(57)【要約】【課題】部材を介在させたり、スプライン内歯等の歯幅を大きくすることなく、スプライン内歯とスプライン外歯との間の隙間を簡単に除去できる方法を提供することを目的とする。【解決手段】隙間除去方法は、円筒部１３と複数本のスプライン内歯１４とを含む円筒状のアウタシャフト１０の中空部に、軸状部２１と複数本のスプライン外歯２２を備えた軸状のインナシャフト１０を挿入する挿入工程と、円筒部の外周面１３ａ上の少なくとも１本の直線状の加圧部分１７を長尺形状の加圧部材３０で球心方向に加圧し、加圧部分の材料を円周方向両側に移動させて軸方向に伸びる凹条１８を形成する塑性変形工程と、から成る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部と該円筒部の内周面に形成された複数本のスプライン内歯とを含む円筒状のアウタシャフトの中空部に、軸状部と該軸状部の外周面に形成された複数本のスプライン外歯とを備えた軸状のインナシャフトを挿入する挿入工程と、
前記円筒部の外周面上の少なくとも１つの加圧部分を長尺形状の加圧部材で球心方向に加圧して凹条を形成し、該加圧部分の材料を円周方向両側に移動させて該加圧部分の両側を半径方向内向きに塑性変形させる塑性変形工程と、
から成ることを特徴とするスプライン結合体の隙間除去方法。
【請求項２】
前記塑性変形工程において、前記凹条は前記スプライン内歯の半径方向外方に形成される請求項１に記載の隙間除去方法。
【請求項３】
前記塑性変形工程において、前記加圧部材は横断面くさび形状を持ち、両側の一対の傾斜面が前記加圧部分の材料を移動させる請求項１に記載の隙間除去方法。
【請求項４】
前記塑性変形工程において、第１組の一対の前記加工部材が前記円筒部の直径方向で対向する位置に配置され、第２組の一対の前記加工部材が第１組の前記加工部材の直径方向と直交する直径方向で対向する位置に配置される請求項１に記載の隙間除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプライン結合体において、アウタシャフトのスプライン内歯とインナシャフトのスプライン外歯との間の円周方向の隙間を除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スプライン結合体の一種に車両用ステアリング装置のステアリングシャフトがある。ステアリングシャフトは、一端の内周面に軸方向に延びる複数のスプライン内歯が円周方向に所定ピッチで形成されたアウタシャフトと、一端の外周面に軸方向に延びる複数のスプライン外歯が円周方向に所定ピッチで形成されたインナシャフトとを含む。アウタシャフトの中空孔にインナシャフトが軸方向に挿入され、そのスプライン外歯がアウタシャフトのスプライン内歯に噛み合わされている。
【０００３】
アウタシャフトの他端はステアリングホイールに連結され、インナシャフトの他端はラックアンドピニオン機構に連結されている。ステアリングホイールの回転操舵力がスプライン結合構造体を介してラックアンドピニオン機構に伝達される。
【０００４】
インナシャフトのアウタシャフトへの挿入を考慮すると、各スプライン外歯と各スプライン内歯との間には円周方向の隙間（クリアランス）がある程度存在することが望ましい。しかし、隙間が大きすぎると、アウタシャフトがインナシャフトに対して隙間分空転し、ステアリングホイールを回転操舵する運転手に違和感を与える。また、ステアリング装置がチルト機構を持つ場合、運転者がステアリングホイールの位置を調整する際の摺動抵抗が小さ過ぎ、かえって位置調整が困難となる。こうした点を考慮して、アウタシャフトのスプライン内歯とインナシャフトのスプライン外歯との間の円周方向の隙間を除去する（ガタつきをなくす）ため、従来から種々の技術が開発されている。
【０００５】
従来例には、インナシャフトとアウタシャフトとの間に別部材を介在させるもの（第１タイプ）と、スプライン外歯／又はスプライン内歯の断面形状を工夫するもの（第２タイプ）とがある。第１タイプによる第１従来例（特許文献１参照）では、図４に示すように、インナシャフト７０が軸方向に沿った軸部７１と外スプライン部７２とから成り、外スプライン部７２又は軸部７１の少なくとも一方に係止部７３が形成されている。そして、アウタシャフト７５の開口部７６とインナシャフト７０の係止部７３との間に樹脂から成る摺動部材７８を充填している。
【０００６】
一方、第２タイプによる第２従来例（特許文献２参照）では、図５に示すように、雌部材（アウタシャフト、不図示）の内スプライン（スプライン内歯、不図示）に圧入嵌合された雄部材（インナシャフト）８０の外スプライン（スプライン外歯）８１の両方の歯筋方向両端部８２の歯厚が大きくされ、両端部８２における歯厚方向の圧入代を確保している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−４５００６号
【特許文献３】
特開平６−１０１７１９号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第１従来例では、インナシャフト７０の外スプライン部７２又は軸部７１への係止部７３の形成、及びこの係止部７１とアウタシャフト７５の開口部７６との間への摺動部材７８の充填が必要となり、余分な加工が必要となるのみならず部品点数が増加し、コストが上昇する。また、第２従来例では、外スプライン８１の両端部８２の歯幅をどの程度にするかの選定は容易でなく、歯幅が大き過ぎるとアウタシャフトへのインナシャフト８０の挿入が困難となる。
【０００９】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、従来例のようにアウタシャフトとインナシャフトとの間に別部材を介在させたり、スプライン内歯又はスプライン外歯の歯幅を大きくすることなく、スプライン内歯とスプライン外歯との間の隙間を簡単に除去できる方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、スプライン内歯とスプライン外歯との間の隙間が小さくなるように又は実質的になくなるように、インナシャフトを挿入した状態でアウタシャフトの一部を僅かに塑性変形させることを思い付いて本発明を完成した。
【００１１】
本発明によるスプライン結合体の隙間除去方法は、請求項１に記載したように、円筒部とその内周面に形成された複数本のスプライン内歯とを含む円筒状のアウタシャフトの中空部に、軸状部とその外周面に形成された複数本のスプライン外歯を備えた軸状のインナシャフトを挿入する挿入工程と；円筒部の外周面上の少なくとも１つの加圧部分を長尺形状の加圧部材で球心方向に加圧して凹条を形成し、該加圧部分の材料を円周方向両側に移動させて該加圧部分の両側を半径方向内向きに塑性変形させる塑性変形工程と；から成ることを特徴とする。
【００１２】
この隙間除去方法において、アウタシャフトの外周面の直線状の加圧部分を加圧部材で球心方向に加圧して軸方向に延びる凹条を形成する。それに伴い、加圧部分に存在した材料は円周方向両側に移動し、凹条の半径方向内側の薄肉部を境にして、その両側の部分が僅かに塑性変形（屈曲）する。
【００１３】
請求項２の隙間除去方法は、請求項１の塑性変形工程において、凹条はスプライン内歯の半径方向外方に形成される。請求項３の隙間除去方法は、請求項１の塑性変形工程において、加圧部材は横断面くさび形状を持ち、両側の一対の傾斜面が加圧部分の材料を移動させる。請求項４の隙間除去方法は、請求項１の塑性変形工程において、第１組の一対の加工部材が円筒部の直径方向で対向する位置に配置され、第２組の一対の加工部材が第１組の加工部材の直径方向と直交する直径方向で対向する位置に配置される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜アウタシャフト＞
本発明のアウタシャフトは円筒部と、その内周面に形成された複数本のスプライン内歯とを持つ。アウタシャフト全体が円筒状でも良いし、一端に円筒部を備えていても良い。各スプライン内歯は円筒部の内周面に円周方向に離れて形成され軸方向に伸びており、その断面形状は台形や三角形状が採用できる。
＜インナシャフト＞
本発明のインナシャフトは軸状部と、その外周面に形成された複数本のスプライン内歯とを持つ。インナシャフト全体が軸状でも良いし、一端に軸状部を備えていても良い。各スプライン外歯は軸状部の外周面に円周方向に離れて形成され軸方向に伸びており、その断面形状は台形や三角形状とできる。
＜挿入工程＞
本発明の挿入工程では、アウタシャフトの円筒部の中空孔にインナシャフトの軸状部を挿入し、スプライン内歯とスプライン外歯とを噛合させる。この状態では各スプライン内歯と各スプライン外歯との間には円周方向の小さな隙間が存在し、アウタシャフトに対してインナシャフトを回転方向に僅かに回転（空転）させることができる。また、アウタシャフトに対してインナシャフトを軸方向に小さな力で移動させることができる。
＜塑性変形工程＞
本発明の塑性変形工程では、アウタシャフトの円筒部の外周面の直線状の加圧部分を長尺形状の加圧部材で球心方向に加圧する。これにより外周面に軸方向に伸びる凹条が形成され、加圧部分の材料が円周方向両側に移動する。
▲１▼加圧場所、個数
加圧部分は円周面の任意の１つ、円筒部の直径方向で対向する２つ、又は互いに直交する直径方向で対向する４つの何れかにできる。理論上は、一カ所で加圧して凹条を形成し、円周方向でその両側に位置するスプライン内歯を対応するスプライン外歯に噛合させれば良い。ただし、円周方向のガタつきの防止や軸方向の摺動抵抗の大きさが十分とは言えない場合は、円筒部の外周面上の二カ所又は四カ所で加圧することが望ましい。二カ所での加圧は同時に行う。四カ所での加圧は同時に行っても良いし二カ所づつ別々に行っても良い。
【００１５】
加圧部分は円筒部上においてスプライン内歯の半径方向外方であることが、スプライン内歯の強度の確保の点から望ましい。但し、スプライン内歯の外方から円周方向にずれた位置に形成することもできる。
▲２▼加圧部材
加圧の際は長尺形状の加圧部材を使用し、加圧部材は加圧装置に取り付ける。加圧部材は外周面上の加圧部分の材料を円周方向両側に移動させるべく、横断面がくさび形状又はこれに近い形状（三角形状や台形状）であることが望ましい。加圧につれて、両側の傾斜面が円筒部の加圧部分の材料を円周方向両側に移動させる。
【００１６】
尚、加圧部材の傾斜面の傾斜角度、高さ、加圧時の押込み深さ等は、インナシャフトとアウタシャフトとが円周方向でガタがなく、軸方向に適度な摺動抵抗が発生するように決定する。傾斜角度や高さが小さ過ぎると材料が円周方向に余り移動せず、専ら半径方向内向きに移動する虞ががある。反対に大き過ぎると、加圧に要する力が大きくなるのみならず、材料が移動し過ぎてスプライン内歯のスプライン外歯への当接が大きくなり過ぎる虞がある。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を基にして説明する。
（スプライン結合体）
図１に示すように、スプライン結合体２７はアウタシャフト１０と、インナシャフト２０とから成る。このうち、アウタシャフト１０は全体が円筒形状とされ、左半分の円筒部１１と右半分の円筒部１３とを備える。右半分の円筒部１３の内周面に複数本のスプライン内歯１４が形成されている。各スプライン内歯１４は内周面１５から半径方向内向きに突出し、円周方向に等ピッチで隔設され、軸方向（図１で左右方向）に伸びている。図２から明らかなように、各スプライン内歯１４の横断面形状は概ね三角形状である。
【００１８】
図１に戻って、インナシャフト２０は左半分の軸状部２１と、右半分の軸状部２５とを備える。左半分の軸状部２１の外周面に複数本のスプライン外歯２２が形成されている。各スプライン外歯２２は外周面２３から半径方向外向きに突出し、円周方向に等ピッチで隔設され、軸方向（図１で左右方向）に伸びている。図２から明らかなように、各スプライン外歯２２の横断面形状は概ね三角形状である。
【００１９】
アウタシャフト１０の円筒部１３の中空孔にインナシャフト２０の軸状部２１が挿入され、スプライン内歯１３にスプライン外歯２２が噛合し、アウタシャフト１０とインナシャフト２０とがスプライン結合されている。また、アウタシャフトの外周面１３ａには軸方向に延びる４本の凹条１８が形成されている。
（隙間の除去）
次に、上記スプライン結合体３０の隙間の除去を図２及び図３を参照しつつ説明する。アウタシャフト１０にインナシャフト２０が挿入され、スプライン外歯１３がスプライン内歯２２に噛み合ったとき、スプライン内歯１４とスプライン外歯２２との間には円周方向に僅かな隙間がある。この隙間の故に、アウタシャフト１０へのインナシャフト２０の挿入は容易に行える
次に、アウタシャフト１０とインナシャフト２０との一体物を加圧装置（不図示）にセットする。図２に示すように、加圧装置は上下（垂直）方向に離れて配置された一対の加圧部材３０及び３５と、左右（水平）方向に離れて配置された一対の加圧部３７及び３９とを有する。
【００２０】
ここでは、４つの加圧部材３０，３５，３７及び３９は等しい構成を持つ。このうち、上方の加圧部材３０は長尺形状で、その長さはアウタシャフト１０の円筒部１３の長さにほぼ等しい。高さ（図２で上下方向の寸法）はｈである。外面３１側（図２において上面側）の幅はｗ１で、内面３２側の幅はｗ１よりも小さいｗ２であり、外面３１から内面３２に向かって幅が漸減している。これにより、横断面形状はくさび形状で、両側に傾斜面３３及び３４を備える。
【００２１】
尚、下方の加圧部材３５、左方の加圧部材３６及び右方の加圧部材３７も上方の加圧部材３０と同じ長さ、高さ及び幅をもち、その結果同じ傾斜角度の斜角面を備える。
【００２２】
加圧時、上方の加圧部材３０はアウタシャフト１０の円筒部１３の中心に上方から接近し、加圧部分１７に凹条１８を形成する。これにより、凹条１８の半径方向内側に薄肉部１９が形成される。凹条１８は円筒部のほぼ全長に亘って直線状に形成され、その横断面形状は加圧部材３０の横断面形状と同じ台形状であり、一対の側壁面１８ａ及び１８ｂと底壁面１８ｃとにより区画される。加圧部材３０による加圧時、円筒部１３の加圧部分１７にある材料は加圧部材３０の傾斜面３３及び３４によって円周方向及び半径方向内側に移動され、塑性変形する。
【００２３】
詳述すると、円筒部１３の外周面１３ａ寄りの部分のうち、加圧部分１７の半径方向内側即ち薄肉部１９の材料が半径方向内向きにはみ出し、スプライン外歯２２により変形を規制され、所望の形状になる。また、加圧部分１７の両側に位置する材料が円周方向両側に移動され、図３に矢印Ｘで示すように、薄内部１９を境にして凹条１８の左側の部分２８は僅かに反時計方向に、右側の部分２９は僅かに時計方向に塑性変形する。部分２８及び２９は加圧している間は変形しているが、加圧が終了するとスプリングバック（残留応力）で変形前の方向に少し戻る。その結果、凹条１８の左側のスプライン内歯１４ａ及び右側のスプライン内歯１４ｂはそれぞれ対応するスプライン外歯２２ａ及び２２ｂに適度の押圧力で押圧、密着され、隙間がなくなる又は極力小さくなる。
【００２４】
尚、上方の加圧部材３０の接近と同時に、下方の加圧部材３５は下方から、左方の加圧部材３７は左方から、右方の加圧部材３９は右方からそれぞれ円筒部１３に接近する。即ち、４つの加圧部材３０、３５、３７及び３９が同時に求心方向に移動する。加圧部材３５により円筒部１３の下方に凹条３６が、加圧部材３７により左方に凹条３８が、加圧部材３９により右方に凹条４０がそれぞれ形成される。そして、各凹条３６、３８及び４０の円周方向両側部分が、上記凹条１８の両側部分と同様に塑性変形し、凹条３６，３８及び４０の左右のスプライン内歯１３はそれぞれ対応するスプライン外歯２２に密着される。
（効果）
以上詳述した実施例によれば、以下の効果が得られる。第１に、加圧時にアウタシャフト１０の円筒部１３が上下方向にも左右方向にも移動することがなく、しかもスプライン内歯１４とスプライン外歯２２との間の隙間が円周方向に離れた四カ所において除去される。これは、４つの加圧部材３０，３５，３７及び３９を円筒部１３の外周面を四等分する位置に配置して、四方向から同時に加圧しているからである。
【００２５】
第２に、円筒部１３の外周面１３ａの円周方向に離れた４つの加圧部分１７のそれぞれにおいて、加圧部分１７の両側に位置する部分が積極的に円周方向両側に移動される。これは、加圧部材３０等の加圧力即ち加圧部材３０等の押込み深さ、及び加圧部材３０等の傾斜面３３及び３４の傾斜角度の大きさ、円周方向の移動量が大きく、半径方向の移動量が少ないように選定しているからである。また、凹条１８はスプライン内歯１４の円周方向外方に形成されているため、スプライン内歯１４の強度が不足する心配もない。
【００２６】
第３に、アウタシャフト１０へのインナシャフト２０の挿入以前に、アウタシャフト１０及びインナシャフト１０に特別の加工を施すことは不要である。これは、通常通り製作したアウタシャフト１０に通常通り製作したインナシャフト２０を挿入した後、この状態でアウタシャフト１０の加圧部分１７を加圧部材３０等で加圧するからである。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明にかかるスプライン結合体の隙間除去方法によれば、アウタシャフトの円筒部の加圧部分に存在した材料は円周方向両側に移動して凹条を形成し、凹条の半径方向内側の薄肉部を境にしてその両側の部分が僅かに塑性変形する。その結果、アウタシャフトのスプライン内歯がインナシャフトのスプライン外歯に密着又は限りなく近接し、隙間が除去される。これにより、アウタシャフトへのインナシャフトの挿入は容易でありながら、インナシャフトに対するアウタシャフトの僅かな空転が防止され、インナシャフトに対するアウタシャフトの摺動に適度の抵抗が付与される。
【００２８】
請求項２の隙間除去方法によれば、スプライン内歯の強度の低下が防止できる。請求項３の隙間除去方法によれば、加圧部分の材料を余り半径方向に移動させることなく、円周方向両側に効果的に移動させることができる。請求項４の隙間除去方法によれば、加圧時のアウタシャフトの移動が防止されると共に、円周方向に離れた四カ所において加圧部分の材料が円周方向両側に移動する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスプライン結合体の実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の２−２断面図である。
【図３】図２におけるＡ部拡大図である。
【図４】第１従来例を示す要部断面図である。
【図５】第２従来例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１０：アウタシャフト                  １３：円筒部
１４：スプライン内歯                  １５：内周面
２０：インナシャフト                  ２１：軸状部
２２：スプライン外歯                  ２３：外周面
２７：スプライン結合体                              ３３，３４：傾斜面
３０，３５，３７，３９：加圧部材
【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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