JP2018016128A - 伸縮シャフト - Google Patents

Abstract

【課題】衝突事故や操舵輪の縁石への乗り上げ等のアクシデントにより、ホイールアライメントが狂ってしまう事を防止できる構造を実現する。【解決手段】インナシャフト９ａを構成するシャフト本体８４の外周面の軸方向一端部に形成された雄スプライン部３９と、アウタチューブ１０ａの内周面に形成された雌スプライン部１９とを、スプライン係合させる事により、前記インナシャフト９ａと前記アウタチューブ１０ａとをトルク伝達可能、且つ、全長を伸縮可能な状態に組み合わせる。そして、前記インナシャフト９ａを構成する低剛性シャフト１４の軸方向中間部に、当該部分の軸方向両側に隣接した部分よりも外径寸法が小さい小径軸部４７を設ける。【選択図】図１

Description

この発明に係る伸縮シャフトは、例えば自動車の操舵装置を構成する中間シャフトとして使用される。

自動車のステアリング装置として従来から、図４に記載する様な構造のものが知られている。このステアリング装置は、ステアリングホイール１が、ステアリングシャフト２の後端部に固定されている。又、これと共に、このステアリングシャフト２の前端部が、１対の自在継手３ａ、３ｂ及び中間シャフト４を介して、ステアリングギヤユニット５を構成する入力軸６の基端部に接続されている。更に、前記ステアリングギヤユニット５に内蔵されラックアンドピニオン機構により左右１対のタイロッド７、７を押し引きして、左右１対の操舵輪に、前記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様に構成されている。

この様なステアリング装置に組み込まれる前記中間シャフト４は、例えば、走行時に自動車から入力される振動が、前記ステアリングホイール１に伝わる事を防止する（吸収する）為、或いは、前記中間シャフト４を、全長を縮めた状態で車体に組み込む為に、伸縮式のもの（伸縮可能なもの）が使用されている。尚、この様な構造以外に、伸縮式の構造の中には、通常時は伸縮せず、衝突時にのみ伸縮する様な構造も含まれる。

図５は、特許文献１に記載された伸縮式の中間シャフト４の構造を示している。この中間シャフト４は、軸方向一端部（前端部であって、図５の左端部。組み付け状態でアウタチューブ１０側の端部）の外周面に雄スプライン部８が形成された中実状のインナシャフト９と、内周面にこの雄スプライン部８とスプライン係合可能な雌スプライン部１２が形成された円管状のアウタチューブ１０とから成る。そして、前記雄スプライン部８と前記雌スプライン部１２とをスプライン係合する事で、前記インナシャフト９と前記アウタチューブ１０とを、伸縮自在に組み合わせている。

又、図５に示す構造の場合、前記インナシャフト９を、後側（前後方向とは、車体の前後方向を言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）に配置すると共に、前記アウタチューブ１０を前側に配置している。又、前記インナシャフト９の軸方向他端部には、前記両自在継手３ａ、３ｂのうちの後側に配置された自在継手３ａを構成する第一のヨーク１１が外嵌固定（圧入）されている。一方、前記アウタチューブ１０の軸方向一端部には、前記両自在継手３ａ、３ｂのうちの前側に配置された自在継手３ｂを構成する第二のヨーク１３が外嵌固定（圧入）されている。
尚、前記インナシャフト９と前記第一のヨーク１１との結合、或いは、前記アウタチューブ１０と前記第二のヨーク１３との結合は、溶接により行う事もできる。

ところで、上述の様な構成を有する中間シャフト４の場合、例えば、衝突事故や操舵輪の縁石への乗り上げ等のアクシデントにより、この操舵輪にモーメント荷重が作用した場合に、このモーメント荷重を吸収できないと、例えば、前記１対のタイロッド７、７が変形する等してホイールアライメントが狂ってしまう可能性がある。

特開２０１５−２１５９６号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、例えば、衝突事故や操舵輪の縁石への乗り上げ等のアクシデントにより、ホイールアライメントが狂ってしまう事を防止できる構造を実現するものである。

本発明の伸縮シャフトは、インナシャフトと、アウタチューブとを備えている。
このうちのインナシャフトは、軸方向一端部の外周面に雄スプライン部が形成されている。
前記アウタチューブは、中空状であって、内周面に雌スプライン部が形成されている。
そして、前記雄スプライン部と前記雌スプライン部とを、前記インナシャフトと前記アウタチューブとがトルク伝達可能、且つ、全長を伸縮可能な状態に組み合わされている。

特に、本発明の伸縮シャフトは、前記インナシャフトが、中空状のシャフト本体と、中実状であって、このシャフト本体に対する相対回転を不能に且つ軸方向の相対変位を不能な状態で内嵌固定された低剛性シャフトとを有している。
そして、この低剛性シャフトのうち、前記シャフト本体の軸方向他端縁よりも軸方向他方側に位置する部分に、当該部分の軸方向両側に隣接した部分よりも外径寸法が小さい低剛性小径部が形成されている。

上述の様な本発明を実施する場合には、具体的に、請求項２に記載した発明の様に、前記シャフト本体の軸方向他端部の内周面に、前記低剛性シャフトの外周面が内嵌固定されている構成を採用できる。この様な構成を採用した場合には、前記シャフト本体と前記低剛性シャフトとの嵌合部に、この嵌合部を径方向に貫通した連結用貫通孔を形成する。そして、この連結用貫通孔の内側に、連結部材を挿入する。

上述の様な請求項２に記載した発明を実施する場合には、具体的に、請求項３に記載した発明の様に、前記連結部材の軸方向両端縁が、前記連結用貫通孔の径方向外端開口部よりも径方向外側に突出していない構成を採用できる。

上述の様な本発明を実施する場合には、具体的に、請求項４に記載した発明の様に、前記シャフト本体の軸方向他端面と、前記低剛性シャフトの外周面とが溶接部により固定されている構成を採用できる。

上述の様な本発明を実施する場合には、具体的に、請求項５に記載した発明の様に、前記低剛性シャフトの軸方向他端部の外周面に、ヨークを構成する基部が外嵌固定されている構成を採用できる。この様な構成を採用した場合には、具体的に、前記低剛性シャフトの軸方向他端部のうちの前記基部よりも軸方向他方側に位置する部分に形成されたかしめ部により、前記ヨークの軸方向他方側への変位を規制する。

上述の様な本発明を実施する場合には、具体的に、請求項６に記載した発明の様に、前記低剛性シャフトのうちの前記低剛性小径部よりも軸方向他方側に位置する部分に、前記アウタチューブの軸方向他端部と直接又は他の部材を介して軸方向に係合可能なストッパ部材を設ける構成を採用できる。

上述した様な構成を有する本発明の伸縮シャフトの場合、例えば、衝突事故や操舵輪の縁石への乗り上げ等のアクシデントにより、ホイールアライメントが狂ってしまう事を防止できる構造を実現できる。
即ち、本発明の場合、インナシャフトを構成する低剛性シャフトに低剛性小径部を設けている。この為、衝突事故や操舵輪の縁石への乗り上げにより、前記操舵輪にモーメント荷重が作用した場合に、例えば、ステアリング装置を構成するタイロッド等の他の部分が変形（損傷）するよりも先に前記低剛性小径部を変形させられる。この様な低剛性小径部の変形により前記モーメント荷重を吸収すれば、前記他の部分の変形（損傷）を防止して、ホイールアライメントが狂う事を防止できる。

本発明の実施の形態の１例を示す、両端部に十軸式自在継手を装着した中間シャフトを示す、部分切断側面図。 同じく、図１のＡ部に相当する部分拡大図。 同じく、図２のＸ−Ｘ断面図。 従来から知られているステアリング装置の１例を示す部分切断側面図。 従来から知られている中間シャフトの断面図。

本発明の実施の形態の１例に就いて、図１〜３を参照しつつ説明する。尚、本例は、本発明を、ステアリング装置を構成する中間シャフトに適用したものである。但し、本発明は、この様な中間シャフト以外にも、各種用途で使用される伸縮シャフトの構造に適用する事ができる。又、本例の中間シャフト４ａを組み込んだステアリング装置の構造は、図４に示したステアリング装置と同様の構造を有している。但し、本例の中間シャフト４ａは、図４に示したステアリング装置の構造に限らず、従来から知られている各種構造のステアリング装置に組み込む事ができる。以下、ステアリング装置の構造を簡単に説明した後、本例の中間シャフト４ａの構造に就いて説明する。

本例の中間シャフト４ａを組み込んだステアリング装置は、ステアリングホイール１（図４参照）が、ステアリングシャフト２の後端部に固定されている。又、これと共に、このステアリングシャフト２の前端部が、１対の自在継手３ｃ、３ｄ及び前記中間シャフト４ａを介して、ステアリングギヤユニット５を構成する入力軸６の基端部に接続されている。更に、このステアリングギヤユニット５に内蔵したラックアンドピニオン機構により左右１対のタイロッド７、７を押し引きして、左右１対の操舵輪に、前記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様に構成されている。

前記中間シャフト４ａは、インナシャフト９ａの軸方向一端部（前端部及び図１の左端部であって、組み付け状態に於いて、アウタチューブ１０ａ側となる端部）と、アウタチューブ１０ａの軸方向他端部（後端部及び図１の右端部であって、組み付け状態に於いて、前記インナシャフト９ａ側となる端部）とをスプライン係合させる事により、トルク伝達可能、且つ全長を伸縮可能に組み合わせている。尚、伸縮可能とは、通常時に伸縮するものだけでなく、通常時は伸縮せず衝突時にのみ伸縮するものも含まれる。
以下、前記中間シャフト４ａの具体的な構造に就いて説明する。

前記中間シャフト４ａは、アウタチューブ１０ａと、アウタ側ヨーク部１７と、インナシャフト９ａと、インナ側ヨーク部３７とを備えている。
このうちのアウタチューブ１０ａは、例えば、金属製で、軸方向他方側から順に、小径筒部１５と、アウタ側連続部１６とを備えている。
このうちの小径筒部１５は円筒状であり、前記アウタチューブ１０ａのうちの軸方向他端部から軸方向中間部にかけての部分に設けられている。具体的には、前記小径筒部１５の外周面は、軸方向の全長に亙って外径寸法が変化しない円筒面状に形成されている。又、この小径筒部１５の内周面には、全長に亙り、周方向に関して交互に形成された軸方向に長い、複数ずつの凹部（図示省略）と凸部１８、１８とから成る雌スプライン部１９が形成されている。

前記アウタ側連続部１６は、軸方向他端縁が、前記小径筒部１５の軸方向一端縁に一体に連続しており、外径寸法が、軸方向一端部で軸方向他端部よりも大きくなっている。この様なアウタ側連続部１６の外周面は、外径寸法が軸方向一方側に向かうほど大きくなる複数個の傾斜面部と、軸方向に関して外径寸法が変わらない複数個の円筒面部とを、軸方向に交互に配置して成る。

又、前記アウタ側連続部１６の内周面は、軸方向他端側から順に、円錐面部２０と、大径円筒面部２１と、段部２２と、小径円筒面部２３とを備えている。
このうちの円錐面部２０は、軸方向一方側に向かうほど内径寸法が大きくなる方向に傾斜している。この様な円錐面部２０の軸方向他方側半部には、円周方向に関して交互に形成された、複数ずつの凹部（図示省略）と、前記アウタチューブ１０ａの中心軸を含む仮想平面に関する断面形状が直角三角形状の凸部２４とから成る不完全スプライン部２５が形成されている。この様な不完全スプライン部２５の軸方向他端縁は、前記雌スプライン部１９の軸方向一端縁に連続している。

前記大径円筒面部２１は、軸方向他端縁が、前記円錐面部２０の軸方向一端縁に連続しており、軸方向に関して内径寸法が変化しない。

前記段部２２は、軸法方向一方側に向かうほど内径寸法が小さくなる方向に傾斜した円錐面である。別の言い方をすると、前記段部２２の母線形状は、前記アウタチューブ１０ａの中心軸に直交する仮想平面に対して、軸方向一方側に向かうほど径方向内側に向かう方向に僅かに傾斜している。この様な段部２２は、軸方向他端縁（径方向外端縁）が、前記大径円筒面部２１の軸方向一端縁に連続すると共に、軸方向一端縁（径方向内端縁）が前記小径円筒面部２３の軸方向他端縁に連続している。

前記小径円筒面部２３は、軸方向に関して内径寸法が変化しない円筒面状である。この小径円筒面部２３の内径寸法は、前記円錐面部２０の軸方向他端縁及び前記大径円筒面部２１の内径寸法よりも小さい。

前記アウタ側ヨーク部１７は、前記自在継手３ｄを構成するものであり、基部２６と、１対の腕部２７、２７とから成る。

このうちの基部２６は、筒状（例えば、円筒状、角筒状）であって、軸方向他端縁が、前記アウタ側連続部１６の軸方向一端縁に一体に連続している。即ち、前記基部２６の外周面の軸方向他端縁は、このアウタ側連続部１６の外周面の軸方向一端縁に連続している。一方、前記基部２６の内周面の軸方向他端縁は、このアウタ側連続部１６の内周面を構成する小径円筒面部２３の軸方向一端縁に連続している。

前記１対の腕部２７、２７は、前記基部２６の軸方向一端縁のうちで、この基部２６の直径方向反対側となる２箇所位置から軸方向一方側に延出する状態で設けられている。この様な１対の腕部２７、２７の軸方向一端寄り部分には、互いの中心軸が同軸となる状態で１対の円孔２８、２８が形成されている。

尚、図１に示す組み立て状態に於いて、これら１対の円孔２８、２８の内側には、それぞれ有底円筒状の軸受カップ２９、２９が内嵌固定されている。これと共に、これら各軸受カップ２９、２９の内側に、それぞれ複数本のニードル３０、３０を介して、十字軸３１を構成する４本の軸部３２、３２のうちの１対の軸部３２、３２の端部が回動自在に支持されている。

又、前記十字軸３１を構成する４本の軸部３２、３２のうち、前記アウタ側ヨーク部１７の両円孔２８、２８内に支持された軸部３２、３２以外の１対の軸部３２（一方の軸部３２は図示省略）の端部は、前記入力軸６の基端部（後端部）に支持固定されたヨーク３３を構成する１対の腕部３４（片方の腕部３４は図示省略）に形成された円孔（図示省略）の内側に、軸受カップ及びニードル（図示省略）を介して回動自在に支持されている。

本例の場合、前記アウタ側ヨーク部１７を、前記アウタチューブ１０ａに一体に設ける構造を採用しているが、アウタチューブとアウタ側ヨーク部とを別体に設けて結合固定する構成を採用する事もできる。尚、この様な構成を採用した場合には、前記アウタチューブの軸方向一端部に前記アウタ側ヨーク部の基部を外嵌固定すると共に、これらアウタチューブと基部とを、溶接により（溶接部を介して）或いは加締めにより（かしめ部を介して）固定する。

又、本例の場合、前記アウタ側連続部１６の内周面を構成する小径円筒面部２３の軸方向一端部から前記アウタ側ヨーク部１７を構成する基部２６の内周面の軸方向他端部にかけての部分に、有底円筒状の防水キャップ３５を、この防水キャップ３５の底部３６が軸方向一方側に配置した状態で内嵌固定している。この様にして、前記アウタチューブ１０ａの内側に水等の異物が浸入しない様にしている。

前記インナシャフト９ａは、シャフト本体８４と、低剛性シャフト１４とを備えている。
このうちのシャフト本体８４は、例えば、機械構造用炭素鋼鋼管としてＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ３４４５）に規格されているＳＴＫＭ材（ＳＴＫＭ１５Ｃ）等の金属製で、軸方向両端側が開口した中空軸状である。前記シャフト本体８４の外周面のうちの軸方向一方側半部には、周方向に関して交互に形成された軸方向に長い、複数ずつの凹部（図示省略）と凸部３８とから成る雄スプライン部３９が形成されている。

一方、前記シャフト本体８４の内周面は、軸方向一方側から順に、大径円筒面４０と
第二傾斜連続面４１と、小径円筒面４２と、第一傾斜連続面４３と、中径円筒面４４とから成る。

このうちの大径円筒面４０は、前記シャフト本体８４の内周面のうちの軸方向一端部から軸方向中間部にかけての部分に形成されており、軸方向に関して内径寸法が変化しない円筒面状である。この大径円筒面４０の内径寸法は、前記小径円筒面４２の内径寸法及び前記中径円筒面４４の内径寸法よりも大きい。

前記第二傾斜連続面４１は、軸方向他方側に向かうほど径方向内方に向かう方向（内径寸法が小さくなる方向）に傾斜した円錐面状である。この様な第二傾斜連続面４１の軸方向一端縁（径方向外端縁）は、前記大径円筒面４０の軸方向他端縁に連続している。

前記小径円筒面４２は、軸方向に関して内径寸法が変化しない円筒面状である。この小径円筒面４２の内径寸法は、前記大径円筒面４０の内径寸法及び前記中径円筒面４４の内径寸法よりも小さい。この様な小径円筒面４２の軸方向一端縁は、前記第二傾斜連続面４１の軸方向他端縁（径方向内端縁）に連続している。

前記第一傾斜連続面４３は、軸方向他方側に向かうほど径方向外方に向かう方向（内径寸法が大きくなる方向）に傾斜した円錐面状である。この様な第一傾斜連続面４３の軸方向一端縁は、前記小径円筒面４２の軸方向他端縁に連続している。

前記中径円筒面４４は、前記シャフト本体８４の内周面のうちの軸方向他端部に形成されており、軸方向に関して内径寸法が変化しない円筒面状である。前記中径円筒面４４の内径寸法は、前記小径円筒面４２の内径寸法よりも大きく、前記大径円筒面４０の内径寸法よりも小さい。

尚、前記シャフト本体８４のうち、前記大径円筒面４０、前記小径円筒面４２、及び前記中径円筒面４４に相当する部分の径方向に関する肉厚寸法は、大きい方から順に、前記小径円筒面４２に相当する部分、前記中径円筒面４４に相当する部分、前記大径円筒面４０に相当する部分となっている。

又、前記シャフト本体８４の軸方向他端寄り部分の径方向に関して反対側となる２箇所位置には、このシャフト本体８４を径方向に貫通した１対の外側貫通孔４５、４５が形成されている。別の言い方をすれば、これら１対の外側貫通孔４５、４５はそれぞれ、径方向外端が、前記シャフト本体８４の軸方向他端寄り部分の外周面に開口すると共に、径方向内端が、このシャフト本体８４の内周面のうちの前記中径円筒面４４に開口している。

前記低剛性シャフト１４は、例えば、機械構造用炭素鋼鋼材としてＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４０５１）に規格されるＳ３５Ｃ等の金属製で、中実軸状に構成されており、軸方向一方側から順に、第一大径軸部４６と、小径軸部４７と、第二大径軸部４８と、嵌合小径部４９と、かしめ部５０とを備えている。本例の場合、前記低剛性シャフト１４の軸方向寸法を、前記シャフト本体８４の軸方向寸法よりも小さくしている。尚、前記低剛性シャフト１４の軸方向他端面には、この軸方向他端面にのみ開口した円錐状の凹部５１が形成されている。この様な凹部５１は、前記低剛性シャフト１４の外周面に、例えば、切削加工を施す際のセンタ出し等に利用できる。

このうちの第一大径軸部４６は、前記低剛性シャフト１４の軸方向一端部から軸方向中間部にかけて設けられている。この様な第一大径軸部４６の外周面の軸方向一方側半部には、ローレット部５２が形成されている。本例の場合、このローレット部５２として、例えば、周方向に関して交互に形成された軸方向に長い、複数ずつの凹部（図示省略）と凸部（図示省略）とから成る所謂平目ローレットを採用しているが、斜めローレット、綾目ローレット等を採用する事もできる。この様なローレット部５２は、前記第一大径軸部４６の外周面の軸方向一方側半部に、ローレット加工を施す事により形成する。又、前記第一大径軸部４６の軸方向一端寄り部分（前記ローレット部５２の軸方向中間部）には、この第一大径軸部４６を径方向に貫通した内側貫通孔５３が形成されている。
尚、前記内側貫通孔５３は、前記シャフト本体８４の１対の外側貫通孔４５、４５と、同時に形成するが、別々に形成する事もできる。

前記小径軸部４７は、前記低剛性シャフト１４の軸方向中間部（この低剛性シャフト１４のうちの前記第一大径軸部４６の軸方向他方側に隣接した部分）に設けられており、外径寸法が、全長に亙ってこの第一大径軸部４６の外径寸法よりも小さい。この様な小径軸部４７は、組み付け状態に於いて、前記中間シャフト４ａの中で最も剛性（捩じり剛性、曲げ剛性）が小さくなる様に規制されている。別の言い方をすれば、前記小径軸部４７は、使用状態に於いて、前記中間シャフト４ａに、所定値よりも大きい衝撃的な荷重（トルク）が作用した場合に、この中間シャフト４ａの他の部分よりも先に（最も早く）塑性変形する様に各部の寸法が規制されている。尚、前記所定値とは、例えば、使用状態で伝達し得る最大のトルクや、このトルクに安全率を加味した値等とする事ができる。

尚、使用状態に於いて、前記中間シャフト４ａの軸方向寸法が最も短くなった状態でも、前記小径軸部４７は、前記アウタチューブ１０ａと径方向に重畳しない（軸方向に整合しない）様にしている。この為、前記小径軸部４７は、前記アウタチューブ１０ａから常に外部に露出している。

具体的には、前記小径軸部４７の外周面は、図２に示す様に、軸方向一方側から順に、第一曲面５５と、小径円筒面５６と、第二曲面５７とにより構成されている。

このうちの第一曲面５５は、軸方向他方側に向かうほど径方向内方に向かう（外径寸法が小さくなる）方向に傾斜した凹曲面状である。本例の場合、前記第一曲面５５の軸方向一端縁と前記第一大径軸部４６の外周面の軸方向他端縁との連続部を角部としている（滑らかに連続させていない）。一方、前記第一曲面５５の軸方向他端縁は、前記小径円筒面５６の軸方向一端縁と滑らかに連続している。尚、前記第一曲面５５の軸方向一端縁と前記第一大径軸部４６の外周面の軸方向他端縁との連続部を凸曲面とする（滑らかに連続させる）事もできる。又、前記第一曲面５５の曲率半径は、２ｍｍ以上とする事が好ましい。本例の場合、この第一曲面５５の曲率半径を、８ｍｍ（Ｒ８）としている。

前記小径円筒面５６は、軸方向に関して外径寸法が変化しない円筒面状である。この小径円筒面５６の外径寸法は、前記第一大径軸部４６の外径寸法よりも小さい。本例の場合、この小径円筒面５６の外径寸法は、図１に示す組み立て状態に於いて、前記アウタチューブ１０ａの外周面、及び、前記インナシャフト９ａ｛前記シャフト本体８４の外周面、及び前記低剛性シャフト１４（前記小径円筒面５６以外の部分）の外周面｝の中で、最も外径寸法が小さい。この様な小径円筒面５６の軸方向一端縁は、前記第一曲面５５の軸方向他端縁と滑らかに連続している。

前記第二曲面５７は、軸方向他方側に向かうほど径方向外方に向かう（外径寸法が大きくなる）方向に傾斜した凹曲面により構成されている。本例の場合、前記第二曲面５７は、前記低剛性シャフト１４の中心軸に直交する仮想平面に関して、前記第一曲面５５と対称な形状を有している。又、前記第二曲面５７の軸方向一端縁（径方向内端縁）と、前記小径円筒面５６の軸方向他端縁とは滑らかに連続している。一方、前記第二曲面５７の軸方向他端縁と前記第二大径軸部４８の外周面の軸方向一端縁との連続部を角部としている（滑らかに連続させていない）。尚、前記第二曲面５７の軸方向他端縁と前記第二大径軸部４８の外周面の軸方向一端縁との連続部を凸曲面とする（滑らかに連続させる）事もできる。又、前記第二曲面５７の曲率半径は、２ｍｍ以上とする事が好ましい。本例の場合、この第二曲面５７の曲率半径を、８ｍｍ（Ｒ８）としている。

前記第二大径軸部４８は、前記低剛性シャフト１４のうちの、前記小径軸部４７の軸方向他方側に設けられている。前記第二大径軸部４８の外周面の軸方向一端寄り部分には、全周に亙り径方向内側に凹んだストッパ係止溝５９が形成されている。又、前記第二大径軸部４８の外周面のうち、このストッパ係止溝５９以外の部分は、軸方向に関して外径寸法が変化しない円筒面状である。本例の場合、前記第二大径軸部４８の外径寸法を、前記第一大径軸部４６の外径寸法と同じとしている。尚、前記ストッパ係止溝５９が形成された部分の剛性（捩じり剛性、曲げ剛性）は、前記小径軸部４７のうちの少なくとも前記小径円筒面５６に相当する部分の剛性よりも高い。

前記嵌合小径部４９は、前記低剛性シャフト１４のうち、前記第二大径軸部４８の軸方向他方側に設けられている。この様な嵌合小径部４９の外周面には、周方向に関して交互に形成された軸方向に長い複数ずつの凹部（図示省略）と凸部（図示省略）とから成る雄セレーション６０が形成されている。この様な嵌合小径部４９の外径（この雄セレーション６０を構成する各凸部の外接円の直径）は、前記第二大径軸部４８の外径寸法よりも小さい。従って、前記嵌合小径部４９の軸方向一端縁と、この第二大径軸部４８の軸方向他端縁とは、段部６１を介して連続している。

前記かしめ部５０は、前記低剛性シャフト１４の軸方向他端部に設けられており、軸方向一端縁が、前記嵌合小径部４９の軸方向他端縁に一体に連続している。この様なかしめ部５０は、全周に亙って、この嵌合小径部４９の外周面（前記雄セレーション６０を構成する各凸部の外接円）よりも径方向外方に突出した略円輪状に形成されている。

次に、前記シャフト本体８４に前記低剛性シャフト１４を固定する方法に就いて説明する。尚、このシャフト本体８４とこの低剛性シャフト１４とが結合固定される以前の状態で、このシャフト本体８４の軸方向他端部内周面は、特に加工を施していない素材のまま（円筒面）である。又、前記シャフト本体８４の１対の外側貫通孔４５、４５及び前記低剛性シャフト１４の内側貫通孔５３も形成されていない。

上述の様なシャフト本体８４に対して、前記低剛性シャフト１４のローレット部５２を、このシャフト本体８４の軸方向他端部から軽圧入する。この様にして、前記低剛性シャフト１４のローレット部５２を構成する各凸部の先端部（径方向外端縁）を、前記シャフト本体８４の軸方向他端部内周面に締り嵌めで内嵌固定する。

本例の場合、前記シャフト本体８４の軸方向他端部内周面と、前記ローレット部５２を構成する各凹部の底部との間に、径方向に関する隙間（図示省略）が形成される様にしている。この状態（後述する溶接を施す以前の状態）で、これら各隙間は、前記低剛性シャフト１４の軸方向一端面よりも軸方向一方側に存在する前記シャフト本体８４の内径側空間６２と、このシャフト本体８４の外径側空間６３とを連通している。

次に、上述の状態で、前記シャフト本体８４の軸方向他端寄り部分と、前記低剛性シャフト１４の軸方向一端寄り部分とに（このシャフト本体８４とこの低剛性シャフト１４との重畳部分に）、ドリル等による穴あけ加工を施して、前記１対の外側貫通孔４５、４５及び前記内側貫通孔５３を同時に形成する。尚、本例の場合、これら１対の外側貫通孔４５、４５及びこの内側貫通孔５３が、特許請求の範囲に記載した連結用貫通孔に相当する。

次に、前記１対の外側貫通孔４５、４５と前記内側貫通孔５３とに、特許請求の範囲に記載した連結部材に相当するピン６４を挿通する。尚、この様なピン６４の剛性（剪断強さ）は、前記小径軸部４７の剛性よりも高い。
本例の場合、前記ピン６４を、例えば、円周方向１箇所位置に不連続部を有する断面略Ｃ字状の筒状部材であるスプリングピンにより構成している。この様なピン６４は、前記不連続部の円周方向に関する間隔が小さくなる様に弾性変形した状態（縮径した状態）で、前記１対の外側貫通孔４５、４５と前記内側貫通孔５３とに圧入されている。この様なスプリングピンを採用する事で、ピンを加締める工程等を省略できる。尚、ピンは、上述のスプリングピン以外にも、各種構造のものを採用できる。

又、前記ピン６４の軸方向両端部は、１対の外側貫通孔４５、４５の径方向外端開口部（前記シャフト本体８４の外周面）よりも径方向外側に突出していない。この様にして、前記ピン６４の軸方向両端部が、前記アウタチューブ１０ａの雌スプライン部１９と干渉しない様にしている。

最後に、前記シャフト本体８４の軸方向他端面と、前記低剛性シャフト１４の外周面とを、全周に亙り溶接により（環状の溶接部６５を介して）固定する。この様な溶接部６５の径方向外端縁は、前記シャフト本体８４の軸方向他端部の外周面よりも径方向外方に突出していない。別の言い方をすれば、前記溶接部６５の外径寸法は、前記シャフト本体８４の軸方向他端部の外径寸法と同じか、又は小さい。
尚、本例の場合、前記シャフト本体８４の軸方向他端部内周面と、前記ローレット部５２を構成する各凹部の底部との間に、径方向に関する隙間を設けている。この為、上述の様な溶接作業の際、溶融した溶接金属内で発生したガスを、これら各隙間を通じて排出する事ができる。

以上の様な前記シャフト本体８４に前記低剛性シャフト１４を固定する作業は、この低剛性シャフト１４に後述するインナ側ヨーク部３７を固定する前に行っても良いし、固定した後に行っても良い。

前記インナ側ヨーク部３７は、基部６６と、１対の腕部６７、６７とにより構成されている。
このうちの基部６６は、例えば、円筒状又は角筒状の筒状部６８と、円輪状部６９とにより構成されている。
前記円輪状部６９は、前記筒状部６８の外周面の軸方向他方側半部から全周に亙り径方向外方に突出した状態で形成されている。

又、前記１対の腕部６７、６７は、前記基部６６の軸方向他端縁のうちで、この基部６６の直径方向反対側となる２箇所位置から軸方向他方側に延出する状態で設けられている。この様な１対の腕部６７、６７の軸方向他端寄り部分には、互いの中心軸が同軸となる状態で１対の円孔７０、７０が形成されている。

以上の様な構成を有するインナ側ヨーク部３７は、前記基部６６を、前記嵌合小径部４９に締り嵌めにより外嵌された状態で、前記低剛性シャフト１４に固定されている。この状態で、前記基部６６は、軸方向一側面が、前記低剛性シャフト１４の段部６１に当接すると共に、軸方向他側面が、前記かしめ部５０の軸方向一側面に当接している。この様にして、前記インナ側ヨーク部３７の軸方向の位置決めを図っている。又、前記インナ側ヨーク部３７は、前記筒状部６８の内周面に形成された雌セレーション７１と、前記嵌合小径部４９の雄セレーション６０とのセレーション係合により、円周方向の回り止めを図られている。

尚、このインナ側ヨーク部３７は、前記低剛性シャフト１４に固定される前の状態で、前記基部６６の内周面が、軸方向に関して内径寸法が変化しない円筒面状である。又、この状態で、この基部６６の内径寸法は、前記嵌合小径部４９の外周面に形成された雄セレーション６０を構成する各凸部の外接円の直径よりも小さい。この様なインナ側ヨーク部３７を、前記低剛性シャフト１４に前記かしめ部５０を形成する前の状態（このかしめ部５０に相当する部分が円筒状の状態）で、この円筒状の部分の軸方向一方側から、前記嵌合小径部４９に圧入する。すると、この圧入に伴い、前記基部６６の内周面は、前記雄セレーション６０を構成する各凸部に扱かれる様にして塑性変形する（前記基部６６の内周面に、前記雌セレーション７１が形成される）。そして、前記円筒状の部分の軸方向他端部をローリング加締めにより全周に亙りかしめ拡げる事により、前記かしめ部５０を形成する。この状態で、前記インナ側ヨーク部３７の基部６６の径方向内端部は、前記段部６１と前記かしめ部５０とにより挟持されている。

又、図１に示す組み立て状態に於いて、前記１対の円孔７０、７０の内側には、それぞれ有底円筒状の軸受カップ７２、７２が内嵌固定されている。これと共に、これら各軸受カップ７２、７２の内側に、それぞれ複数本のニードル７３、７３を介して、十字軸７４を構成する４本の軸部７５、７５のうちの１対の軸部７５、７５の端部が回動自在に支持されている。

又、前記十字軸７４を構成する４本の軸部７５、７５のうち、前記インナ側ヨーク部３７の両円孔７０、７０内に支持された軸部７５、７５以外の１対の軸部７５（一方の軸部７５は図示省略）の端部は、前記ステアリングシャフト２の前端部に支持固定されたヨーク７６を構成する１対の腕部７７（片方の腕部７７は図示省略）に形成された円孔（図示省略）の内側に、軸受カップ及びニードル（図示省略）を介して回動自在に支持されている。

尚、前記十字軸７４を構成する４本の軸部７５、７５のうち、前記インナ側ヨーク部３７の両円孔７０、７０内に支持された軸部７５、７５以外の１対の軸部７５（一方の軸部７５は図示省略）の端部は、前記ヨーク７６を構成する１対の腕部７７（一方の腕部７７は図示省略）に形成された円孔（図示省略）の内側に、軸受カップ（図示省略）及びニードル（図示省略）を介して回動自在に支持されている。

尚、本例の場合、前記インナ側ヨーク部３７と、十字軸７４と、前記ヨーク７６とにより、前記両自在継手３ｃ、３ｄのうちの、後側（図１の右側）に配置された自在継手３ｃを構成している。

又、前記インナシャフト９ａ（前記シャフト本体８４）の雄スプライン部３９の外周面には、滑りやすい（摩擦係数の低い）合成樹脂製のコーティング層７８が設けられている。

又、前記低剛性シャフト１４を構成する第二大径軸部４８のストッパ係止溝５９には、Ｅリング７９が係止されている。本例の場合、このＥリング７９が、特許請求の範囲に記載したストッパ部材に相当する。組み付け状態に於いて、このＥリング７９の外径寸法は、前記シャフト本体８４の外径寸法よりも大きい。又、本例の場合、このＥリング７９の外径寸法は、前記アウタチューブ１０ａの軸方向他端部の内径寸法（前記雌スプライン部１９を構成する各凸部１８、１８の内接円の直径）よりも大きく、且つ、前記アウタチューブ１０ａの軸方向他端部の外径寸法よりも小さい。

以上の様な構成を有する前記インナシャフト９ａと前記アウタチューブ１０ａとは、前記雄スプライン部３９と前記雌スプライン部１９とを、前記コーティング層７８を介してスプライン係合させる事により、トルクの伝達を可能、且つ、全長を伸縮可能な状態に組み合わされている。この様に組み付けられた状態で、前記雄スプライン部３９と前記雌スプライン部１９との係合部には、所定量の締め代が設けられている。

又、前記インナシャフト９ａと前記アウタチューブ１０ａとを組み付けた状態で、前記アウタチューブ１０ａの軸方向他端部には、シール部材８０が設けられている。
具体的には、このシール部材８０は、鉄系合金等の金属製の嵌合芯金８５と、ゴムなどのエラストマー製の弾性材により構成されたリップ部８３とから成る。

このうちの嵌合芯金８５は、嵌合筒部８１と、内向鍔部８２とから成る。
この嵌合筒部８１は、円筒状であって、内径寸法が、前記アウタチューブ１０ａの軸方向他端部外周面の外径寸法と同じか僅かに小さい。
前記内向鍔部８２は、前記嵌合筒部８１の軸方向他端縁から全周に亙り径方向内方に折れ曲がった状態で設けられている。この様な内向鍔部８２の内径寸法は、前記インナシャフト９ａ（シャフト本体８４）の外周面のうち、前記雄スプライン部３９よりも軸方向他方側に位置する部分の外径寸法よりも大きい。一方、前記内向鍔部８２の内径寸法は、前記雄スプライン部３９を構成する各凸部３８の外接円の直径よりも小さい。

前記リップ部８３は、前記内向鍔部８２の軸方向他側面の径方向内端部から、全周に亙り、軸方向他方側に向かうほど径方向内側に向かう（内径寸法が小さくなる）方向に延出した状態で設けられている。この様なリップ部８３の基部は、前記内向鍔部８２の軸方向他側面の径方向内端部に接着等（射出成形、圧縮成形）により結合固定されている。又、自由状態に於いて、前記リップ部８３の先端縁（軸方向他端縁）の内径寸法は、前記インナシャフト９ａの外周面のうち、前記雄スプライン部３９よりも軸方向他方側に位置する部分の外径寸法よりも小さい。

以上の様な構成を有するシール部材８０は、前記嵌合芯金８５の嵌合筒部８１を、前記アウタチューブ１０ａの軸方向他端部外周面に外嵌固定した状態で、このアウタチューブ１０ａに組み付けられている。この状態で、前記内向鍔部８２の軸方向一側面は、このアウタチューブ１０ａの軸方向他端面と当接している。又、前記リップ部８３の先端縁（軸方向他端縁の内周面）は、前記インナシャフト９ａの外周面のうち、前記雄スプライン部３９よりも軸方向他方側に位置する部分に締め代を有する状態で当接（摺接）している。
尚、本例の場合、使用状態に於いて、前記アウタチューブ１０ａと前記インナシャフト９ａとが最も長くなった状態で、前記リップ部８３の先端縁と、前記雄スプライン部３９とが摺接しない様にしている。

以上の様に、本例の場合、軸方向一方側から順に、前記シール部材８０、前記小径軸部４７、前記Ｅリング７９、前記インナ側ヨーク部３７を設けている。
別の言い方をすれば、前記シール部材８０及び前記小径軸部４７と前記インナ側ヨーク部３７との間に、前記Ｅリング７９を設けている。この為、前記中間シャフト４ａが図１に示す状態よりも縮んで、前記アウタチューブ１０ａと共に、前記シール部材８０が軸方向他方側へ前記小径軸部４７を越えて変位した場合でも、このシール部材８０が、前記Ｅリング７９の軸方向一側面に当接した時点で、前記アウタチューブ１０ａの変位が止まる。この為、前記シール部材８０は、前記インナ側ヨーク部３７を構成する筒状部６８に当接する事はない。この結果、前記シール部材８０（前記リップ部８３）の保護を図る事ができる。

尚、本例の場合、前記アウタチューブ１０ａを構成する小径筒部１５の内周面の全長に亙り前記雌スプライン部１９を形成している。この為、前記中間シャフト４ａの軸方向寸法が最も短くなった状態でも、前記雌スプライン部１９と前記雄スプライン部３９とのスプライン係合が外れる事はない。

一方、前記中間シャフト４ａの軸方向寸法が最も短くなった状態で、前記雌スプライン部１９と前記雄スプライン部３９とのスプライン係合が外れる可能性がある場合には、この雌スプライン部１９とこの雄スプライン部３９とのスプライン係合が外れるよりも先に、前記アウタチューブ１０ａの軸方向他端面（前記シール部材８０の一部）と前記Ｅリング７９の軸方向一側面とが当接する様に各部の寸法を規制する。この様な構成を採用すれば、前記中間シャフト４ａの組付作業の際、前記雌スプライン部１９と前記雄スプライン部３９とのスプライン係合が外れて、作業効率が低下する事を防止できる。

以上の様な構成を有する本例の中間シャフト４ａによれば、衝突事故や操舵輪の縁石への乗り上げ等のアクシデントにより、ホイールアライメントが狂ってしまう事を防止できる。
即ち、本例の場合、前記インナシャフト９ａを構成する低剛性シャフト１４に前記小径軸部４７を設けている。そして、この小径軸部４７の剛性（曲げ剛性、捩じり剛性）を、前記中間シャフト４ａのうちの他の部分、及び、前記１対のタイロッド７、７等の他の部材の剛性（曲げ剛性、捩じり剛性）よりも小さくしている。この為、衝突事故や操舵輪の縁石への乗り上げ等のアクシデントにより、前記操舵輪に大きなモーメント荷重が作用した場合に、前記１対のタイロッド７、７等の他の部材が変形（損傷）するよりも先に前記小径軸部４７が変形する。この結果、この他の部材の変形（損傷）を防止して、ホイールアライメントが狂う事を防止できる。

又、本例の場合、ホイールアライメントが狂ってしまった場合に、上述の様なアクシデントがあったのか否かを判別する事ができる。
即ち、上述の様なアクシデントが発生していない状況で、ホイールアライメントが狂ってしまった場合には、前記低剛性シャフト１４の小径軸部４７は変形していない。一方、前記アクシデントが発生した状況で、ホイールアライメントが狂ってしまった場合には、前記小径軸部４７が変形している可能性が高い。この様に、この小径軸部４７の変形の有無を判断する事により、ホイールアライメントが狂ってしまった原因が、前記アクシデントであるか否かの判別が可能となる。

又、本例の場合、前記低剛性シャフト１４にＥリング７９を設けている為、前記シール部材８０を保護する事ができる。
即ち、前記Ｅリング７９を設けていない構造の場合、前記中間シャフト４ａが図１に示す状態より縮むと、前記アウタチューブ１０ａが軸方向他方側に変位して、前記シール部材８０のリップ部８３が、前記インナ側ヨーク部３７を構成する筒状部６８の軸方向一端面に当接する。ここから更に、前記アウタチューブ１０ａが軸方向他方側に変位すると、前記リップ部８３が、前記筒状部６８の軸方向一端部外周面に乗り上げて、このリップ部８３の先端縁（径方向内端縁）が裂ける様に破損してしまう可能性がある。一方、本例の様に、前記Ｅリング７９を設けた構造の場合、前記アウタチューブ１０ａが軸方向他方側に変位しても、前記リップ部８３が、前記Ｅリング７９の軸方向一側面と当接した状態で、前記アウタチューブ１０ａの軸方向他方側への変位が止まる。この為、前記リップ部８３が、前記インナ側ヨーク部３７を構成する筒状部６８に当接する事がない。この結果、前記リップ部８３の損傷の防止を図れる。尚、前記Ｅリング７９の軸方向一側面は、このリップ部８３の内径寸法よりも大きな外径寸法を有する円輪状の平坦面である為、このリップ部８３が当接した場合でも、裂けるような損傷は生じにくい。

前述した実施の形態の各例では、本発明を、ステアリング装置を構成する中間シャフトを構成するインナシャフトに適用した例に就いて説明した。但し、本発明は、この様なインナシャフト以外にも、各種用途で使用される伸縮シャフトの構造に適用する事ができる。この様な用途で使用した場合にも、伸縮シャフトが組み込まれた装置を構成する他の部分の変形（損傷）を防止する事ができる。
又、本発明は、通常時は伸縮せず、衝突時にのみ伸縮する様な中間シャフトに適用する事もできる。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 自在継手
４、４ａ 中間シャフト
５ ステアリングギヤユニット
６ 入力軸
７ タイロッド
８、８ａ 雄スプライン部
９、９ａ インナシャフト
１０、１０ａ アウタチューブ
１１ 第一のヨーク
１２ 雌スプライン部
１３ 第二のヨーク
１４ 低剛性シャフト
１５ 小径筒部
１６ アウタ側連続部
１７ アウタ側ヨーク部
１８ 凸部
１９ 雌スプライン部
２０ 円錐面部
２１ 大径円筒面部
２２ 段部
２３ 小径円筒面部
２４ 凸部
２５ 不完全スプライン部
２６ 基部
２７ 腕部
２８ 円孔
２９ 軸受カップ
３０ ニードル
３１ 十字軸
３２ 軸部
３３ ヨーク
３４ 腕部
３５ 防水キャップ
３６ 底部
３７ インナ側ヨーク部
３８ 凸部
３９ 雄スプライン部
４０ 大径円筒面
４１ 第二傾斜連続面
４２ 小径円筒面
４３ 第一傾斜連続面
４４ 中径円筒面
４５ 外側貫通孔
４６ 第一大径軸部
４７ 小径軸部
４８ 第二大径軸部
４９ 嵌合小径部
５０ かしめ部
５１ 凹部
５２ ローレット部
５３ 内側貫通孔
５５ 第一曲面
５６ 小径円筒面
５７ 第二曲面
５９ ストッパ係止溝
６０ 雄セレーション
６１ 段部
６２ 内径側空間
６３ 外径側空間
６４ ピン
６５ 溶接部
６６ 基部
６７ 腕部
６８ 筒状部
６９ 円輪状部
７０ 円孔
７１ 雌セレーション
７２ 軸受カップ
７３ ニードル
７４ 十字軸
７５ 軸部
７６ ヨーク
７７ 腕部
７８ コーティング層
７９ Ｅリング
８０ シール部材
８１ 嵌合筒部
８２ 内向鍔部
８３ リップ部
８４ シャフト本体
８５ 嵌合芯金

Claims (6)

1. 軸方向一端部の外周面に雄スプライン部が形成されたインナシャフトと、
   内周面に雌スプライン部が形成された中空状のアウタチューブとを備えており、
   前記雄スプライン部と前記雌スプライン部とを、スプライン係合させる事により、前記インナシャフトと前記アウタチューブとがトルク伝達可能、且つ、全長を伸縮可能な状態に組み合わされている伸縮シャフトであって、
   前記インナシャフトは、中空状のシャフト本体と、中実状であって、該シャフト本体に対する相対回転を不能に且つ軸方向の相対変位を不能な状態で内嵌固定された低剛性シャフトとを有しており、
   前記低剛性シャフトのうち、前記シャフト本体の軸方向他端縁よりも軸方向他方側に位置する部分に、当該部分の軸方向両側に隣接した部分よりも外径寸法が小さい低剛性小径部が形成されている、
   伸縮シャフト。
2. 前記シャフト本体の軸方向他端部の内周面に、前記低剛性シャフトの外周面が内嵌固定されており、前記シャフト本体と該低剛性シャフトとの嵌合部に、該嵌合部を径方向に貫通した連結用貫通孔が形成されており、該連結用貫通孔の内側に、連結部材が挿入されている、請求項１に記載した伸縮シャフト。
3. 前記連結部材の軸方向両端縁が、前記連結用貫通孔の径方向外端開口部よりも径方向外側に突出していない、請求項２に記載した伸縮シャフト。
4. 前記シャフト本体の軸方向他端面と、前記低剛性シャフトの外周面とが溶接部により固定されている、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した伸縮シャフト。
5. 前記低剛性シャフトの軸方向他端部の外周面に、ヨークを構成する基部が外嵌固定されており、該低剛性シャフトの軸方向他端部のうちの該基部よりも軸方向他方側に位置する部分に形成されたかしめ部により、前記ヨークの軸方向他方側への変位が規制されている、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した伸縮シャフト。
6. 前記低剛性シャフトのうちの前記低剛性小径部よりも軸方向他方側に位置する部分に、前記アウタチューブの軸方向他端部と直接又は他の部材を介して軸方向に係合可能なストッパ部材が設けられている、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した伸縮シャフト。
   

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