JP2017166648A

JP2017166648A - 伸縮自在シャフトの製造方法

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Publication number: JP2017166648A
Application number: JP2016054578A
Authority: JP
Inventors: 誠一森山; Seiichi Moriyama
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: JP6746988B2

Abstract

【課題】雄軸の雄スプライン部と雌軸の雌スプライン部との係合部の回転方向のがたつきを小さく抑えられる構造を採用した場合にも、前記雄軸と前記雌軸とを安定して摺動させる事ができる構造を実現する。【解決手段】インナシャフト９ａの外周面のうち、軸方向一端縁から雄スプライン部３８を介して、小径軸部３３の軸方向一端寄り部分にかけての部分にコーティング層５９を設ける。又、軸方向一端がインナシャフト９ａの軸方向一端面に開口すると共に、幅方向両端がスプライン形成部３１の外周面の円周方向に開口しているスリット３５を設ける。前記スリット３５は冷却しながら前記コーティング層で覆われた前記雄軸に加工される。【選択図】図１

Description

この発明に係る伸縮自在シャフトは、例えば自動車の操舵装置を構成する中間シャフトとして使用される。

自動車のステアリング装置として従来から、図１１に記載する様な構造のものが知られている。このステアリング装置は、ステアリングホイール１が、ステアリングシャフト２の後端部に固定されている。又、これと共に、このステアリングシャフト２の前端部が、１対の自在継手３ａ、３ｂ及び中間シャフト４を介して、ステアリングギヤユニット５を構成する入力軸６の基端部に接続されている。更に、前記ステアリングギヤユニット５に内蔵されるラックアンドピニオン機構により左右１対のタイロッド７、７を押し引きして、左右１対の操舵輪に、前記ステアリングホイール１の操作量に応じた舵角を付与する様に構成されている。

この様なステアリング装置に組み込まれる前記中間シャフト４は、例えば、走行時に自動車から入力される振動が、前記ステアリングホイール１に伝わる事を防止する（吸収する）為、或いは、前記中間シャフト４を、全長を縮めた状態で車体に組み込む為に、伸縮式のものが使用されている。

図１２は、特許文献１に記載された伸縮式の中間シャフト４の構造を示している。この中間シャフト４は、軸方向一端部（前端部であって、図１２の左端部。組み付け状態でアウタチューブ１０側の端部）の外周面に雄スプライン部８が形成されたインナシャフト９と、内周面にこの雄スプライン部８とスプライン係合可能な雌スプライン部１２が形成された円管状のアウタチューブ１０とから成る。そして、前記雄スプライン部８と前記雌スプライン部１２とをスプライン係合する事で、前記インナシャフト９と前記アウタチューブ１０とを、トルク伝達可能、且つ、全長を伸縮自在な状態に組み合わせている。

又、図１２に示す構造の場合、前記インナシャフト９を、後側（前後方向とは、車体の前後方向を言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）に配置すると共に、前記アウタチューブ１０を前側に配置している。又、前記インナシャフト９の軸方向他端部には、前記両自在継手３ａ、３ｂのうちの後側に配置された自在継手３ａを構成する第一のヨーク１１が外嵌固定（圧入）されている。一方、前記アウタチューブ１０の軸方向一端部には、前記両自在継手３ａ、３ｂのうちの前側に配置された自在継手３ｂを構成する第二のヨーク１３が外嵌固定（圧入）されている。
尚、前記インナシャフト９と前記第一のヨーク１１との結合、或いは、前記アウタチューブ１０と前記第二のヨーク１３との結合は、溶接により行う事もできる。又、後述する実施の形態の構造の様に、インナシャフトを前側に、アウタチューブを後側に配置する構造を採用する事もできる。

上述の様な構成を有する中間シャフト４の様に、前記インナシャフト９と前記アウタチューブ１０とをトルク伝達可能、且つ、軸方向の伸縮（摺動）可能に組み合わせた伸縮軸は、回転方向のがたつきが小さく、且つ、伸縮時の摺動抵抗が小さい事が要求される。この為に、従来から、前記インナシャフト９の雄スプライン部８の外周面に、ポリアミド樹脂等の摩擦係数が低い合成樹脂製のコーティング層を設けると共に、前記雄スプライン部８と前記雌スプライン部１２とを締め代を持たせた状態で係合させる事が行われている。但し、この様な構造の場合、前記インナシャフト９のうち、前記コーティング層を設けた部分の径方向に関する剛性が高いと、前記締め代に対する摺動抵抗（摺動荷重）の変動が敏感になってしまい、前記アウタチューブ１０に対する前記インナシャフト９の摺動を、安定させる事が難しくなる可能性がある。この様な問題は、前記がたつきを十分に抑える為に前記締め代を大きくするほど顕著になる。

特開２０１５−２１５９６号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、雄軸の雄スプライン部と雌軸の雌スプライン部との係合部の回転方向のがたつきを小さく抑えられる構造を採用した場合にも、前記雄軸と前記雌軸とを安定して摺動させる事ができる伸縮自在シャフトの構造を実現するものである。

本発明の伸縮自在シャフトは、雄軸と、コーティング層と、雌軸とを備えている。
このうちの雄軸は、軸方向一端部の外周面に雄スプライン部が形成されている。
前記コーティング層は、前記雄スプライン部の外周面を覆う状態で設けられている。
前記雌軸は、内周面に雌スプライン部が形成されている。
そして、前記雄スプライン部と前記雌スプライン部とを、前記コーティング層を介してスプライン係合させる事により、前記雄軸と前記雌軸とが、トルク伝達可能、且つ、全長を伸縮可能な状態に組み合わされている。
特に本発明の伸縮自在シャフトに於いては、前記雄軸は、該雄軸の軸方向一端部の外周面、及び、該雄軸の軸方向一端面に開口したスリットを有している。
そして、このスリットの内側に、弾性部材が設けられている。
そして、このスリットは冷却しながら前記コーティング層で覆われた前記雄軸に加工される。

上述した様な構成を有する本発明の伸縮自在シャフトの場合、雄軸の雄スプライン部の外周面を覆う状態でコーティング層を設けている。又、これと共に、前記雄軸に、この雄軸の軸方向一端部の外周面、及び、この雄軸の軸方向一端面に開口したスリットを形成している。この為、この雄軸の雄スプライン部が形成された部分のうちの少なくとも前記スリットが形成された部分の径方向の剛性を適度に小さくできる。従って、前記雄軸の雄スプライン部と雌軸の雌スプライン部との係合部の回転方向のがたつきを防止する為に、この係合部に締め代を持たせた場合でも、この締め代に対する摺動抵抗（摺動荷重）の変動を鈍感にでき、前記雄軸の前記雌軸に対する摺動を安定させる事ができる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、両端部に十軸式自在継手を装着した中間シャフトを示す、部分切断側面図。同じく、スリットの内側に板ばねが設けられた状態のインナシャフトの軸方向中間部から軸方向一端部を示す斜視図。同じく、インナシャフトの軸方向中間部から軸方向一端部を示す側面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）。同じく、板ばねの１例を示す平面図（ａ）と、（ａ）の下側から見た側面図（ｂ）。同じく、板ばねの別例を示す図４と同様の図。同じく、板ばねの別例を示す図４と同様の図。同じく、板ばねの別例を示す図４と同様の図。同じく、スリットの内側に板ばねが設けられた状態のインナシャフトの軸方向中間部から軸方向一端部を示す側面図（ａ）と、（ａ）に示すインナシャフトのうち、雄スプライン部が形成された部分の径方向に関する剛性を軸方向位置との関係で示す線図（ｂ）。本発明の実施の形態の第２例を示す、スリットの内側に板ばねが設けられた状態のインナシャフトの軸方向中間部から軸方向一端部を示す側面図。本発明の実施の形態の第３例〜第８例を説明する為の図であって、図３のＡ−Ａ断面に相当する図。従来から知られているステアリング装置の１例を示す部分切断側面図。中間シャフトを取り出して示す部分切断側面図。

［実施の形態の第１例］
本発明の実施の形態の１例に就いて、図１〜８を参照しつつ説明する。尚、本例は、本発明を、ステアリング装置を構成する中間シャフトに適用したものである。但し、本発明は、この様な中間シャフト以外にも、各種用途で使用される伸縮自在シャフトの構造に適用する事ができる。又、本例の中間シャフト４ａを組み込んだステアリング装置の構造は、図１１に示したステアリング装置と同様の構造を有している。但し、本例の中間シャフト４ａは、図１１に示したステアリング装置の構造に限らず、従来から知られている各種構造のステアリング装置に組み込む事ができる。以下、ステアリング装置の構造を簡単に説明した後、本例の中間シャフト４ａの構造に就いて説明する。

本例の中間シャフト４ａを組み込んだステアリング装置は、ステアリングホイール１（図１１参照）が、ステアリングシャフト２の後端部に固定されている。又、これと共に、このステアリングシャフト２の前端部が、１対の自在継手３ｃ、３ｄ及び前記中間シャフト４ａを介して、ステアリングギヤユニット５を構成する入力軸６の基端部に接続されている。更に、このステアリングギヤユニット５に内蔵したラックアンドピニオン機構により左右１対のタイロッド７、７を押し引きして、左右１対の操舵輪に、前記ステアリングホイール１の操作量に応じた舵角を付与する様に構成されている。

前記中間シャフト４ａは、特許請求の範囲に記載した雄軸の１例に相当するインナシャフト９ａの軸方向一端部（図１の右端部であって、組み付け状態に於いて、アウタチューブ１０ａ側となる端部）と、同じく雌軸の１例に相当するアウタチューブ１０ａの軸方向他端部（図１の左端部であって、組み付け状態に於いて、前記インナシャフト９ａ側となる端部）とをスプライン係合させる事により、トルク伝達可能、且つ、全長を伸縮可能に組み合わせている。尚、本例の場合、前記インナシャフト９ａが前側に配置され、前記アウタチューブ１０ａが後側に配置されている。以下、前記中間シャフト４ａの具体的な構造に就いて説明する。

前記アウタチューブ１０ａは、軸方向他方側から順に、小径筒部１８と、連続部１９と、大径筒部２０と、ヨーク部２１とを備えている。
このうちの小径筒部１８は円筒状であり、前記アウタチューブ１０ａのうちの、軸方向他端部から軸方向中間部にかけての部分に設けられている。この様な小径筒部１８の外周面は、軸方向の全長に亙り外径寸法が変化しない円筒面状である。又、この小径筒部１８の内周面には、円周方向に関して交互に形成された軸方向に長い、複数ずつの凹部と凸部とから成る雌スプライン部２２が、全長に亙り形成されている。

前記連続部１９は、外径寸法及び内径寸法が軸方向一方側（図１の右側）に向かうほど大きくなる部分円錐筒状であり、軸方向他端縁が、前記小径筒部１８の軸方向一端縁に連続している。
前記大径筒部２０は円筒状であり、軸方向他端縁が、前記連続部１９の軸方向一端縁に連続している。この様な大径筒部２０の内径及び外径は、前記小径筒部１８の内径及び外径よりも大きい。

前記ヨーク部２１は、前記自在継手３ｃを構成するものであり、前記大径筒部２０の軸方向一端縁のうちで、この大径筒部２０に関する直径方向反対側となる２箇所位置から軸方向一方側に延出する状態で設けられた１対の腕部２３、２３から成る。この様な両腕部２３、２３の軸方向一端寄り部分には、互いの中心軸が同軸となる状態で１対の円孔２４、２４が形成されている。尚、図１に示す組み立て状態に於いて、これら両円孔２４、２４の内側には、それぞれ有底円筒状の軸受カップ２５、２５が内嵌固定されている。これと共に、これら両軸受カップ２５、２５の内側に、それぞれ複数本のニードル２６、２６を介して、十字軸２７を構成する４本の軸部２８、２８のうちの１対の軸部２８、２８の端部が回動自在に支持されている。

尚、前記十字軸２７を構成する４本の軸部２８、２８のうち、前記ヨーク部２１の両円孔２４、２４内に支持された軸部２８、２８以外の１対の軸部２８（一方の軸部２８は図示省略）の端部は、前記ステアリングシャフト２の前端部に支持固定されたヨーク２９を構成する１対の腕部３０（片方の腕部３０は図示省略）に形成された円孔（図示省略）の内側に、軸受カップ及びニードル（図示省略）を介して回動自在に支持されている。
本例の場合、前記ヨーク部２１を、前記アウタチューブ１０ａに一体に設ける構造を採用しているが、アウタチューブとヨーク部とを別体に設けて溶接或は嵌合等により結合固定する構造を採用する事もできる。

前記インナシャフト９ａは、軸方向一方側（図１の右側）から順に、スプライン形成部３１と、連続部３２と、小径軸部３３と、ヨーク部３４と、スリット３５とを備えている。

このうちのスプライン形成部３１は、前記インナシャフト９ａの軸方向中間部から軸方向一端部にかけての部分に設けられている。この様なスプライン形成部３１の外周面には、円周方向に関して交互に形成された軸方向に長い、複数ずつの凹部３６、３６と凸部３７、３７とから成る雄スプライン部３８が、全長に亙り形成されている。

前記連続部３２は、前記インナシャフト９ａのうち、前記スプライン形成部３１の軸方向他方側に隣接した部分に形成されている。この様な連続部３２の外周面には、円周方向に関して交互に形成された、複数ずつの凹部３９、３９と、前記インナシャフト９ａの中心軸を含む仮想平面に関する断面形状が直角三角形状の凸部４０、４０とから成る不完全スプライン部４１が形成されている。この様な不完全スプライン部４１を構成する各凸部４０、４０の外周面は、軸方向他方に向かうほど外径寸法が小さくなる方向に傾斜している。又、前記不完全スプライン部４１の各凸部４０、４０の外周面の軸方向一端縁は、前記雄スプライン部３８を構成する各凸部３７、３７の外周面の軸方向他端縁に連続している。一方、前記不完全スプライン部４１の各凸部４０、４０の外周面の軸方向他端縁は、前記小径軸部３３の外周面の軸方向一端縁に連続している。尚、本例の場合、前記雄スプライン部３８の凹部３６、３６の外接円の直径と、前記不完全スプライン部４１の凹部３９、３９の外接円の直径とが等しい。

前記小径軸部３３は、前記インナシャフト９ａのうち、前記連続部３２の軸方向他方側に隣接した位置から、軸方向他端寄り部分にかけて設けられている。この様な小径軸部３３は、大径部４２と、小径部４３と、段部４４と、基準孔４５と、外向鍔部（かしめ部）４６とを有している。

このうちの大径部４２は、小径軸部３３の軸方向一端部から軸方向他端寄り部分にかけて形成されている。この様な大径部４２の外周面は、軸方向に関して外径が変化しない円筒面状に形成されている。

前記小径部４３は、小径軸部３３の他端寄り部分に形成されている。この様な小径部４３の外周面には、円周方向に凹部と凸部とを交互に配置して成る凹凸部である雄セレーション４７が形成されている。この雄セレーション４７を構成する凸部の外接円の直径は、前記大径部４２の外径よりも小さい。

前記段部４４は、前記大径部４２の外周面の軸方向他端縁と、前記小径部４３の外周面の軸方向一端縁とを連続した状態で形成されている。この様な段部４４は、前記小径軸部３３の中心軸に直交する仮想平面上に存在している。

前記基準孔４５は、軸方向他端が前記小径軸部３３の軸方向他端面に開口した状態で形成されている。又、前記基準孔４５の奥端縁の軸方向に関する位置は、前記小径部４３の軸方向中間部に位置している。尚、前記基準孔４５は、前記インナシャフト９ａの素材である杆状部材の軸方向他端面に、孔あけ加工を施す事により形成する。

前記外向鍔部４６は、前記小径軸部３３の軸方向他端部に、全周に亙り前記小径部４３の外周面よりも径方向外方に突出した状態で形成されている。この様な外向鍔部４６は、前記素材に対して前記基準孔４５を形成して得た中間素材の軸方向他端部を、例えば、ローリングかしめにより全周に亙りかしめ拡げる事により形成する。

前記ヨーク部３４は、前記小径軸部３３の軸方向他端部に結合固定されている。尚、本例の場合、前記ヨーク部３４と、十字軸４８と、前記入力軸６の基端部に支持固定されたヨーク４９とにより、前記両自在継手３ｃ、３ｄのうちの、前側（図１の左側）に配置された自在継手３ｄを構成している。

この様なヨーク部３４は、略円筒状の基部５０と、この基部５０の外周面のうち、この基部５０の中心軸に関して反対となる２箇所位置から軸方向他方側に延出した状態で設けられた１対の腕部５１、５１とから成る。
このうちの基部５０は、中央部に中心孔５２が形成されている。この中心孔５２の内周面には、円周方向に凹部と凸部とを交互に配置して成る凹凸部である雌セレーション５３が形成されている。この様な基部５０は、前記中心孔５２の内側に前記小径部４３を挿通すると共に、前記雌セレーション５３と前記雄セレーション４７とをセレーション係合させた状態で、前記段部４４と前記外向鍔部４６との間で挟持されている。

又、前記両腕部５１、５１のうち、軸方向に関して前記基部５０と反対側端部寄り部分には、互いの中心軸が同軸となる状態で１対の円孔５４、５４が形成されている。
又、図１に示す組み立て状態に於いて、前記両腕部５１、５１の両円孔５４、５４の内側には、それぞれ有底円筒状の軸受カップ５５、５５が内嵌固定されている。これと共に、これら両軸受カップ５５、５５の内側に、それぞれ複数本のニードル５６、５６を介して、前記十字軸４８を構成する４本の軸部５７、５７のうちの１対の軸部５７、５７の端部が回動自在に支持されている。

尚、前記十字軸４８を構成する４本の軸部５７、５７のうち、前記ヨーク部３４の両円孔５４、５４内に支持された軸部５７、５７以外の１対の軸部５７（一方の軸部５７は図示省略）の端部は、前記ヨーク４９を構成する１対の腕部５８（一方の腕部５８は図示省略）に形成された円孔（図示省略）の内側に、軸受カップ（図示省略）及びニードル（図示省略）を介して回動自在に支持されている。

前記スリット３５は、前記インナシャフト９ａに切削加工を施す事により形成したもので、前記インナシャフト９ａの中心軸を含む仮想平面上に形成されると共に、このインナシャフト９ａの軸方向一端縁から、前記スプライン形成部３１の軸方向中間部（このスプライン形成部３１の軸方向に関する中央位置よりも僅かに軸方向他方側に位置する部分）にかけて形成されている。この様なスリット３５は、軸方向一端が、前記インナシャフト９ａの軸方向一端面に開口すると共に、このスリット３５の幅方向両端（図１の表裏方向両端）が、前記スプライン形成部３１（前記雄スプライン部３８）の外周面のうち、軸方向一端縁から軸方向中間部にかけての部分の径方向に関して反対となる２箇所位置に開口している。前記スリット３５の幅方向両側の開口部と、前記雄スプライン部３８との関係に就いて、本例の場合、前記スリット３５の幅方向両側の開口部は、前記雄スプライン３８のうち、円周方向に隣り合う凹部３６と凸部３７との連続部（図３にαで示す位置）からこの連続部の円周方向一方側｛図３（ｂ）の反時計方向｝に隣接する位置に存在する１個の凸部３７を介して、この凸部３７の円周方向一方側に隣接する凹部３６の円周方向一端部（図３にβで示す位置）にかけての部分に開口している。別の言い方をすれば、前記スリット３５の幅方向両側の開口部は、互いに径方向に関して反対となる位置で、且つ、１個の凹部３６と１個の凸部３７とを含む位置に開口している。
尚、本例の構造を実施する場合には、前記スリット３５の幅方向両端は、前記スプライン形成部３１（前記雄スプライン部３８）の外周面のうち、径方向に関して反対となる任意の２箇所位置に開口させる事ができる。但し、例えば、前記スリット３５の幅方向両端を、前記雄スプライン部３８を構成する凹部３６に開口させる構成を採用する事ができる。又、前記スリット３５の幅方向両端を、前記雄スプライン部３８を構成する凸部３７に開口させる構成を採用する事もできる。更に、前記スリット３５の幅方向両端のうちの一方の端部を、前記凹部３６に開口させると共に、他方の端部を、前記凸部３７に開口させる構成を採用する事もできる。以上の様な各種構成を採用する場合に、好ましくは、前記スリット３５の幅方向両端を、前記凸部３７の円周方向側面（トルクを伝達する面）に開口しない状態で形成する様にする。

又、前記インナシャフト９ａのうち、前記スリット３５を挟んで対向する状態で設けられた１対の平坦面７０ａ、７０ｂは、前記インナシャフト９ａの中心軸を含む仮想平面と平行であり、互いに所定距離（前記スリット３５の厚さ分）だけ離隔している。即ち、本例の場合、前記インナシャフト９ａの中心軸に直交する仮想平面に関する、前記スリット３５の断面形状を、直線状としている。

又、本例の場合、前記スリット３５の軸方向他端縁（奥端縁）を、前記連続部３２の軸方向一端縁よりも軸方向一方側に位置させている。具体的には、前記スリット３５の軸方向他端縁を、前記雄スプライン部３８の軸方向に関する長さをＬ_３８とした場合に、前記雄スプライン部３８の軸方向一端縁から、（０．５〜０．９）・Ｌ_３８となる位置に配置する。尚、本例の場合、このインナシャフト９ａのうち、前記スリット３５及び前記基準孔４５以外の部分は、中実状に形成されている。

又、前記インナシャフト９ａを構成する雄スプライン部３８の外周面には、滑りやすい（摩擦係数の低い）合成樹脂製のコーティング層５９が設けられている。具体的には、本例の場合、このコーティング層５９は、前記インナシャフト９ａの外周面のうち、前記スプライン形成部３１の軸方向一端縁から前記小径軸部３３の軸方向一端寄り部分（前記連続部３２の軸方向他端縁よりも軸方向他方側に位置する部分であって、図１に直線Ｘで示す位置）にかけての部分に設けられている。

又、本例の場合、前記スリット３５の内側に特許請求の範囲に記載した弾性部材に相当する板ばね６０が設けられている。この板ばね６０の構造に就いて、図４を参照しつつ説明する。
この板ばね６０は、金属製の板材から造られており、バネ本体６１と、第一係合部６２と、第二係合部６３とから成る。
このうちのバネ本体６１は、図４（ａ）に示す平面視が中央に通孔が設けられた矩形枠状であり、且つ、図４（ｂ）に示す側面視が波形状の板状部材である。具体的には、前記バネ本体６１は、長手方向（図４の左右方向）中間部に、高さ方向一側面（図４の上側面）が凸となる１対の第一弾性部６４、６４が形成されている。又、前記バネ本体６１の長手方向（図４の左右方向）両端部には、それぞれ前記バネ本体６１の高さ方向他側面（図４の下側面）が凸となる１対の第二弾性部６５、６５が形成されている。
前記第一係合部６２は、長手方向一端縁から、高さ方向一方へ略直角に折れ曲がった状態で形成されている。
前記第二係合部６３は、前記バネ本体６１の内周側面のうち、長手方向他方側の内周側面から、長手方向一方向に延出すると共に、高さ方向他方側に折れ曲がった状態で形成されている。具体的には、前記第二係合部６３は、長手方向一方側に向かうほど、このバネ本体６１から高さ方向他方側に離れる状態で形成されている。

以上の様な構成を有する板ばね６０は、前記バネ本体６１を、高さ方向に弾性変形させた状態（このバネ本体６１の厚さ方向に関する弾性力を保持した状態）で、前記スリット３５の内側に配置されている。この状態で、前記第一弾性部６４の高さ方向一側面が、前記両平坦面７０ａ、７０ｂのうちの平坦面７０ａを弾性的に押圧している。一方、前記両第二弾性部６５、６５の高さ方向他側面がそれぞれ、前記両平坦面７０ａ、７０ｂのうちの平坦面７０ｂを弾性的に押圧している。即ち、前記板ばね６０は、前記両平坦面７０ａ、７０ｂを弾性的に押圧する部分を有している。
又、上述の状態で、前記第一係合部６２の、長手方向他側面｛図４（ｂ）の左側面｝は、前記インナシャフト９ａの軸方向一端面と当接している。又、上述の状態で、前記第二係合部６３の先端縁は、前記平坦面７０ｂと係合している。この様にして、前記板ばね６０の長手方向（前記インナシャフト９ａの軸方向）の位置決めを図っている。即ち、この板ばね６０は、前記インナシャフト９ａと係合する事により、自身の長手方向（前記インナシャフト９ａの軸方向）の位置決めを図る（軸方向両方への変位を規制する）為の係合部を有している。

尚、前記両平坦面７０ａ、７０ｂには、このスリット３５を形成する際の切削加工の痕が形成されている。この様な切削加工の痕は、前記スリット３５の幅方向（図１の表裏方向）に長い状態で形成されており、前記第二係合部６３の先端縁と前記切削加工の痕とが、前記インナシャフト９ａの軸方向に係合する。この様にして、前記板ばね６０の、前記インナシャフト９ａの軸方向一方への位置決めを図っている。

尚、弾性部材として板ばねを採用する場合には、上述の板ばね６０以外にも、例えば、図５に示す様な板ばね６６、図６に示す板ばね（皿ばね）６７、或いは図７に示す板ばね（波座金）６８を採用する事もできる。この様な各種板ばね６６、６７、６８も、前記１対の平坦面７０ａ、７０ｂを弾性的に押圧する部分を有している。又、好ましくは、前記各板ばね６６、６７、６８に、前記インナシャフト９ａと軸方向に係合する事により、これら各板ばね６６、６７、６８の軸方向の位置決めを図る（軸方向の変位を規制する）第一係合部及び第二係合部を設ける。又、前記板ばね６０、６６、６７、６８は金属製のものに限定されるものではない。又、前記スリット３５の内側に配置する弾性部材は、板ばねに限定されるものではない。例えば、板ばねに代えて、ゴム等のエラストマー、合成樹脂等の弾性材により造られた弾性部材を採用する事もできる。この場合に、弾性部材の形状として、各種構造のものを採用する事ができる。

以上の様な構成を有するインナシャフト９ａは、前記雄スプライン部３８を全長に亙り、前記アウタチューブ１０ａの雌スプライン部２２に、前記コーティング層５９を介してスプライン係合させる事により、前記アウタチューブ１０ａに組み付けられている。この様に組み付けられた状態で、前記雄スプライン部３８と前記雌スプライン部２２との係合部には、所定量の締め代が設けられている。この様にして、前記インナシャフト９ａと前記アウタチューブ１０ａとは、トルクの伝達を可能、且つ、全長を伸縮可能な状態に組み合わされている。

以上の様な構成を有する本例の中間シャフト４ａによれば、前記インナシャフト９ａの雄スプライン部３８と、前記アウタチューブ１０ａの雌スプライン部２２との係合部の回転方向のがたつきを小さく抑えられる構造を採用した場合にも、前記インナシャフト９ａと前記アウタチューブ１０ａとの摺動抵抗を小さく抑える事ができる。
即ち、本例の場合、前記インナシャフト９ａに、前記スリット３５を形成している。この為、前記雄スプライン部３８が形成された部分のうちの前記スリット３５が形成された部分の径方向の剛性を適度に小さくできる。従って、前記雄スプライン部３８と前記雌スプライン部２２との係合部の回転方向のがたつきを防止する為に、この係合部に締め代を持たせた場合でも、この締め代に対する摺動抵抗（摺動荷重）の変動を鈍感にでき、前記インナシャフト９ａの、前記アウタチューブ１０ａに対する摺動を安定させる事ができる。

又、上述の様に前記雄スプライン部３８の径方向の剛性を適度に小さくする事ができる為、この雄スプライン部３８と前記雌スプライン部２２との係合部の回転方向のがたつきを防止する為に、この係合部に締め代を持たせた構造を採用した場合でも、この締め代に対する摺動抵抗（摺動荷重）を小さくする事ができる。又、この摺動抵抗（摺動荷重）の変動が鈍感になり、前記インナシャフト９ａの、前記アウタチューブ１０ａに対する摺動を安定させる事ができる。更に、前記インナシャフト９ａの誤差を許容できる範囲（寸法公差）を大きく確保した場合でも、この寸法公差の影響で、前記摺動抵抗が徒に大きくなる事を防止できる。従って、前記インナシャフト９ａ及び前記アウタチューブ１０ａの、製造コストの低減を図れる。

又、本例の場合、前記スリット３５の内側に、前記板ばね６０を設けている。この為、前記雄スプライン部３８の軸方向一端部の径方向の剛性が低くなり過ぎないようにできる。即ち、前記スリット３５の内側に前記板ばね６０を設けていない構造の場合、前記雄スプライン部３８の径方向の剛性は、図８（ｂ）に破線で示す様に変化する。即ち、前記スリット３５の内側に前記板ばね６０を設けていない構造の場合、雄スプライン部のうち、スリットが形成された部分の径方向の剛性は、軸方向一方側に向かうほど小さくなる。尚、図８（ｂ）は、横軸を、この雄スプライン部３８の軸方向他端縁からの距離とし、縦軸をこの雄スプライン部３８の径方向の剛性とした線図である。

一方、前記スリット３５の内側に前記板ばね６０を設けた構造の場合、前記雄スプライン部３８の径方向の剛性は、図８（ｂ）に実線で示す様に変化する。即ち、前記スリット３５の内側に前記板ばね６０を設けた構造の場合、前記雄スプライン部３８のうち、このスリット３５が形成された部分の径方向の剛性は、このスリット３５の軸方向他端縁から前記板ばね６０の軸方向（長手方向）他端縁にかけての部分で、軸方向一方側に向かうほど小さくなっているが、前記板ばね６０が配置された部分で、ほぼ一定となっている。この様に、本例の場合、前記雄スプライン部３８の軸方向一端部の径方向の剛性が低くなり過ぎない様にできる。具体的には、前記スリット３５の軸方向寸法を大きくた場合に、前記雄スプライン部３８の軸方向一端部の径方向の剛性が低くなり過ぎてしまう可能性がある。この様な場合でも、前記スリット３５の内側に前記板ばね６０を設ければ、前記雄スプライン部３８の軸方向一端部の径方向の剛性が低くなり過ぎる事を防止できる。
又、本例の場合、前記板ばね６０により、前記雄スプライン部３８のうちの前記スリット３５により２分割された部分を、これら両部分が互いに離れる方向に弾性的に押圧している。この為、トルク伝達時の、前記雄スプライン部３８と前記雌スプライン部２２との間のガタを防止できる。

又、本例の場合、前記スリット３５の軸方向他端縁を、前記雄スプライン部３８の軸方向他端縁よりも軸方向一方側に配置している。この為、前記インナシャフト９ａのうちの前記連続部３２と前記小径軸部３３との境界部分の様に、応力が集中し易い部分の剛性を確保する事ができる。この結果、前記インナシャフト９ａの耐久性の向上を図れる。

又、本例の場合、前記雄スプライン部３８は全長に亙り、前記コーティング層５９で覆われているが、コーティング層の製造方法に就いて簡単に説明する。
コーティング層の設けられていないインナシャフト９ａの素材のうちの、軸方向一端部から軸方向中間部（前記連続部３２に相当する部分よりも軸方向他端側に位置する部分）に、例えば、浸漬（ディッピング）、流動浸漬法、静電塗装法等により粗コーティング層を形成する。そしてこの粗コーティング層に、シェービング加工を施す事により前記コーティング層５９を形成する。
この様なシェービング加工は、例えば、前記コーティング層５９のうちの前記雄スプライン部３８を覆う部分の外周面に沿う内周面形状を有する筒状のシェービング用金型（シェービングカッター）の内側に、前記インナシャフト９ａのうちの前記粗コーティング層が形成された部分を挿通する事により、該粗コーティング層のうちの前記雄スプライン部３８を覆う部分の径方向外端寄り部分を削り取る。

又、本例の場合の前記スリット３５の製造方法に就いて簡単に説明する。
コーティング層が設けられシェービング加工が施された雄スプライン部に前記スリット３５の加工を行う。スリットの加工の前に雄スプラインのシェービング加工を行うことで、シェービング加工時の荷重による雄スプライン部の内径側への撓みが抑えられ、加工後の雄スプラインの形状精度が高くなる。
スリットの加工は、冷却水をかけながら砥石を用いて切断する。切断加工の際には熱が発生するが、冷却しながら加工することで、この熱による雄スプライン部のコーティング層の変形を防止することができる。又、冷却しながら加工することで加工速度を上げることができる。
上述の方法で加工された雄スプラインは形状精度が高くなる。雄スプラインの形状精度が低いと、前記雄スプライン部３８と前記雌スプライン部２２との係合部に所望の摺動抵抗（摺動荷重）を得るために、前記スリット３５の内側に前記板ばね６０のばね定数が異なるものを製品毎に選別して組み込まなければならず、ばね定数が異なるものを組み込む場合では前記雄スプライン部３８の径方向の剛性が変化してしまい、均一の製品を得ることが困難となる。しかし雄スプラインの形状精度が高くなると、前記板ばね６０のばね定数が一定のものを製品毎に組み込むことで所望の摺動抵抗（摺動荷重）を得ることができ、製品毎に前記雄スプライン部３８の径方向の剛性が異なることが無く均一の製品を得ることができる。

前記スリット３５の製造方法について、好適な加工順序や加工方法について前述した。前述以外の加工順序として、粗コーティング層が形成された雄スプライン部に前記スリットの加工を行い、その後前記粗コーティング層にシェービング加工を施すこともできる。又、前述以外のスリットの加工方法として、冷却水をかけながら切削工具を用いて切断することもできる。

［実施の形態の第２例］
本発明の実施の形態の第２例に就いて、図９を参照しつつ説明する。本例の場合、中間シャフトを構成するインナシャフト９ｂに形成したスリット３５ａの奥端部に、拡張部に相当する拡張凹部６９が形成されている。具体的には、この拡張凹部６９は、このスリット３５ａの厚さ方向に関する寸法Ｌ_６９が、このスリット３５ａの厚さ寸法Ｌ_３５ａよりも大きい（Ｌ_６９＞Ｌ_３５ａ）。又、前記拡張凹部６９は、このスリット３５ａの奥端部の幅方向（図９の表裏方向）の全長に亘り形成されている。この様にして、前記インナシャフト９ｂのうちの前記拡張凹部６９が形成された部分の剛性を低くしている。

又、本例の場合、板ばね６０ａの第二係合部６３ａを、前記拡張凹部６９に係合させている。この為に、本例の場合、前記第二係合部６３ａを、バネ本体６１の長手方向他方側の外周側面から、長手方向他方側に延出した状態で形成している。この他の前記板ばね６０ａの構造は、前述した実施の形態の第１例の板ばね６０と同様である。

この様な本例の構造の場合、前記スリット３５ａの奥端部に前記拡張凹部６９を形成している。この為、前記インナシャフト９ｂ（スプライン形成部３１）のうちの前記スリット３５ａが形成された部分の径方向の剛性を、前記拡張凹部６９が形成されていない場合と比べて小さくできる。この為、前記スリット３５ａの軸方向に関する長さを短くした場合でも、前記インナシャフト９ｂ（スプライン形成部３１）のうちの前記スリット３５ａが形成された部分が、前記拡張凹部６９が形成された部分を起点として弾性変形し易くなる。この結果、前記インナシャフト９ｂ（スプライン形成部３１）のうちの前記スリット３５ａが形成された部分の径方向の剛性を、適度に低くする事ができる。
更に、前記拡張凹部６９と前記板ばね６０ａの第二係合部６３ａとを係合させている為、この板ばね６０ａの軸方向一方への変位を、より強力に規制できる。この他の部分の構造、及び、作用・効果は前述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

［実施の形態の第３例〜第８例］
本発明の実施の形態の第３例〜第８例に就いて、図１０を参照しつつ説明する。
先ず、図１０（ａ）は、本発明の実施の形態の第３例を示す図である。本例の場合、スリット３５ｂの、インナシャフト９ｃの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状を三俣状としている。即ち、前記スリット３５ｂにより、前記インナシャフト９ｃの軸方向一端部から軸方向中間部にかけての部分を、円周方向に３分割している。又、本例の場合、前記スリット３５ｂの径方向外端部を、それぞれ前記インナシャフト９ｃに形成された雄スプライン部３８を構成する凹部３６、３６にのみ開口させている。この様な本例の場合、前記スリット３５ｂの幅方向両端部を、凸部３７の円周方向側面（トルクを伝達する面）に開口させていない。その他の部分の構造、及び、作用・効果は前述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

次に、図１０（ｂ）は、本発明の実施の形態の第４例を示す図である。本例の場合、スリット３５ｃの、インナシャフト９ｄの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状を十字状としている。即ち、前記スリット３５ｃにより、前記インナシャフト９ｄの軸方向一端部から軸方向中間部にかけての部分を、円周方向に４分割している。又、本例の場合、前記スリット３５ｃの径方向外端部を、それぞれ前記インナシャフト９ｄに形成された雄スプライン部３８を構成する凹部３６、３６にのみ開口させている。又、この様な本例の場合も、前記スリット３５ｃの幅方向両端部を、凸部３７の円周方向側面（トルクを伝達する面）に開口させていない。その他の部分の構造、及び、作用・効果は前述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

次に、図１０（ｃ）は、本発明の実施の形態の第５例を示す図である。本例の場合、スリット３５ｄの、インナシャフト９ｅの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状を直線状としている。この様な前記スリット３５ｄは、前記インナシャフト９ｅの中心軸を含む仮想平面上に形成されている。但し、本例の場合、前記スリット３５ｄの幅方向一端のみを前記インナシャフト９ｄに形成された雄スプライン部３８を構成する凹部３６にのみ開口させている。即ち、前記スリット３５ｄの幅方向他端は、前記雄スプライン部３８の外周面に開口していない。この様な本例の場合も、前記スリット３５ｄの幅方向一端部を、凸部３７の円周方向側面（トルクを伝達する面）に開口させていない。その他の部分の構造、及び、作用・効果は前述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

次に、図１０（ｄ）は、本発明の実施の形態の第６例を示す図である。本例の場合、スリット３５ｅの、インナシャフト９ｆの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状を直線状としている。但し、本例の場合、前記スリット３５ｅは、前記インナシャフト９ｆの中心軸を含む仮想平面に対して所定量だけオフセットした状態で形成されている。又、本例の場合、前記スリット３５ｅの幅方向両端部を、それぞれ前記インナシャフト９ｄに形成された雄スプライン部３８を構成する凹部３６、３６にのみ開口させている。この様な本例の場合、前記スリット３５ｅの幅方向両端部を、凸部３７の円周方向側面（トルクを伝達する面）に開口させていない。その他の部分の構造、及び、作用・効果は前述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

次に、図１０（ｅ）は、本発明の実施の形態の第７例を示す図である。本例の場合、雄スプライン部３８ａの断面形状を略十字状に形成している。そして、インナシャフト９ｇの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状が直線状であるスリット３５ｆの幅方向両端部を、この雄スプライン部３８ａを構成する４個の凸部３７ａのうちの１個の凸部３７ａの外周面と、この１個の凸部３７ａと径方向に関して反対となる位置に存在する凸部３７ａの外周面とに開口させている。尚、本例の場合も、前記スリット３５ｆの軸方向一端は、前記インナシャフト９ｇの軸方向一端面に開口している。この様な本例の場合、前記各凸部３７ａの外周面（先端面）の円周方向に関する寸法を大きく確保する事ができる。この為、前記スリット３５ｆの厚さ寸法を大きくする事ができる。この様にスリット３５ｆの厚さ寸法を大きくした場合、前記雄スプライン部３８ａが形成された部分のうちの前記スリット３５ｆが形成された部分の径方向の剛性を小さくし易くなる。この様に剛性を大きく低下させた状態で、前記スリット３５ｆの内側に配置する弾性部材の材質、形状等を適宜設定すれば、前記雄スプライン部３８ａのうちの前記スリット３５ｆが形成された部分の径方向に関する剛性の細かい設定が可能となる。

次に、図１０（ｆ）は、本発明の実施の形態の第８例を示す図である。本例の場合、スリット３５ｇの、インナシャフト９ｈの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状を直線状としている。又、本例の場合、前記スリット３５ｇの幅方向両端部を、雄スプライン部３８を構成する凸部３７の円周方向両端縁に開口させている。別の言い方をすれば、本例の場合、前記スリット３５ｇの幅方向両端部を、前記凸部３７の円周方向側面（トルクを伝達する面）に開口させていない。尚、この様な本例の構造を実施する場合には、前記スリット３５ｇの幅方向両端部を、１個の凸部３７と、この凸部３７の円周方向両側に存在する１対の凹部３６とを含み、且つ、前記スリット３５ｇの幅方向両端部が、前記凸部３７の円周方向側面（トルクを伝達する面）に開口しない位置に開口させる事もできる｛図１０（ｆ）に二点鎖線で示す形状｝。この様な本例の構造によれば、前記スリット３５ｇの厚さ寸法を大きく確保できると共に、トルク伝達を安定して行う事ができる。又、前記スリット３５ｇの厚さ寸法を大きく確保できる為、前述した実施の形態の第７例と同様に、前記スリット３５ｇの内側に配置する弾性部材の材質、形状等を適宜設定すれば、前記インナシャフト９ｈを構成する雄スプライン部３８のうち、前記スリット３５ｇが形成された部分の径方向に関する剛性の細かい設定が可能となる。

前述した実施の形態の１例では、本発明を、ステアリング装置を構成する中間シャフトのうちインナシャフトに適用した例に就いて説明した。但し、本発明は、この様なインナシャフト以外にも、各種用途で使用される伸縮自在シャフトの構造に適用する事ができる。
又、本発明を実施する場合に、雄軸に形成するスリットの形状は、前述した実施の形態の１例の構造に限定されない。前記雄軸の軸方向一端部を、円周方向に３分割以上する様なスリットの構造とする事もできる。
本発明を実施する場合に、弾性部材の材質は、金属に限らず、ゴム等のエラストマー、合成樹脂等を採用できる。又、弾性部材は、前述した実施の形態の各例の様に、板ばね状に加工されたものだけでなく、例えば、前記スリットの形状に見合う形状（スリット内に配置された状態でこのスリットを満たす形状）を有する様な弾性部材を採用する事もできる。
又、本発明を実施する場合に、拡張部は、前述した実施の形態の第２例の拡張凹部６９の様な凹部に限定されるものではない。例えば、スリットの厚さが、雄軸の軸方向一端から軸方向他端に向かうに従って、段階的に、或いは、連続的に（傾斜して）拡張する様な構造も含む。

１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ自在継手
４、４ａ中間シャフト
５ステアリングギヤユニット
６入力軸
７タイロッド
８雄スプライン部
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈインナシャフト
１０、１０ａアウタチューブ
１１第一のヨーク
１２雌スプライン部
１３第二のヨーク
１４十字軸
１５ヨーク
１６十字軸
１７ヨーク
１８小径筒部
１９連続部
２０大径筒部
２１ヨーク部
２２雌スプライン部
２３腕部
２４円孔
２５軸受カップ
２６ニードル
２７十字軸
２８軸部
２９ヨーク
３０腕部
３１スプライン形成部
３２連続部
３３小径軸部
３４ヨーク部
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ、３５ｆ、３５ｇスリット
３６凹部
３７、３７ａ凸部
３８、３８ａ雄スプライン部
３９凹部
４０凸部
４１不完全スプライン部
４２大径部
４３小径部
４４段部
４５基準孔
４６外向鍔部
４７雄セレーション
４８十字軸
４９ヨーク
５０基部
５１腕部
５２中心孔
５３雌セレーション
５４円孔
５５軸受カップ
５６ニードル
５７軸部
５８腕部
５９コーティング層
６０、６０ａ板ばね
６１バネ本体
６２第一係合部
６３、６３ａ第二係合部
６４第一弾性部
６５第二弾性部
６６板ばね
６７板ばね
６８板ばね
６９凹部
７０ａ、７０ｂ平坦面

Claims

軸方向一端部の外周面に雄スプライン部が形成された雄軸と、
前記雄スプライン部の外周面を覆う状態で設けられたコーティング層と、
内周面に雌スプライン部が形成された雌軸とを備えており、
前記雄スプライン部と前記雌スプライン部とを、前記コーティング層を介してスプライン係合させる事により、前記雄軸と前記雌軸とがトルク伝達可能、且つ、全長を伸縮可能な状態に組み合わされている伸縮自在シャフトの製造方法であって、
前記雄軸は、該雄軸の軸方向一端部の外周面、及び、前記雄軸の軸方向一端面に開口したスリットを有しており、
このスリットの内側に、弾性部材が設けられており、
前記スリットは冷却しながら前記コーティング層で覆われた前記雄軸に加工される、
伸縮自在シャフトの製造方法。