JP7400731B2

JP7400731B2 - トルク伝達軸

Info

Publication number: JP7400731B2
Application number: JP2020558372A
Authority: JP
Inventors: 誠一森山; 圭佑中尾
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2023-12-19
Anticipated expiration: 2039-11-18
Also published as: WO2020105582A1; US20220010841A1; US11982319B2; CN113167330A; JPWO2020105582A1; CN113167330B

Description

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軸に関する。

図１１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の従来例を示す。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のピニオン軸８に接続される。ピニオン軸８の回転が図示しないラックの直線運動に変換されて、１対のタイロッド７が押し引きされることにより、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。

自在継手４ａ、４ｂは、互いに同一直線上に存在しない回転軸である、ステアリングシャフト２と中間シャフト５、並びに、中間シャフト５とピニオン軸８を、トルク伝達可能に接続する。自在継手４ａ、４ｂとしては、特開２０１１－２２０３９８号公報などに記載されている、１対のヨークと十字軸とを備えた自在継手が使用されている。

特開２０１７－２５９６４号公報特開２０１１－２２０３９８号公報

大型の自動車に搭載されるステアリング装置にあっては、ステアリングシャフトからステアリングギヤユニットまでの距離が長い。このため、自在継手を構成するヨークに対して、ステアリングシャフトやピニオン軸などの軸を直接固定する代わりに、延長軸と呼ばれるトルク伝達軸を介して、前記軸を固定することが考えられる。

図１２（Ａ）～図１２（Ｃ）は、本発明者らが先に考えたトルク伝達軸９を示す。トルク伝達軸９は、ヨーク１０と、ステアリングシャフトやピニオン軸などの軸１１との間に配置され、ヨーク１０と軸１１とをトルク伝達可能に接続する。トルク伝達軸９は、軸方向一端部の外周面に設けられた雄セレーション１２と、軸方向他端部の内周面に設けられた雌セレーション１３と、軸方向他端部に一体に設けられ、トルク伝達軸９の軸方向他端部を縮径するためのクランプ部１４とを備える。クランプ部１４は、トルク伝達軸９の軸方向他端部の円周方向１箇所に設けられた不連続部１５と、不連続部１５の両側に配置された１対のフランジ部１６と、１対のフランジ部１６に設けられ、図示しない締付部材を挿入可能な取付孔１７とを備える。

トルク伝達軸９の軸方向一端部は、ヨーク１０を構成する基部１８の内側に挿入される。雄セレーション１２は、基部１８の内周面に設けられた雌セレーション１９とセレーション係合する。トルク伝達軸９と基部１８は、溶接ビード部２０により全周にわたり溶接固定される。

トルク伝達軸９の軸方向他端部の内側には、軸１１の軸方向一端部が挿入される。雌セレーション１３は、軸１１の外周面に設けられた雄セレーション２１とセレーション係合する。前記締付部材の先端部を取付孔１７あるいは図示しないナットに螺合することにより、トルク伝達軸９の内周面により軸１１の外周面は強く締め付けられる。

トルク伝達軸９は、通常、冷間鍛造加工により造られる。熱間鍛造加工による場合に比べて、冷間鍛造加工により造られたトルク伝達軸９の形状精度および寸法精度は高い。しかしながら、トルク伝達軸９では、金属材料の流動が複雑になるクランプ部１４が一体に設けられていることなどに起因して、トルク伝達軸９の軸方向両端部に設けられた雄セレーション１２と雌セレーション１３との同軸度を高度に確保することが難しい。また、トルク伝達軸９とヨーク１０とが溶接固定されているため、熱変形などに起因して、トルク伝達軸９とヨーク１０との同軸度が低くなりやすい。このため、図１２（Ｃ）に示すように、トルク伝達軸９に接続される軸、すなわち、ヨーク１０を介して接続される軸１１ａ、あるいは、雌セレーション１３に接続される軸１１の振れ回りが大きくなる可能性がある。この結果、トルク伝達軸９が適用されたステアリング装置の一部で、トルク伝達軸９に接続された軸の振れ回りに起因して、回転方向の摺動異音、スティックスリップ振動異音などの異音が発生する可能性がある。

本発明は、上述のような事情に鑑み、トルク伝達軸に接続される軸の振れ回りを抑えることができる、トルク伝達軸の構造を実現することを目的としている。

本発明のトルク伝達軸は、シャフトと、該シャフトとは別体のクランプとを備える。

前記シャフトは、中空筒形状であり、軸方向一端部と、該軸方向一端部に備えられ、他の部材に対してトルク伝達可能に接続可能である接続部と、軸方向他端部と、軸方向他端側部分に備えられ、軸方向に伸長し、軸方向一方側の閉鎖端と軸方向他方側の開口端を有するスリットと、前記軸方向他端部の内周面に備えられた雌セレーションとを有する。前記接続部は、前記シャフトと一体に設けられる。

前記クランプは、欠円筒形状であり、円周方向１箇所に配置された不連続部と、該不連続部を挟んで両側に配置され、締付部材が挿入可能な取付孔を有する１対のフランジ部と、および、部分円筒形状であり、前記１対のフランジ部を円周方向に連結する連結部とを有する。該クランプは、前記シャフトとは別体で、前記シャフトの前記軸方向他端部に外嵌固定されており、前記スリットの幅寸法を狭めることにより、前記シャフトの前記軸方向他端側部分を縮径させることが可能である。

前記クランプは、前記スリットの幅寸法を狭めた際に、前記シャフトの前記軸方向他端部のうちの軸方向一方側部分に対して、該軸方向他端部のうちの軸方向他方側部分よりも大きな締付力を付与するように構成されることができる。

具体的には、前記連結部は、該連結部の軸方向他方側部分に、前記フランジ部の軸方向他端面から軸方向一方側に凹んだ切り欠きを備える。

前記切り欠きは、前記取付孔の中心軸よりも軸方向他方側に配置されることができる。

前記切り欠きは、前記連結部の円周方向に関して前記フランジ部から離れるほど、軸方向幅が大きくなる形状を有することができる。

あるいは、前記切り欠きは、前記連結部の円周方向に関して軸方向幅が一定である形状を有することもできる。

前記連結部の円周方向に関する前記切り欠きの端部は、前記取付孔の中心軸および前記シャフトの中心軸にそれぞれ直交する方向に関して、前記シャフトの中心軸よりも前記取付孔に近い側に配置されることができる。

前記切り欠きは、前記シャフトの中心軸を含み、かつ、前記取付孔の中心軸に直交する仮想平面に関して対称形状を有することができる。

前記接続部は、自在継手を構成するヨーク部により構成されることができる。あるいは、前記接続部は、セレーション部、スプライン部、あるいは、キー係合部により構成されることができる。

本発明のトルク伝達軸では、トルク伝達軸の軸方向両端部に設けられた接続部と雌セレーションとの同軸度、並びに、トルク伝達軸と接続部との同軸度をいずれも高度に確保することができる。また、本発明のトルク伝達軸では、クランプにより、雌セレーション側に接続される軸を、該軸に歳差運動が生じないように締め付けることができる。このため、本発明のトルク伝達軸では、該トルク伝達軸に接続される軸の振れ回りを抑えることが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態の第１例のトルク伝達軸の斜視図である。図２は、第１例のトルク伝達軸の側面図である。図３の（Ａ）は、図２のＡ－Ａ断面図であり、図３の（Ｂ）は図２のＢ－Ｂ断面図である。図４は、第１例のトルク伝達軸を構成するシャフトの平面図である。図５は、第１例のトルク伝達軸を構成するシャフトの側面図である。図６は、第１例のトルク伝達軸を構成するクランプの斜視図である。図７（Ａ）は、第１例のトルク伝達軸を構成するクランプの平面図であり、図７（Ｂ）は、第１例のトルク伝達軸を構成するクランプの側面図である。図８は、第１例のトルク伝達軸と該トルク伝達軸に接続される軸との接続部を示す断面図である。図９は、本発明の実施の形態の第２例のトルク伝達軸の側面図である。図１０は、第２例のトルク伝達軸を構成するクランプの側面図である。図１１は、従来のステアリング装置を示す部分切断側面図である。図１２（Ａ）は、本発明者らが先に考えたトルク伝達軸を介して、ヨークと回転軸とを接続した状態を示す斜視図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の分解斜視図であり、図１２（Ｃ）は、トルク伝達軸に接続される軸に振れ回りが生じる状態を説明するための模式図である。

［第１例］
本発明の実施の形態の第１例について、図１～図８を用いて説明する。本例のトルク伝達軸２２は、例えば、大型の自動車のステアリング装置に組み込まれて、互いに同一直線上に存在しない回転軸である、ステアリングシャフトと中間シャフト、あるいは、中間シャフトとピニオン軸を、トルク伝達可能に接続するために使用される。

トルク伝達軸２２は、中空筒形状のシャフト２３と、シャフト２３とは別体で、欠円筒形状（略Ｕ字状）のクランプ２４とを備える。以下の説明において、軸方向とは、特に断らない限り、トルク伝達軸２２の軸方向をいう。また、軸方向に関して一方（一端）側とは、図１、図２、図４、図５、図６、図７および図８では、左側である。軸方向に関して他方（他端）側とは、クランプ２４が配置される側をいい、図１、図２、図４、図５、図６、図７および図８では、右側である。

シャフト２３は、炭素鋼鋳鋼材（ＳＣ材）などの素材に、鍛造加工（冷間鍛造加工または熱間鍛造加工）および切削加工などを施すことにより、全体を一体に造られている。シャフト２３は、軸方向一端部と、該軸方向一端部に備えられ、他の部材に対してトルク伝達可能に接続可能である接続部とを備える。本例では、シャフト２３の接続部は、二股状のヨーク部２５により構成される。シャフト２３の軸方向中間部から軸方向他端部までは、筒部２６により構成される。

ヨーク部２５は、十字軸式の自在継手を構成する。ヨーク部２５は、腕部２７ａ、２７ｂを備える。腕部２７ａ、２７ｂは、筒部２６の軸方向一端縁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伸長している。腕部２７ａ、２７ｂのそれぞれは、互いに同軸の円孔２８を有する。円孔２８の内側には、図示しない軸受カップおよびニードルが配置され、十字軸を構成する軸部が回転自在に支持される。

筒部２６は、中空筒形状を有し、軸方向一方側から順に、大径筒部２９と、大径側円すい筒部３０と、中径筒部３１と、小径側円すい筒部３２と、小径筒部３３とを備える。

大径筒部２９は、段付円筒形状を有し、筒部２６の軸方向一端部に配置される。大径筒部２９の軸方向他端縁は、大径側円すい筒部３０の軸方向一端縁に接続する。大径筒部２９の外径寸法および内径寸法は、大径筒部２９の軸方向他方側に存在する、筒部２６を構成するその他の部分の外径寸法および内径寸法よりも大きい。すなわち、大径筒部２９は、筒部２６の中では最も大径である。

大径側円すい筒部３０は、部分円すい筒形状を有し、外径寸法および内径寸法が、軸方向他方側に向かうほど小さくなる。大径側円すい筒部３０の軸方向他端縁は、中径筒部３１の軸方向一方側端縁に接続する。

中径筒部３１は、円筒形状を有し、筒部２６の軸方向中間部に配置される。中径筒部３１の外径寸法および内径寸法は、軸方向にわたり一定である。中径筒部３１の軸方向他端縁は、小径側円すい筒部３２の軸方向一端縁に接続する。

小径側円すい筒部３２は、部分円すい筒形状を有し、外径寸法および内径寸法が、軸方向他方側に向かうほど小さくなる。小径側円すい筒部３２の軸方向他端縁は、小径筒部３３の軸方向一端縁に接続する。

小径筒部３３は、段付円筒形状を有し、筒部２６の軸方向他端部に配置される。小径筒部３３は、その軸方向他方側半部に、軸方向一方側に隣接する小径筒部３３の軸方向一方側半部よりも小さい外径寸法を有する嵌合筒部３４を備える。小径筒部３３は、その外周面の軸方向中間部に、軸方向他方側を向いた略円輪状（Ｃ字状）の段差面３５を有する。本例では、小径筒部３３の軸方向他方側半部の外周面に、切削加工を施すことにより、嵌合筒部３４および段差面３５を形成している。嵌合筒部３４は、円筒面状の外周面を有しており、小径筒部３３の軸方向一方側半部に比べて、肉厚が小さい。嵌合筒部３４の軸方向寸法は、クランプ２４の軸方向寸法とほぼ同じである。段差面３５は、クランプ２４を嵌合筒部３４に外嵌する際に、クランプ２４の軸方向一端面を突き当てることで、シャフト２３に対するクランプ２４の軸方向に関する位置決めを図るために利用される。

本例では、筒部２６の内周面のうち、軸方向他端部に相当する、小径筒部３３および小径側円すい筒部３２の内周面にのみ、雌セレーション３６が全長にわたり設けられている。図１では、雌セレーションの図示を省略している。小径筒部３３の内側には、図８に示すように、ステアリングシャフトやピニオン軸などの軸３７の端部が挿入される。雌セレーション３６は、軸３７の外周面に形成された雄セレーション３８とセレーション係合する。

シャフト２３のうち、軸方向他端側部分（軸方向中間部から軸方向他端部）に相当する、中径筒部３１から小径筒部３３にわたる範囲に、軸方向に伸長するスリット３９が設けられている。スリット３９は、シャフト２３の内周面と外周面とを連通しており、ヨーク部２５を構成する１対の腕部２７ａ、２７ｂと円周方向に関する位相（周方向位置）が９０度ずれた位置に配置される。スリット３９の軸方向一方側は閉鎖端であり、小径筒部３３よりも軸方向一方側に存在する中径筒部３１の軸方向他端部に位置する。スリット３９の軸方向他方側は開口端であり、シャフト２３の嵌合筒部３４の軸方向他端縁に開口する。本例では、スリット３９の幅寸法は、全長にわたり一定である。スリット３９は、カッターなどの回転切削工具を用いた切削加工により形成される。スリット３９の軸方向一端部（奥端部）は、部分円弧状の断面形状を有する。スリット３９は、軸方向一端部が閉鎖端であり、軸方向他端部が開口端であるため、クランプ２４が外嵌される嵌合筒部３４の剛性は、スリット３９の開口端に近い軸方向他方側部分よりも、スリット３９の閉鎖端に近い軸方向一方側部分の方が高い。

シャフト２３は、嵌合筒部３４の軸方向中間部の外周面のうちで、スリット３９と周方向の位相が一致する部分に、シャフト２３の中心軸Ｏ_２３に対し直交する方向に伸長する係合凹溝４０を備える。係合凹溝４０は、スリット３９と交差するように形成されている。係合凹溝４０とスリット３９との交差部は、スリット３９のうちで交差部の軸方向両側に隣接する部分に比べて幅寸法が大きい幅広部からなる。係合凹溝４０は、部分円筒面形状を有し、係合凹溝４０の曲率半径はクランプ２４の取付孔４５ａ、４５ｂの曲率半径とほぼ同じである。

クランプ２４は、シャフト２３の軸方向他端部のうちの嵌合筒部３４に外嵌固定されており、シャフト２３の軸方向他端側部分、具体的には、スリット３９が備えられた中径筒部３１の軸方向他端部から嵌合筒部３４にわたる範囲を縮径させるために用いられる。クランプ２４は、シャフト２３を構成する材料よりも硬度の高い、機械構造用炭素鋼であるＳ３５Ｃなどの素材に熱間鍛造加工もしくは切削加工などを施すことにより、あるいは、機械構造用炭素鋼であるＳ１０ＣやＳ１５Ｃなどの素材に加工硬化を生じる冷間鍛造加工を施すことにより造られる。

クランプ２４は、全体として欠円筒形状（略Ｕ字状）を有し、不連続部４１と、１対のフランジ部４２と、連結部４３と、挿入孔４４とを備える。

不連続部４１は、１対のフランジ部４２の間に位置する、クランプ２４の円周方向１箇所に配置される。１対のフランジ部４２は、不連続部４１を挟んで両側に配置される。１対のフランジ部４２を構成するそれぞれのフランジ部は、略矩形板形状を有する。連結部４３は、クランプ２４の直径方向に関して不連続部４１の反対側に配置され、１対のフランジ部４２を構成するフランジ部を円周方向に連結する。挿入孔４４は、連結部４３の内周面と１対のフランジ部４２の径方向内側面とにより構成される。挿入孔４４には、シャフト２３の嵌合筒部３４が挿入される。挿入孔４４は、部分円筒面状で、その内径寸法は、クランプ２４の自由状態で、嵌合筒部３４の自由状態での外径寸法と同じかこれよりも僅かに大きい。

クランプ２４をシャフト２３の嵌合筒部３４に固定した状態で、不連続部４１とスリット３９の周方向位置は、互いに一致する。本例では、クランプ２４の自由状態での不連続部４１の幅寸法と、シャフト２３（嵌合筒部３４）の自由状態でのスリット３９の幅寸法は、互いにほぼ同じである。

１対のフランジ部４２を構成するフランジ部の互いに整合する部分に、板厚方向に貫通し、互いに同軸である取付孔４５ａ、４５ｂが備えられる。取付孔４５ａ、４５ｂは、挿入孔４４の中心軸Ｏ_４４に対し捩れの位置に形成されており、挿入孔４４に開口する。取付孔４５ａ、４５ｂのうちの一方の取付孔４５ａは通孔により構成され、他方の取付孔４５ｂはねじ孔により構成される。クランプ２４をシャフト２３の嵌合筒部３４に固定した状態で、取付孔４５ａ、４５ｂの開口部に対向する位置に、係合凹溝４０が位置する。すなわち、取付孔４５ａ、４５ｂと係合凹溝４０との軸方向位置は一致する。また、１対のフランジ部４２を構成するフランジ部の板厚（厚さ寸法）は、互いにほぼ同じである。

連結部４３は、半円筒形状を有し、その軸方向他方側部分に、フランジ部４２の軸方向他端面から軸方向一方側に凹んだ切り欠き４６を備える。切り欠き４６は、連結部４３の円周方向に伸長し、シャフト２３の中心軸Ｏ_２３および挿入孔４４の中心軸Ｏ_４４を含み、かつ、取付孔４５ａ、４５ｂの中心軸Ｏ_４５に直交する仮想平面に関して対称形状を有する。切り欠き４６の形状は、図７（Ｂ）に示すように、取付孔４５ａ、４５ｂの軸方向から見た場合に、略三角形状である。このため、切り欠き４６の切り欠き深さに相当する軸方向幅Ｌは、連結部４３の円周方向に関してフランジ部４２から離れるほど（図７（Ｂ）の上側に向かうほど）大きくなり、直径方向に関して不連続部４１の反対側に位置する部分（図７（Ｂ）の上端部）で最も大きくなる。すなわち、切り欠き４６の軸方向幅Ｌは、連結部４３の円周方向両端部で最も小さくなり、連結部４３の円周方向中央部で最も大きくなる。

切り欠き４６は、取付孔４５ａ、４５ｂの中心軸Ｏ_４５よりも軸方向他方側に配置される。具体的には、切り欠き４６の軸方向一端縁は、取付孔４５ａ、４５ｂの中心軸Ｏ_４５よりも軸方向他方側で、かつ、取付孔４５ａ、４５ｂの軸方向他端縁よりも軸方向一方側に位置する。連結部４３の円周方向に関する切り欠き４６の端部（連結部４３と切り欠き４６との円周方向に関する境界位置）は、連結部４３の軸方向他端縁において、取付孔４５ａ、４５ｂの中心軸Ｏ_４５およびシャフト２３の中心軸Ｏ_２３にそれぞれ直交する方向（図２および図７（Ｂ）の上下方向）に関して、シャフト２３の中心軸Ｏ_２３よりも取付孔４５ａ、４５ｂに近い側（図２および図７（Ｂ）の下側）に位置する。

連結部４３は、切り欠き４６を形成する以前の状態では、１対のフランジ部４２と同じ軸方向幅を全周にわたり有していたが、切り欠き４６を形成することで、１対のフランジ部４２に接続する円周方向両端部では、１対のフランジ部４２と同じ軸方向幅を有しているが、円周方向に関して１対のフランジ部４２から離れるほど軸方向幅が小さくなり、直径方向に関して不連続部４１の反対側に位置する円周方向中央部では、その軸方向幅は１対のフランジ部４２の軸方向幅のおよそ３／５程度である。このため、連結部４３の形状は、取付孔４５ａ、４５ｂの軸方向から見た場合に、軸方向他方側の肩部（角部）が斜めに切り落とされたような台形状である。連結部４３の軸方向他端面（連結部４３と切り欠き４６との軸方向に関する境界位置）は、連結部４３の円周方向に関して１対のフランジ部４２から離れるほど軸方向一方側に向かう方向に直線的に傾斜する。すなわち、連結部４３の軸方向他端面は、連結部４３の軸方向一端面のように、挿入孔４４の中心軸Ｏ_４４に直交する仮想平面上には存在せず、挿入孔４４の中心軸Ｏ_４４に対して傾斜する。図示の例では、挿入孔４４の中心軸Ｏ_４４に対する連結部４３の軸方向他端面の傾斜角度は６０度である。本例では、嵌合筒部３４の軸方向他方側部分のうち、直径方向に関してスリット３９の反対側に位置する部分が、クランプ２４の連結部４３によって覆われずに、切り欠き４６から外部に露出する。

本例では、シャフト２３とクランプ２４とは結合固定されている。シャフト２３とクランプ２４との結合固定の構造は特に限定されないが、例えば、シャフト２３とクランプ２４とを溶接固定した構造を採用することができる。あるいは、シャフト２３の外周面に形成した凸状（または凹状）のシャフト側係合部と、クランプ２４の内周面に形成した凹状（または凸状）のクランプ側係合部とを凹凸係合させるとともに、シャフト側係合部またはクランプ側係合部を塑性変形させた（かしめた）構造なども採用することができる。いずれの場合でも、シャフト２３とクランプ２４とを固定した状態では、シャフト２３とクランプ２４との相対回転および軸方向に関する相対変位が防止される。

シャフト２３とクランプ２４とを結合固定する際には、まず、クランプ２４の挿入孔４４の内側に、シャフト２３の軸方向他端部を、クランプ２４の軸方向一方側から挿入する。クランプ２４の不連続部４１とシャフト２３のスリット３９との周方向位置を一致させるとともに、取付孔４５ａ、４５ｂと係合凹溝４０との軸方向位置を一致させる。本例では、クランプ２４の軸方向一端面を段差面３５に突き当てることで、取付孔４５ａ、４５ｂと係合凹溝４０との軸方向位置が一致するように、各部の寸法が規制されている。

次に、取付孔４５ａ、４５ｂと係合凹溝４０の内側に、締付部材に相当する締付ボルト４７を配置する。具体的には、締付ボルト４７の基端寄り部分を通孔である一方の取付孔４５ａの内側に挿入するとともに、締付ボルト４７の中間部を係合凹溝４０の内側に配置する。この状態で、締付ボルト４７の先端部を、ねじ孔である他方の取付孔４５ｂに少しだけ、すなわち、嵌合筒部３４を縮径させない程度に螺合する。そして、係合凹溝４０と、クランプ２４に対して両端部が支持された締付ボルト４７とを、キー係合させる。これにより、クランプ２４がシャフト２３から軸方向他方側に抜け出ないようにするとともに、シャフト２３とクランプ２４とが相対回転しないようにする。そして最後に、溶接などの固定手段により、シャフト２３とクランプ２４とを結合固定する。

本例では、トルク伝達軸２２の使用状態では、トルク伝達軸２２の軸方向一端部に配置されたヨーク部２５は、図示しない別のヨークおよび十字軸と組み合わされる。これにより、トルク伝達軸２２は、前記別のヨークを備えた中間シャフトなどの軸にトルク伝達可能に接続される。ただし、本発明を実施する場合に、トルク伝達軸の軸方向一端部に配置される接続部は、自在継手を構成するヨーク部に代替して、該接続部に軸などの他の部材を接続可能な、セレーション部、スプライン部、あるいは、キー係合部により構成されることも可能である。

小径筒部３３の内側に、ステアリングシャフトやピニオン軸などの軸３７が挿入され、軸３７の外周面の雄セレーション３８に、小径筒部３３の内周面の雌セレーション３６がセレーション係合する。これにより、トルク伝達軸２２と軸３７との相対回転が防止される。軸３７の先端部外周面に雄セレーション３８を周方向に横切るように形成された周方向凹溝４８の内側に、係合凹溝４０とスリット３９との交差部である幅広部を通じて締付ボルト４７の中間部が進入し、周方向凹溝４８と締付ボルト４７とがキー係合する。これにより、軸３７とトルク伝達軸２２との軸方向の相対移動が防止される。締付ボルト４７の他方の取付孔４５ｂに対する螺合量の増加に伴って、不連続部４１の幅寸法が小さくなり、小径筒部３３が縮径して、小径筒部３３の内周面により軸３７の外周面が強く締め付けられる。これにより、トルク伝達軸２２と軸３７とがトルク伝達可能に結合する。

本例のトルク伝達軸２２では、トルク伝達軸２２に接続される軸の振れ回りが抑止される。すなわち、本例のトルク伝達軸２２では、クランプはシャフトに対して一体に設けられておらず、別体のクランプ２４がシャフト２３に対して固定されている。このため、シャフト２３の軸方向両端部に配置されるヨーク部２５と雌セレーション３６との同軸度が、高く確保される。また、本例のトルク伝達軸２２では、別体のヨーク部をシャフトに固定するのではなく、シャフト２３とヨーク部２５は一体に設けられている。このため、溶接時の熱変形の影響を受けずに済み、シャフト２３（筒部２６）に対するヨーク部２５の同軸度が、高く確保される。したがって、ヨーク部２５に接続される軸および雌セレーション３６に接続される軸３７の振れ回りが効果的に抑止される。この結果、ステアリング装置の一部で、軸の振れ回りに起因した、回転方向の摺動異音、スティックスリップ振動異音などの異音の発生が防止される。また、本例のシャフト２３は、中空状であるため、トルク伝達軸２２全体としての軽量化が図られる。

本例のトルク伝達軸２２では、シャフト２３の軸方向他端部に接続された軸３７の歳差運動が抑止され、この軸３７の歳差運動に起因する、シャフト２３の雌セレーション３６と軸３７の雄セレーション３８とのセレーション係合部におけるフレッチング摩耗の発生が抑制される。すなわち、シャフト２３に備えられたスリット３９のうち、軸方向一方側が閉鎖端であり、軸方向他方側が開口端であるため、クランプ２４が外嵌される嵌合筒部３４の剛性は、スリット３９の開口端に近い軸方向他方側部分よりも、スリット３９の閉鎖端に近い軸方向一方側部分の方が高い。さらに、小径筒部３３のうちで、嵌合筒部３４よりも軸方向一方側に存在する部分の肉厚は、嵌合筒部３４の肉厚よりも大きいため、この面からも、嵌合筒部３４は、軸方向他方側部分の剛性よりも軸方向一方側部分の剛性の方が高くなる。このため、本例とは異なって、連結部に切り欠きが備えられていないクランプを用いて嵌合筒部３４を縮径した場合、嵌合筒部３４は、軸方向一方側部分よりも軸方向他方側部分の方が大きく変形する傾向になる。したがって、嵌合筒部３４の内周面と軸３７の外周面との間の面圧は、軸方向一方側部分（軸３７の先端側部分）よりも軸方向他方側部分（軸３７の基端側部分）の方が高くなる。すなわち、軸３７は、嵌合筒部３４の軸方向他方側部分で強く締め付けられ、それよりも軸方向一方側に位置する部分では比較的緩く締め付けられた状態になる。このため、軸３７は、嵌合筒部３４の軸方向他方側部分によって強く締め付けられた部分を中心に歳差運動しやすくなる。軸３７の歳差運動が生じると、雌セレーション３６と雄セレーション３８とのセレーション係合部にフレッチング摩耗が発生し、摩耗量が過大になりやすくなる。

本例では、連結部４３の軸方向他側部分に切り欠き４６が設けられており、剛性の低い嵌合筒部３４の軸方向他方側部分は、連結部４３により覆われない。このため、クランプ２４により嵌合筒部３４を縮径した際に、嵌合筒部３４のうちで、剛性の高い軸方向一方側部分に、剛性の低い軸方向他方側部分に比べて大きな締付け力が付与される。嵌合筒部３４に生じる変形量を、軸方向一方側部分と軸方向他方側部分とで互いに近づけることができる。嵌合筒部３４の内周面と軸３７の外周面との間の面圧も、軸方向一方側部分と軸方向他方側部分とで互いに近づけることができる。この結果、シャフト２３の軸方向他端部に接続された軸３７に歳差運動が生じることが抑制され、雌セレーション３６と雄セレーション３８とのセレーション係合部に、フレッチング摩耗が生じることが抑制される。これにより、シャフト２３と軸３７との間にがたつきが生じることが防止され、がたつきに起因した異音の発生が防止される。

切り欠き４６は、取付孔４５ａ、４５ｂの中心軸よりも軸方向他方側に配置されるため、クランプ２４により嵌合筒部３４を縮径した際に、連結部４３によって、剛性の高い嵌合筒部３４の軸方向一方側部分に大きな締付け力を付与することができる。このため、嵌合筒部３４の軸方向一方側部分の内周面と軸３７の外周面との間の面圧を効果的に高めることができる。さらに、連結部４３の円周方向に関する切り欠き４６の端部は、連結部４３の軸方向他端縁において、取付孔４５ａ、４５ｂの中心軸Ｏ_４５およびシャフト２３の中心軸Ｏ_２３にそれぞれ直交する方向に関して、シャフト２３の中心軸Ｏ_２３よりも取付孔４５ａ、４５ｂに近い側に位置する。このため、図３（Ｂ）に示すように、シャフト２３の軸方向他端縁は、直径方向に関してスリット３９の反対側に位置する半円弧状部分が、外部に露出した状態になり、連結部４３によって覆われない。したがって、クランプ２４により嵌合筒部３４を縮径した際に、シャフト２３の軸方向他端縁に加わる締付け力を十分に小さくできる。したがって、シャフト２３の軸方向他端部に連結される軸３７に歳差運動が生じることがより有効に防止される。また、切り欠き４６は、連結部４３にのみ配置され、フランジ部４２には配置されていないため、シャフト２３に対するクランプ２４の軸方向に関する嵌合長が十分に確保される。このため、シャフト２３に対するクランプ２４の姿勢を安定させることができる。

［第２例］
本発明の実施の形態の第２例について、図９～図１０を用いて説明する。本例では、シャフト２３の嵌合筒部３４に外嵌されるクランプ２４ａの形状が、第１例の構造と異なっている。具体的には、本例では、クランプ２４ａを構成する連結部４３ａの軸方向他方側部分（半部）に設けられた切り欠き４６ａの形状が、第１例の切り欠き４６の形状と異なっている。切り欠き４６ａの形状は、取付孔４５ａ、４５ｂの軸方向から見た場合に、略矩形状である。切り欠き４６ａの軸方向幅Ｌは、連結部４３ａの円周方向に関して一定である。このため、連結部４３ａの形状は、取付孔４５ａ、４５ｂの軸方向から見た場合に、軸方向他方側半部が切り落とされたような略矩形状である。連結部４３ａの軸方向他端面（連結部４３ａと切り欠き４６ａとの軸方向に関する境界位置）は、連結部４３ａの軸方向一端面と平行で、挿入孔４４の中心軸Ｏ_４４に直交する仮想平面上に存在する。

切り欠き４６ａは、取付孔４５ａ、４５ｂの中心軸_４５よりも軸方向他方側（図９および図１０の右側）に位置する。具体的には、切り欠き４６ａの軸方向一端縁は、取付孔４５ａ、４５ｂの軸方向他端縁とほぼ同じ軸方向位置に存在する。また、連結部４３ａの円周方向に関する切り欠き４６ａの端部（連結部４３ａと切り欠き４６ａとの円周方向に関する境界位置）は、シャフト２３の中心軸Ｏ_２３と平行に配置されており、取付孔４５ａ、４５ｂの中心軸Ｏ_４５およびシャフト２３の中心軸Ｏ_２３にそれぞれ直交する方向（図９および図１０の上下方向）に関して、シャフト２３の中心軸Ｏ_２３よりも取付孔４５ａ、４５ｂに近い側（図９および図１０の下側）に位置する。本例では、嵌合筒部３４の軸方向他方側部分のうちで、直径方向に関してスリット３９の反対側に位置する部分が、第１例の場合よりも広い範囲にわたって、切り欠き４６ａから外部に露出する。

本例では、切り欠き４６ａの形成範囲が、第１例に比べて大きいため、クランプ２４ａから、嵌合筒部３４のうちで剛性の低い軸方向他方側部分に作用する締付け力をより小さくすることができる。その他の構成および作用効果については、第１例と同じである。

本発明を実施する場合に、クランプの連結部に形成する切り欠きの形状およびその形成範囲は、本発明の実施の形態の各例で示した構造に限定されることはない。連結部の円周方向に関する切り欠きの端部を、取付孔の中心軸およびシャフトの中心軸にそれぞれ直交する方向に関して、シャフトの中心軸を挟んで取付孔と反対側に配置させることもできるし、シャフトの中心軸上に配置させることもできる。また、クランプの取付孔をすべて通孔により構成し、締付ボルトとナットを組み合わせて使用することもできる。さらに、本発明の実施の形態の各例の構造は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。

１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３ステアリングコラム
４ａ、４ｂ自在継手
５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ピニオン軸
９トルク伝達軸
１０ヨーク
１１、１１ａ軸
１２雄セレーション
１３雌セレーション
１４クランプ部
１５不連続部
１６フランジ部
１７取付孔
１８基部
１９雌セレーション
２０溶接ビード部
２１雄セレーション
２２トルク伝達軸
２３シャフト
２４、２４ａクランプ
２５ヨーク部
２６筒部
２７ａ、２７ｂ腕部
２８円孔
２９大径筒部
３０大径側円すい筒部
３１中径筒部
３２小径側円すい筒部
３３小径筒部
３４嵌合筒部
３５段差面
３６雌セレーション
３７軸
３８雄セレーション
３９スリット
４０係合凹溝
４１不連続部
４２フランジ部
４３、４３ａ連結部
４４挿入孔
４５ａ、４５ｂ取付孔
４６、４６ａ切り欠き
４７締付ボルト
４８周方向凹溝

Claims

軸方向一端部と、該軸方向一端部に備えられ、他の部材に対してトルク伝達可能に接続可能である接続部と、軸方向他端部と、軸方向他端側部分に備えられ、軸方向に伸長し、軸方向一方側の閉鎖端と軸方向他方側の開口端を有するスリットと、および、前記軸方向他端部の内周面に備えられた雌セレーションとを有し、中空筒形状である、シャフトと、
円周方向１箇所に配置された不連続部と、該不連続部を挟んで両側に配置され、締付部材が挿入可能な取付孔を有する１対のフランジ部と、および、部分円筒形状であり、前記１対のフランジ部を円周方向に連結する連結部とを有し、欠円筒形状を有する、クランプと、
を備え、
前記接続部は、前記シャフトと一体に設けられており、および、前記クランプは、前記シャフトとは別体で、前記シャフトの前記軸方向他端部に外嵌固定されており、前記スリットの幅寸法を狭めることにより、前記シャフトの前記軸方向他端側部分を縮径させることが可能であり、
前記クランプは、前記スリットの幅寸法を狭めた際に、前記シャフトの前記軸方向他端部のうちの軸方向一方側部分に対して、該軸方向他端部のうちの軸方向他方側部分よりも大きな締付力を付与するように構成されている、
トルク伝達軸。
前記連結部は、軸方向他方側部分に、前記フランジ部の軸方向他端面から軸方向一方側に凹んだ切り欠きを備える、請求項１に記載したトルク伝達軸。
軸方向一端部と、該軸方向一端部に備えられ、他の部材に対してトルク伝達可能に接続可能である接続部と、軸方向他端部と、軸方向他端側部分に備えられ、軸方向に伸長し、軸方向一方側の閉鎖端と軸方向他方側の開口端を有するスリットと、および、前記軸方向他端部の内周面に備えられた雌セレーションとを有し、中空筒形状である、シャフトと、
円周方向１箇所に配置された不連続部と、該不連続部を挟んで両側に配置され、締付部材が挿入可能な取付孔を有する１対のフランジ部と、および、部分円筒形状であり、前記１対のフランジ部を円周方向に連結する連結部とを有し、欠円筒形状を有する、クランプと、
を備え、
前記接続部は、前記シャフトと一体に設けられており、および、前記クランプは、前記シャフトとは別体で、前記シャフトの前記軸方向他端部に外嵌固定されており、前記スリットの幅寸法を狭めることにより、前記シャフトの前記軸方向他端側部分を縮径させることが可能であり、
前記連結部は、軸方向他方側部分に、前記フランジ部の軸方向他端面から軸方向一方側に凹んだ切り欠きを備える、
トルク伝達軸。
前記切り欠きは、前記取付孔の中心軸よりも軸方向他方側に配置される、請求項２または３に記載したトルク伝達軸。
前記切り欠きは、前記連結部の円周方向に関して前記フランジ部から離れるほど軸方向幅が大きくなる形状を有する、請求項２～４のいずれか１項に記載したトルク伝達軸。
前記切り欠きは、前記連結部の円周方向に関して軸方向幅が一定である形状を有する、請求項２～４のいずれか１項に記載したトルク伝達軸。
前記連結部の円周方向に関する前記切り欠きの端部は、前記取付孔の中心軸および前記シャフトの中心軸にそれぞれ直交する方向に関して、前記シャフトの中心軸よりも前記取付孔に近い側に配置される、請求項２～６のうちのいずれか１項に記載したトルク伝達軸。
前記切り欠きは、前記シャフトの中心軸を含み、かつ、前記取付孔の中心軸に直交する仮想平面に関して対称形状を有する、請求項２～７のうちのいずれか１項に記載したトルク伝達軸。
前記接続部は、ヨーク部により構成される、請求項１～８のうちのいずれか１項に記載したトルク伝達軸。