WO2019027004A1 - シャフトの結合構造および伸縮シャフト - Google Patents

シャフトの結合構造および伸縮シャフト Download PDF

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WO2019027004A1
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joint
female
axial
axial direction
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誠一 森山
圭佑 中尾
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日本精工株式会社
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    • Y10T403/7026—Longitudinally splined or fluted rod
    • Y10T403/7033—Longitudinally splined or fluted rod including a lock or retainer

Definitions

  • the present invention includes a shaft coupling structure that constitutes a torque transmission shaft incorporated in a steering apparatus or the like for a motor vehicle, and such a torque transmission shaft, and in a steady state and / or in an axial direction, a predetermined value or more
  • the present invention relates to a telescopic shaft which is configured to be telescopic in its entire length when an impact load of a size of 1 is applied.
  • FIG. 18 shows a steering apparatus for an automobile described in JP-A-2017-25964.
  • the steering apparatus includes a steering wheel 1, a steering shaft 2, a steering column 3, a pair of universal joints 4a and 4b, an intermediate shaft 5, a steering gear unit 6, and a pair of tie rods 7. .
  • the steering wheel 1 is attached to a rear end portion of a steering shaft 2 rotatably supported inside the steering column 3.
  • the front end of the steering shaft 2 is connected to the input shaft 8 of the steering gear unit 6 via a pair of universal joints 4 a and 4 b and an intermediate shaft 5. Then, by converting the rotation of the input shaft 8 into a linear motion of a rack (not shown), the pair of tie rods 7 is pushed and pulled, and a steering angle according to the operation amount of the steering wheel 1 is given to the steered wheels.
  • the front-rear direction refers to the front-rear direction of the vehicle body on which the steering apparatus is mounted.
  • the intermediate shaft is used as a pair of shafts in a steady state where a collision accident does not occur in the automobile and / or the automobile collides with the automobile It is disclosed that when an accident occurs and a load of a predetermined value or more is applied to the intermediate shaft in the axial direction, the intermediate shaft is configured by a telescopic shaft that is combined so as to be contractible.
  • the torque transmission shaft configured by connecting a plurality of shafts
  • the torque transmission function is secured even when a defect such as a crack or peeling occurs in the welded portion connecting the pair of shafts. It is required that the pair of shafts can be separated and not separated.
  • the present invention can ensure the torque transmission function even when a defect occurs in the welded portion, and prevents separation of the plurality of shafts constituting the torque transmission shaft. It is an object of the present invention to realize a coupling structure of shafts in a torque transmission shaft, and a telescopic shaft that includes such a torque transmission shaft and is configured to be contractable in its entire length.
  • the shaft connecting structure of the present invention comprises a first shaft, a second shaft, and a weld bead.
  • the first shaft has a first coupling portion.
  • the first coupling portion may be formed in a hollow cylindrical shape or may be formed in a solid shape.
  • the second shaft has a cylindrical second coupling portion in which the first coupling portion is inserted.
  • the weld bead portion welds and fixes an axial end portion of the second coupling portion and a portion of the outer peripheral surface of the first shaft exposed from the second coupling portion.
  • the first coupling portion has an outer circumferential surface, and an outer circumferential uneven portion in the circumferential direction disposed at an end portion on the front side of the first coupling portion in the insertion direction, and the first outer circumferential uneven portion And an annular groove disposed on the rear side in the insertion direction of the one coupling portion.
  • the second joint portion has an inner peripheral surface, and an inner peripheral side uneven portion with an uneven shape in a circumferential direction which forms an uneven engagement with the outer peripheral side uneven portion to constitute a torque transmission portion, and an inner side of the annular groove.
  • Each has a convex embossed portion which is disposed to form a retaining portion, and has a recess in a portion of the outer peripheral surface that is aligned with the embossed portion.
  • the weld bead portion, the retaining portion, and the torque transmission portion are arranged in this order in the axial direction of the first shaft.
  • the outer peripheral side uneven portion can be press-fit (light press-fit) into the inner peripheral side uneven portion.
  • the embossed portions can be disposed at a plurality of places in the circumferential direction of the second coupling portion.
  • the emboss portions can be arranged at two or four places at regular intervals in the circumferential direction of the second coupling portion.
  • the embossed portion may be disposed at one circumferential position of the second coupling portion.
  • a gap in the radial direction of the first shaft may be present between the bottom surface of the annular groove and the end surface of the embossed portion.
  • a clearance in the axial direction of the first shaft may be present between mutually opposing inner surfaces of the annular groove and the embossed portion.
  • the first connection portion may further include a cylindrical first support portion on the rear side in the insertion direction of the first connection portion with respect to the annular recessed groove.
  • the first coupling portion may further include a cylindrical second support portion between the annular recessed groove and the outer circumferential uneven portion.
  • the first coupling portion may be an auxiliary outer circumferential convex / concave portion having a concavo-convex shape in a circumferential direction engaged with the inner circumferential concavo-convex portion on the rear side with respect to the insertion direction of the first coupling portion than the annular recessed groove. Can further be included.
  • a large diameter shaft a small diameter shaft which is capable of transmitting torque to the large diameter shaft and is capable of axial relative displacement, and a shaft of the large diameter shaft.
  • a joint shaft coupled to the directional end.
  • the large diameter shaft and the joint shaft are coupled by the joint structure of the shaft of the present invention, the large diameter shaft is the second shaft, and the joint shaft is the first shaft.
  • the telescopic shaft of the present invention it is possible to further include a dust cover fitted on the large diameter shaft.
  • the outer diameter from the axial end on the side to which the joint shaft is coupled to the portion to which the dust cover is externally fitted can be made constant in the axial direction.
  • a large diameter shaft a small diameter shaft which is capable of transmitting torque to the large diameter shaft and is capable of axial relative displacement, and an axial direction of the small diameter shaft
  • a joint shaft coupled to the end.
  • the small diameter shaft and the joint shaft are coupled by the joint structure of the shaft of the present invention, the small diameter shaft is the first shaft, and the joint shaft is the second shaft.
  • the telescopic shaft can be an intermediate shaft of a steering apparatus for a motor vehicle.
  • the entire length can be configured to be extensible and contractible in a steady state in which no collision accident occurs in the vehicle, or a collision accident occurs in the automobile, and the telescopic shaft has a size greater than a predetermined value in the axial direction.
  • the entire length can be configured to be retractable only when a load of is applied.
  • the torque transmission function can be secured even when a defect occurs in the welded portion, and separation of the plurality of shafts constituting the torque transmission shaft can be prevented.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a steering apparatus to which a shaft coupling structure according to a first example of the embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an intermediate shaft in the steering apparatus shown in FIG. 1 in relation to a first example of the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the first telescopic shaft in a state where the intermediate shaft shown in FIG. 2 is separated at the position of the joint member in the first example of the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the intermediate shaft shown in FIG. 2 separated at the position of the joint member and the second telescopic shaft taken out with respect to the first example of the embodiment.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion A of FIG.
  • FIG. 6 is a partial enlarged view of FIG. 5 showing a first example of the embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 5, showing a first example of the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 5, showing a first example of the embodiment.
  • FIG. 9 is an end cross-sectional view showing a female shaft corresponding to a second shaft in the first example of the embodiment.
  • FIG. 10 is a partial perspective view of a portion corresponding to a portion B of FIG. 4 showing a first example of the embodiment.
  • FIG. 11 is a partially transparent perspective view of a portion corresponding to the portion B of FIG. 4 showing a first example of the embodiment.
  • FIG. 12 is a side view showing a male joint corresponding to the first shaft in the first example of the embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a male joint corresponding to a first shaft in the first example of the embodiment.
  • FIG. 14 is an enlarged view of a portion corresponding to a portion C in FIG. 3 showing a second example of the embodiment.
  • FIG. 15 is a perspective view showing an outer tube corresponding to a second shaft in the second example of the embodiment.
  • FIG. 16 is a side view showing a female joint corresponding to the first shaft in the second example of the embodiment.
  • FIG. 17 is a view corresponding to FIG. 14 and showing a third example of the embodiment.
  • FIG. 18 is a partial cross-sectional side view showing a conventionally known steering device.
  • the structure of the intermediate shaft 5a is devised among the plurality of torque transmission shafts constituting the steering device. Specifically, of the first telescopic shaft 9 and the second telescopic shaft 10 constituting the intermediate shaft 5a, the male joint 46 and the female shaft 30 constituting the second telescopic shaft 10 disposed on the rear side of the vehicle.
  • the steering apparatus for an automobile includes a steering wheel 1, a steering shaft 2, a steering column 3, a pair of universal joints 4c and 4d, an intermediate shaft 5a, a steering gear unit 6, and a pair of tie rods 7.
  • a steering wheel 1 a steering shaft 2, a steering column 3, a pair of universal joints 4c and 4d, an intermediate shaft 5a, a steering gear unit 6, and a pair of tie rods 7.
  • the steering shaft 2 is rotatably supported on the inside of a steering column 3 supported by the vehicle body.
  • a steering wheel 1 operated by the driver is attached to a rear end portion of the steering shaft 2, and a front end portion of the steering shaft 2 is a steering gear via a pair of universal joints 4c and 4d and an intermediate shaft 5a. It is connected to the input shaft 8 of the unit 6. Therefore, when the driver rotates the steering wheel 1, the rotation of the steering wheel 1 is transmitted to the input shaft 8 of the steering gear unit 6. The rotation of the input shaft 8 is converted into the linear motion of the rack engaged with the input shaft 8 to push and pull the pair of tie rods 7. As a result, a steering angle according to the operation amount of the steering wheel 1 is given to the steered wheels.
  • the intermediate shaft 5a is a torque transmission shaft for transmitting a torque, and as shown in FIG. 2, the first expansion shaft 9 and the second expansion shaft 10, each of which can expand and contract in the axial direction, are torqued by the joint member 11. It is comprised by connecting in series so that transmission is possible.
  • the first telescopic shaft 9 is disposed on the front side and the second telescopic shaft 10 is disposed on the rear side with respect to the front-rear direction of the vehicle body in which the steering device is assembled.
  • the side on which the first telescopic shaft 9 is disposed is one side in the axial direction with respect to the intermediate shaft 5a and the side on which the second telescopic shaft 10 is disposed is the intermediate shaft 5a. On the other side in the axial direction.
  • the first telescopic shaft 9 is configured to be capable of contracting the entire length only when an impact load of a predetermined value or more is applied in the axial direction
  • the second telescopic shaft 10 generates a collision accident.
  • the whole length can be extended and contracted.
  • the intermediate shaft 5a changes its entire length by expanding and contracting only the second expansion and contraction shaft 10 in the steady state, but when a collision accident occurs, each of the first expansion and contraction shaft 9 and 10 By contracting, the entire length is shortened.
  • the intermediate shaft 5a in this example is used for a large vehicle, and its axial dimension is longer than that for a general ordinary passenger car.
  • the first telescopic shaft 9 includes an inner shaft 12, an outer tube 13 and a female joint 45.
  • the inner shaft 12 and the outer tube 13 are coupled so as to transmit torque and allow relative displacement in the axial direction only at the time of primary collision.
  • the inner shaft 12 and the outer tube 13 are coupled such that relative displacement in the axial direction is not possible in the steady state.
  • the inner shaft 12 is made of metal and has a yoke portion 14 on one side in the axial direction and a shaft portion 15 on the other side in the axial direction.
  • the yoke portion 14 and the shaft portion 15 are integrally provided. That is, the yoke portion 14 and the shaft portion 15 are not integrally connected by fitting, welding or the like, but are integrally manufactured by plastically deforming the material by forging or the like.
  • the yoke portion 14 forms a universal joint 4d by another yoke 16 connected to the input shaft 8 of the steering gear unit 6 and a cross shaft (not shown), and includes a base 17 and a pair of arm portions 18 Have.
  • the radially central portion on the other axial direction side of the base 17 is continuous with one axial side portion of the shaft portion 15.
  • the radially outer side portion of the side surface on the other side in the axial direction of the base portion 17 is an annular surface 19 existing on a virtual plane orthogonal to the central axis of the shaft portion 15.
  • the pair of arm portions 18 is formed in a substantially flat plate shape, and extends from one of two positions on the diametrically opposite side of the base portion 17 to one side in the axial direction. Further, at the tip of the arm portion 18, a circular hole 20 for rotatably supporting the shaft portion constituting the cross shaft is provided coaxially with each other.
  • the shaft portion 15 has a substantially cylindrical shape and is configured to be solid over substantially the entire length.
  • a hollow portion 21 opened only at the end surface on the other side in the axial direction of the shaft portion 15 is provided.
  • a male serration 22 is provided on the outer peripheral surface of the other axial half of the shaft portion 15.
  • a concave surface 23 having a concave arc shape in cross section is provided.
  • the concave surface 23 is a so-called corner R portion, has a single radius of curvature r, and smoothly on the annular surface 19 which is the side surface on the other side in the axial direction of the base 17 constituting the yoke portion 14 It is continuous.
  • the outer tube 13 is made of metal and configured in a hollow circular tubular shape.
  • a pair of coupling cylindrical portions 24 a and 24 b are provided on both axial sides of the outer tube 13, and a bellows-like bellows 25 is provided on an axial intermediate portion of the outer tube 13.
  • a first female serration 26 is provided on the inner peripheral surface of the coupling cylindrical portion 24a on one side in the axial direction of the pair of coupling cylindrical portions 24a and 24b, and the inside of the coupling cylindrical portion 24b on the other side in the axial direction
  • a second female serration 27 is provided on the circumferential surface.
  • the bellows portion 25 is a portion that absorbs an impact load associated with a collision by plastically deforming so as to bend in an offset collision, and the driver operates the steering wheel 1 in a steady state before a collision accident occurs. It has a torsional strength that does not deform due to the torsional load applied to a certain extent.
  • the bellows portion 25 is configured by alternately arranging a plurality of peak portions which are large diameter portions and valley portions which are small diameter portions in the axial direction. Moreover, in this example, the top of the peak and the bottom of the valley are each in the form of a circular arc in cross section.
  • the fitting portion between the inner shaft 12 and the outer tube 13 is a so-called oval fitting. That is, the plastic deformation of the cross-sectional shape is an elliptical shape at the end on the other side in the axial direction of the shaft portion 15 constituting the inner shaft 12 and the end on the one side in the axial direction of the coupling cylindrical portion 24a constituting the outer tube
  • the portions 28a and 28b are respectively formed. In FIG. 3, broken lines are given to the formation ranges of the plastic deformation portions 28 a and 28 b.
  • the plastically deformed portions 28a and 28b as described above are formed, for example, as follows. First, the other axial side of the shaft portion 15 is slightly inserted into one axial side of the outer tube 13. That is, one axial side portion of the coupling cylindrical portion 24 a and the other axial side portion of the shaft portion 15 are engaged. Then, the axial direction one side portion of the coupling cylindrical portion 24a is crushed from the outside in the radial direction by a tool, and the inner peripheral surface of the axial direction one side portion of the coupling cylindrical portion 24a and the outer peripheral surface of the axial direction other side portion of the shaft portion 15 The plastic deformation portions 28a and 28b are formed in the portions by plastically deforming them into an elliptical shape in cross section.
  • the inner shaft 12 and the outer tube 13 are relatively displaced in the axial direction so as to shorten the overall length of the first telescopic shaft 9 to make the overall length of the first telescopic shaft 9 a predetermined axial length in steady state.
  • the plastically deformed portion 28 a of the inner shaft 12 and the plastically deformed portion 28 b of the outer tube 13 are spaced apart in the axial direction.
  • the second telescopic shaft 10 includes a male shaft 29 which is a small diameter shaft, a female shaft 30 which is a large diameter shaft, a plurality of balls 31, a plurality of rollers 32, and a plurality of sheets.
  • a leaf spring 33, a male joint 46 which is a joint shaft, and a dust cover 66 are provided.
  • the present invention is applied to a connecting portion between the female shaft 30 and the male joint 46 which constitute the second telescopic shaft 10 as described above.
  • the male shaft 29 is solid over the entire length, and the first male axial groove 34 and the second male axial groove 35, each of which extends in the axial direction, are provided on the outer peripheral surface of one axial side. Alternately in the circumferential direction.
  • the first male axial groove 34 has a substantially equal leg trapezoidal cross-sectional shape, and the circumferential width of the opening is wider than the circumferential width of the bottom.
  • the second male axial groove 35 has a concaved circular arc shape in cross section.
  • an annular stopper 36 is fixed to the outer peripheral surface of the end portion on one side in the axial direction of the male shaft 29.
  • the ball 31 disposed in the first male axial groove 34 and the roller 32 disposed in the second male axial groove 35 are the first male axial groove 34 and the second male side. It is prevented from coming off from the axial groove 35 to one side in the axial direction.
  • a yoke 37 separate from the male shaft 29 is fixed by welding to the other end of the male shaft 29 in the axial direction.
  • the yoke 37 constitutes a universal joint 4 c together with another yoke 38 and a cross shaft connected to the front end of the steering shaft 2.
  • the female shaft 30 corresponds to the second shaft, and is entirely configured in a hollow circular tubular shape. As shown in FIG. 7, the female shaft 30 has the first female axial groove 39 and the second female axial groove 40, which extend in the axial direction, alternately on the inner circumferential surface in the circumferential direction. doing.
  • the first female axial groove 39 and the second female axial groove 40 each have a concave arc shape in cross section.
  • the female shaft 30 is provided at one axial side with a cylindrical fixed cylindrical portion 44 corresponding to a second coupling portion, into which a part of the male joint 46 is inserted.
  • a cylindrical fixed cylindrical portion 44 corresponding to a second coupling portion, into which a part of the male joint 46 is inserted.
  • the inner peripheral side of the uneven shape in the circumferential direction The uneven portion 41 is provided.
  • the inner peripheral side uneven portion 41 has a plurality of concave grooves 42 each having a concave arc shape with a long cross section in the axial direction, in the circumferential direction on the cylindrical inner peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44. Are formed at equal intervals with respect to.
  • the respective other axial sides of the recessed groove 42 are continuous with the axially one side of the first female axial groove 39 and the second female axial groove 40.
  • the cross-sectional shape of the recessed groove 42 and the cross-sectional shape of the first female axial groove 39 and the second female axial groove 40 are the same.
  • the inner diameter becomes larger toward the axial direction one side. It has a tapered abutment surface 43.
  • Recesses 42 are opened at a plurality of equally spaced points in the circumferential direction of the abutment surface 43.
  • an inner diameter is constant in the axial direction on the end inner peripheral surface at one end in the axial direction of the female shaft 30, and the other axial side is continuous to the large diameter side of the abutment surface 43.
  • the circumferential phase of the first male axial groove 34 and the first female axial groove 39 are made to coincide with each other, and The circumferential direction phases of the axial groove 35 and the second female axial groove 40 are made to coincide with each other.
  • the plurality of balls 31 are disposed between the first male axial groove 34 and the first female axial groove 39.
  • a plate spring 33 is disposed between the first male axial groove 34 and the plurality of balls 31 to apply a preload to the plurality of balls 31.
  • one roller 32 is disposed between each of the second male axial groove 35 and the second female axial groove 40.
  • the male shaft 29 and the female shaft 30 are combined such that they can transmit torque and can extend and contract their entire length in a steady state.
  • torque is transmitted between the male shaft 29 and the female shaft 30 by the plurality of balls 31 and the plate spring 33, and the torque transmitted increases.
  • a plurality of rollers 32 transmit the torque of the minute.
  • the plurality of balls 31 roll between the first male axial groove 34 and the first female axial groove 39.
  • the plurality of rollers 32 slide and slide between the second male axial groove 35 and the second female axial groove 40. Further, in this example, since the plurality of balls 31 are pressed against the inner surface of the first female axial groove 39 by the elastic force of the leaf spring 33, rattling of the male shaft 29 and the female shaft 30 is prevented. Ru.
  • the first expansion shaft 9 and the second expansion shaft 10 as described above are coaxially coupled to each other by the joint member 11 so as to transmit torque.
  • the joint member 11 has a female joint 45 and a male joint 46.
  • the female joint 45 is fixed to the coupling cylindrical portion 24 b of the outer tube 13 constituting the first telescopic shaft 9, and the male joint 46 is fixed to the female shaft 30 constituting the second telescopic shaft 10.
  • the female joint 45 is generally formed in a substantially cylindrical shape. As shown in FIG. 3, male serrations 47 are provided on the outer peripheral surface of one side in the axial direction of the female joint 45, and female serrations 48 are provided on the inner peripheral surface of the other side in the axial direction of the female joint 45. Is provided. Further, an axially extending slit 49 is provided in the other half of the female joint 45 in the axial direction, and a pair of radially outwardly extending slits 49 are provided on both sides in the circumferential direction of the slit 49. A collar 50 is provided. Further, screw holes 51 are provided coaxially with each other in the pair of collar portions 50.
  • a male serration 47 provided on the outer peripheral surface on one side in the axial direction of the female joint 45 is press-fit (light press-fit) into a second female serration 27 provided on the inner peripheral surface of the coupling cylindrical portion 24b of the outer tube 13. Serration engaged. Further, welding between the outer peripheral surface of the female joint 45 and the end surface on the other side in the axial direction of the coupling cylindrical portion 24 b is fixed by welding over the entire circumference by the weld bead portion 52. Thereby, the female joint 45 and the outer tube 13 are coupled so as to be able to transmit torque.
  • the male joint 46 corresponds to a first shaft, and as shown in FIGS. 12 and 13, a joint shaft portion 53 on one axial side and a joint cylindrical portion corresponding to a first coupling portion on the other axial side. And 54.
  • Male serrations 55 are provided on the outer peripheral surface of the joint shaft 53 along the entire circumference, and a notch 56 is provided in a direction perpendicular to the central axis of the joint shaft 53 in a part of the circumferential direction There is.
  • the insertion direction front side of the joint cylinder 54 corresponds to the other side in the axial direction
  • the insertion direction rear side of the joint cylinder 54 corresponds to one side in the axial direction.
  • the joint cylinder portion 54 is generally formed in a substantially cylindrical shape.
  • the joint cylindrical portion 54 has an outer peripheral side uneven portion 58 with an uneven shape in the circumferential direction on an end outer peripheral surface on the other side in the axial direction.
  • the outer peripheral side uneven portion 58 has a plurality of protrusions 59 each having a semi-cylindrical cross section which is long in the axial direction, and the cylindrical outer peripheral surface of the other axial end of the joint cylinder 54 in the circumferential direction. It is comprised by forming at equal intervals.
  • the joint cylindrical portion 54 has all the annular concave grooves 57 recessed radially inward on the outer peripheral surface of the axially intermediate portion located on one side in the axial direction which is the rear side in the insertion direction than the outer peripheral side uneven portion 58 Have a lap.
  • the joint cylindrical portion 54 has a cylindrical first support portion 67 on one side in the axial direction which is the rear side in the insertion direction of the annular groove 57, and the annular groove 57 and the outer peripheral side.
  • a cylindrical second support portion 68 is provided between the concave and convex portion 58. Further, among the outer peripheral surfaces of the joint cylindrical portion 54, between the axial direction one ends of the ridges 59 adjacent in the circumferential direction, in the direction going radially outward toward the one axial side It has an inclined slope 60.
  • the joint shaft portion 53 of the male joint 46 is inserted inside the other axial side of the female joint 45 so that the male serration 55 and the female serration 48 are in serration engagement.
  • the female joint 45 and the male joint 46 are coupled so as to be able to transmit torque.
  • bolts (not shown) are screwed into the screw holes 51 of the pair of flanges 50 constituting the female joint 45.
  • the intermediate portion of the bolt is disposed inside the notch 56 to prevent the joint shaft 53 from coming out of the female joint 45 to the other side in the axial direction.
  • the joint cylindrical portion 54 of the male joint 46 is provided with the inclined surface 60 provided on the outer peripheral surface of the joint cylindrical portion 54 on the inner peripheral surface of the female shaft 30. It is inserted inside the fixed cylindrical portion 44 of the female shaft 30 until it abuts on the abutting surface 43.
  • the positioning of the male joint 46 in the axial direction with respect to the female shaft 30 is achieved, and the plurality of protrusions 59 constituting the outer peripheral uneven portion 58 of the male joint 46 constitute the inner peripheral side uneven portion 41 of the female shaft 30.
  • the inner peripheral side uneven portion 41 and the outer peripheral side uneven portion 58 are press-fit (light press-fit) and are engaged with asperity.
  • the inner peripheral side uneven portion 41 and the outer peripheral side uneven portion 58 constitute a torque transfer portion 69.
  • Micro projections are formed on the outer peripheral surface of the ridge 59 constituting the outer peripheral side uneven portion 58 or on the inner peripheral surface of the concave groove 42 constituting the inner peripheral side uneven portion 41, The gap between the outer surface of the outer peripheral uneven portion 58 and the inner surface of the inner peripheral uneven portion 41 is eliminated by plastically deforming when the inner peripheral side uneven portion 41 and the outer peripheral side uneven portion 58 are engaged in an uneven state. It can also be done.
  • the fixed cylindrical portion 44 of the female shaft 30 is provided with a plurality of convex embossed portions 62 on the inner peripheral surface, and among the outer peripheral surfaces, Recesses 63 are provided at a plurality of positions aligned with the embossed portion 62.
  • the embossed portion 62 is formed in a portion of the large diameter portion 64 which is an inner peripheral surface of one side portion in the axial direction of the fixed cylindrical portion 44 in alignment with the annular groove 57 of the male joint 46 in the axial direction. It is disposed inside the concave groove 57.
  • the emboss portion 62 and the annular groove 57 constitute a retaining portion 70.
  • the embossed portions 62 have a substantially cylindrical shape, and are provided at equal intervals with respect to the circumferential direction of the fixed cylindrical portion 44.
  • the emboss portions 62 are provided at four positions shifted in phase by 90 degrees in the circumferential direction, but shifted in phase by 180 degrees in the circumferential direction. It can also be provided in only two places. Also in this case, the male joint 46 can be sufficiently prevented from coming off the female shaft 30 in the axial direction.
  • a radial gap exists between the bottom surface 71 of the annular groove 57 and the tip end surface 72 of the embossed portion 62, and mutually opposing inner side surfaces of the annular groove 57. An axial gap is present between 73 and the embossed portion 62.
  • the embossed portion 62 is formed on the inner peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44 as follows. That is, by the tip portion of the cylindrical tool (pin), a plurality of places in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44 are pressed radially inward, and the part is half sheared (half cut). Thus, substantially cylindrical concave portions 63 are formed on the outer peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44, and a plurality of circumferential portions of the inner peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44 are projected radially inward, A convex embossed portion 62 is formed.
  • the recessed portion 63 is formed on the outer peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44 by embossing the fixed cylindrical portion 44, and the material pushed out by the formation of the recessed portion 63 is the inner peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44. It projects radially inward to form an embossed portion 62.
  • embossed portion 62 two embossed portions 62 are provided by arranging a pair of tools on the radially opposite side of the fixed cylindrical portion 44 and moving the tips of the pair of tools so as to be close to each other.
  • the (recessed portion 63) can also be formed at the same time.
  • the recessed portion 63 has a depth dimension smaller than the plate thickness of the fixed cylindrical portion 44, and has an inner surface shape conforming to the outer surface shape of the tip portion of the tool.
  • the embossed portion 62 has a height dimension substantially the same as the depth dimension of the recessed portion 63.
  • the convex embossed portion 62 is formed on the inner peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44 by embossing using a small diameter tool (pin), the outer peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44 While being able to prevent that roundness falls, the press load required for forming the embossing part 62 can be restrained low.
  • the outer peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44 also from this aspect It is possible to prevent the roundness of the Furthermore, a radial gap is present between the bottom surface 71 of the annular groove 57 and the tip end surface 72 of the embossed portion 62, and the axial direction is provided between the mutually facing inner side surface 73 of the annular groove 57 and the embossed portion 62. Since the gap is present, it is possible to prevent the decrease in the roundness of the outer peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44 due to the formation of the embossed portion 62.
  • welding is fixed by the bead portion 61 over the entire circumference.
  • Weld bead portion 61 has, for example, a sectional shape such as a substantially quarter circle, a substantially triangular shape or a substantially square shape, and is the same as the outer diameter of fixed cylindrical portion 44 or the outer diameter of fixed cylindrical portion 44. It has a smaller outer diameter.
  • the welding bead portion 61, the retaining portion 70, and the torque transmitting portion 69 are axially arranged in this order from one side in the axial direction to the other side (the rear side in the insertion direction of the joint cylindrical portion 54 to the front side). Placed side by side.
  • the joint cylinder 54 is inserted into the inside of the fixed cylinder 44, and the embossed portions 62 are formed at a plurality of circumferential positions on the inner peripheral surface of the fixed cylinder 44.
  • a weld bead portion 61 is formed between the outer peripheral surface of the joint cylinder 54 and the end face on one side in the axial direction of the female shaft 30, which are separated in the direction. Thereby, the influence of the welding heat at the time of forming the weld bead portion 61 is prevented from being transmitted to the embossed portion 62.
  • weld bead portion 61 and the embossed portion 62 disposed inside the annular groove 57 are separated by an axial dimension of the first support portion 67 provided on the outer peripheral surface of the joint cylindrical portion 54. Therefore, the heat of welding can be effectively prevented from being transmitted to the embossed portion 62. Further, welding bead portion 61 is also axially separated from torque transmitting portion 69, so that welding heat at the time of forming welding bead portion 61 can be prevented from being transmitted to torque transmitting portion 69.
  • the inner peripheral side uneven portion 41 and the outer peripheral side uneven portion 58 are press-fitted, when forming the weld bead portion 61, the coaxiality between the female shaft 30 and the male joint 46 can be secured, and the female shaft It is also possible to prevent rattling of 30 and the male joint 46.
  • the intermediate shaft 5a as described above is disposed to pass through a through hole (not shown) provided in a dash panel of the vehicle body.
  • a through hole (not shown) provided in a dash panel of the vehicle body.
  • the second flexible shaft 10 and the dash panel The gap between the through hole and the hole needs to be closed. Therefore, as shown in FIGS. 2 and 4, the dust cover 66 is externally fitted to the female shaft 30 constituting the second telescopic shaft 10.
  • the gap between the inner peripheral surface of the cylindrical member 74 fixed to the through hole of the dash panel and the outer peripheral surface of the female shaft 30 is closed.
  • the dust cover 66 includes a bush portion 75, a bellows portion 76, and a pair of seal portions 77a and 77b.
  • the bush portion 75 is a portion functioning as a slide bearing, and is made of, for example, a synthetic resin, and is externally fitted so as to allow relative rotation with respect to the female shaft 30 and relative axial movement.
  • Bellows portion 76 is made of, for example, synthetic rubber, has a substantially U-shaped cross-sectional shape, and has flexibility.
  • the bellows 76 has an inner peripheral edge fixed to the outer peripheral surface of the bush 75 and an outer peripheral edge fixed to the cylindrical member 74.
  • the seal portion 77a is fixed to the other end of the bush portion 75 in the axial direction, and prevents foreign matter from invading the bush portion 75 from the inside of the vehicle compartment. Prevent grease from leaking.
  • the seal portion 77 b is fixed to an end portion on one side in the axial direction of the bush portion 75, and prevents foreign matter from entering the bush portion 75 from the engine room. Prevents the grease from leaking from the engine compartment to the engine compartment.
  • the seal portions 77a and 77b prevent mechanical noise generated in the engine room from leaking into the vehicle compartment.
  • the dust cover 66 as described above is externally fitted to the female shaft 30 in a state where the male joint 46 is fixed to the end portion on one side of the female shaft 30 in the axial direction.
  • the outer diameter from the end on one axial side of the female shaft 30 to the part where the dust cover 66 is externally fitted is the inner diameter of the bush portion 75 It is smaller and constant over the axial direction. Further, the outer diameter of the weld bead portion 61 is smaller than the inner diameter of the bush portion 75.
  • the outer diameter from the end on one axial side of the female shaft 30 to the portion where the dust cover 66 is externally fitted is slightly larger than the inner diameter of the seal portions 77a and 77b. For this reason, there is an interference between the seal portions 77 a and 77 b and the outer peripheral surface of the female shaft 30.
  • the intermediate shaft 5a of the present embodiment expands and contracts by relative displacement of the male shaft 29 and the female shaft 30 constituting the second expandable shaft 10 in the axial direction. This prevents the vibration input from the tire during traveling from being transmitted to the steering wheel 1.
  • the first telescopic shaft 9 and the second telescopic shaft 10 contract.
  • the intermediate shaft 5a reduces its overall length while absorbing the impact load. This prevents the steering wheel 1 from being pushed up by the driver.
  • the male joint 46 and the female shaft 30 are connected to each other at the joint between the male joint 46 and the female shaft 30 which is a pair of shafts constituting the intermediate shaft 5a which is a torque transmitting shaft. Even when a defect occurs in the weld bead portion 61 connecting the joint 30 and the torque transfer function can be secured, and separation of the male joint 46 and the female shaft 30 can be prevented.
  • the torque transmission portion 69 formed by engaging the outer peripheral side uneven portion 58 of the male joint 46 with the inner peripheral side uneven portion 41 of the female shaft 30 makes Torque can be transmitted between the joint 46 and the female shaft 30.
  • the male joint 46 is pivoted from the female shaft 30 by the retaining portion 70 formed by disposing the embossed portion 62 formed on the inner peripheral surface of the female shaft 30 inside the annular groove 57 formed in the male joint 46. It can prevent getting out in the direction.
  • the retaining portion 70 and the torque transmitting portion 69 are disposed apart from the welding bead portion 61 in the axial direction. For this reason, the welding heat at the time of forming the weld bead portion 61 can be effectively prevented from being transmitted to the retaining portion 70 and the torque transmission portion 69. Therefore, it is possible to effectively prevent the loss of the torque transmission function and the loss of the retaining function due to the formation of the weld bead portion 61.
  • the convex embossed portion 62 constituting the retaining portion 70 is formed on the inner peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44 by embossing using a small diameter tool, a perfect circle of the outer peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44 The degree can be prevented from decreasing.
  • the first bearing portion 67 and the second bearing portion 68 are provided on both sides of the annular groove 57 in the outer peripheral surface of the joint cylindrical portion 54, and the embossed portion 62 and the annular groove 57 It is possible to prevent the roundness of the outer peripheral surface of the fixed cylindrical portion 44 from being lowered also by providing the radial direction clearance and the axial direction clearance between them. Therefore, it can be effectively prevented that the dust cover 66 (bush portion 75) can not be externally fitted to the female shaft 30, or the workability of the work of externally fitting the dust cover 66 is reduced.
  • the embossed portion 62 is formed on the inner peripheral surface of the female shaft 30 by visually confirming that the recessed portion 63 is formed on the outer peripheral surface of the female shaft 30. It can be confirmed that it is formed.
  • the recess 63 formed on the outer peripheral surface of the female shaft 30 and the weld bead 61 are axially separated, the recess 63 can be prevented from being covered by the weld bead 61. For this reason, it is possible to easily perform an operation of checking whether or not the embossed portion 62 is formed.
  • the axial part 15 of the inner shaft 12 which comprises the 1st expansion-contraction shaft 9 can provide male serration 22 over the full length.
  • FIG. 14 Second Example of Embodiment A second example of the embodiment of the present invention will be described using FIG. 14 to FIG.
  • the feature of this embodiment is that the connecting structure between the female joint 45a and the outer tube 13a, which is a pair of joints constituting the first telescopic shaft 9 of the intermediate shaft 5a, is devised.
  • the female joint 45a is a first shaft and a joint shaft
  • the outer tube 13a is a second shaft and a large diameter shaft.
  • the female joint 45a has a cylindrical portion 65 on one side in the axial direction, which corresponds to a first coupling portion.
  • a male serration 47a having a concavo-convex shape in the circumferential direction corresponding to an outer peripheral side concavo-convex portion from one side to the other side in the axial direction
  • the annular concave groove 57a and the auxiliary male serration 78 having a concavo-convex shape in the circumferential direction corresponding to the auxiliary outer circumferential side concavo-convex portion are arranged in this order in the axial direction.
  • the male serration 47 a is provided at one end of the outer peripheral surface of the cylindrical portion 65 in the axial direction which is the front side of the female joint 45 a in the insertion direction.
  • the annular recessed groove 57a is provided at an axially intermediate portion of the cylindrical portion 65 positioned on the other side in the axial direction with respect to the male serration 47a.
  • the auxiliary male serration 78 is provided on the other side in the axial direction which is the rear side in the insertion direction of the female joint 45a than the annular recessed groove 57a. For this reason, in the present embodiment, an annular recessed groove 57a that is recessed radially inward is provided between the male serration 47a and the auxiliary male serration 78.
  • the cylindrical portion 65 of the female joint 45a is inserted into the inside of the coupling cylindrical portion 24b of the outer tube 13a, and the male serration 47a and the second female serration 27 press fit and engage in serration.
  • the male serration 47 a and the second female serration 27 constitute a torque transmission portion 69 a.
  • the auxiliary male serration 78 and the second female serration 27 press fit and engage in serration to constitute an auxiliary torque transmission portion 79.
  • a plurality of convex embossed portions 62a formed in a portion aligned with the annular groove 57a of the female joint 45a in the axial direction in the inner peripheral surface of the coupling cylindrical portion 24b are disposed inside the annular groove 57a.
  • the retaining portion 70a is configured.
  • the embossed portions 62a are provided at equal intervals in the circumferential direction of the combined cylindrical portion 24b.
  • a plurality of circumferential positions on the outer peripheral surface of the coupling cylindrical portion 24b are pressed radially inward by the tip of the tool to semi-shear the portion.
  • substantially cylindrical concave portions 63a are formed on the outer peripheral surface of the coupling cylindrical portion 24b, and a plurality of circumferential positions of the inner peripheral surface of the coupling cylindrical portion 24b are projected radially inward, A convex embossed portion 62a is formed.
  • the welding bead portion 52a is welded and fixed between the outer peripheral surface of the female joint 45a and the end surface on the other side in the axial direction of the coupling cylindrical portion 24b over the entire circumference.
  • the welding bead portion 52a, the retaining portion 70a, and the torque transmission portion 69a are arranged in this order from the other side in the axial direction to the one side (from the rear side to the insertion direction of the cylindrical portion 65). They are arranged side by side in the axial direction.
  • the embossed portion A weld bead portion 52a is formed between an outer peripheral surface of the female joint 45a and an end surface on the other side in the axial direction of the coupling cylindrical portion 24b, which are axially separated from 62a.
  • a third example of the embodiment will be described with reference to FIG.
  • This example is a modification of the second example of the embodiment, and is a solid shape which is a small diameter shaft which is capable of transmitting torque to a large diameter shaft (not shown) and capable of axial relative displacement.
  • the joint structure between the solid shaft 80 and the female joint 45b is devised.
  • the solid shaft 80 is a first shaft
  • the female joint 45b is a second shaft.
  • the solid shaft 80 has an insertion shaft portion 81 corresponding to the first coupling portion on the other side in the axial direction.
  • a male serration 82 having a concavo-convex shape in the circumferential direction corresponding to the outer peripheral side concavo-convex portion, an annular concave groove 57b, and a first support portion 67a are provided.
  • the male serration 82 is provided at the other end of the outer peripheral surface of the insertion shaft 81, which is the front side of the insertion shaft 81 in the insertion direction.
  • the annular recessed groove 57 b is provided at an axially intermediate portion of the insertion shaft portion 81 located on one side in the axial direction of the male serration 82.
  • the first support portion 67a is provided on one side in the axial direction which is the rear side in the insertion direction of the insertion shaft portion 81 than the annular recessed groove 57b.
  • a radially inward recessed annular groove 57b is provided between the male serration 82 and the first bearing portion 67a.
  • the inner circumferential surface of the cylindrical portion 65a corresponding to the second coupling portion provided on one side of the female joint 45b in the axial direction has an uneven shape in the circumferential direction corresponding to the inner peripheral side uneven portion.
  • Female serration 83 is provided.
  • the male serration 82 and the female serration 83 are press-fitted and engaged in serration.
  • the male serration 82 and the female serration 83 constitute a torque transfer portion 69 b.
  • a plurality of convex embossed portions 62b formed in a portion aligned with the annular groove 57b of the solid shaft 80 in the axial direction in the inner peripheral surface of the cylindrical portion 65a are disposed inside the annular groove 57b.
  • the retaining portion 70b is configured.
  • a recess 63 b is provided in a portion of the outer peripheral surface of the cylindrical portion 65 a that is aligned with the embossed portion 62 b.
  • the welding bead portion 52b welds and fixes the outer peripheral surface of the solid shaft 80 and the end surface on one side in the axial direction of the cylindrical portion 65a along the entire circumference.
  • the weld bead portion 52b, the retaining portion 70b, and the torque transmission portion 69b are arranged in this order from one axial direction side to the other side (the rear side from the insertion direction of the cylindrical portion 65a to the front side). They are arranged side by side in the axial direction.
  • the torque transfer function can be secured by the torque transfer portion 69b even when a defect occurs in the weld bead portion 52b connecting the solid shaft 80 and the female joint 45b.
  • the separation between the solid shaft 80 and the female joint 45b can be prevented by the retaining portion 70b.
  • Other configurations and effects are the same as the first and second examples of the embodiment.
  • the number and shape of the embossed portions formed on the inner peripheral surface of the second coupling portion are not limited to the structures described in the respective examples of the embodiment, and the first shaft and the second shaft Changes can be made as long as a retention function of

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Abstract

溶接部に欠陥が生じた場合にも、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、シャフトの分離防止を図れる、トルク伝達用シャフトを構成する複数のシャフトの結合構造を実現する。互いに結合する雄ジョイント４６と雌軸３０とのうち、雄ジョイント４６の外周面には、円周方向に関する凹凸形状の外周側凹凸部５８と環状凹溝５７とを設け、雌軸３０の内周面には、円周方向に関する凹凸形状の内周側凹凸部４１を設け、外周側凹凸部５８と内周側凹凸部４１とを凹凸係合させる。かつ、雄ジョイント４６の外周面と雌軸３０の軸方向一方側の端部とを溶接固定し、さらに、雌軸３０の内周面に形成したエンボス部６２を環状凹溝５７の内側に配置する。

Description

シャフトの結合構造および伸縮シャフト
　本発明は、自動車用のステアリング装置などに組み込まれるトルク伝達用シャフトを構成する、シャフトの結合構造、および、かかるトルク伝達用シャフトを含み、定常状態において、および／または、軸方向に所定値以上の大きさの衝撃荷重が加わった場合に、全長を伸縮可能に構成された、伸縮シャフトに関する。
　図１８は、特開２０１７－２５９６４号公報に記載された自動車用のステアリング装置を示している。ステアリング装置は、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ステアリングコラム３と、１対の自在継手４ａ、４ｂと、中間シャフト５と、ステアリングギヤユニット６と、１対のタイロッド７とを備えている。
　ステアリングホイール１は、ステアリングコラム３の内側に回転自在に支持されたステアリングシャフト２の後端部に取り付けられている。ステアリングシャフト２の前端部は、１対の自在継手４ａ、４ｂおよび中間シャフト５を介して、ステアリングギヤユニット６の入力軸８に接続されている。そして、入力軸８の回転を図示しないラックの直線運動に変換することで、１対のタイロッド７を押し引きし、操舵輪にステアリングホイール１の操作量に応じた舵角を付与する。なお、前後方向とは、ステアリング装置が組み付けられる車体の前後方向をいう。
　ところで、自動車用のステアリング装置の分野では、中間シャフトなどのトルク伝達に用いるトルク伝達用シャフトを、複数のシャフトを連結して構成する場合がある。この場合、隣接配置される１対のシャフトを溶接により結合し、これら１対のシャフトの間で、トルク伝達を行えるようにすることが行われている。
　また、特開２０１７－２５９６４号公報に記載された自動車用のステアリング装置では、中間シャフトを、１対のシャフトにより、自動車に衝突事故が発生していない定常状態において、および／または、自動車に衝突事故が発生し、中間シャフトに軸方向に所定値以上の大きさの荷重が加わった場合に、全長を収縮可能に組み合わせた伸縮シャフトにより構成することが開示されている。
特開２０１７－２５９６４号公報
　近年、トルク伝達用シャフトに対する信頼性の要求が高度化している。そして、複数のシャフトを連結して構成されるトルク伝達用シャフトにあっては、１対のシャフトを結合する溶接部に、ひび割れやはがれなどの欠陥が生じた場合にも、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、１対のシャフトが分離しないことが求められている。
　本発明は、上述のような事情に鑑みて、溶接部に欠陥が生じた場合にも、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、トルク伝達用シャフトを構成する複数のシャフトの分離防止を図れる、トルク伝達用シャフトにおけるシャフトの結合構造、および、かかるトルク伝達用シャフトを含み、全長を収縮可能に構成された、伸縮シャフトを実現することを発明の目的としている。
　本発明のシャフトの結合構造は、第一シャフトと、第二シャフトと、溶接ビード部とを備える。
　前記第一シャフトは、第一結合部を有している。前記第一結合部は、中空筒状に構成されていても良いし、中実状に構成されていても良い。
　前記第二シャフトは、その内側に前記第一結合部が挿入された円筒状の第二結合部を有している。
　前記溶接ビード部は、前記第二結合部の軸方向端部と前記第一シャフトの外周面のうち前記第二結合部から露出した部分とを溶接固定している。
　前記第一結合部は、外周面に、前記第一結合部の挿入方向前方側の端部に配置された円周方向に関する凹凸形状の外周側凹凸部と、前記外周側凹凸部よりも前記第一結合部の挿入方向後方側に配置された環状凹溝と、を有している。
　前記第二結合部は、内周面に、前記外周側凹凸部と凹凸係合してトルク伝達部を構成する円周方向に関する凹凸形状の内周側凹凸部と、前記環状凹溝の内側に配置されて抜け止め部を構成する凸状のエンボス部と、をそれぞれ有しており、かつ、外周面のうち前記エンボス部と整合する部分に凹み部を有している。
　前記溶接ビード部と、前記抜け止め部と、前記トルク伝達部とは、この順番で前記第一シャフトの軸方向に並んで配置されている。
　前記外周側凹凸部は、前記内周側凹凸部に圧入（軽圧入）することができる。
　本発明では、前記エンボス部を、前記第二結合部の円周方向に関して複数個所に配置することができる。
　この場合には、前記エンボス部を、前記第二結合部の円周方向に関して等間隔に２個所または４個所に配置することができる。
　あるいは、前記エンボス部を、前記第二結合部の円周方向１個所に配置することもできる。
　前記環状凹溝の底面と前記エンボス部の先端面との間には、前記第一シャフトの径方向に関する隙間を存在させることができる。
　前記環状凹溝の互いに対向する内側面と前記エンボス部との間には、前記第一シャフトの軸方向に関する隙間を存在させることができる。
　前記第一結合部は、前記環状凹溝よりも前記第一結合部の挿入方向後方側に、円筒面状の第一支承部をさらに有することができる。
　この場合には、前記第一結合部は、前記環状凹溝と前記外周側凹凸部との間に、円筒面状の第二支承部をさらに有することができる。
　あるいは、前記第一結合部は、前記環状凹溝よりも前記第一結合部の挿入方向後方側に、前記内周側凹凸部と凹凸係合する円周方向に関する凹凸形状の補助外周側凹凸部をさらに有することができる。
　本発明の伸縮シャフトの第１態様は、大径シャフトと、該大径シャフトに対しトルク伝達を可能にかつ軸方向の相対変位を可能に内嵌された小径シャフトと、前記大径シャフトの軸方向端部に結合されたジョイントシャフトとを備える。
　前記大径シャフトと前記ジョイントシャフトとは、本発明のシャフトの結合構造により結合されており、前記大径シャフトは前記第二シャフトであり、前記ジョイントシャフトは前記第一シャフトである。
　本発明の伸縮シャフトの第１態様では、前記大径シャフトに外嵌されたダストカバーをさらに備えることができる。
　前記大径シャフトのうちで、前記ジョイントシャフトが結合された側の軸方向端部から前記ダストカバーが外嵌された部分までの外径は、軸方向にわたり一定にすることができる。
　本発明の伸縮シャフトの第２態様は、大径シャフトと、該大径シャフトに対しトルク伝達を可能にかつ軸方向の相対変位を可能に内嵌された小径シャフトと、前記小径シャフトの軸方向端部に結合されたジョイントシャフトとを備える。
　前記小径シャフトと前記ジョイントシャフトとは、本発明のシャフトの結合構造により結合されており、前記小径シャフトは前記第一シャフトであり、前記ジョイントシャフトは前記第二シャフトである。
　本発明の伸縮シャフトの第１態様および第２態様のいずれの場合にも、前記伸縮シャフトを、自動車用のステアリング装置の中間シャフトを構成するものとすることができる。
　この場合に、自動車に衝突事故が発生していない定常状態において、全長を伸縮可能に構成することもできるし、自動車に衝突事故が発生し、前記伸縮シャフトに軸方向に所定値以上の大きさの荷重が加わった場合にのみ、全長を収縮可能に構成することもできる。
　本発明のシャフトの結合構造および伸縮シャフトによれば、溶接部に欠陥が生じた場合にも、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、トルク伝達用シャフトを構成する複数のシャフトの分離防止を図れる。
図１は、実施の形態の第１例に係るシャフトの結合構造を適用した、ステアリング装置の１例を示す模式図である。 図２は、実施の形態の第１例に関して、図１に示したステアリング装置から中間シャフトを取り出して示す断面図である。 図３は、実施の形態の第１例に関して、図２に示した中間シャフトをジョイント部材の位置で分離し、第一伸縮シャフトを取り出して示す断面図である。 図４は、実施の形態の第１例に関して、図２に示した中間シャフトをジョイント部材の位置で分離し、第二伸縮シャフトを取り出して示す断面図である。 図５は、実施の形態の第１例を示す、図４のＡ部拡大図である。 図６は、実施の形態の第１例を示す、図５の部分拡大図である。 図７は、実施の形態の第１例を示す、図５のＤ－Ｄ断面図である。 図８は、実施の形態の第１例を示す、図５のＥ－Ｅ断面図である。 図９は、実施の形態の第１例に関して、第二シャフトに相当する雌軸を取り出して示す端部断面図である。 図１０は、実施の形態の第１例を示す、図４のＢ部に相当する部分の部分透視図である。 図１１は、実施の形態の第１例を示す、図４のＢ部に相当する部分の部分透視斜視図である。 図１２は、実施の形態の第１例に関して、第一シャフトに相当する雄ジョイントを取り出して示す側面図である。 図１３は、実施の形態の第１例に関して、第一シャフトに相当する雄ジョイントを取り出して示す斜視図である。 図１４は、実施の形態の第２例を示す、図３のＣ部に相当する部分の拡大図である。 図１５は、実施の形態の第２例に関して、第二シャフトに相当するアウタチューブを取り出して示す斜視図である。 図１６は、実施の形態の第２例に関して、第一シャフトに相当する雌ジョイントを取り出して示す側面図である。 図１７は、実施の形態の第３例を示す、図１４に相当する図である。 図１８は、従来から知られているステアリング装置を示す部分断面側面図である。
［実施の形態の第１例］
　実施の形態の第１例について、図１～図１３を用いて説明する。本例では、ステアリング装置を構成する複数のトルク伝達用シャフトのうち、中間シャフト５ａの構造を工夫している。具体的には、中間シャフト５ａを構成する第一伸縮シャフト９および第二伸縮シャフト１０のうち、車両の後方側に配置された第二伸縮シャフト１０を構成する、雄ジョイント４６と雌軸３０との結合構造を工夫している。以下、ステアリング装置および中間シャフト５ａの全体構造を説明するとともに、本例の特徴部分を説明する。
［ステアリング装置の概要］
　自動車用のステアリング装置は、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ステアリングコラム３と、１対の自在継手４ｃ、４ｄと、中間シャフト５ａと、ステアリングギヤユニット６と、１対のタイロッド７とを備えている。
　ステアリングシャフト２は、車体に支持されたステアリングコラム３の内側に回転自在に支持されている。ステアリングシャフト２の後端部には、運転者が操作するステアリングホイール１が取り付けられており、ステアリングシャフト２の前端部は、１対の自在継手４ｃ、４ｄおよび中間シャフト５ａを介して、ステアリングギヤユニット６の入力軸８に接続されている。このため、運転者がステアリングホイール１を回転させると、該ステアリングホイール１の回転が、ステアリングギヤユニット６の入力軸８に伝達される。入力軸８の回転は、該入力軸８と噛合したラックの直線運動に変換され、１対のタイロッド７を押し引きする。この結果、操舵輪にステアリングホイール１の操作量に応じた舵角が付与される。
［中間シャフトの構成］
　中間シャフト５ａは、トルクを伝達するトルク伝達用シャフトであり、図２に示すように、それぞれが軸方向に伸縮可能な第一伸縮シャフト９および第二伸縮シャフト１０を、ジョイント部材１１により、トルク伝達可能に直列に連結することにより構成されている。ステアリング装置が組み付けられる車体の前後方向に関して、第一伸縮シャフト９が前側に、第二伸縮シャフト１０が後側に配置される。また、本明細書の説明において、便宜的に、第一伸縮シャフト９が配置される側を、中間シャフト５ａに関する軸方向一方側と、第二伸縮シャフト１０が配置される側を、中間シャフト５ａに関する軸方向他方側とする。
　第一伸縮シャフト９は、軸方向に所定値以上の大きさの衝撃荷重が加わった場合にのみ、全長を収縮可能に構成されているのに対し、第二伸縮シャフト１０は、衝突事故の発生していない定常状態において、全長を伸縮可能に構成されている。このため、中間シャフト５ａは、定常状態では、第二伸縮シャフト１０のみが伸縮することで、その全長を変化させるが、衝突事故発生時には、第一伸縮シャフト９および第二伸縮シャフト１０のそれぞれが収縮することで、その全長を縮める。なお、本例の中間シャフト５ａは、大型車に使用されるもので、一般的な普通乗用車に使用されるものに比べて軸方向寸法が長くなっている。
［第一伸縮シャフトの構成］
　第一伸縮シャフト９は、図３に示すように、インナシャフト１２とアウタチューブ１３と、雌ジョイント４５とを備えている。これらインナシャフト１２とアウタチューブ１３とは、トルク伝達可能に、かつ、一次衝突時にのみ、軸方向に関する相対変位が可能になるように結合されている。換言すれば、インナシャフト１２とアウタチューブ１３とは、定常状態においては、軸方向に関する相対変位が不能になるように結合されている。
　インナシャフト１２は、金属製で、軸方向一方側のヨーク部１４と、軸方向他方側の軸部１５とを有している。本例では、ヨーク部１４と軸部１５とを、一体に設けている。つまり、ヨーク部１４と軸部１５とは、嵌合や溶接などによって連結されているのではなく、素材を鍛造加工などにより塑性変形させることで、一体的に造られている。
　ヨーク部１４は、ステアリングギヤユニット６の入力軸８に接続される別のヨーク１６と図示しない十字軸とにより、自在継手４ｄを構成するもので、基部１７と、１対の腕部１８とを有している。基部１７は、その軸方向他方側の径方向中央部が、軸部１５の軸方向一方側部に連続している。基部１７の軸方向他方側の側面の径方向外側部は、軸部１５の中心軸に直交する仮想平面上に存在する円輪面１９となっている。
　１対の腕部１８は、略平板状に構成されており、基部１７の直径方向反対側の２個所位置から軸方向一方側に伸長している。また、腕部１８の先端部には、互いに同軸上に、前記十字軸を構成する軸部を回転自在に支持するための円孔２０が設けられている。
　軸部１５は、略円柱状で、ほぼ全長にわたり中実状に構成されている。軸部１５の軸方向他方側には、軸部１５の軸方向他方側の端面にのみ開口した中空部２１が設けられている。軸部１５の軸方向他方側半部の外周面には、雄セレーション２２が設けられている。これに対し、軸部１５の軸方向一方側の端部の外周面には、断面形状が凹円弧形の凹曲面２３が設けられている。凹曲面２３は、いわゆる隅Ｒ部と呼ばれるもので、単一の曲率半径ｒを有しており、ヨーク部１４を構成する基部１７の軸方向他方側の側面である円輪面１９に滑らかに連続している。
　アウタチューブ１３は、金属製で、中空円管状に構成されている。アウタチューブ１３の軸方向両側部には、１対の結合筒部２４ａ、２４ｂが設けられており、アウタチューブ１３の軸方向中間部には、蛇腹状のベローズ部２５が設けられている。
　１対の結合筒部２４ａ、２４ｂのうち、軸方向一方側の結合筒部２４ａの内周面には、第一雌セレーション２６が設けられており、軸方向他方側の結合筒部２４ｂの内周面には、第二雌セレーション２７が設けられている。
　ベローズ部２５は、オフセット衝突時に折れ曲がるように塑性変形することで、衝突に伴う衝撃荷重を吸収する部分であり、衝突事故が発生する以前の定常時に、運転者がステアリングホイール１を操作することに基づいて加わる程度の捩り方向の荷重によっては変形しない程度の捩り強度を有している。ベローズ部２５は、大径部である山部と、小径部である谷部とを、軸方向に関して交互に複数配置することで構成されている。また、本例では、山部の頂部と谷部の底部とを、それぞれ断面円弧形としている。
　インナシャフト１２とアウタチューブ１３とを、トルク伝達可能に、かつ、一次衝突時における軸方向の相対変位を可能に結合するために、インナシャフト１２の雄セレーション２２とアウタチューブ１３の第一雌セレーション２６とを、セレーション係合させるとともに、インナシャフト１２とアウタチューブ１３との嵌合部を、いわゆる楕円嵌合としている。すなわち、インナシャフト１２を構成する軸部１５の軸方向他方側の端部、および、アウタチューブ１３を構成する結合筒部２４ａの軸方向一方側の端部に、断面形状が楕円形の塑性変形部２８ａ、２８ｂをそれぞれ形成している。なお、図３には、塑性変形部２８ａ、２８ｂの形成範囲にそれぞれ波線を付している。
　上述のような構成により、インナシャフト１２を構成する軸部１５の軸方向他方側部と、アウタチューブ１３を構成する結合筒部２４ａとを、トルク伝達可能に、かつ、軸方向に大きな衝撃荷重が加わる一次衝突時にのみ、軸方向に関する相対変位が可能となるように結合している。また、塑性変形部２８ａ、２８ｂは、インナシャフト１２とアウタチューブ１３とが軸方向に相対変位する際の抵抗になるため、インナシャフト１２とアウタチューブ１３とが軸方向に相対変位し、第一伸縮シャフト９が収縮する際に、衝突によるエネルギを吸収する。
　上述したような塑性変形部２８ａ、２８ｂは、たとえば次のようにして形成する。
　先ず、軸部１５の軸方向他方側部を、アウタチューブ１３の軸方向一方側部に僅かに挿入する。すなわち、結合筒部２４ａの軸方向一方側部と、軸部１５の軸方向他方側部とを係合する。次いで、結合筒部２４ａの軸方向一方側部を工具により径方向外側から押し潰し、結合筒部２４ａの軸方向一方側部の内周面および軸部１５の軸方向他方側部の外周面を、断面楕円形状に塑性変形させて、当該部分に塑性変形部２８ａ、２８ｂを形成する。その後、インナシャフト１２とアウタチューブ１３とを、第一伸縮シャフト９の全長を縮めるように軸方向に相対変位させて、第一伸縮シャフト９の全長を定常時での所定の軸方向長さとする。これにより、インナシャフト１２の塑性変形部２８ａとアウタチューブ１３の塑性変形部２８ｂとを、軸方向に離隔して配置する。
［第二伸縮シャフトの構成］
　第二伸縮シャフト１０は、図４に示すように、小径シャフトである雄軸２９と、大径シャフトである雌軸３０と、複数個のボール３１と、複数本のローラ３２と、複数枚の板ばね３３と、ジョイントシャフトである雄ジョイント４６と、ダストカバー６６とを備えている。本例では、このような第二伸縮シャフト１０を構成する雌軸３０と雄ジョイント４６との結合部に、本発明を適用している。
　雄軸２９は、全長にわたり中実状に構成されており、軸方向一方側部の外周面に、それぞれが軸方向に伸長した第一雄側軸方向溝３４と第二雄側軸方向溝３５とを円周方向に関して交互に有している。第一雄側軸方向溝３４は、断面形状が略等脚台形状で、開口部の円周方向幅が底部の円周方向幅よりも広くなっている。これに対し、第二雄側軸方向溝３５は、断面凹円弧形状である。また、雄軸２９の軸方向一方側の端部外周面には、円輪状のストッパ３６が固定されている。これにより、第一雄側軸方向溝３４内に配置されるボール３１および第二雄側軸方向溝３５内に配置されるローラ３２が、これら第一雄側軸方向溝３４および第二雄側軸方向溝３５から軸方向一方側に抜け出すことを防止している。また、雄軸２９の軸方向他方側の端部には、雄軸２９とは別体のヨーク３７が溶接により固定されている。該ヨーク３７は、ステアリングシャフト２の前端部に接続される別のヨーク３８および十字軸とともに、自在継手４ｃを構成する。
　雌軸３０は、第二シャフトに相当するもので、全体が中空円管状に構成されている。図７に示すように、雌軸３０は、内周面に、それぞれが軸方向に伸長した第一雌側軸方向溝３９と第二雌側軸方向溝４０とを円周方向に関して交互に有している。これら第一雌側軸方向溝３９および第二雌側軸方向溝４０は、それぞれ断面凹円弧形状である。
　雌軸３０は、軸方向一方側部に、その内側に雄ジョイント４６の一部が挿入される、第二結合部に相当する円筒状の固定筒部４４が設けられている。固定筒部４４の内周面のうち、第一雌側軸方向溝３９および第二雌側軸方向溝４０の軸方向一方側に隣接した部分には、円周方向に関する凹凸形状の内周側凹凸部４１を有している。図８に示すように、内周側凹凸部４１は、それぞれが軸方向に長い断面凹円弧形状の複数の凹溝４２を、固定筒部４４の円筒面状の内周面に、円周方向に関して等間隔に形成することにより構成されている。凹溝４２のそれぞれの軸方向他方側部は、第一雌側軸方向溝３９および第二雌側軸方向溝４０の軸方向一方側部に連続している。凹溝４２の断面形状と、第一雌側軸方向溝３９および第二雌側軸方向溝４０の断面形状とは、互いに同じである。また、図９に示すように、雌軸３０の軸方向一方側部の内周面のうち、内周側凹凸部４１の軸方向一方側には、軸方向一方側に向かうほど内径が大きくなったテーパ状の突き当て面４３を有している。突き当て面４３の円周方向に関して等間隔複数個所には、凹溝４２が開口している。さらに、雌軸３０の軸方向一方側の端部内周面には、内径が軸方向にわたり一定であり、その軸方向他方側部が突き当て面４３の大径側部に連続した、円筒面状の大径部６４を有している。
　雄軸２９を雌軸３０の内側に挿入する際には、第一雄側軸方向溝３４と第一雌側軸方向溝３９との円周方向の位相を一致させ、かつ、第二雄側軸方向溝３５と第二雌側軸方向溝４０の円周方向の位相を一致させる。そして、第一雄側軸方向溝３４と第一雌側軸方向溝３９との間に、複数個のボール３１を配置する。さらに、第一雄側軸方向溝３４と複数個のボール３１との間には板ばね３３を配置し、これら複数個のボール３１に予圧を付与する。また、第二雄側軸方向溝３５と第二雌側軸方向溝４０との間に、それぞれ１本ずつローラ３２を配置する。
　上述のような第二伸縮シャフト１０は、雄軸２９と雌軸３０とが、トルク伝達可能に、かつ、定常状態において全長を伸縮可能に組み合わされている。特に第二伸縮シャフト１０は、低トルク伝達時には、複数個のボール３１と板ばね３３とが、雄軸２９と雌軸３０との間でトルクを伝達し、伝達するトルクが増加すると、増加した分のトルクを、複数本のローラ３２が伝達する。また、雄軸２９と雌軸３０とが軸方向に相対変位する際には、複数個のボール３１は、第一雄側軸方向溝３４と第一雌側軸方向溝３９との間で転動し、複数本のローラ３２は、第二雄側軸方向溝３５と第二雌側軸方向溝４０との間で滑り摺動する。また、本例では、板ばね３３の弾力により、複数個のボール３１が第一雌側軸方向溝３９の内面に押し付けられているため、雄軸２９と雌軸３０とががたつくことが防止される。
［ジョイント部材の構成］
　本例では、上述のような第一伸縮シャフト９と第二伸縮シャフト１０とを、ジョイント部材１１により、トルク伝達可能に互いに同軸に結合している。ジョイント部材１１は、雌ジョイント４５と雄ジョイント４６とを有している。雌ジョイント４５は、第一伸縮シャフト９を構成するアウタチューブ１３の結合筒部２４ｂに固定されており、雄ジョイント４６は、第二伸縮シャフト１０を構成する雌軸３０に固定されている。
　雌ジョイント４５は、全体が略円筒状に構成されている。図３に示すように、雌ジョイント４５の軸方向一方側部の外周面には、雄セレーション４７が設けられており、雌ジョイント４５の軸方向他方側部の内周面には、雌セレーション４８が設けられている。また、雌ジョイント４５の軸方向他方側の半部には、軸方向に伸長したスリット４９が設けられており、該スリット４９の円周方向両側には、径方向外方に伸長した１対の鍔部５０が設けられている。また、１対の鍔部５０には、互いに同軸上に、ねじ孔５１が設けられている。
　雌ジョイント４５の軸方向一方側の外周面に設けられた雄セレーション４７は、アウタチューブ１３の結合筒部２４ｂの内周面に設けられた第二雌セレーション２７に、圧入（軽圧入）するとともにセレーション係合している。また、雌ジョイント４５の外周面と結合筒部２４ｂの軸方向他方側の端面との間を、溶接ビード部５２により全周にわたり溶接固定している。これにより、雌ジョイント４５とアウタチューブ１３とをトルク伝達可能に結合している。
　雄ジョイント４６は、第一シャフトに相当するもので、図１２および図１３に示すように、軸方向一方側のジョイント軸部５３と、軸方向他方側の第一結合部に相当するジョイント筒部５４とを有している。ジョイント軸部５３の外周面には、全周にわたり雄セレーション５５が設けられているとともに、円周方向の一部に、ジョイント軸部５３の中心軸に対し直角方向に切り欠き５６が設けられている。なお、本例では、ジョイント筒部５４の挿入方向前方側は、軸方向他方側に相当し、ジョイント筒部５４の挿入方向後方側は、軸方向一方側に相当する。
　ジョイント筒部５４は、全体が略円筒状に構成されている。ジョイント筒部５４は、軸方向他方側の端部外周面に、円周方向に関する凹凸形状の外周側凹凸部５８を有している。外周側凹凸部５８は、それぞれが軸方向に長い断面半円柱状の複数の突条５９を、ジョイント筒部５４の軸方向他方側の端部の円筒面状の外周面に、円周方向に関して等間隔に形成することにより構成されている。また、ジョイント筒部５４は、外周側凹凸部５８よりも挿入方向後方側である軸方向一方側に位置する軸方向中間部の外周面に、径方向内方に凹んだ環状凹溝５７を全周にわたり有している。また、ジョイント筒部５４は、環状凹溝５７よりも挿入方向後方側である軸方向一方側に、円筒面状の第一支承部６７を有しており、かつ、環状凹溝５７と外周側凹凸部５８との間に、円筒面状の第二支承部６８を有している。また、ジョイント筒部５４の外周面のうち、円周方向に隣り合う突条５９の軸方向一方側の端部同士の間には、軸方向一方側に向かうほど径方向外方に向かう方向に傾斜した傾斜面６０を有している。
　図２に示すように、雄ジョイント４６のジョイント軸部５３を、雌ジョイント４５の軸方向他方側部の内側に挿入し、雄セレーション５５と雌セレーション４８とを、セレーション係合させている。これにより、雌ジョイント４５と雄ジョイント４６とをトルク伝達可能に結合している。また、雌ジョイント４５を構成する１対の鍔部５０のねじ孔５１に、図示しないボルトを螺合させている。そして、前記ボルトの中間部を切り欠き５６の内側に配置して、ジョイント軸部５３が雌ジョイント４５から軸方向他方側に抜け出ることを防止している。
　本例では、図５および図６に示すように、雄ジョイント４６のジョイント筒部５４を、該ジョイント筒部５４の外周面に設けられた傾斜面６０が、雌軸３０の内周面に設けられた突き当て面４３に当接するまで、雌軸３０の固定筒部４４の内側に挿入する。これにより、雌軸３０に対する雄ジョイント４６の軸方向に関する位置決めを図るとともに、雄ジョイント４６の外周側凹凸部５８を構成する複数の突条５９を、雌軸３０の内周側凹凸部４１を構成する複数の凹溝４２の内側にそれぞれ配置して、内周側凹凸部４１と外周側凹凸部５８とを、圧入（軽圧入）するとともに凹凸係合する。そして、内周側凹凸部４１と外周側凹凸部５８とにより、トルク伝達部６９を構成する。なお、外周側凹凸部５８を構成する突条５９の外周面、または、内周側凹凸部４１を構成する凹溝４２の内周面に、図示しない微小突起を形成し、該微小突起を、内周側凹凸部４１と外周側凹凸部５８とを凹凸係合させた際に塑性変形させることで、外周側凹凸部５８の外面と内周側凹凸部４１の内面との間の隙間をなくすこともできる。
　雌軸３０の固定筒部４４には、図５、図６、図１０および図１１に示すように、内周面に、複数の凸状のエンボス部６２が設けられており、外周面のうちエンボス部６２と整合する複数個所に、凹み部６３が設けられている。エンボス部６２は、固定筒部４４の軸方向一方側部の内周面である大径部６４のうち、軸方向に関して雄ジョイント４６の環状凹溝５７と整合する部分に形成されており、環状凹溝５７の内側に配置されている。そして、エンボス部６２と環状凹溝５７とにより、抜け止め部７０を構成している。エンボス部６２は、略円柱形状を有しており、固定筒部４４の円周方向に関して等間隔に設けられている。図示の例では、エンボス部６２を、円周方向に関する位相を９０度ずつずらして４個所に設けているが、円周方向に関する位相を１８０度ずらして、固定筒部４４の径方向反対側の２個所にのみ設けることもできる。この場合にも、雄ジョイント４６が雌軸３０から軸方向に抜け出ることを十分に防止できる。また、図６に示したように、環状凹溝５７の底面７１とエンボス部６２の先端面７２との間には、径方向隙間が存在しており、環状凹溝５７の互いに対向する内側面７３とエンボス部６２との間には、軸方向隙間が存在している。
　本例では、固定筒部４４の内周面に、次のようにしてエンボス部６２を形成する。すなわち、円柱形状を有する工具（ピン）の先端部によって、固定筒部４４の外周面の円周方向複数個所を径方向内方に向けて押圧し、当該部分を半せん断（半抜き）する。これにより、固定筒部４４の外周面にそれぞれ、略円柱状の凹み部６３を形成し、かつ、固定筒部４４の内周面の円周方向複数個所を径方向内方に突出させて、凸状のエンボス部６２を形成する。要するに、固定筒部４４に対してエンボス加工を施すことで、固定筒部４４の外周面に凹み部６３を形成し、凹み部６３の形成により押し出された材料を固定筒部４４の内周面から径方向内方に突出させて、エンボス部６２を形成する。エンボス部６２を形成する際には、固定筒部４４の径方向反対側に１対の工具を配置し、１対の工具の先端部を互いに近づけるように移動させることで、２つのエンボス部６２（凹み部６３）を同時に形成することもできる。凹み部６３は、固定筒部４４の板厚よりも小さい深さ寸法を有し、かつ、工具の先端部の外面形状に合致した内面形状を有する。また、エンボス部６２は、凹み部６３の深さ寸法とほぼ同じ高さ寸法を有する。
　本例では、上述のように、小径の工具（ピン）を用いたエンボス加工により、固定筒部４４の内周面に凸状のエンボス部６２を形成するため、固定筒部４４の外周面の真円度が低下することを防止できるとともに、エンボス部６２を形成するのに必要なプレス荷重を低く抑えることができる。また、エンボス加工を行う際に、雌軸３０と雄ジョイント４６との間には、後述する溶接ビード部６１はいまだ形成していないが、内周側凹凸部４１と外周側凹凸部５８とを圧入しているため、雌軸３０と雄ジョイント４６との同軸度を確保できるとともに、雌軸３０と雄ジョイント４６とががたつくことも防止できる。さらに、エンボス部６２を形成する際に、工具から固定筒部４４に加わる力を、第一支承部６７および第二支承部６８により支承できるため、この面からも、固定筒部４４の外周面の真円度が低下することを防止できる。さらに、環状凹溝５７の底面７１とエンボス部６２の先端面７２との間に径方向隙間を存在させるとともに、環状凹溝５７の互いに対向する内側面７３とエンボス部６２との間に軸方向隙間を存在させているため、エンボス部６２を形成することに起因して、固定筒部４４の外周面の真円度が低下することを防止できる。
　図５、図６、図１０および図１１に示すように、ジョイント筒部５４の外周面のうち雌軸３０から露出した部分と、雌軸３０の軸方向一方側の端面との間を、溶接ビード部６１により全周にわたり溶接固定している。溶接ビード部６１は、たとえば略四分の一円形状、略三角形状または略四角形状などの断面形状を有しており、固定筒部４４の外径と同じかまたは固定筒部４４の外径よりも小さい外径を有している。このような溶接ビード部６１と、抜け止め部７０と、トルク伝達部６９とは、軸方向一方側から他方側（ジョイント筒部５４の挿入方向後方側から前方側）に、この順番で軸方向に並んで配置される。
　なお、本例では、ジョイント筒部５４を固定筒部４４の内側に挿入し、固定筒部４４の内周面の円周方向複数個所にエンボス部６２を形成した後、該エンボス部６２から軸方向に離隔した、ジョイント筒部５４の外周面と雌軸３０の軸方向一方側の端面との間に、溶接ビード部６１を形成している。これにより、溶接ビード部６１を形成する際の溶接熱の影響が、エンボス部６２にまで伝わることを防止している。具体的には、溶接ビード部６１と環状凹溝５７の内側に配置されたエンボス部６２とは、ジョイント筒部５４の外周面に設けられた第一支承部６７の軸方向寸法分だけ離隔しているため、溶接熱が、エンボス部６２にまで伝わることを有効に防止できる。また、溶接ビード部６１は、トルク伝達部６９からも軸方向に離隔しているため、溶接ビード部６１を形成する際の溶接熱が、トルク伝達部６９にまで伝わることも防止できる。さらに、内周側凹凸部４１と外周側凹凸部５８とを圧入しているため、溶接ビード部６１を形成する際に、雌軸３０と雄ジョイント４６との同軸度を確保できるとともに、雌軸３０と雄ジョイント４６とががたつくことも防止できる。
　上述のような中間シャフト５ａは、車体のダッシュパネルに設けられた図示しない通孔を挿通するように配置される。本例では、走行中の振動などに伴って、第二伸縮シャフト１０を伸縮させるため、第二伸縮シャフト１０とダッシュパネルの通孔との間には所定の隙間を設ける必要がある。一方、塵や埃などの異物を含む外気が車室内に侵入したり、エンジンルーム内で生じる機械音などが車室内に漏れたりすることを防止するために、第二伸縮シャフト１０とダッシュパネルの通孔との間の隙間は塞ぐ必要がある。そこで、図２および図４に示すように、第二伸縮シャフト１０を構成する雌軸３０に、ダストカバー６６を外嵌している。これにより、ダッシュパネルの通孔に固定した筒状部材７４の内周面と、雌軸３０の外周面との間の隙間を塞いでいる。
　ダストカバー６６は、ブッシュ部７５と、ベローズ部７６と、１対のシール部７７ａ、７７ｂとを備えている。ブッシュ部７５は、滑り軸受として機能する部分であり、たとえば合成樹脂製で、雌軸３０に対して相対回転を可能にかつ軸方向の相対移動を可能に外嵌されている。ベローズ部７６は、たとえば合成ゴム製で、略Ｕ字形の断面形状を有しており、可撓性を有している。このようなベローズ部７６は、内周縁をブッシュ部７５の外周面に対して固定し、外周縁を筒状部材７４に対して固定している。シール部７７ａは、ブッシュ部７５の軸方向他方側の端部に固定されており、車室内からブッシュ部７５の内側に異物が侵入することを防止するとともに、ブッシュ部７５の内側から車室内にグリースが漏洩することを防止する。これに対し、シール部７７ｂは、ブッシュ部７５の軸方向一方側の端部に固定されており、エンジンルームからブッシュ部７５の内側に異物が侵入することを防止するとともに、ブッシュ部７５の内側からエンジンルームへとグリースが漏洩することを防止する。また、シール部７７ａ、７７ｂは、エンジンルーム内で生じる機械音が車室内に漏れることを抑制する。
　本例では、上述のようなダストカバー６６を、雌軸３０に対して、該雌軸３０の軸方向一方側の端部に雄ジョイント４６を固定した状態で外嵌する。このため、ダストカバー６６の取付作業の作業性を確保するために、雌軸３０の軸方向一方側の端部からダストカバー６６が外嵌された部分までの外径を、ブッシュ部７５の内径よりも小さく、かつ、軸方向にわたり一定としている。また、溶接ビード部６１の外径を、ブッシュ部７５の内径よりも小さくしている。なお、雌軸３０の軸方向一方側の端部からダストカバー６６が外嵌された部分までの外径は、シール部７７ａ、７７ｂの内径よりもわずかに大きい。このため、シール部７７ａ、７７ｂと雌軸３０の外周面との間には締め代を有している。
　以上のような本例の中間シャフト５ａは、定常状態では、第二伸縮シャフト１０を構成する雄軸２９と雌軸３０とが軸方向に相対変位することで伸縮する。これにより、走行時にタイヤから入力される振動が、ステアリングホイール１にまで伝わることを防止する。
　車体の前面全体で他の自動車などに衝突する、いわゆるフルラップ衝突が発生した場合には、第一伸縮シャフト９および第二伸縮シャフト１０が、それぞれ収縮する。これにより、中間シャフト５ａは、衝撃荷重を吸収しつつ全長を縮める。これにより、ステアリングホイール１が運転者側に突き上げられることを防止する。
　これに対し、車体の前面のうちの一部が幅方向に偏って他の自動車などに衝突する、いわゆるオフセット衝突が発生した場合には、エンジンルームが変形して、中間シャフト５ａが軸方向に収縮できない場合がある。この場合には、衝突に伴う衝撃荷重に基づいて、アウタチューブ１３がベローズ部２５にて折れ曲がる。これにより、衝撃荷重を吸収するとともに、折れ曲がった中間シャフト５ａが周辺部品の間に存在する隙間に収納され、後方に変位することを防止する。したがって、オフセット衝突の場合においても、ステアリングホイール１が運転者側に突き上げられることを防止できる。なお、オフセット衝突が発生した際に、中間シャフト５ａの全長が収縮するか否かは、衝撃荷重の加わり方やエンジンルームの変形態様などに依存する。
　以上のような構成を有する本例では、トルク伝達用シャフトである中間シャフト５ａを構成する１対のシャフトである、雄ジョイント４６と雌軸３０との結合部に関して、これら雄ジョイント４６と雌軸３０とを結合する溶接ビード部６１に欠陥が生じた場合にも、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、雄ジョイント４６と雌軸３０との分離防止を図れる。
　すなわち、溶接ビード部６１に欠陥が生じた場合にも、雄ジョイント４６の外周側凹凸部５８と雌軸３０の内周側凹凸部４１とを凹凸係合させてなるトルク伝達部６９により、雄ジョイント４６と雌軸３０との間でトルクを伝達することができる。さらに、雌軸３０の内周面に形成したエンボス部６２を、雄ジョイント４６に形成された環状凹溝５７の内側に配置してなる抜け止め部７０により、雄ジョイント４６が雌軸３０から軸方向に抜け出ることを防止できる。
　また、抜け止め部７０およびトルク伝達部６９を、溶接ビード部６１から軸方向に離隔して配置している。このため、溶接ビード部６１を形成する際の溶接熱が、抜け止め部７０およびトルク伝達部６９にまで伝わることを有効に防止できる。このため、溶接ビード部６１を形成することに起因して、トルク伝達機能が損なわれたり、抜け止め機能が損なわれたりすることを有効に防止できる。
　また、抜け止め部７０を構成する凸状のエンボス部６２を、固定筒部４４の内周面に、小径の工具を用いたエンボス加工により形成するため、固定筒部４４の外周面の真円度が低下することを防止できる。また、本例では、ジョイント筒部５４の外周面のうち環状凹溝５７の両側に第一支承部６７および第二支承部６８を設けていること、および、エンボス部６２と環状凹溝５７との間に、径方向隙間及び軸方向隙間を存在させていることによっても、固定筒部４４の外周面の真円度が低下することを防止できる。したがって、雌軸３０に対してダストカバー６６（ブッシュ部７５）を外嵌できなくなったり、ダストカバー６６を外嵌する作業の作業性が低下したりすることを有効に防止できる。
　さらに本例では、中間シャフト５ａを組み立てた状態で、雌軸３０の外周面に凹み部６３が形成されていることを目視により確認することで、雌軸３０の内周面にエンボス部６２が形成されていることを確認できる。しかも、雌軸３０の外周面に形成された凹み部６３と溶接ビード部６１とが軸方向に離隔して配置されているため、凹み部６３が溶接ビード部６１によって覆われることを防止できる。このため、エンボス部６２が形成されているか否かを確認する作業を容易に行うことができる。
　なお、本例を実施する場合に、第一伸縮シャフト９を構成するインナシャフト１２の軸部１５は、その全長にわたり雄セレーション２２を設けることができる。このような構成を採用すれば、第一伸縮シャフト９の全長が縮んだ状態においても、インナシャフト１２とアウタチューブ１３との間でトルク伝達を行わせることができる。
［実施の形態の第２例］
　本発明の実施の形態の第２例について、図１４～図１６を用いて説明する。本例の特徴は、中間シャフト５ａの第一伸縮シャフト９を構成する１対のジョイントである、雌ジョイント４５ａとアウタチューブ１３ａとの結合構造を工夫した点にある。本例では、雌ジョイント４５ａが、第一シャフトおよびジョイントシャフトであり、アウタチューブ１３ａが、第二シャフトおよび大径シャフトである。
　雌ジョイント４５ａは、軸方向一方側部に、第一結合部に相当する、円筒部６５を有している。この円筒部６５の外周面には、軸方向一方側から他方側（円筒部６５の挿入方向前方側から後方側）に、外周側凹凸部に相当する、円周方向に関する凹凸形状の雄セレーション４７ａと、環状凹溝５７ａと、補助外周側凹凸部に相当する、円周方向に関する凹凸形状の補助雄セレーション７８とを、この順番に軸方向に並んで配置している。雄セレーション４７ａは、円筒部６５の外周面のうち、雌ジョイント４５ａの挿入方向前方側である軸方向一方側の端部に設けられている。環状凹溝５７ａは、雄セレーション４７ａよりも軸方向他方側に位置する円筒部６５の軸方向中間部に設けられている。補助雄セレーション７８は、環状凹溝５７ａよりも雌ジョイント４５ａの挿入方向後方側である軸方向他方側に設けられている。このため、本例では、雄セレーション４７ａと補助雄セレーション７８との間に、径方向内方に凹んだ環状凹溝５７ａを設けている。これに対し、アウタチューブ１３ａの軸方向他方側部に設けられた、第二結合部に相当する結合筒部２４ｂの内周面には、内周側凹凸部に相当する、円周方向に関する凹凸形状の第二雌セレーション２７を設けている。なお、本例を実施する場合に、補助雄セレーション７８を省略して、円筒面状の第一支承部を形成しても良い。
　雌ジョイント４５ａの円筒部６５は、アウタチューブ１３ａの結合筒部２４ｂの内側に挿入し、雄セレーション４７ａと第二雌セレーション２７とが、圧入するとともにセレーション係合している。そして、雄セレーション４７ａと第二雌セレーション２７とにより、トルク伝達部６９ａを構成している。さらに、補助雄セレーション７８と第二雌セレーション２７とが、圧入するとともにセレーション係合することで、補助トルク伝達部７９を構成している。
　また、結合筒部２４ｂの内周面のうち、軸方向に関して雌ジョイント４５ａの環状凹溝５７ａと整合する部分に形成した複数の凸状のエンボス部６２ａを、環状凹溝５７ａの内側に配置して、抜け止め部７０ａを構成している。エンボス部６２ａは、結合筒部２４ｂの円周方向に関して等間隔に設けられている。また、本例でも、工具の先端部によって、結合筒部２４ｂの外周面の円周方向複数個所を径方向内方に向けて押圧し、当該部分を半せん断する。これにより、結合筒部２４ｂの外周面にそれぞれ、略円柱状の凹み部６３ａを形成し、かつ、結合筒部２４ｂの内周面の円周方向複数個所を径方向内方に突出させて、凸状のエンボス部６２ａを形成している。
　さらに、雌ジョイント４５ａの外周面と結合筒部２４ｂの軸方向他方側の端面との間を、溶接ビード部５２ａにより全周にわたり溶接固定している。このため、このような溶接ビード部５２ａと、抜け止め部７０ａと、トルク伝達部６９ａとは、軸方向他方側から一方側（円筒部６５の挿入方向後方側から前方側）に、この順番で軸方向に並んで配置される。
　本例でも、雌ジョイント４５ａの軸方向一方側部を結合筒部２４ｂの内側に挿入し、結合筒部２４ｂの内周面の円周方向複数個所にエンボス部６２ａを形成した後、該エンボス部６２ａから軸方向に離隔した、雌ジョイント４５ａの外周面と結合筒部２４ｂの軸方向他方側の端面との間に、溶接ビード部５２ａを形成している。これにより、溶接ビード部５２ａを形成する際の溶接熱の影響が、エンボス部６２ａにまで伝わることを防止している。
　以上のような構成を有する本例では、雌ジョイント４５ａとアウタチューブ１３ａとを結合する溶接ビード部５２ａに欠陥が生じた場合にも、トルク伝達部６９ａおよび補助トルク伝達部７９により、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、抜け止め部７０ａにより、雌ジョイント４５ａとアウタチューブ１３ａとの分離防止を図れる。このような本例の構造と、実施の形態の第１例の構造とは、同時に実施することができる。
　その他の構成および作用効果については、実施の形態の第１例と同様である。
［実施の形態の第３例］
　実施の形態の第３例について、図１７を用いて説明する。本例は、実施の形態の第２例の変形例であり、図示しない大径シャフトに対してトルク伝達を可能にかつ軸方向の相対変位を可能に内嵌された小径シャフトである、中実状の中実シャフト８０と、雌ジョイント４５ｂとの結合構造を工夫している。中実シャフト８０が、第一シャフトであり、雌ジョイント４５ｂが、第二シャフトである。
　中実シャフト８０は、軸方向他方側に、第一結合部に相当する、挿入軸部８１を有している。挿入軸部８１の外周面には、外周側凹凸部に相当する、円周方向に関する凹凸形状の雄セレーション８２と、環状凹溝５７ｂと、第一支承部６７ａとを設けている。雄セレーション８２は、挿入軸部８１の外周面のうち、挿入軸部８１の挿入方向前方側である軸方向他方側の端部に設けられている。環状凹溝５７ｂは、雄セレーション８２よりも軸方向一方側に位置する挿入軸部８１の軸方向中間部に設けられている。第一支承部６７ａは、環状凹溝５７ｂよりも挿入軸部８１の挿入方向後方側である軸方向一方側に設けられている。このため、本例では、雄セレーション８２と第一支承部６７ａとの間に、径方向内方に凹んだ環状凹溝５７ｂを設けている。これに対し、雌ジョイント４５ｂの軸方向一方側部に設けられた、第二結合部に相当する円筒部６５ａの内周面には、内周側凹凸部に相当する、円周方向に関する凹凸形状の雌セレーション８３を設けている。
　そして、中実シャフト８０の挿入軸部８１を、雌ジョイント４５ｂの円筒部６５ａの内側に挿入することにより、雄セレーション８２と雌セレーション８３とを、圧入するとともにセレーション係合している。そして、雄セレーション８２と雌セレーション８３とにより、トルク伝達部６９ｂを構成している。
　また、円筒部６５ａの内周面のうち、軸方向に関して中実シャフト８０の環状凹溝５７ｂと整合する部分に形成した複数の凸状のエンボス部６２ｂを、環状凹溝５７ｂの内側に配置して、抜け止め部７０ｂを構成している。円筒部６５ａの外周面のうち、エンボス部６２ｂと整合する部分には、凹み部６３ｂが設けられている。
　さらに、中実シャフト８０の外周面と円筒部６５ａの軸方向一方側の端面との間を、溶接ビード部５２ｂにより全周にわたり溶接固定している。このため、このような溶接ビード部５２ｂと、抜け止め部７０ｂと、トルク伝達部６９ｂとは、軸方向一方側から他方側（円筒部６５ａの挿入方向後方側から前方側）に、この順番で軸方向に並んで配置される。
　以上のような構成を有する本例でも、中実シャフト８０と雌ジョイント４５ｂとを結合する溶接ビード部５２ｂに欠陥が生じた場合にも、トルク伝達部６９ｂにより、トルク伝達機能を確保することができ、かつ、抜け止め部７０ｂにより、中実シャフト８０と雌ジョイント４５ｂとの分離防止を図れる。その他の構成および作用効果については、実施の形態の第１例および第２例と同様である。
　本発明を実施する場合に、第二結合部の内周面に形成するエンボス部の数および形状については、実施の形態の各例で説明した構造に限定されず、第一シャフトと第二シャフトとの抜け止め機能が図れる限りにおいて変更が可能である。
　　１　　ステアリングホイール
　　２　　ステアリングシャフト
　　３　　ステアリングコラム
　　４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ　自在継手
　　５、５ａ　中間シャフト
　　６　　ステアリングギヤユニット
　　７　　タイロッド
　　８　　入力軸
　　９　　第一伸縮シャフト
　１０　　第二伸縮シャフト
　１１　　ジョイント部材
　１２　　インナシャフト
　１３、１３ａ　アウタチューブ
　１４　　ヨーク部
　１５　　　軸部
　１６　　ヨーク
　１７　　基部
　１８　　腕部
　１９　　円輪面
　２０　　円孔
　２１　　中空部
　２２　　雄セレーション
　２３　　凹曲面
　２４ａ、２４ｂ　結合筒部
　２５　　ベローズ部
　２６　　第一雌セレーション
　２７　　第二雌セレーション
　２８ａ、２８ｂ　塑性変形部
　２９　　雄軸
　３０　　雌軸
　３１　　ボール
　３２　　ローラ
　３３　　板ばね
　３４　　第一雄側軸方向溝
　３５　　第二雄側軸方向溝
　３６　　ストッパ
　３７　　ヨーク
　３８　　ヨーク
　３９　　第一雌側軸方向溝
　４０　　第二雌側軸方向溝
　４１　　内周側凹凸部
　４２　　凹溝
　４３　　突き当て面
　４４　　固定筒部
　４５、４５ａ、４５ｂ　雌ジョイント
　４６　　雄ジョイント
　４７　　雄セレーション
　４８　　雌セレーション
　４９　　スリット
　５０　　鍔部
　５１　　ねじ孔
　５２、５２ａ、５２ｂ　溶接ビード部
　５３　　ジョイント軸部
　５４　　ジョイント筒部
　５５　　雄セレーション
　５６　　切り欠き
　５７、５７ａ、５７ｂ　環状凹溝
　５８　　外周側凹凸部
　５９　　突条
　６０　　傾斜面
　６１　　溶接ビード部
　６２、６２ａ、６２ｂ　エンボス部
　６３、６３ａ、６３ｂ　凹み部
　６４　　大径部
　６５、６５ａ　円筒部
　６６　　ダストカバー
　６７、６７ａ　第一支承部
　６８　　第二支承部
　６９、６９ａ、６９ｂ　トルク伝達部
　７０、７０ａ、７０ｂ　抜け止め部
　７１　　底面
　７２　　先端面
　７３　　内側面
　７４　　筒状部材
　７５　　ブッシュ部
　７６　　ベローズ部
　７７ａ、７７ｂ　シール部
　７８　　補助雄セレーション
　７９　　補助トルク伝達部
　８０　　中実シャフト
　８１　　挿入軸部
　８２　　雄セレーション
　８３　　雌セレーション

Claims (14)

  1. 　第一結合部を有する第一シャフトと、その内側に前記第一結合部が挿入される円筒状の第二結合部を有する第二シャフトと、前記第二結合部の軸方向端部と前記第一シャフトの外周面のうち前記第二結合部から露出した部分とを溶接固定した溶接ビード部と、を備え、
    　前記第一結合部は、外周面に、前記第一結合部の挿入方向前方側の端部に配置された円周方向に関する凹凸形状の外周側凹凸部と、前記外周側凹凸部よりも前記第一結合部の挿入方向後方側に配置された環状凹溝と、をそれぞれ有し、
    　前記第二結合部は、内周面に、前記外周側凹凸部と凹凸係合してトルク伝達部を構成する円周方向に関する凹凸形状の内周側凹凸部と、前記環状凹溝の内側に配置されて抜け止め部を構成する凸状のエンボス部と、を有し、かつ、外周面のうち前記エンボス部と整合する部分に凹み部を有し、
    　前記溶接ビード部と、前記抜け止め部と、前記トルク伝達部とが、この順番で前記第一シャフトの軸方向に並んで配置されている、
    シャフトの結合構造。
  2. 　前記外周側凹凸部は、前記内周側凹凸部に圧入されている、請求項１に記載のシャフトの結合構造。
  3. 　前記エンボス部は、前記第二結合部の円周方向に関して複数個所に配置されている、請求項１に記載のシャフトの結合構造。
  4. 　前記エンボス部は、前記第二結合部の円周方向に関して等間隔に２個所または４個所に配置されている、請求項３に記載のシャフトの結合構造。
  5. 　前記環状凹溝の底面と前記エンボス部の先端面との間には、前記第一シャフトの径方向に関する隙間が存在する、請求項１に記載のシャフトの結合構造。
  6. 　前記環状凹溝の互いに対向する内側面と前記エンボス部との間には、前記第一シャフトの軸方向に関する隙間が存在する、請求項１に記載のシャフトの結合構造。
  7. 　前記第一結合部は、前記環状凹溝よりも前記第一結合部の挿入方向後方側に、円筒面状の第一支承部をさらに有する、請求項１に記載のシャフトの結合構造。
  8. 　前記第一結合部は、前記環状凹溝と前記外周側凹凸部との間に、円筒面状の第二支承部をさらに有する、請求項７に記載のシャフトの結合構造。
  9. 　前記第一結合部は、前記環状凹溝よりも前記第一結合部の挿入方向後方側に、前記内周側凹凸部と凹凸係合する円周方向に関する凹凸形状の補助外周側凹凸部をさらに有する、請求項１に記載のシャフトの結合構造。
  10. 　大径シャフトと、該大径シャフトに対しトルク伝達を可能にかつ軸方向の相対変位を可能に内嵌された小径シャフトと、前記大径シャフトの軸方向端部に結合されたジョイントシャフトと、を備えた伸縮シャフトであって、
    　前記大径シャフトと前記ジョイントシャフトとが、請求項１～９のうちのいずれか１項に記載したシャフトの結合構造により結合されており、前記大径シャフトが前記第二シャフトであり、前記ジョイントシャフトが前記第一シャフトである、伸縮シャフト。
  11. 　大径シャフトと、該大径シャフトに対しトルク伝達を可能にかつ軸方向の相対変位を可能に内嵌された小径シャフトと、前記小径シャフトの軸方向端部に結合されたジョイントシャフトと、を備えた伸縮シャフトであって、
    　前記小径シャフトと前記ジョイントシャフトとが、請求項１～９のうちのいずれか１項に記載したシャフトの結合構造により結合されており、前記小径シャフトが前記第一シャフトであり、前記ジョイントシャフトが前記第二シャフトである、伸縮シャフト。
  12. 　前記大径シャフトに外嵌されたダストカバーをさらに備え、
    　前記大径シャフトのうちで、前記ジョイントシャフトが結合された側の軸方向端部から前記ダストカバーが外嵌された部分までの外径が軸方向にわたり一定である、請求項１０に記載の伸縮シャフト。
  13. 　前記伸縮シャフトは、自動車用のステアリング装置の中間シャフトを構成するものであり、自動車に衝突事故が発生していない定常状態において、全長を伸縮可能に構成されている、請求項１０～１２のうちのいずれか１項に記載の伸縮シャフト。
  14. 　前記伸縮シャフトは、自動車用のステアリング装置の中間シャフトを構成するものであり、自動車に衝突事故が発生し、前記伸縮シャフトに軸方向に所定値以上の大きさの荷重が加わった場合にのみ、全長を収縮可能に構成されている、請求項１０～１２のうちのいずれか１項に記載の伸縮シャフト。
     
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