JP7147509B2 - トルク伝達軸 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用のステアリング装置などに組み込まれるトルク伝達軸に関する。

図２０は、特開２０１７－２５９６４号公報に記載され、従来から知られた自動車用のステアリング装置を示している。ステアリング装置は、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ステアリングコラム３と、１対の自在継手４ａ、４ｂと、中間シャフト５と、ステアリングギヤユニット６と、１対のタイロッド７とを備えている。

ステアリングホイール１は、ステアリングコラム３の内側に回転自在に支持されたステアリングシャフト２の後端部に取り付けられている。ステアリングシャフト２の前端部は、１対の自在継手４ａ、４ｂ及び中間シャフト５を介して、ステアリングギヤユニット６のピニオン軸８に接続されている。そして、ピニオン軸８の回転を図示しないラックの直線運動に変換することで、１対のタイロッド７を押し引きし、操舵輪にステアリングホイール１の操作量に応じた舵角を付与する。なお、前後方向とは、ステアリング装置が組み付けられる車体の前後方向をいう。

自在継手４ａ、４ｂは、互いに同一直線上に存在しない回転軸である、ステアリングシャフト２と中間シャフト５、並びに、中間シャフト５とピニオン軸８とを、互いにトルク伝達可能に接続するものである。自在継手４ａ、４ｂとしては、特開２０１１－２２０３９８号公報などに記載されているように、従来から１対のヨークと十字軸とを備えた十字軸式の自在継手が使用されている。

特開２０１７－２５９６４号公報 特開２０１１－２２０３９８号公報

ところで、大型の自動車に搭載されるステアリング装置にあっては、ステアリングシャフトからステアリングギヤユニットまでの距離が長くなる。このため、自在継手を構成するヨークに対して、ステアリングシャフトやピニオン軸などの軸を直接固定せずに、エクステンションシャフト（延長軸）とも呼ばれるトルク伝達軸を介して固定することが考えられている。

図２１（Ａ）～図２１（Ｃ）は、本発明者らが先に考えたトルク伝達軸９を示している。トルク伝達軸９は、ヨーク１０と、ステアリングシャフトやピニオン軸などの軸１１との間に配置され、ヨーク１０と軸１１とをトルク伝達可能に接続する。また、トルク伝達軸９は、軸方向一方側端部の外周面に雄セレーション１２を有し、軸方向他方側端部の内周面に雌セレーション１３を有する。トルク伝達軸９の軸方向他方側端部には、トルク伝達軸９の軸方向他方側端部を縮径するためのクランプ部１４が一体に設けられている。具体的には、トルク伝達軸９の軸方向他方側端部の円周方向１箇所に不連続部１５が形成されており、不連続部１５の両側に１対のフランジ部１６が配置されている。フランジ部１６のそれぞれは、図示しない締付部材を挿入するための取付孔１７を有している。

トルク伝達軸９の軸方向一方側端部は、ヨーク１０を構成する基部１８の内側に挿入される。これにより、雄セレーション１２を、基部１８の内周面に形成された雌セレーション１９にセレーション係合させている。また、トルク伝達軸９と基部１８との間を、溶接ビード部２０により全周にわたり溶接固定している。

トルク伝達軸９の軸方向他方側端部の内側には、軸１１の軸方向一方側端部が挿入される。これにより、雌セレーション１３に、軸１１の外周面に形成された雄セレーション２１をセレーション係合させている。また、前記締付部材の先端部を取付孔１７又は図示しないナットに螺合することで、トルク伝達軸９の内周面により軸１１の外周面を強く締め付けている。

トルク伝達軸９は、冷間鍛造加工により造られる場合が多く、熱間鍛造加工により造られる場合に比べて、形状精度及び寸法精度は高いが、金属材料の流動が複雑になるクランプ部１４が一体に設けられていることなどに起因して、トルク伝達軸９の軸方向両端部に設ける雄セレーション１２と雌セレーション１３との同軸度を高度に確保することが難しくなる。また、トルク伝達軸９とヨーク１０とを溶接固定しているため、熱変形などに起因して、トルク伝達軸９とヨーク１０との同軸度が低くなりやすい。このため、図２１（Ｃ）に示すように、トルク伝達軸９に接続される軸、すなわち、ヨーク１０を介して接続される軸１１ａ又は雌セレーション１３に接続される軸１１の振れ回りが大きくなる可能性がある。この結果、ステアリング装置の一部で、軸の振れ回りに起因した、回転方向の摺動異音、スティックスリップ振動異音などの異音を発生させる可能性がある。

本発明は、上述のような事情に鑑み、トルク伝達軸に接続される軸の振れ回りを抑えることができる、トルク伝達軸の構造を実現すべく発明したものである。

本発明のトルク伝達軸は、シャフトと、該シャフトとは別体のクランプとを備える。
前記シャフトは、中空状に構成されており、軸方向一方側端部に備えられ、他の部材に対してトルク伝達可能に接続される接続部と、軸方向他方側端部に備えられ、軸方向他方側に開口端を有し、軸方向一方側に閉鎖端を有する、軸方向に伸長したスリットと、軸方向他方側端部に備えられた嵌合筒部と、軸方向他方側端部の内周面に備えられた雌セレーションと、を有する。前記接続部は、前記シャフトと一体である。
前記クランプは、欠円筒状で、前記嵌合筒部に外嵌されて、前記スリットの幅寸法を狭めることにより、前記シャフトを縮径させる。前記クランプは、円周方向１箇所に配置された不連続部と、該不連続部を挟んで両側に配置され、締付部材が挿入される取付孔をそれぞれ備えた１対のフランジ部と、該１対のフランジ部同士を円周方向に連結した部分円筒状の連結部と、前記嵌合筒部を挿入する挿入孔と、を有する。
さらに、少なくとも前記クランプにより前記シャフトを縮径する過程で、前記嵌合筒部の軸方向一方側部分の外周面と前記挿入孔の軸方向一方側部分の内周面とを接触させ、前記嵌合筒部の軸方向他方側端部の外周面と前記挿入孔の軸方向他方側端部の内周面との間に環状隙間を存在させる。

本発明では、前記挿入孔を、軸方向他方側端部の内周面に、軸方向一方側に隣接する部分に比べて内径寸法の大きい環状凹溝を有するものとすることができる。
あるいは、前記挿入孔を、少なくとも軸方向他方側端部の内周面を、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうほど内径寸法の大きくなるテーパ面とし、残りの部分を円筒面としたものとすることができる。

本発明では、前記嵌合筒部を、軸方向他方側端部に、軸方向一方側に隣接する部分に比べて外径寸法の小さい小径部を有するものとすることができる。
あるいは、前記嵌合筒部を、少なくとも軸方向他方側端部の外周面を、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうほど外径寸法の小さくなるテーパ面とし、残りの部分を円筒面としたものとすることができる。

本発明では、前記接続部を、自在継手を構成する二股状のヨーク部とすることができる。
あるいは、前記接続部を、セレーション部若しくはスプライン部、又はキー係合部とすることもできる。

本発明によれば、トルク伝達軸に接続される軸の振れ回りを抑えることができる。

図１は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸の斜視図である。 図２は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸の側面図である。 図３の（Ａ）は、図２のＡ－Ａ断面図であり、図３の（Ｂ）は図２のＢ－Ｂ断面図である。 図４は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸を構成するシャフトの平面図である。 図５は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸を構成するシャフトの側面図である。 図６は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸を構成するクランプを軸方向他方側から見た端面図である。 図７は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸を構成するクランプの斜視図である。 図８は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸を構成するクランプの部分切断側面図である。 図９は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸を、該トルク伝達軸を構成するシャフトを縮径する以前の状態で示す断面図である。 図１０は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸に軸を接続し、該トルク伝達軸を構成するシャフトを縮径した状態で示す断面図である。 図１１は、実施の形態の第２例を示す、図８に相当する図である。 図１２は、実施の形態の第２例を示す、図９に相当する図である。 図１３は、実施の形態の第２例を示す、図１０に相当する図である。 図１４は、実施の形態の第３例を示す、図５に相当する図である。 図１１は、実施の形態の第３例を示す、図９に相当する図である。 図１２は、実施の形態の第３例を示す、図１０に相当する図である。 図１７は、実施の形態の第４例を示す、図５に相当する図である。 図１８は、実施の形態の第４例を示す、図９に相当する図である。 図１９は、実施の形態の第４例を示す、図１０に相当する図である。 図２０は、従来から知られているステアリング装置を示す部分切断側面図である。 図２１の（Ａ）は、本発明者等が先に考えたトルク伝達軸を介して、ヨークと回転軸とを接続した状態を示す斜視図であり、図２１の（Ｂ）は（Ａ）の分解斜視図であり、図２１の（Ｃ）は、トルク伝達軸に接続される軸に振れ回りが生じる状態を説明するための模式図である。

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１～図１０を用いて説明する。
本例のトルク伝達軸２２は、例えば大型の自動車のステアリング装置に組み込まれて、互いに同一直線上に存在しない回転軸である、ステアリングシャフトと中間シャフト、又は、中間シャフトとピニオン軸をトルク伝達可能に接続するために使用する。

トルク伝達軸２２は、互いに別体に構成された、中空筒状のシャフト２３と欠円筒状（略Ｕ字状）のクランプ２４とから構成されている。なお、以下の説明において、軸方向とは、特に断らない限り、トルク伝達軸２２の軸方向をいう。また、軸方向に関して一方側とは、図１、図２、図４、図５、図７、図８、図９及び図１０では、左側である。軸方向に関して他方側とは、クランプ２４が配置される側をいい、図１、図２、図４、図５、図７、図８、図９及び図１０では、右側である。

シャフト２３は、例えば炭素鋼鋳鋼材（ＳＣ材）などの素材に、鍛造加工（冷間鍛造加工又は熱間鍛造加工）及び切削加工などを施すことにより、全体を一体に造られている。シャフト２３は、軸方向一方側端部に二股状のヨーク部２５を、軸方向他方側端部乃至中間部に筒部２６を備えている。

ヨーク部２５は、十字軸式の自在継手を構成するもので、１対の腕部２７ａ、２７ｂを備えている。腕部２７ａ、２７ｂは、筒部２６の軸方向一方側端縁の直径方向反対側となる２箇所位置から軸方向一方側に伸長している。腕部２７ａ、２７ｂのそれぞれは、互いに同軸の円孔２８を有している。円孔２８の内側には、図示しない軸受カップ及びニードルが配置され、十字軸を構成する軸部が回転自在に支持される。

筒部２６は、全体が中空筒状に構成されており、軸方向一方側から順に、大径筒部２９と、大径側円すい筒部３０と、中径筒部３１と、小径側円すい筒部３２と、小径筒部３３とを備えている。

大径筒部２９は、段付円筒状に構成されており、筒部２６の軸方向一方側端部に配置されている。大径筒部２９の軸方向他方側端縁は、大径側円すい筒部３０の軸方向一方側端縁につながっている。大径筒部２９の外径寸法及び内径寸法は、大径筒部２９の軸方向他方側に存在する、筒部２６を構成するその他の部分の外径寸法及び内径寸法よりも大きくなっている。つまり、大径筒部２９は、筒部２６の中で最も大径に構成されている。

大径側円すい筒部３０は、部分円すい筒状に構成されており、外径寸法及び内径寸法が、軸方向他方側に向かうほど小さくなる。大径側円すい筒部３０の軸方向他方側端縁は、中径筒部３１の軸方向一方側端縁につながっている。

中径筒部３１は、円筒状に構成されており、筒部２６の軸方向中間部に配置されている。中径筒部３１の外径寸法及び内径寸法は、軸方向にわたり一定である。中径筒部３１の軸方向他方側端縁は、小径側円すい筒部３２の軸方向一方側端縁につながっている。

小径側円すい筒部３２は、部分円すい筒状に構成されており、外径寸法及び内径寸法が、軸方向他方側に向かうほど小さくなる。小径側円すい筒部３２の軸方向他方側端縁は、小径筒部３３の軸方向一方側端縁につながっている。

小径筒部３３は、段付円筒状に構成されており、筒部２６の軸方向他方側端部に配置されている。小径筒部３３は、その軸方向他方側半部に、軸方向一方側に隣接する小径筒部３３の軸方向一方側半部に比べて外径寸法が小さくなった嵌合筒部を３４を有している。このため、小径筒部３３の外周面の軸方向中間部には、軸方向他方側を向いた略円輪状（Ｃ字状）の段差面３５を有している。本例では、小径筒部３３の軸方向他方側半部の外周面に、切削加工を施すことにより、嵌合筒部３４及び段差面３５を形成している。このため、嵌合筒部３４は、単一円筒面状の外周面を有しており、小径筒部３３の軸方向一方側半部に比べて、肉厚が小さくなっている。嵌合筒部３４の軸方向寸法は、クランプ２４の軸方向寸法とほぼ同じである。段差面３５は、クランプ２４を嵌合筒部３４に外嵌する際に、クランプ２４の軸方向一方側の端面を突き当てることで、シャフト２３に対するクランプ２４の軸方向に関する位置決めを図るのに利用する。

小径筒部３３の内周面には、雌セレーション３６が全長にわたり形成されている。なお、図１では、雌セレーションの図示を省略している。本例では、筒部２６の内周面のうち、小径筒部３３及び小径側円すい筒部３２の内周面にのみ、雌セレーション３６を形成している。小径筒部３３の内側には、図１０に示すように、例えばステアリングシャフトやピニオン軸などの軸３７の端部が挿入される。そして、雌セレーション３６に対して、軸３７の外周面に形成された雄セレーション３８をセレーション係合させる。

シャフト２３の軸方向中間部から軸方向他方側端部に位置する、中径筒部３１から小径筒部３３にわたる範囲に、軸方向に伸長したスリット３９を形成している。スリット３９は、シャフト２３の内周面と外周面とを連通しており、ヨーク部２５を構成する１対の腕部２７ａ、２７ｂと円周方向に関する位相（周方向位置）が９０度ずれた位置に配置されている。スリット３９の軸方向一方側は、閉鎖端であり、小径筒部３３よりも軸方向一方側に存在する中径筒部３１の軸方向他方側端部に位置している。スリット３９の軸方向他方側は、開口端であり、嵌合筒部３４（シャフト２３）の軸方向他方側端縁に開口している。本例では、スリット３９の幅寸法は、全長にわたり一定である。このようなスリット３９は、例えばカッターなどの回転切削工具を用いた切削加工により形成されている。このため、スリット３９の軸方向一方側端部（奥端部）の断面形状は、部分円弧状になっている。また、スリット３９は、軸方向一方側端部が閉鎖端であり、軸方向他方側端部が開口端であるため、クランプ２４が外嵌される嵌合筒部３４の剛性は、スリット３９の開口端に近い軸方向他方側部分の剛性よりも、スリット３９の閉鎖端に近い軸方向一方側部分の剛性のほうが高くなる。

シャフト２３は、嵌合筒部３４の軸方向中間部の外周面のうちで、スリット３９と周方向の位相が一致する部分に、シャフト２３の中心軸Ｏ_２３に対し直交する方向に伸長した係合凹溝４０をさらに備えている。すなわち、係合凹溝４０は、スリット３９と交差するように形成されている。係合凹溝４０とスリット３９との交差部は、スリット３９のうちで交差部の軸方向両側に隣接する部分に比べて幅寸法が大きくなった幅広部となっている。また、係合凹溝４０は、部分円筒面状に構成されており、その曲率半径はクランプ２４に設けられた後述する取付孔４５ａ（４５ｂ）の曲率半径とほぼ同じである。

クランプ２４は、シャフト２３の軸方向他方側端部に外嵌されており、シャフト２３の軸方向他方側端部を縮径させるために用いられる。具体的には、クランプ２４は、シャフト２３の嵌合筒部３４に外嵌されており、スリット３９が形成された中径筒部３１の軸方向他方側端部から嵌合筒部３４にわたる範囲を縮径させるために用いられる。このようなクランプ２４は、シャフト２３を構成する材料よりも硬度の高い、例えば機械構造用炭素鋼であるＳ３５Ｃなどの素材に熱間鍛造加工若しくは切削加工などを施すことにより、あるいは、例えば機械構造用炭素鋼であるＳ１０ＣやＳ１５Ｃなどの素材に加工硬化を生じる冷間鍛造加工を施すことにより造られている。

クランプ２４は、全体が欠円筒状（略Ｕ字状）に構成されており、不連続部４１と、それぞれが略矩形板状の１対のフランジ部４２と、半円筒状の連結部４３と、挿入孔４４とを備えている。

不連続部４１は、１対のフランジ部４２同士の間部分に位置する、クランプ２４の円周方向１箇所に設けられている。１対のフランジ部４２は、不連続部４１を挟んで両側に配置されている。連結部４３は、半円筒状に構成されており、クランプ２４の直径方向に関して不連続部４１の反対側に位置し、１対のフランジ部４２同士を円周方向に連結している。挿入孔４４は、シャフト２３の嵌合筒部３４を挿入するためのもので、連結部４３の内周面と１対のフランジ部４２の径方向内側面とにより構成されている。

クランプ２４をシャフト２３の嵌合筒部３４に固定した状態で、不連続部４１とスリット３９との周方向位置は、互いに一致している。本例では、クランプ２４の自由状態での不連続部４１の幅寸法と、シャフト２３（嵌合筒部３４）の自由状態でのスリット３９の幅寸法とを、互いにほぼ同じとしている。

１対のフランジ部４２は、互いに整合する部分に、板厚方向に貫通する取付孔４５ａ、４５ｂを同軸に備えている。取付孔４５ａ、４５ｂのそれぞれは、挿入孔４４の中心軸Ｏ_４４に対し捩れの位置に形成されており、挿入孔４４に開口している。また、１対の取付孔４５ａ、４５ｂのうち、一方の取付孔４５ａは通孔で、他方の取付孔４５ｂはねじ孔である。クランプ２４をシャフト２３の嵌合筒部３４に固定した状態で、１対の取付孔４５ａ、４５ｂの開口部にそれぞれ対向する位置に、係合凹溝４０が位置している。つまり、１対の取付孔４５ａ、４５ｂと係合凹溝４０との軸方向位置は一致している。また、１対のフランジ部４２の板厚（厚さ寸法）は、互いにほぼ同じである。

挿入孔４４は、軸方向他方側端部の内周面に、軸方向一方側に隣接する部分に比べて内径寸法の大きい、すなわち、径方向外側に凹んだ環状凹溝４６を有している。このため、挿入孔４４の内周面は、段付円筒面状になっている。環状凹溝４６は、クランプ２４の軸方向他方側端縁及び不連続部４１に開口している。また、環状凹溝４６は、挿入孔４４の全周にわたり形成されている。環状凹溝４６の深さ寸法は、円周方向及び軸方向にわたり一定である。また、環状凹溝４６の軸方向寸法は、円周方向にわたり一定であり、クランプ２４の軸方向寸法の１／６～１／３程度（図示の例ではおよそ１／５）である。なお、挿入孔４４の内周面は、連結部４３の内周面及び１対のフランジ部４２の径方向内側面により構成されているため、これら連結部４３の内周面及び１対のフランジ部４２の径方向内側面には、環状凹溝４６の一部が形成されている。

図９に示すように、嵌合筒部３４にクランプ２４を外嵌し、クランプ２４により嵌合筒部３４を縮径する以前の状態では、嵌合筒部３４の軸方向一方側端部乃至中間部の外周面と挿入孔４４の軸方向一方側端部乃至中間部の内周面とは全周にわたり接触している。これに対し、嵌合筒部３４の軸方向他方側端部の外周面と挿入孔４４の軸方向他方側端部の内周面（環状凹溝４６の底部）との間には、断面略矩形状の環状隙間４７が存在している。なお、各図には、環状凹溝４６の深さ寸法を、誇張して描いている。環状凹溝４６の実際の深さ寸法は、嵌合筒部３４にクランプ２４を外嵌し、嵌合筒部３４を縮径する以前の状態で、環状隙間４７の径方向寸法が、数十μｍ～５００μｍ程度になるように設定している。

本例では、シャフト２３とクランプ２４とを結合固定している。シャフト２３とクランプ２４とを結合固定するための構造は特に限定されないが、例えば、シャフト２３とクランプ２４とを溶接固定する構造を採用することができる。あるいは、シャフト２３の外周面に形成した凸状（又は凹状）のシャフト側係合部と、クランプ２４の内周面に形成した凹状（又は凸状）のクランプ側係合部とを凹凸係合させるとともに、シャフト側係合部又はクランプ側係合部を塑性変形させる（かしめる）構造などを採用することもできる。いずれにしても、シャフト２３とクランプ２４とを固定した状態で、シャフト２３とクランプ２４との相対回転を防止するとともに軸方向に関する相対変位を防止する。

シャフト２３とクランプ２４とを結合固定するには、先ず、クランプ２４の挿入孔４４の内側に、シャフト２３の軸方向他方側端部を、クランプ２４の軸方向一方側から挿入する。そして、クランプ２４の不連続部４１とシャフト２３のスリット３９との周方向位置を一致させるとともに、１対の取付孔４５ａ、４５ｂと係合凹溝４０との軸方向位置を一致させる。なお、本例では、クランプ２４の軸方向一方側端面を段差面３５に突き当てることで、１対の取付孔４５ａ、４５ｂと係合凹溝４０との軸方向位置が一致するように、各部の寸法が規制されている。

次いで、１対の取付孔４５ａ、４５ｂと係合凹溝４０の内側に、締付ボルト４８を配置する。具体的には、締付ボルト４８の基端寄り部分を通孔である一方の取付孔４５ａの内側に挿入するとともに、締付ボルト４８の中間部を係合凹溝４０の内側に配置する。この状態で、締付ボルト４８の先端部を、ねじ孔である他方の取付孔４５ｂに少しだけ、すなわち、嵌合筒部３４を縮径させない程度に螺合する。そして、係合凹溝４０と、クランプ２４に対して両端部が支持された締付ボルト４８とを、キー係合させる。これにより、クランプ２４がシャフト２３から軸方向他方側に抜け出ないようにするとともに、シャフト２３とクランプ２４とが相対回転しないようにする。そして最後に、溶接などの固定手段により、シャフト２３とクランプ２４とを結合固定する。

トルク伝達軸２２の使用状態では、トルク伝達軸２２の軸方向一方側端部に配置されたヨーク部２５を、図示しない別のヨーク及び十字軸と組み合わせる。これにより、トルク伝達軸２２は、前記別のヨークを備えた中間シャフトなどの軸にトルク伝達可能に接続される。また、小径筒部３３の内側に、ステアリングシャフトやピニオン軸などの軸３７を挿入し、該軸３７の外周面に形成された雄セレーション３８を、小径筒部３３の内周面に形成された雌セレーション３６にセレーション係合させる。これにより、トルク伝達軸２２と軸３７との相対回転を防止する。また、軸３７の先端部外周面に雄セレーション３８を周方向に横切るように形成された周方向凹溝４９の内側に、係合凹溝４０とスリット３９との交差部である幅広部を通じて締付ボルト４８の中間部を進入させて、周方向凹溝４９と締付ボルト４８とをキー係合させる。これにより、軸３７とトルク伝達軸２２とが軸方向に相対移動することを防止する。また、他方の取付孔４５ｂに対する締付ボルト４８の螺合量を増やすことにより、不連続部４１の幅寸法を小さくし、小径筒部３３を縮径する。そして、小径筒部３３の内周面により軸３７の外周面を強く締め付ける。これにより、トルク伝達軸２２とステアリングシャフトやピニオン軸などの軸３７とをトルク伝達可能に結合する。

上述のような本例のトルク伝達軸２２によれば、トルク伝達軸２２に接続される軸の振れ回りを抑えることができる。
すなわち、本例のトルク伝達軸２２では、クランプ２４を、シャフト２３に対して一体に設けずに、シャフト２３に対して固定している。このため、シャフト２３の軸方向両端部に配置されるヨーク部２５と雌セレーション３６との同軸度を、高く確保できる。さらに、シャフト２３とヨーク部２５とは、別体として固定しているのではなく、一体に形成している。このため、溶接時の熱変形の影響を受けずに済み、シャフト２３（筒部２６）に対するヨーク部２５の同軸度を高く確保できる。したがって、ヨーク部２５に接続される軸及び雌セレーション３６に接続される軸３７の振れ回りを抑えることができる。この結果、ステアリング装置の一部で、軸の振れ回りに起因した異音（回転方向の摺動異音、スティックスリップ振動異音など）が発生することを防止できる。また、シャフト２３は、中空状であるため、トルク伝達軸２２全体としての軽量化を図ることもできる。

また、本例のトルク伝達軸２２によれば、シャフト２３の軸方向他方側端部に接続された軸３７が歳差運動することを抑制でき、シャフト２３の雌セレーション３６と軸３７の雄セレーション３８とのセレーション係合部でフレッチング摩耗が生じることを抑制できる。
すなわち、シャフト２３に形成されたスリット３９は、軸方向一方側端部が閉鎖端であり、軸方向他方側端部が開口端であるため、クランプ２４を外嵌する嵌合筒部３４の剛性は、スリット３９の開口端に近い軸方向他方側部分の剛性よりも、スリット３９の閉鎖端に近い軸方向一方側部分の剛性のほうが高くなる。しかも、小径筒部３３のうちで、嵌合筒部３４よりも軸方向一方側に存在する部分の肉厚は、嵌合筒部３４の肉厚よりも大きいため、この面からも、嵌合筒部３４は、軸方向他方側部分の剛性よりも軸方向一方側部分の剛性のほうが高くなる。このため、本例とは異なり、挿入孔の内周面に環状凹溝を備えない、すなわち、挿入孔の内周面が単一円筒面状であるクランプを用いて嵌合筒部３４を縮径した際には、嵌合筒部３４は、軸方向一方側部分よりも軸方向他方側部分のほうが大きく変形する傾向になる。したがって、嵌合筒部３４の内周面と軸３７の外周面との間の面圧は、軸方向一方側部分（軸３７の先端側部分）よりも軸方向他方側部分（軸３７の基端側部分）のほうが高くなる。つまり、軸３７は、嵌合筒部３４の軸方向他方側部分で強く締め付けられ、それよりも軸方向一方側に位置する部分では比較的緩く締め付けられた状態になる。このため、軸３７は、嵌合筒部３４の軸方向他方側部分によって強く締め付けられた部分を中心に歳差運動しやすくなる。そして、このような歳差運動が生じると、雌セレーション３６と雄セレーション３８とのセレーション係合部にフレッチング摩耗が発生し、摩耗量が過大になりやすくなる。

これに対し本例では、挿入孔４４の軸方向他方側端部の内周面に環状凹溝４６を形成しており、クランプ２４を嵌合筒部３４に外嵌し、クランプ２４により嵌合筒部３４を縮径する以前の状態で、嵌合筒部３４の軸方向一方側端部乃至中間部の外周面と挿入孔４４の軸方向一方側端部乃至中間部の内周面とが接触し、嵌合筒部３４の軸方向他方側端部の外周面と挿入孔４４の軸方向他方側端部の内周面との間に環状隙間４７を存在させている。そして、クランプ２４により嵌合筒部３４を縮径した際には、縮径が進行するのに従って、環状凹溝４６の底部が、軸方向一方側から軸方向他方側へと徐々に嵌合筒部３４の外周面に接触する。したがって、クランプ２４により嵌合筒部３４を縮径する過程において、嵌合筒部３４の軸方向一方側端部乃至中間部の外周面と挿入孔４４の軸方向一方側端部乃至中間部の内周面とが接触し、嵌合筒部３４の軸方向他方側端部の外周面と挿入孔４４の軸方向他方側端部の内周面との間に環状隙間４７が存在した状態となる。そして最終的に、図１０に示したように、環状凹溝４６の底部の軸方向他方側部分と嵌合筒部３４の外周面との間に環状隙間４７（の一部）が残存した状態になるか、又は、環状凹溝４６の底部全体が嵌合筒部３４の外周面に接触した状態（環状隙間４７は完全に消滅した状態）になる。

そして、いずれの場合にも、クランプ２４から剛性の高い嵌合筒部３４の軸方向一方側部分に大きな締付け力を付与することができる。また、クランプ２４から剛性の低い嵌合筒部３４の軸方向他方側部分に付与する締付け力を、環状凹溝４６を備えない場合に比べて小さくすることができる。このため、クランプ２４により嵌合筒部３４を縮径した際に、嵌合筒部３４に生じる変形量を、軸方向一方側部分と軸方向他方側部分とで互いに近づけることができる。したがって、嵌合筒部３４の内周面と軸３７の外周面との間の面圧も、軸方向一方側部分と軸方向他方側部分とで互いに近づけることができる。この結果、シャフト２３の軸方向他方側端部に接続された軸３７に歳差運動が生じることを抑制できる。このため、雌セレーション３６と雄セレーション３８とのセレーション係合部に、フレッチング摩耗が生じることを抑制できる。これにより、シャフト２３と軸３７との間にがたつきが生じることを防止できるとともに、がたつきに起因した異音が発生することを防止することもできる。

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図１１～図１３を用いて説明する。
本例では、シャフト２３の嵌合筒部３４に外嵌するクランプ２４ａの形状のみを、実施の形態の第１例の構造とは異ならせている。すなわち、本例では、クランプ２４ａを構成する挿入孔４４ａの内周面の全体を、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうほど内径寸法の大きくなるテーパ面としている。

図１２に示すように、嵌合筒部３４にクランプ２４ａを外嵌し、クランプ２４ａにより嵌合筒部３４を縮径する以前の状態では、嵌合筒部３４の軸方向一方側端部の外周面と挿入孔４４ａの軸方向一方側端部の内周面とは全周にわたり接触しているが、嵌合筒部３４の軸方向他方側端部乃至中間部の外周面と挿入孔４４ａの軸方向他方側端部乃至中間部の内周面との間には、断面くさび形状の環状隙間４７ａが存在している。なお、各図には、挿入孔４４ａの内周面の傾斜角度を、誇張して描いている。挿入孔４４ａの内周面の実際の傾斜角度の大きさは、嵌合筒部３４にクランプ２４ａを外嵌し、嵌合筒部３４を縮径する以前の状態で、環状隙間４７ａの軸方向他方側端部の径方向寸法が、数十μｍ～５００μｍ程度になるように設定している。

そして、クランプ２４ａにより嵌合筒部３４を縮径した際には、縮径が進行するのに従って、挿入孔４４ａの内周面が、軸方向一方側から軸方向他方側へと徐々に嵌合筒部３４の外周面に接触する。したがって、クランプ２４ａにより嵌合筒部３４を縮径する過程で、嵌合筒部３４の軸方向一方側部分の外周面と挿入孔４４ａの軸方向一方側部分の内周面とが接触し、嵌合筒部３４の軸方向他方側端部の外周面と挿入孔４４ａの軸方向他方側端部の内周面との間に環状隙間４７ａが存在する状態となる。そして最終的に、図１２に示したように、嵌合筒部３４の軸方向他方側端部の外周面と挿入孔４４ａの軸方向他方側端部の内周面との間に環状隙間４７ａ（の一部）が残存した状態になるか、又は、挿入孔４４ａの内周面の全体が嵌合筒部３４の外周面に接触した状態（環状隙間４７ａが完全に消滅した状態）になる。そして、いずれの場合にも、クランプ２４ａから剛性の高い嵌合筒部３４の軸方向一方側部分に大きな締付け力を付与することができる。また、クランプ２４ａから剛性の低い嵌合筒部３４の軸方向他方側部分に付与する締付け力を、挿入孔の内周面を単一円筒面状とした場合に比べて小さくすることができる。

以上のような本例では、クランプ２４ａにより嵌合筒部３４を縮径した際に、挿入孔４４ａの内周面と嵌合筒部３４の外周面との間の面圧を、軸方向一方側から軸方向他方側に向けて徐々に低くすることができる。このため、嵌合筒部３４に生じる変形量を、軸方向一方側部分と軸方向他方側部分とでより近づけやすくすることができる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第３例］
実施の形態の第３例について、図１４～図１６を用いて説明する。
本例では、上述した実施の形態の第１例及び第２例の構造とは異なり、トルク伝達軸２２ａを構成するクランプ２４ｂとして、挿入孔４４ｂの内径寸法が軸方向にわたり一定で、挿入孔４４ｂの内周面が単一円筒面状のものを使用している。本例では、このようなクランプ２４ｂを外嵌するシャフト２３ａの嵌合筒部３４ａの形状を工夫している。具体的には、嵌合筒部３４ａの軸方向他方側端部に、軸方向一方側に隣接する部分に比べて外径寸法の小さい小径部５０を形成している。小径部５０は、嵌合筒部３４ａのうちで係合凹溝４０よりも軸方向他方側に位置する部分に形成されており、円筒面状の外周面を有している。小径部５０の外径寸法は、軸方向にわたり一定である。

図１５に示すように、嵌合筒部３４ａにクランプ２４ｂを外嵌し、クランプ２４ｂにより嵌合筒部３４ａを縮径する以前の状態では、嵌合筒部３４ａの軸方向一方側端部乃至中間部の外周面と挿入孔４４ｂの軸方向一方側端部乃至中間部の内周面とは全周にわたり接触しているが、嵌合筒部３４ａの軸方向他方側端部、すなわち、小径部５０の外周面と挿入孔４４ｂの軸方向他方側端部の内周面との間には、断面略矩形状の環状隙間４７ｂが存在している。なお、各図には、小径部５０の外径寸法を、誇張して描いている。小径部５０の実際の外径寸法は、嵌合筒部３４ａにクランプ２４ｂを外嵌し、嵌合筒部３４ａを縮径する以前の状態で、環状隙間４７ｂの径方向寸法が、数十μｍ～５００μｍ程度になるように設定している。

そして、クランプ２４ｂにより嵌合筒部３４ａを縮径した際には、縮径が進行するのに従って、小径部５０の外周面が、軸方向一方側から軸方向他方側へと徐々に挿入孔４４ｂの内周面に接触する。したがって、クランプ２４ｂにより嵌合筒部３４ａを縮径する過程において、嵌合筒部３４ａの軸方向一方側端部乃至中間部の外周面と挿入孔４４ｂの軸方向一方側端部乃至中間部の内周面とが接触し、嵌合筒部３４ａの軸方向他方側端部（小径部５０）の外周面と挿入孔４４の軸方向他方側端部の内周面との間に環状隙間４７ｂが存在した状態となる。そして最終的に、図１６に示したように、小径部５０の外周面の軸方向他方側部分と挿入孔４４ｂの内周面との間に環状隙間４７ｂ（の一部）が残存した状態になるか、又は、小径部５０の外周面の全体が挿入孔４４ｂの内周面に接触した状態（環状隙間４７ｂが完全に消滅した状態）になる。そして、いずれの場合にも、クランプ２４ｂから剛性の高い嵌合筒部３４ａの軸方向一方側部分に大きな締付け力を付与することができる。また、クランプ２４ｂから剛性の低い嵌合筒部３４ａの軸方向他方側部分（小径部５０）に付与する締付け力を、小径部５０を備えない場合に比べて小さくすることができる。

以上のような本例では、シャフト２３ａの嵌合筒部３４ａの外周面形状を工夫している。シャフト２３ａの外周面には、小径部５０を形成する以外にも切削加工が施されるため、小径部５０を形成するのに伴って、加工工数や段取工数が増加することを抑制できる。したがって、シャフト２３ａ、延いてはトルク伝達軸２２ａのコスト上昇を抑えることができる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第４例］
実施の形態の第４例について、図１７～図１９を用いて説明する。
本例では、嵌合筒部３４ｂの外周面の形状のみを、実施の形態の第３例の構造とは異ならせている。すなわち、本例では、嵌合筒部３４ｂの外周面の全体を、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうほど外径寸法の小さくなるテーパ面としている。

図１８に示すように、嵌合筒部３４ｂにクランプ２４ｂを外嵌し、クランプ２４ｂにより嵌合筒部３４ｂを縮径する以前の状態では、嵌合筒部３４ｂの軸方向一方側端部の外周面と挿入孔４４ｂの軸方向一方側端部の内周面とは全周にわたり接触しているが、嵌合筒部３４ｂの軸方向他方側端部乃至中間部の外周面と挿入孔４４ｂの軸方向他方側端部乃至中間部の内周面との間には、断面くさび形状の環状隙間４７ｃが存在している。なお、各図には、嵌合筒部３４ｂの外周面の傾斜角度を、誇張して描いている。嵌合筒部３４ｂの外周面の実際の傾斜角度の大きさは、嵌合筒部３４ｂにクランプ２４ｂを外嵌し、嵌合筒部３４ｂを縮径する以前の状態で、環状隙間４７ｃの軸方向他方側端部の径方向寸法が、数十μｍ～５００μｍ程度になる傾斜角度である。

そして、クランプ２４ｂにより嵌合筒部３４ｂを縮径した際には、縮径が進行するのに従って、嵌合筒部３４ｂの外周面が、軸方向一方側から軸方向他方側へと徐々に挿入孔４４ｂの内周面に接触する。したがって、クランプ２４ｂにより嵌合筒部３４ｂを縮径する過程で、嵌合筒部３４ｂの軸方向一方側部分の外周面と挿入孔４４ｂの軸方向一方側部分の内周面とが接触し、嵌合筒部３４ｂの軸方向他方側端部の外周面と挿入孔４４ｂの軸方向他方側端部の内周面との間に環状隙間４７ｃが存在する状態となる。そして最終的に、図１９に示したように、嵌合筒部３４ｂの軸方向他方側端部の外周面と挿入孔４４ｂの軸方向他方側端部の内周面との間に環状隙間４７ｃ（の一部）が残存した状態になるか、又は、嵌合筒部３４ｂの外周面の全体が挿入孔４４ｂの内周面に接触した状態（環状隙間４７ｃが完全に消滅した状態）になる。そして、いずれの場合にも、クランプ２４ｂから剛性の高い嵌合筒部３４ｂの軸方向一方側部分に大きな締付け力を付与することができる。また、クランプ２４ｂから剛性の低い嵌合筒部３４ｂの軸方向他方側部分に付与する締付け力を、嵌合筒部の外周面を単一円筒面状とした場合に比べて小さくすることができる。

以上のような本例では、クランプ２４ｂにより嵌合筒部３４ｂを縮径した際に、挿入孔４４ｂの内周面と嵌合筒部３４ｂの外周面との間の面圧を、軸方向一方側から軸方向他方側に向けて徐々に低くすることができる。このため、嵌合筒部３４ｂに生じる変形量を、軸方向一方側部分と軸方向他方側部分とでより近づけやすくすることができる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例、第２例及び第３例と同じである。

本発明を実施する場合に、挿入孔の内周面に形成する環状凹溝の軸方向寸法や嵌合筒部に形成する小径部の軸方向寸法は、実施の形態の各例の構造に限定されない。また、実施の形態の各例では、挿入孔の内周面の全体及び嵌合筒部の外周面の全体をテーパ面とする構造について説明したが、挿入孔の内周面の軸方向他方側端部及び嵌合筒部の外周面の軸方向他方側端部のみをテーパ面とする構成を採用することもできる。さらに、実施の形態の各例の構造では、嵌合筒部にクランプを外嵌し、クランプにより嵌合筒部を縮径する以前の状態で、嵌合筒部の軸方向一方側部分の外周面と挿入孔の軸方向一方側部分の内周面とを接触させる場合について説明した。ただし、嵌合筒部の軸方向一方側部分の外周面と挿入孔の軸方向一方側部分の内周面とは、嵌合筒部が縮径する過程で接触すれば足り、嵌合筒部を縮径させる以前の状態では接触していなくても良い。また、クランプに設ける１対の取付孔をそれぞれ通孔とし、ナットと組み合わせて使用することもできる。さらに、本発明を実施する場合に、前述した実施の形態の各例の構造は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ ステアリングコラム
４ａ、４ｂ 自在継手
５ 中間シャフト
６ ステアリングギヤユニット
７ タイロッド
８ ピニオン軸
９ トルク伝達軸
１０ ヨーク
１１、１１ａ 軸
１２ 雄セレーション
１３ 雌セレーション
１４ クランプ部
１５ 不連続部
１６ フランジ部
１７ 取付孔
１８ 基部
１９ 雌セレーション
２０ 溶接ビード部
２１ 雄セレーション
２２、２２ａ トルク伝達軸
２３、２３ａ シャフト
２４、２４ａ、２４ｂ クランプ
２５ ヨーク部
２６ 筒部
２７ａ、２７ｂ 腕部
２８ 円孔
２９ 大径筒部
３０ 大径側円すい筒部
３１ 中径筒部
３２ 小径側円すい筒部
３３ 小径筒部
３４、３４ａ、３４ｂ 嵌合筒部
３５ 段差面
３６ 雌セレーション
３７ 軸
３８ 雄セレーション
３９ スリット
４０ 係合凹溝
４１ 不連続部
４２ フランジ部
４３ 連結部
４４、４４ａ、４４ｂ 挿入孔
４５ａ、４５ｂ 取付孔
４６ 環状凹溝
４７、４７ａ、４７ｂ、４７ｃ 環状隙間
４８ 締付ボルト
４９ 周方向凹溝
５０ 小径部

Claims (6)

1. 軸方向一方側端部に備えられ、他の部材に対してトルク伝達可能に接続される接続部と、軸方向他方側端部に備えられ、軸方向他方側に開口端を有し、軸方向一方側に閉鎖端を有する軸方向に伸長したスリットと、軸方向他方側端部に備えられた嵌合筒部と、軸方向他方側端部の内周面に備えられた雌セレーションと、を有する中空状のシャフトと、
   前記嵌合筒部に外嵌されて前記シャフトを縮径させるもので、円周方向１箇所に配置された不連続部と、該不連続部を挟んで両側に配置され、締付部材が挿入される取付孔をそれぞれ備えた１対のフランジ部と、該１対のフランジ部同士を円周方向に連結した部分円筒状の連結部と、前記嵌合筒部を挿入する挿入孔と、を有する欠円筒状のクランプと、
   を備え、
   少なくとも前記クランプにより前記シャフトを縮径する過程で、前記嵌合筒部の軸方向一方側部分の外周面と前記挿入孔の軸方向一方側部分の内周面とが接触し、前記嵌合筒部の軸方向他方側端部の外周面と前記挿入孔の軸方向他方側端部の内周面との間に環状隙間が存在する、
   トルク伝達軸。
2. 前記挿入孔は、軸方向他方側端部の内周面に、軸方向一方側に隣接する部分に比べて内径寸法の大きい環状凹溝を有している、請求項１に記載したトルク伝達軸。
3. 前記挿入孔は、少なくとも軸方向他方側端部の内周面を、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうほど内径寸法の大きくなるテーパ面としている、請求項１に記載したトルク伝達軸。
4. 前記嵌合筒部は、軸方向他方側端部に、軸方向一方側に隣接する部分に比べて外径寸法の小さい小径部を有している、請求項１～３のうちのいずれか１項に記載したトルク伝達軸。
5. 前記嵌合筒部は、少なくとも軸方向他方側端部の外周面を、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうほど外径寸法の小さくなるテーパ面としている、請求項１～３のうちのいずれか１項に記載したトルク伝達軸。
6. 前記接続部は、ヨーク部である、請求項１～５のうちのいずれか１項に記載したトルク伝達軸。

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