JPH01218969A - シャフトとヨークの結合構造及びその製造方法 - Google Patents

シャフトとヨークの結合構造及びその製造方法

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JPH01218969A
JPH01218969A JP63046543A JP4654388A JPH01218969A JP H01218969 A JPH01218969 A JP H01218969A JP 63046543 A JP63046543 A JP 63046543A JP 4654388 A JP4654388 A JP 4654388A JP H01218969 A JPH01218969 A JP H01218969A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明はシャフトとヨークの結合構造及びその製造方
法に関し、特には、車両用のステアリングシャフトの構
造とその製造方法に関する。
［従来の技術］ 一般に、車両用操向装置におけるステアリングシャフト
は、ステアリングホイールをｔ端部に軸着するアッパー
シャフトと、そのアッパーシャフトに所定の荷重が掛か
る゛と軸方向へ摺動可能に同軸で嵌合するロアーシャフ
トとからなり、ロアーシャフトは、自在継手およびそれ
に連結される中間シャフトを介してステアリングギヤボ
ックスに連結されるものである。従来、アッパーシャフ
トは中実のロッド若しくはパイプからなり、また、ロア
ーシャフトはアッパーシャフトを嵌合する中空のパイプ
からなるから、パイプと自在゛株手とを強固に連結する
ことが必要となる。すなわち、ステアリングシャフトは
、ステアリングホイールの回転トルクをステアリングギ
ヤボックスに伝達しなければならないために、自在継手
の一部であるヨークとパイプとの連結が悪いとステアリ
ングギヤボックスに回転トルクが伝達されなくなるから
である。
そこで、従来では、ヨークにはパイプに挿通する中子を
突設するとともに、その中子にパイプの端部を嵌合し、
ヨークとパイプを溶接で連結するのが最も手っ取り早い
方法であったが、近時は、溶接した連結部の品質の信頼
性についての高度な追及から、ロアーシャフトの端部を
小判形の断面に収束形成するとともに、ヨークには小判
形の透孔を穿設して、両者を圧入嵌合せしめて加締め、
あるいは、ロアーシャフトの端部を断面六角形に収束形
成するとともに、ヨークには六角形の透孔を穿設して、
両者を圧入嵌合せしめて加締めることなどが広く行なわ
れている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のシャフトとヨークの結合構造
によれば、１溶接結合では回転トルク伝達の信頼性にや
や欠ける面があるのは勿論のこと、小判形や六角形等の
多角形の結合構造は、溶接結合よりも回転トルク伝達の
信頼性は高いが、回転トルク伝達面は小判形では２箇所
であって、六角形のそれは６箇所であり、小判形では回
転トルクの分散率が高くなるから、応力が集中し易い不
具合があり、また両者は共に、強い回転トルクの場合に
、小判形のコーナ一部や多角形の頂部がヨークを破断し
て透孔を拡大させ、遂には小判形若しくは多角形の透孔
を円い孔にして、回転トルクを伝達することができなく
するほか、小判形や多角形のシャフト端部を変形させる
のを防止するために、シャフト端部の内周に盲蓋を嵌合
しなければならない、などの不都合がある。
そこで、この発明は上記事情に鑑みて、−に足慣れのな
いシャフトとヨークの結合構造を目的としてなされたも
のである。
［課題を解決するための手段］ この発明は上記課題を解決するため、パイプからなるシ
ャフトと自在継手の一部であるヨークとの連結部におい
て、前記シャフトの端部とヨークが、多角形とその各頂
部を円弧形に形成した略多角形断面部および透孔を介し
て連結されてなるシャフトとヨークの結合構造、並びに
、パイプからなるシャフトの端部と連結すべきヨークに
、多角形とその各頂部を円弧形に切り欠いてなる透孔を
穿設し、該透孔にシャフトの端部を挿通せしめた後、該
透孔から貫通したシャフトに、多角形とその各頂部を円
弧形に突出形成した径大の断面を有するポンチを嵌合せ
しめ、該ポンチを打撃してシャフトの端部を拡径せしめ
るシャフトとヨークの結合部の製造方法を構成したもの
である。
１作用］ この発明の上記構成によれば、シャフトの端部とヨーク
が、多角形とその各頂部を円弧形に形成した略多角形断
面部および透孔を介して連結されてなるから、多角形の
各辺部とそれに続く円弧形部分でシャフトとヨークとの
回転トルク伝達面の面積が増大するとともに、円弧形部
分が、シャフトにおける略多角形断面部の各頂部から突
出し、かつ、ヨークにおける多角形透孔の各頂部から陥
入しているので、仮に、強大な回転トルクが伝達されて
も、ヨークを破断するような機械的作用が生じない。
［実施例］ 次に、この発明の実施例を図面に基づき説明する。第１
図は車両用ステアリングコラムの要部を示す側面図で、
ステアリングシャフトｌは、軽量化の為にパイプで構成
したアッパーシャフト２とロアーシャフト３とからなり
、これら両者の嵌合端部は所定の荷重を軸方向に加える
と、アッパーシャフト２がロアーシャフト３内に移動で
きるように、アッパーシャフト２の端部に弧状凹溝４゜
４を形成し、その弧状凹溝４にはそれぞれロアーシャフ
ト３に圧接する樹脂５が介在されている。
アッパーシャフト２の上端部（図示右方）にはステアリ
ングホイール（図示略）が、また、ロアーシャフト３の
下端部には自在継手６がそれぞれ連結され、この自在継
手６には中間シャフト７が連結されている。中間シャフ
ト７はステアリングギヤボックス（図示略）に連結され
る。自在継手６は、周知のように、Ｕ字形をした二つの
ヨーク８．９が十字形をしたトラニオン１０で回動可能
に連結されてなる。
上記自在継手６のヨーク８とロアーシャフト３とは、第
２図（Ａ）〜（Ｄ）に示したように、加締め結合によっ
ている。すなわち、第３図（Ａ）、（Ｂ）に示したよう
に、ロアーシャフト３の下端部を絞り加工して、例えば
正六角形に収束した所定長さの多角形断面部１１が形成
される。一方、ヨーク８には、第６図に示したように、
前記多角形断面部１１を貫通させる多角形Ｉ２と、その
各頂部を円弧形１２ａに切り欠いてなる透孔１３が穿設
される。そして、透孔１３にロアーシャフト３の端部を
挿入し、第７図（Δ）、（Ｂ）に示したようなポンチ１
５で前記多角形断面部１１若しくは収束した円形断面の
パイプを透孔１３側へ押し広げて形成されている。ロア
ーシャフト３の端部１４は、ヨーク８の透孔１３から突
出して透孔１３の外周方向へ折り曲げられている。した
がって、ト記多角形断面部１１は透孔１３の形状と相似
形となり、各頂部が円弧形に形成された略六角形（以下
、花形六角形という）である。
なお、第４図（Δ）、（Ｂ）に示したように、ロアーシ
ャフト３の端部は、前記透孔１３の内径と同−若しくは
若干小径の花形六角形の略多角形断面ｒ１３１１ａとし
、若しくは、第５図（Ａ）、（Ｂ）に示したように、六
角形や花形六角形にすることなく、円形断面部１１ｂを
形成して、これらをポンチ１５で拡径して加締めること
としてもよい。また、花形六角形の場合には、ポンチＩ
５を用いることなく、透孔１３に圧入して結合してもよ
い。
Ｌ記シャフトとヨークとの加締めによる結合構造は以下
のように製造される。すなわち、予め、ロアーシャフト
３の一端部を、六角形の金型を用いてプレス成形し、第
３図に示したように、所定長さの多角形断面部１１を形
成する一方、ヨーク８には、第６図に示したように、花
形六角形の透孔１３を穿設する。透孔Ｉ３は多角形断面
部１１よりも−回り大きく、遊嵌できるように穿設する
。
ついで、ロアーシャフト３の前記−Ｗ　ｉ！（ヲ、ヨー
ク８の透孔■３に嵌合せしめて貫通させた後、ロアーシ
ャフト３の一端部に、第７図に示したボンデ１５の先細
端部２１を嵌合し、そのポンチ１５の頭部１６をロアー
シャフト３に向けて打撃すると、多角形断面部１１の各
頂部が透孔１３の円弧部１２ａに圧入され花形六角形と
なるのである。
なお、ポンチ１５は第７図（’Ａ）、（Ｂ）に示したよ
うに、ロアーシャフト３の直径よりもやや大きな柱体１
７にテーパ一端部１８を切削形成し、そのテーパ一端部
１８に続き、ロアーシャフト３の内径よりやや径大の花
形六角形の断面をして、前記円弧形の頂部を形成する突
条１９が周方向へ一定の間隔で、かつ、軸方向へ所定の
長さで突設されたポンチ本体２０を形成し、かつ、その
ポンチ本体２０の端部は円錐形に形成され先細端部２１
を形成している。先細端部２１の径は前記略多角形断面
部１２の径よりも極めて小さくし、ロアーシャフト３に
挿入するためのガイドとする。
上記のように構成された花形六角形の結合構造゛　によ
れば、第８図（Ａ）に示したように、回転トルク伝達面
ａは６箇所であり、回転トルク伝達面ａの面圧「は、ｆ
−Ｔ／３Ｒ−８ｉｎＯ（但し、Ｔは回転トルク）となる
。そこで、従来の小判形および六角形の結合構造と比較
すると、第８図（Ｂ）に示したように、小判形結合構造
では、回転トルク伝達面すは２つであり、回転トルク伝
達面すの面圧ｆ１は、ｒｌ−Ｔ／Ｒ−８ｉｎθである。
一方、六角形結合構造では、第８図（Ｃ）に示したよう
に、回転トルク伝達面Ｃは６箇所であり、回転トルク伝
達面Ｃの面圧ｆ、は、ｒｐ−Ｔ　／　３　Ｒ−ｓｉｎＯ
である。しかし、回転トルク伝達面ａは、円弧形の頂部
の沿面が加わるために、回転トルク伝達面Ｃよりも大き
い（ａ＞ｃ）ので、花形六角形の結合構造は、六角形の
結合構造よりも小判形の結合構造に近接し、回転トルク
伝達面積が大きい利点がある。しかも、花形六角形の各
頂部は円弧形に形成されているので、小判形や六角形等
の各頂部のように、鋭角構成とならないため、その頂部
による破断がなされ難く、機械的強度が向上する。
［発明の効果］ 以上記載したこの発明によれば、パイプからなるシャフ
トと自在継手の一部であるヨークとの連結部において、
前記シャフトの端部とヨークが、多角形とその各頂部を
円弧形に突出形成した略多角形断面部および透孔を介し
て連結されてなるシャフトとヨークの結合構造であるか
ら、強大な回転トルクか負荷されても円弧形の各頂部が
ヨークの透孔を破断させることなく、回転トルクを伝達
する両者の結合強度が安定するとともに、信頼性が向−
１−シ、よって、シャフトの肉厚を薄くしても十分なト
ルク伝達がなされるから、シャフトの軽量化を図ること
ができる。また、パイプからなるシャフトの端部と連結
すべきヨークに、多角形とその各頂部を円弧形に切り欠
いてなる透孔を穿設し、該透孔にシャフトの端部を挿通
せしめた後、該透孔から貫通したシャフトに、多角形と
各頂部を円弧形に突出形成した径大の断面を有するポン
チを嵌合せしめ、該ボンデを打撃してシャフトの端部を
拡径せしめて前記結合構造の製造ができるため、製造が
簡便迅速かつ容易であって、経済性を備え、ボンデてシ
ャフトを打撃することによって、単なる圧入加工に比べ
、結合の確認ができてその信頼性が向ヒする、などの効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明を適用した車両用ステアリングコラム
の要部側面図、第２図はシャフトとヨークの結合構造を
示す横断平面図（Ａ）、縦断側面図（Ｂ）、正面図（Ｃ
）並びにＤ−Ｄ断面図（Ｄ）、第３図は結合前のシャフ
ト端部を示す縦断側面図（Ａ）並びに正面図（Ｂ）、第
４図および第５図はそれぞれ結合前のシャフトの他の例
を示す縦断側面図（Ａ）並びに正面図（Ｂ）、第６図は
ヨークの正面図、第７図（Ａ）、（Ｂ）はポンチの側面
図および正面図、第８図（Ａ）から（Ｃ）はこの発明を
従来例と比較するだめの模式説明図である。 １・・・ステアリングシャフト、２・・・アッパーシャ
フト、３・・・ロアーシャフト、６・・・自在継手、８
゜９・・・ヨーク、１１・・・多角形断面部、ｌｌａ・
・・略多角形断面部、Ｉｌｂ・・・円形断面部、１２・
・・多角形、１２ａ・・円弧形、１３・・・透孔、１５
・・・ポンチ。 外２名 第７図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）パイプからなるシャフトと自在継手の一部である
    ヨークとの連結部において、前記シャフトの端部とヨー
    クが、多角形とその各頂部を円弧形に形成した略多角形
    断面部および透孔を介して連結されてなることを特徴と
    するシャフトとヨークの結合構造。
  2. （２）パイプからなるシャフトの端部と連結すべきヨー
    クに、多角形とその各頂部を円弧形に切り欠いてなる透
    孔を穿設し、該透孔にシャフトの端部を挿通せしめた後
    、該透孔から貫通したシャフトに、多角形とその各頂部
    を円弧形に突出形成した径大の断面を有するポンチを嵌
    合せしめ、該ポンチを打撃してシャフトの端部を拡径せ
    しめることを特徴とするシャフトとヨークの結合部の製
    造方法。
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