JP2018128041A - シャフトとヨークの組立体 - Google Patents

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Abstract

【課題】ヨークを小型化することのできるシャフトとヨークの組立体を提供すること。【解決手段】ヨーク（２０）は、シャフト（３０）の先端に差し込まれたヨーク本体部（２１）と、ヨーク本体部（２１）からシャフト（３０）に向かって延びヨーク本体部（２１）よりも薄肉状に形成された薄肉部（２２）と、を有している。シャフトの先端は、隣接する部位に比べて径が大きく形成された大径部（３１）とされている。ヨーク本体部（２１）は、大径部（３１）に対して内径が略同一に形成されたヨーク一般径部（２１ａ）と、ヨーク一般径部（２１ａ）の端部から軸線（ＣＬ）に向かって延び大径部に対して内径が小さく形成された段差部（２１ｃ）と、を有している。段差部（２１ｃ）は、大径部（３１）の先端に当接している。薄肉部（２２）は、大径部（３１）の外径よりも軸線側に縮径された縮径部（２２ａ）を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、シャフトとヨークの組立体の製造技術に関する。
一般的な車両において、ステアリングホイールの操舵トルクを車輪に伝達するために、ステアリングホイールから前方に向かってステアリングシャフトが延びている。例えば、ステアリングシャフトは、シャフトと、このシャフトの先端部に固定され継手の一部を構成するヨークと、を有している。このようなシャフトとヨークの組立体に関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。
特許文献１に示されるような、シャフトとヨークの組立体は、シャフトの端部にヨークが差し込まれてなる。シャフトの端部は、ヨークの本体部を貫通して、ヨークに形成されたアーム部の間に臨んでいる。シャフトの端部は、外周に向かって広げるようにしてかしめられている。シャフトの端部がかしめられることにより、ヨークと、シャフトとが外れることを防止されている。
特開平３−２４８７２７号公報
特許文献１に示されたシャフトとヨークの組立体の場合、より大きな負荷にも耐え得るようシャフトの径を大きくすると、かしめのスペースを確保するためにヨークも大型化し、重量が増え、ステアリング装置全体が大型化する。また、シャフトとヨークが大型化すると、他の部品との干渉を避ける構造とする必要があり、設計の自由度が少なくなる。
本発明は、ヨークとシャフトの接合強度を簡単な構造で高めることができ且つ、ヨークを小型化することのできるシャフトとヨークの組立体の提供を課題とする。
請求項１による発明によれば、シャフトと、このシャフトの先端に固定され継手の一部を構成するヨークと、からなるシャフトとヨークの組立体において、
前記シャフトの先端は、隣接する部位に比べて径が大きく形成された大径部とされ、
前記ヨークは、略筒状に形成され前記大径部に差し込まれたヨーク本体部と、このヨーク本体部から前記シャフトに沿って延び前記ヨーク本体部よりも薄肉状に形成された薄肉部と、前記ヨーク本体部から前記シャフトから離間する方向に軸線に沿って延び互いに対向して設けられた２つのアーム部と、を有し、
前記ヨーク本体部は、前記大径部に対して内径が略同一に形成されたヨーク一般径部と、このヨーク一般径部の端部から軸線に向かって延び前記大径部に対して内径が小さく形成された段差部と、を有し、
前記段差部は、前記大径部の先端に当接し、
前記薄肉部は、少なくとも前記大径部の外径よりも軸線側に縮径された縮径部を含むことを特徴とするシャフトとヨークの組立体が提供される。
請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記シャフトの基端は、シャフト本体部とされ、
前記大径部と前記シャフト本体部の間には、最も外径の小さい小径部が形成されている。
請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記大径部の外径は、前記アーム部同士の間隔よりも大きい。
請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記シャフト及び前記ヨークの素材は、アルミニウム、又は、アルミニウム合金が用いられている。
請求項１に係る発明では、ヨークは、ヨーク本体部からシャフトに沿って延びヨーク本体部よりも薄肉状に形成された薄肉部を有している。薄肉部は、少なくとも大径部の外径よりも縮径された縮径部を含む。ヨークの根元側の部位がシャフトに向かって縮径していることにより、ヨークとシャフトとが外れることを防止している。シャフトの先端をかしめる場合には、ヨーク本体部にシャフトを貫通させる必要があり、２つのアーム部同士の間隔をシャフトの外径よりも長くしなければならない。結果、シャフトを大径化する場合には、ヨークも大型化する必要がある。この点、本発明によれば、ヨーク本体部にシャフトを貫通させる必要がない。このため、２つのアーム部同士の間隔をシャフトの外径よりも短くすることができる。これにより、ヨークの小型化を図ることができる。
加えて、ヨークは、ヨーク本体部の内部に段差部を有している。段差部は、大径部の先端に当接している。ヨークは、シャフトに対して正確な位置に取り付けられる。
請求項２に係る発明では、大径部に隣接する部位は、最も外径の小さい小径部とされている。小径部を形成することにより、これに隣接する部位は、相対的に径が大きくなる。このため、大径部を容易に形成することができる。
請求項３に係る発明では、大径部の外径は、アーム部同士の間隔よりも大きい。シャフトの径に対して、より小型のヨークを用いることができる。
請求項４に係る発明では、シャフト及びヨークの素材は、アルミニウム、又は、アルミニウム合金が用いられている。ヨークの縮径部は少なくとも大径部の外径よりも縮径していれば良いため、鋼材に比べて、変形量の小さいアルミニウム、又は、アルミニウム合金であっても、適切にシャフトとヨークとの抜けを防止することができ、シャフトとヨークの組立体を軽量化できる。
本発明の実施例によるシャフトとヨークの組立体が含まれるステアリングシャフトの側面図である。 図１に示されたシャフトとヨークの分解斜視図である。 図１に示されたシャフトとヨークの組立体の断面図である。 図３の４−４線断面図である。 図２に示されたシャフトにヨークを圧入する圧入工程について説明する図である。 図５に示されたヨークが圧入されたシャフトについて説明する図である。 図６に示された薄肉部をかしめるかしめ工程について説明する図である。 本発明の変更例において用いられるヨークの底面図である。
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは各図面を基準として左右、上下とは各図面を基準として上下を指す。
＜実施例＞
図１を参照する。図１には、ステアリングホイールが取り付けられた状態のステアリングシャフトが示されている。ステアリングシャフト１０は、一端にステアリングホイールＳｈが取り付けられたアッパシャフト１１と、このアッパシャフト１１に自在継手１２を介して接続されるロアシャフト１３と、からなる。
ロアシャフト１３は、一端に自在継手１２の一部を構成するヨーク２０が固定されたアウタシャフト３０（シャフト３０）と、このアウタシャフト３０の内部に配置されアウタシャフト３０の軸線ＣＬに沿って移動可能なインナシャフト４０と、からなる。
図２、及び、図３を参照する。アウタシャフト３０は、素材にアルミニウム、又は、アルミニウム合金が用いられた筒状の部材である。アウタシャフト３０は、内周面の全体が雌スプライン状に形成されている。外周面が雄スプライン状に形成されたインナシャフト４０（図１参照）をスライド可能且つ回転不能に支持している。なお、回転不能とは、アウタシャフト３０に対して、相対的に回転不能であることをいう。
アウタシャフト３０は、セレーション状に形成された大径部３１と、この大径部３１から連続して形成され大径部３１よりも外径の小さなシャフト小径部３２と、このシャフト小径部３２から連続して形成され大径部３１の外径よりも外径が僅かに大きなシャフト本体部３３と、を有している。
なお、大径部３１の外径は、シャフト本体３３の外径と略同一に設定されてもよい。さらに、アウタシャフト３０は、シャフト小径部３２を有しない構成とすることもできる。この場合、シャフト本体部３３は、大径部３１の端部から連続して形成され、且つ、大径部３１の外径は、シャフト本体部３３の外径よりも大きい。
ヨーク２０は、素材にアルミニウム、又は、アルミニウム合金が用いられている。ヨーク２０は、略円筒状に形成されアウタシャフト３０の大径部３１に差し込まれたヨーク本体部２１と、このヨーク本体部２１からアウタシャフト３０に向かって延びヨーク本体部２１よりも薄肉状に形成された薄肉部２２と、アウタシャフト３０から離間するようにヨーク本体部２１から軸線ＣＬに沿って延び互いに対向して設けられた２つのアーム部２３、２３と、を有している。
ヨーク本体部２１の内周は、アウタシャフト３０の大径部３１の外径に対して内径が略同一に形成されたヨーク一般径部２１ａと、このヨーク一般径部２１ａから連続してアーム部２３、２３側に形成された筒状孔であるヨーク小径部２１ｂと、これらのヨーク一般径部２１ａ及びヨーク小径部２１ｂの境界部に形成された段差部２１ｃと、を有している。
ヨーク一般径部２１ａは、セレーション状に形成されている。ヨーク一般径部２１ａは、ヨーク小径部２１ｂよりも内径が大きい。
段差部２１ｃは、ヨーク一般径部２１ａのアーム部２３、２３側の端部から軸線ＣＬに向かって延びている。段差部２１ｃは、大径部３１の先端に当接している。
図４を参照する。薄肉部２２は、略９０°毎に４カ所がアウタシャフト３０に向かって内周側に湾曲して縮径されている。この部位は、かしめにより縮径した縮径部２２ａである。
図３を参照する。縮径部２２ａは、アウタシャフト３０の周方向を基準として、大径部３１の外径よりも軸心ＣＬに向かって縮径している。また、縮径部２２ａはシャフト小径部３２に当接させても良い。
図５以降において、ヨーク２０のアウタシャフト３０への取り付け方法について説明する。
図５を参照する。矢印（１）によって示されるように、ヨーク２０をアウタシャフト３０の大径部３１に圧入する。なお、アウタシャフト３０をヨーク２０に圧入してもよい。大径部３１は、先端に向かって縮径している。これにより、圧入工程を容易に行うことができる。
図６を参照する。圧入は、アウタシャフト３０の大径部３１の先端と、ヨーク２０の段差部２１ｃとが接触する位置まで圧入する。アウタシャフト３０の大径部３１、及び、ヨーク２０のヨーク一般径部２１ａは、共にセレーション状に形成されているため、アウタシャフト３０の先端にヨーク２０を強固に固定することができる。
図７（ａ）を参照する。矢印（２）によって示されるように、薄肉部２２の少なくとも一部を軸線ＣＬに向かってかしめる。
図７（ｂ）を参照する。薄肉部２２をかしめることにより、アウタシャフト３０の大径部３１の外径よりも縮径させた縮径部２２ａが形成される。これにより、シャフトとヨークの組立体は完成する。
図８（ａ）、及び、図８（ｂ）を参照する。薄肉部２２は、円筒形状でなくてもよく、また全体が同じ厚みでなくともよい。例えば、図８（ａ）に示すように薄肉部２２を二面幅を有する長円形状にすることで、厚みがδ１である薄肉部２２の一般部に対して、これよりも薄肉状に形成された部位（δ２参照）を形成してもよい。図８（ｂ）では、薄肉部２２を六角形に形成することで、薄肉状に形成された部位（δ３参照）を形成している。薄肉状に形成された部位は、容易にかしめることができ、縮径部２２ａ（図３参照）を容易に形成することができる。一方、薄肉部２２のうち、縮径部２２ａ以外の部位（一般部）の厚みを縮径部２２ａの厚みよりも厚くすることにより、薄肉部２２の強度を確保することができる。
以上に説明した本発明は、以下の効果を奏する。
図３を参照する。ヨーク２０は、ヨーク本体部２１からアウタシャフト３０に沿って延びヨーク本体部２１よりも薄肉状に形成された薄肉部２２を有している。薄肉部２２は、少なくともアウタシャフト３０の大径部３１の外径よりも縮径された縮径部２２ａを含む。ヨーク２０とアウタシャフト３０とに抜ける方向に荷重がかかった場合、縮径部２２ａと大径部３１とが接し、縮径部２２ａの変形荷重が発生する。これにより、ヨーク２０とアウタシャフト３０との抜けに対する抵抗となり、ヨーク２０とアウタシャフト３０とが外れることを防止される。また、縮径部２２ａの縮径位置を変えることで、抜け荷重を調整することができる。例えば、縮径部２２ａをシャフト小径部３２に当接するまでかしめて湾曲させると、抜け荷重を大きくすることができ、より強固な接合とすることができる。また、本発明によれば、ヨーク本体部２１にアウタシャフト３０を貫通させる必要がない。このため、２つのアーム部２３、２３同士の距離Ｌ１をアウタシャフト３０の外径Ｄ１よりも短くすることができる。これにより、ヨーク２０の小型化を図ることができる。
ヨーク２０は、ヨーク本体部２１の内部に段差部２１ｃを有している。段差部２１ｃは、アウタシャフト３０の大径部３１の先端に当接している。ヨーク２０は、アウタシャフト３０に対して正確な位置に圧入することができる。
さらに、大径部３１に隣接する部位は、最も外径の小さい小径部３２とされている。小径部３２を形成することにより、これに隣接する部位は、相対的に径が大きくなる。このため、大径部３１を容易に形成することができる。
また、小径部３２を形成することにより、大径部３１の径を大きくすることなく、薄肉部２２と大径部３１とのラップ量を大きくすることができる。ラップ量が大きくなることにより、ヨーク２０のアウタシャフト３０からの抜けをより確実に防止することができる。即ち、ヨーク２０とアウタシャフト３０との結合強度を大きくすることができる。さらに、薄肉部２２と大径部３１とのラップ量の設定によって、ヨーク２０とアウタシャフト３０との結合強度を調整することができる。
さらに、ヨーク２０及びアウタシャフト３０の素材は、アルミニウム、又は、アルミニウム合金が用いられている。ヨーク２０に薄肉部２２が形成されており、この薄肉部２２を少なくとも大径部３１の外径よりも縮径させて、縮径部２２を形成している。鋼材に比べて、変形量の小さいアルミニウム、又は、アルミニウム合金であっても、適切にアウタシャフト３０とヨーク２０との抜けを防止することができる。
特に、径を広げる方向へシャフトの先端をかしめる場合、シャフトの先端は大きく変形する。鋼材を用いた際には、このようなかしめを採用できるが、鋼材に比べて伸びの低いアルミニウム、又は、アルミニウム合金を用いた際には、必要な量を変形させることができないことが考えられる。この点、本発明によれば、ヨーク２０の薄肉部２２を少なくとも大径部３１に重なる位置まで湾曲し、湾曲部２２を形成しているため、鋼材に比べて伸びの低いアルミニウム、又は、アルミニウム合金をヨーク２０の素材に採用した場合であっても、ヨーク２０とアウタシャフト３０とを確実に結合させることができる。一方、アルミニウム、又は、アルミニウム合金を採用することにより、シャフトとヨークの組立体の重量を軽くすることができる。即ち、ヨーク２０及びアウタシャフト３０の素材にアルミニウム、又は、アルミニウム合金を採用した場合には、ヨーク３０とアウタシャフト４０とを確実に結合させつつ、軽量化を図ることができる。
尚、本発明によるシャフトとヨークの組立体は、ステアリングシャフトのロアシャフトを例に説明したが、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１等にも適用可能である。さらには、これら以外にも適用可能である。また、アルミニウム、又は、アルミニウム合金製のヨークとシャフトを例に説明したが、鋼材製のヨークとシャフトにも適用可能である。即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
本発明のシャフトとヨークの組立体は、車両のステアリングシャフトに好適である。
１２…自在継手（継手）
２０…ヨーク
２１…ヨーク本体部
２１ａ…ヨーク一般径部
２１ｃ…段差部
２２…薄肉部
２２ａ…縮径部
２３…アーム部
３０…アウタシャフト（シャフト）
３１…大径部
ＣＬ…軸線

Claims (4)

  1. シャフトと、このシャフトの先端に固定され継手の一部を構成するヨークと、からなるシャフトとヨークの組立体において、
    前記シャフトの先端は、隣接する部位に比べて径が大きく形成された大径部とされ、
    前記ヨークは、略筒状に形成され前記大径部に差し込まれたヨーク本体部と、このヨーク本体部から前記シャフトに沿って延び前記ヨーク本体部よりも薄肉状に形成された薄肉部と、前記ヨーク本体部から前記シャフトから離間する方向に軸線に沿って延び互いに対向して設けられた２つのアーム部と、を有し、
    前記ヨーク本体部は、前記大径部に対して内径が略同一に形成されたヨーク一般径部と、このヨーク一般径部の端部から軸線に向かって延び前記大径部に対して内径が小さく形成された段差部と、を有し、
    前記段差部は、前記大径部の先端に当接し、
    前記薄肉部は、少なくとも前記大径部の外径よりも軸線側に縮径された縮径部を含むことを特徴とするシャフトとヨークの組立体。
  2. 前記シャフトの基端は、シャフト本体部とされ、
    前記大径部と前記シャフト本体部の間には、最も外径の小さい小径部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシャフトとヨークの組立体。
  3. 前記大径部の外径は、前記アーム部同士の間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のシャフトとヨークの組立体。
  4. 前記シャフト及び前記ヨークの素材は、アルミニウム、又は、アルミニウム合金が用いられていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のシャフトとヨークの組立体。
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