WO2015093426A1 - 操舵用スプライン伸縮軸およびステアリング装置 - Google Patents

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WO2015093426A1
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steering
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female
tooth
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尚人 宮脇
東　賢司
Original Assignee
株式会社ジェイテクト
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    • F16D2001/103—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via splined connections

Definitions

  • the present invention relates to a steering spline telescopic shaft and a steering device.
  • an expansion / contraction shaft has been proposed in which an inner shaft and an outer shaft are serrated and fitted so as to be non-rotatable and axially slidable (for example, Patent Document 1).
  • the tooth profile of the serration is generally in accordance with JIS (Japanese Industrial Standards) standards.
  • an object of the present invention is to provide a steering spline telescopic shaft capable of transmitting high torque in a state where strength is ensured without increasing the size, and a steering device including the same.
  • a steering spline telescopic shaft for transmitting steering torque comprising an inner shaft and a cylindrical outer shaft that are spline-fitted so as to be slidable in the axial direction, Includes a female spline, the inner shaft includes a male spline that fits into the female spline, and a resin coating is provided on at least one surface of the female spline and the male spline, and the female spline and the male spline Each has a tooth profile shifted in the tooth direction by a shift coefficient e, the number of teeth of each spline is Z, the module is m, the reference pitch circle diameter is PCD, and the tip circle diameter of the male spline Where d1 is the root circle diameter of the male spline, d1 is the tip circle diameter of the female spline, and D2 is the root circle diameter of the female spline.
  • a steering spline telescopic shaft is provided.
  • a steering member a steering mechanism for steering a wheel in conjunction with an operation of the steering member, a steering shaft for transmitting a steering force of the steering member to the steering mechanism, And a steering device is provided in which a part of the steering shaft includes the steering spline telescopic shaft.
  • the root diameter d2 of the male spline is substantially the same as the conventional one as shown in the formula (2), and the tip circle diameter d1 of the male spline is shown in the formula (1).
  • the tip diameter D1 of the female spline is substantially the same as the conventional one as shown in the formula (4), and the root diameter D2 of the female spline is large as shown in the formula (3).
  • the height of the female spline is increased.
  • the reference pitch circle diameter shown by Formula (7) remains the same as the conventional one, and the contact area between both splines can be increased. Therefore, high torque can be transmitted in a state where strength is ensured without increasing the size.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a steering apparatus including a spline telescopic shaft according to an embodiment of the present invention as an intermediate shaft, and shows a schematic configuration of the steering apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view along the axial direction of the intermediate shaft.
  • 3 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the intermediate shaft, and corresponds to a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 4A is an enlarged cross-sectional view of the main part of the inner shaft, and
  • FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the main part of the outer shaft.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a steering device 100 applied to an intermediate shaft 5 in which a spline telescopic shaft according to an embodiment of the present invention is a part of the steering shaft 2.
  • a steering device 100 includes a steering member 1 such as a steering wheel, a steering mechanism A1 that steers a wheel (not shown) in conjunction with an operation of the steering member 1, and a steering force of the steering member 1. Is provided to the steering mechanism A1.
  • the steering shaft 2 includes a column shaft 3 connected to the steering member 1 and an intermediate shaft 5 connected to the column shaft 3 via a universal joint 4.
  • the steering mechanism A1 includes a pinion shaft 7 connected to the intermediate shaft 5 via a universal joint 6, and a rack shaft 8 extending in the axial direction (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1) along the left-right direction of the vehicle.
  • a rack and pinion mechanism including
  • the pinion 7a provided in the vicinity of the end of the pinion shaft 7 meshes with the rack 8a provided on the rack shaft 8.
  • the rotation of the pinion shaft 7 is converted into the axial movement of the rack shaft 8.
  • the rack shaft 8 is supported by a housing 10 fixed to the vehicle body side member 9 so as to be movable in the axial direction.
  • each end of the rack shaft 8 is connected to a corresponding wheel via a corresponding tie rod and a corresponding knuckle arm.
  • the column shaft 3 includes a first column shaft 11 that can expand and contract in the axial direction, and a second column shaft 12 that is coaxially connected to the first column shaft 11.
  • the first column shaft 11 is, for example, an upper shaft, which is an upper shaft, which can be rotated together using spline fitting and is slidable in the axial direction X1 only when absorbing an impact, and a lower shaft, for example.
  • an inner shaft 14 is, for example, an upper shaft, which is an upper shaft, which can be rotated together using spline fitting and is slidable in the axial direction X1 only when absorbing an impact.
  • the outer shaft 13 is an upper shaft and the inner shaft 14 is a lower shaft.
  • the outer shaft may be a lower shaft and the inner shaft may be an upper shaft.
  • the second column shaft 12 can transmit torque to the first end 5a of the intermediate shaft 5 via the input shaft 15 connected to the inner shaft 14 so as to be integrally rotatable and the first universal joint 4. It has the output shaft 16 connected, and the torsion bar 17 which connects the input shaft 15 and the output shaft 16 so that relative rotation is possible.
  • the second end portion 5 b of the intermediate shaft 5 is connected to the pinion shaft 7 via the second universal joint 6 so that torque can be transmitted.
  • the column shaft 3 is rotatably supported by a steering column 20 fixed to the vehicle body side members 18 and 19 via a bearing (not shown).
  • the steering column 20 includes a cylindrical upper jacket 21 and a cylindrical lower jacket 22 that are fitted so as to be relatively movable in the axial direction X 1, and a housing 23 that is connected to the lower end in the axial direction of the lower jacket 22.
  • the housing 23 houses a speed reduction mechanism 25 that decelerates the power of the steering assisting electric motor 24 and transmits it to the output shaft 16.
  • the speed reduction mechanism 25 includes a drive gear 26 that is coupled to a rotation shaft (not shown) of the electric motor 24 so as to be able to rotate together with the drive gear 26 and a driven gear 27 that meshes with the drive gear 26 and rotates together with the output shaft 16.
  • the drive gear 26 is composed of, for example, a worm shaft
  • the driven gear 27 is composed of, for example, a worm wheel.
  • the steering column 20 is fixed to the vehicle body side members 18 and 19 via an upper fixing bracket 28 on the vehicle rear side and a lower fixing bracket 29 on the vehicle front side.
  • a lower column bracket 30 fixed to the housing 23 of the steering column 20 is rotatably supported by a lower fixing bracket 29 fixed to the vehicle body side member 19 via a tilt center shaft 31.
  • the steering column 20 and the steering shaft are rotatable (tiltable) with the tilt central axis 31 as a fulcrum.
  • the position of the steering member 1 can be adjusted (so-called tilt adjustment).
  • the upper fixing bracket 28 includes a fixing bolt (stud bolt) 32 that protrudes downward from the vehicle body side member 18, a nut 33 that is screwed to the fixing bolt 32, and a capsule 34 that is detachably held by the upper fixing bracket 28. Is fixed to the vehicle body side member 18.
  • a distance bracket (not shown) is fixed to the upper jacket 21 of the steering column 20. The distance bracket and the upper fixing bracket 28 are locked via a lock mechanism (not shown), so that the position of the steering column 20 is fixed with respect to the vehicle body, and the position of the steering member 1 is fixed. It has become.
  • the intermediate shaft 5 that is a spline telescopic shaft is, for example, a cylindrical outer shaft 50 that is an upper shaft, and a lower shaft that is, for example, a lower shaft that can be slid relative to the outer shaft 50 in the axial direction Y1 and can be integrally rotated.
  • a combined inner shaft 60 As shown in FIG. 2, a plurality of male splines 61 (outer splines) are provided on the outer periphery 60 a of the inner shaft 60, and a plurality of female splines that engage with the male splines 61 alternately on the inner periphery 50 a of the outer shaft 50. 51 (inner spline) is provided. In FIG. 2, both the splines 51 and 61 are schematically shown.
  • one yoke 6 a of the universal joint 6 is integrally attached to one end of the inner shaft 60.
  • one yoke 4 a of the universal joint 4 is integrally attached to one end of the outer shaft 50.
  • the inner shaft 60 is a lower shaft and the outer shaft 50 is an upper shaft.
  • the inner shaft may be an upper shaft and the outer shaft may be a lower shaft.
  • FIG. 3 which is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2
  • female splines 51 which are inner splines of the outer shaft 50
  • male splines 61 which are outer splines of the inner shaft 60 are alternately meshed with each other.
  • the tooth tip 61T of the male spline 61 and the tooth bottom 51B of the female spline 51 face each other
  • the tooth bottom 61B of the male spline 61 faces the tooth tip 51T of the female spline 51. is doing.
  • a resin film 70 is formed on the surface of the male spline 61 of the inner shaft 60.
  • the resin film 70 is formed using a synthetic resin.
  • this synthetic resin include thermoplastic resins such as polyamide and polyacetal, and thermosetting resins such as epoxy resins.
  • thermoplastic resins such as polyamide and polyacetal
  • thermosetting resins such as epoxy resins.
  • description will be made in accordance with an example in which a resin coating 70 is provided on the surface of the male spline 61 of the inner shaft 60.
  • the resin coating 70 is at least one of the male spline of the inner shaft and the female spline of the outer shaft. As long as it is provided on the surface.
  • Each of the female spline 51 and the male spline 61 has a tooth profile that is shifted in the toothing directions Q1 and Q2 [see FIGS. 4A and 4B] with a shift coefficient e.
  • the tip circle diameter D1 and the root circle diameter D2 of the female spline 51 the following equations (1) to (6) are established.
  • the tooth tip circle diameter d1 of the male spline 61 is the diameter of the tooth tip circle 61TC connecting the tooth tip 61T of the male spline 61
  • the tooth root circle diameter d2 of the male spline 61 is the tooth connecting the tooth bottom 61B of the male spline 61.
  • the tooth tip circle diameter D1 of the female spline 51 is the diameter of the tooth tip circle 51TC connecting the tooth tip 51T of the female spline 51
  • the tooth root circle diameter D2 of the female spline 51 is the tooth connecting the tooth bottom 51B of the female spline 51.
  • the diameter of the bottom circle 51BC is expressed by the following general formula (7).
  • the value of the dislocation coefficient e is expressed by the following formula (8), with the dislocation in the direction of increasing the tooth thickness as a plus.
  • the root diameter D2 of the female spline 51 is larger than the tip diameter d1 of the male spline 61 (D2> d1). Therefore, as shown in FIG. A gap is provided between the tooth tip 61 ⁇ / b> T and the tooth bottom 51 ⁇ / b> B of the female spline 51. Further, as shown in Expression (6), the tip diameter D1 of the female spline 51 is larger than the root diameter d2 of the male spline 61 (D1> d2). A gap is provided between the 51 tooth tips 51 ⁇ / b> T and the tooth bottom 61 ⁇ / b> B of the male spline 61.
  • the tooth tip circle diameter D1 of the female spline 51 is substantially the same as the conventional one as shown in the equation (4), and the tooth root circle diameter D2 of the female spline 51 is shown in the equation (3).
  • the reference pitch circle diameter PCD shown by Formula (7) remains the same as the conventional one, and the contact area between both the splines 51 and 61 can be increased. Therefore, it is possible to realize a spline telescopic shaft (intermediate shaft 5) that can transmit a high torque while ensuring strength without increasing the size.
  • each spline 51, 61 is displaced by the dislocation coefficient shown in the equation (8), the tooth tips 51T, 61T are not too sharp and processing is not difficult. That is, when the dislocation coefficient e is 0.4 or less (e ⁇ 0.4), the tooth tip 51T becomes sharp and it becomes difficult to process the counterpart tooth bottom 61B. Further, when the dislocation coefficient e is 1.1 or more (e ⁇ 1.1), the tooth tip 61T becomes sharp, and there is a problem that it becomes difficult to process the counterpart tooth bottom 51B. Therefore, the dislocation coefficient e is set in a range (0.4 ⁇ e ⁇ 1.1) represented by the equation (8).
  • the tooth depth h1 of the male spline 61 satisfies the following equation (9). 2.5m>h1> m (9)
  • the tooth depth H1 of the female spline 51 satisfies the following equation (10). 2.5m>H1> m (10)
  • the tooth depth h1 of the male spline 61 and the tooth depth H1 of the female spline 51 can be increased.
  • the steering device 100 that is small in size and strong and can transmit high torque can be realized.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and a steering spline telescopic shaft may be applied to the first column shaft 11 of the steering shaft.
  • the present invention can be variously modified within the scope of the claims.
  • a steering spline telescopic shaft capable of transmitting high torque while ensuring strength without increasing the size, and a steering device including the same.

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Abstract

　スプライン伸縮軸が、雄スプラインを含む内軸と、雌スプラインを含む筒状の外軸とを備える。両スプラインの少なくとも一方の表面に樹脂被膜を設ける。転位係数ｅ、歯数Ｚ、モジュールｍ、基準ピッチ円直径ＰＣＤ、雄スプラインの歯先円直径ｄ１及び歯底円直径ｄ２、雌スプラインの歯先円直径Ｄ１及び歯底円直径Ｄ２は、式（１）～（８）の関係を持つ。ｍ（Ｚ＋４）＞ｄ１＞ｍ（Ｚ＋２）…（１）、ｍＺ＞ｄ２＞ｍ（Ｚ－１）…（２）、ｍ（Ｚ＋４）＞Ｄ２＞ｍ（Ｚ＋２）…（３）、ｍＺ＞Ｄ１＞ｍ（Ｚ－１）…（４）、Ｄ２＞ｄ１…（５）、Ｄ１＞ｄ２…（６）、ＰＣＤ＝ｍＺ…（７）、０．４＜ｅ＜１．１…（８）

Description

操舵用スプライン伸縮軸およびステアリング装置
　本発明は操舵用スプライン伸縮軸およびステアリング装置に関する。
　自動車のステアリングシャフトとして、インナーシャフトとアウターシャフトとを回転不能に且つ軸方向摺動可能にセレーション嵌合した伸縮軸が提案されている（例えば特許文献１）。セレーションの歯形形状は、通例、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）の規格に則している。
日本国特開２００３－２７６６１５号公報
　近年の電動パワーステアリング装置の高出力化に伴い、ステアリングシャフトが伝達すべきトルクが高くなっている。前記トルクを大きくするためには、ピッチ円直径を大きくする必要がある。
　しかしながら、ピッチ円直径を大きくした場合、強度を確保するために、ステアリングシャフトの外径を大きくする必要がある。このように大型化したステアリングシャフトを車両に組み付けるには、他の部品との干渉等を避けるレイアウトを考慮しなければならず、車両への搭載性が悪い。
　そこで、本発明の目的は、大型化することなく強度を確保した状態で高トルクを伝達することができる操舵用スプライン伸縮軸およびこれを含むステアリング装置を提供することである。
　本発明の有利な局面によれば、操舵トルクを伝達する操舵用スプライン伸縮軸であって、軸方向に摺動可能にスプライン嵌合された内軸および筒状の外軸を備え、前記外軸は、雌スプラインを含み、前記内軸は、前記雌スプラインに嵌合する雄スプラインを含み、前記雌スプラインおよび前記雄スプラインの少なくとも一方の表面に樹脂被膜が設けられ、前記雌スプラインおよび前記雄スプラインのそれぞれは、歯たけ方向に転位係数ｅで転位された歯形を有し、各スプラインの歯数をＺとし、モジュールをｍとし、基準ピッチ円直径をＰＣＤとし、前記雄スプラインの歯先円直径をｄ１とし、前記雄スプラインの歯底円直径をｄ２とし、前記雌スプラインの歯先円直径をＤ１とし、前記雌スプラインの歯底円直径をＤ２として、式（１）～（８）を満たし、
　　　ｍ（Ｚ＋４）＞ｄ１＞ｍ（Ｚ＋２）　　　…（１）
　　　ｍＺ＞ｄ２＞ｍ（Ｚ－１）　　　　　　　…（２）
　　　ｍ（Ｚ＋４）＞Ｄ２＞ｍ（Ｚ＋２）　　　…（３）
　　　ｍＺ＞Ｄ１＞ｍ（Ｚ－１）　　　　　　　…（４）
　　　Ｄ２＞ｄ１　　　　　　　　　　　　　　…（５）
　　　Ｄ１＞ｄ２　　　　　　　　　　　　　　…（６）
　　　ＰＣＤ＝ｍＺ　　　　　　　　　　　　　…（７）
　　　０．４＜ｅ＜１．１　　　　　　　　　　…（８）
　前記式（１）～（８）において、Ｚは各スプラインの歯数であり、ｍはモジュールであり、ＰＣＤは基準ピッチ円直径であり、ｄ１は前記雄スプラインの歯先円直径であり、ｄ２は前記雄スプラインの歯底円直径であり、Ｄ１は前記雌スプラインの歯先円直径であり、Ｄ２は前記雌スプラインの歯底円直径である、
　操舵用スプライン伸縮軸が提供される。
　また本発明の他の有利な局面によれば、操舵部材と、前記操舵部材の操作に連動して車輪を操舵するステアリング機構と、前記操舵部材の操舵力をステアリング機構に伝達するステアリングシャフトと、を備え、前記ステアリングシャフトの一部は、前記操舵用スプライン伸縮軸を含むステアリング装置提供が提供される。
　本発明によれば、内軸に関しては、雄スプラインの歯底円直径ｄ２は、式（２）に示すように従来と略同等で、雄スプラインの歯先円直径ｄ１を式（１）に示すように大きくすることで、雄スプラインの歯たけを高くする。また、外軸に関しては、雌スプラインの歯先円直径Ｄ１は、式（４）に示すように、従来と略同等で、雌スプラインの歯底円直径Ｄ２を式（３）に示すように大きくすることで、雌スプラインの歯たけを高くする。これにより、式（７）で示される基準ピッチ円直径は、従来と同等のままで、両スプライン間の接触面積を大きくすることができる。したがって、大型化することなく強度を確保した状態で高トルクを伝達することができる。
　また、各スプラインの歯形を式（８）に示す転位係数で転位しているので、歯先が尖り過ぎて加工が困難となるようなことがない。
　本発明によれば、小型で強度があり、高トルクを伝達することができるステアリング装置を実現することができる。
図１は、本発明の一実施形態のスプライン伸縮軸をインターミディエイトシャフトとして含むステアリング装置の模式的断面図であり、ステアリング装置の概略構成を示している。 図２は、インターミディエイトシャフトの軸線方向に沿う概略断面図である。 図３は、インターミディエイトシャフトの軸直角断面図であり、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図に相当する。 図４（ａ）は、内軸の要部の拡大断面図であり、図４（ｂ）は、外軸の要部の拡大断面図である。
　本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
　図１は本発明の一実施形態のスプライン伸縮軸がステアリングシャフト２の一部であるインターミディエイトシャフト５に適用されたステアリング装置１００の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、ステアリング装置１００は、ステアリングホイール等の操舵部材１と、操舵部材１の操作に連動して車輪（図示せず）を操舵するステアリング機構Ａ１と、操舵部材１の操舵力をステアリング機構Ａ１に伝達するステアリングシャフト２とを備える。
　ステアリングシャフト２は、操舵部材１に連結されたコラムシャフト３と、コラムシャフト３に自在継手４を介して連結されたインターミディエイトシャフト５とを備える。
　ステアリング機構Ａ１は、インターミディエイトシャフト５に自在継手６を介して連結されたピニオンシャフト７と、車両の左右方向に沿って軸方向（図１の紙面とは直交する方向）に延びるラックシャフト８とを含むラックアンドピニオン機構を構成している。
　ピニオンシャフト７の端部近傍に設けられたピニオン７ａが、ラックシャフト８に設けられたラック８ａと噛み合っている。ピニオンシャフト７の回転が、ラックシャフト８の軸方向移動に変換される。ラックシャフト８は、車体側部材９に固定されたハウジング１０によって、軸方向に移動可能に支持されている。ラックシャフト８の各端部は、図示していないが、対応するタイロッドおよび対応するナックルアームを介して対応する車輪に連結されている。
　コラムシャフト３は、軸方向に伸縮可能な第１コラムシャフト１１と、第１コラムシャフト１１と同軸上に連結された第２コラムシャフト１２とを備えている。第１コラムシャフト１１は、スプライン嵌合を用いて一体回転可能に且つ衝撃吸収時にのみに軸方向Ｘ１に相対摺動可能に嵌合された、例えばアッパーシャフトである外軸１３と、例えばロアーシャフトである内軸１４とを有している。
　本実施形態では、外軸１３がアッパーシャフトであり、内軸１４がロアーシャフトである場合に則して説明するが、外軸がロアーシャフトであり、内軸がアッパーシャフトであってもよい。
　また、第２コラムシャフト１２は、内軸１４と一体回転可能に連結された入力シャフト１５と、第１の自在継手４を介してインターミディエイトシャフト５の第１の端部５ａにトルク伝達可能に連結された出力シャフト１６と、入力シャフト１５および出力シャフト１６を相対回転可能に連結するトーションバー１７とを有している。一方、インターミディエイトシャフト５の第２の端部５ｂは、第２の自在継手６を介してピニオンシャフト７にトルク伝達可能に連結されている。
　コラムシャフト３は、車体側部材１８，１９に固定されたステアリングコラム２０によって、図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。
　ステアリングコラム２０は、軸方向Ｘ１に相対移動可能に嵌め合わされた筒状のアッパージャケット２１および筒状のロアージャケット２２と、ロアージャケット２２の軸方向下端に連結されたハウジング２３とを備えている。ハウジング２３内には、操舵補助用の電動モータ２４の動力を減速して出力シャフト１６に伝達する減速機構２５が収容されている。
　減速機構２５は、電動モータ２４の回転軸（図示せず）と同行回転可能に連結された駆動ギヤ２６と、駆動ギヤ２６に噛み合い出力シャフト１６と同伴回転する被動ギヤ２７とを有している。駆動ギヤ２６は例えばウォーム軸からなり、被動ギヤ２７は例えばウォームホイールからなる。
　ステアリングコラム２０は、車両後方側のアッパー固定ブラケット２８および車両前方側のロアー固定ブラケット２９を介して、車体側部材１８，１９に固定されている。
　ステアリングコラム２０のハウジング２３に固定されたロアーコラムブラケット３０が、車体側部材１９に固定されたロアー固定ブラケット２９に、チルト中心軸３１を介して回動可能に支持されている。これにより、ステアリングコラム２０およびステアリングシャフトは、チルト中心軸３１を支点として回動可能（チルト可能）となっている。これにより操舵部材１の位置を調整できるようになっている（いわゆるチルト調整）。
　アッパー固定ブラケット２８は、車体側部材１８から下方に突出する固定ボルト（スタッドボルト）３２と、当該固定ボルト３２に螺合するナット３３と、アッパー固定ブラケット２８に離脱可能に保持されたカプセル３４とを用いて、車体側部材１８に固定されている。
　ステアリングコラム２０のアッパージャケット２１には、図示しないディスタンスブラケットが固定されている。そのディスタンスブラケットとアッパーの固定ブラケット２８とが、図示しないロック機構を介してロックされることにより、ステアリングコラム２０の位置が車体に対して固定されて、操舵部材１の位置が固定されるようになっている。
　スプライン伸縮軸であるインターミディエイトシャフト５は、例えばアッパーシャフトである筒状の外軸５０と、例えばロアーシャフトであって外軸５０と軸方向Ｙ１に相対摺動可能に且つ一体回転可能にスプライン嵌合された内軸６０とを備えている。
　図２に示すように、内軸６０の外周６０ａには、複数の雄スプライン６１（外スプライン）が設けられ、外軸５０の内周５０ａには、雄スプライン６１に交互に噛み合う複数の雌スプライン５１（内スプライン）が設けられている。図２において、両スプライン５１，６１は模式的に示されている。
　スプライン伸縮軸がインターミディエイトシャフト５を構成する場合、図２に示すように、内軸６０の一端には、自在継手６の一方のヨーク６ａが一体に取り付けられる。また、外軸５０の一端には、自在継手４の一方のヨーク４ａが一体に取り付けられる。
　本実施形態では、内軸６０がロアーシャフトであり、外軸５０がアッパーシャフトである例に則して説明するが、内軸がアッパーシャフトであり、外軸がロアーシャフトであってもよい。
　図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である図３に示すように、外軸５０の内スプラインである雌スプライン５１と、内軸６０の外スプラインである雄スプライン６１とが、交互に噛み合わされている。
　スプライン伸縮軸（インターミディエイトシャフト５）の径方向に関して、雄スプライン６１の歯先６１Ｔと雌スプライン５１の歯底５１Ｂが対向し、雄スプライン６１の歯底６１Ｂが雌スプライン５１の歯先５１Ｔに対向している。
　内軸６０の雄スプライン６１の表面には、樹脂被膜７０が形成されている。樹脂被膜７０は、合成樹脂を用いて形成されている。この合成樹脂として、ポリアミド、ポリアセタールなどの熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を例示することができる。
　本実施形態では、内軸６０の雄スプライン６１の表面に、樹脂被膜７０が設けられる例に則して説明するが、樹脂被膜７０は、内軸の雄スプラインおよび外軸の雌スプラインの少なくとも一方の表面に設けられていればよい。
　雌スプライン５１および雄スプライン６１は、それぞれ、歯たけ方向Ｑ１，Ｑ２［図４（ａ）、図４（ｂ）参照］に転位係数ｅで転位された歯形を有している。
　各スプライン５１，６１の歯数をＺとし、モジュールをｍとしたとき、図４（ａ）に示す雄スプライン６１の歯先円直径ｄ１および歯底円直径ｄ２や、図４（ｂ）に示す雌スプライン５１の歯先円直径Ｄ１および歯底円直径Ｄ２に関して、下記の式（１）～（６）が成立する。
　　　ｍ（Ｚ＋４）＞ｄ１＞ｍ（Ｚ＋２）　　　…（１）
　　　ｍＺ＞ｄ２＞ｍ（Ｚ－１）　　　　　　　…（２）
　　　ｍ（Ｚ＋４）＞Ｄ２＞ｍ（Ｚ＋２）　　　…（３）
　　　ｍＺ＞Ｄ１＞ｍ（Ｚ－１）　　　　　　　…（４）
　　　Ｄ２＞ｄ１　　　　　　　　　　　　　　…（５）
　　　Ｄ１＞ｄ２　　　　　　　　　　　　　　…（６）
　雄スプライン６１の歯先円直径ｄ１は、雄スプライン６１の歯先６１Ｔを結ぶ歯先円６１ＴＣの直径であり、雄スプライン６１の歯底円直径ｄ２は、雄スプライン６１の歯底６１Ｂを結ぶ歯底円６１ＢＣの直径である。
　雌スプライン５１の歯先円直径Ｄ１は、雌スプライン５１の歯先５１Ｔを結ぶ歯先円５１ＴＣの直径であり、雌スプライン５１の歯底円直径Ｄ２は、雌スプライン５１の歯底５１Ｂを結ぶ歯底円５１ＢＣの直径である。
　また、図３に示すように両スプライン５１，６１の基準ピッチ円ＰＣの直径である基準ピッチ円直径ＰＣＤ［図４（ａ）、図４（ｂ）参照］は、下記の一般式（７）で表される。また、転位係数ｅの値としては、歯厚が厚くなる方向への転位をプラスとして、下記の式（８）で表される。
　　　ＰＣＤ＝ｍＺ　　　　　　　　　　　　　…（７）
　　　０．４＜ｅ＜１．１　　　　　　　　　　…（８）
　式（５）に示すように、雌スプライン５１の歯底円直径Ｄ２は、雄スプライン６１の歯先円直径ｄ１よりも大きい（Ｄ２＞ｄ１）ので、図３に示すように、雄スプライン６１の歯先６１Ｔと雌スプライン５１の歯底５１Ｂとの間には、隙間が設けられている。また、式（６）に示すように、雌スプライン５１の歯先円直径Ｄ１は、雄スプライン６１の歯底円直径ｄ２よりも大きい（Ｄ１＞ｄ２）ので、図３に示すように、雌スプライン５１の歯先５１Ｔと雄スプライン６１の歯底６１Ｂとの間には、隙間が設けられている。
　本実施形態によれば、内軸６０に関しては、雄スプライン６１の歯底円直径ｄ２は、式（２）に示すように従来と略同等で、雄スプライン６１の歯先円直径ｄ１を式（１）に示すように従来［従来はｄ１＝ｍ（Ｚ＋２）］よりも大きくすることで、雄スプライン６１の歯たけｈ１を高くする。
　また、外軸５０に関しては、雌スプライン５１の歯先円直径Ｄ１は、式（４）に示すように、従来と略同等で、雌スプライン５１の歯底円直径Ｄ２を式（３）に示すように従来［従来はｄ２＝ｍ（Ｚ＋２）］よりも大きくすることで、雌スプライン５１の歯たけＨ１を高くする。これにより、式（７）で示される基準ピッチ円直径ＰＣＤは、従来と同等のままで、両スプライン５１，６１間の接触面積を大きくすることができる。したがって、大型化することなく強度を確保した状態で高トルクを伝達することができるスプライン伸縮軸（インターミディエイトシャフト５）を実現することができる。
　また、各スプライン５１，６１の歯形を式（８）に示す転位係数で転位しているので、歯先５１Ｔ，６１Ｔが尖り過ぎて加工が困難となるようなことがない。すなわち、転位係数ｅが０．４以下（ｅ≦０．４）では、歯先５１Ｔが先鋭となり、相手方の歯底６１Ｂの加工が困難となる。また、転位係数ｅが１．１以上（ｅ≧１．１）になると、歯先６１Ｔが先鋭となり、相手方の歯底５１Ｂの加工が困難となるという不具合がある。したがって、転位係数ｅを式（８）で示される範囲（０．４＜ｅ＜１．１）に設定してある。
　ここで、式（１）、（２）から、雄スプライン６１の歯たけｈ１は、下記式（９）を満たす。
　　２．５ｍ＞ｈ１＞ｍ　　　　　　　　…（９）
　式（３）、（４）から、雌スプライン５１の歯たけＨ１は、下記式（１０）を満たす。
　　２．５ｍ＞Ｈ１＞ｍ　　　　　　　　…（１０）
　このように、雄スプライン６１の歯たけｈ１および雌スプライン５１の歯たけＨ１を高くすることができる。
　また、小型で強度があり、高トルクを伝達することができるステアリング装置１００を実現することができる。
　本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、操舵用スプライン伸縮軸をステアリングシャフトの第１コラムシャフト１１に適用してもよい。その他、本発明は特許請求の範囲の記載内で種々の変更を施すことができる。
　本発明によれば、大型化することなく強度を確保した状態で高トルクを伝達することができる操舵用スプライン伸縮軸およびこれを含むステアリング装置を提供できる。
　１００…ステアリング装置
　１…操舵部材
　２…ステアリングシャフト
　５…インターミディエイトシャフト（操舵用スプライン伸縮軸）
　１１…第１コラムシャフト
　１３…外軸
　１４…内軸
　５０…外軸
　５１…雌スプライン
　５１Ｔ…歯先
　５１ＴＣ…歯先円
　５１Ｂ…歯底
　５１ＢＣ…歯底円
　６０…内軸
　６１…雄スプライン
　６１Ｔ…歯先
　６１ＴＣ…歯先円
　６１Ｂ…歯底
　６１ＢＣ…歯底円
　Ａ１…ステアリング機構
　ｄ１…（雄スプラインの）歯先円直径
　７０…樹脂被膜
　ｄ２…（雄スプラインの）歯底円直径
　Ｄ１…（雌スプラインの）歯先円直径
　Ｄ２…（雌スプラインの）歯底円直径
　ｅ…転位係数
　ｈ１…（雄スプラインの）歯たけ
　Ｈ１…（雌スプラインの）歯たけ
　ｍ…モジュール
　ＰＣ…基準ピッチ円
　ＰＣＤ…基準ピッチ円直径
　Ｑ１…（雄スプラインの）歯たけ方向
　Ｑ２…（雌スプラインの）歯たけ方向
　Ｙ１…（スプライン伸縮軸の）軸方向
　Ｚ…歯数

Claims (2)

  1. 　操舵トルクを伝達する操舵用スプライン伸縮軸であって、
    　軸方向に摺動可能にスプライン嵌合された内軸および筒状の外軸を備え、
    　前記外軸は、雌スプラインを含み、
    　前記内軸は、前記雌スプラインに嵌合する雄スプラインを含み、
    　前記雌スプラインおよび前記雄スプラインの少なくとも一方の表面に樹脂被膜が設けられ、
    　前記雌スプラインおよび前記雄スプラインのそれぞれは、歯たけ方向に転位係数ｅで転位された歯形を有し、
    　式（１）～（８）を満たし、
    　　　ｍ（Ｚ＋４）＞ｄ１＞ｍ（Ｚ＋２）　　　…（１）
    　　　ｍＺ＞ｄ２＞ｍ（Ｚ－１）　　　　　　　…（２）
    　　　ｍ（Ｚ＋４）＞Ｄ２＞ｍ（Ｚ＋２）　　　…（３）
    　　　ｍＺ＞Ｄ１＞ｍ（Ｚ－１）　　　　　　　…（４）
    　　　Ｄ２＞ｄ１　　　　　　　　　　　　　　…（５）
    　　　Ｄ１＞ｄ２　　　　　　　　　　　　　　…（６）
    　　　ＰＣＤ＝ｍＺ　　　　　　　　　　　　　…（７）
    　　　０．４＜ｅ＜１．１　　　　　　　　　　…（８）
    　前記式（１）～（８）において、Ｚは各スプラインの歯数であり、ｍはモジュールであり、ＰＣＤは基準ピッチ円直径であり、ｄ１は前記雄スプラインの歯先円直径であり、ｄ２は前記雄スプラインの歯底円直径であり、Ｄ１は前記雌スプラインの歯先円直径であり、Ｄ２は前記雌スプラインの歯底円直径である。
  2. 　ステアリング装置であって、
    　操舵部材と、前記操舵部材の操作に連動して車輪を操舵するステアリング機構と、前記操舵部材の操舵力をステアリング機構に伝達するステアリングシャフトと、を備え、
    　前記ステアリングシャフトの一部は、請求項１に記載の操舵用スプライン伸縮軸を含む。
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