JP2019078273A - トルク伝達軸 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク伝達軸に接続される軸の振れ回りを抑えることができる構造を実現する。【解決手段】軸方向一端部にヨーク部２２が一体に設けられ、軸方向他端部に軸方向に伸長したスリット３０が設けられており、外周面に周方向に伸長した係止凹溝３４が設けられたシャフト２０と、係止凹溝３４と対向する部分に係止スリット４１が設けられたクランプ２１とを、互いに別体とし、シャフト２０の軸方向他端部にクランプ２１を外嵌した状態で、係止凹溝３４と係止スリット４１とに架け渡すように止め輪４２を設ける。また、シャフト２０のうち、スリット３０の両側に設けた１対のシャフト側係合面部３２と、クランプ２１の挿入孔３８の内周面に設けた１対のクランプ側係合面部３９とを、それぞれ周方向に係合させる。【選択図】図２

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軸に関する。

図１３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のピニオン軸８に接続されている。そして、ピニオン軸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。

自在継手４ａ、４ｂは、互いに同一直線上に存在しない回転軸である、ステアリングシャフト２と中間シャフト５並びに中間シャフト５とピニオン軸８を、互いにトルク伝達可能に接続するものであり、例えば特開２０１１−２２０３９８号公報に記載されているように、従来から１対のヨークと十字軸とを備えた十字軸式の自在継手が使用されている。

特開２０１７−２５９６４号公報 特開２０１１−２２０３９８号公報

ところで、大型の自動車に搭載されるステアリング装置にあっては、ステアリングシャフトからステアリングギヤユニットまでの距離が長くなる。このため、複数の軸（トルク伝達軸）同士を連結して中間シャフトを構成したり、自在継手を構成するヨークと、ステアリングシャフトやピニオン軸などの軸との間に、別の軸（いわゆるエクステンションシャフト）を介在させたりすることが考えられている。

図１４は、本発明者等が先に考えた中間シャフトを構成するトルク伝達軸９を示している。トルク伝達軸９は、蛇腹部を有する第一軸１０と、第二軸１１との間に配置され、これら第一軸１０及び第二軸１１に対してそれぞれトルク伝達可能に接続される。トルク伝達軸９には、軸方向一端部の外周面に、接続部に相当する雄セレーション１２が設けられており、軸方向他端部の内周面に雌セレーション１３が設けられている。トルク伝達軸９の軸方向他端部には、トルク伝達軸９の軸方向他端部を縮径するためのクランプ部１４が一体に設けられている。具体的には、トルク伝達軸９の軸方向他端部の円周方向１箇所に不連続部が設けられており、該不連続部の両側に１対のフランジ部１５が設けられている。フランジ部１５には、図示しない締付部材を挿入するための取付孔１６が設けられている。

トルク伝達軸９の軸方向一端部は、第一軸１０の軸方向他端部の内側に挿入し、雄セレーション１２を第一軸１０の内周面に形成された雌セレーション１７にセレーション係合させる。また、トルク伝達軸９と第一軸１０とを溶接固定する。

トルク伝達軸９の軸方向他端部の内側には、第二軸１１の軸方向一端部を挿入し、雌セレーション１３に第二軸１１の外周面に形成された雄セレーション１８をセレーション係合させる。また、前記締付部材の先端部を取付孔１６又は図示しないナットに螺合することで、トルク伝達軸９の内周面により第二軸１１の外周面を強く締め付ける。

上述のような構成を有するトルク伝達軸９は、冷間鍛造加工により造られる場合が多く、熱間鍛造加工により造られる場合に比べて形状精度及び寸法精度は高いが、金属材料の流動が複雑になるクランプ部１４を一体に設けていることなどに起因して、トルク伝達軸９の軸方向両端部に設ける雄セレーション１２と雌セレーション１３との同軸度を高度に確保することが難しくなる。また、トルク伝達軸９と第一軸１０とを溶接固定しているため、熱変形などに起因して、トルク伝達軸９と第一軸１０との同軸度が低くなりやすい。このため、図１４の（Ｃ）に示すように、トルク伝達軸９に接続される軸（第一軸１０又は第二軸１１）の振れ回りが大きくなる可能性がある。この結果、ステアリング装置の一部で、振れ回りに起因した異音（回転方向の摺動異音、スティックスリップ振動異音など）を発生させる可能性がある。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、トルク伝達軸に接続される軸の振れ回りを抑えられる構造を実現することにある。

本発明のトルク伝達軸は、シャフトと、クランプと、係止部材と、回り止め部とを備える。
前記シャフトは、中空状に構成され、軸方向一端部には、他の部材に対してトルク伝達可能に接続される接続部が設けられており、軸方向他端部には、軸方向に伸長したスリットが設けられている。また、前記シャフトのうち、内周面の軸方向他端部には、雌セレーションが設けられており、外周面には、周方向に伸長した係止凹溝が設けられている。
前記クランプは、例えば欠円筒状に構成されており、前記シャフトの軸方向他端部に外嵌されて、前記シャフトの軸方向他端部を縮径させるものである。前記クランプには、円周方向１箇所に不連続部が設けられ、かつ、前記不連続部を挟んで両側に、締付部材を挿入するための取付孔をそれぞれ有する１対のフランジ部が設けられている。さらに、前記クランプのうち、前記係止凹溝と対向する部分に係止スリットが設けられている。
前記係止部材は、前記係止凹溝と前記係止スリットとに架け渡すように設けられている。
前記回り止め部は、前記シャフトと前記クランプとの間に設けられ、周方向に係合することにより、前記シャフトと前記クランプとの相対回転を阻止する。

本発明では、前記係止部材を、前記係止凹溝に弾性的に装着（係止）され、前記係止凹溝から径方向外方に突出した部分を前記係止スリットの内側に配置した、例えばＥリングやＣリングなどの欠円環状の止め輪とすることができる。
あるいは、前記係止部材を、前記係止凹溝に弾性的に装着（係止）されない、例えばＵ字形やＣ字形のキー部材とすることもできる。このようなキー部材を使用する場合には、その全体を前記係止スリットの内側に配置し、前記係止スリットの開口縁部に、前記係止スリットの開口幅を小さくするための塑性変形部を設けることができる。

本発明では、前記シャフトの軸方向他端部に、前記スリットを挟んで両側に存在する周方向両端面をそれぞれシャフト側係合面部とした係合筒部を設けるとともに、前記クランプのうちで、前記係合筒部が挿入される挿入孔の内周面に１対のクランプ側係合面部を設けることができる。そして、前記１対のシャフト側係合面部と前記１対のクランプ側係合面部とをそれぞれ周方向に係合させることで、前記回り止め部を構成することができる。
あるいは、前記シャフトの外周面の軸方向他端部に軸方向に伸長した突条又は凹溝であるシャフト側係合部を設けるとともに、前記クランプのうちで、前記シャフトが挿入される挿入孔の内周面に軸方向に伸長した凹溝又は突条であるクランプ側係合部を設けることができる。そして、前記シャフト側係合部と前記クランプ側係合部とを凹凸係合させることで、前記回り止め部を構成することもできる。

本発明では、前記スリットの軸方向一端部である奥端部に、軸方向他方側に隣接する部分に比べて幅寸法が大きい応力緩和部を設けることができる。前記応力緩和部としては、例えば円形状や楕円形状、滴形状など、内面を凹曲面により構成した形状を採用することができる。

本発明では、前記接続部を、自在継手を構成する二股状のヨーク部とすることができる。
あるいは、前記接続部を、セレーション部若しくはスプライン部、又はキー係合部とすることもできる。

本発明によれば、トルク伝達軸に接続される軸の振れ回りを抑えることができる。

図１は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸の斜視図である。 図２は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸の分解斜視図である。 図３は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸の側面図である。 図４は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸を軸方向他方側から見た端面図である。 図５の（Ａ）は、図３のＡ−Ａ断面に相当する図であり、図５の（Ｂ）は、比較例として示すクランプの断面図である。 図６は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸と該トルク伝達軸に接続される軸とを示す分解斜視図である。 図７は、実施の形態の第１例に係るトルク伝達軸と該トルク伝達軸に接続される軸との接続状態を示す断面図である。 図８は、実施の形態の第２例に係るトルク伝達軸を、止め輪を省略して示す分解斜視図である。 図９は、実施の形態の第２例に係るトルク伝達軸を構成するシャフトを取り出して示す平面図である。 図１０は、実施の形態の第３例に係るトルク伝達軸の分解斜視図である。 図１１は、実施の形態の第３例に係るトルク伝達軸の側面図である。 図１２は、図１１のＢ−Ｂ断面図である。 図１３は、従来から知られているステアリング装置を示す部分断面側面図である。 図１４の（Ａ）は、本発明者等が先に考えたトルク伝達軸を、第一軸及び第二軸にそれぞれ接続した状態を示す断面図であり、図１４の（Ｂ）は（Ａ）の分解図であり、図１４の（Ｃ）は、第一軸及び第二軸に振れ回りが生じる状態を説明するための模式図である。

［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７を用いて説明する。
本例のトルク伝達軸１９は、例えば大型の自動車のステアリング装置に組み込まれて、互いに同一直線上に存在しない回転軸である、ステアリングシャフトと中間シャフト、又は、中間シャフトとピニオン軸をトルク伝達可能に接続するために使用する。

トルク伝達軸１９は、互いに別体に構成された、中空筒状のシャフト２０と欠円筒状（略Ｕ字状）のクランプ２１とから構成されている。なお、以下の説明において、軸方向とは、特に断らない限り、トルク伝達軸１９の軸方向をいう。また、軸方向に関して一端側とは、図１〜図３、図６及び図７の左端側をいい、軸方向に関して他端側とは、図１〜図３、図６及び図７の右端側をいう。

シャフト２０は、例えば炭素鋼鋳鋼材（ＳＣ材）などの素材に、鍛造加工（冷間鍛造加工又は熱間鍛造加工）及び切削加工等を施すことにより造られている。シャフト２０は、軸方向一端部に設けられた接続部に相当する二股状のヨーク部２２と、軸方向他端部乃至中間部に設けられた筒部２３とを備えている。

ヨーク部２２は、十字軸式の自在継手を構成するもので、１対の腕部２４ａ、２４ｂから構成されている。これら各腕部２４ａ、２４ｂは、筒部２３の軸方向一端縁の直径方向反対側となる２個所位置から軸方向一方側に伸長する状態で設けられている。これら各腕部２４ａ、２４ｂの先端部には、円孔２５が互いに同軸に形成されている。円孔２５の内側には、図示しない軸受カップ及びニードルが配置され、十字軸を構成する軸部が回転自在に支持される。

シャフト２０を構成する筒部２３は、全体が中空筒状に構成されており、軸方向一方側から順に、大径筒部２６と、円すい筒部２７と、小径筒部２８とを備えている。

大径筒部２６は、図示の例では段付円筒状に構成されており、その軸方向他端縁が、円すい筒部２７の軸方向一端縁につながっている。また、大径筒部２６の外径寸法及び内径寸法は、小径筒部２８の外径寸法及び内径寸法よりも大きくなっている。

円すい筒部２７は、外径寸法及び内径寸法が、軸方向他方側に向かうほど小さくなる部分円すい筒状に構成されており、その軸方向他端縁が、小径筒部２８の軸方向一端縁につながっている。

小径筒部２８は、円筒状に構成されており、シャフト２０の軸方向他端部乃至中間部にわたる範囲に設けられている。小径筒部２８の外周面は、後述する係止凹溝３４を除き、軸方向にわたり外径寸法が変化しない円筒面状（又は部分円筒面状）に構成されているのに対し、小径筒部２８の内周面には、雌セレーション２９がその全長にわたり形成されている。小径筒部２８の内側には、図６及び図７に示すように、例えばステアリングシャフトやピニオン軸などの軸５０の端部が挿入され、該軸５０の端部外周面に形成された雄セレーション５１を、雌セレーション２９に対しセレーション係合させる。

小径筒部２８のうち、ヨーク部２２を構成する一方の腕部２４ａと周方向位置（位相）が一致する部分には、軸方向に伸長したスリット３０が形成されている。スリット３０は、小径筒部２８の内外両周面同士を連通させる。スリット３０の軸方向一端部である奥端部は、小径筒部２８の軸方向中間部に位置しており、スリット３０の軸方向他端縁部は、小径筒部２８（シャフト２０）の軸方向他端縁に開口している。このように、シャフト２０の軸方向他端部にスリット３０を設けることで、シャフト２０の軸方向他端部（小径筒部２８の軸方向他半部）を縮径可能に構成している。

本例では、上述のようにシャフト２０の軸方向他端部（小径筒部２８の軸方向他半部）にスリット３０を形成することで、軸方向に関してスリット３０と整合するシャフト２０の軸方向他端部に、軸方向から見た形状が略Ｃ字形の係合筒部３１を設けている。また、スリット３０を挟んで両側に存在する係合筒部３１の周方向両端面を、それぞれが平坦面状のシャフト側係合面部３２としている。本例では、１対のシャフト側係合面部３２が、シャフト２０の中心軸に対して平行な同一仮想平面上に位置している。また、シャフト２０の軸方向中間部には、シャフト側係合面部３２の軸方向一端部につながる状態で、それぞれが部分円弧状でかつ軸方向他方側に向いた突き当て面３３を有している。このため、後述するように、クランプ２１を係合筒部３１に外嵌する際に、クランプ２１の軸方向一方側の端面を突き当て面３３に突き当てることで、シャフト２０に対するクランプ２１の軸方向に関する位置決めを図るようにしている。なお、シャフト側係合面部３２と突き当て面３３との連続部に応力が集中することを防止するため、前記連続部にＲ加工や面取り加工を施すこともできる。

また、シャフト２０の外周面のうち、係合筒部３１の軸方向一端寄り部分の外周面には、周方向に伸長した係止凹溝３４が全周にわたり設けられている。このため、係止凹溝３４の周方向両端部はそれぞれ、シャフト側係合面部３２に開口している。係止凹溝３４は、断面矩形状で、全長にわたり深さ寸法が一定である。

クランプ２１は、シャフト２０の軸方向他端部に外嵌されて、シャフト２０の軸方向他端部を縮径させるものである。具体的には、クランプ２１は、シャフト２０を構成する係合筒部３１に外嵌されて、小径筒部２８の軸方向他半部を縮径させる。このようなクランプ２１は、シャフト２０を構成する材料よりも硬度の高い、例えばＳ３５Ｃ（機械構造用炭素鋼）などの素材に熱間鍛造加工もしくは切削加工等を施すことにより、あるいは、例えばＳ１０Ｃ又はＳ１５Ｃ（機械構造用炭素鋼）などの素材に加工硬化を生じる冷間鍛造加工を施すことにより造られている。

クランプ２１は、全体が欠円筒状（略Ｕ字状）に構成されており、半円筒状の基部３５と、該基部３５の円周方向両端部に設けられたそれぞれが略矩形板状の１対のフランジ部３６とを有している。また、１対のフランジ部３６同士の間部分に位置するクランプ２１の円周方向１箇所には、不連続部３７が設けられている。したがって、不連続部３７を挟んで両側には、１対のフランジ部３６が設けられている。また、係合筒部３１にクランプ２１を固定した状態で、不連続部３７とシャフト２０に設けられたスリット３０との周方向位置は互いに一致している。

クランプ２１には、シャフト２０の係合筒部３１を挿入するための挿入孔３８が設けられている。挿入孔３８は、基部３５の内周面と１対のフランジ部３６の径方向内側面とにより構成されており、内周面の輪郭形状は、円弧部と１対の直線部とを備えた略Ｄ字状である。本例では、挿入孔３８の内周面のうち、１対のフランジ部３６の径方向内側面により構成される部分（直線部）を、それぞれ平坦面状のクランプ側係合面部３９としている。なお、挿入孔３８の内径寸法（幅寸法）は、クランプ２１の自由状態で、係合筒部３１の自由状態での外径寸法（幅寸法）と同じかこれよりも僅かに大きい。

１対のフランジ部３６のうち、互いに整合する部分には、それぞれ取付孔４０ａ、４０ｂが同軸に形成されている。これら各取付孔４０ａ、４０ｂは、挿入孔３８の中心軸に対し捩れの位置に形成されている。また、１対の取付孔４０ａ、４０ｂのうち、一方の取付孔４０ａは通孔で、他方の取付孔４０ｂはねじ孔である。

本例では、挿入孔３８の内周面を１対のフランジ部３６の径方向内側面（クランプ側係合面部３９）により構成している。このため、本実施形態を示す図５（Ａ）と、フランジ部３６ａの径方向内側面により挿入孔３８ａの内周面を構成しない（平坦面状のクランプ側係合面部３９を有しない）比較例を示す図５（Ｂ）とを対比すれば明らかな通り、本例では、取付孔４０ａ、４０ｂの軸方向長さを確保しやすくなる。このため、本例のクランプ２１では、図５（Ｂ）の比較例の構造のように、係合寸法（有効ねじ長さ）を確保すべく、フランジ部３６ａの幅方向外側面を基部３５ａの外周面に対して幅方向外側に突出させる必要がない。それゆえ、１対のフランジ部３６の幅方向外側面同士の寸法ｈが、比較例の構造の同寸法Ｈに比べて小さくなる（ｈ＜Ｈ）。したがって、クランプ２１の外形（体格）を小さくすることが可能になり、軽量化を図れる。また、トルク伝達軸１９を回転させた際に、クランプ２１の外周縁部が描く円形の軌跡（スイングサークル）を小さくすることもできる。

本例では、クランプ２１のうち、シャフト２０に形成された係止凹溝３４と対向する軸方向一端寄り部分に、係止スリット４１を設けている。係止スリット４１は、図示しない切削工具を、クランプ２１構成する基部３５の頂部（図３及び図４の下端部）から１対のフランジ部３６の径方向中間部（図３及び図４の上下方向中間部）にわたる範囲に、クランプ２１の中心軸に対し直交する方向に移動させることで形成されており、クランプ２１の内外両面同士（基部３５の内外両周面同士及びフランジ部３６の幅方向内外両側面同士）を連通させる。係止スリット４１の幅寸法は、係止凹溝３４の幅寸法と同じであり、後述する止め輪４２の厚さ寸法よりも僅かに大きい。

特に本例では、シャフト２０の軸方向他端部をクランプ２１の挿入孔３８の内側に挿入し、係合筒部３１にクランプ２１を外嵌した状態で、１対のシャフト側係合面部３２と１対のクランプ側係合面部３９とを、それぞれ周方向に係合（当接）させて、シャフト２０とクランプ２１とが相対回転するのを防止している。つまり、１対のシャフト側係合面部３２と１対のクランプ側係合面部３９とを、それぞれ周方向に係合させることで、シャフト２０とクランプ２１との相対回転を阻止する、回り止め部を構成している。さらに、係止凹溝３４と係止スリット４１とに架け渡すように、係止部材である止め輪４２を設ける。

止め輪４２は、図示の例ではＥリングであり、ばね鋼、ステンレスばね鋼などの弾性材製の金属板にプレスによる打ち抜き加工等を施すことにより、円周方向の１箇所に開口部を有する欠円環状に造られている。また、止め輪４２の厚さ寸法は、係止凹溝３４及び係止スリット４１の幅寸法よりも僅かに小さい。このような止め輪４２は、内径側部分を係止凹溝３４に係止することで、係止凹溝３４に弾性的に装着（外嵌）している。また、止め輪４２のうちで、係止凹溝３４から径方向外方に突出した部分（径方向中間部）を、係止スリット４１の内側に配置し、クランプ２１と軸方向に係合させている。これにより、シャフト２０とクランプ２１とが軸方向に相対変位することを防止している。

上述のような構成を有するトルク伝達軸１９を製造するには、先ず、クランプ２１の挿入孔３８の内側にシャフト２０を軸方向他端側から挿入する。この際、１対のシャフト側係合面部３２と１対のクランプ側係合面部３９とをそれぞれ周方向に係合させることで、シャフト２０とクランプ２１との周方向に関する位置決め（位相合わせ）を行う。次いで、クランプ２１の軸方向一方側の端面が突き当て面３３に突き当たるまで、シャフト２０とクランプ２１とを軸方向に相対移動させて、係止凹溝３４と係止スリット４１との軸方向位置を一致させる。次いで、係止凹溝３４と係止スリット４１とに架け渡すように止め輪４２を取り付ける。そして最後に、１対の取付孔４０ａ、４０ｂの内側に、締付部材である締付ボルト４３を挿入する。具体的には、締付ボルト４３の基端寄り部分を通孔である一方の取付孔４０ａの内側にがたつきなく挿入するとともに、締付ボルト４３の先端部を、ねじ孔である他方の取付孔４０ｂに螺合させる。

トルク伝達軸１９の使用状態では、トルク伝達軸１９の軸方向一端部に設けられたヨーク部２２を図示しない別のヨーク及び十字軸と組み合わせて、トルク伝達軸１９を、前記別のヨークを備えた中間シャフトなどの軸にトルク伝達可能に接続する。これに対して、小径筒部２８の内側には、ステアリングシャフトやピニオン軸などの軸５０を挿入し、該軸５０の外周面に形成された雄セレーション５１を、小径筒部２８の内周面に形成された雌セレーション２９にセレーション係合させる。これにより、トルク伝達軸１９と軸５０との相対回転を防止する。また、軸５０の先端部外周面に雄セレーション５１を周方向に横切るように形成された環状凹溝５２の内側に、締付ボルト４３の中間部を進入させて、環状凹溝５３と締付ボルト４３とをキー係合させる。これにより、軸５０とトルク伝達軸１９とが軸方向に相対移動することを防止する。また、締付ボルト４３の螺合量を増やして不連続部３７の幅寸法を小さくし、小径筒部２８を縮径することで、小径筒部２８の内周面により軸５０の外周面を強く締め付ける。これにより、トルク伝達軸１９とステアリングシャフトやピニオン軸などの軸５０とをトルク伝達可能に結合する。

以上のような構成を有する本例のトルク伝達軸１９によれば、トルク伝達軸１９に接続される軸の振れ回りを抑えることができる。
すなわち、本例のトルク伝達軸１９は、クランプ２１を、シャフト２０に対して一体に設けずに、クランプ２１に設けた１対のクランプ側係合面部３９と、シャフト２０に設けた１対のシャフト側係合面部３２とを、それぞれ周方向に係合させることで、シャフト２０とクランプ２１との円周方向に関する相対変位を防止している。さらに、係止凹溝３４と係止スリット４１とに架け渡すように止め輪４２を設けることで、シャフト２０とクランプ２１との軸方向に関する相対変位を防止している。本例ではこのようにして、シャフト２０に対してクランプ２１を固定している。このため、シャフト２０の軸方向両端部に設けるヨーク部２２と雌セレーション２９との同軸度を高く確保できる。さらに、シャフト２０とヨーク部２２とを一体に設けているため、溶接時の熱変形の影響を受けずに済み、シャフト２０（筒部２３）に対するヨーク部２２の同軸度を高く確保できる。したがって、ヨーク部２２に接続される軸及び雌セレーション２９に接続される軸５０の振れ回りを抑えることができる。この結果、ステアリング装置の一部で、軸の振れ回りに起因した異音（回転方向の摺動異音、スティックスリップ振動異音など）が発生することを防止できる。また、シャフト２０を中空状に構成しているため、トルク伝達軸１９全体としての軽量化を図る上で有利になる。

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図８及び図９を用いて説明する。
本例では、シャフト２０とクランプ２１との円周方向に関する相対変位を防止するために、シャフト２０の外周面にシャフト側係合部４４を設けるとともに、クランプ２１の挿入孔３８の内周面にクランプ側係合部４５を設け、これらシャフト側係合部４４とクランプ側係合部４５とを凹凸係合させている。つまり、シャフト側係合部４４とクランプ側係合部４５とを凹凸係合させることで、シャフト２０とクランプ２１との相対回転を阻止する、回り止め部を構成している。

シャフト側係合部４４は、軸方向に伸長した突条であり、シャフト２０の外周面のうち、軸方向他端部乃至中間部にわたる範囲、具体的には、小径筒部２８の軸方向他端部から円すい筒部２７の軸方向中間部にわたる範囲に設けられている。シャフト側係合部４４は、シャフト２０の外周面のうち、シャフト２０の直径方向に関してスリット３０ａとは反対側部分に設けられている。また、シャフト側係合部４４は、断面半円形状で、シャフト２０の中心軸から頂部までの高さ寸法及び幅寸法が全長にわたり一定である。また、シャフト側係合部４４は、係止凹溝３４と交差する部分で、軸方向に分断されている。

クランプ側係合部４５は、軸方向に伸長した凹溝であり、挿入孔３８の内周面のうち、挿入孔３８の直径方向に関して不連続部３７とは反対側部分に設けられている。また、クランプ側係合部４５は、挿入孔３８の軸方向全幅にわたり設けられており、クランプ２１の軸方向両端面にそれぞれ開口している。クランプ側係合部４５は、断面半円形状で、深さ寸法及び幅寸法が全長にわたり一定である。また、クランプ側係合部４５は、係止スリット４１と交差する部分で、軸方向に分断されている。

本例では、シャフト２０に設ける軸方向に伸長したスリット３０ａの幅寸法を、実施の形態の第１例の場合に比べて小さく（例えば１／６〜１／３程度に小さく）している。また、スリット３０ａの奥端部には、軸方向他方側に隣接する部分に比べて幅寸法が大きくなった、平面視略円形状の応力緩和部４６を設けている。このように、スリット３０ａの奥端部に応力緩和部４６を設けることで、シャフト２０を縮径した際に、応力が集中しやすいスリット３０ａの奥端部に亀裂などの損傷が生じることを防止している。

小径筒部２８の軸方向他端寄り部分の外周面のうちで、ヨーク部２２を構成する一方の腕部２４ａと周方向位置が一致する部分には、シャフト２０の中心軸に対し直交する方向に伸長した係合凹溝４７を設けている。係合凹溝４７は、スリット３０ａと交差するように形成されており、これら係合凹溝４７とスリット３０ａとの交差部には、スリット３０ａのうちで交差部の軸方向両側に隣接する部分に比べて幅寸法が大きくなった幅広部が形成されている。また、係合凹溝４７は、部分円筒面状に構成されており、その曲率半径はクランプ２１に設けられた取付孔４０ａ（４０ｂ）の曲率半径とほぼ同じである。このような係合凹溝４７の内側には、締付ボルト４３（図３及び図４参照）の中間部ががたつきなく配置される。このため、本例では、係合凹溝４７と締付ボルト４３とのキー係合によっても、シャフト２０とクランプ２１との軸方向に関する位置決めを図ることができる。また、小径筒部２８の内側に挿入される軸５０（図７及び図８参照）の先端部外周面に形成した環状凹溝５２と、係合凹溝４７とスリット３０ａとの交差部を通じて環状凹溝５２の内側に進入した締付ボルト４３とをキー係合させることで、軸５０とトルク伝達軸１９との軸方向に関する相対移動を防止することもできる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第３例］
実施の形態の第３例について、図１０〜図１２を用いて説明する。
本例では、シャフト２０とクランプ２１との軸方向に関する相対変位を防止するために、シャフト２０の外周面に形成した係止凹溝３４ａとクランプ２１に形成した係止スリット４１ａとに架け渡すように、係止部材である、Ｕ字形状のキー部材４８を設けている。キー部材４８は、断面矩形状の板状部材をＵ字形に曲げ変形することにより造られたもので、止め輪とは異なり、係止凹溝３４ａに対して弾性的に装着（外嵌）されない。キー部材４８の幅寸法は、係止凹溝３４ａ及び係止スリット４１ａの幅寸法よりも僅かに小さい。また、キー部材４８の厚さ寸法は、係止凹溝３４ａの深さ寸法よりも大きく、かつ、取付け状態で、キー部材４８の外面が係止スリット４１ａの開口部よりも奥側（係止凹溝３４ａ側）に位置する大きさに規制されている。このため、本例では、キー部材４８の全体が、係止スリット４１ａの内側に配置されている。

また、係止スリット４１ａの開口縁部の１乃至複数個所（図示の例では３個所）を、係止スリット４１ａの開口幅が小さくなるように塑性変形（かしめ変形）させて、当該部分に塑性変形部であるかしめ変形部４９を形成している。これにより、キー部材４８が、係止スリット４１ａの内側から外部に脱落するのを防止している。また、本例では、上述のようなかしめ変形部４９を、係止スリット４１ａのうちで、基部３５に形成された範囲（図１２の矢印Ｃの範囲）に形成している。このような範囲にかしめ変形部４９を形成すれば、キー部材４８の内周側部分を係止凹溝３４ａの底部に向けて押し付けることができるため、シャフト２０とクランプ２１との軸方向に関する相対変位を有効に防止できる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

本発明を実施する場合に、シャフトとクランプとの軸方向に関する相対変位を阻止するために使用する止め輪及びキー部材は、実施の形態の各例の構造に限定されず、従来から知られた各種構造を採用できる。また、本発明を実施する場合に、シャフトに形成するスリットの円周方向位置は、実施の形態の各例で示した位置に限定されない。また、スリットの数も、１つに限らず、複数設けることもできる。さらに、スリットの奥端部に形成する応力緩和部の形状も、実施の形態の各例で示した形状に限定されず、楕円形状や滴形状などのその他の形状を採用することもできる。

また、実施の形態の第２例では、シャフトに突条のシャフト側係合部を形成し、クランプに凹溝のクランプ側係合部を形成した例を示したが、これとは反対に、シャフトに凹溝のシャフト側係合部を形成し、クランプに突条のクランプ側係合部を形成することもできる。また、突条の高さ寸法、及び、凹溝の深さ寸法は、軸方向にわたり一定としなくても良い。例えば、シャフト側係合部を突条とし、クランプ側係合部を凹溝とする場合には、シャフト側係合部の高さ寸法を軸方向一方側に向かう程大きくする、又は、クランプ側係合部の溝深さを軸方向他方側に向かう程小さくすることで、シャフトとクランプとを軸方向に相対移動させた際に、適切な固定位置にて、シャフト側係合部とクランプ側係合部との係合力が高まる（きつくなる）ような構成とし、軸方向に関する位置決めに利用することもできる。同じように、突条及び凹溝の幅寸法を軸方向に関して変化させることで、シャフトとクランプとの軸方向に関する位置決めに利用することもできる。

また、実施の形態の各例では、シャフトの軸方向一端部に、接続部としてヨーク部を設けた例を示したが、本発明を実施する場合には、ヨーク部に代えて、セレーション部若しくはスプライン部又はキー係合部などの円周方向に関する凹凸部を設けることもできる。さらに、クランプに設ける１対の取付孔をそれぞれ通孔とし、ナットと組み合わせて使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 自在継手
５ 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 ピニオン軸
９ トルク伝達軸
１０ 第一軸
１１ 第二軸
１２ 雄セレーション
１３ 雌セレーション
１４ クランプ部
１５ フランジ部
１６ 取付孔
１７ 雌セレーション
１８ 雄セレーション
１９ トルク伝達軸
２０ シャフト
２１ クランプ
２２ ヨーク部
２３ 筒部
２４ａ、２４ｂ 腕部
２５ 円孔
２６ 大径筒部
２７ 円すい筒部
２８ 小径筒部
２９ 雌セレーション
３０、３０ａ スリット
３１ 係合筒部
３２ シャフト側係合面部
３３ 突き当て面
３４、３４ａ 係止凹溝
３５、３５ａ 基部
３６、３６ａ フランジ部
３７ 不連続部
３８、３８ａ 挿入孔
３９ クランプ側係合面部
４０ａ、４０ｂ 取付孔
４１、４１ａ 係止スリット
４２ 止め輪
４３ 締付ボルト
４４ シャフト側係合部
４５ クランプ側係合部
４６ 応力緩和部
４７ 係合凹溝
４８ キー部材
４９ かしめ変形部
５０ 軸
５１ 雄セレーション
５２ 環状凹溝

Claims (7)

1. 軸方向一端部に他の部材に対してトルク伝達可能に接続される接続部が設けられ、かつ、軸方向他端部に軸方向に伸長したスリットが設けられており、内周面の軸方向他端部に雌セレーションが設けられ、かつ、外周面に周方向に伸長した係止凹溝が設けられた、中空状のシャフトと、
   前記シャフトの軸方向他端部に外嵌されて前記シャフトの軸方向他端部を縮径させるもので、円周方向１箇所に不連続部が設けられ、かつ、前記不連続部を挟んで両側に、締付部材を挿入するための取付孔をそれぞれ有する１対のフランジ部が設けられており、前記係止凹溝と対向する部分に係止スリットが設けられたクランプと、
   前記係止凹溝と前記係止スリットとに架け渡すように設けられた係止部材と、
   前記シャフトと前記クランプとの間に設けられ、周方向に関する係合により、前記シャフトと前記クランプとの相対回転を阻止する回り止め部と、
   を備えたトルク伝達軸。
2. 前記係止部材が、前記係止凹溝に弾性的に装着され、前記係止凹溝から径方向外方に突出した部分を前記係止スリットの内側に配置した、欠円環状の止め輪である、請求項１に記載したトルク伝達軸。
3. 前記係止部材が、前記係止凹溝に弾性的に装着されないキー部材であり、前記係止スリットの開口縁部に、前記係止スリットの開口幅を小さくするための塑性変形部が設けられている、請求項１に記載したトルク伝達軸。
4. 前記シャフトの軸方向他端部に、前記スリットを挟んで両側に存在する周方向両端面をそれぞれシャフト側係合面部とした係合筒部が設けられており、前記クランプのうちで、前記係合筒部が挿入される挿入孔の内周面に１対のクランプ側係合面部が設けられており、前記１対のシャフト側係合面部と前記１対のクランプ側係合面部とをそれぞれ周方向に係合させることで、前記回り止め部を構成している、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載したトルク伝達軸。
5. 前記シャフトの外周面の軸方向他端部に軸方向に伸長した突条又は凹溝であるシャフト側係合部が設けられており、前記クランプのうちで、前記シャフトが挿入される挿入孔の内周面に軸方向に伸長した凹溝又は突条であるクランプ側係合部が設けられており、前記シャフト側係合部と前記クランプ側係合部とを凹凸係合させることで、前記回り止め部を構成している、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載したトルク伝達軸。
6. 前記スリットの軸方向一端部である奥端部には、軸方向他方側に隣接する部分に比べて幅寸法が大きい応力緩和部が設けられている、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載したトルク伝達軸。
7. 前記接続部が、ヨーク部である、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載したトルク伝達軸。

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