(57)【要約】【課題】軸方向の伸縮性を阻害する大きな摩擦力が雌軸と雄軸との間に生じることを抑制することのできる車両ステアリング用伸縮軸を提供することにある。【解決手段】車両ステアリング用伸縮軸は、中空状に形成された雌軸１と雌軸１に内挿された雄軸２との間に、雌軸１の軸方向に沿って雌軸１の内周面に形成された複数の雌軸側軸方向溝４１と、雌軸側軸方向溝４１に対応して雄軸２の外周面に形成された複数の雄軸側軸方向溝４２と、雌軸側軸方向溝４１と雄軸側軸方向溝４２との間に設けられた複数のニードルローラ４３とを有するトルク伝達機構４を備えている。ニードルローラ４３は、雌軸側軸方向溝４１および雄軸側軸方向溝４２に対してニードルローラ４３を被覆する樹脂製被膜を外周面に有している。【選択図】図２
2009107428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリング装置に組み込まれ、中空状に形成された雌軸と該雌軸に内挿された雄軸との間に、前記雌軸の軸方向に沿って該雌軸の内周面に形成された複数の雌軸側軸方向溝と、該雌軸側軸方向溝に対応して前記雄軸の外周面に形成された複数の雄軸側軸方向溝と、前記雌軸側軸方向溝と前記雄軸側軸方向溝との間に設けられた複数の円柱状トルク伝達部材とを有するトルク伝達機構を備えた車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雌軸側軸方向溝および前記雄軸側軸方向溝に対して前記円柱状トルク伝達部材を被覆する樹脂製被膜を前記円柱状トルク伝達部材の外周面に形成し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】
車両のステアリング装置に組み込まれ、中空状に形成された雌軸と該雌軸に内挿された雄軸との間に、前記雌軸の軸方向に沿って該雌軸の内周面に形成された複数のトルク伝達溝と、該トルク伝達溝に嵌合するように前記雄軸の外周面に該雄軸の軸方向に沿って形成された複数のトルク伝達突起とを有するトルク伝達機構を備えた車両ステアリング用伸縮軸において、
前記トルク伝達溝に対して前記トルク伝達突起を被覆する樹脂製被膜を前記雄軸の外周面に形成したことを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項３】
車両のステアリング装置に組み込まれ、中空状に形成された雌軸と該雌軸に内挿された雄軸との間に、前記雌軸の軸方向に沿って該雌軸の内周面に形成された複数のトルク伝達用溝と、該トルク伝達用溝に嵌合するように前記雄軸の外周面に該雄軸の軸方向に沿って形成された複数のトルク伝達用突起とを有するトルク伝達機構を備えた車両ステアリング用伸縮軸において、
前記トルク伝達用突起に対して前記トルク伝達用溝を被覆する樹脂製被膜を前記雌軸の内周面に形成したことを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記樹脂製被膜が５〜５０質量％の繊維状充填剤を含有した樹脂製被膜であることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項５】
請求項４記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記繊維状充填剤がガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム、ウォラストナイトのうち少なくとも一種類の無機物質であることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記樹脂製被膜が耐熱性を有する合成樹脂材をベースとして形成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７】
請求項６記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記耐熱性を有する合成樹脂材がボリアミド樹脂またはフッ素樹脂であることを特徴とする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、例えば自動車用ステアリング装置の中間軸として用いられる車両ステアリング用伸縮軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ステアリング装置の一例を図１３に示す。同図に示される自動車用ステアリング装置は上端部にステアリングホイールａを有するステアリングシャフトｂと、このステアリングシャフトｂを車体に対して回転自在に支持する円筒状のステアリングコラムｃとを具備しており、ステアリングシャフトｂの下端部には、ステアリングホイールａからステアリングシャフトｂに伝わった操舵力を自動車の操舵輪（通常は前輪）に伝えるステアリングギヤｅが中間軸ｄを介して連結されている。
【０００３】
このような自動車用ステアリング装置の中間軸は、走行時の振動などがステアリングホイールに伝わり、運転者に不快感を与えないようにするため、軸方向に伸縮自在となっている。しかし、従来の自動車用ステアリング装置では、中間軸が中空状に形成された雌軸と、この雌軸の内周面に雌軸の軸方向に沿って形成された複数のキー溝と摺動自在にスプライン嵌合する複数のキー溝を外周面に有する雄軸とで構成されている（例えば、特許文献１参照）。このため、雌軸の内周面や雄軸の外周面に形成されたキー溝の加工精度が低いと、雌軸と雄軸との間に回転方向のガタが生じ、操舵トルクの伝達性能が低下するという問題がある。そして、雌軸と雄軸との間に回転方向のガタが生じないようにするため、例えばブローチ加工を用いてキー溝を加工すると、コストの上昇を招くという問題がある。
【０００４】
そこで、このような問題点を解消するため、雌軸に伝わった操舵トルクを雄軸に伝えるトルク伝達機構として、雌軸の軸方向に沿って雌軸の内周面に形成された複数の雌軸側軸方向溝と、これらの雌軸側軸方向溝に対応して雄軸の外周面に形成された複数の雄軸側軸方向溝と、雌軸側軸方向溝と雄軸側軸方向溝との間に設けられた複数の円柱状トルク伝達部材とからなるトルク伝達機構を雌軸と雄軸との間に設けたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−１２３８２０号公報
【特許文献２】特開２００４−１４２６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような自動車用ステアリング装置では、ステアリングシャフトから中間軸の雌軸に伝わった操舵トルクがトルク伝達機構を介して中間軸の雄軸に伝わるため、雌軸の内周面や雄軸の外周面に加工精度の高いキー溝を形成しなくても操舵トルクを効率よく伝達することができるという利点を有している。しかし、円柱状トルク伝達部材の外周面が雌軸側軸方向溝や雄軸側軸方向溝の表面に直接的に接触していると、雌軸側軸方向溝の表面を円柱状トルク伝達部材が摺動するときに大きな摩擦力が発生し、軸方向の伸縮性が阻害されるという問題がある。
【０００６】
これを防止する方策としては、固定潤滑被膜を円柱状トルク伝達部材の外周面に形成することが考えられるが、固定潤滑被膜は耐久性が低く、固定潤滑被膜の厚さが薄い場合には、固定潤滑被膜の摩耗により円柱状トルク伝達部材の下地金属が露出することによって摺動抵抗の上昇を引き起こし、最終的には、摺動抵抗の不安定性に起因する異音の発生や摩耗による回転方向のガタ量が増大するなどの問題が生じる。
【０００７】
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、軸方向の伸縮性を阻害する大きな摩擦力が雌軸と雄軸との間に生じることを抑制することのできる車両ステアリング用伸縮軸を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の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装置に組み込まれ、中空状に形成された雌軸と該雌軸に内挿された雄軸との間に、前記雌軸の軸方向に沿って該雌軸の内周面に形成された複数の雌軸側軸方向溝と、該雌軸側軸方向溝に対応して前記雄軸の外周面に形成された複数の雄軸側軸方向溝と、前記雌軸側軸方向溝と前記雄軸側軸方向溝との間に設けられた複数の円柱状トルク伝達部材とからなるトルク伝達機構を有する車両ステアリング用伸縮軸において、前記雌軸側軸方向溝および前記雄軸側軸方向溝に対して前記円柱状トルク伝達部材を被覆する樹脂製被膜を前記円柱状トルク伝達部材の外周面に形成したことを特徴とする。
【０００９】
第２の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装置に組み込まれ、中空状に形成された雌軸と該雌軸に内挿された雄軸との間に、前記雌軸の軸方向に沿って該雌軸の内周面に形成された複数のトルク伝達用溝と、該トルク伝達用溝に嵌合するように前記雄軸の外周面に該雄軸の軸方向に沿って形成された複数のトルク伝達用突起とからなるトルク伝達機構を有する車両ステアリング用伸縮軸において、前記トルク伝達用溝に対して前記トルク伝達用突起を被覆する樹脂製被膜を前記雄軸の外周面に形成したことを特徴とする。
【００１０】
第３の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装置に組み込まれ、中空状に形成された雌軸と該雌軸に内挿された雄軸との間に、前記雌軸の軸方向に沿って該雌軸の内周面に形成された複数のトルク伝達用溝と、該トルク伝達用溝に嵌合するように前記雄軸の外周面に該雄軸の軸方向に沿って形成された複数のトルク伝達用突起とからなるトルク伝達機構を有する車両ステアリング用伸縮軸において、前記トルク伝達用突起に対して前記トルク伝達用溝を被覆する樹脂製被膜を前記雌軸の内周面に形成したことを特徴とする。
【００１１】
第１〜第３の発明に係る車両ステアリング用伸縮軸において、樹脂製被膜としては、５〜５０質量％（好ましくは、１５〜４０質量％）の繊維状充填剤を含有する樹脂製被膜であることが好ましい。この場合、繊維状充填剤としては、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム、ウォラストナイトのうち少なくとも一種類の無機物質であることが好ましい。
【００１２】
また、第１〜第３の発明に係る車両ステアリング用伸縮軸において、樹脂製被膜は耐熱性を有する合成樹脂材をベースとして形成されていることが好ましい。この場合、耐熱性を有する合成樹脂材としては、ボリアミド樹脂（例えばポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリアミド１２、ポリアミド１１、変性ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔ、ポリアミドＭＸＤ６など）またはフッ素樹脂（例えばポリビニリデンフルオラサイド、四フッ化エチレン−エチレン共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレンエチレン共重合体、四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテル重合体など）であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明に係る車両ステアリング用伸縮軸では、雌軸側軸方向溝および雄軸側軸方向溝に対して円柱状トルク伝達部材を被覆する樹脂製被膜を円柱状トルク伝達部材の外周面に形成したことにより、円柱状トルク伝達部材の外周面が雌軸側軸方向溝や雄軸側軸方向溝の表面と直接的に接触しなくなる。したがって、雌軸側軸方向溝の表面を円柱状トルク伝達部材が摺動するときに大きな摩擦力が円柱状トルク伝達部材と雌軸側軸方向溝との間に発生することがないため、軸方向の伸縮性を阻害する大きな摩擦力が雌軸と雄軸との間に生じることを抑制することができる。
【００１４】
また、円柱状トルク伝達部材に操舵トルクが作用すると、円柱状トルク伝達部材に作用した操舵トルクによって樹脂製被膜が円柱状トルク伝達部材の径方向に弾性変形するため、トルク伝達時に円柱状トルク伝達部材と雌軸側軸方向溝との接触部や円柱状トルク伝達部材と雄軸側軸方向溝との接触部で面圧が上昇することを抑制することができる。
さらに、固体潤滑被膜よりも樹脂製被膜のほうが耐摩耗性に優れているため、円柱状トルク伝達部材の下地金属が露出することを防止することができる。したがって、円柱状トルク伝達部材の下地金属が露出することによって雌軸側軸方向溝や雄軸側軸方向溝が早期に摩耗することを抑制することができる。
【００１５】
第２の発明に係る車両ステアリング用伸縮軸では、トルク伝達用溝に対してトルク伝達用突起を被覆する樹脂製被膜を雄軸の外周面に形成したことにより、トルク伝達用突起がトルク伝達用溝の表面と直接的に接触しなくなる。したがって、トルク伝達用溝の表面をトルク伝達用突起が摺動するときに大きな摩擦力がトルク伝達用溝とトルク伝達用突起との間に発生することがないため、軸方向の伸縮性を阻害する大きな摩擦力が雌軸と雄軸との間に生じることを抑制することができる。
【００１６】
また、トルク伝達用突起に操舵トルクが作用すると、トルク伝達用突起に作用した操舵トルクによって樹脂製被膜が雄軸の径方向に弾性変形するため、トルク伝達時にトルク伝達用突起とトルク伝達用溝との接触部で面圧が上昇することを抑制することができる。
さらに、固体潤滑被膜よりも樹脂製被膜のほうが耐摩耗性に優れているため、トルク伝達用突起の下地金属が露出することを防止することができる。したがって、トルク伝達用突起の下地金属が露出することによってトルク伝達用溝が早期に摩耗することを抑制することができる。
【００１７】
第３の発明に係る車両ステアリング用伸縮軸では、トルク伝達用突起に対してトルク伝達用溝を被覆する樹脂製被膜を雌軸の内周面に形成したことにより、トルク伝達用溝がトルク伝達用突起の表面と直接的に接触しなくなる。したがって、トルク伝達用突起の表面をトルク伝達用溝が摺動するときに大きな摩擦力がトルク伝達用溝とトルク伝達用突起との間に発生することがないため、軸方向の伸縮性を阻害する大きな摩擦力が雌軸と雄軸との間に生じることを抑制することができる。
【００１８】
また、トルク伝達用突起に操舵トルクが作用すると、トルク伝達用突起に作用した操舵トルクによって樹脂製被膜が雌軸の径方向に弾性変形するため、トルク伝達時にトルク伝達用突起とトルク伝達用溝との接触部で面圧が上昇することを抑制することができる。
さらに、固体潤滑被膜よりも樹脂製被膜のほうが耐摩耗性に優れているため、トルク伝達用突起の下地金属が露出することを防止することができる。したがって、トルク伝達用突起の下地金属が露出することによってトルク伝達用突起が早期に摩耗することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の軸方向断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す図である。図１及び図２に示されるように、第１の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸は雌軸１および雄軸２を備えており、雌軸１は中空状に形成されている。
【００２０】
雄軸２は雌軸１の内側に挿入されており、雌軸１と雄軸２との間には、ステアリングシャフトから雌軸１に伝わった操舵トルクを雄軸２に伝達する第１のトルク伝達機構３と第２のトルク伝達機構４が設けられている（図２参照）。
第１のトルク伝達機構３は三本の雌軸側軸方向溝３１（図２参照）を有しており、これらの雌軸側軸方向溝３１は雌軸１の軸方向に沿って雌軸１の内周面に例えば１２０度の間隔で形成されている。また、第１のトルク伝達機構３は三本の雄軸側軸方向溝３２を有している。これらの雄軸側軸方向溝３２は雄軸２の軸方向に沿って雄軸２の外周面に例えば１２０度の間隔で形成されており、雌軸側軸方向溝３１と雄軸側軸方向溝３２との間には、複数のトルク伝達部材３３が設けられている。
【００２１】
トルク伝達部材３３は球状に形成されており、雄軸側軸方向溝３２とトルク伝達部材３３との間には、トルク伝達部材３３に予圧を付与する予圧付与部材３４がそれぞれ設けられている。これらの予圧付与部材３４は板ばねから形成されており、トルク伝達時には予圧付与部材３４が弾性変形してトルク伝達部材３３を雄軸２と雌軸１の間で周方向に拘束する働きをするようになっている。
【００２２】
第２のトルク伝達機構４は三本の雌軸側軸方向溝４１を有しており、これらの雌軸側軸方向溝４１は雌軸１の軸方向に沿って雌軸１の内周面に例えば１２０度の間隔で形成されている。また、第２のトルク伝達機構４は三本の雄軸側軸方向溝４２を有している。これらの雄軸側軸方向溝４２は雄軸２の軸方向に沿って雄軸２の外周面に例えば１２０度の間隔で形成されており、雌軸側軸方向溝４１と雄軸側軸方向溝４２との間には、円柱状トルク伝達部材としてのニードルローラ４３が設けられている。
【００２３】
なお、トルク伝達部材３３およびニードルローラ４３はリング状のストッパプレート５（図１参照）によって雄軸側軸方向溝３２内に保持されており、雌軸１内に挿入される側の雄軸２の端部には、ストッパプレート５を雄軸２に装着するためのストッパプレート取付け溝６が雄軸２の全周にわたって形成されている。そして、ストッパプレート取付け溝６には、ストッパプレート５の他に、トルク伝達部材３３およびニードルローラ４３に軸方向予圧を付与するリング状の予圧付与プレート７が装着されている。
【００２４】
図３は上述したニードルローラの側面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面を示す図であり、図４に示されるように、ニードルローラ４３の外周面には、雌軸側軸方向溝４１および雄軸側軸方向溝４２に対してニードルローラ４３を被覆する樹脂製被膜８が形成されている。この樹脂製被膜８は耐熱性を有する合成樹脂材（例えばボリアミド樹脂、フッ素樹脂など）をベースとしてニードルローラ４３の外周面に形成されている。また、樹脂製被膜８は５〜５０質量％（好ましくは、１５〜４０質量％）の繊維状充填剤（例えばガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム、ウォラストナイトのうち少なくとも一種類の無機物質）を含有する樹脂製被膜であり、パウダーコーティング法（粉体塗装法）によってニードルローラ４３の外周面に形成されている。
【００２５】
上述した第１の実施形態のように、雌軸側軸方向溝４１および雄軸側軸方向溝４２に対してニードルローラ４３を被覆する樹脂製被膜８をニードルローラ４３の外周面に形成すると、ニードルローラ４３が雌軸側軸方向溝４１や雄軸側軸方向溝４２の表面と直接的に接触しなくなる。したがって、雌軸側軸方向溝４１の表面をニードルローラ４３が摺動するときに大きな摩擦力がニードルローラ４３と雌軸側軸方向溝４１との間に発生することがないため、軸方向の伸縮性を阻害する大きな摩擦力が雌軸１と雄軸２との間に生じることを抑制することができる。
【００２６】
また、ニードルローラ４３に操舵トルクが作用すると、ニードルローラ４３に作用した操舵トルクによって樹脂製被膜８がニードルローラ４３の径方向に弾性変形するため、トルク伝達時にニードルローラ４３と雌軸側軸方向溝４１との接触部やニードルローラ４３と雄軸側軸方向溝４２との接触部で面圧が上昇することを抑制することができる。
さらに、固体潤滑被膜よりも樹脂製被膜のほうが耐摩耗性に優れているため、ニードルローラ４３の下地金属が露出することを防止することができる。したがって、ニードルローラ４３の下地金属が露出することによって雌軸側軸方向溝４１や雄軸側軸方向溝４２が早期に摩耗することを抑制することができる。
【００２７】
なお、上述した第１の実施形態では、第１のトルク伝達機構３のトルク伝達部材３３として球状に形成されたものを例示したが、これに限られるものではなく、円柱状に形成されたものを第１のトルク伝達機構３のトルク伝達部材３３として用いてもよい。ただし、この場合には、第２のトルク伝達機構４のトルク伝達部材（ニードルローラ４３）と同様に、第１のトルク伝達機構３のトルク伝達部材３３の外周面に樹脂製被膜８を形成することが望ましい。
【００２８】
本発明者は、ニードルローラ４３の外周面に樹脂製被膜８が形成されている場合と形成されていない場合のニードルローラ４３の摺動抵抗を調査するため、表１に示す仕様の球状試験片と平板状試験片を用い、これら試験片の摩擦摩耗試験を表２に示す試験条件で行った。
【００２９】
【表１】
2009107428.tif 000003
【００３０】
【表２】
2009107428.tif 000004
【００３１】
具体的には、片持ち梁（図示せず）の端部に固定された球状試験片９１（図５参照）に４９Ｎの垂直荷重を負荷し、リチウム石鹸グリース９３が塗布された平板状試験片９２の上面に球状試験片９１を押し付けた状態で平板状試験片９２を図中矢印で示す方向に往復動させて試験片同士を摩擦させることにより、雌軸を模擬した試験片の摩耗特性を評価した。その結果を図６に示す。
【００３２】
なお、表２および図６に示す条件１は、外周面に樹脂製被膜が形成されていないニードルローラと塑性加工によって形成された雌軸との組合せを模擬するため、ニードルローラを模擬した球状試験片９１の素材としてＳＵＪ焼入鋼を用いると共に、雌軸を模擬した平板状試験片９２の素材としてＳ３５Ｃを用いた場合を示している。また、表２および図６に示す条件２は、外周面に樹脂製被膜が形成されていないニードルローラと窒化処理が施された雌軸との組合せを模擬するため、ニードルローラを模擬した球状試験片９１の素材としてＳＵＪ焼入鋼を用いると共に、雌軸を模擬した平板状試験片９２の素材としてＮｖ窒化処理が施されたＳ３５Ｃを用いた場合を示している。また、表２および図６に示す条件３は、外周面に樹脂製被膜が形成されたニードルローラと塑性加工によって形成された雌軸との組合せを模擬するため、雌軸を模擬した平板状試験片９２の素材としてＳＵＪ２生鋼材を用いると共に、ニードルローラを模擬した球状試験片９１の素材として４０質量％の無機フィラーを充填剤として含むＰＡ６６（ポリアミド６６）を用いた場合を示している。
【００３３】
図６に示す摩擦摩耗試験の試験結果から、ニードルローラ４３の外周面に樹脂製被膜８が形成されていない場合（条件１、条件２）は、雌軸側軸方向溝４１とニードルローラ４３との間に大きな摩擦力が発生し、ニードルローラ４３の摺動抵抗が大きくなることがわかる。これに対し、ニードルローラ４３の外周面に樹脂製被膜８が形成されている場合（条件３）は、雌軸側軸方向溝４１とニードルローラ４３との間に大きな摩擦力が発生しなくなり、ニードルローラ４３の摺動抵抗が小さくなることがわかる。
【００３４】
したがって、以上のことから、雌軸側軸方向溝４１および雄軸側軸方向溝４２に対してニードルローラ４３を被覆する樹脂製被膜８をニードルローラ４３の外周面に形成することにより、雌軸側軸方向溝４１とニードルローラ４３との間に大きな摩擦力が発生しなくなり、ニードルローラ４３が雌軸側軸方向溝４１の表面を滑らかに摺動するので、軸方向の伸縮性を阻害する大きな摩擦力が雌軸１と雄軸２との間に生じることを抑制することができる。
【００３５】
次に、本発明者は、樹脂製被膜８が５〜５０質量％（好ましくは、１５〜４０質量％）の繊維状充填剤を含んでいる場合の効果を調べるため、表３に示す仕様の平板状試験片とＳＵＪ２生鋼材からなる球状試験片を用い、これら試験片の摩擦摩耗試験を表４に示す試験条件で行った。その試験結果を表３に併記する。
【００３６】
【表３】
2009107428.tif 000005
【００３７】
【表４】
2009107428.tif 000006
【００３８】
表３において、条件４は図５に示す球状試験片９１の素材としてＳＵＪ２生鋼材を用いると共に平板状試験片９２の素材として充填剤を含んでいないＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を用いた場合を示し、条件５は球状試験片９１の素材としてＳＵＪ２生鋼材を用いると共に平板状試験片９２の素材として充填剤を含んでいないＰＡ１１（ポリアミド１１）を用いた場合を示している。また、条件６は球状試験片９１の素材としてＳＵＪ２生鋼材を用いると共に平板状試験片９２の素材として充填剤を含んでいないＰＡ６６（ポリアミド６６）を用いた場合を示し、条件７は球状試験片９１の素材としてＳＵＪ２生鋼材を用いると共に平板状試験片９２の素材として４０質量％の雲母を充填剤として含んだＰＡ６６（ポリアミド６６）を用いた場合を示している。また、条件８は球状試験片９１の素材としてＳＵＪ２生鋼材を用いると共に平板状試験片９２の素材として４０質量％のウォラストナイトを充填剤として含んだＰＡ６（ポリアミド６６）を用いた場合を示し、条件９は球状試験片９１の素材としてＳＵＪ２生鋼材を用いると共に平板状試験片９２の素材として４０質量％のウォラストナイトを充填剤として含んだＰＡ６６（ポリアミド６６）を用いた場合を示している。
【００３９】
表３に示す摩擦摩耗試験結果から、樹脂製被膜８が充填剤を含有しない合成樹脂材で形成されている場合（表３の条件４〜６）や雲母等の非繊維状充填剤を含有した合成樹脂材で形成されている場合（表３の条件７）は、ニードルローラ４３が摺動する相手側部材（雌軸１）の摩耗量が大きくなることがわかる。これに対し、樹脂製被膜８がウォラストナイト等の繊維状充填剤を含有する合成樹脂材で形成されている場合（表３の条件７および条件８）は、ニードルローラ４３が摺動する相手側部材（雌軸１）の摩耗量が小さくなることがわかる。
【００４０】
したがって、以上のことから、５〜５０質量％（好ましくは、１５〜４０質量％）の繊維状充填剤を含んだ樹脂製被膜８をニードルローラ４３の外周面などに形成することにより、ニードルローラ４３が摺動する雌軸１の摩耗量が小さくなるので、雌軸１の耐摩耗性を高めることができる。
なお、繊維状充填剤の含有量が５質量％未満の場合は耐クリープ特性が低下し、５０質量％を超える場合には、耐クリープ特性は向上するものの、樹脂製被膜８を形成するときの合成樹脂材の流動性が悪くなり、樹脂製被膜８を均一な厚さで形成することが困難となるため、繊維状充填剤の含有量は５〜５０質量％、好ましくは１５〜４０質量％であることが望ましい。
【００４１】
図７は本発明の第２の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の軸方向断面図、図８は図７のＣ−Ｃ断面を示す図である。図７及び図８に示されるように、第２の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸は雌軸１および雄軸２を備えており、雌軸１は中空状に形成されている。
雄軸２は雌軸１の内側に挿入されており、雌軸１と雄軸２との間には、ステアリングシャフトから雌軸１に伝わった操舵トルクを雄軸２に伝達する第１のトルク伝達機構３と第２のトルク伝達機構４が設けられている（図８参照）。
【００４２】
第１のトルク伝達機構３は三本のトルク伝達用溝３５を有しており、これらのトルク伝達用溝３５は雌軸１の軸方向に沿って雌軸１の内周面に例えば１２０度の間隔で形成されている。また、第１のトルク伝達機構３は、トルク伝達用溝３５と各々嵌合する三つのトルク伝達用突起３６を有している。これらのトルク伝達用突起３６は雄軸２の軸方向に沿って雄軸２の外周面に例えば１２０度の間隔で形成されており、雄軸２の外周面には、トルク伝達用溝３５に対してトルク伝達用突起３６を被覆する樹脂製被膜８が形成されている。
【００４３】
第２のトルク伝達機構４は三本の雌軸側軸方向溝４１（図６参照）を有しており、これらの雌軸側軸方向溝４１は雌軸１の軸方向に沿って雌軸１の内周面に例えば１２０度の間隔で形成されている。また、第２のトルク伝達機構４は三本の雄軸側軸方向溝４２を有している。これらの雄軸側軸方向溝４２は雄軸２の軸方向に沿って雄軸２の外周面に例えば１２０度の間隔で形成されており、雌軸側軸方向溝４１と雄軸側軸方向溝４２との間には、トルク伝達部材４３が設けられている。
【００４４】
トルク伝達部材４３は円柱状に形成されており、雄軸側軸方向溝４２と円柱状トルク伝達部材４３との間には、トルク伝達部材４３に予圧を付与する予圧付与部材４４がそれぞれ設けられている。これらの予圧付与部材４４は板ばねから形成されており、トルク伝達時には予圧付与部材４４が弾性変形してトルク伝達部材４３を雄軸２と雌軸１の間で周方向に拘束する働きをするようになっている。
【００４５】
樹脂製被膜８は、耐熱性を有する合成樹脂材（例えばボリアミド樹脂、フッ素樹脂など）をベースとして雄軸２の外周面に形成されている。また、樹脂製被膜８は５〜５０質量％（好ましくは、１５〜４０質量％）の繊維状充填剤（例えばガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム、ウォラストナイトのうち少なくとも一種類の無機物質）を含有する樹脂製被膜であり、パウダーコーティング法（粉体塗装法）によって雄軸２の外周面に形成されている。
【００４６】
なお、第２のトルク伝達機構４の円柱状トルク伝達部材４３はリング状のストッパプレート５によって雄軸側軸方向溝３２内に保持されており、雌軸１内に挿入される側の雄軸２の端部には、ストッパプレート５を雄軸２に装着するためのストッパプレート取付け溝６が雄軸２の全周にわたって形成されている。
また、樹脂被膜が形成されていないトルク伝達部材４３の外周面には、グリースなどの潤滑剤を貯溜するために、図示しない複数の微細溝（例えばレーザ波長と同等の７００ｎｍ〜９００ｎｍの溝幅で深さが２００ｎｍ程度の微細溝）または微細穴がレーザ加工（好ましくは、フェムト秒レーザのようなパルス幅１ｐｓ〜５ｐｓの短パルスレーザによるレーザ加工）が形成されていることが望ましい。
【００４７】
上述した第２の実施形態のように、トルク伝達用溝３５に対してトルク伝達用突起３６を被覆する樹脂製被膜８を雄軸２の外周面に形成すると、トルク伝達用突起３６がトルク伝達用溝３５の表面と直接的に金属接触しなくなる。したがって、トルク伝達用溝３５の表面をトルク伝達用突起３６が摺動するときに大きな摩擦力がトルク伝達用溝３５とトルク伝達用突起３６との間に発生することがないため、軸方向の伸縮性を阻害する大きな摩擦力が雌軸１および雄軸２との間に生じることを抑制することができる。
【００４８】
また、トルク伝達用突起３６に操舵トルクが作用すると、トルク伝達用突起３６に作用した操舵トルクによって樹脂製被膜８が雄軸２の径方向に弾性変形するため、トルク伝達時にトルク伝達用溝３５とトルク伝達用突起３６との接触部で面圧が上昇することを抑制することができる。
さらに、固体潤滑被膜よりも樹脂製被膜のほうが耐摩耗性に優れているため、トルク伝達用突起３６の下地金属が露出することを防止することができる。したがって、トルク伝達用突起３６の下地金属が露出することによってトルク伝達用溝３５が早期に摩耗することを抑制することができる。
【００４９】
図８は本発明の第３の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の軸方向断面図、図９は図８のＤ−Ｄ断面を示す図である。図８及び図９に示されるように、第３の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸は雌軸１および雄軸２を備えており、雌軸１は中空状に形成されている。
雄軸２は雌軸１の内側に挿入されており、雌軸１と雄軸２との間には、ステアリングシャフトから雌軸１に伝わった操舵トルクを雄軸２に伝達する第１のトルク伝達機構３と第２のトルク伝達機構４（図８参照）が設けられている。
【００５０】
第１のトルク伝達機構３は三本のトルク伝達用溝３５（図６参照）を有しており、これらのトルク伝達用溝３５は雌軸１の軸方向に沿って雌軸１の内周面に例えば１２０度の間隔で形成されている。また、第１のトルク伝達機構３は、トルク伝達用溝３５と各々嵌合する三つのトルク伝達用突起３６を有している。これらのトルク伝達用突起３６は雄軸２の軸方向に沿って雄軸２の外周面に例えば１２０度の間隔で形成されており、雄軸２が内挿される雌軸１の内周面には、トルク伝達用突起３６に対してトルク伝達用溝３５を被覆する樹脂製被膜８（図６参照）が形成されている。
【００５１】
第２のトルク伝達機構４は三本の雌軸側軸方向溝４１（図６参照）を有しており、これらの雌軸側軸方向溝４１は雌軸１の軸方向に沿って雌軸１の内周面に例えば１２０度の間隔で形成されている。また、第２のトルク伝達機構４は三本の雄軸側軸方向溝４２を有している。これらの雄軸側軸方向溝４２は雄軸２の軸方向に沿って雄軸２の外周面に例えば１２０度の間隔で形成されており、雌軸側軸方向溝４１と雄軸側軸方向溝４２との間には、トルク伝達部材４３が設けられている。
【００５２】
トルク伝達部材４３は円柱状に形成されており、雄軸側軸方向溝４２と円柱状トルク伝達部材４３との間には、トルク伝達部材４３に予圧を付与する予圧付与部材４４がそれぞれ設けられている。これらの予圧付与部材４４は板ばねから形成されており、トルク伝達時には予圧付与部材４４が弾性変形してトルク伝達部材４３を雄軸２と雌軸１の間で周方向に拘束する働きをするようになっている。
【００５３】
樹脂製被膜８は、耐熱性を有する合成樹脂材（例えばボリアミド樹脂、フッ素樹脂など）をベースとして雌軸１の内周面に形成されている。また、樹脂製被膜８は５〜５０質量％（好ましくは、１５〜４０質量％）の繊維状充填剤（例えばガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム、ウォラストナイトのうち少なくとも一種類の無機物質）を含有する樹脂製被膜であり、パウダーコーティング法（粉体塗装法）によって雌軸１の内周面に形成されている。
【００５４】
なお、第２のトルク伝達機構４の円柱状トルク伝達部材４３はリング状のストッパプレート５によって雄軸側軸方向溝３２内に保持されており、雌軸１内に挿入される側の雄軸２の端部には、ストッパプレート５を雄軸２に装着するためのストッパプレート取付け溝６が雄軸２の全周にわたって形成されている。
上述した第３の実施形態のように、トルク伝達用突起３６に対してトルク伝達用溝３５を被覆する樹脂製被膜８を雌軸１の外周面に形成すると、トルク伝達用溝３５がトルク伝達用突起３６の表面と直接的に金属接触しなくなる。したがって、トルク伝達用溝３５の表面をトルク伝達用突起３６が摺動するときに大きな摩擦力がトルク伝達用溝３５とトルク伝達用突起３６との間に発生することがないため、軸方向の伸縮性を阻害する大きな摩擦力が雌軸１および雄軸２との間に生じることを抑制することができる。
【００５５】
また、トルク伝達用突起３６に操舵トルクが作用すると、トルク伝達用突起３６に作用した操舵トルクによって樹脂製被膜８が雄軸２の径方向に弾性変形するため、トルク伝達時にトルク伝達用溝３５とトルク伝達用突起３６との接触部で面圧が上昇することを抑制することができる。
さらに、固体潤滑被膜よりも樹脂製被膜のほうが耐摩耗性に優れているため、トルク伝達用溝３５の下地金属が露出することを防止することができる。したがって、トルク伝達用溝３５の下地金属が露出することによってトルク伝達用突起３６が早期に摩耗することを抑制することができる。
【００５６】
本発明の第４の実施形態を図１１に示す。図１１において、符号１は車両ステアリング用伸縮軸の雌軸（中空軸）を示し、この雌軸１の内部には、雄軸（中実軸）２が挿入されている。
雌軸１は、複数本のスプライン溝５１を有している。これらのスプライン溝５１は雌軸１の軸方向に沿って雌軸１の内周面に形成されており、雄軸２の外周面には、スプライン溝５１と摺動自在に嵌合する複数のスプラインキー５２が雄軸２の軸方向に沿って形成されている。
【００５７】
スプラインキー５２は雄軸２の外周面に形成された樹脂製被膜８によって被覆されており、樹脂製被膜８が形成されたスプラインキー５２の側面部には、グリース等の潤滑剤を貯溜したり或いは摩耗粉などの異物を排出したりするための溝５３がインプリント成形、機械加工、レーザ加工、エッチングフォトなどの加工方向により雄軸２の軸方向に沿って形成されている。なお、樹脂製被膜８は雄軸２の外周面全体に形成されている。
【００５８】
図１１に示した第４の実施形態では、溝５３が雄軸２の軸方向に沿って形成されたものを示したが、これに限られるものではない。たとえば、図１２に示す第５の実施形態のように、樹脂製被膜８が形成されたスプラインキー５２の側面部に多数の溝５３をスプラインキー５２の高さ方向に沿って形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の軸方向断面図である。
【図２】図２のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】図１及び図２に示す円柱状トルク伝達部材の側面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図５】本発明者が実施した摩擦摩耗試験で用いた試験片を示す図である。
【図６】摩擦摩耗試験の試験結果を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の軸方向断面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ断面を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の軸方向断面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ断面を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の雄軸の一部を示す図である。
【図１３】自動車用ステアリング装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
ａ  ステアリングホイール
ｂ  ステアリングシャフト
ｃ  ステアリングコラム
ｄ  中間軸
ｅ  ステアリングギヤ
１  雌軸
２  雄軸
３  第１のトルク伝達機構
３１  雌軸側軸方向溝
３２  雄軸側軸方向溝
３３  トルク伝達部材
３４  周方向変位抑制部材
３５  トルク伝達用溝
３６  トルク伝達用突起
４  第２のトルク伝達機構
４１  雌軸側軸方向溝
４２  雄軸側軸方向溝
４３  トルク伝達部材
４４  周方向変位抑制部材
５  ストッパプレート
６  ストッパプレート取付け溝
７  予圧付与プレート
８  樹脂製被膜
【図１】
2009107428.tif 000007
【図２】
2009107428.tif 000008
【図３】
2009107428.tif 000009
【図４】
2009107428.tif 000010
【図５】
2009107428.tif 000011
【図６】
2009107428.tif 000012
【図７】
2009107428.tif 000013
【図８】
2009107428.tif 000014
【図９】
2009107428.tif 000015
【図１０】
2009107428.tif 000016
【図１１】
2009107428.tif 000017
【図１２】
2009107428.tif 000018
【図１３】
2009107428.tif 000019