JP2010065715A

JP2010065715A - 連結シャフト部材及びその連結方法

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Publication number: JP2010065715A
Application number: JP2008230158A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hatsumi; 浩之初見
Original assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd
Current assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-09-08
Also published as: JP5159527B2

Abstract

【課題】ステアリングシャフト等の複数のシャフトを連結する技術分野において、連結方法が容易で安価に製造することができる連結シャフト部材及びその連結構造ないし連結方法の提供を目的とする。
【解決手段】第１シャフトと第２シャフトとを圧入連結してある連結シャフト部材であって、第１シャフトには下穴部を形成し、第２シャフトには第１シャフトの下穴部内径と同径以下の挿入案内部と、当該挿入案内部から後方に向けて円錐台状に外径が大きくなった拡径部と、当該拡径部から後方に向けて外周にセレーションを形成したセレーション圧入部を有し、第２シャフトを第１シャフトの下穴部に圧入嵌合することで、当該第１シャフトは、下穴径が拡径された拡管部と第２シャフトのセレーション部に圧入連結された拡径連結部とを有していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シャフト部材と他のシャフト部材とを圧入連結した連結シャフト部材及びその連結構造ないし連結方法に関する。

車両のステアリングシャフト等の連結シャフトの技術分野においては、ステアリングホイールに加わる衝撃を吸収する役割と、ステアリングホイールの回転を伝達する役割とが必要であるために複数のシャフトが連結された構造になっている。
従って従来から、ステアリングホイールに連結するアッパーシャフトとコラム側のロアーシャフトは相対移動可能にオーバラップさせつつ、回転力を伝達させるためにスプライン連結、あるいは異形形状部にて連結している（特許文献１）。
電動パワーステアリングにおいては、前記ロアーシャフトの上部はスプライン部等を形成し、下端は電動パワーステアリングコラムの入力シャフトと固定連結することが要求されている（特許文献２）。
ロアーシャフトの上部は、アッパーシャフトと連結する際に、衝突ストロークの確保及び軽量化の観点から、アッパーシャフトの内側に挿入する方法が採用され、一般部の外径は比較的に小さく抑えられているが、ロアーシャフトの下端部は入力シャフトと結合しなければならず、回転伝達力の確保からもこの下端部の外径を一般部の外径よりも大きくせざるを得ない。
このロアーシャフトと入力シャフトとの固定連結方法は各種方法が考えられるが、回転伝達体であることを考慮すると、溶接連結では、一方のシャフトと他方のシャフトの軸中心にズレが生じやすく採用を避けたい。
特に一方のシャフトと他方のシャフトの材質が異なる場合には溶接そのものが困難である。
そこで従来は、図４に示すような連結方法が採用されていた。
ロアーシャフト１１０は、引き抜き加工して得られた中実丸棒材の端部に圧入するための下穴部１１１を切削加工し、外径を切削加工することで連結部１１１ｂの外径が大きく、一般部１１３（連結部以外の部分）の外径が相対的に小さくなるように加工し、さらに上部側は転造成形にてスプライン１１２を形成していた。
そして、入力シャフト１２０にはセレーション１２３を形成し、このセレーション部分をロアーシャフト１１０の下穴部１１１に圧入連結していた。
このような連結構造では加工工程が長いのみならず、材料歩留まりが悪く、製造コストが高くなる要因となっていた。

特開２００４−１６８１６９号公報特開２００３−７２５６６号公報

本発明は、ステアリングシャフト等の複数のシャフトを連結する技術分野において、連結方法が容易で安価に製造することができる連結シャフト部材及びその連結構造ないし連結方法の提供を目的とする。

本発明に係る連結シャフト部材は、第１シャフトと第２シャフトとを圧入連結してある連結シャフト部材であって、第１シャフトには下穴部を形成し、第２シャフトには第１シャフトの下穴部内径と同径以下の挿入案内部と、当該挿入案内部から後方に向けて円錐台状に外径が大きくなった拡径部と、当該拡径部から後方に向けて外周にセレーションを形成したセレーション圧入部を有し、第２シャフトを第１シャフトの下穴部に圧入嵌合することで、当該第１シャフトは、下穴径が拡径された拡管部と第２シャフトのセレーション部に圧入連結された拡径連結部とを有していることを特徴とする。
ここで第１シャフト、第２シャフトと表現したのは一のシャフトを他のシャフトと連結する場合に便宜上、２つのシャフトを区別するためである。
例えば、上述したステアリングシャフトの本発明を適用する場合には第１シャフトはロアーシャフトに相当し、第２シャフトは入力シャフトに相当することになるが、本発明の連結シャフト部材はステアリングシャフトに限定されるものではない。
また、本明細書において後方とは２本のシャフトの相互の連結方向とは反対の方向であることをいう。

従って、各種の機械要素としてのシャフト連結構造としては、第１シャフトには下穴部を形成し、第２シャフトには第１シャフトの下穴部内径と同径以下の挿入案内部と、当該挿入案内部から後方に向けて円錐台状に外径が大きくなった拡径部と、当該拡径部から後方に向けて外周にセレーションを形成したセレーション圧入部を有し、第２シャフトを第１シャフトの下穴部に圧入嵌合することで、当該第１シャフトは、下穴径が拡径された拡管部と第２シャフトのセレーション部に圧入連結された拡径連結部とを有していることを特徴とする。
さらに、２本のシャフトの連結方法としては、第１シャフトには下穴部を形成し、第２シャフトには第１シャフトの下穴部内径と同径以下の挿入案内部と、当該挿入案内部から後方に向けて円錐台状に外径が大きくなった拡径部と、当該拡径部から後方に向けて外周にセレーションを形成したセレーション圧入部を有し、第２シャフトを当該挿入案内部から第１シャフトの下穴部に圧入嵌合することを特徴とする。

本発明において、第２シャフトに設けた挿入案内部とは、第１シャフトと第２シャフトの軸中心が直線上に合致しやすいように、第２シャフトの先端を第１シャフトの下穴部に挿入する際に、第２シャフトの挿入方向が定まるように作用する部分をいう。
従って、挿入案内部は後述する拡径部の先に連続的に形成されていればよく、拡径部を形成する円錐台先端をそのまま円錐状に延長させてもよい。

本発明において、拡径部とは第１シャフトの下穴の径が広がるように拡管しながら挿入（圧入）する部分をいう。
従って、拡径部とは後方の径が大きくなるような円錐台形状部があれば一箇所のみならず、複数の箇所に分けて設けてもよい。
また、第２シャフトの圧入により第１シャフトの下穴部には前方に向かって拡径された拡径部が形成されることになる。

本発明において、第２シャフトの外周に設けたセレーション圧入部とは、軸回転方向の相対移動を確実に防止しつつ、圧入嵌合するためのものをいう。
これにより第１シャフトには拡径し、且つセレーション圧入部と結合した拡径連結部が形成される。

本発明においては、第２シャフトを第１シャフトの下穴部に圧入するだけで、拡径部とセレーションによる結合部が形成されるために、第１シャフトと第２シャフトとの軸中心のズレが少なく、セレーション部が拡管された下穴部に噛み合うので、相対回転の抑制力が高い。
また、第１シャフトの下穴部は中実材に形成してもよいが、中空材を用いると、さらに歩留まりが向上する。
さらには、従来の下穴部をプレスにて拡管する方法と比較すると、本発明は拡管パンチそのものが不要で、パンチ寿命を考慮する必要もなくなる。

本発明に係る連結シャフト部材の構造例を図面に基づいて説明する。
図１に第１シャフトと第２シャフトとを圧入嵌合することで連結する流れを模式的に示す。
第１シャフト１０は、中実丸棒材に下穴部１１を切削加工等で形成してもよいが、本実施例では、内径が下穴部の内径に相当するパイプ材（中空材）を用いた。
また、第１シャフトの後方側にはスプライン部１２を形成してある。
なお、アルミニウム合金押出材を用いるとこのスプライン部も押出成形にて形成することが可能である。
第２シャフト２０は、第１シャフトの下穴部１１の内径よりやや外径が小さい円柱状の挿入案内部２１を先端に有し、この挿入案内部２１の後方に、後方に向けて外径が大きくなる円錐台状の形状からなる拡径部２２を有している。
拡径部２２の先端側の外径２２ａは下穴部１１の内径に近く、拡径部２２の後端側の外径２２ｂは下穴部の拡管比率に基づいて設定されている。
拡径部２２の後方には、外周にセレーション加工を施したセレーション圧入部２３を有している。
セレーション圧入部２３の外形に接円する接円直径は、拡径部２２の後端側の外径２２ｂよりも大きい。

図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第２シャフト２０の挿入案内部２１の先端から第１シャフト１０下穴部に挿入すると、下穴部１１の内径に近い円柱形状の挿入案内部２１にて第２シャフトと第１シャフトの軸中心が概ね合致するように作用し、円錐台状の拡径部２２にて下穴部１１を拡管しながら前進する際にさらに２本のシャフトの軸中心が合致するように作用する。
第２シャフトが相対前進するにしたがって、図１（ｃ）に示すように第１シャフト１０には、前方広がりの拡管部１１ａが形成され、さらに第２シャフトが相対前進すると図１（ｄ）に示すようにセレーション圧入部２３のセレーション形状に沿って、その前の拡径部にて拡管された下穴部に噛み合うように圧入嵌合する。

図２には第２シャフト２０（出力シャフト）と第１シャフト１０とを拡径連結部１１ｂで結合したロアーシャフトにアッパーシャフト３０をスプライン連結したステアリングシャフトの製品例を示す。

図３には第２シャフトの変形例を示す。
図３に示した例は拡径部を第１拡径部２２ｃと第２拡径部２２ｅの二段に形成し、第１拡径部２２ｃと第２拡径部２２ｅとの間は円柱形状部２２ｄにしたものである。
このように拡径部を多段にすると、下穴部の急激な拡管を抑え圧入しやすくなる。

本発明に係る連結シャフト部材の構造例を示す。本発明に係る連結シャフト部材を用いたステアリングシャフトの例を示す。第２シャフトの変形例を示す。従来のシャフト連結構造例を示す。

符号の説明

１０第１シャフト
１１下穴部
１１ａ拡管部
１１ｂ拡径連結部
１２スプライン部
２０第２シャフト
２１挿入案内部
２２拡径部
２３セレーション圧入部

Claims

第１シャフトと第２シャフトとを圧入連結してある連結シャフト部材であって、
第１シャフトには下穴部を形成し、第２シャフトには第１シャフトの下穴部内径と同径以下の挿入案内部と、当該挿入案内部から後方に向けて円錐台状に外径が大きくなった拡径部と、当該拡径部から後方に向けて外周にセレーションを形成したセレーション圧入部を有し、第２シャフトを第１シャフトの下穴部に圧入嵌合することで、
当該第１シャフトは、下穴径が拡径された拡管部と第２シャフトのセレーション部に圧入連結された拡径連結部とを有していることを特徴とする連結シャフト部材。
第１シャフトには下穴部を形成し、第２シャフトには第１シャフトの下穴部内径と同径以下の挿入案内部と、当該挿入案内部から後方に向けて円錐台状に外径が大きくなった拡径部と、当該拡径部から後方に向けて外周にセレーションを形成したセレーション圧入部を有し、第２シャフトを第１シャフトの下穴部に圧入嵌合することで、
当該第１シャフトは、下穴径が拡径された拡管部と第２シャフトのセレーション部に圧入連結された拡径連結部とを有していることを特徴とするシャフト連結構造。
第１シャフトには下穴部を形成し、第２シャフトには第１シャフトの下穴部内径と同径以下の挿入案内部と、当該挿入案内部から後方に向けて円錐台状に外径が大きくなった拡径部と、当該拡径部から後方に向けて外周にセレーションを形成したセレーション圧入部を有し、第２シャフトを当該挿入案内部から第１シャフトの下穴部に圧入嵌合することを特徴とするシャフトの連結方法。