(57)【要約】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は、雄軸の外周面と雌軸の内周面とに夫々形成した一列の軸方向溝の間に、弾性体を介して、介装された第１トルク伝達部材と、雄軸の外周面と雌軸の内周面とに夫々形成した他の一列の軸方向溝の間に、介装された第２トルク伝達部材とから成る。弾性体は、第１トルク伝達部材に接触する伝達部材側接触部と、当該伝達部材側接触部に対して、略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に、雄軸又は雌軸の軸方向溝の溝面に接触する溝面側接触部と、伝達部材側接触部と当該溝面側接触部を相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部と、を有し、伝達部材側接触部の剛性と、溝面側接触部の剛性とを異ならせてある。
2005002947.tif 000002
【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一列の軸方向溝の間に、弾性体を介して、介装された第１トルク伝達部材と、
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一列の軸方向溝の間に、介装された第２トルク伝達部材とから成り、
前記弾性体は、
前記第１トルク伝達部材に接触する伝達部材側接触部と、
当該伝達部材側接触部に対して、略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に、前記雄軸又は雌軸の軸方向溝の溝面に接触する溝面側接触部と、
前記伝達部材側接触部と当該溝面側接触部を相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部と、を有し、
前記伝達部材側接触部の剛性と、前記溝面側接触部の剛性とを異ならせ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、
前記第２トルク伝達部材は、前記両軸の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体で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】
前記弾性体の付勢部は、前記伝達部材側接触部と前記溝面側接触部との間で折曲した折曲形状であ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】
前記弾性体は、薄板のバネ鋼の一体成形品から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５】
前記伝達部材側接触部の表面硬さは、前記溝面側接触部から前記付勢部にかけての表面硬さより、高く設定してあ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６】
前記付勢部に、付勢力を軽減するための孔が形成してあ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７】
前記伝達部材側接触部の板厚は、前記溝面側接触部から前記付勢部にかけての板厚より、厚く設定してあ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８】
前記伝達部材側接触部は、略円弧形状に形成してあ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９】
所定角度間隔をおいて外周面に軸方向に延びて形成された第１と第２の軸方向溝を形成した雄軸と、
該雄軸に同心に配置され内周面に前記雄軸の第１および第２の軸方向溝に対応して軸方向に延びる第３および第４の軸方向溝を形成して前記雄軸に外嵌された雌軸と、
前記雄軸の第１軸方向溝と前記雌軸の第３軸方向溝との間に介装された第１トルク伝達部材と、
前記第１トルク伝達部材と前記雄軸の第１軸方向溝との間に介装された軸方向に延びる弾性体と、
前記雄軸の第２軸方向溝と前記雌軸の第４軸方向溝との間に介装された第２トルク伝達部材とから成り、
前記雄軸と前記雌軸とは相対回転不能にかつ摺動自在に嵌合されている車両のステアリングシャフトに組込まれる車両ステアリング用伸縮軸において、
前記弾性体は前記第１トルク伝達部材に接触する第１接触部と、前記雄軸の前記溝面に接触する第２接触部と、これら第１および第２の接触部を接続しかつ第１および第２の接触部が離間して上記各構成部品間を予圧接触状態に弾性する付勢部とを一体に形成して成り、
前記付勢部による予圧が前記第２接触部における前記第１トルク伝達部材に対する面圧の許容値を越えないように設定されていることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項１０】
前記雄軸の第１の軸方向溝は直径方向に対して線対象の溝側面とこれら溝側面を接続する溝底面とを有しており、
前記弾性体の前記第１接触部は前記第１トルク伝達部材にそれぞれ接触する伝達部材接触部から成り、
前記弾性体の前記第２接触部は前記溝側面にそれぞれ面接触する溝面側接触部から成り、
前記付勢部は前記伝達部材接触部と前記溝面側接触部とをそれぞれ外径側で接続してこれら両接触部を離間する方向に付勢しており、そして
前記弾性体はこれら伝達部材接触部と溝面側接触部とを内径側で接続する接続部をさらに一体に有していることを特徴とする請求項１０に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項１１】
前記第１トルク伝達部材は複数の球状転動体から成り、
第２トルク伝達部材はニードルローラから成ることを特徴とする請求項１０又は１１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】  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】  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。
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。
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。
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。
このようなことから、独国特許ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報、特開２００１−５０２９３号公報および特開２００１−１９３７３８号公報に開示の伸縮軸では、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。
しかしながら、これらの特許文献では、何れも転動体に予圧を与える為の弾性体と、転動体に接触するレース部分とを、それぞれ、異なる材質、形状のものを使っている。
その理由は、転動体に接触するレース部分は、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は、硬く強固な部材にする必要がある。それに対し、付勢力を発生するための弾性体は、バネのように、たわみ易い素材からなることが必要である。
このようなことから、上記独国特許文献ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報では、転動体に接触するレース部分を、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することになる。
また、上記独国特許文献ＤＥ３７３０３９３Ｃ２号公報には、レース部分と弾性体とが単一素材の板バネからなっている例も示されているが、板バネ同士をウェブでつないでいる為、形状が複雑になり、組立コストを招来することになる。また、上述したとおり、転動体を介してトルク伝達をするため、板バネは、転動体の接触面圧に耐えることと、付勢することとを両立することは、実用上困難である。
さらに、上記特開２００１−１９３７３８号公報においても、弾性体と、レース部分とが一体となっている例が示されているが、上記と同様に、転動体を介してトルク伝達をするため、板バネは、転動体の接触面圧に耐えることと、付勢することとを両立することは、実用上困難である。
【発明の開示】
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、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。
上記の目的を達成するため、本発明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、
前記弾性体は、
前記第１トルク伝達部材に接触する伝達部材側接触部と、
当該伝達部材側接触部に対して、略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に、前記雄軸又は雌軸の軸方向溝の溝面に接触する溝面側接触部と、
前記伝達部材側接触部と当該溝面側接触部を相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部と、を有し、
前記伝達部材側接触部の剛性と、前記溝面側接触部の剛性とを異ならせたことを特徴とする。
また、本発明の車両ステアリング用伸縮軸に於いて、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、
前記第２トルク伝達部材は、前記両軸の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体であることが好ましい。
さらに、本発明の車両ステアリング用伸縮軸に於いて、前記弾性体の付勢部は、前記伝達部材側接触部と前記溝面側接触部との間で折曲した折曲形状にすることができる。
さらに、本発明の車両ステアリング用伸縮軸に於いて、前記弾性体は、薄板のバネ鋼の一体成形品とすることができる。
さらに、本発明の車両ステアリング用伸縮軸に於いて、前記伝達部材側接触部の表面硬さは、前記溝面側接触部から前記付勢部にかけての表面硬さより、高く設定することができる。
さらに、本発明の車両ステアリング用伸縮軸に於いて、前記付勢部に、付勢力を軽減するための孔を形成することができる。
さらに、本発明の車両ステアリング用伸縮軸に於いて、前記伝達部材側接触部の板厚は、前記溝面側接触部から前記付勢部にかけての板厚より、厚く設定することができる。
さらに、本発明の車両ステアリング用伸縮軸に於いて、前記伝達部材側接触部は、略円弧形状に形成することができる。
【図面の簡単な説明】  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。
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。
図３は、図２のＸ−Ｘ線に沿った横断面図である。
図４Ａは、第１実施の形態に係る板バネの斜視図であり、図４Ｂは、第１実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図であり、図４Ｃは、第１実施の形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。
図５は、図２のＸ−Ｘ線に沿った横断面図であって、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横断面図である。
図６Ａは、第２実施の形態に係る板バネの斜視図であり、図６Ｂは、第２実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図であり、図６Ｃは、第２実施の形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。
図７は、図２のＸ−Ｘ線に沿った横断面図であって、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横断面図である。
図８Ａは、第３実施の形態に係る板バネの斜視図であり、図８Ｂは、第３実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図であり、図８Ｃは、第３実施の形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。
図９は、図２のＸ−Ｘ線に沿った横断面図であって、本発明の第４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
図１０Ａは、第４実施の形態に係る板バネの斜視図であり、図１０Ｂは、第４実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図であり、図１０Ｃは第４実施形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。
【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。
（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。
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、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を含むアッパステアリングシャフト部１２０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。
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。
（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。
図３は、図２のＸ−Ｘ線に沿った横断面図である。
図４Ａは、第１実施の形態に係る板バネの斜視図であり、図４Ｂは、第１実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図であり、図４Ｃは、第１実施の形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。
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。
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。
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である転動体またはボール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。
雄軸１の軸方向溝３は、直径に対して線対称であって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。
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。
この板バネ９は、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を外径側で接続しかつ相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部９ｃと、内径側に軸方向溝３の底面３ｂに対向した底部９ｄと、を一体に有している。
この付勢部９ｃは、略Ｕ字形状であり、その底部が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。
このように本実施形態において、板バネ９は球状体７に接触する接触部９ａと予圧を発生するための付勢部９ｃとを一体に有しているため、接触部９ａの球状体８に対する接触面圧が高くなり過ぎない様、予圧をコントロールすることが肝要である。このため、本実施形態では、板バネ９には、付勢部９ｃにより発生する予圧（すなわち、雄軸１を雌軸２に対して相対回転される時に付勢部９ｃにより発生する荷重）が球状体７に対する接触部９ａによる面圧の許容値を越えない様な構造に設定されている。
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。
雄軸１の軸方向溝４と、これに対応する雌軸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（本明細書中摺動体もしくはニードルローラとも言う）が微小隙間をもって介装してある。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。
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、皿バネから成る軸方向予圧用弾性体１１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。
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。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。
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。
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。
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。
さらに、雄軸１の突起部１４は、球状体７，円柱体８と軸方向に並んでいることから、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。
さらに、雄軸１の突起部１４は、球状体７，円柱体８と軸方向に並んでいることから、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。
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。
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、トルク非伝達時は、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
また、板バネ９は、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。
この付勢部９ｃは、略Ｕ字形状で底部が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。
さて、本第１実施の形態では、図３及び図４Ａに示すように、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、表面硬さが低く（ＨＲＣ３０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４Ａ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。
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。
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。
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。なお、以下に示す実施の形態も、全てこのバランスを取るために発明した構造である。
本実施形態では、このように板バネ９の予圧バランスをとるため、板バネ９の球状体接触部９ａの剛性を溝面側接触部９ｂの剛性より高くしている。
以上から、本実施の形態によれば、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。
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。
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。
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。
次に、図４Ｂは、第１実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図である。
本変形例では、板バネ９のカールした部分である付勢部９ｃには、付勢力を軽減するための複数個の孔２１が軸方向に並べて穿設してあり、板バネ９をたわみ易くしている。
これにより、球状体７との接触点に過大な応力が掛からないようにしている。すなわち、トルクが負荷された時に、球状体７が回転方向に相対移動するが、その時に、カール部である付勢部９ｃがたわみやすくなっていることから、球状体７との接触点には、過大な応力が掛かることがない。なお、表面硬さは、全体的に均一であっても、上記第１実施の形態と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
次に、図４Ｃは、第１実施の形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。
球状体側接触部９ａと底面９ｄとの間に形成される板バネ９の根元の曲げＲ部には、付勢力を軽減するための複数個の孔２２が軸方向に並べて穿設してあり、板バネ９をたわみ易くしている。
これにより、球状体７との接触点に過大な応力が掛からないようにしている。すなわち、トルクが負荷される前（この時組立られることにより生じる予圧によって、板バネ９の接触点には応力が発生している）に、板バネ９の曲げＲ部の孔２２を設けた箇所が撓み易くなっていることから、組立時に、板バネ９の球状体７との接触点には、過大な応力が掛かることがない。なお、表面硬さは、全体的に均一であっても、上記第１実施の形態と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
（第２実施の形態）
図５は、図２のＸ−Ｘ線に沿った横断面図であって、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横断面図である。
図６Ａは、第２実施の形態に係る板バネの斜視図であり、図６Ｂは、第２実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図であり、図６Ｃは、第２実施の形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。
図５及び図６Ａに示すように、本第２実施の形態では、上記第１実施の形態に対して、球状体７に接触する球状体側接触部９ａの板厚は、溝面側接触部９ｂから付勢部９ｃにかけての板厚より、厚く設定してある。このように、本第２実施形態では、板バネ９の球状体側接触部９ａと溝面側９ｂとの板厚の差により両者の剛性を異ならせて上述した予圧バランスをとっている。なお、表面硬さは、全体的に均一であっても、上記第１実施の形態と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
以上から、本実施の形態によれば、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。
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。
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。
次に、図６Ｂは、第２実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図である。本変形例では、板バネ９の付勢部９ｃであるカール部には、付勢力を軽減するための複数個の孔２１が軸方向に並べて穿設してあり、板バネ９をたわみ易くしている。これにより、球状体７との接触点に過大な応力が掛からないようにしている。すなわち、トルクが負荷された時に、球状体７が回転方向に相対移動するが、その時に、付勢部９ｃ（カール部）がたわみやすくなっていることから、球状体７との接触点には、過大な応力が掛かることがない。なお、表面硬さは、全体的に均一であっても、上記第１実施の形態と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
次に、図６Ｃは、第２実施の形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。球状体側接触部９ａと底面９ｄとの間に形成される、板バネ９の根元の曲げＲ部には、付勢力を軽減するための複数個の孔２２が軸方向に並べて穿設してあり、板バネ９をたわみ易くしている。これにより、球状体７との接触点に過大な応力が掛からないようにしている。すなわち、トルクが負荷される前（組立られることにより生じる予圧によって、板バネ９の接触点には応力が発生する）に、板バネ９の曲げＲ部の孔２２を設けた箇所が撓み易くなっていることから、組立時に、板バネ９の球状体７との接触点には、過大な応力が掛かることがない。なお、表面硬さは、全体的に均一であっても、上記第１実施の形態と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
（第３実施の形態）
図７は、図２のＸ−Ｘ線に沿った横断面図であって、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横断面図である。
図８Ａは、第３実施の形態に係る板バネの斜視図であり、図８Ｂは、第３実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図であり、図８Ｃは、第３実施の形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。
図７及び図８Ａに示すように、本第３実施の形態では、上記第１実施の形態に対して、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。本第３実施形態では、球状体接触部９ａを略円弧状に形成することにより、略平面状の溝面側接触部９ｂより高くしている。なお、表面硬さは、全体的に均一であっても、上記第１実施の形態と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
以上から、本実施の形態によれば、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。
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。
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。
次に、図８Ｂは、第３実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図である。本変形例では、板バネ９の付勢部９ｃであるカール部には、付勢力を軽減するための複数個の孔２１が軸方向に並べて穿設してあり、板バネ９をたわみ易くしている。これにより、球状体７との接触点に過大な応力が掛からないようにしている。すなわち、トルクが負荷された時に、球状体７が回転方向に相対移動するが、その時に、付勢部９ｃ（カール部）がたわみやすくなっていることから、球状体７との接触点には、過大な応力が掛かることがない。なお、表面硬さは、全体的に均一であっても、上記第１実施の形態と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
次に、図８Ｃは、第３実施の形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。球状体側接触部９ａと底面９ｄとの間に形成される、板バネ９の根元の曲げＲ部には、付勢力を軽減するための複数個の孔２２が軸方向に並べて穿設してあり、板バネ９をたわみ易くしている。これにより、球状体７との接触点に過大な応力が掛からないようにしている。すなわち、トルクが負荷される前（この時組立られることにより生じる予圧によって、板バネ９の接触点には応力が発生している）に、板バネ９の曲げＲ部の孔２２を設けた箇所が撓み易くなっていることから、組立時に、板バネ９の球状体７との接触点には、過大な応力が掛かることがない。なお、表面硬さは、全体的に均一であっても、上記第１実施の形態と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
（第４実施の形態）
図９は、図２のＸ−Ｘ線に沿った横断面図であって、本発明の第４実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の横断面図である。
図１０Ａは、第４実施の形態に係る板バネの斜視図であり、図１０Ｂは、第４実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図であり、図１０Ｃは、第４実施の形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。
図９及び図１０Ａに示すように、本第４実施の形態では、上記第１実施の形態に対して、球状体７に接触する球状体側接触部９ａの板厚は、溝面側接触部９ｂから付勢部９ｃにかけての板厚より、厚く設定してあると共に、球状体７と接触する面を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、上記第１実施の形態と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
以上から、本実施の形態によれば、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。
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。
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。
次に、図１０Ｂは、第４実施の形態の第１変形例に係る板バネの斜視図である。本変形例では、板バネ９の付勢部９ｃであるカール部には、付勢力を軽減するための複数個の孔２１が軸方向に並べて穿設してあり、板バネ９をたわみ易くしている。これにより、球状体７との接触点に過大な応力が掛からないようにしている。すなわち、トルクが負荷された時に、球状体７が回転方向に相対移動するが、その時に、カール部である付勢部９ｃがたわみやすくなっていることから、球状体７との接触点には、過大な応力が掛かることがない。なお、表面硬さは、全体的に均一であっても、上記第１実施の形態と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
次に、図１０Ｃは、第４実施の形態の第２変形例に係る板バネの斜視図である。球状体側接触部９ａと底面９ｄとの間に形成される、板バネ９の根元の曲げＲ部には、付勢力を軽減するための複数個の孔２２が軸方向に並べて穿設してあり、板バネ９をたわみ易くしている。これにより、球状体７との接触点に過大な応力が掛からないようにしている。すなわち、トルクが負荷される前（この時組立られることにより生じる予圧によって、板バネ９の接触点には応力が発生している）に、板バネ９の曲げＲ部の孔２２を設けた箇所が撓み易くなっていることから、組立時に、板バネ９の球状体７との接触点には、過大な応力が掛かることがない。なお、表面硬さは、全体的に均一であっても、上記第１実施の形態と同様に部分的に硬さを変更しても良い。
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。
以上説明したように、弾性体は、第１トルク伝達部材に接触する伝達部材側側接触部と、軸方向溝に接触する溝面側接触部との間に、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、第１トルク伝達部材と弾性体の接触部に発生する応力を緩和することができ、永久変形による弾性体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。
さらに、弾性体は、撓み量を十分に確保することができると共に、第１トルク伝達部材及び弾性体には、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、第１トルク伝達部材及び弾性体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。
さらに、第１トルク伝達部材との接触点は、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、第２トルク伝達部材が主としてトルク伝達を行うので、雄軸、雌軸、弾性体、第１トルク伝達部材間に更に過大な応力が発生しない構造となっている。
従って、弾性体での過大な応力発生を防止して、弾性体のへたりを防止し、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、弾性体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。
【図１】
2005002947.tif 000003
【図２】
2005002947.tif 000004
【図３】
2005002947.tif 000005
2005002947.tif 000006
【図５】
2005002947.tif 000007
2005002947.tif 000008
【図７】
2005002947.tif 000009
2005002947.tif 000010
【図９】
2005002947.tif 000011
2005002947.tif 000012
【国際調査報告】
2005002947.tif 000013
2005002947.tif 000014
2005002947.tif 000015
2005002947.tif 000016