JP4457309B2 - 伸縮自在シャフトを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、内軸および外軸を軸方向に相対移動可能に且つトルク伝達可能に連結してなる伸縮自在シャフトを製造する方法に関する。

上記の伸縮自在シャフトには、ボールスプライン構造を有しているものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、シャフトからなる内軸およびスリーブからなる外軸のそれぞれに形成された軸方向溝間に、列をなす複数のボールが介在している。ボールは所定の大きさを有しており、内軸および外軸に挟持されている。外軸と内軸はそれぞれ弾性変形して弾性復元力を発生しており、ボールに予圧が付与されている。
独国特許出願公開第ＤＥ３５１３３４０Ａ１号公報

上記の伸縮自在シャフトを製造する際、例えば、内軸および外軸を互いに同心となるように保持し、且つ内軸および外軸の対応する軸方向溝の位相を互いに一致させた状態で、これら対向する軸方向溝間にボールを強い力で押し込むことが考えられる。しかし、ボールがこれらの軸方向溝に強く擦れて軸方向溝に傷がつくおそれがある。軸方向溝に傷が付くと、ボールと軸方向溝との間の滑らかな接触が阻害され、好ましくない。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、製造時に傷が生じることを防止することのできる伸縮自在シャフトの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、互いに嵌め合わされた内軸（１３）および中空の外軸（１４）の対応する１対の軸方向溝（１６，１７）間に列（１９）をなす複数のボール（１５）が介在し、ボールが介在する１対の軸方向溝は複数設けられ、各列のボールは外軸の弾性変形の復元力により予圧が付与された伸縮自在シャフト（５）を製造する方法において、外軸の周方向に隣接する軸方向溝間の部分を押圧治具（３２）により径方向内方へ押圧することにより、外軸の軸方向溝（１７）を径方向外方へ弾性的に変位させることで、各１対の軸方向溝間にボールが介在し外軸の弾性変形の復元力によりボールに予圧が付与されているときよりも大きな隙間を各１対の軸方向溝間に同時に形成し、この状態で、内軸および外軸の対応する軸方向溝間にボールを挿入するボール挿入工程を含むことを特徴とするものである。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本発明によれば、外軸の軸方向溝を径方向外方へ弾性的に変位させることで、内軸および外軸の軸方向溝間の距離を広げることができる。この状態で両軸の軸方向溝間にボールを挿入するので、ボールが各軸方向溝に強く擦られることを防止でき、これらの軸方向溝に傷が付くことを防止できる。

また、本発明において、上記ボール挿入工程において挿入されたボールを内軸および外軸に対して軸方向（Ｓ）に位置決めするボール位置決め工程と、上記押圧治具による外軸に対する押圧を解除することにより、上記位置決めされたボールに外軸の弾性変形の復元力により予圧を付与する予圧付与工程とを含む場合がある。この場合、外軸から押圧治具を取り外すという簡易な動作で、ボールへの予圧の付与を容易に行うことができる。

また、本発明において、上記ボール位置決め工程では、内軸および外軸のそれぞれに設けられた抜け止め（２０，２１）によって列をなすボールを挟持することで、ボールを内軸および外軸の軸方向に位置決めする場合がある。
また、互いに嵌め合わされた内軸および中空の外軸の対応する少なくとも１対の軸方向溝間に、それぞれ列をなす複数のボールが介在し、各列のボールは外軸の弾性変形の復元力により予圧が付与された伸縮自在シャフトを製造する方法において、外軸の周方向に隣接する軸方向溝間の部分を押圧治具により径方向内方へ押圧することにより、外軸の軸方向溝を径方向外方へ弾性的に変位させた状態で、内軸および外軸の対応する軸方向溝間にボールを挿入するボール挿入工程と、上記ボール挿入工程において挿入されたボールを内軸および外軸に対して軸方向に位置決めするボール位置決め工程と、上記押圧治具による外軸に対する押圧を解除することにより、上記位置決めされたボールに外軸の弾性変形の復元力により予圧を付与する予圧付与工程と、上記ボール位置決め工程の前に、ボール挿入工程で軸方向溝に挿入されたボールの抜脱を防止するための抜け止め（２１）を外軸に設ける工程と、を含み、上記ボール位置決め工程では、内軸を外軸から引き抜く方向に相対的に移動させて、内軸および外軸のそれぞれに設けられた抜け止め（２０，２１）間に列をなすボールを挟持することで、ボールを内軸および外軸の軸方向に位置決めする場合がある。

この場合、内軸および外軸を相対的に移動させるという簡易な動作で、列をなす複数のボールの位置決めを一括して容易に行うことができる。また、内軸および外軸の抜け止め
を、ボールの位置決め用の治具として兼用することができるため、ボール位置決め用の専用の治具を取り付ける工程を設けなくて済み、伸縮自在シャフトの製造に掛かる時間をより短くすることができる。

また、本発明において、上記ボール挿入工程では、内軸および外軸の対応する軸方向溝間にグリースを注入する場合がある。この場合、内軸および外軸の軸方向溝間に挿入されたボールと、これらの軸方向溝との間にグリースを確実に介在させることができる。したがって、伸縮自在シャフトの使用時において、ボールと対応する軸方向溝との接触部分を確実に潤滑することができる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる伸縮自在シャフトが中間軸に適用されたステアリング装置の模式図であり、図２は中間軸の要部の断面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
なお、以下では、伸縮自在シャフトを車両のステアリング装置の中間軸に適用した場合を説明するが、本発明は、ステアリングシャフト等の他の用途に用いられる伸縮自在シャフトに適用することができる。

図１を参照して、ステアリング装置１は、一端に図示しないステアリングホイール等の操舵部材２が固定されたステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３と自在継手４を介して一体回転可能に連結された伸縮自在シャフトとしての中間軸５と、この中間軸５と自在継手６を介して一体回転可能に連結されたピニオン軸７と、このピニオン軸７に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して車両の左右方向に延びるラック軸８とを有している。ラック軸８の両端部にはそれぞれタイロッド９が結合されており、各タイロッド９は対応するナックルアーム１０を介して対応する操向輪１１に連結されている。

ラック軸８は図示しない軸受を介してハウジング１２により軸方向に移動自在に支持されている。ピニオン軸７、ラック軸８、タイロッド９、ナックルアーム１０および操向輪１１を含むステアリング機構Ａが構成されている。
操舵部材２が操作されて操舵トルクが発生し、ステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、車両の左右方向に沿ってのラック軸８の直線運動に変換される。これにより、操向輪１１の転舵が達成される。

図１および図２を参照して、中間軸５は、例えば、保持器を持たない総ボール型のボールスプラインシャフトであり、棒状の内軸１３と、内軸１３に嵌め合わされた中空筒状の外軸１４と、内軸１３と外軸１４との間に介装された複数の転動体としてのボール１５とを含んでいる。内軸１３と外軸１４とは、複数のボール１５を介して、内軸１３（外軸１４）の軸方向Ｓに相対移動可能に且つトルク伝達可能に連結されている。

なお、中間軸５を、保持器を有するボールスプラインシャフトにより構成してもよい。
内軸１３は、軸方向Ｓに細長に形成されており、一端部が自在継手４に接続されている。なお、内軸１３は、例えば数ｍｍの肉厚を有する中空軸によって形成されていてもよい。外軸１４は、軸方向Ｓに細長に形成されており、一端部が自在継手６に接続されている。外軸１４の肉厚は例えば２ｍｍ、外径の最大値は例えば２８ｍｍとされており、外力を受けたときに弾性変形できるようになっている。

図２および図３を参照して、内軸１３と外軸１４とは、互いの他端部側の一部が嵌め合わされている。内軸１３の外周面１３１および外軸１４の内周面１４１には、それぞれ、他端部から一端部側に向かって軸方向Ｓに延びる断面円弧状の軸方向溝１６，１７が形成されている。内軸１３の軸方向溝１６および外軸１４の軸方向溝１７は、互いに同数（少なくとも一対、本実施の形態では、２対）が周方向に等間隔に配置されており、互いに対向している。

内軸１３および外軸１４の互いに対向する軸方向溝１６，１７間に軌道路１８が区画されている。各軌道路１８には、上記複数のボール１５が軸方向Ｓ（軸方向溝１６，１７の延びる方向）に並ぶ１つの列１９をなして配置されている。
各列１９において、ボール１５は複数（例えば、５つ）設けられており、対応する軸方向溝１６，１７間において軸方向Ｓに整列されている。対応する軸方向溝１６，１７間には、潤滑剤としてのグリースが注入されており、各ボール１５と対応する軸方向溝１６，１７との接触部分が潤滑されるようになっている。各ボール１５はそれぞれ、軸方向Ｓに隣接するボール１５と接触可能となっている。

内軸１３と外軸１４とが軸方向Ｓに相対移動する際、ボール１５がこれら内軸１３および外軸１４のそれぞれに対して転がり運動するようになっている。これにより、スライド抵抗（中間軸５の伸縮に伴って内軸１３と外軸１４とを相対移動させるときに発生する抵抗荷重。）が小さくされている。
内軸１３の他端部および外軸１４の他端部のそれぞれには、ストッパとしての抜け止め突起２０，２１が設けられている。抜け止め突起２０，２１は、ボール１５が対応する軸方向溝１６，１７から軸方向Ｓに抜脱するのを防止するためのものである。

一方の抜け止め突起２０は、内軸１３の他端面の一部を軸方向に窪ませて塑性変形させることにより、軸方向溝１６の溝底を径方向外方へ隆起させた突部からなる。他方のストッパは、外軸１４の他端部の外周面の周方向の一部を径方向内方に塑性変形させることにより、軸方向溝１７の溝底を径方向内方へ隆起させた突部からなる。
一方の抜け止め突起２０は、中間軸５の伸張時に、各列１９の一端にあるボール１５と接触して当該ボール１５のさらなる軸方向移動を規制するようになっており、他方の抜け止め突起２１は、中間軸５の伸張時に、各列１９の他端にあるボール１５と接触して当該ボール１５のさらなる軸方向移動を規制するようになっている。

対応する軸方向溝１６，１７にボール１５が負のすきまを有して嵌合するようにして、各ボール１５に予圧を付与することにより、ボール１５を介した内軸１３と外軸１４との間の回転方向の遊びを規制するとともに、中間軸５の捩り剛性を高くしている。
具体的には、対向する軸方向溝１６，１７間にボール１５を介在させることで、外軸１４を径方向外方に弾性変形させ（すなわち、弾性的に拡径させ）、外軸１４に弾性復元力による収縮力を発生させている。これにより、内軸１３および外軸１４の互いに対向する軸方向溝１６，１７間に、ボール１５を弾性的に挟持している。すなわち、予圧用の弾性体としての外軸１４を用いて、ボール１５を、互いに対向する軸方向溝１６，１７間に弾性的に挟持して、ボール１５に予圧を付与している。内軸１３と外軸１４との間にボール１５が介在することによる外軸１４の軸方向溝１７の径方向外方への移動量は、例えば数μｍ〜数１０μｍである。

内軸１３の断面形状は、軸方向溝１６，１６の対向部分が細長となるように形成されており、内軸１３の外周面１３１には、軸方向溝１６，１６を挟んで相対向する一対の平坦部２２，２３が設けられている。一対の平坦部２２，２３は、互いの間に二面幅を形成している。一対の軸方向溝１６，１６が相対向する方向と、一対の平坦部２２，２３が相対向する方向とは、互いに直交している。

また、外軸１４の断面形状は、内軸１３に近接して内軸１３を取り囲む形状とされている。すなわち、軸方向溝１７，１７の対向部分が細長となるように形成されており、外軸１４の内周面１４１には、軸方向溝１７，１７を挟んで相対向する一対の平坦部２４，２５が設けられている。一対の平坦部２４，２５は、互いの間に二面幅を形成している。一対の軸方向溝１７，１７が相対向する方向と、一対の平坦部２４，２５が相対向する方向とは、互いに直交している。

外軸１４の各平坦部２４，２５は、内軸１３の対応する平坦部２２，２３に対向している。外軸１４の周方向に関して、外軸１４の平坦部２４，２５の一方の端部がそれぞれ一方の規制部２６とされており、他方の端部がそれぞれ他方の規制部２７とされている。
また、外軸１４のうち、規制部２６が形成されている部分５０と、軌道溝１７が形成されている部分５１との間のそれぞれに、互いに逆向きに屈曲する屈曲部２８，２９が形成されている。同様に、外軸１４のうち、規制部２７が形成されている部分５２と、軌道溝１７が形成されている部分５１との間のそれぞれに、互いに逆向きに屈曲する屈曲部２８，２９が形成されている。これら波形状を呈する屈曲部２８，２９は、外軸１４の変形を促進する変形促進部として設けられている。

また、中間軸５にトルクが作用していないとき、すなわち内軸１３と外軸１４との間にトルクが作用していないとき、内軸１３と外軸１４との間には隙間が設けられており、内軸１３と外軸１４とは直接接触しないようにされている。内軸１３の平坦部２２，２３と、外軸１４の対応する平坦部２４，２５との間の隙間Ｄは、例えば、０．３ｍｍ程度に設定されている。

上記の構成により、常用トルクでは、内軸１３と外軸１４との間でボール１５を介してトルクが伝達される一方、高トルク負荷時には、内軸１３の一対の平坦部２２，２３が、外軸１４の対応する規制部２６，２７に当接することにより、内軸１３と外軸１４との相対回転量が規制されるので、ボール１５や軸方向溝１６，１７の損傷の発生を未然に防ぐことができる。

また、変形促進部としての屈曲部２８，２９を設けてあるので、外軸１４を撓み易くして、外軸１４やボール１５に負荷される応力を緩和することができ、その結果、長期に亘ってボール１５への予圧力を維持することができ、耐久性に優れた中間軸５を実現することができる。
以上の概略構成を有するステアリング装置１において、中間軸５は、以下のようにして製造される。すなわち、図４を参照して、まず、内軸１３を保持するための第１の保持治具３０によって、内軸１３の一端部を保持し、内軸１３を、その他端部が下向きとなるように鉛直に立てる。

外軸１４を保持するための第２の保持治具３１によって、外軸１４の一端部を外側から保持し、外軸１４を、その他端部が上向きとなるように鉛直に立てる。そして、内軸１３の軸線と外軸１４の軸線とが一致するように、両軸１３，１４を向かい合わせる。このとき、内軸１３の各軸方向溝１６と外軸１４の対応する軸方向溝１７とは、互いの周方向の位相が合わされている。

次に、図５を参照して、第１の保持治具３０と第２の保持治具３１とを軸方向Ｓに相対移動させて、内軸１３と外軸１４とを、軸線を一致させた状態で互いに嵌め合わせる。これにより、内軸１３の他端部側の一部と、外軸１４の他端部側の一部とが、互いに嵌め合わされる。
次に、図６（Ａ）および図６（Ｂ）を参照して、押圧治具３２を用いて、外軸１４のうち内軸１３と対向している部分を弾性的に変形させることで、内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間の隙間を広げる。

押圧治具３２は、互いに平行な一対の挟持部材３３，３４を有しており、互いに近づく方向と互いに離れる方向とに相対移動可能となっている。これら一対の挟持部材３３，３４は、外軸１４の周方向に隣接する軸方向溝１７間の部分、より具体的には、外軸１４の平坦部２４，２５（二面幅）を形成している部分の外周面を、外軸１４の径方向内方へ押圧している。

これにより、外軸１４の各平坦部２４，２５と、内軸１３の対応する平坦部２２，２３との間の隙間を詰めつつ、外軸１４の軸方向溝１７を、外軸１４の径方向外方へ弾性的に変位させている。
このとき、外軸１４の径方向に関して、各軸方向溝１６，１７間の隙間は、例えば、０．２ｍｍ程度広がる。この拡がり量（変位量）は、内軸１３および外軸１４の対応する各軸方向溝１６，１７間にボール１５を介在することに伴う内軸１３および外軸１４間の隙間の広がり量（変位量、例えば数１０μｍ程度）よりも大きくされている。

屈曲部２８，２９が設けられていることにより、押圧治具３２を用いた外軸１４の弾性変形を容易に行うことができる。すなわち、押圧治具３２を用いた各軸方向溝１７の径方向外方への変位を容易に行うことができる。
図７を参照して、外軸１４の軸方向溝１７を、外軸１４の径方向外方へ弾性的に変位させた状態で、内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間にボール１５を挿入するボール挿入工程を行う。

具体的には、ボール供給装置３５を用いて、内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間にボール１５を挿入する。ボール供給装置３５は、軸方向溝１６（軸方向溝１７）の数に対応する数（本実施の形態において、２つ）のチューブ３６を有している。各チューブ３６の一端部に開口が設けられており、当該開口はボール１５を供給するための供給口３７とされている。

各チューブ３６の供給口３７は、対応する軸方向溝１６，１７の一端に臨んでいる。各チューブ３６内を通ってきたボール１５は、対応する供給口３７から対応する軸方向溝１６，１７間に送られる。対応する軸方向溝１６，１７間に送られたボール１５は、その自重によって当該対応する軸方向溝１６，１７間を落下していく。これらのボール１５は、内軸１３の抜け止め突起２０によって受けられる。

また、各チューブ３６内には、グリースが収容されており、ボール１５と同時にグリースが内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間に注入されるようになっている。
なお、グリースは、ボール１５を内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間に挿入する前に、これらの軸方向溝１６，１７間に注入されてもよいし、ボール１５の挿入後に注入されてもよい。グリースの注入は、例えば定量ポンプを用いて行うことができる。

図８を参照して、ボール挿入工程の次は（後述するボール位置決め工程の前に）、ボール挿入工程で対応する軸方向溝１６，１７間に挿入されたボール１５の抜脱を防止するための抜け止め突起２１を外軸１４に設ける工程を行う。
具体的には、凸部を有する工具３８を用いて、外軸１４の他端の外周面の一部を径方向内方に押圧して塑性変形させ、軸方向溝１７の底面の一部を外軸１４の径方向内方に隆起させる。この時、外軸１４と内軸１３との間には、工具３８からの押圧力を受けるバックアップ部材６０が介在している。工具３８の押圧により抜け止め突起２０以外の部分が変形してしまうことを防止できる。なお、バックアップ部材６０を用いなくてもよい。内軸１３の抜け止め突起２０は、内軸１３を外軸１４に挿入する前に予め形成されている。

次に、図９を参照して、ボール挿入工程において内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間に挿入された各ボール１５を、内軸１３および外軸１４に対して軸方向Ｓに位置決めするボール位置決め工程を行う。
具体的には、第１および第２の保持治具３０，３１を相対移動させることにより、内軸１３を外軸１４から引く抜く方向に相対的に移動させて、内軸１３および外軸１４のそれぞれに設けられた抜け止め突起２０，２１間に、対応する列１９の各ボール１５を挟持する。これにより、各ボール１５を内軸１３および外軸１４の軸方向Ｓに位置決めする。

次に、押圧治具３２による外軸１４に対する押圧を解除することにより、図１０に示すように、軸方向Ｓに位置決めされた各ボール１５に対し、外軸１４の弾性変形の復元力により予圧を付与する予圧付与工程を行う。この工程では、上記押圧治具の一対の挟持部材を互いに離れる方向に移動させることで、外軸１４の周方向に隣接する軸方向溝１６，１７間の部分の押圧を解除することにより行われる。これにより、各ボール１５は、外軸１４および内軸１３に弾性的に挟持され、中間軸５が完成する。

次に図１１を参照して、第１および第２の保持治具３０，３１を相対移動させることにより、中間軸５の内軸１３を、外軸１４に差し入れる方向に相対的に移動させて、中間軸５を収縮させる。これにより、中間軸５の全長を短くして保管・輸送を行い易くする。
収縮された中間軸５は、第１および第２の保持治具３０，３１から取り外され、保管・輸送等される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、中間軸５の製造の際、押圧治具３２を用いて、外軸１４の軸方向溝１７を径方向外方へ弾性的に変位させることで、内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間の距離を広げることができる。
この状態で両軸１３，１４の対応する軸方向溝１６，１７間にボール１５を挿入するので、ボール１５が各軸方向溝１６，１７に強く擦られることを防止でき、これらの軸方向溝１６，１７に傷が付くことを防止できる。

また、ボール１５を対応する軸方向溝１６，１７間に挿入する際に、ボール１５を強く押し込む必要が無いので、複数のボール１５を各チューブ３６から対応する軸方向溝１６，１７間に連続的に送り込むことができ、ボール１５の挿入作業にかかる時間を短くできる。したがって、中間軸５の製造に掛かる時間を短くすることができる。
さらに、外軸１４から押圧治具３２を取り外すという簡易な動作で、ボール１５への予圧の付与を容易行うことができる。

また、抜け止め突起２１を外軸１４に設けた後に、内軸１３を外軸１４から引き抜く方向に相対的に移動させて、抜け止め突起２０，２１間に列１９をなすボール１５を挟持することで、ボール１５を軸方向Ｓに位置決めしている。
このように、内軸１３および外軸１４を相対的に移動させるという簡易な動作で、列１９をなす複数のボール１５の位置決めを一括して容易に行うことができる。また、内軸１３および外軸１４の抜け止め突起２０，２１を、ボール１５の位置決め用の治具として兼用することができるため、ボール位置決め用の専用の治具を取り付ける工程を設けなくて済む。したがって、中間軸５の製造に掛かる時間をより短くすることができる。

さらに、ボール挿入工程では、内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間にグリースを注入している。これにより、内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間に挿入されたボール１５と、これらの軸方向溝１６，１７との間にグリースを確実に介在させることができる。したがって、中間軸５の使用時において、ボール１５と対応する軸方向溝１６，１７との接触部分を確実に潤滑することができる。

図１２は、本発明の別の実施の形態を説明するための要部の断面図であり、ボール位置決め工程を示している。図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図であり、図１４は、図１２のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図である。
なお、以下では、図１〜図１１に示す実施の形態と異なる点を主に説明し、図１〜図１１に示す実施の形態と同様の構成には、図に同様の符号を付してその説明を省略する。

図１２〜図１４を参照して、本実施の形態の特徴とするところは、中間軸を製造する際において、ボール挿入工程（図７に示す工程）の後に（内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間にボール１５を挿入した後に）、ボール位置決め工程を行うようにされており、当該ボール位置決め工程では、位置決め治具３９を用いて各ボール１５を軸方向Ｓに位置決めしている点にある。

また、ボール位置決め工程の後に、図１５に示すように予圧付与工程を行い、予圧付与工程の後に、図１７に示すように、抜け止め突起２１を外軸１４に設ける工程を行う。
図１２〜図１４を参照して、ボール位置決め工程で用いられる位置決め治具３９は、第１の部材４０と、第２の部材４１とを備えている。
第１の部材４０は、外軸１４の一端部から外軸１４の他端部側に挿通された部材であり、ベース４０ａと、アーム４０ｂとを含んでいる。ベース４０ａは、その外周面が外軸１４の内周面１４１に弾力的に接触しており、内軸１３および外軸１４のそれぞれに対して位置決め（仮保持）されている。アーム４０ｂは、軸方向溝１６（軸方向溝１７）の数に対応する数（本実施の形態では、２つ）設けられており、それぞれベース４０ａから内軸１３側に突出している。各アーム４０ｂは、内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間を挿通しており、各アーム４０ｂの先端部は、対応する列１９の一端のボール１５を受けている。

第２の部材４１は、内軸１３の外周に沿って配置された部材であり、ベース４１ａと、アーム４１ｂとを含んでいる。ベース４１ａは、例えば断面略Ｃ字形形状に形成されて、内軸１３の外周面１３１の略半周に沿っており、内軸１３を締め付けている。ベース４１ａは内軸１３および外軸１４のそれぞれに対して位置決め（仮保持）されている。
なお、軸方向Ｓに関するベース４１ａの一端部が、外軸１４の他端部に受けられるようにすることで、第２の部材４１を内軸１３および外軸１４のそれぞれに対して位置決めするようにしてもよい。

アーム４１ｂは、軸方向溝１６（軸方向溝１７）の数に対応する数（本実施の形態では、２つ）設けられており、それぞれベース４１ａから外軸１４側に突出している。各アーム４１ｂは、内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間を挿通しており、各アーム４１ｂの先端部は、対応する列１９の他端のボール１５を受けている。
上記のように、内軸１３および外軸１４のそれぞれに位置決めされた位置決め治具３９の、第１および第２の部材４０，４１のそれぞれのアーム４０ｂ，４１ｂ間に、列１９をなすボール１５を挟持することで、各ボール１５を軸方向Ｓに位置決めしている。

なお、各ボール１５の軸方向Ｓに関する位置決めは、第１および第２の部材４０，４１を、対応する内軸１３および外軸１４と独立して軸方向Ｓに相対移動させることにより行ってもよいし、第１および第２の部材４０，４１を、対応する内軸１３および外軸１４と一体的に軸方向Ｓに相対移動させることにより行ってもよい。
例えば、第１および第２の部材４０，４１のそれぞれを、対応する内軸１３および外軸１４のそれぞれに対して軸方向Ｓに位置決めし、その後、内軸１３および外軸１４を軸方向Ｓに相対移動することにより、ボール１５を軸方向Ｓに位置決めすることができる。

各ボール１５を軸方向Ｓに位置決めした後に、押圧治具３２による外軸１４の押圧を解除することにより、これらのボール１５に、外軸１４の弾性変形の復元力により予圧を付与する予圧付与工程を行う。この工程では、押圧治具３２の一対の挟持部材３３，３４を互いに離れる方向に移動させることで、外軸１４の周方向に隣接する軸方向溝１６，１７間の部分の押圧を解除することにより行われる。これにより、図１５に示すように、各ボール１５は、外軸１４および内軸１３に弾性的に挟持されて予圧が付与される。

次に、図１５および図１６を参照して、位置決め治具３９を、内軸１３および外軸１４から取り外す工程を行う。具体的には、位置決め治具３９の第１の部材４０を、外軸１４に対して軸方向Ｓの一方（白抜き矢符方向）に移動し、第１の部材４０を外軸１４から引き抜く。また、位置決め治具３９の第２の部材４１のアーム４１ｂを、内軸１３および外軸１４の対応する軸方向溝１６，１７間から黒塗り矢印方向に引き抜いた後に、第１の部材４０を内軸１３から取り外す。

次に、図１７を参照して、ボール１５の抜脱を防止するための抜け止め突起２１を外軸１４に設ける工程を行う。これにより、中間軸５が完成する。
次に、第１および第２の保持治具３０，３１を相対移動させることにより、中間軸５の内軸１３を、外軸１４に差し入れる方向に相対的に移動させて、中間軸５を収縮させ、その後、中間軸５を第１および第２の保持治具３０，３１から取り外す。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ボール位置決め工程において、位置決め治具３９でボール１５を挟み込むという簡易な動作で、列１９をなす複数のボール１５の位置決めを一括して容易に行うことができる。また、内軸１３および外軸１４に対する位置決め治具３９の第１および第２の部材４０，４１の位置を変えることにより、ボール１５を任意の位置に位置決めすることができる。

なお、本発明の実施の形態についていくつか説明したが、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではない。例えば、外軸１４の抜け止め突起２１に代えて、外軸１４に固定されるピン部材を用いてもよい。さらに、内軸１３および外軸１４のそれぞれの断面形状を略円形形状に形成してもよい。
また、中間軸５を製造する際に、内軸１３の他端面に形成されるセンタ孔に内軸保持用の治具を通して内軸１３を両端支持してもよい。さらに、内軸１３および外軸１４のそれぞれに３つ以上の軸方向溝が設けられていてもよい。この場合、外軸の周方向に隣接する軸方向溝間の部分のそれぞれを押圧治具により同時に径方向内方へ押圧することにより、これらの軸方向溝を径方向外方へ弾性的に変位することができる。

本発明の一実施の形態にかかる伸縮自在シャフトが中間軸に適用されたステアリング装置の模式図である。 中間軸の要部の断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 中間軸を製造する方法について説明するための要部の断面図であり、内軸および外軸をそれぞれ立てて互いに対向させた状態を示している。 中間軸を製造する方法について説明するための要部の断面図であり、内軸および外軸を互いに嵌め合わせた状態を示している。 中間軸を製造する方法について説明するための要部の断面図であり、（Ａ）は、押圧治具により外軸の軸方向溝を径方向外方へ弾性的に変位させた状態を示しており、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 中間軸を製造する方法について説明するための要部の断面図であり、ボール挿入工程を示している。 中間軸を製造する方法について説明するための要部の断面図であり、抜け止め突起を外軸に設ける工程を示している。 中間軸を製造する方法について説明するための要部の断面図であり、ボール位置決め工程を示している。 中間軸を製造する方法について説明するための要部の断面図であり、予圧付与工程を示している。 中間軸を製造する方法について説明するための要部の断面図であり、製造された中間軸を収縮した状態を示している。 本発明の別の実施の形態を説明するための要部の断面図であり、ボール位置決め工程を示している。 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１２のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図である。 本発明の別の実施の形態を説明するための要部の断面図であり、予圧付与工程を示している。 本発明の別の実施の形態を説明するための要部の断面図であり、位置決め治具を取り外した状態を示している。 本発明の別の実施の形態を説明するための要部の断面図であり、抜け止め突起を外軸に設ける工程を示している。

符号の説明

５…中間軸（伸縮自在シャフト）、１３…内軸、１４…外軸、１５…ボール、１６，１７…軸方向溝、１９…列、２０，２１…抜け止め突起（抜け止め）、３２…押圧治具、３９…位置決め治具、Ｓ…軸方向。

Claims (5)

1. 互いに嵌め合わされた内軸および中空の外軸の対応する１対の軸方向溝間に列をなす複数のボールが介在し、ボールが介在する１対の軸方向溝は複数設けられ、各列のボールは外軸の弾性変形の復元力により予圧が付与された伸縮自在シャフトを製造する方法において、
   外軸の周方向に隣接する軸方向溝間の部分を押圧治具により径方向内方へ押圧することにより、外軸の軸方向溝を径方向外方へ弾性的に変位させることで、各１対の軸方向溝間にボールが介在し外軸の弾性変形の復元力によりボールに予圧が付与されているときよりも大きな隙間を各１対の軸方向溝間に同時に形成し、この状態で、内軸および外軸の対応する軸方向溝間にボールを挿入するボール挿入工程を含むことを特徴とする伸縮自在シャフトを製造する方法。
2. 請求項１において、上記ボール挿入工程において挿入されたボールを内軸および外軸に対して軸方向に位置決めするボール位置決め工程と、
   上記押圧治具による外軸に対する押圧を解除することにより、上記位置決めされたボールに外軸の弾性変形の復元力により予圧を付与する予圧付与工程とを含むことを特徴とする伸縮自在シャフトを製造する方法。
3. 請求項２において、上記ボール位置決め工程では、内軸および外軸のそれぞれに設けられた抜け止めによって列をなすボールを挟持することで、ボールを内軸および外軸の軸方向に位置決めすることを特徴とする伸縮自在シャフトを製造する方法。
4. 互いに嵌め合わされた内軸および中空の外軸の対応する少なくとも１対の軸方向溝間に、それぞれ列をなす複数のボールが介在し、各列のボールは外軸の弾性変形の復元力により予圧が付与された伸縮自在シャフトを製造する方法において、
   外軸の周方向に隣接する軸方向溝間の部分を押圧治具により径方向内方へ押圧することにより、外軸の軸方向溝を径方向外方へ弾性的に変位させた状態で、内軸および外軸の対応する軸方向溝間にボールを挿入するボール挿入工程と、
   上記ボール挿入工程において挿入されたボールを内軸および外軸に対して軸方向に位置決めするボール位置決め工程と、
   上記押圧治具による外軸に対する押圧を解除することにより、上記位置決めされたボールに外軸の弾性変形の復元力により予圧を付与する予圧付与工程と、
   上記ボール位置決め工程の前に、ボール挿入工程で軸方向溝に挿入されたボールの抜脱を防止するための抜け止めを外軸に設ける工程と、を含み、
   上記ボール位置決め工程では、内軸を外軸から引き抜く方向に相対的に移動させて、内軸および外軸のそれぞれに設けられた抜け止め間に列をなすボールを挟持することで、ボールを内軸および外軸の軸方向に位置決めすることを特徴とする伸縮自在シャフトを製造する方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、上記ボール挿入工程では、内軸および外軸の対応する軸方向溝間にグリースを注入することを特徴とする伸縮自在シャフトを製造する方法。

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