(57)【要約】  【課題】二次衝突時のステアリングシャフトの収縮抵抗を低減する。  【解決手段】本ステアリングシャフト３は、相対摺動可能にセレーション嵌合された内軸１７および筒状の外軸１６を備える。内軸１７のセレーション部２２は、通常時に外軸１６に嵌合された第１の領域２４と、衝撃吸収時に少なくとも一部が外軸１６内に挿入されて嵌合される第２の領域２５とを含む。内軸１７の第２の領域２５のオーバーピン径Ｄ２が第１の領域２４のオーバーピン径Ｄ１よりも小さくされ、第２の領域２５の溝幅Ｗ２は第１の領域２４の溝幅Ｗ１よりも広くされる。衝突時に内軸１７の第２の領域２５が外軸１６に挿入されるときに、内軸１７の第２の領域２５のセレーション歯２３の歯溝２３ａに外軸１６のセレーション歯２９が楔状に食い込むことが抑制される。従って、衝突時の内軸１７および外軸１６の相対移動抵抗を低減できる。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝撃吸収時に収縮可能なステアリングシャフトにおいて、
相対摺動可能にセレーション嵌合された内軸および筒状の外軸を備え、
内軸のセレーション部は、通常時に少なくとも一部が外軸に嵌合された第１の領域と、衝撃吸収時に外軸内に挿入されて嵌合される第２の領域とを含み、
上記内軸の第２の領域のオーバーピン径が第１の領域のオーバーピン径よりも小さいことを特徴とするステアリングシャフト。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリングシャフトにおいて、
衝撃吸収時に内軸と外軸の軸線が互いに傾斜した状態で、内軸のセレーション部の第２の領域の一部の歯先および歯底の少なくとも一方が、外軸のセレーション部の対応する部分に当接することを特徴とするステアリングシャフト。
【請求項３】
請求項１または２に記載のステアリングシャフトにおいて、
上記外軸の内径部は、衝撃吸収時に内軸が外軸内に押し込まれるときに内軸のセレーション部の第１の領域と対向しこの第１の領域の外径よりも大きい拡径部を含むことを特徴とするステアリングシャフト。
【請求項４】
衝撃吸収時に収縮可能なステアリングシャフトにおいて、
相対摺動可能にセレーション嵌合された内軸および筒状の外軸を備え、
外軸のセレーション部は、通常時に少なくとも一部が内軸に嵌合された第１の領域と、衝撃吸収時に挿入される内軸に嵌合される第２の領域とを含み、
上記外軸の第２の領域のビトゥイーンピン径が第１の領域のビトゥイーンピン径よりも大きいことを特徴とするステアリングシャフト。
【請求項５】
請求項４に記載のステアリングシャフトにおいて、
衝撃吸収時に内軸と外軸の軸線が互いに傾斜した状態で、外軸のセレーション部の第２の領域の一部の歯先および歯底の少なくとも一方が、内軸のセレーション部の対応する部分に当接することを特徴とするステアリングシャフト。
【請求項６】
請求項４または５に記載のステアリングシャフトにおいて、
上記内軸の外径部は、衝撃吸収時に当該内軸が外軸内に押し込まれるときに外軸のセレーション部の第１の領域と対向しこの第１の領域の内径よりも小さい縮径部を含むことを特徴とするステアリングシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等で用いられるステアリング装置のステアリングシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置において、軸方向に相対摺動可能にセレーション嵌合された内軸および筒状の外軸を有するステアリングシャフトが用いられる場合がある。
通例、内軸および外軸のセレーション歯のオーバーピン径およびビトゥイーンピン径は一定とされている。
一方、外軸に対する内軸の嵌合部において、内軸の先端部を含む第１の領域のセレーション歯のオーバーピン径を、第１の領域に隣接する第２の領域のセレーション歯のオーバーピン径よりも小さくしたステアリングシャフトが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１４５０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車両の一次衝突に伴って運転者がステアリングホイールにぶつかる二次衝突では、ステアリングシャフトの軸方向に働く力の他、ステアリングホイールを持ち上げようとする力（いわゆる、こじり力）が働く。
このため、通例、内軸および外軸の軸線が互いにわずかに傾斜した状態でステアリングシャフトが収縮することになり、外軸内へ押し込まれる内軸に対して、外軸のセレーション歯が楔状に食い込む傾向にある。その結果、相対摺動時の摺動抵抗が大きくなる。
【０００４】
特許文献１のステアリングシャフトでは、内軸の第２の領域において、セレーション歯の歯溝の溝幅が相対的に狭いので、外軸内へ押し込まれる第２の領域に対して、外軸のセレーション歯が楔状に食い込む傾向が強くなる。その結果、相対摺動時の摺動抵抗がより大きくなる。
そこで、この発明の目的は、二次衝突時のステアリングシャフトの収縮抵抗を低減することのできるステアリングシャフトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、衝撃吸収時に収縮可能なステアリングシャフトにおいて、相対摺動可能にセレーション嵌合された内軸および筒状の外軸を備え、内軸のセレーション部は、通常時に少なくとも一部が外軸に嵌合された第１の領域と、衝撃吸収時に外軸内に挿入されて嵌合される第２の領域とを含み、上記内軸の第２の領域のオーバーピン径が第１の領域のオーバーピン径よりも小さいことを特徴とする。この発明によれば、内軸の第２の領域のオーバーピン径が小さいので、第２の領域の溝幅は第１の領域よりも広い。その結果、衝突時に内軸の第２の領域が外軸に挿入されるときに、内軸の第２の領域のセレーション歯の歯溝に外軸のセレーション歯が楔状に食い込むことが抑制される。従って、衝突時の内軸および外軸の相対移動抵抗を低減できる。
【０００６】
また、衝撃吸収時に内軸と外軸の軸線が互いに傾斜した状態で、内軸のセレーション部の第２の領域の一部の歯先および歯底の少なくとも一方が、外軸のセレーション部の対応する部分に当接する場合がある。この場合、内軸の第２の領域への外軸の食い込みを確実に防止できる。
また、上記外軸の内径部は、衝撃吸収時に内軸が外軸内に押し込まれるときに内軸のセレーション部の第１の領域と対向しこの第１の領域の外径よりも大きい拡径部を含む場合がある。この場合、衝撃吸収時に、内軸の第１の領域の外軸への接触を弱めたり無くしたりして、内軸および外軸の相対移動抵抗をより一層低減することができる。
【０００７】
また、本発明は、衝撃吸収時に収縮可能なステアリングシャフトにおいて、相対摺動可能にセレーション嵌合された内軸および筒状の外軸を備え、外軸のセレーション部は、通常時に少なくとも一部が内軸に嵌合された第１の領域と、衝撃吸収時に挿入される内軸に嵌合される第２の領域とを含み、上記外軸の第２の領域のビトゥイーンピン径が第１の領域のビトゥイーンピン径よりも大きいことを特徴としてもよい。この発明によれば、外軸の第２の領域のビトゥイーンピン径が大きいので、第２の領域の溝幅は第１の領域よりも広い。その結果、衝突時に内軸が外軸の第２の領域に挿入されるときに、内軸のセレーション歯が外軸の第２の領域のセレーション歯の歯溝に食い込むことが抑制される。従って、衝突時の内軸および外軸の相対移動抵抗を低減できる。
【０００８】
また、この場合において、衝撃吸収時に内軸と外軸の軸線が互いに傾斜した状態で、外軸のセレーション部の第２の領域の一部の歯先および歯底の少なくとも一方が、内軸のセレーション部の対応する部分に当接する場合がある。この場合、外軸の第２の領域への内軸の食い込みを確実に防止できる。
また、上記内軸の外径部は、衝撃吸収時に当該内軸が外軸内に押し込まれるときに外軸のセレーション部の第１の領域と対向しこの第１の領域の内径よりも小さい縮径部を含む場合がある。この場合、衝撃吸収時に、外軸の第１の領域への内軸の接触を弱めたり無くしたりして、内軸および外軸の相対移動抵抗をより一層低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１Ａは、本発明の一実施形態のステアリングシャフトを含むステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
本実施形態では、ステアリングシャフトを電動パワーステアリング装置に適用する場合に則して説明するが、ステアリングシャフトは、例えば、マニュアル操舵のステアリング装置に適用することもできる。
【００１０】
ステアリング装置１は、車輪（図示せず）を操向するためにステアリングホイール２に加えられる操舵トルクを伝達する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を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム４とを有する。ステアリングシャフト３の一方の端部３ａにステアリングホイール２が連結され、他方の端部３ｂに、自在継手５、中間軸６等を介して車輪を操向するためのラックアンドピニオン機構等の舵取り機構（図示せず）が連結される。ステアリングホイール２が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト３等を介して舵取り機構に伝達され、これにより車輪を操向することができる。
【００１１】
ステアリング装置１は、ステアリングコラム４に設けられている電動モータ７により、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、ステアリング装置１は、ステアリングシャフト３に関連して設けられて操舵トルクを検出するためのトルクセンサ８と、このトルクセンサ８からの出力信号、車速信号等に基づいて操舵補助力を発生させる電動モータ７と、この電動モータ７の出力軸の回転を減速するための減速機９と、減速機９およびトルクセンサ８を収容して支持し且つ電動モータ７を支持しステアリングコラム４の一部を形成するハウジング１０とを有している。
【００１２】
ステアリングホイール２が操作されると、操舵トルクがトルクセンサ８により検出され、このトルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ７が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機９を介してステアリングシャフト３に伝達され、ステアリングホイール２の動きとともに舵取り機構に伝わり、車輪が操舵される。
また、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ステアリング装置１のステアリングシャフト３およびステアリングコラム４は、衝撃吸収時に収縮可能に構成してある。これにより、衝突時にドライバ（運転者）がステアリングホイール２にぶつかるときの衝撃エネルギを吸収することができるようになっている。なお、図１Ａは通常時の状態を、図１Ｂは衝突時の収縮状態を示す。
【００１３】
ステアリングコラム４は、アッパーチューブ１１と、ロアーチューブ１２と、上述のハウジング１０とを有している。アッパーチューブ１１とロアーチューブ１２とは、車両の衝突時にステアリングシャフト３の軸方向Ｓに相対移動可能に嵌合されている。ロアーチューブ１２とハウジング１０とは互いに固定されている。
ステアリングコラム４は、上部ブラケット１３および下部ブラケット１４を介して車体１５に支持され、軸受（図示せず）を介してステアリングシャフト３を支持している。例えば、ステアリングシャフト３の中心軸線を車両の前後方向に対して斜めにし、ステアリングホイール２を上側となるようにして、ステアリングコラム４を車体１５に取り付けるようにしてある。
【００１４】
また、上部ブラケット１３は、ステアリングコラム４の上部としてのアッパーチューブ１１を支持し、車体１５に対するアッパーチューブ１１の移動を通常時に規制し（図１Ａ参照）且つ衝突時に許容できるように（図１Ｂ参照）、アッパーチューブ１１を車体１５に所定の保持力で保持している。一方で、下部ブラケット１４は、ステアリングコラム４の下部としてのハウジング１０を支持し、通常時および衝撃吸収時に軸方向Ｓについてのハウジング１０の移動を規制するように、ハウジング１０を車体１５に係止している。
【００１５】
ステアリングシャフト３は、アッパーシャフトとしての筒状の外軸１６と、この外軸１６に相対摺動可能にセレーション嵌合されてトルク伝達可能に連結された入力軸としての内軸１７と、この内軸１７に継手１８を介してトルク伝達可能に連結されたトーションバー１９と、このトーションバー１９に継手２０を介してトルク伝達可能に連結された出力軸２１とを有している。トルク伝達時には、内軸１７および出力軸２１は、トーションバー１９のねじれを伴って互いに相対回転する。
【００１６】
外軸１６の端部が、ステアリングシャフト３の一端３ａを形成し、ステアリングホイール２と連結されている。また、トーションバー１９の近傍に、トルクセンサ８が配置されている。出力軸２１は、減速機９に連結され、さらに減速機９を介して電動モータ７により駆動可能に、電動モータ７に連結されている。出力軸２１の端部は、ステアリングシャフト３の他端３ｂを形成し、自在継手５が連結される。
【００１７】
また、外軸１６は、アッパーチューブ１１に軸受（図示せず）を介して回動自在に支持される。内軸１７および出力軸２１は、対応する軸受（図示せず）を介してハウジング１０に回動自在にそれぞれ支持される。
図２Ａを参照して、内軸１７の外径部１７ａは、セレーション部２２を含む。セレーション部２２は、軸方向Ｓに延びる複数のセレーション歯２３を有する。
【００１８】
本実施形態では、内軸１７のセレーション部２２は、セレーション歯２３のオーバーピン径Ｄ１（図２Ｃ参照）が相対的に大きな値とされた第１の領域２４と、セレーション歯２３のオーバーピン径Ｄ２（図２Ｂ参照）が相対的に小さな値とされた第２の領域２５とを含んでいる。
図２Ｂおよび図２Ｃを参照して、第２の領域２５でのオーバーピン径Ｄ２が、第１の領域２４でのオーバーピン径Ｄ１よりも小さくされている（Ｄ２＜Ｄ１) 。これにより、所定の径方向位置での第２の領域２５の歯溝２３ａの幅Ｗ２が、上記所定の径方向位置での第１の領域２４の歯溝２３ａの幅Ｗ１よりも広くされている（Ｗ２＞Ｗ１）。なお、図２Ｂおよび図２Ｃでは、所定の径方向位置が、内軸１７の第１の領域２４での歯先円Ｃ３上の位置であるときの、幅Ｗ１，Ｗ２を図示している。
【００１９】
オーバーピン径Ｄ１，Ｄ２は、ボールピッチ直径（Ｂ．Ｐ．Ｄ）やオーバーボール直径（Ｏ．Ｂ．Ｄ）とも呼ばれるもので、セレーションの外歯の相対向する２つの歯溝２３ａにそれぞれピンＰ（またはボール）を挟み込んだときの２つのピンＰの互いに遠い部分同士の距離である。また、後述するように内歯におけるビトゥイーンピン径Ｅ１，Ｅ２（図７Ｂ，図７Ｃ参照）は、２つのピンＰの互いに近い部分同士の距離である。
【００２０】
また、第１の領域２４での歯先円Ｃ３の直径Ｄ３と第２の領域２５での歯先円Ｃ４の直径Ｄ４とは相等しくされている。また、第１の領域２４での歯底円Ｃ５の直径Ｄ５と第２の領域２５での歯底円Ｃ６の直径Ｄ６とは相等しくされている。
図２Ａに戻って、第１の領域２４は、軸方向Ｓについて第２の領域２５よりも、ステアリングホイール２に近い側（図２Ａの紙面右側に相当する。）に、第２の領域２５に隣接して設けられている。第１の領域２４は、通常時の内軸１７および外軸１６の嵌合長に相当する長さで形成されている。また、第２の領域２５は、衝撃吸収ストローク量と等しい長さか、この長さよりも所定量長い長さで形成されている。
【００２１】
また、本実施形態では、軸方向Ｓについて、第１の領域２４と第２の領域２５との境界２６の位置が、外軸１６の開口端１６ｂの位置と一致している。
第１の領域２４の全体が、通常時に外軸１６に嵌合される。第２の領域２５の全体が、通常時に外軸１６外に位置する。また、通常時に外軸１６外に位置した第２の領域２５の少なくとも一部が、衝撃吸収時に外軸１６内に挿入されて嵌合される。
【００２２】
外軸１６は、中空形状に形成されている。外軸１６の内径部１６ａは、内軸１７のセレーション部２２と噛み合うセレーション部２７と、このセレーション部２７に接続部２７ａを介して軸方向Ｓに隣接する拡径部２８とを含む。
セレーション部２７は、外軸１６の開口端１６ｂから上述の嵌合長で軸方向Ｓに延びて形成された複数のセレーション歯２９を有する。
【００２３】
接続部２７ａは、テーパ形状の円錐面を含む。
拡径部２８は、軸方向Ｓについて、セレーション部２７よりもステアリングホイール２に近い側（図２Ａの紙面右側に相当する。）に形成され、通常時の内軸１７の端面１７ｂよりもステアリングホイール２に近い側に所定距離を離隔して位置している。拡径部２８は円筒面に形成されている。この円筒面の内径Ｄ７は、内軸１７の第１の領域２４の外径（第１の領域２４での歯先円直径Ｄ３に相当する。）よりも大きく形成されている（Ｄ７＞Ｄ３）。
【００２４】
図２Ａおよび図３を参照して、通常時には、外軸１６および内軸１７の軸線１６ｃ，１７ｃは重なり合うように配置されている。内軸１７のセレーション部２２の第１の領域２４が、外軸１６のセレーション部２７に、径方向Ｒおよび周方向Ｔに微小量の遊びをもって嵌まり込んでいる。
図１Ｂを参照して、衝突時にドライバーがステアリングホイール２にぶつかるときの衝撃力Ｆは、ステアリングホイール２からアッパーチューブ１１に作用する。衝撃力の大きさが上部ブラケット１３の保持力の大きさを上回ると、アッパーチューブ１１が、ステアリングホイール２および外軸１６とともに車体１５およびロアーチューブ１２に対して相対変位し、具体的には、車両の前方へ移動する。ステアリングコラム４とステアリングシャフト３が収縮し、収縮時の摩擦等により衝撃エネルギーが吸収される。このときに、ステアリングホイール２は車両の前方に向けて押され、より詳細には上方に持ち上げられるようにしながら軸方向Ｓに押されることがある。
【００２５】
図４Ａおよび図４Ｂを参照して、ステアリングホイール２が上方に持ち上げられつつ軸方向Ｓに押される場合には、こじられるときに互いに当接する一対の部分としての外軸１６および内軸１７の一部１６ｄ，１７ｄ同士が摺動し、この一部１６ｄ，１７ｄと軸方向Ｓに離隔して径方向Ｒに反対側にある一対の部分として外軸１６および内軸１７の一部１６ｅ，１７ｅ同士が摺動する。具体的には、外軸１６の上述の一部１６ｄ，１６ｅは、セレーション部２７の軸方向Ｓの両端部をそれぞれ形成する。内軸１７の上記一部１７ｄ，１７ｅは、外軸１６の上述の一部１６ｄ，１６ｅとそれぞれ当接する部分である。以下、外軸１６および内軸１７の一部１６ｄ，１７ｄ同士の当接状態を中心に説明するが、外軸１６および内軸１７の一部１６ｅ，１７ｅ同士の当接状態も同様である。
【００２６】
衝撃吸収時には、外軸１６と内軸１７とが軸方向Ｓに相対移動しながら、内軸１７の中心軸線１７ｃと外軸１６の中心軸線１６ｃとが互いに傾斜した状態になる。この状態で、内軸１７のセレーション部２２の第２の領域２５の一部１７ｄの歯先２３ｂが、外軸１６のセレーション部２７の対応する部分としての上述の一部１６ｄの歯底２９ｃに当接する。これとともに、内軸１７のセレーション部２２の第２の領域２５の一部１７ｄの歯底２３ｃが、外軸１６のセレーション部２７の対応する部分としての一部１６ｄの歯先２９ｂに当接するようになっている。
【００２７】
また、収縮時には、内軸１７の第１の領域２４が、外軸１６の内径部１６ａの接続部２７ａと対向し、次いで、拡径部２８と対向するようになる。
また、収縮時に内軸１７の第２の領域２５のセレーション歯２３が、外軸１６のセレーション歯２９と全周について噛み合い、内軸１７および外軸１６の相対回動を規制し安定した状態で、軸方向Ｓの内軸１７および外軸１６の相対移動を案内することができる。
【００２８】
このように本発明の実施形態によれば、図２Ｂと図２Ｃを参照して、内軸１７の第１の領域２４のオーバーピン径Ｄ１よりも第２の領域２５のオーバーピン径Ｄ２が小さいので、第２の領域２５での溝幅Ｗ２は第１の領域２４での溝幅Ｗ１よりも広い。その結果、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、衝突時に内軸１７の第２の領域２５が外軸１６に挿入されるときに、内軸１７の第２の領域２５のセレーション歯２３の歯溝２３ａに外軸１６のセレーション歯２９が楔状に食い込むことが抑制される。従って、衝突時の内軸１７および外軸１６の相対移動抵抗を低減できる。
【００２９】
衝撃吸収時に、内軸１７の中心軸線１７ｃと外軸１６の中心軸線１６ｃとが互いに傾斜した状態になると、相対移動抵抗が非常に大きくなる傾向にある。本実施形態では、このような傾斜した状態になったとしても、この状態で、内軸１７のセレーション部２２の第２の領域２５の一部１７ｄの歯先２３ｂおよび歯底２３ｃの少なくとも一方、より好ましくは両方が、外軸１６のセレーション部２７の対応する一部１６ｄの歯底２９ｃおよび歯先２９ｂに当接するようにしてある。これに加えて、内軸１７のセレーション部２２の第２の領域２５の一部１７ｅの歯先２３ｂおよび歯底２３ｃの少なくとも一方、より好ましくは両方が、外軸１６のセレーション部２７の対応する一部１６ｅの歯底２９ｃおよび歯先２９ｂに当接するようにしてある。これにより、内軸１７の第２の領域２５への外軸１６の食い込みを確実に防止できる。その結果、衝突時の内軸１７および外軸１６の相対移動抵抗をより確実に低減できる。
【００３０】
具体的には、図５を参照して、内軸１７の第２の領域２５でのセレーション歯２３の歯丈Ｈ１が、外軸１６のセレーション歯２９の歯丈Ｈ２と等しい値、またはこの値よりも小さく且つ近似した値とされる。これに加えて、内軸１７の第２の領域２５での歯先円Ｃ４上にある径方向位置における歯厚Ｗ４は、外軸１６の歯底円Ｃ７上にある径方向位置における歯溝２９ａの幅Ｗ７と等しいか、この幅Ｗ７よりも小さくされる（Ｗ４≦Ｗ７）。これとともに、内軸１７の第２の領域２５での歯底円Ｃ６上にある径方向位置における歯溝２３ａの幅Ｗ６は、外軸１６の歯先円Ｃ８上にある径方向位置における歯厚Ｗ８と等しいか、この歯厚Ｗ８よりも大きくされる（Ｗ６≧Ｗ８）。
【００３１】
これにより、図４Ａに示すように傾斜した状態で、内軸１７のセレーション部２２の第２の領域２５の歯先２３ｂおよび歯底２３ｃの両方が、外軸１６のセレーション部２７の対応する歯底２９ｃおよび歯先２９ｂに当接する。
また、図示しないが、衝撃吸収時に、内軸１７の中心軸線１７ｃと外軸１６の中心軸線１６ｃとが互いに平行な状態で、外軸１６の少なくとも一部１６ｅの歯先２９ｂおよび歯底２９ｃの少なくとも一方、より好ましくは両方が、内軸１７の対応する部分１７ｅの歯底２３ｃおよび歯先２３ｂと摺動する場合も考えられる。この場合にも、内軸１７の第２の領域２５への外軸１６の食い込みを確実に防止できて、相対移動抵抗をより確実に低減できる。
【００３２】
また、図４Ａを参照して、外軸１６が拡径部２８を含むことで、衝撃吸収時に、外軸１６への内軸１７の第１の領域２４の接触を弱めたり無くしたりして、内軸１７および外軸１６の相対移動抵抗をより一層低減することができる。
なお、上述の第１実施形態について、以下の変形例を考えることができる。以下の説明では、上述した実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略し、図示する場合には対応部分に同じ符号を付しておく。また、後述する他の実施形態や変形例についても同様とする。
【００３３】
例えば、図２Ａを参照して、軸方向Ｓについて通常時の境界２６の位置は、基本的に外軸１６の開口端１６ｂの位置に合わせてあるが、寸法誤差、組立誤差等により、開口端１６ｂの位置に対して、外軸１６の内側または外側のいずれかに若干量ずれてもかまわず、第１の領域２４の少なくとも一部が通常時に外軸１６に嵌合されていればよい。また、境界２６は、軸方向Ｓについて所定幅を有する領域であって、この領域におけるオーバーピン径が第１の領域２４でのオーバーピン径Ｄ１から第２の領域２５でのオーバーピン径Ｄ２に徐々に変化する移行領域であってもよい。換言すれば、内軸１７のセレーション部２２は上述の移行領域としての第３の領域を、第１および第２の領域２４，２５の間に有していてもよい。
【００３４】
また、図５を参照して、第１実施形態では、内軸１７の第２の領域２５での歯丈Ｈ１および外軸１６の歯丈Ｈ２が互いにほぼ等しくされていたが、これには限定されない。例えば、上述の歯丈Ｈ１，Ｈ２のいずれか一方を長くし、且つ歯丈が長い方のセレーション歯２３，２９の歯先円Ｃ４，Ｃ８上の位置における歯厚Ｗ４，Ｗ８が、歯丈が短い方のセレーション歯２９，２３の歯底円Ｃ７，Ｃ６上の位置における歯溝２９ａ，２３ａの幅Ｗ７，Ｗ６の値以下の小さい値とされてもよい。この場合、衝撃吸収時に、歯丈が長い方のセレーション歯２３，２９の歯先２３ｂ，２９ｂが、歯丈が短い方のセレーション歯２９，２３の対応する歯底２９ｃ，２３ｃに当接する。
【００３５】
また、図２Ｂ，図２Ｃを参照して、第１実施形態において、内軸１７の第１の領域２４での歯先円Ｃ３の直径Ｄ３と第２の領域２５での歯先円Ｃ４の直径Ｄ４とが、互いに異なっていてもよい。また、第１の領域２４での歯底円Ｃ５の直径Ｄ５と第２の領域２５での歯底円Ｃ６の直径Ｄ６とが、互いに異なっていてもよい。
また、図２Ａを参照して、拡径部２８は、円筒面に限定されず、例えばセレーション歯の一部が形成されていてもよい。拡径部２８の最小内径が、内軸１７の第１の領域２４の外径（歯先円Ｃ３の直径Ｄ３に相当する。）よりも大きい場合には、衝撃吸収時に、外軸１６への内軸１７の第１の領域２４の接触を弱めたり無くしたりして、内軸１７および外軸１６の相対移動抵抗をより一層低減することができる。また、拡径部２８を廃止することも考えられる。
【００３６】
また、図４Ｂを参照して、第１実施形態では、衝撃吸収時に外軸１６の少なくとも一部の歯先２９ｂおよび歯底２９ｃの少なくとも一方が、内軸１７の対応する部分と当接するようにしてあったが、これには限定されない。例えば、衝撃吸収時に外軸１６および内軸１７の歯面２９ｄ，２３ｄ同士が当接する場合であっても、内軸１７のセレーション部２２の第２の領域２５のオーバーピン径Ｄ２を第１の領域２４のオーバーピン径Ｄ１よりも小さくすることにより、内軸１７および外軸１６の接触を弱めて、摺動抵抗を抑制することができる。
【００３７】
図６Ａと図６Ｂを参照して、第２実施形態のステアリングシャフト３Ａは、アッパーシャフトとしての内軸３０と、この内軸３０に相対摺動可能にセレーション嵌合されてトルク伝達可能に連結された入力軸としての筒状の外軸３１とを有している。
外軸３１は、継手１８を介してトーションバー１９にトルク伝達可能に連結される。トルク伝達時には、外軸３１および出力軸２１は、トーションバー１９のねじれを伴って互いに相対回転する。また、外軸３１は、軸受（図示せず）を介してハウジング１０に回動自在に支持される。
【００３８】
内軸３０の端部は、ステアリングシャフト３Ａの一端３ａを形成し、ステアリングホイール２と連結されている。また、内軸３０は、アッパーチューブ１１に軸受（図示せず）を介して回動自在に支持される。
図７Ａを参照して、外軸３１は、中空形状に形成されている。外軸３１の内径部３１ａは、セレーション部３２を含む。セレーション部３２は、軸方向Ｓに延びる複数のセレーション歯３３を有する。
【００３９】
本実施形態では、外軸３１のセレーション部３２は、セレーション歯３３のビトゥイーンピン径Ｅ１（図７Ｃ参照）が相対的に小さな値とされた第１の領域３４と、セレーション歯３３のビトゥイーンピン径Ｅ２（図７Ｂ参照）が相対的に大きな値とされた第２の領域３５とを含んでいる。
ビトゥイーンピン径Ｅ１，Ｅ２は、セレーションの内歯の相対向する２つの歯溝３３ａにそれぞれピン（またはボール）を挟み込んだとき２つのピンの互いに近い部分同士の距離である。
【００４０】
図７Ｂおよび図７Ｃを参照して、第２の領域３５でのビトゥイーンピン径Ｅ２が、第１の領域３４でのビトゥイーンピン径Ｅ１よりも大きくされている（Ｅ２＞Ｅ１) 。これにより、所定の径方向位置での第２の領域３５の歯溝３３ａの幅ＷＡ２が、上記所定の径方向位置での第１の領域３４の歯溝３３ａの幅ＷＡ１よりも広くされている（ＷＡ２＞ＷＡ１）。なお、図７Ｂおよび図７Ｃでは、所定の径方向位置が、外軸３１の第１の領域３４での歯先円ＣＡ３上の位置であるときの、幅ＷＡ１，ＷＡ２を図示している。
【００４１】
また、第１の領域３４での歯先円ＣＡ３の直径Ｅ３と第２の領域３５での歯先円ＣＡ４の直径Ｅ４とは相等しくされている。また、第１の領域３４での歯底円ＣＡ５の直径Ｅ５と第２の領域３５での歯底円ＣＡ６の直径Ｅ６とは相等しくされている。
図７Ａに戻って、第１の領域３４は、軸方向Ｓについて第２の領域３５よりも、ステアリングホイール２に近い側（図７Ａの紙面右側に相当する。）に、第２の領域３５に隣接して設けられている。第１の領域３４は、通常時の外軸３１および内軸３０の嵌合長に相当する長さで形成されている。また、第２の領域３５は、衝撃吸収ストローク量と等しい長さか、この長さよりも所定量長い長さで形成されている。
【００４２】
また、本実施形態では、軸方向Ｓについて、第１の領域３４と第２の領域３５との境界３６の位置が、内軸３０の端面３０ｂの位置と一致している。
内軸３０の端部３０ｆが、通常時に第１の領域３４の全体に嵌合され、通常時には第２の領域３５外に位置している。また、通常時には第２の領域３５外に位置した内軸３０が、衝撃吸収時に、外軸３１の第２の領域３５の少なくとも一部の内部に挿入されて嵌合されるようになっている。
【００４３】
内軸３０の外径部３０ａは、外軸３１のセレーション部３２と噛み合うセレーション部３７と、このセレーション部３７に接続部３７ａを介して軸方向Ｓに隣接する縮径部３８とを含む。
セレーション部３７は、内軸３０の端面３０ｂから上述の嵌合長で軸方向Ｓに延びて形成された複数のセレーション歯３９を有する。
【００４４】
接続部３７ａは、テーパ形状の円錐面を含む。
縮径部３８は、軸方向Ｓについて、セレーション部３７よりもステアリングホイール２に近い側（図７Ａの紙面右側に相当する。）に形成され、通常時の外軸３１の開口端３１ｂよりもステアリングホイール２に近い側に所定距離を離隔して位置している。縮径部３８は円筒面に形成されている。この円筒面の外径Ｅ７は、外軸３１の第１の領域３４の内径（歯先円直径Ｅ３に相当する。）よりも小さく形成されている（Ｅ７＜Ｅ３）。
【００４５】
図７Ａおよび図８を参照して、通常時には、内軸３０および外軸３１の軸線３０ｃ，３１ｃは重なり合うように配置されている。外軸３１のセレーション部３２の第１の領域３４が、内軸３０のセレーション部３７に、径方向Ｒおよび周方向Ｔに微小量の遊びをもって嵌まり込んでいる。
図６Ｂに示すように、衝突時にステアリングホイール２が上方に持ち上げられつつ軸方向Ｓに押される場合には、図９Ａおよび図９Ｂを参照して、こじられるときに互いに当接する一対の部分としての内軸３０および外軸３１の一部３０ｄ，３１ｄ同士が摺動し、この一部３０ｄ，３１ｄと軸方向Ｓに離隔して径方向Ｒに反対側にある一対の部分として内軸３０および外軸３１の一部３０ｅ，３１ｅ同士が摺動する。具体的には、内軸３０の上述の一部３０ｄ，３０ｅは、セレーション部３７の軸方向Ｓの両端部をそれぞれ形成する。外軸３１の上記一部３１ｄ，３１ｅは、内軸３０の上述の一部３０ｄ，３０ｅとそれぞれ当接する部分である。以下、内軸３０および外軸３１の一部３０ｄ，３１ｄ同士の当接状態を中心に説明するが、内軸３０および外軸３１の一部３０ｅ，３１ｅ同士の当接状態も同様である。
【００４６】
衝撃吸収時には、内軸３０と外軸３１とが軸方向Ｓに相対移動しながら、外軸３１の中心軸線３１ｃと内軸３０の中心軸線３０ｃとが互いに傾斜した状態で、外軸３１のセレーション部３２の第２の領域３５の一部３１ｄの歯先３３ｂが、内軸３０のセレーション部３７の対応する部分としての上述の一部３０ｄの歯底３９ｃに当接するとともに、外軸３１のセレーション部３２の第２の領域３５の一部３１ｄの歯底３３ｃが、内軸３０のセレーション部３７の対応する部分としての一部３０ｄの歯先３９ｂに当接するようになっている。
【００４７】
また、収縮時には、外軸３１の第１の領域３４が、内軸３０の外径部３０ａの接続部３７ａと対向し、次いで、縮径部３８と対向するようになる。
また、収縮時に外軸３１の第２の領域３５のセレーション歯３３が、内軸３０のセレーション歯３９と全周について噛み合い、外軸３１および内軸３０の相対回動を規制し安定した状態で、外軸３１および内軸３０の軸方向Ｓの相対移動を案内することができる。
【００４８】
このように本発明の第２実施形態によれば、図７Ｂと図７Ｃを参照して、外軸３１の第１の領域３４のビトゥイーンピン径Ｅ１よりも第２の領域３５のビトゥイーンピン径Ｅ２が大きいので、第２の領域３５での溝幅ＷＡ２は第１の領域３４での溝幅ＷＡ１よりも広い。その結果、図９Ａおよび図９Ｂを参照して、衝突時に内軸３０が外軸３１の第２の領域３５に挿入されるときに、内軸３０のセレーション歯３９が外軸３１の第２の領域３５のセレーション歯３３の歯溝３３ａに楔状に食い込むことが抑制される。従って、衝突時の外軸３１および内軸３０の相対移動抵抗を低減できる。
【００４９】
衝撃吸収時に、外軸３１の中心軸線３１ｃと内軸３０の中心軸線３０ｃとが互いに傾斜した状態になると、相対移動抵抗が非常に大きくなる傾向にある。本実施形態では、このような傾斜した状態になったとしても、この状態で、外軸３１のセレーション部３２の第２の領域３５の一部３１ｄの歯先３３ｂおよび歯底３３ｃの少なくとも一方、より好ましくは両方が、内軸３０のセレーション部３７の対応する一部３０ｄの歯底３９ｃおよび歯先３９ｂに当接するようにしてある。これとともに、外軸３１のセレーション部３２の第２の領域３５の一部３１ｅの歯底３３ｃおよび歯先３３ｂの少なくとも一方、より好ましくは両方が、内軸３０のセレーション部３７の対応する一部３０ｅの歯先３９ｂおよび歯底３９ｃに当接するようにしてある。これにより、外軸３１の第２の領域３５への内軸３０の食い込みを確実に防止できる。その結果、衝突時の外軸３１および内軸３０の相対移動抵抗をより確実に低減できる。
【００５０】
具体的には、図１０を参照して、外軸３１の第２の領域３５でのセレーション歯３３の歯丈ＨＡ１が、内軸３０のセレーション歯３９の歯丈ＨＡ２と等しい値、またはこの値よりも小さく且つ近似した値とされる。これに加えて、外軸３１の第２の領域３５での歯先円ＣＡ４上にある径方向位置における歯厚ＷＡ４は、内軸３０の歯底円ＣＡ７上にある径方向位置における歯溝３９ａの幅ＷＡ７と等しいか、この幅ＷＡ７よりも小さくされる（ＷＡ４≦ＷＡ７）。これとともに、外軸３１の第２の領域３５での歯底円ＣＡ６上にある径方向位置における歯溝３３ａの幅ＷＡ６は、内軸３０の歯先円ＣＡ８上にある径方向位置における歯厚ＷＡ８と等しいか、この歯厚ＷＡ８よりも大きくされる（ＷＡ６≧ＷＡ８）。
【００５１】
これにより、図９Ａに示すように傾斜した状態で、外軸３１のセレーション部３２の第２の領域３５の歯先３３ｂおよび歯底３３ｃの両方が、内軸３０のセレーション部３７の対応する歯底３９ｃおよび歯先３９ｂに当接する。
また、図示しないが、衝撃吸収時に、外軸３１の中心軸線３１ｃと内軸３０の中心軸線３０ｃとが互いに平行な状態で、内軸３０の少なくとも一部３０ｅの歯先３９ｂおよび歯底３９ｃの少なくとも一方、より好ましくは両方が、外軸３１の対応する部分３１ｅの歯底３３ｃおよび歯先３３ｂと摺動する場合も考えられる。この場合にも、外軸３１の第２の領域３５への内軸３０の食い込みを確実に防止できて、相対移動抵抗をより確実に低減できる。
【００５２】
また、図９Ａを参照して、内軸３０が縮径部３８を含むことで、衝撃吸収時に、外軸３１の第１の領域３４への内軸３０の接触を弱めたり無くしたりして、外軸３１および内軸３０の相対移動抵抗をより一層低減することができる。
なお、上述の第２実施形態について、以下の変形例を考えることができる。例えば、図７Ａを参照して、軸方向Ｓについて通常時の境界３６の位置は、基本的に内軸３０の端面３０ｂの位置に合わせてあるが、寸法誤差、組立誤差等により、端面３０ｂの位置に対して、軸方向Ｓのいずれかの側へずれてもかまわず、第１の領域３４の少なくとも一部に通常時に内軸３０が嵌合されていればよい。また、外軸３１のセレーション部３２は、境界３６に相当する領域であって、上述の境界２６と同様の上述の移行領域としての第３の領域を、第１および第２の領域３４，３５の間に有していてもよい。
【００５３】
また、図１０を参照して、第２実施形態では、外軸３１の第２の領域３５の歯丈ＨＡ１および内軸３０の歯丈ＨＡ２が互いにほぼ等しくされていたが、これには限定されない。例えば、上述の歯丈ＨＡ１，ＨＡ２のいずれか一方を長くし、且つ歯丈が長い方のセレーション歯３３，３９の歯先円ＣＡ４，ＣＡ８上の位置における歯厚ＷＡ４，ＷＡ８が、歯丈が短い方のセレーション歯３９，３３の歯底円ＣＡ７，ＣＡ６上の位置における歯溝３９ａ，３３ａの幅ＷＡ７，ＷＡ６の値以下の小さい値とされてもよい。この場合、衝撃吸収時に、歯丈が長い方のセレーション歯３３，３９の歯先３３ｂ，３９ｂが、歯丈が短い方のセレーション歯３９，３３の対応する歯底３９ｃ，３３ｃに当接する。
【００５４】
また、図７Ｂ，図７Ｃを参照して、第２実施形態において、外軸３１の第１の領域３４での歯先円ＣＡ３の直径Ｅ３と第２の領域３５での歯先円ＣＡ４の直径Ｅ４とが、互いに異なっていてもよい。また、第１の領域３４での歯底円ＣＡ５の直径Ｅ５と第２の領域３５での歯底円ＣＡ６の直径Ｅ６とが互いに異なっていてもよい。
また、図７Ａを参照して、縮径部３８は、円筒面に限定されず、例えばセレーション歯の一部が形成されていてもよい。縮径部３８の最大外径が、外軸３１の第１の領域３４の内径（歯先円ＣＡ３の直径Ｅ３に相当する。）よりも小さい場合には、衝撃吸収時に、外軸３１の第１の領域３４への内軸３０の接触を弱めたり無くしたりして、外軸３１および内軸３０の相対移動抵抗をより一層低減することができる。また、縮径部３８を廃止することも考えられる。
【００５５】
また、図４を参照して、第１実施形態では、衝撃吸収時に外軸１６の少なくとも一部の歯先２９ｂおよび歯底２９ｃの少なくとも一方が、内軸１７の対応する部分と当接するようにしてあったが、これには限定されない。例えば、衝撃吸収時に外軸１６および内軸１７の歯面２９ｄ，２３ｄ同士が当接する場合であっても、内軸１７のセレーション部２２の第２の領域２５のオーバーピン径Ｄ２を第１の領域２４のオーバーピン径Ｄ１よりも小さくすることにより、内軸１７および外軸１６の接触を弱めて、摺動抵抗を抑制することができる。
【００５６】
同様に、第２の実施形態において、衝撃吸収時に歯面３３ｄ，３９ｄが当接する場合であっても、上述のビトゥイーンピン径Ｅ１，Ｅ２の大小関係の設定により、摺動抵抗を抑制することができる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態のステアリングシャフトを含むステアリング装置の概略構成の模式図であり、図１Ａに通常時の状態を、図１Ｂに衝撃吸収時の収縮状態を示す。
【図２】図１のステアリングシャフトの通常時の断面図であり、縦断面図を図２Ａに、図２Ａの内軸のIIＢ−IIＢ断面を図２Ｂに、図２Ａの内軸のIIＣ−IIＣ断面を図２Ｃに示す。
【図３】図２の III− III断面を示すステアリングシャフトの要部の断面図である。
【図４】図１のステアリングシャフトの衝撃吸収時の断面図であり、縦断面図を図４Ａに、図４ＡのIVＢ−IVＢ断面を図４Ｂに示す。
【図５】図２のステアリングシャフトのセレーション嵌合の説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態のステアリングシャフトを含むステアリング装置の概略構成の模式図であり、図６Ａに通常時の状態を、図６Ｂに衝撃吸収時の収縮状態を示す。
【図７】図６のステアリングシャフトの通常時の断面図であり、縦断面図を図７Ａに、図７Ａの外軸のVIIB−VIIB断面を図７Ｂに、図７Ａの外軸のVIIC−VIIC断面を図７Ｃに示す。
【図８】図７のVIII−VIII断面を示すステアリングシャフトの要部の断面図である。
【図９】図６のステアリングシャフトの衝撃吸収時の断面図であり、縦断面図を図９Ａに、図９ＡのIXＢ−IXＢ断面を図９Ｂに示す。
【図１０】図７のステアリングシャフトのセレーション嵌合の説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
３，３Ａ  ステアリングシャフト
１６，３１  外軸
１６ａ  （外軸の）内径部
１６ｃ，３１ｃ  （外軸の）軸線
１７，３０  内軸
１７ｃ，３０ｃ  （内軸の）軸線
１７ｄ，１７ｅ  （内軸のセレーション部の第２の領域の）一部
２２  （内軸の）セレーション部
２３ｂ，３３ｂ  歯先
２３ｃ，３３ｃ  歯底
２４，３４  第１の領域
２５，３５  第２の領域
２８  拡径部
２９ｂ，３９ｂ  歯先（対応する部分）
２９ｃ，３９ｃ  歯底（対応する部分）
３０ａ  （内軸の）外径部
３１ｄ，３１ｅ  （外軸のセレーション部の第２の領域の）一部
３２  （外軸の）セレーション部
３８  縮径部
Ｄ１  （内軸の第１の領域の）オーバーピン径
Ｄ２  （内軸の第２の領域の）オーバーピン径
Ｄ３  歯先円直径（内軸の第１の領域の外径）
Ｅ１  （外軸の第１の領域の）ビトゥイーンピン径
Ｅ２  （外軸の第２の領域の）ビトゥイーンピン径
Ｅ３  歯先円直径（外軸の第１の領域の内径）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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