(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸周方向に沿って形成された充填円周溝と，該充填円周溝の両側で対向する外歯車状部と，その対向する少なくとも一方側の外歯車状部端部に形成され各外歯形部の歯幅と等しく且つ低く形成され，その頂部は凹み状頂部とした低歯車状部とを有するインナーシャフトと、前記外歯車状部に噛み合う内歯車状部と注入孔とを有するアウターシャフトと、合成樹脂材とからなり、前記アウターシャフトの内歯車状部とインナーシャフトの充填円周溝と低歯車状部との間に注入孔を介して合成樹脂材を充填してなることを特徴とするステアリングシャフトの連結構造。
【請求項２】
請求項１において、前記低歯車状部の凹み状頂部は軸方向に直交して断面略円弧状としてなることを特徴とするステアリングシャフトの連結構造。
【請求項３】
棒状ワークの適宜の箇所に軸周方向に沿って所定幅の浅溝部及び該浅溝部内に軸周方向に沿って位置する充填円周溝をそれぞれ形成し、次いで外歯形成部を有するダイスを前記棒状ワークに通過させ、該棒状ワーク外周には外歯車状部を成形し、浅溝部には低歯車状部を成形し、ダイスの通過により前記低歯車状部を構成する各低歯形状部の幅方向両側箇所に肉盛りが生じるようにしてインナーシャフトを形成してなることを特徴とするステアリングシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸方向に縮むことによる衝撃吸収機能を有するステアリングシャフトの伸縮部における連結構造を簡単且つ効率的に製造することができるステアリングシャフトの連結構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
出願人は、既に特願平5-41700 号（特開平6-227408号）によりステアリングシャフトにおけるインナーシャフトの外歯車状部の軸方向の適宜の箇所に充填円周溝を形成し、その外歯車状部を構成するそれぞれの単位外歯の充填円周側にある歯先面を切除して係止面を形成して、その係止面を構成する切除部に前記充填円周溝に注入された合成樹脂材によって形成される合成樹脂材の係止部を設けて、アウターシャフトとインナーシャフトとをスプライン或いはセレーション等の歯車状のシャフト連結構造におけるインナーシャフト側の回転方向のガタを防止する係止部を有するものを示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特願平5-41700 号の内容によると、インナーシャフトの単位外歯ごとに形成される係止部と充填円周溝との構成により、そのインナーシャフトの充填円周溝と係止部箇所と，アウターシャフトとの間に合成樹脂を充填した構造により、合成樹脂が係止部とアウターシャフトの内歯との間に充填されその隙間十分に埋め尽くし、インナーシャフトとの回転方向のガタの発生を防止することができる。
【０００４】
また、その充填円周溝は、インナーシャフトの軸方向を拡大するものではないため、シャフト長を大きくしなくても軸強度を確保しつつ合成樹脂材による固定部、又は摺動部を歯車状部全周にわたって軸方向に大きく設けることができるので、アウターシャフトとインナーシャフトとを連結固定する合成樹脂の摺動性を良好にすることができる等の利点を有するものである。
【０００５】
上記のような利点を有するものでありながら、上記連結構造を構成するインナーシャフトにおける外歯車状部の単位外歯とともに係止部を容易に形成することに困難性が存在している。例えば、外歯車状部の単位外歯ごとに係止部を形成する加工としては、以下のような加工手段が考えられる。
【０００６】
まず、外歯車状部の単位外歯ごとに係止面を形成する切除作業が切削加工により一歯一歯ずつ加工されてゆく。また、外歯を転造的に加工する場合においては、歯形に係止部を形成する凹部位を備えたものを使用し、その外歯車状部を成形するとともに係止部を形成してゆく。
【０００７】
しかし、いずれにしても係止部の凹み等の形成は、上記のみの１回の加工では無理であり、第２工程以上が必要である。また、全ての係止部の凹部を均等に形成することは、その外歯の大きさに係わるものであり、凹部形成の材料流動がなされず凹部形成ができないおそれがある。このように、生産性において多少の困難性を含めており、一組当たりの製造単価も決して低くは押さえられない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、本発明を、軸周方向に沿って形成された充填円周溝と，該充填円周溝の両側で対向する外歯車状部と，その対向する少なくとも一方側の外歯車状部端部に形成され各外歯形部の歯幅と等しく且つ低く形成され，その頂部は凹み状頂部とした低歯車状部とを有するインナーシャフトと、前記外歯車状部に噛み合う内歯車状部と，注入孔とを有するアウターシャフトと、合成樹脂材とからなり、前記アウターシャフトの内歯車状部と，インナーシャフトの充填円周溝と低歯車状部との間に注入孔を介して合成樹脂材を充填してなるステアリングシャフトの連結構造又はその製造方法としたことにより、極めて簡単に製造でき、製造単価を低くするとともに、その連結構造のガタの防止を確実なものとし、上記課題を解決したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ステアリングシャフトＡは、ステアリング装置を構成する部材として、インナーシャフトＡ1 とアウターシャフトＡ2 とから構成されている〔図１（Ａ），（Ｂ）参照〕。そのインナーシャフトＡ1 と，アウターシャフトＡ2 とは、アウターシャフトＡ2 内にインナーシャフトＡ1 が挿入し、軸方向に相互に摺動自在で且つ軸周方向には相互に回転不能なる連結構造となっている。
【００１０】
そのインナーシャフトＡ1 には、軸周方向の断面形状が歯車形状となる外歯車状部１が所定の長さに形成されている〔図２（Ａ）参照〕。該外歯車状部１は、複数の外歯形部１ａ，１ａ，…から構成されている〔図２（Ｃ）参照〕。具体的には、外歯車状部１としては、スプライン或いはセレーション等が好適であるが、アウターシャフトＡ2 の内歯車状部４との噛み合い及びその摺動性が良好で有るならば、前記スプライン或いはセレーションの定義に係わらない単なる歯形であってもかまわない。
【００１１】
その外歯車状部１の適宜の箇所に軸周方向に沿って充填円周溝３が形成されている。該充填円周溝３の軸周方向における断面形状は、偏平円弧状に形成され、その充填円周溝３の最深部の底面は、外歯車状部１の歯底面より深く形成される〔図３（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００１２】
その充填円周溝３は、外歯車状部１を軸方向に沿って所定の間隔をおいて離間且つ対向するようにしてある。即ち充填円周溝３箇所は外歯車状部１の非形成範囲となる〔図２（Ｂ）及び図３（Ａ）等参照〕。その対向する外歯車状部１，１箇所に低歯車状部２，２が形成されている〔図２（Ｂ），図３（Ａ）参照〕。具体的には、それぞれの外歯形部１ａ，１ａ，…毎に低歯形状部２ａ，２ａ，…が連続形成されている〔図２（Ｃ）参照〕。
【００１３】
その低歯形状部２ａは、その歯丈が外歯形部１ａよりも低く形成されたものであり、且つ歯底付近の歯幅は外歯形部１ａと低歯形状部２ａとは同一であり、また低歯形状部２ａの頂部箇所の歯幅も、その高さに対応する位置の外歯形部１ａの歯幅と同一である〔図３（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００１４】
その低歯形状部２ａの凹み状頂部２ａ1 は、凹み形状に形成されている。そして、凹み状頂部２ａ1 の凹み形状は軸周方向に沿って略偏平円弧状の凹み形状であり、軸方向に沿ってその断面形状が同一に連続形成されている〔図３（Ａ），（Ｂ）参照〕。また、その凹み状頂部２ａ1 の断面形状は、略偏平Ｖ字形状の面としたり〔図１２（Ａ）参照〕、或いは断面略偏平台形状としてもよい〔図１２（Ｂ）参照〕。その低歯車状部２は、前記充填円周溝３にて軸方向に分離対向する二つの外歯車状部１，１の何れか一方にのみ形成されることもある（図１３参照）。
【００１５】
次に、アウターシャフトＡ2 には、内歯車状部４が形成されている。該内歯車状部４は、複数の内歯形状部４ａ，４ａ，…から構成され、前記外歯車状部１の外歯形部１ａ，１ａ，…と噛み合う。そして、インナーシャフトＡ1 とアウターシャフトＡ2 とが相互に軸周方向に回転不能で且つ軸方向に相互に摺動自在なる連結構造とすることができるようになっている〔図４（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）等参照〕。
【００１６】
そのアウターシャフトＡ2 の所定箇所には、溶融した流動状の合成樹脂を流し込むための注入孔５が形成されている。該注入孔５の位置は、インナーシャフトＡ1 とアウターシャフトＡ2 とを連結し、ステアリングシャフトＡの初期の長さに設定したときに、インナーシャフトＡ1 側の充填円周溝３に対応する位置に注入孔５がアウターシャフトＡ2 に形成される〔図４（Ａ），（Ｄ）参照〕。
【００１７】
ステアリングシャフトＡは、アウターシャフトＡ2 にインナーシャフトＡ1 を挿入し、内歯車状部４と外歯車状部１とを軸方向に摺動自在に噛み合わせる。そのアウターシャフトＡ2 の注入孔５の位置と、インナーシャフトＡ1 の充填円周溝３の位置とを一致させ、その注入孔５より溶融した流動状の合成樹脂材６を流し込む。
【００１８】
その流動状の合成樹脂材６は、充填円周溝３を軸周方向に流れ、該充填円周溝３から低歯車状部２の各低歯形状部２ａ，２ａ，…と内歯車状部４の各内歯形状部４ａ，４ａ，…との間に充填される。そのとき、流動状の合成樹脂材６は各低歯形状部２ａの凹み状頂部２ａ1 内にも入り込む〔図５（Ａ）参照〕。そして、流動状の合成樹脂材６は、適宜の時間経過後に凝固してインナーシャフトＡ1 とアウターシャフトＡ2 との連結箇所が固定される〔図５（Ｂ），図６参照〕。
【００１９】
次に、ステアリングシャフトＡの連結構造を構成するインナーシャフトＡ1 の製造工程について説明する。まず、インナーシャフトＡ1 の成形素材として棒状ワークＡ0 が用意される。該棒状ワークＡ0 は、前記外歯車状部１，低歯車状部２及び充填円周溝３が形成されるための素材である。
【００２０】
また、成形に使用されるダイスＢは、ダイス外筒１０の内部に外歯成形部１１が形成されている。該外歯成形部１１は、棒状ワークＡ0 に外歯車状部１を成形する部位であり、棒状ワークＡ0 にダイスＢを通過させることにより外歯車状部１を成形する。該外歯成形部１１は、導入絞り部１１ａ，成形部１１ｂ及び逃げ部１１ｃから構成されている。〔図９（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００２１】
導入絞り部１１ａは、複数の導入成形歯１１ａ1 ，１１ａ1 ，…から構成されており、成形部１１ｂも同様に複数の成形歯１１ｂ1 ，１１ｂ1 ，…から構成されている。図１０（Ａ）は、図９（Ｂ）のＸ5 ─Ｘ5 矢視断面図であり、導入絞り部１１ａにおける初期段階の導入成形歯１１ａ1 が示されている。
【００２２】
このように、導入成形歯１１ａ1 は初期段階では極めて小さく、ダイスＢによる加工が行いやすくなっている。その導入絞り部１１ａが成形部１１ｂに近づくに従って、導入成形歯１１ａ1 の大きさが成形歯１１ｂ1 の大きさに近づいて、同一の大きさになる。図９（Ｄ）は、Ｘ8 ─Ｘ8 矢視断面図、即ち成形部１１ｂの断面形状である。
【００２３】
その棒状ワークＡ0 には、まず旋盤等による切削加工にて浅溝部ｄが成形される。該浅溝部ｄの軸方向における溝幅は、対向する外歯車状部１，１の端部の間隔となる。また、浅溝部ｄの底面は低歯車状部２の頂部を構成する部位となる。その浅溝部ｄの軸方向の略中間箇所に充填円周溝３が形成される〔図７（Ａ），（Ｂ）及び図８（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００２４】
該充填円周溝３の底面の位置は予め、外歯車状部１の歯底の位置よりも低く設定されている。該充填円周溝３も、切削加工により形成される。浅溝部ｄと充填円周溝３との成形順位は、浅溝部ｄが成形されてから充填円周溝３が成形されたり、その反対に充填円周溝３が成形されてから浅溝部ｄが成形されるもので、その順位は適宜に設定されて構わない。
【００２５】
次に、浅溝部ｄ及び充填円周溝３を形成済みの棒状ワークＡ0 に軸方向に沿ってダイスＢを通過させる〔図７（Ｃ），（Ｄ）及び図８（Ｃ）等参照〕。該ダイスＢの導入絞り部１１ａと成形部１１ｂとが、棒状ワークＡ0 の外周肉部を加工して外歯車状部１を成形する。その工程で、ダイスＢが浅溝部ｄ箇所を通過するときに低歯車状部２を成形する〔図７（Ｃ），（Ｄ）及び図８（Ｃ）参照〕。
【００２６】
この低歯車状部２の成形過程において、導入絞り部１１ａの各導入成形歯１１ａ1 ，１１ａ1 ，…が成形過程にある各低歯形状部２ａの幅方向両側に対して押圧力ｐ，ｐ，…を与える。そして、ダイスＢの導入成形歯１１ａ1 から成形歯１１ｂ1 に移行する間に、成形される低歯形状部２ａの幅方向両側箇所が前記押圧力ｐ，ｐ，…により、金属組織の肉が盛り上がるようにして塑性加工が行われ、低歯形状部２ａの頂部が偏平円弧状に形成され、凹み状頂部２ａ1 が成形されてゆく。
【００２７】
その低歯形状部２ａと凹み状頂部２ａ1 とがダイスＢにより次第に成形されてゆく状態が図１１（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）及び（Ｆ）に示されている。即ち、ダイスＢによる成形過程で導入絞り部１１ａから成形部１１ｂに移行する間に、棒状ワークＡ0 の浅溝部ｄ箇所は、各導入成形歯１１ａ1 ，１１ａ1 ，…により押圧される。
【００２８】
そのときの金属組織である肉部の逃げ場所が隣接する導入成形歯１１ａ1 ，１１ａ1 との間となり、低歯形状部２ａの成形が完了したときには、その幅方向両側箇所の肉の盛り上がりにより丁度，適当な形状，深さの凹み状頂部２ａ1 が形成されることになる〔図３（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００２９】
なお、前記外歯車状部１と低歯車状部２は、ダイスＢと棒状ワークＡ0 を相対的に軸方向に移動させる押し出し又は引抜き等の加工や、又図示しない転造ダイスにより棒状ワークＡ0 を回転させて加工する転造加工等により成形することができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、軸周方向に沿って形成された充填円周溝３と，該充填円周溝３の両側で対向する外歯車状部１，１と，その対向する少なくとも一方側の外歯車状部１端部に形成され各外歯形部１ａの歯幅と等しく且つ低く形成され，その頂部は凹み状頂部２ａ1 とした低歯車状部２とを有するインナーシャフトＡ1 と、前記外歯車状部１に噛み合う内歯車状部４と，注入孔５とを有するアウターシャフトＡ2 と、合成樹脂材６とからなり、前記アウターシャフトＡ2 の内歯車状部４と，インナーシャフトＡ1 の充填円周溝３と低歯車状部２との間に注入孔５を介して合成樹脂材６を充填してなるステアリングシャフトの連結構造としたことにより、極めて簡単な構造で連結箇所の耐久性を向上させることができ、さらに、加工が簡単にできる等の効果を奏する。
【００３１】
上記効果を詳述すると、インナーシャフトＡ1 における低歯車状部２は、その頂部が凹み状頂部２ａ1 に形成されており、インナーシャフトＡ1 の低歯車状部２とアウターシャフトＡ2 と外歯車状部１との間に充填される合成樹脂材６は、低歯車状部２の凹み状頂部２ａ1 にも入り込み、低歯車状部２と合成樹脂材６との食い付きにより、合成樹脂材６による固定性がより一層，良好にすることができるものである。
【００３２】
次に、請求項２の発明は、請求項１において、前記低歯車状部２の凹み状頂部２ａ1 は軸方向に直交して断面略円弧状としてなるステアリングシャフトの連結構造としたことにより、凹み状頂部２ａ1 はその成形性に優れたものであり、凹み状頂部２ａ1 への溶融した合成樹脂材６の流動性が良好であり、インナーシャフトＡ1 とアウターシャフトＡ2 との軸方向における固定性が安定する。
【００３３】
次に、請求項３の発明は、棒状ワークＡ0 の適宜の箇所に軸周方向に沿って所定幅の浅溝部ｄを形成し、次いで該浅溝部ｄ内に軸周方向に沿って充填円周溝３を形成し、次いで外歯形成部を有するダイスＢを前記棒状ワークＡ0 に通過させ、該棒状ワークＡ0 外周には外歯車状部１を成形し、浅溝部ｄには低歯車状部２を成形し、ダイスＢの通過により前記低歯車状部２を構成する各低歯形状部２ａの幅方向両側箇所に肉盛りが生じるようにしてインナーシャフトＡ1 を形成してなるステアリングシャフトの製造方法としたことにより、加工工程を最小限にすることができるものである。
【００３４】
上記効果を詳述すると、棒状ワークＡ0 には浅溝部ｄが形成され、且つ該浅溝部ｄ内に充填円周溝３を形成しているものであり、その浅溝部ｄの深さが低歯車状部２の頂部を構成する高さに形成しておけば、その内部に外歯車状部１を形成する外歯成形部１１を備えたダイスＢを棒状ワークＡ0 の軸方向に沿って貫通させることより、棒状ワークＡ0 に外歯車状部１を形成することができると同時に、その浅溝部ｄ箇所に低歯車状部２が形成され、その工程が一連の動作により行われるものである。そのために、極めて効率的な作業とすることができ、且つ作業後における仕上げ加工等も特に必要としないものである。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明を使用したステアリング装置の一部断面にした側面図
（Ｂ）は（Ａ）の要部縦断側面図
【図２】（Ａ）はインナーシャフトの要部斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大側面図
（Ｃ）はＸ1 ─Ｘ1 矢視断面図
【図３】（Ａ）は外歯車状部，低歯車状部及び充填円周溝箇所の拡大斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の要部正面図
【図４】（Ａ）はインナーシャフトとアウターシャフトとの連結構造を示す縦断側面図
（Ｂ）は（Ａ）のＸ2 ─Ｘ2 矢視断面図
（Ｃ）は（Ａ）のＸ3 ─Ｘ3 矢視断面図
（Ｄ）は（Ａ）のＸ4 ─Ｘ4 矢視断面図
【図５】（Ａ）は図４（Ａ）のＸ3 ─Ｘ3 矢視の要部拡大断面図
（Ｂ）は図４（Ａ）のＸ4 ─Ｘ4 矢視の要部拡大断面図
【図６】インナーシャフトとアウターシャフトとの連結箇所の要部拡大断面斜視図
【図７】（Ａ）は棒状ワークの斜視図
（Ｂ）は棒状ワークに浅溝部及び充填円周溝を形成した斜視図
（Ｃ）は浅溝部及び充填円周溝を形成した棒状ワークとダイスの斜視図
（Ｄ）は棒状ワークにダイスを通過させている状態の斜視図
【図８】（Ａ）は棒状ワークの拡大縦断側面図
（Ｂ）は棒状ワークに浅溝部及び充填円周溝を形成した拡大縦断側面図
（Ｃ）は棒状ワークにダイスを通過させている状態の拡大縦断側面図
【図９】（Ａ）はダイスの一部切除した斜視図
（Ｂ）はダイスの縦断側面図
【図１０】（Ａ）は図９（Ｂ）のＸ5 ─Ｘ5 矢視の要部拡大断面図
（Ｂ）は図９（Ｂ）のＸ6 ─Ｘ6 矢視の要部拡大断面図
（Ｃ）は図９（Ｂ）のＸ7 ─Ｘ7 矢視の要部拡大断面図
（Ｄ）は図９（Ｂ）のＸ8 ─Ｘ8 矢視の要部拡大断面図
【図１１】（Ａ）は棒状ワークにダイスにより外歯車状部が成形され始めた工程を示す要部拡大断面図
（Ｂ）は棒状ワークにダイスにより外歯車状部が成形された工程を示す要部拡大断面図
（Ｃ）は棒状ワークにダイスにより低歯車状部が成形され始めた工程を示す要部拡大断面図
（Ｄ）は棒状ワークにダイスにより低歯車状部とその凹み状頂部が成形され始めた工程を示す要部拡大断面図
（Ｅ）は棒状ワークにダイスにより低歯車状部とその凹み状頂部が成形されている工程を示す要部拡大断面図
（Ｆ）は棒状ワークにダイスにより低歯車状部に凹み状頂部の成形が完了した状態の工程を示す要部拡大断面図
【図１２】（Ａ）は別の実施例の凹み状頂部を有する低歯形状部の正面図
（Ｂ）は別の実施例の凹み状頂部を有する低歯形状部の正面図
【図１３】低歯形状部が一つのみとした実施例の要部拡大図
【符号の説明】
Ａ0 …棒状ワーク
Ａ1 …インナーシャフト
Ａ2 …アウターシャフト
Ｂ…ダイス
ｄ…浅溝部
１…外歯車状部
１ａ…外歯形部
２…低歯車状部
２ａ1 …凹み状頂部
３…充填円周溝
４…内歯車状部
５…注入孔
６…合成樹脂材
【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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【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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