JP7561593B2 - ヨーク一体型シャフト - Google Patents

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環状の基部と、を備える。また、インナシャフトは、ヨークの基部の貫通孔に挿入される嵌合部と、一対のアームと反対方向に延出する軸部と、を備える。特許文献１では、溶接は、基部に対し、軸部が延在している方向から行われていた。そして、軸部の外周面のうち基部寄りの部分には、スパッタや溶接ビードが発生していた。このため、アウタチューブは、軸部のうち基部寄りの部分を収容できなかった。つまり、特許文献１の軸部は、スライド可能なスライド有効長が短く、改善が求められていた。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、軸部のスライド有効長を長くすることができ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、前記シャフトの一端と溶接されるヨークと、溶接により生成される溶接部と、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、前記シャフトの一端に位置し、前記基部の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、アウタチューブに摺動自在に支持される軸部と、を有する。前記溶接部の前記第１方向の表面が露出している。

本開示のヨーク一体型シャフトは、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。このため、スパッタや溶接ビードは、基部を介して溶接部と反対側に位置する軸部に生成されない。よって、軸部の外周面は、平滑性が確保され、軸部の全長をアウタチューブに収容できる。以上から、軸部のスライド有効長が長くなる。

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、前記溶接部は、第１溶接部と、前記第１溶接部に対し、前記軸を中心に点対称に配置された第２溶接部と、を有する。

シャフトとヨークとの間で伝達されるトルクが第１溶接部と第２溶接部とにバランスよく振り分けられ、溶接部の耐久性が向上する。

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、前記軸方向から視て、前記軸と前記アームの周方向の両端部とを結ぶ一対の仮想線の間の領域は、アーム内側領域である。前記軸方向から視て、前記第１溶接部と前記第２溶接部とは、前記アーム内側領域と重なっていない。

溶接作業は、基部の径方向外側に配置されたトーチを径方向内側に移動し、基部の溶接個所にトーチを対向させて行う。また、第１溶接部及び第２溶接部は、径方向外側にアームが存在していない。よって、溶接個所（第１溶接部及び第２溶接部）は、トーチの移動が容易な個所に位置し、溶接作業が容易となる。

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、前記基部は、前記第１方向を向く第１面を有する。前記嵌合部は、前記基部の前記第１面よりも前記第１方向に突出している。前記嵌合部は、カシメにより径方向外側に変形して成るカシメ部を有している。前記カシメ部は、前記基部の前記第１面に当接している。前記軸方向から視て、前記カシメ部は、前記アーム内側領域と重なっている。

これによれば、仮に溶接部が破損しても、カシメ部がヨークの第１面に当接し、シャフトがヨークから離脱しない。また、カシメ部は、トーチが進入し難い範囲に設けられている。よって、溶接し難い領域を有効に活用しつつ、シャフトがヨークから離脱することを防止している。

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。

軸部は、アウタチューブに対する摺動性が高くなる。また、溶接が基部の第１方向から行われ、コーティング層にスパッタが付着しない。よって、コーティング層の溶融を回避できる。

本開示のヨーク一体型シャフトによれば、軸部のスライド有効長が長くなり、短縮時の中間シャフトの長さを短くすることができる。

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。 図３は、実施形態１のヨーク一体型シャフトを外周面の方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分解斜視図である。 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１３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１４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。 図１５は、変形例４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１６は、変形例５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１７は、変形例６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１８は、変形例６のヨーク一体型シャフトを第１方向から視た図である。

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外周面の方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分解斜視図である。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。また、軸Ｘから径方向に延び、アーム３１の周方向の両端３１ｂ、３１ｃに接する仮想線Ｌ１、Ｌ２に挟まれる領域をアーム内側領域８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、溶接部５と、カシメ部１５と、が設けられている。

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。よって、溶接部５の第１方向Ｘ１の表面は、基部３０の第１面３３とインナシャフト１の端面１４との間から露出している。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。

溶接部５は、第１溶接部６と、第２溶接部７と、を備える。第１溶接部６と第２溶接部７とは、第１方向Ｘ１から視ると、それぞれ内縁部３６に沿って円弧状を成している。第１溶接部６と第２溶接部７は、軸Ｘを中心に相反する方向に突出する２つの開放側第１突起１１ｂと、基部３０と、を接合している。つまり、第１溶接部６と、第２溶接部７とは、互いに軸Ｘを中心に点対称に配置されている。また、第１溶接部６と第２溶接部７は、アーム内側領域８に対し周方向にずれて配置され、アーム内側領域８と重なっていない。

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。図６に示すように、２つのカシメ部１５は、アーム内側領域８と重なっている。

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。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。

また、溶接部５は、基部３０の第１面３３の方に設けられているため、スパッタがコーティング層２５に付着し難い。よって、コーティング層２５の溶融を抑制できる。

また、図６に示すように、第１溶接部６と第２溶接部７は、アーム内側領域８と重なっていない。ここで、基部３０の当接面３７と、開放側第１突起１１ｂの外向面１２と、の溶接作業は、軸方向から視て、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、第１面３３と軸方向に対向させる（図６の矢印Ａ４参照）。次に、当接面３７と外向面１２との境界に熱を加えつつ、トーチを周方向に移動させる（図６の矢印Ａ５参照）。次に、溶接が完了したら、トーチを径方向外側に移動させる（図６の矢印Ａ６参照）。以上から、トーチの移動経路（図６の矢印Ａ４、Ａ５、Ａ６参照）上にアームが存在していないため、トーチがアーム３１と接触しない。また、トーチが周方向に移動する経路（矢印Ａ５参照）の径方向外側にアーム３１が存在しないため、トーチから引き出されている配線がアーム３１と接触しない。よって、第１溶接部６、第２溶接部７は、溶接作業がしやすい箇所に設けられており、ヨーク一体型シャフト４の生産効率が向上する。

一方で、２つのカシメ部１５は、アーム内側領域８と重なっており、溶接し難い箇所に設けられている。よって、溶接し難い領域を有効に活用しつつ、インナシャフト１がヨーク３から離脱することを防止している。

また、第１溶接部６と、第２溶接部７とは、互いに軸Ｘを中心に点対称に配置されている。このため、一対のアーム３１、３１から基部３０に伝達されるトルクは、第１溶接部６と第２溶接部７とに均等に作用して、インナシャフト１の嵌合部１０に伝達される。よって、トルクが第１溶接部６と第２溶接部７とにバランスよく振り分けられ、溶接部５の耐久性が向上する。

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Ａ７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。このため、溶接欠陥の発生が抑えられる。

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、溶接により生成される溶接部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、アウタチューブ２に摺動自在に支持される軸部２０と、を有する。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５は、嵌合部１０と基部３０とを、基部３０の第１方向Ｘ１から溶接して成る。

これによれば、溶接時に発生するスパッタや溶接ビードは、軸部２０に生成されず、軸部２０の全長をアウタチューブ２に収容できる。以上から、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の長さを短くすることができる。

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は、第１溶接部６と、第１溶接部６に対し、軸Ｘを中心に点対称に配置された第２溶接部７と、を有する。

これによれば、シャフト（インナシャフト１）とヨーク３との間で伝達されるトルクが第１溶接部６と第２溶接部７とにバランスよく振り分けられ、溶接部５の耐久性が向上する。

また、実施形態１のヨーク一体型シャフト４において、軸方向から視て、軸Ｘとアーム３１の周方向の両端３１ｂ、３１ｃとを結ぶ一対の仮想線Ｌ１、Ｌ２の間の領域は、アーム内側領域８である。軸方向から視て、第１溶接部６と第２溶接部７とは、アーム内側領域８と重なっていない。

これによれば、トーチ及びトーチに接続する配線がアーム３１に接触しないため、溶接作業が容易となり、ヨーク一体型シャフト４の生産効率が向上する。

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を有する。嵌合部１０は、基部３０の第１面３３よりも第１方向Ｘ１に突出している。嵌合部１０は、カシメにより径方向外側に変形して成るカシメ部１５を有する。カシメ部１５は、基部３０の第１面３３に当接する。カシメ部１５は、軸方向から視て、アーム内側領域８と重なっている。

これによれば、溶接し難い領域を有効に活用しつつ、シャフト（インナシャフト１）がヨーク３から離脱することを防止している。

また、実施形態１のヨーク一体型シャフト４において、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。

これにより、軸部２０は、アウタチューブ２との摺動性が高くなる。また、溶接が基部の第１方向Ｘ１から行われているため、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の溶融が回避される。

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。

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。

（変形例２）
図１２は、変形例２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１２に示すように、変形例２のヨーク一体型シャフト４Ｂ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。また、変形例２のヨーク一体型シャフト４Ｂ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。

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。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３）
図１３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。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３のヨーク一体型シャフト４Ｃ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。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、基部３０の内周面３５に圧入され、嵌合している。

（変形例４）
図１４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。図１５は、変形例４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１４に示すように、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に代えてインナシャフト１Ｄを用いている点で、実施形態１のヨーク一体型シャフト４と相違する。なお、変形例４のヨーク一体型シャフト４Ｄのヨーク３Ｄは、基部３０の内周面３５に雌セレーション部４０が設けられた変形例２のヨーク３と同じである。

インナシャフト１Ｄは、外形が円形状で軸方向に延在している。よって、嵌合部１０Ｄ及び軸部２０Ｄも円形となっている。軸部２０は、第２方向Ｘ２の端部に雄セレーション部２６が設けられている。雄セレーション部２６は、アウタチューブ２（図４参照）の雌セレーション（不図示）に嵌合している。これにより、軸部２０は、アウタチューブ２に対し、軸方向に摺動自在に支持され、かつ確実にトルクを伝達できるようになっている。また、コーティング層２５は、軸部２０Ｄのうち雄セレーション部２６のみを被覆している。

嵌合部１０は、全周に亘って雄セレーション部１８を有している。図１５に示すように、雄セレーション部１８の全周が雌セレーション部４０にセレーション嵌合している。このため、溶接部５が破損しても、インナシャフト１Ｄとヨーク３Ｄ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、変形例２に示すヨーク一体型シャフト１Ｂよりも、トルクを伝達する確実性が高い。

図１５に示すように、ヨーク一体型シャフト４Ｄは、溶接部５Ｄとカシメ部１５Ｄとを備える。溶接部５Ｄは、基部３０の第１面３３の方に設けられており、スパッタや溶接ビードが軸部２０Ｄに生成されないようになっている。溶接部５Ｄは、第１溶接部６Ｄと、第２溶接部７Ｄと、を備える。第１溶接部６Ｄと第２溶接部７Ｄとは、軸Ｘから第４方向Ｚに配置されており、アーム内側領域８と重なっていない。よって、第１溶接部６Ｄと、第２溶接部７Ｄは、溶接作業がしやすい箇所に設けられている。また、カシメ部１５は、２つ設けられており、軸Ｘから第３方向Ｙに配置されており、アーム内側領域８と重なっている。よって、溶接し難い領域を有効に活用しつつ、インナシャフト１Ｄがヨーク３Ｄから離脱することを防止している。

（変形例５）
図１６は、変形例５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１６に示すように、変形例５のヨーク一体型シャフト４Ｅは、環状の溶接部５Ｅを備える点で、変形例４のヨーク一体型シャフト４Ｄと相違する。溶接部５Ｅは、雄セレーション部１８と雌セレーション部４０とを基部３０Ｄの第１方向Ｘ１から全周溶接して成る。変形例５のヨーク一体型シャフト４Ｅであっても、スパッタや溶接ビードが軸部２０Ｄに生成されず、軸部２０Ｄのスライド有効長を長くすることができる。

（変形例６）
図１７は、変形例６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１８は、変形例６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１７に示すように、変形例６のヨーク一体型シャフト４Ｆは、軸部１０Ｆの断面形状を変更している点が変形例４のヨーク一体型シャフト４Ｄと相違する。また、変形例６のヨーク一体型シャフト４Ｆは、基部３０Ｆの内周面３５Ｆの形状を変更している点で、変形例４のヨーク一体型シャフト４Ｄと相違する。

インナシャフト１Ｆの軸部１０Ｆは、２つの平面１９ａと、２つの平面１９ａと連続する２つの円弧面１９ｂと、を備える。図１８に示すように、平面１９ａは、軸方向と、第３方向Ｙと、に延在している。また、２つの平面１９ａ、１９ａは、第４方向Ｚに離隔している。円弧面１９ｂは、軸Ｘを中心とする円弧状の面である。また、基部３０Ｆの内周面３５Ｆは、平面１９ａと対向する２つの第１対向面４２と、円弧面３９ａと対向する２つの第２対向面４３と、を備えている。第１対向面４２は、平面状を成し、全面が平面１９ａと当接している。また、第２対向面４３は、円弧面１９ｂに沿って延在し、全面が円弧面１９ｂと当接している。このため、溶接部５Ｆが破損しても、インナシャフト１Ｆとヨーク３Ｆとは、相対回転することなく、確実にトルクが伝達される。

インナシャフト１Ｆは、溶接部５Ｆとカシメ部１５Ｆとを備える。溶接部５Ｆは、基部３０の第１面３３の方に設けられている。よって、スパッタや溶接ビードが軸部２０Ｄに生成されない。溶接部５Ｆは、第１溶接部６Ｆと、第２溶接部７Ｆと、を備える。第１溶接部６Ｆと第２溶接部７Ｆとは、軸Ｘから第４方向Ｚに配置されており、アーム内側領域８と重なっていない。よって、第１溶接部６Ｄと、第２溶接部７Ｄは、溶接作業がしやすい箇所に設けられている。また、カシメ部１５Ｆは、２つ設けられており、軸Ｘから第３方向Ｙに配置されており、アーム内側領域８と重なっている。よって、溶接し難い領域を有効に活用しつつ、インナシャフト１Ｆがヨーク３Ｆから離脱することを防止している。

以上、実施形態１と、変形例１から変形例６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、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、１Ｄ、１Ｆ 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、４Ｅ、４Ｆ ヨーク一体型シャフト
５、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ 溶接部
６、６Ｄ、６Ｆ 第１溶接部
７、７Ｄ、７Ｆ 第２溶接部
８ アーム内側領域
１０、１０Ｆ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、１５Ｄ 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
１９ａ 平面
１９ｂ 円弧面
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、３５Ｆ 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
４２ 第１対向面
４３ 第２対向面
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 (3)

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る溶接部と、
   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、アウタチューブに摺動自在に支持される軸部と、
   を有し、
   前記溶接部の前記第１方向の表面が露出し、
   前記アームの内周側の領域であり、かつ前記軸方向から視て前記軸から径方向に延びて前記アームの周方向の両端に接する一対の仮想線に挟まれる領域を、アーム内側領域とし、
   前記軸方向から視て、前記溶接部は、前記アーム内側領域と重ならず、
   前記溶接部は、
   第１溶接部と、
   前記第１溶接部に対し、前記軸を中心に点対称に配置された第２溶接部と、
   を有している
   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面を有し、
   前記嵌合部は、前記基部の前記第１面よりも前記第１方向に突出しており、
   前記嵌合部は、カシメにより径方向外側に変形して成るカシメ部を有し、
   前記カシメ部は、前記基部の前記第１面に当接し、
   前記軸方向から視て、前記カシメ部は、前記アーム内側領域と重なっている
   請求項１に記載のヨーク一体型シャフト。
3. 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又は請求項２に記載のヨーク一体型シャフト。

Images