(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に隙間を有して形成されたスプライン嵌合部またはセレーション嵌合部であって、回転の際に所定以上のトルクが入力されると互いに接触してトルク伝達するが、所定以上のトルクが入力されない場合には互いに非接触のトルク伝達部と、
前記トルク伝達部とは周方向に異なる位置の前記雄軸の外周面に設けられた第１の軸方向溝と、該第１の軸方向溝に対向して前記雄軸の内周面に設けられた第２の軸方向溝との間に設けられ、前記雄軸と前記雌軸との軸方向相対移動の際には転動する少なくとも１つの球状体と、該球状体に径方向に隣接して配置され、該球状体を介して前記雄軸と前記雌軸とに予圧を与える板バネとからなる予圧部と、を具備し、
前記予圧部は、前記雄軸と前記雌軸との間に周方向に複数配置され、
前記トルク伝達部は、隣り合う前記予圧部の間に複数配置されており、
前記トルク伝達部に於ける前記隙間を変換して回転角Ａとする一方、前記予圧部の弾性体の撓み可能量を変換して回転角Ｂとすると、
非トルク伝達時、回転角Ａ＜回転角Ｂに設定したことを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項２】
前記トルク伝達部に於ける回転角Ａは、０．０１゜〜０．２５゜に設定してあることを特徴とする請求項１に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項３】
前記予圧部は、周方向に１８０度間隔で配置され、前記予圧部の間に、それぞれ前記トルク伝達部を配置していることを特徴とする請求項１に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項４】
前期予圧部は、周方向に１２０度間隔で等配して配置され、前記予圧部の間に、それぞれ前記トルク伝達部を配置していることを特徴とする請求項１に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項５】
前記トルク伝達部は、前記予圧部の間に周方向中央部にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項６】
前記雄軸の外周部又は前記雌軸の内周部に固体潤滑皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両ステアリング用車両軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両ステアリング用伸縮軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の操舵機構部では、自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール上にその変位や振動を伝えないために雄軸と雌軸とをスプライン嵌合した伸縮軸を操舵機構部の一部に使用している。伸縮軸にはスプライン部のガタ音を低減することと、ステアリングホイール上のガタ感を低減することと、軸方向摺動時における摺動抵抗を低減することが要求される。
【０００３】
このようなことから、伸縮軸の雄軸のスプライン部に対して、ナイロン膜をコーティングし、さらに摺動部にグリースを塗布し、金属騒音、金属打音等を吸収または緩和すると共に摺動抵抗の低減と回転方向ガタの低減を行ってきた。この場合、ナイロン膜を形成する工程としてはシャフトの洗浄→プライマー塗布→加熱→ナイロン粉末コート→粗切削→仕上げ切削→雌軸との選択嵌合が行われている。最終の切削加工は、既に加工済みの雌軸の精度に合わせてダイスを選択して加工を行っている。
【０００４】
また、特開２００１−５０２９３号公報（７及び１３頁、図１２）では、内側シャフトの外周部と外側シャフトの内周部とに設けられた溝部に、内側シャフトの溝部とボールとの間に弾性体を介してボールを配置して、軸方向の移動の際にはボールを転動させることによって雄軸と雌軸の摺動荷重を減少させると共に、回転の際にはボールを拘束してトルクを伝達する車両ステアリング用伸縮軸が開示されている。さらに、上記公報にはボールの破損時でもトルクの伝達を可能とするために、ある遊びを持った組合せ断面を有する雄溝および雌溝が内側シャフトおよび外側シャフトに設けられていることが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前者では、伸縮軸の摺動荷重を最小に抑えつつガタをも最小に抑えることが必要である為、最終の切削加工ではオーバーピン径サイズが数ミクロンづつ異なるダイスを雌軸にあわせて選び出し加工することを余儀なくされ、加工コストの高騰を招来してしまう。また、使用経過によりナイロン膜の摩耗が進展して回転方向ガタが大きくなる。
【０００６】
また、エンジンルーム内の高温にさらされる条件下では、ナイロン膜は体積変化し、摺動抵抗が著しく高くなったり、磨耗が著しく促進されたりするため、回転方向ガタが大きくなる。したがって、自動車用操舵軸に使用される伸縮軸において、回転方向ガタによる異音の発生と操舵感の悪化を長期にわたって抑制できる構造を簡単且つ安価に提供したいといった要望がある。
【０００７】
また、後者の特開２００１−５０２９３号公報に開示された車両ステアリング用伸縮軸では、通常使用時は、複数のボールが転がりによる伸縮動作とトルク伝達を行っている。このため、構造上入力トルクに耐えるだけのボール数を設けなければならず、車両ステアリング用伸縮軸としての小型化が困難であると共に、車両衝突時に十分なコラプスストロークをとることが難しいという構造上の欠点もある。
【０００８】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、安定した摺動荷重を実現すると共に、回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達できる車両ステアリング用伸縮軸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】
上記の目的を達成するため、本発明は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に隙間を有して形成されたスプライン嵌合部またはセレーション嵌合部であって、回転の際に所定以上のトルクが入力されると互いに接触してトルク伝達するが、所定以上のトルクが入力されない場合には互いに非接触のトルク伝達部と、
前記トルク伝達部とは周方向に異なる位置の前記雄軸の外周面に設けられた第１の軸方向溝と、該第１の軸方向溝に対向して前記雄軸の内周面に設けられた第２の軸方向溝との間に設けられ、前記雄軸と前記雌軸との軸方向相対移動の際には転動する少なくとも１つの球状体と、該球状体に径方向に隣接して配置され、該球状体を介して前記雄軸と前記雌軸とに予圧を与える板バネとからなる予圧部と、を具備し、
前記予圧部は、前記雄軸と前記雌軸との間に周方向に複数配置され、
前記トルク伝達部は、隣り合う前記予圧部の間に複数配置されており、
前記トルク伝達部に於ける前記隙間を変換して回転角Ａとする一方、前記予圧部の弾性体の撓み可能量を変換して回転角Ｂとすると、
非トルク伝達時、回転角Ａ＜回転角Ｂに設定したことを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸を提供する。
【００１０】
本発明の車両ステアリング用伸縮軸において、前記トルク伝達部に於ける回転角Ａは、０．０１°〜０．２５°に設定してあることが好ましい。
【００１１】
本発明の車両ステアリング用伸縮軸において、前記予圧部は、周方向に１８０度間隔で配置され、前記予圧部の間に、それぞれ前記トルク伝達部を配置していることが好ましい。
【００１２】
本発明の車両ステアリング用伸縮軸において、前記予圧部は、周方向に１２０度間隔で等配して配置され、前記予圧部の間に、それぞれ前記トルク伝達部を配置していることが好ましい。
【００１３】
本発明の車両ステアリング用伸縮軸において、前記トルク伝達部は、前記予圧部の間に周方向中央部にそれぞれ配置されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の車両ステアリング用伸縮軸において、前記雄軸の外周部または前記雌軸の内周部に固体潤滑皮膜が形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、トルク伝達部に於ける隙間を変換して回転角Ａとする一方、予圧部の弾性体の撓み可能量を変換して回転角Ｂとすると、非トルク伝達時、回転角Ａ＜回転角Ｂに設定してあることから、高トルク伝達時には、主たるトルクを伝達するトルク伝達部は、ガタを防止し、低トルクを伝達する働きをする予圧部より、確実に先に接触することができ、これにより、予圧部に過大な負荷がかかることを防止できるため、長期間にわたり回転方向のガタ付きを防止して、高剛性の状態でトルクを伝達できる。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の側面図である。
【００１７】
図１において、車体側の強度メンバ１００にアッパブラケット１０１とロアブラケット１０２とを介して取り付けられたアッパステアリングシャフト部１２０（ステアリングコラム１０３と、ステアリングコラム１０３に回転自在に保持されたスアリングシャフト１０４を含む）と、ステアリングシャフト１０４の上端に装着されたステアリングホイール１０５と、ステアリングシャフト１０４の下端にユニバーサルジョイント１０６を介して連結されたロアステアリングシャフト部１０７と、ロアステアリングシャフト部１０７に操舵軸継手１０８を介して連結されたピニオンシャフト１０９と、ピニオンシャフト１０９に連結されて車体の別のフレーム１１０に弾性体１１１を介して固定されたステアリングラック１１２とから操舵機構部が構成されている。
【００１８】
ここで、アッパステアリングシャフト部１２０とロアステアリングシャフト部１０７が本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸（以後、伸縮軸と記す）を用いている。ロアステアリングシャフト部１０７は、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなロアステアリングシャフト部１０７には自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール１０５上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。このような性能は、車体がサブフレーム構造となっていて、操舵機構上部を固定するメンバ１００とステアリングラック１１２が固定されているフレーム１１０が別体となっておりその間がゴムなどの弾性体１１１を介して締結固定されている構造の場合に要求される。また、その他のケースとして操舵軸継手１０８をピニオンシャフト１０９に締結する際に作業者が、伸縮軸をいったん縮めてからピニオンシャフト１０９に嵌合させ締結させるため伸縮機能が必要とされる場合がある。さらに、操舵機構の上部にあるアッパステアリングシャフト部１２０も、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなアッパステアリングシャフト部１２０には、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイール１０５の位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求されるため、軸方向に伸縮する機能が要求される。前述のすべての場合において、伸縮軸には嵌合部のガタ音を低減することと、ステアリングホイール１０５上のガタ感を低減することと、軸方向摺動時における摺動抵抗を低減することが要求される。
【００１９】
（第１実施の形態）
図２は、本発明の第１実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。
【００２０】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であって、その部分的な模式的断面図である。
【００２１】
図４は、第１実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸のトルクと回転角度との関係を示すグラフである。
【００２２】
図２、図３に示すように、車両ステアリング用伸縮軸（以後、伸縮軸と記す）は、相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した中心Ｏの周りに同心に配置された雄軸１と雌軸２とからなる。
【００２３】
本実施の形態では、図３に一部のみが図示されているが、雄軸１の外周面には、複数個の軸方向凸条４が延在して形成してある。これら軸方向凸条４は、スプライン嵌合の雄部であるが、セレーション嵌合の雄部であっても、又は単に凸凹嵌合用であってもよい。
【００２４】
雌軸２の内周面には、雄軸１の軸方向凸条４に対向する位置に、複数個の軸方向に延びる溝６が形成してある。これら軸方向溝６は、スプライン嵌合の雌部であるが、セレーション嵌合の雌部であっても、又は単に凸凹嵌合用であってもよい。
【００２５】
雄軸１の外周面には、図３に一部のみを図示したが、複数個の軸方向に延びる溝３が形成してある。これに対応して、雌軸２の内周面にも、複数個の軸方向に延びる溝５が形成してある。軸方向溝３と軸方向溝５は、周方向に等配に配置することが望ましい。
【００２６】
雄軸１の軸方向溝３と、雌軸２の軸方向溝５との間に、両軸１，２の軸方向相対移動の際に転動する複数の剛体の転動体７が転動自在に介装してある。雌軸２の軸方向溝５は、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。
【００２７】
雄軸１の軸方向溝３は、傾斜した一対の平面状側面３ａ、３ａと、これら一対の平面状側面３ａ、３ａの間に平坦に形成した底面３ｂとから構成してある。
【００２８】
雄軸１の軸方向溝３と、転動体７との間には、転動体７に接触して予圧するための弾性体８が介装してある。
【００２９】
弾性体８は、転動体７に２点で接触する転動体側接触部８ａ、８ａと、転動体側接触部８ａ、８ａに対して略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に雄軸１の軸方向溝３の平面状側面３ａ、３ａに接触する溝面側接触部８ｂ、８ｂと、転動体側接触部８ａ、８ａと溝面側接触部８ｂ、８ｂをそれぞれ相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部８ｃ、８ｃと、軸方向溝３の底面３ｂに対向した底部８ｄと、を有している。
【００３０】
各付勢部８ｃは、略Ｕ字形状で略円弧状に折曲した折曲形状であり、この折曲形状の付勢部８ｃによって、転動体側接触部８ａと溝面側接触部８ｂを相互に離間するように弾性的に付勢することができる。こうして、弾性体８は２つの付勢部８ｃ、８ｃをもって転動体７を左右両側から実質的に均等に弾性的に支持している。
【００３１】
雄軸１が雌軸２に挿入される側の端部には、弾性体８を係止して軸方向に固定するストッパープレート９が加締め部１０により雄軸１に加締められている。このストッパープレート９は転動体７が雄軸１の軸方向溝３から外れないようにする働きもしている。このようにして本実施の形態の車両ステアリング用伸縮軸が構成されている。
【００３２】
上記のような伸縮軸に於いて、軸回転時、すなわち高トルク伝達時には、軸方向凸条４と、軸方向溝６とは、互いに接触してトルク伝達部を構成する一方、非トルク伝達時には、後に詳述するように、軸方向凸条４と、軸方向溝６とは、互いに接触しないように構成してある。
【００３３】
本実施の形態の伸縮軸は、このような構造であるので、予圧部の存在によりそれぞれのトルク伝達部において雄軸１と雌軸２は常時摺動可能に接触しており、雄軸１と雌軸２との軸方向の相対移動の際には互いに摺動し、且つ転動体７は転動することが出来る。
【００３４】
雄軸１に形成されている軸方向凸条４が雌軸２側に、雌軸２に形成されている軸方向溝６が雄軸１側に形成されていても本実施の形態と同様の作用、効果が得られる。また、軸方向溝５の曲率と転動体７の曲率が異なっていて、両者は点接触するように形成されていても良い。さらに、弾性体８は板バネであっても良い。また、摺動面および転動面にグリースを塗布することによりさらに低い摺動荷重を得ることが出来る。
【００３５】
このように構成された本実施の形態の伸縮軸は、以下の点が従来技術に比べ優れている。
【００３６】
従来技術のように摺動面が純粋な滑りによるものであれば、ガタつき防止のための予圧荷重をある程度の荷重で留めておくことしかできなかった。それは、摺動荷重は、摩擦係数に予圧荷重を乗じたものであり、ガタつき防止や伸縮軸の剛性を向上させたいと願って予圧荷重を上げてしまうと摺動荷重が増大してしまうという悪循環に陥ってしまうためである。
【００３７】
その点、本実施の形態では、予圧部は軸方向の相対移動の際には、転動体７の転動機構を採用しているため、著しい摺動荷重の増大を招くことなく予圧荷重を上げることができる。これにより、従来なし得なかったガタつきの防止と剛性の向上を摺動荷重の増大を招くことなく達成することができる。
【００３８】
高トルク伝達時には、トルク伝達部の軸方向凸条４が軸方向溝６に接触することによってトルク伝達の役割を果たし、予圧部では弾性体８が弾性変形して転動体７を雄軸１と雌軸２の間で周方向に拘束してガタつきを防止すると共に、低トルクを伝達する。
【００３９】
例えば、雄軸１からトルクが入力された場合、初期の段階では、弾性体８の予圧が加わっているため、ガタ付を防止する。
【００４０】
さらにトルクが増大していくと、トルク伝達部の軸方向凸条４と軸方向溝６の側面が強く接触し、軸方向凸条４の方が転動体７より反力を強く受け、軸方向凸条４と軸方向溝６とから成るトルク伝達部が主にトルクを伝達する。そのため、本実施の形態では、雄軸１と雌軸２の回転方向ガタを確実に防止すると共に、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
【００４１】
本実施の形態では、上記のような構成の伸縮軸に於いて、図３に示すように、トルク伝達部に於ける軸方向凸条の−側面と４とそれに対向する軸方向溝の側面６との間の隙間を変換して回転角Ａとする一方、予圧部における弾性体８の撓み可能量を変換して回転角Ｂとすると、非トルク伝達時、回転角Ａ＜回転角Ｂに設定してある。
【００４２】
さらに、より好適には、トルク伝達部に於ける回転角Ａは、０．０１°〜０．２５°に設定してある。
【００４３】
このように構成してあることから、トルク伝達時には、高トルクを伝達するトルク伝達部を構成する軸方向凸条４と軸方向溝６は、ガタを防止し、低トルクを伝達する働きをする予圧部を構成する転動体７と弾性体８より、確実に先に接触することができ、これにより、予圧部である転動体７と弾性体８に過大な負荷がかかることを防止することができる。
【００４４】
スプライン嵌合のトルク伝達部である軸方向凸条４と軸方向溝６とは、非トルク伝達時、基本的に接触しないことが好ましい。
【００４５】
次に、図４を参照しつつ、トルク伝達部に於ける回転角Ａについて説明する。上記のように、好適には、回転角Ａは、０．０１°〜０．２５°に設定してある。
【００４６】
この下限の理由としては、スプライン嵌合のトルク伝達部を構成する軸方向凸条４と軸方向溝６との間は、抵抗なく摺動できるだけの隙間を必要とする。２μｍ以上の隙間があれば良い。これを回転角に換算すると、０．０１°となる。
【００４７】
また、上限の理由としては、スプライン嵌合のトルク伝達部を構成する軸方向凸条４と軸方向溝６との間の隙間は、大きく取りすぎると、図４の回転角Ｃが大きくなる。結果として、弾性体８の予圧剛性域が広くなり、高剛性感のある良い操舵フィーリングが得られない。このようなことから、種々の試作品を評価した結果、回転角Ａの上限を凸条４の片側で０．２５°と定めた。
【００４８】
なお、弾性体８による予圧剛性域（低トルク域）から高剛性域（高トルク域）への変曲点は、＋２Ｎ・ｍ以上、−２Ｎ・ｍ以下であることが好ましい。なお、これは、実車を使用した官能評価試験の結果である。
【００４９】
なお、本実施の形態に係る伸縮軸の各構成部品は、上記の説明に加えて、以下の表１及び表２のように構成してあることが好ましい。
【００５０】
【表１】
0004696916.tif 000002
【００５１】
【表２】
0004696916.tif 000003
【００５２】
軸方向凸条４と軸方向溝６とは、トルク伝達時には、軸方向に連続して接触してその荷重を受けるため、点接触で荷重を受ける転動体７よりも接触圧を低く抑えることができるなど、さまざまな効果がある。したがって、全列をボール転がり構造とした従来例に比べ下記の項目が優れている。
・摺動部での減衰能効果が、ボール転がり構造に比べて大きい。よって振動吸収性能が高い。
・同じトルクを伝達するならば、軸方向凸条４の方が接触圧を低く抑えることができるため、トルク伝達部の軸方向の長さを短くできスペースを有効に使うことができる。
・同じトルクを伝達するならば、軸方向凸条４の方が接触圧を低く抑えることができるため、熱処理等によって雌軸の軸方向溝表面を硬化させるための追加工程が不要である。
・部品点数を少なくすることができる。
・組立性をよくすることができる。
・組立コストを抑えることができる。
・トルクの伝達を主にトルク伝達部で担っているため、転動体７の数を少なくすることが出来、コラプスストロークを大きくとることが出来る。
【００５３】
また、転動体７を部分的に採用したという点では、全列がスプライン嵌合で且つ、全列が摺動する構造の従来例と比較して、下記の項目が優れている。
・摩擦抵抗が低いため、摺動荷重を低く抑えられる。
・予圧荷重を高くすることができ、長期にわたるガタつきの防止と高剛性が同時に得られる。
【００５４】
（第１実施の形態の変形例群）
図５Aは、本発明の第１実施の形態の第１変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図であり、図５Bは、本発明の第１実施の形態の第２変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【００５５】
図６Aは、本発明の第１実施の形態の第３変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図であり、図６Bは、本発明の第１実施の形態の第４変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【００５６】
図７Aは、本発明の第１実施の形態の第５変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図であり、図７Bは、本発明の第１実施の形態の第６変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【００５７】
図８は、本発明の第１実施の形態の第７変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【００５８】
なお、以下の全ての変形例では、第１実施の形態と同様の構成には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００５９】
図５Aの第１変形例では、スプライン嵌合された雄軸１と雌軸２からなる車両ステアリング伸縮軸において、第１実施の形態と同等の予圧部を雄軸１と雌軸２との間に周方向に１８０度間隔で配置している。予圧部の間それぞれに、第１実施の形態と同等のスプライン嵌合のトルク伝達部（軸方向凸条４と軸方向溝６）を複数箇所設けている。その他の構成、作用、効果は第１実施の形態と同様であり、その説明を省略する。
【００６０】
図５Bの第２変形例では、スプライン嵌合された雄軸１と雌軸２からなる車両ステアリング伸縮軸において、雄軸１と雌軸２との間に、第１実施の形態と同様の予圧部を周方向に１２０度で等配して設けている。予圧部の間それぞれに、第１実施の形態と同等のスプライン嵌合のトルク伝達部（軸方向凸条４と軸方向溝６）を複数箇所設けている。また、予圧部を周方向に１２０度で等配していることによって、第１変形例に比べて、軸の偏心を改善することが出来るので、高トルク負荷した時のねじり剛性の左右差や、同トルクを左右に負荷した場合の各々の総摺動荷重の差を低減することができる。その他の構成、作用、効果は第１の形態と同様であり、その説明を省略する。
【００６１】
図６Aの第３変形例と、図６Bの第４変形例とは、上記の図５A、図５Bの第１及び第２変形例に対して、雄軸１の外周面に固体潤滑膜１１を形成したことに、その特徴がある。このように、雄軸１の外周面に固体潤滑膜１１を形成することによって、トルク伝達部の軸方向凸条４と軸方向溝６との接触抵抗を低くすることが出来るため、総摺動荷重（転がりと滑りが両方作用している本発明の構造において、通常使用時に発生する摺動荷重を言う）を、第１実施の形態、第１及び第２変形例の場合に比べて低くすることが出来る。固体潤滑皮膜としては、二硫化モリブデンの紛体を樹脂中に分散混合し、それを吹き付けまたは浸漬後に焼き付けて皮膜を形成したものや、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）を樹脂中に分散混合し、それを吹き付けまたは浸漬後に焼き付けて皮膜を形成したもの等が用いられる。また、固体潤滑皮膜のかわりに樹脂をコーティングしてもよい。
【００６２】
図７Aの第５変形例と、図７Bの第６変形例とは、上記の図５A、図５Bの第１及び第２変形例に対して、雌軸２の内周面に固体潤滑膜１１を形成したことに、その特徴がある。このように、雌軸２の内周面に固体潤滑膜１１を形成することによって、トルク伝達部の軸方向凸条４と軸方向溝６との接触抵抗を低くすることが出来るため、総摺動荷重（転がりと滑りが両方作用している本発明の構造において、通常使用時に発生する摺動荷重を言う）を、第１実施の形態等の場合に比べて低くすることが出来る。固体潤滑皮膜としては、二硫化モリブデンの紛体を樹脂中に分散混合し、それを吹き付けまたは浸漬後に焼き付けて皮膜を形成したものや、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）を樹脂中に分散混合し、それを吹き付けまたは浸漬後に焼き付けて皮膜を形成したもの等が用いられる。
【００６３】
図８の第７変形例では、上記の第１実施の形態に対して、予圧部の弾性体の形状が異なっている。より詳細には、上記の図５Bの第１変形例に対して、予圧部の弾性体の形状が異なっている。その他の構成・作用等は、上記の第１実施の形態等と同様である。弾性体８は、トルク非伝達時には、転動体７を雌軸２に対してガタ付きのない程度に予圧する一方、トルク伝達時には、弾性変形して転動体７を雄軸１と雌軸２の間で周方向に拘束する働きをする。この弾性体８は、その両端部の凹部８ｅで雄軸１の軸方向溝３の両側の段部３ｃに係止してあり、これにより、トルク伝達時、弾性体８全体が周方向に移動できないようになっている。
【００６４】
上述した第１乃至第７変形例に於いても、摺動面および転動面にグリースを塗布することによりさらに低い摺動荷重を得ることが出来る。また、雄軸に形成されている軸方向凸条４が雌軸側に、雌軸に形成されている軸方向溝６が雄軸側に形成されていても本願実施の形態と同様の作用、効果が得られる。また、軸方向溝５の曲率と転動体７の曲率が異なっていて、両者は点接触するように形成されていても良い。
【００６５】
（参考例）
図９は、本発明の参考例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【００６６】
本参考例では、第１実施の形態と同様の構成には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００６７】
本参考例では、雄軸１の外周面において周方向に１２０度間隔で等配した３個のそれぞれ略円弧状の断面形状を有する軸方向凸条４が延在して形成され、これに対応して雌軸２の内周面に雄軸１の３個の軸方向凸条４に対向する位置に３個の略円弧状の断面形状を有する軸方向溝６が延在して形成されている。
【００６８】
非トルク伝達時には、軸方向凸条４と軸方向溝６とは、原則として互いに非接触であるが、高トルク伝達時には、互いに接触して、トルク伝達部を構成する。
【００６９】
軸方向凸条４及び軸方向溝６は、断面略円弧状、若しくはゴシックアーチ状であるが、その他の形状であってもよい。
【００７０】
本参考例に於いても、トルク伝達部に於ける軸方向凸条４と軸方向溝６との間の隙間を変換して回転角Ａとする一方、予圧部の弾性体８の撓み可能量を変換して回転角Ｂとすると、非トルク伝達時、回転角Ａ＜回転角Ｂに設定してある。さらに、より好適には、トルク伝達部に於ける回転角Ａは、０．０１°〜０．２５°に設定してある。
【００７１】
このように構成してあることから、トルク伝達時には、高トルクを伝達するトルク伝達部（軸方向凸条４と軸方向溝６）は、ガタを防止し、又、低トルクを伝達する働きをする予圧部（転動体７と弾性体８）より、確実に先に接触することができ、これにより、予圧部（転動体７と弾性体８）に過大な負荷がかかることを防止することができる。また、スプライン嵌合のトルク伝達部（軸方向凸条４と軸方向溝６）は、非トルク伝達時、基本的に接触しないことが好ましい。
【００７２】
（参考例の変形例群）
図１０は、本発明の参考例の第１変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【００７３】
図１１は、本発明の参考例の第２変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【００７４】
図１２Aは、本発明の参考例の第３変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、図１２Bは、図１２Aのｂ−ｂ線に沿った横断面図である。
【００７５】
なお、以下の全ての変形例では、第１実施の形態又は参考例と同様の構成には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００７６】
図１０の第１変形例は、参考例に対して、雄軸１の外周面に固体潤滑皮膜１１を形成していることが異なっている。このように、雄軸１の外周面に固体潤滑膜１１を形成することによって、トルク伝達部の軸方向凸条４と軸方向溝６との接触抵抗を低くすることが出来るため、総摺動荷重（転がりと滑りが両方作用している本発明の構造において、通常使用時に発生する摺動荷重を言う）を第１実施の形態の場合に比べて低くすることが出来る。固体潤滑皮膜１１としては、二硫化モリブデンの紛体を樹脂中に分散混合し、それを吹き付けまたは浸漬後に焼き付けて皮膜を形成したものや、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）を樹脂中に分散混合し、それを吹き付けまたは浸漬後に焼き付けて皮膜を形成したもの等が用いられる。また、固体潤膜皮膜のかわりに樹脂をコーティングしてもよい。なお、固体潤滑皮膜１１は雄軸１の外周面の全体にわたって形成されているが、雄軸１に形成されている３箇所の軸方向凸条４の外周面のみに設けても良い。これは、高トルク負荷時の摺動荷重の主たる要因が、軸方向凸条４と軸方向溝６との接触よるものであり、この接触部の接触抵抗を低減することで軸方向の摺動抵抗を下げることが出来るからである。
【００７７】
図１１の第２変形例は、参考例に対して、雌軸２の内周面に固体潤滑皮膜１１を形成していることが異なっている。このように、雌軸２の内周面に固体潤滑膜１１を形成することによって、トルク伝達部の軸方向凸条４と軸方向溝６との接触抵抗を低くすることが出来るため、総摺動荷重（転がりと滑りが両方作用している本発明の構造において、通常使用時に発生する摺動荷重を言う）を第１実施の形態の場合に比べて低くすることが出来る。固体潤滑皮膜１１としては、二硫化モリブデンの紛体を樹脂中に分散混合し、それを吹き付け又は浸漬後に焼き付けて皮膜を形成したものや、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）を樹脂中に分散混合し、それを吹き付け又は浸漬後に焼き付けて皮膜を形成したもの等が用いられる。なお、固体潤滑皮膜１１は雌軸２の内周面の全体にわたって形成されているが、雌軸２に形成されている３箇所の軸方向溝６の内周面のみに設けても良い。これは、高トルク負荷時の摺動荷重の主たる要因が、軸方向凸条４と軸方向溝６との接触よるものであり、この接触部の接触抵抗を低減することで軸方向の摺動抵抗を下げることが出来るからである。
【００７８】
図１２の第３変形例では、上記の参考例に対して、予圧部の弾性体の形状が異なっている。弾性体８は、トルク非伝達時には、転動体７を雌軸２に対してガタ付きのない程度に予圧する一方、トルク伝達時には、弾性変形して転動体７を雄軸１と雌軸２の間で周方向に拘束する働きをする。この弾性体８は、その両端部の凹部８ｅで雄軸１の軸方向溝３の両側の段部３ｃに係止してあり、これにより、トルク伝達時、弾性体８全体が周方向に移動できないようになっている。また、図１２の第３変形例では、雄軸１と、雌軸２との間に、軸方向凸条４に干渉することなく転動体７を転動自在に保持する保持器２０が配置してある。その他の構成・作用等は、上記の参考例等と同様である。保持器２０は、円筒形状であり、転動体７を転動自在に保持するための長孔２１を有しており、軸方向凸条４に対応する位置には、軸方向凸条４との干渉を回避するための干渉回避用長孔２２が形成してある。この干渉回避用長孔２２は、長孔２１より軸方向に著しく長く形成してある。以上から、本変形例では、転動体７と軸方向凸条４の両者が同一軸断面上に存在するにも関わらず、転動体７を保持でき、それにより、摺動機能の向上（摺動荷重の安定化）を図ることができる。結果として、快適な操舵フィーリングを得ることができる。
【００７９】
なお、上述した参考例、第１乃至第３変形例に於いても、摺動面及び転動面にグリースを塗布することによりさらに低い摺動荷重を得ることが出来る。また、軸方向凸条４の曲率と軸方向溝６の曲率は異なっており、軸方向凸条４と軸方向溝６は接触の際に軸方向に連続して接触するようにそれぞれ形成されていても良い。また、雄軸に形成されている軸方向凸条４が雌軸側に、雌軸に形成されている軸方向溝６が雄軸側に形成されていても本願実施の形態と同様の作用、効果が得られる。また、軸方向溝５の曲率と転動体７の曲率が異なっていて、両者は点接触するように形成されていても良い。
【００８０】
（その他関連事項）
本発明の全ての実施の形態において、中実の雄軸を中空に置き換えても良い。また、本発明の全ての実施の形態において、下記の事が言える。雌軸の先端を内側に加締めることで、雄軸の引抜を防止し、分解できない構造にしても良い。転動体７は、球状体（ボール）について例示したが、コロであっても良く、かつ熱処理され、且つ研磨されたものを使用してもよい。弾性体は板バネであって良い。雄軸１の外周面に、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）または、二硫化モリブデンを含む樹脂皮膜処理を施したものを使用してもよい。雄軸１を冷間引き抜き成型で製造した中実または中空の鋼材を使用してもよい。雄軸１を冷間押し出し成形で製造したアルミニウム材を使用してもよい。雄軸１を冷間鍛造で製造した中実の鋼材または、アルミニウム材を使用してもよい。雌軸２を冷間引き抜き成型で製造した中空の鋼材を使用してもよい。雄軸を冷間鍛造成形する際には、素材に金属石鹸処理（ボンデ処理）を施すことが望ましい。雌軸は中空の鋼材を素材として用い、金属石鹸処理（ボンデ処理）した後に、求める径に絞り又は拡管加工し、溝部をプレス成形しても良い。雌軸２は窒化処理されていてもよい。雌軸２の内周面にＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）または、二硫化モリブデンを含む樹脂皮膜処理を施したものを使用してもよい。
【００８１】
また、本発明の全ての実施の形態において、下記の数値範囲が用いられることが望ましい。
・トルクを負荷しない状態で、転動体の接触圧が１５００ＭＰａ以下。
・トルクを１００Ｎｍ負荷した状態で、転動体の接触圧が２０００ＭＰａ以下。・トルクを１００Ｎｍ負荷した状態で、軸方向凸条の接触圧が２０００ＭＰａ以下。
【００８２】
本発明では、以上を総合すると従来の製品と比較して下記のことが言える。
・低コストである。
・安定した低スライド荷重を得ることができる。
・ガタがない。
・耐摩耗性に優れている。
・耐熱性に優れている。
・軽量化が可能である。
・機構が小さい。
・設計思想を変えずにあらゆる使用条件に対応することができる。
【００８３】
なお、特開２００１−５０２９３号公報、及びドイツ特許公開ＤＥ  ３７３０３９３  Ａ１号公報には、雄軸と雌軸に形成した軸方向溝に複数の転動体を介装して弾性体により予圧した構造が開示してある。これに対して、本発明は、上述したように、「全列をボール転がり構造とした場合」又は「従来のスプライン嵌合とした場合」より著しく優れている。
【００８４】
また、欧州特許公開ＥＰ１０７８８４３Ａ１号公報では、ニードルローラ、その保持器、ガタつき防止のためのレギュレーターでガタ付きを防止するという構造であるが、純粋な滑り摺動であるため、予圧荷重を大きくできない。よって、長期にわたってガタつきを防止することや、高剛性を得ることが非常に困難である。
【００８５】
それに対し、本発明では、前述したとおり、転がり構造を部分的に採用しており、且つ、ガタ付きを防止するための手段も違うため、
・摩擦抵抗が低いため、摺動荷重を低く抑えられる。
・予圧荷重を高くすることができ、長期にわたるガタつきの防止と高剛性が同時に得られる。といったことが極めて優れている。
【００８６】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の側面図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であって、その部分的な模式的断面図である。
【図４】第１実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸のトルクと回転角度との関係を示すグラフである。
【図５】図５Ａは、本発明の第１実施の形態の第１変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図であり、図５Ｂは、本発明の第１実施の形態の第２変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【図６】図６Ａは、本発明の第１実施の形態の第３変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図であり、図６Ｂは、本発明の第１実施の形態の第４変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【図７】図７Ａは、本発明の第１実施の形態の第５変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図であり、図７Ｂは、本発明の第１実施の形態の第６変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【図８】本発明の第１実施の形態の第７変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【図９】本発明の参考例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【図１０】本発明の参考例の第１変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【図１１】本発明の参考例の第２変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
【図１２】図１２Ａは、本発明の参考例の第３変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａのｂ−ｂ線に沿った横断面図である。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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