下では、 ナイロン膜は、 体積変化し、 摺動抵抗が著しく大きくなつたり、 摩耗が著しく促 進されたりするため、 回転方向ガタが大きくなるといったことがある。 このようなことから、 独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号公報では、 雄軸の外 周面と雌軸の内周面とに夫々形成した複数対の軸方向溝の間に、 両軸の軸方向相 対移動の際に転動するトルク伝達部材 （球状体） が嵌合してある。

さらに、 この独国特許では、 トルク伝達部材 (球状体) の径方向内方又は外方 と、 各対の軸方向溝との間に、 トルク伝達部材 （球状体） を介して雄軸と雌軸に 予圧を付与するための予圧用の弾性体 （板パネ） が設けてある。

これにより、 トルク非伝達時 （搐動時） には、 板パネにより、 トルク伝達部材 (球状体） を雌軸に対してガタ付きのない程度に予圧しているため、 雄軸と雌軸 の間のガタ付きを防止することができ、 雄軸と雌軸は、 ガ夕付きのない安定した ·摺 荷重で軸方向に摺動することができる。

また、 トルク伝達時には、 板パネにより、 トルク伝達部材 (球状体) を周方向 に拘束できるようになつているため、 雄軸と雌軸は、 その回転方向のガ夕付きを 防止して、 高剛性の状態でトルクを伝達することができる。

しかも、 上記独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号公報の図 1乃至図 5に開示し た構造では、 一組のトルク伝達部材 （球状体） を予圧する一つの板パネと、 周方 向に隣接する他の一組のトルク伝達部材 （球状体） を予圧する他の板パネとは、 周方向に延びる円弧状の連結部 （ウェブ） によって、 周方向に連結してある。 この連結部 （ウェブ） は、 上記の二つの板パネに互いに引張力又は圧縮力を与 えて、 二つの板パネに予圧を発生させるためである。

なお、 上記独国特許公報中図 6及び図 7に開示した構造では、 二つの板パネを 連結部 （ウェブ） により連結することなく、 板パネと軸方向溝との間に、 別途の 弾性体が介装してあり、 これにより、 径方向に予圧を発生させている。

しかしながら、上記特許文献 1に開示した構造では、第 1には、雄軸 ·球状体 · 雌軸の間に予圧を発生させるため、 板パネは、 その曲率と軸方向溝の曲率とを変 えて介装している。 そのため、 板パネは、 その撓み量を大きくとることができな い'。なお、加工精度のバラツキがある場合には、この程度の板パネの撓み量では、 この加工精度のバラツキを許容することができない。

また、 第 2には、 トルクが入力された時、 雄軸、 板パネ、 球状体、 及び、 雌軸 は、 互いに狭まりあってトルクを伝達するため、 球状体と板パネとの接触点は、 非常に高い面圧となる。 即ち、 トルク伝達時には、 板パネに高い応力が発生する ことから、 板パネの永久変形による 「へたり」 を招来し、 長期にわたる予圧性能 の維持が困難になり、 ステアリングシャフトの長寿命化が阻まれる虞れがある。 さらに、第 3には、 トルク伝達時、板パネが軸方向溝から周方向に横滑りして、 伝達トルクの低下を招いたり、 ヒステリシスの大きさを管理できず、 ヒステリシ スが過大に発生したりするといつた虞れがある。

さらに、 第 4には、 トルクを負荷していない時、 雄軸 ·球状体 ·板パネ ·雌軸 の間では、 その接触点が同一線上にないことから、 トルクを負荷するに従って、 接触角が変化してしまい、 その結果、 ステアリングシャフトに必要なリニアな捩 り特性を得ることができないだけでなく、 適正なヒステリシスをも得ることがで きない虞れがある。

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、 ガタ付きを確 実に防止しながら、 安定した摺動荷重により摺動できると共に、 高剛性の状態で トルクを伝達でき、 しかも、 スペースの有効利用や部品点数削減を図りつつ、 二 段階又は三段階の捩り剛性特性を備えた車両ステァリング用伸縮軸、 及びカルダ ン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸を提供することを第 1の目的とする。 発明の開示

上記の第 1目的を達成するため、 第 1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に且つ摺動自在に 嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも 1対の軸方向溝 の間に、 予圧用の弾性体を介して、 転動体を嵌合し、 前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、 他の少なくとも 1対の軸方 向溝の間に、 搐動体を嵌合し、

操舵トルクが所定以下の時、 前記予圧用の弾性体は、 予圧作用を行って低剛性 特性を発揮する一方、 操舵トルクが所定以上の時、 前記摺動体は、 前記一対の軸 方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮し、 これにより、 低剛性特性、 及び 高剛性特性の二段階の捩り剛性特性を備えることを特徴とする。

このように、 本第 1発明によれば、 トルク非伝達時には、 2種類の転動体と摺 動体を用いていると共に、 弾性体により、 転動体を雌軸に対してガ夕付きのない 程度に予圧しているため、 雄軸と雌軸の間のガタ付きを確実に防止しながら、 雄 軸と雌軸は、 安定した摺動荷重により軸方向に搢動することができる。

トルク伝達時、摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して拘束でき、さらに、 弾性体により転動体を周方向に拘束できるため、 雄軸と雌軸の間の回転方向ガタ 付きを確実に防止しながら、 高剛性の状態でトルクを伝達することができる。 また、 操舵トルクが所定以下の時、 予圧用の弾性体は、 予圧作用を行って低剛 性特性を発揮する一方、 操舵トルクが所定以上の時、 摺動体は、 一対の軸方向溝 に周方向に係合して高剛性特性を発揮する。

即ち、 操舵トルクが所定以下の時、 弾性体は、 予圧作用により、 エンジンルー ムから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減する一方、 操舵トルクが上昇 して所定以上の時、 摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して操舵トルクを伝 達できるため、 キレのある操舵感を得ることができる。

従って、 トルク伝達 '摺動機構が緩衝機構をも兼ねることから、 スペースの有 効利用、 部品点数削減、 及び製造コストの低減を図りつつ、 二段階の捩り剛性特 性を備えた伸縮軸を提供することができる。

また、 第 2発明に係るカルダン軸継手付き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に且つ摺動自在に嵌合 し、 カルダン軸継手のヨークを連結したカルダン軸継手付き車両ステアリング用 伸縮軸において、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも 1対の軸方向溝 の間に、 予圧用の弾性体を介して、 転動体を嵌合し、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、 他の少なくとも 1対の軸方 向溝の間に、 搢動体を嵌合し、

前記ヨークと、 前記雄軸又は雌軸の一方との間に、 緩衝部材を介装し、 前記ヨークに、 被係合部を形成する一方、 前記雄軸又は雌軸の一方に、 当該被 係合部に係脱自在の係合部材を設け、

操舵トルクが所定以下の時、 前記係合部材は前記被係合部に係合せず、 前記緩 衝部材は、 緩衝作用を行って低剛性特性を発揮し、 操舵トルクが所定の中間範囲 の時、 前記予圧用の弾性体は、 予圧作用を行って中剛性特性を発揮する一方、 操 舵トルクが所定以上の時、前記係合部材は前記被係合部に係合し、前記搐動体は、 前記一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮し、 これにより、 低剛 性特性、 中剛性特性、 及び高剛性特性の三段階の捩り剛性特性を備えることを特 徵とする。

このように、 本第 2発明によれば、 操舵トルクが所定以下の時、 係合部材は被 係合部に係合せず、 緩衝部材は、 緩衝作用を行って低剛性特性を発揮し、 操舵ト ルクが所定の中間範囲の時、 予圧用の弾性体は、 予圧作用を行って中剛性特性を 発揮する一方、 操舵トルクが所定以上の時、 係合部材は被係合部に係合し、 摺動 体は、 一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮する。

即ち、 操舵トルクが所定以下の時、 係合部材は被係合部に係合せず、 緩衝部材 によって、 エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減でき、 操舵トルクが所定の中間範囲の時、 予圧用の弾性体は、 予圧作用によって、 捩り 剛性を段階的に高くする一方、 操舵トルクが上昇して所定以上の時、 係合部材は 被係合部に係合し、 摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して操舵トルクを伝 達するため、 キレのある操舵感を得ることができる。 ' 従って、伸縮軸がトルク伝達'摺動 '緩衝機構を兼ね備えている場合に、別途、 ヨーク側にも緩衝機構を設けることにより、 三段階の捩り剛性特性を備えた伸縮 軸を提供することができる。

本願第 3発明の目的は、 安定した摺動荷重を実現すると共に、 回転方向ガ夕付 きを確実に防止して、 高剛性の状態でトルクを伝達でき、 しかも、 板パネの撓み 量を比較的大きくすることができ、 予圧性能の耐久性を向上することができ、 ヒ ステリシスが過大になることを防止し、 ステア'」ングシャフトに必要なリニアな 捩り特性を得ることができる、 車両ステアリング用伸縮軸を提供することにある。 本第 3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に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用 伸縮軸において、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した少なくとも一列の軸 方向溝の間に、 弾性体を介して、 第 1トルク伝達部材を介装し、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した他の少なくとも一列 の軸方向溝の間に、 第 2トルク伝達部材を介装し、

前記弾性体は、

前記第 1トルク伝達部材に接触する伝達部材側接触部と、

当該伝達部材側接触部に対して、 略周方向に所定間隔をおいて離間してあると 共に、 前記雄軸又は雌軸の軸方向溝の溝面に接触する溝面側接触部と、

前記伝達部材側接触部と当該溝面側接触部を相互に離間する方向に弾性的に 付勢する付勢部と、 を有することを特徴とする。

このように、 本第 3発明によれば、 弾性体は、 第 1トルク伝達部材に接触する 伝達部材側接触部と、 この伝達部材側接触部に対して、 略周方向に所定間隔をお いて離間してあると共に、 雄軸又は雌軸の軸方向溝の溝面に接触する溝面側接触 部と、 伝達部材側接触部と溝面側接触部を相互に離間する方向に弾性的に付勢す る付勢部と、 を有している。 従って、 弾性体は、 その伝達部材側接触部が付勢部 を介して十分に撓むことができ、 撓み量を十分に確保することができる。

また、第 1トルク伝達部材以外に、第 2トルク伝達部材を備えていることから、 トルク伝達時には、 第 2トルク伝達部材の方が弾性体に過大な負荷 （応力） がか かるより先に雄軸と雌軸の軸方向溝に接触し、 第 2トルク伝達部材が主として 1、 ルクを伝達することができるため、 第 1トルク伝達部材及び弾性体には、 過大な 負荷 （応力） がかかることがない。

さらに、 弾性体は、 上記のように、 撓み量を十分に確保することができると共 に、 第 1トルク伝達部材及び弾性体には、 過大な負荷 （応力） がかかることがな いことから、 トルク伝達時に、 第 1トルク伝達部材と弾性体との接触部に発生す る応力を緩和することができ、 これにより、 高い応力が発生することがなく、 永 久変形による 「へたり」 を防止して、 長期にわたり予圧性能を維持することがで ぎる。

さらに、 弾性体は、 その伝達部材側接触部が第 1トルク伝達部材に接触してい ると共に、 その溝面側接触部が軸方向溝の溝面に接触していることから、 弾性体 は、 軸方向溝に嵌り合うような状態になっている。 従って、 トルク伝達時に、 弾 性体全体が軸方向溝から周方向に横滑りし難くなること力 ^ら、 伝達トルクの低下 を招くことがなく、 また、 ヒステリシスが過大になることを防止することができ る。

さらに、 トルクの負荷状態に拘わらず、雄軸 ·球状体 ·弾性体 ·雌軸の間では、 その接触点が同一線上に留まることから、 接触角が変化することがなく、 これに より、 ステアリングシャフトに必要なリニァな捩り特性を得ることができ、 リニ ァで高剛性感のある操舵特性を得ることができる。

なお、 雄軸、 雌軸、 及び弾性体の製造誤差は、 弾性体の弾性変形により吸収す ることができるため、 溝部の機械加工をする必要がなくなり、 低コスト化を図る ことができる。

また、 第 3発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、 好ましくは前記第 1トル ク伝達部材は、 前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体であり、 前記第 2トルク伝達部材は、 前記両軸の軸方向相対移動の際に滑り摺動する搢 動体であるとすることができる。 このように、 第 1トルク伝達部材は、 両軸の軸 方向相対移動の際に転動する転動体であり、 第 2トルク伝達部材は、 両軸の軸方 向相対移動の際に滑り摺動する摺動体であることから、 トルク伝達時には、 摺動 体の第 2トルク伝達部材の方が弾性体に過大な負荷 （応力） がかかるより先に雄 軸と雌軸の軸方向溝に接触し、 摺動体の第 2トルク伝達部材が主としてトルクを 伝達することができるため、 転動体の第 1トルク伝達部材及び弾性体には、 過大 な負荷 （応力） がかかることがない。 従って、 セット時及びトルク伝達時には、 転動体と弾性体との接触部に発生する応力を緩和することができ、 永久変形によ る 「へたり」 を防止して、 長期にわたり予圧性能を維持することができる

さらに、 本第 3発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、 好ましくは前記弾性 体の付勢部は、 前記伝達部材側接触部と前記溝面側接触部との間で折曲した折曲 形状とすることができる。 このように、 弾性体の付勢部は、 伝達部材側接触部と 溝面側接触部との間で折曲した折曲形状であり、 この折曲形状の付勢部によって、 伝達部材側接触部と溝面側接触部を相互に離間するように弹性的に付勢するこ とができる。

さらに、 本第 3発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、 好ましくは前記雄軸 又は雌軸の軸方向溝は、 前記弾性体の溝面側接触部に接触する平面状側面と、 当 該平面状側面に連接した底面とを有し、

前記弾性体は、 当該軸方向溝の底面に対向した底部を有し、

当該軸方向溝の底面に、 当該弾性体の底部を接触状態にするか、 又は、 当該軸 方向溝の底面と、 当該弾性体の底部との間隔を所定間隔に設定することができる。 このように、 弾性体は、 軸方向溝の底面に対向した底部を有し、 軸方向溝の底面 に、 弾性体の底部を接触状態にするか、 又は、 軸方向溝の底面と、 弾性体の底部 との間隔を所定間隔に設定している。 従って、 軸方向溝の底面に、 弾性体の底部を必要に応じて接触させることによ り、 ヒステリシスをコント口一ルすることができ、 所望のヒステリシスを得るこ とができる。

即ち、 ヒステリシスは、 各車両の操舵性能とのマッチングによって種々変える 必要がある。 具体的には、 軸方向溝の底面に、 弾性体の底部を接触状態に設定し ている場合には、 軸方向溝と弾性体が相対的に移動した際にフリクションが発生 し、 ヒステリシスを比較的大きく設定することができる。 一方、 軸方向溝の底面 と、 弾性体の底部の間隔を所定間隔に設定している場合には、 軸方向溝と弾性体 が相対的に移動した際にフリクションが発生することがなく、 ヒステリシスを比 較的小さく設定することができる。

さらに、 本第 3発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、 好ましくは前記弾性 体の付勢部は、 前記伝達部材側接触部と前記溝面側接触部とは、 別体であって、 異なる材料から形成することができる。 このように、 請求項 5によれば、 弾性体 の付勢部は、 伝達部材側接触部と溝面側接触部とは、 別体であって、 異なる材料 から形成してあることから、 トルク伝達時に、 付勢部に発生する応力を比較的小 さくすることができる。

さらに、 本第 4発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、 好ましくは前記弹性 体は、 前記伝達部材側接触部、 前記溝面側接触部、 及び前記付勢部以外に、 別体 であって異なる材料から形成してある第 2付勢部を有する。 このように、 弾性体 は、 伝達部材側接触部、 溝面側接触部、 及び付勢部以外に、 別体であって異なる 材料から形成してある第 2付勢部を有していることから、 2個の付勢部により、 所望の高剛性感のある操舵特性を得ることができる。

さらに、 本第 4発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、 好ましくは前記弾性 体は、 板パネからなる。 このように、 弾性体は、 板パネからなることから、 製造 コストを抑制しつつ、 所望の高剛性感のある操舵特性を得ることができる。

さらに、 本第 4発明に係る車両ステアリング用伸縮軸は、 好ましくは別体であ つて異なる材料から形成してある前記付勢部、 及び別体であって異なる材料から 形成してある前記第 2付勢部は、 ゴム又は合成樹脂から形成してある。 このよう に、 別体であって異なる材料から形成してある付勢部、 及び別体であって異なる 材料から形成してある第 2付勢部は、 ゴム又は合成樹脂から形成してあることか ら、 トルク伝達時に付勢部に発生する応力を比較的小さくすることができ、また、 所望の高剛性感のある操舵特性を得ることができる。

さらに、 本第 4発明に係る車両ステアリング用侔縮軸は、 好ましくは前記雄軸 の軸方向溝、 前記雌軸の軸方向溝、 前記弾性体、 及び前記第 1トルク伝達部材の 間には、潤滑剤が塗布してある。 このように、雄軸の軸方向溝、雌軸の軸方向溝、 弾性体、 及び第 1トルク伝達部材の間には、 潤滑剤が塗布してあることから、 ト ルク非伝達時 （摺動時）、 雄軸と雌軸は、 ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸 方向に摺動することができる。

以上から、本第 4発明によれば、弾性体に発生する応力を軽減することにより、 弾性体の 「へたり」 を防止し、 長期にわたって求める予圧性能を維持することが できる。 また、 寸法精度を厳しくする必要がなく、 低コストを実現することがで きる。 さらに、 弾性体と軸方向溝とのフリクションをコントロールすることがで きる構造なので、 求められる操舵性能を容易に得ることができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車 の操舵機構部の概略的側面図である。

図 2は、 本発明の第 1実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両二

用侔縮軸の縦断面図である。

図 3は、 図 2に示した車両ステアリング用伸縮軸の分解斜視図である。

図 4は、 図 2の I I I _ I I 'I線に沿つた横断面図である。

図 5は、 操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ （その 1 ) である。 図 6は、 操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ （その 2 ) である。 図 7は、 操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ （その 3 ) である。 図 8は、 本発明の第 1実施形態の第 1変形例について図 4と同様な横断面図で ある。

図 9は、 本発明の第 1実施形態の第 2変形例について図 4と同様な横断面図で ある。

図 1 0は、 本発明の第 1実施形態の第 3変形例について図 4と同様な横断面図 である。

図 1 1は、 本発明の第 1実施形態の第 4変形例について図 4と同様な横断面図 である。

図 1 2 Aは、 本発明の第 2実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリ ング用伸縮軸の縦靳面図であり、 図 1 2 Bは、 図 1 2 Aの b— b線に沿った横断 面図である。

図 1 3 Aは、 図 1 2 A、 1 2 Bに示したカルダン軸継手付き車両ステアリング 用伸縮軸のサブ組立の部分切欠き断面を含む側面図であり、 図 1 3 Bは、 雌軸の 部分切欠き断面を含む側面図であり、 図 1 3 Cは、 図 1 3 Bの雌軸を左方から視 た雌軸の正面図である。

図 1 4は、 第 2実施形態に係る操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフで ある。

図 1 5 Aは、 本発明の第 3実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリ ング用伸縮軸の縦断面図であり、 図 1 5 Bは、 図 1 5 Aの b— b線に沿った横断 面図である。

図 1 6 Aは、 本発明の第 3実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリ ング用伸縮軸の縦断面図であり、 図 1 6 Bは、 図 1 6 Aの b— b線に沿った横断 面図である。

図 1 7は、 図 1 5 Aに示したカルダン軸継手付き車両ステアリン'グ用伸縮軸の 雌軸の部分切欠き断面を含む側面図である。

図 1 8 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縦断 面図であり、 図 1 8 Bは、 弾性体である板パネの斜視図である。

図 1 9は、 図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図である。

図 2 0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拡大部 分断面図であり、 トルク非伝達時を示す。

図 2 1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拡大部 分断面図であり、 トルク伝達時を示す。

図 2 2 A、 2 2 B、 2 2 Cは、 夫々、 本発明の第 4実施の形態で使用する板バ ネの撓み状態を示す模式図である。

図 2 3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横断面 図である （図 1 8 Aの X _ X線に沿った横断面図に相当）。

図 2 4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横断面 図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 2 5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横断面 図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 2 6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横断面 図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 2 7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横断面 図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 2 8は、 本発明の第 1 0実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 2 9は、 本発明の第 1 1実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 3 0は、 本発明の第 1 2実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。 図 3 1は、 本発明の第 1 3実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 3 2は、 本発明の第 1 4実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 3 3は、 本発明の第 1 5実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 3 4は、 本発明の第 1 6実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 3 5は、 本発明の第 1 7実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 3 6は、 本発明の第 1 8実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

図 3 7は、 独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号に係る車両ステアリング用伸縮 軸の拡大部分断面図であり、 トルク非伝達時を示す。

図 3 8は、 独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号に係る車両ステァリング用伸縮 軸の拡大部分断面図であり、 トルク伝達時を示す。

図 3 9 A、 3 9 Bは、 夫々、 独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号で使用する板 バネの撓み状態を示す模式図である。 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。

(車両用ステアリングシャフトの全体構成）

図 1は、 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適用した自動 車の操舵機構部の側面図である。

図 1において、 車体側のメンバ 1 0 0にアツパブラケット 1 0 1とロアブラケ ット 1 0 2とを介して取り付けられたアツパステアリングシャフト部 1 2 0 (ス テアリングコラム 1 0 3と、 ステアリングコラム 1 0 3に回転自在に保持された スァリングシャフト 1 0 4を含む） と、 ステアリングシャフト 1 0 4の上端に装 着されたステアリングホイール 1 0 5と、 ステアリングシャフト 1 0 4の下端に ユニバーサルジョイント 1 0 6を介して連結された口アステアリングシャフト 部 1 0 7と、 口アステアリングシャフト部 1 0 7に操舵軸継手 1 0 8を介して連 結されたピニオンシャフト 1 0 9と、 ピニオンシャフト 1 0 9に連結したステア リングラック軸 1 1 2と、 このステアリングラック軸 1 1 2を支持して車体の別 のフレーム 1 1 0に弾性体 1 1 1を介して固定されたステアリングラック支持 部材 1 1 3とから操舵機構部が構成されている。

1 0 7が本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸 （以後、 伸縮軸と 記す） を用いている。 ロアステアリングシャフト部 1 0 7は、 雄軸と雌軸とを嵌 合したものであるが、 このようなロアステアリングシャフト部 1 0 7には自動車 が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、 ステアリングホイール 1 0 5上 にその変位や振動を伝えない性能が要求される。 このような性能は、 車体がサブ フレーム構造となっていて、 操舵機構上部を固定するメンバ 1 0 0とステアリン グラック支持部材 1 1 3が固定されているフレーム 1 1 0が別体となっており ステアリングラック支持部材 1 1 3がゴムなどの弾性体 1 1 1を介してフレー ム 1 1 0に締結固定されている構造の場合に要求される。 また、 その他のケース として操舵軸継手 1 0 8をピニオンシャフト 1 0 9に締結する際に作業者が、 伸 縮軸をいつたん縮めてからピニオンシャフト 1 0 9に嵌合させ締結させるため 伸縮機能が必要とされる場合がある。 さらに、 操舵機構の上部にあるアツパステ ァリングシャフト部 1 2 0も、 雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、 このよう なアツパステアリングシャフト部 1 2 0には、 運転者が自動車を運転するのに最 適なポジションを得るためにステアリングホイール 1 0 5の位置を軸方向に移 動し、 その位置を調整する機能が要求されるため、 軸方向に伸縮する機能が要求 される。 前述のすべての場合において、 伸縮軸には嵌合部のガ夕音を低減するこ とと、 ステアリングホイール 1 0 5上のガタ感を低減することと、 軸方向摺動時 における搐動抵抗を低減することが要求される。

(第 1実施の形態）

図 2は、 本発明の第 1実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング 用伸縮軸の縦断面図である。 図 3は、 図 2に示した車両ステアリング用伸縮軸の 分解斜視図である。 図 4は、 図 2の I I I— I I I線に沿った横断面図である。 図 5は、操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ（その 1 )である。図 6は、 操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ （その 2 ) である。 図 7は、 操舵ト ルクと回転角度との関係を示すグラフ （その 3 ) である。

図 2に示すように、 車両ステアリング用伸縮軸 （以後、 伸縮軸と記す） は、 相 互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した雄軸 1と雌軸 2とからなる。

雄軸 1は、 ステアリングホイール側のカルダン軸継手 2 0のヨーク 2 1に連結 してあり、 雌軸 2は、 ステアリングギヤ側のカルダン軸継手 2 2のヨーク 2 3に 連結してある。

図 3に示すように、 雄軸 1の外周面には、 周方向に 1 2 0度間隔で等配した 3 対の略円弧状の軸方向溝 3， 4が延在して形成してある。 対応して雌軸 2の内周 面にも、 周方向に 1 2 0度間隔で等配した 3対の略円弧状の軸方向溝 5 , 6が延 在して形成してある。

各対において、 雄軸 1の略円弧状の軸方向溝 3と、 雌軸 2の略円弧状の軸方向 溝 5との間に、 予圧用の波形形状の板パネ 9を介して、 複数個のポール 7 (球状 転動体） が転動自在に嵌合してある。 なお、 雄軸 1の各軸方向溝 3の両側には、 この板パネ 9を係止するための段部 3 aが形成してある。

雄軸 1の略円弧状の軸方向溝 4と、 これに対応する雌軸 2の略円弧状の軸方向 溝 6との間には、 ニードルローラ一 8 (搢動体） が摺動自在に嵌合してある。 各板パネ 9は、 トルク非伝達時には、 ポール 7とニードルローラ一 8を雌軸 2 に対してガタ付きのない程度に予圧する一方、 トルク伝達時には、 弾性変形して ボール 7を雌軸 2の間で周方向に拘束する働きをするようになっている。

雄軸 1の端部には、 周方向溝 1 0が形成してある。 これにより、 周方向溝 1 0 に、 ストッパープレ一ト 1 1を嵌め合わせ、 ニードルローラー 8を軸方向溝 3 , 4の内方側の端面との間にはさみ込む形で軸方向に固定している。 軸方向溝 3 , 4の内方側の端面は軸に対して傾斜していても、 もしくはほぼ直角.でも良い。 さらに、 図 4に示すように、 板パネ 9は、 各々その両端部の凹部 9 cで雄軸 1 の軸方向溝 3の両側の段部 3 aに係止してあり、 これにより、 トルク伝達時、 板 パネ 9全体が周方向に移動できないようになっている。

以上のように構成した伸縮軸では、 トルク非伝達時には、 「転がり用」 と 「滑 り用」 にそれぞれボール 7とニードル口一ラ一 8を用いていると共に、 板バネ 9 により、 ポール 7を雌軸 2に対してガタ付きのない程度に予圧しているため、 雄 軸 1と雌軸 2の間のガタ付きを確実に防止することができると共に、 雄軸 1と雌 軸 2は、 ガタ付きのない安定した搢動荷重で軸方向に摺動することができる。

トルク伝達時には、 図 4に示すように、 雄軸 1と雌軸 2の間に介装されている ニードルローラー 8が主なトルク伝達の役割を果たす。 例えば、 雄軸 1からトル クが入力された場合、 初期の段階では、 板バネ 9の予圧がかかっているため、 ガ 夕付きはなく、 板パネ 9がトルクに対する反力を発生させてトルクを伝達する。 この時は、雄軸 1 ·板パネ 9 'ボール 7，雌軸 2間のトルク伝達荷重と、雄軸 1 · ニードルローラ一 8 ·雌軸 2間のトルク伝達荷重がつりあった状態で全体的なト ルク伝達がなされる。

さらにトルクが増大していくと、 図 4に示すように、 雄軸 1 'ニードルローラ 一 8 '雌軸 2間の回転方向の隙間は、 雄軸 1 '板パネ 9 'ポール 7 '雌軸 2間の 隙間に比べて、 小さく設定してあるため、 ニードルローラー 8は、 ポール 7に比 ベて、 強く反力を受けて、 ニードルローラー 8が主にトルクを雌軸 2に伝える。 そのため、 雄軸 1と雌軸 2の回転方向ガ夕を確実に防止するとともに、 高剛性の 状態でトルクを伝達することができる。

また、 操舵トルクが所定以下の時、 予圧用の各板パネ 9は、 予圧作用を行って 低剛性特性を発揮する一方、 操舵トルクが所定以上の時、 各ニードルローラー 8 は、 一対の軸方向溝 4 , 6に周方向に係合して、 高剛性特性を発揮する。

即ち、 操舵トルクが所定以下の時、 板パネ 9は、 予圧作用により、 エンジンル ームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減する一方、 操舵トルクが上 昇して所定以上の時、 ニードルローラ一 8がそれぞれ一対の軸方向溝 4 , 6に周 方向に係合して操舵トルクを伝達できるため、 キレのある操舵感を得ることがで きる。

従って、 トルク伝達 '搢動機構が緩衝機構をも兼ねることから、 スペースの有 効利用、 部品点数削減、 及び製造コストの低減を図りつつ、 二段階の捩り剛性特 性を備えた伸縮軸を提供することができる。

図 5は、 操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ （その 1 ) である。 この 場合には、板パネ 9のばね定数が高いため、予圧剛性（低剛性）域の剛性が高く、 高剛性域とあまり変わらない捩り剛性を示している。 緩衝機能は、 あまり得られ ないが、 低いトルク域においても高い剛性が要求される場合に適している。 図 6は、 操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ （その 2 ) である。 この 場合は、板パネ 9のばね定数を図 5 (その 1 )の状態より少し下げた状態であり、 緩衝特性と捩り剛性の両立を図る場合に求められる特性である。

図 7は、 操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフ （その 3 ) である。 この 場合は、板バネ 9のばね定数を図 6 (その 2 )の状態より少し下げた状態であり、 さらに緩衝特性を求められる場合の特性である。

図 8〜図 1 1はそれぞれ本発明の第 1実施形態の第 1〜第 4変形例について 図 4と同様な横断面図である。 これら第 1〜第 4変形例においては、 図 2〜図 4 に示した第 1実施形態は板ばねを含む弾性部材の構造および形状、 および弾性部 材を取付ける雄軸の断面形状が異なる。

第 1実施形態の第 1変形例を示す図 4において、 図 2〜図 4の板パネ 9に対応 する弾性体は板ばね部材 4 0とゴム （または合成樹脂等の板ばね部 4 0とは異な る材質の） 弾性部材 4 1から成る複合体として構成されている。 ゴム弹性部材 4 1は、 板ばね部材 4 0に接着固定されており、 一体構造となっている。 板ばね部 材 4 0はゴム弹性部材 4 1が付加されたことによりその緩衝性能を向上させて いる。

板ばね部材 4 0の折り曲げ部 4 0 cおよび 4 0 aはポール 7によって押され、 ばね性を発揮する。

さらに、 板ばね部材 4 0の折り曲げ部 4 0 cと 4 0 aの間にはさまれる形でゴ ム弹性部材 4 1が存在するため、 板ばね部材との複合作用により緩衝性能を高め ている。

第 1実施形態の第 2変形例を示す図 9において、 図 2〜図 4の板ばね 9に対応 する弾性体は、 図 8に示す弾性体からゴム弾性部材を取除いた構造である。 この ようにゴム弹^ ^部材 4 1の無い単一材料から成る場合でも、 弾性体としての役割 を持っている。

板ばね部材 4 0 aは、 ポール 7に予圧を掛ける一方、 ポール 7の軌道面の役割 を果たしている。

第 1実施形態の第 3変形例を示す図 1 0において、 図 2〜図 4の板ばね 9に対 応する弾性体は、 板ばね部材 4 2とゴム弾性部材 4 3とポール 7との軌道面部材 4 2 aとから成る複合体である。 ゴム弾性部材 4 3は、 板ばね部材 4 2、 軌道面 部材 4 2 aに接着固定されており、 一体構造となっている。 板ばね部材 4 2はゴ ム弹性部材 4 3が付加されたことによりその緩衝性能を向上させることができ る。 板ばね部材 4 2の折り曲げ部 4 2 bはゴム弾性部材 4 3と軌道面部材 4 2 a を通じて、 ポール 7によって押されるため、 その複合作用によって緩衝機能を高 めている。 軌道面部材 4 2 aは平面形状である。 第 1実施形態の第 4変形例を示す図 1 1において、 図 2〜図 4の板ばね 9に対 応する弾性体 4 4は、 第 3変形例のものと類似の形状をしているが、 第 4変形例 において、 軌道面部材 4 4 aはポール 7の半径に対し、 5〜5 0 %大きい半径を 持っており、 接触部の面積が第 2変形例より大きい構造となっている。

これにより、 接触部の局部面圧の上昇を抑えることができる。

緩衝性能としては、 第 2変形例と同様である。

(第 2実施の形態）

図 1 2 Aは、 本発明の第 2実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリ ング用伸縮軸の縦断面図であり、 図 1 2 Bは、 図 1 2 Aの b— b線に沿った横断 面図である。

図 1 3 Aは、 図 1 2 A、 1 2 Bに示したカルダン軸継手付き車両ステアリング 用伸縮軸のサブ組立の部分切欠き断面を含む側面図であり、 図 1 3 Bは、 雌軸の 部分切欠き断面を含む側面図であり、 図 1 3 Cは、 図 1 3 Bの雌軸を左方から視 た雌軸の正面図である。

図 1 4は、 第 2実施形態に係る操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフで ある。

本実施の形態では、 雌軸 2の端部とカルダン軸継手 2 2のヨーク 2 3との間に、 内環 3 1と外環 3 2の間にゴム 3 3を充填した緩衝部材 3 0が設けてある。 操舵 トルクが所定以下の時、 この緩衝部材 3 0によって、 エンジンルームから伝わつ てくる不快な音や振動を緩衝して低減できるようになつている。 なお、 緩衝部材 3 0は、 ラバーカップリングタイプであってもよい。

また、 図 1 2 B及び図 1 3 Cに示すように、 ヨーク 2 3に、 切欠き 3 4 (被係 合部）を形成し、雌軸 2の端部に、切欠き 3 4に係脱自在のカムフランジ 3 5 (係 合部材） を設けている。 なお、 符号 3 8は、 塵芥浸入防止のためのキャップであ る。

これにより、 操舵トルクが所定以下の時、 カムフランジ 3 5が切欠き 3 4に係 合せず、 操舵トルクが上昇して所定以上の時には、 カムフランジ 3 5が切欠き 3 4に係合して、 操舵トルクを伝達できるため、 キレのある操舵感を得ることがで きるようになつている。

このように、 本実施の形態によれば、 操舵トルクが所定以下の時、 カムフラン ジ 3 5は切欠き 3 4に係合せず、 緩衝部材 3 0は、 緩衝作用を行つて低剛性特性 を発揮し、 操舵トルクが所定の中間範囲の時、 予圧用の板バネ 9は、 予圧作用を 行って中剛性特性を発揮する一方、 操舵トルクが所定以上の時、 カムフランジ 3 5は切欠き 3 4に係合し、 二一ドルローラ一 8は、 一対の軸方向溝 4 , 6に周方 向に係合して高剛性特性を発揮する。

即ち、操舵トルクが所定以下の時、カムフランジ 3 5は切欠き 3 4に係合せず、 緩衝部材 3 0によって、 エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝 して低減でき、 操舵トルクが所定の中間範囲の時、 予圧用の板パネ 9は、 予圧作 用によって、 捩り剛性を段階的に高くする一方、 操舵トルクが上昇して所定以上 の時、 カムフランジ 3 5は切欠き 3 4に係合し、 ニードル口一ラー 8がー対の軸 方向溝 4， 6に周方向に係合して操舵トルクを伝達するため、 キレのある操舵感 を得ることができる。

従って、伸縮軸がトルク伝達 '摺動 ·緩衝機構を兼ね備えている場合に、別途、 ヨーク側にも緩衝機構を設けることにより、 三段階の捩り剛性特性を備えた伸縮 軸を提供することができる。

図 1 4は、 第 2実施形態に係る操舵トルクと回転角度との関係を示すグラフで ある。 緩衝部材 3 0のゴム 3 3の剛性域により緩衝機能を発揮し、 さらに高いト ルク域 （中剛性域） では、 板パネ 9により捩り剛性を段階的に高め、 さらに高い トルク域 （高剛性域） では、 高剛性でトルクを伝達することができる。

このように、 二段階の捩り剛性特性より優れた三段階の捩り剛性特性を得るこ とができる。 よって、 各車両の要求特性、 スペース、 コスト、 に応じて自在に組 み合わせることが可能であり、 操舵フィ一リングの向上と緩衝機能の両方を所望 に設定することができる。

図 1 5 Aは、 本発明の第 2実施の形態の変形例に係るカルダン軸継手付き車両 ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、 図 1 5 Bは、 図 1 5 Aの b— b線に沿 つた横断面図である。

この変形例では、 緩衝部材 4 6をヨークの外側に配置している。 緩衝部材 4 6 は、 内環 4 7と外環 4 9との間に充填されたゴム 4 8とから成り、 内環 4 7は、 その内周面がヨーク外周面に外嵌固定されており、 また外環 4 9は断面 U字形状 をしており、 その内径部内周が雌軸 2に外嵌固定されている。

本変形例によれば、 弾性部材であるゴムのサイズを大きくできるので、 ェンジ ンから伝達される不快音や振動を、 さらに幅広い周波数帯域で吸収することがで きる。

(第 3実施の形態） ' 図 1 6 Aは、 本発明の第 3実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリ ング用伸縮軸の縦断面図であり、 図 1 6 Bは、 図 1 6 Aの b— b線に沿つた横断 面図である。

図 1 7は、 図 1 6 A、 1 6 Bに示したカルダン軸継手付き車両ステアリング用 伸縮軸の雌軸の部分切欠き断面を含む側面図である。

本実施の形態においても、 雌軸 2の端部とカルダン軸継手 2 2のヨーク 2 3と の間に、 内環 3 1と外環 3 2の間にゴム 3 3を充填した緩衝部材 3 0が設けてあ る。 操舵トルクが所定以下の時、 この緩衝部材 3 0によって、 エンジンルームか ら伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減できるようになつている。

また、 図 1 6 A及び図 1 7に示すように、 ヨーク 2 3に、 係合孔 3 6 (被係合 部）を形成し、雌軸 2の端部に、係合孔 3 6に係脱自在のストッパーピン 3 7 (係 合部材） を設けている。 なお、 符号 3 8は、 塵芥浸入防止のためのキャップであ る。

これにより、 操舵トルクが所定以下の時、 ストッパーピン 3 7が係合孔 3 6に 係合せず、 操舵トルクが上昇して所定以上の時には、 ストッパーピン 3 7が係合 孔 3 6に係合して、 操舵トルクを伝達できるため、 キレのある操舵感を得ること ができるようになつている。

このように、 本実施の形態によれば、 操舵トルクが所定以下の時、 ストッパー ピン 3 7が係合孔 3 6に係合せず、 緩衝部材 3 0によって、 エンジンルームから 伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減でき、 操舵トルクが所定の中間範囲 の時、 予圧用の板バネ 9は、 予圧作用によって、 捩り剛性を段階的に高くする一 方、 操舵トルクが上昇して所定以上の時、 ストッパーピン 3 7が係合孔 3 6に係 合し、 ニードルローラー 8がー対の軸方向溝 4， 6に周方向に係合して操舵トル クを伝達するため、 キレのある操舵感を得ることができる。

従って、伸縮軸がトルク伝達'摺動 '緩衝機構を兼ね備えている場合に、別途、 ヨーク側にも緩衝機構を設けることにより、 三段階の捩り剛性特性を備えた伸縮 軸を提供することができる。

例えば、 上記実施の形態において、 雄軸は、 ステアリングホイール側のカルダ ン軸継手のヨークに連結し、 雌軸をステアリングギヤ側のカルダン軸継手のョー クに連結してあるが、 これと逆に雌軸を、 ステアリングホイール側のカルダン軸 継手のヨークに連結し、 雄軸をステアリングギヤ側のカルダン軸継手のヨークに 連結しても良い。

以上説明したように、 上記実施の形態によれば、 トルク非伝達時には、 2種類 の転動体と摺動体を用いていると共に、 弾性体により、 転動体を雌軸に対してガ 夕付きのない程度に予圧しているため、 雄軸と雌軸の間のガ夕付きを確実に防止 しながら、 雄軸と雌軸は、 安定した摺動荷重により軸方向に搢動することができ る。

トルク伝達時、摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して拘束でき、さらに、 弾性体により転動体を周方向に拘束できるため、 雄軸と雌軸の間の回転方向ガタ 付きを確実に防止しながら、 高剛性の状態でトルクを伝達することができる。 また、 操舵トルクが所定以下の時、 予圧用の弾性体は、 予圧作用を行って低剛 性特性を発揮する一方、 操舵トルクが所定以上の時、 摺動体は、 一対の軸方向溝 に周方向に係合して高剛性特性を発揮する。

即ち、 操舵トルクが所定以下の時、 弾性体は、 予圧作用により、 エンジンルー ムから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減する一方、 操舵トルクが上昇 して所定以上の時、 摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して操舵トルクを伝 達できるため、 キレのある操舵感を得ることができる。

従って、 トルク伝達 '摺動機構が緩衝機構をも兼ねることから、 スペースの有 効利用、 部品点数削減、 及び製造コストの低減を図りつつ、 二段階の捩り剛性特 性を備えた伸縮軸を提供することができる。

また、 上記実施形態によれば、 操舵トルクが所定以下の時、 係合部材は被係合 部に係合せず、 緩衝部材は、 緩衝作用を行って低剛性特性を発揮し、 操舵トルク が所定の中間範囲の時、 予圧用の弾性体は、 予圧作用を行って中剛性特性を発揮 する一方、操舵トルクが所定以上の時、係合部材は被係合部に係合し、摺動体は、 一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮する。

即ち、 操舵トルクが所定以下の時、 係合部材は被係合部に係合せず、 緩衝部材 によって、 エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減でき、 操舵トルクが所定の中間範囲の時、 予圧用の弾性体は、 予圧作用によって、 捩り 剛性を段階的に高くする一方、 操舵トルクが上昇して所定以上の時、 係合部材は 被係合部に係合し、 摺動体が一対の軸方向溝に周方向に係合して操舵トルクを伝 達するため、 キレのある操舵感を得ることができる。

(第 4実施の形態）

図 1 8 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縦断 面図であり、 図 1 8 Bは、 弾性体である板パネの斜視図である。 図 1 9は、 図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図である。

図 1 8 Aに示すように、車両ステアリング用伸縮軸（以後、伸縮軸と記す）は、 相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した雄軸 1と雌軸 2とからなる。

図 1 9に示すように、 雄軸 1の外周面には、 周方向に 1 2 0度間隔 （位相） で 等配した 3個の軸方向溝 3が延在して形成してある。 これに対応して、 雌軸 2の 内周面にも、 周方向に 1 2 0度間隔 （位相） で等配した 3個の軸方向溝 5が延在 して形成してある。

雄軸 1の軸方向溝 3と、 雌軸 2の軸方向溝 5との間に、 両軸 1 , 2の軸方向相 対移動の際に転動する複数の剛体の球状体 7 (転動体、 ポール） が転動自在に介 装してある。 なお、 雌軸 2の軸方向溝 5は、 断面略円弧状若しくはゴシックァー チ状である。

雄軸 1の軸方向溝 3は、 傾斜した一対の平面状側面 3 aと、 これら一対の平面 状側面 3 aの間に平坦に形成した底面 3 bとから構成してある。

雄軸 1の軸方向溝 3と、 球状体 7との間には、 球状体 7に接触して予圧するた めの板バネ 9が介装してある。

この板バネ 9は、 球状体 7に 2点で接触する球状体側接触部 9 aと、 球状体側 接触部 9 aに対して略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に雄軸 1の 軸方向溝 3の平面状側面 3 aに接触する溝面側接触部 9 bと、 球状体側接触部 9 aと溝面側接触部 9 bを相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部 9 cと、 軸方向溝 3の底面 3 bに対向した底部 9 dと、 を有している。

この付勢部 9 cは、 略 U字形状で略円弧状に折曲した折曲形状であり、 この折 曲形状の付勢部 9 cによって、 球状体側接触部 9 aと溝面側接触部 9 を相互に 離間するように弹性的に付勢することができる。

図 1 9に示すように、 雄軸 1の外周面には、 周方向に 1 2 0度間隔 （位相） で 等配した 3個の軸方向溝 4が延在して形成してある。 これに対応して、 雌軸 2の 内周面にも、 周方向に 1 2 0度間隔 （位相） で等配した 3個の軸方向溝 6が延在 して形成してある。

雄軸 1の軸方向溝 4と、 雌軸 2の軸方向溝 6との間に、 両軸 1 , 2の軸方向相 対移動の際に滑り摺動する複数の剛体の円柱体 8 (摺動体、 ニードルローラ) が 微小隙間をもって介装してある。 なお、 これら軸方向溝 4 , 6は、 断面略円弧状 若しくはゴシックアーチ状である。

また、 図 1 8 Aに示すように、 雄軸 1の端部には、 弾性体付ストッパープレー ト 1 0が設けてあり、 この弾性体付ストッパープレート 1 0により、 球状体 7、 円柱体 8、 板バネ 9の脱落を防止している。

さらに、 雄軸 1の軸方向溝 3、 雌軸 2の軸方向溝 5、 板パネ 9、 及び球状体 7 の間には、 潤滑剤が塗布してあることから、 トルク非伝達時 （搢動時）、 雄軸と 雌軸は、 ガ夕付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。 以上のように構成した伸縮軸では、 雄軸 1と雌軸 2の間に球状体 7を介装し、 板バネ 9により、 球状体 7を雌軸 2に対してガタ付きのない程度に予圧してある ため、 トルク非伝達時は、 雄軸 1と雌軸 2の間のガ夕付きを確実に防止すること ができると共に、 雄軸 1と雌軸 2は軸方向に相対移動する際には、 ガタ付きのな い安定した摺動荷重で摺動することができる。

トルク伝達時には、 板バネ 9が弾性変形して球状体 7を周方向に拘束すると共 に、 雄軸 1と雌軸 2の間に介装した 3列の円柱体 8が主なトルク伝達の役割を果 たす。

例えば、 雄軸 1からトルクが入力された場合、 初期の段階では、 板パネ 9の予 圧がかかっているため、 ガ夕付きはなく、 板パネ 9がトルクに対する反力を発生 させてトルクを伝達する。 この時は、 雄軸 1 ·板パネ 9 ·球状体 7 ·雌軸 2間の 伝達トルクと入力トルクがつりあった状態で全体的なトルク伝達がなされる。 さらにトルクが増大していくと、 円柱体 8を介した雄軸 1、 雌軸 2の回転方向 のすきまがなくなり、 以後のトルク増加分を、 雄軸 1、 雌軸 2を介して、 円柱体 8が伝達する。 そのため、 雄軸 1と雌軸 2の回転方向ガ夕を確実に防止するとと もに、 高剛性の状態でトルクを伝達することができる。

以上から、 本実施の形態によれば、 球状体 7以外に、 円柱体 8を設けているた め、 大トルク入力時、 負荷量の大部分を円柱体 8で支持することができる。 従つ て、 雌軸 2の軸方向溝 5と球状体 7との接触圧力の上昇を抑えて、 耐久性を向上 することができると共に、 大トルク負荷時には、 高剛性の状態でトルクを伝達す ることができる。

また、 円柱体 8が雄軸 1及び雌軸 2に接触していることから、 球状体 7への捩 りトルクを低減し、 板パネ 9の横滑りを抑えて、 その結果、 ヒステリシスが過大 となることを抑えることができる。

このように、 本実施の形態によれば、 安定した摺動荷重を実現すると共に、 回 転方向ガタ付きを確実に防止して、 高剛性の状態でトルクを伝達することができ る。

なお、 球状体 7は、 剛体のポールが好ましい。 また剛体の円柱体 8は、 ニード ルローラが好ましい。

円柱体（以後、ニードルローラと記す） 8は、線接触でその荷重を受けるため、 点接触で荷重を受けるポールよりも接触圧を低く抑えることができるなど、 さま ざまな効果がある。 したがって、 全列をポール転がり構造とした場合よりも下記 の項目が優れている。

-摺動部での減衰能効果が、 ポール転がり構造に比べて大きい。 よって振動吸収 性能が高い。

-ニードルローラが雄軸と雌軸に微小に接触していることにより、 摺動荷重変動 幅を低く抑えることができ、 その変動による振動がステアリングまで伝わらない。

•同じトルクを伝達するならば、 ニードルローラの方が接触圧を低く抑えること ができるため、 軸方向の長さを短くできスペースを有効に使うことができる。

•同じトルクを伝達するならば、 二一ドルローラの方が接触圧を低く抑えること ができるため、 熱処理等によつて雌軸の軸方向溝表面を硬化させるための追加工 程が不要である。

•部品点数を少なくすることができる。 •組立性をよくすることができる。

-組立コストを抑えることができる。

このように二一ドルローラは、 雄軸 1と雌軸 2の間のトルク伝達のためのキ一 の役割をするとともに、 雌軸 2の内周面とすべり接触する。 ニードルローラの使 用が従来のスプライン嵌合と比較して、 優れている点は下記のとおりである。 '

•ニードルローラは大量生産品であり、 非常に低コストである。

•ニードルローラは熱処理後、 研磨されているので、 表面硬度が高く、 耐摩耗性 に優れている。

•二一ドルローラは研磨されているので、 表面粗さがきめ細かく摺動時の摩擦係 数が低いため、 摺動荷重を低く抑えることができる。

•使用条件に応じて、 ニードルローラの長さや配置を変えることができるため、 設計思想を変えること無く、 さまざまなアプリケーションに対応することができ る。

•使用条件によっては、 摺動時の摩擦係数をさらに下げなければならない場合が ある、 この時ニードル口一ラだけに表面処理をすればその搢動特性を変えること ができるため、 設計思想を変えること無く、 さまざまなアプリケーションに対応 することができる。

•ニードルローラの外径違い品を安価に数ミク口ン単位で製造することができる ため、 二一ドル口一ラ径を選択することによって雄軸'二一ドルローラ ·雌軸間 のすきまを最小限に抑えることができる。 よって軸の捩り方向の剛性を向上させ ることが容易である。

次に、 独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号公報と本第 4実施の形態とを比較し て、 検討する。

図 2 0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拡大部 分断面図であり、 トルク非伝達時を示す。

図 2 1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拡大部 分断面図であり、 トルク伝達時を示す。

図 3 7は、 独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号公報に係る車両ステアリング用 伸縮軸の拡大部分断面図であり、 トルク非伝達時を示す。

図 3 7は、 独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号公報に係る車両ステアリング用 伸縮軸の拡大部分断面図であり、 トルク伝達時を示す。

図 3 7に示す独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号公報において、 トルク非伝達 時 (トルクのバランスが左右でとれている状態を含む）、 雄軸 ·ポ一ル ·雌軸の 間に予圧を発生させるため、 板バネは、 その曲率と軸方向溝の曲率とを変えて介 装している。 し力し、 この状態では、 雄軸と板パネの接触点と、 ポールと板パネ の接触点との接触点間距離 （L 1 ) が非常に小さく、 かつ、 隙間 （AS 2 ：撓み 量） が小さいため、 板パネとボールとの接触点に過大な荷重が発生して、 板パネ には、 高い応力が発生する。

図 3 8に示す独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号公報において、 トルクが負荷 されると、 板パネの撓みにより、 接触点間距離 （L 1 ) が徐々に小さくなる。 L 1は、 トルクが増すにつれて零に近づき、 接触点にかかる荷重は、 トルクに比例 して増大し、 板パネに発生する応力は、 さらに高くなつてしまう。 この状態が繰 り返し発生することにより、 トルク伝達部の寿命を長く保つことができない虞れ がある。

これに対して、 図 2 0及び図 2 1に示す本第 4実施の形態では、 板バネ 9は、 その球状体側接触部 9 aが付勢部 9 cを介して十分に撓むことができ、 撓み量を 十分に確保することができる。

また、 球状体 7以外に、 円柱体 8を備えていることから、 トルク伝達時には、 円柱体 8の方が板パネ 9に過大な負荷 （応力） がかかるより先に雄軸 1と雌軸 2 の軸方向溝 4， 6に接触し、 円柱体 8が主としてトルクを伝達することができる ため、 球状体 7及び板バネ 9には、 過大な負荷 （応力） がかかることがない。 このように、 板パネ 9は、 撓み量を十分に確保することができると共に、 球状 体 7及び板バネ 9には、 過大な負荷 （応力） がかかることがないことから、 トル ク伝達時に、 球状体 7と板バネ 9の接触部に発生する応力を緩和することができ、 これにより、 高い応力が発生することがなく、 永久変形による 「へたり」 を防止 して、 長期にわたり予圧性能を維持することができる。

なお、 図 2 0において、 トルク非伝達時には、 円柱体 8と、 雄軸 1の軸方向溝 4との間、 並びに、 円柱体 8と、 雌軸 2の軸方向溝 6との間には、 微小隙間が存 在しているが、 接触はしている。

図 3 7及び図 3 8に示す独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号公報において、 板 パネの配置してある雄軸の軸方向溝の断面形状は、 曲率を持った円弧形状であり、 板バネも、 曲率を持った円弧形状であり、 それぞれの曲率を変えることで、 板バ ネにバネ性を持たせている。 そのため、 板パネと雄軸との接触点は、 図 3 7に示 すように、 雄軸の角部になる。 従って、 図 3 8に示すように、 トルクが負荷され た場合、 板パネ全体が横滑りし、 伝達トルクの低下を招いたり、 ヒステリシスが 過大に発生したりする。

これに対して、 図 2 0及び図 2 2に示す本第 4実施の形態では、 雄軸 1の軸方 向溝 3は、 平面で構成されている。 軸方向溝 3の中心線は、 雄軸 1の中心点に向 かっており、 軸方向溝 3の中心から左右対称のくさび形状をなしている。 くさび の角度 （接触角） は、 軸方向溝 3の中心に対して、 4 0〜7 0度が好ましい。 こ れにより、 軸方向溝 3のくさび面に板バネ 9がしつかり固定されるため、 トルク が負荷された際に、 板パネ 9全体が横滑りを起こし難いことから、 伝達トルクの 低下を招くことがなく、 また、 ヒステリシスが過大に発生することを防止するこ とができる。

図 3 7及び図 3 8に示す独国特許 D E 3 7 3 0 3 9 3 C 2号公報において、 ト ルクを負荷していない時、 雄軸 ·球状体 ·板パネ ·雌軸の間では、 その接触点が 同一線上にないことから、 トルクを負荷するに従って、接触角が変化してしまい、 その結果、 ステアリングシャフトに必要なリニアな捩り特性を得ることができな いだけでなく、 適正なヒステリシスをも得ることができない虞れがある。

これに対して、 図 20及び図 21に示す本第 4実施の形態では、 トルクの負荷 状態に拘わらず、 雄軸 1 ·球状体 7 ·板パネ 9 ·雌軸 2の間では、 その接触点が 同一線上に留まることから、 接触角が変化することがなく、 これにより、 ステア リングシャフトに必要なリエアな捩り特性を得ることができ、 リニァで高剛性感 のある操舵特性を得ることができる。

次に、 図 22A、 22B、 22Cは、 夫々、 本発明の各実施の形態で使用する 板パネの撓み状態を示す模式図である。

図 39 A、 39 Bは、 夫々、 独国特許 D E3730393 C2号公報で使用す る板パネの撓み状態を示す模式図である。

図 39 A、 39 Bは、 独国特許 D E3730393C2号公報で示された板バ ネを単純化したモデルであり、 図 39Aでは、 トルクを負荷していない状態で、 適度な予圧が負荷されることを望んだ状態であるが、 板パネと軸方向溝との距離 (C 2) 分がバネとしての予圧を発生できるだけのストロークとなる。 図 39 B では、 さらに荷重 （F 1) が 2点で負荷されると、 板パネが撓み、 やがて軸方向 溝の側面と接触してしまう。 これにより、 全トルクをポールと接触する点で受け なければならない。 従って、 板バネは、 その撓み量 （AS 2) を大きくとること ができず、 ステアリングシャフトとして必要な寿命を有することが困難と推察さ れる。 なお、 である。

これに対して、 図 22 Aに示す本発明の第 4実施の形態では、 板バネ 9の球状 体側接触部 9 aと溝面側接触部 9 bとの間隔は、 (C 1) に設定してあり、 この 状態で、荷重（F 1)が（球状体側接触部 9 aに相当する） 2点で負荷されると、 弾性体は、 十分に撓むことができ、 十分な撓み量 （AS 1) を確保することがで きる。 従って、 永久変形による 「へたり」 を防止して、 長期にわたり予圧性能を 維持することができる。 なお、 C1〉AS 1である。

図 22 Bに示す本発明の実施の形態 （後述する第 6実施の形態） では、 板パネ 9の球状体側接触部 9 aと溝面側接触部 9 bとの間隔は、 （C 1 ) に設定してあ り、 この状態で、 荷重 （F 1 ) が （球状体側接触部 9 aに相当する） 2点で負荷 されると、 弾性体は、 十分に撓むことができ、 十分な撓み量 （A S 1 ) を確保す ることができる。 従って、 永久変形による 「へたり」 を防止して、 長期にわたり 予圧性能を維持することができる。 なお、 C 1 >AS 1である。

図 2 2 Cに示す本発明の実施の形態 （後述する第 1 7実施の形態） では、 板バ ネ 9の球状体側接触部 9 aと溝面側接触部 9 bとの間隔は、 （C 1 ) に設定して あり、付勢部 9 cは、 ゴム、合成樹脂等から形成してある。 この状態で、荷重（F 1 ) が （球状体側接触部 9 aに相当する） 2点で負荷されると、 弾性体は、 十分 に撓むことができ、 十分な撓み量 （AS 1 ) を確保することができる。 従って、 永久変形による 「へたり」 を防止して、 長期にわたり予圧性能を維持することが できる。 なお、 C 1 >AS 1である。

次に、 上記のように、 トルクが負荷された際に、 板パネ 9の全体は、 横滑りを 起こし難いように構成しているが、 板パネ 9の底部 9 dは、 軸方向溝 3の底面 3 に対して若干横ずれすることができるようになつている。

即ち、 板バネ 9は、 本第 4実施の形態のように、 その底部 9 dを軸方向溝 3の 底面 3 bに接触状態にするか、 又は、 後述する第 5実施の形態のように、 軸方向 溝 3の底面 3 bとの間隔を所定間隔に設定している。

従って、 軸方向溝 3の底面 3 bに、 板バネ 9の底部 9 dを必要に応じて接触さ せることにより、 ヒステリシスをコントロールすることができ、 所望のヒステリ シスを得ることができる。

即ち、 ヒステリシスは、 各車両の操舵性能とのマッチングによって種々変える 必要がある。 具体的には、 軸方向溝 3の底面 3 bに、 板バネ 9の底部 9 dを接触 状態に設定している場合には、 軸方向溝 3と板パネ 9が相対的に移動した際にフ リクションが発生し、ヒステリシスを比較的大きく設定することができる。一方、 軸方向溝 3の底面 3 bと、 板パネ 9の底部 9 dの間隔を所定間隔に設定している 場合には、 軸方向溝 3と板パネ 9が相対的に移動した際にフリクションが発生す ることがなく、 ヒステリシスを比較的小さく設定することができる。

(第 5実施の形態）

図 2 3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横断面 図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 5実施の形態は、 上述した第 4実施の形態と略同様であり、 軸方向溝 3の 底面 3 bと、 板パネ 9の底部 9 dの間隔を所定間隔に離間して設定している。 従って、 この場合には、 上述したように、 ヒステリシスをコント口ールするこ とができ、 軸方向溝 3と板パネ 9が相対的に移動した際にフリクションが発生す ることがなく、 ヒステリシスを比較的小さく設定することができる。

(第 6実施の形態）

図 2 4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横断面 図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 6実施の形態は、 上述した第 5実施の形態と略同様であり、 板パネ 9にお いて、 球状体側接触部 9 aは、 板パネ 9の折り返し端部に構成してあり、 溝面側 接触部 9 bは、 板パネ 9の折り返しの中間部に構成してある。

また、 上述した第 5実施の形態と同様に、 軸方向溝 3の底面 3 bと、 板パネ 9 の底部 9 dの間隔を所定間隔に離間して設定している。

(第 7実施の形態）

図 2 5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横断面 図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 7実施の形態は、 上述した第 4実施の形態と略同様であり、 板バネ 9にお いて、 球状体側接触部 9 aには、 溝面側接触部 9 bに向けて突出した突起部 9 e が形成してある。

これにより、 球状体側接触部 9 aは、 4点で球状体 7に接触することができ、 板パネ 9と球状体 7との接触点の荷重を軽減することができ、 応力を緩和するこ 03 07323

34 とができる。

また、 軸方向溝 3の底面 3 bに、 板パネ 9の底部 9 dを接触状態に設定してい る。 この場合には、 上述したように、 ヒステリシスをコントロールすることがで き、 軸方向溝 3と板バネ 9が相対的に移動した際にフリクションが発生し、 ヒス テリシスを比較的大きく設定することができる。

(第 8実施の形態）

図 2 6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横断面 図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 8実施の形態は、 上述した第 7実施の形態と略同様であり、 軸方向溝 3の 底面 3 bと、 板バネ 9の底部 9 dの間隔を所定間隔に離間して設定している。 従って、 この場合には、 上述したように、 ヒステリシスをコントロールするこ とができ、 軸方向溝 3と板パネ 9力相対的に移動した際にフリクションが発生す ることがなく、 ヒステリシスを比較的小さく設定することができる。

(第 9実施の形態）

図 2 7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横断面 図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 9実施の形態は、 上述した第 4実施の形態と略同様であり、 板バネ 9にお いて、 溝面側接触部 9 bは、 その先端部を内側に折り返して、 球状体側接触部 9 aに接触させている。

これにより、 板パネ 9の剛性を増大することができ、 捩り剛性を向上すること ができる。

(第 1 0実施の形態）

図 2 8は、 本発明の第 1 0実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 1 0実施の形態は、 上述した第 9実施の形態と略同様であり、 軸方向溝 3 の底面 3 bと、 板パネ 9の底部 9 dの間隔を所定間隔に離間して設定している。 従って、 この場合には、 上述したように、 ヒステリシスをコントロールするこ とができ、 軸方向溝 3と板パネ 9が相対的に移動した際にフリクションが発生す ることがなく、 ヒステリシスを比較的小さく設定することができる。

(第 1 1実施の形態）

図 2 9は、 本発明の第 1 1実施の形態 係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 1 1実施の形態は、 上述した第 6実施の形態と略同様であり、 板パネ 9に おいて、 球状体側接触部 9 aは、 板パネ 9の折り返し端部側に構成してあり、 溝 面側接触部 9 bは、板パネ 9の折り返しの中間部に構成してある。この場合にも、 上述した第 3実施の形態と同様の作用 ·効果を発揮することができる。

板パネ 9において、 球状体側接触部 9 aは、 その先端部を外側に折り返して、 溝面側接触部 9 bに接触させている。 これにより、 板パネ 9の剛性を増大するこ とができ、 捩り剛性を向上することができる。

(第 1 2実施の形態）

図 3 0は、 本発明の第 1 2実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 1 2実施の形態は、 上述した第 4実施の形態と略同様であり、 板パネ 9に おいて、 折曲形状の付勢部 9 cを廃止し、 一対の球状体側接触部 9 aは、 略 U字 形状に折り曲げた内側板 9 ίからなり、 一対の溝面側接触部 9 bは、 略 U字形状 に折り曲げた外側板 9 gからなる。 これら内側板 9 f の平面部と、 外側板 9 gの 平面部との間に、 ゴム又は合成樹脂等の異なる弾性材料からなる付勢部 9 hが介 装してある。

また、 内側板 9 ίの底平面部と外側板 9 gの底平面部の間にはすきまがなく、 接触状態に設定している。 この場合には、 ヒステリシスをコントロールすること ができ、 内側板 9 f と外側板 9 gが相対的に移動した際にフリクションが発生し、 ヒステリシスを比較的大きく設定することができる。 (第 1 3実施の形態）

図 3 1は、 本発明の第 1 3実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 1 3実施の形態は、 上述した第 1 2実施の形態と略同様であり、 内側板 9 f の底平面部と外側板 9 gの底平面部との間にはわずかなすきまがあり、 非接触 状態に設定している。 この場合には、 ヒステリシスをコント口一ルすることがで き、 内側板 9 ίと外側板 9 gが相対的に移動した際にフリクションが発生するこ とがなく、 ヒステリシスを比較的小さく設定することができる。

(第 1 4実施の形態）

図 3 2は、 本発明の第 1 4実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 1 4実施の形態は、 上述した第 4実施の形態と略同様であり、 板パネ 9に おいて、 球状体側接触部 9 aと、 溝面側接触部 9 bとの間に、 ゴム又は合成樹脂 等の異なる弾性材料からなる第 2付勢部 9 jが介装してある。

これにより、 板パネ 9本体が持つ弾性に異なる弾性材料が持つ弾性を付加する ことにより、 より高い捩り剛性を得ることができる。

(第 1 5実施の形態）

図 3 3は、 本発明の第 1 5実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 1 5実施の形態は、 上述した第 5実施の形態と略同様であり、 板バネ 9に おいて、 球状体側接触部 9 aと、 溝面側接触部 9 bとの間に、 ゴム又は合成樹脂 等の異なる弾性材料からなる第 2付勢部 9 jが介装してある。

これにより、 板パネ 9本体が持つ弾性に異なる弾性材料が持つ弾性を付加する ことにより、 より高い捩り剛性を得ることができる。

(第 1 6実施の形態） ·

図 3 4は、 本発明の第 1 6実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 1 6実施の形態は、 上述した第 6実施の形態と略同様であり、 板パネ 9に おいて、 球状体側接触部 9 aと、 溝面側接触部 9 bとの間に、 ゴム又は合成樹脂 等の異なる弾性材料からなる第 2付勢部 9 jが介装してある。

これにより、 板バネ 9本体が持つ弾性に異なる弾性材料が持つ弾性を付加する ことにより、 より高い捩り剛性を得ることができる。

(第 1 7実施の形態） .

図 3 5は、 本発明の第 1 7実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 1 7実施の形態は、 上述した第 1 2又は第 1 3実施の形態と略同様であり、 板パネ 9において、 一対の球状体側接触部 9 aは、 内側板が 2枚の板から構成し てあり、 一対の溝面側接触部 9 bは、 略 U字形状に折り曲げた外側板 9 gからな る。 これらの間に、 ゴム又は合成樹脂等の異なる弹性材料からなる付勢部 9 hが 介装してある。

これにより、 材料そのものが持つ弹性を生かすことができ、 特に低捩り剛性が 求められる場合にその特性を発揮することができる。

(第 1 8実施の形態）

図 3 6は、 本発明の第 1 8実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断 面図である （図 1 8 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本第 1 8実施の形態は、 上述した第 4実施の形態において、 板パネ 9を雌軸 2 側に設けたものである。

雌軸 2の軸方向溝 5は、 傾斜した一対の平面状側面 5 aと、 これら一対の平面 状側面 5 aの間に平坦に形成した底面 5 bとから構成してある。

雌軸 2の軸方向溝 5と、 球状体 7との間には、 球状体 7に接触して予圧するた めの板バネ 9が介装してある。

この板パネ 9は、 球状体 7に 2点で接触する球状体側接触部 9 aと、 球状体側 接触部 9 aに対して略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に雌軸 2の 軸方向溝 5の平面状側面 5 aに接触する溝面側接触部 9 bと、 球状体側接触部 9 aと溝面側接触部 9 bを相互に離間する方向に弹性的に付勢する付勢部 9 cと、 軸方向溝 5の底面 5 bに対向した底部 9 dと、 を有している。

この付勢部 9 cは、 略 U字形状で略円弧状に折曲した折曲形状であり、 この折 曲形状の付勢 cによって、 球状体側接触部 9 aと溝面側接触部 9 bを相互に 離間するように弹性的に付勢することができる。

このように、 第 4実施の形態に対して、 板パネ 9の配置を逆転しても、 同様の 作用 ·効果を発揮することができる。

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。 以上説明したように、 本発明の第 4一 1 8実施形態によれば、 弾性体は、 第 1 トルク伝達部材に接触する伝達部材側接触部と、 この伝達部材側接触部に対して、 略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に、 雄軸又は雌軸の軸方向溝の溝 面に接触する溝面側接触部と、 伝達部材側接触部と溝面側接触部を相互に離間す る方向に弾性的に付勢する付勢部と、 を有している。 従って、 弾性体は、 その伝 達部材側接触部が付勢部を介して十分に撓むことができ、 撓み量を十分に確保す ることができる。

また、第 1 トルク伝達部材以外に、第 2トルク伝達部材を備えていることから、 トルク伝達時には、 第 2トルク伝達部材の方が弾性体に過大な負荷 （応力） がか 力るより先に雄軸と雌軸の軸方向溝に接触し、 第 2トルク伝達部材が主としてト ルクを伝達することができるため、 第 1トルク伝達部材及び弾性体には、 過大な 負荷 （応力） がかかることがない。

さらに、 弾性体は、 上記のように、 撓み量を十分に確保することができると共 に、 第 1トルク伝達部材及び弾性体には、 過大な負荷 （応力） がかかることがな いことから、 トルク伝達時に、 第 1トルク伝達部材と弾性体との接触部に発生す る応力を緩和することができ、 これにより、 高い応力が発生することがなく、 永 久変形による 「へたり」 を防止して、 長期にわたり予圧性能を維持することがで きる。

さらに、 弾性体は、 その伝達部材側接触部が第 1トルク伝達部材に接触してい ると共に、 その溝面側接触部が軸方向溝の溝面に接触していることから、 弾性体 は、 軸方向溝に嵌り合うような状態になっている。 従って、 トルク伝達時に、 弾 性体全体が軸方向溝から周方向に横滑りし難くなることから、 伝達トルクの低下 を招くことがなく、 また、 ヒステリシスが過大になることを防止することができ る。 - さらに、 トルクの負荷状態に拘わらず、雄軸 ·球状体 ·弾性体 ·雌軸の間では、 その接触点が同一線上に留まることから、 接触角が変化することがなく、 これに より、 ステアリングシャフトに必要なリニアな捩り特性を得ることができ、 リニ ァで高剛性感のある操舵特性を得ることができる。

なお、 雄軸、 雌軸、 及び弾性体の製造誤差は、 弾性体の弾性変形により吸収す ることができるため、 公差を大きくすることができ、 低コスト化を図ることがで さる。

以上から、 本発明の第 4 _第 1 8実施形態によれば、 弾性体に発生する応力を 軽減することにより、 弾性体の 「へたり」 を防止し、 長期にわたって求める予圧 性能を維持することができる。 また、 寸法精度を厳しくする必要がなく、 低コス トを実現することができる。 さらに、 弾性体と軸方向溝とのフリクションをコン ト口一ルすることができる構造なので、 求められる操舵性能を容易に得ることが できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 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に且つ摺動 自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも 1対の軸方向溝 の間に、 予圧用の弾性体を介して、 転動体を嵌合し、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、 他の少なくとも 1対の軸方 向溝の間に、 搢動体を嵌合し、

操舵トルクが所定以下の時、 前記予圧用の弾性体は、 予圧作用を行って低剛性 特性を発揮する一方、 操舵トルクが所定以上の時、 前記摺動体は、 前記一対の軸 方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮し、 これにより、 低剛性特性、 及び 高剛性特性の二段階の捩り剛性特性を備えることを特徴とする車両ステアリン グ用伸縮軸。

2 . 予圧用の弾性体は 1枚の板ばねから成る請求項 1に記載の車両ステアリン グ用伸縮軸。

3 . 予圧用の弾性体は異なる材質の複合体から成る請求項 1に記載の車両ステ ァリング用伸縮軸。

4 . 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に且つ摺動 自在に嵌合し、 カルダン軸継手のヨークを連結したカルダン軸継手付き車両ステ ァリング用伸縮軸において、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも 1対の軸方向溝 の間に、 予圧用の弾性体を介して、 転動体を嵌合し、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、 他の少なくとも 1対の軸方 向溝の間に、 摺動体を嵌合し、

前記ヨークと、 前記雄軸又は雌軸の一方との間に、 緩衝部材を介装し、 前記ヨークに、 被係合部を形成する一方、 前記雄軸又は雌軸の一方に、 当該被 係合部に係脱自在の係合部材を設け、

操舵トルクが所定以下の時、 前記係合部材は前記被係合部に係合せず、 前記緩 衝部材は、 緩衝作用を行って低剛性特性を発揮し、 操舵トルクが所定の中間範囲 の時、 前記予圧用の弾性体は、 予圧作用を行って中剛性特性を発揮する一方、 操 舵トルクが所定以上の時、前記係合部材は前記被係合部に係合し、前記摺動体は、 前記一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮し、 これにより、 低剛 性特性、 中剛性特性、 及び高剛性特性の三段階の捩り剛性特性を備えることを特 徵とするカルダン軸継手付き車両ステアリング用俾縮軸。

5 . 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に且つ摺動 自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した少なくとも 1対の軸方向溝 の間に、 予圧用の弾性体を介して、 第 1トルク伝達部材を介装し、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した、 他の少なくとも 1対の軸方 向溝の間に、 第 2トルク伝達部材を介装し、

操舵トルクが所定以下の時、 前記予圧用の弾性体は、 予圧作用を行って低剛性 特性を発揮する一方、 操舵トルクが所定以上の時、 前記第 2トルク伝達部材は、 前記一対の軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮し、 これにより、 低剛 性特性、 及び高剛性特性の二段階の捩り剛性特性を備えることを特徴とする車両 ステアリング用伸縮軸。

6 . 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に且つ摺動 自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、 前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した少なくとも一列の軸 方向溝の間に、 弾性体を介して、 第 1トルク伝達部材を介装し、

前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した他の少なくとも一列 の軸方向溝の間に、 第 2トルク伝達部材を介装し、

前記弾性体は、

前記第 1 トルク伝達部材に接触する伝達部材側接触部と、

当該伝達部材側接触部に対して、 略周方向に所定間隔をおいて離間してあると 共に、 前記雄軸又は雌軸の軸方向溝の溝面に接触する溝面側接触部と、

前記伝達部材側接触部と当該溝面側接触部を相互に離間する方向に弾性的に 付勢する付勢部と、 を有することを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。

7 . 前記第 1トルク伝達部材は、 前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転 動体であり、

前記第 2トルク伝達部材は、 前記両軸の軸方向相対移動の際に滑り摺動する搢 動体であることを特徴とする請求項 6に記載の車両ステアリング用伸縮軸。

8 . 前記弾性体の付勢部は、 前記伝達部材側接触部と前記溝面側接触部との間 で折曲した折曲形状であることを特徵とする請求項 6又は 7に記載の車両ステ ァリング用伸縮軸。

9 . 前記雄軸又は雌軸の軸方向溝は、 前記弾性体の溝面側接触部に接触する平 面状側面と、 当該平面状側面に連接した底面とを有し、

前記弾性体は、 当該軸方向溝の底面に対向した底部を有し、 .

当該軸方向溝の底面に、 当該弾性体の底部を接触状態にするか、 又は、 当該軸 方向溝の底面と、 当該弾性体の底部との間隔を所定間隔に設定することを特徴と する請求項 6又は 7に記載の車両ステアリング用伸縮軸。

1 0 . 前記弾性体の付勢部は、前記伝達部材側接触部と前記溝面側接触部とは、 別体であって、 異なる材料から形成してあることを特徴とする請求項 6又は 7に 記載の車両ステアリング用伸縮軸。

1 1 · 前記弾性体は、 前記伝達部材側接触部、 前記溝面側接触部、 及び前記付 勢部以外に、 別体であって異なる材料から形成してある第 2付勢部を有すること を特徴とする請求項 6又は 7に記載の車両ステァリング用伸縮軸。

1 2 . 前記弾性体は、 板パネからなることを特徴とする請求項 6又は 7に記載 の車両ステアリング用伸縮軸。 '

1 3 . 別体であって異なる材料から形成してある前記付勢部、 及び別体であつ て異なる材料から形成してある前記第 2付勢部は、 ゴム又は合成樹脂から形成し てあることを特徴とする請求項 1 1に記載の車両ステアリング用伸縮軸。

1 4. 前記雄軸の軸方向溝、 前記雌軸の軸方向溝、 前記弾性体、 及び前記第 1 トルク伝達部材の間には、 潤滑剤が塗布してあることを特徴とする請求項 6に記 載の車両ステアリング用伸縮軸。