JP2009203988A - シャフトと自在継手のヨークとの結合部及びシャフトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インナーシャフト２５の前端部外周面の円周方向一部分に抜け止め防止用の係合凸部１５ａを設ける構造に於いて、円周方向の幅寸法や径方向の高さが大きい係合凸部１５ａを、容易に形成できる構造を実現する。
【解決手段】上記インナーシャフト２５の前端部を円筒部３０とする。上記係合凸部１５ａは、この円筒部３０の先端部の円周方向一部分を、当該部分の円周方向両側部分から切り離した状態で、径方向外方に向け塑性的に曲げ起こして形成する。この様な構造を採用する事により、上記課題を解決する。
【選択図】図４

Description

この発明は、例えばステアリング装置を構成する各種シャフトの端部と自在継手のヨークとを結合する為に利用する、シャフトと自在継手のヨークとの結合部と、このシャフトの製造方法との改良に関する。

操舵輪に舵角を付与する為のステアリング装置は、図２６に示す様に、後端部にステアリングホイール１を固定したステアリングシャフト２を、車体に支持したステアリングコラム３の内径側に、回転自在に支持している。そして、このステアリングシャフト２の前端部に、自在継手４を介して中間シャフト５の後端部を接続すると共に、この中間シャフト５の前端部に、自在継手６を介して、ステアリングギヤユニット７の入力シャフト８の後端部を接続している。この状態で、運転者が上記ステアリングホイール１を回転操作すると、その回転力が、上記各部材２、４、５、６を介して、上記ステアリングギヤユニット７に伝達される。この結果、このステアリングギヤユニット７の軸方向（図２６の表裏方向）両端部に連結したタイロッド（図示せず）が押し引きされ、左右の操舵輪（図示せず）に舵角が付与される。

図２７は、本発明の対象となる、シャフトと自在継手のヨークとの結合部の従来構造の１例として、特許文献１に記載されたものを示している。この図２７は、上記中間シャフト５の前端部と、上記自在継手６を構成する一方のヨーク９との結合部の分解斜視図である。この一方のヨーク９の基半部（図２７の右上側半部）には、欠円筒状のシャフト取付部１０を設けている。又、このシャフト取付部１０の内周面は、雌セレーション部１１としている。又、このシャフト取付部１０の円周方向両端縁には、互いに平行な１対のフランジ部１２ａ、１２ｂを設けている。そして、このうちの一方のフランジ部１２ａの一部に通孔１３を、他方のフランジ部１２ｂの一部にねじ孔（図示せず）を、それぞれ互いに同心に形成している。一方、上記中間シャフト５の前端部外周面は、雄セレーション部１４としている。又、この中間シャフト５の外周面の前端縁の円周方向１個所に、係合凸部１５を形成している。この係合凸部１５は、上記中間シャフト５の前端部外周面に上記雄セレーション部１４を形成した後、この中間シャフト５の前端部のうちで、上記係合凸部１５を形成すべき部分の円周方向両側に存在する部分の肉を、それぞれ塑性変形により中央に寄せ集めて、径方向外方に隆起させる事により形成したものである。

上記中間シャフト５の前端部と上記一方のヨーク９とを結合する場合には、これに先立って、この一方のヨーク９の二股の先端部（図２７の左下側端部）と他方のヨーク２０の二股の先端部とを十字軸２１（図２６参照）を介して連結する事により、上記自在継手６を組み立てておく。そして、この状態で、先ず、上記中間シャフト５の前端部を上記シャフト取付部１０の内側に挿入して、上記雄セレーション部１４を上記雌セレーション部１１に緩く（軸方向の相対変位可能に）セレーション係合させる。これと同時に、上記係合凸部１５を上記シャフト取付部１０の円周方向両端縁同士（上記両フランジ部１２ａ、１２ｂ同士）の間に進入させる。又、この状態で、上記係合凸部１５は、上記両フランジ部１２ａ、１２ｂに形成した通孔１３及びねじ孔よりも、上記シャフト取付部１０の軸方向奥側（上記中間シャフト５の前端部の挿入方向奥側で、図２７の左下側）に配置しておく。次いで、上記通孔１３にボルト１６の杆部１７を挿通すると共に、この杆部１７の先半部に設けた雄ねじ部１８を上記ねじ孔に螺合させ、更に上記ボルト１６の頭部１９を上記一方のフランジ部１２ａの外側面に当接させた状態で、このボルト１６を締め付ける。これにより、上記両フランジ部１２ａ、１２ｂ同士の間隔を狭めつつ、上記シャフト取付部１０を縮径させる事で、上記雌セレーション部１１と上記雄セレーション部１４とを強くセレーション係合させる。この結果、上記中間シャフト５の前端部と上記一方のヨーク９とが、互いに結合固定される。

尚、前述の図２６に示したステアリング装置の様に、他方のヨーク２０を入力シャフト８の上端部に溶接固定する構造を採用する場合、上述した中間シャフト５の前端部と一方のヨーク９との結合作業は、上記他方のヨーク２０を上記入力シャフト８の上端部に溶接固定した状態で行う。これに対し、上記他方のヨーク２０として、上記入力シャフト８の上端部にボルトにより結合固定できるもの（所謂横入れ式のヨーク等）を採用する場合、上述した中間シャフト５の前端部と一方のヨーク９との結合作業は、上記他方のヨーク２０を上記入力シャフト８の上端部に結合する前に行う事ができる。この場合、後からこの他方のヨーク２０を上記入力シャフト８の上端部に結合する作業を行う際には、上記中間シャフト５の前端部と上記一方のヨーク９との結合部を、仮止めの状態、即ち、上記通孔１３に挿通したボルト１６の雄ねじ部１８をねじ孔に螺合させただけで、このボルト１６を緩めたままの状態としておく。この仮止めの状態では、上記雌セレーション部１１と上記雄セレーション部１４とが緩くセレーション係合した状態となる為、上記中間シャフト５の前端部と上記一方のヨーク９とが軸方向に関してのみ、所定量だけ相対変位可能となる。具体的には、上記ボルト１６の杆部１７と上記係合凸部１５とが係合する位置と、十字軸２１と上記中間シャフト５の前端面とが当接する位置との間で、上記軸方向の相対変位が可能となる。従って、この様な軸方向の相対変位が可能となる分だけ、上記他方のヨーク２０を上記入力シャフト８の上端部に結合する際の作業性を良好にできる。

何れにしても、上述した中間シャフト５の前端部と一方のヨーク９との結合部の場合には、上記他方のヨーク２０を上記入力シャフト８の上端部に結合する作業時に限らず、自動車の運転時に万一、上記ボルト１６が緩んで仮止めの状態になった場合でも、このボルト１６の杆部１７に上記係合凸部１５が係合する事によって、上記中間シャフト５の前端部が上記一方のヨーク９のシャフト取付部１０の内側から基端側に抜け出る事を防止できる。

ところで、上述した従来構造の場合、上記中間シャフト５の前端部と上記一方のヨーク９とを結合固定する状態で、上記係合凸部１５の幅寸法Ｗは、上記シャフト取付部１０の円周方向両端縁同士（上記両フランジ部１２ａ、１２ｂ同士）の間隔Ｄと等しくする必要はない。但し、上記中間シャフト５の前端部と上記一方のヨーク９との円周方向に関する位相合わせの精度を良好にする観点より、上記幅寸法Ｗは、上記間隔Ｄに極力近づけるのが好ましい。ところが、上述した従来構造の場合には、上記一方のヨーク９として上記間隔Ｄが広いものを採用する場合に、これに合わせて上記係合凸部１５の幅寸法Ｗを大きくする事が難しい。この理由は、設計段階で定める上記係合凸部１５の幅寸法Ｗを大きくする程、この係合凸部１５を形成すべき部分の円周方向両側に存在する肉（この係合凸部１５の材料となる肉）の量が減り、この肉の量の不足を招き易い為である。又、他の理由としては、上記係合凸部１５の幅寸法Ｗの増大に伴う、この係合凸部１５の加工力の増加割合が非常に大きくなる為であり、この大きくなった加工力によって、加工部位の周囲部分に好ましくない変形が生じる可能性がある為である。

特開２０００−２４９１５７号公報

本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部及びシャフトの製造方法は、上述の様な事情に鑑み、ヨークとしてシャフト取付部の円周方向両端縁同士（１対のフランジ部同士）の間隔が広いものを採用する場合に、これに合わせてシャフトの一端部に設ける係合凸部の幅寸法を大きくする事が容易な構造及びその製造方法を実現すべく発明したものである。

本発明のうち、請求項１〜２に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部は、自在継手のヨークと、シャフトと、ボルトとを備える。
このうちのヨークは、円周方向１個所に不連続部を有する筒状のシャフト取付部と、このシャフト取付部の円周方向両端縁に連続する状態で互いにほぼ平行に設けられた１対のフランジ部と、これら両フランジ部のうちの一方のフランジ部に設けられた通孔と、他方のフランジ部に（直接又はナット等の他の部材を介して）この通孔と同心に設けられたねじ孔とを有する。
又、上記シャフトは、一端部外周面の円周方向１個所に係合凸部を有する。そして、一端部を上記シャフト取付部の内側に挿入すると共に、この係合凸部を、このシャフト取付部の円周方向両端縁同士（上記両フランジ部同士）の間部分で、且つ、上記通孔及びねじ孔よりも上記シャフト取付部の軸方向奥側部分に配置している。
又、上記ボルトは、少なくとも先端部に雄ねじ部を設けた杆部と、この杆部の基端部に存在する頭部とを有する。そして、このうちの杆部を上記通孔の内側に挿通すると共に、上記雄ねじ部を上記ねじ孔に螺合し、更に締め付ける事で、上記シャフト取付部に対し上記シャフトの一端部を結合している。
又、上記ボルトの杆部を上記通孔の内側に挿通すると共に、上記雄ねじ部を上記ねじ孔に螺合し、且つ、上記ボルトを締め付けていない、仮止めの状態でも、上記シャフト取付部の内側から上記シャフトの一端部が他端側に抜け出る事を、上記ボルトの杆部と上記係合凸部との係合に基づいて阻止できる様にしている。

特に、請求項１に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部に於いては、上記シャフトは、少なくとも一端部を筒部としている。又、上記係合凸部は、この筒部の先端部の円周方向一部分を、当該部分の円周方向両側部分から切り離した状態で、径方向外方に向け塑性的に曲げ起こして形成したものである。

これに対し、請求項２に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部に於いては、上記シャフトは、一端寄り部外周面の円周方向１個所に凹溝を形成している。又、上記係合凸部は、この凹溝と上記シャフトの一端面との間部分に存在する肉を、このシャフトの軸方向に押し潰して、径方向外方に隆起させる事により形成したものである。

又、本発明のうち、請求項３に記載した製造方法の対象となるシャフトは、上記請求項１に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部を構成するシャフトである。この様な請求項３に記載したシャフトの製造方法は、少なくとも一端部を筒部としたシャフト中間体を造った後、この筒部の先端部の円周方向一部分に治具を軸方向に押し付けつつ、当該部分に径方向外方に向く力を加える事で、当該部分の円周方向両側部分を切り裂きながら、当該部分を径方向外方に向け塑性的に曲げ起こして係合凸部を形成する。

又、本発明のうち、請求項４に記載した製造方法の対象となるシャフトは、上記請求項２に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部を構成するシャフトである。この様な請求項４に記載したシャフトの製造方法は、一端寄り部外周面の円周方向１個所に凹溝を形成したシャフト中間体を造った後、この凹溝とこのシャフト中間体の一端面との間部分に存在する肉を、１対の治具により、このシャフト中間体の軸方向に押し潰して径方向に隆起させる事で係合凸部を形成する。

上述した様な本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部及びシャフトの製造方法の場合には、前述の図２７に示した従来構造の場合と異なり、設計段階で定める係合凸部の円周方向の幅寸法を大きくする事に伴って、この係合凸部を形成する為の肉が減少する事はない。又、前述の図２７に示した従来構造の場合と比べて、係合凸部の加工力を小さくできる為、余程幅広の係合凸部を形成しない限り、この加工力によって加工部位の周囲部分を変形させにくくできる。従って、ヨークを構成するシャフト取付部の円周方向両端縁同士（１対のフランジ部同士）の間隔が広く、これに合わせて、設計段階で定める上記係合凸部の円周方向の幅寸法を大きくする場合でも、この係合凸部を形成する事が容易となる。更に、請求項１、３に記載した発明の場合には、シャフトの一端部に設けた筒部の円周方向一部分を径方向外方に向け塑性的に曲げ起こして係合凸部を形成する為、前述の図２７に示した従来構造の場合と比べて、この係合凸部の高さ寸法を大きくする事が容易となる。

［実施の形態の第１例］
図１〜１１は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。先ず、図１は、本発明によるシャフトと自在継手のヨークとの結合部を組み込んだ、ステアリング装置用回転伝達装置を示している。この回転伝達装置は、中間シャフト５ａの前端部（図１の左端部）に一方の自在継手６ａを、後端部（図１の右端部）に他方の自在継手４を、それぞれ結合して成る。これら両自在継手６ａ（４）はそれぞれ、１対のヨーク９ａ、２０ａ（２２、２３）の二股の先端部同士を、十字軸２１を介して連結する事により構成した、カルダン継手と呼ばれるものである。この様な回転伝達装置のうち、上記一方の自在継手６ａを構成する一方（図１の右方）のヨーク９ａと、上記中間シャフト５ａとの結合部が、本発明の構造となっている。

上記結合部は、結合完了後の状態を図１〜３に、仮止めの状態を図４〜５に、それぞれ示す様に、上記中間シャフト５ａと、上記一方のヨーク９ａと、ボルト１６ａとを備える。このうちの中間シャフト５ａは、円筒状のアウターシャフト２４の前端部を、円柱状のインナーシャフト２５の後端部に、回転力の伝達を可能に、且つ、所定の大きさを越える軸方向荷重（コラプス荷重）が作用した場合にのみ軸方向の相対変位を可能に外嵌して成る。この為に具体的には、上記前端部と上記後端部とを、所定の締め代を持たせた状態でセレーション嵌合させている。この様な中間シャフト５ａを構成する、上記アウターシャフト２４は、上記他方の自在継手４を構成する一方（図１の左方）のヨーク２２と一体に形成すると共に、内周面を雌セレーション部（図示せず）としている。これに対し、上記インナーシャフト２５は、図６〜９に詳示する様に、外周面のうちで、次述する係合凹部２７及び係合凸部１５ａ以外の部分を、上記雌セレーション部に対し所定の締め代を持ってセレーション係合可能な、雄セレーション部２６としている。又、この外周面の前端寄り部の円周方向一部分に、軸方向に長い係合凹部２７を、同じく前端縁部のうちでこの係合凹部２７と円周方向同位相の部分に、係合凸部１５ａを、それぞれ形成している。又、このインナーシャフト２５の両端部は、それぞれ中心部に円孔２８、２９を形成した円筒部３０、３１としている。

本例の場合、上記係合凹部２７は、上記雄セレーション部２６を形成した後に、フライス加工により形成する。又、上記係合凸部１５ａは、これら雄セレーション部２６及び係合凹部２７と、上記両円筒部３０、３１とを形成したシャフト中間体を造った後、図１０〜１１に示す様に、受け治具３２と押し付け治具３３とを使用して形成する。このうちの受け治具３２は、円筒部３４と、この円筒部３４の基端開口を塞ぐ底板部３５と、この円筒部３４の内径側でこの底板部３５の内側面から突出する、この円筒部３４と同心の円柱部３６とを備える。又、上記押し付け治具３３は、円柱部３７と、この円柱部３７の軸方向中間部外周面の円周方向一部分に突設した押し付け部３８とを備える。この押し付け部３８は、上記円柱部３７の中心軸を含む仮想平面の両側に広がる所定厚さの空間内に存在する、板状の部位である。又、この押し付け部３８のうち、上記円柱部３７の先端側（図１０〜１１の右側）の側面を、この円柱部３７の径方向外方に向かう程この円柱部３７の基端側（図１０〜１１の左側）に向かう方向に傾斜した、傾斜面３９としている。

上記受け治具３２と上記押し付け治具３３とを使用して、上記係合凸部１５ａを形成する場合には、図１０に示す様に、上記受け治具３２により、上記インナーシャフト２５（上記シャフト中間体）の後端部を、径方向及び軸方向の位置決めを図った状態で支持する。この為に具体的には、上記受け治具３２を構成する円筒部３４の内側に、上記インナーシャフト２５の後端部を、大きながたつきなく（空気が通れる程度の微小隙間を介して）挿入する。これと共に、このインナーシャフト２５の後端部に設けた円筒部３１（円孔２９）の内側に、上記受け治具３２を構成する円柱部３６を、大きながたつきなく挿入し、この円柱部３６の先端部を上記円筒部３１の奥端部に突き当てた状態とする。そして、この状態で、上記インナーシャフト２５の前端部に設けた円筒部３０（円孔２８）の内側に、上記押し付け治具３３を構成する円柱部３７の先端部を、大きながたつきなく押し込みながら、上記円筒部３０の先端縁部のうちで円周方向に関して上記係合凹部２７と同位相の部分に、上記押し付け治具３３を構成する押し付け部３８の傾斜面３９を押し付ける。これにより、当該部分に径方向外方に向く力を加える事で、当該部分の円周方向両側部分を切り裂きながら、当該部分を上記傾斜面３９に沿って径方向外方に向け塑性的に曲げ起こす。そして、この様に曲げ起こした部分を、上記係合凸部１５ａとする。尚、上記受け治具３２の底板部３５及び円柱部３６の中心部と、上記押し付け治具３３の円柱部３７の中心部とに、それぞれ当該部分を軸方向に貫通する通気孔を形成する事もできる。この様な通気孔を形成すれば、上記受け治具３２の内側に上記インナーシャフト２５の後端部を挿入する作業、並びに、上記押し付け治具３３の円柱部３７の先端部を上記インナーシャフト２５の前端部の内側に押し込む作業を、内部空気圧の上昇を抑制若しくは回避しつつ、円滑に行える。

又、前記一方のヨーク９ａは、前述の図２７に示した従来構造のヨーク９と同様、基半部（図１、２、４の右半部）に、円周方向１個所に不連続部を有する欠円筒状のシャフト取付部１０を設けている。又、このシャフト取付部１０の内周面は、上記インナーシャフト２５の外周面に設けた雄セレーション部２６とセレーション係合可能な、雌セレーション部１１としている。又、このシャフト取付部１０の円周方向両端縁には、互いに平行な１対のフランジ部１２ｃ、１２ｄを設けている。そして、このうちの一方のフランジ部１２ｃの一部に比較的大径の通孔１３ａを、他方のフランジ部１２ｄの一部に比較的小径のねじ孔４０を、それぞれ互いに同心に形成している。

又、前記ボルト１６ａは、杆部１７ａと、この杆部１７ａの基端部に存在する頭部１９ａとを備える。このうちの杆部１７ａは、基端部を比較的大径の円柱部４１とし、先半部を比較的小径の雄ねじ部１８ａとしている。更に、上記杆部１７ａの外周面のうちで、これら円柱部４１と雄ねじ部１８ａとの間に存在する部分を、この雄ねじ部１８ａの側に向かう程外径寸法が小さくなる方向に傾斜したテーパ面部４２としている。又、上記頭部１９ａの外周面のうちで上記杆部１７ａ側の端部に、外向フランジ状の鍔部４３を形成している。

本例の場合、図１〜３に示す様に、前記中間シャフト５ａを構成するインナーシャフト２５の前端部と、上記一方のヨーク９ａとを結合固定する作業を行う場合には、これに先立って、前記両自在継手４、６ａと上記中間シャフト５ａとを、それぞれ組み立てておく。そして、この状態で、先ず、上記インナーシャフト２５の前端部を上記一方のヨーク９ａのシャフト取付部１０の内側に挿入して、この前端部外周面の雄セレーション部２６を、このシャフト取付部１０の内周面の雌セレーション部１１に緩く（軸方向の相対変位可能に）セレーション係合させる。これと同時に、上記インナーシャフト２５の前端部外周面に設けた係合凸部１５ａを、上記一方のヨーク９ａを構成するシャフト取付部１０の円周方向両端縁同士の間に進入させる事で、上記インナーシャフト２５と上記一方のヨーク９ａとの円周方向の位相を合わせる。又、この状態で、上記係合凸部１５ａを、上記両フランジ部１２ｃ、１２ｄに形成した通孔１３ａ及びねじ孔４０よりも、上記シャフト取付部１０の軸方向奥側（上記インナーシャフト２５の前端部の挿入方向奥側で、図２、４の左側）に配置する。これと共に、上記インナーシャフト２５の外周面の前端寄り部分に設けた軸方向に長い係合凹部２７の一部と、上記通孔１３ａ及びねじ孔４０との、軸方向の位相を一致させる。

次いで、図３に詳示する様に、上記通孔１３ａに上記ボルト１６ａの円柱部４１をがたつきなく挿通すると共に、上記ねじ孔４０に上記ボルト１６ａの雄ねじ部１８ａを螺合する。更に、このボルト１６ａの頭部１９ａを上記一方のフランジ部１２ｃの外側面に当接させると共に、このボルト１６ａの円柱部４１及びテーパ面部４２を上記インナーシャフト２５の係合凹部２７に対向させた状態で、このボルト１６ａを締め付ける。これにより、上記両フランジ部１２ｃ、１２ｄ同士の間隔を狭めつつ、上記シャフト取付部１０を縮径させる事で、上記雌セレーション部１１と上記雄セレーション部２６とを強くセレーション係合させる。この結果、上記インナーシャフト２５の前端部と上記一方のヨーク９ａとが、互いに結合固定される。

又、図１〜３に示す様な回転伝達装置を車両に組み付ける場合には、例えば、先ず、前記他方の自在継手４を構成する他方（図１の右方）のヨーク２３を、ステアリングシャフト２（図２６参照）の前端部に結合固定（図示の構造の場合には溶接固定）しておく。そして、前記一方の自在継手６ａを構成する他方（図１の左方）のヨーク２０ａを、入力シャフト８（図２６参照）の上端部に結合固定する。具体的には、この他方のヨーク２０ａの基端部の内側にこの入力シャフト８の上端部を配置した状態で、図示しないボルトにより、これら基端部と上端部とを結合固定する。本例の場合、この結合作業を行う際には、上記インナーシャフト２５の前端部と上記一方のヨーク９ａとの結合部を、図４〜５に示す様な仮止め状態とする。即ち、上記雄ねじ部１８ａを上記ねじ孔４０に螺合させたまま、上記ボルト１６ａを緩める事により、図５に示す様に、上記ボルト１６ａの円柱部４１及びテーパ面部４２を、上記一方のフランジ部１２ｃの通孔１３ａ内に退避させる。これにより、これら円柱部４１及びテーパ面部４２が上記インナーシャフト２５の係合凹部２７に対向していない状態（上記ボルト１６ａの雄ねじ部１８ａが上記インナーシャフト２５の雄セレーション部２６に乗り上げ可能になる状態）とする。この仮止めの状態では、上記雌セレーション部１１と上記雄セレーション部２６とが緩くセレーション係合した状態となる為、上記インナーシャフト２５の前端部と上記一方のヨーク９ａとが軸方向に関してのみ、所定量だけ相対変位可能となる。具体的には、図４に仮想線（二点差線）で示す様に、上記インナーシャフト２５の前端部外周面に設けた係合凸部１５ａが、上記ボルト１６ａの雄ねじ部１８ａと係合する位置と、上記インナーシャフト２５の前端面が前記十字軸２１に当接する位置との間で、上記軸方向の相対変位が可能となる。従って、この様な軸方向の相対変位が可能となる分だけ、上記他方のヨーク２０ａを上記入力シャフト８の上端部に結合する際の作業性を良好にできる。

何れにしても、上述したインナーシャフト２５の前端部と一方のヨーク９ａとの結合部の場合には、上記他方のヨーク２０ａを上記入力シャフト８の上端部に結合する作業時に限らず、自動車の運転時に万一、上記ボルト１６ａが緩んだ場合でも、上記インナーシャフト２５の前端部が上記一方のヨーク９ａのシャフト取付部１０の内側から基端側に抜け出る事を防止できる。即ち、上記ボルト１６ａが緩んだ状態で、依然として図３に示す様に、上記ボルト１６ａの円柱部４１及びテーパ面部４２が上記インナーシャフト２５の係合凹部２７に対向している場合には、この係合凹部２７の前端縁が上記円柱部４１及びテーパ面部４２に係合する事によって、上記抜け出しを防止できる。これに対し、上記ボルト１６ａが更に緩んだ状態で、図４〜５に示す仮止めの状態となっている場合には、図４に仮想線（二点差線）で示す様に、上記インナーシャフト２５の係合凸部１５ａが上記ボルト１６ａの雄ねじ部１８ａと係合する事によって、上記抜け出しを防止できる。

上述した様な本例のシャフトと自在継手のヨークとの結合部及びシャフトの製造方法の場合には、前述の図２７に示した従来構造の場合と異なり、設計段階で定める係合凸部１５ａの円周方向の幅寸法Ｗを大きくする事に伴って、この係合凸部１５ａを形成する為の肉が減少する事はない。又、この係合凸部１５ａの幅寸法Ｗを余程大きくしない限り、前述の図２７に示した従来構造の場合と比べて、上記係合凸部１５ａの加工力を小さくできる。この為、この加工力によって加工部位の周囲部分（例えば上記係合凸部１５ａの周囲に存在する雄セレーション部２６）を変形させにくくできる。従って、一方のヨーク９ａを構成するシャフト取付部１０の円周方向両端縁同士の間隔が広く、これに合わせて、設計段階で定める上記係合凸部１５ａの幅寸法を大きくする場合でも、この係合凸部１５ａを形成する事が容易となる。更に、本例の場合には、上記インナーシャフト２５の前端部に設けた円筒部３０の円周方向一部分を径方向外方に向け塑性的に曲げ起こして上記係合凸部１５ａを形成する為、前述の図２７に示した従来構造の場合と比べて、この係合凸部１５ａの高さ寸法を大きくする事が容易となる。具体的には、本例の場合、上記係合凸部１５ａの大きさは、上記インナーシャフト２５の前端部に設ける円筒部３０の外径及び内径と、前記押し付け治具３３を構成する押し付け部３８の円周方向の幅寸法と、この押し付け部３８の加工時のストローク量とにより、任意に設定できる。

［実施の形態の第２例］
図１２は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、インナーシャフト２５ａの前端部（図１２の左端部）外周面に係合凸部１５ａを形成する際に使用する受け治具３２ａの構造が、上述した第１例の場合と異なる。本例の場合、この受け治具３２ａは、１対の分割素子４４ａ、４４ｂを備える。そして、このうちの一方の分割素子４４ａを上記インナーシャフト２５ａの係合凹部２７に係合させた状態で、これら両分割素子４４ａ、４４ｂにより、このインナーシャフト２５ａの前端寄り部分を把持している。この様な本例の場合には、上記係合凹部２７の形状精度を利用して、上記受け治具３２ａによる、上記インナーシャフト２５ａの径方向及び軸方向の位置決め精度を十分に確保できる。又、本例の場合には、上記係合凸部１５ａの形成時に、上記インナーシャフト２５ａの後端部（図１２の右端部）に受け治具を嵌め込む必要がない為、このインナーシャフト２５ａの後端部を円筒部としていない。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

［実施の形態の第３例］
図１３〜１５は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、図示しない自在継手のヨークに結合するシャフト４５は、外周面の径方向反対側となる２個所位置に、互いに平行な１対の平面部４６、４６を有する。これにより、この外周面の断面形状を、図１５に示す様な小判型としている。又、上記シャフト４５の一端部（図１３の左端部）の内径側に、このシャフト４５の中心軸に対して偏心した円孔２８を形成する事により、このシャフト４５の一端部を、径方向の肉厚が全周に亙り不均一な筒部４７としている。本例の場合、上記シャフト４５の一端部外周面（図１３、１５の上面）に係合凸部１５ａを形成する作業を行う際には、図１３に示す様に、有底筒状の受け治具３２ｂによって、上記シャフト４５の他半部（図１３の右半部）を、径方向及び軸方向の位置決めを図った状態で支持する。そして、この状態で、前述した実施の形態の第１例の場合と同様、上記円孔２８の内側に押し付け治具３３の円柱部３７の先端部を押し込む事に基づき、この押し付け治具３３の押し付け部３８によって上記係合凸部１５ａを形成する。尚、本例の場合、上記自在継手のヨークとしては、ボルトを締め付けた状態で、上記両平面部４６、４６の一端部と摩擦係合する、１対の抑え面を備えたシャフト取付部を有するもの（例えば、所謂横入れ式のヨーク）を使用する。

［実施の形態の第４例］
図１６〜１８は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合、図示しない自在継手のヨークに結合するシャフト４８は、全体を筒状に形成している。具体的には、このシャフト４８の一端部（図１６の左端部）乃至一端寄り部を角筒状に形成すると共に、他端部（図１６の右端部）乃至中間部を円筒状に形成している。本例の場合、このシャフト４８の一端部外周面（図１６、１８の上面）に係合凸部１５ａを形成する作業を行う際には、図１６に示す様に、受け治具３２によって、上記シャフト４８の他端部を、径方向及び軸方向の位置決めを図った状態で支持する。そして、この状態で、上記シャフト４８の一端部の内側に押し付け治具３３ａの角柱部４９の先端部をがたつきなく押し込む事に基づき、前述した実施の形態の第１例の場合と同様、上記押し付け治具３３ａの押し付け部３８によって上記係合凸部１５ａを形成する。尚、本例の場合も、上記自在継手のヨークとしては、ボルトを締め付けた状態で、上記シャフト４８の一端部両側面に存在する互いに平行な１対の平面部４６ａ、４６ａと摩擦係合する、１対の抑え面を備えたシャフト取付部を有するもの（例えば、所謂横入れ式のヨーク）を使用する。

尚、請求項１、３に対応する発明を実施する場合、係合凸部は、シャフトの一端部に設けた筒部のうちで、この係合凸部を形成すべき部分の円周方向両側部分にそれぞれ切れ目を形成した後、これら両切れ目同士の間部分を径方向外方に向け塑性的に曲げ起こす事によって形成する事もできる。

［実施の形態の第５例］
図１９〜２４は、請求項２、４に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。尚、本例の特徴は、インナーシャフト２５ｂの前端部（図１９、２０、２３、２４の左端部）外周面に設ける係合凸部１５ｂの構造及びその形成方法にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１〜５に示した第１例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分、並びに、上記第１例と異なる部分を中心に説明する。

図１９〜２２に完成後のインナーシャフト２５ｂを示す様に、本例の場合には、このインナーシャフト２５ｂの前端部外周面に係合凸部１５ｂを形成する為、このインナーシャフト２５ｂの外周面のうちで、上記係合凸部１５ｂの後端側（図１９、２０、２３、２４の右端側）に隣接する部分に、矩形の凹溝５０を形成している。本例の場合、この凹溝５０の円周方向に関する位相及び幅寸法は、この凹溝５０よりも後側に存在する、係合凹部２７の円周方向に関する位相及び幅寸法と等しくしている。又、本例の場合、これら係合凹部２７と凹溝５０とは、上記インナーシャフト２５ｂの外周面に雄セレーション部２６を形成した後に、フライス加工により形成する。尚、上述の様に、本例の場合には、上記係合凹部２７と上記凹溝５０とを、上記インナーシャフト２５ｂの外周面のうちで、円周方向の位相が等しく、しかも互いに近接した位置に形成する。この為、上記係合凹部２７と上記凹溝５０とをフライス加工により形成する作業は、それぞれ同一のチャッキング状態で行える（フライス盤のチャックへの被加工物の着脱を１回で済ませられる）。

又、上記係合凸部１５ｂは、上記雄セレーション部２６と、上記係合凹部２７及び凹溝５０とを形成したシャフト中間体を造った後、図２３〜２４に示す様に、受け治具３２ｃと押し付け治具３３ｂとを使用して形成する。このうちの受け治具３２ｃは、基端部（図２３の右端部）の下面（上下方向は図２３による。）に支持板部５１を、先端部の下面に抑え板部５２を、それぞれ備える。又、上記押し付け治具３３ｂは、先端部（図２３〜２４の右端部）の下半部に、上記係合凸部１５ｂと同じ横幅を有する、板状の押し付け部３８ａを備える。

上記受け治具３２ｃと上記押し付け治具３３ｂとを使用して、上記係合凸部１５ｂを形成する場合には、図２３に示す様に、上記受け治具３２ｃを構成する支持板部５１により、上記インナーシャフト２５ｂの後端面を支持する。これと共に、上記受け治具３２ｃを構成する抑え板部５２により、上記インナーシャフト２５ｂの前端面と上記凹溝５０との間部分に存在する肉の後端面を抑えた状態とする。そして、この状態で、上記押し付け治具３３ｂを構成する押し付け部３８ａの先端面を、上記肉の前端面の円周方向中央部分に押し付ける。更に、この押し付けた部分の肉を塑性変形させつつ、この肉の内側に上記押し付け部３８ａの先端部を押し込む。これにより、上記肉のうち、この押し付け部３８ａと上記抑え板部５２との間に挟まれた部分を、軸方向に押し潰して径方向に隆起させる。そして、この様に径方向に隆起させた部分を、上記係合凸部１５ｂとする。

尚、本例の場合、上記係合凸部１５ｂの高さ寸法は、上記凹溝５０の深さ寸法、及び、上記肉に対する上記押し付け部３８ａの押し込み量によって調節できる。この場合に、この肉に対するこの押し付け部３８ａの押し込み量は、例えば、上記押し付け治具３３ｂの先端部の上半部で、上記押し付け部３８ａよりも先端側に突出した部分の先端面が、上記受け治具３２ｃの先端面の上半部に当接する迄の量にする等、各種の方法で規制できる。

上述した様な本例の場合には、前述の図２７に示した従来構造の場合と異なり、設計段階で定める係合凸部１５ｂの円周方向の幅寸法Ｗ（図２１）を大きくする事に伴って、この係合凸部１５ｂを形成する為の肉が減少する事はない。この為、ヨーク９ａを構成するシャフト取付部１０（図３参照）の円周方向両端縁同士の間隔が広く、これに合わせて、設計段階で定める上記係合凸部１５ｂの幅寸法を大きくする場合でも、この係合凸部１５ｂを形成する事が容易となる。又、本例の場合、この係合凸部１５ｂを形成する為に、インナーシャフト２５ｂの前端面に孔を形成する（この前端部を筒部とする）必要がない。又、その代わりに、上記凹溝５０を形成する必要があるが、前述した通り、この凹溝５０は、前記係合凹部２７と共に、同一のチャッキング状態で加工できる。この為、上記インナーシャフト２５ｂの製造コストを抑えられる。

［実施の形態の第６例］
図２５は、請求項２、４に対応する、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合には、インナーシャフト２５ｂの前端部外周面に係合凸部１５ｂを形成する際に使用する受け治具３２ｄの構造が、上述した第５例の場合と異なる。本例の場合、この受け治具３２ｄは、１対の分割素子４４ｃ、４４ｄを備える。そして、このうちの一方の分割素子４４ｃを上記インナーシャフト２５ｂの係合凹部２７に係合させた状態で、これら両分割素子４４ｃ、４４ｄにより、このインナーシャフト２５ｂの前端寄り部分を把持している。この様な本例の場合には、上記係合凹部２７の形状精度を利用して、上記受け治具３２ｄによる、上記インナーシャフト２５ｂの径方向及び軸方向の位置決め精度を十分に確保できる。その他の構成及び作用は、上述した第５例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

尚、図示は省略するが、上述した実施の形態の第５〜６例を実施する場合、受け治具や押し付け治具の先端部に、形成途中の係合凸部の幅寸法が円周方向に広がるのを防止する為の、ガイド凹部を設ける事もできる。

又、図示は省略するが、請求項２、４に対応する発明は、前述の図１３〜１５に示した様なシャフト、即ち、外周面の径方向反対側となる２個所位置に、互いに平行な１対の平面部を有するシャフトを対象として実施する事ができる。更には、前述の図１６〜１８に示した様な中空のシャフトを対象として実施する事もできる。

本発明の実施の形態の第１例の結合部を組み込んだステアリング装置用回転伝達装置の側面図。 図１のＡ部を拡大して示す部分断面図。 図２の拡大Ｂ−Ｂ断面図。 仮止めの状態で示す、図２と同様の図。 図４のＣ−Ｃ断面図。 中間シャフトを構成するインナーシャフトの側面図。 図６のＤ矢視図。 図６の左方から見た図。 上記インナーシャフトの前半部の斜視図。 上記インナーシャフトの前端部外周面に係合凸部を形成する作業状態を示す部分断面図。 図１０のＥ矢視図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１０と同様の図。 同第３例を示す、図１０と同様の図。 図１３のＦ矢視図。 シャフトのみを取り出して示す、図１３の左方から見た図。 本発明の実施の形態の第４例を示す、図１０と同様の図。 図１６のＧ矢視図。 シャフトのみを取り出して示す、図１６の左方から見た図。 本発明の実施の形態の第５例を示す、中間シャフトを構成するインナーシャフトの側面図。 図１９のＨ矢視図。 図１９の左方から見た図。 上記インナーシャフトの前半部の斜視図。 上記インナーシャフトの前端部外周面に係合凸部を形成する作業状態を示す部分断面図。 一部を切断した状態で示す、図２３のＩ矢視図。 本発明の実施の形態の第６例を示す、図２３と同様の図。 ステアリング装置の１例を示す略側面図。 シャフトと自在継手のヨークとの結合部の従来構造の１例を示す分解斜視図。

符号の説明

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
４ 自在継手
５、５ａ 中間シャフト
６、６ａ 自在継手
７ ステアリングギヤユニット
８ 入力シャフト
９、９ａ ヨーク
１０ シャフト取付部
１１ 雌セレーション部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ フランジ部
１３、１３ａ 通孔
１４ 雄セレーション部
１５、１５ａ、１５ｂ 係合凸部
１６、１６ａ ボルト
１７、１７ａ 杆部
１８、１８ａ 雄ねじ部
１９、１９ａ 頭部
２０、２０ａ ヨーク
２１ 十字軸
２２ ヨーク
２３ ヨーク
２４ アウターシャフト
２５、２５ａ、２５ｂ インナーシャフト
２６ 雄セレーション部
２７ 係合凹部
２８ 円孔
２９ 円孔
３０ 円筒部
３１ 円筒部
３２、３２ａ〜３２ｄ 受け治具
３３、３３ａ、３３ｂ 押し付け治具
３４ 円筒部
３５ 底板部
３６ 円柱部
３７ 円柱部
３８、３８ａ 押し付け部
３９ 傾斜面
４０ ねじ孔
４１ 円柱部
４２ テーパ面部
４３ 鍔部
４４ａ〜４４ｄ 分割素子
４５ シャフト
４６、４６ａ 平面部
４７ 筒部
４８ シャフト
４９ 角柱部
５０ 凹溝
５１ 支持板部
５２ 抑え板部

Claims (4)

1. 自在継手のヨークと、シャフトと、ボルトとを備え、
   このうちのヨークは、円周方向１個所に不連続部を有する筒状のシャフト取付部と、このシャフト取付部の円周方向両端縁に連続する状態で互いにほぼ平行に設けられた１対のフランジ部と、これら両フランジ部のうちの一方のフランジ部に設けられた通孔と、他方のフランジ部にこの通孔と同心に設けられたねじ孔とを有するものであり、
   上記シャフトは、一端部外周面の円周方向１個所に係合凸部を有するもので、一端部を上記シャフト取付部の内側に挿入すると共に、この係合凸部を、このシャフト取付部の円周方向両端縁同士の間部分で且つ上記通孔及びねじ孔よりもこのシャフト取付部の軸方向奥側部分に配置しており、
   上記ボルトは、少なくとも先端部に雄ねじ部を設けた杆部と、この杆部の基端部に存在する頭部とを有するもので、このうちの杆部を上記通孔の内側に挿通すると共に、上記雄ねじ部を上記ねじ孔に螺合し、更に締め付ける事で、上記シャフト取付部に対し上記シャフトの一端部を結合しており、
   上記ボルトの杆部を上記通孔の内側に挿通すると共に、上記雄ねじ部を上記ねじ孔に螺合し、且つ、上記ボルトを締め付けていない、仮止めの状態でも、上記シャフト取付部の内側から上記シャフトの一端部が他端側に抜け出る事を、上記ボルトの杆部と上記係合凸部との係合に基づいて阻止できる様にしている、
   シャフトと自在継手のヨークとの結合部に於いて、
   上記シャフトは、少なくとも一端部を筒部としており、上記係合凸部は、この筒部の先端部の円周方向一部分を、当該部分の円周方向両側部分から切り離した状態で、径方向外方に向け塑性的に曲げ起こして形成したものである事を特徴とするシャフトと自在継手のヨークとの結合部。
2. 自在継手のヨークと、シャフトと、ボルトとを備え、
   このうちのヨークは、円周方向１個所に不連続部を有する筒状のシャフト取付部と、このシャフト取付部の円周方向両端縁に連続する状態で互いにほぼ平行に設けられた１対のフランジ部と、これら両フランジ部のうちの一方のフランジ部に設けられた通孔と、他方のフランジ部にこの通孔と同心に設けられたねじ孔とを有するものであり、
   上記シャフトは、一端部外周面の円周方向１個所に係合凸部を有するもので、一端部を上記シャフト取付部の内側に挿入すると共に、この係合凸部を、このシャフト取付部の円周方向両端縁同士の間部分で且つ上記通孔及びねじ孔よりもこのシャフト取付部の軸方向奥側部分に配置しており、
   上記ボルトは、少なくとも先端部に雄ねじ部を設けた杆部と、この杆部の基端部に存在する頭部とを有するもので、このうちの杆部を上記通孔の内側に挿通すると共に、上記雄ねじ部を上記ねじ孔に螺合し、更に締め付ける事で、上記シャフト取付部に対し上記シャフトの一端部を結合しており、
   上記ボルトの杆部を上記通孔の内側に挿通すると共に、上記雄ねじ部を上記ねじ孔に螺合し、且つ、上記ボルトを締め付けていない、仮止めの状態でも、上記シャフト取付部の内側から上記シャフトの一端部が他端側に抜け出る事を、上記ボルトの杆部と上記係合凸部との係合に基づいて阻止できる様にしている、
   シャフトと自在継手のヨークとの結合部に於いて、
   上記シャフトは、一端寄り部外周面の円周方向１個所に凹溝を形成しており、上記係合凸部は、この凹溝と上記シャフトの一端面との間部分に存在する肉を、このシャフトの軸方向に押し潰して径方向外方に隆起させる事により形成したものである事を特徴とするシャフトと自在継手のヨークとの結合部。
3. 請求項１に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部を構成するシャフトの製造方法であって、少なくとも一端部を筒部としたシャフト中間体を造った後、この筒部の先端部の円周方向一部分に治具を軸方向に押し付けつつ、当該部分に径方向外方に向く力を加える事で、当該部分の円周方向両側部分を切り裂きながら、当該部分を径方向外方に向け塑性的に曲げ起こして係合凸部を形成する、シャフトの製造方法。
4. 請求項２に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部を構成するシャフトの製造方法であって、一端寄り部外周面の円周方向１個所に凹溝を形成したシャフト中間体を造った後、この凹溝とこのシャフト中間体の一端面との間部分に存在する肉を、１対の治具により、このシャフト中間体の軸方向に押し潰して径方向に隆起させる事で係合凸部を形成する、シャフトの製造方法。

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