JP2019031992A - シャフト同士の結合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接部に欠陥が生じた場合にも、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、シャフト同士の分離防止を図れる、シャフト同士の結合構造を実現する。
【解決手段】互いに結合する雌ジョイント４２とアウタチューブ１３とのうち、雌ジョイント４２の外周面には、円周方向に関する凹凸形状の雄セレーション４５を設け、アウタチューブ１３の内周面には、円周方向に関する凹凸形状の第二雌セレーション２７を設け、雄セレーション４５と第二セレーション２７とを凹凸係合させる。雌ジョイント４２を構成する固定筒部４４の内側に抜け止め筒５４を配置し、抜け止め筒５４に設けられた第一係合片５６を、固定筒部４４の内周面に設けられた環状凹溝４９に係合させ、かつ、抜け止め筒５４に設けられた第二係合片５７を、アウタチューブ１３の内周面に設けられた段差面２８に軸方向に対向させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、自動車用のステアリング装置などに組み込まれるトルク伝達用シャフトを構成する、シャフト同士の結合構造に関する。

図１１は、特開２０１７−２５９６４号公報に記載され、従来から知られた自動車用のステアリング装置を示している。ステアリング装置は、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ステアリングコラム３と、１対の自在継手４ａ、４ｂと、中間シャフト５と、ステアリングギヤユニット６と、１対のタイロッド７とを備えている。

ステアリングホイール１は、ステアリングコラム３の内側に回転自在に支持されたステアリングシャフト２の後端部に取り付けられている。ステアリングシャフト２の前端部は、１対の自在継手４ａ、４ｂ及び中間シャフト５を介して、ステアリングギヤユニット６の入力軸８に接続されている。そして、入力軸８の回転を図示しないラックの直線運動に変換することで、１対のタイロッド７を押し引きし、操舵輪に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。なお、前後方向とは、ステアリング装置が組み付けられる車体の前後方向をいう。

ところで、自動車用のステアリング装置の分野では、トルク伝達に用いるトルク伝達用シャフトを、複数の部材を連結して構成する場合がある。この場合、隣接配置される１対のシャフト同士を溶接により結合し、これら１対のシャフト同士の間で、トルク伝達を行えるようにすることが行われている。

特開２０１７−２５９６４号公報

近年、トルク伝達用シャフトに対する信頼性の要求が高度化している。そして、複数の部材を連結して構成されるトルク伝達用シャフトにあっては、１対のシャフト同士を結合する溶接部に、ひび割れやはがれなどの欠陥が生じた場合にも、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、１対のシャフト同士が分離しないことが求められている。

本発明は、上述のような事情に鑑みて、溶接部に欠陥が生じた場合にも、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、シャフト同士の分離防止を図れる、シャフト同士の結合構造を実現することを発明の目的としている。

本発明のシャフト同士の結合構造は、第一シャフトと、第二シャフトと、抜け止め筒とを備える。
前記第一シャフトは、外周面に円周方向に関する凹凸形状の外周側凹凸部が設けられ、かつ、内周面に環状凹溝が設けられた、第一筒部を有している。
前記第二シャフトは、内周面に円周方向に関する凹凸形状の内周側凹凸部が設けられ、その内側に前記第一筒部が挿入される第二筒部を有し、かつ、内周面のうち、前記内周側凹凸部の軸方向一方側に隣接する部分に、軸方向一方側を向いた段差面を有している。
前記抜け止め筒は、前記第一筒部の径方向内側に配置され、軸方向に離隔した位置にそれぞれが径方向外方に突出した第一係合片及び第二係合片を有している。
なお、前記第一係合片及び前記第二係合片は、少なくとも１つずつ設けられていれば良いが、それぞれ複数ずつ設けることもできる。
前記外周側凹凸部と前記内周側凹凸部とを凹凸係合させ、かつ、前記第一シャフトの外周面と前記第二筒部の軸方向端部とを溶接固定している。
さらに、前記第一係合片を前記環状凹溝の内側に配置し、かつ、前記第二係合片を前記段差面に軸方向に対向させている。

本発明では、前記第一係合片を、径方向外方に向かうほど軸方向一方側に向かう方向に傾斜させることができる。このような構成を採用すれば、前記抜け止め筒を、前記第一筒部の径方向内側に軸方向一方側から挿入する際に、前記第一係合片を弾性的に撓み変形させ、前記第一係合片と前記環状凹溝との軸方向位置が一致した状態で、前記第一係合片を弾性復元させて、前記第一係合片を前記環状凹溝の内側に配置することができる。さらに、前記第一係合片の軸方向一方側を向いた先端面を、前記環状凹溝の軸方向他方側を向いた側面に係合させることもできる。

本発明では、前記第一係合片の自由状態での外接円の直径を、前記環状凹溝の底面の内径寸法よりも大きくすることができる。このような構成を採用すれば、前記第一係合片の径方向外側縁を前記環状凹溝の底面に弾性的に当接させることができる。

本発明では、前記第二係合片を、径方向外方に向かうほど軸方向他方側に向かう方向に傾斜させることができる。このような構成を採用すれば、前記抜け止め筒を前記第一筒部の径方向内側に組み付け、前記第二係合片を弾性的に撓み変形させた状態で、この第一筒部を、前記第二筒部の径方向内側に軸方向他方側から挿入することができる。また、前記第二係合片の軸方向他方側を向いた先端面を、前記第二シャフトの軸方向一方側を向いた前記段差面に軸方向に対向（係合）させることができる。

本発明では、前記第一係合片及び前記第二係合片を、前記抜け止め筒の円周方向に関して複数ずつ設け、かつ、前記第一係合片と前記第二係合片との円周方向に関する位相を、互いにずらすことができる。このような構成を採用すれば、第一筒部が第二筒部の内側から軸方向他側に抜け出そうとした際に、前記段差面との当接によって前記第二係合片に作用する力が、前記第一係合片にまで作用しにくくできる。したがって、前記第一筒部が前記第二筒部の内側から軸方向他側に抜け出にくくすることできる。また、このような構成を採用する場合には、前記第一係合片と前記第二係合片とを１８０°ずらして配置することが好ましい。

本発明では、前記段差面を、径方向外方に向かうほど軸方向一方側に傾斜させることもできる。このような構成によれば、前記段差面を利用して前記第二係合片を撓み変形させることで、前記抜け止め筒に第一筒部と第二筒部との調心機能を持たせることができる。また、このような構成を採用する場合には、前記第二係合片を、円周方向に関して等間隔複数個所に設けることが好ましい。
あるいは、前記段差面を、前記第二シャフトの中心軸に対して直交する仮想平面上に存在させることもできる。

本発明のシャフト同士の結合構造によれば、溶接部に欠陥が生じた場合にも、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、シャフト同士の分離防止を図れる。

図１は、実施の形態の第１例に係るシャフト同士の結合構造を適用した、ステアリング装置の１例を示す模式図である。 図２は、実施の形態の第１例に関して、図１に示したステアリング装置から中間シャフトを取り出して示す断面図である。 図３は、実施の形態の第１例に関して、図２に示した中間シャフトをジョイント部材の位置で分離し、第一伸縮シャフト及び雌ジョイントを取り出して示す断面図である。 図４は、実施の形態の第１例に関して、図２に示した中間シャフトをジョイント部材の位置で分離し、第二伸縮シャフト及び雄ジョイントを取り出して示す断面図である。 図５は、実施の形態の第１例に関して、第二シャフトに相当するアウタチューブを取り出して示す斜視図である。 図６は、実施の形態の第１例を示す、図３のＡ部拡大図である。 図７は、実施の形態の第１例に関して、第一シャフトに相当する雌ジョイントを取り出して示す側面図である。 図８は、実施の形態の第１例を示す、図７のＢ−Ｂ断面図である。 図９は、実施の形態の第１例に関して、抜け止め筒を取り出して示す斜視図である。 図１０は、実施の形態の第１例に関して、抜け止め筒を取り出して示す断面図である。 図１１は、従来から知られているステアリング装置を示す模式図である。

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１〜図１０を用いて説明する。本例では、ステアリング装置を構成する複数のトルク伝達用シャフトのうち、中間シャフト５ａの構造を工夫している。具体的には、中間シャフト５ａを構成する１対のシャフトである、雌ジョイント４２とアウタチューブ１３との結合構造を工夫している。以下、ステアリング装置及び中間シャフト５ａの全体構造を説明するとともに、本例の特徴部分を説明する。

＜ステアリング装置の概要＞
自動車用のステアリング装置は、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ステアリングコラム３と、１対の自在継手４ｃ、４ｄと、中間シャフト５ａと、ステアリングギヤユニット６と、１対のタイロッド７とを備えている。

ステアリングシャフト２は、車体に支持されたステアリングコラム３の内側に回転自在に支持されている。ステアリングシャフト２の後端部には、運転者が操作するステアリングホイール１が取り付けられており、ステアリングシャフト２の前端部は、１対の自在継手４ｃ、４ｄ及び中間シャフト５ａを介して、ステアリングギヤユニット６の入力軸８に接続されている。このため、運転者がステアリングホイール１を回転させると、該ステアリングホイール１の回転が、ステアリングギヤユニット６の入力軸８に伝達される。入力軸８の回転は、該入力軸８と噛合したラックの直線運動に変換され、１対のタイロッド７を押し引きする。この結果、操舵輪にステアリングホイール１の操作量に応じた舵角が付与される。

＜中間シャフトの構成＞
中間シャフト５ａは、トルクを伝達するトルク伝達用シャフトであり、図２に示すように、それぞれが軸方向に伸縮可能な第一伸縮シャフト９及び第二伸縮シャフト１０を、ジョイント部材１１により、トルク伝達可能に連結することにより構成されている。

第一伸縮シャフト９は、軸方向に所定値以上の大きさの衝撃荷重が加わった場合にのみ、全長を収縮可能に構成されているのに対し、第二伸縮シャフト１０は、衝突事故の発生していない定常状態において、全長を伸縮可能に構成されている。このため、中間シャフト５ａは、定常状態では、第二伸縮シャフト１０のみが伸縮することで、その全長を変化させるが、衝突事故発生時には、第一伸縮シャフト９及び第二伸縮シャフト１０のそれぞれが収縮することで、その全長を縮める。なお、本例の中間シャフト５ａは、大型車に使用されるもので、一般的な普通乗用車に使用されるものに比べて軸方向寸法が長くなっている。

＜第一伸縮シャフトの構成＞
第一伸縮シャフト９は、図２及び図３に示すように、インナシャフト１２とアウタチューブ１３とを備えている。これらインナシャフト１２とアウタチューブ１３とは、トルク伝達可能に、かつ、一時衝突時にのみ、軸方向に関する相対変位が可能になるように結合されている。換言すれば、インナシャフト１２とアウタチューブ１３とは、定常状態においては、軸方向に関する相対変位が不能に結合されている。

インナシャフト１２は、金属製で、軸方向一方側のヨーク部１４と、軸方向他方側の軸部１５とを有している。本例では、ヨーク部１４と軸部１５とを、一体に設けている。つまり、ヨーク部１４と軸部１５とは、嵌合や溶接などによって連結されているのではなく、素材を鍛造加工などにより塑性変形させることで、一体的に造られている。

ヨーク部１４は、ステアリングギヤユニット６の入力軸８に接続される別のヨーク１６と十字軸６４とにより、自在継手４ｄを構成するもので、基部１７と、１対の腕部１８とを有している。基部１７は、その軸方向他側面の中央部が、軸部１５の軸方向一方側部の端面に連続している。基部１７の軸方向他側面の径方向外側部は、軸部１５の中心軸に直交する仮想平面上に存在する円輪面１９となっている。

１対の腕部１８は、略平板状に構成されており、基部１７の直径方向反対側の２個所位置から軸方向一方側に伸長している。また、腕部１８の先端部には、互いに同軸上に、十字軸６４を構成する軸部を回転自在に支持するための円孔２０が設けられている。

軸部１５は、略円柱状で、ほぼ全長にわたり中実状に構成されている。軸部１５の軸方向他方側には、軸部１５の軸方向他方側の端面にのみ開口した中空部２１が設けられている。軸部１５の軸方向他方側半部の外周面には、円周方向に関する凹凸形状の雄セレーション２２が設けられている。これに対し、軸部１５の軸方向一方側の端部の外周面には、断面形状が凹円弧形の凹曲面２３が設けられている。凹曲面２３は、いわゆる隅Ｒ部と呼ばれるもので、単一の曲率半径ｒを有しており、ヨーク部１４を構成する基部１７の軸方向他側面である円輪面１９に滑らかに連続している。

アウタチューブ１３は、第二シャフトに相当するものであり、金属製で、中空円管状に構成されている。アウタチューブ１３の軸方向両側部には、１対の結合筒部２４ａ、２４ｂが設けられており、アウタチューブ１３の軸方向中間部には、蛇腹状のベローズ部２５が設けられている。

１対の結合筒部２４ａ、２４ｂのうち、軸方向一方側の結合筒部２４ａの内周面には、円周方向に関する凹凸形状の第一雌セレーション２６が設けられており、軸方向他方側の結合筒部２４ｂの内周面には、円周方向に関する凹凸形状の第二雌セレーション２７が設けられている。これら１対の結合筒部２４ａ、２４ｂのうち、アウタチューブ１３の軸方向他方側に配置された結合筒部２４ｂが、第二筒部に相当し、結合筒部２４ｂの内周面に形成された第二雌セレーション２７が、内周側凹凸部に相当する。

ベローズ部２５は、オフセット衝突時に折れ曲がるように塑性変形することで、衝突に伴う衝撃荷重を吸収する部分であり、衝突事故が発生する以前の定常時に、運転者がステアリングホイール１を操作することに基づいて加わる程度の捩り方向の荷重によっては変形しない程度の捩り強度を有している。ベローズ部２５は、大径部である山部と、小径部である谷部とを、軸方向に関して交互に複数配置することで構成されている。また、本例では、山部の頂部と谷部の底部とを、それぞれ断面円弧形としている。

アウタチューブ１３の内周面のうち、第二雌セレーション２７の軸方向一方側に隣接する部分には、ベローズ部２５の軸方向他方側部によって構成される、段差面２８を有している。段差面２８は、径方向外方に向かうほど軸方向一方側に向かう方向に傾斜したテーパ面となっている。

本例では、インナシャフト１２とアウタチューブ１３とを、トルク伝達可能に、かつ、一時衝突時における軸方向の相対変位を可能に結合するために、インナシャフト１２の雄セレーション２２とアウタチューブ１３の第一雌セレーション２６とを、セレーション係合させるとともに、インナシャフト１２とアウタチューブ１３との嵌合部を、いわゆる楕円嵌合としている。すなわち、インナシャフト１２を構成する軸部１５の軸方向他方側の端部、および、アウタチューブ１３を構成する結合筒部２４ａの軸方向一方側の端部に、断面形状が楕円形の塑性変形部２９ａ、２９ｂをそれぞれ形成している。なお、図３には、塑性変形部２９ａ、２９ｂの形成範囲にそれぞれ波線を付している。

本例では、上述のような構成により、インナシャフト１２を構成する軸部１５の軸方向他方側部と、アウタチューブ１３を構成する結合筒部２４ａとを、トルク伝達可能に、かつ、軸方向に大きな衝撃荷重が加わる一次衝突時にのみ、軸方向に関する相対変位が可能となるように結合している。また、塑性変形部２９ａ、２９ｂは、インナシャフト１２とアウタチューブ１３とが軸方向に相対変位する際の抵抗になるため、インナシャフト１２とアウタチューブ１３とが軸方向に相対変位し、第一伸縮シャフト９が収縮する際に、衝突によるエネルギを吸収する。

上述したような塑性変形部２９ａ、２９ｂは、例えば次のようにして形成する。
先ず、軸部１５の軸方向他方側部を、アウタチューブ１３の軸方向一方側部に僅かに挿入する。すなわち、結合筒部２４ａの軸方向一方側部と、軸部１５の軸方向他方側部とを係合する。次いで、結合筒部２４ａの軸方向一方側部を工具により径方向外側から押し潰し、結合筒部２４ａの軸方向一方側部の内周面及び軸部１５の軸方向他方側部の外周面を、断面楕円形状に塑性変形させて、当該部分に塑性変形部２９ａ、２９ｂを形成する。その後、インナシャフト１２とアウタチューブ１３とを、第一伸縮シャフト９の全長を縮めるように軸方向に相対変位させて、第一伸縮シャフト９の全長を定常時での所定の軸方向長さとする。これにより、インナシャフト１２の塑性変形部２９ａとアウタチューブ１３の塑性変形部２９ｂとを、軸方向に離隔して配置する。

＜第二伸縮シャフトの構成＞
第二伸縮シャフト１０は、図２及び図４に示すように、雄軸３０と、雌軸３１と、複数個のボール３２と、複数本のローラ３３と、複数枚の板ばね３４とを備えている。

雄軸３０は、全長にわたり中実状に構成されており、軸方向一方側部の外周面に、それぞれが軸方向に伸長した第一雄側軸方向溝３５と第二雄側軸方向溝３６とを円周方向に関して交互に有している。第一雄側軸方向溝３５は、断面形状が略等脚台形状で、開口部の円周方向幅が底部の円周方向幅よりも広くなっている。これに対し、第二雄側軸方向溝３６は、断面凹円弧形状である。また、雄軸３０の軸方向一方側の端部外周面には、円輪状のストッパ３７が固定されている。これにより、第一雄側軸方向溝３５内に配置されるボール３２及び第二雄側軸方向溝３６内に配置されるローラ３３が、これら第一雄側軸方向溝３５及び第二雄側軸方向溝３６から軸方向一方側に抜け出すことを防止している。また、雄軸３０の軸方向他方側の端部には、雄軸３０とは別体のヨーク３８が溶接により固定されている。該ヨーク３８は、ステアリングシャフト２の前端部に接続される別のヨーク３９及び十字軸とともに、自在継手４ｃを構成する（図１参照）。

雌軸３１は、全体が中空円管状に構成されており、内周面に、それぞれが軸方向に伸長した第一雌側軸方向溝４０と第二雌側軸方向溝４１とを円周方向に関して交互に有している。これら第一雌側軸方向溝４０及び第二雌側軸方向溝４１は、それぞれ断面凹円弧形状である。

雄軸３０を雌軸３１の内側に挿入する際には、第一雄側軸方向溝３５と第一雌側軸方向溝４０との円周方向の位相を一致させ、かつ、第二雄側軸方向溝３６と第二雌側軸方向溝４１の円周方向の位相を一致させる。そして、第一雄側軸方向溝３５と第一雌側軸方向溝４０との間に、複数個のボール３２を配置する。さらに、第一雄側軸方向溝３５と複数個のボール３２との間には板ばね３４を配置し、これら複数個のボール３２に予圧を付与する。また、第二雄側軸方向溝３６と第二雌側軸方向溝４１との間に、それぞれ１本ずつローラ３３を配置する。

上述のような第二伸縮シャフト１０は、雄軸３０と雌軸３１とが、トルク伝達可能に、かつ、定常状態において全長を伸縮可能に組み合わされている。特に第二伸縮シャフト１０は、低トルク伝達時には、複数個のボール３２と板ばね３４とが、雄軸３０と雌軸３１との間でトルクを伝達し、伝達するトルクが増加すると、増加した分のトルクを、複数本のローラ３３が伝達する。また、雄軸３０と雌軸３１とが軸方向に相対変位する際には、複数個のボール３２は、第一雄側軸方向溝３５と第一雌側軸方向溝４０との間で転動し、複数本のローラ３３は、第二雄側軸方向溝３６と第二雌側軸方向溝４１との間で滑り摺動する。また、本例では、板ばね３４の弾力により、複数個のボール３２が第一雌側軸方向溝４０の内面に押し付けられているため、雄軸３０と雌軸３１とががたつくことが防止される。

＜ジョイント部材の構成＞
本例では、上述のような第一伸縮シャフト９と第二伸縮シャフト１０とを、ジョイント部材１１により、トルク伝達可能に結合している。ジョイント部材１１は、雌ジョイント４２と雄ジョイント４３とを有している。雌ジョイント４２は、第一伸縮シャフト９を構成するアウタチューブ１３の結合筒部２４ｂに固定され、雄ジョイント４３は、第二伸縮シャフト１０を構成する雌軸３１に固定される。

雌ジョイント４２は、第一シャフトに相当するもので、全体が略円筒状に構成されている。雌ジョイント４２の軸方向一方側部には、第一筒部に相当する固定筒部４４を有している。固定筒部４４の外周面には、外周側凹凸部に相当する、円周方向に関する凹凸形状の雄セレーション４５を設けている。固定筒部４４の内周面は、軸方向一方側の大径部４６と、軸方向他方側の小径部４７と、これら大径部４６と小径部４７とをつなぐ軸方向一方側を向いた円輪状の突き当て面４８とを有している。また、大径部４６の軸方向中間部には、径方向外方に向けて凹んだ、断面略矩形状の環状凹溝４９が全周にわたり設けられている。

これに対し、雌ジョイント４２の軸方向他方側部の内周面には、歯先円の直径が小径部４７の内径よりも小さい、雌セレーション５０が設けられている。雌ジョイント４２の軸方向他方側の半部には、軸方向に伸長したスリット５１が設けられており、該スリット５１の円周方向両側には、径方向外方に伸長した１対の鍔部５２が設けられている。また、１対の鍔部５２には、互いに同軸上に、ねじ孔５３が設けられている。

本例では、雌ジョイント４２を構成する固定筒部４４の内側に、抜け止め筒５４を配置している。抜け止め筒５４は、厚さが０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のバネ鋼やステンレス鋼板（ＳＵＳ、ＳＫ、Ｓ５５ＣＭ、Ｓ６０ＣＭ）などの弾性を有する金属板を曲げ形成することにより、全体が欠円筒状に構成されており、円周方向１個所に不連続部５５を有している。抜け止め筒５４は、軸方向に離隔した位置に、それぞれが径方向外方に突出した第一係合片５６と第二係合片５７とを有している。具体的には、第一係合片５６は、抜け止め筒５４の軸方向他方側部に設けられており、第二係合片５７は、抜け止め筒５４の軸方向一方側の端部に設けられている。抜け止め筒５４の軸方向寸法Ｌ_5４は、固定筒部４４の軸方向一方側の開口部から突き当て面４８までの軸方向長さＬ₄₈よりも十分に大きい（Ｌ_5４＞Ｌ₄₈）。

第一係合片５６は、抜け止め筒５４の軸方向他方側部に形成した軸方向他方側が開口したＵ字形の切れ目の内側を、径方向外方に曲げ起こして形成されており、径方向外方に向かうほど軸方向一方側に向かう方向に傾斜している。抜け止め筒５４の中心軸に対する第一係合片５６の傾斜角度は、１０度〜５０度程度であり、図示の例では３０度である。また、第一係合片５６は、抜け止め筒５４の円周方向に関して等間隔となる複数個所、図示の例では３個所に設けられている。これら第一係合片５６は、自由状態で、外接円の直径Ｄ₅₆が固定筒部４４の内周面に設けられた環状凹溝４９の底部の内径寸法ｄ₄₉よりも大きい（Ｄ₅₆＞ｄ₄₉）。なお、第一係合片は、上述のように切れ目の内側を径方向外方に曲げ起こす構造に限らず、抜け止め筒の一部を径方向外方に突出するように曲げ変形させることで形成しても良い。

第二係合片５７は、抜け止め筒５４の軸方向一方側の端縁に形成した舌片を、径方向外方に曲げ起こして形成されており、径方向外方に向かうほど軸方向他方側に向かう方向に傾斜している。抜け止め筒５４の中心軸に対する第二係合片５７の傾斜角度は、１０度〜４０度程度であり、図示の例では２５度である。また、第二係合片５７は、抜け止め筒５４の円周方向に関して等間隔となる複数個所、図示の例では３個所で、かつ、第一係合片５６と円周方向に関する位相がずれた位置に設けられている。第二係合片５７は、自由状態で、外接円の直径Ｄ₅₇が固定筒部４４の外径寸法Ｄ₄₄よりも大きい（Ｄ₅₇＞Ｄ₄₄）。このため、第二係合片５７の径方向外方への突出量は、第一係合片５６の径方向外方への突出量よりも十分に大きくなっている。また、第二係合片５７の円周方向に関する幅寸法は、第一係合片５６の円周方向に関する幅寸法よりも大きい。なお、第二係合片は、上述のように舌片を曲げ起こす構造に限らず、前述した第一係合片と同様に、切れ目の内側を径方向外方に曲げ起こすことで形成しても良い。

本例では、上述のような構成を有する抜け止め筒５４を、雌ジョイント４２を構成する固定筒部４４の軸方向一方側から挿入することにより、固定筒部４４の径方向内側に配置している。具体的には、不連続部５５の幅を縮めるとともに、第一係合片５６を弾性的に撓み変形させた状態で、抜け止め筒５４を固定筒部４４の内側に軸方向一方側から挿入する。そして、第一係合片５６と環状凹溝４９との軸方向位置が一致した状態で、第一係合片５６を弾性復元させる。これにより、第一係合片５６を環状凹溝４９の内側に配置する。そして、第一係合片５６の先端部の径方向外側縁を環状凹溝４９の底面に弾性的に当接させ、かつ、第一係合片５６の軸方向一方側を向いた先端面を、環状凹溝４９の軸方向他方側を向いた側面に係合させる。さらに本例では、抜け止め筒５４の軸方向他方側の端縁を、固定筒部４４の内周面に存在する突き当て面４８に当接させることで、雌ジョイント４２に対する抜け止め筒５４の軸方向に関する位置決めを図っている。

上述のようにして、固定筒部４４の内側に抜け止め筒５４を組み付けた後は、抜け止め筒５４を構成する第二係合片５７を弾性的に撓み変形させた状態で、固定筒部４４をアウタチューブ１３を構成する結合筒部２４ｂの内側に挿入する。これにより、雄セレーション４５と第二雌セレーション２７とを、セレーション係合させる。また、結合筒部２４ｂの内側を通過した第二係合片５７を弾性復元させることで、第二係合片５７の先端面を、ベローズ部２５の内周面に設けられた段差面２８に対して軸方向に対向させる。このようにして雌ジョイント４２とアウタチューブ１３とを組み合わせた後、雌ジョイント４２の外周面と結合筒部２４ｂの軸方向他方側の端面との間を、溶接ビード部５８により全周にわたり溶接固定する。なお、固定筒部４４と結合筒部２４ｂとは、セレーション嵌合部に存在する隙間（がた）に基づき、本来的には同軸に配置することが難しい。ただし、本例では、弾性復元する第二係合片５７がテーパ状の段差面２８に当接することで、第二係合片５７に撓み変形を生じさせることができ、また、このような第二係合片５７を、抜け止め筒５４の軸方向一方側の端縁に円周方向に関して等間隔に３つ設けているため、抜け止め筒５４に固定筒部４４と結合筒部２４ｂとの調心機能を発揮させることができる。このため、これら固定筒部４４と結合筒部２４ｂとを同軸に配置することができる。

雄ジョイント４３は、軸方向一方側のジョイント軸部５９と、軸方向他方側のジョイント筒部６０とを有している。ジョイント軸部５９の外周面には、全周にわたり雄セレーション６１が設けられているとともに、円周方向の一部に、ジョイント軸部５９の中心軸に対し直角方向に切り欠き６２が設けられている。

そして、ジョイント軸部５９を、雌ジョイント４２の軸方向他方側部の内側に挿入し、雄セレーション６１と雌セレーション５０とを、セレーション係合させている。これにより、雌ジョイント４２と雄ジョイント４３とをトルク伝達可能に結合している。また、雌ジョイント４２を構成する１対の鍔部５２のねじ孔５３に、図示しないボルトを螺合させている。そして、前記ボルトの中間部を切り欠き６２の内側に配置して、ジョイント軸部５９が雌ジョイント４２から軸方向他方側に抜け出ることを防止している。また、ジョイント筒部６０を、雌軸３１の軸方向一方側の端部に内嵌固定している。さらに、雄ジョイント４３の外周面と雌軸３１の軸方向一方側の端面との間を、溶接ビード部６３により溶接固定している。これにより、雄ジョイント４３と雌軸３１とをトルク伝達可能に結合している。

以上のような本例の中間シャフト５ａは、定常状態では、第二伸縮シャフト１０を構成する雄軸３０と雌軸３１とが軸方向に相対変位することで伸縮する。これにより、走行時にタイヤから入力される振動が、ステアリングホイール１にまで伝わることを防止する。

車体の前面全体で他の自動車などに衝突する、いわゆるフルラップ衝突が発生した場合には、第一伸縮シャフト９及び第二伸縮シャフト１０が、それぞれ収縮する。これにより、中間シャフト５ａは、衝撃荷重を吸収しつつ全長を縮める。これにより、ステアリングホイール１が運転者側に突き上げられることを防止する。

これに対し、車体の前面のうちの一部が幅方向に偏って他の自動車などに衝突する、いわゆるオフセット衝突が発生した場合には、エンジンルームが変形して、中間シャフト５ａが軸方向に収縮できない場合がある。この場合には、衝突に伴う衝撃荷重に基づいて、アウタチューブ１３がベローズ部２５にて折れ曲がる。これにより、衝撃荷重を吸収するとともに、折れ曲がった中間シャフト５ａが周辺部品の間に存在する隙間に収納され、後方に変位することを防止する。したがって、オフセット衝突の場合においても、ステアリングホイール１が運転者側に突き上げられることを防止できる。なお、オフセット衝突が発生した際に、中間シャフト５ａの全長が収縮するか否かは、衝撃荷重の加わり方やエンジンルームの変形態様などに依存する。

以上のような構成を有する本例では、トルク伝達用シャフトである中間シャフト５ａを構成する１対のシャフトである、雌ジョイント４２とアウタチューブ１３との結合部に関して、これら雌ジョイント４２とアウタチューブ１３とを結合する溶接ビード部５８に欠陥が生じた場合にも、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、雌ジョイント４２とアウタチューブ１３との分離防止を図れる。

すなわち、本例では、溶接ビード部５８に欠陥が生じた場合にも、雌ジョイント４２の固定筒部４４の外周面に設けられた雄セレーション４５と、アウタチューブ１３の結合筒部２４ｂの内周面に設けられた第二雌セレーション２７との凹凸係合により、雌ジョイント４２とアウタチューブ１３との間でトルクを伝達することができる。

さらに本例では、固定筒部４４の内側に抜け止め筒５４を配置し、固定筒部４４の内周面に設けられた環状凹溝４９と、抜け止め筒５４に設けられた第一係合片５６とを係合させている。このため、抜け止め筒５４は、軸方向一方側への抜け止めが図られた状態で、固定筒部４４の内側に配置されている。そして本例では、このような抜け止め筒５４の軸方向一方側の端部に設けた第二係合片５７を、アウタチューブ１３の内周面に設けたテーパ状の段差面２８に軸方向に対向させている。したがって、本例では、固定筒部４４が結合筒部２４ｂの内側から軸方向他方側に抜け出ることを防止できる。さらに本例では、第一係合片５６と第二係合片５７とを、円周方向に関する位相がずれた位置に設けている。このため、固定筒部４４が抜け止め筒５４から軸方向他方側に抜け出そうとした際に、第二係合片５７が段差面２８との当接によって撓み変形し、抜け止め筒５４の軸方向一方側の端部に径方向内方に向いた力が作用した場合にも、このような力が、第一係合片５６に作用しにくくすることができる。このため、第一係合片５６と環状凹溝４９との係合を外れにくくすることができ、固定筒部４４が抜け止め筒５４から軸方向他方側に抜け出にくくすることができる。

第一伸縮シャフトを構成するインナシャフトの軸部には、その全長にわたり雄セレーションを設けることができる。このような構成を採用すれば、第一伸縮シャフトの全長が縮んだ状態においても、インナシャフトとアウタチューブとの間でトルク伝達を行わせることができる。また、抜け止め筒部は、径方向外方に向けて第一係合片及び第二係合片が設けられていれば、本体（全体）は円筒状でなくても良い。例えば、八角形などの多角形からなる筒形状を採用することもできる。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ ステアリングコラム
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 自在継手
５、５ａ 中間シャフト
６ ステアリングギヤユニット
７ タイロッド
８ 入力軸
９ 第一伸縮シャフト
１０ 第二伸縮シャフト
１１ ジョイント部材
１２ インナシャフト
１３ アウタチューブ
１４ ヨーク部
１５ 軸部
１６ ヨーク
１７ 基部
１８ 腕部
１９ 円輪面
２０ 円孔
２１ 中空部
２２ 雄セレーション
２３ 凹曲面
２４ａ、２４ｂ 結合筒部
２５ ベローズ部
２６ 第一雌セレーション
２７ 第二雌セレーション
２８ 段差面
２９ａ、２９ｂ 塑性変形部
３０ 雄軸
３１ 雌軸
３２ ボール
３３ ローラ
３４ 板ばね
３５ 第一雄側軸方向溝
３６ 第二雄側軸方向溝
３７ ストッパ
３８ ヨーク
３９ ヨーク
４０ 第一雌側軸方向溝
４１ 第二雌側軸方向溝
４２ 雌ジョイント
４３ 雄ジョイント
４４ 固定筒部
４５ 雄セレーション
４６ 大径部
４７ 小径部
４８ 突き当て面
４９ 環状凹溝
５０ 雌セレーション
５１ スリット
５２ 鍔部
５３ ねじ孔
５４ 抜け止め筒
５５ 不連続部
５６ 第一係合片
５７ 第二係合片
５８ 溶接ビード部
５９ ジョイント軸部
６０ ジョイント筒部
６１ 雄セレーション
６２ 切り欠き
６３ 溶接ビード部
６４ 十字軸

Claims (6)

1. 外周面に円周方向に関する凹凸形状の外周側凹凸部が設けられ、かつ、内周面に環状凹溝が設けられた、第一筒部を有する第一シャフトと、
   内周面に円周方向に関する凹凸形状の内周側凹凸部が設けられ、その内側に前記第一筒部が挿入される第二筒部を有し、かつ、内周面のうち、前記内周側凹凸部の軸方向一方側に隣接する部分に、軸方向一方側を向いた段差面を有している、第二シャフトと、
   前記第一筒部の径方向内側に配置され、軸方向に離隔した位置にそれぞれが径方向外方に突出した第一係合片及び第二係合片を有する、抜け止め筒と、を備え、
   前記外周側凹凸部と前記内周側凹凸部とを凹凸係合させ、かつ、前記第一シャフトの外周面と前記第二筒部の軸方向端部とを溶接固定しており、かつ、
   前記第一係合片を前記環状凹溝の内側に配置し、かつ、前記第二係合片を前記段差面に軸方向に対向させている
   シャフト同士の結合構造。
2. 前記第一係合片が、径方向外方に向かうほど軸方向一方側に向かう方向に傾斜している、請求項１に記載したシャフト同士の結合構造。
3. 前記第一係合片の自由状態での外接円の直径が、前記環状凹溝の底面の内径寸法よりも大きい、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したシャフト同士の結合構造。
4. 前記第二係合片が、径方向外方に向かうほど軸方向他方側に向かう方向に傾斜している、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載したシャフト同士の結合構造。
5. 前記第一係合片及び前記第二係合片が、前記抜け止め筒の円周方向に関して複数ずつ設けられており、かつ、前記第一係合片と前記第二係合片との円周方向に関する位相が互いにずれている、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したシャフト同士の結合構造。
6. 前記段差面が、径方向外方に向かうほど軸方向一方側に向かう方向に傾斜している、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載したシャフト同士の結合構造。

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