(57)【要約】【課題】緩衝材３５の一部に形成した各楔状部分４１、４１を、インナーシャフト３３の外周面とアウターシャフト３４の内周面との間に存在する各楔状空間４０、４０内で、これら各楔状空間４０、４０の円周方向に関する幅が狭くなる方向に効率良く付勢できる構造を実現する。【解決手段】上記インナーシャフト３３の外周面に形成した各突条３６、３６の円周方向両側面３８、３８を、互いに平行に形成すると共に、これら各突条３６、３６の中心線の方向と両シャフト３３、３４の径方向とを一致させる。そして、上記両側面３８、３８と、上記アウターシャフト３４の内周面に形成した各凹溝３７、３７の円周方向両側面３９、３９との間で、上記各楔状空間４０、４０を構成する。これら各楔状空間４０、４０内に配置する上記各楔状部分４１、４１を径方向外方に付勢し、これら各楔状部分４１、４１を上記両側面３８、３８に沿って付勢する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面の円周方向複数個所に、径方向外方に突出するインナー側突条と径方向内方に凹むインナー側凹溝とのうちの何れかであるインナー側係合部を軸方向に設けたインナーシャフトと、このインナーシャフトを挿入自在で、内周面の円周方向複数個所で上記各インナー側係合部と整合する位置に、上記各インナー側突条がそれぞれ進入可能なアウター側凹溝と上記各インナー側凹溝にそれぞれ進入可能なアウター側突条とのうちの何れかであるアウター側係合部を軸方向に設けたアウターシャフトと、これらインナーシャフトとアウターシャフトとの間に存在する緩衝材とを備え、このインナーシャフトをこのアウターシャフト内に挿入した状態で、これら両シャフト同士の間で上記緩衝材を介して回転の伝達が可能で、且つ、これら両シャフト同士が互いに軸方向に摺動可能である伸縮軸に於いて、上記各インナー側係合部の円周方向に関する両側面と、上記各アウター側係合部の円周方向に関する両側面とのうち、何れか一方の両側面を、互いに平行に形成すると共に、当該係合部の中心線の方向と上記両シャフトの径方向とを一致させ、他方の両側面を、これら両シャフトの径方向一方に向かう程、円周方向に関して対向する面との隙間が狭くなる方向に傾斜した状態で形成する事により、上記一方の両側面と他方の両側面とのうち、円周方向に関して互いに対向する側面同士の間部分で、それぞれ楔状空間を構成しており、上記緩衝材の円周方向複数個所に設けた、上記両シャフトの径方向一方に向かう程円周方向に関する厚さが小さくなる楔状部分を、上記各楔状空間にそれぞれ配置しており、上記両シャフトのうちの何れか一方のシャフトと上記緩衝材との間に、上記各楔状部分のうちの少なくとも何れかの楔状部分を径方向一方に付勢する弾性体を設け、この弾性体の弾力により、この楔状部分の両面を、上記楔状空間を構成する両側面に押し付けている事を特徴とする伸縮軸。
【請求項２】
各インナー側係合部の円周方向に関する両側面と、各アウター側係合部の円周方向に関する両側面とのうち、円周方向に関して互いに対向する側面同士が成す角度が、インナーシャフトとアウターシャフトとの間で回転トルクが作用した場合に、緩衝材を構成する楔状部分が、楔状空間内をこの楔状空間を構成する側面に沿って、両シャフトの径方向に移動を開始する角度である摩擦角よりも小さい、請求項１に記載した伸縮軸。
【請求項３】
緩衝材は、各インナー側係合部の両側面と、各アウター側係合部の両側面との間にそれぞれ存在する１対の楔状空間に配置した、１対の楔状部分同士を、上記インナー側、アウター側各係合部の径方向端面同士の間の隙間に配置した連続部を介して連続させており、この連続部と、上記インナー側、アウター側各係合部の径方向端面のうち、円周方向に関する両側面が互いに平行に形成された各係合部の端面との間に弾性体を配置し、上記連続部をこの弾性体で付勢する事により、上記両楔状部分を両シャフトの径方向一方に付勢している、請求項１又は請求項２に記載した伸縮軸。
【請求項４】
弾性体が、両シャフトの軸方向に関して長い板材を、この板材の長さ方向に関して、厚さ方向に交互に逆方向に曲げる事により波形状に形成したものであり、緩衝材と、インナー側、アウター側各係合部の径方向端面のうちの何れかの端面との間に、上記板材の曲げた部分が弾性的に伸びる方向に圧縮した状態で配置されている、請求項３に記載した伸縮軸。
【請求項５】
緩衝材の一部で楔状部分に隣接する部分が、他の部分よりも剛性が低い、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した伸縮軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る伸縮軸は、例えば、自動車のステアリング装置を構成するステアリングシャフトや中間シャフト等、回転トルクを伝達自在で、且つ、軸方向に伸縮可能なシャフトとして使用する。特に、本発明は、インナーシャフトとアウターシャフトとのがたつきを防止するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のステアリング装置を構成し、端部にステアリングホイールを設けたステアリングシャフトや、このステアリング装置の一部で１対の自在継手同士の間に存在する中間シャフトを、衝突時等、軸方向の衝撃が加わった場合に全長が縮まる構造とする技術が、従来から知られている。又、上記ステアリングシャフトを、軸方向の伸縮を自在として、運転者の体格に応じて上記ステアリングホイールの位置を調節する、所謂テレスコピック機能を有する構造も、従来から知られている。この様なステアリングシャフトや中間シャフトに適用する構造として、回転力の伝達を自在で、且つ、軸方向に伸縮可能な伸縮軸が、例えば、特許文献１〜３に記載されている様に、従来から知られている。
【０００３】
これら各特許文献１〜３に記載された構造の場合、伸縮軸を伸縮させる為にこの伸縮軸を構成するインナーシャフトとアウターシャフトとの相対変位を円滑に行なうと共に、これら両シャフト同士のがたつきを防止し、回転伝達時に異音が生じる事を防止すべく、これら両シャフト同士の間に緩衝材（スリーブ）を設けている。このうちの特許文献１に記載された構造を、図１０に示す。この図１０に示す伸縮軸１は、インナーシャフト２の外周面とアウターシャフト３の内周面との間に、合成樹脂製のスリーブ４を配置している。又、これら両周面同士の間で円周方向複数個所には、隙間５、５が存在する。上記スリーブ４は、上記両シャフト２、３同士の間でトルクを伝達する場合に、上記各隙間５、５内で弾性変形可能である。これにより、適切な遊びを確保しつつトルク伝達を可能としている。
【０００４】
一方、特許文献２に記載された伸縮軸１ａの場合、図１１に示す様に、インナーシャフト２ａの外周面とアウターシャフト３ａの内周面との間にスリーブ４ａを配置すると共に、このスリーブ４ａの外周面の一部とこのアウターシャフト３ａの内周面の一部との間に、互いに離れる方向に押圧される１対の楔状部材６、６を設けている。即ち、上記スリーブ４ａの外周面の一部と上記アウターシャフト３ａの内周面の一部との間に、楔状の空間を形成し、この空間内に上記両楔状部材６、６を配置すると共に、これら両楔状部材６、６同士の間にばね７を圧縮した状態で配置している。そして、このばね７の弾性により、上記楔状部材６、６を上記空間の幅が小さくなる方向にそれぞれ押し付け、上記スリーブ４ａの外周面の一部と上記アウターシャフト３ａの内周面の一部とに、これら両面同士が離れる方向の力を付与している。これにより、上記インナーシャフト２ａと上記アウターシャフト３ａとの間でがたつきが生じる事を防止している。
【０００５】
又、特許文献３に記載された伸縮軸１ｂの場合、図１２に示す様に、インナーシャフト２ｂの外周面とアウターシャフト３ｂの内周面との間の一部に楔状の空間を設け、この空間内に、スリーブ４ｂの円周方向複数個所に設けた楔状部分８、８を配置している。そして、これら各楔状部分８、８をばね９、９により、上記空間の幅が狭くなる方向に押圧している。これにより、やはり、上記インナーシャフト２ｂと上記アウターシャフト３ｂとの間でがたつきが生じる事を防止している。
【０００６】
上述した各特許文献１〜３に記載された構造のうち、特許文献１に記載された構造の場合、両シャフト２、３同士のがたつきを防止する為には、これら両シャフト２、３同士の隙間とスリーブ４の厚さとの関係を適切に規制する必要があり、加工精度が要求される。又、このスリーブ４が、上記両シャフト２、３の周面との摺接により擦り減って、厚さが小さくなった場合、これら両シャフト２、３同士の間のがたつきを防止できない。これに対して特許文献２、３に記載された構造の場合、楔状部材６、６或は楔状部分８、８を、スリーブ４ａの外周面の一部とアウターシャフト３ａの内周面の一部との間に、或は、インナーシャフト２ｂの外周面の一部とアウターシャフト３ｂの内周面の一部との間に存在する楔状の空間に、これら両周面の一部と弾性的に当接させた状態で配置している。この為、スリーブ４ａ、４ｂの厚さが小さくなっても、上記両シャフト２ａ、３ａ（或は２ｂ、３ｂ）同士の間のがたつきが大きくなる事を防止できる。
【０００７】
この様な特許文献２、３に記載された構造のうち、特許文献２に記載された構造の場合、回転トルクの伝達を可能とすべく、両シャフト２ａ、３ａを断面略三角形状に形成して、インナーシャフト２ａとアウターシャフト３ａとの間での動力伝達を、互いに対向する３つの面同士の間で行なっている。但し、上記特許文献２に記載された構造の場合、上記両楔状部材６、６により押圧されるのは、このうちの１つの面同士のみである。この為、上記両シャフト２ａ、３ａ同士の間のがたつきを防止する為には、上記両楔状部材６、６による押圧力を十分に大きくする必要があるが、これら両楔状部材６、６による押圧力を大きくし過ぎる（即ち、ばね７の弾性力を強くし過ぎる）と、上記両シャフト２ａ、３ａ同士の摺動抵抗が大きくなり、伸縮軸１ａの伸縮時の作動性が悪くなる可能性がある。この様に、特許文献２に記載された構造の場合、がたつきの防止と伸縮時の作動性とを両立させにくい。
【０００８】
又、上記特許文献３に記載された構造の場合、両シャフト２ｂ、３ｂが、回転トルクの伝達時に互いに相対回転する傾向になると、図１３に示す様に、楔状部分８、８が、インナーシャフト２ｂの外周面とアウターシャフト３ｂの内周面との間に設けた楔状の空間内を移動する。即ち、上記インナーシャフト２ｂから上記アウターシャフト３ｂに、図１３で時計方向の回転トルクが伝達される場合、回転方向に関して前側に存在する楔状の空間の幅が狭くなる傾向となり、この楔状の空間に存在する楔状部分８、８が幅が大きくなる方向（外径側）に移動する。一方、回転方向に関して後側に存在する楔状の空間は、上記回転トルク伝達時に幅が大きくなる傾向となり、この楔状の空間内に存在する楔状部分８、８が幅が狭くなる方向（内径側）に移動する。尚、この様に、楔状部分８、８が楔状の空間内を移動するのは、この楔状の空間を構成するインナーシャフト２ｂ側の側面と、アウターシャフト３ｂ側の側面との成す角度が、摩擦角よりも大きい為である。
【０００９】
上述の様に、両シャフト２ｂ、３ｂ同士の間で回転トルクが伝達される場合、上記各楔状部分８、８が上記楔状の空間内を移動する。この為、これら各楔状部分８、８の摩耗が早期に著しくなり、製品寿命が低下し易い。又、この様に、各楔状部分８、８を楔状の空間内で移動させる為、上記各ばね９、９によりこれら各楔状部分８、８を付勢する力を或る程度弱くする必要がある。この為、上述の様に、各楔状部分８、８の摩耗が著しくなると、これら各楔状部分８、８を上記各楔状の空間を構成する、インナーシャフト２ｂ及びアウターシャフト３ｂを構成する側面に十分に当接させにくくなる。この結果、これら両シャフト２ｂ、３ｂ同士の間でがたつきを生じ易くなる。
【００１０】
又、上記特許文献３に記載された構造の場合、上記各ばね９、９により上記各楔状部分８、８を、楔状の空間の幅が狭くなる方向に付勢しているが、これら各ばね９、９による付勢方向と楔状の空間の幅が狭くなる方向とのずれが大きい。即ち、これら各ばね９は、両端部が互いに近づく方向に弾性力が作用するのに対し、これら各ばね９により付勢される、互いに対となる楔状部分８、８がそれぞれ配置され、インナーシャフト２ｂの外周面に形成した突条の回転方向両側に存在する、１対の楔状の空間のそれぞれの幅が狭くなる方向は、互いに離れる方向となる。この様に、上記各ばね９、９による付勢方向と楔状の空間の幅が狭くなる方向とのずれが大きい為、これら各ばね９、９の弾力を効率良く上記各楔状部分８、８に伝達できず、これら各楔状部分８、８と上記インナーシャフト２ｂの外周面及びアウターシャフト３ｂの内周面との当接圧を十分に確保しにくくなる。この結果、上記両シャフト２ｂ、３ｂ同士の間で十分にがたつき防止を図りにくくなる。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−２０８４８４号公報
【特許文献２】特開平５−１１６６３３号公報
【特許文献３】米国特許第５４６０５７４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、緩衝材の一部に形成した各楔状部分が、インナーシャフトの外周面とアウターシャフトの内周面との間に存在する各楔状空間内で、これら各楔状空間の円周方向に関する幅が狭くなる方向に効率良く付勢でき、必要に応じて、上記各楔状部分が早期に擦り減る事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の伸縮軸は、前述の従来構造と同様に、インナーシャフトと、アウターシャフトと、緩衝材とを備える。
このうちのインナーシャフトは、外周面の円周方向複数個所に、径方向外方に突出するインナー側突条と径方向内方に凹むインナー側凹溝とのうちの何れかであるインナー側係合部を、軸方向に設けている。
又、上記アウターシャフトは、上記インナーシャフトを挿入自在で、内周面の円周方向複数個所で上記各インナー側係合部と整合する位置に、上記各インナー側突条がそれぞれ進入可能なアウター側凹溝と上記各インナー側凹溝にそれぞれ進入可能なアウター側突条とのうちの何れかであるアウター側係合部を、軸方向に設けている。
又、上記緩衝材は、上記インナーシャフトとアウターシャフトとの間に存在する。
そして、このインナーシャフトをこのアウターシャフト内に挿入した状態で、これら両シャフト同士の間で上記緩衝材を介して回転の伝達が可能で、且つ、これら両シャフト同士が互いに軸方向に摺動可能である。
【００１４】
特に、本発明の伸縮軸に於いては、上記各インナー側係合部の円周方向に関する両側面と、上記各アウター側係合部の円周方向に関する両側面とのうち、何れか一方の両側面を、互いに平行に形成すると共に、当該係合部（両側面を互いに平行にした、各インナー側係合部又は各アウター側係合部）の中心線の方向と上記両シャフトの径方向とを一致させている。
又、他方の両側面を、これら両シャフトの径方向一方に向かう程、円周方向に関して対向する面との隙間が狭くなる方向に傾斜した状態で形成している。
これにより、上記一方の両側面と他方の両側面とのうち、円周方向に関して互いに対向する側面同士の間部分で、それぞれ楔状空間を構成している。
又、上記緩衝材の円周方向複数個所に設けた、上記両シャフトの径方向一方に向かう程円周方向に関する厚さが小さくなる楔状部分を、上記各楔状空間にそれぞれ配置している。
又、上記両シャフトのうちの何れか一方のシャフトと上記緩衝材との間に、上記各楔状部分のうちの少なくとも何れかの楔状部分を径方向一方に付勢する弾性体を設けている。
そして、この弾性体の弾力により、この楔状部分を、上記楔状空間を構成する両側面に押し付けている。
【００１５】
上述の様な構成を有する本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、各インナー側係合部の円周方向に関する両側面と、各アウター側係合部の円周方向に関する両側面とのうち、円周方向に関して互いに対向する側面同士が成す角度（楔角度）を、インナーシャフトとアウターシャフトとの間で回転トルクが作用した場合に、緩衝材を構成する楔状部分が、楔状空間内をこの楔状空間を構成する側面に沿って、両シャフトの径方向に移動を開始する角度である摩擦角よりも小さくする。
【００１６】
又、より好ましくは、請求項３に記載した様に、緩衝材を、１対の楔状部分同士を、インナー側、アウター側各係合部の径方向端面同士の間の隙間に配置した連続部を介して連続させた構造とする。又、上記両楔状部分は、インナーシャフトの外周面に設けた各インナー側係合部の両側面と、アウターシャフトの内周面に設けた各アウター側係合部の両側面との間にそれぞれ存在させる。更に、上記連続部と、上記インナー側、アウター側各係合部の径方向端面のうち、円周方向に関する両側面が互いに平行に形成された各係合部の端面との間に、弾性体を配置する。そして、上記連続部をこの弾性体で付勢する事により、上記両楔状部分を、上記両シャフトの径方向一方に付勢する。尚、インナー側、アウター側各係合部の径方向端面とは、係合部が突条の場合にはこの突条の先端面を指し、係合部が凹溝の場合にはこの凹溝の底面を指す。
【００１７】
又、上記弾性体として好ましくは、請求項４に記載した様に、両シャフトの軸方向に関して長い板材を、この板材の長さ方向に関して、厚さ方向に交互に逆方向に曲げる（湾曲させる）事により波形状に形成したものを使用する。そして、上記弾性体を、緩衝材と、インナー側、アウター側各係合部の径方向端面のうちの何れかの端面との間に、上記板材の曲げた部分が弾性的に伸びる方向に圧縮した状態で配置する。
【００１８】
更に、上述した各発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した様に、緩衝材の一部で楔状部分に隣接する部分を、他の部分よりも剛性を低くする。
【発明の効果】
【００１９】
上述の様な本発明の伸縮軸によれば、緩衝材の一部に形成した各楔状部分が、インナーシャフトの外周面とアウターシャフトの内周面との間に存在する各楔状空間内で、これら各楔状空間の円周方向に関する幅が狭くなる方向に効率良く付勢される。又、必要に応じて、上記各楔状部分が早期に擦り減る事を防止できる。
即ち、各インナー側係合部の円周方向に関する両側面と、各アウター側係合部の円周方向に関する両側面とのうち、何れか一方の両側面を、互いに平行に形成すると共に、当該係合部の中心線と両シャフトの径方向とを一致させている為、弾性体により楔状部分を径方向一方に付勢した場合に、上記一方の両側面に沿って、この付勢する力が効率良く作用する。即ち、上記弾性体により付勢する方向と楔状空間の幅が狭くなる方向とが一致している。この結果、この楔状部分をこの楔状空間の幅が狭くなる方向に効率良く付勢でき、伸縮軸としてがたつきが生じにくい構造を、安定して得られる。
【００２０】
又、請求項２に記載した発明によれば、楔角度を摩擦角よりも小さくしている為、上記両シャフトの間で回転トルクが作用した場合に、各楔状部分が各楔状空間内を移動する事はない。この結果、これら各楔状部分が早期に擦り減る事を防止でき、長期に亙ってがたつきを十分に防止できる。
【００２１】
又、請求項３に記載した発明によれば、インナー側、アウター側各係合部の径方向端面と緩衝材の連続部との間に、弾性体を配置する事により、この連続部の両隣に存在する両楔状部分を径方向一方に同時に付勢できる。この結果、これら両楔状部分により上記インナー側、アウター側各係合部の何れかの係合部を構成する突条が強く挟持される為、上記両楔状部分を付勢する力を、必要以上に大きくしなくても、がたつき防止効果を十分に得られる。又、この様に両楔状部分を付勢する力を必要以上に大きくする必要がない為、各楔状部分と上記各係合部の側面との摺動抵抗を低く抑えて、上記両シャフトから成る伸縮軸の伸縮時の作動性を良好にできる。即ち、がたつきの防止と伸縮時の作動性を両立させ易い。
又、請求項４に記載した様な、両シャフトの軸方向に長い波形状に弾性体を形成すれば、簡単な構造で、軸方向に関し広い範囲で弾力を付勢できる。
【００２２】
更に、請求項５に記載した発明によれば、緩衝材を上記両シャフト同士の間に組み付け易い。即ち、緩衝材をこれら両シャフト同士の間に組み付ける際に、剛性の低い部分が変形して、この緩衝材を組み付け易くできる。又、この様な剛性の低い部分は、製造誤差を吸収する。即ち、上記両シャフト若しくは緩衝材の寸法にばらつきが生じた場合でも、上記剛性の低い部分が変形して、このばらつきを吸収できる。更に、好ましくは、この剛性の低い部分の一部を、この緩衝材を上記両シャフトに組み付けた状態で撓ませれば、この撓んだ部分の存在により、楔状部分を楔状空間の幅が狭い部分に効率良く付勢できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［実施の形態の第１例］
図１〜６は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例は、本発明を、電動式パワーステアリング装置を構成するステアリングシャフト１２又は中間シャフト２６に適用する場合に就いて示している。先ず、この電動式パワーステアリング装置に就いて、図１により説明する。この図１に示す電動式パワーステアリング装置１０は、後端部（図１の右端部）にステアリングホイール１１を固定したステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通自在なステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為の操舵力補助装置（アシスト装置）１４と、上記ステアリングシャフト１２の回転に基づきタイロッド１５、１５を変位させる（押し引きする）為のステアリングギヤユニット１６とを備える。このうちのステアリングシャフト１２は、インナーシャフト１７とアウターシャフト１８とを、回転力の伝達自在に、且つ軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせて成る。これらインナーシャフト１７とアウターシャフト１８とは、軸方向に相対変位する事で上記ステアリングホイール１０の前後位置の調節を可能にする他、衝突事故の際には上記ステアリングシャフト１２の全長を縮める。
【００２４】
又、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状の上記ステアリングコラム１３は、インナーコラム１９とアウターコラム２０とをテレスコープ状に組み合わせて成り、上記ステアリングホイール１の前後位置の調節を可能にする他、衝突事故の際には、上記ステアリングシャフト１２と共に全長を縮める。上記インナーコラム１９の前端部（図１の左端部）は、上記操舵力補助装置１４を構成するギヤハウジング２１の後端面に結合固定している。又、上記インナーシャフト１７は、このギヤハウジング２１内に挿入し、このインナーシャフト１７の前端部を、上記操舵力補助装置１４を構成する入力軸に結合している。又、この入力軸にトーションバーを介して連結された、同じく上記操舵補助装置１４を構成する出力軸２２の前端部を、上記ギヤハウジング２１の前端面から突出させている。
【００２５】
又、上記ステアリングコラム１３は、その中間部を支持ブラケット２３により、ダッシュボードの下面等、車体２４の一部に支承している。又、この支持ブラケット２３と車体２４との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット２３に前方に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット２３が上記係止部から外れる様にしている。又、チルト機構及びテレスコピック機構を設ける事により、前記ステアリングホイール１１の前後位置及び高さ位置の調節を自在としている。この様なチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知な構造と同様であり、本発明の要旨とも関係しない為、詳しい図示並びに説明は省略する。
【００２６】
又、上記操舵力補助装置１４を構成する上記出力軸２２の前端部は、自在継手２５を介して、中間シャフト２６の後端部に連結している。又、この中間シャフト２６の前端部に、別の自在継手２７を介して、前記ステアリングギヤユニット１６の入力軸２８を連結している。上記中間シャフト２６は、インナーシャフト２９とアウターシャフト３０とを、回転力の伝達自在に、且つ軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせて成る。これらインナーシャフト２９とアウターシャフト３０とは、衝突時に互いに軸方向に相対変位する事で、上記中間シャフト２６の全長を縮める。
【００２７】
又、上記ステアリングギヤユニット１６は、図示しないラックとピニオンとを備え、このうちのピニオンに上記入力軸２８を結合している。又、このピニオンと噛合する上記ラックは、両端部に前記タイロッド１５、１５を連結しており、このラックの軸方向変位に基づいてこれら各タイロッド１５、１５を押し引きする事で、図示しない操舵輪に所望の舵角を付与する。又、上記操舵力補助装置１４は、電動モータ３１によりウォーム減速機を介して、前記出力軸２２に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを付与する。
【００２８】
上述の様に構成する電動式パワーステアリング装置１０の場合、上記操舵力補助装置１４の出力軸２２から出力されるトルクは、前記ステアリングホイール１１から前記ステアリングシャフト１２に加えられるトルクよりも大きくできる。即ち、上記出力軸２２から出力されるトルクを、上記操舵力補助装置１４を構成する上記電動モータ３１から上記ウォーム減速機を介して加えられる補助動力分だけ大きくできる。従って、上記操舵輪に舵角を付与する為に運転者が上記ステアリングホイール１１を操作する為に要する力を、上記操舵力補助装置１４の補助動力分だけ小さくできる。尚、ステアリングギヤユニット１６の周辺部に操舵力補助装置を設ける事により、電動式パワーステアリング装置を構成する場合もある。
【００２９】
本例の場合、上述の様に構成され作用する電動式パワーステアリング装置１０に組み込まれる、ステアリングシャフト１２若しくは中間シャフト２６を、図２〜４、６に示す様な伸縮軸３２により構成している。この伸縮軸３２は、インナーシャフト３３（上述のインナーシャフト１７、２９に相当）とアウターシャフト３４（上述のアウターシャフト１８、３０に相当）との間に、緩衝材３５を配置して成る。この緩衝材３５は、図４に示す様に、上記インナーシャフト３３の外周面の一部に外嵌している。
【００３０】
上記緩衝材３５は、例えば、合成樹脂、ゴム、これらの混合物等の高分子材料、或は、ばね鋼等の十分な弾性を有する金属により構成する。このうちの合成樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の合成樹脂のうち、１種類の合成樹脂若しくは複数種類の合成樹脂を含むものが挙げられる。又、これらの合成樹脂に、二硫化モリブデン（MoS2）、グラファイト、フッ素化合物等の固体潤滑剤のうちの１種類或は複数種類の固体潤滑剤を含ませても良い。更に、炭素繊維、カーボンビーズの何れか或は双方を含ませても良い。
【００３１】
又、上述の様な合成樹脂材料以外の高分子材料としては、天然ゴム、合成ゴム、或は、これらの混合物から成るゴムを使用する事もできる。更に、これらのゴム材に、二硫化モリブデン（MoS2）、グラファイト、フッ素化合物等の固体潤滑剤のうちの１種類或は複数種類の固体潤滑剤を含ませても良い。
【００３２】
又、前記インナーシャフト３３とアウターシャフト３４とは、例えば、鉄に炭素が０．０４重量％以上含まれた炭素鋼製で、図２、４に示す様に、断面略十字型に形成している。尚、軽量化を図るべく、上記両シャフト３３、３４の一方又は双方（耐食性を考慮して、好ましくは双方）を、アルミニウム合金製としても良い。又、本例の様に、電動式パワーステアリング装置１０に組み込む場合、上記インナーシャフト３３の外接円の直径は、２０〜４０mm程度とする事が好ましい。又、上記両シャフト３３、３４の成形方法としては、冷間鍛造、熱間鍛造、プレス、スウェージング、引抜成形、押出成形、切削等の機械加工が挙げられる。
【００３３】
上記両シャフト３３、３４のうちのインナーシャフト３３は、外周面の円周方向複数個所（図示の例では４個所）に、径方向外方に突出する突条３６、３６を形成している。これら各突条３６、３６が、特許請求の範囲に記載したインナー側係合部に相当する。又、上記アウターシャフト３４は、内周面の円周方向複数個所でこれら各突条３６、３６と整合する位置に、径方向外方に凹む凹溝３７、３７を形成している。これら各凹溝３７、３７が、特許請求の範囲に記載したアウター側係合部に相当する。上記インナーシャフト３３を上記アウターシャフト３４内に挿入した状態では、上記各凹溝３７、３７内に上記各突条３６、３６が進入する。従って、上記両シャフト３３、３４が回転方向に相対変位すると、上記各突条３６、３６と上記各凹溝３７、３７とが互いに噛み合う。上記インナーシャフト３３とアウターシャフト３４とを組み付ける場合には、上記各突条３６、３６を上記各凹溝３７、３７内に進入させる。上記インナーシャフト３３の外周面には、前述の様に、緩衝材３５が外嵌されている為、上記両シャフト３３、３４同士の組み付け後には、上記各突条３６、３６と上記各凹溝３７、３７との間に、上記緩衝材３５が存在する状態となる。
【００３４】
本例の場合、上記各突条３６、３６の円周方向に関する両側面３８、３８を、互いに平行に形成している。又、これら各突条３６、３６の中心線の方向と上記両シャフト３３、３４の径方向とを一致させている。尚、各突条３６、３６の中心線とは、上記両側面３８、３８同士の中央部（両側面３８、３８同士の間に存在し、それぞれの側面３８、３８からの距離が同じ部分）を通る線を言う。本例の場合、これら両側面３８、３８は互いに平行である為、これら両側面３８、３８と上記中心線とは平行になる。又、上記各凹溝３７、３７の円周方向に関する両側面３９、３９を、上記両シャフト３３、３４の径方向外方に向かう程互いに近づく方向に傾斜した状態で形成している。この為、径方向外方に向かう程、上記両側面３８、３９同士の間隔（円周方向に関する幅）が狭くなる。そして、これら両側面３８、３９同士の間部分を、楔状空間４０、４０としている。
【００３５】
又、前記緩衝材３５の円周方向複数個所には、上記両シャフト３３、３４の径方向外方に向かう程円周方向に関する厚さが小さくなる楔状部分４１、４１を、上記各楔状空間４０、４０と同数設けている。これら各楔状部分４１、４１は、上記緩衝材３５を上記両シャフト３３、３４同士の間に配置した状態で、上記各楔状空間４０、４０内にそれぞれ配置される。
【００３６】
又、本例の場合、上記各突条３６、３６の円周方向に関する両側面３８、３８と、上記各凹溝３７、３７の円周方向に関する両側面３９、３９とのうち、円周方向に関して互いに対向する側面３８、３９同士が成す角度（楔角度）θを、摩擦角よりも小さくしている。この摩擦角とは、上記両シャフト３３、３４の間で回転トルクが作用した場合に、上記緩衝材３５を構成する楔状部分４１、４１が、楔状空間４０、４０内を上記各側面３８、３９に沿って、上記両シャフト３３、３４の径方向に移動を開始する角度である。従って、図６に示す様に、上記両シャフト３３、３４の間で回転トルク（矢印イ）が作用しても、上記各楔状部分４１、４１が、図６の矢印ロ方向に移動する事はない。上述の様な楔角度θは、上記両シャフト３３、３４の間で作用する回転トルクの最大値、上記各楔状部分４１、４１と上記各側面３８、３９との間の摩擦係数、次述する弾性体４３、４３及び後述する撓み部４７、４７の弾力を考慮して定める。
【００３７】
又、上記インナーシャフト３３の突条３６、３６の一部（本例の場合は２個所）の先端面４２と、上記緩衝材３５の一部との間には、上記各楔状部分４１、４１を径方向外方に付勢する弾性体４３、４３を設けている。この為に、上記緩衝材３５を、上記各突条３６、３６の両側面３８、３８と上記各凹溝３７、３７の両側面３９、３９との間にそれぞれ存在する、１対の楔状部分４１、４１同士を、上記各突条３６、３６の先端面４２と上記各凹溝３７、３７の底面４４との間の隙間４５を介して連続させた構造としている。そして、上記緩衝材３５を構成しこの隙間４５内に存在する連続部４６と、上記各突条３６、３６の先端面４２との間に、上記弾性体４３、４３を配置している。
【００３８】
上記弾性体４３、４３は、図５に示す様に、金属板等の弾性力を有する材料製で、上記両シャフト３３、３４の軸方向に長い板材を、この板材の長さ方向に関して、厚さ方向に交互に逆方向に曲げる（湾曲させる）事により波形状に形成している。この様な弾性体４３、４３を、上記緩衝材３５の連続部４６、４６と、上記各突条３６、３６の先端面４２との間に配置した状態で、上記板材の折り曲げた部分が弾性的に伸びる方向に圧縮している。この様な弾性体４３、４３を使用する事により、これら各弾性体４３、４３として簡単な構造で、且つ、上記両シャフト３３、３４の軸方向に関し広い範囲で、上記各連続部４６、４６に、上記各突条３６、３６の先端面から離れる方向の弾力を付与できる。
【００３９】
この結果、上記緩衝材３５を構成する２個所の連続部４６、４６が、図２に太矢印で示す様に、上記各弾性体４３、４３によりそれぞれ付勢され、これら２個所の連続部４６、４６の両隣に存在する１対の楔状部分４１、４１が径方向外方に付勢される。この様な構成により、これら両楔状部分４１、４１を、前記各楔状空間４０、４０の（円周方向に関する）幅が狭い方向に付勢し、これら両楔状部分４１、４１の両側面を、円周方向に関して互いに対向する、上記各突条３６、３６の側面３８と、上記各凹溝３７、３７の側面３９に押し付けている。尚、本例の場合、上記各弾性体４３、４３を、２個所に配置して、この２個所で連続部４６を付勢しているが、この様な弾性体４３は、少なくとも１箇所に配置すれば良い。
【００４０】
又、本例の場合、上記緩衝材３５の一部で、上記各楔状部分４１、４１に隣接する部分を、他の部分よりも剛性を低くしている。即ち、本例の場合、上記各連続部４６、４６と、円周方向に隣り合う各楔状部分４１、４１同士の間に存在する撓み部４７、４７の厚さを、上記各楔状部分４１、４１よりも十分に薄くしている。そして、上記各連続部４６、４６及び上記各撓み部４７、４７の剛性を、上記各楔状部分４１、４１よりも十分に小さくしている。
【００４１】
又、上記各撓み部４７、４７は、上記緩衝材３５を前記インナーシャフト３３に外嵌した状態で、図２に示す様に、このインナーシャフト３３の径方向に弾性変形する事により撓む。これに対して、上記各連続部４６、４６は、上記各撓み部４７、４７よりも厚さが大きく、上記各楔状部分４１、４１よりも厚さを小さくしている。従って、上記各連続部４６、４６は、これら各楔状部分４１、４１よりは弾性変形し易いが、上記各撓み部４７、４７程は弾性変形しない。この為、上記各連続部４６、４６を上記各弾性体４３、４３により付勢した場合、若干弾性変形して、この付勢した力の一部を吸収するが、この付勢力のうちの多くの部分は、これら各連続部４６、４６の両隣に存在する上記各楔状部分４１、４１に伝達される。
【００４２】
上記インナーシャフト３３に上記緩衝材３５を外嵌する作業は、剛性の低い上記各連続部４６、４６及び上記各撓み部４７、４７を弾性的に拡げた状態で行なう。そして、上記緩衝材３５を上記インナーシャフト３３の周囲に配置した状態で、上記各連続部４６、４６及び上記各撓み部４７、４７を弾性的に拡げる力を解除すれば、上述した様に、上記緩衝材３５が上記インナーシャフト３３に外嵌される。この様に、緩衝材３５の一部に剛性の低い部分を設ければ、この緩衝材３５を上記両シャフト３３、３４同士の間に組み付け易い。又、上記両シャフト３３、３４若しくは緩衝材３５の寸法にばらつきが生じた場合でも、剛性の低い、上記各連続部４６、４６及び各撓み部４７、４７が変形して、このばらつきを吸収する。
【００４３】
上述の様に、緩衝材３５をインナーシャフト３３に外嵌したならば、図４に示す様に、このインナーシャフト３３の各突条３６、３６の先端面４２の軸方向２個所位置で上記緩衝材３５の連続部４６、４６に隣接する部分をかしめて、係止突部４８、４８を設ける。そして、この様な各係止突部４８、４８によりこの緩衝材３５を軸方向両側から挟持して、この緩衝材３５が上記インナーシャフト３３の軸方向に脱落する事を防止する。この様に緩衝材３５を外嵌したインナーシャフト３３を、前記アウターシャフト３４内に挿入する事により、上述した様に、これら両シャフト３３、３４の間に上記緩衝材３５が配置される。尚、上記各係止突部４８、４８は、上記インナーシャフト３３の外周面に、上記緩衝材３５を外嵌するのに先立って形成しておいても良い。
【００４４】
上述の様な本例の伸縮軸３２によれば、上記緩衝材３５の一部に形成した上記各楔状部分４１、４１が、インナーシャフト３３の外周面とアウターシャフト３４の内周面との間に存在する各楔状空間４０、４０内で、これら各楔状空間４０、４０の幅が狭くなる方向に効率良く付勢されると共に、上記各楔状部分４１、４１が早期に擦り減る事を防止できる。
【００４５】
即ち、本例の場合、上記インナーシャフト３３の外周面に形成した各突条３６、３６の円周方向に関する両側面３８、３８を、互いに平行に形成すると共に、これら各突条３６、３６の中心線と上記両シャフト３３、３４の径方向とを一致させている。この為、前記各弾性体４３、４３により、上記各楔状部分４１、４１を径方向外方に付勢した場合に、上記両側面３８、３８に沿って、この付勢する力が効率良く作用する。尚、本例の場合、上記緩衝材３５は、この緩衝材３５を上記両シャフト３３、３４同士の間に組み付けた状態で撓む、撓み部４７、４７を有する。上記各楔状部分４１、４１を上記各楔状空間４０、４０の隙間が狭い部分に付勢する際には、上記各撓み部４７、４７が弾性的に復元して、この復元力によっても上記各楔状部分４１、４１を付勢する。この結果、上記各楔状部分４１、４１を上記各楔状空間４０、４０の幅が狭くなる方向に効率良く付勢でき、伸縮軸３２としてがたつきが生じにくい構造を、安定して得られる。
【００４６】
又、本例の場合、上記各楔状空間４０、４０の楔角度を摩擦角よりも小さくしている為、上記両シャフト３３、３４の間で回転トルクが作用した場合に、上記各楔状部分４１、４１が上記各楔状空間４０、４０内を移動する事はない。この結果、これら各楔状部分４１、４１が早期に擦り減る事を防止でき、長期に亙ってがたつきを十分に防止できる。
【００４７】
又、本例の場合、上記各突条３６、３６の先端面４２と、上記緩衝材３５の連続部４６、４６との間に弾性体４３を配置している為、これら各連続部４６、４６の両隣に存在する両楔状部分４１、４１を径方向外方に同時に付勢できる。この結果、これら両楔状部分４１、４１により上記各突条３６、３６が強く挟持される為、これら両楔状部分４１、４１を付勢する力を、あまり大きくしなくても、がたつき防止効果を十分に得られる。又、この様に両楔状部分４１、４１を付勢する力をあまり大きくする必要がない為、上記両シャフト３３、３４の周面と上記緩衝材３５との当接部の摺動抵抗が増大する事を防止して、伸縮軸３２の伸縮時の作動性を良好にできる。即ち、がたつきの防止と伸縮時の作動性を両立させ易い。
【００４８】
［実施の形態の第２例］
図７は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、緩衝材３５ａの一部を連続させていない。即ち、この緩衝材３５ａのうちの円周方向１個所で、各楔状部分４１、４１の間部分に存在する撓み部４７を設けていない。この様な構成によれば、上記緩衝材３５ａを、より大きく、両シャフト３３、３４の径方向に拡げる事ができる為、この緩衝材３５ａをインナーシャフト３３に、より外嵌し易くなる。その他の構成及び作用は、上述の実施の形態の第１例と同様である。
【００４９】
［実施の形態の第３例］
図８は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、インナーシャフト３３の外周面に形成した各突条３６、３６の先端面４２と、緩衝材３５の連続部４６、４６との間の総て（図示の例の場合４個所）に、それぞれ弾性体４３、４３を配置している。この様な構成によれば、総ての連続部４６、４６をそれぞれ各弾性体４３、４３により付勢できる為、インナー、アウター両シャフト３３、３４のがたつきを、より効果的に防止できる。その他の構成及び作用は、前述の実施の形態の第１例と同様である。
【００５０】
［実施の形態の第４例］
図９は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合、インナーシャフト３３ａの外周面の円周方向複数個所に、径方向内方に凹む凹溝３７ａを形成している。これら各凹溝３７ａが、特許請求の範囲に記載したインナー側係合部に相当する。又、アウターシャフト３４ａの内周面の円周方向複数個所で上記各凹溝３７ａと整合する位置に、これら各凹溝３７ａに進入可能な突条３６ａを形成している。これら各突条３６ａが、特許請求の範囲に記載したアウター側係合部に相当する。そして、これら各突条３６ａの先端面４２ａと、上記各凹溝３７ａの底面４４ａとの間の隙間４５ａに、緩衝材３５ｂを構成する連続部４６と弾性体４３とを、それぞれ配置している。本例の場合、これら各弾性体４３は、上記先端面４２ａと上記連続部４６との間に設置されており、この連続部４６を径方向内方に付勢している。
【００５１】
又、本例の場合、上記各突条３６ａの両側面３８ａ、３８ａを、互いに平行に形成すると共に、これら各突条３６ａの中心線と上記両シャフト３３ａ、３４ａの径方向とを一致させている。一方、上記各凹溝３７ａの両側面３９ａ、３９ａを、径方向内方に向かう程互いに近づく方向に傾斜させている。従って、上記両側面３８ａ、３９ａとの間に存在する楔状隙間４０ａ、４０ａは、径方向内方に向かう程、円周方向に関する幅が狭くなる。これに合わせて、上記緩衝材３５ｂを構成する楔状部分４１ａ、４１ａも、径方向内方に向かう程、円周方向に関する幅が狭くなる様に形成している。その他の構成及び作用は、両シャフト３３ａ、３４ａの径方向に関して逆となるだけで、実質的に前述の実施の形態の第１例と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
尚、上述した実施の形態の各例では、本発明を電動式パワーステアリング装置を構成するステアリングシャフト２或は中間シャフト２６に適用した場合に就いて説明したが、その他の構造のステアリング装置を構成するステアリングシャフトや中間シャフトにも、勿論適用可能である。又、この様なステアリング装置以外にも、互いに回転伝達可能で、且つ、伸縮自在な構造であれば、本発明を適用できる。更に、上述の各実施の形態に関しては、適宜組み合わせて実施する事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の伸縮軸を組み込む電動式パワーステアリング装置の１例を示す図。
【図２】本発明の実施の形態の第１例を示す、シャフトの中心軸に対し直交する仮想平面に関する断面図。
【図３】図２のＡ部拡大図。
【図４】外周面に緩衝材を外嵌したインナーシャフトの斜視図。
【図５】本発明に組み込む弾性体の平面図及び側面図。
【図６】図２のＢ部拡大図。
【図７】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。
【図８】同じく第３例を示す、図２と同様の図。
【図９】同じく第４例を示す、図３と同様の図。
【図１０】従来構造の第１例を示す、図２と同様の図。
【図１１】同じく第２例を示す、図２と同様の図。
【図１２】同じく第３例を示す、図２と同様の図。
【図１３】従来構造の第３例の構造で、両シャフトの間にトルクが作用した状態を示す、図２と同様の図。
【符号の説明】
【００５４】
１、１ａ、１ｂ  伸縮軸
２、２ａ、２ｂ  インナーシャフト
３、３ａ、３ｂ  アウターシャフト
４、４ａ、４ｂ  スリーブ
５    隙間
６    楔状部材
７    ばね
８    楔状部分
９    ばね
１０    電動式パワーステアリング装置
１１    ステアリングホイール
１２    ステアリングシャフト
１３    ステアリングコラム
１４    操舵力補助装置
１５    タイロッド
１６    ステアリングギヤユニット
１７    インナーシャフト
１８    アウターシャフト
１９    インナーコラム
２０    アウターコラム
２１    ギヤハウジング
２２    出力軸
２３    支持ブラケット
２４    車体
２５    自在継手
２６    中間シャフト
２７    別の自在継手
２８    入力軸
２９    インナーシャフト
３０    アウターシャフト
３１    電動モータ
３２    伸縮軸
３３、３３ａ  インナーシャフト
３４、３４ａ  アウターシャフト
３５、３５ａ、３５ｂ  緩衝材
３６、３６ａ  突条
３７、３７ａ  凹溝
３８、３８ａ  側面
３９、３９ａ  側面
４０、４０ａ  楔状空間
４１、４１ａ  楔状部分
４２、４２ａ  先端面
４３    弾性体
４４、４４ａ  底面
４５、４５ａ  隙間
４６    連続部
４７    撓み部
４８    係止突部
【図１】
2009191949.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】
2009191949.tif 000009
【図８】
2009191949.tif 000010
【図９】
2009191949.tif 000011
【図１０】
2009191949.tif 000012
【図１１】
2009191949.tif 000013
【図１２】
2009191949.tif 000014
【図１３】
2009191949.tif 000015