(57)【要約】【課題】  全ての転動体と板バネにかかる応力を均一化して、過大な応力の発生を防止することにより、板バネのへたりを防止して、長期にわたって求める予圧性能を維持すること。【解決手段】  球状体７ａ，７ａ…７ｎ（転動体）は、異なる直径の組み合わせからなり、しかも、異なる直径の組み合わせは、配列の、一番端の球状体７ｎ，７ｎの直径が他の中央付近の球状体７ａ，７ａ，７ａの直径より若干小さくなるように設定してある。即ち、中央付近の球状体７ａの直径をφＤａとし、一番端の球状体７ｎの直径をφＤｎすると、φＤａ＞φＤｎ  になるように、設定してある。【選択図】  図２
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【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、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在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とに夫々形成した少なくとも一列の軸方向溝の間に、弾性体を介して、第１トルク伝達部材を介装し、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した他の少なくとも一列の軸方向溝の間に、第２トルク伝達部材を介装し、
前記第１トルク伝達部材は、前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体であり、
同一の軸方向溝内にある第１トルク伝達部材である転動体は、異なる直径の組み合わせからなることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項２】
前記異なる直径の組み合わせは、配列の、一番端の転動体が他の転動体の直径より小さい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】
前記異なる直径の組み合わせは、配列の中央から端にいくに連れて直径が小さくなることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項４】
前記隣り合う転動体の直径の差は、１〜２０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の操舵機構部の伸縮軸には、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上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。さらに、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。
【０００３】
これら何れの場合にも、伸縮軸は、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、軸方向の摺動動作時における摺動抵抗を低減することとが要求される。
【０００４】
このようなことから、従来、伸縮軸の雄軸に、ナイロン膜をコーティングし、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ともに、摺動抵抗の低減と回転方向ガタの低減を行ってきた。
【０００５】
しかし、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といったことがある。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、摺動抵抗が著しく大きくなったり、摩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といったことがある。
【０００６】
このようなことから、特許文献１乃至３では、雄軸の外周面と雌軸の内周面との間に、転動体と、両軸に予圧を付与するための予圧用の弾性体とが介装してある。これにより、摺動時には、弾性体により、転動体を雌軸等に対してガタ付きのない程度に予圧し、両軸の間のガタ付きを防止することができ、また、トルク伝達時には、弾性体により、転動体を周方向に拘束でき、雄軸と雌軸は、その回転方向のガタ付きを防止することができる。
【０００７】
ところで、特許文献１乃至３では、何れも、転動体に予圧を与える為の弾性体の部分と、転動体に接触するレースの部分とを、それぞれ、異なる材質、形状のものを使っている。
【０００８】
その理由は、転動体に接触する部分は、高い接触面圧に耐えなければならないからである。これは、トルク伝達を、転動体を介して行わなければならないため、転動体に接触するレース部分の接触面は、硬く強固な部材にする必要があるのに対し、付勢力を発生させる弾性体の部分は、バネのように、たわみ易い素材から形成する必要があるからである。
【特許文献１】独国特許発明ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報
【特許文献２】特開２００１−５０２９３号公報
【特許文献３】特開２００１−１９３７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述したように、特許文献１乃至３では、転動体に予圧を与える弾性体の部分と、転動体に接触するレースの部分とを、それぞれ、異なる材質、形状のものを使う必要があり、その結果、製造コストの高騰を招来している。
【００１０】
また、特許文献１の実施例の中には、レースの接触面と、付勢部分とが単一素材の板バネから構成してある例も示されている。しかし、板バネ同士をウェブでつないでいる為、その形状が複雑になり、組立コストの高騰を招来することになっている。
【００１１】
さらに、上述したように、転動体を介してトルク伝達をしているため、板バネは、転動体の接触面圧に耐えることと、転動体を付勢することとを、両立しなければならないが、このような両立は、実用上困難である。
【００１２】
さらに、特許文献３の実施例に於いても、弾性体とレース面とが一体的に構成してある。しかし、上記と同様に、転動体を介してトルク伝達をしているため、板バネは、転動体の接触面圧に耐えることと、転動体を付勢することとを、両立しなければならないが、このような両立は、実用上困難である。
【００１３】
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、組立が容易であり、製造コストを著しく低減しながら、全ての転動体と板バネにかかる応力を均一化して、過大な応力の発生を防止することにより、板バネのへたりを防止して、長期にわたって求める予圧性能を維持することが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】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る車両ステアリング用伸縮軸は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在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とに夫々形成した少なくとも一列の軸方向溝の間に、弾性体を介して、第１トルク伝達部材を介装し、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した他の少なくとも一列の軸方向溝の間に、第２トルク伝達部材を介装し、
前記第１トルク伝達部材は、前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体であり、
同一の軸方向溝内にある第１トルク伝達部材である転動体は、異なる直径の組み合わせからなることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項２に係る車両ステアリング用伸縮軸は、前記異なる直径の組み合わせは、配列の、一番端の転動体が他の転動体の直径より小さいことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項３に係る車両ステアリング用伸縮軸は、前記異なる直径の組み合わせは、配列の中央から端にいくに連れて直径が小さくなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項４に係る車両ステアリング用伸縮軸は、前記隣り合う転動体の直径の差は、１〜２０μｍの範囲内にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、同一の軸方向溝内にある第１トルク伝達部材である転動体は、異なる直径の組み合わせからなることから、全ての転動体と板バネにかかる応力を均一化して、過大な応力の発生を防止することにより、板バネのへたりを防止して、長期にわたって求める予圧性能を維持することができ、長寿命化を図ることができる。
【００１９】
また、寸法精度を厳しくする必要がなく、かつ予圧部品と転動体のレース面とを単一素材（一体成形品）にすることができることから、組立が容易であり、製造コストを著しく低減することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
（車両用ステアリングシャフトの全体構成）
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。
【００２２】
図１において、車体側のメンバ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に連結したステアリングラック軸１１２と、このステアリングラック軸１１２を支持し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支持部材１１３とから操舵機構部が構成されている。
【００２３】
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支持部材１１３が固定されているフレーム１１０が別体となっておりステアリングラック支持部材１１３がゴムなどの弾性体１１１を介してフレーム１１０に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。
【００２４】
（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。
【００２５】
図３は、図２のＸ−Ｘ線に沿った横断面図である。
【００２６】
図４は、第１実施の形態に係る板バネと転動体の斜視図である。
【００２７】
なお、図７は、本発明の第１実施の形態に係る参考例であって、その車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である（転動体の径が全て同一）。
【００２８】
図２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雄軸１と雌軸２とからなる。
【００２９】
図３に示すように、雄軸１の外周面には、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個の軸方向溝３が延在して形成してある。これに対応して、雌軸２の内周面にも、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個の軸方向溝５が延在して形成してある。
【００３０】
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球状体７（転動体、ボール）が転動自在に介装してある。なお、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。
【００３１】
雄軸１の軸方向溝３は、傾斜した一対の平面状側面３ａと、これら一対の平面状側面３ａの間に平坦に形成した底面３ｂとから構成してある。
【００３２】
雄軸１の軸方向溝３と、球状体７との間には、球状体７に接触して予圧するための板バネ９が介装してある。
【００３３】
この板バネ９は、球状体７に２点で略円弧形状で接触する球状体側接触部９ａと、球状体側接触部９ａ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に接触する溝面側接触部９ｂと、球状体側接触部９ａと溝面側接触部９ｂを相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部９ｃと、軸方向溝３の底面３ｂに対向した底部９ｄと、を有している。
【００３４】
この付勢部９ｃ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９ｃによって、球状体側接触部９ａと溝面側接触部９ｂ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。
【００３５】
図３に示すように、雄軸１の外周面には、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個の軸方向溝４が延在して形成してある。これに対応して、雌軸２の内周面にも、周方向に１２０度間隔（位相）で等配した３個の軸方向溝６が延在して形成してある。
【００３６】
雄軸１の軸方向溝４と、雌軸２の軸方向溝６との間に、両軸１，２の軸方向相対移動の際に滑り摺動する複数の剛体の円柱体８（摺動体、ニードルローラ）が微小隙間をもって介装してある。なお、これら軸方向溝４，６は、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。
【００３７】
また、図２に示すように、雄軸１の端部には、小径部１ａが形成してある。この小径部１ａには、ニードルローラ８の軸方向の移動を規制するストッパープレート１０が設けてある。このストッパープレート１０は、軸方向予圧用弾性体１１（皿バネ）と、この軸方向予圧用弾性体１１を挟持する１組の平板１２，１３とからなる。
【００３８】
すなわち、本実施の形態では、ストッパープレート１０は、小径部１ａに、平板１３、軸方向予圧用弾性体１１、平板１２の順に嵌合し、小径部１ａに加締めにより堅固に固定してある。
【００３９】
これにより、ストッパープレート１０が軸方向に固定してある。なお、ストッパープレート１０の固定方法は、加締めに限らず、止め輪、螺合手段、プッシュナット等であってもよい。また、ストッパープレート１０は、平板１３をニードルローラ８に当接させて、軸方向予圧用弾性体１１（皿バネ）により、ニードルローラ８を軸方向に動かないように適度に予圧できるようになっている。
【００４０】
また、本実施の形態では、雌軸２の６個の軸方向溝５，６に、径方向に隙間を介して、雄軸１の外周面に６個の軸方向溝３，４と軸方向に同軸に形成した６個の略円弧状の突起部１４が嵌合してある。
【００４１】
従って、球状体７，円柱体８が何らかの原因によって雄軸１から脱落し又は破損した場合等には、雌軸２の軸方向溝５，６に、雄軸１の突起部１４が嵌合し、これにより、雄軸１と雌軸２とは、トルクを伝達することができ、フェイルセーフ機能の役割を果たすことができる。
【００４２】
また、この際、軸方向溝５，６と、突起部１４との間には、隙間が設けてあるため、運転者は、ステアリングホイール上に大きなガタ付きを感じることができ、ステアリング系の故障等を察知することができる。
【００４３】
さらに、雄軸１の突起部１４は、球状体７，円柱体８と軸方向に同軸であることから、球状体７，円柱体８の軸方向の移動を規制するストッパーの役割も果たし、球状体７，円柱体８の抜けの可能性を減少して、フェイルセーフ機能をより一層向上することができる。
【００４４】
さらに、雄軸１の突起部１４は、球状体７，円柱体８と軸方向に同軸であることから、雄軸１と雌軸２の径方向寸法を小さくして、コンパクト化を図ることができる。
【００４５】
さらに、雄軸１の軸方向溝３、雌軸２の軸方向溝５、板バネ９、及び球状体７の間には、潤滑剤が塗布してあってもよい。また、雄軸１の軸方向溝４、円柱体８、及び雌軸２の軸方向溝６の間にも、潤滑剤が塗布してあってもよい。
【００４６】
以上のように構成した伸縮軸では、雄軸１と雌軸２の間に球状体７を介装し、板バネ９により、球状体７を雌軸２に対してガタ付きのない程度に予圧してあるため、雄軸１と雌軸２の間のガタ付きを確実に防止することができると共に、雄軸１と雌軸２は軸方向に相対移動する際には、ガタ付きのない安定した摺動荷重で摺動することができる。
【００４７】
トルク伝達時には、板バネ９が弾性変形して球状体７を周方向に拘束すると共に、雄軸１と雌軸２の間に介装した３列の円柱体８が主なトルク伝達の役割を果たす。
【００４８】
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、板バネ９の予圧がかかっているため、ガタ付きはなく、板バネ９がトルクに対する反力を発生させてトルクを伝達する。この時は、雄軸１・板バネ９・球状体７・雌軸２間の伝達トルクと入力トルクがつりあった状態で全体的なトルク伝達がなされる。
【００４９】
さらにトルクが増大していくと、円柱体８を介した雄軸１、雌軸２の回転方向のすきまがなくなり、以後のトルク増加分を、雄軸１、雌軸２を介して、円柱体８が伝達する。そのため、雄軸１と雌軸２の回転方向ガタを確実に防止するとともに、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
【００５０】
以上から、本実施の形態によれば、球状体７以外に、円柱体８を設けているため、大トルク入力時、負荷量の大部分を円柱体８で支持することができる。従って、雌軸２の軸方向溝５と球状体７との接触圧力を低下して、耐久性を向上することができると共に、大トルク負荷時には、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
【００５１】
また、円柱体８が雄軸１及び雌軸２に接触していることから、球状体７への捩りトルクを低減し、板バネ９の横滑りを抑えて、その結果、ヒステリシスが過大となることを抑えることができる。
【００５２】
このように、本実施の形態によれば、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することができる。
【００５３】
なお、球状体７は、剛体のボールが好ましい。また剛体の円柱体８は、ニードルローラが好ましい。
【００５４】
円柱体（以後、ニードルローラと記す）８は、線接触でその荷重を受けるため、点接触で荷重を受けるボール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場合よりも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。
・ニードルローラが雄軸と雌軸に微小に接触していることにより、摺動荷重変動幅を低く抑えることができ、その変動による振動がステアリングまで伝わらない。
・同じトルクを伝達するならば、ニードルローラの方が接触圧を低く抑えることができるため、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、ニードルローラ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。
【００５５】
このようにニードルローラは、雄軸１と雌軸２の間のトルク伝達のためのキーの役割をするとともに、雌軸２の内周面とすべり接触する。ニードルローラの使用が従来のスプライン嵌合と比較して、優れている点は下記のとおりである。
・ニードルローラは大量生産品であり、非常に低コストである。
・ニードルローラは熱処理後、研磨されているので、表面硬度が高く、耐摩耗性に優れている。
・ニードルローラは研磨されているので、表面粗さがきめ細かく摺動時の摩擦係数が低いため、摺動荷重を低く抑えることができる。
・使用条件に応じて、ニードルローラの長さや配置を変えることができるため、設計思想を変えること無く、さまざまなアプリケーションに対応することができる。
・使用条件によっては、摺動時の摩擦係数をさらに下げなければならない場合がある、この時ニードルローラだけに表面処理をすればその摺動特性を変えることができるため、設計思想を変えること無く、さまざまなアプリケーションに対応することができる。
・ニードルローラの外径違い品を安価に数ミクロン単位で製造することができるため、ニードルローラ径を選択することによって雄軸・ニードルローラ・雌軸間のすきまを最小限に抑えることができる。よって軸の捩り方向の剛性を向上させることが容易である。
【００５６】
また、板バネ９は、上述したように、球状体７に２点で接触する球状体側接触部９ａと、球状体側接触部９ａ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に接触する溝面側接触部９ｂと、球状体側接触部９ａと溝面側接触部９ｂを相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部９ｃと、軸方向溝３の底面３ｂに対向した底部９ｄと、を左右に対で有している。
【００５７】
この付勢部９ｃ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９ｃによって、球状体側接触部９ａと溝面側接触部９ｂ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。従って、板バネ９は、その球状体側接触部９ａが付勢部９ｂを介して十分に撓むことができ、撓み量を十分に確保することができる。
【００５８】
図３及び図４に示すように、好適には、板バネ９の球状体７に接触する球状体側接触部９ａは、表面硬さが高く（ＨＲＣ４０以上が望ましい）、それ以外の箇所（即ち、溝面側接触部９ｂ、付勢部９ｃ、及び底部９ｄ）は、その表面硬さが低く（ＨＲＣ３０〜４０以下が望ましい）なるように設定してある。なお、表面硬さを高くする球状体側接触部９ａの箇所は、図４に於いて、軸方向に長く延びる長方形状の部分であって平坦な部分であり、勿論、左右対称の２対の部分である。
【００５９】
これにより、球状体７に接触する球状体側接触部９ａは、強固であるため、球状体７との接触点で発生する応力に十分に耐え得るものとなる。
【００６０】
これに対して、表面硬さの低い箇所は、変位を受けるとたわみ易く、球状体７との接触点に過大な応力が発生するのを防ぐことができる。
【００６１】
すなわち、硬度（硬さ）の差を設けることは、接触点の面圧（応力）と付勢部９ｃで発生する予圧のバランスを取ることを目的としている。従来の一体成形品や、均一な板厚の板バネを使ったのでは、そのバランスをとることが非常に困難であった。
【００６２】
従って、板バネ９は、球状体７に接触する球状体側接触部９ａと、軸方向溝３に接触する溝面側接触部９ｂとの間に、空間が設けてあり、その間が弾性的に連結してある。そのため、セット時に、球状体７と板バネ９の接触部に発生する応力を緩和することができ、永久変形による板バネ９のへたりを防止して、長期にわたって所望の予圧性能を得ることができる。
【００６３】
さらに、板バネ９は、撓み量を十分に確保することができると共に、球状体７及び板バネ９には、過大な負荷（応力）がかかることがないことから、トルク伝達時に、球状体７及び板バネ９との接触点に発生する応力を緩和することができ、これにより、高い応力が発生することがなく、永久変形による「へたり」を防止して、長期にわたり予圧性能を維持することができる。
【００６４】
さらに、球状体７との接触点は、強固に、バネ性を発揮している部分は、たわみ易くすることで、単一部材でレース面とばね性をもつことを両立させている。また、本実施の形態では、柱状体８が主としてトルク伝達を行うので、雄軸１、雌軸２、板バネ、球状体７間に更に過大な応力が発生しない構造となっている。
【００６５】
従って、板バネ９での過大な応力発生を防止して、板バネ９のへたりを防止し、長期にわたって所望の予圧性能を維持することができ、加えて、寸法精度を厳しく管理する必要がなく、且つ、板バネ９とレース部分とを単一素材から形成することができ、その組立容易化を図って製造コストの低減を図ることができる。
【００６６】
さらに、図３及び図４に示すように、本実施の形態では、球状体７に接触する球状体側接触部９ａは、略円弧形状に形成してある。これにより、平面形状よりも球状体７との接触面圧を下げることができる。なお、表面硬さは、全体的に均一であっても、上記と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
【００６７】
さて、図７に示す参考例では、球状体７（転動体）は、その直径が全て同一に形成してある。
【００６８】
これに対して、本実施の形態では、図２及び図４に示すように、球状体７ａ，７ａ…７ｎは、異なる直径の組み合わせからなり、しかも、異なる直径の組み合わせは、配列の、一番端の球状体７ｎ，７ｎの直径が他の中央付近の球状体７ａ，７ａ，７ａの直径より若干小さくなるように設定してある。
【００６９】
即ち、中央付近の球状体７ａの直径をφＤａとし、一番端の球状体７ｎの直径をφＤｎすると、
φＤａ＞φＤｎ
になるように、設定してある。なお、隣り合う球状体７ａと球状体７ｎとの直径の差は、１〜２０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００７０】
一番端の球状体７ｎ，７ｎは、板バネ９との接触応力が中央付近の球状体７ａ，７ａ…よりも高くなっている。これは、板バネ９の図２のＡ及びＢ領域では、球状体を配列していないので、一番端の球状体７ｎ，７ｎは、板バネ９が自由な状態にあるＡ及びＢ領域からの反力を受けなければならないからである。
【００７１】
そこで、本実施の形態では、一番端の球状体７ｎ，７ｎの直径が他の中央付近の球状体７ａ，７ａ…の直径より若干小さくなるように設定し、これにより、板バネ９から受ける反力を低減し、全ての球状体７ａ，…７ｎと板バネ９とにかかる応力を均一化して、過大な応力の発生を防止することにより、板バネ９のへたりを防止して、長期にわたって求める予圧性能を維持することができ、長寿命化を図ることができる。
【００７２】
また、寸法精度を厳しくする必要がなく、且つ、予圧部品（板バネ９）と球状体７ａ、…７ｎのレース面とを、単一素材（一体成形品）にすることができることから、組立が容易であり、製造コストを著しく低減することもできる。
【００７３】
（第２実施の形態）
図５は、本発明の第２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。
【００７４】
本第２実施の形態は、図面から明らかなように、その基本的構造は、上述した第１実施の形態と同様であり、相違する点についてのみ説明する。
【００７５】
本実施の形態では、一番端の球状体７ｎ，７ｎの直径が他の中央付近の球状体７ａ，７ａ…の直径より若干小さくなるように設定してあると共に、これら径の異なる全ての球状体７ａ，…７ｎを保持するケージ（保持器）２０が設けてある。
【００７６】
これにより、ケージ（保持器）２０は、径の異なる全ての球状体７ａ，…７ｎがバラバラになることを防止して、より均一な応力分布を得ることができる。
【００７７】
（第３実施の形態）
図６は、本発明の第３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。
【００７８】
本第３実施の形態は、図面から明らかなように、その基本的構造は、上述した第１実施の形態と同様であり、相違する点についてのみ説明する。
【００７９】
本実施の形態では、球状体７ａ，７ｂ，７ｎの異なる直径の組み合わせは、その中央から端にいくに連れて、球状体７ａ，７ｂ，７ｎの直径が順次小さくなるように設定してある。
【００８０】
即ち、中央付近の球状体７ａの直径をφＤａとし、その隣の球状体７ｂの直径をφＤｂとし、一番端の球状体７ｎの直径をφＤｎすると、
φＤａ＞φＤｂ＞φＤｎ
になるように、設定してある。なお、球状体７ａと、球状体７ｂと、球状体７ｎとの直径の差は、それぞれ、１〜２０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００８１】
この場合には、全ての球状体７ａ，７ｂ…７ｎと板バネ９とにかかる応力を、より一層均一化して、過大な応力の発生を防止することができる。
【００８２】
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】
【００８３】
【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Ｘ−Ｘ線に沿った横断面図である。
【図４】第１実施の形態に係る板バネと転動体の斜視図である。
【図５】本発明の第２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６】本発明の第３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７】本発明の第１実施の形態に係る参考例であって、その車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である（転動体の径が全て同一）。
【符号の説明】
【００８４】
１  雄軸
２  雌軸
３  軸方向溝
３ａ  平面状側面
３ｂ  底面
４  軸方向溝
５  軸方向溝
５ａ  平面状側面
５ｂ  底面
６  軸方向溝
７ａ，７ｂ，７ｎ    球状体（ボール、転動体）
８  円柱体（ニードルローラ、摺動体）
９  板バネ（弾性体）
９ａ  球状体側接触部（伝達部材側接触部）
９ｂ  溝面側接触部
９ｃ  付勢部
９ｄ  底部
１０  ストッパープレート
１１  軸方向予圧用弾性体
１２，１３  平板
１４  突起部
２０  保持器（ケージ）
１００  メンバ
１０１  アッパブラケット
１０２  ロアブラケット
１０３  ステアリングコラム
１０４  ステアリングシャフト
１０５  ステアリングホイール
１０６  ユニバーサルジョイント
１０７  ロアステアリングシャフト部
１０８  操舵軸継手
１０９  ピニオンシャフト
１１０  フレーム
１１１  弾性体
１１２  ステアリングラック軸
１１３  ステアリングラック支持部材
１２０  アッパステアリングシャフト部
【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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