JP6690289B2 - 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、中空状に構成されており、軸方向一端部の外周面に雄スプライン部が形成されている。
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うち、外周面に前記雄スプラインが形成された部分が、軸方向一端部に形成されたインナ側薄肉部と、該インナ側薄肉部の軸方向他方側に隣接した位置に形成された、前記インナ側薄肉部の内径寸法よりも小さい内径寸法を有する、インナ側厚肉部とにより構成されている。
又、前記インナ側厚肉部の軸方向他端部の内周面には、前記インナ側厚肉部の軸方向中間部の内周面よりも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。
そして、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、前記雌スプライン部のうち、前記アウタ側厚肉部の軸方向他端部の内周面に形成された部分と、前記雄スプライン部とが、常にスプライン係合する様に構成しており、且つ、前記雄スプライン部のうち、前記インナ側厚肉部の外周面に形成された部分と、前記雌スプライン部とが、常にスプライン係合する様に構成している。
本発明の参考例に就いて、図1〜3を参照しつつ説明する。尚、本参考例は、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、本参考例の中間シャフト4bを組み込んだステアリング装置の構造は、図7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、本参考例の中間シャフト4bは、図7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、本参考例の中間シャフト4bの構造に就いて説明する。
このうちのスプライン形成部18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18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22、22と凸部23、23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。
このうちの基部34は、中央部に中心孔36が形成されている。この中心孔36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37が形成されている。この様な基部34は、前記中心孔36の内側に前記インナ側小径部28を挿通すると共に、前記雌セレーション37と前記雄セレーション31とをセレーション係合させた状態で、前記インナ側段部29と前記外向鍔部30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35、35の1対の円孔38、38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39、39が内嵌固定されている。これと共に、これら両軸受カップ39、39の内側に、それぞれ複数本のニードル40、40を介して、前記十字軸32を構成する4本の軸部41、41のうちの1対の軸部41、41の端部が回動自在に支持されている。
このうちの小径筒部45は段付円筒状であり、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。具体的には、前記小径筒部45は、軸方向一方側半部に設けられたアウタ側大径部49と、軸方向他方側半部に設けられ、外径寸法がこのアウタ側大径部49の外径寸法よりも小さいアウタ側小径部50とから成る。又、このアウタ側大径部49の外周面の軸方向他端縁と、このアウタ側小径部50の外周面の軸方向一端縁とは、アウタ側段部51により連続されている。又、前記小径筒部45の内周面には、全長に亙り前記雌スプライン部52が形成されている。又、前記小径筒部45のうちの前記アウタ側小径部50に相当する部分をアウタ側薄肉部53としている。一方、この小径筒部45のうちの前記アウタ側大径部49に相当する部分をアウタ側厚肉部54としている。このアウタ側厚肉部54の径方向に関する厚さ寸法は、前記アウタ側薄肉部53の径方向に関する厚さ寸法よりも大きい。尚、本参考例の場合、前記アウタ側厚肉部54の外周面の軸方向他端部を、外径寸法が変化しない円筒面状としているが、軸方向他方側に向かうほど外径寸法が小さくなる部分円錐面状に形成する事もできる。
前記大径筒部47は円筒状であり、軸方向他端縁が、前記アウタ側連続部46の軸方向一端縁に連続している。この様な大径筒部47の内径寸法及び外径寸法は、前記小径筒部45の内径寸法及び外径寸法よりも大きい。
本参考例の場合、前記アウタ側ヨーク部48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。
即ち、本参考例の場合、前記インナシャフト9bの雄スプライン部8bの外周面を覆う状態でコーティング層44を設けている。又、これと共に、前記アウタチューブ10bのうち、前記雌スプライン部52に相当する部分の軸方向他端部から軸方向中間部にかけての部分に前記アウタ側薄肉部53を形成している。この為、前記アウタチューブ10bの雌スプライン部52が形成された部分のうちの前記アウタ側薄肉部53が形成された部分の径方向に関する剛性を、前記アウタ側厚肉部54が形成された部分の径方向に関する剛性より低くする事ができる。従って、前記インナシャフト9bの雄スプライン部8bと前記アウタチューブ10bの雌スプライン部52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と前記アウタチューブ10bとの摺動を安定させる事ができる。
本発明の実施の形態の第1例に就いて、図4、5を参照しつつ説明する。本例の中間シャフト4cは、インナシャフト9cを構成するスプライン形成部18aの内周面の形状を、前述した参考例の構造と異ならせている。尚、アウタチューブ10bの構造は、前述した参考例と同様である。
又、前記スプライン形成部18aの内周面のうち、軸方向中間部から軸方向他端寄り部分にかけての部分には、内径寸法が、前記大径孔部63の内径寸法よりも小さい中径孔部64が形成されている。この中径孔部64の内径は、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18aの内周面の軸方向他端部(前記中径孔部64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64の内径寸法よりも小さい小径孔部68が形成されている。
又、前記中径孔部64の軸方向他端縁と、前記小径孔部68の軸方向一端縁とは、第二の連続段部70により連続している。本例の場合、前記第一の連続段部65及び前記第二の連続段部70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、前記第一の連続段部65又は前記第二の連続段部70を、前記インナシャフト9c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65及び前記第二の連続段部70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65及び前記第二の連続段部70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65及び前記第二の連続段部70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65及び前記第二の連続段部70に、応力集中が発生する事を防止できる。
又、本例の場合、前記インナ側薄肉部66の軸方向他端縁は、前記スプライン形成部18a(雄スプライン部8b)の軸方向に関する長さ寸法をL18とした場合に、このスプライン形成部18a(前記雄スプライン部8b)の軸方向一端縁から、(0.6〜0.9)・L18となる位置に配置する。
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)の軸方向一端部から軸方向中間部にかけての部分(前記スプライン形成部18a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、前記素材の軸方向一端部から軸方向中間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。
又、本例の場合も、使用時に於ける、前記インナシャフト9cと前記アウタチューブ10bとの伸縮ストロークの範囲内で、前記アウタチューブ10bの雌スプライン部52のうちのアウタ側厚肉部54の軸方向他端部に相当する部分と、前記雄スプライン部8bとが、常にスプライン係合する様に規制している。要するに、前記インナシャフト9cと前記アウタチューブ10bとの径方向に重畳する部分が最も短い状態から同じく長い状態にかけて、前記雄スプライン部8bのうちのインナ側厚肉部67に相当する部分と、前記雌スプライン部52のうちのアウタ側厚肉部54の軸方向他端部に相当する部分とがスプライン係合する様にしている。
本発明の実施の形態の第2例に就いて、図6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10cは、小径筒部45aと、アウタ側連続部46と、大径筒部47と、アウタ側ヨーク部48とを備えている。
このうちの小径筒部45a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45aは、軸方向一端部から軸方向他端寄り部分にかけての部分に設けられたアウタ側大径部49aと、軸方向他端部に設けられ、外径寸法がこのアウタ側大径部49aの外径寸法よりも小さいアウタ側小径部50aとから成る。又、このアウタ側大径部49aの外周面の軸方向他端縁とこのアウタ側小径部50aの外周面の軸方向一端縁とは、アウタ側段部51aにより連続されている。即ち、本例の場合、このアウタ側段部51aの軸方向に関する位置を、前述した実施の形態の第1例のアウタ側段部51よりも軸方向他方側に位置させている。又、前記小径筒部45aの内周面には、全長に亙り雌スプライン部52が形成されている。尚、前記アウタ側連続部46、前記大径筒部47、及び前記アウタ側ヨーク部48の構造は、前述した実施の形態の第1例及び参考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、9d インナシャフト
10、10a、10b、10c 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 アウタ側薄肉部
15 アウタ側厚肉部
17、17a 境界部分
18、18a、18b スプライン形成部
19、19a インナ側連続部
20 小径軸部
21 インナ側ヨーク部
22 凹部
23 凸部
24 凹部
25 凸部
26 不完全スプライン部
27 インナ側大径部
28 インナ側小径部
29、29a インナ側段部
30 外向鍔部
31 雄セレーション
32 十字軸
33 ヨーク
34 基部
35 腕部
36 中心孔
37 雌セレーション
38 円孔
39 軸受カップ
40 ニードル
41 軸部
43 腕部
44 コーティング層
45、45a 小径筒部
46 アウタ側連続部
47 大径筒部
48 アウタ側ヨーク部
49、49a アウタ側大径部
50、50a アウタ側小径部
51、51a アウタ側段部
52 雌スプライン部
53 アウタ側薄肉部
54 アウタ側厚肉部
55 腕部
56 円孔
57 軸受カップ
58 ニードル
59 十字軸
60 軸部
61 ヨーク
62 腕部
63、63a 大径孔部
64、64a 中径孔部
65、65a 第一の連続段部
66、66a インナ側薄肉部
67、67a インナ側厚肉部
68 小径孔部
69 第二のインナ側薄肉部
70 第二の連続段部
71 内向張出部
Claims (1)
- 軸方向一端部の外周面に雄スプライン部が形成された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、
前記アウタチューブのうち、内周面に前記雌スプライン部が形成された部分が、軸方向他端部に形成されたアウタ側薄肉部と、該アウタ側薄肉部の軸方向一方側に隣接した位置に形成された、前記アウタ側薄肉部の外径寸法よりも大きい外径寸法を有する、アウタ側厚肉部とにより構成されており、
前記インナシャフトのうち、外周面に前記雄スプラインが形成された部分が、軸方向一端部に形成されたインナ側薄肉部と、該インナ側薄肉部の軸方向他方側に隣接した位置に形成された、前記インナ側薄肉部の内径寸法よりも小さい内径寸法を有する、インナ側厚肉部とにより構成されており、
前記インナ側厚肉部の軸方向他端部の内周面には、前記インナ側厚肉部の軸方向中間部の内周面よりも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おり、
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、前記雌スプライン部のうち、前記アウタ側厚肉部の軸方向他端部の内周面に形成された部分と、前記雄スプライン部とが、常にスプライン係合しており、且つ、前記雄スプライン部のうち、前記インナ側厚肉部の外周面に形成された部分と、前記雌スプライン部とが、常にスプライン係合している、
伸縮自在シャフト。
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