JP6639843B2 - シャフトとヨークの組立体、及び、同製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シャフトとヨークの組立体の製造技術に関する。

一般的な車両において、ステアリングホイールの操舵トルクを車輪に伝達するために、ステアリングホイールから前方に向かってステアリングシャフトが延びている。例えば、ステアリングシャフトは、インナシャフトと、このインナシャフトの外周に相対的にスライド可能に設けられたアウタシャフトと、を有している。アウタシャフトの一端には、自在継手の一部を構成するヨークが取り付けられている。このようなシャフトとヨークの組立体に関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。

図７及び図８に基づき、特許文献１に開示された発明を説明する。図７は、特許文献１の第１図に対応する。図８（ａ）は、特許文献１の第２図（Ａ）に対応し、図８（ｂ）は、特許文献１の第２図（Ｄ）に対応する。なお、符号は、適宜振り直した。

図７を参照する。特許文献１に示されるような、ステアリングシャフト１００は、共にパイプによって構成されたインナシャフト１１０（アッパシャフト１１０）と、アウタシャフト１２０（ロアシャフト１２０）と、からなる。インナシャフト１１０は、アウタシャフト１２０内を軸線に沿って移動可能に設けられている。アウタシャフト１２０の端部には、ヨーク１３０が取り付けられている。

図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照する。図８（ａ）は、アウタシャフトの先端及びヨークを拡大した図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の８ｂ−８ｂ線断面図である。

ヨーク１３０とアウタシャフト１２０とは、かしめ結合されている。ヨーク１３０をアウタシャフト１２０に結合させるためには、例えば、以下の方法による。アウタシャフト１２０の端部を、六角形の金型にセットしてプレス成形し、所定長さの多角形断面部１２１を形成する。一方、ヨーク１３０には、六角形の各角を円弧状に形成した形状を呈する透孔１３１を穿設する。透孔１３１は多角形断面部１２１よりも一回り大きく、遊嵌できるように穿設される。ついで、アウタシャフト１２０の端部を、ヨーク１３０の透孔１３１に嵌合させた後、アウタシャフト１２０の端部に、ポンチを嵌合させる。そのポンチの頭部をアウタシャフト１２０に向けて打撃すると、多角形断面部１２１の各頂部が透孔１３１の各頂部に沿って圧入される。このようにして、ヨーク１３０はアウタシャフト１２０にかしめられる。

このようなシャフトとヨークの組立体によれば、ヨークを組み付けるためにシャフトの先端を加工しなければならず、製造に必要な工程が増加する。

特開平１−２１８９６９号公報

本発明は、簡便に製造することのできるシャフトとヨークの組立体の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、インナシャフトと、このインナシャフトの外周に相対的にスライド可能に設けられたアウタシャフトと、このアウタシャフトの端部に固定され継手の一部を構成するヨークと、からなるシャフトとヨークの組立体において、
前記インナシャフトは、外周面の少なくとも一部に形成されたインナ側スプラインを有し、
前記アウタシャフトは、前記インナ側スプラインが摺動可能に内周面の全体に形成されたアウタ側スプラインを有すると共に、外周面の全体に形成されたシャフト側セレーションを有し、
前記ヨークは、前記シャフト側セレーションに嵌合されたヨーク側セレーションを備えた円筒状のヨーク本体部と、このヨーク本体部の端部に形成された爪部を有し、
前記爪部が、前記アウタシャフトにかしめられていることを特徴とするシャフトとヨークの組立体が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記アウタシャフトの素材には、アルミニウム、又は、アルミニウム合金が用いられている。

請求項３による発明によれば、アウタシャフトの端部にヨークが固定されてなるシャフトとヨークの組立体の製造方法において、
素管を製造する素管製造工程と、
前記素管を引き抜き成形することにより、前記素管の内周面にアウタ側スプラインを形成すると共に、前記素管の外周面にシャフト側セレーションを形成して、前記アウタシャフトを得る引き抜き工程と、
前記引き抜き工程によって得られた前記アウタシャフトの端部と、内周にヨーク側セレーションが形成された前記ヨークと、を嵌合させる嵌合工程と、
この嵌合工程の後に、前記アウタシャフトと、前記ヨークの端部に形成された爪部とをかしめる、かしめ工程と、からなることを特徴とするシャフトとヨークの組立体の製造方法が提供される。

請求項１に係る発明では、アウタシャフトの外周面の全体にシャフト側セレーションは形成される。ヨークを固定することができるよう、アウタシャフトの先端にのみ加工を施す場合に比べて、簡便にアウタシャフトを製造することができる。アウタシャフトが簡便に製造できることにより、シャフトとヨークの組立体の全体としても製造が簡便になる。

加えて、シャフト側セレーションが形成されているアウタシャフトと、ヨーク側セレーションが形成されているヨークとは、互いにかしめられている。互いのセレーション同士が噛み合い、高い結合強度を得ることができる。

請求項２に係る発明では、アウタシャフトの素材には、アルミニウム、又は、アルミニウム合金が用いられている。一般に、アルミニウム、及び、アルミニウム合金は、加工性に優れている。このため、アウタシャフトを容易に製造することができる。これにより、シャフトとヨークの組立体をさらに簡便に製造することができる。

請求項３に係る発明では、素管を引き抜き成形することにより、素管の外周面にシャフト側セレーションを形成して、アウタシャフトを得る。引き抜き成形によって、アウタシャフトの外周面の全体にシャフト側セレーションは形成される。ヨークを固定することができるよう、アウタシャフトの先端にのみ加工を施す場合に比べて、簡便にアウタシャフトを製造することができる。アウタシャフトが簡便に製造できることにより、シャフトとヨークの組立体の全体としても製造が簡便になる。

加えて、シャフト側セレーションが形成されているアウタシャフトと、ヨーク側セレーションが形成されているヨークとは、互いにかしめられている。互いのセレーション同士が噛み合い、高い結合強度を得ることができる。

加えて、引き抜き成形することにより、素管の内周面にアウタ側スプラインを形成すると共に、素管の外周面にシャフト側セレーションを形成する。アウタ側スプラインを成形するのと同時にシャフト側セレーションが形成される。これにより、少ない工程によってアウタシャフトを得ることができる。アウタシャフトを少ない工程によって得ることができるため、シャフトとヨークの組立体の製造に必要な工程が少なくてすむ。即ち、簡便に製造することのできるシャフトとヨークの組立体を提供することができる。

本発明の実施例によるシャフトとヨークの組立体が含まれるステアリングシャフトの側面図である。 図１に示されたロアシャフトの分解図である。 図２の３−３線断面図である。 素管製造工程からアウタシャフト切断工程までを説明する図である。 アウタシャフト圧入工程を説明する図である。 かしめ工程を説明する図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。 図７の要部を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは各図面を基準として左右、上下とは各図面を基準として上下を指す。
＜実施例＞

図１を参照する。図１には、ステアリングホイールが取り付けられた状態のステアリングシャフトが示されている。ステアリングシャフト１０は、一端にステアリングホイールＳｈが取り付けられたアッパシャフト１１と、このアッパシャフト１１に自在継手２０を介して接続されるロアシャフト１２と、からなる。

図２を参照する。ロアシャフト１２は、一端に自在継手２０の一部を構成するヨーク２１が固定されたアウタシャフト３０と、このアウタシャフト３０の内部に配置されアウタシャフト３０の軸線ＣＬに沿って移動可能なインナシャフト４０と、からなる。即ち、アウタシャフト３０は、インナシャフト４０の外周に相対的にスライド可能に設けられているということもできる。

アウタシャフト３０は、素材にアルミニウム、又は、アルミニウム合金が用いられた筒状の部材である。アウタシャフト３０は、内周面の全体に鋸歯状に形成されたアウタ側スプライン３１を有すると共に、外周面の全体に鋸歯状に形成されたシャフト側セレーション３２を有している。

図３を併せて参照する。アウタ側スプライン３１は、いわゆる雌スプラインである。内周面の全体にアウタ側スプライン３１が形成されているとは、アウタシャフト３０の内周面のうち、アウタシャフト３０の軸線ＣＬに沿った方向の全体、及び、周方向の全体に渡ってアウタ側スプライン３１が形成されていることを言う。

シャフト側セレーション３２についても同様である。即ち、外周面の全体にシャフト側セレーション３２が形成されているとは、アウタシャフト３０の外周面のうち、アウタシャフト３０の軸線ＣＬに沿った方向の全体、及び、周方向の全体に渡ってシャフト側セレーション３２が形成されていることを言う。

図２のみを参照する。インナシャフト４０は、インナシャフト本体４１の一端に鋸歯状に形成されたインナ側スプライン４２を有していると共に、インナシャフト本体４１の他端にヨーク１６が設けられてなる。

インナ側スプライン４２は、いわゆる雄スプラインである。インナ側スプライン４２の形状は、アウタ側スプライン３１の形状に対応している。互いに鋸歯状に形成されたアウタ側スプライン３１の直径は、僅かにインナ側スプライン４２の直径よりも大きい。相対的に見たときに、アウタシャフト３０は、インナシャフト４０の軸線ＣＬに沿った方向への移動を許容しつつ、回転方向への移動は不能としている。アウタシャフト３０と、インナシャフト４０とは、回転する際には、常に一体的に回転する。

本発明によるシャフトとヨークの組立体は、ロアシャフト１２と、ヨーク２１と、からなる。即ち、シャフトとヨークの組立体は、インナシャフト４０と、このインナシャフト４０の外周に相対的にスライド可能に設けられたアウタシャフト３０と、このアウタシャフト３０の端部に固定され自在継手２０の一部を構成するヨーク２１と、からなる。このようなシャフトとヨークの組立体の製造方法について、図４以降において説明する。

図４（ａ）を参照する。まず、素管製造工程において、アウタシャフト３０（図２参照）の素材となる素管５２を製造する。アルミニウム、又は、アルミニウム合金製のアルミニウム素材５１を押し出し成形することにより、素管５２を得ることができる。

図４（ｂ）を参照する。次に、引き抜き工程によって、アウタシャフト３０を得る。素管５２を引き抜き成形することにより、内周面にアウタ側スプライン３１を形成すると共に、外周面にシャフト側セレーション３２を形成する。

図４（ｃ）を参照する。アウタシャフト３０を任意の長さに切断する。なお、切断は、素管５２を切断することによっても行うことできる。即ち、切断は、任意のタイミングで行うことができ、不要である場合には行わなくてもよい。

図５を参照する。次に、ヨーク２１と、アウタシャフト３０と、を嵌合させる嵌合工程を行う。嵌合工程は、アウタシャフト３０の端部に、ヨーク２１を圧入することにより行うことができる。なお、ヨーク２１にアウタシャフト３０の端部を圧入してもよい。

ヨーク２１は、円筒状に形成されたヨーク本体部２１ａと、このヨーク本体部２１ａから延びアッパシャフト１１側のヨーク１５（図１参照）に接続される接続部２１ｂ，２１ｂと、ヨーク本体部２１ａの接続部２１ｂ，２１ｂとは逆側の端部に形成された爪部２１ｃと、からなる。

ヨーク本体部２１ａの内周には、鋸歯状のヨーク側セレーション２１ｄが形成されている。ヨーク側セレーション２１ｄの形状は、シャフト側セレーション３２の形状に対応している。ヨーク側セレーション２１ｄの径とアウタシャフト３０の外径とは、略同一である。

図６を参照する。次に、互いに嵌合させたアウタシャフト３０、及び、ヨーク２１をかしめる、かしめ工程を行う。かしめ工程は、例えば、ヨーク２１に形成された爪部２１ｃを軸線ＣＬに向かって押し潰すことにより行う。

以上に説明した本発明は、以下の効果を奏する。

図４（ｂ）を参照する。アルミニウム、又は、アルミニウム合金からなる素管５２を引き抜き成形することにより、素管５２の外周面にシャフト側セレーション３２を形成して、アウタシャフト３０を得る。引き抜き成形によって、アウタシャフト３０の外周面の全体にシャフト側セレーション３２は形成される。ヨーク２１（図２参照）を固定することができるよう、アウタシャフト３０の先端にのみ加工を施す場合に比べて、製造工程削減となり、簡便にアウタシャフト３０を製造することができる。アウタシャフト３０が簡便に製造できることにより、ロアシャフト１２とヨーク２１の組立体（図２参照）の全体としても製造が簡便になる。また、アウタシャフト３０の外周面の全体にシャフト側セレーション３２が形成されていることにより、任意の長さに切断するだけで様々な長さのシャフトに対応することができる。

加えて、引き抜き成形することにより、素管５２の内周面にアウタ側スプライン３１を形成すると共に、素管５２の外周面にシャフト側セレーション３２を形成する。アウタ側スプライン３１を成形するのと同時にシャフト側セレーション３２が形成される。これにより、少ない工程によってアウタシャフト３０を得ることができる。アウタシャフト３０を少ない工程によって得ることができるため、ロアシャフト１２とヨーク２１の組立体の製造に必要な工程が少なくてすむ。即ち、簡便に製造することのできるロアシャフト１２とヨーク２１の組立体を提供することができる。

図６を参照する。アウタシャフト３０のシャフト側セレーション３２上にヨーク２１の爪部２１ｃをかしめることで、シャフト側セレーション３２と爪部２１ｃとが食い込み、高い結合強度を得ることができる。

尚、本発明によるシャフトとヨークの組立体は、ステアリングシャフトのロアシャフトを例に説明したが、これ以外にも適用可能である。即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明のシャフトとヨークの組立体は、車両のステアリングシャフトに好適である。

１２…ロアシャフト（シャフト）
２１…ヨーク
２１ｄ…ヨーク側セレーション
３０…アウタシャフト
３１…アウタ側スプライン
３２…シャフト側セレーション
４０…インナシャフト
４２…インナ側スプライン
５２…素管

Claims (3)

1. インナシャフトと、このインナシャフトの外周に相対的にスライド可能に設けられたアウタシャフトと、このアウタシャフトの端部に固定され継手の一部を構成するヨークと、からなるシャフトとヨークの組立体において、
   前記インナシャフトは、外周面の少なくとも一部に形成されたインナ側スプラインを有し、
   前記アウタシャフトは、前記インナ側スプラインが摺動可能に内周面の全体に形成されたアウタ側スプラインを有すると共に、外周面の全体に形成されたシャフト側セレーションを有し、
   前記ヨークは、前記シャフト側セレーションに嵌合されたヨーク側セレーションを備えた円筒状のヨーク本体部と、このヨーク本体部の端部に形成された爪部を有し、
   前記爪部が、前記アウタシャフトにかしめられていることを特徴とするシャフトとヨークの組立体。
2. 前記アウタシャフトの素材には、アルミニウム、又は、アルミニウム合金が用いられていることを特徴とする請求項１に記載のシャフトとヨークの組立体。
3. アウタシャフトの端部にヨークが固定されてなるシャフトとヨークの組立体の製造方法において、
   素管を製造する素管製造工程と、
   前記素管を引き抜き成形することにより、前記素管の内周面にアウタ側スプラインを形成すると共に、前記素管の外周面にシャフト側セレーションを形成して、前記アウタシャフトを得る引き抜き工程と、
   前記引き抜き工程によって得られた前記アウタシャフトの端部と、内周にヨーク側セレーションが形成された前記ヨークと、を嵌合させる嵌合工程と、
   この嵌合工程の後に、前記アウタシャフトと、前記ヨークの端部に形成された爪部とをかしめる、かしめ工程と、からなることを特徴とするシャフトとヨークの組立体の製造方法。

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