(57)【要約】  【課題】がたつきがなく、軸方向Ｓについての移動抵抗を小さく抑制できて、しかも、大きな負荷容量で小型のスプライン継手を提供する。  【解決手段】本スプライン継手１４では、板ばねからなる軌道部材２４およびボール２３を介して内軸１２および外軸１３を回転方向Ｔに弾性的に連結する弾性連結要素１９と、内軸１２の凸条２６と外軸１３の凹条２７とが係合して内軸１２および外軸１３を回転方向Ｔに剛的に連結可能な剛性連結要素２０とを備える。伝達トルクが所定値以下のときに、凸条２６と凹条２７との間に回転方向Ｔに関して遊びとしての隙間量Ｌ１，Ｌ２が設けられ、弾性連結要素１９のみを介して内軸１２および外軸１３間にトルクが伝達され、ボール２３の転がりを利用して移動抵抗を小さくできる。伝達トルクが所定値を超えて大きくなると、剛性連結要素２０により、両軸１２，１３が剛的に連結される。  【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに嵌め合わされる内軸および外軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に接続するスプライン継手において、
上記内軸および外軸の互いに対向する位置にそれぞれ設けられる軌道間に介在する転動体を含み、内軸および外軸を回転方向に転動体を介して弾性的に連結する弾性連結要素と、
上記内軸および外軸の何れか一方に形成される凸条および他方に形成されて上記凸条に係合可能な凹条を含み、内軸および外軸を回転方向に剛的に連結可能な剛性連結要素とを備え、
内軸および外軸間の伝達トルクが所定値以下のときに、剛性連結要素の凸条と凹条との間に回転方向に関して遊びが設けられ、弾性連結要素のみを介して内軸および外軸間にトルクが伝達されるようにしてあることを特徴とするスプライン継手。
【請求項２】
請求項１に記載のスプライン継手において、
上記転動体は鋼球からなり、上記弾性連結要素は、軌道を形成し板ばねからなる軌道部材を含み、この軌道部材が鋼球を弾力的に付勢することを特徴とするスプライン継手。
【請求項３】
請求項１に記載のスプライン継手において、
上記転動体は鋼球からなり、上記弾性連結要素は、軌道を形成する軌道部材と、この軌道部材を鋼球に弾力的に付勢する付勢手段とを含むことを特徴とするスプライン継手。
【請求項４】
請求項２または３に記載のスプライン継手において、
上記軌道部材を外軸または内軸に軸方向に係止する係止手段を備えることを特徴とするスプライン継手。
【請求項５】
請求項１に記載のスプライン継手において、
上記転動体が弾性体を含むことを特徴とするスプライン継手。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載のスプライン継手において、
上記剛性連結要素の凸条および凹条は、それぞれ互いに摺動可能な一対の摺動面を有し、これら一対の摺動面の少なくとも一方の少なくとも一部は、合成樹脂部材により被覆形成されていることを特徴とするスプライン継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の操舵装置等に用いられるスプライン継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の操舵装置には、ステアリングホイールに連結されるステアリングシャフトと舵取り装置との間にインターミディエイトシャフトが設けられる。このインターミディエイトシャフトは、互いに嵌合される筒状の外軸と内軸とを有する。内軸と外軸との間には、ステアリングホイールからの操舵トルクを伝達可能で且つ内軸と外軸とを軸方向に相対移動可能に互いに連結するために、上述のスプライン継手が用いられている。
【０００３】
従来の第１のスプライン継手には、外軸の内周および内軸の外周に、互いに噛み合うスプライン歯をそれぞれ形成し、スプライン歯同士を相対摺動させて軸方向に相対移動させるものがある。しかし、スプライン歯同士が相対摺動するので、移動抵抗が大きく、その結果、舵取り装置に生じる振動等がステアリングホイールに伝わり易くなる。
また、従来の第２のスプライン継手としては、外軸および内軸の間の軸方向への移動抵抗を小さく抑制するために、スプライン歯に代えて外軸と内軸とに軸方向に延びる溝状の軌道をそれぞれ設け、この軌道間に複数の球状の転動体を遊びをもって介在させて、転動体のみを介してトルクを伝達するものがある。
【０００４】
しかし、転動体と軌道との間に遊びがあると、この遊びが詰まるまでは、ハンドルに加えられた操舵トルクは舵取り機構に伝達されないので、ドライバががたつきや剛性不足を感じ、また、操縦安定性が悪くなる。
そこで、従来の第３のスプライン継手として、転動体に生じるがたつきを除去するために、転動体に弾力的に予圧を付与するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、従来の第４のスプライン継手として、弾力的に予圧を付与された転動体と、転動体の破損時にトルクを伝達するために噛み合い可能な凹条および凸条とを有するものがある（例えば、特許文献２参照）。通常時の凹条および凸条の間には、遊びが設定されている。
また、従来の第５のスプライン継手として、弾力的に予圧を付与されて内軸と外軸との間に介在する球状の転動体と、内軸と外軸との間に転動しないようにして介在する円柱体とを有するものがある（例えば、特許文献３参照。）。特許文献３の図２に示された円柱体は、その中心軸線をスプライン継手の軸線方向に平行に配置され、内軸と外軸との間に遊びのない状態でトルク伝達可能且つ軸方向に相対摺動可能に内軸および外軸に常に係合している。また、特許文献３の図２３Ｂに示された円柱体は、内軸と外軸との間に遊びのある状態でトルク伝達可能且つ軸方向に相対摺動可能に介在している。
【特許文献１】独国特許出願公開第ＤＥ３７３０３９３Ａ１号明細書
【特許文献２】特開２００１−５０２９３号公報（図１２）
【特許文献３】国際公開第ＷＯ０３／０３１２５０Ａ１号明細書（図２，図２３Ｂ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、スプライン継手は、小型化および負荷容量の増大化をともに要望されている。特に、自動車で用いられるものでは、強く要望されている。
しかし、従来の第２および第３のスプライン継手では、負荷容量を大きくしようとすると、転動体が大きくなる結果、スプライン継手が大型化する。
また、従来の第４のスプライン継手は、通常時においては従来の第３のスプライン継手と同様に機能するので、負荷容量を大きくしようとすると大型化する。
【０００７】
また、従来の第５のスプライン継手では、遊びのない円柱体は内軸および外軸に常に接しているので、例えば、伝達トルクが小さい場合であっても、従来の第１のスプライン継手と同様に、軸方向に相対移動させる際の移動抵抗が大きい。また、遊びのある円柱体はがたつきを生じ、異音が発生する。
そこで、この発明の目的は、がたつきがなく、軸方向についての移動抵抗を小さく抑制できて、しかも、大きな負荷容量で小型のスプライン継手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、互いに嵌め合わされる内軸および外軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に接続するスプライン継手において、上記内軸および外軸の互いに対向する位置にそれぞれ設けられる軌道間に介在する転動体を含み、内軸および外軸を回転方向に転動体を介して弾性的に連結する弾性連結要素と、上記内軸および外軸の何れか一方に形成される凸条および他方に形成されて上記凸条に係合可能な凹条を含み、内軸および外軸を回転方向に剛的に連結可能な剛性連結要素とを備え、内軸および外軸間の伝達トルクが所定値以下のときに、剛性連結要素の凸条と凹条との間に回転方向に関して遊びが設けられ、弾性連結要素のみを介して内軸および外軸間にトルクが伝達されるようにしてあることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、伝達トルクが所定値以下の使用状態では、転動体を含む弾性連結要素のみで両軸間にトルクが伝達される一方、転動体の転がりを利用して内軸と外軸の相対移動抵抗を小さくすることができる。また、転動体を介して両軸を弾性的に連結するので、転動体のがたつきに起因する両軸間のがたつきを無くすことができる。
伝達トルクが所定値を超えて、内軸と外軸の回転方向の相対変位が大きくなると、剛性連結要素の凸条と凹条とが互いに係合し、両軸が剛性連結要素を介して剛的に連結される。弾性連結要素としては、所定値以下のトルクを伝達できれば十分であるので、転動体を含む弾性連結要素を小型にできる結果、スプライン継手を小型にすることができる。
【００１０】
好ましくは、本発明は、上記転動体は鋼球からなり、上記弾性連結要素は、軌道を形成し板ばねからなる軌道部材を含み、この軌道部材が鋼球を弾力的に付勢する場合がある。この場合、軌道部材に弾性を持たせることで、簡単な構造により転動体を弾性付勢することができる。
好ましくは、本発明は、上記転動体は鋼球からなり、上記弾性連結要素は、軌道を形成する軌道部材と、この軌道部材を鋼球に弾力的に付勢する付勢手段とを含む場合がある。この場合、付勢手段が軌道部材を介して転動体を弾性付勢する構造により、付勢手段の付勢力の調節が容易となる。
【００１１】
好ましくは、本発明は、上記軌道部材を外軸または内軸に軸方向に係止する係止手段を備える場合がある。この場合、転動体の転動に伴って軌道部材が軸方向に内軸または外軸に対して位置ずれすることを、係止手段により防止することができる。
好ましくは、本発明は、上記転動体が弾性体を含む場合がある。この場合、転動体自身に弾性を持たせることにより、弾性連結要素に含まれる弾性体の構成を簡素化したり、廃止したりすることが可能となる。
【００１２】
好ましくは、本発明は、上記剛性連結要素の凸条および凹条は、それぞれ互いに摺動可能な一対の摺動面を有し、これら一対の摺動面の少なくとも一方の少なくとも一部は、合成樹脂部材により被覆形成されている場合がある。この場合、一対の摺動面同士の接触に起因する異音の発生を、合成樹脂部材の衝撃緩衝作用により抑制できる。また、例えば合成樹脂部材が低摩擦特性を有する場合には、一対の摺動面同士の摺動抵抗を小さくできて好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。本実施形態では、本スプライン継手を車両用操舵装置の中間軸に適用する場合に則して説明するが、本スプライン継手を上述の中間軸以外の装置に適用することもできる。
図１は、本発明の第１実施形態のスプライン継手を有する車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【００１４】
図１を参照して、車両用操舵装置１は中間軸２を有する。中間軸２は、インターミディエイトシャフトとも呼ばれて、ステアリングホイール３に連結されるステアリングシャフト４と、車輪（図示せず）を操向するための舵取り機構５との間に設けられる。中間軸２は、車輪を操向するためにステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを、ステアリングシャフト４から舵取り機構５の回転軸６へ伝達する働きをする。
【００１５】
また、車両用操舵装置１は、操舵トルクを伝達する上述のステアリングシャフト４と、このステアリングシャフト４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７とを有する。ステアリングシャフト４の一方の端部にステアリングホイール３が連結され、他方の端部に、第１の自在継手８、本中間軸２および第２の自在継手９を介して上述の舵取り機構５の回転軸６が連結される。ステアリングホイール３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４等を介して舵取り機構５に伝達され、これにより車輪を操向することができる。また、ステアリングコラム７には、ステアリングシャフト４を駆動可能な操舵補助用の電動モータ１０と、この電動モータ１０により駆動される減速機１１とが設けられる。電動モータ１０により、操舵トルクに応じた操舵補助力を得ることができるようになっている。また、車両用操舵装置１では、走行時に生じる舵取り機構５の位置の変化を吸収できるように、中間軸２は伸縮自在とされている。
【００１６】
図２を参照する。中間軸２は、互いに遊びをもって嵌め合わされる内軸１２および筒状の外軸１３と、内軸１２および外軸１３をトルク伝達可能に且つ軸方向Ｓに相対移動可能に接続するスプライン継手１４とを備える。
外軸１３は、鋼等の金属部材により形成され連結孔１５ａを有する円筒状の軸部１５と、この軸部１５の第１の端部１５ｂに形成されて第１の自在継手８を形成するための連結部１６とを有する。
【００１７】
内軸１２は、鋼等の金属部材により形成され円柱状の軸部１７と、この軸部１７の第１の端部１７ａに形成されて第２の自在継手９を形成するための連結部１８とを有する。内軸１２の軸部１７は、外軸１３の軸部１５の連結孔１５ａの内部に挿入されて嵌合されている。
図２および図３を参照して、本実施形態では、スプライン継手１４は、内軸１２および外軸１３の間にトルクを伝達可能に内軸１２および外軸１３を回転方向Ｔ（周方向ともいう。）に弾性的に連結する弾性連結要素１９と、内軸１２および外軸１３を回転方向Ｔに剛的に連結可能な剛性連結要素２０とを備えている。弾性連結要素１９および剛性連結要素２０は、ともに内軸１２および外軸１３の軸方向Ｓについて相対移動を許容する。また、剛性連結要素２０は、後述するように伝達トルクが所定値を超えるときに、内軸１２および外軸１３を連結でき、連結するときにトルクを伝達できるようになっている。
【００１８】
弾性連結要素１９は、内軸１２および外軸１３の互いに対向する位置にそれぞれ設けられ軸方向Ｓに延びる軌道としての複数対、例えば、３対の軌道溝２１，２２と、複数対の軌道溝２１，２２間にそれぞれ介在する転動体としての複数、例えば、多数のボール２３（一部のみ図示）と、内軸１２に設けられる複数の軌道溝２１を板ばねによりそれぞれ形成する複数の軌道部材２４とを有している。また、内軸１２には、複数の軌道部材２４に対応して、軌道部材２４を保持するための軸方向Ｓに延びる溝からなる複数の保持部２５が形成されている。
【００１９】
剛性連結要素２０は、互いに係合可能な凸条２６および凹条２７を有している。凸条２６は、内軸１２に形成され軸方向Ｓに延び、複数、例えば、３つを設けられる。凹条２７は、凸条２６に係合できるように対向して対をなして配置されていて、外軸１３に形成され軸方向Ｓに延び、複数、例えば、３つを設けられる。これら複数対の凸条２６および凹条２７は、互いに同様に構成され、周方向について等間隔に配置されている。
【００２０】
凸条２６および凹条２７は、断面台形形状をなしている。凹条２７は、一対の歯面２７ａ，２７ｂ（一部のみ図示）を有している。凸条２６は、凹条２７の一方の歯面２７ａと周方向に対向して配置されこの歯面２７ａと係合可能な一方の歯面２６ａと、凹条２７の他方の歯面２７ｂと対向して配置されこの歯面２７ｂと係合可能な他方の歯面２６ｂとを有する。周方向についての凹条２７の一対の歯面２７ａ，２７ｂの間の間隔は、この間隔が測られた径方向位置における凸条２６の一対の歯面２６ａ，２６ｂの間の距離よりも所定量大きくされ、凸条２６と凹条２７との間に遊びが設けられている。
【００２１】
複数対の軌道溝２１，２２およびボール２３は、周方向について互いに等間隔に、凸条２６および凹条２７の間に配置される。複数対の軌道溝２１，２２および複数のボール２３は、互いに同様に構成される。
複数のボール２３は同一直径の鋼球からなる。対応する一対の軌道溝２１，２２の間には、複数、例えば、数個のボール２３が挿入され、保持器２８により軸方向Ｓに並ぶ列をなして保持される。
【００２２】
軌道溝２２は、外軸１３の軸部１５の内周面に一体に形成され、軸部１５の第１の端部１５ａから第２の端部１５ｂまで軸方向Ｓへ向けて所定長さで延びる凹条からなる。
軌道溝２１は、内軸１２の軸部１７の外周面に軌道部材２４を介して設けられ、この軌道部材２４により形成される凹条からなる。軌道溝２１は、軸部１７の第１の端部１７ａから第２の端部１７ｂまで軸方向Ｓへ向けて所定長さで延びている。
【００２３】
図４を参照して、軌道溝２１，２２は、横断面において互いに周方向について対向する一対の片部をそれぞれ有する。一対の片部はＶ字形形状をなし、このＶ字形形状が径方向外方または内方に向けて開放され、両軌道溝２１，２２は互いに対向している。軌道溝２１および軌道溝２２の合計４つある各片部は、ボール２３と互いに当接している。
複数の軌道部材２４は、互いに同様に構成される。各軌道部材２４は、板金成形品、例えば、研磨加工を省略したプレス加工品からなり、本実施形態では、ばね鋼により形成された板ばねからなる。軌道部材２４は、軌道溝２１を形成し横断面において周方向の中間部に配置されＶ字形形状をなす溝形成部２９と、周方向についての溝形成部２９の一対の端部２９ａから互いに周方向の逆向きに遠ざかるように延びる一対の延設部３０とを有する。一対の延設部３０が保持部２５の周縁部２５ａに沿ってそれぞれ保持され、軌道部材２４の溝形成部２９が保持部２５に収容される。
【００２４】
軌道部材２４の溝形成部２９の一対の端部２９ａは、保持部２５の周縁部２５ａと互いに弾力的に係合でき、軌道部材２４を内軸１２に周方向に係止する回り止め手段として機能する。これにより、トルクを受けたときに軌道部材２４が周方向にがたつくことを防止でき、スプライン継手１４の安定した動作を実現できる。
保持部２５は、軌道部材２４の溝形成部２９よりも径方向に深く形成され、伝達トルクがかからない状態で、保持部２５の底と軌道部材２４の溝形成部２９との間に所定量の隙間を開けてあり、伝達トルクがかかるときに、軌道部材２４が弾性変形して周方向および径方向の内方へ所定量変位できるようになっている。
【００２５】
図５Ａ〜図５Ｃを参照し、外軸１３に伝達トルクがかかる場合に則して動作を説明するが、内軸１２に伝達トルクがかかる場合にも同様の作用効果を得ることができる。
図５Ａを参照する。伝達トルクがかかっていないときには、軌道部材２４が径方向外方にボール２３を弾力的に付勢する。これにより、内軸１２および外軸１３は、互いに弾力的にがたつきなく保持される。また、ボール２３は、径方向および周方向について予圧を付与されて、がたつきなく保持される。また、剛性連結要素２０の凸条２６と凹条２７との互いに対向する歯面間の周方向についての隙間量であって凸条２６を挟む両側についての隙間量Ｌ１，Ｌ２は、相等しくされている（Ｌ１＝Ｌ２）。
【００２６】
図５Ｂを参照して、外軸１３に例えば紙面右方への伝達トルクがかかると、外軸１３の軌道溝２２がボール２３を周方向および径方向内方に向けて付勢し、ボール２３を介して軌道部材２４が弾性変形しつつ、ボール２３および軌道部材２４が周方向および径方向内方へ変位し、これに伴い、内軸１２および外軸１３は周方向に所定量を相対変位しつつ、その間でトルクを伝達する。
【００２７】
内軸１２および外軸１３間の伝達トルクが所定値以下のときには、内軸１２と外軸１３との間の周方向の相対移動量が相対的に小さくて、剛性連結要素２０の凸条２６と凹条２７との間に回転方向Ｔに関して遊びが設けられ、弾性連結要素１９のみを介して内軸１２および外軸１３間にトルクが伝達されるようにしてある。上述の遊びは、隙間量Ｌ１に相当し、隙間量Ｌ１＞０となる。
【００２８】
このように、伝達トルクが所定値以下の使用状態では、ボール２３を含む弾性連結要素１９のみで両軸１２，１３間にトルクが伝達される一方、ボール２３の転がりを利用して内軸１２と外軸１３の相対移動抵抗を小さくすることができる。また、ボール２３を介して両軸１２，１３を弾性的に連結するので、ボール２３のがたつきに起因する両軸１２，１３間のがたつきを無くすことができる。
【００２９】
図５Ｃを参照して、伝達トルクが所定値を超えて、内軸１２と外軸１３の回転方向Ｔの相対変位が大きくなると、剛性連結要素２０の凸条２６の一方の歯面２６ａと凹条２７の対応する一方の歯面２７ａとが面接触または線接触して互いに係合し、両軸１２，１３が剛性連結要素２０を介して剛的に連結される。また、弾性連結要素１９も両軸１２，１３を連結するが、弾性連結要素１９としては、所定値以下のトルクを伝達できれば十分であるので、ボール２３を含む弾性連結要素１９を小型にできる結果、スプライン継手１４を小型にすることができる。
【００３０】
軌道部材２４を板ばねにより構成して軌道部材２４に弾性を持たせることにより、簡単な構造によりボール２３を弾性付勢することができる。
弾性連結要素１９は、経年変化等に伴って生じるボール２３や軌道溝２１，２２の摩耗等の寸法変化を吸収できるので、長期間にわたりがたつきを吸収できる。また、弾性連結要素１９は、ボール２３、軌道溝２１，２２等の寸法誤差、組立誤差を吸収できるので、ボール２３、軌道溝２１，２２を形成する各部品１３，２４等の加工精度や組立精度を低くすることもできる。従って、スプライン継手１４を安価にできる。例えば、軌道溝２１，２２の従来の研磨加工を省略することができる。また、ボール２３と軌道溝２１，２２との従来のマッチングによる組み立てを廃止できる。
【００３１】
軌道部材２４が、板金成形品、より好ましくは研磨加工を省略したプレス加工品からなることにより、軌道部材２４を安価に形成でき、スプライン継手１４を安価にできる。
図６および図７を参照する。本スプライン継手１４は、軌道部材２４を対応する内軸１２に軸方向Ｓに係止する係止手段として、軌道部材２４の軸方向Ｓの端部３１から径方向内方へ延設される複数、例えば、２つの係合凸部３２と、複数の係合凸部３２とそれぞれ係合し対応する内軸１２の端面３３に設けられる複数、例えば、２つの係合部３４とを有している。係止手段により、ボール２３の転動に伴って軌道部材２４が軸方向Ｓに内軸１２に対して位置ずれすることを防止することができる。また、係合凸部３２と係合部３４とは、周方向について軌道部材２４の中心線を挟んだ両側で互いに離れて並ぶ一対で設けることにより、安定した状態で位置ずれを防止できる。
【００３２】
また、上述の係止手段を、互いに逆向きの位置ずれを規制するようにして軸方向Ｓの両側に設けることにより、軸方向Ｓの両側への位置ずれを防止できる。さらに、係合凸部３２は軸方向Ｓについて弾力的に係合部３４と係合することにより、一対の係合凸部３２が内軸１２を挟持できる。これにより、軌道部材２４ががたつくことを確実に防止でき、ボール２３の安定した転動を実現でき、しかも、スプライン継手１４の組立時に、軌道部材２４を対応する内軸１２に弾力を利用して仮保持でき、内軸１２と外軸１３との間に複数の軌道部材２４、複数のボール２３等を組み付け易い。
【００３３】
また、保持部２５からの径方向への軌道部材２４の離脱を防止する抜け止め手段として、対応する内軸１２の端面３３に形成される起伏部としての窪み３５と、この窪み３５に係合する起伏部として軌道部材２４に設けられる突起３６とが設けられている。突起３６は、係合凸部３２の先端に、窪み３５に対向して軸方向Ｓに突出して形成され、窪み３５と係合して、軌道部材２４の径方向の外方への移動を阻止する。これにより、軌道部材２４を確実に内軸１２に仮保持でき、スプライン継手１４を組み立て易くできる。なお、抜け止め手段としては、図示しないが、軌道部材２４に起伏部としての窪みを設け、内軸１２に起伏部としての突起を設けてもよい。
【００３４】
次に、第２実施形態を説明する。以下の説明では、上述の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て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。
図８を参照する。第２実施形態のスプライン継手１４Ａは、弾性連結要素１９Ａと、上述の剛性連結要素２０（図３参照）とを有する。弾性連結要素１９Ａは、第１の実施形態の板ばねにより形成された軌道部材２４に代えて、剛性部材からなる軌道部材３７を備え、この軌道部材３７をボール２３へ弾力的に付勢する付勢手段としての複数の弾性部材３８をさらに備えており、この点で、第１実施形態の弾性連結要素１９と異なる。
【００３５】
軌道部材３７は、板金成形品、例えば、研磨加工を省略したプレス加工品からなる。軌道部材３７は、軌道溝２１を形成し横断面においてＶ字形形状をなす。軌道部材３７は、保持部２５に収容される。
弾性部材３８は、内軸１２の保持部２５と軌道部材３７との間に介在し、板状のゴム部材からなる。弾性部材３８は、保持部２５および軌道部材３７の互いに対向するＶ字形の一対の片部間に一対が設けられる。弾性部材３８は、一方の面に設けられて軌道部材３７に加硫接着される第１の加硫接着部３９と、他方の面に設けられて内軸１２の保持部２５に加硫接着される第２の加硫接着部４０とを有する。これにより、弾性部材３８は、軌道部材３７および内軸１２の保持部２５にともに固定されて、全方向についての弾性部材３８自身および軌道部材３７の位置ずれをともに防止される。弾性部材３８は、所定量の肉厚で形成され、軌道部材３７を保持部２５から常に離すようにして保持している。
【００３６】
第２実施形態では、弾性部材３８の圧縮弾性変形時の弾性復元力により、軌道部材３７が径方向外方および周方向の両側にボール２３を弾力的に付勢できる。これにより、伝達トルクがかかっていない状態であっても、ボール２３は軌道溝２１，２２内に径方向および周方向について予圧を付与されてがたつきなく保持され、両軸１２，１３はトルク伝達可能にがたつきなく連結される。また、伝達トルクがかかるときには、弾性部材３８が弾性変形することにより、第１実施形態と同様に、軌道部材３７およびボール２３が径方向および周方向に変位でき、両軸１２，１３が相対変位しつつトルクを伝達できる。
【００３７】
また、付勢手段としての弾性部材３８が軌道部材３７を介してボール２３を弾性付勢する構造により、付勢手段の付勢力の調節が容易となる。例えば、ボール２３と接しない弾性部材３８のみの肉厚、形状等を調節することにより、ボール２３に影響を与えずに、付勢力を容易に調節できる。
なお、第２実施形態では、弾性部材３８は軌道部材３７と保持部２５との間に常に隙間４１を確保するようにしていたが、これには限定されない。例えば、伝達トルクが第１の所定値を超えて大きくなると、軌道部材３７の一部と保持部２５の一部とが互いに当接して係合できるようにしてもよい。伝達トルクが第１の所定値と、この値よりも大きい第２の所定値との間の範囲内の値である場合には、弾性部材３８がさらに弾性変形しながら、軌道部材３７および保持部２５の互いに当接していない残りの部分同士が互いに接近する。伝達トルクが第２の所定値を超えて大きくなると、剛性連結要素２０による連結が達成されるようになる。この場合、伝達トルクが第１の所定値よりも大きいときに、スプライン継手１４Ａの剛性を高めることができる。
【００３８】
図９および図１０を参照する。第３実施形態のスプライン継手１４Ｂは、弾性連結要素１９Ｂと、上述の剛性連結要素２０（図３参照）とを有する。弾性連結要素１９Ｂは、第２実施形態の保持部２５に加硫接着される弾性部材３８に代えて、保持部２５に嵌合により係止される弾性部材３８Ａを用いて、これに伴い、保持部２５に弾性部材３８Ａを嵌合により係止するための嵌合凹部４２を設けられていて、これらの点で、第２実施形態の弾性連結要素１９Ａと異なる。
【００３９】
弾性部材３８Ａは、一方の面に設けられる上述の加硫接着部３９と、他方の面に設けられて嵌合凹部４２に圧入嵌合される被嵌合部４３を有し、この点で第２実施形態の弾性部材３８と異なる。これにより、弾性部材３８Ａは、軌道部材３７および内軸１２の保持部２５に固定されて、全方向についての弾性部材３８Ａ自身および軌道部材３７の位置ずれをともに防止される。
【００４０】
嵌合凹部４２は、軸方向Ｓに所定長さで延び、保持部２５毎に互いに平行な一対が設けられる。軸方向Ｓについての嵌合凹部４２の端部は、塞がれていて、軸方向Ｓについての弾性部材３８Ａの相対移動を規制する。
図１１および図１２を参照する。第４実施形態のスプライン継手１４Ｃは、弾性連結要素１９Ｃと、上述の剛性連結要素２０（図３参照）とを有する。弾性連結要素１９Ｃは、以下の点で、第２実施形態の弾性連結要素１９Ａと異なる。すなわち、第２実施形態の保持部２５に加硫接着される板状の弾性部材３８に代えて、保持部２５に嵌合により係止される複数、例えば、２つの環状の弾性部材４４を用いている。これに伴い、保持部２５に弾性部材４４を嵌合により係止するための複数、例えば、２つの環状溝４５を設けている。さらに、第２実施形態の軌道部材３７に代えて軌道部材３７Ａが設けられている。
【００４１】
２つの環状溝４５は、内軸１２の外周に形成され、内軸１２の軸部１７の軸方向Ｓの一方および他方の端部近傍に配置され、互いに離隔している。各環状溝４５は、周方向に延びていて、３つの保持部２５により分割される複数、例えば、３つの円弧状部分４５ａを有する。
弾性部材４４は、Ｏリングからなり、周方向に連続する無端状の環状をなし、横断面において断面円形をなし、弾性部材としてのゴム部材により形成される。弾性部材４４は、環状溝４５の円弧状部分４５ａ内に配置される第１の部分４４ａと、保持部２５内に配置される第２の部分４４ｂとを周方向について交互に有する。
【００４２】
弾性部材４４は、環状溝４５に緊縛状態で嵌められていて、軸方向Ｓおよび径方向について係止されるとともに、保持部２５の内部では、弾性部材４４の第２の部分４４ｂが、軌道部材３７Ａと当接して押圧され、屈曲状に弾性変形して、保持部２５と軌道部材３７Ａとの間に介在する。弾性部材４４の弾性復元力により、軌道部材３７Ａを介して径方向外方および周方向の両側にボール２３を弾力的に付勢できる。従って、上述の各実施形態と同様に、伝達トルクがかかると、軌道部材３７Ａおよびボール２３が径方向および周方向に変位できて、両軸１２，１３が相対変位しつつトルクを伝達できる。
【００４３】
また、Ｏリングであれば、弾性部材４４に安価な市販品を利用することもできる。
図１３を参照して、軌道部材３７Ａは、軌道部材３７と同様に構成される溝形成部４６と、係止手段としての複数、例えば、２つの上述の係合凸部３２と、抜け止め手段としての複数、例えば、２つの上述の突起３６とを有する。溝形成部４６は、弾性部材４４と加硫接着されていない。軌道部材３７Ａの係合突起３２は、軸方向Ｓについての軌道部材３７Ａの端部から径方向内方に延設されている。また、内軸１２には、係止手段として上述の係合部３４と、抜け止め手段としての窪み３５とが設けられている。突起３６と窪み３５とは、周方向に交差する方向に延びていて、回り止め手段としても機能する。
【００４４】
図１４を参照する。第５実施形態のスプライン継手１４Ｄは、弾性連結要素１９Ｄと、上述の剛性連結要素２０とを有する。弾性連結要素１９Ｄは、以下の点で、第１実施形態の弾性連結要素１９と異なる。すなわち、第１実施形態の鋼球からなる複数のボール２３に代えて、合成樹脂部材等の弾性部材からなる複数のボール４７を用いる。また、軌道溝２１は内軸１２に一体に形成され、第１実施形態で説明した軌道部材２４および保持部２５は廃止されている。
【００４５】
複数のボール４７は同一径に形成され、材質のみが、第１実施形態のボール２３と異なる。内軸１２と外軸１３とが嵌合された状態で、ボール４７は一対の軌道溝２１，２２に挟まれて、圧縮弾性変形されて圧入されている。
第５実施形態では、ボール４７の弾性復元力により、内軸１２および外軸１３を弾力的に付勢できる。伝達トルクがかかると、ボール４７がさらに弾性変形して、これにより上述の各実施形態と同様に、両軸１２，１３が相対変位しつつトルクを伝達できる。
【００４６】
このように、ボール４７が弾性体を含む場合には、ボール４７自身に弾性を持たせることができ、これにより、ボール４７以外の弾性連結要素１９Ｄに含まれる弾性体の構成を簡素化したり、廃止したりすることが可能となり、ひいてはスプライン継手１４Ｄの構造を簡素化することができる。例えば、本実施形態では、軌道溝２１，２２を内軸１２および外軸１３に形成し、さらに、第１実施形態の軌道部材２４や第２〜第４実施形態の弾性部材３８，３８Ａ，４４を廃止した簡素な構造を実現できている。
【００４７】
このように本発明の各実施形態では、伝達トルクが所定値以下で弾性連結要素１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄのみによりトルクを伝達するように剛性連結要素２０に遊びを持たせるようにした。これにより、がたつきがなく、軸方向Ｓについての両軸１２，１３の移動抵抗を小さく抑制できて、しかも、大きな負荷容量で小型のスプライン継手１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを実現することができる。
【００４８】
また、本スプライン継手１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを車両用操舵装置１に適用するのが好ましい。この場合、ドライバががたつきや剛性不足を感じることなく、また、操縦安定性を高めることができ、しかも、内軸１２および外軸１３の移動抵抗が小さくなるので、舵取り機構５に生じる振動等がステアリングホイール３に伝わり難く、快適な操舵感が達成される。
【００４９】
さらに、本スプライン継手１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを、操舵補助用の電動モータ１０をステアリングコラム７に設けられて中間軸２の伝達トルクが大きくなる傾向にある電動パワーステアリング装置に適用することが、中間軸２の負荷容量を大きくできる点で好ましい。
なお、以下のような変形例を考えることもできる。例えば、第２〜第４実施形態の付勢手段として板ばね等のばね部材を利用してもよい。
【００５０】
上述の抜け止め手段として、図１５に示す軌道部材３７Ａの端縁５１と係合可能な突起部４８を内軸１２の保持部２５の両側の周縁部２５ａに設け、係止手段として、図１６および図１７に示す軌道部材３７Ａの係合凸部３２と内軸１２の係合部３４とを設けてもよい。上述の突起部４８は、例えば、保持部２５の周縁部２５ａを局部的に塑性変形されてなり、軌道部材３７Ａの端縁５１と当接して、軌道部材３７Ａが径方向の外方に移動することを阻止する。
【００５１】
また、図１８および図１９を参照して、係止手段として、軌道部材３７Ａの軸方向Ｓの端部に設けられる一対の係合凸部４９を用いてもよい。一対の係合凸部４９は、軌道部材３７Ａの軸方向Ｓの端部に設けられ、この端部から屈曲状に周方向に互いに遠ざかってそれぞれ延設され、周方向に沿って突出している。一対の係合凸部４９は、周方向に延びて板面と交差して強度のある縁部４９ｂを有し、この縁部４９ｂを、内軸１２に設けられた係合部としての端面３３と係合させることにより軌道部材３７Ａを軸方向Ｓの一方の側について係止することができる。このように、係止手段としては、軌道部材およびこれに対応する内軸１２の互いに対応する軸方向Ｓの端部に、互いに係合する係合部をそれぞれ設けてあればよい。なお、図１５〜図１９は、第４実施形態の軌道部材３７Ａを図示し、これに突起部４８、係合凸部４９等を適用した場合を図示したものであるが、他の実施形態に適用してもよい。
【００５２】
図２０を参照して、回り止め手段として、内軸１２に一対の係合段部５０を設け、係合段部５０と軌道部材２４とを係合させてもよい。図２０は、係合段部５０を第１実施形態に適用する場合を図示し、この場合に則して説明するが、他の実施形態に適用してもよい。一対の係合段部５０は、周方向についての軌道部材２４の両側端縁である延設部３０に対向して軸方向Ｓに沿って延び、延設部３０と弾力的に係合し、周方向の両側について軌道部材２４のがたつきを確実に規制できる。一対の係合段部５０を、剛性連結要素の凸条２６の一部に形成してもよい。また、一対の係合段部５０は、径方向に沿って延びて形成され、径方向の外方で幅広とされて、軌道部材２４を装着し易くされている。
【００５３】
また、図２１を参照して、一対の係合段部５０を、径方向の外方になるほどに互いに接近してその間の間隔が狭くなるようにして形成してもよい。図２１では、一対の係合段部５０は、径方向に対して傾斜状に形成され、一対の係合段部５０の径方向の外方部分の間隔Ｌ１１が、径方向の内方部分の間隔Ｌ１２よりも狭く形成され、且つ周方向についての軌道部材２４の対向端縁の間隔Ｌ１３よりも狭く形成されている。この場合、抜け止め手段と回り止め手段とを一体化して構造を簡素化できる。
【００５４】
また、図２２を参照して、第１実施形態の軌道溝２１を内軸１２に形成し、軌道溝２２を外軸１３に代えて軌道部材２４により形成し、外軸１３に保持部２５を設けてもよい。また、図示しないが、内軸１２および外軸１３にともに軌道部材２４と保持部２５とを設けてもよい。同様に、第２〜第４実施形態の軌道溝２１，２２を対応する軌道部材により形成して対応する弾性部材を設けたり、第５実施形態の軌道溝２１，２２を軌道部材により形成してもよい。
【００５５】
これに伴い、係止手段としては、外軸１３に保持される軌道部材（図示せず）を対応する外軸１３に軸方向Ｓに係止する構成も考えられ、要は、軌道部材を外軸１３または内軸１２に軸方向Ｓに係止すればよい。また、軌道部材のための抜け止め手段および回り止め手段についても同様に、軌道部材を対応する外軸１３または内軸１２に径方向および周方向に係止すればよい。また、係止手段、抜け止め手段および回り止め手段の少なくとも一つを省略することも考えられる。
【００５６】
また、上述の各実施形態において、図２３を参照して、剛性連結要素２０の凸条２６および凹条２７は、それぞれ互いに摺動可能な一対の摺動面２６ｃ，２７ｃ（その範囲を引き出し線で図示した。）を有する。凹条２７の摺動面２７ｃは、歯面２７ａ，２７ｂの一部に設けられる。凸条２６の摺動面２６ｃは、歯面２６ａ，２６ｂの一部に設けられ、合成樹脂部材５２により被覆形成されている。
【００５７】
合成樹脂部材５２は、下地としての金属製の凸条２６の全表面にコーティング加工により被覆されてなる被膜からなり、周方向Ｔに連続して形成される。合成樹脂部材５２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）、フッ素化合物等の固体潤滑剤の一種または複数種を含み、低摩擦特性を有する。また、合成樹脂部材５２は、バインダーとしての合成樹脂を含んでも良い。
【００５８】
これにより、一対の摺動面２６ｃ，２７ｃ同士の接触に起因する異音の発生を、合成樹脂部材５２の衝撃緩衝作用により抑制できる。例えば、金属部材同士の接触に起因する異音の発生を抑制できる。また、例えば合成樹脂部材５２が低摩擦特性を有する場合には、一対の摺動面２６ｃ，２７ｃ同士の摺動抵抗を小さくできるので、伝達トルクが大きい状態での両軸１２，１３の移動抵抗をより一層低減できて、好ましい。
【００５９】
なお、合成樹脂部材５２は、これが設けられる摺動面２６ｃのみを形成してもよいし、この摺動面２６ｃの一部のみを形成してもよい。また、図２４に示すように、凹条２７の摺動面２７ｃが、合成樹脂部材５２により被覆形成されてもよい。また、一対の摺動面２６ｃ，２７ｃがともに合成樹脂部材５２により被覆形成されることも考えられる。また、摺動面としては、凸条２６の頂面と凹条２７の底面とに摺動可能に一対で設けられてもよい。このように、一対の摺動面２６ｃ，２７ｃの少なくとも一方の少なくとも一部を合成樹脂部材５２により被覆形成する場合には、異音発生を抑制でき、摺動抵抗を低減することもできる。
【００６０】
また、上述の各実施形態において、周方向について、相隣接する２対の軌道溝２１，２２の間に、剛性連結要素２０としての複数対、例えば、２対の凸条２６および凹条２７を配置してもよいし、３対以上を設けてもよい。図２５には、多数対、例えば、７対の凸条２６および凹条２７を配置する場合を示す。このように、複数対の、より好ましくは３対以上の凸条２６および凹条２７を、相隣接する２対の軌道溝２１，２２の間に配置する場合には、摺動面２６ｃ，２７ｃ同士が接触するときの接触面積を広くできて、接触面圧を低減できる。従って、摺動面２６ｃ，２７ｃの摩耗の発生を抑制できる。しかも、接触面積の増大を、摺動面２６ｃ，２７ｃを径方向および軸方向に大型化させずに達成できる。また、摺動面２６ｃ，２７ｃの少なくとも一部が合成樹脂部材５２により被覆形成される場合には、通例金属部材よりも摩耗し易い傾向にある合成樹脂部材５２の耐久性を高めることができて好ましい。
【００６１】
上述の各実施形態において、一対の軌道溝２１，２２と、一対の凸条２６および凹条２７とを、軸方向Ｓについて互いに異なる位置に配置し、軸方向Ｓから見たときに互いに重なるように、周方向の位置を互いに一致させて配置してもよい。
上述の各実施形態において、凸条２６を断面半円形形状にしてもよく、この場合には、軸方向Ｓについての内軸１２および外軸１３の相対移動抵抗を抑制することができる。また、凸条２６および凹条２７の断面形状は、三角形形状等でもよい。
【００６２】
また、上述の各実施形態において、剛性連結要素２０の凹条２７を内軸１２に形成し、凸条２６を外軸１３に形成してもよい。剛性連結要素２０としては、内軸１２および外軸１３の何れか一方に形成される凸条２６および他方に形成されて上記凸条２６に係合可能な凹条２７を有していればよい。
上述の各実施形態において、一対の軌道溝２１，２２に挿入される複数のボール２３，４７のうちの一部である少なくとも２つのボール２３，４７を大径とし、残りのボール２３，４７を小径としてもよい。この場合には、大径のボール２３，４７が相対的に大きな付勢力を受けて確実に弾性変形でき、且つ小径のボール２３，４７が相対的に小さな付勢力を受けて転動し易くでき、この状態で、内軸１２と外軸１３との軸方向Ｓについての移動抵抗を抑制しつつ、内軸１２と外軸１３との間に予圧を確実に付与できる。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】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態のスプライン継手を適用した車両用操舵装置の概略構成の模式図である。
【図２】図１に示す中間軸の一部断面図である。
【図３】図２に示す中間軸の III− III断面図である。
【図４】図２に示す中間軸の要部拡大断面図である。
【図５】図２に示す中間軸の動作を説明するための模式図であり、図５Ａに伝達トルクがかかっていない状態を、図５Ｂに伝達トルクが小さい状態を、図５Ｃに伝達トルクが大きい状態を示す。
【図６】図２に示す中間軸の端部の係止手段の分解斜視図である。
【図７】図６に示す係止手段の断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態のスプライン継手を適用した中間軸の要部拡大断面図であり、図４に示す断面に相当する断面を示す。
【図９】本発明の第３実施形態のスプライン継手を適用した中間軸の要部拡大断面図であり、図４に示す断面に相当する断面を示す。
【図１０】図９に示す内軸の端部のＸ方向矢視図である。
【図１１】本発明の第４実施形態のスプライン継手を適用した中間軸の要部拡大断面図であり、図４に示す断面に相当する断面を示す。
【図１２】図１１に示す内軸の平面図である。
【図１３】図１１に示す中間軸の要部の分解斜視図である。
【図１４】本発明の第５実施形態のスプライン継手を適用した中間軸の断面図であり、図３に示す断面に相当する断面を示す。
【図１５】本発明の抜け止め手段の変形例を示す中間軸の要部拡大断面図であり、図１１に示す断面に相当する断面を示す。
【図１６】本発明の係止手段の変形例の分解斜視図である。
【図１７】図１５に示す係止手段の断面図である。
【図１８】本発明の係止手段の他の変形例の分解斜視図である。
【図１９】図１８に示す係止手段の平面図を示す。
【図２０】本発明の回り止め手段の変形例を示す中間軸の要部拡大断面図であり、図４に示す断面に相当する断面を示す。
【図２１】本発明の回り止め手段の他の変形例を示す中間軸の要部拡大断面図であり、図４に示す断面に相当する断面を示す。
【図２２】本発明の第１実施形態の変形例を示す中間軸の要部拡大断面図であり、図４に示す断面に相当する断面を示す。
【図２３】本発明の剛性連結要素の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２４】本発明の剛性連結要素の他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２５】本発明の剛性連結要素のさらに他の変形例を第１実施形態に則して示す中間軸の要部拡大断面図であり、図３に示す断面に相当する断面を拡大して示す。
【符号の説明】
【００６４】
１２  内軸
１３  外軸
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ  スプライン継手
１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ  弾性連結要素
２０  剛性連結要素
２１  軌道溝（内軸に設けられる軌道）
２２  軌道溝（外軸に設けられる軌道）
２３  ボール（転動体、鋼球）
２４  軌道部材（板ばねからなる軌道部材）
２６  凸条
２６ｃ  摺動面
２７  凹条
２７ｃ  摺動面
３２，４９  係合凸部（係止手段）
３３  端面（係止手段）
３４  係合部（係止手段）
３７，３７Ａ  軌道部材
３８，３８Ａ，４４  弾性部材（付勢手段）
４７  ボール（弾性体からなる転動体）
５２  合成樹脂部材
Ｌ１  隙間量（遊び）
Ｓ  軸方向
Ｔ  回転方向
【図１】
2005114068.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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