JP2022091216A - ヨーク一体型シャフト - Google Patents

Abstract

【課題】高い溶接品質を有するヨーク一体型シャフトを提供する。【解決手段】ヨーク一体型シャフトは、一端が第１方向を指し、他端が第２方向を指すシャフトと、シャフトの一端と溶接されるヨークと、シャフトとヨークとを溶接して生成された溶接部と、を備え、ヨークは、シャフトの軸と平行な軸方向に貫通する貫通孔を有する環状体の基部と、基部から第１方向に突出する一対のアームと、を備え、シャフトは、シャフトの一端に位置し、基部の貫通孔に挿入される嵌合部と、嵌合部から第２方向に延びる軸部と、を有し、嵌合部は、軸を中心に径方向外側に突出する少なくても２つ以上の第１突起を有し、軸部は、第１突起と軸方向に連続し、第１突起と同数の第２突起を有し、周方向に隣り合う第１突起同士の間の空間は、軸方向に延在し、かつ基部の第１方向の空間と第２方向の空間を連通させる連通穴となっている。【選択図】図１０

Description

本発明は、ヨーク一体型シャフトに関する。

車両は、運転者によるステアリングホイールの操作を車輪に伝えるため、ステアリング装置を備える。ステアリング装置は、一端がステアリングホイールと連結されるステアリングシャフトと、一端がステアリングシャフトの他端と連結する中間シャフトと、一端が中間シャフトの他端と連結されるピニオンシャフトと、を備える。

下記特許文献１に示すように、中間シャフトは、筒状のアウタチューブと、インナシャフトと、を備える。インナシャフトは、アウタチューブに収容され、アウタチューブに摺動自在に支持されている。これにより、中間シャフトは、伸縮して走行中の振動を吸収する。又は、車両がキャブチルトされた場合（運転席が前方に持ち上げられた場合）、中間シャフトは伸長する。

下記特許文献１に示すように、ステアリング装置では、ステアリングシャフトと中間シャフトを繋いだり、中間シャフトとピニオンシャフトを繋いだりするための継手として、ユニバーサルジョイントが用いられる。ユニバーサルジョイントのヨークは、インナシャフトの一端に溶接され、インナシャフトとヨークとが一体化している。以下、インナシャフトとヨークとが一体化したものをヨーク一体型シャフトと呼ぶ。また、溶接によりインナシャフトとヨークとを接合する部位を溶接部という。

特開２０１４－１０５７７３号公報

ところで、ヨークは、一対のアームと、一対のアームを支持する基部と、を備える。基部は、環状を成し、基部の内部にインナシャフトが挿入された状態で溶接される。しかし、特許文献１の形状によれば、溶接個所にシールドガスを供給するものの、溶接個所に酸素や窒素が滞留し易く、溶接品質を保持することが難しかった。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、高い溶接品質を有するヨーク一体型シャフトを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示の一態様に係るヨーク一体型シャフトは、一端が第１方向を指し、他端が第２方向を指すシャフトと、前記シャフトの前記一端と溶接されるヨークと、前記シャフトと前記ヨークとを溶接して生成された溶接部と、を備える。前記ヨークは、前記シャフトの軸と平行な軸方向に貫通する貫通孔を有する環状体の基部と、前記基部から前記第１方向に突出する一対のアームと、を備える。前記シャフトは、前記シャフトの前記一端に位置し、前記基部の前記貫通孔に挿入される嵌合部と、前記嵌合部から前記第２方向に延びる軸部と、を有する。前記嵌合部は、前記軸を中心に径方向外側に突出する少なくても２つ以上の第１突起を有する。前記軸部は、前記第１突起と前記軸方向に連続し、前記第１突起と同数の第２突起を有する。周方向に隣り合う前記第１突起同士の間の空間は、前記軸方向に延在し、かつ前記基部の第１方向の空間と前記第２方向の空間を連通させる連通穴となっている。

特許文献１によれば、シャフトの嵌合部が基部の貫通孔を塞いでいる。また、シャフトの段差面が基部に突き当たって基部の貫通孔を塞いでいる。よって、シールドガスが基部の貫通孔を通過することはなかった。しかし、本開示のヨーク一体型シャフトによれば、第１方向からシャフトと基部を溶接すると、シールドガスは、連通穴を通過して基部の第２方向に流れる。また、第２方向からシャフトと基部を溶接すると、シールドガスは、連通穴を通過して基部の第１方向に流れる。このように本開示のヨーク一体型シャフトによれば、溶接個所に供給されたシールドガスは、滞留することなく移動する。よって、溶接個所の近傍に存在する酸素や窒素もシールドガスに連れて流れるため、溶接品質が高い。

また、上記のヨーク一体型シャフトの望ましい態様として、前記基部は、前記第１方向を向く第１面と、前記第２方向を向く第２面と、を有する。前記第２突起は、前記第１突起よりも径方向外側への突出量が大きい。前記シャフトは、前記嵌合部と前記軸部との間で前記第１方向を向く突き当て面を有する。前記突き当て面は、前記基部の前記第２面に当接している。

これによれば、ヨークに対するシャフトの軸方向の位置決めが容易となる。

また、上記のヨーク一体型シャフトの望ましい態様として、前記第１突起は、径方向外側を向く外向面と、周方向を向く一対の周面と、を有し、前記基部の内周面は、前記外向面の径方向外側に位置し、前記外向面と当接する当接面と、前記当接面の間を周方向に延在し、前記当接面よりも小径の非当接面と、前記当接面と前記非当接面との境界で径方向に延在し、前記第１突起の前記周面に当接する段差面と、を有する。前記非当接面は、連通穴の径方向外側を囲っている。

これによれば、シャフトとヨークは互いに相対回転しない。よって、仮に溶接部が破損したとしても、シャフトとヨークは互いにトルクを伝達できる。

また、上記のヨーク一体型シャフトの望ましい態様として、前記第１突起は、径方向外側を向く外向面と、周方向を向く一対の周面と、を有する。前記基部の内周面は、全周に亘って設けられた雌セレーション部を有している。前記第１突起の外向面は、雄セレーション部を有している。

これによれば、シャフトとヨークは互いに相対回転しない。よって、仮に溶接部が破損したとしても、シャフトとヨークは互いにトルクを伝達できる。

また、上記のヨーク一体型シャフトの望ましい態様として、前記溶接部の前記第１方向の表面が露出している。

溶接部の第１方向の表面が露出し、シャフトと基部との溶接は第１方向から行われている。よって、シャフトの軸部に、溶接ビードやスパッタが発生しない。よって、シャフトの軸部は、全長に亘って、アウタチューブに収容可能となり、中間シャフトの短縮時の長さを短くなる。

また、上記のヨーク一体型シャフトの望ましい態様として、前記軸部は、外周面を覆う樹脂製のコーティング層を有する。

コーティング層によりアウタチューブに対する摺動性が高くなる。なお、溶接が基部よりも第１方向で行われた場合、コーティング層にスパッタが付着しない。よって、軸部の全長に亘ってコーティング層を設けることができる。

また、上記のヨーク一体型シャフトは、前記嵌合部及び前記軸部は、断面が十字形状を成し、前記嵌合部は、４つの前記第１突起を有し、前記軸部は、４つの前記第２突起を有していてもよい。

本開示のヨーク一体型シャフトによれば、高い溶接品質を有し、シャフトとヨークとの接合強度が高い。

図１は、実施形態１のステアリング装置の模式図である。 図２は、実施形態１のステアリング装置の斜視図である。 図３は、実施形態１のヨーク一体型シャフトを径方向外側から視た全体図である。 図４は、実施形態１のインナシャフトとヨークとを組み合わせる前の斜視図である。 図５は、実施形態１のインナシャフトを抽出して第１方向から視た図である。 図６は、実施形態１のヨーク一体型シャフトを第１方向から視た図である。 図７は、図３のＶＩＩ－ＶＩＩ線の矢視断面図である。 図８は、図６のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線の矢視断面図である。 図９は、図６のＩＸ－ＩＸ線の矢視断面図である。 図１０は、図６のＸ－Ｘ線の矢視断面図である。 図１１は、変形例１のヨーク一体型シャフトを第１方向から視た図である。 図１２は、変形例２のヨーク一体型シャフトを第１方向から視た図である。 図１３は、図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線の矢視断面図である。 図１４は、図１２のＸＩＶ－ＸＩＶ線の矢視断面図である。 図１５は、変形例３のインナシャフトとヨークとを組み合わせる前の分解斜視図である。 図１６は、変形例４のインナシャフトとヨークとを組み合わせる前の分解斜視図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

図１は、実施形態１のステアリング装置の模式図である。図２は、実施形態１のステアリング装置の斜視図である。ステアリング装置８０の基本的な構造について、図１、図２を参照しながら説明する。ステアリング装置８０は、操作者から付与される操作力（操舵トルク）が伝達する順に、ステアリングホイール８１、ステアリングシャフト８２、操舵力アシスト機構８３、第１ユニバーサルジョイント８４、中間シャフト８５、及び第２ユニバーサルジョイント８６を備える。

操舵力アシスト機構８３は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）９０と、減速装置９２と、電動モータ９３と、トルクセンサ９４と、図示しないトーションバーと、を備える。ＥＣＵ９０には、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）から電力が供給される。なお、本実施形態のヨーク一体型シャフト４は、操舵力アシスト機構８３を備えたステアリング装置８０（電動パワーステアリング装置）に適用した例を挙げているが、本開示のヨーク一体型シャフトは、操舵力アシスト機構８３を備えていないステアリング装置に適用してもよい。

ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂと、を備える。入力軸８２ａの一方の端部は、ステアリングホイール８１と連結している。また、入力軸８２ａの他方の端部は、操舵力アシスト機構８３のトーションバー（不図示）を介して、出力軸８２ｂの一方の端部と連結している。操舵トルクにより入力軸８２ａが回転すると、トーションバーが捻じれ、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの回転に角度差が生じる。

トルクセンサ９４は、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの角度差を検出し、その結果をＥＣＵ９０に送信する。ＥＣＵ９０は、車両の車速センサ９５から車両の走行速度を取得する。ＥＣＵ９０は、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの角度差と、車両の走行速度とに基づいて、電動モータ９３を駆動させる。減速装置９２は、電動モータ９３の出力軸に連結する図示しないウォームと、出力軸８２ｂと連結する図示しないウォームホイールと、を備える。よって、電動モータ９３が駆動すると、減速装置９２を介して出力軸８２ｂに操舵補助トルクが付与され、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの回転に角度差がなくなる。

図２に示すように、出力軸８２ｂの他方の端部は、第１ユニバーサルジョイント８４を介して、中間シャフト８５の一方の端部と連結している。中間シャフト８５の他方の端部は、第２ユニバーサルジョイント８６を介して、ピニオンシャフト８７の一方の端部と連結している。ピニオンシャフト８７の他方の端部は、ピニオン８８ａを備える。ピニオン８８ａは、ラック８８ｂと噛み合っている。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。ラック８８ｂは、タイロッド８９に連結される。ラック８８ｂが移動することで車輪の角度が変化する。

中間シャフト８５は、第１ユニバーサルジョイント８４と接合されるインナシャフト１と、第１ユニバーサルジョイント８４と接合されるアウタチューブ２と、を備える。インナシャフト８５ａは、アウタチューブ８５ｂに摺動自在に支持されている。よって、中間シャフト８５は、車両の振動により長さ方向に伸縮し、車体に歪を吸収する（図２の矢印Ａ１参照）。また、キャブチルトにより運転席が前方に持ち上がった場合（図２の矢印Ａ２参照）、中間シャフト８５は、長さ方向に短縮する。次に、インナシャフト１と第１ユニバーサルジョイント８４のヨーク３とを接合してなるヨーク一体型シャフト４について説明する。なお、本実施形態において、インナシャフト１が入力軸となっており、アウタチューブ２が出力軸となっているが、本開示のヨーク一体型シャフトは、出力軸のインナシャフトに適用してもよい。

図３は、実施形態１のヨーク一体型シャフトを径方向外側から視た全体図である。図４は、実施形態１のインナシャフトとヨークとを組み合わせる前の斜視図である。図５は、実施形態１のインナシャフトを抽出して第１方向から視た図である。図６は、実施形態１のヨーク一体型シャフトを第１方向から視た図である。図７は、図３のＶＩＩ－ＶＩＩ線の矢視断面図である。図８は、図６のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線の矢視断面図である。図９は、図６のＩＸ－ＩＸ線の矢視断面図である。図１０は、図６のＸ－Ｘ線の矢視断面図である。

図３に示すように、ヨーク一体型シャフト４は、インナシャフト１とヨーク３を溶接により接合して成る。よって、ヨーク一体型シャフト４は、インナシャフト１と、ヨーク３と、溶接部５（図６、図８を参照）と、を備える。インナシャフト１及びヨーク３は、機械構造用炭素鋼（Ｃａｒｂｏｎ Ｓｔｅｅｌ ｆｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｕｓｅ）で製造されている。以下、インナシャフト１の軸Ｘと平行な方向を軸方向と呼ぶ。インナシャフト１の軸方向の中央部から視てヨーク３が配置される方向を第１方向Ｘ１と呼び、ヨーク３が配置されていない方向を第２方向Ｘ２と呼ぶ。

インナシャフト１は、ヨーク３の基部３０に嵌合される嵌合部１０と、基部３０から第２方向Ｘ２に延在する軸部２０と、を備える。図４に示すように、インナシャフト１は、軸Ｘと直交する方向に切った断面が十字形状となっている。よって、嵌合部１０は、軸Ｘを中心に径方向外側に突出する４つの第１突起１１を備える。また、軸部２０は、第１突起１１と軸方向に連続する４つの第２突起２１を備える。

図５に示すように、第１突起１１は、径方向外側を向く外向面１２と、周方向を向く一対の１３、１３を備える。第１突起１１の周面１３は、径方向内端が隣り合う第１突起１１の周面１３と連続している。第２突起２１は、第１突起１１よりも径方向外側への突出量が大きい。よって、インナシャフト１は、嵌合部１０と軸部２０との境界で第１方向Ｘ１を向く突き当て面２２を有している。また、軸部２０において周方向に隣り合う第２突起２１の間は、軸方向に延在する空間となっている。つまり、軸部２０は、第２突起２１の間で軸方向に延在する４つの開放部２３を備えている。

図３に示すように、軸部２０は、アウタチューブ２に収容され、アウタチューブ２に摺動自在に支持される。よって、軸部２０がアウタチューブ２に収容される軸方向の長さが増加すると、中間シャフト８５が短縮する。軸部２０は、アウタチューブ２との摺動性を確保するため、軸部２０の外周面を被覆する樹脂製のコーティング層２５を有している。このコーティング層２５は、インナシャフト１とヨーク３とを溶接する前からインナシャフト１を被覆している。

図４に示すように、ヨーク３は、基部３０と、基部３０から第１方向Ｘ１に突出する一対のアーム３１、３１を備える。基部３０は、環状体であり、貫通孔３２を備える。また、基部３０は、第１方向Ｘ１を向く第１面３３と、第２方向Ｘ２を向く第２面３４と、貫通孔３２を囲む内周面３５と、を備える。

一対のアーム３１、３１は、基部３０の第１面３３に設けられている。アーム３１は、軸Ｘを中心に径方向に貫通する円形状の円形孔３１ａを有する。円形孔３１ａには、第１ユニバーサルジョイント８４の図示しない十字軸が挿入される。以下、円形孔３１ａの中心線Ｏと平行な方向を第３方向Ｙと呼ぶ。また、軸方向と第３方向Ｙとのそれぞれに直交する方向を第４方向Ｚと呼ぶ。

貫通孔３２は、基部３０の中央部を軸方向に貫通している。また、貫通孔３２には、基部３０の第２面３４の方から、インナシャフト１の嵌合部１０が挿入されている（図４の矢印Ａ３参照）。これにより、インナシャフト１の嵌合部１０は、基部３０の内周面３５に嵌合している（図７参照）。

なお、図８に示すように、貫通孔３２にインナシャフト１が挿入された時、インナシャフト１の突き当て面２２が第２面３４に突き当てられている。よって、ヨーク３に対し、インナシャフト１の軸方向の位置決めが容易となっている。また、嵌合部１０の軸方向の長さは、基部３０の軸方向の長さよりも長い。よって、嵌合部１０の第１方向Ｘ１の端面１４は、基部３０の第１面３３よりも第１方向Ｘ１に位置している（図８の第１面３３に沿って引いた仮想線Ｈを参照）。

図７に示すように、内周面３５は、９０度間隔で配置された円弧状の４つの当接面３７と、当接面３７の間に介在する円弧状の４つの非当接面３８と、当接面３７と非当接面３８との境界で径方向に延在する８つの段差面３９と、を備える。

当接面３７は、第１突起１１の外向面１２と径方向に対向している。当接面３７の内径は、第１突起１１の外向面１２の外径よりも僅かに小さい。よって、第１突起１１は、当接面３７に圧入されており、ヨーク３からインナシャフト１が脱落し難い。なお、嵌合部１０の圧入により基部３０に応力が作用するが、嵌合部１０の全周でなく、第１突起１１の外向面１２の部分だけが圧入されている。よって、基部３０に作用する応力は小さく、耐久強度が高い。

当接面３７の周方向の長さは、外向面１２の周方向の長さと同じとなっている。よって、当接面３７に対して周方向の両側にある段差面３９は、第１突起１１における一対の周面１３の径方向外側の端部と当接している。これにより、仮に溶接部５が破損しても、インナシャフト１とヨーク３とは、相対回転することなく、確実にトルクが伝達される。

非当接面３８は、当接面３７よりも内径が小さい。非当接面３８は、周方向に隣り合う２つの周面１３、１３の間を周方向に延在している。よって、非当接面３８と、非当接面３８を周方向から挟む２つの周面１３、１３と、の間には、軸方向に延在する連通穴１６が設けられている。そして、連通穴１６は、基部３０の第１方向Ｘ１の空間と第２方向Ｘ２の空間を連通している（図１０参照）。

内周面３５において、２つの当接面３７は、軸Ｘから視て第３方向Ｙに配置されている。他の２つの当接面３７は、軸Ｘから視て第４方向Ｚに配置されている。よって、図６に示すように、４つの第１突起１１のうち、２つの第１突起１１は、軸Ｘから視て第３方向Ｙに配置される。残り２つの第１突起１１は、軸方向から視て第４方向Ｚに配置される。以下、４つの第１突起１１のうち、軸Ｘから視て第３方向Ｙに配置されるものをアーム側第１突起１１ａと呼び、軸Ｘから視て第４方向Ｚに配置されるものを開放側第１突起１１ｂと呼ぶ。

図６に示すように、第１面３３は、内周面３５との境界に、第２方向Ｘ２に窪む環状の内縁部３６を有している。インナシャフト１の端面１４には、２つの溶接部５と、２つのカシメ部１５と、が設けられている。

溶接部５は、第１方向Ｘ１から視ると、内縁部３６に沿って円弧状を成している。図８に示すように、溶接部５は、基部３０の当接面３７と、開放側第１突起１１ｂの外向面１２と、の突合せ面のうち、第１方向Ｘ１寄りの部分を接合している。この溶接部５は、第１面３３の内縁部３６と、開放側第１突起１１ｂの端面１４の外縁部と、の境界に対し、第１方向Ｘ１から熱を加えることで生成される。つまり、本実施形態の溶接部５は、インナシャフト１と基部３０とを、基部３０の第１方向Ｘ１から溶接して生成されている。そして、この溶接部５により、インナシャフト１とヨーク３とが強固に結合している。

図９に示すように、カシメ部１５は、嵌合部１０の第１方向Ｘ１の端部のうち、基部３０の第１面３３よりも第１方向Ｘ１に突出している部分（図８の仮想線Ｈよりも第１方向Ｘ１に配置される部位）をカシメることで生成されている。カシメ部１５は、第１面３３の内縁部３６と接触している。よって、仮に２つの溶接部５が破損しても、インナシャフト１はヨーク３から離脱しない。なお、実施形態１のカシメ部１５は、第１面３３の内縁部３６と接触しているが、本開示のヨーク一体型シャフトは、カシメ部１５と第１面３３の内縁部３６とが接触していなくてもよい。つまり、カシメ部１５は、第１面３３の内縁部３６に対し、微小な隙間を空けて対向していてもよい。

次に実施形態１のヨーク一体型シャフト４の効果を説明する。図１０に示すように、連通穴１６の第１方向Ｘ１の第１開口部１６ａは、閉塞されていない。よって、連通穴１６は、基部３０の第１面３３側の空間と連続している。連通穴１６の第２方向Ｘ２の第２開口部１６ｂは、軸部２０の開放部２３と連続している。よって、連通穴１６は、基部３０の第２面３４側の空間と連続している。以上から、溶接により溶接部５を生成する際、溶接個所に供給されたシールドガスは、溶接個所に当たった後、連通穴１６に流入する。その後、図１０の矢印Ａ５に示すように、シールドガスは、連通穴１６を第２方向Ｘ２に流れ、軸部２０の開放部２３から排出される。よって、溶接個所に供給されたシールドガスは、基部３０の第１面３３やインナシャフト１の端面１４に滞留することなく流れる。そして、溶接個所の近傍にある酸素等もシールドガスに連れられて流れる。以上から、溶接品質が高くなる。

また、図６に示すように、溶接個所は、４つの第１突起１１のうち開放側第１突起１１ｂである。言い換えると、径方向外側にアーム３１が配置されていない第１突起１１を溶接している。溶接作業は、軸方向から視て、基部３０の第１面３３の径方向外側に配置されたトーチを径方向内側に移動させ（図６の矢印Ａ４参照）、溶接個所にトーチを対向させて行う。よって、実施形態によれば、トーチの移動経路上にアーム３１が存在せず、アーム側第１突起１１ａを溶接する場合よりも溶接作業が容易となる。

また、図８に示すように、溶接部５は、基部３０の第１面３３の方に設けられている。このため、溶接時に発生するスパッタや溶接ビードは、基部３０を介して溶接部５と反対側に位置する軸部２０に生成されない。このため、軸部２０の外周面の平滑性が確保され、軸部２０の全長をアウタチューブ２に収容できるようになる。よって、軸部２０のスライド有効長が長くなり、短縮時の中間シャフト８５の長さが短くなる。そのほか、スパッタがコーティング層２５に付着することがないため、コーティング層２５の溶融を防止できる。

以上、実施形態１のヨーク一体型シャフト４は、一端が第１方向Ｘ１を指し、他端が第２方向Ｘ２を指すシャフト（インナシャフト１）と、シャフト（インナシャフト１）の一端と溶接されるヨーク３と、シャフト（インナシャフト１）とヨーク３とを溶接して生成された溶接部５と、を備える。ヨーク３は、シャフト（インナシャフト１）の軸Ｘと平行な軸方向に貫通する貫通孔３２を有する環状体の基部３０と、基部３０から第１方向Ｘ１に突出する一対のアーム３１、３１と、を備える。シャフト（インナシャフト１）は、シャフト（インナシャフト１）の一端に位置し、基部３０の貫通孔３２に挿入される嵌合部１０と、嵌合部１０から第２方向Ｘ２に延びる軸部２０と、を有する。嵌合部１０は、軸Ｘを中心に径方向外側に突出する少なくても２つ以上の第１突起１１を有する。軸部２０は、第１突起１１と軸方向に連続し、第１突起１１と同数の第２突起２１を有する。周方向に隣り合う第１突起１１同士の間の空間は、軸方向に延在し、かつ基部３０の第１方向Ｘ１の空間と第２方向Ｘ２の空間を連通させる連通穴１６となっている。

実施形態１のヨーク一体型シャフト４によれば、溶接個所の近傍にある酸素等がシールドガスに連れられて流れる。よって、溶接品質が高く、溶接部５の接合強度が高い。

また、実施形態１のヨーク一体型シャフト４において、基部３０は、第１方向Ｘ１を向く第１面３３と、第２方向Ｘ２を向く第２面３４と、を有する。第２突起２１は、第１突起１１よりも径方向外側への突出量が大きい。シャフト（インナシャフト１）は、嵌合部１０と軸部２０との間で第１方向Ｘ１を向く突き当て面２２を有している。突き当て面２２は、基部３０の第２面３４に当接している。

ヨーク３に対するシャフト（インナシャフト１）の軸方向の位置決めが容易となる。

また、実施形態１のヨーク一体型シャフト４において、第１突起１１は、径方向外側を向く外向面１２と、周方向を向く一対の周面１３、１３と、を有する。基部３０の内周面３５は、外向面１２の径方向外側に位置し、外向面１２と当接する当接面３７と、当接面３７の間を周方向に延在し、当接面３７よりも小径の非当接面３８と、当接面３７と非当接面３８との境界で径方向に延在し、第１突起１１の周面１３に当接する段差面３９と、を有する。非当接面３８は、連通穴の径方向外側を囲っている。

溶接部５が破損しても、シャフト（インナシャフト１）とヨーク３とは、相対回転することなく、確実にトルクが伝達される。

また、実施形態１のヨーク一体型シャフト４において、溶接部５の第１方向Ｘ１の表面が露出している。

シャフト（インナシャフト１）と基部３０との溶接は、第１方向Ｘ１から行われているため、スパッタやビードがシャフト（インナシャフト１）の軸部２０に発生しない。よって、軸部２０の全長をアウタチューブ２に収容でき、短縮時の中間シャフト８５の長さが短くなる。

また、実施形態１のヨーク一体型シャフト４の軸部２０は、外周面を覆う樹脂製のコーティング層２５を有する。

これによれば、アウタチューブ２に対する摺動性が高くなる。また、溶接が基部３０の第１方向Ｘ１から行われた場合、コーティング層２５にスパッタが付着しない。よって、コーティング層２５の溶融を回避できる。

次に、実施形態１のヨーク一体型シャフト４の変形例を説明する。なお、以下の説明においては、上述した実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

（変形例１）
図１１は、変形例１のヨーク一体型シャフトを第１方向から視た図である。図１１に示すように、変形例１のヨーク一体型シャフト４Ａは、カシメ部１５に代えて溶接部５が設けられている点で、実施形態１のヨーク一体型シャフト４と相違する。この変形例１によれば、４つの溶接部５を備え、インナシャフト１とヨーク３との接合強度が非常に高い。また、このような変形例１であっても、溶接時に供給されるシールドガスは、連通穴１６を通過して、軸部２０の開放部２３から排出される（図１０参照）。よって、溶接個所にシールドガスが滞留せず、実施形態１と同等の効果を得ることができる。

なお、変形例１で示すように、本開示のヨーク一体型シャフトは、カシメ部１５は必須の構成ではない。また、カシメ部１５を備えていない場合、インナシャフト１の端面１４は、基部３０の第１面３３よりも第１方向Ｘ１に突出させなくてもよい。言い換えると、インナシャフト１の端面１４は、基部３０の第１面３３に対して面一であったり、又は基部３０の第１面３３よりも第２方向Ｘ２に位置していたりしてもよい。また、本開示のヨーク一体型シャフトにおいて、一旦、カシメ部１５を形成した後、そのカシメ部１５を基部３０と溶接して溶接部５を生成してもよい。

（変形例２）
図１２は、変形例２のヨーク一体型シャフトを第１方向から視た図である。図１３は、図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線の矢視断面図である。図１４は、図１２のＸＩＶ－ＸＩＶ線の矢視断面図である。図１２に示すように、変形例１のヨーク一体型シャフト４Ｂは、基部３０の第１面３３と第１突起１１との境界に溶接部５が設けられていない点で、実施形態１のヨーク一体型シャフト４と相違する。

図１３、図１４に示すように、溶接部５Ａは、軸部２０の第２突起２１と基部３０の第２面３４との突合せ面を溶接して成る。つまり、変形例１においては、基部３０の第２方向Ｘ２から溶接を行っている。また、溶接部５Ａは、４つの第２突起２１のそれぞれに設けられており、ヨーク一体型シャフト４Ｂは、合計で４つの溶接部５を備えている。よって、実施形態１のヨーク一体型シャフト４よりも接合強度が高い。また、基部３０の第２面３４側で溶接を行っているため、アーム３１との接触がなく、溶接作業が容易となる。

一方で、第１突起１１は、第１方向Ｘ１の端面１４をカシメて成るカシメ部１５を備えている。図１２に示すように、４つの第１突起１１は、それぞれがカシメ部１５を備えている。このため、インナシャフト１とヨーク３との接合強度がより高くなっている。

以上、変形例１のヨーク一体型シャフト４Ｂによれば、溶接個所にシールドガスを供給すると、シールドガスは、溶接個所に当たった後、軸部２０の開放部２３に流入する。そして、シールドガスは、連通穴１６を第１方向Ｘ１に流れ、基部３０の第１面３３の方に排出される。よって、溶接個所にシールドガスが滞留しないため、実施形態１と同等の効果を得ることができる。また、４つの溶接部５Ａと４つのカシメ部１５Ａを有し、インナシャフト１とヨーク３との接合強度が高い。

（変形例３）
図１５は、変形例３のインナシャフトとヨークとを組み合わせる前の分解斜視図である。図１５に示すように、変形例３のヨーク一体型シャフト４Ｃは、インナシャフト１の第１突起１１の外向面１２が雄セレーション部１７を有している点で、実施形態１のヨーク一体型シャフト４と相違する。変形例３のヨーク一体型シャフト４Ｃは、ヨーク３の内周面３５が雌セレーション部４０を有している点で、実施形態１のヨーク一体型シャフト４と相違する。

なお、内周面３５は、段差面３９を有しておらず、当接面３７と、当接面３７と同径の非当接面３８と、を備える。雌セレーション部４０は、内周面３５の全周に亘って設けられている。よって、当接面３７及び非当接面３８にも雌セレーション部４０が設けられている。そして、嵌合部１０は、基部３０の貫通孔３２に挿入され、外向面１２の雄セレーション部１７は、当接面３７の雌セレーション部４０とセレーション嵌合している。よって、溶接部５（図８参照）が破損しても、インナシャフト１とヨーク３とは、相対回転することなく、確実にトルクが伝達される。

（変形例４）
図１６は、変形例４のインナシャフトとヨークとを組み合わせる前の分解斜視図である。変形例４のヨーク一体型シャフト４Ｄは、インナシャフト１の第１突起１１と第２突起２１との突出量が同じとなっている点で、実施形態１のヨーク一体型シャフト４と相違する。つまり、インナシャフト１は、突き当て面２２（図８参照）を有していない。

また、変形例４のヨーク一体型シャフト４Ｄは、ヨーク３の内周面３５が円形となっている点で、実施形態１のヨーク一体型シャフト４と相違する。つまり、内周面３５は、段差面３９を有しておらず、当接面３７と、当接面３７と同径の非当接面３８と、を備える。そして、嵌合部１０は、基部３０の貫通孔３２に挿入され、外向面１２は、当接面３７に圧入され、嵌合している。この変形例４のヨーク一体型シャフト４Ｄであっても、実施形態１のヨーク一体型シャフト４と同様に、溶接個所にシールドガスが滞留しないため、溶接部５（図８参照）に接合強度が高い。

以上、実施形態１と、変形例１から変形例４とについて説明したが、本開示のヨーク一体型シャフトは、実施形態及び変形例に示した例に限定されない。例えば、基部３０の内周面３５の形状は、ほぼ円形状となっているが、例えば矩形状であってもよい。言い換えると、非当接面３８は、円弧状に限定されず、直線状であったり、又は屈曲していたりしてもよい。つまり、周方向に隣り合う第１突起１１同士との間に連通穴１６を設けることができれば、特に限定されない。

また、実施形態のインナシャフト（シャフト）１の嵌合部１０及び軸部２０は、断面が十字形状を成し、嵌合部１０は４つの第１突起１１を有し、軸部２０は、４つの第２突起２１を有しているが、本開示のシャフトは断面形状が十字形状に限定されない。シャフトは、第１突起を少なくても２つ有していれば、基部３０の内周面３５に嵌合できる。よって、本開示のヨーク一体型シャフトの嵌合部は、軸を中心に径方向外側に突出する少なくても２つ以上の第１突起を有していてもよい。また、軸部は、第１突起と軸方向に連続し、第１突起と同数の第２突起を有していればよい。第２突起が第１突起と同数かつ連続していれば、第２突起が連通穴１６を閉塞しないからである。

また、本開示のヨーク一体型シャフトにおいて、溶接方法は特に限定されない。また、実施形態及び変形例では、ヨーク一体型シャフトのシャフトとして、中間シャフト８５のインナシャフト１に適用した例を挙げているが、本開示のヨーク一体型シャフトは、他のシャフトに適用してもよい。

１ インナシャフト（シャフト）
２ アウタチューブ
３ ヨーク
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ ヨーク一体型シャフト
５、５Ａ 溶接部
１０ 嵌合部
１１ 第１突起
１１ａ アーム側第１突起
１１ｂ 開放側第１突起
１２ 外向面
１３ 周面
１５ カシメ部
１６ 連通穴
１６ａ 第１開口部
１６ｂ 第２開口部
１７ 雄セレーション部
２０ 軸部
２１ 第２突起
２３ 開放部
２５ コーティング層
３０ 基部
３１ アーム
３２ 貫通孔
３３ 第１面
３４ 第２面
３５ 内周面
３７ 当接面
３８ 非当接面
３９ 段差面
４０ 雌セレーション部
８０ ステアリング装置
８４ 第１ユニバーサルジョイント
８５ 中間シャフト
８６ 第２ユニバーサルジョイント

Claims (7)

1. 一端が第１方向を指し、他端が第２方向を指すシャフトと、
   前記シャフトの前記一端と溶接されるヨークと、
   前記シャフトと前記ヨークとを溶接して生成された溶接部と、
   を備え、
   前記ヨークは、
   前記シャフトの軸と平行な軸方向に貫通する貫通孔を有する環状体の基部と、
   前記基部から前記第１方向に突出する一対のアームと、
   を備え、
   前記シャフトは、
   前記シャフトの前記一端に位置し、前記基部の前記貫通孔に挿入される嵌合部と、
   前記嵌合部から前記第２方向に延びる軸部と、
   を有し、
   前記嵌合部は、前記軸を中心に径方向外側に突出する少なくても２つ以上の第１突起を有し、
   前記軸部は、前記第１突起と前記軸方向に連続し、前記第１突起と同数の第２突起を有し、
   周方向に隣り合う前記第１突起同士の間の空間は、前記軸方向に延在し、かつ前記基部の第１方向の空間と前記第２方向の空間を連通させる連通穴となっている
   ヨーク一体型シャフト。
2. 前記基部は、
   前記第１方向を向く第１面と、
   前記第２方向を向く第２面と、
   を有し、
   前記第２突起は、前記第１突起よりも径方向外側への突出量が大きく、
   前記シャフトは、前記嵌合部と前記軸部との間で前記第１方向を向く突き当て面を有し、
   前記突き当て面は、前記基部の前記第２面に当接している
   請求項１に記載のヨーク一体型シャフト。
3. 前記第１突起は、
   径方向外側を向く外向面と、
   周方向を向く一対の周面と、
   を有し、
   前記基部の内周面は、
   前記外向面の径方向外側に位置し、前記外向面と当接する当接面と、
   前記当接面の間を周方向に延在し、前記当接面よりも小径の非当接面と、
   前記当接面と前記非当接面との境界で径方向に延在し、前記第１突起の前記周面に当接する段差面と、
   を有し、
   前記非当接面は、連通穴の径方向外側を囲っている
   請求項１又は請求項２に記載のヨーク一体型シャフト。
4. 前記第１突起は、
   径方向外側を向く外向面と、
   周方向を向く一対の周面と、
   を有し、
   前記基部の内周面は、全周に亘って設けられた雌セレーション部を有し、
   前記第１突起の外向面は、雄セレーション部を有している
   請求項１又は請求項２に記載のヨーク一体型シャフト。
5. 前記溶接部の前記第１方向の表面が露出している
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のヨーク一体型シャフト。
6. 前記軸部は、外周面を覆う樹脂製のコーティング層を有する
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のヨーク一体型シャフト。
7. 前記嵌合部及び前記軸部は、断面が十字形状を成し、
   前記嵌合部は、４つの前記第１突起を有し、
   前記軸部は、４つの前記第２突起を有する
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のヨーク一体型シャフト。

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