(57)【要約】【課題】生産性の向上を図りながら組付時におけるボルトの変形防止等を実現した軸継手を提供する。【解決手段】第１保持部２１の開放端からは一対の衝合部３１，３３が延設され、第２保持部２３の開放端からも一対の衝合部３５，３７が延設されている。一方の衝合部３１，３５にはボルト１７が貫通するボルト穴４１が穿設され、左方の衝合部３３，３７には側端にナット４３が圧入・固着されたナット穴４５が穿設されている。第１保持部２１と第２保持部２３との軸方向中央部では、突合せ片５１，５３が延設され、これら突合せ片５１，５３に所定の間隙ｓをもって相対峙する変形抑制手段たるストッパ突起５５，５７が突設されている。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシャフトが嵌挿される第１保持部と、第２のシャフトが嵌挿される第２保持部と、前記第１保持部を縮径させる第１縮径手段と、前記第２保持部を縮径させる第２縮径手段とを備えた軸継手であって、
前記第１保持部と前記第２保持部とのいずれか一方の縮径による他方の変形を抑制するべく、変形抑制手段を設けたことを特徴とする軸継手。
【請求項２】
前記変形抑制手段が第１縮径手段と前記第２縮径手段との間に設けられたことを特徴とする、請求項１記載の軸継手。
【請求項３】
前記変形抑制手段が第１縮径手段と前記第２縮径手段とにそれぞれ設けられたことを特徴とする、請求項１記載の軸継手。
【請求項４】
金属板を断面略Ｃ字形状にプレス成形することにより製造され、
前記変形抑制手段が突合せ部に形成されたストッパであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の軸継手。
【請求項５】
前記縮径手段は、前記保持部の開放端から延設された一対の衝合部を締結部材により締付けるものであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の軸継手。
【請求項６】
前記衝合部の一方にナットが固着されたことを特徴とする請求項５記載の軸継手。
【請求項７】
金属を鋳造または鍛造することにより製造され、
前記変形抑制手段がスリットの無い円筒部であることを特徴とする、請求項１記載の軸継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングシャフトの連結等に用いられる軸継手に係り、詳しくは生産性の向上を図りつつ組付時における変形防止等を実現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等のステアリング装置は、運転者の操舵に供されるステアリングホイールと、車輪の操向を行うステアリングギヤと、ステアリングホイールとステアリングギヤとの連結に供されるステアリングシャフトとから構成されている。そして、自動車用ステアリング装置では、ステアリングホイールの中心軸線上にステアリングギヤが位置することが少ないため、ユニバーサルジョイント（自在継手）により連結された複数本のステアリングシャフトが用いられることが多い。
【０００３】
ステアリングシャフトは、車室内でステアリングコラムに回転自在に支持される一方、エンジンルーム内でステアリングギヤに連結されるため、そのうちの一本はダッシュボードやフロアパネルを貫通することになる。また、車両の組立ラインでは、車室内にステアリングコラムアッシを組み付け、エンジンルーム内にステアリングギヤアッシを組み付けた後、両アッシに保持されたステアリングシャフトを連結する作業が行われる。
【０００４】
そのため、例えば特開平６−１０７１８７号公報（以下、先行技術と記す）等に記載されたように、ステアリングシャフトのうちの一本をアッパシャフトとロアシャフトとに二分割し、一方のシャフトをボディパネルを貫通させた後、両シャフトを軸方向に摺動自在な軸継手（ジョイントコネクタ）によって連結する構成が採られることがある。この方法では、軸方向位置が固定されたシャフトの連結が可能になると共に、比較的大型のユニバーサルジョイント（カルダンジョイント等）をダッシュボードやフロアパネルに貫通させる必要もなくなる。
【０００５】
図２９にその斜視図を示したように、先行技術の軸継手１５は、鋼板を断面略Ｃ字形状にプレス成形したものであり、シャフト１１，１３が嵌挿される一対の保持部２１，２３と、各保持部２１，２３の開放端から延設された一対の衝合部３１，３３とからなっている。保持部２１，２３には内周面に雌スプライン２５が刻設されており、この雌スプライン２５がシャフト１１，１３側の雄スプライン２７，２９と摺動自在に係合する。また、両衝合部３１，３３は二枚重ねとなっており、一方の衝合部３３にねじ穴７１が形成されると共に他方の衝合部３１にはボルト穴４１が形成され、ボルト１７で締結することにより保持部２１，２３が縮径されてシャフト１１，１３が緊締・固着される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した軸継手１５では、一方の保持部２１をボルト１７により締結・縮径させると、その締め付け応力がおよぶことにより、他方の保持部２３も変形（縮径）する。ところが、その変形は一般に均等に起こらないため、両衝合部３１，３３に形成されたねじ穴７１の軸心とボルト穴４１の軸心とがずれることが多かった。その結果、ボルト１７のねじ込みが円滑に行えなくなってねじ山が崩れたり、締付け後のボルト１７に過大な応力が作用して曲がり等の要因となる虞があった。また、一方の衝合部３１，３３を一本目のボルト１７により締結した後、他方の衝合部３１，３３を二本目のボルト１７により締結すると、最初に締結された衝合部３１，３３の密着度が増す。これにより、一本目のボルト１７に緩みが発生する虞があることから、締付トルクを予め高めに設定する必要が生じたり、増し締めを余儀なくされることにより組立工数が増加する問題があった。また、一方の保持部２１を大きなトルクで締結した場合、他方の保持部２３が弾性限度を超えて過変形（塑性変形）することがあるため、シャフト１１、１３の組み替えが生じた場合等に、一旦締結した保持部２１、２３を緩めた後に、繰り返し軸継手１５とシャフト１１、１３とをスライドさせて締結を行うことができなくなる欠点があった。更に、衝合部３３にねじ穴７１を形成するためには、プレス工程の他にタッピング工程も必要となり、製造工数や設備コストが増加する問題もあった。
【０００７】
これらの不具合を解消するべく、発明者等は図３０にその一例を示した鍛造による軸継手１５の採用も考慮した。この軸継手１５は鋼やアルミ合金等を素材としており、製造にあたっては、保持部２１，２３と衝合部３１，３３とを鍛造により形成した後、全長に亘るスリット９１をカッタにより形成し、ねじ穴７１とボルト穴４１をタップやキリにより形成する。鍛造成型による軸継手１５は、その剛性が鋼板プレス成型品のものに較べて高いため、ねじ穴７１とボルト穴４１との軸芯がずれ難く、前述した不具合は抑制される。しかしながら、鍛造成型品の軸継手１５は、鋼板プレス成型品のものに較べて重量が大きくなりがちである他、スリット９１やねじ穴７１、ボルト穴４１の加工も必要となるために製造コストが上昇する問題があった。また、一方の衝合部３１，３３を一本目のボルト１７により締結した際、変形が他方の衝合部３１，３３に多少なりともおよぶことが避けられなかった。
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、生産性の向上を図りながら組付時におけるボルトの変形防止等を実現した軸継手を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するべく、請求項１の発明では、第１のシャフトが嵌挿される第１保持部と、第２のシャフトが嵌挿される第２保持部と、前記第１保持部を縮径させる第１縮径手段と、前記第２保持部を縮径させる第２縮径手段とを備えた軸継手であって、前記第１保持部と前記第２保持部とのいずれか一方の縮径による他方の変形を抑制するべく、変形抑制手段を設けたものを提案する。
【０００９】
また、請求項２の発明では、請求項１の軸継手において、前記変形抑制手段が第１縮径手段と前記第２縮径手段との間に設けられたものを提案する。
【００１０】
また、請求項３の発明では、請求項１の軸継手において、前記変形抑制手段が第１縮径手段と前記第２縮径手段とにそれぞれ設けられたものを提案する。
【００１１】
また、請求項４の発明では、請求項１〜３の軸継手において、金属板を断面略Ｃ字形状にプレス成形することにより製造され、前記変形抑制手段が突合せ部に形成されたストッパであるものを提案する。
【００１２】
また、請求項５の発明では、請求項１〜４の軸継手において、前記縮径手段は、前記保持部の開放端から延設された一対の衝合部を締結部材により締付けるものであるものを提案する。
【００１３】
また、請求項６の発明では、請求項５の軸継手において、前記衝合部の一方にナットが固着されたものを提案する。
【００１４】
また、請求項７の発明では、請求項１の軸継手において、金属を鋳造または鍛造することにより製造され、前記変形抑制手段がスリットの無い円筒部であるものを提案する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、いくつかの実施形態に基づいて、本発明に係る軸継手を説明する。
図１は第１実施形態に係る軸継手が用いられたステアリング装置の車室側部分を示した側面図であり、図２は図１中のＡ部拡大図である。図１中に符号１で示した部材はステアリングコラムであり、第１ステアリングシャフト３を回動自在に支持している。
【００１６】
第１ステアリングシャフト３には、その上端にステアリングホイール５が装着される一方、下端にユニバーサルジョイント７を介して第２ステアリングシャフト９が連結されている。第２ステアリングシャフト９には、その下端に更にラック＆ピニオン機構やパワーアシスト機構等からなるステアリングギヤ（図示せず）に結合される第３ステアリングシャフト１０が連結されている。第２ステアリングシャフト９は、軸方向略中央部でアッパシャフト１１とロアシャフト１３とに二分割されると共に、これらシャフト１１，１３が軸継手１５により連結されている。図２中の符号１７は軸継手１５を締結するためのボルトを示す。
【００１７】
図３は第１実施形態に係る軸継手を示す側面図であり、図４は図３中のＢ−Ｂ断面図であり、図５は図３中のＣ−Ｃ断面図である。軸継手１５は、比較的厚肉の鋼板を打ち抜いて略断面Ｃ字形状となるようにプレス成形したものであり、アッパシャフト１１が嵌挿される第１保持部２１と、ロアシャフト１３が嵌挿される第２保持部２３とを備えている。軸継手１５には、第１保持部２１の内周から第２保持部２３の内周に連続する雌セレーション２５がブローチ加工等により形成されており、この雌セレーション２５がアッパシャフト１１およびロアシャフト１３に形成された雄セレーション２７，２９と係合する。
【００１８】
第１保持部２１の開放端からは一対の衝合部３１，３３が図３，図４中上方に向けて延設され、第２保持部２３の開放端からも一対の衝合部３５，３７が図３，図４中上方に向けて延設されている。図４中右方の衝合部３１，３５にはボルト１７が貫通するボルト穴４１が穿設され、左方の衝合部３３，３７には側端にナット４３が圧入・固着されたナット穴４５が穿設されている。図４中の符号４７はボルト座面を示す。
【００１９】
本実施形態の場合、第１保持部２１と第２保持部２３との軸方向中央部では、図３，図５中上方に向けて突合せ片５１，５３が延設され、これら突合せ片５１，５３に所定の間隙ｓをもって相対峙する変形抑制手段たるストッパ突起５５，５７が突設されている。
【００２０】
以下、第１実施形態の作用を述べる。
ステアリング装置の組み立てにあたり、作業者は、ステアリングコラム１や第１〜第３ステアリングシャフト３，９，１０、ステアリングギヤ等の組み付けを行った後、軸継手１５によりアッパシャフト１１とロアシャフト１３との連結作業を開始する。
【００２１】
この時点では、ボルト１７は緩められており、図６，図７（図６中のＤ−Ｄ断面図）に示したように、軸継手１５はアッパシャフト１１側に寄せられている。尚、アッパシャフト１１は、ロアシャフト１３に対して軸方向の相対位置が固定されている。図６中の符号６１はボルト１７のシャンク６３が係合する環状溝を示し、図６，図７中の符号６５はシャンク６３が摺動自在に係合する切欠きを示している。また、図７中の符号６７はスプリングワッシャを示している。
【００２２】
作業者は、図６の状態から軸継手１５をロアシャフト１３側にスライドさせ、第２保持部２３にロアシャフト１３を嵌入させ、図８に示したように、ボルト１７の軸芯をロアシャフト１３の環状溝６１に一致させる。作業者は、次に第２保持部２３側のボルト１７を所定の締付トルクをもってナット４３に締結し、図９（図８中のＥ−Ｅ断面図）に示したように、シャンク６３を環状溝６１に嵌入させると同時に、第２保持部２３を縮径させてロアシャフト１３を緊締・固着させる。
【００２３】
第２保持部２３が縮径すると、その変形が及ぶことによって、当然のことながら軸継手１５全体も縮径する。ところが、本実施形態の場合、軸継手１５全体が縮径すると、図１０（図８中のＦ−Ｆ断面図）に示したように、第１保持部２１と第２保持部２３との間に設けられたストッパ突起５５，５７同士が当接・密着し、軸継手１５全体の所定量以上の変形が抑制される。
【００２４】
作業者は、次に第１保持部２１側のボルト１７を所定の締付トルクをもってナット４３に締結し、図１１（図８中のＧ−Ｇ断面図）に示したように、第１保持部２１を縮径させてロアシャフト１３を緊締・固着させる。この際、ストッパ突起５５，５７同士が既に当接・密着しているため、第１保持部２１側のボルト１７の締め付けによって第２保持部２３側のボルト１７が緩む虞はない。
【００２５】
第１実施形態では、このように比較的安価かつ量産性のよい鋼板プレス成形法を採用しながら、ボルト１７に不要な曲げ応力が作用する等の不具合が防止され、円滑な組立作業を実現することができた。また、第１保持部２１の締結により第２保持部２３が過変形することがなくなるため、十分なトルクをもってボルト１７を締めつけることが可能となる他、第２ステアリングシャフト９の組み替え等が生じた場合においても、繰り返し軸継手１５とシャフト１１、１３とをスライドさせたり、その後のボルト１７による締結等が円滑に行える。更に、軸継手１５にナット４３を圧入するようにしたため、タッピングの工程が不要となり、製造工数や設備コストの削減も可能となった。
【００２６】
図１２，図１３は、本発明の第２，第３実施形態に係る軸継手の要部断面図である。これらの実施形態は、上述した第１実施形態と略同様の全体構成を採っているが、ストッパ突起の形状が異なっている。すなわち、図１２に示した第２実施形態では、一方の突合せ片５１にはストッパ突起が形成されておらず、突合せ片５３を略Ｌ字形状に曲げることにより形成されたストッパ突起５７が突合せ片５１に対して間隙ｓをもって対峙している。また、図１３に示した第３実施形態では、ストッパ突起５５，５７が第１実施形態に較べて軸継手１５の軸芯よりに設置されている。尚、これら実施形態の作用は第１実施形態と同様である。
【００２７】
図１４〜図１６は、本発明の第４〜第６実施形態に係る軸継手の要部断面図である。これらの実施形態も、第１実施形態と略同様の全体構成を採っているが、ストッパ突起の形態が異なっている。すなわち、これら実施形態では、ストッパ突起５５，５７が予め当接しており、例えば第２保持部２３を縮径させた場合においても、第１保持部２１を含め軸継手１５全体の縮径は殆ど生じない。ストッパ突起５５，５７の形状については、第４実施形態が第１実施形態に対応し、第５実施形態が第２実施形態に対応し、第６実施形態が第３実施形態に対応している。
【００２８】
図１７は本発明の第７実施形態に係る軸継手の要部断面図である。第７実施形態も、第１実施形態と略同様の全体構成を採っているが、図１７中左方の衝合部３３，３７にタッピングによるねじ穴７１が形成されている。第７実施形態の作用も第１実施形態と同様である。
【００２９】
図１８は第８，第９実施形態に係る軸継手を示す側面図であり、図１９（図１８中のＨ−Ｈ断面図）は第８実施形態に対応し、図２０（同じく、図１８中のＨ−Ｈ断面図）は第９実施形態に対応している。これら実施形態も、第１実施形態と略同様の全体構成を採っているが、変形抑制手段として上述した各実施形態が有するような突合せ片やストッパ突起は備えておらず、第１保持部２１と第２保持部２３との軸方向中央部が円筒部７３に形成されている。そして、第８実施形態では円筒部７３の突合せ面７５，７７が間隙ｓをもって相対峙し、第９実施形態では円筒部７３の突合せ面７５，７７が予め当接している。両実施形態の作用も上述した実施形態と同様である。
【００３０】
図２１は第１０〜第１３実施形態に係る軸継手を示す側面図であり、図２２（図２１のＩ−Ｉ断面図）は第１０実施形態に対応し、図２３（同じく、図２１のＩ−Ｉ断面図）は第１１実施形態に対応し、図２４（同じく、図２１のＩ−Ｉ断面図）は第１２実施形態に対応し、図２５（同じく、図２１のＩ−Ｉ断面図）は第１３実施形態に対応している。これら実施形態は、上述した各実施形態とは異なり、第１保持部２１および第２保持部２３の直上部に変形抑制手段たるストッパ突起５５，５７が形成されている。ストッパ突起５５，５７の形態としては、第１０実施形態が第１実施形態に準じ、第１１実施形態が第２実施形態に準じ、第１２実施形態が第４実施形態に準じ、第１３実施形態が第５実施形態に準じている。これら実施形態では、ボルト１７の曲がりが上述した実施形態に較べて起こり難い。
【００３１】
図２６は第１４実施形態に係る軸継手を示す縦断面図であり、図２７は図２６中のＪ−Ｊ断面図であり、図２８は図２６中のＫ−Ｋ断面図である。第１４実施形態の軸継手１５は、鋼あるいはアルミ合金を素材として鍛造または鋳造によりワークを得た後、そのワークに切削加工を施したものである。本実施形態の場合、円盤状のカッタ（図示せず）ですり割り、図２６中で第１保持部２１および第２保持部２３の上部に半径Ｒの一対の円弧状スリット８１，８３を形成し、第１保持部２１と第２保持部２３の軸方向略中央部に変形抑制手段として円筒部８５を残したものである。本実施形態の作用は前述した第９実施形態と同様であるが、より高い剛性が得られる。
【００３２】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記各実施形態はステアリングシャフトの連結に用いられる軸継手に本発明を適用したものであるが、他の自動車用シャフトや一般機械用のシャフトの連結に用いられる軸継手に適用してもよい。また、第１実施形態等において、衝合部にナットを圧入するようにしたが、ウエルドナットを用いるようにしてもよい。その他、軸継手の全体構成や加工方法を始め、変形抑制手段の具体的形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る弾性軸継手によれば、第１のシャフトが嵌挿される第１保持部と、第２のシャフトが嵌挿される第２保持部と、前記第１保持部を縮径させる第１縮径手段と、前記第２保持部を縮径させる第２縮径手段とを備えた軸継手であって、前記第１保持部と前記第２保持部とのいずれか一方の縮径による他方の変形を抑制するべく、変形抑制手段を設けるようにしたため、ボルトに不要な曲げ応力が作用する等の不具合が防止され、円滑な組立作業を実現することができる他、第１、第２保持部の過変形が防止され、シャフトの組替作業等も円滑に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る軸継手が用いられたステアリング装置の車室側部分を示した側面図である。
【図２】図１中のＡ部拡大図である。
【図３】第１実施形態に係る軸継手を示す側面図である。
【図４】図３中のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図３中のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】第１実施形態の作用を示す説明図である。
【図７】図６中のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】第１実施形態の作用を示す説明図である。
【図９】図８中のＥ−Ｅ断面図である。
【図１０】図８中のＦ−Ｆ断面図である。
【図１１】図８中のＧ−Ｇ断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る軸継手の要部断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る軸継手の要部断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る軸継手の要部断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態に係る軸継手の要部断面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態に係る軸継手の要部断面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る軸継手の要部断面図である。
【図１８】本発明の第８，第９実施形態に係る軸継手を示す側面図である。
【図１９】第８実施形態に対応する図１８中のＨ−Ｈ断面図である。
【図２０】第９実施形態に対応する図１８中のＨ−Ｈ断面図である。
【図２１】第１０〜第１３実施形態に係る軸継手を示す側面図である。
【図２２】第１０実施形態に対応する図２１のＩ−Ｉ断面図である。
【図２３】第１１実施形態に対応する図２１のＩ−Ｉ断面図である。
【図２４】第１２実施形態に対応する図２１のＩ−Ｉ断面図である。
【図２５】第１３実施形態に対応する図２１のＩ−Ｉ断面図である。
【図２６】第１４実施形態に係る軸継手を示す縦断面図である。
【図２７】図２６中のＪ−Ｊ断面図である。
【図２８】図２６中のＫ−Ｋ断面図である。
【図２９】従来の鋼板プレス成型品の軸継手の一例を示した斜視図である。
【図３０】従来の鋼鍛造品の軸継手の一例を示した斜視図である。
【符号の説明】
１１‥‥アッパシャフト
１３‥‥ロアシャフト
１５‥‥軸継手
１７‥‥ボルト
２１‥‥第１保持部
２３‥‥第２保持部
２５‥‥雌セレーション
２７，２９‥‥雄セレーション
３１，３３，３５，３７‥‥衝合部
４１‥‥ボルト穴
４３‥‥ナット
５１，５３‥‥突合せ片
５５，５７‥‥ストッパ突起
６１‥‥環状溝
６３‥‥シャンク
６５‥‥切欠き
７１‥‥ねじ穴
７３‥‥円筒部
７５，７７‥‥突合せ面
８１，８３‥‥円弧状スリット
８５‥‥円筒部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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