JP2013137064A - 接続シャフト、ステアリングシャフト及び、接続シャフトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連結相手シャフトとの接続部において該連結相手シャフトに対して軸方向に挿入した挿入部の挿入許容部に対する軸方向の摺動抵抗を低減して長期に亘って軸方向に滑らかにスライドすることができつつ、挿入部の周方向のクリアランスを除去することで優れた嵌合状態で挿入することができる接続シャフト、及び、該接続シャフトと上記連結相手シャフトで構成されるステアリングシャフト、並びに、接続シャフトの製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】接続相手シャフト５０と軸方向に直列に接続したときの接続部分８０に、該接続相手シャフト５０に対して軸方向にスライド可能な嵌合状態で挿入される挿入部１１を形成した接続シャフト１０であって、前記挿入部１１の周面１１Ａに、該周面１１Ａの厚み方向に貫通する貫通孔１３を形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、接続相手シャフトに対して軸方向に直列に接続したときの接続部分に、該接続相手シャフトに対して軸方向に挿入可能な挿入部を形成した接続シャフト、及び、接続シャフトと接続相手シャフトとのそれぞれをアッパーシャフトとロアーシャフトのいずれかとして構成した車両用のステアリングシャフト、並びに、接続シャフトの製造方法に関する。

車両の操舵機構部に備えたステアリングシャフトは、互いに直列に接続するアッパーシャフトとロアーシャフトとで構成され、アッパーシャフトの軸方くにおけるステアリングホイールと反対側の下部と、ロアーシャフトの軸方向の上部とを接続する接続部分を構成している。

アッパーシャフトとロアーシャフトとの接続部分は、該アッパーシャフトと該ロアーシャフトのうち、いずれか一方の側を筒状の挿入部で構成するとともに、上記一方の側とは他方の側を、挿入部の挿入を許容する筒状の挿入許容部で構成している。

また、挿入部の外周面には、外周スプラインを形成し、挿入許容部の内周面には、内周スプラインを形成し、挿入部を挿入許容部に挿入したとき、これら外周スプラインと内周スプラインとは、アッパーシャフトとロアーシャフトとを軸回りに互いに回転不能に係合した状態となる。

なお、外周スプラインと内周スプラインとは、例えば、いずれも軸方向に沿って直線状に形成された凹部と凸部とを周方向に交互に複数配置した構成で構成することができる。

上述した構成により、接続部分は、挿入部を挿入許容部に挿入したとき、挿入部と挿入許容部とがスプライン嵌合した構成となる。
ここで挿入部と挿入許容部とがスプライン嵌合した状態において、外周スプラインと内周スプラインと間のクリアランス（隙間）が大きな状態で遊嵌している場合には、車両走行中にステアリングホイール側にガタが伝わるおそれがあり、安定した走行に支障を来たすことや、回転方向誤差が大きくなるといった問題が生じることになる。

このため、挿入部を挿入許容部に挿入した状態において、挿入部と挿入許容部とがしっかりとスプライン嵌合していることが重要となる。

ところで、車両の操舵機構部には、運転者が車両を運転するに際して運転者の体格に応じて最適なステアリングホイールの位置を得るために、ステアリングシャフトには、アッパーシャフトとロアーシャフトとの接続部分を摺動自在に接続したテレスコピックタイプのステアリングシャフトが採用されているものがある。

上述したように、テレスコピックタイプのステアリングシャフトは、滑らかなテレスコ動作を実現するために、アッパーシャフトとロアーシャフトの接続部分には、次の２つの特性が要求される。
１つ目は、アッパーシャフトとロアーシャフトの接続部分は、挿入部の外周面と挿入許容部の内周面との軸方向における摺動抵抗を抑制して滑らかに伸縮するという特性である。

２つ目は、アッパーシャフトとロアーシャフトの接続部分は、上述したように、車両走行時にステアリングホイール上にガタが伝わることのない適切な嵌合具合でスプライン嵌合しているという特性である。

上述したような双方の特性を満たす嵌合状態で挿入部を挿入許容部に対してスプライン嵌合するために、従来では、接続部において挿入部の外周面と挿入許容部の内周面との間に樹脂などの潤滑剤を注入し、挿入部の外周面と挿入許容部の内周面との間に潤滑剤を介在させた構成としていた。特許文献１における「伸縮軸」もその一つである。

特許文献１における伸縮軸は、スプライン嵌合される凸軸（挿入部）と筒軸（挿入許容部）との少なくともいずれか一方のスプライン部に対して、潤滑剤として用いられる二硫化モリブテンを含む溶剤により薄膜を形成した構成である。

これにより、接続部は、スプライン嵌合している挿入部と挿入許容部とのクリアランスを低減させるとともに、軸方向の摺動抵抗を低減させて円滑に伸縮自在な構成を実現していた。

しかし、特許文献１における伸縮軸などのように、挿入部の外周面と挿入許容部の内周面との間に樹脂などの潤滑剤を介在させた従来の接続部の構成の場合、接続部において挿入部を挿入許容部に挿入する際に、挿入部の外周面と挿入許容部の内周面との間に樹脂などの潤滑剤を注入するなどの手間を要するという課題を有していた。

また、従来の接続部のように、挿入部の外周面と挿入許容部の内周面との間に樹脂などの潤滑剤を介在させた構成の場合、接続部分が軸方向へ伸縮を繰り返すことにより潤滑剤により形成した薄膜が磨耗による劣化したり、剥離したりするという課題も有していた。

特開２０００−９１４８号公報

そこでこの発明は、連結相手シャフトとの接続部分において該連結相手シャフトに対して軸方向に挿入した挿入部の挿入許容部に対する軸方向の摺動抵抗を低減して長期に亘って軸方向に滑らかにスライドすることができつつ、挿入部の周方向のクリアランスを除去することで優れた嵌合状態で挿入することができる接続シャフト、及び、該接続シャフトと上記連結相手シャフトで構成されるステアリングシャフト、並びに、接続シャフトの製造方法の提供を目的とする。

本発明は、接続相手シャフトと軸方向に直列に接続したときの接続部分に、該接続相手シャフトに対して軸方向にスライド可能な嵌合状態で挿入される挿入部を形成した接続シャフトであって、前記挿入部の周面に、該周面の厚み方向に貫通する貫通孔を形成したことを特徴とする。

上述した構成によれば、前記挿入部の周面に貫通孔を形成することにより、例えば、挿入部を形成する際に、パイプ材を所望の径に縮径したことに伴って該挿入部の内部に残留する残留応力を開放することができる。

これにより、挿入部の軸方向において、特に貫通孔を形成した部分の径を、該部分に貫通孔を形成していない場合と比較して大径とすることができる。

よって、接続シャフトは、接続相手シャフトに対して軸方向にスライド可能な嵌合状態で挿入することができつつ、且つ、挿入部を接続相手シャフトに挿入した状態において該接続相手シャフトに対しての周方向のクリアランスを解消することができ、ガタつくことなく優れた嵌合状態で挿入することができる。

前記貫通孔は、前記挿入部の周面に１箇所に限らず、前記挿入部の軸方向、及び、周方向のうち少なくともいずれかの方向において、複数箇所に亘って形成してもよい。

さらに、前記貫通孔は、例えば、軸方向よりも周方向に長い形状、周方向よりも軸方向に長い形状、或いは、螺旋状など軸方向に対して所定のリード角を有した形状、又は、円形状、楕円形状、或いは多角形状で形成するなど、挿入部の強度を確保することができる範囲であれば前記挿入部の周面に対して所望の形状、大きさで形成することができる。

また、前記貫通孔は、前記挿入部の周面における所定箇所と、該所定箇所と中心軸を隔てて対向する対向箇所に形成することが好ましい。
このように、貫通孔を前記挿入部の周面における前記所定箇所と前記対向箇所とに形成することにより、挿入部の周方向において少なくとも２つの貫通孔を離間した位置に配置することができるため、周方向全体の残留応力を効率的に開放することができ、周方向全体を確実に大径とすることができる。

またこの発明は、上述した接続シャフトを、上部にステアリングホイールが取り付けられるアッパーシャフトと、該アッパーシャフトの下部に接続するロアーシャフトとのうち、いずれか一方のシャフトで構成し、上述した接続相手シャフトを、前記アッパーシャフトと前記ロアーシャフトとのうち、前記一方のシャフトとは他方のシャフトで構成し、前記他方のシャフトにおける前記一方のシャフトとの接続部分に前記挿入部の挿入を許容する筒状の挿入許容部を構成し、前記挿入部に係合する係合部を、前記挿入許容部の内周面に形成するとともに、前記係合部に係合する被係合部を、前記一方のシャフトと前記他方のシャフトとを軸方向回りに回転不能に且つ軸方向へスライド自在に前記挿入部の外周面に形成したステアリングシャフトであることを特徴とする。

上述した構成により、本発明のステアリングシャフトは、ステアリングホイールの軸方向の位置を調節できるテレスコピックタイプのステアリングシャフトとして用いるに際して、上述したように、アッパーシャフトとロアシャフトとのうち、いずれか一方のシャフトを、前記挿入部の周面に、該周面の厚み方向に貫通する貫通孔を形成した接続シャフトで構成しているため、挿入許容部に挿入部を挿入した状態において、挿入部の外周面と挿入許容部の内周面との周方向のクリアランスを解消し、周方向においてガタつくことを防ぐことができる。

従って、本発明のステアリングシャフトは、テレスコピックタイプのステアリングシャフトとして滑らかなテレスコ動作を実現することができ、且つ、車両走行中にステアリングホイール側にガタが伝わることがなく、回転方向誤差のない安定、且つ快適な走行を実現するができる。

ここで、本発明のステアリングシャフトは、貫通孔を形成していない挿入部を有する接続シャフトをアッパーシャフト、又はロアシャフトとして備えた既存のステアリングシャフトにおいて、前記挿入部と前記挿入許容部との周方向のガタつきを防ぐために前記挿入部の周面に、貫通孔を追加工により形成したものも含む。

また、前記係合部は、前記一方のシャフトと前記他方のシャフトとを軸方向回りに回転不能に、且つ軸方向へスライド自在に前記被係合部に対して係合する構成であれば、その形状は限定しない。例えば、前記係合部は、前記被係合部に対して係合する係合凹部（雌スプライン部）と係合凸部（雄スプライン部）とで構成することができる。この場合、係合凹部と係合凸部とは、いずれも軸方向に沿って直線状に形成し、それぞれ前記挿入部の周方向に交互に配置した構成することができる。

前記被係合部は、前記一方のシャフトと前記他方のシャフトとを軸方向回りに回転不能に、且つ軸方向へスライド自在に前記係合部に係合される構成であれば、その形状は限定しない。例えば、前記被係合部は、前記係合部に対して係合する係合凹部（雌スプライン部）と係合凸部（雄スプライン部）とで構成することができる。この場合、係合凹部と係合凸部とは、いずれも軸方向に沿って直線状に形成し、それぞれ前記挿入部の周方向に交互に配置した構成することができる。

この発明の態様として、前記貫通孔を軸方向に長い長孔形状により形成することができる。
上述したように、挿入部の軸方向において、貫通孔を形成した部分の径を、貫通孔を形成していない場合と比較して大径とすることができる。このため、前記貫通孔を軸方向に長い長孔形状により形成することによって、周方向長さが長い同じ大きさの貫通孔と比較して挿入部の強度を確保することができるとともに、挿入部の軸方向において長孔形状をした貫通孔の長手方向の全長に亘る、挿入部の広い範囲を効率的に大径化することができる。

よって、ステアリングシャフトのアッパーシャフトとロアーシャフトとの接続部分における強度を確保しつつ、挿入部の外周面と挿入許容部の内周面との周方向のクリアランスを解消し、挿入部を挿入許容部に対して周方向においてガタつくことのない嵌合状態で挿入することができる。

またこの発明の態様として、前記接続部分を伸長させた状態において、前記貫通孔を前記挿入部の軸方向における、前記挿入許容部と重複する重複部分に形成することができる。

前記貫通孔を、前記接続部分を伸長させた状態において、前記挿入部の軸方向における前記重複部分に形成することで、前記挿入部を前記挿入許容部に対して軸方向にスライドさせた際において、軸方向における摺動抵抗を安定させることができ、接続部分を円滑に伸縮させることができる。

詳しくは、貫通孔を、例えば、前記接続部分を伸長させた状態において、前記挿入部の軸方向における前記挿入許容部と重複していない部分に形成した場合、挿入部の軸方向において貫通孔を形成することによって大径となった部分と、貫通孔を形成せずに大径となっていない部分との境界部分が、挿入許容部に対して挿入状態から抜出した状態、或いは、抜出した状態から挿入状態となる際に、挿入部の挿入許容部に対する軸方向の摺動抵抗が大きく変動する。

これに対して、上述したように、前記接続部分を伸長させた状態において、前記貫通孔を前記重複部分に形成することで、前記接続部分が伸縮するに伴って、挿入部の外周面と挿入許容部の内周面との摺動抵抗が変動することがないため、接続部分を円滑に伸縮させることができる。

またこの発明は、接続相手シャフトと軸方向に直列に接続したときの接続部分に、該接続相手シャフトに対して軸方向にスライド可能な接続状態で挿入される挿入部を形成した接続シャフトの製造方法であって、前記接続シャフトに加工する前のパイプ材における前記挿入部に相当する挿入部相当部分を、前記挿入許容部に挿入可能な外径となるまで縮径加工して挿入部として形成する縮径工程と、前記縮径工程によって前記挿入部の内部に残留した残留応力を開放するよう前記挿入部の周面に、該周面を厚み方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程とを行うことを特徴とする。

縮径工程の後で行う貫通孔形成工程において、前記挿入部の周面に、該周面を厚み方向に貫通する貫通孔を形成することにより、前記縮径工程によって前記挿入部の内部に残留した残留応力を開放することができる。

これにより、挿入部の軸方向において貫通部を形成した部分を大径とすることができる。

従って、接続相手シャフトに対して挿入部を軸方向に円滑にスライド可能な接続状態で挿入することができつつ、且つ、挿入部を接続相手シャフトに挿入した状態において該接続相手シャフトに対しての周方向のクリアランスを解消することができ、ガタつくことなく優れた嵌合状態で挿入することができる接続シャフトを製造することができる。

この発明によれば、連結相手シャフトとの接続部分において該連結相手シャフトに対して軸方向に挿入した挿入部の挿入許容部に対する軸方向の摺動抵抗を低減して長期に亘って軸方向に滑らかにスライドすることができつつ、挿入部の周方向のクリアランスを除去することで優れた嵌合状態で挿入することができる接続シャフト、及び、該接続シャフトと上記連結相手シャフトで構成されるステアリングシャフト、並びに、接続シャフトの製造方法を提供することができる。

ステアリングシャフトの一部の構成説明図。 アッパーシャフトとロアーシャフトとの接続部分の外観図。 アッパーシャフトとロアーシャフトとの接続部分の構成説明図。 ロアーシャフトの製造方法の説明図。 ロアーシャフトを製造する様子を説明する説明図。 ロアーシャフトを製造する様子を説明する説明図。 ステアリングシャフトの作用説明図。 他の実施形態のロアーシャフトの構成説明図。 他の実施形態のロアーシャフトの構成説明図。 他の実施形態のステアリングシャフトの構成説明図。 本実施形態のステアリングシャフトを備えた操舵機構部の概略図。

この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
本実施形態におけるステアリングシャフト１は、図１１に示すように車両の操舵機構部１００に組み込まれ、図１乃至図３に示すように、いずれも円筒状のシャフト（中空パイプ）で形成したアッパーシャフト５０とロアーシャフト１０とで構成している。アッパーシャフト５０とロアーシャフト１０との接続部分には、互いに直列に接続する接続部８０を構成している。
図１は、本実施形態におけるステアリングシャフト１の要部を示す外観図である。図２は、アッパーシャフト５０とロアーシャフト１０との接続部８０の外観図であり、詳しくは、アッパーシャフト５０の後述する挿入許容部５１と、ロアーシャフト１０の後述する挿入部１１とを軸方向Ｘに沿って対向配置させた状態を示す外観図である。

図３は、アッパーシャフト５０とロアーシャフト１０との主に接続部８０の構成説明図であり、詳しくは、図３（ａ）は、アッパーシャフト５０の一部を軸方向Ｘに沿った断面で示した一部断面図であり、図３（ｂ）は、ステアリングシャフト１を図３（ａ）に示した状態から軸方向Ｘ回りに９０度回転させたときのアッパーシャフト５０、及びロアーシャフト１０の一部を軸方向Ｘに沿った断面で示した一部断面図であり、図３（ｃ）は、接続部８０が伸長状態における図３（ａ）に対応する主に接続部８０の断面図を示している。図３（ｄ）は、図３（ａ）のロアーシャフト１０のＡ−Ａ線断面図を示している。

図１１は、本実施形態におけるステアリングシャフト１をテレスコピックタイプのステアリングシャフトとして組み込んだ操舵機構部１００の概略図である。なお、図１１中の符号１０１はステアリングホイールであり、符号１０２はステアリングコラムであり、符号１１０はジョイントである。

図１１に示すように、アッパーシャフト５０は、軸方向Ｘの上部にステアリングホイール１０１に取り付けるステアリングホイール取付部５６を備えている。図１中、符号５６ａはねじ部であり、符号５６ｂはセレーション部である。ステアリングホイール取付部５６の下部には、ステアリングコラム１０２に、内包したステアリングシャフト１を回転自在に保持する軸受け（図示せず）を外嵌する環状凹部５８を形成している。なお、アッパーシャフト５０の軸方向Ｘにおけるセレーション部５６ｂと環状凹部５８との間には、第１テーパ部５７ａを形成している。

アッパーシャフト５０の下部には、接続部８０の一部としてロアーシャフト１０と接続するための円筒状の挿入許容部５１を形成している。環状凹部５８と挿入許容部５１との間には、上方から下方へ向けて順に第２テーパ部５７ｂ、大径部５５、逆テ―パ部５４を配置している。
なお、大径部５５の周面には、軸方向Ｘに長尺なキーロック用の長孔５５ａを形成している。

挿入許容部５１の内周面５１Ａｉには、周方向に内周凹部５２ａと内周凸部５２ｂとを周方向に沿って交互に複数配置した内周スプライン５２を形成している。
内周凹部５２ａは、軸方向Ｘに沿って直線状に形成した凹部であり、内周凸部５２ｂは、軸方向Ｘに沿って直線状に形成した凸部である。

一方、ロアーシャフト１０は、軸方向Ｘの上部から下方へ挿入部１１、胴部１５、ヨーク接続部１６をこの順で配置した構成である。
胴部１５は、挿入部１１よりも小径に形成し、ヨーク接続部１６の下端部には、ジョイントの構成部品としてのヨーク１１０ａが溶接により一体に接続される（図４（ｅ）参照）。

挿入部１１は、接続部８０の一部として構成し、円筒状の挿入許容部５１に嵌合状態で挿入可能な外径を有し、挿入部１１の外周面１１Ａｏには、周方向に外周凹部１２ａと外周凸部１２ｂとを周方向に沿って交互に配設した外周スプライン１２を形成している。挿入許容部５１の内周スプライン５２と挿入部１１の外周スプライン１２とは、挿入部１１を挿入許容部５１に挿入したとき、軸方向Ｘに挿脱自在に周方向に係合する。

また、挿入部１１における周面１１Ａにおける所定部位は、該周面１１Ａを厚み方向に貫通する、すなわち挿入部１１の外周面１１Ａｏと内周面との間を貫通する貫通孔１３を形成している。

貫通孔１３は、図３（ｄ）に示すように、挿入部１１において周方向の所定部位と、該所定部位に中心軸を隔てて対向する所定の対向部位との合計２箇所にそれぞれ同一形状、大きさで形成している。

２箇所の貫通孔１３は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、いずれも所定の外周凸部１２ｂ上に、軸方向Ｘに沿って形成し、挿入部１１の軸方向Ｘにおける先端部分（図３（ａ）中の挿入部１１の上部）を除いた部分から中間部にかけての部分に長尺に形成している。
すなわち、貫通孔１３は、挿入部１１の周方向長さよりも軸方向Ｘの長さが長い長孔形状に形成している。

さらに、貫通孔１３は、図３（ｃ）に示すように、接続部８０が伸長した状態において、該接続部８０の長さ方向の全長に亘る部分が、挿入部１１の外周スプライン１２における、該外周スプライン１２と挿入許容部５１の内周スプライン５２とが軸方向Ｘにおいて重複する重複部分８１に収まるよう、該重複部分８１と軸方向Ｘにおいて一致する部分に形成している。

また、挿入部１１は、該挿入部１１を形成する過程において、後述する縮径工程を行うことによって該挿入部１１の内部に残留応力が残留するが、上述したように、挿入部１１の周面１１Ａに貫通孔１３を形成することで、挿入部１１の内部に残留する残留応力が開放されるため、挿入部１１の軸方向Ｘにおける貫通孔１３を形成した部分を歪開放部１７に設定する（図４（ｅ）参照）。

一方、挿入部１１の軸方向Ｘにおける貫通孔１３を形成していない部分は、後述する縮径工程を行うことによって該挿入部１１の内部に残留した残留応力が開放されずに残留した状態となるため、挿入部１１の軸方向Ｘにおける貫通孔１３を形成していない部分を歪残留部１８に設定する（図４（ｅ）参照）。

続いて、アッパーシャフト５０とロアーシャフト１０とのうち、特に、ロアーシャフト１０の製造方法について図４乃至図６を用いて以下説明する。
なお、図４は、ロアーシャフト１０を製造する際の各工程と、各工程前後のロアーシャフト１０の形態を模式的に示した説明図である。図５は、後述する縮径工程の様子を説明する説明図である。図６は、後述する外周スプライン形成工程の様子を示す説明図である。

図４（ａ）に示すように、ロアーシャフト１０の中で最も大径のヨーク接続部１６の径に相当する外径を有するとともに、ロアーシャフト１０と軸方向Ｘの長さが同じ円筒状のパイプ材２０を用意する。

ロアーシャフト１０は、パイプ材２０に対して、縮径工程、外周スプライン形成工程、切削工程、貫通孔形成工程をこの順で経ることにより製造する。
詳しくは、縮径工程では、円筒状のパイプ材２０を、図５に示すような金型３１，３２を用いてプレス成形により縮径することで図４（ｂ）に示すような第１中間加工物２１として作製する。

金型は、固定型３２と固定型３２に対して上下方向に可動する可動型３１とで構成し、可動型３１の内部と固定型３２の内部には、いずれも円柱の内部空間３１Ａ，３２Ａを形成しているが、可動型３１の内部空間３１Ａは、固定型３２の内部空間３２Ａと比較して小径に形成している。

より詳しくは、縮径工程では、下側に配置した固定型３２によってパイプ材２０のヨーク接続部相当部分１６Ｔを内部空間３２Ａに嵌装し、その状態で可動型３１を降下させることで、円筒状パイプの軸方向Ｘにおける固定型３２に対して上方に突出した突出部分を縮径することができる。

上述した縮径工程により、パイプ材２０のヨーク接続部相当部分１６Ｔを除く部分（図４（ａ）中のパイプ材２０の右側部分）を、挿入部１１の外径に相当する外径にまで縮径した縮径部２５として形成することができる。
なお、縮径工程は、上述したプレス成形による加工に限らず、例えば、押出し加工、スウェージング加工などの縮径加工であれば特に限定しないが、上述した縮径加工により、縮径部２５には残留応力が残留することになる。

続いて行う外周スプライン形成工程では、第１中間加工物２１に対して押出し加工工程を行うことにより、第１中間加工物２１を、外周面に外周スプライン１２を備えた図４（ｃ）に示すような第２中間加工物２２として形成する。

押出し加工工程では、図６（ａ）に示すように、第１中間加工物２１の縮径部２５よりも僅かに小径に形成し、縮径部２５を押し出し可能なダイス孔３５を内部に有したダイス３４を用いる。ダイス孔３５の内周面には、それぞれダイス孔３５の軸方向に沿って直線状に形成した凹部３５ａと凸部３５ｂとを周方向に複数配設している。凹部３５ａと凸部３５ｂとは、外周スプライン１２における外周凹部１２ａと外周凸部１２ｂとの配列ピッチと同一のピッチで配置している。

外周スプライン形成工程では、第１中間加工物２１の縮径部２５を、ダイス孔３５に押し込むことで縮径部２５の外周面を塑性加工し、図４（ｃ）に示す第２中間加工物２２のように、該縮径部２５の外周面に、外周凹部１２ａと外周凸部１２ｂとを備えた外周スプライン１２を形成する。

続いて行う切削工程では、第２中間加工物２２を、図４（ｄ）に示すような第３中間加工物２３として加工する工程である。

詳しくは、第２中間加工物２２における縮径部２５の軸方向Ｘの基部に位置する胴部相当部分１５Ｔの外周面を、胴部相当部分１５Ｔに対して先端側の挿入部相当部分１１Ｔの外径よりも小径になるよう切削して、胴部相当部分１５Ｔを胴部１５として作製する。

さらに、切削工程では、挿入部相当部分１１Ｔの軸方向Ｘの先端外周部（図４（ｃ）中の第２中間加工物２２の右側）に対して面取り加工を施して、図４（ｄ）に示すように、該先端外周部に面取り部２６を形成している。
上述した切削工程により、第２中間加工物２２における挿入部相当部分１１Ｔを、挿入部１１として形成することができる。

上述した切削工程により形成した第３中間加工物２３は、切削工程の前に行った縮径加工によって内部に残留応力が残留した状態のままである。そこで、続いて行う貫通孔形成工程では、第３中間加工物２３に残留する残留応力を開放するよう挿入部１１の周面１１Ａに、該周面１１Ａを厚み方向に貫通する貫通孔１３を形成する工程である。

詳しくは、第３中間加工物２３の挿入部１１の外周スプライン１２において周方向に形成した複数の外周凸部１２ｂのうち所定の外周凸部１２ｂにおいて、例えば、ドリルなどの切削工具を用いて該外周凸部１２ｂの幅よりも小径の貫通孔を穿孔する第１切削工程と、さらにその状態で軸方向Ｘに沿って例えば、エンドミルなどの切削工具をスライドさせる第２切削工程とを行うことで細長い長孔形状の貫通孔１３を形成することができる。

以上によりロアーシャフト１０を構成することができる。
なお、詳述しないが、図４（ｅ）に示すように、貫通孔形成工程の後にヨーク接続部１６に対してヨーク１１０ａを溶接により一体に接続するなどの加工を行うとともに、外周スプライン形成工程の後に第３中間加工物２３に対して浸炭窒化焼入れを施す焼入れ工程を適宜行う。

上述したステアリングシャフト１は、以下のような作用効果を奏することができる。
ロアーシャフト１０は、該ロアーシャフト１０に加工する前のパイプ材２０に対して縮径部２５を形成する縮径工程の後に、貫通孔形成工程を行うことにより製造される。

すなわち、貫通孔形成工程において、第３中間加工物２３の挿入部１１の周面１１Ａに、貫通孔１３を形成することにより、挿入部１１の軸方向Ｘにおける貫通孔１３を形成した部分に、該部分の内部に残留した残留応力を開放する歪開放部１７を形成することができる。

これにより、挿入部１１の軸方向Ｘにおける歪開放部１７における径を、挿入部１１の軸方向Ｘにおいて貫通孔１３を形成していない歪残留部１８の径と比較して僅かに拡大することができる。

詳しくは、挿入部１１の周面１１Ａに貫通孔１３を形成していない歪残留部１８においては、図７（ａ）中のＸ２部拡大図に示すように、径方向におけるガタつきの要因となるクリアランス（隙間）Δｔが残留するおそれがある。加えて、図７（ｂ）中のＸ３部拡大図に示すように、接続部８０の周方向において、すなわち、挿入許容部５１の内周スプライン５２と挿入部１１の外周スプライン１２との間において、僅かなクリアランスΔｔが残留するおそれがあり、この場合、このクリアランスによって生じる周方向のガタつきがステアリングホイール１０１に伝わることになる。

これに対して、挿入部１１の周面１１Ａに貫通孔１３を形成した部分に相当する歪開放部１７においては、貫通孔１３を形成することによって、歪が開放されることで該歪開放部１７の径を僅かに拡大することができる。

これにより、歪開放部１７においては、図７（ａ）中のＸ１部拡大図に示すように、接続部８０の径方向における挿入許容部５１の内周スプライン５２と挿入部１１の外周スプライン１２との間のクリアランスを解消することができる。加えて、図７（ｃ）中のＸ４部拡大図に示すように、接続部８０の周方向において、挿入許容部５１の内周スプライン５２と挿入部１１の外周スプライン１２との間クリアランスを解消することができる。このため、ロアーシャフト１０は、挿入部１１を、挿入許容部５１に対して軸方向Ｘへスライド自在に、且つ、軸方向Ｘ回りに相対回転不能に優れた嵌合状態で挿入することができる。

従って、本実施形態のステアリングシャフト１は、テレスコピックタイプのステアリングシャフトとして滑らかなテレスコ動作を実現することができ、且つ、車両走行中にステアリングホイール側にガタが伝わることがなく、回転方向誤差のない安定、且つ快適な走行を実現するができる。

さらに、本実施形態のステアリングシャフト１は、従来のステアリングシャフトのように、挿入部の外周と挿入許容部の内周のうち、いずれか一方の表面に樹脂を射出成形などによって形成し、挿入部の外周面と挿入許容部５１の内周面との間に樹脂を介在させた構成と異なり、樹脂を射出成形により注入する手間を要しない。

すなわち、本実施形態のステアリングシャフト１は、前記挿入部１１の周面１１Ａを、ドリルなどの工具を用いて穿孔するなどの簡易な切削加工によって容易に貫通孔１３を形成するだけで、結果的に挿入許容部５１と挿入部１１との間のクリアランスを解消することができる。

さらに、本実施形態のステアリングシャフト１は、ロアーシャフト１０における挿入部１１の周面１１Ａに、前記貫通孔１３を形成した構成であるため、ステアリングシャフト１の接続部８０の伸縮を繰り返しても樹脂のように磨耗したり剥離したりすることがなく、長期に亘ってスムーズに伸縮させることができる。

さらにまた、上述したように、前記貫通孔１３を挿入部１１の周方向よりも軸方向Ｘに長い長孔形状により形成することにより、例えば、挿入部１１において周方向の長さが長い形状で形成した貫通孔と比較して、挿入部１１の強度を確保しつつ挿入部１１の軸方向Ｘにおいて貫通孔１３の長手方向の全長に亘る部分を効率的に大径化することができる。
すなわち、挿入部１１の強度を確保しつつ、挿入部１１の軸方向Ｘにおいて歪開放部１７の占める部分を増やすことができる。

換言すると、前記貫通孔１３を挿入部１１の周方向よりも軸方向Ｘに長い長孔形状により形成することによって、貫通孔１３の周方向の長さを短く形成できる分、挿入部１１の強度を確保することができる。しかも、前記貫通孔１３を挿入部１１の軸方向Ｘにおいて長尺に形成することによって、挿入部１１の軸方向の広い範囲に亘って、挿入部１１の径を大きくすることができ、結果的に挿入許容部５１の内周スプライン５２と挿入部１１の外周スプライン１２との間のクリアンスを解消できるという貫通孔１３を形成することによるメリットを得ることができる。

また、上述したように、図３（ｃ）に示すように、接続部８０を伸長させた状態において、貫通孔１３を挿入部１１の軸方向Ｘにおける、挿入許容部５１と重複する重複部分８１に形成することにより、接続部８０を伸長している状態（図３（ｃ）中の実線で示した挿入部１１参照）、或いは、収縮している状態（図３（ｃ）中の仮想線で示した挿入部１１参照）に関わらず、該接続部８０を伸縮させる間、貫通孔１３の長さ方向全体を、常に挿入部１１の軸方向Ｘにおいて前記重複部分８１に留めておくことができる。

これにより、挿入部１１を挿入許容部５１に対して軸方向Ｘにスライドさせた際において、軸方向Ｘにおける摺動抵抗を安定させることができ、接続部８０を円滑に伸縮させることができる。

詳しくは、挿入部１１の軸方向Ｘにおいて貫通孔１３を形成した部分（歪開放部１７）と、貫通孔１３を形成していない部分（歪残留部１８）との境界部分８３（図７（ａ）参照）は、貫通孔１３を形成することにより大径となる部分と、貫通孔１３を形成しないで大径とならない部分との境界部分に相当するため、挿入部１１の軸方向Ｘにおいて径が変化する部分となる。

このため、仮に、接続部８０が伸縮するに伴って、挿入部１１の軸方向Ｘにおける前記境界部分８３が、挿入許容部５１に対して挿入状態から抜出した状態、或いは、抜出した状態から挿入状態となった際には、挿入部１１の挿入許容部５１に対する軸方向Ｘの摺動抵抗が大きく変動することになる。

これに対して、上述したように、接続部８０を最大限まで伸長させた状態において、貫通孔１３を挿入部１１の軸方向Ｘにおける、挿入許容部５１と重複する重複部分８１に形成することにより、図３（ｃ）に示すように、接続部８０を伸縮させている間、常に、貫通孔１３を形成した部分全体を、常に挿入部１１の軸方向Ｘにおいて前記重複部分８１に位置させることができる。このため、接続部８０が伸縮する間、挿入部１１の軸方向Ｘにおける前記境界部分８３が、常に挿入許容部５１に挿入された状態とすることができる。
従って、接続部８０を伸縮する際に、挿入部１１の挿入許容部５１に対する摺動抵抗が変動することがないため、接続部８０を円滑に伸縮させることができる。

この発明の構成と、上述した実施形態との対応において、
接続相手シャフトは、アッパーシャフト５０に対応し、
接続シャフトは、ロアーシャフト１０に対応し、
係合部は、外周スプライン１２に対応し、
被係合部は、内周スプライン５２に対応し、
接続部分は接続部８０に対応するもこの発明は、上述した実施形態に限らず、その他にも様々な実施形態で形成することができる。

具体的には、本発明のステアリングシャフト１は、上述したロアーシャフト１０のように、貫通孔１３を外周スプライン１２における外周凸部１２ｂに形成するに限らず、図８（ａ），（ｂ）に示すように、外周凹部１２ａに形成してもよい。
すなわち、本実施形態のロアーシャフト１０Ａは、貫通孔１３を外周凹部１２ａに沿って形成している。

このように、貫通孔１３を外周凹部１２ａに沿って形成することで、外周凹部１２ａにおける挿入部１１の厚みは、外周凸部１２ｂにおける挿入部１１の厚みと比較して薄肉であるため、容易に貫通孔１３を形成することができるというメリットを有する。
勿論、挿入部１１に複数の貫通孔１３を形成する場合、外周スプライン１２における外周凸部１２ｂと外周凹部１２ａとの双方に形成してもよく、また、貫通孔１３は、外周凸部１２ｂや外周凹部１２ａの幅よりも幅大に形成するなどして貫通孔１３の周方向において外周凸部１２ｂや外周凹部１２ａ跨って形成してもよい。

また、他の実施形態におけるロアーシャフト１０Ｂは、図９（ａ），（ｂ）に示すように、貫通孔１３を挿入部１１の周面において軸方向Ｘにおいて所定間隔を隔てて外周凸部１２ｂごとに２つ配置し、合計４つ形成している。このように、貫通孔１３は、挿入部１１の周面において強度を確保できる範囲で軸方向Ｘにおいて複数形成してもよい。

さらにまた、他のステアリングシャフト１Ｓとして、アッパーシャフト５０Ｓ側の接続部８０Ｓを挿入部５１１で形成するとともに、ロアーシャフト１０側の接続部８０Ｓを挿入許容部１５１として構成してもよい。すなわち、アッパーシャフト５０Ｓ側に形成した挿入部１１の周面５１１Ａにおいて貫通孔１３を形成している。

上述したように、本発明のロアーシャフト、アッパーシャフト、ステアリングシャフトは、上述した実施形態の構成に限定せず、また、本発明のロアーシャフトの製造方法は、上述した製造方法に限定せずに様々な製造方法で製造することができる。

例えば、外周スプライン形成工程では、上述した押出し加工に限らず、例えば、第１中間加工物２１の縮径部２５の外周面に形成する外周スプライン１２を、転造加工など他の加工方法によって形成してもよい。

このように、転造加工によって縮径部２５の外周面に外周スプライン１２を形成する場合には、図６（ｂ）に示すように、軸方向Ｘに沿って直線状に形成した凹部３７ａと凸部３７ｂとを周方向に複数配設した外周面を有する少なくとも１本の転造ローラ３７を、縮径部２５の側方に並列配置する。その状態で転造ローラ３７を縮径部２５の外周面に押圧しながら軸回りに自転しながら公転することで、縮径部２５の外周面に外周スプライン１２を形成することができる。

また、貫通孔形成工程では、上述したステアリングシャフト１のように、貫通孔１３を、周方向における所定箇所と、該所定箇所に中心軸を隔てて対向する対向箇所との２箇所に形成しているが、１箇所ずつ形成しても、２箇所同時に形成してもよい。

貫通孔１３を本実施形態のロアーシャフト１０のように、挿入部１１の周方向における所定箇所と、対向箇所との２箇所に形成している場合には、第１切削工程において一気に切削工具を所定箇所と対向箇所との２箇所に貫通させて、第２切削工程においてこのように２箇所に貫通した状態の切削工具を軸方向Ｘにスライドさせることで、貫通孔１３を２箇所同時に形成することができる。

その他にも、本実施形態のロアーシャフト１０の製造方法は、貫通孔形成工程を切削工程の前に行うなどしてもよく、上述した製造方法に限定しない。

１…ステアリングシャフト
１０…ロアーシャフト
１１…挿入部
１１Ａ…挿入部の周面
１１Ａｏ…挿入部の外周面
１１Ｔ…挿入部相当部分
１２…外周スプライン
１３…貫通孔
２０…パイプ材
２５…縮径部
５０…アッパーシャフト
５１…挿入許容部
５１Ａｉ…挿入許容部の内周面
５２…内周スプライン
８０…接続部
８１…重複部分
Ｘ…軸方向

Claims (5)

1. 接続相手シャフトと軸方向に直列に接続したときの接続部分に、該接続相手シャフトに対して軸方向にスライド可能な嵌合状態で挿入される挿入部を形成した接続シャフトであって、
   前記挿入部の周面に、該周面の厚み方向に貫通する貫通孔を形成した
   接続シャフト。
2. 請求項１に記載の接続シャフトを、
   上部にステアリングホイールが取り付けられるアッパーシャフトと、該アッパーシャフトの下部に接続するロアーシャフトとのうち、いずれか一方のシャフトで構成し、
   請求項１に記載の接続相手シャフトを、
   前記アッパーシャフトと前記ロアーシャフトとのうち、前記一方のシャフトとは他方のシャフトで構成し、
   前記他方のシャフトにおける前記一方のシャフトとの接続部分に前記挿入部の挿入を許容する筒状の挿入許容部を構成し、
   前記挿入部に係合する係合部を、
   前記挿入許容部の内周面に形成するとともに、
   前記係合部に係合する被係合部を、
   前記一方のシャフトと前記他方のシャフトとを軸方向回りに回転不能に且つ軸方向へスライド自在に前記挿入部の外周面に形成した
   ステアリングシャフト。
3. 前記貫通孔を軸方向に長い長孔形状により形成した
   請求項２に記載のステアリングシャフト。
4. 前記貫通孔を前記挿入部の軸方向において前記挿入許容部と重複する重複部分に形成した
   請求項２、又は、３に記載のステアリングシャフト。
5. 接続相手シャフトと軸方向に直列に接続したときの接続部分に、該接続相手シャフトに対して軸方向回りに回転不能であるとともに、周方向にスライド可能な接続状態で挿入される挿入部を形成した接続シャフトの製造方法であって、
   前記接続シャフトに加工する前のパイプ材における前記挿入部に相当する挿入部相当部分を、前記挿入許容部に挿入可能な外径となるまで縮径加工して縮径部として形成する縮径工程と、
   前記縮径工程によって前記挿入部の内部に残留した残留応力を開放するよう前記縮径部の周面に、該周面を厚み方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程とを行う
   接続シャフトの製造方法。

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