(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に複数の突条歯が形成された雄シャフト、
上記雄シャフトの突条歯に軸方向に相対摺動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌す
る複数の歯溝が内周に形成された雌シャフト、
上記雄シャフトの突条歯の歯面に被覆された弾性材料からなる被覆部、
上記被覆部を形成した雄シャフトの突条歯に上記雌シャフトの歯溝を締め代を有するよ
うに外嵌したステアリング装置用伸縮軸であって、
上記雄シャフトの突条歯の歯元近傍の歯面の被覆部に、上記雌シャフトの歯溝の歯先近
傍の歯面が当接しないように逃げ部を形成してなり、
上記雄シャフトの上記逃げ部を形成する上記突条歯の歯たけ方向の中央部の歯面の被覆
部の曲率半径がＲ１で、雌シャフトの上記歯溝の歯たけ方向の中央部の歯面の曲率半径Ｒ
２よりも小さく形成され、
上記突条歯の歯面の被覆部と歯溝の歯面との噛み合い部の歯たけ方向の両端には、歯た
け方向の中央部から両端に向かって隙間が大きくなるくさび状の隙間が形成され、
上記突条歯の歯面の被覆部の歯たけ方向の両端には、それぞれの曲率半径がＲ３、Ｒ４
、かつ、Ｒ１＞Ｒ３、Ｒ４で、半径方向外側に向かって凸のＲ面取りが形成されているこ
とを特徴とするステアリング装置用伸縮軸。
【請求項２】
請求項１に記載されたステアリング装置用伸縮軸において、
上記被覆部は上記突条歯の歯面に接着剤によって接着されていることを特徴とするステ
アリング装置用伸縮軸。
【請求項３】
請求項２に記載されたステアリング装置用伸縮軸において、
上記突条歯の歯面に微小な凹凸が形成されていることを特徴とするステアリング装置用
伸縮軸。
【請求項４】
請求項３に記載されたステアリング装置用伸縮軸において、
上記微小な凹凸は、突条歯を軸方向にプレス成形時、突条歯の切削加工時、突条歯のシ
ョットピーニング加工時、突条歯の酸洗処理のうちのいずれかによって形成されているこ
とを特徴とするステアリング装置用伸縮軸。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載されたステアリング装置用伸縮軸において、
上記伸縮軸はステアリング装置を構成するステアリングシャフトに補助トルクを付与す
る為のアシスト装置の出力軸に連結された中間シャフトであることを特徴とするステアリ
ング装置用伸縮軸。
【請求項６】
外周に複数の突条歯が形成された雄シャフト、上記雄シャフトの突条歯に軸方向に相対
摺動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する複数の歯溝が内周に形成された雌シャフ
ト、及び上記雄シャフトの突条歯の歯面に被覆された被覆部を有するステアリング装置用
伸縮軸の製造方法であって、
上記被覆部を形成した雄シャフトの突条歯に上記雌シャフトの歯溝を締め代を有するよ
うに外嵌し、
然る後、被覆部に圧縮応力を付与して被覆部を塑性変形させて締め代を小さくして所定
の摺動抵抗とし、
上記雄シャフトの突条歯の歯元近傍の歯面の被覆部に、上記雌シャフトの歯溝の歯先近
傍の歯面が当接しないように逃げ部を形成することを特徴とするステアリング装置用伸縮
軸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は伸縮軸、特に、回転トルクを伝達可能で軸方向に相対摺動可能な伸縮軸、例えば、中間シャフトやステアリングシャフト等の伸縮軸の製造方法、及び、この製造方法によって製造した伸縮軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリング装置には、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に相対摺動可能に連結されたスプライン軸等の伸縮軸が、中間シャフトやステアリングシャフト等に組み込まれている。すなわち、中間シャフトは、ステアリングギヤのラック軸に噛合うピニオンシャフトに、自在継手を締結する際に、一旦縮めてからピニオンシャフトに嵌合させて締結するためや、車体フレームとの間の相対変位を吸収するために、伸縮機能が必要である。
【０００３】
また、ステアリングシャフトは、ステアリングホイールの操舵力を車輪に伝達すると共に、運転者の体格や運転姿勢に応じて、ステアリングホイールの位置を軸方向に調整する必要があるため、伸縮機能が要求される。
【０００４】
近年、車体全体の剛性と走行安定性が向上したために、ステアリングホイールを操作した時に、伸縮軸の回転方向のガタツキを運転者が感じやすくなった。そこで、回転方向のガタツキと摺動抵抗が小さく、潤滑性と耐久性に優れた伸縮軸が望まれている。
【０００５】
そのために、雄シャフトの歯面外周に摺動抵抗の小さな樹脂等を被覆し、潤滑用の潤滑剤を塗布した後に雌シャフトに嵌合した伸縮軸がある。このような伸縮軸では、摺動抵抗の許容範囲が狭いと、雄シャフト、雌シャフト及び樹脂被覆部の加工精度によって、摺動抵抗を許容範囲内に製造することが困難であった。
【０００６】
特許文献１の伸縮軸は、樹脂を被覆した雄シャフトに雌シャフトを嵌合させた状態で、回転トルクを付与し、雌シャフトの内歯を雄シャフトの外歯の樹脂被覆部に押し付け、樹脂被覆部を圧縮して硬化し、樹脂被覆部に押圧凹み面を形成している。これによって、摺動隙間を長期にわたって一定に維持し、押圧凹み面に潤滑剤を溜めることで、潤滑剤の供給を良好にしている。
【０００７】
図７から図９に従来の伸縮軸を示す。図７は従来の伸縮軸を示す縦断面図、図８（ａ）は図７の被覆部を被覆した雄シャフトに雌シャフトを外嵌した初期状態を示す拡大断面図、図８（ｂ）は被覆部を塑性変形させて締め代を小さくした状態を示す図７のＣ−Ｃ拡大断面図、図９（ａ）は被覆部を塑性変形させて締め代を小さくした状態を示す図７のＤ−Ｄ拡大断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＱ部拡大断面図である。
【０００８】
図７に示すように、従来の伸縮軸は、中間シャフト１６の雄シャフト１６Ａの車体前方側（図７の左端）が、雌シャフト１６Ｂの車体後方側（図７の右端）に内嵌して連結されている。図７、図８（ａ）に示すように、雌シャフト１６Ｂは中空筒状に形成されており、その内周には、雌シャフト１６Ｂの軸心から放射状に、複数の軸方向の歯溝４１が、伸縮ストロークの全長にわたって、等間隔に形成されている。
【０００９】
歯溝４１の個数と同じ数の軸方向の突条歯５１を有する雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の全長に、雌シャフト１６Ｂの軸方向の歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１がコーティングされている。被覆部６１の厚さは、中間シャフト１６の慣らし前の摺動抵抗が、所定の許容範囲の下限値よりも大き目になるように、厚く形成しておく。
【００１０】
次に、図７、図８（ａ）に示すように、雄シャフト１６Ａの突条歯５１の軸方向の全長に雌シャフト１６Ｂの歯溝４１を外嵌する。続いて、被覆部６１がコーティングされた雄シャフト１６Ａに雌シャフト１６Ｂを嵌合させた状態で、回転トルクを付与し、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１を雄シャフト１６Ａの突条歯５１の被覆部６１に押し付け、被覆部６１を圧縮して塑性変形させ、図８（ｂ）に示すように、被覆部６１に押圧凹み面６１１を形成している。
【００１１】
雌シャフト１６Ｂの歯溝４１には、スプライン加工時の加工誤差が避けられないため、雌シャフト１６Ｂの軸方向位置によって、歯溝４１の歯先の位置が、雌シャフト１６Ｂの軸心側に向かって出入り（変動）する。例えば、図８（ｂ）に示すＣ−Ｃ断面位置の歯先４１１Ｃよりも、図９（ａ）、（ｂ）に示すＤ−Ｄ断面位置の歯先４１１Ｄが、雌シャフト１６Ｂの軸心側に向かって突出している場合がある。
【００１２】
すると、雄シャフト１６Ａに対して雌シャフト１６Ｂを摺動させた時に、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１のＤ−Ｄ断面位置の歯先４１１Ｄ近傍の歯面４１２が被覆部６１に食い込むため、摺動抵抗が変動する不具合が生じる。また、被覆部６１に段差面６１２が生じるため、雄シャフト１６Ａの突条歯５１の歯元近傍に充填されている潤滑油が、段差面６１２に遮られて、押圧凹み面６１１まで到達しにくくなる不具合が生じる。
【００１３】
また、従来の油圧式パワーステアリング装置では、中間シャフト１６に加わるトルクは比較的小さいが、コラムアシスト式電動パワーステアリング装置では、中間シャフト１６に加わるトルクが大きくなる。従って、中間シャフト１６の被覆部６１の変形が大きくなり、雌シャフト１６Ｂの歯先が雄シャフト１６Ａの歯元の被覆部６１に食い込み、摺動抵抗が変動する不具合が生じることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−６６９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、摺動抵抗を減少させる被覆部を有する伸縮軸であって、伸縮軸の摺動位置による摺動抵抗の変動を小さくするとともに、潤滑油の潤滑性能を良好にしたステアリング装置用伸縮軸とその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、外周に複数
の突条歯が形成された雄シャフト、上記雄シャフトの突条歯に軸方向に相対摺動可能にか
つ回転トルクを伝達可能に外嵌する複数の歯溝が内周に形成された雌シャフト、上記雄シ
ャフトの突条歯の歯面に被覆された被覆部、上記被覆部を形成した雄シャフトの突条歯に
上記雌シャフトの歯溝を締め代を有するように外嵌したステアリング装置用伸縮軸であっ
て、上記雄シャフトの突条歯の歯元近傍の歯面の被覆部に、上記雌シャフトの歯溝の歯先
近傍の歯面が当接しないように逃げ部を形成してなり、上記雄シャフトの上記逃げ部を形
成する上記突条歯の歯たけ方向の中央部の歯面の被覆部の曲率半径がＲ１で、雌シャフト
の上記歯溝の歯たけ方向の中央部の歯面の曲率半径Ｒ２よりも小さく形成され、上記突条
歯の歯面の被覆部と歯溝の歯面との噛み合い部の歯たけ方向の両端には、歯たけ方向の中
央部から両端に向かって隙間が大きくなるくさび状の隙間が形成され、上記突条歯の歯面
の被覆部の歯たけ方向の両端には、それぞれの曲率半径がＲ３、Ｒ４、かつ、Ｒ１＞Ｒ３
、Ｒ４で、半径方向外側に向かって凸のＲ面取りが形成されていることを特徴とするステ
アリング装置用伸縮軸である。
【００２０】
第２番目の発明は、請求項１に記載されたステアリング装置用伸縮軸において、上記被覆部は上記突条歯の歯面に接着剤によって接着されていることを特徴とするステアリング装置用伸縮軸である。
【００２１】
第３番目の発明は、請求項２に記載されたステアリング装置用伸縮軸において、上記突条歯の歯面に微小な凹凸が形成されていることを特徴とするステアリング装置用伸縮軸である。
【００２２】
第４番目の発明は、第３番目の発明のステアリング装置用伸縮軸において、上記微小な凹凸は、突条歯を軸方向にプレス成形時、突条歯の切削加工時、突条歯のショットピーニング加工時、突条歯の酸洗処理のうちのいずれかによって形成されていることを特徴とするステアリング装置用伸縮軸である。
【００２３】
第５番目の発明は、第１乃至４のいずれかの発明のステアリング装置用伸縮軸において、上記伸縮軸はステアリング装置を構成するステアリングシャフトに補助トルクを付与する為のアシスト装置の出力軸に連結された中間シャフトであることを特徴とするステアリング装置用伸縮軸である。
【００２４】
第６番目の発明は、外周に複数の突条歯が形成された雄シャフト、上記雄シャフトの突条歯に軸方向に相対摺動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する複数の歯溝が内周に形成された雌シャフト、及び上記雄シャフトの突条歯の歯面に被覆された被覆部を有するステアリング装置用伸縮軸の製造方法であって、上記被覆部を形成した雄シャフトの突条歯に上記雌シャフトの歯溝を締め代を有するように外嵌し、然る後、被覆部に圧縮応力を付与して被覆部を塑性変形させて締め代を小さくして所定の摺動抵抗とし、上記雄シャフトの突条歯の歯元近傍の歯面の被覆部に、上記雌シャフトの歯溝の歯先近傍の歯面が当接しないように逃げ部を形成することを特徴とするステアリング装置用伸縮軸の製造方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の伸縮軸の製造方法、及び、この製造方法によって製造した伸縮軸では、雄シャフトの突条歯の歯元近傍の歯面の被覆部に、雌シャフトの歯溝の歯先近傍の歯面が当接しないように逃げ部を形成している。
【００２７】
従って、被覆部が塑性変形した後でも、逃げ部が塑性変形面よりも凹んだ状態が維持される。そのため、雌シャフトの歯溝の歯先近傍の歯面が被覆部に食い込まないため、摺動抵抗が変動しない。また、被覆部の塑性変形面と逃げ部とのつなぎ目に段差が無いため、雄シャフトの突条歯の歯元近傍に充填されている潤滑油が、塑性変形面まで円滑に到達する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の伸縮軸を有するステアリング装置の全体を示し、一部を切断した側面図であって、操舵補助部を有する電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。
【図２】本発明の実施例１の伸縮軸の製造工程を示す縦断面図である。
【図３】図２の拡大断面図を示し、（ａ）はスリーブを被覆した伸縮軸を示す拡大断面図、（ｂ）は被覆部をコーティングした伸縮軸を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の実施例１の伸縮軸の雄シャフトを示す斜視図である。
【図５】本発明の実施例１の伸縮軸の製造工程を示す図３（ｂ）のＰ部拡大断面図であり、（ａ）は被覆部を被覆した雄シャフトに雌シャフトを外嵌した初期状態を示す拡大断面図、（ｂ）は被覆部を塑性変形させて締め代を小さくした状態を示す図２のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図６】被覆部を塑性変形させて締め代を小さくした状態を示す図２のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図７】従来の伸縮軸を示す縦断面図である。
【図８】（ａ）は図７の被覆部を被覆した雄シャフトに雌シャフトを外嵌した初期状態を示す拡大断面図、（ｂ）は被覆部を塑性変形させて締め代を小さくした状態を示す図７のＣ−Ｃ拡大断面図である。
【図９】（ａ）は被覆部を塑性変形させて締め代を小さくした状態を示す図７のＤ−Ｄ拡大断面図、（ｂ）は（ａ）のＱ部拡大断面図である。
【図１０】本発明の実施例２の伸縮軸の拡大断面図を示し、実施例１の図３（ｂ）相当図である。
【図１１】図１０のＲ部拡大断面図であり、実施例１の図５（ｂ）相当図である。
【図１２】図１１のＳ部拡大断面図である。
【図１３】本発明の実施例３の伸縮軸の噛み合い部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例３を説明する。
【実施例１】
【００３０】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図１は本発明の伸縮軸を有するステアリング装置の全体を示し、一部を切断した側面図であって、操舵補助部を有する電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。図２は本発明の実施例１の伸縮軸の製造工程を示す縦断面図である。図３は図２の拡大断面図を示し、図３（ａ）はスリーブを被覆した伸縮軸を示す拡大断面図、図３（ｂ）は被覆部をコーティングした伸縮軸を示す拡大断面図である。
【００３１】
図４は本発明の実施例１の伸縮軸の雄シャフトを示す斜視図、図５は本発明の実施例１の伸縮軸の製造工程を示す図３（ｂ）のＰ部拡大断面図であり、図５（ａ）は被覆部を被覆した雄シャフトに雌シャフトを外嵌した初期状態を示す拡大断面図、図５（ｂ）は被覆部を塑性変形させて締め代を小さくした状態を示す図２のＡ−Ａ拡大断面図である。図６は被覆部を塑性変形させて締め代を小さくした状態を示す図２のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【００３２】
図１に示すように、本発明の実施例の伸縮軸を有するステアリング装置は、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール１１を装着可能なステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、ステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置（操舵補助部）２０と、ステアリングシャフト１２の車体前方側（図１の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備える。
【００３３】
ステアリングシャフト１２は、アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂとを、回転トルクを伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に組み合わせて成る。すなわち、インナーシャフト１２Ｂの車体後方側外周には、複数の雄スプラインが形成されている。アウターシャフト１２Ａの車体前方側内周には、複数の雌スプラインが、雄スプラインと同一位相位置に形成されている。アウターシャフト１２Ａの雌スプラインがインナーシャフト１２Ｂの雄スプラインと所定の隙間を有して外嵌し、回転トルクを伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に係合している。従って、上記アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂとは、衝突時に、この係合部が相対摺動して、全長を縮めることができる。
【００３４】
また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせており、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。
【００３５】
そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記インナーシャフト１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、アシスト装置２０の図示しない入力軸の車体後方側端部に結合している。
【００３６】
ステアリングコラム１３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、車体１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８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に車体前方側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、車体前方側に移動するようにしている。
【００３７】
また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。
【００３８】
上記ギヤハウジング２１の車体前方側端面から突出した出力軸２３は、自在継手１５を介して、中間シャフト１６の雄中間シャフト（以下雄シャフトと呼ぶ）１６Ａの後端部に連結している。また、この中間シャフト１６の雌中間シャフト（以下雌シャフトと呼ぶ）１６Ｂの前端部に、別の自在継手１７を介して、ステアリングギヤ３０の入力軸３１を連結している。
【００３９】
雄シャフト１６Ａは、雌シャフト１６Ｂに対して、軸方向に相対摺動可能に、かつ、回転トルクを伝達可能に結合している。図示しないピニオンが、この入力軸３１の前端部に形成されている。また、図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール１１の回転が、タイロッド３２を移動させて、図示しない車輪を操舵する。
【００４０】
アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、電動モータ２６のケース２６１が固定されている。ステアリングホイール１１からステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出する。この検出信号に応じて、電動モータ２６を駆動し、図示しない減速機構を介して、出力軸２３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。
【００４１】
図２に示すように、本発明の実施例１の伸縮軸は、中間シャフト１６の雄シャフト１６Ａと雌シャフト１６Ｂに適用した例を示す。雄シャフト１６Ａの車体前方側（図２の左端）が、雌シャフト１６Ｂの車体後方側（図２の右端）に内嵌して連結されている。
【００４２】
図２、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、炭素鋼またはアルミニウム合金で成形された雌シャフト１６Ｂは中空筒状に形成されており、その内周には、雌シャフト１６Ｂの軸心から放射状に、複数の軸方向の歯溝４１が、伸縮範囲（伸縮ストローク）の全長にわたって、等間隔に形成されている。
【００４３】
図３（ａ）の例は、炭素鋼またはアルミニウム合金で成形された雄シャフト（雄スプライン軸）１６Ａの突条歯５１に、雌シャフト（雌スプライン筒）１６Ｂの歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１として、スリーブを被覆した伸縮軸の例を示す。
【００４４】
すなわち、回転トルクを伝達するための非円形の外周形状として、４個の軸方向の突条歯５１を有する雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の全長に、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１として、スリーブが被覆されている。
【００４５】
また、図３（ｂ）の例は、雄シャフト（雄スプライン軸）１６Ａの突条歯５１に、雌シャフト（雌スプライン筒）１６Ｂの歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１をコーティングした伸縮軸の例を示す。すなわち、回転トルクを伝達するための非円形の外周形状として、１８個の軸方向の突条歯５１を有する雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の全長に、雌シャフト１６Ｂの軸方向の歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１がコーティングされている。
【００４６】
図３（ａ）、（ｂ）の被覆部６１の材質は、ゴム、例えば、天然ゴム、合成ゴム、または、天然ゴムと合成ゴムの混合物のうちの少なくともいずれか一つで構成することが好ましい。また、被覆部６１の材質は、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤で構成してもよい。
【００４７】
さらに、被覆部６１の材質は、天然ゴム、合成ゴム、または、天然ゴムと合成ゴムの混合物のうちの少なくともいずれか一つに、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で構成してもよい。
【００４８】
また、上記被覆部６１の材質は、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテル・エーテルケトン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料で構成することが好ましい。
【００４９】
さらに、上記被覆部６１の材質は、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料に、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で構成してもよい。
【００５０】
図５（ａ）に示すように、雄シャフト１６Ａの突条歯５１の軸方向の全長に、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１を形成する。被覆部６１の厚さは、中間シャフト１６の慣らし前の摺動抵抗が、所定の摺動抵抗の許容範囲の下限値よりも大きな摺動抵抗になるように厚く形成し、歯溝４１の歯面４１３と被覆部６１が締め代を有するように設定する。
【００５１】
被覆部６１には、突条歯５１の歯元近傍の歯面の被覆部６１に、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の歯先４１１Ａ近傍の歯面４１２が当接しないように逃げ部６１３を形成する。中間シャフト１６を慣らし運転し、被覆部６１を圧縮して塑性変形させる量は、１ミクロンから１０ミクロンである。従って、被覆部６１に圧縮応力を付与して、被覆部６１を塑性変形させる前の逃げ部６１３の深さα１は、１０ミクロン以上が好ましい。
【００５２】
次に、図２に示すように、雄シャフト１６Ａの突条歯５１の軸方向の全長に、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１を外嵌する。被覆部６１の厚さは、中間シャフト１６の慣らし前の摺動抵抗が、所定の摺動抵抗の許容範囲の下限値よりも大きな摺動抵抗になるように厚く形成しているため、歯溝４１の歯面４１３と被覆部６１が締め代を有して嵌合する。雌シャフト１６Ｂの歯溝４１と被覆部６１の外周との間には、所定の硬さ（ちょう度）のグリースを所定量だけ充填する。
【００５３】
次ぎに、雌シャフト１６Ｂと雄シャフト１６Ａとの間に回転トルク付与しながら、雌シャフト１６Ｂに対して雄シャフト１６Ａを相対的に軸方向に往復摺動させる。または、雌シャフト１６Ｂに対して雄シャフト１６Ａを相対的に折り曲げながら、雌シャフト１６Ｂに対して雄シャフト１６Ａを相対的に軸方向に往復摺動させる。すると、摺動時の摩擦力によって被覆部６１の温度が上昇する。
【００５４】
被覆部６１の温度が上昇すると、被覆部６１が雄シャフト１６Ａの突条歯５１の軸方向の全長にわたって膨張する。そのため、図４の一点鎖線の楕円Ｔ１、Ｔ２に示すように、突条歯５１の軸方向の全長にわたって、被覆部６１は、歯溝４１の歯面４１３と被覆部６１との間の締め代が大きくなる。
【００５５】
雌シャフト１６Ｂに対する雄シャフト１６Ａの往復摺動を続けると、被覆部６１は、歯溝４１の歯面４１３と接触している部分が強く圧縮され、突条歯５１の軸方向の全長にわたって均等に塑性変形とクリープ変形を起こして圧縮歪を起こす。
【００５６】
雌シャフト１６Ｂに対して雄シャフト１６Ａを往復摺動させることで、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１と雄シャフト１６Ａの突条歯５１が軸方向の全長にわたって均等に当たり、摺動抵抗が摺動ストロークの全長にわたって一定になる。また、被覆部６１の温度が上昇した状態で被覆部６１が大きな圧縮応力を受けるため、時間の経過に伴って、クリープ現象によって被覆部６１の圧縮歪が増大する。
【００５７】
雌シャフト１６Ｂに対する雄シャフト１６Ａの往復摺動を停止し、被覆部６１が常温に戻ると、図５（ｂ）に示すように、被覆部６１は収縮する。その結果、被覆部６１は、歯溝４１の歯面４１３と被覆部６１との間の締め代が小さくなり、慣らし後の中間シャフト１６の摺動抵抗が所定の大きさになる。図５（ｂ）に示すように、被覆部６１が塑性変形した後でも、逃げ部６１３の深さがα２で、塑性変形面６１４よりも若干凹んだ状態が維持される。
【００５８】
スプライン加工時の加工誤差によって、図５（ｂ）に示すＡ−Ａ断面位置の歯先４１１Ａよりも、図６に示すＢ−Ｂ断面位置の歯先４１１Ｂが、雌シャフト１６Ｂの軸心側に向かって突出している場合がある。
【００５９】
しかし、被覆部６１が塑性変形した後でも、図５（ｂ）に示すように逃げ部６１３が深さα２だけ残る。従って、雄シャフト１６Ａに対して雌シャフト１６Ｂを摺動させた時に、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の歯先４１１Ｂ近傍の歯面４１２が被覆部６１に食い込まないため、摺動抵抗は変動しない。また、被覆部６１の塑性変形面６１４と逃げ部６１３とのつなぎ目に段差が無いため、雄シャフト１６Ａの突条歯５１の歯元近傍に充填されている潤滑油が、塑性変形面６１４まで円滑に到達する。
【００６０】
他の例として、雌シャフト１６Ｂを図示しない加工治具等で固定し、図２に示すように、雌シャフト１６Ｂの外周に高周波コイル等の加熱装置７１を外嵌する。加熱装置７１に交流電流を流すと、電磁誘導によって雌シャフト１６Ｂが加熱され、その熱が被覆部６１に伝達されて、被覆部６１が所定の温度に加熱される。
【００６１】
被覆部６１を加熱すると、被覆部６１が雄シャフト１６Ａの突条歯５１の軸方向の全長にわたって膨張する。そのため、図４の一点鎖線の楕円Ｔ１、Ｔ２に示すように、突条歯５１の軸方向の全長にわたって、被覆部６１は、歯溝４１の歯面４１３と被覆部６１との間の締め代が大きくなる。
【００６２】
次ぎに、図２の矢印Ｒに示すように、雌シャフト１６Ｂに対して雄シャフト１６Ａを相対的に軸方向に所定回数だけ往復摺動させると、被覆部６１は、歯溝４１の歯面４１３と接触している部分が強く圧縮され、突条歯５１の軸方向の全長にわたって均等に塑性変形とクリープ変形を起こして圧縮歪を起こす。
【００６３】
雌シャフト１６Ｂに対して雄シャフト１６Ａを往復摺動させることで、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１と雄シャフト１６Ａの突条歯５１が軸方向の全長にわたって均等に当たり、摺動抵抗が摺動ストロークの全長にわたって一定になる。また、被覆部６１の温度が高い状態で被覆部６１が大きな圧縮応力を受けるため、時間の経過に伴って、クリープ現象によって被覆部６１の圧縮歪が増大する。
【００６４】
被覆部６１が常温に戻ると、図５（ｂ）に示すように、被覆部６１は収縮する。その結果、被覆部６１は、歯溝４１の歯面４１３と被覆部６１との間の締め代が小さくなり、慣らし後の中間シャフト１６の摺動抵抗が所定の大きさになる。図５（ｂ）に示すように、被覆部６１が塑性変形した後でも、逃げ部６１３の深さがα２で、塑性変形面６１４よりも若干凹んだ状態が維持される。
【００６５】
スプライン加工時の加工誤差によって、図５（ｂ）に示すＡ−Ａ断面位置の歯先４１１Ａよりも、図６に示すＢ−Ｂ断面位置の歯先４１１Ｂが、雌シャフト１６Ｂの軸心側に向かって突出している場合がある。
【００６６】
しかし、被覆部６１が塑性変形した後でも、図５（ｂ）に示すように逃げ部６１３が深さα２だけ残る。従って、雄シャフト１６Ａに対して雌シャフト１６Ｂを摺動させた時に、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の歯先４１１Ｂ近傍の歯面４１２が被覆部６１に食い込まないため、摺動抵抗は変動しない。また、被覆部６１の塑性変形面６１４と逃げ部６１３とのつなぎ目に段差が無いため、雄シャフト１６Ａの突条歯５１の歯元近傍に充填されている潤滑油が、塑性変形面６１４まで円滑に到達する。
【実施例２】
【００６７】
次に本発明の実施例２について説明する。図１０は本発明の実施例２の伸縮軸の拡大断面図を示し、実施例１の図３（ｂ）相当図、図１１は図１０のＲ部拡大断面図であり、実施例１の図５（ｂ）相当図、図１２は図１１のＳ部拡大断面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。実施例２は、突条歯５１の歯面に被覆部６１を接着剤で接着した例である。
【００６８】
すなわち、図１０から図１２に示すように、実施例２の伸縮軸は、炭素鋼またはアルミニウム合金で成形された雌シャフト１６Ｂは中空筒状に形成されており、炭素鋼またはアルミニウム合金で成形された雄シャフト（雄スプライン軸）１６Ａも中空筒状に形成されている。雄シャフト１６Ａの突条歯５１に、雌シャフト（雌スプライン筒）１６Ｂの歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１を被覆し、突条歯５１の歯面５１１に被覆部６１の内周６１５を接着剤で接着している。雄シャフト１６Ａの突条歯５１に被覆部６１を被覆する方法としては、射出成形法や流動浸漬法が好ましい。
【００６９】
接着剤としては、プライマーやエポキシ樹脂系接着剤やゴム系接着剤が使用される。すなわち、回転トルクを伝達するための非円形の外周形状として、１８個の軸方向の突条歯５１を有する雄シャフト１６Ａには、突条歯５１の軸方向の全長に、雌シャフト１６Ｂの軸方向の歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１が接着して固定されている。
【００７０】
図１２に示すように、突条歯５１の歯面５１１に、突条歯５１を切削加工した時の加工筋を残したり、ショットピーニング加工や酸洗処理を行ったりして微小な凹凸を形成することによって、被覆部６１の接着強度を大きくしている。雄シャフト１６Ａの突条歯５１を軸方向にプレス成形することによって、軸方向の微小な凹凸を形成してもよい。このようにして、突条歯５１の歯面５１１に微小な凹凸を形成すれば、突条歯５１の歯面５１１と被覆部６１の内周６１２との間の摩擦力が増加するため、接着剤による接着が不要になり、好ましい。
【００７１】
実施例２では実施例１と同様に、被覆部６１には、突条歯５１の歯元近傍の歯面の被覆部６１に、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の歯先４１１Ａ近傍の歯面４１２が当接しないように逃げ部６１３を形成している。雌シャフト１６Ｂに対して雄シャフト１６Ａを往復摺動させて、被覆部６１が塑性変形した後でも、逃げ部６１３の深さがα２で、塑性変形面６１４よりも若干凹んだ状態が維持されるようにしている。
【００７２】
このように構成された本発明の実施例２の伸縮軸に、図１１に示すように、大きな回転トルクＴが加わると、被覆部６１が圧縮される。特にコラムアシスト型電動式パワーステアリング装置は、従来の油圧式パワーステアリング装置と比較して、中間シャフト１６に加わる回転トルクが１０〜４０倍程度大きくなるため、大きな回転トルクＴが加わる。しかし、上記したように、被覆部６１の内周６１５は突条歯５１の歯面５１１に接着されているため、圧縮方向（図１１の矢印α３、α４）、円周方向（図１１の矢印β３、β４）、軸方向（図１１の紙面に直交する方向）の３方向の弾性変形が抑制される。
【００７３】
大きな回転トルクＴが加わった時に、被覆部６１が歯面５１１に接着されていないと、被覆部６１の塑性変形面６１４が突条歯５１の歯元側に塑性流動し、逃げ部６１３が突条歯５１の歯元側に移動してしまう。その結果、雄シャフト１６Ａに対して雌シャフト１６Ｂを摺動させた時に、雌シャフト１６Ｂの歯先４１１Ａ近傍の歯面４１２が被覆部６１に食い込み、摺動抵抗が変動してしまう不具合が生じる。それを避けるために逃げ部６１３の歯丈方向の長さを長くすると、歯溝４１と突条歯５１の接触面積が小さくなって、接触面の耐久性が低下する不具合が生じる。
【００７４】
本発明の実施例２の伸縮軸では、被覆部６１の内周６１５が突条歯５１の歯面５１１に接着されているため、逃げ部６１３が突条歯５１の歯元側に移動する量が抑制される。その結果、雌シャフト１６Ｂの歯先４１１Ａ近傍の歯面４１２が被覆部６１に食い込むことが抑制され、摺動抵抗の変動を抑制することができる。
【００７５】
本発明の実施例２では、上記したように、雄シャフト１６Ａが中空筒状に形成されている。従って、大きな回転トルクＴが加わった時に、被覆部６１が歯面５１１に接着されていないと、回転トルクＴによって雄シャフト１６Ａの突条歯５１が弾性変形し、突条歯５１の歯面５１１と被覆部６１との間の相対移動によって被覆部６１の内周６１５が摩耗する。
【００７６】
その結果、突条歯５１の歯面５１１と被覆部６１の内周６１５との間に摩耗粉が挟まり、被覆部６１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の歯面４１３との間の締め代が大きくなる。すると、被覆部６１と歯面４１３との間の摺動抵抗が大きくなり、車輪側の振動が中間シャフト１６を介してステアリングホイールに伝達され易くなるため、操舵感が低下してしまう不具合が生じる。
【００７７】
本発明の実施例２の伸縮軸では、被覆部６１の内周６１５が突条歯５１の歯面５１１に接着されている。従って、突条歯５１の歯面５１１と被覆部６１の内周６１５との間の相対移動が抑制されるため、被覆部６１の内周６１５の摩耗が抑制されるため、被覆部６１と歯面４１３との間の摺動抵抗の増加が抑制される。
【実施例３】
【００７８】
次に本発明の実施例３について説明する。図１３は本発明の実施例３の伸縮軸の噛み合い部の拡大断面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。実施例３は、突条歯５１の歯面と歯溝４１の歯面との噛み合い部に、歯たけ方向の両端に向かって隙間が大きくなるくさび状の隙間を形成した例である。
【００７９】
すなわち、図１３に示すように、実施例３の伸縮軸は、雄シャフト１６Ａの突条歯５１に、雌シャフト（雌スプライン筒）１６Ｂの歯溝４１との間の摺動抵抗を減少させる被覆部６１を被覆している。突条歯５１の被覆部６１の塑性変形面６１４は、雄シャフト１６Ａの半径方向外側に向かって凸の円弧状に形成されている。塑性変形面６１４の曲率半径はＲ１で、歯溝４１の歯面４１３の曲率半径Ｒ２よりも小さく形成されている。また、突条歯５１の被覆部６１の歯たけ方向の両端には、曲率半径がＲ３、Ｒ４で、雄シャフト１６Ａの半径方向外側に向かって凸のＲ面取り６１６、６１７が形成されている。
【００８０】
従って、突条歯５１の被覆部６１の塑性変形面６１４と歯溝４１の歯面４１３は、歯たけ方向の中央部で接触して回転トルクを伝達する。また、歯たけ方向の両端には、歯たけ方向の中央部から両端に向かって隙間が大きくなるくさび状の隙間６２、６３が形成されている。
【００８１】
また、実施例３では実施例１と同様に、被覆部６１には、突条歯５１の歯元近傍の歯面の被覆部６１に、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の歯先４１１Ａ近傍の歯面４１２が当接しないように逃げ部６１３を形成している。雌シャフト１６Ｂに対して雄シャフト１６Ａを往復摺動させて、被覆部６１が塑性変形した後でも、塑性変形面６１４よりも逃げ部６１３が若干凹んだ状態が維持されるようにしている。雌シャフト１６Ｂの歯溝４１と被覆部６１の外周との間には、所定の硬さ（ちょう度）のグリースを所定量だけ充填する。
【００８２】
このように構成された本発明の実施例３の伸縮軸に、図１３に示すように、回転トルクＴが加わると、被覆部６１が圧縮され、くさび状の隙間６２、６３が小さくなる。また、回転トルクＴが減少すると、被覆部６１が膨張し、くさび状の隙間６２、６３が元の大きさに戻る。従って、くさび状の隙間６２、６３が大きくなった時に、歯たけ方向の両端から中央部に向かってグリースを吸い込むことが可能となり、グリース潤滑が円滑に行われて、伸縮軸の耐久性が向上する。
【００８３】
特に突条歯５１の歯元近傍の歯面の被覆部６１に逃げ部６１３を形成しているため、グリース溜まりとなる逃げ部６１３とくさび状の隙間６３との間の距離が近くなるため、くさび状の隙間６３に円滑にグリースを吸い込むことが可能となる。また、くさび状の隙間６３が有るため、グリース溜まりの体積が大きくなる。従って、回転トルクＴが増減した時のくさび状の隙間６３の体積の変化量が大きくなって、くさび状の隙間６３に効率的にグリースを吸い込むことが可能となる。
【００８４】
また、突条歯５１の歯面５１１の被覆部６１の歯たけ方向の両端には、雄シャフト１６Ａの半径方向外側に向かって凸のＲ面取り６１６、６１７が形成されている。従って、塑性変形面６１４とＲ面取り６１６、６１７が円滑に接続されるため、くさび状の隙間６３に効率的にグリースを吸い込むことが可能となる。
【００８５】
本発明の実施例３で、突条歯５１の被覆部６１の塑性変形面６１４をインボリュート歯形に形成し、歯溝４１の歯面４１３を直線歯形に形成してもよい。また、突条歯５１の被覆部６１の塑性変形面６１４を直線歯形に形成し、歯溝４１の歯面４１３をインボリュート歯形に形成してもよい。また、突条歯５１の被覆部６１の塑性変形面６１４と歯溝４１の歯面４１３の両方をインボリュート歯形に形成してもよい。その場合には、一方のインボリュート歯形を近似した曲率半径を、他方のインボリュート歯形を近似した曲率半径よりも小さく形成すればよい。
【００８６】
上記実施例では、スプラインを有する伸縮軸に適用した例について説明したが、セレーションを有する伸縮軸に適用してもよい。上記実施例では、雄シャフト１６Ａの突条歯５１側に摺動抵抗を減少させる被覆部６１を形成しているが、雌シャフト１６Ｂの歯溝４１側に摺動抵抗を減少させる被覆部６１を形成してもよい。また、雄シャフト１６Ａの突条歯５１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１の両方に、摺動抵抗を減少させる被覆部６１を形成してもよい。さらに、雄シャフト１６Ａまたは雌シャフト１６Ｂ全体を、摺動抵抗を減少させる被覆部６１と同一の材質で成形してもよい。
【００８７】
また、上記実施例では、中間シャフト１６に本発明を適用した例について説明したが、ステアリングシャフト１２等、ステアリング装置を構成する任意の伸縮軸に適用することができる。また、上記実施例では、アシスト装置（操舵補助部）２０を有するステアリング装置に適用した例について説明したが、アシスト装置の無いステアリング装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１１  ステアリングホイール
１２  ステアリングシャフト
１２Ａ  アウターシャフト
１２Ｂ  インナーシャフト
１３  ステアリングコラム
１３Ａ  アウターコラム
１３Ｂ  インナーコラム
１４  支持ブラケット
１５  自在継手
１６  中間シャフト
１６Ａ  雄中間シャフト（雄シャフト）
１６Ｂ  雌中間シャフト（雌シャフト）
１７  自在継手
１８  車体
２０  アシスト装置
２１  ギヤハウジング
２３  出力軸
２６  電動モータ
２６１  ケース
３０  ステアリングギヤ
３１  入力軸
３２  タイロッド
４１  歯溝
４１１Ａ  歯先
４１１Ｂ  歯先
４１１Ｃ  歯先
４１１Ｄ  歯先
４１２  歯面
４１３  歯面
５１  突条歯
５１１  歯面
６１  被覆部
６１１  押圧凹み面
６１２  段差面
６１３  逃げ部
６１４  塑性変形面
６１５  内周
６１６、６１７  Ｒ面取り
６２、６３  くさび状の隙間
７１  加熱装置
【図１】
0005549658.tif 000002
【図２】
0005549658.tif 000003
【図３】
0005549658.tif 000004
【図４】
0005549658.tif 000005
【図５】
0005549658.tif 000006
【図６】
0005549658.tif 000007
【図７】
0005549658.tif 000008
【図８】
0005549658.tif 000009
【図９】
0005549658.tif 000010
【図１０】
0005549658.tif 000011
【図１１】
0005549658.tif 000012
【図１２】
0005549658.tif 000013
【図１３】
0005549658.tif 000014