(57)【要約】【課題】シャフトと連結具の誤組付けを防止できて、所定量シャフト軸方向距離だけ小さなスペースで組付け作業を行うことができ、作業者が容易にシャフトを連結具の挿通穴に同軸的に挿通できること【解決手段】シャフト１０の軸心には、先端からシャフト軸方向に延びる取付け穴１０ｃが設けられ、移動部材１１とコイルスプリング１２（弾性体）が取付けられている。移動部材１１は、取付け穴１０ｃに進退可能な軸部１１ａと、軸部１１ａに同軸的に形成され連結具（２１）の挿通穴２１ｂに対し嵌合可能かつ摺動可能な頭部１１ｂを有する。コイルスプリング１２は、自由状態で移動部材１１の頭部１１ｂがシャフト１０の先端から所定量離間する進出位置に移動部材１１を保持し、移動部材１１が進出位置から退避するとき弾性圧縮変形する。連結具（２１）には、先端に向けて径が小さくなり移動部材１１の頭部１１ｂと係合可能なテーパー部２１ｅが設けられている。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端より所定量離れた部位にボルト係合溝を有するとともに、外周に外スプラインが形成されたシャフトと、
このシャフトが挿通可能であり内周に前記外スプラインと嵌合可能な内スプラインが形成された挿通穴を有するとともに、この挿通穴の一部を横切るように設けられたボルト挿通孔を有する連結具と、
前記連結具の前記ボルト挿通孔に挿通されて締結されるボルトを備えていて、
前記シャフトが前記連結具の前記挿通穴に同軸的に挿通され、前記シャフトの前記ボルト係合溝と前記連結具の前記ボルト挿通孔が一致した状態にて、前記ボルトが前記連結具の前記ボルト挿通孔に挿通されて締結されることにより、前記シャフトと前記連結具が連結されるシャフト結合構造において、
前記シャフトの軸心には、先端から前記シャフトの軸方向に所定量延びている取付け穴が同軸的に設けられ、
この取付け穴には、同取付け穴に進退可能に挿通される軸部と、この軸部の先端に同軸的に形成されていて前記連結具の前記挿通穴に対して嵌合可能かつ摺動可能な頭部とを有する移動部材が取付けられ、
前記取付け穴には、自由状態で前記移動部材の前記頭部が前記シャフトの先端から所定量離間する進出位置に前記移動部材を保持可能であり、前記移動部材の前記頭部が前記シャフトの先端に向けて押動されて前記進出位置から退避するとき弾性圧縮変形する弾性体が取付けられ、
前記連結具には、前記挿通穴に対して同軸で、先端に向かうにつれて径が小さくなり前記移動部材の前記頭部と係合可能なテーパー部が設けられていることを特徴とするシャフト結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフト結合構造に関し、例えば、車両用ステアリング装置におけるシャフトと連結具の連結部位に適用されるシャフト結合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ステアリング装置のシャフトと連結具の連結部位に適用されるシャフト結合構造は、例えば、下記特許文献１に記載されていて、このシャフト結合構造では、ステアリングシャフト（シャフト）の下端部（先端部）に外スプライン（雄スプライン）が形成されるとともに、この外スプラインの軸方向略中間部位にボルト係合溝が形成されている。また、ハブ（連結具）に内スプライン（雌スプライン）が形成された挿通穴が設けられていて、この挿通穴の一部を横切るようにボルト挿通孔が設けられている。このため、このシャフト結合構造では、ステアリングシャフトの下端部がハブの挿通穴に同軸的に挿通され、ステアリングシャフトのボルト係合溝とハブのボルト挿通孔とが一致した状態（正規位置の結合状態）にて、ボルトがハブのボルト挿通孔に挿通されて締結されることにより、ステアリングシャフトの下端部とハブが連結される。
【特許文献１】特開平１０−２７４２４８号公報
【０００３】
上記特許文献１に記載されたシャフト結合構造においては、ステアリングシャフトの下端部に、外スプラインの軸方向先端部位からシャフト軸方向に延出する第１の軸部と、この第１の軸部と同軸的であり第１の軸部の径よりも大きい径を有する第２の軸部が設けられていて、第１軸部にハブの挿通穴の径よりも大きい径を有する環状の弾性体が組付けられている。このため、ステアリングシャフトの下端部がハブの挿通穴に同軸的に挿通されて、ステアリングシャフトのボルト係合溝より先端側にある外スプラインが、ハブのボルト挿通孔よりステアリングシャフト側端部にある内スプラインに嵌合した状態（正規位置以外の結合状態）では、環状の弾性体の一部が、ハブの挿通穴内にてボルト挿通穴と重合するように変形する。この結果、上記した正規位置以外の結合状態にて、ボルトがボルト挿通孔に挿通されて締結されるといった誤組付けを未然に防止することが可能である。
【発明の開示】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載されているシャフト結合構造では、ステアリングシャフトの下端部に、上記した第１の軸部および上記した第２の軸部が設けられているため、これら軸部が設けられていないステアリングシャフトに比して、第１の軸部および第２の軸部のシャフト軸方向長さだけ大きなスペースで、ステアリングシャフトとハブの組付け作業を行う必要がある。また、作業者の視認性が悪い状況で組付け作業を行う場合には、ステアリングシャフトの下端部とハブを連結する際に、作業者はステアリングシャフトの下端部とハブの挿通穴が同軸的である状態を容易に感知することができなくて、容易にステアリングシャフトの下端部をハブの挿通穴に同軸的に挿通することができないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記した課題に対処すべくなされたものであり、先端より所定量離れた部位にボルト係合溝を有するとともに、外周に外スプラインが形成されたシャフトと、このシャフトが挿通可能であり内周に前記外スプラインと嵌合可能な内スプラインが形成された挿通穴を有するとともに、この挿通穴の一部を横切るように設けられたボルト挿通孔を有する連結具と、前記連結具の前記ボルト挿通孔に挿通されて締結されるボルトを備えていて、前記シャフトが前記連結具の前記挿通穴に同軸的に挿通され、前記シャフトの前記ボルト係合溝と前記連結具の前記ボルト挿通孔が一致した状態（正規位置の結合状態）にて、前記ボルトが前記連結具の前記ボルト挿通孔に挿通されて締結されることにより、前記シャフトと前記連結具が連結されるシャフト結合構造において、前記シャフトの軸心には、先端から前記シャフトの軸方向に所定量延びている取付け穴が同軸的に設けられ、この取付け穴には、同取付け穴に進退可能に挿通される軸部と、この軸部の先端に同軸的に形成されていて前記連結具の前記挿通穴に対して嵌合可能かつ摺動可能な頭部とを有する移動部材が取付けられ、前記取付け穴には、自由状態で前記移動部材の前記頭部が前記シャフトの先端から所定量離間する進出位置に前記移動部材を保持可能であり、前記移動部材の前記頭部が前記シャフトの先端に向けて押動されて前記進出位置から退避するとき弾性圧縮変形する弾性体が取付けられ、前記連結具には、前記挿通穴に対して同軸で、先端に向かうにつれて径が小さくなり前記移動部材の前記頭部と係合可能なテーパー部が設けられていることに特徴がある。
【０００６】
本発明によるシャフト結合構造においては、シャフトが連結具の挿通穴に同軸的に挿通され、シャフトのボルト係合溝より先端側に形成されている外スプラインと連結具のボルト挿通孔より先端側に形成されている内スプラインが嵌合するとき（正規位置以外の結合状態のとき）、移動部材の頭部が連結具のボルト挿通孔と少なくとも一部にて重合するように進出位置が規定されて使用される。このため、上記した正規位置以外の結合状態では、ボルトのボルト挿通孔への挿通が移動部材の頭部によって妨げられる。したがって、上記した正規位置以外の結合状態にて、ボルトがボルト挿通孔に挿通されて締結されるといった誤組付けを未然に防止することが可能である。
【０００７】
ところで、本発明によるシャフト結合構造においては、シャフトと連結具を連結する際に、シャフトと連結具の相対的な径方向移動に伴い、移動部材の頭部と連結具のテーパー部が係合すると、移動部材の頭部が連結具のテーパー部によってシャフトの先端に向けて押動されて進出位置から退避するとともに、弾性体が弾性圧縮変形する。このため、シャフトと移動部材を含めたシャフト軸方向長さが固定の場合（例えば、移動部材に相当するものがシャフトに一体的に形成される場合）に比して、上記した移動部材の進出位置からの退避量に相当するシャフト軸方向距離だけ小さなスペースで、シャフトと連結具の組付け作業を行うことが可能である。
【０００８】
また、上記したシャフトと連結具の相対的な径方向移動に伴い、シャフトと連結具の挿通穴が同軸的になると、移動部材の頭部は、弾性体の自由状態への復帰により退避位置から進出位置に移動して、連結具の挿通穴に摺動可能に嵌合する。このため、上記した移動部材の頭部の機械的な嵌合（弾性体の弾性復帰力を利用した嵌合）により、作業者にシャフトと連結具の挿通穴が同軸的である状態を感知させることができるとともに、シャフトに形成された外スプラインと連結具の挿通穴に形成された内スプラインが嵌合し始めるまでの過渡期において、移動部材の頭部によるガイド機能が得られて、作業者は容易にシャフトを連結具の挿通穴に同軸的に挿通することが可能である。
【０００９】
以上要するに、本発明によるシャフト結合構造においては、移動部材を用いることにより、正規位置以外の結合状態にて誤組付けを未然に防止することができるとともに、上記した移動部材の進出位置からの退避量に相当するシャフト軸方向距離だけ小さなスペースで組付け作業を行うことができ、更に上記した移動部材の頭部と連結具の挿通穴との機械的な嵌合および移動部材の頭部によるガイド機能によりシャフトと連結具の組付け性の向上を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１において、本発明によるシャフト結合構造は、車両用ステアリング装置のステアリングシャフト１０の下端部とアッパーユニバーサルジョイント２０のアッパージョイントヨーク２１（連結具）との連結部位に適用されている。ステアリングシャフト１０は、図１に示したように、上端部にて操舵ハンドルＳＨを一体回転可能に支持していて、中間部にて車体（図示省略）にブラケットＢＲを介して組付けられているコラムチューブＣＴ内に回転自在に支持されている。
【００１１】
また、ステアリングシャフト１０は、下端部にてアッパーユニバーサルジョイント２０を介してインターミディエイトシャフト３０に連結されていて、インターミディエイトシャフト３０は、下端部にてロアユニバーサルジョイント４０を介してエクステンションシャフト５０に連結されている。エクステンションシャフト５０は、下端部に一体的に固着されたジョイント部材５１を介してステアリングギヤユニット６０におけるピニオンシャフト６１に連結されている。
【００１２】
なお、アッパーユニバーサルジョイント２０は、アッパージョイントヨーク２１とロアジョイントヨーク２２と十字軸２３とボルト２４、２５を備えていて、アッパージョイントヨーク２１とロアジョイントヨーク２２は、各ヨーク部２１ａ，２２ａにて十字軸２３を介して揺動可能かつトルク伝達可能に連結されている。また、ロアユニバーサルジョイント４０は、アッパージョイントヨーク４１とロアジョイントヨーク４２と十字軸４３とボルト４４を備えていて、アッパージョイントヨーク４１とロアジョイントヨーク４２は、各ヨーク部４１ａ，４２ａにて十字軸４３を介して揺動可能かつトルク伝達可能に連結されている。
【００１３】
ところで、この実施形態において、ステアリングシャフト１０は、図２および図３に示したように、下端部の先端（図２および図３の右端）より所定量離れた部位に、環状のボルト係合溝１０ａを有するとともに、下端部外周に、ボルト係合溝１０ａをシャフト軸方向に挟む外スプライン１０ｂを有している。また、ステアリングシャフト１０の下端部の軸心には、先端からシャフト軸方向に所定量延びている取付け穴１０ｃが同軸的に設けられていて、この取付け穴１０ｃには、移動部材１１およびコイルスプリング１２が取付けられている。
【００１４】
移動部材１１は、樹脂で形成されていて、軸部１１ａと、この軸部１１ａの先端（図２および図３の右端）に同軸的に形成されている頭部１１ｂを有している。軸部１１ａは、シャフト軸方向に延びていて、取付け穴１０ｃに進退可能に挿通されている。頭部１１ｂは、円盤状に形成されていて、アッパージョイントヨーク２１の挿通穴２１ｂに対して嵌合可能かつ摺動可能である。
【００１５】
コイルスプリング１２は、取付け穴１０ｃと移動部材１１の軸部１１ａとの間に介装されていて、自由状態（常態）で移動部材１１の頭部１１ａがステアリングシャフト１０の先端から所定量ＭＳ離間する進出位置（図３に示した位置）に移動部材１１を保持可能である。また、コイルスプリング１２は、移動部材１１の頭部１１ａがステアリングシャフト１０の先端に向けて押動されて進出位置から退避するとき弾性圧縮変形可能である。なお、コイルスプリング１２は、両端にて接着等の固定手段により、取付け穴１０ｃと移動部材１１の軸部１１ａに固定されていてもよい。
【００１６】
アッパーユニバーサルジョイント２０のアッパージョイントヨーク２１は、図２に示したように、ステアリングシャフト１０の下端部と連結していて、先端側（図２の左方側）が略円筒形状に形成され、基端側（図２の右方側）に二又状のヨーク部２１ａを有している。また、アッパージョイントヨーク２１は、ステアリングシャフト１０の下端部が同軸的に挿通可能な挿通穴２１ｂを有するとともに、この挿通穴２１ｂの一部を横切るように設けられたボルト挿通孔２１ｃを有している。
【００１７】
このアッパージョイントヨーク２１の周方向における一部（図２の上方部分）には、径方向に延びるスリット２１ｄが設けられていて、アッパージョイントヨーク２１の先端部（図２の左方部）外周には、挿通穴２１ｂに対して同軸で先端（図２の左端）に向かうにつれて径が小さくなるテーパー部２１ｅが設けられている。
【００１８】
挿通穴２１ｂには、ステアリングシャフト１０の下端部に形成された外スプライン１０ｂと嵌合可能な内スプライン２１ｂ１が形成されている。このため、ステアリングシャフト１０の下端部が、図２に示したように、アッパージョイントヨーク２１の挿通穴２１ｂに同軸的に挿通され、ステアリングシャフト１０のボルト係合溝１０ａとアッパージョイントヨーク２１のボルト挿通孔２１ｃとが一致した状態（正規位置の結合状態）にて、ボルト２４がアッパージョイントヨーク２１のボルト挿通孔２１ｃに挿通されて締結されたとき、ステアリングシャフト１０の下端部とアッパージョイントヨーク２１が一体的に連結される。
【００１９】
また、ステアリングシャフト１０の下端部が、図６に示したように、アッパージョイントヨーク２１の挿通穴２１ｂに同軸的に挿通され、ステアリングシャフト１０のボルト係合溝１０ａより先端側（図６の右方側）に形成されている外スプライン１０ｂとアッパージョイントヨーク２１のボルト挿通孔２１ｃより先端側（図６の左方側）に形成されている内スプライン２１ｂ１が嵌合するとき（正規位置以外の状態のとき）、移動部材１１の頭部１１ｂがアッパージョイントヨーク２１のボルト挿通孔２１ｃと少なくとも一部にて重合するように、移動部材１１の進出位置が規定されている。
【００２０】
ボルト挿通孔２１ｃは、ボルト２４を挿通して締結するためのものであり、端部にボルト２４の雄ネジ部（図示省略）と螺合可能な雌ネジ部（図示省略）を有している。スリット２１ｄは、アッパージョイントヨーク２１の挿通穴２１ｂを縮径可能とするためのものであり、シャフト軸方向に所定量長く形成されている。なお、ボルト２４は、端部に上述した雄ネジ部を有していて、図２に示した正規位置の結合状態にてボルト挿通孔２１ｃに挿通されて締結されることにより、ステアリングシャフト１０の下端部に対するアッパージョイントヨーク２１のシャフト軸方向移動を防止している。
【００２１】
テーパー部２１ｅは、図４に示した状態でステアリングシャフト１０とアッパージョイントヨーク２１の相対的な径方向移動によって、移動部材１１の頭部１１ｂと係合可能であり、移動部材１１の頭部１１ｂと係合したときには、移動部材１１の頭部１１ｂをステアリングシャフト１０の先端に向けて押動可能である。移動部材１１の頭部１１ｂは、ステアリングシャフト１０の先端に向けて押動されると、進出位置からステアリングシャフト１０の先端に当接するまで退避することが可能である。
【００２２】
上記のように構成した実施形態のシャフト結合構造においては、図６に示したように、ステアリングシャフト１０の下端部が、アッパージョイントヨーク２１の挿通穴２１ｂに同軸的に挿通され、ステアリングシャフト１０のボルト係合溝１０ａより先端側に形成されている外スプライン１０ｂとアッパージョイントヨーク２１のボルト挿通孔２１ｃより先端側に形成されている内スプライン２１ｂ１が嵌合するとき（正規位置以外の結合状態のとき）、移動部材１１の頭部１１ｂが、進出位置にあってアッパージョイントヨーク２１のボルト挿通孔２１ｃと少なくとも一部にて重合する。
【００２３】
このため、上記した正規位置以外の結合状態では、ボルト２４のボルト挿通孔２１ｃへの挿通が移動部材１１の頭部１１ｂによって妨げられる。したがって、上記した正規位置以外の結合状態にて、ボルト２４がボルト挿通孔２１ｃに挿通されて締結されるといった誤組付けを未然に防止することが可能である。
【００２４】
ところで、この実施形態においては、ステアリングシャフト１０の下端部とアッパージョイントヨーク２１を連結する際に、図４に示したように、アッパージョイントヨーク２１がステアリングシャフト１０の下端部に対して径方向に（図示上方に）移動すると、移動部材１１の頭部１１ｂとアッパージョイントヨーク２１のテーパー部２１ｅが係合する。これにより、移動部材１１の頭部１１ｂが、アッパージョイントヨーク２１のテーパー部２１ｅによってステアリングシャフト１０の先端に向けて押動されて、図５に示したように、進出位置からステアリングシャフト１０の先端と当接するまで（最大可能退避量ＭＳ）退避するとともに、コイルスプリング１２が弾性圧縮変形する。
【００２５】
このため、ステアリングシャフト１０と移動部材１１を含めたシャフト軸方向長さが固定の場合（例えば、移動部材１１に相当するものがステアリングシャフト１０に一体的に形成される場合）に比して、上記した移動部材１１の最大退避可能量ＭＳに相当するシャフト軸方向距離だけ小さなスペースで、ステアリングシャフト１０の下端部とアッパージョイントヨーク２１の組付け作業を行うことが可能である。
【００２６】
また、上記したアッパージョイントヨーク２１のステアリングシャフト１０に対する径方向移動に伴い、図５に示したように、ステアリングシャフト１０とアッパージョイントヨークの挿通穴２１ｂが同軸的になると、移動部材１１の頭部１１ｂは、コイルスプリング１２の自由状態への復帰により、図５の実線で示した退避位置から図５の仮想線で示した進出位置に移動して、アッパージョイントヨーク２１の挿通穴２１ｂに摺動可能に嵌合する。
【００２７】
このため、上記した移動部材１１の頭部１１ｂの機械的な嵌合（コイルスプリング１２の弾性復帰力を利用した嵌合）により、作業者にステアリングシャフト１０とアッパージョイントヨーク２１の挿通穴２１ｂが同軸的である状態を感知させることができるとともに、ステアリングシャフト１０に形成された外スプライン１０ｂとアッパージョイントヨーク２１の挿通穴２１ｂに形成された内スプライン２１ｂ１が嵌合し始めるまでの過渡期において、移動部材１１の頭部１１ｂによるガイド機能が得られて、作業者は容易にステアリングシャフト１０の下端部をアッパージョイントヨーク２１の挿通穴２１ｂに同軸的に挿通することが可能である。
【００２８】
以上要するに、この実施形態においては、移動部材１１を用いることにより、正規位置以外の結合状態にて誤組付けを未然に防止することができるとともに、上記した移動部材１１の最大退避可能量ＭＳに相当するシャフト軸方向距離だけ小さなスペースで組付け作業を行うことができ、更に上記した移動部材１１の頭部１１ｂとアッパージョイントヨーク２１の挿通穴２１ｂとの機械的な嵌合および移動部材１１の頭部１１ｂによるガイド機能により、ステアリングシャフト１０の下端部とアッパージョイントヨーク２１の組付け性の向上を図ることが可能である。
【００２９】
また、この実施形態においては、ステアリングシャフト１０の下端部に取付け穴１０ｃが設けられていて、ステアリングシャフト１０の下端部が中空状に形成されている。このため、ステアリングシャフト１０の下端部が中実状に形成されている場合に比して、ステアリングシャフト１０の軽量化を図ることが可能である。また、この実施形態においては、移動部材１１が樹脂で形成されているため、移動部材１１が鉄鋼等で形成される場合に比して、移動部材１１を組付けたステアリングシャフト１０の重量増加を小さくすることが可能である。
【００３０】
上記した実施形態においては、ステアリングシャフト１０の下端部とアッパージョイントヨーク２１の連結に際して、移動部材１１が進出位置から最大退避量ＭＳ退避する場合について説明したが、移動部材１１が進出位置から退避する退避量が最大退避量ＭＳより小さい場合もあり得て、この場合にも、上記した実施形態と実質的に同様の作用効果が得られる。
【００３１】
上記した実施形態においては、コイルスプリング１２が取付け穴１０ｃに取付けられるように構成して実施したが、取付け穴１０ｃに取付けられる弾性体は、コイルスプリング１２に限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。
【００３２】
また、上記した実施形態においては、本発明によるシャフト結合構造をステアリングシャフト１０の下端部とアッパーユニバーサルジョイント２０のアッパージョイントヨーク２１との連結部位に適用して実施したが、本発明によるシャフト結合構造は、図１に示したインターミディエイトシャフト３０の上端部とアッパーユニバーサルジョイント２０のロアジョイントヨーク２２との連結部位、または、エクステンションシャフト５０の上端部とロアユニバーサルジョイント４０のロアジョイントヨーク４２との連結部位、或いは、エクステンションシャフト５０の下端部に固着されているジョイント部材５１とステアリングギヤユニット６０におけるピニオンシャフト６１との連結部位にも、上記した各実施形態と同様に実施することが可能である。
【００３３】
また、上記した実施形態においては、本発明によるシャフト結合構造を車両用ステアリング装置に適用して実施したが、本発明によるシャフト結合構造は、車両用ステアリング装置以外の種々な装置にも上記実施形態と同様にまたは適宜変更して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるシャフト結合構造を車両用ステアリング装置に適用した一実施形態を概略的に示した全体構成図である。
【図２】図１に示したステアリングシャフトの下端部とアッパージョイントヨークの連結部位の拡大断面図である。
【図３】図２に示したステアリングシャフトの下端部とこのステアリングシャフトに取付けられた移動部材およびコイルスプリングの関係を示す一部破断側面図である。
【図４】図２に示したステアリングシャフトの下端部とアッパージョイントヨークの連結に際してアッパージョイントヨークがステアリングシャフトの側方に配置された状態の側面図である。
【図５】図４に示したアッパージョイントヨークの挿通穴がステアリングシャフトと同軸的になる位置まで移動したときの側面図である。
【図６】図５に示したステアリングシャフトに対してアッパージョイントヨークがシャフト軸方向に押されて移動部材の頭部の一部がアッパージョイントヨークのボルト挿通孔に重合しているときの一部破断側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
ＳＨ…操舵ハンドル、１０…ステアリングシャフト、１０ａ…ボルト係合溝、１０ｂ…外スプライン、１０ｃ…取付け穴、１１…移動部材、１１ａ…軸部、１１ｂ…頭部、１２…コイルスプリング、２０…アッパーユニバーサルジョイント、２１…アッパージョイントヨーク、２１ａ…ヨーク部、２１ｂ…挿通穴、２１ｂ１…内スプライン、２１ｃ…ボルト挿通孔、２１ｄ…スリット、２１ｅ…テーパー部、２２…ロアジョイントヨーク、２３…十字軸、２４…ボルト、３０…インターミディエイトシャフト、４０…ロアユニバーサルジョイント、５０…エクステンションシャフト、６０…ステアリングギヤユニット、６１…ピニオンシャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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