WO2004050453A1 - 車両ステアリング用伸縮軸 - Google Patents

Abstract

　雄軸１の外周面と雌軸２の内周面とに夫々形成した３対の軸方向溝３，５の間に、両軸１，２の軸方向相対移動の際に転動する転動体７を配置し、雄軸１側の軸方向溝３と転動体７との間に、当該転動体７に接触する軌道面要素９と、当該軌道面要素９を介して転動体７を雄軸１及び雌軸２に対して予圧するための弾性体１０とを介装し、雄軸１の外周面と雌軸２の内周面とに夫々形成した他の３対の軸方向溝４，６の間に、両軸１，２の軸方向相対移動の際に摺動する摺動体８を配置している。

Description

車両ステアリング用伸縮軸

技術分野

本発明は、 車両のステアリングシャフトに組込み、 雄軸と雌軸を相互に回転不 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関する。

明 田

背景技術 書

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、 ステアリングホイ一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、 ガ夕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摺動抵抗を低 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、 ナイロン膜をコーティングし、 摺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、 搢動抵抗の低減と回転方向ガ夕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、 回転方向ガ夕が大きくなるといったことがある。

このようなことから、 特開 2 0 0 1— 5 0 2 9 3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少なくとも一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転動体 （球状体） が配置してある。

また、 雄軸側の軸方向溝と転動体 （球状体） との間に、 転動体 （球状体） に接 触する軌道面要素と、 この軌道面要素を介して転動体 （球状体） を雄軸及び雌軸 に対して予圧するための弾性体とが介装してある。

これにより、 トルク非伝達時 （摺動時） には、 弾性体により、 転動体 （球状体） 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 付きを防止することができ、 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。

また、 トルク伝達時には、 弾性体により、 転動体 （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。

しかしながら、 上述した特開 2 0 0 1 - 5 0 2 9 3号公報では、 転動体 （球状 体） は、 雌軸の軸方向溝と、 雄軸側の軌道面要素とに、 点接触することから、 大 トルク負荷時には、 接触圧力が過大になると、 球状体と接触する軸方向溝等の表 面には、 圧痕が生じるといったことがあり、 その結果、 摺動荷重の変動の増加や 捩り剛性の低下を招く。

また、 捩りトルクの増加に伴い、 雄軸に対する軌道要素の横滑りが増加し、 ヒ ステリシスが過大になるといったことがある。

さらに、 雄軸、 雌軸、 弾性体、 軌道面要素、 それぞれの製造誤差 （寸法誤差） により、 予圧量及び捩り剛性のバラツキが生じるといったことがある。 発明の開示

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、 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 トルクを伝達でき、 しかも、 耐久性を向上すると共に、 ヒステリシスが過大とな ることを抑えた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。 上記の目的を達成するため、本発明は、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対の軸 方向に延びる溝の間に、 前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体を配置 し、

前記雄軸側又は雌軸側の軸方向に延びる溝と前記転動体との間に、 当該転動体 に接触する軌道面要素と、 当該軌道面要素を介して前記転動体を前記雄軸及び前 記雌軸に対して予圧するための弾性体とを介装し、

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対 の軸方向に延びる溝の間に、 前記両軸の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動 体を配置したことを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸を提供する。

また、 本発明は、 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対の軸 方向に延びる溝の間に、 前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体を配置 し、

前記雄軸側又は雌軸側の軸方向に延びる溝と前記転動体との間に、 当該転動体 に接触する軌道面要素と、 当該軌道面要素を介して前記転動体を前記雄軸及び前 記雌軸に対して予圧するための弾性体とを介装し、

前記少なくとも一対の軸方向に延びる溝と同軸に、 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対の軸方向に延びる溝の間に、 前 記両軸の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体を配置したことを特徴とす る車両ステアリング用伸縮軸を提供する。

このように、 本発明の上記車両ステアリング用伸縮軸によれば、 転動体である 球状体以外に、 摺動体である円柱体を設けているため、 大トルク入力時、 負荷量 の大部分を摺動体 （円柱体） で支持することができる。 従って、 雄軸又は雌軸の 軸方向に延びる溝と、 軌道要素と、 転動体 （球状体） との接触圧力を低下して、 耐久性を向上させ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、 摺動体 （円柱体） が雄軸及び雌軸に接触していることから、 転動体 （球 状体） への捩りトルクを低減し、 軌道面要素の横滑りを抑えて、 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。

以上から、 上述した本発明の車両ステアリング用伸縮軸によれば、 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。

さらに、 本発明の車両ステアリング用伸縮軸において、 前記軌道面要素は、 そ の中心軸を前記軸方向溝に並列に配置した円柱体とすることができる。 このよう にした場合、 軌道面要素は、 その中心軸を軸方向溝に並列に配置した円柱体であ ることから、 数種の径の円柱体の軌道面要素を用いることができ、 シメ代を管理 することにより、 所望の予圧を発生させることができる。 従って、 雄軸、 雌軸、 及び弾性体の製造誤差 （寸法誤差） による予圧及び捩り剛性のバラツキを低下さ せることができ、 また、 軌道面要素形状の簡易化により低コスト化も図ることが 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縦断面 図であり、 図 1 Bは、 図 1 Aの X— X線に沿った横断面図である。

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

図 4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 である。

図 5 Aは、 図 4の Y— Y線に沿った横断面図であり、 図 5 Bは、 図 4の Z— Z 線に沿つた横断面図である。

図 6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。 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 6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 6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ァリングシャフト部 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、 ロ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。

ここで、 アツパステァリングシャフト部 1 2 0と口アステアリングシャフト部 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、 このような口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を介してフレ一 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上のガ夕感を低減することと、 軸方向摺動時 における摺動抵抗を低減することが要求される。

(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縦断面 図であり、 図 1 Bは、 図 1 Aの X— X線に沿った横断面図である。

図 1 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 B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個の溝 3が軸方向に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個の溝 5が軸方向に延在して 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） が転動自在に介装してあ る。 軸方向溝 5は、 断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。

なお、 軸方向溝 3は、 ほぼ平らな底部と、 底部に対し所定角度をもつほぼ平ら な側面とで構成され、底部と側面との関係は、所定の角度を持っていてもよいし、 直角でもよい。

雄軸 1の軸方向溝 3と、 球状体 7との間には、 球状体 7に接触する一対の鋼板 の軌道面要素 9と、 これら軌道面要素 9のそれぞれを介して球状体 7を雄軸 1及 び雌軸 2に対して予圧するためのゴム等の一対の弾性体 1 0とが介装してある。 一対の軌道面要素 9の鋼板は、 左右に分離しており、 さらに、 各軌道面要素 9 と球状体 7との接触部は、 図示したように、 平面でもよいが、 曲面であってもよ い。 軌道面要素 9の接触部が図示例のように平面である場合には、 軌道面要素 9 の接触部は、 雄軸 1の軸方向溝 3の側面と略平行となっていることが好ましい、 すなわち、 軌道面要素 9の接触部と溝 3の底部とのなす角と、 溝 3の各側面と溝 3の底部とのなす角はほぼ同一である。

一対の弾性体 1 0は、 それぞれの軌道面要素 9と分離していてもよく、 または 一体に接合されていてもよい。

また、 図 1 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 1が設けてあり、 この弾性体付ストッパ一プレ一ト 1 1は、 力シメ部 1 2によ り固定してある。 この弾性体付ストッパープレート 1 1により、 球状体 7、 円柱 体 8、 軌道面要素 9、 及び弾性体 1 0の脱落を防止している。 図 I B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の対応する軸方向溝 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） が摺動自在 に微小隙間をもって介装してある。 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。

以上のように構成した伸縮軸では、 軌道面要素 9を含めた雄軸 1と雌軸 2との 間に球状体 7を介装し、 弾性体 1 0により、 球状体 7を雌軸 2に対してガ夕付き 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との間のガ 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、 ガ夕付きのない安定した摺動荷重で搢動することができる。

本実施形態において、 トルク伝達時には、 弾性体 1 0が弾性変形して球状体 7 を軌道面要素 9を含めた雄軸 1と雌軸 2との間で周方向に拘束すると共に、 雄軸 1と雌軸 2との間に介装されている 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、 弾性体 1 0の 予圧がかかっているため、 ガ夕付きはなく、 弾性体 1 0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から軌道面要素 9、 弾性体 1 0 および球状体 7を介して雌軸 2へ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と雌軸 2との間に回 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から雌軸 2へ、 円柱 体 8がトルク伝達する。 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、 軌道要素 9と、 球状体 7との接触圧力を低下して、 耐久性を向上させ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、 軌道面要素 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、 安定した搢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はニードル口 —ラが好ましい。

円柱体（以後、二一ドルローラと記す） 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、 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、 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ー 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。

•ニー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、 撺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、 この時ニードルローラだけに表面処理をすればその摺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、 ニー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。

(第 1実施の形態の変形例）

図 2 Aは、 本発明の第 1実施の形態の第 1変形例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 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本変形例では、 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 する一対の鋼板の軌道面要素 9と、 この軌道面要素 9を介して球状体 7を雄軸 1 及び雌軸 2に対して予圧するためのゴム等の一対の弾性体 1 0とが介装してあ る。 この場合にも、 上述した第 1実施の形態と同様に作用する。

なお、 軸方向溝 5は、 ほぼ平らな底部と、 底部に対して所定角度をもつほぼ平 らな側面とで構成され、 底部と側面との関係は、 所定の角度を持っていてもよい し、 直角でもよい。

一対の軌道面要素 9の鋼板は、 左右に分離しており、 さらに、 各軌道面要素 9 と球状体 7との接触部は、 図示したように、 平面でもよいが、 曲面であってもよ レ 軌道面要素 9の接触部が図示例のように平面である場合には、 軌道面要素 9 の接触部は、 雌軸 2の軸方向溝 5の側面と略平行となっていることが好ましレ すなわち、 軌道面要素 9の接触部と溝 5の底部とのなす角と、 溝 5の各側面と溝 5の底部とのなす角はほぼ同一である。

一対の弾性体 1 0は、 それぞれの軌道面要素 9と分離していてもよく、 または 一体に接合されていてもよい。

図 2 Bは、 本発明の第 1実施の形態の第 2変形例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 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。

本変形例では、 鋼板等の軌道面要素 9は、 一対の鋼板が球状体 7の曲面に沿つ て円弧状に形成してあると共に、 一対の弾性体 1 0は、 第 1実施の形態より大き く厚肉に形成してある。 この場合にも、 上述した第 1実施の形態と同様に作用す る。

軸方向溝 3は、 ほぼ平らな底部と、 これに略直角であるほぼ平らな側面とで構 成され、 底部と側面との関係は、 直角でもよいし、 所定の角度を持っていてもよ い。

一対の軌道面要素 9の鋼板は、 左右に分離されており、 さらに、 各軌道面要素 9と球状体 7との接触部は、 図示したように、 曲面でもよいが、 平面であっても よい。 軌道面要素 9の接触部が、 図示例と異なり、 平面である場合には、 軌道面 要素 9の接触部は、 雄軸 1の軸方向溝 3の側面と略平行となっていることが好ま しい、 すなわち、 軌道面要素 9の接触部と溝 3の底部とのなす角と、 溝 3の各側 面と溝 3の底部とのなす角はほぼ同一であることが好ましい。

また、 一対の弾性体 1 0は、 それぞれの軌道面要素 9と分離していてもよく、 または一体に接合されていてもよい。

(第 2実施の形態）

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

本実施の形態では、 雌軸 2の軸方向溝 5と、 球状体 7との間には、 球状体 7に 接触する一対のニードルローラの軌道面要素 9と、 これら軌道面要素 9を介して 球状体 7を雄軸 1及び雌軸 2に対して予圧するためのゴム等の弾性体 1 0とが 介装してある。 この場合にも、 上述した第 1実施の形態と同様に作用する。 なお、 軸方向溝 5は、 ほぼ平らな底部と、 これに略直角であるほぼ平らな側面 とで構成され、 底部と側面との関係は、 直角でもよいし、 所定の角度を持ってい てもよい。

さらに、弾性体 1 0は、図示例では、軸方向溝 5の底部だけに配置してあるが、 その側面にまで配置してあってもよい。 また、 弾性体 1 0は、 1つでも良いし、 それぞれの軌道面要素 9に対応して分離した 2片から成ってもよい。

第 2実施形態の、 軌道面要素は、 中心軸を軸方向溝 5に並列に配置した軸方向 に延びる一対のニードルローラ 9 (円柱体） であることから、 数種の径のニード ルローラ 9の軌道面要素を用いることができ、 シメ代を管理することにより、 所 望の予圧を発生させることができる。 従って、 雄軸 1、 雌軸 2、 及び弾性体 1 0 の製造誤差 （寸法誤差） による予圧及び捩り剛性のバラツキを低下させることが でき、 また、 軌道面要素の形状の簡易化により低コスト化も図ることができる。 (第 3実施の形態）

図 3 B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横断面 図である （図 1 Aの X— X線に沿った横断面図に相当）。 本実施の形態では、 軌道面要素 9は、 金属をガイドレール状に形成してあり、 弾性体 1 0は、 両端部を折り返した線対象形の一体物の板パネから構成してある。 この場合にも、 上述した第 1実施の形態と同様に作用する。

なお、 軸方向溝 3は、 ほぼ平らな底部と、 底部に所定角度をもつほぼ平らな側 面とで構成され、 底部と側面との関係は、 所定の角度を持っていてもよいし、 直 角でもよい。 . また、 一対の軌道面要素 9は、 左右に分離されており、 さらに、 各軌道面要素 9と球状体 7との接触部は、 図示したように、 曲面でもよいが、 平面であっても よい。 軌道面要素 9の接触部が、 図示例と異なり、 平面である場合には、 軌道面 要素 9の接触部は、 雄軸 1の軸方向溝 3の側面と略平行となっていることが好ま しい、 すなわち、 軌道面要素 9の接触部と溝 3の底部とのなす角と、 溝 3の各側 面と溝 3の底部とのなす角はほぼ同一であることが好ましい。

また、 弾性体 1 0は、 それぞれの軌道面要素 9に対応して分離した 2片から成 つてもよい。

(第 4実施の形態）

図 4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 である。

図 5 Aは、 図 4の Y— Y線に沿った横断面図であり、 図 5 Bは、 図 4の Z— Z 線に沿った横断面図である。

本実施の形態では、 図 5 A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） が転動自在に介装してあ る。 雄軸 1の軸方向溝 3と、 球状体 7との間には、 球状体 7に接触する一対の鋼板 の軌道面要素 9と、 この軌道面要素 9を介して球状体 7を雄軸 1及び雌軸 2に対 して予圧するためのゴム等の一対の弾性体 1 0とが介装してある。

軸方向溝 3は、 ほぼ平らな底部と、 底部に対し所定角度をもつほぼ平らな側面 とで構成され、 底部と側面との関係は、 所定の角度を持っていてもよいし、 直角 でもよい。

一対の軌道面要素 9の鋼板は、 左右に分離されており、 さらに、 各軌道面要素

9と球状体 7との接触部は、 図示したように、 曲面でもよいが、 平面であっても よい。 軌道面要素 9の接触部が図示例のように平面である場合には、 軌道面要素 9の接触部は、 雄軸 1の軸方向溝 3の側面と略平行となっていることが好ましい、 すなわち、 軌道面要素 9の接触部と溝 3の底部とのなす角と、 溝 3の各側面と溝

3の底部とのなす角はほぼ同一であることが好ましい。

一対の弾性体 1 0は、 それぞれの軌道面要素 9と分離していてもよく、 または 一体に接合されていてもよい。

図 4に示すように、 雄軸 1の端部には、 弾性体付ストツバ一プレート 1 1が設 けてあり、 この弾性体付ストッパープレート 1 1は、 力シメ部 1 2により雄軸 1 の端部に固定してある。この弾性体付ストッパープレート 1 1により、球状体 7、 軌道面要素 9、 及び弾性体 1 0の脱落を防止している。

さらに、 本実施の形態では、 図 5 Bに示すように、 上記軸方向溝 3， 5と同軸 に形成した軸方向溝 4 , 6に、 両軸 1， 2の軸方向相対移動の際に摺動する複数 の剛体の円柱体 8 (摺動体） が摺動自在に介装してある。

軸方向溝 3は、 底部と、 所定角度をもつ側面とで構成され.. 軸方向溝 5は、 断 面略円弧状若しくはゴシックアーチ状であり、 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。

従って、 軸方向溝 5と、 軸方向溝 6とは、 同軸であって、 略同形状であるのに 対し、 軸方向溝 3と、 軸方向溝 4とは、 同軸ではあるが、 その形状は、 異なって いる。

図 4に示すように、 球状体 7の列と、 円柱体 8との間には、 弾性体付ストッパ 一プレート 1 3が設けてある。 この弾性体付ストッパープレ一ト 1 3により、 球 状体 7と円柱体 8との干渉を防止している。

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、 軌道要素 9と、 球状体 7との接触圧力を低下して、 耐久性を向上させ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、 軌道面要素 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、 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、 本発明によれば、 転動体 （球状体） 以外に、 摺動体 （円 柱体） を設けているため、 大トルク入力時、 負荷量の大部分を摺動体 （円柱体） で支持することができる。 従って、 雄軸又は雌軸の軸方向溝と、 軌道要素と、 転 動体 （球状体） との接触圧力を抑制して、 耐久性を向上させ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、 摺動体 （円柱体） が雄軸及び雌軸に接触していることから、 転動体 （球 状体） への捩りトルクを低減し、 軌道面要素の横滑りを抑えて、 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。

以上から、 本発明によれば、 安定した摺動荷重を実現すると共に、 回転方向ガ 夕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。

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とに夫々形成した少なくとも一対の軸 方向に延びる溝の間に、 前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体を配置 し、

前記雄軸側又は雌軸側の軸方向に延びる溝と前記転動体との間に、 当該転動体 に接触する軌道面要素と、 当該軌道面要素を介して前記転動体を前記雄軸及び前 記雌軸に対して予圧するための弾性体とを介装し、

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対 の軸方向に延びる溝の間に、 前記両軸の軸方向相対移動の際に摺動する摺動体を 配置したことを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。

2 . 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対の軸 方向に延びる溝の間に、 前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体を配置 し、

前記雄軸側又は雌軸側の軸方向に延びる溝と前記転動体との間に、 当該転動体 に接触する軌道面要素と、 当該軌道面要素を介して前記転動体を前記雄軸及び前 記雌軸に対して予圧するための弾性体とを介装し、

前記少なくとも一対の軸方向に延びる溝と同軸に、 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対の軸方向に延びる溝の間に、 前 記両軸の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体を配置したことを特徴とす る車両ステアリング用伸縮軸。

3 . 前記軌道面要素は、 その中心軸を前記軸方向溝に並列に配置した円柱体で あることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の車両ステアリング用伸縮軸。