JP4165317B2 - 自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトとスリーブとが結合されてステアリングシャフトとコラムシャフトとの間で回転力を伝達する自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の操舵装置には、ステアリングホイールに連結されたコラムシャフトと、ステアリングギヤに連結されたステアリングシャフトとの間に、ステアリングジョイントが介在している。このステアリングジョイントは、中間シャフト（回転シャフト）の一端にコラムシャフトを接続し、他端にステアリングシャフトを接続したものである。上記中間シャフトは、コラムシャフトのトルクをステアリングシャフトに伝達する必要があるので、通常、スリーブとシャフトとを、セレーションやスプラインによって結合している。このステアリングジョイントにおいては、スリーブとシャフトとの間でがたつきが生じると、操舵フィーリングを損ねたり、振動や異音が発生したりする恐れがある。
そこで、スリーブとシャフトとのがたつきを防止するための方法として、クリップを装着する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２９３５７３号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造は、がたつきを防止するクリップ等の別部品が必要であった。従って、部品点数が増加するので、組み付けの手間と時間が必要となり、コストアップを招いていた。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、クリップ等の別部品を設けることなく、スリーブとシャフトとの間で生じるがたつきを確実に防止することができる自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、端部内周面の軸方向に内周歯が形成された筒状のスリーブと、端部外周面の軸方向に前記内周歯に係合する外周歯が形成されるとともに、歯が形成されない欠歯部が対向して軸方向に形成された棒状のシャフトとを備え、前記シャフトが前記スリーブに挿入されることによって、ステアリングシャフトとコラムシャフトとの間で回転力を伝達可能に結合される自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造であって、前記スリーブの内周歯は、隣り合う歯のピッチ円径が徐々に変化して形成され、前記欠歯部は、前記シャフトと前記スリーブとが結合した状態で、前記スリーブの内周歯との間に隙間を確保するように形成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、隣り合う歯のピッチ円径が段階的に変化して形成されたスリーブの内周歯とシャフトの外周歯とが係合する位置をずらすことによって、内周歯と外周歯とを適切な噛み合せ力で結合させることができる。従って、ステアリングシャフトとコラムシャフトとの間で回転力を伝達するシャフトとスリーブとの間で生じるがたつきを確実に防止することができる。
【０００７】
また、前記内周歯は、前記内周歯が前記端部内周面の全周に連続して形成されているのが好ましい。
この場合には、スリーブの内周歯とシャフトの外周歯とが係合する位置をずらすことのできる範囲を、広くすることができる。
【０００８】
また、前記端部内周面には、前記内周歯で構成された歯形パターンが、前記スリーブの周方向に繰り返して配置されるとともに、等配されているのが好ましい。
この場合には、歯形パターンが、スリーブの周方向に繰り返して配置されるとともに、等配されているので、同じピッチ円径の歯が、スリーブの周方向に等配される。従って、スリーブとシャフトとが結合されたときに生じる互いの中心軸のずれを防止することができる。
【０００９】
また、前記スリーブのシャフトが挿入される側の端部には、当該スリーブの外周面が軸方向に延設され、その内周径が前記外周歯の最外径より大きく形成された延設部が設けられているのが好ましい。
【００１０】
この場合には、延設部の内周径が、シャフトの外周歯の最外径より大きく形成されているので、延設部に沿って容易にシャフトをスリーブに挿入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフト１の結合構造を適用した、例えば、自動車の操舵装置におけるステアリングジョイント２を示している。
このステアリングジョイント２は、自動車の操舵装置において、ステアリングシャフト３とコラムシャフト４とを連結し、回転力を伝達するもので、中間シャフトとして、伸縮可能な回転シャフト１の両端部のそれぞれに、自在継手５が設けられている。前記回転シャフト１の一端には、互いに対をなして一方の自在継手５の十字軸６を支持する第１のヨークＹ１及び第２のヨークＹ２が設けられており、回転シャフト１の他端には、互いに対をなして他方の自在継手５の十字軸６を支持する第３のヨークＹ３及び第４のヨークＹ４が設けられている。
【００１２】
前記第２のヨークＹ２及び第３のヨークＹ３は、回転シャフト１の一端及び他端にそれぞれ溶接されている。また、前記第１のヨークＹ１は筒状の軸継手１１に溶接されており、この軸継手１１にステアリングシャフト３の一端部が導入されてクランプされている。更に、前記第４のヨークＹ４は、コラムシャフト４の一端部に溶接されている。回転シャフト１は、一端に第２のヨークＹ２が溶接された筒状のスリーブ１２と、一端に第３のヨークＹ３が溶接され、スリーブ１２の内周に圧入された棒状のシャフト１３とを備えている。
【００１３】
図２は、第一実施形態に係る回転シャフト１を示している。また、図３は、スリーブ１２を示しており、図４は、スリーブ１２とシャフト１３とが結合された状態を示している。
シャフト１３は、図２に示すように、例えば、中実の丸鋼材で構成されており、その端部外周面１４が、断面小判状に形成されている。端部外周面１４は、一対の円弧状の曲面部１５と、一対の矩形状の平面部１６とを有しており、共にシャフト１３の軸方向に所定の長さで形成されている。一対の曲面部１５には、外周歯として、例えば、一対の雄スプライン１７がシャフト１３の径方向に対向して形成されている。一対の平面部１６は、雄スプライン１７が形成されない欠歯部であり、一対の雄スプライン１７が対向する方向と直交する方向に形成されている。また、シャフト１３のスリーブ１２に挿入する側の先端周縁部には、所定の寸法で面取りされた面取り部１３ａが設けられている。
【００１４】
スリーブ１２は、図２に示すように、例えば、円筒の鋼材で構成されており、端部内周面１８の全周に形成された内周歯１９と、シャフト１３が挿入される側の端部から外周面１２ａが軸方向に延設され、その内周面に内周歯１９が形成されない平滑部２０を有する延設部２１とを備えている。内周歯１９は、例えば、雌スプラインであり、スリーブ１２の軸方向に所定の長さで形成されている。図３に示すように、雌スプライン１９の隣り合う雌歯１９ａのピッチ円半径ｒは、徐々に変化して形成されている。具体的には、ピッチ円半径ｒが、反時計回り方向に所定の寸法で徐々に小さくなるように形成されている。また、ピッチ円半径ｒが最大となる雌歯１９ａ−ｍａｘと、最小となる雌歯１９ａ−ｍｉｎとの間には、段差部１９ｂが形成されている。また、スリーブ１２の延設部２１の内周径は、シャフト１３の雄スプライン１７の最外径より若干大きく形成されている。
【００１５】
上記のように構成された回転シャフト１は、図４に示すように、シャフト１３に平面部１６が形成されることによって、スリーブ１２の雌スプライン１９とシャフト１３の雄スプライン１７とが係合する係合部２２と、スリーブ１２の雌スプライン１９と係合しない非係合部２３とが設けられている。この非係合部２３においては、シャフト１３の平面部１６とスリーブ１２の端部内周面１８（雌スプライン１９）との間に隙間２４が形成されている。また、係合部２２において、シャフト１３の雄スプライン１７のピッチ円半径ｒは、スリーブ１２のピッチ円半径ｒが最大となる雌歯１９ａ−ｍａｘと、最小となる雌歯１９ａ−ｍｉｎとの中間値に形成されている。
【００１６】
次に、回転シャフト１の組み付けについて説明する。
ここで、シャフト１３及びスリーブ１２のそれぞれの基準角度を、次のように定義する。スリーブ１２の基準角度は、段差部１９ｂが図４における上方向に配置される状態をいい、シャフト１３の基準角度は、一対の雄スプライン１７が対向する方向が図４における上下方向となる状態をいうものとする。
【００１７】
まず、図４に示すように、シャフト１３を基準角度に対して、例えば、反時計回り方向に略１００度回転させた状態でスリーブ１２に挿入する。このとき、シャフト１３は、スリーブ１２の延設部２１に導かれつつスリーブ１２に挿入される。延設部２１の内周面は、その内周径が雄スプライン１７の最外径より若干大きく形成されているので、延設部２１に沿って容易にシャフト１３をスリーブ１２に挿入することができる。なお、延設部２１の内周面は、雌スプライン１９が形成されない平滑部２０で構成されているので、シャフト１３の雄スプライン１７と延設部２１の平滑部２０とが互いに干渉するのを防止することができる。また、シャフト１３の先端周縁部には、面取り部１３ａが形成されているので、雄スプライン１７と平滑部２０とが互いに干渉するのをより一層防止することができる。
【００１８】
挿入されたシャフト１３の平面部１６とスリーブ１２の雌スプライン１９との間には、隙間２４が形成される。雄スプライン１７の雄歯１７ａは、雌スプライン１９におけるピッチ円半径ｒが小さく形成された雌歯１９ａと係合され、雌スプライン１９と雄スプライン１７との間で強い噛み合わせ力が生じる。スリーブ１２は、シャフト１３の雄スプライン１７によって、図４におけるＸ−Ｘ方向（一対の雄スプライン１７が対向する方向）に押し広げられ、断面楕円状に弾性ないし塑性変形する。このとき、図４におけるＸ−Ｘに直交するＹ−Ｙ方向（一対の平面部１６が対向する方向）では、スリーブ１２の径が狭まるように変形する。このとき、隙間２４が形成されているので、スリーブ１２は容易に変形する。
【００１９】
上記のように結合された回転シャフト１は、シャフト１３の雄スプライン１７とスリーブ１２の雌スプライン１９とが互いに係合しつつシャフト１３がスリーブ１２に挿入されている。この回転シャフト１は、雌スプライン１９と雄スプライン１７とが強い噛み合わせ力で係合されているので、回転方向におけるがたつきの発生を確実に防止することができる。また、雌スプライン１９の隣り合う雌歯１９ａのピッチ円半径ｒが反時計回り方向に小さくなるように形成されているので、シャフト１３を中心軸１３ｃ周りに回転させる角度を選択することによって、雌スプライン１９と雄スプライン１７とを噛み合わせ力が弱い状態で係合させることもできる。この場合の回転シャフト１は、軸方向に伸縮させることが可能となる。
【００２０】
このように、回転シャフト１は、シャフト１３を中心軸１３ｃ周りに回転させる角度を選択することによって、雌スプライン１９と雄スプライン１７とを適切な噛み合わせ力で係合させることができる。従って、別部品を用いることなく、スリーブ１２とシャフト１３との間で生じるがたつきを確実に防止することができる。さらに、クリップ等でがたつきを防止する従来の回転シャフトに比べて、クリップ等の別部品を必要としないので、部品点数を削減することができる。すなわち、組み付けに要する手間と時間を削減することができるので、コストを削減することができる。
【００２１】
図５は、本発明の第二実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフト１のスリーブ１２を示しており、図６は、スリーブ１２とシャフト１３とが結合された状態を示している。
図５に示すように、この回転シャフト１のスリーブ１２の端部内周面１８には、歯形パターンＰがスリーブ１２の周方向に繰り返して２つ配置されるとともに、スリーブ１２の周方向に２等配されている。この歯形パターンＰは、雌スプライン１９の隣り合う雌歯１９ａのピッチ円半径ｒが徐々に変化して構成されている。具体的には、隣り合う雌歯１９ａのピッチ円半径ｒが、スリーブ１２の中心軸１２ｃ周りの反時計回り方向に大きくなるように形成されている。また、係合部２２において、シャフト１３の雄スプライン１７のピッチ円半径ｒは、スリーブ１２のピッチ円半径ｒが最大となる雌歯１９ａ−ｍａｘと、最小となる雌歯１９ａ−ｍｉｎとの中間値に形成されている。
【００２２】
次に、回転シャフト１の組み付けについて説明する。
ここで、シャフト１３及びスリーブ１２のそれぞれの基準角度を、次のように定義する。スリーブ１２の基準角度は、ピッチ円半径ｒが最小となる１９ａ−ｍｉｎが図５における上下方向に配置される状態をいい、シャフト１３の基準角度は、一対の雄スプライン１７が対向する方向が図４における上下方向となる状態をいうものとする。
【００２３】
まず、図６に示すように、シャフト１３を基準角度に対して、例えば、反時計回り方向に略６０度回転させた状態でスリーブ１２に挿入する。挿入されたシャフト１３の平面部１６とスリーブ１２の雌スプライン１９との間には、隙間２４が形成される。雄スプライン１７の雄歯１７ａは、雌スプライン１９におけるピッチ円半径ｒが小さく形成された雌歯１９ａと係合される。このとき、雌スプライン１９と雄スプライン１７との間で強い噛み合わせ力が生じる。スリーブ１２は、シャフト１３の雄スプライン１７によって、図６におけるＸ−Ｘ方向（一対の雄スプライン１７が対向する方向）に押し広げられ、断面楕円状に弾性ないし塑性変形する。このとき、図６におけるＸ−Ｘに直交するＹ−Ｙ方向（一対の平面部１６が対向する方向）では、スリーブ１２の径が狭まるように変形する。このとき、隙間２４が形成されているので、スリーブ１２は容易に変形する。
【００２４】
上記のように結合された回転シャフト１は、シャフト１３の雄スプライン１７とスリーブ１２の雌スプライン１９とが互いに係合しつつシャフト１３がスリーブ１２に挿入されている。この回転シャフト１は、雌スプライン１９と雄スプライン１７とが強い噛み合わせ力で係合されているので、回転方向におけるがたつきの発生を確実に防止することができる。また、雌スプライン１９の隣り合う雌歯１９ａのピッチ円半径ｒが反時計回り方向に大きくなるように形成されているので、シャフト１３を中心軸１３ｃ周りに回転させる角度を選択することによって、雌スプライン１９と雄スプライン１７とを噛み合わせ力が弱い状態で係合させることもできる。この場合の回転シャフト１は、軸方向に伸縮させることが可能となる。
【００２５】
このように、回転シャフト１は、シャフト１３を中心軸１３ｃ周りに回転させる角度を選択することによって、雌スプライン１９と雄スプライン１７とを適切な噛み合わせ力で係合させることができる。従って、別部品を用いることなく、スリーブ１２とシャフト１３との間で生じるがたつきを確実に防止することができる。さらに、歯形パターンＰが、スリーブ１２の周方向に繰り返して２つ配置されるとともに、スリーブ１２の周方向に２等配されているので、同じピッチ円半径ｒの雌歯１９ａが、スリーブ１２の周方向に等配される。従って、スリーブ１２とシャフト１３とが結合されたときに生じる互いの中心軸１２ｃ，１３ｃのずれを防止することができる。
【００２６】
図７は、本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフト１のシャフト１３の雄スプライン１７を示しており、図８は、スリーブ１２の雌スプライン１９を示している。図９は、歯山パターンＰＡと歯溝パターンＰＢとの関係を示している。
この回転シャフト１のシャフト１３は、図７（ａ）に示すように、例えば、中空の丸鋼材で構成されており、その端部外周面１４の全周に雄スプライン１７が形成されている。雄スプライン１７は、隣り合う歯山１７Ａの山幅が段階的に変化してなる歯山パターンＰＡが、周方向に繰り返して４つ配置されるとともに、４等配されて構成されている。雄スプライン１７の各歯山１７Ａは、図７（ｂ）に示すように、所定の形成ピッチｐで周方向に等配されている。
【００２７】
ここで、雄スプライン１７と雌スプライン１９とが係合する際に生じるがたつき量（がた量）のばらつきは、±ｄの範囲で正規分布をとるものとする。このがた量の最大値である２ｄを吸収できるように、歯山パターンＰＡの各歯山１７Ａの山幅と歯溝パターンＰＢの各歯溝１９Ａの溝幅とを構成するものとする。
【００２８】
歯山パターンＰＡは、基準として中央に配置された歯山１７Ａ−Ｓの山幅がＬで形成され、歯山１７Ａ−Ｓの両サイドに並ぶ歯山１７Ａの山幅が、所定幅ｄ／２だけ小さくなるように形成されている。このように、構成された歯山パターンＰＡは、その両端部に配置される歯山１７Ａ−Ｔの山幅と中央に配置された歯山１７Ａ−Ｓの山幅とにおいて２ｄの差が生じている。すなわち、この歯山パターンＰＡの各歯山１７Ａには、最大がた量２ｄを吸収する調整代が等配されていることになる。
【００２９】
スリーブ１２は、図８（ａ）に示すように、例えば、円筒の鋼材で構成されており、端部内周面１８の全周に雌スプライン１９が形成されている。雌スプライン１９は、隣り合う歯溝１９Ａの溝幅が段階的に変化してなる歯溝パターンＰＢが、周方向に繰り返して４つ配置されるとともに、４等配されて構成されている。また、雌スプライン１９の各歯溝１９Ａは、図８（ｂ）に示すように、所定の形成ピッチｐで周方向に等配されている。
【００３０】
歯溝パターンＰＢは、基準となる２つの歯溝１９Ａ−Ｓの溝幅がＬで形成され、歯溝１９Ａ−Ｓの隣り合う歯溝１９Ａの溝幅が所定幅ｄ／２だけ変化するように形成されている。具体的には、歯溝１９Ａ−Ｓから中央に配置された歯溝１９Ａ−Ｃに向かうにつれて溝幅が大きくなり、歯溝１９Ａ−Ｓから両端に配置された歯溝１９Ａ−Ｔに向かうにつれて溝幅が小さくなるように形成されている。
このように構成された歯溝パターンＰＢは、その両端部に配置される歯溝１９Ａ−Ｔの山幅と中央に配置された歯溝１９Ａ−Ｃの溝幅とにおいて２ｄの差が生じている。すなわち、この歯溝パターンＰＢの各歯溝１９Ａには、最大がた量２ｄを吸収する調整代が等配されていることになる。
【００３１】
上記のように構成された歯溝パターンＰＢは、歯山パターンＰＡとの関係において、図９に示すように、対向する歯山パターンＰＡの各歯山１７Ａの山幅に対して各歯溝１９Ａの溝幅がそれぞれｄだけ大きくなるように形成されている。
次に、上記のように構成された歯溝パターンＰＢを有するスリーブ１２と、歯山パターンＰＡを有するシャフト１３とを結合する組み合わせについて、３つの結合パターンＡ，Ｂ，Ｃを例として説明する。
【００３２】
図１０は、結合パターンＡの歯山パターンＰＡと歯溝パターンＰＢとの関係を示しており、図１１は、図１０の関係で係合させた状態を示している。
結合パターンＡは、歯山１７Ａ及び歯溝１９Ａに、がた量がない場合の結合であって、図１０に示すように、歯山パターンＰＡを歯溝パターンＰＢに対して２ピッチ（２ｐ）、図１０の右側にずらした状態で結合させるものである。この状態で結合された回転シャフト１は、図１１に示すように、係合する歯溝１９Ａと歯山１７Ａとの幅方向に隙間が形成されて係合した隙間係合部３０と、幅方向に互いの歯が当接して係合した当接係合部３１とを有している。この結合パターンＡの場合、当接係合部３１において、歯溝１９Ａと歯山１７Ａとの間に摩擦抵抗力が生じるので、スリーブ１２に対してシャフト１３が軸方向に容易にスライドするのを防止することができる。また、歯溝１９Ａと歯山１７Ａとが当接しているので、回転方向におけるがたつきを防止することができる。
【００３３】
図１２は、結合パターンＢの歯山パターンＰＡと歯溝パターンＰＢとの関係を示しており、図１３は、図１２の関係で係合させた状態を示している。
結合パターンＢは、例えば、雄スプライン１７の歯山１７Ａ−Ｓに、がた量として−ｄが生じた場合であって、図１２に示すように、歯山パターンＡを歯溝パターンＢに対して４ピッチ（４ｐ）、図１２の右側にずらした状態で結合させるものである。この状態で結合された回転シャフト１は、図１３に示すように、係合する歯溝１９Ａと歯山１７Ａとの幅方向に隙間が形成されて係合した隙間係合部３０と、同幅方向に歯溝１９Ａと歯１７Ａとが当接して係合した当接係合部３１とを有している。この結合パターンＢの場合においても、当接係合部３１において摩擦抵抗力が生じるので、スリーブ１２に対してシャフト１３が軸方向に容易にスライドするのを防止することができる。また、歯溝１９Ａと歯山１７Ａとが当接しているので、回転方向におけるがたつきを防止することができる。
【００３４】
図１４は、結合パターンＣの歯山パターンＰＡと歯溝パターンＰＢとの関係を示しており、図１５は、図１４の関係で係合させた状態を示している。
結合パターンＣは、例えば、雄スプライン１７の歯山１７Ａ−Ｓに、がた量として＋ｄが生じた場合であって、図１４に示すように、歯山パターンＡと歯溝パターンＢとをずらすことなくそのままの状態で結合させるものである。この状態で結合された回転シャフト１は、図１５に示すように、係合する歯溝１９Ａと歯山１７Ａとの幅方向に隙間が形成されて係合した隙間係合部３０と、同幅方向に歯溝１９Ａと歯１７Ａとが当接して係合した当接係合部３１とを有している。つまり、この結合パターンＣの場合においても、他の結合パターンＡ，Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【００３５】
上記のように、雄スプライン１７の歯山１７Ａ−Ｓに生じたがた量が±ｄの範囲であれば、雄スプライン１７の歯山１７Ａ−Ｓを、雌スプライン１７のいずれかの歯溝１９Ａと当接して係合させることができる。また、歯山１７Ａ−Ｓのみではなく、それ以外の歯山１７Ａにがた量が生じた場合においても同様に係合させることが可能である。また、逆に、雌スプライン１９の歯溝１９Ａにがた量が生じた場合においても同様であり、歯山１７Ａと歯溝１９Ａとにがた量が二分されても同様である。つまり、歯溝１９Ａと歯山１７Ａとが係合する位置をずらすことによって、歯溝１９Ａの溝幅及び歯山１７Ａの山幅に生じたがた量を吸収して雌スプライン１９の歯溝１９Ａと雄スプライン１７の歯山１７Ａとを係合することができる。従って、別部品を用いることなく、スリーブとシャフトとの間で生じるがたつきを確実に防止することができる。また、４対の歯溝パターンＰＢ及び歯山パターンＰＡは、スリーブ１２及びシャフト１３の周方向に繰り返して４つ配置されるとともに、４等配されているので、同じ溝幅の歯溝１９Ａ及び同じ山幅の歯山１７Ａが、スリーブ１２及びシャフト１３の周方向に等配される。従って、スリーブ１２とシャフト１３とが結合されたときに生じる互いの中心軸１２ｃ，１３ｃのずれを防止することができる。
【００３６】
なお、本発明は前記した実施形態に限定されるものではない。
例えば、シャフト１３とスリーブ１２とが、セレーション結合された自動車の操舵装置用回転シャフト１にも本発明を適用することが可能である。また、歯溝パターンＰＢの歯溝１９Ａ及び歯山パターンＰＡの歯山１７Ａは、その溝幅及び山幅の変化量やパターン等について限定するものではない。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、自動車の操舵装置用回転シャフトにおいて、隣り合う歯のピッチ円径が段階的に変化して形成されたスリーブの内周歯とシャフトの外周歯とが係合する位置をずらすことによって、内周歯と外周歯とを適切な噛み合せ力で結合させることができる。従って、別部品を用いることなく、シャフトとスリーブとの間で生じるがたつきを確実に防止することができるので、振動や異音が発生するのを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】 本発明の自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造を適用したステアリングジョイントの正面図である。
【図２】 本発明の第一実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造を示す斜視図である。
【図３】 本発明の第一実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフトのスリーブの断面図である。
【図４】 本発明の第一実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造を示す断面図である。
【図５】 本発明の第二実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフトのスリーブの断面図である。
【図６】 本発明の第二実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造を示す断面図である。
【図７】 （ａ）は、本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造におけるスリーブの断面図を示し、（ｂ）は、同内周歯の歯溝パターンを直線上に展開した模式的展開図である。
【図８】 （ａ）は、本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造におけるシャフトの断面図を示し、（ｂ）は、同外周歯の歯山パターンを直線上に展開した模式的展開図である。
【図９】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンと歯山パターンとの関係を示す模式的展開図である。
【図１０】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンに対して歯山パターンを２ピッチずらして結合させるときの歯溝と歯山との関係を示す模式的展開図である。
【図１１】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンに対して歯山パターンを２ピッチずらして結合させた状態を示す模式的展開図である。
【図１２】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンに対して歯山パターンを４ピッチずらして結合させるときの歯溝と歯山との関係を示す模式的展開図である。
【図１３】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンに対して歯山パターンを４ピッチずらして結合させた状態を示す模式的展開図である。
【図１４】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンと歯山パターンとをずらすことなく結合させるときの歯溝と歯山との関係を示す模式的展開図である。
【図１５】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンと歯山パターンとをずらすことなく結合させた状態を示す模式的展開図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 自動車の操舵装置用回転シャフト
１２ スリーブ
１２ａ スリーブの外周面
１３ シャフト
１４ シャフトの端部外周面
１６ 平面部（欠歯部）
１７ 雄スプライン（外周歯）
１７Ａ 雄スプラインの歯山
１８ スリーブの端部内周面
１９ 雌スプライン（内周歯）
１９ａ 雌スプラインの雌歯（歯）
１９Ａ 雌スプラインの歯溝
２１ 延設部
ｒ ピッチ円半径（ピッチ円径）
Ｐ 歯形パターン
ＰＡ 歯山パターン
ＰＢ 歯溝パターン
【０００１】
本発明は、シャフトとスリーブとが結合されてステアリングシャフトとコラムシャフトとの間で回転力を伝達する自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の操舵装置には、ステアリングホイールに連結されたコラムシャフトと、ステアリングギヤに連結されたステアリングシャフトとの間に、ステアリングジョイントが介在している。このステアリングジョイントは、中間シャフト（回転シャフト）の一端にコラムシャフトを接続し、他端にステアリングシャフトを接続したものである。上記中間シャフトは、コラムシャフトのトルクをステアリングシャフトに伝達する必要があるので、通常、スリーブとシャフトとを、セレーションやスプラインによって結合している。このステアリングジョイントにおいては、スリーブとシャフトとの間でがたつきが生じると、操舵フィーリングを損ねたり、振動や異音が発生したりする恐れがある。
そこで、スリーブとシャフトとのがたつきを防止するための方法として、クリップを装着する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２９３５７３号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造は、がたつきを防止するクリップ等の別部品が必要であった。従って、部品点数が増加するので、組み付けの手間と時間が必要となり、コストアップを招いていた。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、クリップ等の別部品を設けることなく、スリーブとシャフトとの間で生じるがたつきを確実に防止することができる自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、端部内周面の軸方向に内周歯が形成された筒状のスリーブと、端部外周面の軸方向に前記内周歯に係合する外周歯が形成されるとともに、歯が形成されない欠歯部が対向して軸方向に形成された棒状のシャフトとを備え、前記シャフトが前記スリーブに挿入されることによって、ステアリングシャフトとコラムシャフトとの間で回転力を伝達可能に結合される自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造であって、前記スリーブの内周歯は、隣り合う歯のピッチ円径が徐々に変化して形成され、前記欠歯部は、前記シャフトと前記スリーブとが結合した状態で、前記スリーブの内周歯との間に隙間を確保するように形成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、隣り合う歯のピッチ円径が段階的に変化して形成されたスリーブの内周歯とシャフトの外周歯とが係合する位置をずらすことによって、内周歯と外周歯とを適切な噛み合せ力で結合させることができる。従って、ステアリングシャフトとコラムシャフトとの間で回転力を伝達するシャフトとスリーブとの間で生じるがたつきを確実に防止することができる。
【０００７】
また、前記内周歯は、前記内周歯が前記端部内周面の全周に連続して形成されているのが好ましい。
この場合には、スリーブの内周歯とシャフトの外周歯とが係合する位置をずらすことのできる範囲を、広くすることができる。
【０００８】
また、前記端部内周面には、前記内周歯で構成された歯形パターンが、前記スリーブの周方向に繰り返して配置されるとともに、等配されているのが好ましい。
この場合には、歯形パターンが、スリーブの周方向に繰り返して配置されるとともに、等配されているので、同じピッチ円径の歯が、スリーブの周方向に等配される。従って、スリーブとシャフトとが結合されたときに生じる互いの中心軸のずれを防止することができる。
【０００９】
また、前記スリーブのシャフトが挿入される側の端部には、当該スリーブの外周面が軸方向に延設され、その内周径が前記外周歯の最外径より大きく形成された延設部が設けられているのが好ましい。
【００１０】
この場合には、延設部の内周径が、シャフトの外周歯の最外径より大きく形成されているので、延設部に沿って容易にシャフトをスリーブに挿入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフト１の結合構造を適用した、例えば、自動車の操舵装置におけるステアリングジョイント２を示している。
このステアリングジョイント２は、自動車の操舵装置において、ステアリングシャフト３とコラムシャフト４とを連結し、回転力を伝達するもので、中間シャフトとして、伸縮可能な回転シャフト１の両端部のそれぞれに、自在継手５が設けられている。前記回転シャフト１の一端には、互いに対をなして一方の自在継手５の十字軸６を支持する第１のヨークＹ１及び第２のヨークＹ２が設けられており、回転シャフト１の他端には、互いに対をなして他方の自在継手５の十字軸６を支持する第３のヨークＹ３及び第４のヨークＹ４が設けられている。
【００１２】
前記第２のヨークＹ２及び第３のヨークＹ３は、回転シャフト１の一端及び他端にそれぞれ溶接されている。また、前記第１のヨークＹ１は筒状の軸継手１１に溶接されており、この軸継手１１にステアリングシャフト３の一端部が導入されてクランプされている。更に、前記第４のヨークＹ４は、コラムシャフト４の一端部に溶接されている。回転シャフト１は、一端に第２のヨークＹ２が溶接された筒状のスリーブ１２と、一端に第３のヨークＹ３が溶接され、スリーブ１２の内周に圧入された棒状のシャフト１３とを備えている。
【００１３】
図２は、第一実施形態に係る回転シャフト１を示している。また、図３は、スリーブ１２を示しており、図４は、スリーブ１２とシャフト１３とが結合された状態を示している。
シャフト１３は、図２に示すように、例えば、中実の丸鋼材で構成されており、その端部外周面１４が、断面小判状に形成されている。端部外周面１４は、一対の円弧状の曲面部１５と、一対の矩形状の平面部１６とを有しており、共にシャフト１３の軸方向に所定の長さで形成されている。一対の曲面部１５には、外周歯として、例えば、一対の雄スプライン１７がシャフト１３の径方向に対向して形成されている。一対の平面部１６は、雄スプライン１７が形成されない欠歯部であり、一対の雄スプライン１７が対向する方向と直交する方向に形成されている。また、シャフト１３のスリーブ１２に挿入する側の先端周縁部には、所定の寸法で面取りされた面取り部１３ａが設けられている。
【００１４】
スリーブ１２は、図２に示すように、例えば、円筒の鋼材で構成されており、端部内周面１８の全周に形成された内周歯１９と、シャフト１３が挿入される側の端部から外周面１２ａが軸方向に延設され、その内周面に内周歯１９が形成されない平滑部２０を有する延設部２１とを備えている。内周歯１９は、例えば、雌スプラインであり、スリーブ１２の軸方向に所定の長さで形成されている。図３に示すように、雌スプライン１９の隣り合う雌歯１９ａのピッチ円半径ｒは、徐々に変化して形成されている。具体的には、ピッチ円半径ｒが、反時計回り方向に所定の寸法で徐々に小さくなるように形成されている。また、ピッチ円半径ｒが最大となる雌歯１９ａ−ｍａｘと、最小となる雌歯１９ａ−ｍｉｎとの間には、段差部１９ｂが形成されている。また、スリーブ１２の延設部２１の内周径は、シャフト１３の雄スプライン１７の最外径より若干大きく形成されている。
【００１５】
上記のように構成された回転シャフト１は、図４に示すように、シャフト１３に平面部１６が形成されることによって、スリーブ１２の雌スプライン１９とシャフト１３の雄スプライン１７とが係合する係合部２２と、スリーブ１２の雌スプライン１９と係合しない非係合部２３とが設けられている。この非係合部２３においては、シャフト１３の平面部１６とスリーブ１２の端部内周面１８（雌スプライン１９）との間に隙間２４が形成されている。また、係合部２２において、シャフト１３の雄スプライン１７のピッチ円半径ｒは、スリーブ１２のピッチ円半径ｒが最大となる雌歯１９ａ−ｍａｘと、最小となる雌歯１９ａ−ｍｉｎとの中間値に形成されている。
【００１６】
次に、回転シャフト１の組み付けについて説明する。
ここで、シャフト１３及びスリーブ１２のそれぞれの基準角度を、次のように定義する。スリーブ１２の基準角度は、段差部１９ｂが図４における上方向に配置される状態をいい、シャフト１３の基準角度は、一対の雄スプライン１７が対向する方向が図４における上下方向となる状態をいうものとする。
【００１７】
まず、図４に示すように、シャフト１３を基準角度に対して、例えば、反時計回り方向に略１００度回転させた状態でスリーブ１２に挿入する。このとき、シャフト１３は、スリーブ１２の延設部２１に導かれつつスリーブ１２に挿入される。延設部２１の内周面は、その内周径が雄スプライン１７の最外径より若干大きく形成されているので、延設部２１に沿って容易にシャフト１３をスリーブ１２に挿入することができる。なお、延設部２１の内周面は、雌スプライン１９が形成されない平滑部２０で構成されているので、シャフト１３の雄スプライン１７と延設部２１の平滑部２０とが互いに干渉するのを防止することができる。また、シャフト１３の先端周縁部には、面取り部１３ａが形成されているので、雄スプライン１７と平滑部２０とが互いに干渉するのをより一層防止することができる。
【００１８】
挿入されたシャフト１３の平面部１６とスリーブ１２の雌スプライン１９との間には、隙間２４が形成される。雄スプライン１７の雄歯１７ａは、雌スプライン１９におけるピッチ円半径ｒが小さく形成された雌歯１９ａと係合され、雌スプライン１９と雄スプライン１７との間で強い噛み合わせ力が生じる。スリーブ１２は、シャフト１３の雄スプライン１７によって、図４におけるＸ−Ｘ方向（一対の雄スプライン１７が対向する方向）に押し広げられ、断面楕円状に弾性ないし塑性変形する。このとき、図４におけるＸ−Ｘに直交するＹ−Ｙ方向（一対の平面部１６が対向する方向）では、スリーブ１２の径が狭まるように変形する。このとき、隙間２４が形成されているので、スリーブ１２は容易に変形する。
【００１９】
上記のように結合された回転シャフト１は、シャフト１３の雄スプライン１７とスリーブ１２の雌スプライン１９とが互いに係合しつつシャフト１３がスリーブ１２に挿入されている。この回転シャフト１は、雌スプライン１９と雄スプライン１７とが強い噛み合わせ力で係合されているので、回転方向におけるがたつきの発生を確実に防止することができる。また、雌スプライン１９の隣り合う雌歯１９ａのピッチ円半径ｒが反時計回り方向に小さくなるように形成されているので、シャフト１３を中心軸１３ｃ周りに回転させる角度を選択することによって、雌スプライン１９と雄スプライン１７とを噛み合わせ力が弱い状態で係合させることもできる。この場合の回転シャフト１は、軸方向に伸縮させることが可能となる。
【００２０】
このように、回転シャフト１は、シャフト１３を中心軸１３ｃ周りに回転させる角度を選択することによって、雌スプライン１９と雄スプライン１７とを適切な噛み合わせ力で係合させることができる。従って、別部品を用いることなく、スリーブ１２とシャフト１３との間で生じるがたつきを確実に防止することができる。さらに、クリップ等でがたつきを防止する従来の回転シャフトに比べて、クリップ等の別部品を必要としないので、部品点数を削減することができる。すなわち、組み付けに要する手間と時間を削減することができるので、コストを削減することができる。
【００２１】
図５は、本発明の第二実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフト１のスリーブ１２を示しており、図６は、スリーブ１２とシャフト１３とが結合された状態を示している。
図５に示すように、この回転シャフト１のスリーブ１２の端部内周面１８には、歯形パターンＰがスリーブ１２の周方向に繰り返して２つ配置されるとともに、スリーブ１２の周方向に２等配されている。この歯形パターンＰは、雌スプライン１９の隣り合う雌歯１９ａのピッチ円半径ｒが徐々に変化して構成されている。具体的には、隣り合う雌歯１９ａのピッチ円半径ｒが、スリーブ１２の中心軸１２ｃ周りの反時計回り方向に大きくなるように形成されている。また、係合部２２において、シャフト１３の雄スプライン１７のピッチ円半径ｒは、スリーブ１２のピッチ円半径ｒが最大となる雌歯１９ａ−ｍａｘと、最小となる雌歯１９ａ−ｍｉｎとの中間値に形成されている。
【００２２】
次に、回転シャフト１の組み付けについて説明する。
ここで、シャフト１３及びスリーブ１２のそれぞれの基準角度を、次のように定義する。スリーブ１２の基準角度は、ピッチ円半径ｒが最小となる１９ａ−ｍｉｎが図５における上下方向に配置される状態をいい、シャフト１３の基準角度は、一対の雄スプライン１７が対向する方向が図４における上下方向となる状態をいうものとする。
【００２３】
まず、図６に示すように、シャフト１３を基準角度に対して、例えば、反時計回り方向に略６０度回転させた状態でスリーブ１２に挿入する。挿入されたシャフト１３の平面部１６とスリーブ１２の雌スプライン１９との間には、隙間２４が形成される。雄スプライン１７の雄歯１７ａは、雌スプライン１９におけるピッチ円半径ｒが小さく形成された雌歯１９ａと係合される。このとき、雌スプライン１９と雄スプライン１７との間で強い噛み合わせ力が生じる。スリーブ１２は、シャフト１３の雄スプライン１７によって、図６におけるＸ−Ｘ方向（一対の雄スプライン１７が対向する方向）に押し広げられ、断面楕円状に弾性ないし塑性変形する。このとき、図６におけるＸ−Ｘに直交するＹ−Ｙ方向（一対の平面部１６が対向する方向）では、スリーブ１２の径が狭まるように変形する。このとき、隙間２４が形成されているので、スリーブ１２は容易に変形する。
【００２４】
上記のように結合された回転シャフト１は、シャフト１３の雄スプライン１７とスリーブ１２の雌スプライン１９とが互いに係合しつつシャフト１３がスリーブ１２に挿入されている。この回転シャフト１は、雌スプライン１９と雄スプライン１７とが強い噛み合わせ力で係合されているので、回転方向におけるがたつきの発生を確実に防止することができる。また、雌スプライン１９の隣り合う雌歯１９ａのピッチ円半径ｒが反時計回り方向に大きくなるように形成されているので、シャフト１３を中心軸１３ｃ周りに回転させる角度を選択することによって、雌スプライン１９と雄スプライン１７とを噛み合わせ力が弱い状態で係合させることもできる。この場合の回転シャフト１は、軸方向に伸縮させることが可能となる。
【００２５】
このように、回転シャフト１は、シャフト１３を中心軸１３ｃ周りに回転させる角度を選択することによって、雌スプライン１９と雄スプライン１７とを適切な噛み合わせ力で係合させることができる。従って、別部品を用いることなく、スリーブ１２とシャフト１３との間で生じるがたつきを確実に防止することができる。さらに、歯形パターンＰが、スリーブ１２の周方向に繰り返して２つ配置されるとともに、スリーブ１２の周方向に２等配されているので、同じピッチ円半径ｒの雌歯１９ａが、スリーブ１２の周方向に等配される。従って、スリーブ１２とシャフト１３とが結合されたときに生じる互いの中心軸１２ｃ，１３ｃのずれを防止することができる。
【００２６】
図７は、本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフト１のシャフト１３の雄スプライン１７を示しており、図８は、スリーブ１２の雌スプライン１９を示している。図９は、歯山パターンＰＡと歯溝パターンＰＢとの関係を示している。
この回転シャフト１のシャフト１３は、図７（ａ）に示すように、例えば、中空の丸鋼材で構成されており、その端部外周面１４の全周に雄スプライン１７が形成されている。雄スプライン１７は、隣り合う歯山１７Ａの山幅が段階的に変化してなる歯山パターンＰＡが、周方向に繰り返して４つ配置されるとともに、４等配されて構成されている。雄スプライン１７の各歯山１７Ａは、図７（ｂ）に示すように、所定の形成ピッチｐで周方向に等配されている。
【００２７】
ここで、雄スプライン１７と雌スプライン１９とが係合する際に生じるがたつき量（がた量）のばらつきは、±ｄの範囲で正規分布をとるものとする。このがた量の最大値である２ｄを吸収できるように、歯山パターンＰＡの各歯山１７Ａの山幅と歯溝パターンＰＢの各歯溝１９Ａの溝幅とを構成するものとする。
【００２８】
歯山パターンＰＡは、基準として中央に配置された歯山１７Ａ−Ｓの山幅がＬで形成され、歯山１７Ａ−Ｓの両サイドに並ぶ歯山１７Ａの山幅が、所定幅ｄ／２だけ小さくなるように形成されている。このように、構成された歯山パターンＰＡは、その両端部に配置される歯山１７Ａ−Ｔの山幅と中央に配置された歯山１７Ａ−Ｓの山幅とにおいて２ｄの差が生じている。すなわち、この歯山パターンＰＡの各歯山１７Ａには、最大がた量２ｄを吸収する調整代が等配されていることになる。
【００２９】
スリーブ１２は、図８（ａ）に示すように、例えば、円筒の鋼材で構成されており、端部内周面１８の全周に雌スプライン１９が形成されている。雌スプライン１９は、隣り合う歯溝１９Ａの溝幅が段階的に変化してなる歯溝パターンＰＢが、周方向に繰り返して４つ配置されるとともに、４等配されて構成されている。また、雌スプライン１９の各歯溝１９Ａは、図８（ｂ）に示すように、所定の形成ピッチｐで周方向に等配されている。
【００３０】
歯溝パターンＰＢは、基準となる２つの歯溝１９Ａ−Ｓの溝幅がＬで形成され、歯溝１９Ａ−Ｓの隣り合う歯溝１９Ａの溝幅が所定幅ｄ／２だけ変化するように形成されている。具体的には、歯溝１９Ａ−Ｓから中央に配置された歯溝１９Ａ−Ｃに向かうにつれて溝幅が大きくなり、歯溝１９Ａ−Ｓから両端に配置された歯溝１９Ａ−Ｔに向かうにつれて溝幅が小さくなるように形成されている。
このように構成された歯溝パターンＰＢは、その両端部に配置される歯溝１９Ａ−Ｔの山幅と中央に配置された歯溝１９Ａ−Ｃの溝幅とにおいて２ｄの差が生じている。すなわち、この歯溝パターンＰＢの各歯溝１９Ａには、最大がた量２ｄを吸収する調整代が等配されていることになる。
【００３１】
上記のように構成された歯溝パターンＰＢは、歯山パターンＰＡとの関係において、図９に示すように、対向する歯山パターンＰＡの各歯山１７Ａの山幅に対して各歯溝１９Ａの溝幅がそれぞれｄだけ大きくなるように形成されている。
次に、上記のように構成された歯溝パターンＰＢを有するスリーブ１２と、歯山パターンＰＡを有するシャフト１３とを結合する組み合わせについて、３つの結合パターンＡ，Ｂ，Ｃを例として説明する。
【００３２】
図１０は、結合パターンＡの歯山パターンＰＡと歯溝パターンＰＢとの関係を示しており、図１１は、図１０の関係で係合させた状態を示している。
結合パターンＡは、歯山１７Ａ及び歯溝１９Ａに、がた量がない場合の結合であって、図１０に示すように、歯山パターンＰＡを歯溝パターンＰＢに対して２ピッチ（２ｐ）、図１０の右側にずらした状態で結合させるものである。この状態で結合された回転シャフト１は、図１１に示すように、係合する歯溝１９Ａと歯山１７Ａとの幅方向に隙間が形成されて係合した隙間係合部３０と、幅方向に互いの歯が当接して係合した当接係合部３１とを有している。この結合パターンＡの場合、当接係合部３１において、歯溝１９Ａと歯山１７Ａとの間に摩擦抵抗力が生じるので、スリーブ１２に対してシャフト１３が軸方向に容易にスライドするのを防止することができる。また、歯溝１９Ａと歯山１７Ａとが当接しているので、回転方向におけるがたつきを防止することができる。
【００３３】
図１２は、結合パターンＢの歯山パターンＰＡと歯溝パターンＰＢとの関係を示しており、図１３は、図１２の関係で係合させた状態を示している。
結合パターンＢは、例えば、雄スプライン１７の歯山１７Ａ−Ｓに、がた量として−ｄが生じた場合であって、図１２に示すように、歯山パターンＡを歯溝パターンＢに対して４ピッチ（４ｐ）、図１２の右側にずらした状態で結合させるものである。この状態で結合された回転シャフト１は、図１３に示すように、係合する歯溝１９Ａと歯山１７Ａとの幅方向に隙間が形成されて係合した隙間係合部３０と、同幅方向に歯溝１９Ａと歯１７Ａとが当接して係合した当接係合部３１とを有している。この結合パターンＢの場合においても、当接係合部３１において摩擦抵抗力が生じるので、スリーブ１２に対してシャフト１３が軸方向に容易にスライドするのを防止することができる。また、歯溝１９Ａと歯山１７Ａとが当接しているので、回転方向におけるがたつきを防止することができる。
【００３４】
図１４は、結合パターンＣの歯山パターンＰＡと歯溝パターンＰＢとの関係を示しており、図１５は、図１４の関係で係合させた状態を示している。
結合パターンＣは、例えば、雄スプライン１７の歯山１７Ａ−Ｓに、がた量として＋ｄが生じた場合であって、図１４に示すように、歯山パターンＡと歯溝パターンＢとをずらすことなくそのままの状態で結合させるものである。この状態で結合された回転シャフト１は、図１５に示すように、係合する歯溝１９Ａと歯山１７Ａとの幅方向に隙間が形成されて係合した隙間係合部３０と、同幅方向に歯溝１９Ａと歯１７Ａとが当接して係合した当接係合部３１とを有している。つまり、この結合パターンＣの場合においても、他の結合パターンＡ，Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【００３５】
上記のように、雄スプライン１７の歯山１７Ａ−Ｓに生じたがた量が±ｄの範囲であれば、雄スプライン１７の歯山１７Ａ−Ｓを、雌スプライン１７のいずれかの歯溝１９Ａと当接して係合させることができる。また、歯山１７Ａ−Ｓのみではなく、それ以外の歯山１７Ａにがた量が生じた場合においても同様に係合させることが可能である。また、逆に、雌スプライン１９の歯溝１９Ａにがた量が生じた場合においても同様であり、歯山１７Ａと歯溝１９Ａとにがた量が二分されても同様である。つまり、歯溝１９Ａと歯山１７Ａとが係合する位置をずらすことによって、歯溝１９Ａの溝幅及び歯山１７Ａの山幅に生じたがた量を吸収して雌スプライン１９の歯溝１９Ａと雄スプライン１７の歯山１７Ａとを係合することができる。従って、別部品を用いることなく、スリーブとシャフトとの間で生じるがたつきを確実に防止することができる。また、４対の歯溝パターンＰＢ及び歯山パターンＰＡは、スリーブ１２及びシャフト１３の周方向に繰り返して４つ配置されるとともに、４等配されているので、同じ溝幅の歯溝１９Ａ及び同じ山幅の歯山１７Ａが、スリーブ１２及びシャフト１３の周方向に等配される。従って、スリーブ１２とシャフト１３とが結合されたときに生じる互いの中心軸１２ｃ，１３ｃのずれを防止することができる。
【００３６】
なお、本発明は前記した実施形態に限定されるものではない。
例えば、シャフト１３とスリーブ１２とが、セレーション結合された自動車の操舵装置用回転シャフト１にも本発明を適用することが可能である。また、歯溝パターンＰＢの歯溝１９Ａ及び歯山パターンＰＡの歯山１７Ａは、その溝幅及び山幅の変化量やパターン等について限定するものではない。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、自動車の操舵装置用回転シャフトにおいて、隣り合う歯のピッチ円径が段階的に変化して形成されたスリーブの内周歯とシャフトの外周歯とが係合する位置をずらすことによって、内周歯と外周歯とを適切な噛み合せ力で結合させることができる。従って、別部品を用いることなく、シャフトとスリーブとの間で生じるがたつきを確実に防止することができるので、振動や異音が発生するのを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】 本発明の自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造を適用したステアリングジョイントの正面図である。
【図２】 本発明の第一実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造を示す斜視図である。
【図３】 本発明の第一実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフトのスリーブの断面図である。
【図４】 本発明の第一実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造を示す断面図である。
【図５】 本発明の第二実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフトのスリーブの断面図である。
【図６】 本発明の第二実施形態に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造を示す断面図である。
【図７】 （ａ）は、本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造におけるスリーブの断面図を示し、（ｂ）は、同内周歯の歯溝パターンを直線上に展開した模式的展開図である。
【図８】 （ａ）は、本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造におけるシャフトの断面図を示し、（ｂ）は、同外周歯の歯山パターンを直線上に展開した模式的展開図である。
【図９】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンと歯山パターンとの関係を示す模式的展開図である。
【図１０】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンに対して歯山パターンを２ピッチずらして結合させるときの歯溝と歯山との関係を示す模式的展開図である。
【図１１】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンに対して歯山パターンを２ピッチずらして結合させた状態を示す模式的展開図である。
【図１２】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンに対して歯山パターンを４ピッチずらして結合させるときの歯溝と歯山との関係を示す模式的展開図である。
【図１３】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンに対して歯山パターンを４ピッチずらして結合させた状態を示す模式的展開図である。
【図１４】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンと歯山パターンとをずらすことなく結合させるときの歯溝と歯山との関係を示す模式的展開図である。
【図１５】 本発明の参考例に係る自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造における歯溝パターンと歯山パターンとをずらすことなく結合させた状態を示す模式的展開図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 自動車の操舵装置用回転シャフト
１２ スリーブ
１２ａ スリーブの外周面
１３ シャフト
１４ シャフトの端部外周面
１６ 平面部（欠歯部）
１７ 雄スプライン（外周歯）
１７Ａ 雄スプラインの歯山
１８ スリーブの端部内周面
１９ 雌スプライン（内周歯）
１９ａ 雌スプラインの雌歯（歯）
１９Ａ 雌スプラインの歯溝
２１ 延設部
ｒ ピッチ円半径（ピッチ円径）
Ｐ 歯形パターン
ＰＡ 歯山パターン
ＰＢ 歯溝パターン
Claims (4)
- 端部内周面の軸方向に内周歯が形成された筒状のスリーブと、端部外周面の軸方向に前記内周歯に係合する外周歯が形成されるとともに、歯が形成されない欠歯部が対向して軸方向に形成された棒状のシャフトとを備え、
前記シャフトが前記スリーブに挿入されることによって、ステアリングシャフトとコラムシャフトとの間で回転力を伝達可能に結合される自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造であって、
前記スリーブの内周歯は、隣り合う歯のピッチ円径が徐々に変化して形成され、
前記欠歯部は、前記シャフトと前記スリーブとが結合した状態で、前記スリーブの内周歯との間に隙間を確保するように形成されていることを特徴とする自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造。 - 前記内周歯は、前記内周歯が前記端部内周面の全周に連続して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造。
- 前記端部内周面には、前記内周歯で構成された歯形パターンが、前記スリーブの周方向に繰り返して配置されるとともに、等配されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造。
- 前記スリーブのシャフトが挿入される側の端部には、当該スリーブの外周面が軸方向に延設され、その内周径が前記外周歯の最外径より大きく形成された延設部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車の操舵装置用回転シャフトの結合構造。
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