WO2020153408A1 - トルク伝達軸 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a torque transmission shaft incorporated in a vehicle steering device or the like.
- FIG. 28 is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2017-25964 and shows a conventional example of a steering device for an automobile.
- the steering device includes a steering wheel 1, a steering shaft 2, a steering column 3, a pair of universal joints 4 a and 4 b, an intermediate shaft 5, a steering gear unit 6, and a pair of tie rods 7.
- the steering wheel 1 is attached to the rear end of the steering shaft 2 which is rotatably supported inside the steering column 3.
- the front end of the steering shaft 2 is connected to the pinion shaft 8 of the steering gear unit 6 via a pair of universal joints 4 a and 4 b and an intermediate shaft 5.
- the front-rear direction means the front-rear direction of the vehicle body on which the steering device is assembled.
- the universal joints 4a and 4b connect the steering shaft 2 and the intermediate shaft 5 and the intermediate shaft 5 and the pinion shaft 8, which are rotating shafts that do not exist on the same straight line, so that torque can be transmitted to each other. To do.
- a cross shaft type universal joint including a pair of yokes and a cross shaft described in JP 2011-220398A is used as the universal joints 4a and 4b.
- the steering shaft, the pinion shaft, or the like is not directly fixed to the yoke that constitutes the universal joint, but is fixed via a torque transmission shaft also called an extension shaft (extension shaft). ..
- the torque transmission shaft 9 is arranged between the universal joint 4c connected to the intermediate shaft 5a and the pinion shaft 8a, and connects the universal joint 4c and the pinion shaft 8a so that torque can be transmitted. Further, the torque transmission shaft 9 has a male serration 10 on the outer peripheral surface at one end in the axial direction and a non-circular hole 11 on the inner peripheral surface at the other end in the axial direction. The other end portion of the torque transmission shaft 9 in the axial direction is integrally provided with a clamp portion 12 for reducing the diameter of the other end portion of the torque transmission shaft 9 in the axial direction.
- the one axial end of the torque transmission shaft 9 is inserted inside the yoke 13 that constitutes the universal joint 4c, and the male serration 10 engages with the female serration 14 formed on the inner peripheral surface of the yoke 13 in serration engagement.
- a non-circular shaft portion 15 formed at one axial end of the pinion shaft 8a is inserted, and the non-circular hole 11 and the non-circular shaft portion 15 cannot rotate relative to each other. Engage with.
- the inner peripheral surface of the non-circular hole 11 is strongly pressed against the outer peripheral surface of the non-circular shaft portion 15 by reducing the diameter of the other axial end portion of the torque transmission shaft 9 by the clamp portion 12.
- the torque transmission shaft 9 shown in FIGS. 29 and 30 is often made by cold forging, and is superior in shape accuracy and dimensional accuracy to the case of being made by hot forging.
- the other end portion of the torque transmission shaft 9 in the axial direction is integrally provided with the clamp portion 12 that complicates the flow of the metal material. It becomes difficult to secure a high degree of coaxiality between the provided male serration 10 and the non-circular hole 11. Therefore, whirling of the intermediate shaft 5a or the pinion shaft 8a connected via the universal joint 4c may increase.
- a part of the steering device may cause an abnormal noise such as a sliding abnormal noise in the rotation direction and a stick-slip vibration abnormal noise due to whirling of the shaft.
- an object of the present invention is to provide a torque transmission shaft having a structure capable of suppressing whirling of a shaft connected to the torque transmission shaft.
- the torque transmission shaft of the present invention includes a shaft and a clamp separate from the shaft.
- the shaft has a hollow cylindrical shape, and has a male serration provided on the outer peripheral surface at one end in the axial direction, and a male serration provided at the other end in the axial direction, extends in the axial direction, and has an open end on the other side in the axial direction.
- a slit having a closed end on one side in the axial direction, a fitting cylinder part provided at the other end in the axial direction, and a female serration provided on the inner peripheral surface of the other end in the axial direction.
- the clamp has a hollow cylindrical shape, and has a discontinuous portion arranged at one location in the circumferential direction and mounting holes that are disposed on both sides in the circumferential direction with the discontinuous portion interposed therebetween and into which a tightening member can be inserted. It has a pair of flange parts which have, a connecting part which has a partial cylinder shape, and connects the above-mentioned pair of flange parts in the peripheral direction, and an insertion hole in which the above-mentioned fitting cylinder part is inserted.
- the clamp is externally fitted to the fitting tubular portion, and the width dimension of the discontinuous portion is reduced, whereby the fitting tubular portion can be reduced in diameter.
- the positions of the slit and the discontinuous portion in the circumferential direction can be matched with each other.
- the shaft and the clamp are fixed by welding.
- the portion between the opening edge of the insertion hole of the clamp and the outer peripheral surface of the shaft is spot welded.
- the shaft and the clamp are fixed by a plastically deformable portion formed on at least one of the shaft and the clamp.
- the shaft-side engaging portion formed of a ridge or a groove that extends in the axial direction is provided on the outer peripheral surface of the shaft, and a groove that extends in the axial direction is formed on the inner peripheral surface of the insertion hole.
- a clamp-side engaging portion formed of a ridge is provided, and the shaft-side engaging portion and the clamp-side engaging portion engage with each other in a concavo-convex manner.
- the plastically deformable portion is arranged in a portion adjacent to.
- a caulking deformable portion of the shaft side engaging portion which is adjacent to both sides of the clamp in the axial direction and is caulked and deformed, can be employed.
- the outer peripheral surface of the fitting tubular portion and the inner peripheral surface of the insertion hole are non-circularly fitted so as not to rotate relative to each other.
- at least a part of the outer peripheral surface of the shaft in the circumferential direction and at least a part of the inner peripheral surface of the insertion hole in the circumferential direction are each provided with a flat surface portion (straight portion).
- the shaft and the clamp are such that the amount of deformation of the fitting tubular portion when the fitting tubular portion of the clamp is reduced in diameter by the clamp is It is preferable that the one side portion in the axial direction and the other side portion in the axial direction are configured to be close to each other.
- the connecting portion includes a notch that is recessed on one axial side from the other axial end surfaces of the pair of flange portions on the other axial side portion.
- the notch is preferably located on the other side in the axial direction with respect to the central axis of the mounting hole.
- the axial width of the cutout increases with distance from the pair of flange portions with respect to the circumferential direction of the coupling portion, or is constant over the circumferential direction of the coupling portion.
- an outer peripheral surface of an axially one side portion of the fitting tubular portion and an inner peripheral surface of an axial one side portion of the insertion hole are formed. Substantially contact each other, and an annular gap exists between the outer peripheral surface of the other axial end of the fitting cylinder and the inner peripheral surface of the other axial end of the insertion hole.
- an axial inner side portion of the insertion hole of the clamp has an inner diameter dimension that is the same as or slightly larger than the outer diameter dimension of the fitting tubular portion.
- the other axial end of the insertion hole of the clamp Having a small diameter portion, the other axial end of the insertion hole of the clamp, the large diameter portion having an inner diameter dimension larger than the inner diameter dimension of the axial one side portion of the insertion hole of the clamp Can be configured.
- the inner peripheral surface of the other axial end of the insertion hole is provided with an annular groove having a larger inner diameter than the portion adjacent to the one axial side.
- at least the other end in the axial direction of the inner peripheral surface of the insertion hole is formed of a tapered surface whose inner diameter increases from one side in the axial direction toward the other side in the axial direction. The remaining part of it consists of a cylindrical surface.
- a small diameter portion having an outer diameter smaller than that of a portion adjacent to one side in the axial direction is provided at the other end portion in the axial direction of the fitting tubular portion.
- the outer peripheral surface of at least the other end in the axial direction of the outer peripheral surface of the fitting tubular portion is a tapered surface whose outer diameter dimension decreases from one side in the axial direction toward the other side in the axial direction.
- the remaining portion of the outer peripheral surface of the tubular portion is a cylindrical surface.
- the female serration is provided only on the inner peripheral surface of the fitting tubular portion, and the one axial end of the slit is present on one axial side of the fitting tubular portion, In addition, it can be located in a portion having an outer diameter dimension and an inner diameter dimension larger than that of the fitting tubular portion.
- the shaft has a conical tube portion in which the outer diameter dimension and the inner diameter dimension increase toward the axial one side, in a portion adjacent to the axial one side of the fitting tubular portion, and the slit has the above-mentioned shape.
- the one end in the axial direction is present on the one side in the axial direction with respect to the conical cylindrical portion.
- the shaft is provided on a part of a circumferential surface of an outer peripheral surface of the fitting tubular portion, intersects with the slit, and the tightening member can be arranged inside thereof.
- a fitting-side engaging groove and an auxiliary groove that is provided in a part of the outer peripheral surface of the portion axially away from the fitting tubular portion in the circumferential direction and intersects the slit.
- the fitting-side engagement groove and the auxiliary groove are arranged in parallel with each other in portions where the phases in the circumferential direction match.
- the fitting side engagement groove and the auxiliary groove may be broach grooves.
- the fitting side engagement groove and the auxiliary groove may have a partial cylindrical shape.
- a torque shaft having a structure capable of effectively suppressing whirling of the shaft connected to the torque transmission shaft is provided.
- FIG. 1 is a side view of a torque transmission shaft according to a first example of an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a bottom view of the torque transmission shaft according to the first example.
- FIG. 3 is a half sectional view of FIG. 1.
- 4A is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1
- FIG. 4B is a sectional view taken along the line BB of FIG.
- FIG. 5 is a side view of a shaft that constitutes the torque transmission shaft according to the first example.
- FIG. 6 is a bottom view of a shaft that constitutes the torque transmission shaft according to the first example.
- FIG. 7 is a perspective view of a clamp that constitutes the torque transmission shaft according to the first example.
- FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 4A, showing a torque transmission shaft according to a fourth example of the embodiment of the present invention.
- FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 7, showing a clamp that constitutes the torque transmission shaft according to the fourth example.
- FIG. 15 is a diagram corresponding to FIG. 1, showing a torque transmission shaft according to a fifth example of the embodiment of the present invention.
- 16 is a view on arrow C of FIG.
- FIG. 17 is a sectional view taken along line DD of FIG.
- FIG. 18 is a view corresponding to FIG. 6, showing a shaft that constitutes a torque transmission shaft according to a sixth example of the embodiment of the present invention.
- FIG. 19 is an end view of the torque transmission shaft according to the sixth example.
- FIG. 19 is an end view of the torque transmission shaft according to the sixth example.
- FIG. 20 is a diagram corresponding to FIG. 6, showing a shaft that constitutes a torque transmission shaft according to a seventh example of the embodiment of the present invention.
- 21: is a figure which shows the torque transmission shaft which concerns on a 7th example, and is equivalent to the right side part of FIG.
- FIG. 22 is a diagram corresponding to FIG. 8B, showing a clamp that constitutes the torque transmission shaft according to the eighth example of the embodiment of the present invention.
- FIG. 23 is a partially cut side view of a clamp that constitutes the torque transmission shaft according to the ninth example of the embodiment of the present invention.
- FIG. 24 is a cross-sectional view of the torque transmission shaft according to the ninth example in a state before the diameter of the shaft forming the torque transmission shaft is reduced.
- FIG. 25 is a cross-sectional view of a torque transmission shaft according to a ninth example of the embodiment and a shaft connected to the torque transmission shaft in a state where the shaft constituting the torque transmission shaft has a reduced diameter.
- FIG. 26 is a diagram corresponding to FIG. 1, showing a torque transmission shaft according to a tenth example of the embodiment of the present invention.
- FIG. 27 is a view corresponding to FIG. 6, showing a shaft that constitutes the torque transmission shaft according to the tenth example.
- FIG. 28 is a partial cross-sectional side view of a conventional steering device.
- FIG. 29 is a diagram showing a torque transmission shaft having a conventional structure in which a universal joint and a pinion shaft are connected to the torque transmission shaft.
- FIG. 30 is a partially cut side view of a torque transmission shaft having a conventional structure.
- the torque transmission shaft 16 of the present example is incorporated in, for example, a steering device of a large automobile, and is a rotating shaft that does not exist on the same straight line between the steering shaft and the intermediate shaft or between the intermediate shaft and the pinion shaft. It is used to connect the two for torque transmission.
- the torque transmission shaft 16 includes a shaft 17 having a hollow cylindrical shape and a clamp 18 having a hollow cylindrical shape (substantially U-shaped) which are separately configured.
- the axial direction means the axial direction of the torque transmission shaft 16 unless otherwise specified.
- the one side in the axial direction is the side opposite to the side where the clamp 18 is arranged, and is the left side in FIGS. 1, 2, 3, 5, 6, 9, and 10. ..
- the other side in the axial direction means the side on which the clamp 18 is arranged, and is the right side in FIGS. 1, 2, 3, 5, 6, 9, and 10.
- the shaft 17 is integrally formed as a whole by subjecting a material such as a steel pipe for machine structure (STKM material) to forging processing (cold forging processing or hot forging processing) and cutting processing.
- the axially intermediate portion of the shaft 17 has a larger diameter than the axially opposite side portions.
- the shaft 17 includes an insertion cylinder portion 19, an insertion-side conical cylinder portion 20, a large-diameter cylinder portion 21, a fitting-side conical cylinder portion 22, and a fitting cylinder portion 23 in this order from one axial side. There is.
- the insertion tube portion 19 has a cylindrical shape and is arranged at one axial end of the shaft 17.
- the insertion tube portion 19 has a male serration 24 on its outer peripheral surface.
- the male serration 24 is formed by broaching or pressing.
- the addendum circle of the male serration 24 has a circular shape (a perfect circle) except for a portion where an insertion side engagement groove 33, which will be described later, is formed.
- the tip circle diameter of the male serration 24 is substantially the same as the outer diameter dimension of the fitting tubular portion 23, and is smaller than the outer diameter dimension of the large diameter tubular portion 21.
- the inner peripheral surface of the insertion tube portion 19 is a cylindrical surface whose inner diameter does not change in the axial direction.
- the other axial end of the insertion tubular portion 19 is connected to one axial end of the insertion-side conical tubular portion 20.
- the insertion tube portion 19 is inserted into the base portion 27 of the yoke 26 that constitutes the universal joint 25, and the male serration 24 is inserted into the female serration 28 formed on the inner peripheral surface of the base portion 27 of the yoke 26.
- it is possible to perform serration engagement so as not to rotate relative to each other.
- the insertion-side conical cylindrical portion 20 has a substantially conical cylindrical shape, and the outer diameter dimension and the inner diameter dimension gradually increase toward the other side in the axial direction.
- the other axial end of the insertion-side conical tubular portion 20 is connected to one axial end of the large diameter tubular portion 21.
- the large-diameter tubular portion 21 has a cylindrical shape, and the other axial end of the large-diameter tubular portion 21 is connected to one axial end of the fitting-side conical tubular portion 22.
- the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the large-diameter cylindrical portion 21 are cylindrical surfaces whose diameters do not change in the axial direction.
- the outer diameter dimension and the inner diameter dimension of the large-diameter tubular portion 21 are larger than the outer diameter dimension and the inner diameter dimension of the insertion tubular portion 19 and the fitting tubular portion 23, respectively.
- the axial dimension of the large-diameter tubular portion 21 is larger than the axial dimensions of the insertion tubular portion 19 and the fitting tubular portion 23, respectively.
- the fitting-side conical cylindrical portion 22 has a conical cylindrical shape, and the outer diameter dimension and the inner diameter dimension are continuously reduced toward the other side in the axial direction.
- the other axial end of the fitting-side conical cylindrical portion 22 is connected to one axial end of the fitting cylindrical portion 23.
- the fitting cylindrical portion 23 has a cylindrical shape, is arranged at the other axial end of the shaft 17, and has a female serration 29 on the inner peripheral surface thereof.
- the female serration 29 is formed by broaching or pressing.
- the outer peripheral surface of the fitting tubular portion 23 is a cylindrical surface whose outer diameter dimension does not change in the axial direction, and the contour shape of the fitting tubular portion 23 is a portion in which a fitting side engaging groove 34 described later is formed. Except for, the shape is circular (true circle).
- the axial dimension of the fitting tubular portion 23 is slightly larger than the axial dimension of the clamp 18. As shown in FIG.
- an end portion of a shaft 30 such as a steering shaft or a pinion shaft is inserted inside the fitting tubular portion 23, and a male member formed on the outer peripheral surface of the shaft 30 with respect to the female serration 29. It is possible for the serrations 31 to engage in serrations such that they cannot rotate relative to each other.
- the shaft 17 is provided with a slit 32 extending in the axial direction in a range from the intermediate portion in the axial direction to the other end portion in the axial direction and extending from the large diameter tubular portion 21 to the fitting tubular portion 23.
- the slit 32 connects the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the shaft 17 and is formed at one location in the circumferential direction of the shaft 17.
- the slit 32 has a closed end on one axial side, and the closed end, which is one axial end of the slit 32, is on the axial one side of the fitting tubular portion 23 in the axial direction of the large-diameter tubular portion 21. Located at the other end.
- the closed end which is one axial end of the slit 32, is present on one axial side of the fitting-side conical tubular portion 22 that is adjacent to one axial side of the fitting tubular portion 23.
- the slit 32 has an opening end on the other side in the axial direction, and opens at the other end in the axial direction of the fitting tubular portion 23 (shaft 17).
- the width dimension of the slit 32 is constant over the entire length.
- the slits 32 are formed by cutting using a rotary cutting tool such as a cutter. Therefore, the cross-sectional shape of the axially one end (back end) that is the closed end of the slit 32 has a partial arc shape.
- the rigidity of the fitting tubular portion 23 to which the clamp 18 is fitted is equal to that of the open end of the slit 32.
- the rigidity of the axial one side portion closer to the closed end of the slit 32 is higher than the rigidity of the axial other side portion.
- a stress relaxation portion having a width dimension larger than a portion adjacent to the other side in the axial direction and having a substantially circular opening shape in a plan view is provided at a rear end portion of the slit 32. It can also be provided. By providing such a stress relaxation portion, it is possible to effectively prevent damage such as a crack from occurring at the inner end portion of the slit 32 where stress is likely to concentrate when the diameter of the shaft 17 is reduced.
- the shaft 17 has an insertion side engaging concave groove 33 on the outer peripheral surface of the axially intermediate portion of the insertion tubular portion 19, and a fitting side engaging concave groove 33 on the outer peripheral surface of the axially intermediate portion of the fitting tubular portion 23. It has a groove 34.
- the insertion side engagement groove 33 and the fitting side engagement groove 34 are arranged in parallel with each other and extend in a direction orthogonal to the central axis O 17 of the shaft 17.
- the insertion side engagement concave groove 33 and the fitting side engagement concave groove 34 are arranged at positions where the phase in the circumferential direction is shifted by 180 degrees.
- the insertion-side engagement groove 33 is arranged at a position 180 degrees out of phase with respect to the slit 32 in the circumferential direction, while the engagement-side engagement groove 34 is formed in the slit 32. And the phase in the circumferential direction match. Therefore, the fitting-side engagement groove 34 is formed so as to intersect with the slit 32.
- the intersection of the fitting-side engagement groove 34 and the slit 32 is a wide portion 43 having a larger width dimension than the portions of the slit 32 adjacent to both sides of the intersection in the axial direction.
- the insertion side engagement concave groove 33 and the fitting side engagement concave groove 34 are formed in a partially cylindrical surface shape.
- the radius of curvature of the insertion side engagement groove 33 is substantially the same as the radius of curvature of the mounting hole formed in the base portion 27 of the yoke 26, and the curvature radius of the fitting side engagement groove 34 is provided in the clamp 18.
- the radius of curvature of the mounting holes 39a and 39b is substantially the same.
- the insertion-side engagement groove 33 is provided at one location in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the insertion tube portion 19, but the insertion-side engagement groove is an annular depression that is continuous in the circumferential direction. It can also be constituted by a groove.
- the clamp 18 is externally fitted to the other end of the shaft 17 in the axial direction, and has a function of reducing the diameter of the other end of the shaft 17 in the axial direction. More specifically, the clamp 18 is fitted over the fitting tubular portion 23 of the shaft 17, and extends from the other axial end of the large diameter tubular portion 21 having the slit 32 to the fitting tubular portion 23. Has the function of reducing the diameter.
- the clamp 18 is a carbon steel for machine structure, which is obtained by subjecting a material such as S35C, which is a carbon steel for machine structure, which is harder than the material forming the shaft 17, to hot forging or cutting. It is made by subjecting materials such as S10C and S15C to cold forging that causes work hardening.
- the clamp 18 has an overall cylindrical shape (substantially U-shaped), a discontinuous portion 35, a pair of flange portions 36 each having a substantially rectangular plate shape, and a semi-cylindrical coupling portion 37, And an insertion hole 38.
- the discontinuous portion 35 is provided at one position in the circumferential direction of the clamp 18, which is located between the pair of flange portions 36.
- the pair of flange portions 36 are arranged on both sides of the discontinuous portion 35.
- the connecting portion 37 is located on the opposite side of the discontinuous portion 35 with respect to the diametrical direction of the clamp 18, and connects the pair of flange portions 36 in the circumferential direction.
- the insertion cylinder 38 of the shaft 17 can be inserted into the insertion hole 38, and the insertion hole 38 is configured by the inner peripheral surface of the connecting portion 37 and the radially inner side surfaces of the pair of flange portions 36.
- the insertion hole 38 has a partially cylindrical surface shape, and the inner diameter dimension of the insertion hole 38 is the same as or slightly larger than the outer diameter dimension of the fitting tubular portion 23 in the free state of the clamp 18.
- the width dimension of the discontinuous portion 35 of the clamp 18 in the free state and the width dimension of the slit 32 of the shaft 17 (fitting cylinder portion 23) in the free state are substantially the same.
- the pair of flange portions 36 are coaxially provided with mounting holes 39a and 39b penetrating in the plate thickness direction at portions where they are aligned with each other.
- the mounting holes 39 a and 39 b are formed at positions that are twisted with respect to the central axis O 38 of the insertion hole 38 and open to the insertion hole 38. Further, of the mounting holes 39a and 39b, one mounting hole 39a is a through hole and the other mounting hole 39b is a screw hole.
- the fitting-side engagement groove 34 With the clamp 18 fixed to the fitting cylinder portion 23 of the shaft 17, the fitting-side engagement groove 34 is located at a position facing the openings of the mounting holes 39a and 39b, respectively. That is, the axial positions of the mounting holes 39a and 39b and the fitting side engagement concave groove 34 are aligned.
- the plate thickness (thickness dimension) of each of the pair of flange portions 36 is substantially the same.
- the connecting portion 37 is provided with a notch 40 that is recessed from the other axial end surface of the pair of flange portions 36 to the one axial side on the other axial side portion.
- the axial width L corresponding to the notch depth of the notch 40 becomes larger as the distance from the pair of flange portions 36 in the circumferential direction of the connecting portion 37 increases (as it goes to the upper side in FIG. 8B).
- the portion located on the opposite side of the discontinuous portion 35 becomes the largest. That is, the axial width L of the notch 40 is smallest at both circumferential ends of the connecting portion 37, and is largest at the circumferential central portion of the connecting portion 37.
- the connecting portion 37 had the same axial width as the pair of flange portions 36 over the entire circumference in the state before the notch 40 was formed, but the presence of the notch 40 makes the connecting portion 37 one pair.
- the both ends in the circumferential direction connected to the flange portion 36 have the same axial width as the pair of flange portions 36, but the axial width becomes smaller as the distance from the pair of flange portions 36 in the circumferential direction increases.
- the axial width of the connecting portion 37 is about 3/5 of the axial width of the pair of flange portions 36. ..
- the connecting portion 37 has a trapezoidal shape in which the shoulder portion (corner portion) on the other axial side is cut off obliquely when viewed from the axial direction of the mounting holes 39a and 39b.
- the other axial end surface of the connecting portion 37 (the boundary position between the connecting portion 37 and the notch 40 in the axial direction) is located on one side in the axial direction as the distance from the pair of flange portions 36 in the circumferential direction of the connecting portion 37 increases. It is linearly inclined in the direction toward.
- the other axial end surface of the connecting portion 37 does not exist on a virtual plane orthogonal to the central axis O 38 of the insertion hole 38 like the axial one end surface of the connecting portion 37, and the central axis of the inserting hole 38 does not exist. It is inclined with respect to O 38 .
- the inclination angle of the other axial end surface of the connecting portion 37 with respect to the central axis O 38 of the insertion hole 38 is approximately 50° to 60° (in the example shown, approximately 55°).
- the portion located on the opposite side of the slit 32 in the diametrical direction is not covered by the connecting portion 37 of the clamp 18 and is exposed to the outside from the notch 40. Exposed.
- the shaft 17 and the clamp 18 are combined and fixed.
- the structure for connecting and fixing the shaft 17 and the clamp 18 is not particularly limited, but for example, a structure for fixing the shaft 17 and the clamp 18 by welding can be adopted.
- a structure for fixing the shaft 17 and the clamp 18 by welding can be adopted in the portion between the opening edge on one axial side of the insertion hole 38 of the clamp 18 and the outer peripheral surface of the shaft 17, at one location in the circumferential direction on the side opposite to the slit 32 in the diametrical direction of the shaft 17, By forming a welded portion by spot welding, the shaft 17 and the clamp 18 can be welded and fixed.
- a convex (or concave) shaft-side engaging portion formed on the outer peripheral surface of the shaft 17 and a concave (or convex) clamp-side engaging portion formed on the inner peripheral surface of the clamp 18 are engaged in an uneven manner.
- the other axial end of the shaft 17 is inserted into the insertion hole 38 of the clamp 18 from one axial side of the clamp 18.
- the circumferential position of the discontinuous portion 35 of the clamp 18 and the slit 32 of the shaft 17 are matched, and the axial positions of the mounting holes 39a and 39b and the fitting side engagement groove 34 are matched.
- the tightening bolts 41 are arranged inside the mounting holes 39a and 39b and the fitting side engagement groove 34. Specifically, the portion of the tightening bolt 41 near the base end is inserted into one of the mounting holes 39a, which is a through hole, and the middle portion of the tightening bolt 41 is inserted into the fitting side engagement groove 34. Deploy. In this state, the tip portion of the tightening bolt 41 is screwed into the other mounting hole 39b, which is a screw hole, only slightly, that is, to the extent that the fitting tubular portion 23 is not reduced in diameter. Then, the fitting side engagement concave groove 34 and the tightening bolt 41 whose both ends are supported by the clamp 18 are key-engaged. This prevents the clamp 18 from slipping out from the shaft 17 to the other side in the axial direction, and prevents the shaft 17 and the clamp 18 from rotating relative to each other. Finally, the shaft 17 and the clamp 18 are coupled and fixed by a fixing means such as welding.
- the insertion tube portion 19 is inserted into the base portion 27 of the yoke 26 that constitutes the universal joint 25, and the male serration 24 of the insertion tube portion 19 is inserted into the female serration 28 of the base portion 27 of the yoke 26.
- Engage serrations As a result, the torque transmission shaft 16 is connected to the yoke 26 so as to be able to transmit torque, and is also connected to the shaft (not shown) that is not coaxial with the torque transmission shaft 16 via the universal joint 25 so that torque can be transmitted.
- the shaft 30 is inserted inside the fitting tubular portion 23, and the male serration 31 of the shaft 30 is engaged with the female serration 29 of the fitting tubular portion 23 by serration.
- a wide portion 43 which is an intersection of the engagement side engaging groove 34 and the slit 32, is provided inside a circumferential groove 42 formed on the outer peripheral surface of the tip portion of the shaft 30 so as to cross the male serration 31 in the circumferential direction.
- the intermediate portion of the tightening bolt 41 is inserted through the key, and the circumferential groove 42 and the tightening bolt 41 are key-engaged. This prevents the shaft 30 and the torque transmission shaft 16 from moving relative to each other in the axial direction.
- the torque transmission shaft 16 of this example With the torque transmission shaft 16 of this example, whirling of the shaft connected to the torque transmission shaft 16 can be suppressed. That is, in the torque transmission shaft 16 of this example, the clamp 18 is fixed to the shaft 17 without being integrally provided with the shaft 17. Therefore, it is possible to secure a high degree of coaxiality between the male serrations 24 and the female serrations 29 arranged at both axial ends of the shaft 17. Therefore, whirling of the shaft connected to the male serration 24 and the shaft 30 connected to the female serration 29 can be suppressed. As a result, it is possible to prevent a part of the steering device from generating an abnormal noise (a sliding noise in the rotation direction, a stick-slip vibration noise, etc.) due to the whirling of the shaft. Further, since the shaft 17 has a hollow cylindrical shape, it is possible to reduce the weight of the torque transmission shaft 16 as a whole.
- the shaft 30 connected to the other axial end of the shaft 17 can be prevented from precessing, and the serration engagement between the female serration 29 of the shaft 17 and the male serration 31 of the shaft 30 can be suppressed. It is possible to suppress the occurrence of fretting wear at the joint. That is, since the slit 32 formed in the shaft 17 has one end in the axial direction as a closed end and the other end in the axial direction as an open end, the rigidity of the fitting tubular portion 23 to which the clamp 18 is fitted is determined by the slit 32. The rigidity of the axial one side portion near the closed end of the slit 32 is higher than the rigidity of the axial other side portion near the open end of 32.
- the fitting tubular portion 23 when the diameter of the fitting tubular portion 23 is reduced by using the clamp having no notch formed in the connecting portion, the fitting tubular portion 23 has a smaller diameter than the axial one side portion.
- the portion on the other side in the axial direction tends to be deformed more. Therefore, the surface pressure between the inner peripheral surface of the fitting cylindrical portion 23 and the outer peripheral surface of the shaft 30 is set such that the axial direction other side portion (the base of the shaft 30) is more than the axial one side portion (the tip side portion of the shaft 30).
- the end part) is higher. That is, the shaft 30 is strongly tightened by the axially other side portion of the fitting tubular portion 23 and is relatively loosely fastened by the axial one side portion of the fitting tubular portion 23.
- the shaft 30 easily precesses around the portion that is strongly tightened by the axially other side portion of the fitting tubular portion 23.
- fretting wear occurs at the serration engagement portion between the female serration 29 and the male serration 31, and the amount of wear tends to become excessive.
- the notch 40 is provided in the axially other side portion of the connecting portion 37, and the axially other side portion of the fitting cylinder portion 23 having low rigidity is not covered by the connecting portion 37.
- the one portion of the fitting tubular portion 23 having a high rigidity in the axial direction is tightened more than the other portion having a low rigidity in the axial direction. Power can be applied. Therefore, the amount of deformation generated in the fitting tubular portion 23 can be made closer to each other in the axially one side portion and the axially other side portion.
- the surface pressure between the inner peripheral surface of the fitting tubular portion 23 and the outer peripheral surface of the shaft 30 can be made close to each other in the axially one side portion and the axially other side portion.
- precession of the shaft 30 connected to the other axial end of the shaft 17 can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent fretting wear from occurring in the serration engagement portions between the female serrations 29 and the male serrations 31. Further, rattling between the shaft 17 and the shaft 30 can be prevented, and abnormal noise due to rattling can be prevented.
- the notch 40 is located on the other side in the axial direction with respect to the central axis of the mounting holes 39a and 39b, when the fitting tubular portion 23 is reduced in diameter by the clamp 18, the notch 40 is A large tightening force can be applied to the axially one side portion of the highly rigid fitting tubular portion 23. Therefore, it is possible to effectively increase the surface pressure between the inner peripheral surface of the one axial side portion of the fitting tubular portion 23 and the outer peripheral surface of the shaft 30.
- the notch 40 is provided only in the connecting portion 37 and not in the pair of flange portions 36, the fitting length in the axial direction of the clamp 18 with respect to the shaft 17 can be secured. Therefore, the posture of the clamp 18 with respect to the shaft 17 can be stabilized.
- the shaft 17 and the clamp 18a are fixed by welding. Specifically, in a portion between the opening edge on one axial side of the insertion hole 38 of the clamp 18 a and the outer peripheral surface of the shaft 17, one location in the circumferential direction on the side opposite to the slit 32 in the diameter direction of the shaft 17 is provided.
- the shaft 17 and the clamp 18a are welded and fixed to each other by forming the welded portion 45 by spot welding.
- the welded portion 45 is arranged on the side opposite to the slit 32 in the diametrical direction of the shaft 17, the welded portion 45 is provided, and therefore the pair of flange portions 36 at the time of clamping is formed. It is possible to prevent the amount of bending from being affected (the balance of the amount of bending becomes unbalanced). Other configurations and operational effects are the same as in the first example.
- the shaft 17b has a flat shaft-side flat surface portion 46 on the outer peripheral surface of the other end portion in the axial direction on the side opposite to the slit 32 in the diametrical direction of the shaft 17b. Therefore, the contour shape of the outer peripheral surface of the fitting tubular portion 23a has a substantially D-shape including an arc portion and a straight portion.
- the clamp 18b has a clamp-side flat surface portion 47 having a flat surface shape on a portion of the inner peripheral surface of the insertion hole 38a opposite to the discontinuous portion 35 in the diameter direction of the insertion hole 38a. Therefore, the contour shape of the inner peripheral surface of the insertion hole 38a of the clamp 18b also has a substantially D-shape including an arc portion and a straight portion.
- the torque transmission shaft 16d of this example is provided with a shaft side engaging portion 48 which is a ridge extending in the axial direction on the outer peripheral surface of the range extending from the axially intermediate portion to the other end of the shaft 17c.
- the shaft side engaging portion 48 is arranged on the outer peripheral surface of the shaft 17c on the side opposite to the slit 32 in the diametrical direction of the shaft 17c. Further, the shaft side engaging portion 48 has a semicircular cross section, and the height dimension and the width dimension from the central axis O 17 to the top portion of the shaft 17c are constant over the entire length.
- a clamp side engaging portion 49 which is a concave groove extending in the axial direction and which can engage with the shaft side engaging portion 48 and the concave and convex portions.
- the clamp side engagement portion 49 is arranged on the inner peripheral surface of the insertion hole 38b on the opposite side of the discontinuous portion 35 in the diameter direction of the insertion hole 38b.
- the clamp-side engaging portion 49 extends over the entire axial width of the insertion hole 38b and opens on both axial end surfaces of the clamp 18c.
- the clamp-side engaging portion 49 has a semicircular cross section, and the depth dimension and the width dimension are constant over the entire length.
- the shaft 17c is inserted into the clamp hole 49b by inserting the shaft 17c into the clamp hole 18b from the other side in the axial direction.
- the shaft-side engaging portion 48 and the clamp-side engaging portion 49 engage with each other in a concave-convex manner to prevent relative rotation between the shaft 17c and the clamp 18c.
- the portions adjacent to both sides of the clamp 18c in the axial direction are caulked and deformed, for example, by plastically deforming so as to rise toward the axial end surface side of the clamp 18c, the portion concerned.
- the crimping deformation portion 50 is formed. The caulking deformation portion 50 prevents the shaft 17c and the clamp 18c from being relatively displaced in the axial direction.
- the torque transmission shaft 16d of this example uses the shaft-side engaging portion 48 and the clamp-side engaging portion 49 to fix the clamp 18c to the fitting tubular portion 23 of the shaft 17c. Therefore, in this example, the work of welding and fixing the shaft 17c and the clamp 18c can be omitted.
- the shaft side engaging portion may be a groove extending in the axial direction and the clamp side engaging portion may be a convex line extending in the axial direction.
- Other configurations and operational effects are the same as in the first example.
- the torque transmission shaft 16e of the present example has a larger width dimension in a portion of the other half of the slit 32a in the axial direction, which is aligned with the fitting tubular portion 23b in the axial direction, than a portion adjacent to one side in the axial direction (for example, A wide portion 51 which is 3 to 6 times larger) is provided. Therefore, the fitting tubular portion 23b has a substantially C-shape when viewed from the axial direction, and has a flat surface-shaped shaft-side engagement on both circumferential end faces on both sides of the wide portion 51. A face-to-face portion 52 is provided. In this example, the shaft side engagement surface portion 52 is located on the same virtual plane parallel to the central axis O 17 of the shaft 17d. The shaft side engagement surface portion 52 is formed by cutting.
- the contour shape of the inner peripheral surface of the insertion hole 38c of the clamp 18d is a substantially D-shape having an arc portion and a pair of linear portions.
- a portion (straight line portion) formed by the radially inner side surfaces of the pair of flange portions 36 is composed of a clamp-side engagement surface portion 53 having a flat surface shape.
- the shaft-side engaging surface portion 52 and the clamp-side engaging surface portion 52 are inserted with the other end portion of the shaft 17d in the axial direction inserted into the insertion hole 38c of the clamp 18d, and the clamp 18d is externally fitted to the fitting tubular portion 23b.
- 53 and 53 are respectively engaged (contacted) in the circumferential direction to prevent relative rotation between the shaft 17d and the clamp 18d.
- a plurality of circumferential locations (three locations in the illustrated example) on the other axial end surface of the shaft 17d are caulked and deformed to form a caulking deformation portion 50a that is a plastic deformation portion, and the caulking deformation portion 50a is formed.
- the torque transmission shaft 16f of the present example is a modified example of the sixth example, and in the outer peripheral surface of the shaft 17e, the outer peripheral surface of one side in the axial direction of the fitting tubular portion 23b has a locking recess extending in the peripheral direction.
- the groove 54 is provided all around.
- the locking groove 54 has a rectangular cross section and has a constant depth over the entire length.
- a locking slit 55 is provided on one side in the axial direction of the clamp 18e that faces the locking groove 54 formed in the shaft 17e.
- the locking slit 55 is provided for a cutting tool (not shown) from the top of the connecting portion 37a (upper end of FIG. 21) that constitutes the clamp 18e to the radial middle portion of the pair of flange portions 36 (the vertical middle portion of FIG. 21). Is formed by moving the clamp 18e in a direction orthogonal to the central axis of the clamp 18e, and both inner and outer surfaces of the clamp 18e (both inner and outer peripheral surfaces of the connecting portion 37a and a width direction of the pair of flange portions 36). Connect both inner and outer surfaces).
- the width dimension of the locking slit 55 is the same as the width dimension of the locking groove 54, and is slightly larger than the thickness dimension of the retaining ring 56 described later.
- the other end of the shaft 17e in the axial direction is inserted into the insertion hole 38c (see FIG. 19) of the clamp 18e, and the clamp 18e is externally fitted to the fitting tubular portion 23b.
- the engagement surface portion 52 and the clamp side engagement surface portion 53 are engaged (abutted) in the circumferential direction, respectively, to prevent the shaft 17e and the clamp 18e from rotating relative to each other. That is, the shaft-side engagement surface portion 52 and the clamp-side engagement surface portion 53 are circumferentially engaged with each other to form a rotation preventing portion that prevents relative rotation between the shaft 17e and the clamp 18e.
- a retaining ring 56 which is a retaining member, is installed so as to bridge the retaining groove 54 and the retaining slit 55.
- the retaining ring 56 is an E-ring in the illustrated example, and has an opening at one location in the circumferential direction by punching a metal plate made of an elastic material such as spring steel or stainless spring steel with a press. It is made in a missing ring shape.
- the thickness dimension of the retaining ring 56 is slightly smaller than the width dimension of the locking groove 54 and the locking slit 55.
- the retaining ring 56 is elastically mounted (externally fitted) in the locking groove 54 by locking the inner diameter side portion in the locking groove 54.
- a portion (radially intermediate portion) of the retaining ring 56 that projects radially outward from the locking groove 54 is disposed inside the locking slit 55 and engages with the clamp 18e in the axial direction. ..
- FIG. 1 An eighth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
- a notch 40a having a substantially rectangular shape when viewed in the axial direction of the mounting holes 39a and 39b is provided in the axially other side portion (half portion) of the connecting portion 37b that constitutes the clamp 18f.
- the axial width L of the notch 40a is constant in the circumferential direction of the connecting portion 37b.
- the connecting portion 37b has a substantially rectangular shape in which the other half in the axial direction is cut off when viewed from the axial direction of the mounting holes 39a and 39b.
- the other end surface in the axial direction of the connecting portion 37b (the boundary position in the axial direction between the connecting portion 37b and the notch 40a) is parallel to the one end surface in the axial direction of the connecting portion 37b and is orthogonal to the central axis O 38 of the insertion hole 38. It exists on a plane.
- the notch 40a is located on the other axial side (the right side in FIG. 22) with respect to the central axis O 39 of the mounting holes 39a and 39b. Specifically, one end of the notch 40b in the axial direction is located at substantially the same axial position as the other end of the mounting holes 39a and 39b in the axial direction. Further, the end of the notch 40a in the circumferential direction of the connecting portion 37b (the boundary position in the circumferential direction between the connecting portion 37b and the notch 40a) is arranged parallel to the central axis O 17 of the shaft 17, mounting hole 39a, the central axis O 17 of the center axis O 39 and the shaft 17 of 39b with respect to the orthogonal to the direction (vertical direction in FIG.
- the mounting hole 39a of the center axis O 17 of the shaft 17, close to 39b side ( It is located at the bottom of FIG. 22).
- the portion located on the opposite side of the slit 32 (see FIG. 3) in the diametrical direction is more than in the case of the first example. It is exposed to the outside from the notch 40a in a wide range.
- the torque transmission shaft 16g of this example has a larger inner diameter dimension than the portion adjacent to the one axial side, that is, is dented radially outward on the inner peripheral surface of the other axial end of the insertion hole 38d of the clamp 18g. It has an elliptical groove 57. Therefore, the inner peripheral surface of the insertion hole 38d has a stepped cylindrical surface shape.
- the annular groove 57 is open to the other axial end of the clamp 18g and the discontinuous portion 35 (see FIG. 4). The annular groove 57 is arranged over the entire circumference of the insertion hole 38d.
- the depth dimension of the annular groove 57 is constant in the circumferential direction and the axial direction.
- the axial dimension of the annular groove 57 is constant over the circumferential direction, and is about 1/6 to 1/3 (approximately 1/5 in the illustrated example) of the axial dimension of the clamp 18g. Since the inner peripheral surface of the insertion hole 38d is constituted by the inner peripheral surface of the connecting portion 37a and the radially inner side surfaces of the pair of flange portions 36, the inner peripheral surface of the connecting portion 37a and the pair of flanges. A part of the annular groove 57 is arranged on the radially inner surface of the portion 36.
- one portion of the fitting tubular portion 23 in the axial direction that is, The outer peripheral surface from the one end in the axial direction and the one side portion in the axial direction of the insertion hole 38d, that is, the inner peripheral surface of the intermediate portion from the one end in the axial direction are in contact with each other over the entire circumference.
- a substantially rectangular cross section is formed between the outer peripheral surface of the other axial end of the fitting tubular portion 23 and the inner peripheral surface of the other axial end of the insertion hole 38d (bottom of the annular groove 57).
- annular gap 58 there is an annular gap 58.
- the axially one side portion of the insertion hole 38d of the clamp 18g has the above-mentioned fitting. It is composed of a small diameter portion having an inner diameter dimension equal to or slightly larger than the outer diameter dimension of the tubular portion, and the other axial end portion of the insertion hole 38d of the clamp 18g is the axial one side portion of the insertion hole 38d of the clamp 18g.
- the large-diameter portion has an inner diameter larger than the inner diameter. In FIG. 24, the depth dimension of the annular groove 57 is exaggeratedly drawn.
- the actual depth dimension of the annular groove 57 is such that the annular gap 58 has a radial dimension of several tens in a state before the clamp 18g is fitted onto the fitting tubular portion 23 and the fitting tubular portion 23 is reduced in diameter. It is set to be about ⁇ m to 500 ⁇ m.
- the bottom of the annular groove 57 is gradually fitted from one side in the axial direction to the other side in the axial direction as the diameter decreases. It contacts the outer peripheral surface of the portion 23. Therefore, in the process of reducing the diameter of the fitting tubular portion 23 by the clamp 18g, the outer circumferential surface of the fitting tubular portion 23 from one axial end to the middle portion and the axial end of the insertion hole 38d to the inner circumferential surface of the intermediate portion are formed.
- annular gap 58 is present between the outer peripheral surface of the other axial end of the fitting tubular portion 23 and the inner peripheral surface of the other axial end of the insertion hole 38d.
- annular gap 58 or a part thereof remains between the axially other side portion of the bottom of the annular groove 57 and the outer peripheral surface of the fitting tubular portion 23.
- the entire bottom of the annular groove 57 contacts the outer peripheral surface of the fitting tubular portion 23, and the annular gap 58 is completely eliminated.
- a large tightening force can be applied from the clamp 18g to the one side portion in the axial direction of the highly rigid fitting tubular portion 23. Further, the tightening force applied from the clamp 18g to the axially other side portion of the fitting cylindrical portion 23 having low rigidity can be reduced as compared with the case where the annular concave groove 57 is not provided. For this reason, when the diameter of the fitting tubular portion 23 is reduced by the clamp 18g, the amount of deformation of the fitting tubular portion 23 can be made closer to each other in the axially one side portion and the axially other side portion.
- the surface pressure between the inner peripheral surface of the fitting tubular portion 23 and the outer peripheral surface of the shaft 30 can be made close to each other in the axially one side portion and the axially other side portion.
- precession of the shaft 30 connected to the other axial end of the shaft 17 can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent fretting wear from occurring in the serration engagement portions between the female serrations 29 and the male serrations 31.
- fretting wear from occurring in the serration engagement portions between the female serrations 29 and the male serrations 31.
- rattling between the shaft 17 and the shaft 30 can be prevented, and abnormal noise due to rattling can also be prevented.
- Other configurations and operational effects are the same as in the first example.
- the torque transmission shaft 16h of the present example is a part of the outer peripheral surface of the shaft 17f, which is provided on a part of the outer peripheral surface of the fitting-side conical cylindrical portion 22 that is axially separated from the fitting cylindrical portion 23 in the circumferential direction.
- the groove 59 is provided.
- the auxiliary concave groove 59 has a phase in the circumferential direction that matches the fitting-side engaging concave groove 34, and is arranged in parallel with the fitting-side engaging concave groove 34.
- the auxiliary groove 59 is arranged so as to intersect the axially intermediate portion (or the axially other side portion) of the slit 32.
- the intersection of the auxiliary groove 59 and the slit 32 is also a wide portion 43a in which the width dimension of the opening is larger than that of a portion of the slit 32 adjacent to both sides of the intersection in the axial direction.
- the slit 32 has circumferentially widened openings at two positions, that is, the other side in the axial direction that intersects with the engagement side engaging groove 34 and the axially intermediate portion that intersects with the auxiliary groove 59. It has wide portions 43 and 43a, respectively.
- the auxiliary concave groove 59 is a broach groove formed by broaching, and is processed simultaneously with the fitting side engaging concave groove 34.
- two broach tools (not shown) arranged in a direction orthogonal to the central axis O 17 of the shaft 17f and parallel to each other are provided in the axial direction of the broach tools (the front and back directions in FIG. 26, FIG. 27).
- the fitting side engaging groove 34 is formed in the outer peripheral surface of the fitting cylindrical portion 23 of the outer peripheral surface of the shaft 17f, and the outer peripheral surface of the fitting side conical cylindrical portion 22 is formed.
- the auxiliary recessed groove 59 is formed in.
- the auxiliary concave groove 59 has a partial cylindrical surface shape, and the radius of curvature of the auxiliary concave groove 59 is determined in relation to the rigidity of the axially other side portion of the shaft 17f. It has the same radius of curvature as the mating engagement groove 34.
- the fitting side engaging concave groove 34 and the auxiliary concave groove 59 are processed at the same time, but the fitting side engaging concave groove 34 and the auxiliary concave groove 59 can be processed in order.
- the auxiliary groove 59 is provided in a portion of the outer peripheral surface of the shaft 17f that is displaced from the fitting tubular portion 23 to the one side in the axial direction, so that the auxiliary recessed groove 59 intersects with the slit 32 to reduce the thickness of the portion.
- a wide portion 43a having an opening that widens in the circumferential direction is provided at the intersection with the slit 32. Therefore, the rigidity of the one axial side portion of the fitting tubular portion 23 near the closed end of the slit 32 can be reduced. Accordingly, the rigidity of the fitting tubular portion 23 can be made closer to each other in the axially one side portion and the axially other side portion.
- the fitting side engaging concave groove 34 and the auxiliary concave groove 59 are broach grooves formed by broaching, and the fitting side engaging concave groove 34 and the auxiliary concave groove 59 are simultaneously processed. Therefore, it is possible to minimize an increase in the number of processing steps (the number of steps) caused by forming the auxiliary recessed groove 59. Therefore, it is possible to suppress an increase in the processing cost of the torque transmission shaft 16h.
- Other configurations and operational effects are the same as in the first example.
- a protrusion protruding radially inward is provided at one or a plurality of positions on the inner peripheral surface of the insertion hole of the clamp, and the tip of the protrusion is bited into the outer peripheral surface of the shaft.
- a toothless portion in which female serrations are not formed can be provided in a portion of the inner peripheral surface of the fitting tubular portion that is adjacent to both sides of the slit in the circumferential direction.
- the circumferential positions of the slits provided on the shaft are not limited to the positions shown in the above examples.
- the number of slits is not limited to one, and a plurality of slits can be provided.
- the shape of the stress relaxation portion may be any shape such as an elliptical shape or a drop shape.
- the pair of mounting holes provided in the clamp may be used as through holes, and may be used in combination with a nut. Further, the shaft and the clamp can be fixed by press-fitting (lightly press-fitting) the fitting tubular portion of the shaft into the insertion hole of the clamp.
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Abstract
【課題】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構造を実現する。 【解決手段】トルク伝達軸16は、軸方向一端部の外周面に雄セレーション24を有し、かつ、軸方向他端部の内周面に雌セレーション29を有するシャフト17と、シャフト17とは別体のクランプ18とを備える。シャフト17の軸方向他端部の嵌合筒部23にクランプ18が外嵌される。クランプ18の不連続部35の幅寸法を狭めることにより、シャフト17の軸方向他部を縮径することが可能である。
Description
本発明は、自動車用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28は、特開2017-25964号公報に記載され、自動車用ステアリング装置の従来例を示している。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および中間シャフト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。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が付与される。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との間、並びに、中間シャフト5とピニオン軸8との間を、互いにトルク伝達可能に接続する。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、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。
ところで、大型自動車に搭載されるステアリング装置では、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29および図30は、特開2008-126296号公報に記載されたトルク伝達軸9を示している。トルク伝達軸9は、中間シャフト5aに接続された自在継手4cとピニオン軸8aとの間に配置され、自在継手4cとピニオン軸8aとをトルク伝達可能に接続する。また、トルク伝達軸9は、軸方向一端部の外周面に雄セレーション10を有し、かつ、軸方向他端部の内周面に非円形孔11を有する。トルク伝達軸9の軸方向他端部には、トルク伝達軸9の軸方向他端部を縮径するためのクランプ部12が一体に備えられている。
トルク伝達軸9の軸方向一端部は、自在継手4cを構成するヨーク13の内側に挿入され、雄セレーション10は、ヨーク13の内周面に形成された雌セレーション14とセレーション係合する。
トルク伝達軸9の非円形孔11の内側には、ピニオン軸8aの軸方向一端部に形成された非円形軸部15が挿入され、非円形孔11と非円形軸部15とが相対回転不能に係合する。非円形孔11の内周面は、クランプ部12によりトルク伝達軸9の軸方向他端部を縮径することで、非円形軸部15の外周面に対して強く押し付けられる。
図29および図30に示したトルク伝達軸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、形状精度および寸法精度に優れている。しかしながら、トルク伝達軸9の軸方向他端部には、金属材料の流動が複雑になるクランプ部12が一体に備えられていることなどに起因して、トルク伝達軸9の軸方向両側部に備えられた雄セレーション10と非円形孔11との同軸度を高度に確保することが難しくなる。このため、自在継手4cを介して接続される中間シャフト5aまたはピニオン軸8a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て、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可能な構造を有する、トルク伝達軸を提供することを目的とする。
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、中空筒形状であり、軸方向一端部の外周面に備えられた雄セレーションと、軸方向他端部に備えられ、軸方向に伸長し、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スリットと、軸方向他端部に備えられた嵌合筒部と、軸方向他端部の内周面に備えられた雌セレーションと、を有する。
前記クランプは、欠円筒形状であり、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円周方向の両側に配置され、締付部材が挿入可能な取付孔を有する1対のフランジ部と、部分円筒形状を有し、前記1対のフランジ部を円周方向に連結する連結部と、前記嵌合筒部が挿入される挿入孔と、を有する。
前記クランプは、前記嵌合筒部に外嵌されて、前記不連続部の幅寸法を狭めることにより、前記嵌合筒部を縮径させることが可能である。
本発明では、前記スリットと前記不連続部との円周方向位置を、互いに一致させることができる。
本発明の一態様では、前記シャフトと前記クランプとは、溶接固定されている。この場合、たとえば、前記クランプの挿入孔の開口縁と前記シャフトの外周面との間部分が、点付け溶接されている。
本発明の代替的な態様では、前記シャフトと前記クランプとは、前記シャフトと前記クランプとの少なくとも一方に形成された塑性変形部により固定されている。この場合、たとえば、前記シャフトの外周面に、軸方向に伸長する凸条または凹溝からなるシャフト側係合部が備えられ、前記挿入孔の内周面に、軸方向に伸長する凹溝または凸条からなるクランプ側係合部が備えられ、前記シャフト側係合部と前記クランプ側係合部とが凹凸係合し、前記シャフト側係合部のうちで、軸方向に関して前記クランプの両側に隣接する部分に、前記塑性変形部が配置される。前記塑性変形部としては、前記シャフト側係合部のうちで、軸方向に関して前記クランプの両側に隣接する部分をかしめ変形させたかしめ変形部を採用できる。
本発明の一態様では、前記嵌合筒部の外周面と前記挿入孔の内周面とが、相対回転不能に非円形嵌合している。この場合、たとえば、前記シャフトの外周面の少なくとも円周方向一部と、前記挿入孔の内周面の少なくとも円周方向一部とに、それぞれ平面部(直線部)が備えられる。
本発明のトルク伝達装置においては、前記シャフトおよび前記クランプは、前記クランプにより前記クランプの前記嵌合筒部を縮径した場合における前記嵌合筒部に生じる変形量が、前記嵌合筒部の軸方向一方側部分と軸方向他方側部分において互いに近似するように構成されていることが好ましい。
本発明の一態様では、前記連結部は、軸方向他方側部分に、前記1対のフランジ部の軸方向他端面よりも軸方向一方側に凹んだ切り欠きを備える。この場合、前記切り欠きは、前記取付孔の中心軸よりも軸方向他方側に位置することが好ましい。前記切り欠きの軸方向幅は、前記連結部の円周方向に関して前記1対のフランジ部から離れるほど大きくなる、あるいは、前記連結部の円周方向にわたり一定である。
本発明の一態様では、前記クランプにより前記シャフトを縮径する以前の状態において、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実質的に接触し、前記嵌合筒部の軸方向他端部の外周面と前記挿入孔の軸方向他端部の内周面との間に環状隙間が存在する。あるいは、前記クランプにより前記シャフトを縮径する以前の状態において、前記クランプの前記挿入孔の軸方向一方側部分を、前記嵌合筒部の外径寸法と同じかこれよりわずかに大きい内径寸法を有する、小径部により構成し、前記クランプの前記挿入孔の軸方向他端部を、前記クランプの前記挿入孔の軸方向一方側部分の前記内径寸法よりも大きい内径寸法を有する、大径部により構成することができる。具体的には、前記挿入孔の軸方向他端部の内周面に、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が備えられる。あるいは、前記挿入孔の内周面のうちの少なくとも軸方向他端部は、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からなり、前記挿入孔の内周面のうちの残りの部分は、円筒面からなる。あるいは、前記嵌合筒部の軸方向他端部に、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が備えられる。あるいは、前記嵌合筒部の外周面のうちの少なくとも軸方向他端部の外周面は、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からなり、前記嵌合筒部の外周面のうちの残りの部分は、円筒面からなる。
本発明の一態様では、前記雌セレーションを、前記嵌合筒部の内周面にのみ設け、前記スリットの前記軸方向一端部を、前記嵌合筒部よりも軸方向一方側に存在させ、かつ、前記嵌合筒部よりも外径寸法および内径寸法が大きい部分に位置させることができる。好ましくは、前記シャフトが、前記嵌合筒部の軸方向一方側に隣接する部分に、軸方向一方側に向かうほど外径寸法および内径寸法が大きくなる円すい筒部を有し、前記スリットの前記軸方向一端部を、前記円すい筒部よりも軸方向一方側に存在させる。
本発明の一態様では、前記シャフトは、前記嵌合筒部の外周面の円周方向一部に備えられ、前記スリットに対して交差し、その内側に前記締付部材が配置可能である、嵌合側係合凹溝と、および、前記嵌合筒部から軸方向一方側に外れた部分の外周面の円周方向一部に備えられ、前記スリットに対して交差する補助凹溝とを有する。この場合、たとえば、前記嵌合側係合凹溝と前記補助凹溝とは、円周方向に関する位相が一致する部分に、互いに平行に配置される。前記嵌合側係合凹溝および前記補助凹溝は、ブローチ溝からなることができる。前記嵌合側係合凹溝および前記補助凹溝は、部分円筒形状を有することができる。
本発明により、トルク伝達軸に接続される軸の振れ回りを効果的に抑えることを可能とする構造を備えた、トルク軸が提供される。
[第1例]
本発明の実施の形態の第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16は、たとえば大型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との間、または、中間シャフトとピニオン軸との間を、トルク伝達可能に接続するために使用される。
本発明の実施の形態の第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16は、たとえば大型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との間、または、中間シャフトとピニオン軸との間を、トルク伝達可能に接続するために使用される。
トルク伝達軸16は、互いに別体に構成された、中空筒形状を有するシャフト17と欠円筒形状(略U字状)を有するクランプ18とを備える。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16の軸方向をいう。また、軸方向に関して一方側とは、クランプ18が配置される側とは反対側をいい、図1、図2、図3、図5、図6、図9、および図10では、左側である。軸方向に関して他方側とは、クランプ18が配置される側をいい、図1、図2、図3、図5、図6、図9、および図10では、右側である。
シャフト17は、機械構造用鋼管(STKM材)などの素材に、鍛造加工(冷間鍛造加工または熱間鍛造加工)およ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17の軸方向中間部は、軸方向両側部に比べて大径である。シャフト17は、軸方向一方側から順に、挿入筒部19と、挿入側円すい筒部20と、大径筒部21と、嵌合側円すい筒部22と、嵌合筒部23とを備えている。
挿入筒部19は、円筒形状で、シャフト17の軸方向一端部に配置されている。挿入筒部19は、外周面に雄セレーション24を有している。雄セレーション24は、ブローチ加工やプレス加工などにより形成されている。雄セレーション24の歯先円は、後述する挿入側係合凹溝33が形成された部分を除いて、円形状(真円)である。雄セレーション24の歯先円直径は、嵌合筒部23の外径寸法とほぼ同じであり、大径筒部21の外径寸法よりも小さい。挿入筒部19の内周面は、軸方向にわたり内径寸法が変化しない円筒面である。挿入筒部19の軸方向他端縁は、挿入側円すい筒部20の軸方向一端縁につながっている。挿入筒部19は、図10に示すように、自在継手25を構成するヨーク26の基部27に挿入され、雄セレーション24が、ヨーク26の基部27の内周面に形成された雌セレーション28に対して相対回転不能にセレーション係合することが可能である。
挿入側円すい筒部20は、略円すい筒形状を有し、軸方向他方側に向かうほど外径寸法および内径寸法が段階的に大きくなる。挿入側円すい筒部20の軸方向他端縁は、大径筒部21の軸方向一端縁につながっている。
大径筒部21は、円筒形状を有し、大径筒部21の軸方向他端縁は、嵌合側円すい筒部22の軸方向一端縁につながっている。大径筒部21の内周面および外周面は、軸方向にわたり径寸法が変化しない円筒面からなる。大径筒部21の外径寸法および内径寸法は、挿入筒部19および嵌合筒部23の外径寸法および内径寸法よりもそれぞれ大きい。また、大径筒部21の軸方向寸法は、挿入筒部19および嵌合筒部23の軸方向寸法よりもそれぞれ大きい。
嵌合側円すい筒部22は、円すい筒形状を有し、軸方向他方側に向かうほど外径寸法および内径寸法が連続的に小さくなる。嵌合側円すい筒部22の軸方向他端縁は、嵌合筒部23の軸方向一端縁につながっている。
嵌合筒部23は、円筒形状を有し、シャフト17の軸方向他端部に配置されており、内周面に雌セレーション29を備えている。雌セレーション29は、ブローチ加工やプレス加工などにより形成されている。嵌合筒部23の外周面は、軸方向にわたり外径寸法が変化しない円筒面状であり、嵌合筒部23の輪郭形状は、後述する嵌合側係合凹溝34が形成された部分を除いて、円形状(真円)である。嵌合筒部23の軸方向寸法は、クランプ18の軸方向寸法よりも少しだけ大きい。嵌合筒部23の内側には、図9に示すように、ステアリングシャフトやピニオン軸などの軸30の端部が挿入され、雌セレーション29に対して、軸30の外周面に形成された雄セレーション31が、相対回転不能にセレーション係合することが可能である。
シャフト17は、軸方向中間部から軸方向他端部に位置する、大径筒部21から嵌合筒部23にわたる範囲に、軸方向に伸長したスリット32を備えている。スリット32は、シャフト17の内周面と外周面とを連通しており、シャフト17の円周方向1箇所に形成されている。スリット32は、軸方向一方側に閉鎖端を有し、スリット32の軸方向一端部である閉鎖端は、嵌合筒部23よりも軸方向一方側に存在する大径筒部21の軸方向他端部に位置している。したがって、スリット32の軸方向一端部である閉鎖端は、嵌合筒部23の軸方向一方側に隣接する嵌合側円すい筒部22よりも軸方向一方側に存在する。スリット32は、軸方向他方側に開口端を有し、嵌合筒部23(シャフト17)の軸方向他端縁に開口している。本例では、スリット32の幅寸法は、全長にわたり一定である。スリット32は、たと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32の閉鎖端である軸方向一端部(奥端部)の断面形状は、部分円弧形状を有する。また、スリット32は、軸方向一端部が閉鎖端であり、軸方向他端部が開口端であるため、クランプ18が外嵌される嵌合筒部23の剛性は、スリット32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32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。なお、図示は省略するが、スリット32の奥端部に、軸方向他方側に隣接する部分に比べて大きい幅寸法を有し、かつ、平面視で略円形の開口形状を有する応力緩和部を設けることもできる。このような応力緩和部を設ければ、シャフト17を縮径した際に、応力が集中しやすいスリット32の奥端部に亀裂などの損傷が生じることを有効に防止できる。
シャフト17は、挿入筒部19の軸方向中間部の外周面に挿入側係合凹溝33を有しており、嵌合筒部23の軸方向中間部の外周面に嵌合側係合凹溝34を有している。挿入側係合凹溝33と嵌合側係合凹溝34は、互いに平行に配置されており、シャフト17の中心軸O17に対し直交する方向に伸長している。挿入側係合凹溝33と嵌合側係合凹溝34は、円周方向に関する位相が180度ずれた位置に配置されている。具体的には、挿入側係合凹溝33は、スリット32に対して周方向に関する位相が180度ずれた位置に配置されているのに対し、嵌合側係合凹溝34は、スリット32と周方向に関する位相が一致する位置に配置されている。このため、嵌合側係合凹溝34は、スリット32と交差するように形成されている。嵌合側係合凹溝34とスリット32との交差部は、スリット32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43となっている。また、挿入側係合凹溝33および嵌合側係合凹溝34は、部分円筒面状に構成されている。挿入側係合凹溝33の曲率半径は、ヨーク26の基部27に設けられた取付孔の曲率半径とほぼ同じであり、嵌合側係合凹溝34の曲率半径は、クランプ18に設けられた取付孔39a、39bの曲率半径とほぼ同じである。本例では、挿入側係合凹溝33は、挿入筒部19の外周面の円周方向1箇所に設けられているが、挿入側係合凹溝は、円周方向に連続した環状の凹溝により構成されることもできる。
クランプ18は、シャフト17の軸方向他端部に外嵌されており、シャフト17の軸方向他端部を縮径させる機能を有する。より具体的には、クランプ18は、シャフト17の嵌合筒部23に外嵌されており、スリット32が形成された大径筒部21の軸方向他端部から嵌合筒部23にわたる範囲を縮径させる機能を有する。クランプ18は、シャフト17を構成する材料よりも硬度の高い、機械構造用炭素鋼であるS35Cなどの素材に熱間鍛造加工もしくは切削加工などを施すことにより、あるいは、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18は、全体が欠円筒形状(略U字状)を有し、不連続部35と、それぞれが略矩形板状である1対のフランジ部36と、半円筒形状の連結部37と、挿入孔38とを備えている。
不連続部35は、1対のフランジ部36の間部分に位置する、クランプ18の円周方向1箇所に設けられている。1対のフランジ部36は、不連続部35を挟んで両側に配置されている。連結部37は、クランプ18の直径方向に関して不連続部35の反対側に位置しており、1対のフランジ部36を円周方向に連結している。挿入孔38は、シャフト17の嵌合筒部23を挿入可能であり、連結部37の内周面と1対のフランジ部36の径方向内側面とにより構成されている。挿入孔38は、部分円筒面状で、挿入孔38の内径寸法は、クランプ18の自由状態で、嵌合筒部23の自由状態での外径寸法と同じかこれよりも僅かに大きい。
クランプ18をシャフト17の嵌合筒部23に固定した状態で、不連続部35とスリット32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18の自由状態での不連続部35の幅寸法と、シャフト17(嵌合筒部23)の自由状態でのスリット32の幅寸法とは、互いにほぼ同じである。
1対のフランジ部36は、互いに整合する部分に、板厚方向に貫通する取付孔39a、39bを同軸に備えている。取付孔39a、39bは、挿入孔38の中心軸O38に対し捩れの位置に形成されており、挿入孔38に開口している。また、取付孔39a、39bのうち、一方の取付孔39aは通孔で、他方の取付孔39bはねじ孔である。クランプ18をシャフト17の嵌合筒部23に固定した状態で、取付孔39a、39bの開口部にそれぞれ対向する位置に、嵌合側係合凹溝34が位置する。すなわち、取付孔39a、39bと嵌合側係合凹溝34との軸方向位置は一致している。また、1対のフランジ部36のそれぞれの板厚(厚さ寸法)は、互いにほぼ同じである。
連結部37は、その軸方向他方側部分に、1対のフランジ部36の軸方向他端面から軸方向一方側に凹んだ切り欠き40を備えている。切り欠き40は、連結部37の円周方向に伸長しており、シャフト17の中心軸O17(=挿入孔38の中心軸O38)を含み、かつ、取付孔39a、39bの中心軸O39に直交する仮想平面に関して対称形状を有している。切り欠き40は、図8(B)に示すように、取付孔39a、39bの軸方向から見た場合に、略三角形状を有している。このため、切り欠き40の切り欠き深さに相当する軸方向幅Lは、連結部37の円周方向に関して1対のフランジ部36から離れるほど(図8(B)の上側に向かうほど)大きくなり、直径方向に関して不連続部35の反対側に位置する部分(図8(B)の上端部)で最も大きくなる。すなわち、切り欠き40の軸方向幅Lは、連結部37の円周方向両端部で最も小さくなり、連結部37の円周方向中央部で最も大きくなる。
切り欠き40は、取付孔39a、39bの中心軸O39よりも軸方向他方側に位置している。具体的には、切り欠き40の軸方向一端縁は、取付孔39a、39bの中心軸O39よりも軸方向他方側で、かつ、取付孔39a、39bの軸方向他端縁よりも軸方向一方側に位置している。また、連結部37の円周方向に関する切り欠き40の端部(連結部37と切り欠き40との円周方向に関する境界位置)は、連結部37の軸方向他端縁において、取付孔39a、39bの中心軸O39およびシャフト17の中心軸O17にそれぞれ直交する方向(図4および図8(B)の上下方向)に関して、シャフト17の中心軸O17よりも取付孔39a、39bに近い側(図4および図8(B)の下側)に位置している。
一方、連結部37は、切り欠き40を形成する以前の状態では、1対のフランジ部36と同じ軸方向幅を全周にわたり有していたが、切り欠き40が存在することで、1対のフランジ部36につながった円周方向両端部では、1対のフランジ部36と同じ軸方向幅を有しているが、円周方向に関して1対のフランジ部36から離れるほど軸方向幅が小さくなり、直径方向に関して不連続部35の反対側に位置する円周方向中央部では、連結部37の軸方向幅は1対のフランジ部36の軸方向幅のおよそ3/5程度になっている。このため、連結部37は、取付孔39a、39bの軸方向から見た場合に、軸方向他方側の肩部(角部)を斜めに切り落とされたごとき台形状を有する。これにより、連結部37の軸方向他端面(連結部37と切り欠き40との軸方向に関する境界位置)は、連結部37の円周方向に関して1対のフランジ部36から離れるほど軸方向一方側に向かう方向に直線的に傾斜している。すなわち、連結部37の軸方向他端面は、連結部37の軸方向一端面のように、挿入孔38の中心軸O38に直交する仮想平面上には存在せず、挿入孔38の中心軸O38に対して傾斜している。本例では、挿入孔38の中心軸O38に対する連結部37の軸方向他端面の傾斜角度は50°から60°程度(図示の例では、およそ55°)である。本例では、嵌合筒部23の軸方向他方側部分のうち、直径方向に関してスリット32の反対側に位置する部分が、クランプ18の連結部37によって覆われずに、切り欠き40から外部に露出している。
本例では、シャフト17とクランプ18は、結合固定されている。シャフト17とクランプ18とを結合固定するための構造は特に限定されないが、たとえば、シャフト17とクランプ18とを溶接固定する構造を採用することができる。この場合、クランプ18の挿入孔38の軸方向一方側の開口縁とシャフト17の外周面との間部分のうち、シャフト17の直径方向に関してスリット32とは反対側の円周方向1箇所に、点付け溶接により溶接部を形成することで、シャフト17とクランプ18とを溶接固定することができる。あるいは、シャフト17の外周面に形成した凸状(または凹状)のシャフト側係合部と、クランプ18の内周面に形成した凹状(または凸状)のクランプ側係合部とを凹凸係合させるとともに、シャフト側係合部また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17とクランプ18とを固定した状態で、シャフト17とクランプ18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17とクランプ18とを結合固定するには、まず、クランプ18の挿入孔38の内側に、シャフト17の軸方向他端部を、クランプ18の軸方向一方側から挿入する。そして、クランプ18の不連続部35とシャフト17のスリット32との周方向位置を一致させるとともに、取付孔39a、39bと嵌合側係合凹溝34との軸方向位置を一致させる。
次いで、取付孔39a、39bと嵌合側係合凹溝34の内側に、締付ボルト41を配置する。具体的には、締付ボルト41の基端寄り部分を通孔である一方の取付孔39aの内側に挿入するとともに、締付ボルト41の中間部を嵌合側係合凹溝34の内側に配置する。この状態で、締付ボルト41の先端部を、ねじ孔である他方の取付孔39bに少しだけ、すなわち、嵌合筒部23を縮径させない程度に螺合する。そして、嵌合側係合凹溝34と、クランプ18に対して両端部が支持された締付ボルト41とを、キー係合させる。これにより、クランプ18がシャフト17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17とクランプ18とが相対回転しないようにする。最後に、溶接などの固定手段により、シャフト17とクランプ18とを結合固定する。
トルク伝達軸16の使用状態では、挿入筒部19を、自在継手25を構成するヨーク26の基部27に挿入し、挿入筒部19の雄セレーション24を、ヨーク26の基部27の雌セレーション28にセレーション係合させる。これにより、トルク伝達軸16は、ヨーク26にトルク伝達可能に接続されるとともに、トルク伝達軸16と同軸上に存在しない図示しない軸に対して、自在継手25を介してトルク伝達可能に接続される。挿入側係合凹溝33の内側に、ヨーク26の基部27に設けられた取付孔を挿通した図示しないボルトの中間部を進入させることで、ヨーク26とトルク伝達軸16とが軸方向に相対移動することを防止する。
嵌合筒部23の内側に、軸30を挿入し、軸30の雄セレーション31を、嵌合筒部23の雌セレーション29にセレーション係合させる。これにより、トルク伝達軸16と軸30は、相対回転を防止する。軸30の先端部外周面に雄セレーション31を周方向に横切るように形成された周方向凹溝42の内側に、嵌合側係合凹溝34とスリット32との交差部である幅広部43を通じて締付ボルト41の中間部を進入させて、周方向凹溝42と締付ボルト41とをキー係合させる。これにより、軸30とトルク伝達軸16とが軸方向に相対移動することを防止する。締付ボルト41の他方の取付孔39bに対する螺合量を増やすことにより、不連続部35の幅寸法を小さくし、嵌合筒部23を縮径する。そして、嵌合筒部23の内周面により軸30の外周面を強く締め付ける。これにより、トルク伝達軸16と軸30とはトルク伝達可能に結合される。
本例のトルク伝達軸16では、トルク伝達軸16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16では、クランプ18を、シャフト17に対して一体に設けずに、シャフト17に対して固定している。このため、シャフト17の軸方向両端部に配置される雄セレーション24と雌セレーション29との同軸度を、高く確保できる。したがって、雄セレーション24に接続される軸および雌セレーション29に接続される軸30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17は、中空円筒形状を有するため、トルク伝達軸16全体としての軽量化を図ることもできる。
本例のトルク伝達軸16では、シャフト17の軸方向他端部に接続された軸30が歳差運動することを抑制でき、シャフト17の雌セレーション29と軸30の雄セレーション31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17に形成されたスリット32は、軸方向一端部が閉鎖端であり、軸方向他端部が開口端であるため、クランプ18を外嵌する嵌合筒部23の剛性は、スリット32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32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。このため、本例とは異なり、連結部に切り欠きを形成していないクランプを用いて嵌合筒部23を縮径した際には、嵌合筒部23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23の内周面と軸30の外周面との間の面圧は、軸方向一方側部分(軸30の先端側部分)よりも軸方向他方側部分(軸30の基端側部分)のほうが高くなる。すなわち、軸30は、嵌合筒部23の軸方向他方側部分によって強く締め付けられ、嵌合筒部23の軸方向一方側部分によっては比較的緩く締め付けられた状態になる。このため、軸30は、嵌合筒部23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。このような歳差運動が生じると、雌セレーション29と雄セレーション31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、連結部37の軸方向他側部分に切り欠き40が設けられており、剛性の低い嵌合筒部23の軸方向他方側部分を連結部37により覆っていない。このため、クランプ18により嵌合筒部23を縮径した際に、嵌合筒部23のうちで、剛性の高い軸方向一方側部分に、剛性の低い軸方向他方側部分に比べて大きな締付け力を付与することができる。ゆえに、嵌合筒部23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23の内周面と軸30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17の軸方向他端部に接続された軸30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29と雄セレーション31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。さらに、シャフト17と軸30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。
本例では、切り欠き40は、取付孔39a、39bの中心軸よりも軸方向他方側に位置しているため、クランプ18により嵌合筒部23を縮径した際に、連結部37によって、剛性の高い嵌合筒部23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。このため、嵌合筒部23の軸方向一方側部分の内周面と軸30の外周面との間の面圧を効果的に高めることができる。また、連結部37の円周方向に関する切り欠き40の端部は、連結部37の軸方向他端縁において、取付孔39a、39bの中心軸O39およびシャフト17の中心軸O17にそれぞれ直交する方向に関して、シャフト17の中心軸O17よりも取付孔39a、39bに近い側に位置している。このため、図4(B)に示すように、シャフト17の軸方向他端縁は、直径方向に関してスリット32の反対側に位置する半円弧状部分が、外部に露出した状態になり、連結部37によって覆われない。したがって、クランプ18により嵌合筒部23を縮径した際に、シャフト17の軸方向他端縁に加わる締付け力を十分に小さくできる。したがって、シャフト17の軸方向他端部に連結される軸30に歳差運動が生じることをより有効に防止できる。また、切り欠き40は、連結部37にのみ設けられ、1対のフランジ部36には設けられていないため、シャフト17に対するクランプ18の軸方向に関する嵌合長を確保することができる。このため、シャフト17に対するクランプ18の姿勢を安定させることができる。
[第2例]
本発明の実施の形態の第2例について、図11を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16aは、シャフト17aの外周面の軸方向他端部に切削加工を施すことにより、シャフト17aの外周面のうち、嵌合筒部23の軸方向一方側に隣接する部分に、軸方向他方側を向いた略円輪状(C字状)の段差面44を設けている。また、クランプ18aの連結部37aに切り欠きは設けられておらず、連結部37aの軸方向幅は円周方向にわたり一定である。
本発明の実施の形態の第2例について、図11を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16aは、シャフト17aの外周面の軸方向他端部に切削加工を施すことにより、シャフト17aの外周面のうち、嵌合筒部23の軸方向一方側に隣接する部分に、軸方向他方側を向いた略円輪状(C字状)の段差面44を設けている。また、クランプ18aの連結部37aに切り欠きは設けられておらず、連結部37aの軸方向幅は円周方向にわたり一定である。
本例では、クランプ18aを嵌合筒部23に外嵌する際に、クランプ18aの軸方向一方側の端面を段差面44に突き当てることで、シャフト17aに対するクランプ18aの軸方向に関する位置決めを図ることができる。その他の構成および作用効果については、第1例と同じである。
[第3例]
本発明の実施の形態の第3例について、図12を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16bは、シャフト17とクランプ18aとは、溶接固定されている。具体的には、クランプ18aの挿入孔38の軸方向一方側の開口縁とシャフト17の外周面との間部分のうち、シャフト17の直径方向に関してスリット32とは反対側の円周方向1箇所に、点付け溶接により溶接部45を形成することにより、シャフト17とクランプ18aとは、溶接固定されている。
本発明の実施の形態の第3例について、図12を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16bは、シャフト17とクランプ18aとは、溶接固定されている。具体的には、クランプ18aの挿入孔38の軸方向一方側の開口縁とシャフト17の外周面との間部分のうち、シャフト17の直径方向に関してスリット32とは反対側の円周方向1箇所に、点付け溶接により溶接部45を形成することにより、シャフト17とクランプ18aとは、溶接固定されている。
本例では、シャフト17の直径方向に関してスリット32とは反対側部分に、溶接部45が配置されるため、溶接部45を設けたことに起因して、クランプ時の1対のフランジ部36の撓み量に影響を与える(撓み量のバランスが悪くなる)ことを防止できる。その他の構成および作用効果については、第1例と同じである。
[第4例]
本発明の実施の形態の第4例について、図13および図14を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16cでは、シャフト17bの軸方向他端部にクランプ18bを固定する以前の状態で、シャフト17bに対してクランプ18bが相対回転することを防止するために、シャフト17bの外周面とクランプ18bの挿入孔38aの内周面とが、非円形嵌合する。
本発明の実施の形態の第4例について、図13および図14を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16cでは、シャフト17bの軸方向他端部にクランプ18bを固定する以前の状態で、シャフト17bに対してクランプ18bが相対回転することを防止するために、シャフト17bの外周面とクランプ18bの挿入孔38aの内周面とが、非円形嵌合する。
シャフト17bは、軸方向他端部の外周面のうち、シャフト17bの直径方向に関してスリット32とは反対側部分に、平坦面状のシャフト側平面部46を有している。したがって、嵌合筒部23aの外周面の輪郭形状は、円弧部と直線部とから構成される略D字状を有する。クランプ18bは、挿入孔38aの内周面のうち、挿入孔38aの直径方向に関して不連続部35とは反対側部分に、平坦面状のクランプ側平面部47を有している。したがって、クランプ18bの挿入孔38aの内周面の輪郭形状も、円弧部と直線部とから構成される略D字状を有する。
本例では、クランプ18bの挿入孔38aの内側に、シャフト17bの軸方向他端部を挿入する際に、平坦面状のシャフト側平面部46と平坦面状のクランプ側平面部47とが面接触する。これにより、シャフト17bの外周面とクランプ18bの挿入孔38aの内周面とが非円形嵌合して、シャフト17bとクランプ18bとが相対回転することが防止される。その他の構成および作用効果については、第1例と同じである。
[第5例]
本発明の実施の形態の第5例について、図15~図17を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16dは、シャフト17cの軸方向中間部ないし他端部にわたる範囲の外周面に、軸方向に伸長した凸条であるシャフト側係合部48を備えている。シャフト側係合部48は、シャフト17cの外周面のうち、シャフト17cの直径方向に関してスリット32とは反対側に配置されている。また、シャフト側係合部48は、断面半円形状を有し、シャフト17cの中心軸O17から頂部までの高さ寸法および幅寸法が全長にわたり一定である。
本発明の実施の形態の第5例について、図15~図17を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16dは、シャフト17cの軸方向中間部ないし他端部にわたる範囲の外周面に、軸方向に伸長した凸条であるシャフト側係合部48を備えている。シャフト側係合部48は、シャフト17cの外周面のうち、シャフト17cの直径方向に関してスリット32とは反対側に配置されている。また、シャフト側係合部48は、断面半円形状を有し、シャフト17cの中心軸O17から頂部までの高さ寸法および幅寸法が全長にわたり一定である。
クランプ18cの挿入孔38bの内周面には、軸方向に伸長した凹溝であり、シャフト側係合部48と凹凸係合可能なクランプ側係合部49が設けられている。クランプ側係合部49は、挿入孔38bの内周面のうち、挿入孔38bの直径方向に関して不連続部35とは反対側に配置されている。また、クランプ側係合部49は、挿入孔38bの軸方向全幅にわたって伸長し、クランプ18cの軸方向両端面にそれぞれ開口している。クランプ側係合部49は、断面半円形状で、深さ寸法および幅寸法が全長にわたり一定である。
本例では、クランプ18cの挿入孔38bの内側にシャフト17cを軸方向他方側から挿入することで、クランプ側係合部49の内側にシャフト側係合部48を進入させる。シャフト側係合部48とクランプ側係合部49とが凹凸係合することにより、シャフト17cとクランプ18cとが相対回転することを防止している。さらに、シャフト側係合部48のうち、軸方向に関してクランプ18cの両側に隣接する部分をかしめ変形させる、たとえば、クランプ18cの軸方向端面側に近づくほど盛り上がるように塑性変形させることにより、当該部分にかしめ変形部50を形成している。かしめ変形部50により、シャフト17cとクランプ18cとが軸方向に相対変位することが防止されている。本例のトルク伝達軸16dは、シャフト側係合部48とクランプ側係合部49を利用して、シャフト17cの嵌合筒部23にクランプ18cを固定している。したがって、本例では、シャフト17cとクランプ18cとを溶接固定する作業を省略することが可能となっている。図示は省略するが、代替的に、シャフト側係合部を軸方向に伸長した凹溝とし、クランプ側係合部を軸方向に伸長した凸条とすることもできる。その他の構成および作用効果については、第1例と同じである。
[第6例]
本発明の実施の形態の第6例について、図18および図19を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16eは、スリット32aの軸方向他方側半部で、軸方向に関して嵌合筒部23bと整合する部分に、軸方向一方側に隣接する部分よりも幅寸法が大きく(たとえば3倍~6倍程度大きく)なった幅広部51を設けている。このため、嵌合筒部23bは、軸方向から見た場合に略C字形状を有し、幅広部51を挟んで両側に存在する周方向両端面に、それぞれが平坦面状のシャフト側係合面部52が設けられている。本例では、シャフト側係合面部52が、シャフト17dの中心軸O17に対して平行な同一仮想平面上に位置している。シャフト側係合面部52は、切削加工により形成されている。
本発明の実施の形態の第6例について、図18および図19を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16eは、スリット32aの軸方向他方側半部で、軸方向に関して嵌合筒部23bと整合する部分に、軸方向一方側に隣接する部分よりも幅寸法が大きく(たとえば3倍~6倍程度大きく)なった幅広部51を設けている。このため、嵌合筒部23bは、軸方向から見た場合に略C字形状を有し、幅広部51を挟んで両側に存在する周方向両端面に、それぞれが平坦面状のシャフト側係合面部52が設けられている。本例では、シャフト側係合面部52が、シャフト17dの中心軸O17に対して平行な同一仮想平面上に位置している。シャフト側係合面部52は、切削加工により形成されている。
クランプ18dの挿入孔38cの内周面の輪郭形状は、円弧部と1対の直線部とを備えた略D字形状である。挿入孔38cの内周面のうち、1対のフランジ部36の径方向内側面により構成される部分(直線部)は、それぞれ平坦面状のクランプ側係合面部53からなる。
本例では、シャフト17dの軸方向他端部をクランプ18dの挿入孔38cに挿入し、嵌合筒部23bにクランプ18dを外嵌した状態で、シャフト側係合面部52とクランプ側係合面部53とを、それぞれ周方向に係合(当接)させて、シャフト17dとクランプ18dとが相対回転することを防止している。また、シャフト17dの軸方向他端面の周方向複数箇所(図示の例では3箇所)をかしめ変形させて、当該部分に塑性変形部であるかしめ変形部50aを形成し、かしめ変形部50aを、クランプ18dの軸方向他方側の端面に押し付けている。これにより、シャフト17dとクランプ18dとが軸方向に相対変位することを防止している。したがって、本例のトルク伝達軸16eにおいても、シャフト17dとクランプ18dとを溶接固定する作業を省略することが可能となっている。その他の構成および作用効果については、第1例と同じである。
[第7例]
本発明の実施の形態の第7例について、図20および図21を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16fは、第6例の変形例であり、シャフト17eの外周面のうち、嵌合筒部23bの軸方向一方側部の外周面に、周方向に伸長した係止凹溝54を全周にわたり設けている。係止凹溝54は、断面矩形状を有し、全長にわたり深さ寸法が一定である。
本発明の実施の形態の第7例について、図20および図21を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16fは、第6例の変形例であり、シャフト17eの外周面のうち、嵌合筒部23bの軸方向一方側部の外周面に、周方向に伸長した係止凹溝54を全周にわたり設けている。係止凹溝54は、断面矩形状を有し、全長にわたり深さ寸法が一定である。
クランプ18eのうち、シャフト17eに形成された係止凹溝54と対向する軸方向一方側部に、係止スリット55を設けている。係止スリット55は、図示しない切削工具を、クランプ18eを構成する連結部37aの頂部(図21の上端部)から1対のフランジ部36の径方向中間部(図21の上下方向中間部)にわたる範囲に、クランプ18eの中心軸に対し直交する方向に移動させることで形成されており、クランプ18eの内外両面同士(連結部37aの内外両周面同士および1対のフランジ部36の幅方向内外両側面同士)を連通させる。係止スリット55の幅寸法は、係止凹溝54の幅寸法と同じであり、後述する止め輪56の厚さ寸法よりも僅かに大きい。
本例の場合にも、シャフト17eの軸方向他端部をクランプ18eの挿入孔38c(図19参照)の内側に挿入し、嵌合筒部23bにクランプ18eを外嵌した状態で、シャフト側係合面部52とクランプ側係合面部53(図19参照)とを、それぞれ周方向に係合(当接)させて、シャフト17eとクランプ18eとが相対回転することを防止している。すなわち、シャフト側係合面部52とクランプ側係合面部53とを、それぞれ周方向に係合させることで、シャフト17eとクランプ18eとの相対回転を阻止する、回り止め部を構成している。さらに、係止凹溝54と係止スリット55とに架け渡すように、係止部材である止め輪56が設置されている。
止め輪56は、図示の例ではEリングであり、ばね鋼、ステンレスばね鋼などの弾性材製の金属板にプレスによる打ち抜き加工などを施すことにより、円周方向の1箇所に開口部を有する欠円環状に造られている。止め輪56の厚さ寸法は、係止凹溝54および係止スリット55の幅寸法よりも僅かに小さい。止め輪56は、内径側部分を係止凹溝54に係止することで、係止凹溝54に弾性的に装着(外嵌)されている。止め輪56のうちで、係止凹溝54から径方向外方に突出した部分(径方向中間部)は、係止スリット55の内側に配置され、クランプ18eと軸方向に係合している。これにより、シャフト17eとクランプ18eとが軸方向に相対変位することが防止されている。本例のトルク伝達軸16fでは、第6例におけるかしめ変形部を省略することができる。その他の構成および作用効果については、第1例および第6例と同じである。
[第8例]
本発明の実施の形態の第8例について、図22を用いて説明する。本例では、シャフト17の嵌合筒部23(図1参照)に外嵌するクランプ18fの形状のみが、第1例の構造と異なっている。すなわち、クランプ18fを構成する連結部37bの軸方向他方側部分(半部)に、取付孔39a、39bの軸方向から見た場合に略矩形状を有する切り欠き40aが設けられている。切り欠き40aの軸方向幅Lは、連結部37bの円周方向に関して一定である。このため、連結部37bは、取付孔39a、39bの軸方向から見た場合に、軸方向他方側半部が切り落とされたような略矩形状を有している。連結部37bの軸方向他端面(連結部37bと切り欠き40aとの軸方向に関する境界位置)は、連結部37bの軸方向一端面と平行で、挿入孔38の中心軸O38に直交する仮想平面上に存在している。
本発明の実施の形態の第8例について、図22を用いて説明する。本例では、シャフト17の嵌合筒部23(図1参照)に外嵌するクランプ18fの形状のみが、第1例の構造と異なっている。すなわち、クランプ18fを構成する連結部37bの軸方向他方側部分(半部)に、取付孔39a、39bの軸方向から見た場合に略矩形状を有する切り欠き40aが設けられている。切り欠き40aの軸方向幅Lは、連結部37bの円周方向に関して一定である。このため、連結部37bは、取付孔39a、39bの軸方向から見た場合に、軸方向他方側半部が切り落とされたような略矩形状を有している。連結部37bの軸方向他端面(連結部37bと切り欠き40aとの軸方向に関する境界位置)は、連結部37bの軸方向一端面と平行で、挿入孔38の中心軸O38に直交する仮想平面上に存在している。
切り欠き40aは、取付孔39a、39bの中心軸O39よりも軸方向他方側(図22の右側)に位置している。具体的には、切り欠き40bの軸方向一端縁は、取付孔39a、39bの軸方向他端縁とほぼ同じ軸方向位置に存在している。また、連結部37bの円周方向に関する切り欠き40aの端部(連結部37bと切り欠き40aとの円周方向に関する境界位置)は、シャフト17の中心軸O17と平行に配置されており、取付孔39a、39bの中心軸O39およびシャフト17の中心軸O17にそれぞれ直交する方向(図22の上下方向)に関して、シャフト17の中心軸O17よりも取付孔39a、39bに近い側(図22の下側)に位置している。本例では、嵌合筒部23(図3参照)の軸方向他方側部分のうちで、直径方向に関してスリット32(図3参照)の反対側に位置する部分が、第1例の場合よりも広い範囲で、切り欠き40aから外部に露出する。
本例では、切り欠き40aの形成範囲が、第1例に比べて大きくなっているため、クランプ18fから、嵌合筒部23のうちで剛性の低い軸方向他方側部分に作用する締付け力をより小さくできるその他の構成および作用効果については、第1例と同じである。
[第9例]
本発明の実施の形態の第9例について、図23~図25を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16gは、クランプ18gの挿入孔38dの軸方向他端部の内周面に、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57を有している。このため、挿入孔38dの内周面は、段付円筒面状を有する。環状凹溝57は、クランプ18gの軸方向他端縁および不連続部35(図4参照)に開口している。環状凹溝57は、挿入孔38dの全周にわたり配置されている。環状凹溝57の深さ寸法は、円周方向および軸方向にわたり一定である。環状凹溝57の軸方向寸法は、円周方向にわたり一定であり、クランプ18g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38dの内周面は、連結部37aの内周面および1対のフランジ部36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37aの内周面および1対のフランジ部36の径方向内側面には、環状凹溝57の一部が配置されている。
本発明の実施の形態の第9例について、図23~図25を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16gは、クランプ18gの挿入孔38dの軸方向他端部の内周面に、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57を有している。このため、挿入孔38dの内周面は、段付円筒面状を有する。環状凹溝57は、クランプ18gの軸方向他端縁および不連続部35(図4参照)に開口している。環状凹溝57は、挿入孔38dの全周にわたり配置されている。環状凹溝57の深さ寸法は、円周方向および軸方向にわたり一定である。環状凹溝57の軸方向寸法は、円周方向にわたり一定であり、クランプ18g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38dの内周面は、連結部37aの内周面および1対のフランジ部36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37aの内周面および1対のフランジ部36の径方向内側面には、環状凹溝57の一部が配置されている。
図24に示すように、嵌合筒部23にクランプ18gを外嵌し、クランプ18gにより嵌合筒部23を縮径する以前の状態では、嵌合筒部23の軸方向一方側部分、すなわち、軸方向一端部から中間部の外周面と挿入孔38dの軸方向一方側部分、すなわち、軸方向一端部から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23の軸方向他端部の外周面と挿入孔38dの軸方向他端部の内周面(環状凹溝57の底部)との間には、断面略矩形状の環状隙間58が存在している。換言すると、嵌合筒部23にクランプ18gを外嵌し、クランプ18gにより嵌合筒部23を縮径する以前の状態では、クランプ18gの挿入孔38dの軸方向一方側部分は、前記嵌合筒部の外径寸法と同じかこれよりわずかに大きい内径寸法を有する、小径部からなり、クランプ18gの挿入孔38dの軸方向他端部は、クランプ18gの挿入孔38dの軸方向一方側部分の前記内径寸法よりも大きい内径寸法を有する、大径部からなる。図24では、環状凹溝57の深さ寸法を、誇張して描いている。環状凹溝57の実際の深さ寸法は、嵌合筒部23にクランプ18gを外嵌し、嵌合筒部23を縮径する以前の状態で、環状隙間58の径方向寸法が、数十μm~500μm程度になるように設定される。
本例では、クランプ18gにより嵌合筒部23を縮径した際に、縮径が進行するに従って、環状凹溝57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23の外周面に接触する。したがって、クランプ18gにより嵌合筒部23を縮径する過程において、嵌合筒部23の軸方向一端部から中間部の外周面と挿入孔38dの軸方向一端部から中間部の内周面とが接触し、嵌合筒部23の軸方向他端部の外周面と挿入孔38dの軸方向他端部の内周面との間に環状隙間58が存在した状態となる。最終的に、図25に示したように、環状凹溝57の底部の軸方向他方側部分と嵌合筒部23の外周面との間に環状隙間58あるいはその一部が残存した状態になるか、または、環状凹溝57の底部全体が嵌合筒部23の外周面に接触して、環状隙間58が完全に消滅した状態になる。
いずれの場合でも、クランプ18gから剛性の高い嵌合筒部23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18gから剛性の低い嵌合筒部23の軸方向他方側部分に付与する締付け力を、環状凹溝57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18gにより嵌合筒部23を縮径した際に、嵌合筒部23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23の内周面と軸30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17の軸方向他端部に接続された軸30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29と雄セレーション31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17と軸30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。その他の構成および作用効果については、第1例と同じである。
[第10例]
本発明の実施の形態の第10例について、図26および図27を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16hは、シャフト17fの外周面のうちで、嵌合筒部23から軸方向一方側に外れた嵌合側円すい筒部22の外周面の円周方向一部に、補助凹溝59を備えている。補助凹溝59は、円周方向に関する位相が嵌合側係合凹溝34と一致しており、嵌合側係合凹溝34と平行に配置されている。補助凹溝59は、スリット32の軸方向中間部(または軸方向他方側部分)に対して交差するように配置されている。補助凹溝59とスリット32との交差部についても、スリット32のうちで交差部の軸方向両側に隣接する部分に比べて開口部の幅寸法が大きくなった幅広部43aとなっている。このため、スリット32は、嵌合側係合凹溝34と交差する軸方向他方側部分と補助凹溝59と交差する軸方向中間部との2箇所位置に、周方向に開口部が拡がった幅広部43、43aをそれぞれ有している。
本発明の実施の形態の第10例について、図26および図27を用いて説明する。本例のトルク伝達軸16hは、シャフト17fの外周面のうちで、嵌合筒部23から軸方向一方側に外れた嵌合側円すい筒部22の外周面の円周方向一部に、補助凹溝59を備えている。補助凹溝59は、円周方向に関する位相が嵌合側係合凹溝34と一致しており、嵌合側係合凹溝34と平行に配置されている。補助凹溝59は、スリット32の軸方向中間部(または軸方向他方側部分)に対して交差するように配置されている。補助凹溝59とスリット32との交差部についても、スリット32のうちで交差部の軸方向両側に隣接する部分に比べて開口部の幅寸法が大きくなった幅広部43aとなっている。このため、スリット32は、嵌合側係合凹溝34と交差する軸方向他方側部分と補助凹溝59と交差する軸方向中間部との2箇所位置に、周方向に開口部が拡がった幅広部43、43aをそれぞれ有している。
補助凹溝59は、ブローチ加工により形成されたブローチ溝からなり、嵌合側係合凹溝34と同時に加工される。具体的には、シャフト17fの中心軸O17に対して直交する方向にかつ互いに平行に配置された図示しない2本のブローチ工具を、該ブローチ工具の軸方向(図26の表裏方向、図27の上下方向)に同時に移動させることで、シャフト17fの外周面のうち、嵌合筒部23の外周面に嵌合側係合凹溝34を形成し、嵌合側円すい筒部22の外周面に補助凹溝59を形成している。補助凹溝59は、部分円筒面状を有し、補助凹溝59の曲率半径は、シャフト17fの軸方向他方側部分の剛性の大きさとの関係で決定されるが、図示の例では、嵌合側係合凹溝34の曲率半径と同じになっている。本例では、嵌合側係合凹溝34と補助凹溝59とを同時に加工しているが、嵌合側係合凹溝34と補助凹溝59とは、順番に加工することもできる。嵌合側係合凹溝34と補助凹溝59とを順番に加工する場合にも、嵌合側係合凹溝34と補助凹溝59とは平行に配置されているため、ブローチ加工機に対するワークのチャックをやり直すことなく、嵌合側係合凹溝34と補助凹溝59とを順番に加工することができるため、加工コストを抑えることができる。
本例では、シャフト17fの外周面のうち、嵌合筒部23から軸方向一方側に外れた部分に、スリット32と交差するように補助凹溝59を設けることで、当該部分の肉厚を薄くする(除肉する)とともに、スリット32との交差部に開口部が周方向に拡がった幅広部43aを設けている。このため、嵌合筒部23のうち、スリット32の閉鎖端に近い軸方向一方側部分の剛性を低下させることができる。これにより、嵌合筒部23の剛性を、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ため、嵌合筒部23を縮径した際に、嵌合筒部23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23の内周面と軸30(図9参照)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17fの軸方向他端部に接続された軸30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29と雄セレーション31(図9参照)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17と軸30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。
本例では、嵌合側係合凹溝34と補助凹溝59とを、ブローチ加工により形成したブローチ溝とし、嵌合側係合凹溝34と補助凹溝59とを同時に加工している。このため、補助凹溝59を形成することに起因して生じる加工工数(工程数)の増加を最小限に抑えることができる。したがって、トルク伝達軸16hの加工コストの上昇を抑えることができる。その他の構成および作用効果については、第1例と同じである。
本発明を実施する場合に、本発明の実施の形態の各例の構造を、適宜組み合わせて実施することができる。本発明を実施する場合に、クランプの挿入孔の内周面の1箇所ないし複数箇所に、径方向内方に突出した突起部を設け、該突起部の先端部をシャフトの外周面に食い込ませることで、シャフトとクランプとの相対回転を防止することができる。また、嵌合筒部の内周面のうち、円周方向に関してスリットの両側に隣接する部分に、雌セレーションが形成されていない欠歯部(円筒面部)を設けることもできる。この場合には、嵌合筒部を縮径した際に、雌セレーションが軸の外周面に形成された雄セレーションに局部当たりすることを防止できる。本発明を実施する場合に、シャフトに設けるスリットの円周方向位置は、上記各例で示した位置に限定されない。スリットの数も、1つに限らず、複数のスリットを設けることもできる。スリットの奥端部に、応力緩和部を形成する場合には、応力緩和部の形状は、楕円形状や滴形状などの任意の形状を採用することができる。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、シャフトの嵌合筒部をクランプの挿入孔に圧入(軽圧入)することで、シャフトとクランプとを固定することもできる。
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、4c 自在継手
5、5a 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、8a ピニオン軸
9 トルク伝達軸
10 雄セレーション
11 非円形孔
12 クランプ部
13 ヨーク
14 雌セレーション
15 非円形軸部
16、16a~16h トルク伝達軸
17、17a~17f シャフト
18、18a~18g クランプ
19 挿入筒部
20 挿入側円すい筒部
21 大径筒部
22 嵌合側円すい筒部
23、23a、23b 嵌合筒部
24 雄セレーション
25 自在継手
26 ヨーク
27 基部
28 雌セレーション
29 雌セレーション
30 軸
31 雄セレーション
32 スリット
33 挿入側係合凹溝
34 嵌合側係合凹溝
35 不連続部
36 フランジ部
37、37a、37b 連結部
38、38a~38d 挿入孔
39a、39b 取付孔
40、40a 切り欠き
41 締付ボルト
42 周方向凹溝
43、43a 幅広部
44 段差面
45 溶接部
46 シャフト側平面部
47 クランプ側平面部
48 シャフト側係合部
49 クランプ側係合部
50、50a かしめ変形部
51 幅広部
52 シャフト側係合面部
53 クランプ側係合面部
54 係止凹溝
55 係止スリット
56 止め輪
57 環状凹溝
58 環状隙間
59 補助凹溝
2 ステアリングシャフト
3 ステアリングコラム
4a、4b、4c 自在継手
5、5a 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、8a ピニオン軸
9 トルク伝達軸
10 雄セレーション
11 非円形孔
12 クランプ部
13 ヨーク
14 雌セレーション
15 非円形軸部
16、16a~16h トルク伝達軸
17、17a~17f シャフト
18、18a~18g クランプ
19 挿入筒部
20 挿入側円すい筒部
21 大径筒部
22 嵌合側円すい筒部
23、23a、23b 嵌合筒部
24 雄セレーション
25 自在継手
26 ヨーク
27 基部
28 雌セレーション
29 雌セレーション
30 軸
31 雄セレーション
32 スリット
33 挿入側係合凹溝
34 嵌合側係合凹溝
35 不連続部
36 フランジ部
37、37a、37b 連結部
38、38a~38d 挿入孔
39a、39b 取付孔
40、40a 切り欠き
41 締付ボルト
42 周方向凹溝
43、43a 幅広部
44 段差面
45 溶接部
46 シャフト側平面部
47 クランプ側平面部
48 シャフト側係合部
49 クランプ側係合部
50、50a かしめ変形部
51 幅広部
52 シャフト側係合面部
53 クランプ側係合面部
54 係止凹溝
55 係止スリット
56 止め輪
57 環状凹溝
58 環状隙間
59 補助凹溝
Claims (12)
- 中空円筒形状であり、軸方向一端部の外周面に備えられた雄セレーションと、軸方向他端部に備えられ、軸方向に伸長し、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スリットと、軸方向他端部に備えられた嵌合筒部と、軸方向他端部の内周面に備えられた雌セレーションと、を有するシャフトと、
欠円筒形状であり、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円周方向の両側に配置され、締付部材が挿入可能な取付孔を有する1対のフランジ部と、部分円筒形状を有し、前記1対のフランジ部を円周方向に連結する連結部と、前記嵌合筒部が挿入される挿入孔と、を有するクランプと、
を備え、
前記クランプは、前記嵌合筒部に外嵌されて、前記不連続部の幅寸法を狭めることにより、前記嵌合筒部を縮径させることが可能である、
トルク伝達軸。 - 前記スリットと前記不連続部との周方向位置が互いに一致している、請求項1に記載したトルク伝達軸。
- 前記シャフトと前記クランプとが、溶接固定されている、請求項1または2に記載したトルク伝達軸。
- 前記シャフトと前記クランプとが、前記シャフトと前記クランプとの少なくとも一方に形成された塑性変形部により固定されている、請求項1または2に記載したトルク伝達軸。
- 前記嵌合筒部の外周面と前記挿入孔の内周面とが、相対回転不能に非円形嵌合している、請求項1~4のうちのいずれか1項に記載したトルク伝達軸。
- 前記シャフトおよび前記クランプは、前記クランプにより前記クランプの前記嵌合筒部を縮径した場合における前記嵌合筒部に生じる変形量が、前記嵌合筒部の軸方向一方側部分と軸方向他方側部分において互いに近似するように構成されている、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。
- 前記連結部は、軸方向他方側部分に、前記1対のフランジ部の軸方向他端面よりも軸方向一方側に凹んだ切り欠きを備える、請求項1~6のうちのいずれか1項に記載したトルク伝達軸。
- 前記クランプにより前記シャフトを縮径する以前の状態において、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実質的に接触し、前記嵌合筒部の軸方向他端部の外周面と前記挿入孔の軸方向他端部の内周面との間に環状隙間が存在する、請求項1~6のうちのいずれか1項に記載したトルク伝達軸。
- 前記クランプにより前記シャフトを縮径する以前の状態において、前記クランプの前記挿入孔の軸方向一方側部分は、前記嵌合筒部の外径寸法と同じかこれよりわずかに大きい内径寸法を有する、小径部からなり、前記クランプの前記挿入孔の軸方向他端部は、前記クランプの前記挿入孔の軸方向一方側部分の前記内径寸法よりも大きい内径寸法を有する、大径部からなる。請求項1~6のうちのいずれか1項に記載したトルク伝達軸。
- 前記雌セレーションは、前記嵌合筒部の内周面にのみ設けられており、前記スリットの前記軸方向一端部は、前記嵌合筒部よりも軸方向一方側に存在し、かつ、前記嵌合筒部よりも外径寸法および内径寸法が大きい部分に位置している、請求項1~7のうちのいずれかに記載したトルク伝達軸。
- 前記シャフトは、前記嵌合筒部の軸方向一方側に隣接する部分に、軸方向一方側に向かうほど外径寸法および内径寸法が大きくなる円すい筒部を有し、前記スリットの前記軸方向一端部は、前記円すい筒部よりも軸方向一方側に存在している、請求項10に記載したトルク伝達軸。
- 前記シャフトは、前記嵌合筒部の外周面の円周方向一部に備えられ、前記スリットに対して交差し、その内側に前記締付部材が配置可能である、嵌合側係合凹溝と、および、前記嵌合筒部から軸方向一方側に外れた部分の外周面の円周方向一部に備えられ、前記スリットに対して交差する補助凹溝とを有している、請求項1~7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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