(57)【要約】【課題】長期に異音発生を抑制できる安価なスプライン伸縮軸を提供すること。【解決手段】中間軸５（スプライン伸縮軸）が、内スプライン４１を有する筒状の外軸４０と、内軸５０とを備える。内軸５０は、軸方向Ｘ１に分割された第１分割体５１と第２分割体５２とを含む。各分割体５１，５２の外スプライン５３，５４が、内スプライン４１に嵌合する。外軸４０に収容されたねじりコイルばね６０（弾性部材）が、両分割体５１，５２を回転方向Ｚ１に連結する。ねじりコイルばね６０は、両分割体５１，５２の位相をずらす方向の付勢力を両分割体５１，５２に付与し、両スプライン４１；５１，５２間の隙間を常にゼロに維持する。【選択図】図２
2013185686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内スプラインを有する筒状の外軸と、
前記内スプラインに噛み合う外スプラインをそれぞれ有し、軸方向に分割された複数の分割体を含む内軸と、
前記外軸に収容されて前記複数の分割体を回転方向に連結し、前記複数の分割体の位相をずらす方向の付勢力を発生する弾性部材と、を備えたスプライン伸縮軸。
【請求項２】
請求項１において、前記弾性部材は、前記回転方向にねじられた状態のねじりコイルばねを含むスプライン伸縮軸。
【請求項３】
請求項１または２において、前記弾性部材の初期トルクは、スプライン伸縮軸の最大伝達トルクよりも大きくされているスプライン伸縮軸。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、隣接する分割体の端面に設けられた凸部が、前記隣接する分割体の端面に設けられた凹部に嵌合されているスプライン伸縮軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプライン伸縮軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や産業機械に用いられるスプライン伸縮軸では、内軸と外軸を軸方向に摺動させる関係上、内外のスプライン間に周方向（回転方向）の隙間を設ける必要がある。しかしながら、その隙間に起因して、歯打ち音による異音が発生するという問題がある。
特許文献１では、内外のスプラインに樹脂被膜を施す技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３８５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、内外のスプライン間の隙間の管理を厳密にする必要があり、製造コストが高くなる。
また、長期に使用して樹脂被膜が摩耗すると、内外のスプライン間の周方向の隙間が増大し、異音（歯打ち音）が発生するおそれがある。
そこで、本発明の目的は、長期に異音発生を抑制することができる安価なスプライン伸縮軸を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、内スプライン（４１）を有する筒状の外軸（４０）と、前記内スプラインに噛み合う外スプライン（５３，５４；１５３，１５４）をそれぞれ有し、軸方向（Ｘ１）に分割された複数の分割体（５１，５２；１５１，１５２）を含む内軸（５０；１５０）と、前記外軸に収容されて前記複数の分割体を回転方向（Ｚ１）に連結し、前記複数の分割体の位相をずらす方向の付勢力を発生する弾性部材（６０）と、を備えたスプライン伸縮軸（５）を提供する。
【０００６】
なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
また、請求項２のように、前記弾性部材は、前記回転方向にねじられた状態のねじりコイルばね（６０）を含んでいてもよい。
【０００７】
また、請求項３のように、前記弾性部材の初期トルクは、スプライン伸縮軸の最大伝達トルクよりも大きくされていてもよい。
また、請求項４のように、隣接する分割体の端面（１５１ｂ）に設けられた凸部（１５５）が、前記隣接する分割体の端面（１５２ｂ）に設けられた凹部（１５６）に嵌合されていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、弾性部材の付勢力が、内軸を構成する複数の分割体の位相を相互にずらすように働いている。したがって、長期の使用によって、両スプラインが摩耗した場合にも、その摩耗の量に応じて複数の分割体の位相ずれの量を増大させて、両スプライン間の隙間をゼロに維持することができる。その結果、長期にわたって異音（歯打ち音）の発生を抑制することができる。しかも、両スプラインの隙間を管理を厳密に行う必要がなく、製造コストを安くすることができる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、弾性部材として、ねじりコイルばねを用いて、長期に安定したねじりトルクを発生させることができる。
請求項３の発明によれば、内軸の複数の分割体を、常にトルク伝達に寄与させることができる。偏摩耗の発生を抑制して、耐久性を向上することができる。
請求項４の発明によれば、隣接する分割体が、軸方向に凹凸結合しているので、スプライン伸縮軸全体としての曲げ剛性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態のスプライン伸縮軸が適用された車両用操舵装置の概略構成図である。
【図２】スプライン伸縮軸としての中間軸の一部破断側面図である。
【図３】中間軸の内軸の要部の拡大断面図である。
【図４】内軸の第１分割体を基準とした第２分割体の位相ずれを示す模式図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う、中間軸の拡大断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う、中間軸の拡大断面図である。
【図７】本発明の別の実施形態のスプライン伸縮軸（中間軸）に用いる内軸の要部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態のスプライン伸縮軸が適用された中間軸を有する車両用操舵装置の概略構成図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結された操舵軸３と、操舵軸３に自在継手４を介して連結されたスプライン伸縮軸としての中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有する転舵軸としてのラック軸８とを備えている。
【００１２】
ピニオン軸７およびラック軸８を含むラックアンドピニオン機構によって、転舵機構Ａ１が構成されている。ラック軸８は、車体側部材９に固定されたハウジング１０によって、車両の左右方向に沿う軸方向（紙面とは直交する方向）に移動可能に、支持されている。ラック軸８の各端部は、図示していないが、対応するタイロッドおよび対応するナックルアームを介して対応する転舵輪に連結されている。
【００１３】
操舵軸３は、同軸上に連結された第１操舵軸１１と第２操舵軸１２とを備えている。第１操舵軸１１は、スプライン結合を用いて、同伴回転可能に且つ軸方向に相対摺動可能に嵌合されたアッパーシャフト１３およびロアーシャフト１４を有している。アッパーシャフト１３およびロアーシャフト１４の何れか一方が内軸を構成し、他方が筒状の外軸を構成している。
【００１４】
また、第２操舵軸１２は、ロアーシャフト１４と同伴回転可能に連結された入力軸１５と、自在継手４を介して中間軸５に連結された出力軸１６と、入力軸１５および出力軸１６を相対回転可能に連結するトーションバー１７とを有している。
操舵軸３は、車体側部材１８，１９に固定されたステアリングコラム２０によって、図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。
【００１５】
ステアリングコラム２０は、軸方向に相対移動可能に嵌め合わされた筒状のアッパージャケット２１および筒状のロアージャケット２２と、ロアージャケット２２の軸方向下端に連結されたハウジング２３とを備えている。ハウジング２３内には、操舵補助用の電動モータ２４の動力を減速して出力軸１６に伝達する減速機構２５が収容されている。
減速機構２５は、電動モータ２４の回転軸（図示せず）と同行回転可能に連結された駆動ギヤ２６と、駆動ギヤ２６に噛み合い出力軸１６と同伴回転する被動ギヤ２７とを有している。駆動ギヤ２６は例えばウォーム軸からなり、従動ギヤ２７は例えばウォームホイールからなる。
【００１６】
ステアリングコラム２０は、車両後方側のアッパーブラケット２８および車両前方側のロアーブラケット２９を介して車体側部材１８，１９に固定されている。アッパーブラケット２８は、図示しないコラムブラケットを介してステアリングコラム２０のアッパージャケット２１に固定可能とされている。アッパーブラケット２８は、車体側部材１８から下方に突出する固定ボルト（スタッドボルト）３０と、当該固定ボルト３０に螺合するナット３１と、アッパーブラケット２８に離脱可能に保持されたカプセル３２とを用いて、車体側部材１８に固定されている。
【００１７】
ロアーブラケット２９は、ステアリングコラム２０のハウジング２３に固定されている。また、ロアーブラケット２９は、車体側部材１９から突出する固定ボルト（スタッドボルト）３３と当該固定ボルト３３に螺合するナット３４とを用いて、車体側部材１９に固定されている。
図１および図２を参照して、スプライン伸縮軸としての中間軸５は、筒状の外軸４０と内軸５０とを軸方向Ｘ１に沿って摺動可能に且つトルク伝達可能にスプライン嵌合させて形成されている。外軸４０および内軸５０の何れか一方がアッパーシャフトを構成し、他方がロアーシャフトを構成する。
【００１８】
本実施形態では、外軸４０がアッパーシャフトとして自在継手４に連結されており、内軸５０がロアーシャフトとして自在継手６に連結されている。外軸４０と内軸５０との間には、グリース等の潤滑剤が介在していてもよい。これにより、外軸４０および内軸５０が軸方向Ｘ１に相対移動するときの摺動抵抗を低減することができる。
本実施形態では、スプライン伸縮軸を中間軸５に適用した場合に則して説明するが、本発明のスプライン伸縮軸を第１操舵軸１１に適用し、第１操舵軸１１にテレスコピック調整機能や衝撃吸収機能を果たさせるようにしてもよい。また、本実施形態では、車両用操舵装置１が電動パワーステアリング装置である場合に則して説明するが、本発明のスプライン伸縮軸をマニュアルステアリングの車両用操舵装置に適用するようにしてもよい。
【００１９】
図２および拡大断面図である図３に示すように、外軸４０は、その内周４０ａに、内スプライン４１を有している。内軸５０は、軸方向Ｘ１に分割された第１分割体５１と第２分割体５２とにより構成されている。各分割体５１，５２の外周５１ａ，５２ａ（内軸５０の外周に相当）には、内スプライン４１に噛み合う外スプライン５３，５４が、それぞれ形成されている。すなわち、内軸５０の各分割体５１，５２が、ともに外軸４０に対してスプライン嵌合している。
【００２０】
外軸４０内で、第１分割体５１の端面５１ｂと第２分割体５２の端面５２ｂとが、軸方向Ｘ１に対向している。外軸４０内には、弾性部材としての金属製のねじりコイルばね６０が収容されている。ねじりコイルばね６０は、両端面５１ｂ，５２ｂの間に、回転方向Ｚ１にねじられた状態で、すなわち初期トルクＴ１が負荷された状態で介在している。
内軸５０の第１分割体５１と第２分割体５２とは、弾性部材としてのねじりコイルばね６０を介して、回転方向Ｚ１に連結されている。具体的には、ねじりコイルばね６０の一端６１が、第１分割体５１の端面５１ｂに設けられた係合孔５１ｃに係合している。ねじりコイルばね６０の他端６２が、第２分割体５２の端面５２ｂに設けられた係合孔５２ｃに係合している。これにより、両分割体５１，５２との間に、ねじりコイルばね６０を介してトルク伝達が可能となっないる。
【００２１】
また、ねじりコイルばね６０は、第１分割体５１と第２分割体５２に対して、第１分割体５１と第２分割体５２の位相をずらす付勢力を付与している。
略図である図４を参照して、外軸４０内に組み込まれる前の自由状態での内軸５０において、第１分割体５１に対する第２分割体５２の位相ずれを角度θ１とする。その内軸５０を外軸４０に組み込むと、第１分割体５１に対する第２分割体５２の位相ずれは、角度θ２（θ２は、ゼロまたはゼロに近い値）となる。すなわち、組込み状態での、ねじりコイルばね６０は、自由状態から、角度θ１と角度θ２との差分に相当する角度（θ１−θ２）で、ねじられることになる。
【００２２】
ねじりコイルばね６０は、その角度（θ１−θ２）に相当するねじりを戻そうとする反発力〔位相ずれを角度θ１に戻そうとする反発力〕を両分割体５１，５２に付与する。すなわち、ねじりコイルばね６０は、第１分割体５１と第２分割体５２を、互いに反対方向に、初期トルクＴ１（図５、図６を参照）で回転付勢している。
これにより、図５および図６に示すように、一対の歯面５３ａ，５３ｂを有する第１外スプライン５３と、一対の歯面５４ａ，５４ｂを有する第２外スプライン５４とは、回転方向に関して互いに反対側の歯面５３ａ，５４ｂで、内スプライン４１の対応する歯面に接触している。
【００２３】
また、外軸４０内で両分割体５１，５２を連結した状態のねじりコイルばね６０の初期トルクＴ１（図５および図６参照）は、スプライン伸縮軸としての中間軸５の最大伝達トルクＴＭＡＸ（図示せず）よりも大きくされている（Ｔ１＞ＴＭＡＸ）。
本実施形態によれば、弾性部材（ねじりコイルばね６０）の付勢力が、内軸５０を構成する両分割体５１，５２の位相を相互にずらす方向に働いている。したがって、長期の使用によって、両スプライン４１；５１，５２が摩耗した場合に、その摩耗量に応じて両分割体５１，５２の位相ずれの量を増大させる。これにより、長期にわたって、両スプライン４１；５１，５２間の隙間をゼロに維持することができるので、長期にわたって異音（歯打ち音）の発生を抑制することができる。しかも、両スプライン４１；５１，５２の隙間を管理を厳密に行う必要がなく、製造コストを安くすることができる。
【００２４】
また、弾性部材として、ねじりコイルばね６０を用いて、長期に安定したねじりトルクを発生させることができる。
また、ねじりコイルばね６０の初期トルクＴ１が、スプライン伸縮軸としての中間軸５の最大伝達トルクＴＭＡＸよりも大きくされているので、内軸５０の複数の分割体５１，５２を、常にトルク伝達に寄与させることができる。これにより、偏摩耗の発生を抑制して、耐久性を向上することができる。
【００２５】
次いで、図７は本発明の別の実施形態のスプライン伸縮軸に用いる内軸１５０を示している。本実施形態が図３の実施形態と異なるのは、内軸１５０の第１分割体１５１の端面１５１ｂに設けられた軸方向の凸部１５５が、内軸１５０の第２分割体１５２の端面１５２ｂに設けられた軸方向の凹部１５６に嵌合されていることである。
また、第１分割体１５１の外周１５ａには、第１外スプライン１５３が形成され、第２分割体１５２の外周１５２ａには、第２外スプライン１５４が形成されている。圧縮コイルばね６０の一端６１は、凸部１５５に設けられた係合孔１５１ｃに係止され、圧縮コイルばね６０の他端６２は、凹部１５６に設けられた係合孔１５２ｃに係止されている。
【００２６】
図示していないが、凸部１５５の断面形状および凹部１５６の断面形状が、円形状であってもよい。また、凹部１５６の断面形状が矩形であり、凸部１５５の断面形状が小判形形状であってもよい。本実施形態の構成要素において、図３の実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図３の実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。
本実施形態によれば、図３の実施形態と同じ作用効果を奏することができる。しかも、内軸１５０の両分割体１５１，１５２が、軸方向Ｘ１に凹凸結合しているので、中間軸５全体としての曲げ剛性を高くすることができる。
【００２７】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、弾性部材（ねじりコイルばね６０）の初期トルクＴ１が、スプライン伸縮軸（中間軸５）の最大伝達トルクＴＭＡＸ以下であってもよい（Ｔ１≦ＴＭＡＸ）。その場合においても、長期にわたって異音（歯打ち音）の発生を抑制することができる。      
また、弾性部材として、ねじりコイルばねに変えて、棒状の弾性部材（トーションバー）を用いてもよい。また、内軸を構成する分割体を３つ設けてもよい。その他、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００２８】
１…車両用操舵装置、３…操舵軸、５…中間軸（スプライン伸縮軸）、４０…外軸、４０ａ…内周、４１…内スプライン、５０…内軸、５１…第１分割体、５１ａ…外周、５１ｂ…端面、５１ｃ…係合孔、５２…第２分割体、５２ａ…外周、５２ｂ…端面、５２ｃ…係合孔、５３…第１外スプライン、５４…第２外スプライン、６０…ねじりコイルばね（弾性部材）、６１…一端、６２…他端、１５０…内軸、１５１…第１分割体、１５１ａ…外周、１５１ｂ…端面、１５２…第２分割体、１５２ａ…外周、１５２ｂ…端面、１５３…第１外スプライン、１５４…第２外スプライン、１５５…凸部、１５６…凹部、θ１，θ２…（位相ずれの）角度、Ｔ１…初期トルク、Ｘ１…軸方向、Ｚ１…回転方向
【図１】
2013185686.tif 000003
【図２】
2013185686.tif 000004
【図３】
2013185686.tif 000005
【図４】
2013185686.tif 000006
【図５】
2013185686.tif 000007
【図６】
2013185686.tif 000008
【図７】
2013185686.tif 000009