JP6512129B2 - 伸縮自在シャフト - Google Patents
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Description
尚、前記インナシャフト9と前記第一のヨーク11との結合、或いは、前記アウタチューブ10と前記第二のヨーク13との結合は、溶接により行う事もできる。又、後述する実施の形態の構造の様に、インナシャフトを前側に、アウタチューブを後側に配置する構造を採用する事もできる。
このうちのインナシャフトは、軸方向一端部の外周面に形成された雄スプライン部と、該雄スプライン部よりも軸方向他方側部分に設けられ、外径寸法が、該雄スプライン部の外接円の直径よりも小さい小径軸部とを有する中空状の部材である。
前記アウタチューブは、内周面に雌スプライン部が形成されている。
前記コーティング層は、前記雄スプライン部の外周面を覆う状態で設けられている。
そして、前記雄スプライン部と前記雌スプライン部とを、前記コーティング層を介してスプライン係合させる事により、前記インナシャフトと前記アウタチューブとが、トルク伝達可能、且つ、全長を伸縮可能な状態に組み合わされている。
又、前記インナシャフトの内周面は、前記薄肉部の内周面に形成された大径孔部と、該大径孔部よりも軸方向他方側に形成された中径孔部と、該中径孔部よりも軸方向他方側に形成された小径孔部とを有している。
そして、前記中径孔部と前記小径孔部との間に存在する連続段部が、前記雄スプライン部と前記小径軸部との間に存在する連続部の外周面よりも軸方向一方側に位置する事により、前記雄スプライン部の内周面の軸方向他端部に、全周に亙り径方向内方に張り出した内向張出部が形成されている。
上述の様な本発明の伸縮自在シャフトを実施する場合には、追加的に、請求項4に記載した発明の様に、ヨーク部が、前記インナシャフトの軸方向他端部に設けられた外向鍔部により、該インナシャフトに結合固定されている構成を採用できる。
本発明の実施の形態の第1例に就いて、図1〜3を参照しつつ説明する。尚、本例は、本発明を、ステアリング装置を構成する中間シャフトに適用したものである。但し、本発明は、この様な中間シャフト以外にも、各種用途で使用される伸縮自在シャフトの構造に適用する事ができる。又、本例の中間シャフト4bを組み込んだステアリング装置の構造は、図6に示したステアリング装置と同様の構造を有している。但し、本例の中間シャフト4bは、図6に示したステアリング装置の構造に限らず、従来から知られている各種構造のステアリング装置に組み込む事ができる。以下、ステアリング装置の構造を簡単に説明した後、本例の中間シャフト4bの構造に就いて説明する。
このうちの小径筒部22は円筒状であり、前記アウタチューブ10bのうちの軸方向他端部から軸方向中間部にかけての部分に設けられている。この様な小径筒部22の外周面は、軸方向の全長に亙り外径寸法が変化しない円筒面状である。又、この小径筒部22の内周面には、円周方向に関して交互に形成された軸方向に長い、複数ずつの凹部と凸部とから成る雌スプライン部26が、全長に亙り形成されている。本例の場合、前記小径筒部22の厚さ寸法を、軸方向全長に亙り同じとしている。
前記大径筒部24は円筒状であり、軸方向他端縁が、前記連続部23の軸方向一端縁に連続している。この様な大径筒部24の内径寸法及び外径寸法は、前記小径筒部22の内径寸法及び外径寸法よりも大きい。
本例の場合、前記ヨーク部25を、前記アウタチューブ10bに一体に設ける構造を採用しているが、アウタチューブとヨーク部とを別体に設けて溶接或は嵌合等により結合固定する構造を採用する事もできる。
このうちのスプライン形成部35は、前記インナシャフト9bのうちの軸方向中間部から軸方向一端寄り部分にかけての部分に設けられている。この様なスプライン形成部35の外周面には、円周方向に関して交互に形成された軸方向に長い、複数ずつの凹部37、37と凸部38、38とから成る雄スプライン部8bが、全長に亙り形成されている。
又、前記スプライン形成部35の内周面のうち、軸方向中間部から軸方向他端部にかけての部分には、内径寸法が、前記大径孔部42の内径寸法よりも小さい中径孔部43が形成されている。この中径孔部43の内径寸法は、軸方向の全長に亙り一定である。
又、前記スプライン形成部35の内周面の軸方向他端部(前記中径孔部43よりも軸方向他方側に位置する部分)には、内径寸法が、この中径孔部43の内径寸法よりも小さい小径孔部16aが形成されている。
又、前記中径孔部43の軸方向他端縁と、前記小径孔部16aの軸方向一端縁とは、特許請求の範囲に記載した連続段部に相当する第二の連続段部69により連続している。本例の場合、この第二の連続段部69が、前記連続部21aの外周面よりも軸方向一方側に位置している。又、前記第一の連続段部44及び前記第二の連続段部69は、径方向外方に向かうほど軸方向一方に向かう方向に傾斜した状態で形成されている。尚、第一の連続段部又は第二の連続段部を、前記インナシャフト9bの中心軸に直交する仮想平面上に設ける事もできる。又、前記第一の連続段部44及び前記第二の連続段部69を、部分球面状に形成する事もできる。別の言い方をすれば、具体的には、前記第一の連続段部44及び前記第二の連続段部69の、前記インナシャフト9bの中心軸を含む仮想平面に関する断面形状を、円弧状とする。この様な構成を採用する場合には、前記第一の連続段部44及び前記第二の連続段部69の前記仮想平面に関する断面形状の曲率半径Rを、0.2mm以上(好ましくは、0.5mm以上)とする。この様な構成を採用すれば、前記第一の連続段部44及び前記第二の連続段部69に、応力集中が発生する事を防止できる。
又、本例の場合、前記薄肉部45の軸方向他端縁は、前記スプライン形成部35(前記雄スプライン部8b)の軸方向に関する長さ寸法をL35とした場合に、このスプライン形成部35(前記雄スプライン部8b)の軸方向一端縁から、(0.6〜0.9)・L35となる位置に配置する。
このうちの基部54は、中央部に中心孔56が形成されている。この中心孔56の内周面には、円周方向に凹部と凸部とを交互に配置して成る凹凸部である雌セレーション57が形成されている。この様な基部54は、前記中心孔56の内側に前記小径部48を挿通すると共に、前記雌セレーション57と前記雄セレーション51とをセレーション係合させた状態で、前記段部49と前記外向鍔部50との間で挟持されている。
又、図1に示す組み立て状態に於いて、前記1対の腕部55、55の1対の円孔58、58のそれぞれの内側には、それぞれ有底円筒状の軸受カップ59、59が内嵌固定されている。これと共に、これら両軸受カップ59、59の内側に、それぞれ複数本のニードル60、60を介して、前記十字軸52を構成する4本の軸部61、61のうちの1対の軸部61、61の端部が回動自在に支持されている。
先ず、第1工程に於いて、炭素鋼(例えば、S10C〜S45C)等の鉄系合金、或いは、アルミニウム系合金、マグネシウム合金等の軽合金から成る、中空円管状の素材(図示省略)の軸方向中間部から軸方向一端部にかけての部分(前記スプライン形成部35に相当する部分)を、当該部分を拡径して第一中間素材とする。尚、この様に拡径する作業は、例えば、前記素材の軸方向中間部から軸方向一端部にかけての部分の内側に、マンドレルを挿入し、このマンドレルにより前記素材の内周面を扱く様にして行う。この様な拡径作業の際には、前記素材のうち、拡径される部分の外径側に、円筒面状の内周面を有する外型を配置して行う事もできる。
尚、上述の各工程は、矛盾が生じない範囲で、適宜入れ替えて実施する事が可能である。
即ち、本例の場合、前記インナシャフト9bを中空状にすると共に、前記雄スプライン部8bが形成された部分に、軸方向一方側から順に前記薄肉部45と前記厚肉部46とを設けている。この為、中実のインナシャフトの場合と比べて、前記雄スプライン部8bが形成された部分の径方向に関する剛性を低くする事ができる。特に、本例の場合、前記雄スプライン部8bが形成された部分のうちの前記薄肉部45が形成された部分の径方向の剛性を、同じく厚肉部46が形成された部分と比べて適度に小さくできる。従って、前記雄スプライン部8bと前記雌スプライン部26との係合部の回転方向のがたつきを防止する為に、この係合部に締め代を持たせた場合でも、この締め代に対する摺動抵抗(摺動荷重)の変動を鈍感にでき、前記インナシャフト9bの、前記アウタチューブ10bに対する摺動を安定させる事ができる。
本発明の実施の形態の第2例に就いて、図4を参照しつつ説明する。
本例の中間シャフト4cを構成するアウタチューブ10cは、小径筒部22aと、連続部23と、大径筒部24と、ヨーク部25とを備えている。
このうちの小径筒部22aは段付円筒状であり、前記アウタチューブ10cのうちの軸方向他端部から軸方向中間部にかけての部分に設けられている。具体的には、前記小径筒部22aは、軸方向一方側半部に設けられた大径部65と、軸方向他方側半部に設けられ、外径寸法がこの大径部65の外径寸法よりも小さい小径部66と、この大径部65の外周面の軸方向他端縁とこの小径部66の外周面の軸方向一端縁とを連続する段部67とから成る。又、前記小径筒部22aの内周面には、全長に亙り雌スプライン部26が形成されている。尚、前記連続部23、前記大径筒部24、及び前記ヨーク部25の構造は、前述した実施の形態の第1例の場合と同様である。又、インナシャフト9bの構造も、前述した実施の形態の第1例の場合と同様である。
本発明の実施の形態の第3例に就いて、図5を参照しつつ説明する。
本例の中間シャフト4dを構成するアウタチューブ10dは、小径筒部22bと、連続部23と、大径筒部24と、ヨーク部25とを備えている。
このうちの小径筒部22bは段付円筒状であり、前記アウタチューブ10dのうちの、軸方向他端部から軸方向中間部にかけての部分に設けられている。具体的には、前記小径筒部22bは、軸方向他端寄り部分から軸方向一端部にかけての部分に設けられた大径部65aと、軸方向他端部に設けられ、外径寸法がこの大径部65aの外径寸法よりも小さい小径部66aと、この大径部65aの外周面の軸方向他端縁とこの小径部66aの外周面の軸方向一端縁とを連続する段部67aとから成る。即ち、本例の場合、前記段部67aの軸方向に関する位置を、前述した実施の形態の第2例の段部67よりも軸方向他方側に位置させている。又、前記小径筒部22bの内周面には、全長に亙り雌スプライン部26が形成されている。尚、前記連続部23、前記大径筒部24、及び前記ヨーク部25の構造は、前述した実施の形態の第1例及び第2例の場合と同様である。
又、前述した実施の形態の第1例で説明した伸縮自在シャフト用インナシャフトの製造方法を構成する各工程は、矛盾が生じない範囲で、順番を入れ替える事が可能である。又、これら各工程は、可能な範囲で同時に行う事もできる。
2 ステアリングシャフト
3a、3b、3c、3d 自在継手
4、4a、4b、4c、4d 中間シャフト
5 ステアリングギヤユニット
6 入力軸
7 タイロッド
8、8a、8b 雄スプライン部
9、9a、9b、9c インナシャフト
10、10a、10b、10c、10d アウタチューブ
11 第一のヨーク
12 雌スプライン部
13 第二のヨーク
14 大径孔部
15 中径孔部
16、16a 小径孔部
17 薄肉部
18 中肉部
19、19a 厚肉部
20、20a 小径軸部
21、21a 連続部
22、22a、22b 小径筒部
23 連続部
24 大径筒部
25 ヨーク部
26 雌スプライン部
27 腕部
28 円孔
29 軸受カップ
30 ニードル
31 十字軸
32 軸部
33 ヨーク
34 腕部
35、35a スプライン形成部
36 ヨーク部
37 凹部
38 凸部
39 凹部
40 凸部
41 不完全スプライン部
42、42a 大径孔部
43、43a 中径孔部
44、44a 第一の連続段部
45 薄肉部
46、46a 厚肉部
47 大径部
48 小径部
49、49a 段部
50 外向鍔部
51 雄セレーション
52 十字軸
53 ヨーク
54 基部
55 腕部
56 中心孔
57 雌セレーション
58 円孔
59 軸受カップ
60 ニードル
61 軸部
62 ヨーク
63 腕部
64 コーティング層
65、65a 大径部
66、66a 小径部
67、67a 段部
68 第二の薄肉部
69 第二の連続段部
70 内向張出部
Claims (4)
- 軸方向一端部の外周面に形成された雄スプライン部と、該雄スプライン部よりも軸方向他方側部分に設けられ、外径寸法が、該雄スプライン部の外接円の直径よりも小さい小径軸部とを有する中空状のインナシャフトと、
内周面に雌スプライン部が形成されたアウタチューブと、
前記雄スプライン部の外周面を覆う状態で設けられたコーティング層とを備えており、
前記雄スプライン部と前記雌スプライン部とを、前記コーティング層を介してスプライン係合させる事により、前記インナシャフトと前記アウタチューブとがトルク伝達可能、且つ、全長を伸縮可能な状態に組み合わされている伸縮自在シャフトであって、
前記インナシャフトのうちの前記雄スプライン部が形成された部分が、軸方向一端部に設けられた薄肉部と、該薄肉部よりも軸方向他方側に設けられ、径方向に関する厚さ寸法が該薄肉部よりも大きい厚肉部とを有しており、
前記インナシャフトの内周面は、前記薄肉部の内周面に形成された大径孔部と、該大径孔部よりも軸方向他方側に形成された中径孔部と、該中径孔部よりも軸方向他方側に形成された小径孔部とを有しており、
前記中径孔部と前記小径孔部との間に存在する連続段部が、前記雄スプライン部と前記小径軸部との間に存在する連続部の外周面よりも軸方向一方側に位置する事により、前記雄スプライン部の内周面の軸方向他端部に、全周に亙り径方向内方に張り出した内向張出部が形成されている、
伸縮自在シャフト。 - 使用時に於ける前記インナシャフトと前記アウタチューブとの伸縮ストロークの範囲で、前記雄スプライン部のうちの前記厚肉部の外周面に形成された部分の少なくとも一部と、前記アウタチューブの雌スプライン部とが、常にスプライン係合している、請求項1に記載した伸縮自在シャフト。
- 前記厚肉部のうちで前記内向張出部が形成されていない部分の断面積と、前記小径軸部のうちで前記小径孔部と同じ内径寸法を有する大径部の断面積とが同じである、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載した伸縮自在シャフト。
- ヨーク部が、前記インナシャフトの軸方向他端部に設けられた外向鍔部により、該インナシャフトに結合固定されている、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載した伸縮自在シャフト。
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