JP2004066970A

JP2004066970A - ステアリングシャフト及びその製造方法

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Publication number: JP2004066970A
Application number: JP2002229327A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Imai; 今井　雅之
Original assignee: Yamada Seisakusho KK
Current assignee: Yamada Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-06
Also published as: JP3814235B2

Abstract

【課題】内スプライン部が形成されたアウターシャフトと、樹脂による被覆が設けられた外スプライン部を有するインナーシャフトとからなる伸縮自在なステアリングシャフトにおいて、その樹脂被覆部を強固なものとし、且つスプラインの摺動性を良好にすること。
【解決手段】内スプライン部２を有するアウターシャフトＡと、外スプライン部４と，外スプライン部４に形成された樹脂被覆部５とを有するインナーシャフトＢとからなること。前記樹脂被覆部５は、外スプライン部４の各外歯４ａ，４ａ，…を被覆する外歯被覆部５ａ，５ａ，…を内スプライン部２の大きさとほぼ同等又は大きく形成し、該外歯被覆部５ａの幅方向両側面には押圧手段を介して形成された押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１が形成されること。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内スプライン部が形成されたアウターシャフトと、樹脂による被覆が設けられた外スプライン部を有するインナーシャフトとからなる伸縮自在なステアリングシャフトにおいてその樹脂被覆部を強固なものとし、且つスプラインの摺動性を良好なものとしたステアリングシャフト及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステアリングシャフトにおいて、２本のシャフトがスプライン構造により連結され、ハンドル位置を軸方向に伸縮させてテレスコ調整できるようにしたものがある。これは、インナーシャフトに外スプライン部が形成され、アウターシャフトには内スプライン部が形成されたものである。そのインナーシャフトの外スプライン部には、樹脂による層状の被覆部が形成されたものがある。
【０００３】
この外スプライン部に形成された樹脂被覆部は、アウターシャフトの内スプライン部との係合を確実なものとするとともに、その内スプライン部と外スプライン部との相互の摺動性を良好にするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような外スプライン部に樹脂被覆部を形成したタイプのものでは、アウターシャフトの内スプライン部に挿入したり、又は金型を用いて外スプライン部の表面に樹脂を注入するようにして、樹脂被覆部を形成するものがある。そして、その外スプライン部に形成された樹脂被覆部はアウターシャフトの内スプライン部に対して縮小的に形成され、アウターシャフトの内スプライン部と適宜隙間が存在して、外スプライン部と内スプライン部とを係合させる。
【０００５】
このようなステアリングシャフトにおける外スプライン部と内スプライン部との係合では、前記隙間は初期状態では、適正なものであるが、前記樹脂被覆部は軸回転方向に対して、その初期状態の前記樹脂被覆部には、内スプライン部の歯面当接により、へたりを生じ、その隙間が時間経過とともに次第に大きく形成されるものである。そのために、スプラインの嵌合隙間が回転作動させることによって、変化し、その拡大された隙間によって、ステアリング操作フィーリングを損なうおそれがある。
【０００６】
【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，研究を行った結果、本発明を、インナーシャフトとアウターシャフトとからなるステアリングシャフトにおいて、前記インナーシャフトＢの外スプライン部５を被覆する樹脂部は、各外歯を被覆する樹脂部の幅方向両側面には押圧手段を介して形成された凹み状面部が設けられてなるステアリングシャフト及びその製造方法としたことにより、その樹脂被覆部を強固なものとし、且つスプラインの摺動性を良好なものとし、上記課題を解決したものである。
【０００７】
【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。まず、本発明のステアリングシャフトの構成はアウターシャフトＡとインナーシャフトＢとからなる。このステアリングシャフトは、図１（Ａ）に示すように、ハンドル位置を軸方向に調整するもので、いわゆるテレスコ調整できるように伸縮自在なスプライン連結部が設けられている。そのアウターシャフトＡの管本体１は、軸方向において内周側に内スプライン部２が形成されている。該内スプライン部２は、多数の内歯形２ａ，２ａ，…から構成される。
【０００８】
次に、インナーシャフトＢは、図１（Ｂ）に示すように、軸本体３と外スプライン部４とから構成されている。該外スプライン部４は、軸方向に沿ってその適宜の長さになるように、スプラインに非成形領域が形成され、該非成形領域により、前記外スプライン部４は、複数に分離されている。具体的には、その外スプライン部４は、インナーシャフトの軸端部から短い先端の外スプライン部４が形成されている。また、外スプライン部４も多数の外歯形４ａ，４ａ，…から構成される。
【０００９】
また、その先端の外スプライン部４に対して、適宜に間隔をおいて少し長めの中間に位置する外スプライン部４が形成されている。さらにその中間に位置する外スプライン部４と適宜の間隔をおいて３番目の外スプライン部４が形成されている。アウターシャフトＡとインナーシャフトＢとが、内スプライン部２と、樹脂被覆部５が形成された外スプライン部４を介して摺動自在に係合される。前記樹脂被覆部５は、その中間位置の外スプライン部４に樹脂層が被覆された状態で形成されている。
【００１０】
具体的には、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、外スプライン部４の各外歯形４ａ，４ａ，…に、樹脂被覆部５により各外歯被覆部５ａ，５ａ，…が形成される。該外歯被覆部５ａは、各外歯形４ａの周囲を層状に被覆している。すなわち、外歯被覆部５ａは外歯形４ａを心材とし、該外歯形４ａの外周を被覆し、実質的に外歯形４ａ，４ａ，…と同等の役目をなし、前記アウターシャフトＡの内歯形２ａ，２ａ，…と係合する。
【００１１】
そのインナーシャフトＢの樹脂被覆部５は、その外スプライン部４の歯形に対応した歯型を有する金型１０にて成形される。この金型１０によって形成されたスプラインの樹脂被覆部５の歯形は、アウターシャフトＡの内スプライン部２の歯形とほぼ同等の大きさ又は僅かに大きい形状となっている。この樹脂被覆部５を有するインナーシャフトＢがアウターシャフトＡに挿入され、スプラインにより係合される。
【００１２】
インナーシャフトＢの樹脂被覆部５の成形が最も良好に行われた場合は、スプラインの樹脂被覆部５がアウターシャフトＡの内スプライン部２の大きさとほぼ同等又は僅かに大きいものである。その樹脂被覆部５の適正な外歯被覆部５ａ，５ａ，…の形状は、アウターシャフトＡの内スプライン部２に対してその接触する箇所に隙間が全く生じないものであることが好ましいが、必ずしもこのような完全な密着状の接触ではなく、樹脂被覆部５と内スプライン部２とが係合した場合に特に、支障のない範囲であれば、多少の隙間が生じてもかまわない。但し、その隙間は、インナーシャフトＢとアウターシャフトＡとの嵌合隙間であって、テレスコ調整時の隙間ではない。
【００１３】
次に、樹脂被覆部５の各外歯被覆部５ａの幅方向に押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１が形成されている。この押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１は、前記アウターシャフトＡの内スプライン部２と、インナーシャフトＢとがスプライン係合した状態で、軸回転方向に相対的に左右両方向の捩じり荷重が与えられる。その捩じり荷重によって、アウターシャフトＡの内スプライン部２の内歯形２ａ，２ａ，…の歯面により、樹脂被覆部５の外歯被覆部５ａ，５ａ，…の幅方向両側面が押圧され、その押圧により外歯被覆部５ａの幅方向両側に押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１が形成される〔図３（Ｂ），（Ｃ）及び図４の小矢印群は荷重を示す〕。
【００１４】
その押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１は、外歯被覆部５ａの幅方向両側箇所が圧縮されて成形されたもので、外歯被覆部５ａの幅方向両側面に段差面５ａ_２を介して外歯被覆部５ａの幅方向が僅かに狭くなるような凹んだ面が形成される。前記段差面５ａ_２は、外歯被覆部５ａの幅方向両側が押圧されて圧縮される部分と、非圧縮部分との境目であり、その段差面５ａ_２は緩やかに傾斜する面となる。すなわち、外歯被覆部５ａは、幅方向両側の段差面５ａ_２，５ａ_２を介して、内スプライン部２との摺動歯面を圧縮部分とし、歯先，歯底面を非圧縮部分としたものである。
【００１５】
このようにして、樹脂被覆部５の各外歯被覆部５ａにおける押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１を内スプライン部２の各内歯形２ａの歯面と合わせることができ、その係合接触面を面接触にすることができ、ひいては、安定したトルク伝達ができる。そのために、前記外歯被覆部５ａの歯面は、他の樹脂被覆部５よりも、圧縮により加工硬化させることができる。そして、内スプライン部２と樹脂被覆部５の歯面との係合接触が安定し、軸回転力を確実に伝達することができ、操舵フィーリングを向上させることができる。また、この圧縮による押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１が樹脂被覆部５の歯面に設けられたことで、アウターシャフトＡの内スプライン部２とインナーシャフトＢの樹脂被覆部５との係合隙間が初期状態から長期に亘ってほぼ一定にすることができ、適宜安定して設定することができる。
【００１６】
その外歯被覆部５ａの押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１は、図５に示すように、内スプライン部２の各内歯形２ａ，２ａ，…との間に適宜の隙間ｓを成形することができる。その隙間ｓにグリス等の潤滑剤ｇを注入又は塗布することで、歯面間の潤滑剤の量が十分にでき、また長期に亘って良好に軸方向摺動をすることができる。前記押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１は、図４に示すように、圧縮応力により、樹脂を構成する繊維質がさらに密に寄り合い、加工硬化を生じ、耐磨耗性を高めることができ、耐久性を向上させることができる。
【００１７】
次に、樹脂被覆部５に押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１を形成する工程について説明する。まず、インナーシャフトＢの外スプライン部４に樹脂被覆部５を形成する。このときには、図６（Ａ）に示すように、専用の金型１０が使用される。金型１０の内スプライン型は、外スプライン部４より一回り大きいものである。その金型により成形される樹脂被覆部５の外スプライン歯形形状は、アウターシャフトＡの内スプライン部２とほぼ同等又は僅かに大きく形成される。
【００１８】
アウターシャフトＡの内スプライン部２とインナーシャフトＢの樹脂被覆部５とは、隙間がないように係合する状態とする。しかし、その隙間が全く存在しないということではなく、部分的に隙間が生じる場合もあるが、このようなものも、係合状態に含まれる。すなわち、樹脂被覆部５の成形において、外スプライン部４の各歯形に均一に被覆されず、ところどころに被覆厚さのバラツキが生じることがあるが、このような場合であっても、隙間の無い箇所がアウターシャフトＡとインナーシャフトＢの回転伝達に寄与することになる。
【００１９】
そして、樹脂被覆部５を設けた外スプライン部４と、内スプライン部２との係合状態から、図６（Ｂ）に示すように、インナーシャフトＢとアウターシャフトＡとを相対的に軸周方向に捩じり、その捩じりによる荷重を外歯被覆部５ａに与えることで、樹脂被覆部５の各外歯被覆部５ａに押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１が形成されるものである〔図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）参照〕。該押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１は、内スプライン部２の歯形面を押して、その歯面形状を樹脂被覆部５に圧縮成形するので、歯面の接触を面当たり或いは面接触とすることができる。
【００２０】
このようにして、外スプライン部４に形成した樹脂被覆部５に押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１が形成されると、該押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１と、内スプライン部２との間には、適正なクリアランスが形成されるので、このクリアランス部分にグリース等の潤滑剤ｇが均一に充填されることができ、しかも長期に亘って潤滑剤が保持できることになる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、内スプライン部２を有するアウターシャフトＡと、外スプライン部４と，外スプライン部４に形成された樹脂被覆部５とを有するインナーシャフトＢとからなり、前記樹脂被覆部５は、外スプライン部４の各外歯形４ａ，４ａ，…を被覆する外歯被覆部５ａ，５ａ，…を形成し、該外歯被覆部５ａの幅方向両側面には押圧手段を介して形成された押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１が形成されてなるステアリングシャフトとしたことにより、樹脂層による被覆が設けられた外スプライン部４を有するインナーシャフトＢとからなる伸縮自在なステアリングシャフトにおいて、その樹脂被覆部５を強固なものとし、前記外歯被覆部５ａの押圧凹み面５ａ_１と、内スプライン部２の各内歯形２ａ，２ａ，…との間の適宜の隙間ｓを初期状態から長期に亘ってほぼ一定とし、且つスプラインの摺動性を良好なものすることができる。
【００２２】
上記効果を詳述すると、スプラインにおける樹脂被覆部５を内スプライン部２に対して、軸周方向に捩じり荷重を加えることで、外歯被覆部５ａの幅方向に押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１が形成される。この押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１は、樹脂が圧縮されることにより、押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１が加工硬化し、耐磨耗性を向上させることができる。また、外歯被覆部５ａの押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１において形成された箇所は、アウターシャフトＡの内スプライン部２と係合した状態において、隙間ｓが生じることになり、しかも前記押圧凹み面５ａ_１が初期状態で既に加工硬化されているので、内歯形２ａから押圧されてもほとんど変形することなく、前記隙間ｓは初期状態から長期に亘ってほぼ一定に維持することができる。またその隙間ｓには、グリース等の潤滑剤ｇが溜まり易いものにでき、長期に亘ってこの良好な摺動性を維持することができ、ひいては、ステアリング操作のフィーリングを良好に維持できる。
【００２３】
請求項２の発明はインナーシャフトＢの外スプライン部４に樹脂にて被覆する樹脂被覆部５を形成し、該樹脂被覆部５を形成したインナーシャフトＢをほぼ同等の内スプライン部２に挿入し、前記樹脂被覆部５と内スプライン部２とを軸周方向に相対的に回転させ、前記樹脂被覆部５による各外歯被覆部５ａの幅方向両側面に前記内スプライン部２の各内歯形２ａの押圧により押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１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、アウターシャフトＡとインナーシャフトＢとを相対的に軸周方向に回転させ、樹脂被覆部５に捩じり荷重を与えるのみで、外歯被覆部５ａの幅方向両側に押圧凹み面５ａ_１，５ａ_１を形成することができるもので、特別な装置や治具が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明が装着されたステアリング装置の一部切除した側面図
（Ｂ）はインナーシャフトの一部切除した要部側面図
（Ｃ）は（Ｂ）のＸ−Ｘ矢視断面図
【図２】（Ａ）は外スプライン部の拡大断面図
（Ｂ）は外スプライン部の斜視図
【図３】（Ａ）はアウターシャフトにて外歯被覆部に押圧凹み面を形成しようとする工程図
（Ｂ）は外歯被覆部の幅方向一方の面に押圧凹み面が形成された工程図
（Ｃ）の外歯被覆部の幅方向の両面に押圧凹み面が形成された工程図
【図４】外歯被覆部の押圧凹み面が硬化した状態の作用図
【図５】押圧凹み面にグリースが溜まっている状態図
【図６】（Ａ）は外スプライン部に金型にて樹脂被覆部が形成される工程図
（Ｂ）はアウターシャフトとインナーシャフトとを相互に回転させて外歯被覆部の幅方向両面に押圧凹み面を形成する工程図
【符号の説明】
Ａ…アウターシャフト
Ｂ…インナーシャフト
２…内スプライン部
４…外スプライン部
４ａ…外歯形
５…樹脂被覆部
５ａ…外歯被覆部
５ａ_１…押圧凹み面

Claims

内スプライン部を有するアウターシャフトと、外スプライン部と，外スプライン部に形成された樹脂被覆部とを有するインナーシャフトとからなり、前記樹脂被覆部は、外スプライン部の各外歯形を被覆する外歯被覆部を内スプライン部の大きさとほぼ同等又は大きく形成し、該外歯被覆部の幅方向両側面には押圧手段を介して形成された押圧凹み面が形成されてなることを特徴とするステアリングシャフト。
インナーシャフトの外スプライン部に樹脂にて被覆する樹脂被覆部を形成し、該樹脂被覆部を形成したインナーシャフトをほぼ同等の内スプライン部に挿入し、前記樹脂被覆部と内スプライン部とを軸周方向に相対的に回転させ、前記樹脂被覆部による各外歯被覆部の幅方向両側面に前記内スプライン部の各内歯形の押圧により押圧凹み面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。