(57)【要約】【課題】歯打ち音と呼ばれる不快な異音を抑制しつつ、軸方向の摺動抵抗を低減可能であると共に、運転者に従来のような違和感を与えないシャフト用構造体、雄型部材、及び、雌型部材を提供する。【解決手段】雄型部材２１と、雌型部材２２と、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材２３とを備える。雌型部材２２が雄型部材２１に挿入された初期状態で、繊維部材２３と雌型部材２２の内周部２２ａにおける接触部分Ｐ１とに囲まれた隙間Ｓ１が形成される。【選択図】図２
2014037853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、
複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材と、
複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、
前記雄型部材の前記外周部表面を覆うように、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材と、
を備え、
前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態において、
前記繊維部材と、前記雌型部材の内周部のうち前記雌歯部と前記雌歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位と、に囲まれた隙間が形成される
ことを特徴とするシャフト用構造体。
【請求項２】
前記雌型部材の内周部のうち前記雌歯部と前記雌歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位が、
前記雄型部材の周方向への捩じ回しを前記初期状態において開始した際に、前記繊維部材に当接される当接部と、
前記当接部と前記繊維部材とが当接した後に、前記繊維部材に押圧される押圧部と、
を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のシャフト用構造体。
【請求項３】
動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、
複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材と、
複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、
前記雌型部材の前記内周部表面を覆うように、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材と、
を備え、
前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態において、
前記繊維部材と、前記雄型部材の外周部のうち前記雄歯部と前記雄歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位と、に囲まれた隙間が形成される
ことを特徴とするシャフト用構造体。
【請求項４】
前記雄型部材の外周部のうち前記雄歯部と前記雄歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位が、
前記雄型部材の周方向への捩じ回しを前記初期状態において開始した際に、前記繊維部材と当接することによって、該繊維部材を変形させつつ前記雌型部材を周方向に回転開始可能な当接部と、
前記当接部と前記繊維部材とが当接した後に、対向する前記繊維部材を押圧することによって、該繊維部材を変形させつつ前記雌型部材を周方向に回転可能な押圧部と、
を有する
ことを特徴とする請求項３に記載のシャフト用構造体。
【請求項５】
動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成された雌型部材に摺動可能に挿入して構成されるシャフト用構造体に用いられる雄型部材であって、
外周部に形成された複数の雄歯部と、
外周部に形成された複数の雄歯底部と、
前記複数の雄歯部及び前記複数の雄歯底部の外周部表面を覆うように、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材と、
を備え、
前記雌型部材に挿入された初期状態において、
前記繊維部材と、前記雌型部材の内周部のうち前記雌歯部と前記雌歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位と、に囲まれた隙間が形成される
ことを特徴とする雄型部材。
【請求項６】
前記雌型部材の内周部のうち前記雌歯部と前記雌歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位が、
前記雄型部材の周方向への捩じ回しを前記初期状態において開始した際に、対向する前記繊維部材に当接される当接部と、
前記当接部と前記繊維部材とが当接した後に、対向する前記繊維部材に押圧される押圧部と、
を有する雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体に用いられる
ことを特徴とする請求項５に記載の雄型部材。
【請求項７】
動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雄歯部と、複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材が摺動可能に挿入されて構成されるシャフト用構造体に用いられる雌型部材であって、
内周部に形成された複数の雌歯部と、
内周部に形成された複数の雌歯底部と、
前記複数の雌歯部及び前記複数の雌歯底部の内周部表面を覆うように、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材と、
を備え、
前記雄型部材が挿入された初期状態において、
前記繊維部材と、前記雄型部材の外周部のうち前記雄歯部と前記雄歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位と、に囲まれた隙間が形成される
ことを特徴とする雌型部材。
【請求項８】
前記雄型部材の外周部のうち前記雄歯部と前記雄歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位が、
前記雄型部材の周方向への捩じ回しを前記初期状態において開始した際に、前記繊維部材と当接することによって、該繊維部材を変形させつつ前記雌型部材を周方向に回転開始可能な当接部と、
前記当接部と前記繊維部材とが当接した後に、対向する前記繊維部材を押圧することによって、該繊維部材を変形させつつ前記雌型部材を周方向に回転可能な押圧部と、
を有する雄型部材が挿入されて構成されるシャフト用構造体に用いられる
ことを特徴とする請求項７に記載の雌型部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業機械で用いられるシャフトに組み付けられるシャフト用構造体、該シャフト用構造体を構成する雄型部材及び雌型部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両のステアリングシャフトに組み込まれる車両ステアリング用伸縮軸として、雄スプライン軸と雌スプライン軸とを備えた伸縮軸が公知となっている（特許文献１の図２参照）。この伸縮軸では、雄スプライン軸の外周面、及び、雌スプライン軸の内周面にスプラインが形成されている。さらに、雄スプライン軸の外周面、及び、雌スプライン軸の内周面の何れか一方には、厚さが０．２５［ｍｍ］程度の合成樹脂（ナイロン等）からなる樹脂被膜が形成されている。
【０００３】
ところが、上記伸縮軸は、雄スプライン軸の外周面、又は、雌スプライン軸の内周面に形成されたスプラインで寸法精度を出すものであるため、雄スプライン軸と雌スプライン軸との間からは、歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生するという問題があった。
【０００４】
一方、雄スプライン軸と雌スプライン軸との隙間の一部に、ニトリルゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム等のゴム材を設けたトルク伝達用継手が公知となっている（特許文献２の図２参照）。この継手は、電動モータの出力軸の先端部に設けたスプライン軸部と、ウォーム軸の基端部に設けたスプライン孔とをスプライン係合させた構造を有している。この継手では、ゴム材によって雄スプライン軸と雌スプライン軸との間のガタが吸収され、雄スプライン軸と雌スプライン軸との間から発生するガタ音（歯打ち音）の抑制が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２０２５０号公報
【特許文献２】特開２００９−１０８８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載されたトルク伝達用継手では、上記のガタ音を抑制することができても、ゴム材を設けることによって、雄スプライン軸と雌スプライン軸とにおける軸方向の摺動抵抗が増加し、摺動性が悪化するという問題があった。
【０００７】
更に、特許文献２に記載されたトルク伝達用継手では、雌スプライン軸とゴム材との接触面積が大きく、雄スプライン軸を捩じ回した際の初期剛性が高くなる。その結果、電動モータへの通電開始に伴って出力軸からウォーム軸に、急激に大きなトルクが伝達され、ステアリングホイールを操作する運転者に違和感を与えてしまうという問題があった。より具体的には、ステアリングホイールの操作が開始された直後に、突然、ステアリングホイールの操作に要する力が急減し、運転者に違和感を与えてしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、歯打ち音と呼ばれる不快な異音を抑制しつつ、軸方向の摺動抵抗の低減を可能にするとともに、雄型部材を捩じ回した際の初期剛性を従来よりも低減することによってシャフトに対して急激に大きな動力が伝達されることを抑制し、運転者に与える違和感の軽減を可能とするシャフト用構造体、雄型部材、及び、雌型部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明のシャフト用構造体は、動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材と、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、前記雄型部材の前記外周部表面を覆うように、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材と、を備え、前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態において、前記繊維部材と、前記雌型部材の内周部のうち前記雌歯部と前記雌歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位と、に囲まれた隙間が形成されることを特徴とする。
【００１０】
上記（１）の構成によれば、雄型部材の外周部表面を覆うように、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材が設けられるので、雄型部材と雌型部材との間から生じる歯打ち音を抑制しつつ、雄型部材と雌型部材とにおける軸方向の摺動抵抗を低減することができる。また、摺動性の向上によって、雄型部材の外周部と雌型部材の内周部との間に潤滑油を供給する必要がなくなり、潤滑油補給等の手間を省くことができる。更に、雄型部材が雌型部材に挿入された初期状態において、繊維部材と、雌型部材の内周部のうち雌歯部と雌歯底部との間において繊維部材と対向する部位とに囲まれた隙間を形成できる。これにより、初期状態において雄型部材を周方向へ捩じ回した際に、繊維部材と雌型部材の内周部との接触面積を徐々に拡大させることができる。その結果、雄型部材を捩じ回した際の初期剛性を従来よりも低減でき、シャフトに対して急激に大きな動力が伝達されることを抑制できる。これにより、運転者に従来のような違和感を与えてしまうことを防止できる。
【００１１】
（２）本発明のシャフト用構造体は、前記雌型部材の内周部のうち前記雌歯部と前記雌歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位が、前記雄型部材の周方向への捩じ回しを前記初期状態において開始した際に、前記繊維部材に当接される当接部と、前記当接部と前記繊維部材とが当接した後に、前記繊維部材に押圧される押圧部と、を有するものであることを特徴とする。
【００１２】
上記（２）の構成によれば、初期状態において雄型部材の周方向への捩じ回しを開始した際に、雌型部材の内周部と繊維部材とが当接することによって、繊維部材は、緩やかに変形しつつ、周方向への雌型部材の回転を開始させることができる。加えて、当接部と繊維部材とが当接した後に、繊維部材が変形しつつ、雌型部材を周方向に向けて本格的に回転させることができる。これにより、繊維部材と接触する部分との接触面積をより精度良く拡大させることができる。その結果、雄型部材を捩じ回した際の初期剛性を更に低減することができる。
【００１３】
（３）本発明のシャフト用構造体は、動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、雄型部材を、軸方向に摺動可能に雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体であって、複数の雄歯部と複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材と、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成され、前記雄型部材が挿入される雌型部材と、前記雌型部材の前記内周部表面を覆うように、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材と、を備え、前記雌型部材に前記雄型部材が挿入された初期状態において、前記繊維部材と、前記雄型部材の外周部のうち前記雄歯部と前記雄歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位と、に囲まれた隙間が形成されることを特徴とする。
【００１４】
上記（３）の構成によれば、雌型部材の内周部表面を覆うように、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材が設けられるので、雄型部材と雌型部材との間から生じる歯打ち音を抑制しつつ、雄型部材と雌型部材とにおける軸方向の摺動抵抗を低減することができる。また、摺動性の向上によって、雄型部材の外周部と雌型部材の内周部との間に潤滑油を供給する必要がなくなり、潤滑油補給等の手間を省くことができる。更に、雄型部材が雌型部材に挿入された初期状態において、繊維部材と、雄型部材の外周部のうち雄歯部と雄歯底部との間において繊維部材と対向する部位とに囲まれた隙間が形成される。これにより、該初期状態において雄型部材を周方向へ捩じ回した際に、繊維部材と接触する部分との接触面積を徐々に拡大させることができる。その結果、雄型部材を捩じ回した際の初期剛性を従来よりも低減でき、シャフトに対して急激に大きな動力が伝達されることを抑制できる。これにより、運転者に従来のような違和感を与えてしまうことを防止できる。
【００１５】
（４）上記（３）のシャフト用構造体においては、前記雄型部材の外周部のうち前記雄歯部と前記雄歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位が、前記雄型部材の周方向への捩じ回しを前記初期状態において開始した際に、前記繊維部材と当接することによって、該繊維部材を変形させつつ前記雌型部材を周方向に回転開始可能な当接部と、前記当接部と前記繊維部材とが当接した後に、対向する前記繊維部材を押圧することによって、該繊維部材を変形させつつ前記雌型部材を周方向に回転可能な押圧部と、有することが好ましい。
【００１６】
上記（４）の構成によれば、初期状態において雄型部材の周方向への捩じ回しを開始した際に、雄型部材の外周部のうち雄歯部と雄歯底部との間において繊維部材と対向する部位が、繊維部材と当接することによって、対向する繊維部材を緩やかに変形させつつ、周方向への雌型部材の回転を開始させることができる。加えて、当接部と繊維部材とが当接した後に、対向する繊維部材を押圧することによって、該繊維部材を変形させつつ雌型部材を周方向に向けて本格的に回転させることができる。これにより、繊維部材と接触する部分との接触面積をより精度良く拡大させることができる。その結果、雄型部材を捩じ回した際の初期剛性を更に低減することができる。
【００１７】
（５）本発明の雄型部材は、動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雌歯部と複数の雌歯底部とが内周部に形成された雌型部材に摺動可能に挿入して構成されるシャフト用構造体に用いられる雄型部材であって、外周部に形成された複数の雄歯部と、外周部に形成された複数の雄歯底部と、前記複数の雄歯部及び前記複数の雄歯底部の外周部表面を覆うように、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材と、を備え、前記雌型部材に挿入された初期状態において、前記繊維部材と、前記雌型部材の内周部のうち前記雌歯部と前記雌歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位と、に囲まれた隙間が形成されることを特徴とする。
【００１８】
上記（５）の構成によれば、雌型部材に挿入された際に、雌型部材との間にゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材が設けられるので、雄型部材と雌型部材との間から生じる歯打ち音を抑制しつつ、雄型部材と雌型部材とにおける軸方向の摺動抵抗を低減することができる。また、摺動性の向上によって、雄型部材の外周部と雌型部材の内周部との間に潤滑油を供給する必要がなくなり、潤滑油補給等の手間を省くことができる。更に、雌型部材に挿入された初期状態において、繊維部材と、雌型部材の内周部のうち雌歯部と雌歯底部との間において繊維部材と対向する部位と、に囲まれた隙間が形成される。これにより、該初期状態において雄型部材を周方向へ捩じ回した際に、繊維部材と接触する部分との接触面積を徐々に拡大させることができる。その結果、雄型部材を捩じ回した際の初期剛性を従来よりも低減でき、シャフトに対して急激に大きな動力が伝達されることを抑制できる。これにより、運転者に従来のような違和感を与えてしまうことを防止できる。
【００１９】
（６）上記（５）の雄型部材は、前記雌型部材の内周部のうち前記雌歯部と前記雌歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位が、前記雄型部材の周方向への捩じ回しを前記初期状態において開始した際に、対向する前記繊維部材に当接される当接部と、前記当接部と前記繊維部材とが当接した後に、対向する前記繊維部材に押圧される押圧部と、を有する雌型部材に挿入して構成されるシャフト用構造体に用いられるものであることが好ましい。
【００２０】
上記（６）の構成によれば、初期状態において雄型部材の周方向への捩じ回しを開始した際に、雌型部材の内周部のうち雌歯部と雌歯底部との間において繊維部材と対向する部位とが繊維部材と当接することによって、繊維部材が緩やかに変形しつつ、周方向への雌型部材の回転を開始させることができる。加えて、当接部と繊維部材とが当接した後に、繊維部材が変形しつつ、雌型部材を周方向に向けて本格的に回転させることができる。これにより、繊維部材と接触部分との接触面積をより精度良く拡大させることができる。その結果、雄型部材を捩じ回した際の初期剛性を更に低減することができる。
【００２１】
（７）本発明の雌型部材は、動力を伝達可能なシャフトに組み付けられ、複数の雄歯部と、複数の雄歯底部とが外周部に形成された雄型部材が摺動可能に挿入されて構成されるシャフト用構造体に用いられる雌型部材であって、内周部に形成された複数の雌歯部と、内周部に形成された複数の雌歯底部と、前記複数の雌歯部及び前記複数の雌歯底部の内周部表面を覆うように、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材と、を備え、前記雄型部材が挿入された初期状態において、前記繊維部材と、前記雄型部材の外周部のうち前記雄歯部と前記雄歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位と、に囲まれた隙間が形成されることを特徴とする。
【００２２】
上記（７）の構成によれば、雄型部材が挿入された際に、雄型部材との間にゴム又は樹脂を含浸させた繊維部材が設けられるので、雌型部材と雄型部材との間から生じる歯打ち音を抑制しつつ、雌型部材と雄型部材とにおける軸方向の摺動抵抗を低減することができる。また、摺動性の向上によって、雌型部材の内周部と雄型部材の外周部との間に潤滑油を供給する必要がなくなり、潤滑油補給等の手間を省くことができる。更に、雄型部材が挿入された初期状態において、繊維部材と、雄型部材の外周部のうち雄歯部と雄歯底部との間において繊維部材と対向する部位とに囲まれた隙間が形成される。これにより、該初期状態において雄型部材を周方向へ捩じ回した際に、繊維部材と接触部分との接触面積を徐々に拡大させることができる。その結果、雄型部材を捩じ回した際の初期剛性を従来よりも低減でき、シャフトに対して急激に大きな動力が伝達されることを抑制できる。これにより、運転者に従来のような違和感を与えてしまうことを防止できる。
【００２３】
（８）上記（７）の雌型部材は、前記雄型部材の外周部のうち前記雄歯部と前記雄歯底部との間において前記繊維部材と対向する部位が、前記雄型部材の周方向への捩じ回しを前記初期状態において開始した際に、前記繊維部材と当接することによって、該繊維部材を変形させつつ前記雌型部材を周方向に回転開始可能な当接部と、前記当接部と前記繊維部材とが当接した後に、対向する前記繊維部材を押圧することによって、該繊維部材を変形させつつ前記雌型部材を周方向に回転可能な押圧部と、有する雄型部材が挿入されて構成されるシャフト用構造体に用いられるものであることが好ましい。
【００２４】
上記（８）の構成によれば、初期状態において雄型部材の周方向への捩じ回しを開始した際に、雄型部材の外周部のうち雄歯部と雄歯底部との間において繊維部材と対向する部材が繊維部材と当接することによって、対向する繊維部材を緩やかに変形させつつ、雄型部材の周方向への雌型部材の回転を開始させることができる。加えて、当接部と繊維部材とが当接した後に、繊維部材を変形させつつ、雌型部材を周方向に向けて本格的に回転させることができる。これにより、繊維部材と接触部分との接触面積をより精度良く拡大させることができる。その結果、雄型部材を捩じ回した際の初期剛性を更に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るシャフト用構造体を適用した電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図の一例である。
【図２】（ａ）本発明の第１の実施形態に係るシャフト用構造体の斜視図の一例である。（ｂ）図２（ａ）に示すＡ−Ａ線の矢視断面を拡大した図である。
【図３】図２（ｂ）中の太線で取り囲んだ部分の拡大図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るシャフト用構造体の要部の分解斜視図であって、（ａ）が雄型部材の一例、（ｂ）が雌型部材の一例、（ｃ）が雄型部材の外周部に設けられる繊維部材の一例である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る雄型部材の斜視図の一例であって、雄型部材の外周部に接着剤を用いて繊維部材が貼り付けられた一例である。
【図６】ねじり剛性試験に使用したサーボ試験機の概略構成を示す模式図である。
【図７】ねじり剛性試験の結果であって、サーボ試験機を用いて測定したシャフト用構造体の各トルク特性を示している。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るシャフト用構造体を適用した電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図の一例である。
【図９】（ａ）本発明の第２の実施形態に係るシャフト用構造体の斜視図の一例である。（ｂ）図９（ａ）に示すＢ−Ｂ線の矢視断面を拡大した図である。
【図１０】図９（ｂ）中の太線で取り囲んだ部分の拡大図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るシャフト用構造体の要部の分解斜視図であって、（ａ）が雄型部材の一例、（ｂ）が雌型部材の一例、（ｃ）が雌型部材の内周部に設けられる繊維部材の一例である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る雌型部材の斜視図の一例であって、雌型部材の内周部に接着剤を用いて繊維部材が貼り付けられた一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１の実施形態］
以下、図１〜図７を参照しつつ、本発明の第１の実施形態に係るシャフト用構造体（スプライン）、このシャフト用構造体を構成する雄型部材（雄スプライン軸）及び雌型部材（雌スプライン軸）について説明する。
【００２７】
（電動パワーステアリング装置の全体構成）
ここでは、電動パワーステアリング装置の動作説明を兼ねて、各部の構成を説明する。図１に示すように、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１は、操舵部材としてのステアリングホイール２に連結しているステアリングシャフト（シャフト）３と、ステアリングシャフト３の先端部に設けられたピニオンギヤ４及びこのピニオンギヤ４に噛み合うラックギヤ５を有して車両の左右方向に延びる操舵軸としてのラック軸６とを有している。
【００２８】
ラック軸６の両端部にはそれぞれタイロッド７が結合されており、各タイロッド７は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する車輪８に連結されている。ステアリングホイール２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオンギヤ４およびラックギヤ５によって、車両の左右方向に沿ってのラック軸６の直線運動に変換される。これにより、車輪８の転舵が達成される。
【００２９】
ステアリングシャフト３は、ステアリングホイール２に連なる入力軸９と、ピニオンギヤ４に連なる出力軸１０とに分割されており、これら入、出力軸９，１０はトーションバー１１を介して同一の軸線上で互いに連結されている。また、トーションバー１１を介する入、出力軸９，１０間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１２が設けられており、このトルクセンサ１２のトルク検出結果は制御部１３に与えられる。制御部１３では、トルク検出結果及び車速検出結果等に基づいて、ドライバ１４を介して操舵補助用の電動モータ１５への印加電圧を制御する。そして、電動モータ１５の回転軸（図示せず）の回転が、減速機構１７を介して減速される。減速機構１７の出力回転は変換機構１８を介してラック軸６の軸方向移動に変換され、操舵が補助される。本電動パワーステアリング装置１はいわゆるラックアシストタイプである。
【００３０】
（シャフト用構造体の構成）
本実施形態に係るシャフト用構造体２０は、例えば、上記のステアリングシャフト３に適用されている。なお、以下において、ステアリングシャフト３を単にシャフト３と略記することがある。
【００３１】
本発明に係るシャフト用構造体２０は、動力を伝達可能なシャフト３に組み付けられ、該動力を伝達可能な雄型部材及び雌型部材を軸方向に摺動可能に挿入して構成されるものであって、図２に示すように、金属製の雄型部材２１、金属製の雌型部材２２、及び、ゴム等で含浸処理されて雄型部材２１の外周部２１ｃ表面を覆うように設けられた繊維部材２３を有する。
【００３２】
雄型部材２１は、図４（ａ）に示すように、略円柱状の基軸部２１ａと、該基軸部２１ａの一端部から凸状に延びる凸状部２１ｂとを有する。この凸状部２１ｂの外周部２１ｃには、凸状部２１ｂの周方向に沿って所定の隙間を隔てて隣り合う例えば６つの雄歯部２１ｄと、各雄歯部２１ｄの間に形成された例えば６つの雄歯底部２１ｅと、が形成されている。
【００３３】
雌型部材２２は、図４（ｂ）に示すように、略円筒状に形成されており、繊維部材２３（図４（ｃ）参照）が外周部２１ｃに覆われた雄型部材２１を挿入可能な内周部２２ａを有する。雌型部材２２の内周部２２ａには、雄型部材２１の凸状部２１ｂに形成されている雄歯部２１ｄと同数（本実施形態では６つ）の雌歯部２２ｂが、雌型部材２２の周方向に所定の隙間を隔てて形成されている。更に、雌型部材２２の内周部２２ａには、隣り合う各雌歯部２２ｂの間において、雄歯底部２１ｅと同数（本実施形態では６つ）の雌歯底部２２ｃが形成されている。なお、この雌歯底部２２ｃは、軸方向断面が略Ｕ字形状となるように形成されている。
【００３４】
繊維部材２３は、アラミド繊維、ナイロン、ウレタン、木綿、絹、麻、アセテート、レーヨン、フッ素を含む繊維、及び、ポリエステル等によって形成可能であって、ゴム又は樹脂で含浸処理されている。繊維の形状は、例えば短繊維形状又は長繊維形状であってもよく、またシート状の布であってもよい。
【００３５】
ゴム又は樹脂により繊維を含浸処理することで、繊維の間にゴム材又は樹脂材が入り込み、繊維同士を接着させてまとめあげ、繊維部材２３のように部材（シート体）として機能させることが可能となる。また、繊維にゴム等が含浸することにより、繊維同士の擦れによる摩耗が低減されると共に、さらには繊維部材２３と雌型部材２２との間で発生する繊維部材２３表面の摩耗性のアップを図ることが可能となる。
【００３６】
なお、ゴムは、繊維を含浸処理できるものであればよい。このゴムとしては、例えば、ウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロヒドリンゴム、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム等を単独で、又はこれらのゴムを各種変性処理したものを使用することができる。これらのゴムは、単独で使用することができるほか、複数種のゴムをブレンドして用いることもできる。また、ゴムには、加硫剤のほか、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、充填剤、及び、着色剤等の従来からゴムの配合剤として使用していたものを適量配合することができる。これら以外に、繊維部材２３の潤滑性を向上させるために、グラファイト、シリコンオイル、フッ素パウダー、又は二硫化モリブデン等の固体潤滑剤がゴムに含まれていてもよい。さらに、上記ゴムの代わりに、又は上記ゴムとともに、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＥＴ樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、アルキド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂、又は熱硬化樹脂を用いることもできる。
【００３７】
上記のゴム又は樹脂による繊維への含浸処理は、ゴム又は樹脂を溶剤等で溶解し液状とした後、所定の繊維（短繊維、長繊維又は布）をディッピング処理する方法が好適に使用される。実際の使用に際しては、繊維をシート状に形成した布を使用することができる。この布のゴム又は樹脂の含浸処理の方法も上記と同様な方法で行われる。
【００３８】
布を構成するものとしては、繊維を不規則にからめた不織布、規則的に成形した織布、及び、編布（ニット）等が挙げられる。これらの布は、繊維（短繊維又は長繊維）のみから構成されたものと比べ、シート状であることから、ゴム等による含浸処理を行い易く（ハンドリングが容易）、さらに後述するシャフト用構造体の表面にも接着し易いといった特徴を有する。なお、上記織布の織り方については、平織、朱子織、及び綾織等が用いられる。
【００３９】
また、上記の布には、ある程度の伸縮性があるものがよい。布を雄歯部２１ｄ及び雄歯底部２１ｅの形状に沿った形へ成型する場合、又は雄型部材２１の外周部２１ｃ表面に接着する場合、いずれも表面が凹凸形状になっていることから、布に伸縮性があることで、布表面が凹凸形状に追従して馴染みやすく、出来上がった繊維部材２３の表面にシワ等が発生しにくく、表面が均一に仕上がるといった利点がある。その結果、雄型部材２１の雌型部材２２への挿入を滑らかなものとすることができる。さらに、雌型部材２２と繊維部材２３との間で発生する摺動抵抗を低減することができる。特に、布の伸縮性を示す方向は、少なくとも円筒状の繊維部材２３の周方向と一致するように繊維部材２３を製造することで、上記のシワ等の発生をより一層抑えることが可能となる。
【００４０】
含浸処理された繊維部材２３は、図４（ｃ）に示すように、雄型部材２１の外周部２１ｃ（図４（ａ）参照）と略同形状の内周部２３ａと、雌型部材２２の内周部２２ａ（図４（ｂ）参照）に挿入可能な外周部２３ｂとを有している。本実施形態では、図５に示すように、雄型部材２１の外周部２１ｃに、含浸処理された繊維部材２３が接着されている。ここで使用される接着剤は、アクリル樹脂系接着剤、オレフィン系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エチレン−酢酸ビニル樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、塩化ビニル樹脂系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、シリコン系接着剤、スチレン−ブタジエンゴム系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、ホットメルト接着剤、フェノール樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、及びレゾルシノール系接着剤等があり、接着剤を加熱融解した状態にして流動性を付与した上で塗布し冷却することにより硬化・接着する方法、及び、接着剤を加熱することで硬化・接着させる方法等がある。
【００４１】
本実施形態において、含浸処理された繊維部材２３は、雄型部材２１の外周部２１ｃの全周にわたって覆われており、例えば図２（ａ）に示すように、繊維部材２３が接着された雄型部材２１は、雌型部材２２の端部から軸方向に突き出た先端部分を有している。雄型部材２１の先端部分には、シャフト用構造体２０の使用状況に応じて適宜加工が施される。
【００４２】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａ線の矢視断面を拡大した図である。本実施形態のシャフト用構造体２０は、図２（ｂ）に示すように、含浸処理された繊維部材２３が外周部２１ｃに接着された雄型部材２１を雌型部材２２に挿入した場合に、繊維部材２３の外周部２３ｂと、雌型部材２２の内周部２２ａに形成された接触部分Ｐ１とで囲まれた閉曲線状の隙間Ｓ１を形成可能に構成されている。接触部分Ｐ１とは、対向する繊維部材２３の外周部２３ｂと接触可能な部位である。
【００４３】
図３は、図２（ｂ）中の太線で取り囲んだ部分の拡大図である。図３に示すように、接触部分Ｐ１（同図中の曲線Ｐ１）は、点Ａ１、Ａ２を結んだ線分である。点Ａ１は、繊維部材２３の外周部２３ｂと雌歯部２２ｂの根元部分とが接触する点である。点Ａ２は、繊維部材２３の外周部２３ｂと雌歯部２２ｂの歯先部分とが接触する点である。接触部分Ｐ１（曲線Ｐ１）には、点Ａ１から点Ａ２に向かって、点Ａ３，Ａ４が存在している。なお、点Ａ３，Ａ４の位置は、シャフト用構造体２０の使用状況に応じて適宜変更できる。接触部分Ｐ１（曲線Ｐ１）は、当接部Ｐ１１及び押圧部Ｐ１２を含んで構成されている。本実施形態では、点Ａ１と点Ａ３とを結ぶ線分によって当接部Ｐ１１が構成されている。この当接部Ｐ１１は、雄型部材２１の周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）への捩じ回しを、初期状態（第１の実施形態では図２（ｂ）に示される状態）において開始した際に、対向する繊維部材２３の外周部２３ｂと当接する部位である。この当接部Ｐ１１と、繊維部材２３の外周部２３ｂとの当接によって、該繊維部材２３を変形させつつ、雌型部材２２を周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）に回転させることができる。また、点Ａ３と点Ａ４とを結ぶ線分によって押圧部Ｐ１２が構成されている。この押圧部Ｐ１２は、雄型部材２１の周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）への捩じ回しによって当接部Ｐ１１と繊維部材２３とが当接した後に、対向する繊維部材２３の外周部２３ｂに押圧される部位である。そしてさらに、雄型部材２１が周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）に捩じ回されると、押圧部Ｐ１２が、繊維部材２３の外周部２３ｂに押圧されることによって、該繊維部材２３は変形されながらも、雌型部材２２を周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）に回転させることができる。
【００４４】
上記隙間Ｓ１は、雌型部材２２の軸方向に沿って全長に亘って形成されている。これにより、雄型部材２１を周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）に捩じ回すと、隙間Ｓ１が吸収されるように繊維部材２３の断面形状が変形し、当接部Ｐ１１及び押圧部Ｐ１２における繊維部材２３との接触面積が拡大するようになっている。そして、その後に、雄型部材２１に追従して雌型部材２２が回転し、ピニオンギヤ（図１参照）が回転することとなる。
【００４５】
ここで、シャフト用構造体２０の製法の一例としては、金属材料（図示せず）から図４（ａ），（ｂ）にそれぞれ示された形状を有する雄型部材２１及び雌型部材２２を切り出す工程、繊維部材２３をゴム等で含浸処理する工程、雄型部材２１の外周部２１ｃに含浸処理された繊維部材２３を設ける工程、を順次行うことによる製法を挙げることができる。
【００４６】
また、繊維部材２３の製法としては、以下のような製法を適宜選択することができる。例えば、図４（ｃ）の繊維部材２３を成型する場合、まず内周部２３ａ及び外周部２３ｂをそれぞれ成型することができる内型及び外型を用意する。当然のことながら、内型の外周面及び外型の内周面には、それぞれ、内周部２３ａ及び外周部２３ｂに沿った凹凸形状を備えている。そして、この２つの型の間にゴム又は樹脂で含浸処理された繊維（短繊維又は長繊維、又は布（シート状））を充填したのち、内型及び外型から充填された繊維に圧力及び温度を与え、その後、型から繊維を取り外し、内周部２３ａ及び外周部２３ｂが成型された繊維部材２３を得ることができる。
【００４７】
また、繊維部材２３の製法としては、内型と外型との間に充填する布を、内型の外形に沿う様な円筒形に仕上げ、その布を内型の外形に沿わせた状態で内型に被せ、その後、上記と同様に圧力及び温度を与え、繊維部材２３を成型する方法もある。この場合、布が伸縮性を保有することで、一層、内型及び外型の凹凸形状に沿って繊維部材２３の成型が可能となる。その結果、繊維部材２３の内周部２３ａ又は外周部２３ｂにシワ等が発生することなく、表面均一な状態の成型品を製造することができる。このような表面均一な繊維部材２３が雄型部材２１の外周部２１ｃに設けられることで、軸方向の摺動抵抗を一層低減することが可能となる。尚、布の伸縮性を示す方向が、少なくとも円筒状の繊維部材２３の周方向と一致するように布を円筒形に仕上げることで、より一層上記のシワ等の発生を抑えることができる。
【００４８】
また、図５に示すように、雄型部材２１の外周部２１ｃに、含浸処理された繊維部材２３が接着されている場合の製造方法は、上記製造方法の内型をそのまま雄型部材２１に置き換え、さらに雄型部材２１の金属表面に接着剤を塗ったあと、この雄型部材２１と外型との間にゴム又は樹脂で含浸処理された繊維（短繊維又は長繊維、又は布（シート状））を充填したのち、外型から圧力及び温度を与え、その後、外型を取り外し、雄型部材２１の外周部２１ｃに繊維部材２３が接着された図５の部材を得る。また、上記製造方法と同様に布を雄型部材２１の外形に沿う様な円筒形に仕上げ、その布を雄型部材２１の外径に沿わせた状態で被せてから、圧力を与え、図５の部材を得てもよい。この場合、布が伸縮性を有することで、雄型部材２１の外周部２１ｃに接着された繊維部材２３の表面にシワ等が発生しづらく、表面均一な状態の雄型部材２１を製造することができることから、シャフト用構造体２０の雄型部材２１と雌型部材２２との軸方向の摺動抵抗を一層低減することが可能となる。尚、布の伸縮性を示す方向が、少なくとも雄型部材２１の周方向と一致するように布を円筒形に仕上げることで、より一層上記のシワ等の発生が抑えられることは上述した通りである。
【実施例】
【００４９】
次に、実施例により本発明を具体的に説明する。ここでは、ねじり剛性試験によって本実施形態に係るシャフト用構造体２０（図２参照）の有用性を検討した結果について説明する。なお、本発明は、本実施例に限定されるものではない。より具体的に、本発明者は、上記シャフト用構造体２０（図２参照）と、本実施形態の繊維部材２３を備えずに雄型部材と雌型部材とが当接したときに金属面同士が当接することとなる従来のシャフト用構造体との比較により、ねじり剛性試験を行った。
【００５０】
図６は、ねじり剛性試験に使用したねじり剛性試験機を示している。なお、図６中のスプラインは、実際には本実施形態に係るシャフト用構造体２０（図２参照）と同じものであるが、便宜上、模式的な概略図で示している。よって、繊維部材２３の図示は省略している。図６において、雄型部材２１の一端側が挿入された雌型部材２２の一端は、板状の固定ベースに固定されている。雄型部材２１の他端は、略直方体状のアームの一端側の表面に捩じ回し可能な状態で支持されている。アームの他端側の側面には、荷重を付与可能な荷重点が設けられている。この荷重点に所定の荷重が付与されると、雄型部材２１に所定のトルクが負荷され、雄型部材２１は、その中心軸を中心として周方向に捩じ回されることとなる。その際、ねじり剛性試験の条件は、次のように与えられる。ねじり剛性試験機としてはサーボ試験機を使用し、加振周波数[Ｈｚ]を０．０１［Ｈｚ］とし、荷重［Ｎ］を±４００［Ｎ］として試験を行った。また、本実施例では、距離Ｄ［ｍｍ］が２０［ｍｍ］に設計されている。ここでの距離Ｄ［ｍｍ］とは、直線Ｌ１、Ｌ２の間の距離である。直線Ｌ１とは、雄型部材２１の中心軸と略直交する平面であって、上記荷重が付与される荷重方向を含む仮想平面上に存在するとともに、雄型部材２１の中心軸と略直交しており、且つ、上記荷重方向と平行な線である。直線Ｌ２とは、上記荷重点において上記荷重方向と合致している線である。なお、従来のシャフト用構造体についても同じ試験条件下でねじり剛性試験を行った。
【００５１】
図７は、上記ねじり剛性試験の結果であって、（ａ）は、ねじり剛性試験機を用いて測定したシャフト用構造体２０の各トルク特性を示しており、（ｂ）は、同じく上記サーボ試験機を用いて測定した従来のシャフト用構造体の各トルク特性を示している。ここで、図７（ａ），（ｂ）の横軸は、本実施形態のシャフト用構造体２０及び従来の金属単体のシャフト用構造体の各雄型部材に負荷されたトルク［Ｎ・ｍ］を示し、縦軸は、各雄型部材を捩じ回した際のねじれ角度［ｄｅｇ］を示している。なお、本実施形態のシャフト用構造体２０は、図２に示される第１の実施形態に係るシャフト用構造体２０、すなわち、ゴム又は樹脂を含浸処理した繊維部材２３が外周部２１ｃに接着された雄型部材２１を、雌型部材２２に内挿したものである。また、従来の金属単体のシャフト用構造体は、金属面同士が当接するもの、すなわち、雄型部材と雌型部材との間に繊維部材のような弾力性を有する部材が存在せずに、外周部が金属面の雄型部材を、内周部が金属面の雌型部材に内挿したものである。
【００５２】
図７（ａ）を見ると、雄型部材２１の外周部２１ｃ表面を覆うように繊維部材２３を設けた本実施形態に係るシャフト用構造体２０では、雄型部材２１を周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）に捩じ回すことに伴って、繊維部材２３と接触部分Ｐ１（図３参照）との接触面積が大きくなる程、つまり、点Ａ１、Ａ３を結んだ曲線Ｐ１１（図３参照）、点Ａ３、Ａ４を結んだ曲線Ｐ１２（図３参照）が順次、対向する繊維部材２３の外周部２３ｂ（図３参照）と接触するに連れて、雄型部材２１を捩じ回した際の初期剛性が少しずつ上がり、点Ａ４、Ａ２を結んだ線分（図３参照）が対向する繊維部材２３の外周部２３ｂ（図３参照）と接触して、隙間Ｓ１（図３参照）が無くなった瞬間から本格的に剛性が上がっていく。
【００５３】
一方、図７（ｂ）を見ると、金属面同士が当接する従来の金属単体のシャフト用構造体では、雄型部材を捩じ回した際の初期剛性が、本実施形態に係るシャフト用構造体２０よりも急激に上昇しており、本実施形態のように少しずつ緩やかに上がっていくものではない。なお、図７（ｂ）において、ねじれ角度［ｄｅｇ］が０［ｄｅｇ］付近で小さな値となっているのは、従来の金属単体のシャフト用構造体のガタツキによるものである。
【００５４】
（本発明の第１の実施形態に係るシャフト用構造体の特徴）
上記構成によれば、雄型部材２１の外周部２１ｃに、ゴム等を含浸させた繊維部材２３を設けることで、雄型部材２１の外周部２１ｃと雌型部材２２の内周部２２ａとの間から発生する歯打ち音といった不快音の抑制、及び、雄型部材２１と雌型部材２２とにおける軸方向の摺動抵抗の低減といった、互いにトレードオフの関係にある両課題を同時に解決することができる。また、雄型部材２１と雌型部材２２とにおける軸方向の摺動性が向上することによって、雄型部材２１の外周部２１ｃと雌型部材２２の内周部２２ａとの間に潤滑油を供給する必要がなくなり、潤滑油補給等の手間を省くことができる。さらに、繊維部材２３をゴム又は樹脂で含浸処理したことで、繊維部材２３と雌型部材２２の内周部２２ａとの間で発生する繊維部材２３表面の摩耗性を向上させることができる。
【００５５】
また、上記構成に示すように、雄型部材２１が雌型部材２２に挿入された初期状態において、繊維部材２３と、雌型部材２２の内周部２２ａにおける接触部分Ｐ１とに囲まれた隙間Ｓ１を形成できる。これにより、初期状態において雄型部材２１を周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）へ捩じ回した際に、繊維部材２３と接触部分Ｐ１との接触面積を徐々に拡大させることができる。その結果、雄型部材２１を捩じ回した際の初期剛性を従来よりも低減でき、シャフト３に対して急激に大きな動力が伝達されることを抑制できる。これにより、運転者に従来のような違和感（ステアリングホイール２の操作が開始された直後に、突然、ステアリングホイール２の操作に要する力が急減するという違和感）を与えてしまうことを防止できる。
【００５６】
また、上記構成に示すように、初期状態において雄型部材２１の周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）への捩じ回しを開始した際に、接触部分Ｐ１の当接部Ｐ１１が、繊維部材２３の外周部２３ｂのうち当接部Ｐ１１に対向する部分と当接することによって、当接部Ｐ１１に対向する繊維部材２３を緩やかに変形させつつ、周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）への雌型部材２２の回転を開始させることができる。加えて、接触部分Ｐ１の押圧部Ｐ１２は、当接部Ｐ１１と、繊維部材２３の外周部２３ｂのうち当接部Ｐ１１に対向する部分とが当接した後に、繊維部材２３の外周部２３ｂのうち押圧部Ｐ１２に対向する部分を押圧することによって、押圧部Ｐ１２に対向する繊維部材２３を変形させつつ、雌型部材２２を周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）に向けて本格的に回転させることができる。これにより、繊維部材２３と接触部分Ｐ１との接触面積をより精度良く拡大させることができる。その結果、雄型部材２１を捩じ回した際の初期剛性を更に低減できる。
【００５７】
なお、本実施形態における初期剛性とは、雄型部材２１を周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）に捩じ回した際に、点Ａ１、Ａ２を結んだ線分（図３中の曲線Ｐ１）が、対向する繊維部材２３の外周部２３ｂ（図３参照）と、隙間Ｓ１（図３参照）が無くなる瞬間まで接触する際の剛性を意味するものでもよく、点Ａ１、Ａ３、Ａ４を結んだ線分（図３中の曲線Ｐ１１，Ｐ１２）が、対向する繊維部材２３の外周部２３ｂ（図３参照）と接触する瞬間までの剛性を意味するものであってもよい。
【００５８】
また、図２（ａ）で見られるように、雄型部材２１の外周部２１ｃ表面を覆うように繊維部材２３を設けた本実施形態に係るシャフト用構造体２０では、雄型部材２１を周方向（図２（ｂ）中の白抜きで示す矢印右方向）に捩じ回すことに伴って、繊維部材２３と接触部分Ｐ１（図３参照）との接触面積が大きくなる程、つまり、点Ａ１、Ａ３を結んだ曲線Ｐ１１（図３参照）、点Ａ３、Ａ４を結んだ曲線Ｐ１２（図３参照）が順次、対向する繊維部材２３の外周部２３ｂ（図３参照）と接触するに連れて、雄型部材２１を捩じ回した際の初期剛性が少しずつ上がり、点Ａ４、Ａ２を結んだ線分（図３参照）が対向する繊維部材２３の外周部２３ｂ（図３参照）と接触して、隙間Ｓ１（図３参照）が無くなった瞬間から本格的に剛性が上がっていく。その結果、繊維部材２３を金属とした構造を有する従来のシャフト用構造体よりも、少しずつ緩やかに初期剛性を上げていくことができる。つまり、Ａ１を起点としてＡ３に向けて繊維部材２３との接触面積が徐々に広がっていき、その後、Ａ３からＡ４に向けて繊維部材２３との接触面積が徐々に広がっていくといったように、接触部分Ｐ１の各構成部分を順序よく、繊維部材２３の外周部２３ｂと徐々に接触させていくことで、繊維部材２３と接触部分Ｐ１との接触面積をより精度良く拡大させることができ、少しずつ緩やかに初期剛性を上げていくことができるのである。
【００５９】
［第２の実施の形態］
次に、図８〜図１２を参照しつつ、本発明の第２の実施形態に係るシャフト用構造体（スプライン）、このシャフト用構造体を構成する雄型部材（雄スプライン軸）及び雌型部材（雌スプライン軸）について説明する。なお、第１実施の形態の部位１〜１５，１７，１８と、本実施の形態の部位１０１〜１１５，１１７，１１８とは、順に同様のものであるので、詳細な説明を省略することがある。
【００６０】
（電動パワーステアリング装置の全体構成）
図８に示すように、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１０１は、操舵部材としてのステアリングホイール１０２に連結しているステアリングシャフト（シャフト）１０３と、ステアリングシャフト１０３の先端部に設けられたピニオンギヤ１０４及びこのピニオンギヤ１０４に噛み合うラックギヤ１０５を有して車両の左右方向に延びる操舵軸としてのラック軸１０６とを有している。
【００６１】
（シャフト用構造体の構成）
本実施形態に係るシャフト用構造体は、例えば、上記のステアリングシャフト１０３に適用されている。なお、以下において、ステアリングシャフト１０３を単にシャフト１０３と略記することがある。
【００６２】
本発明に係るシャフト用構造体１２０は、動力を伝達可能なシャフト１０３に組み付けられ、該動力を伝達可能な雄型部材及び雌型部材を軸方向に摺動可能に挿入して構成されるものであって、図９に示すように、金属製の雄型部材１２１、金属製の雌型部材１２２、及び、ゴム等で含浸処理されて雌型部材１２２の内周部１２２ａ表面を覆うように設けられた繊維部材１２３を有する。
【００６３】
雄型部材１２１は、図１１（ａ）に示すように、略円柱状の基軸部１２１ａと、該基軸部１２１ａの一端部から凸状に延びる凸状部１２１ｂとを有する。この凸状部１２１ｂの外周部１２１ｃには、凸状部１２１ｂの周方向に沿って所定の隙間を隔てて隣り合う例えば６つの雄歯部１２１ｄと、各雄歯部１２１ｄの間に形成された例えば６つの雄歯底部１２１ｅと、が形成されている。凸状部１２１ｂの外周部１２１ｃは、繊維部材１２３（図１１（ｃ）参照）で内周部１２２ａが覆われた雌型部材１２２へ挿入可能に構成されている。
【００６４】
雌型部材１２２は、図１１（ｂ）に示すように、略円筒状に形成されている。雌型部材１２２の内周部１２２ａには、雄型部材１２１の凸状部１２１ｂに形成されている雄歯部１２１ｄと同数（本実施形態では６つ）の雌歯部１２２ｂが、雌型部材１２２の周方向に所定の隙間を隔てて形成されている。更に、雌型部材１２２の内周部１２２ａには、隣り合う各雌歯部１２２ｂの間において、雄歯底部１２１ｅと同数（本実施形態では６つ）の雌歯底部１２２ｃが形成されている。なお、この雌歯底部１２２ｃは、軸方向断面が略Ｕ字形状となるように形成されている。
【００６５】
繊維部材１２３は、第１の実施形態の繊維部材２３と同様の材料を用いて形成可能であって、ゴム又は樹脂で含浸処理されている。繊維の形状は、例えば短繊維形状又は長繊維形状であってもよく、またシート状の布であってもよい。
【００６６】
ゴム又は樹脂により繊維を含浸処理することで、繊維の間にゴム材又は樹脂材が入り込み、繊維同士を接着させてまとめあげ、繊維部材１２３のように部材（シート体）として機能させることが可能となる。また、繊維にゴム等が含浸することにより、繊維同士の擦れによる摩耗が低減されると共に、さらには繊維部材１２３と雄型部材１２１との間で発生する繊維部材１２３表面の摩耗性のアップを図ることが可能となる。
【００６７】
なお、ゴムは、繊維を含浸処理できるものであればよく、第１の実施形態で例示したものを使用することができる。これらのゴムは、第１の実施形態と同様に、単独で使用することができるほか、複数種のゴムをブレンドして用いることもできる。また、ゴムには、第１の実施形態で例示した配合剤を適量配合することができる。これら以外に、繊維部材１２３の潤滑性を向上させるために、グラファイト、シリコンオイル、フッ素パウダー、又は二硫化モリブデン等の固体潤滑剤がゴムに含まれていてもよい。さらに、上記ゴムの代わりに、又は上記ゴムとともに、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＥＴ樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、アルキド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂、又は熱硬化樹脂を用いることもできる。
【００６８】
上記のゴム又は樹脂による繊維への含浸処理は、第１の実施形態と同様に、ゴム又は樹脂を溶剤等で溶解し液状とした後、所定の繊維（短繊維、長繊維又は布）をディッピング処理する方法が好適に使用される。実際の使用に際しては、繊維をシート状に形成した布を使用することができる。この布のゴム又は樹脂の含浸処理の方法も上記と同様な方法で行われる。
【００６９】
また、上記の布には、第１の実施形態と同様に、ある程度の伸縮性があるものがよい。布を雌歯部１２２ｂ及び雌歯底部１２２ｃの形状に沿った形へ成型する場合、又は雌型部材１２２の内周部１２２ａ表面に接着する場合、いずれも表面が凹凸形状になっていることから、布に伸縮性があることで、布表面が凹凸形状に追従して馴染みやすく、出来上がった繊維部材１２３の表面にシワ等が発生しにくく、表面が均一に仕上がるといった利点がある。その結果、雄型部材１２１の雌型部材１２２への挿入を滑らかなものとすることができる。さらに、雄型部材１２１と繊維部材１２３との間で発生する摺動抵抗を低減することができる。特に、布の伸縮性を示す方向は、少なくとも円筒状の繊維部材１２３の周方向と一致するように繊維部材１２３を製造することで、上記のシワ等の発生をより一層抑えることが可能となる。
【００７０】
含浸処理された繊維部材１２３は、図１１（ｃ）に示すように、雄型部材１２１の外周部１２１ｃ（図１１（ａ）参照）を挿入可能な内周部１２３ａと、雌型部材１２２の内周部１２２ａ（図１１（ｂ）参照）と略同形状の外周部１２３ｂとを有している。本実施形態では、図１２に示すように、雌型部材１２２の内周部１２２ａに、含浸処理された繊維部材１２３が接着されている。ここで使用される接着剤は、第１の実施形態で例示したものを使用することができる。
【００７１】
本実施形態において、含浸処理された繊維部材１２３は、雌型部材１２２の内周部１２２ａの全周にわたって覆われており、例えば図９（ａ）に示すように、雄型部材１２１は、雌型部材１２２の端部から軸方向に突き出た先端部分を有している。雄型部材１２１の先端部分には、シャフト用構造体１２０の使用状況に応じて適宜加工が施される。
【００７２】
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すＢ−Ｂ線の矢視断面を拡大した図である。本実施形態のシャフト用構造体１２０は、図９（ｂ）に示すように、含浸処理された繊維部材１２３が内周部１２２ａに接着された雌型部材１２２に雄型部材１２１が挿入された初期状態の場合に、繊維部材１２３の内周部１２３ａと、雄型部材１２１の外周部１２１ｃに形成された接触部分Ｐ２とで囲まれた閉曲線状の隙間Ｓ２を形成可能に構成されている。接触部分Ｐ２とは、対向する繊維部材１２３の内周部１２３ａと接触可能な部位である。
【００７３】
図１０は、図９（ｂ）中の太線で取り囲んだ部分の拡大図である。図１０に示すように、接触部分Ｐ２（同図中の曲線Ｐ２）は、点Ａ１１、Ａ１２を結んだ線分である。点Ａ１１は、繊維部材１２３の内周部１２３ａと雄歯部１２１ｄの根元部分とが接触する点である。点Ａ１２は、繊維部材１２３の内周部１２３ａと雄歯部１２１ｄの歯先部分とが接触する点である。接触部分Ｐ２（曲線Ｐ２）には、点Ａ１１から点Ａ１２に向かって、点Ａ１３，Ａ１４が存在している。なお、点Ａ１３，Ａ１４の位置は、シャフト用構造体１２０の使用状況に応じて適宜変更できる。接触部分Ｐ２（曲線Ｐ２）は、当接部Ｐ２１及び押圧部Ｐ２２を含んで構成されている。本実施形態では、点Ａ１１と点Ａ１３とを結ぶ線分によって当接部Ｐ２１が構成されている。この当接部Ｐ２１は、雄型部材１２１の周方向（図９（ｂ）中の白抜きで示す矢印左方向）への捩じ回しを、初期状態（第２の実施形態では図９（ｂ）に示される状態）において開始した際に、対向する繊維部材１２３の内周部１２３ａと当接することによって、該繊維部材１２３を変形させつつ雌型部材１２２を周方向（図９（ｂ）中の白抜きで示す矢印左方向）に回転開始可能な部位である。また、点Ａ１３と点Ａ１４とを結ぶ線分によって押圧部Ｐ２２が構成されている。この押圧部Ｐ２２は、雄型部材１２１の周方向（図９（ｂ）中の白抜きで示す矢印左方向）への捩じ回しによって当接部Ｐ２１と繊維部材１２３とが当接した後に、対向する繊維部材１２３の内周部１２３ａを押圧する部位である。そしてさらに、雄型部材２１が周方向（図９（ｂ）中の白抜きで示す矢印左方向）に捩じ回されると、雄圧部Ｐ２２が、繊維部材１２３の内周部を押圧することによって、該繊維部材１２３を変形させつつ雌型部材１２２を周方向（図９（ｂ）中の白抜きで示す矢印左方向）に回転させることができる。
【００７４】
上記隙間Ｓ２は、雄型部材１２１の軸方向に沿って全長に亘って形成されている。これにより、雄型部材１２１を周方向（図９（ｂ）中の白抜きで示す矢印左方向）に捩じ回すと、隙間Ｓ２が吸収されるように繊維部材１２３の断面形状が変形し、当接部Ｐ２１及び押圧部Ｐ２２における繊維部材１２３との接触面積が拡大するようになっている。そして、その後に、雄型部材１２１に追従して雌型部材１２２が回転し、ピニオンギヤ１０４（図８参照）が回転することとなる。
【００７５】
ここで、シャフト用構造体１２０の製法の一例としては、金属材料（図示せず）から図１１（ａ），（ｂ）にそれぞれ示された形状を有する雄型部材１２１及び雌型部材１２２を切り出す工程、繊維部材１２３をゴム等で含浸処理する工程、雌型部材１２２の内周部１２２ａに含浸処理された繊維部材１２３を設ける工程、を順次行うことによる製法を挙げることができる。
【００７６】
また、繊維部材１２３の製法としては、以下のような製法を適宜選択することができる。例えば、図１１（ｃ）の繊維部材１２３を成型する場合、まず内周部１２３ａ及び外周部１２３ｂをそれぞれ成型することができる内型及び外型を用意する。当然のことながら、内型の外周面及び外型の内周面には、それぞれ、内周部１２３ａ及び外周部１２３ｂに沿った凹凸形状を備えている。そして、この２つの型の間にゴム又は樹脂で含浸処理された繊維（短繊維又は長繊維、又は布（シート状））を充填したのち、内型及び外型から充填された繊維に圧力及び温度を与え、その後、型から繊維を取り外し、内周部１２３ａ及び外周部１２３ｂが成型された繊維部材１２３を得ることができる。
【００７７】
また、繊維部材１２３の製法としては、内型と外型との間に充填する布を、内型の外形に沿う様な円筒形に仕上げ、その布を内型の外形に沿わせた状態で内型に被せ、その後、上記と同様に圧力及び温度を与え、繊維部材１２３を成型する方法もある。この場合、布が伸縮性を保有することで、一層、内型及び外型の凹凸形状に沿って繊維部材１２３の成型が可能となる。その結果、繊維部材１２３の内周部１２３ａ又は外周部１２３ｂにシワ等が発生することなく、表面均一な状態の成型品を製造することができる。このような表面均一な繊維部材１２３が雌型部材１２２の内周部１２２ａに設けられることで、軸方向の摺動抵抗を一層低減することが可能となる。尚、布の伸縮性を示す方向が、少なくとも円筒状の繊維部材１２３の周方向と一致するように布を円筒形に仕上げることで、より一層上記のシワ等の発生を抑えることができる。
【００７８】
また、図１２に示すように、雌型部材１２２の内周部１２２ａに、含浸処理された繊維部材１２３が接着されている場合の製造方法は、上記製造方法の内型をそのまま雌型部材１２２に置き換え、さらに雌型部材１２２の金属表面に接着剤を塗ったあと、この雌型部材１２２と外型との間にゴム又は樹脂で含浸処理された繊維（短繊維又は長繊維、又は布（シート状））を充填したのち、外型から圧力及び温度を与え、その後、外型を取り外し、雌型部材１２２の内周部１２２ａに繊維部材１２３が接着された図１２の部材を得る。また、上記製造方法と同様に布を雌型部材１２２の内形に沿う様な円筒形に仕上げ、その布を雄型部材２１の内径に沿わせた状態で被せてから、圧力を与え、図１２の部材を得てもよい。この場合、布が伸縮性を有することで、雌型部材１２２の内周部１２２ａに接着された繊維部材１２３の表面にシワ等が発生しづらく、表面均一な状態の雌型部材１２２を製造することができることから、シャフト用構造体１２０の雄型部材１２１と雌型部材１２２との軸方向の摺動抵抗を一層低減することが可能となる。尚、布の伸縮性を示す方向が、少なくとも雌型部材１２２の周方向と一致するように布を円筒形に仕上げることで、より一層上記のシワ等の発生が抑えられることは上述した通りである。
【００７９】
（本発明の第２の実施形態に係るシャフト用構造体の特徴）
上記構成によれば、雌型部材１２２の内周部１２２ａに、ゴム等を含浸させた繊維部材１２３を設けることで、雄型部材１２１の外周部２１ｃと雌型部材１２２の内周部１２２ａとの間から発生する歯打ち音といった不快音の抑制、及び、雄型部材１２１と雌型部材１２２とにおける軸方向の摺動抵抗の低減といった、互いにトレードオフの関係にある両課題を同時に解決することができる。また、雄型部材１２１と雌型部材１２２とにおける軸方向の摺動性が向上することによって、雄型部材１２１の外周部１２１ｃと雌型部材１２２の内周部１２２ａとの間に潤滑油を供給する必要がなくなり、潤滑油補給等の手間を省くことができる。さらに、繊維部材１２３をゴム又は樹脂で含浸処理したことで、繊維部材１２３と雄型部材１２１の外周部１２１ｃとの間で発生する繊維部材１２３表面の摩耗性を向上させることができる。
【００８０】
また、上記構成に示すように、雄型部材１２１が雌型部材１２２に挿入された初期状態において、繊維部材１２３と、雄型部材１２１の外周部１２１ｃにおける接触部分Ｐ２とに囲まれた隙間Ｓ２を形成できる。これにより、初期状態において雄型部材１２１を周方向（図９（ｂ）中の白抜きで示す矢印左方向）へ捩じ回した際に、繊維部材１２３と接触部分Ｐ２との接触面積を徐々に拡大させることができる。その結果、雄型部材１２１を捩じ回した際の初期剛性を従来よりも低減でき、シャフト１０３に対して急激に大きな動力が伝達されることを抑制できる。これにより、運転者に従来のような違和感（ステアリングホイール１０２の操作が開始された直後に、突然、ステアリングホイール１０２の操作に要する力が急減するという違和感）を与えてしまうことを防止できる。
【００８１】
また、上記構成に示すように、初期状態において雄型部材１２１の周方向（図９（ｂ）中の白抜きで示す矢印左方向）への捩じ回しを開始した際に、接触部分Ｐ２の当接部Ｐ２１が、繊維部材１２３の内周部１２３ａのうち当接部Ｐ２１に対向する部分と当接することによって、当接部Ｐ２１に対向する繊維部材１２３を緩やかに変形させつつ、周方向（図９（ｂ）中の白抜きで示す矢印左方向）への雌型部材１２２の回転を開始させることができる。加えて、接触部分Ｐ２の押圧部Ｐ２２は、当接部Ｐ２１と、繊維部材１２３の内周部１２３ａのうち当接部Ｐ２１に対向する部分とが当接した後に、繊維部材１２３の内周部１２３ａのうち押圧部Ｐ２２に対向する部分を押圧することによって、押圧部Ｐ２２に対向する繊維部材１２３を変形させつつ、雌型部材１２２を周方向（図９（ｂ）中の白抜きで示す矢印左方向）に向けて本格的に回転させることができる。つまり、Ａ１２を起点としてＡ１４に向けて繊維部材１２３との接触が徐々に広がっていき、その後、Ａ１４からＡ１３に向けて繊維部材１２３との接触が徐々に広がっていくといったように、接触部分Ｐ２の各構成部分を順序よく、繊維部材１２３の内周部１２３ａと徐々に接触させていくことで、繊維部材１２３と接触部分Ｐ２との接触面積をより精度良く拡大させることができ、その結果、雄型部材１２１を捩じ回した際の初期剛性を更に低減できる。
【００８２】
なお、本実施形態における初期剛性とは、雄型部材１２１を周方向（図９（ｂ）中の白抜きで示す矢印左方向）に捩じ回した際に、点Ａ１１、Ａ１２を結んだ線分（図１０中の曲線Ｐ２）が、対向する繊維部材１２３の内周部１２３ａ（図１０参照）と、隙間Ｓ２（図１０参照）が無くなる瞬間まで接触する際の剛性を意味するものでもよく、点Ａ１１、Ａ１３、Ａ１４を結んだ線分（図１０中の曲線Ｐ２１，Ｐ２２）が、対向する繊維部材１２３の内周部１２３ａ（図１０参照）と接触する瞬間までの剛性を意味するものであってもよい。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８４】
例えば、上記各実施形態では、本実施形態に係るシャフト用構造体を車両用のステアリングシャフト３，１０３に適用する例について述べたが、本発明はこれに限定されず、各種産業機械で用いられるシャフトに適用できる。
【００８５】
また、上記各実施形態では、繊維部材２３，１２３をゴム等で含浸処理する例について述べたが、本発明はこれに限定されず、ゴム等で含浸処理することができるとともに金属面との間での摺動抵抗が低い繊維であれば良く、また繊維をシート状に形成した布でもよい。例えば、ゴム等で含浸処理された帆布、ベルベット、デニム、織布、編布を採用することができる。また、縦横一方に伸縮する、又は縦横両方に伸縮する繊維を採用してもよい。
【００８６】
また、ゴムを含浸させた繊維部材２３，１２３を、雄型部材２１の外周部２１ｃ及び雌型部材１２２の内周部１２２ａに接着させる手法としては、例えば、ゴムを含浸させた繊維部材２３，１２３の裏面（雄型部材２１の外周部２１ｃ及び雌型部材１２２の内周部１２２ａに接着される側の面）に繊維部材２３，１２３と一体化されたゴム層を設け、このゴム層と金属面（雄型部材２１の外周部２１ｃの面及び雌型部材１２２の内周部１２２ａの面）とを接着剤によって接着させるようにしてもよい。これにより、金属面と繊維部材２３，１２３との接着強度を向上することができる。
【００８７】
また、上記各実施形態では、隙間Ｓ１，Ｓ２を、雌型部材２２及び雄型部材１２１の軸方向に沿って全長に亘って形成する例について述べた。しかし、本発明の作用効果を奏することができる範囲内であれば、隙間Ｓ１，Ｓ２を、雌型部材２２及び雄型部材１２１の軸方向に沿って必ずしも全長に亘って形成しなくとも、雌型部材２２及び雄型部材１２１の軸方向の沿う一部分に形成するものであってもよい。
【００８８】
また、上記各実施形態では、接触部分Ｐ１，Ｐ２（当接部Ｐ１１，２１及び押圧部Ｐ１２，２２）が曲線を描く例について述べた。しかし、本発明の作用効果を奏することができる範囲内であれば、接触部分Ｐ１，Ｐ２（当接部Ｐ１１，２１及び押圧部Ｐ１２，２２）が必ずしも曲線を描く必要はなく、例えば直線を描くものであってもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１、１０１  電動パワーステアリング装置
２、１０２  ステアリングホイール
３、１０３  ステアリングシャフト（シャフト）
４、１０４  ピニオンギヤ
５、１０５  ラックギヤ
６、１０６  ラック軸
７、１０７  タイロッド
８、１０８  車輪
９、１０９    入力軸
１０、１１０  出力軸
１１、１１１  トーションバー
１２、１１２  トルクセンサ
１３、１１３  制御部
１４、１１４  ドライバ
１５、１１５  電動モータ
１７、１１７  減速機構
１８、１１８  変換機構
２０、１２０  シャフト用構造体
２１、１２１  雄型部材
２１ａ、１２１ａ  基軸部
２１ｂ、１２１ｂ  凸状部
２１ｃ、１２１ｃ  外周部
２１ｄ、１２１ｄ  雄歯部
２１ｅ、１２１ｅ  雄歯底部
２２、１２２  雌型部材
２２ａ、１２２ａ  内周部
２２ｂ、１２２ｂ  雌歯部
２２ｃ、１２２ｃ  雌歯底部
２３、１２３  繊維部材
２３ａ、１２３ａ  内周部
２３ｂ、１２３ｂ  外周部
Ｐ１、Ｐ２  接触部分
Ｐ１１、Ｐ２１  当接部
Ｐ１２、Ｐ２２  押圧部
Ｓ１、Ｓ２  隙間
【図１】
2014037853.tif 000003
【図２】
2014037853.tif 000004
【図３】
2014037853.tif 000005
【図４】
2014037853.tif 000006
【図５】
2014037853.tif 000007
【図６】
2014037853.tif 000008
【図７】
2014037853.tif 000009
【図８】
2014037853.tif 000010
【図９】
2014037853.tif 000011
【図１０】
2014037853.tif 000012
【図１１】
2014037853.tif 000013
【図１２】
2014037853.tif 000014