特許 7234686 アウタシャフト及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-28

(45)【発行日】2023-03-08

(54)【発明の名称】アウタシャフト及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21K 1/30 20060101AFI20230301BHJP

   B62D 1/19 20060101ALI20230301BHJP

   F16D 1/02 20060101ALI20230301BHJP

   B21J 5/12 20060101ALI20230301BHJP

【ＦＩ】

B21K1/30 Z

B62D1/19

F16D1/02 210

B21J5/12 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019032292

(22)【出願日】2019-02-26

(65)【公開番号】P2020131278

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2021-10-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000811

【氏名又は名称】弁理士法人貴和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安田 要

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 圭太

(72)【発明者】

【氏名】末廣 竜也

【審査官】堀内 亮吾

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１５５７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１８１６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０８５３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０１４２７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｋ １／３０

Ｂ６２Ｄ １／１９

Ｆ１６Ｄ １／０２

Ｂ２１Ｊ ５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周面に雌スプライン部を有するスプライン筒部を備えたアウタシャフトの製造方法であって、
内周面に前記雌スプライン部よりもビットウィーンピン径が大きい素雌スプライン部を有し、かつ、前記スプライン筒部よりも大きい外径を有する素スプライン筒部を形成する工程と、
前記素スプライン筒部の外周面をしごいて縮径させることに伴い、前記素雌スプライン部を縮径させて前記雌スプライン部を形成することにより、前記スプライン筒部を形成する工程と、を備え、
製造対象となる前記アウタシャフトが備える前記雌スプライン部のビットウィーンピン径が軸方向位置によって異なっており、
前記素スプライン筒部を形成する工程は、前記素スプライン筒部の外径を軸方向位置によって異ならせる工程を含み、
前記スプライン筒部を形成する工程では、前記素スプライン筒部の外周面をしごいて該外周面の外径が軸方向全長にわたり一定となるように縮径させることに伴い、前記素雌スプライン部を縮径させるとともに、該素雌スプライン部の縮径量を軸方向位置によって異ならせることで、前記雌スプライン部を形成する、
アウタシャフトの製造方法。

【請求項2】

製造対象となるアウタシャフトが備える前記雌スプライン部のビットウィーンピン径が、少なくとも一部の軸方向範囲において、軸方向に関する何れか一方の側から他方の側に向かうほど徐々に小さくなっており、
前記素スプライン筒部の外径を軸方向位置によって異ならせる工程では、前記少なくとも一部の軸方向範囲に対応する前記素スプライン筒部の軸方向範囲において、該素スプライン筒部の外径を軸方向に関する前記一方の側から前記他方の側に向かうほど徐々に大きくする、
請求項１に記載のアウタシャフトの製造方法。

【請求項3】

前記素スプライン筒部の外径を軸方向位置によって異ならせる工程では、削り加工によって、該外径を軸方向位置によって異ならせる、
請求項１又は２に記載のアウタシャフトの製造方法。

【請求項4】

内周面に雌スプライン部を有するスプライン筒部を備えたアウタシャフトの製造方法であって、
内周面に前記雌スプライン部よりもビットウィーンピン径が大きい素雌スプライン部を有し、かつ、前記スプライン筒部よりも大きい外径を有する素スプライン筒部を形成する工程と、
前記素スプライン筒部の外周面をしごいて縮径させることに伴い、前記素雌スプライン部を縮径させて前記雌スプライン部を形成することにより、前記スプライン筒部を形成する工程と、を備え、
前記素スプライン筒部を形成する工程は、前記素雌スプライン部を形成した後、該素雌スプライン部に対して、芯金の外周面に備えられた修正用雄スプライン部を係合させた状態で、前記素スプライン筒部の外周面を前記修正用雄スプライン部と同軸にしごくことに伴い、前記素雌スプライン部を前記修正用雄スプライン部に押し付けることで、前記素雌スプライン部を前記修正用雄スプライン部に合致する形状に塑性変形させる修正工程を含む、
アウタシャフトの製造方法。

【請求項5】

前記素スプライン筒部を形成する工程は、前記素雌スプライン部を形成する前に、該素雌スプライン部を形成する部分に絞り加工を施して縮径させる工程を含む、
請求項１～４のうちの何れか１項に記載のアウタシャフトの製造方法。

【請求項6】

軸方向全長にわたり外径が一定のしごき加工面である外周面を有し、かつ、内周面に雌スプライン部を有するとともに、該雌スプライン部のビットウィーンピン径が軸方向位置によって異なっているスプライン筒部を備える、アウタシャフト。

【請求項7】

前記雌スプライン部は、軸方向両側に隣接する部分に比べてビットウィーンピン径が大きい部分を含む、
請求項６に記載のアウタシャフト。

【請求項8】

前記雌スプライン部は、少なくとも一部の軸方向範囲において、ビットウィーンピン径が軸方向に関する何れか一方の側から他方の側に向かうほど徐々に小さくなっている、
請求項６又は７に記載のアウタシャフト。

【請求項9】

前記雌スプライン部に対してスプライン係合する雄スプライン部を備えたインナシャフトとともに操舵力伝達軸を構成する、
請求項６～８のうちのいずれか１項に記載のアウタシャフト。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば自動車のステアリング装置に組み込まれる伸縮式のステアリングシャフトや中間シャフトを構成するアウタシャフトと、その製造方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車のステアリング装置では、例えば、ステアリングホイールの前後位置の調節を可能とするためにステアリングシャフトとして伸縮式のものを用いたり、走行時に路面から入力される振動がステアリングホイールまで伝達されるのを防止するために中間シャフトとして伸縮式のものを用いたりすることが行われている。

【0003】

また、ステアリングシャフト、中間シャフトなどの操舵力伝達軸を伸縮式のものとするために、該操舵力伝達軸の構造を、アウタシャフトとインナシャフトとを組み合わせた２分割構造とすることが行われている。すなわち、このような操舵力伝達軸では、アウタシャフトの内周面に形成された雌スプライン部とインナシャフトの外周面に形成された雄スプライン部とをスプライン係合させることで、アウタシャフトとインナシャフトとを、トルク伝達を可能に、かつ、軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせている。これにより、操舵力伝達軸を伸縮可能に構成している。

【0004】

このような伸縮式の操舵力伝達軸を構成するアウタシャフトを製造する際には、雌スプライン部を、切削加工や塑性加工によって形成することができる。

【0005】

雌スプライン部を切削加工により形成する方法としては、例えば、ワークの内周面にブローチ加工を施す方法、すなわち、ワークの内周面にブローチと呼ばれるスプライン成形用工具を軸方向に押し込む（又は引き込む）ことによって、該内周面の円周方向等間隔となる複数箇所を軸方向に切削することにより、雌スプライン部を形成する方法が知られている。

【0006】

また、雌スプライン部を塑性加工により形成する方法としては、例えば、ワークの外周面を拘束した状態で、ワークの内周面に雄スプライン形状のスプライン成形用工具を押し込む（又は引き込む）ことによって、該内周面を該雄スプライン形状に合致する形状に塑性変形させることにより、雌スプライン部を形成する方法（例えば、特開２０１７－１３６６１４号公報参照）が知られている。また、雌スプライン部を塑性加工により形成する他の方法として、ワークの内径側に雄スプライン形状を有するスプライン成形工具を配置した状態で、ワークの外周面をしごいて縮径させることに伴い、ワークの内周面をスプライン成形工具の雄スプライン形状に合致する形状に塑性変形させることにより、雌スプライン部を形成する方法（例えば、特開平６－３４４０７３号公報参照）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１７－１３６６１４号公報

【文献】特開平６－３４４０７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上述したような従来から知られている雌スプライン部の形成方法では、形成すべき雌スプライン部のビットウィーンピン径（Between Pin Diameter）ＢＰＤに合わせたスプライン成形用工具を用いる必要がある。しかしながら、スプライン成形用工具は、形状が複雑で高価であるため、ビットウィーンピン径ＢＰＤが異なる雌スプライン部ごとにスプライン成形用工具を用意すると、アウタシャフトの製造コストが嵩む。なお、本明細書では、「ＢＰＤ」を、ビットウィーンピン径を表す記号として用いる。ビットウィーンピン径ＢＰＤは、雌スプライン部を構成する複数の溝のうち、径方向反対側に位置する１対の溝に、それぞれが所定の外径を有する１対のピンＰを係合させた場合に、当該雌スプライン部のサイズを、当該１対のピンＰ間の距離で表したものである（図３参照）。

【0009】

本発明の目的は、形成すべき雌スプライン部のビットウィーンピン径ＢＰＤを変更する場合でも、該雌スプライン部を低コストで形成できるアウタシャフトの製造方法、及び、該製造方法によって製造可能なアウタシャフトの構造を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の製造対象となるアウタシャフトは、内周面に雌スプライン部を有するスプライン筒部を備える。
本発明のアウタシャフトの製造方法は、内周面に前記雌スプライン部よりもビットウィーンピン径が大きい素雌スプライン部を有し、かつ、前記スプライン筒部よりも大きい外径を有する素スプライン筒部を形成する工程と、前記素スプライン筒部の外周面をしごいて縮径させることに伴い、前記素雌スプライン部を縮径させて前記雌スプライン部を形成することにより、前記スプライン筒部を形成する工程と、を備える。

【0011】

本発明のアウタシャフトの製造方法では、製造対象となるアウタシャフトが備える前記雌スプライン部のビットウィーンピン径が軸方向位置によって異なるものとすることができる。
この場合には、前記素スプライン筒部を形成する工程は、前記素スプライン筒部の外径を軸方向位置によって異ならせる工程を含む。
また、前記スプライン筒部を形成する工程では、前記素スプライン筒部の外周面をしごいて該外周面の外径が軸方向全長にわたり一定となるように縮径させることに伴い、前記素雌スプライン部を縮径させるとともに、該素雌スプライン部の縮径量を軸方向位置によって異ならせることで、前記雌スプライン部を形成する。

【0012】

この場合には、例えば、製造対象となるアウタシャフトが備える前記雌スプライン部のビットウィーンピン径を、少なくとも一部の軸方向範囲において、軸方向に関する何れか一方の側から他方の側に向かうほど徐々に小さくすることができる。
この場合に、前記素スプライン筒部の外径を軸方向位置によって異ならせる工程では、前記少なくとも一部の軸方向範囲に対応する前記素スプライン筒部の軸方向範囲において、該素スプライン筒部の外径を軸方向に関する前記一方の側から前記他方の側に向かうほど徐々に大きくする。

【0013】

また、これらの場合には、削り加工によって、前記素スプライン筒部の外径を軸方向位置によって異ならせることができる。

【0014】

本発明のアウタシャフトの製造方法では、前記素スプライン筒部を形成する工程は、前記素雌スプライン部を形成した後、該素雌スプライン部に対して、芯金の外周面に備えられた修正用雄スプライン部を係合させた状態で、前記素スプライン筒部の外周面を前記修正用雄スプライン部と同軸にしごく修正工程を含むものとすることができる。

【0015】

前記修正工程では、前記素スプライン筒部の外周面を前記修正用雄スプライン部と同軸にしごくことに伴い、前記素雌スプライン部を前記修正用雄スプライン部に押し付けることで、前記素雌スプライン部を前記修正用雄スプライン部に合致する形状に塑性変形させることができる。

【0016】

本発明のアウタシャフトの製造方法では、前記素スプライン筒部を形成する工程は、前記素雌スプライン部を形成する前に、該素雌スプライン部を形成する部分に絞り加工を施して縮径させる工程を含むものとすることができる。

【0017】

本発明のアウタシャフトは、軸方向全長にわたり外径が一定のしごき加工面である外周面を有し、かつ、内周面に雌スプライン部を有するとともに、該雌スプライン部のビットウィーンピン径が軸方向位置によって異なっているスプライン筒部を備える。

【0018】

また、本発明のアウタシャフトでは、前記雌スプライン部は、軸方向両側に隣接する部分に比べてビットウィーンピン径が大きい部分を含むものとすることができる。

【0019】

また、本発明のアウタシャフトでは、前記雌スプライン部は、少なくとも一部の軸方向範囲において、ビットウィーンピン径を、軸方向に関する何れか一方の側から他方の側に向かうほど徐々に小さくすることができる。

【0020】

また、本発明のアウタシャフトは、前記雌スプライン部に対してスプライン係合する雄スプライン部を備えたインナシャフトとともに操舵力伝達軸を構成するものとすることができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明のアウタシャフトの製造方法によれば、形成すべき雌スプライン部のビットウィーンピン径を変更する場合でも、該雌スプライン部を低コストで形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、実施の形態の第１例のアウタシャフトを備えたステアリング装置の斜視図である。

【図2】図２は、実施の形態の第１例のアウタシャフトを備えたステアリング装置の部分断面図である。

【図3】図３は、図２のａ－ａ断面図である。

【図4】図４は、実施の形態の第１例のアウタシャフトの製造方法を工程順に示す断面図である。

【図5】図５（Ａ）～図５（Ｃ）は、実施の形態の第１例のアウタシャフトの製造方法を工程順に示す、スプライン筒部の半部断面図である。

【図6】図６は、実施の形態の第２例のアウタシャフトの製造方法において、素スプライン筒部の曲りなどを修正する作業を工程順に示す断面図である。

【図7】図７は、実施の形態の第３例のアウタシャフトの製造方法を工程順に示す断面図である。

【図8】図８（Ａ）～図８（Ｃ）は、実施の形態の第３例のアウタシャフトの製造方法を工程順に示す、スプライン筒部の軸方向一方側部（ａ）及び軸方向他方側部（ｂ）の半部断面図である。

【図9】図９は、実施の形態の第３例に関するアウタシャフトの第３中間素材の断面図、及び、該第３中間素材の雌スプライン部の軸方向位置（先端部からの距離）とビットウィーンピン径ＢＰＤとの関係を示す線図である。

【図10】図１０（Ａ）は、実施の形態の第４例に関するアウタシャフトの第２中間素材の断面図であり、図１０（Ｂ）は、実施の形態の第４例に関する、図９に相当する図である。

【図11】図１１（Ａ）は、実施の形態の第５例に関するアウタシャフトの第２中間素材の断面図であり、図１１（Ｂ）は、実施の形態の第５例に関する、図９に相当する図である。

【図12】図１２（Ａ）は、実施の形態の第６例に関するアウタシャフトの第２中間素材の断面図であり、図１２（Ｂ）は、実施の形態の第６例に関する、図９に相当する図である。

【図13】図１３は、本発明を適用可能なアウタシャフトを備えた中間シャフトの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

［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５を用いて説明する。
本例では、本発明の製造対象となるアウタシャフトを、自動車のステアリング装置の構成部材として適用した場合について説明する。

【0024】

（ステアリング装置について）
自動車のステアリング装置１は、図１に示すように、ステアリングホイール２と、ステアリングシャフト３と、ステアリングコラム４と、１対の自在継手５ａ、５ｂと、中間シャフト６と、ステアリングギヤユニット７と、１対のタイロッド８とを備えている。

【0025】

ステアリングシャフト３は、車体に支持されたステアリングコラム４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３の後端部には、運転者が操作するステアリングホイール２が取り付けられており、ステアリングシャフト３の前端部は、１対の自在継手５ａ、５ｂ及び中間シャフト６を介して、ステアリングギヤユニット７のピニオン軸９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２を回転させると、該ステアリングホイール２の回転が、ステアリングギヤユニット７のピニオン軸９に伝達される。ピニオン軸９の回転は、ピニオン軸９と噛合した図示しないラック軸の直線運動に変換され、１対のタイロッド８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２の操作量に応じた舵角が付与される。なお、前後方向とは、ステアリング装置１が組み付けられる車体の前後方向をいう。

【0026】

本例のステアリング装置１では、運転者の体格や運転姿勢に応じてステアリングホイール２の前後位置を調節可能とするためのテレスコピック機構を備えている。このために、ステアリングコラム４は、図２に示すように、それぞれが筒状である、前側のアウタコラム１０の後端寄り部分と、後側のインナコラム１１の前端部とを軸方向の変位を可能に嵌合させることにより、全長を伸縮可能に構成されている。また、ステアリングシャフト３は、前側のインナシャフト１２と、後側のアウタシャフト１３とを、スプライン係合により、トルク伝達を可能に、かつ、伸縮可能に構成されている。アウタシャフト１３は、後端部をインナコラム１１よりも後方に突出させた状態で、インナコラム１１の内側に玉軸受１４により回転のみ可能に支持されている。したがって、アウタシャフト１３の後端部に支持固定されたステアリングホイール２の前後位置を調節する際には、アウタシャフト１３とともにインナコラム１１が、アウタコラム１０及びインナシャフト１２に対して前後方向に変位することで、ステアリングシャフト３及びステアリングコラム４が伸縮する。

【0027】

アウタシャフト１３は、全体が段付円筒状に構成されており、前側から順番に、スプライン筒部１５と、前側テーパ筒部１６と、大径筒部１７と、後側テーパ筒部１８と、小径筒部１９とを備えている。スプライン筒部１５は、内周面の軸方向全長にわたり雌スプライン部２０を有し、かつ、外周面を軸方向に関して外径が変化しない円筒面としている。大径筒部１７は、スプライン筒部１５よりも外径及び内径が大きく、大径筒部１７の前端部とスプライン筒部１５の後端部とは、部分円すい筒状の前側テーパ筒部１６によって連結されている。小径筒部１９は、大径筒部１７よりも外径及び内径が小さく、小径筒部１９の前端部と大径筒部１７の後端部とは、部分円すい筒状の後側テーパ筒部１８によって連結されている。

【0028】

そして、このようなアウタシャフト１３の雌スプライン部２０に、インナシャフト１２の後側部の外周面に備えられた雄スプライン部２１が、スプライン係合している。また、大径筒部１７の後側部に、玉軸受１４を構成する内輪３８が外嵌されている。図示の例では、内輪３８は、大径筒部１７の後側部の外周面に軸方向に離隔して形成された１対の係止溝２２ａ、２２ｂに係止された１対の止め輪２３ａ、２３ｂによって、軸方向両側から挟持されている。これにより、大径筒部１７に対して内輪３８が軸方向に位置決めされている。また、小径筒部１９に、ステアリングホイール２が支持固定されている。図示の例では、小径筒部１９の外周面に形成された雄セレーション部２４とステアリングホイール２の内周面に形成された雌セレーション部２５とがセレーション係合している。これにより、小径筒部１９とステアリングホイール２との相対回転が阻止されている。

【0029】

また、図示の例では、大径筒部１７の軸方向中間部の外周面に、保持凹部２６が形成されており、保持凹部２６の内側にステアリングロック装置を構成するキーロックカラー２７が保持固定されている。また、インナコラム１１のうち、キーロックカラー２７と径方向に対向する部分に、ロック用透孔２８が形成されている。イグニッションキーをＯＦＦにすると、ステアリングロック装置は、ロック用透孔２８の内側に配置された図示しないロックピンを径方向内方に変位させ、該ロックピンをキーロックカラー２７に係合させることで、ステアリングシャフト３の回転を不能にする。

【0030】

（アウタシャフト１３の製造方法について）
本例では、アウタシャフト１３を製造するために、図４（Ａ）に示すような、鋼、アルミニウムなどの金属製で円筒状の原管２９を用意する。そして、原管２９に適宜の加工を施すことによって、アウタシャフト１３を得る。このような本例のアウタシャフト１３の製造方法は、以下に説明するような第１工程～第３工程を備える。

【0031】

第１工程では、原管２９の軸方向一方側部に絞り加工を施して、該軸方向一方側部を縮径させる。これにより、図４（Ｂ）に示すような、軸方向一方側部に原管２９よりも小径で円筒状の縮径筒部３３を有する、第１中間素材３０を得る。第１中間素材３０の軸方向他方側部は、原管２９の軸方向他方側部である円筒状の原管部３４であり、原管部３４の軸方向一方側端部と縮径筒部３３の軸方向他方側端部との間には、前記絞り加工に伴って部分円すい筒状の前側テーパ筒部１６が形成されている。

【0032】

第２工程では、第１中間素材３０の縮径筒部３３の内周面に、スプライン成形用工具を用いた適宜の加工（例えば、前述したブローチ加工などの切削加工や塑性加工）によって、素雌スプライン部３５を形成する。これにより、図４（Ｃ）及び図５（Ａ）に示すような、内周面に素雌スプライン部３５を有する素スプライン筒部５５を備えた、第２中間素材３１を得る。素雌スプライン部３５は、完成状態の雌スプライン部２０よりもビットウィーンピン径ＢＰＤが大きい雌スプライン部である。素雌スプライン部３５は、素スプライン筒部５５の内周面の軸方向全長にわたり形成されている。また、素スプライン筒部５５の外径は、縮径筒部３３の外径と同じで、かつ、完成状態のスプライン筒部１５の外径よりも大きい。また、本例では、素スプライン筒部５５の外径、及び、素雌スプライン部３５のビットウィーンピン径ＢＰＤは、軸方向全長にわたり一定の大きさになっている。なお、本例では、第１工程及び第２工程が、素スプライン筒部５５を形成する工程に相当する。

【0033】

第３工程では、図４（Ｄ）に示すような筒状のダイス３６を用いて、第２中間素材３１の素スプライン筒部５５に常温下で絞り加工（しごき加工）を施す。ダイス３６は、内周面の軸方向他方側部にしごき面３７を有する。しごき面３７は、軸方向他方側から軸方向一方側に向かうほど内径が徐々に小さくなる略円すい筒状の凹面である。また、しごき面３７の最大径部である軸方向他方側端部の内径は、第２中間素材３１の素スプライン筒部５５の外径よりも大きくなっており、しごき面３７の最小径部である軸方向一方側端部の内径は、第２中間素材３１の素スプライン筒部５５の外径よりも小さくなっている。また、ダイス３６の内周面のうち、しごき面３７よりも軸方向一方側に位置する部分は、軸方向一方側に向かうほど内径が大きくなる略円すい筒状の凹面になっている。

【0034】

ダイス３６を用いて、第２中間素材３１の素スプライン筒部５５に絞り加工を施す際には、図４（Ｄ）に示すように、素雌スプライン部３５を拘束することなく、素スプライン筒部５５をダイス３６のしごき面３７の内側に圧入する。これにより、素スプライン筒部５５の外周面をしごき面３７によりしごいて縮径させる｛図５（Ｂ）参照｝。また、これに伴い、素スプライン筒部５５の内周面である素雌スプライン部３５を縮径させ、素雌スプライン部３５のビットウィーンピン径ＢＰＤを減少させることで、素雌スプライン部３５を、完成状態の雌スプライン部２０とする｛図４（Ｅ）、図５（Ｃ）をさらに参照｝。すなわち、第３工程では、ダイス３６を用いて、第２中間素材３１の素スプライン筒部５５に絞り加工を施すことにより、素スプライン筒部５５の全体を縮径させる。これにより、内周面に完成状態の雌スプライン部２０を有するスプライン筒部１５を備えた第３中間素材３２を得る。本例では、第３中間素材３２が備えるスプライン筒部１５の外径、及び、雌スプライン部２０のビットウィーンピン径ＢＰＤは、軸方向の全長にわたり一定の大きさになっている。また、素スプライン筒部５５の外周面は、しごき面３７によってしごかれた、しごき加工面となっている。なお、本例では、第３工程が、前記スプライン筒部を形成する工程に相当する。

【0035】

なお、本例では、ダイス３６のしごき面３７は、軸方向他方側から軸方向一方側に向かうほど内径が徐々に小さくなる略円すい筒状の凹面になっている。このため、素スプライン筒部５５をダイス３６のしごき面３７の内側に軸方向他方側から圧入しやすい。また、本例では、ダイス３６の内周面のうち、しごき面３７よりも軸方向一方側に位置する部分は、軸方向一方側に向かうほど内径が大きくなる略円すい筒状の凹面になっている。このため、スプライン筒部１５をダイス３６の内側から軸方向他方側に引き抜きやすい。

【0036】

本例では、その後、第３中間素材３２に対して、適宜の加工を施すことにより、アウタシャフト１３（図２参照）を完成させる。例えば、第３中間素材３２の原管部３４の軸方向他方側端部に絞り加工を施すことにより、該軸方向他方側端部に小径筒部１９及び後側テーパ筒部１８を形成するとともに、原管部３４の残部を大径筒部１７とする。また、切削加工や塑性加工により、係止溝２２ａ、２２ｂ、雄セレーション部２４、及び保持凹部２６を形成する。

【0037】

上述したような本例のアウタシャフト１３の製造方法によれば、形成すべき雌スプライン部２０のビットウィーンピン径ＢＰＤを変更する場合でも、同じサイズのスプライン成形用工具を用いることができる。すなわち、本例では、雌スプライン部２０のビットウィーンピン径ＢＰＤは、第３工程における、素雌スプライン部３５の縮径量によって決まる。また、該縮径量は、縮径前の素雌スプライン部３５を内周面に備えた素スプライン筒部５５の外径、及び、ダイス３６のしごき面３７の最小径部の内径によって決まる。このため、本例では、同じサイズのスプライン成形用工具を用いる場合でも、素スプライン筒部５５の外径と、ダイス３６のしごき面３７の最小径部の内径とのうち、少なくとも一方を変更することにより、第３工程における素雌スプライン部３５の縮径量を調整することで、雌スプライン部２０のビットウィーンピン径ＢＰＤを異なる大きさに変更することができる。なお、第３工程における素雌スプライン部３５の縮径量は、任意の値に設定することができるが、縮径後の雌スプライン部２０の形状精度や寸法精度を良好に確保できる範囲内の値に設定することが好ましい。何れにしても、本例によれば、形成すべき雌スプライン部２０のビットウィーンピン径ＢＰＤを変更する場合でも、形状が複雑で高価なスプライン成形用工具を変更する必要がないため、アウタシャフト１３の製造コストを抑えることができる。

【0038】

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図６を用いて説明する。
本例のアウタシャフト１３（図２参照）の製造方法では、第２工程が、以下に説明するような修正工程を含んでいる。

【0039】

第２工程において、図４（Ｂ）→図４（Ｃ）に示すように、縮径筒部３３の内周面に素雌スプライン部３５を形成することにより、素雌スプライン部３５を内周面に備えた素スプライン筒部５５を形成すると、素スプライン筒部５５に曲がりが生じたり、素雌スプライン部３５のビットウィーンピン径ＢＰＤにばらつきが生じたりする場合がある。修正工程では、このような素スプライン筒部５５の曲がりや素雌スプライン部３５のビットウィーンピン径ＢＰＤを修正する。

【0040】

修正工程では、芯金３９と、ダイス３６ａとを用いる。芯金３９は、ダイス鋼（ＳＫＤ）やハイス鋼（ＳＫＨ）などの、素スプライン筒部５５よりも十分に硬い材料製で、真直に造られており、外周面に修正用雄スプライン部４０を備えている。修正用雄スプライン部４０は、適正なビットウィーンピン径ＢＰＤを有する素雌スプライン部３５と合致する形状を有している。ダイス３６ａは、ダイス３６（図４参照）と同様の構成を有する。ダイス３６ａのしごき面３７ａの最小径部の内径は、適正な素スプライン筒部５５の外径と同じ大きさである。

【0041】

修正工程では、図６（Ａ）に示すように、素スプライン筒部５５の内側に芯金３９を挿入することにより、素雌スプライン部３５に修正用雄スプライン部４０を係合させる。これとともに、芯金３９の中心軸を、ダイス３６ａの中心軸に一致させた状態で、素スプライン筒部５５を、ダイス３６ａのしごき面３７ａの内側に圧入する。これにより、素スプライン筒部５５の外周面を、しごき面３７ａにより修正用雄スプライン部４０と同軸にしごく。また、これに伴い、素スプライン筒部５５の内周面である素雌スプライン部３５を修正用雄スプライン部４０に押し付けることで、素雌スプライン部３５を、修正用雄スプライン部４０にほぼ合致する形状に塑性変形させる。そして、このようにすることで、素スプライン筒部５５の曲がりや素雌スプライン部３５のビットウィーンピン径ＢＰＤを修正する。その後、図６（Ｂ）に示すように、修正後の素スプライン筒部５５の内側から芯金３９を抜き出す。

【0042】

上述したような本例の場合には、第３工程を行う前に、素スプライン筒部５５の曲がりや素雌スプライン部３５のビットウィーンピン径ＢＰＤを修正することができるため、より高品質なアウタシャフト１３を製造することができる。
その他の構成及び作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。

【0043】

［実施の形態の第３例］
実施の形態の第３例について、図７～図９を用いて説明する。
本例のアウタシャフトの製造方法は、軸方向位置によってビットウィーンピン径ＢＰＤが異なる雌スプライン部２０ａ｛図７（Ｅ）、図８（Ｃ）（ａ）及び図８（Ｃ）（ｂ）参照｝を形成するために、第２工程が、以下に説明するような外周加工工程を含んでいる。

【0044】

軸方向位置によってビットウィーンピン径ＢＰＤが異なる雌スプライン部を形成する場合には、素スプライン筒部の外径を軸方向位置によって異ならせる。その結果、ダイスを用いて素スプライン筒部を縮径させる際の、素スプライン筒部の縮径量が軸方向位置によって変化するため、軸方向位置によってビットウィーンピン径ＢＰＤが異なる雌スプライン部を形成することができる。

【0045】

本例の場合、外周加工工程では、修正工程を行っていない素スプライン筒部５５｛図４（Ｃ）参照｝又は修正工程によって修正した素スプライン筒部５５｛図６（Ｂ）参照｝の軸方向一方側部の外周面に、切削加工、研削加工、研磨加工などの削り加工を施すことによって、該軸方向一方側部の外径を所定量（例えば、元の外径の０．１％～１％程度）減少させる。これにより、図７（Ｃ）、図８（Ａ）（ａ）及び図８（Ａ）（ｂ）に示すように、ダイス３６を用いて縮径させる前の素スプライン筒部５５ａの外径を、前記削り加工を施した軸方向一方側部と、該軸方向一方側部よりも軸方向他方側に位置する軸方向他方側部とで、互いに異ならせる。すなわち、このような素スプライン筒部５５ａの外周面は、軸方向一方側部に小径部４１（外径φＳ）を有し、軸方向他方側部に大径部４２｛外径φＴ（＞φＳ）｝を有する、段付円筒面となっている。なお、小径部４１と大径部４２との間には、段部５４が存在している。

【0046】

本例では、続く第３工程において、図７（Ｄ）に示すように、ダイス３６を用いて素スプライン筒部５５ａに絞り加工を施す。すなわち、素スプライン筒部５５ａをダイス３６のしごき面３７の内側に圧入する。これにより、素スプライン筒部５５ａの外周面（小径部４１及び大径部４２）をしごき面３７によりしごくことによって、素スプライン筒部５５ａの全体を縮径させる｛図７（Ｅ）、図８（Ｂ）（ａ）及び図８（Ｂ）（ｂ）参照｝。本例では、この際の素スプライン筒部５５ａの縮径量は、縮径前に大径部４２が位置していた軸方向他方側部よりも、縮径前に小径部４１が位置していた軸方向一方側部で小さくなる。このため、第３工程によって形成された雌スプライン部２０ａのビットウィーンピン径ＢＰＤは、縮径前に大径部４２が位置していた軸方向他方側部よりも、縮径前に小径部４１が位置していた軸方向一方側部で大きくなる。すなわち、第３工程によって形成された雌スプライン部２０ａは、軸方向一方側部に大径スプライン部４３（ビットウィーンピン径ＢＰＤの最大値＝Ｘｐ）を有し、軸方向他方側部に小径スプライン部４４｛ビットウィーンピン径ＢＰＤ＝Ｙｐ（＜Ｘｐ）｝を有する、段付きの雌スプライン部２０ａとなる｛図８（Ｃ）（ａ）及び図８（Ｃ）（ｂ）をさらに参照｝。

【0047】

図９中の線図は、第３工程によって形成された雌スプライン部２０ａの軸方向位置（先端からの距離）と、該雌スプライン部２０ａのビットウィーンピン径ＢＰＤとの関係を示している。なお、本例の場合も、内周面に完成状態の雌スプライン部２０ａを有するスプライン筒部１５ａの外径は、軸方向の全長にわたり実質的に一定となっている。換言すれば、スプライン筒部１５ａは、軸方向一方側部の外径φＳ′と、軸方向他方側部の外径φＴ′とが、実質的に等しくなっている（φＳ′≒φＴ′）。なお、第３工程における素スプライン筒部５５ａの縮径量が軸方向一方側部と軸方向他方側部とで異なることから、その痕跡が縮径後のスプライン筒部１５ａの外周面に残る場合がある。

【0048】

上述したような本例の製造方法によって製造されたアウタシャフトの場合には、雌スプライン部２０ａの軸方向一方側部（使用状態での軸方向前側部）が大径スプライン部４３になっているため、ステアリングシャフトを組み立てる際に、雌スプライン部２０ａの軸方向一方側の開口部を通じて、雌スプライン部２０ａの内側に、雄スプライン部２１（図２参照）を挿入する作業を容易に行える。

【0049】

また、上述したような段付きの雌スプライン部２０ａを、前述したような従来の雌スプライン部の形成方法によって形成する場合には、サイズが異なる２種類のスプライン成形用工具が必要になったり、あるいは、１種類のスプライン成形用工具を用いて雌スプライン部２０ａを形成しようとすると、雌スプライン部２０ａの形成後に、雌スプライン部２０ａの段部とスプライン成形用工具の一部とが軸方向に干渉して、雌スプライン部２０ａの内側からスプライン成形用工具を抜き取ることができなくなるなどの、不都合が生じる。これに対して、本例では、このような不都合を生じることなく、上述したような段付きの雌スプライン部２０ａを形成することができる。
その他の構成及び作用効果は、実施の形態の第１例及び第２例と同様である。

【0050】

［実施の形態の第４例］
実施の形態の第４例について、図１０を用いて説明する。
本例のアウタシャフトの製造方法では、外周加工工程によって、図１０（Ａ）に示すように、ダイスを用いて縮径させる前の素スプライン筒部５５ｂの外周面のうち、軸方向一方側端部と軸方向他方側端部との軸方向に離隔した２箇所に、小径部４１ａ、４１ｂを設ける。これにより、第３工程によって形成された雌スプライン部２０ｂのビットウィーンピン径ＢＰＤを、図１０（Ｂ）の線図に示すように、軸方向一方側端部と軸方向他方側端部との軸方向に離隔した２箇所で、軸方向中間部に比べて大きくする。なお、本例では、２つの小径部４１ａ、４１ｂの外径を互いに異ならせている。具体的には、軸方向他方側の小径部４１ｂの外径を、軸方向一方側の小径部４１ａの外径よりも大きくしている。これにより、第３工程における軸方向他方側端部の縮径量を軸方向一方側端部の縮径量よりも多くすることで、第３工程によって形成された雌スプライン部２０ｂのビットウィーンピン径ＢＰＤを、軸方向他方側端部で軸方向一方側端部よりも小さくしている。ただし、本発明を実施する場合には、２つの小径部４１ａ、４１ｂの外径の大小関係を本例の場合と逆にしたり、あるいは、２つの小径部４１ａ、４１ｂの外径を互いに等しくしたりすることもできる。

【0051】

上述のような雌スプライン部２０ｂを備えた完成後のアウタシャフトの場合には、雌スプライン部２０ｂのビットウィーンピン径ＢＰＤが、軸方向他方端部（使用状態での軸方向後側端部）で軸方向中間部よりも大きくなっている。このため、例えば、二次衝突時にステアリングシャフトの全長が収縮して、雌スプライン部２０ｂの内側から雄スプライン部２１（図２参照）が後方に抜け出る際の、雌スプライン部２０ｂと雄スプライン部２１との間に作用する摺動力の変動を小さく抑えることができ、その分、運転者の保護充実を図れる。
その他の構成及び作用効果は、実施の形態の第１例～第３例と同様である。

【0052】

［実施の形態の第５例］
実施の形態の第５例について、図１１を用いて説明する。
本例のアウタシャフトの製造方法では、外周加工工程によって、図１１（Ａ）に示すように、ダイスを用いて縮径させる前の素スプライン筒部５５ｃの外周面のうち、軸方向に離隔した３箇所に、小径部４１を設ける。これにより、第３工程によって形成された雌スプライン部２０ｃのビットウィーンピン径ＢＰＤを、図１１（Ｂ）の線図に示すように、縮径前に小径部４１が存在していた軸方向に離隔した３箇所で、他の軸方向箇所に比べて大きくする。

【0053】

上述のような雌スプライン部２０ｃを備えた完成後のアウタシャフトの場合には、雌スプライン部２０ｃと雄スプライン部２１（図２参照）との接触面積を、実施の形態の第３例及び第４例の場合に比べて狭くして、雌スプライン部２０ｃと雄スプライン部２１との摺動抵抗をより低くすることができるため、ステアリングホイール２（図２参照）の前後位置の調節を円滑に行うことができる。その一方で、雌スプライン部２０ｃと雄スプライン部２１とが軸方向複数箇所で接触するため、雌スプライン部２０ｃと雄スプライン部２１とのスプライン係合部のがたつきを小さく抑えることができる。また、雌スプライン部２０ｃは、軸方向両側に隣接する部分に比べてビットウィーンピン径ＢＰＤが大きい部分を有しているため、該部分を潤滑用のグリースを保持するためのグリース保持部として利用することができる。
その他の構成及び作用効果は、実施の形態の第１例～第３例と同様である。

【0054】

［実施の形態の第６例］
実施の形態の第６例について、図１２を用いて説明する。
本例のアウタシャフトの製造方法では、外周加工工程によって、図１２（Ａ）に示すように、ダイスを用いて縮径させる前の素スプライン筒部５５ｄの外周面を、軸方向全長にわたり、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうほど外径が徐々に小さくなる円すい筒状のテーパ面５６としている。これにより、第３工程によって形成された雌スプライン部２０ｄのビットウィーンピン径ＢＰＤを、図１２（Ｂ）の線図に示すように、軸方向全長にわたり、軸方向一方側（先端側）から軸方向他方側（基端側）に向かうほど徐々に小さくしている。

【0055】

上述のような雌スプライン部２０ｄを備えた完成後のアウタシャフトの場合には、雌スプライン部２０ｄのビットウィーンピン径ＢＰＤが、軸方向全長にわたり、軸方向一方側（先端側）から軸方向他方側（基端側）に向かうほど徐々に小さくなっている。このため、例えば、二次衝突時にステアリングシャフトの全長が収縮する際、すなわち、アウタシャフトがインナシャフト１２（図２参照）に対して前方に移動する際に、雌スプライン部２０ｄと雄スプライン部２１との締め代（摺動力）を徐々に大きくすることによって、アウタシャフトの単位移動量当たりの衝撃吸収量を徐々に大きくすることができる。これにより、運転者の保護充実を図れる。また、二次衝突時には、上述のように雌スプライン部２０ｄと雄スプライン部２１との締め代が徐々に大きくなることに伴って、アウタシャフトとインナシャフト１２との同軸度が徐々に高まる効果（センタリング効果）が得られるため、衝撃吸収を安定して行うことができる。

【0056】

なお、本例では、雌スプライン部２０ｄのビットウィーンピン径ＢＰＤを、軸方向全長にわたり、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうほど徐々に小さくする構成を採用した。ただし、本発明を実施する場合には、雌スプライン部のビットウィーンピン径ＢＰＤを、一部の軸方向範囲（例えば軸方向他方側の範囲）のみで、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうほど徐々に小さくする構成を採用することもできる。この場合には、前記一部の軸方向範囲に対応する素スプライン筒部の軸方向範囲のみにおいて、該素スプライン筒部の外径を、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうほど徐々に小さくする。
その他の構成及び作用効果は、実施の形態の第１例～第３例と同様である。

【0057】

なお、上述した実施の形態の第１例～第６例では、素雌スプライン部を形成するのに先立って、該素雌スプライン部を形成する部分に絞り加工を施して縮径させたが、本発明を実施する場合、完成品であるアウタシャフトの形状によっては、当該絞り加工を省略することもできる。

【0058】

また、本発明は、ステアリングシャフトを構成するアウタシャフトに限らず、例えば、図１３に示すような中間シャフト６ａを構成するアウタシャフト４６に適用することもできる。

【0059】

図１３に示した中間シャフト６ａは、インナシャフト４５と、アウタシャフト４６とを備えている。インナシャフト４５は、中間シャフト６ａの軸方向一方側（図１３の左側）に配置されており、アウタシャフト４６は、中間シャフト６ａの軸方向他方側（図１３の右側）に配置されている。インナシャフト４５は、軸方向他方側の軸部４７と、軸方向一方側のヨーク部４８とを備えている。軸部４７の軸方向他方側部分の外周面には、雄スプライン部４９が設けられている。ヨーク部４８は、軸部４７の軸方向一方側の端部に接合部である溶接ビード部５０により溶接接合されている。なお、ヨーク部４８は、使用状態で前側に位置する自在継手５ｂ（図１参照）を構成するものである。アウタシャフト４６は、軸方向一方側の筒部５１と、軸方向他方側のヨーク部５２とを備えている。筒部５１の軸方向一方側部の内周面には、雌スプライン部５３が設けられている。ヨーク部５２は、筒部５１の軸方向他方側の端部に一体に設けられている。なお、ヨーク部５２は、使用状態で後側に位置する自在継手５ａ（図１参照）を構成するものである。そして、インナシャフト４５の軸部４７をアウタシャフト４６の筒部５１の内側に挿入し、雄スプライン部４９と雌スプライン部５３とをスプライン係合させることで、インナシャフト４５とアウタシャフト４６とを、トルク伝達を可能に、かつ、軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせている。これにより、中間シャフト６ａを伸縮可能に構成している。そして、本発明では、このような中間シャフト６ａを構成するアウタシャフト４６の雌スプライン部５３を、例えば、上述した実施の形態の第１例～第６例と同様の方法により形成することができる。

【0060】

本発明は、上述した各実施の形態の構成を、矛盾が生じない範囲で、適宜組み合わせて実施することができる。
また、本発明は、ステアリング装置に限らず、各種機械装置を構成するアウタシャフトに適用することができる。

【符号の説明】

【0061】

１ ステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリングシャフト
４ ステアリングコラム
５ａ、５ｂ 自在継手
６、６ａ 中間シャフト
７ ステアリングギヤユニット
８ タイロッド
９ ピニオン軸
１０ アウタコラム
１１ インナコラム
１２ インナシャフト
１３ アウタシャフト
１４ 玉軸受
１５、１５ａ スプライン筒部
１６ 前側テーパ筒部
１７ 大径筒部
１８ 後側テーパ筒部
１９ 小径筒部
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 雌スプライン部
２１ 雄スプライン部
２２ａ、２２ｂ 係止溝
２３ａ、２３ｂ 止め輪
２４ 雄セレーション部
２５ 雌セレーション部
２６ 保持凹部
２７ キーロックカラー
２８ ロック用透孔
２９ 原管
３０ 第１中間素材
３１ 第２中間素材
３２ 第３中間素材
３３ 縮径筒部
３４ 原管部
３５ 素雌スプライン部
３６、３６ａ ダイス
３７、３７ａ しごき面
３８ 内輪
３９ 芯金
４０ 修正用雄スプライン部
４１ 小径部
４２ 大径部
４３ 大径スプライン部
４４ 小径スプライン部
４５ インナシャフト
４６ アウタシャフト
４７ 軸部
４８ ヨーク部
４９ 雄スプライン部
５０ 溶接ビード部
５１ 筒部
５２ ヨーク部
５３ 雌スプライン部
５４ 段部
５５、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ 素スプライン筒部
５６ テーパ面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】