(57)【要約】【課題】インナー、アウター両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間で大きなトルクが伝達されている場合に、これら両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間で軸方向変位が生じても、この軸方向変位を円滑に行って、歪みエネルギが蓄積される事を防止し、運転者に不快感を与える事がない構造を実現する。【解決手段】上記インナーシャフト２４ａの先端部に配置されたワッシャ３６と、第一の溝空間３３内に配置された各第一の玉３１、３１との間に、コイルばね４１を設ける。これにより、これら各第一の玉３１、３１と上記ワッシャ３６とが当接する事を防止し、これら各第一の玉３１、３１が転がる際の抵抗の増大を抑えられる。この結果、トルク伝達時でも上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士の軸方向変位を円滑に行える。【選択図】図１
2010053943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面の円周方向複数個所に径方向内方に凹むインナー凹溝を、それぞれ軸方向に形成したインナーシャフトと、このインナーシャフトを挿入自在で、内周面の円周方向複数個所で上記各インナー凹溝と整合する位置に、径方向外方に凹むアウター凹溝を、それぞれ軸方向に形成したアウターシャフトと、上記インナー、アウター各凹溝同士の間にそれぞれ複数個ずつ配置された転動体とを備え、上記インナー、アウター両シャフト同士の間でこれら各転動体を介して回転の伝達が可能で、且つ、これら両シャフト同士が互いに軸方向に相対変位可能としており、上記インナー、アウター各凹溝同士が対向し、上記各転動体が存在する溝空間の軸方向両端部に、これら各転動体が軸方向に脱落する事を防止する為のストッパ部を設けた伸縮軸に於いて、
少なくとも軸方向片側で使用時に軸方向他側よりも低位置に設置されるストッパ部と上記各転動体との間に、これら各転動体を軸方向他側に向けて付勢する弾性部材を設けた事を特徴とする伸縮軸。
【請求項２】
外周面の円周方向複数個所に径方向内方に凹むインナー凹溝を、それぞれ軸方向に形成したインナーシャフトと、このインナーシャフトを挿入自在で、内周面の円周方向複数個所で上記各インナー凹溝と整合する位置に、径方向外方に凹むアウター凹溝を、それぞれ軸方向に形成したアウターシャフトと、上記インナー、アウター各凹溝同士の間にそれぞれ複数個ずつ配置された転動体とを備え、上記インナー、アウター両シャフト同士の間でこれら各転動体を介して回転の伝達が可能で、且つ、これら両シャフト同士が互いに軸方向に相対変位可能としており、上記インナー、アウター各凹溝同士が対向し、上記各転動体が存在する溝空間の軸方向両端部に、これら各転動体が軸方向に脱落する事を防止する為のストッパ部を設けた伸縮軸に於いて、
少なくとも軸方向片側で使用時に軸方向他側よりも低位置に設置されるストッパ部と上記各転動体との間に、上記両シャフト及びこれら各転動体の表面よりも摩擦係数が低い低摩擦部材を配置した事を特徴とする伸縮軸。
【請求項３】
外周面の円周方向複数個所に径方向内方に凹むインナー凹溝を、それぞれ軸方向に形成したインナーシャフトと、このインナーシャフトを挿入自在で、内周面の円周方向複数個所で上記各インナー凹溝と整合する位置に、径方向外方に凹むアウター凹溝を、それぞれ軸方向に形成したアウターシャフトと、上記インナー、アウター各凹溝同士の間にそれぞれ複数個ずつ配置された転動体とを備え、上記インナー、アウター両シャフト同士の間でこれら各転動体を介して回転の伝達が可能で、且つ、これら両シャフト同士が互いに軸方向に相対変位可能としており、上記インナー、アウター各凹溝同士が対向し、上記各転動体が存在する溝空間の軸方向両端部に、これら各転動体が軸方向に脱落する事を防止する為のストッパ部を設けた伸縮軸に於いて、
少なくとも軸方向片側で使用時に軸方向他側よりも低位置に設置されるストッパ部を、上記両シャフト及び上記各転動体の表面よりも摩擦係数が低い低摩擦部材により構成した事を特徴とする伸縮軸。
【請求項４】
両シャフトの円周方向複数個所に配置される溝空間のうち、一部の溝空間に配置される各転動体を、インナー凹溝とアウター凹溝とのうちの何れかの凹溝に向けて付勢しており、残部の溝空間に配置される各転動体とインナー、アウター各凹溝との間に、上記両シャフト同士の間にトルクが伝達されていない自由状態で隙間を存在させている請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した伸縮軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る伸縮軸は、例えば、自動車のステアリング装置を構成するステアリングシャフトや中間シャフト等、回転トルクを伝達自在で、且つ、軸方向に伸縮可能なシャフトとして使用する。特に、本発明は、伸縮軸で異音が生じる事を防止するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のステアリング装置を構成し、端部にステアリングホイールを設けたステアリングシャフトや、このステアリング装置の一部で１対の自在継手同士の間に存在する中間シャフト（インターミディエイトシャフト）を、衝突時等、軸方向の衝撃が加わった場合に全長が縮まる構造とする技術が、従来から知られている。又、上記中間シャフトとして、上記ステアリングホイールの回転を伝達すると共に、自動車の走行時に発生する振動を吸収し、ステアリングホイールにこの振動が伝達される事を防止すべく、回転力の伝達が可能で、且つ、軸方向に伸縮可能とする構造も、従来から知られている。更に、上記中間シャフトは、ステアリング装置に組み込む際に、この中間シャフトを一旦縮めてから組み込む場合がある為、この場合も、この中間シャフトとして伸縮可能な構造を採用する必要がある。一方、上記ステアリングシャフトを、軸方向の伸縮を自在として、運転者の体格や運転姿勢等に応じて上記ステアリングホイールの位置を調節する、所謂テレスコピック機能を有する構造も、従来から知られている。
【０００３】
図１０は、上述の様なステアリングシャフト及び中間シャフトを組み込んだステアリング装置を示している。この図１０に示すステアリング装置１は、電動力の操舵力補助装置５を組み込んだもので、後端部（図１０の右端部）にステアリングホイール２を固定したステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３を挿通自在なステアリングコラム４と、このステアリングシャフト３に補助トルクを付与する為の操舵力補助装置（アシスト装置）５と、上記ステアリングシャフト３の回転に基づきタイロッド６、６を変位させる（押し引きする）為のステアリングギヤユニット７とを備える。このうちのステアリングシャフト３は、インナーシャフト８とアウターシャフト９とを、回転力の伝達自在に、且つ軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせて成る。これらインナーシャフト８とアウターシャフト９とは、軸方向に相対変位する事で上記ステアリングホイール２の前後位置の調節を可能にする他、衝突事故の際には上記ステアリングシャフト３の全長を縮める。
【０００４】
又、上記ステアリングシャフト３を挿通した筒状の上記ステアリングコラム４は、インナーコラム１０とアウターコラム１１とをテレスコープ状に組み合わせて成り、上記ステアリングホイール２の前後位置の調節を可能にする他、衝突事故の際には、上記ステアリングシャフト３と共に全長を縮める。上記インナーコラム１０の前端部（図１の左端部）は、上記操舵力補助装置５を構成するギヤハウジング１２の後端面に結合固定している。又、上記インナーシャフト８は、このギヤハウジング１２内に挿入し、このインナーシャフト８の前端部を、上記操舵力補助装置５を構成する入力軸に結合している。又、この入力軸にトーションバーを介して連結された、同じく上記操舵力補助装置５を構成する出力軸１３の前端部を、上記ギヤハウジング１２の前端面から突出させている。
【０００５】
又、上記ステアリングコラム４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で、車体１５の一部に支承している。又、この支持ブラケット１４と車体１５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に前方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る様にしている。又、チルト機構及びテレスコピック機構を設ける事により、前記ステアリングホイール２の前後位置及び高さ位置の調節を自在としている。この様なチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知な構造と同様であり、本発明の要旨とも関係しない為、詳しい図示並びに説明は省略する。
【０００６】
又、上記操舵力補助装置５を構成する上記出力軸１３の前端部は、自在継手１６を介して、中間シャフト１７の後端部に連結している。又、この中間シャフト１７の前端部に、別の自在継手１８を介して、前記ステアリングギヤユニット７の入力軸１９を連結している。上記中間シャフト１７は、インナーシャフト２０とアウターシャフト２１とを、回転力の伝達自在に、且つ軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせて成る。これらインナーシャフト２０とアウターシャフト２１とは、衝突時に互いに軸方向に相対変位する事で、上記中間シャフト１７の全長を縮める。又、自動車の走行時に発生する振動を、上記両シャフト２０、２１同士が軸方向に相対変位する事により吸収し、この振動が前記ステアリングホイール２に伝達される事を防止する。更に、上記中間シャフト１７を上記出力軸１３と上記入力軸１９との間に組み付ける際には、この中間シャフト１７の全長を縮めてから、この全長を伸ばしつつ組み付ける。
【０００７】
又、上記ステアリングギヤユニット７は、図示しないラックとピニオンとを備え、このうちのピニオンに上記入力軸１９を結合している。又、このピニオンと噛合する上記ラックは、両端部に前記タイロッド６、６を連結しており、このラックの軸方向変位に基づいてこれら各タイロッド６、６を押し引きする事で、図示しない操舵輪に所望の舵角を付与する。又、上記操舵力補助装置５は、電動モータ２２によりウォーム減速機を介して、前記出力軸１３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを付与する。
【０００８】
上述の様に構成する操舵力補助装置５を組み込んだステアリング装置１の場合、この操舵力補助装置５の出力軸１３から出力されるトルクは、前記ステアリングホイール２から前記ステアリングシャフト３に加えられるトルクよりも大きくできる。即ち、上記出力軸１３から出力されるトルクを、上記操舵力補助装置５を構成する上記電動モータ２２から上記ウォーム減速機を介して加えられる補助動力分だけ大きくできる。従って、上記操舵輪に舵角を付与する為に運転者が上記ステアリングホイール２を操作する為に要する力を、上記操舵力補助装置５の補助動力分だけ小さくできる。尚、ステアリングギヤユニット７の周辺部に操舵力補助装置を設ける事により、電動式パワーステアリング装置を構成する場合もある。
【０００９】
上述の様なステアリングシャフト３や中間シャフト１７に適用する構造として、回転力の伝達を自在で、且つ、軸方向に伸縮可能な伸縮軸が、例えば、特許文献１〜３に記載されている様に、従来から知られている。これら各特許文献１〜３には、インナーシャフトとアウターシャフトとの間に複数の玉やニードルを配置する事により、これら各玉等を介してこれら両シャフト同士の回転力を伝達自在とすると共に、これら両シャフト同士の相対変位を自在としている。
【００１０】
図１１は、上記各特許文献１〜３のうちの特許文献１に記載された構造を示している。この図１１に示した伸縮軸２３は、インナーシャフト２４と、アウターシャフト２５と、複数の玉２６、２６とを備える。このうちのインナーシャフト２４は、外周面の円周方向複数個所に径方向内方に凹むインナー凹溝２７を、それぞれ軸方向に形成している。又、上記アウターシャフト２５は、上記インナーシャフト２４を挿入自在で、内周面の円周方向複数個所で上記各インナー凹溝２７と整合する位置に、径方向外方に凹むアウター凹溝２８を、それぞれ軸方向に形成している。又、上記各玉２６、２６は、上記インナー、アウター各凹溝２７、２８同士の間にそれぞれ配置されている。即ち、これら各玉２６、２６は、これら各凹溝２７、２８同士の間に、それぞれ複数個ずつ、軸方向に直列に並べた状態で配置している。そして、上記インナー、アウター両シャフト２４、２５同士の間で、上記各玉２６、２６を介して回転の伝達が可能で、且つ、これら両シャフト２４、２５同士が互いに軸方向に摺動可能としている。
【００１１】
又、図１１に示した従来構造の場合、インナー、アウター各凹溝２７、２８のそれぞれの先端部に、ストッパ２９ａ、２９ｂをそれぞれ係止している。そして、これら各凹溝２７、２８同士が対向し、上記各玉２６、２６が存在する溝空間３０から、これら各玉２６、２６が軸方向に脱落する事を防止している。又、上記図１１に示した従来構造の場合、上記各凹溝２７、２８同士の間に、上記各玉２６、２６を弾性的に挟持する事により、上記両シャフト２４、２５の間に予圧を付与している。これにより、これら両シャフト２４、２５同士の間で回転力が伝達される際のがたつきを防止している。
【００１２】
この様に、図１１に示した従来構造の場合、各玉２６、２６により両シャフト２４、２５同士の間に予圧を付与している。この為、これら両シャフト２４、２５同士の間で大きなトルクを繰り返し伝達された場合に、上記各玉２６、２６と上記各凹溝２７、２８との間で摩耗が生じ、上記両シャフト２４、２５同士の間の回転方向に関するがたつきが大きくなる可能性がある。そして、この様にがたつきが生じた場合には、自動車の振動等により、上記各玉２６、２６が、低位置側に向けて軸方向に移動し、上記ストッパ２９ａ、２９ｂに接触する可能性がある。
【００１３】
この様に、各玉２６、２６がストッパ２９ａ、２９ｂに接触した状態で、両シャフト２４、２５同士の間にトルクが負荷された場合、上記各玉２６、２６は、上記各凹溝２７、２８に加えて上記ストッパ２９ａ、２９ｂとも当接する為、摩擦力が高くなり転がりにくくなる。従って、この状態で、上記両シャフト２４、２５同士の間に、軸方向の相対変位が生じる傾向となっても、この相対変位が円滑に行われずに、上記両シャフト２４、２５と上記各玉２６、２６とに歪みエネルギが蓄積される（これら各部材２４〜２６が弾性変形したままとなる）。この様に歪みエネルギが蓄積された状態から、上記両シャフト２４、２５同士の間に負荷されていたトルクが小さくなったり、更には喪失すると、上記摩擦力が低くなり、上記歪みエネルギが解放される。この為、これら両シャフト２４、２５同士が、僅かとは言え、急激に、軸方向に相対変位する事になる。この様な急激な相対変位は、振動としてステアリングホイールに伝わって、運転者に不快感を与える可能性がある。
【００１４】
一方、特許文献３には、インナー、アウター両シャフト同士の間に、複数の玉を直列に並べた玉列と、軸方向に長いニードルとを配置した構造が記載されている。このうちの玉列には、径方向外方に向かう方向の弾力を付与している。即ち、この玉列が配置されるインナー凹溝に弾性を有する板材を折り曲げて成る板ばねを配置し、この板ばねにより上記玉列を構成する各玉に、アウター凹溝に向けて（径方向外方に向けて）弾力を付与している。そして、上記両シャフト同士の間で伝達されるトルクが小さい場合には、上記玉列を介してこのトルクを伝達する。これに対して、トルクが大きい場合には、主として上記ニードルを介してトルクを伝達する。
【００１５】
又、上記特許文献３に記載された発明の場合、インナー凹溝の先端部にストッパと弾性体とを配置して、このインナー凹溝に配置される板ばねの軸方向に関する変位を規制している。尚、上記特許文献３の明細書には明記されていないが、上記ストッパとニードルとの間にも上記弾性体が存在する為、このニードルがこの弾性体に当接した場合には、このニードルを軸方向に付勢すると考えられる。この様な特許文献３に記載された発明の場合、ニードルとインナー、アウター各凹溝との当接面積が大きい為、大きなトルクの伝達が可能である。但し、大きなトルクの伝達時に、インナー、アウター両シャフト同士の間で相対変位が生じる傾向となった場合、上記ニードルと各凹溝との間の摩擦力が高くなり、この相対変位が円滑に行われずに、歪みエネルギが蓄積される可能性がある。この結果、上述の図１１に示した従来構造と同様に、トルクの低下乃至は喪失時に、運転者に不快感を与える可能性がある。
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−３４９１０４号公報
【特許文献２】特開２００７−４６７６９号公報
【特許文献３】特開２００７−３０８０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、インナー、アウター両シャフト同士の間で大きなトルクが伝達されている状態のまま、これら両シャフト同士が軸方向に変位しても、この軸方向変位を円滑に行って、歪みエネルギが蓄積される事を防止し、運転者に不快感を与える事がない構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の伸縮軸は、何れも、前述の図１１に示した従来構造と同様に、インナーシャフトと、アウターシャフトと、複数個の転動体とを備える。
このうちのインナーシャフトは、外周面の円周方向複数個所に径方向内方に凹むインナー凹溝を、それぞれ軸方向に形成している。
又、上記アウターシャフトは、上記インナーシャフトを挿入自在で、内周面の円周方向複数個所で上記各インナー凹溝と整合する位置に、径方向外方に凹むアウター凹溝を、それぞれ軸方向に形成している。
又、上記各転動体は、例えば、玉や軸方向寸法が短い円筒ころであり、上記インナー、アウター各凹溝同士の間に、それぞれ複数個ずつ配置されている。
そして、上記インナー、アウター両シャフト同士の間で上記各転動体を介して回転の伝達が可能で、且つ、これら両シャフト同士が互いに軸方向に相対変位可能としている。
又、上記インナー、アウター各凹溝同士が対向し、上記各転動体が存在する溝空間の軸方向両端部に、これら各転動体が軸方向に脱落する事を防止する為のストッパ部を設けている。
【００１９】
特に、請求項１に記載した伸縮軸に於いては、少なくとも軸方向片側で、使用時に軸方向他側よりも低位置に設置されるストッパ部と上記各転動体との間に、これら各転動体を軸方向他側に向けて付勢する弾性部材を設けている。
又、請求項２に記載した伸縮軸に於いては、少なくとも軸方向片側で、使用時に軸方向他側よりも低位置に設置されるストッパ部と上記各転動体との間に、上記両シャフト及びこれら各転動体の表面よりも摩擦係数が低い低摩擦部材を配置している。
更に、請求項３に記載した伸縮軸に於いては、少なくとも軸方向片側で、使用時に軸方向他側よりも低位置に設置されるストッパ部を、上記両シャフト及び上記各転動体の表面よりも摩擦係数が低い低摩擦部材により構成している。
【００２０】
又、上述の各発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、両シャフトの円周方向複数個所に配置される溝空間のうち、一部の溝空間に配置される各転動体を、インナー凹溝とアウター凹溝とのうちの何れかの凹溝に向けて付勢する。これに対して、残部の溝空間に配置される各転動体と、インナー、アウター各凹溝との間には、上記両シャフト同士の間にトルクが伝達されていない自由状態で、隙間を存在させる。
【発明の効果】
【００２１】
上述の様な本発明のうち、請求項１に記載した発明によれば、弾性部材により各転動体を軸方向に付勢している為、自動車の振動等によりこれら各転動体がストッパ部に当接する事を防止でき、これら各転動体が転がる際の抵抗の増大を抑えられる。又、請求項２、３に記載した発明によれば、自動車の振動等により、各転動体がストッパ部側に配置した低摩擦部材、或は、ストッパ部に当接しても、摩擦係数が低い為、これら各転動体が転がる際の抵抗となりにくい。従って、上記請求項１〜３に記載した発明によれば、インナー、アウター両シャフト同士の間で大きなトルクが伝達されている状態のまま、これら両シャフト同士の間で軸方向変位が生じても、この軸方向変位を円滑に行える。この為、上記両シャフトや上記各転動体に、歪みエネルギが蓄積される事を防止できる。この結果、上記トルクが低下乃至は喪失した場合にも、上記両シャフトや上記各転動体が、弾性的に急に復元する事を防止できて、運転者に不快感を与える事がない。
【００２２】
尚、本発明の場合、インナー、アウター各凹溝同士の間に配置される転動体は、玉や軸方向寸法が短い円筒ころである為、軸方向寸法が長いニードルに比べて、これら各凹溝との摩擦は小さい。従って、トルク伝達時であっても、ニードルに比べて、これら各凹溝との摩擦に拘らず、軸方向に変位し易い。
【００２３】
又、請求項４に記載した発明によれば、一部の溝空間に配置された各転動体が、インナー凹溝とアウター凹溝とのうちの何れかの凹溝に向けて付勢されている為、トルクが伝達されていない自由状態でも、上記一部の溝空間に配置された各転動体が、インナー、アウター両シャフト同士の間でがたつきが生じる事を防止できる。又、自動車の振動等のうち、伸縮軸の径方向に生じる振動は、上記一部の溝空間で各転動体を付勢する、例えば弾性部材により吸収され、不快な音や振動として、運転者に伝達される事を防止できる。又、自由状態で、残部の溝空間に配置される各転動体と、インナー、アウター各凹溝との間に隙間が存在する為、自由状態での上記両シャフトの相対変位に対する摺動抵抗を小さくでき、この相対変位をより円滑に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１、４に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、トルク伝達時の第一、第二の各玉３１、３２の転がり抵抗を低減して、このトルク伝達時のインナー、アウター両シャフト２４ａ、２５ａ同士の軸方向変位を円滑に行うべく、上記各玉３１、３２の脱落を防止する為のストッパ部の構造を工夫した点にある。伸縮軸としての基本的な構造及び作用は、前述の特許文献１〜３に記載された従来構造と同様である為、以下、本例の特徴部分及び従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００２５】
本例の伸縮軸２３ａは、円周方向複数個所（図示の例の場合には６個所）に第一、第二の各溝空間３３、３４を、交互に且つ等間隔に（同じく３個所ずつ）設けている。これら各溝空間３３、３４のうちの第一の溝空間３３、３３には、上記各第一の玉３１、３１を配置している。この為に、上記インナーシャフト２４ａの外周面複数個所に、これら各第一の玉３１、３１の半径よりも僅かに小さい曲率半径を有する断面円弧状のインナー凹溝２７ａ、２７ａを、軸方向に形成している。又、上記アウターシャフト２５ａの内周面複数個所に、上記各第一の玉３１、３１の半径よりも僅かに小さい曲率半径を有する断面円弧状のアウター凹溝２８ａ、２８ａを、軸方向に形成している。
【００２６】
そして、上記インナー、アウター各凹溝２７ａ、２８ａ同士の間に上記各第一の玉３１、３１を配置した状態で、これら各第一の玉３１、３１の外周面と上記各凹溝２７ａ、２８ａの軌道面とを、それぞれ２点ずつ、合計４点ずつ接触させている。又、上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間にトルクが伝達されていない自由状態では、上記各第一の玉３１、３１は、上記各凹溝２７ａ、２８ａ同士の間に若干の隙間を設けた状態で配置されている。尚、上記各第一の玉３１、３１若しくは上記インナー、アウター各凹溝２７ａ、２８ａにグリースを塗布しておけば、トルク伝達時等に、これら各第一の玉３１、３１がこれらインナー、アウター各凹溝２７ａ、２８ａに当接して異音が生じる事を防止できる。
【００２７】
又、第二の溝空間３４、３４には、前記各第二の玉３２、３２を配置している。この為に、上記インナーシャフト２４ａの外周面複数個所（で、上記各インナー凹溝２７ａ、２７ａから外れた位置）に、断面略台形状のインナー凹溝２７ｂ、２７ｂを軸方向に形成している。又、上記アウターシャフト２５ａの内周面複数個所（で、上記各アウター凹溝２８ａ、２８ａから外れた位置）に、上記各第二の玉３２、３２の半径よりも僅かに小さい曲率半径を有する断面円弧状のアウター凹溝２８ｂ、２８ｂを、軸方向に形成している。
【００２８】
又、上記インナー凹溝２７ｂ、２７ｂ内には、ステンレス鋼板等の弾性を有する金属板を折り曲げて成る板ばね３５、３５を、それぞれ配置している。そして、上記インナー、アウター各凹溝２７ｂ、２８ｂ同士の間に上記各第二の玉３２、３２を配置した状態で、これら各第二の玉３２、３２の外周面と、上記各アウター凹溝２８ｂ、２８ｂの軌道面及び上記各板ばね３５、３５とを、それぞれ２点ずつ、合計４点ずつ接触させている。又、上記各第二の玉３２、３２は、上記各板ばね３５、３５により径方向外方に付勢されている。従って、これら各第二の玉３２、３２の外周面と上記各アウター凹溝２８ｂ、２８ｂとは弾性的に当接する。尚、これら各第二の玉３２、３２若しくは上記インナー、アウター各凹溝２７ｂ、２８ｂにもグリースを塗布しておいても良い。又、上記インナー、アウター両シャフト２４ａ、２５ａは、例えば、炭素鋼製の棒材に、鍛造や切削加工等を施す事により形成しており、上記インナー、アウター各凹溝２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂの表面は、焼き入れ等の熱処理を施して硬化させている。尚、上記各インナー凹溝２７ｂ、２７ｂの断面形状と上記各アウター凹溝２８ｂ、２８ｂの断面形状とを逆にすると共に、各板ばね３５、３５を各アウター凹溝２８ｂ、２８ｂ側に配置して、各第二の玉３２、３２を各インナー凹溝２７ｂ、２７ｂに向けて付勢しても良い。
【００２９】
又、上記インナーシャフト２４ａの先端部（図１、３の左端部）には、ワッシャ３６を固定している。この為に、このインナーシャフト２４ａの先端部に、外周面の直径が各インナー凹溝２７ａ、２７ｂの底面の内接円よりも小さい、円筒部３７を形成している。そして、この円筒部３７の基端部に上記ワッシャ３６を外嵌し、このワッシャ３６の片側面（図１、３の右側面）を上記各インナー凹溝２７ａ、２７ｂの底面との段差３８に当接させた状態で、上記円筒部３７の先端寄り部分を径方向外方にかしめて、かしめ部３９としている。これにより、上記ワッシャ３６が、このかしめ部３９と上記段差３８との間に挟持され、上記インナーシャフト２４ａから脱落する事を防止している。本例の場合、上記ワッシャ３６が、特許請求の範囲に記載した軸方向片側のストッパ部に相当する。従って、このワッシャ３６により、前記第一、第二の溝空間３３、３４内にそれぞれ配置された第一、第二の各玉３１、３２が、上記インナーシャフト２４ａの先端側から脱落する事を防止する。
【００３０】
又、上記ワッシャ３６の片側面で、上記各インナー凹溝２７ａ、２７ｂのうち、外径の大きい第一の玉３１、３１が配置されている各インナー凹溝２７ａ、２７ａと整合する部分に、突部４０、４０をそれぞれ設置している。そして、これら各突部４０、４０の周囲に、自由状態で、基端面を上記ワッシャ３６の片側面に当接させた場合に、先端面がこれら各突部４０、４０の先端面よりも上記各インナー凹溝２７ａ、２７ａ内に突出する（自由状態での軸方向寸法が突部４０の軸方向寸法よりも大きい）コイルばね４１、４１を、それぞれ配置している。即ち、上記ワッシャ３６の片側面のうち、上記各第一の玉３１、３１が配置される各第一の溝空間３３、３３と整合する部分にのみ、上記各突部４０、４０及び各コイルばね４１、４１を設けている。これら各コイルばね４１、４１が、特許請求の範囲に記載した弾性部材に相当する。
【００３１】
尚、上記各突部４０、４０として、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の、表面の摩擦係数が低い合成樹脂製の部材、或は、金属製等の部材の表面を、この様な合成樹脂等の低摩擦材料によりコーティングした部材を使用する事が好ましい。又、上記ワッシャ３６の片側に配置される弾性部材として、上述のコイルばね４１、４１以外に、円柱状のゴム片等の、他の形状や材料のものも使用できる。この場合に、摩擦係数が低い合成樹脂製等のばねも好ましく使用できる。又、後述する様な弾性部材のへたりが生じにくければ、上記各突部４０、４０を省略しても良い。
【００３２】
一方、上記各インナー凹溝２７ａ、２７ｂの上記ワッシャ３６と反対側（図１、３の右側）の端部には、このワッシャ３６と同様に、特許請求の範囲に記載したストッパ部に相当する、段差面４２を設けている。本例の伸縮軸２３ａを、例えば、自動車のステアリング装置を構成する中間シャフトやステアリングシャフトに適用した場合、上記ワッシャ３６が自動車の前後方向前側に存在する様に配置する。これにより、上記インナーシャフト２４ａの先端側が基端側に対し、自動車の上下方向に関し下側となる。この為、使用時には、上記各第一の空間３３、３３内に配置された上記各第一の玉３１、３１は、ワッシャ３６側に偏った位置に存在する。従って、通常の使用により、上記各第一の玉３１、３１と上記段差面４２とが当接する事は殆どない。但し、組み付け時等には、これら各第一の玉３１、３１或は前記各第二の玉３２、３２が、上記インナーシャフト２４ａの基端側に移動する場合があるので、この場合には、上記段差面４２により上記第一、第二の各玉３１、３２が、上記インナーシャフト２４ａの基端側から脱落する事を防止する。
【００３３】
上述の様に構成される本例の伸縮軸２３ａの場合、インナー、アウター両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間に作用するトルクが小さい場合には、このトルクは、第二の溝空間３４、３４内に配置された第二の玉３２、３２を介して伝達される。即ち、これら各第二の玉３２、３２は、各板ばね３５、３５により径方向外方に向けて付勢され、各アウター凹溝２８ｂ、２８ｂに弾性的に当接している。これに対して、第一の溝空間３３、３３内に配置される第一の玉３１、３１は、自由状態で、インナー、アウター各凹溝２７ａ、２８ａに対し若干の隙間をあけて配置されている。この為、トルクが小さい場合には、上記各第一の玉３１、３１の外周面と上記各凹溝２７ａ、２８ａとは、殆ど当接しない。この結果、上記各第二の玉３２、３２を介してトルクが伝達され、これら各第一の玉３１、３１を介してトルク伝達は行われない。尚、この様に、自由状態及び小さいトルクしか作用しない状態では、上記各第一の玉３１、３１と上記各凹溝２７ａ、２８ａとが強く当接する事はない。この為、この様な状態で上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士が相対変位した場合に生じる摺動力を小さくでき、この相対変位を円滑に行える。
【００３４】
一方、上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間に作用するトルクが大きい場合には、上記各第二の玉３２、３２を付勢する各板ばね３５、３５が弾性変形する為、これら各第二の玉３２、３２によっては、大きなトルクを伝達し切れなくなる。この結果、上記各第一の玉３１、３１と上記各凹溝２７ａ、２８ａとが当接し、上記各第二の玉３２、３２により伝達し切れなくなったトルクを、これら各第一の玉３１、３１を介して伝達する様になる。
【００３５】
この様な本例の伸縮軸２３ａの場合、第二の溝空間３４、３４内に配置される第二の玉３２、３２が、板ばね３５、３５によりアウター凹溝２８ｂ、２８ｂに向けて付勢されている為、インナー、アウター両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間でトルクが伝達されていない状態でも、これら両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間でがたつきが生じる事を防止できる。又、自動車の振動等のうち、伸縮軸２３ａの径方向に生じる振動は、上記各第二の玉３２、３２を付勢する各板ばね３５、３５により吸収され、不快な音や振動として、運転者に伝達される事を防止できる。
【００３６】
特に、本例の伸縮軸２３ａによれば、上記各第一の溝空間３３、３３内に配置される上記各第一の玉３１、３１が、重力及び自動車の振動等により上記ワッシャ３６の片側面に向けて転動した場合でも、上記各コイルばね４１、４１がこれら各第一の玉３１、３１を弾性的に押し返し、これら各第一の玉３１、３１が上記ワッシャ３６の片側面に当接する事を防止する。これにより、これら各第一の玉３１、３１が転がる際の抵抗の増大を抑えられる。従って、この状態で、上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間にトルクが作用し、更に、これら両シャフト２４ａ、２５ａ同士が軸方向に相対変位する傾向となった場合でも、上記各第一の玉３１、３１が転動し易く、これら両シャフト２４ａ、２５ａ同士の軸方向の相対変位は円滑に行われる。
【００３７】
例えば、上記各第一の玉３１、３１が上記各コイルばね４１、４１に接触した状態で、上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間にトルクが入力されると、これら各コイルばね４１、４１が多少撓む事はあっても、上記各第一の玉３１、３１が上記ワッシャ３６の片側面に当接する事はない。そして、この状態のまま上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士が相対変位する傾向となった場合でも、上記各第一の玉３１、３１が転がり、この相対変位が円滑に行われる。尚、上記トルクが抜ける（伸縮軸２３ａがトルクを伝達しなくなる）と、上記各コイルばね４１、４１の弾性力に基づき、上記各第一の玉３１、３１が元の位置に戻る。
【００３８】
一方、前記第二の溝空間３４、３４内に配置される第二の玉３２、３２は、各板ばね３５、３５により付勢されている為、自動車の振動等により、不用意に上記第二の溝空間３４、３４内を軸方向に移動する事はない。従って、上記各第二の玉３２、３２が、上記ワッシャ３６の片側面に当接して、これら各第二の玉３２、３２が転がる際の抵抗が増大する事はない。この為、これら各第二の玉３２、３２が、上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士の円滑な相対変位を阻害する事はない。尚、上記第二の溝空間３４、３４の端部にも、前記第一の溝空間３３、３３と同様に、コイルばね４１、４１等の弾性部材を設ける事もできる。
【００３９】
上述の様に、本例の伸縮軸２３ａの場合、両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間で大きなトルクが伝達されている場合に、これら両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間で軸方向変位が生じても、この軸方向変位を円滑に行って、歪みエネルギが蓄積される事を防止できる。この結果、上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間に作用するトルクが小さくなったり、喪失しても、これら両シャフト２４ａ、２５ａ同士が歪みエネルギに基づいて急激に変位する事を防止できる為、運転者が、この様な急激な変位により不快感を感じる事はない。
【００４０】
又、本例の場合、上記各第一の玉３１、３１が上記各コイルばね４１、４１に強く当接して、これら各コイルばね４１、４１の弾性変形量が多くなる傾向となっても、前記各突部４０、４０と上記各第一の玉３１、３１とが当接して、上記各コイルばね４１、４１の弾性変形量が過大になる事はない。従って、これら各コイルばね４１、４１が早期にへたる事を防止できる。又、仮に、上記各第一の玉３１、３１が上記各突部４０、４０と当接した状態で、上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間で軸方向変位が生じても、これら各突部４０、４０を、摩擦係数が小さい合成樹脂製の部材、或は、表面を低摩擦材料によりコーティングした部材とすれば、これら各突部４０、４０と上記各第一の玉３１、３１との間の摩擦力を小さくできる為、これら各第一の玉３１、３１の転がり抵抗を低減し、歪みエネルギが蓄積される事を防止できる。
【００４１】
［実施の形態の第２例］
図４は、請求項１、４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、上述の第１例の構造と異なり、本例の伸縮軸２３ａを、例えば、自動車のステアリング装置を構成する中間シャフトやステアリングシャフトに適用した場合に、インナーシャフト２４ａの基端側（図４の左側）を、自動車の前後方向前側となる様に配置する。この為に本例の場合、第一、第二の各溝空間３３、３４内に配置された第一、第二の各玉３１、３２の抜け止めを図る、ワッシャ３６と段差面４２とのうち、上記各第一の溝空間３３の基端側に配置される段差面４２側に、コイルばね４１を配置している。即ち、これら各第一の溝空間３３内に配置される上記各第一の玉３１、３１と、上記段差面４２との間に、上記各コイルばね４１を配置している。そして、これら各第一の玉３１、３１がこれら各コイルばね４１に当接した場合には、これら各第一の玉３１、３１を上記インナーシャフト２４ａの先端側（図４の右側）に向けて付勢する。その他の構造及び作用は、上述の第１例と同様である。
【００４２】
［実施の形態の第３例］
図５は、請求項１、４に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、各第一の溝空間３３内に配置される各第一の玉３１、３１を、保持器４３に保持している。そして、この保持器４３の軸方向（軸方向の左右方向）両端部に、ゴム等の弾性部材４４、４４を、それぞれこの保持器４３の両端面から突出する状態で固定している。そして、自動車の振動等により、上記第一の各玉３１、３１が変位して、上記各第一の溝空間３３の軸方向両端部に配置されたワッシャ３６或は段差面４２に当接しても、これらワッシャ３６或は段差面４２に何れかの弾性部材４４が当接する様にしている。従って、これらワッシャ３６或は段差面４２と上記各第一の玉３１、３１が当接する事を防止し、インナー、アウター両シャフト２４ａ、２５ａ同士の相対変位を円滑に行える。この様な本例の場合、伸縮軸２３ａの組み付け方向に拘らず、上記各第一の玉３１、３１が上記ワッシャ３６或は段差面４２と当接する事を防止できる。その他の構造及び作用は、前述の第１例と同様である。
【００４３】
［実施の形態の第４例］
図６は、請求項２、４に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合、各第一の溝空間３３内に配置される各第一の玉３１、３１と、ワッシャ３６との間に、インナー、アウター両シャフト２４ａ、２５ａ及びこれら各第一の玉３１、３１の表面よりも摩擦係数が低い、合成樹脂製のスペーサ４５を配置している。このスペーサ４５に使用する合成樹脂としては、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。又、上記スペーサ４５として、金属製等の部材の表面を、この様な合成樹脂等の低摩擦材料によりコーティングした部材を使用しても良い。又、本例の場合、前述の第１例と同様に、上記インナーシャフト２４ａの先端側（図６の左側）を、自動車の前後方向前側に配置する。
【００４４】
この様な本例の場合、自動車の振動等により、上記各第一の玉３１、３１が上記スペーサ４５に当接しても、摩擦係数が低い為、これら各第一の玉３１、３１が転がる際の抵抗となりにくい。従って、上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間で大きなトルクが伝達されている場合に、これら両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間で軸方向変位が生じても、この軸方向変位を円滑に行って、歪みエネルギが蓄積される事を防止し、運転者に不快感を与える事がない。その他の構造及び作用は、前述の第１例と同様である。尚、前述の第２例の様に、インナーシャフト２４ａの先端側を自動車の前後方向前側に配置した場合には、段差面４２と各第一の玉３１、３１との間に、スペーサ４５を設ける。
【００４５】
［実施の形態の第５例］
図７は、請求項２、４に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合、各第一の溝空間３３内に配置される各第一の玉３１、３１と、ワッシャ３６との間に、インナー、アウター両シャフト２４ａ、２５ａ及びこれら各第一の玉３１、３１の表面よりも摩擦係数が低い合成樹脂製の玉４６を設けている。この玉４６は、これら各第一の玉３１、３１よりも直径を僅かに（例えば、１０μｍ程度）小さくしている。そして、上記両シャフト２４ａ、２５ａ同士の間で大きなトルクが伝達される場合には、上記各第一の玉３１、３１によりこのトルクを伝達し、上記合成樹脂製の玉４６にへたりが生じる事を防止している。その他の構造及び作用は、玉４６として低摩擦材料によりコーティングした部材を使用できる点、更には、伸縮軸２３ａの配置方向を逆とした場合の構造を含め、上述の第４例と同様である。
【００４６】
［実施の形態の第６例］
図８は、請求項３、４に対応する、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合、インナーシャフト２４ａの先端部に固定されるワッシャ３６ａ自体を、インナー、アウター両シャフト２４ａ、２５ａ及び各第一の玉３１、３１の表面よりも摩擦係数が低い合成樹脂製としている。従って、これら各第一の玉３１、３１が上記ワッシャ３６ａの片側面に当接しても、摩擦係数が低い為、これら各第一の玉３１、３１が転がる際の抵抗となりにくい。その他の構造及び作用は、ワッシャ３６ａとして低摩擦材料によりコーティングした部材を使用できる点を含め、前述の第４例と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
上述の各例では、第一の溝空間３３（例えば、図１参照）に配置され、大きなトルク伝達を行う転動体として、図９（Ａ）に示す様に、各第一の玉３１、３１を使用した構造に就いて説明した。但し、上記第一の溝空間３３内に、図９（Ｂ）に示す様な、軸方向寸法が短い（軸方向長さ／直径≦１である）円筒ころ４７、４７と第一の玉３１、３１とを交互に配置した構造としても良い。この場合、これら各円筒ころ４７、４７の外径をこれら各第一の各玉３１、３１の外径よりも僅かに（例えば、１０μｍ程度）小さくする。又、好ましくは、上記各円筒ころ４７、４７の両端部外周面にクラウニングを施す。この様に構成すれば、大きなトルクをこれら各円筒ころ４７、４７により伝達できる為、トルク負荷能力が高くなる。又、これら各円筒ころ４７、４７の外径は上記各第一の玉３１、３１よりも小さい為、インナー、アウター両シャフト２４ａ、２５ａ（例えば、図１参照）同士が相対変位する際でも、上記各円筒ころ４７、４７とインナー、アウター各凹溝２７ａ、２８ａとの間に大きな摩擦力が働く事を防止できる。
【００４８】
又、図９（Ｃ）に示す様に、各第一の溝空間３３内に配置する転動体を、総て円筒ころ４７、４７としても良い。又、各第一の溝空間３３のうちの一部の第一の溝空間３３には、円筒ころ４７、４７のみを配置し、他部の第一の溝空間３３には、第一の玉３１、３１のみ、或は、第一の玉３１、３１と円筒ころ４７、４７とを交互に配置しても良い。この様な場合でも、各円筒ころ４７、４７の外径を各第一の玉３１、３１の外径よりも小さくする事が好ましい。
【００４９】
又、上述の各例は、前述の図１０に示した様な電動式パワーステアリング装置を構成するステアリングシャフト或は中間シャフトに適用したり、その他の構造のステアリング装置を構成するステアリングシャフトや中間シャフトに適用する事ができる。更に、この様なステアリング装置以外にも、互いに回転伝達可能で、且つ、伸縮自在な構造であれば、本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、伸縮軸の中心軸を通る仮想平面に関する部分断面図。
【図２】図１のイ矢視図。
【図３】図１のロ部拡大図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。
【図５】同第３例を示す、図１の下部拡大図に相当する図。
【図６】同第４例を示す、図１と同様の図。
【図７】同第５例を示す、図１と同様の図。
【図８】同第６例を示す、図１と同様の図。
【図９】第一の溝空間に配置する転動体列の３例を示す図。
【図１０】本発明の伸縮軸を組み込む電動式パワーステアリング装置の１例を示す、部分切断側面図。
【図１１】伸縮軸の従来構造の１例を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１    ステアリング装置
２    ステアリングホイール
３    ステアリングシャフト
４    ステアリングコラム
５    操舵力補助装置
６    タイロッド
７    ステアリングギヤユニット
８    インナーシャフト
９    アウターシャフト
１０    インナーコラム
１１    アウターコラム
１２    ギヤハウジング
１３    出力軸
１４    支持ブラケット
１５    車体
１６    自在継手
１７    中間シャフト
１８    別の自在継手
１９    入力軸
２０    インナーシャフト
２１    アウターシャフト
２２    電動モータ
２３、２３ａ  伸縮軸
２４、２４ａ  インナーシャフト
２５、２５ａ  アウターシャフト
２６    玉
２７、２７ａ、２７ｂ  インナー凹溝
２８、２８ａ、２８ｂ  アウター凹溝
２９ａ、２９ｂ  ストッパ
３０    溝空間
３１    第一の玉
３２    第二の玉
３３    第一の溝空間
３４    第二の溝空間
３５    板ばね
３６、３６ａ  ワッシャ
３７    円筒部
３８    段差
３９    かしめ部
４０    突部
４１    コイルばね
４２    段差面
４３    保持器
４４    弾性部材
４５    スペーサ
４６    玉
４７    円筒ころ
【図１】
2010053943.tif 000003
【図２】
2010053943.tif 000004
【図３】
2010053943.tif 000005
【図４】
2010053943.tif 000006
【図５】
2010053943.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010053943.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010053943.tif 000011
【図１０】
2010053943.tif 000012
【図１１】
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