JP2002145076A - 伸縮自在シャフトの結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インナーシャフトとアウターシャフトの両セ
レーション歯の間の隙間を大きくして、この隙間に充分
な量のグリースを保持すること。 【解決手段】 インナーシャフト１にアウターシャフト
２が回転不能に且つ軸方向摺動自在にセレーション嵌合
してある。このインナーシャフト２とアウターシャフト
２の何れか一方のセレーション歯３，４の歯末のタケが
従来より低く設定してある。また、インナーシャフト１
のセレーション歯３の成形加工時に、その先端部側のオ
ーバーピン径が基軸部側のオーバーピン径より小さく設
定してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のステアリ
ング装置等に用いる伸縮自在シャフトの結合構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車のステアリング装置には、運転者
の姿勢や体格に応じて、ステアリングシャフトの軸方向
長さを調整できるようにしたテレスコピック式ステアリ
ング装置がある。

【０００３】このようなテレスコピック式のステアリン
グシャフトでは、例えば、車輪側のギヤ等に自在継手等
を介して連結したインナーシャフトに、ステアリングホ
イールに自在継手等を介して連結したアウターシャフト
がセレーション嵌合してある。これにより、インナーシ
ャフトに対してアウターシャフトを軸方向に摺動して、
ステアリングシャフトの長さを調整できるようになって
いる。

【０００４】これら両シャフトをセレーション嵌合して
組み付けた際、両シャフトの摺動抵抗が製品によってバ
ラツキがあると共に、両シャフトに「ガタ」が生じると
いったことがあることから、一般的には、調整ネジ等に
よりアウターシャフトに対するインナーシャフトの径方
向の押圧力を調整して、両シャフトの摺動抵抗を調整す
ると共に、両シャフトの「ガタ」を防止するようにして
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した伸
縮自在シャフトの結合構造では、インナーシャフトの雄
セレーション歯と、アウターシャフトの雌セレーション
歯との間の隙間が比較的小さい。

【０００６】その結果、これら両セレーション歯の間の
隙間に、必ずしも充分な量のグリースを保持することが
できないといったことがある。

【０００７】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであって、インナーシャフトとアウターシャ
フトの両セレーション歯の間の隙間を大きくして、この
隙間に充分な量のグリースを保持することができる伸縮
自在シャフトの結合構造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】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る伸縮自在シャフトの結合構造は、イン
ナーシャフトにアウターシャフトを回転不能に且つ軸方
向摺動自在にセレーション嵌合した伸縮自在シャフトの
結合構造において、インナーシャフトとアウターシャフ
トの何れか一方のセレーション歯の歯末のタケを低く設
定するか、または、インナーシャフトのセレーション歯
の成形加工時に、その先端部側のオーバーピン径を基軸
部側のオーバーピン径より小さく設定したことを特徴と
する。

【０００９】このように、本発明によれば、第１には、
インナーシャフトとアウターシャフトの何れか一方のセ
レーション歯の歯末のタケが従来より低く設定してある
ため、インナーシャフトとアウターシャフトの両セレー
ション歯の間の隙間を大きくして、この隙間に充分な量
のグリースを保持することができ、ひいては、耐久性の
向上を図ることができると共に、セレーションの摺動性
能も向上することができる。

【００１０】また、第２には、インナーシャフトのセレ
ーション歯の成形加工時に、その先端部側のオーバーピ
ン径が基軸部側のオーバーピン径より小さく設定してあ
るため、シャフトの先端部側では、両セレーション歯の
間に、充分な量のグリースを保持できる大きさの隙間を
形成することができ、ひいては、耐久性の向上を図るこ
とができると共に、セレーションの摺動性能も向上する
ことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
伸縮自在シャフトの結合構造を図面を参照しつつ説明す
る。 （第１実施の形態）図１は、本発明の第１実施の形態に
係る伸縮自在シャフトの結合構造を適用した車両用ステ
アリングシャフトの縦断面図である。図２は、図１のＡ
−Ａ線に沿った横断面図である。図３は、両シャフトの
両セレーション歯の噛合状態を拡大して示す拡大断面図
である。

【００１２】図１および図２に示すように、中空のイン
ナーシャフト１に、中空のアウターシャフト２がセレー
ション嵌合してあり、図３にも示すように、インナーシ
ャフト１の外周面には、インボリュート雄セレーション
３が形成してあると共に、アウターシャフト２の内周面
には、インボリュート雌セレーション４が形成してあ
る。

【００１３】このインナーシャフト１の先端部には、後
述する調整ネジ８を通挿するための貫通孔５が形成して
ある。アウターシャフト２の先端部にも、この貫通孔５
に対応して、後述する調整ネジ８を通挿するための貫通
孔６が形成してある。なお、インナーシャフト１の先端
部には、軸方向に延在する４個の長孔７が周方向に等配
して形成してある。

【００１４】インナーシャフト１の内側には、インナー
シャフト１を径方向外方に拡径してアウターシャフト２
に押圧するための拡径部材Ｅが設けてある。この拡径部
材Ｅは、調整ネジ８を螺合するための雌ネジ孔を径方向
に有するナット部９と、調整ネジ８の先端部が当接して
押圧する板バネ部１０とからなっている。ナット部９
は、軸方向に延びる略四角柱状であり、その上の２個の
側縁９ａ，９ａがインナーシャフト１の内周面に接触し
て外方に押圧するようになっている。板バネ部１０は、
図１に示すように、軸方向に対向した一対の側壁１０
ａ，１０ａと、上側に凸状に湾曲して形成した湾曲部１
０ｂとからなり、全体として逆Ｍ字状に形成してある。
板バネ部１０は、その湾曲部１０ｂが調整ネジ８により
下向きに押圧されると、復元力を発生するようなバネ特
性を有している。これら側壁１０ａ，１０ａと湾曲部１
０ｂとの間の一対の折曲部１０ｃ，１０ｃは、図２に示
すように、その両端でインナーシャフト１の内周面を外
方に押圧するようになっている。

【００１５】なお、ナット部９の軸方向両側面は板バネ
部１０の両側壁１０ａ，１０ａの内面にそれぞれ接触し
ている。拡径部材Ｅは、個別に形成されたナット部９と
板バネ部１０をインナーシャフト１に組み込むときナッ
ト部９と板バネ部１０を組み合わせる構造、又はナット
部９と板バネ部１０を予め圧入又は加締め等で一体に形
成した構造とすることができる。

【００１６】このように構成してあるため、インナーシ
ャフト１にアウターシャフト２をセレーション嵌合して
組み付けた後、調整ネジ８を締め付けながら径方向内方
に移動すると、拡径部材Ｅのナット部９と板バネ部１０
との径方向の間隔が拡がり、その結果、図２に示すよう
に、ナット部９の上の２個の側縁９ａ，９ａ（押圧点）
と、板バネ部１０の折曲部１０ｃ，１０ｃの両端（押圧
点）で、インナーシャフト１をアウターシャフト２に対
して径方向外方に押圧する。したがって、この調整ネジ
８の締め付け力を調整することにより、アウターシャフ
ト２に対するインナーシャフト１の径方向の押圧力を調
整することができ、これにより、両シャフト１，２の摺
動抵抗を容易に調整できると共に、両シャフト１，２の
「ガタ」を確実に防止することができる。

【００１７】なお、板バネ部１０は、バネ特性を有して
いるため、調整ネジ８の締付トルクをわずかに増加する
だけで、板バネ部１０が変形することにより、調整ネジ
８の径方向進入量が増すので、調整ネジ８の締付回転角
の許容範囲を広くとることができる。また、調整ネジ８
の締付力を調整する際、４個の長孔７の存在によりイン
ナーシャフト１は、ナット部９の上の２個の側縁９ａ，
９ａ（押圧点）と、板バネ部１０の折曲部１０ｃ，１０
ｃの両端（押圧点）で径方向に拡がりやすくなり、調整
ネジ８の締付力を小さくして作業効率を向上することが
できる。さらに、インナーシャフト１とアウターシャフ
ト２のセレーション嵌合部は、少なくとも一方に表面硬
化処理（熱処理、ハードコーティング等）することによ
って、伸縮耐久性を向上することができる。

【００１８】本実施の形態では、上述したように、図３
に示すように、インナーシャフト１の外周面には、イン
ボリュート雄セレーション３が形成してあると共に、ア
ウターシャフト２の内周面には、インボリュート雌セレ
ーション４が形成してある。

【００１９】このインボリュートセレーションの標準的
な諸元は、ＪＩＳＢ１６０２で規定されている。基準ピ
ッチ円（ｄ０）に対して、歯末及び歯元のタケは、

【００２０】

【表１】 で表される。但し、ｍは、モジュールである。

【００２１】したがって、図３に示すように、穴の大径
（Ｄ１）と軸の大径（ｄ１）の差の１／２が隙間（ｃ
１）として形成され、穴の小径（Ｄ２）と軸の小径（ｄ
２）の差の１／２が隙間（ｃ２）として形成される。

【００２２】通常、この隙間（ｃ１，ｃ２）は、歯末と
歯元が干渉しないように設けられ、摺動用として用いる
場合、この隙間（ｃ１，ｃ２）は、グリース溜まりとな
り、油分を滲出して耐久性に寄与するが、従来、この隙
間（ｃ１，ｃ２）が比較的小さく、必ずしも充分な量の
グリースを保持することができないといったことがあ
る。

【００２３】本実施の形態では、図３に示すインナーシ
ャフト１及びアウターシャフト２のインボリュートセレ
ーション歯の歯形寸法に於いて、何れか一方の歯末のタ
ケを上記標準寸法（Ｈ２＝０．３ｍ、ｈ１＝０．５ｍ）
より低くして、小さい値に設定している。

【００２４】これによって、隙間（ｃ１，ｃ２）が大き
くなり、標準寸法のものよりも、より多くのグリースを
保持することができる。ひいては、耐久性の向上を図る
ことができると共に、セレーションの摺動性能も向上す
ることができる。

【００２５】具体的には、強度等の制約もあり、Ｈ２＝
０．１５〜０．２ｍ、ｈ１＝０．３〜０．４ｍが好適で
ある。

【００２６】また、切削加工では、加工工具の歯形寸法
を変えることにより、所要の歯末寸法を得ることがで
き、冷間成形加工では、セレーション下径寸法を変える
ことにより、所要の歯末寸法を得ることができる。この
ように、工具等の設定だけで、上記の隙間（ｃ１，ｃ
２）を得ることができ、特別な加工工程を追加する必要
がないため、安価である。 （第２実施の形態）図４は、本発明の第２実施の形態に
係る伸縮自在シャフトの結合構造を適用した車両用ステ
アリングシャフトの縦断面図である。図５は、図４に示
したインナーシャフトの加工説明図である。図６は、図
５のＡ部の拡大図である。図７は、図４に示したインナ
ーシャフトの拡大模式図である。図８は、図４のＢ−Ｂ
線に沿った拡大横断面図である。

【００２７】図４に示すように、インナーシャフト１
は、全体が中実であるが、その先端部には、有底孔１１
が形成してある。

【００２８】インナーシャフト１のインボリュート雄セ
レーション３の成形加工時、セレーションの精度は、オ
ーバーピン径（ＯＰＤ）で管理されるが、本実施の形態
では、先端部側（有底孔１１の箇所）のオーバーピン径
（ＯＰＤ）が基軸部側（中実の箇所）のオーバーピン径
（ＯＰＤ）より小さく設定してある。例えば、０．０２
〜０．０５ｍｍだけ小さく設定してあるのが好適であ
る。

【００２９】具体的には、図５に示すように、インナー
シャフト１のセレーション歯を加工する際に、インナー
シャフト１の内径（有底孔１１の内径、ｄｓ）と、芯金
１２の外径（ｄｍ）との関係に於いて、 △＝ｄｓ−ｄｍ＞０ となり、隙間（△）が存在するように寸法設定されてい
る。

【００３０】図５に示すように、上式の関係で、芯金１
２を内径（ｄｓ）内に挿入し、この状態でセレーション
加工具１３に押し込んでセレーション歯形成形加工を行
う。

【００３１】有底孔１１の外周面のセレーション部（Ｌ
ｂ）は、薄肉であるため、加工具１３の成形抵抗によっ
て、隙間（△）分だけ縮径された状態で歯形加工され
る。加工が終了した段階では、セレーション部（Ｌｂ）
は、図６に示すように、段差（Ｓ）だけ縮径した寸法と
なっている。

【００３２】以上から、先端部側（有底孔１１の箇所）
のセレーション部（Ｌｂ）は、基軸部側（中実の箇所）
のセレーション部よりも、段差（Ｓ）だけ縮径して形成
される。

【００３３】このように縮径したセレーション部（Ｌ
ｂ）を有するインナーシャフト１内に、図４に示した拡
径部材Ｅを装着して、インナーシャフト１をアウターシ
ャフト２内にセレーション嵌合する。次いで、図７に示
すように、調整ネジ８によてインナーシャウト１を拡径
して所要の摺動力或いは回転方向ガタが得られるように
セットする。

【００３４】図７に示すように、縮径した先端部側（有
底孔１１の箇所）のセレーション部（Ｌｂ）は、拡径部
材Ｅの展張作用により、Ｌ２〜Ｌ３の領域でオーバーピ
ン径（ＯＰＤ）が大きくなっており、アウターシャフト
２の雌セレーション４と密接し、回転方向ガタのない状
態となっている。

【００３５】一方、縮径した先端部側（有底孔１１の箇
所）のセレーション部（Ｌｂ）は、２個のＬ１の領域に
おいては、長孔７が存在しないため、展張作用の影響を
受けず、縮径した状態のオーバーピン径（ＯＰＤ）が維
持される。

【００３６】したがって、２個のＬ１の領域は、Ｌ２〜
Ｌ３の領域に対して凹んだ関係となり、図８に示すよう
に、アウターシャフト２の雌セレーション４との間で隙
間状態となり、両セレーション歯の歯面間に隙間（ｃ）
が形成される。よって、この隙間（ｃ）に、充分な量の
グリースを保持することができ、ひいては、耐久性の向
上を図ることができると共に、セレーションの摺動性能
も向上することができる。

【００３７】また、インナーシャフトのセレーション成
形時に於いて、芯金１２の寸法（ｄｍ）を変えるだけ
で、縮径したセレーション部（Ｌｂ）を形成することが
でき、油溝等の切削加工も不要にでき、製造コストを低
減できる。

【００３８】さらに、図１に示す中空のインナーシャフ
ト１に対しても、芯金を２段にすることで同様の径加工
をすることができる。

【００３９】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１には、インナーシャフトとアウターシャフトの何れ
か一方のセレーション歯の歯末のタケが従来より低く設
定してあるため、インナーシャフトとアウターシャフト
の両セレーション歯の間の隙間を大きくして、この隙間
に充分な量のグリースを保持することができ、ひいて
は、耐久性の向上を図ることができると共に、セレーシ
ョンの摺動性能も向上することができる。

【００４１】また、第２には、インナーシャフトのセレ
ーション歯の成形加工時に、その先端部側のオーバーピ
ン径が基軸部側のオーバーピン径より小さく設定してあ
るため、シャフトの先端部側では、両セレーション歯の
間に、充分な量のグリースを保持できる大きさの隙間を
形成することができ、ひいては、耐久性の向上を図るこ
とができると共に、セレーションの摺動性能も向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る伸縮自在シャフ
トの結合構造を適用した車両用ステアリングシャフトの
縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。

【図３】両シャフトの両セレーション歯の噛合状態を拡
大して示す拡大断面図である。

【図４】本発明の第２実施の形態に係る伸縮自在シャフ
トの結合構造を適用した車両用ステアリングシャフトの
縦断面図である。

【図５】図４に示したインナーシャフトの加工説明図で
ある。

【図６】図５のＡ部の拡大図である。

【図７】図４に示したインナーシャフトの拡大模式図で
ある。

【図８】図４のＢ−Ｂ線に沿った拡大横断面図である。

【符号の説明】

１ インナーシャフト ２ アウターシャフト ３ 雄セレーション ４ 雌セレーション ５ 貫通孔 ６ 貫通孔 ７ 長孔 ８ 調整ネジ ９ ナット部 １０ 板バネ部 １１ 有底孔 １２ 芯金 １３ 加工具 Ｅ 拡径部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 栄 群馬県前橋市総社町一丁目８番１号 日本 精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3D030 DD73 DD77 DD78 DF01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インナーシャフトにアウターシャフトを回
   転不能に且つ軸方向摺動自在にセレーション嵌合した伸
   縮自在シャフトの結合構造において、 インナーシャフトとアウターシャフトの何れか一方のセ
   レーション歯の歯末のタケを低く設定するか、または、 インナーシャフトのセレーション歯の成形加工時に、そ
   の先端部側のオーバーピン径を基軸部側のオーバーピン
   径より小さく設定したことを特徴とする伸縮自在シャフ
   トの結合構造。