JP2014101969A

JP2014101969A - 自在継手のヨーク結合構造

Info

Publication number: JP2014101969A
Application number: JP2012255545A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Yamamoto; 信彦山本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2014-06-05

Abstract

【課題】長期にわたって、がたつきの発生に伴う不具合を防止することができるシャフトと自在継手のヨークの結合構造を提供すること。
【解決手段】端部を有するシャフト３と、前記シャフト３の端部３ａに嵌合される筒状の筒状部１５と、前記筒状部１５に対して一体化したヨーク１２と、前記シャフト３および前記筒状部１５間に形成され、これらを互いにセレーション嵌合するセレーション嵌合部と、前記シャフト３および前記ヨーク１２を互いに離脱不能に結合する結合機構とからなる自在継手４のヨーク結合構造において、前記セレーション嵌合部はテーパ形状を有し、前記結合機構は、前記筒状部２０および前記シャフト３に嵌合されるねじ部材２０と、前記筒状部１５および前記ねじ部材２０の間に形成され、互いに螺合するねじ部と、前記シャフト３の外周に形成した段部３ｃと、この段部３ｃに軸方において一方向に係合した。
【選択図】図２

Description

本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置に用いられる自在継手のヨーク結合構造に関する。

一般に、車両用操舵装置では、ステアリングホイールからの回転力を、ステアリングシャフト、インターミディエイトシャフト（中間軸）等を介して、例えばラックアンドピニオン機構等の転舵機構へと伝達し、これにより転舵輪を操向するようにしている。

インターミディエイトシャフトの上端は自在継手を介してステアリングシャフトと連結され、インターミディエイトシャフトの下端は自在継手を介してピニオンシャフトと連結されている。ステアリングシャフトあるいはピニオンシャフトを自在継手のヨークに結合する構造としては、自在継手のヨークと一体化した筒状部にシャフトをセレーション嵌合し、筒状部の半割のスリット幅が狭くなる方向に締め付けボルトで締め付けることにより、筒状部にセレーション嵌合されたシャフトを締め付けて固定する構造が提案されている（特許文献１参照）。

特開平９−３１０７２４号公報

締め付けボルトで締め付ける前段階において、シャフトの端部および筒状部のセレーション嵌合は、組み付け性を考慮して、すきまばめとされている。そのため、締め付けボルトによって締め付けたときに、筒状部の変位としては、スリットに近い領域が主に変形し、残りの部分は殆ど変形しない。したがって、セレーションの歯同士の接触は、スリットに近い領域においてのみで行っていた。すなわち、少ない接触面積でセレーションの歯面が接触していた。

このため、接触面積が小さく、応力が高くなり、長期の使用によって、歯の接触面が摩耗（フレッティング摩耗）することにより、締め付けボルトの軸力が低下し、締結に緩みが生ずる場合がある。その場合、がたつきによる異音が発生したり、また、がたつきによって、操舵フィーリングが悪化したりするおそれがある。

そこで、本発明の目的は、長期にわたって、がたつきの発生に伴う不具合を防止することができる自在継手のヨーク結合構造を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、端部を有するシャフトと、前記シャフトの端部に嵌合される筒状の筒状部と、前記筒状部に対して一体化したヨークと、前記シャフトおよび前記筒状部間に形成され、これらを互いにセレーション嵌合するセレーション嵌合部と、前記シャフトおよび前記ヨークを互いに離脱不能に結合する結合機構とからなる自在継手のヨーク結合構造において、前記セレーション嵌合部はテーパ形状を有し、前記結合機構は、前記筒状部および前記シャフトに嵌合されるねじ部材と、前記筒状部および前記ねじ部材の間に形成され、互いに螺合するねじ部と、前記シャフトの外周に形成した段部と、この段部に軸方向において一方向に係合し、ねじ部材に形成した留め部とからなることを要旨としている。

本発明によると、シャフトおよび自在継手のヨークの筒状部を相互にテーパ嵌合させると同時にセレーション嵌合させる一方、自在継手のヨークの筒状部およびねじ部材間のねじ部により、相互に軸方向に螺合し、留め部および段部を介してテーパ嵌合する方向に押付けるようにしたため、シャフトと筒状部のセレーションの歯面の接触面積が大きくなる。そのため、長期にわたって、がたつきの発生に伴う不具合を防止することができる自在継手のヨーク結合構造を提供できる。

セレーションの歯面の接触面積が大きくなり、長期にわたって、がたつきの発生に伴う不具合を防止することができる自在継手のヨーク結合構造を提供できる。

本発明の実施の形態に係る自在継手のヨーク結合構造を含む車両用操舵装置の概略構成を示す模式図本発明の実施の形態に係る自在継手のヨーク結合構造の一部断面図にした概略側面図

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る自在継手のヨーク結合構造Ｐが適用された車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト（以下シャフト）３と、シャフト３に第１の自在継手４を介して連結されたインターミディエイトシャフト５と、インターミディエイトシャフト５に第２の自在継手６を介して連結されたピニオンシャフト７と、ピニオンシャフト７に噛合い自動車の左右方向に延びるラック軸８とを有している。ピニオンシャフト７には端部近傍に設けられたピニオン７ａを有し、ラック軸８にはピニオン７ａと噛み合うラック８ａとを有している。ピニオント７ａおよびラック８ａは互いに噛合している。ピニオンシャフト７およびラック軸８によりラックアンドピニオン機構からなる転舵機構Ａが構成されている。

ラック軸８は、車体に固定されるハウジング９内に、滑り軸受であるラックブッシュ５０を介して、軸方向Ｗ１に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラック軸８の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。

本発明は、シャフト３と第１の自在継手４に関して、本実施の形態のシャフト３と第１の自在継手４の第１のヨーク１２との結合構造Ｐに適用されている。具体的には、図２に示すように、第１の自在継手４は、シャフト３の端部３ａが連結される第１のヨーク１２と、インターミディエイトシャフト５の端部５ａが連結された第２のヨーク１３と、第１のヨーク１２および第２のヨーク１３を連結する十字軸１４とを備えている。本発明は、第１のヨーク１２と、端部３ａの外周にはセレーション３ｂが形成されているシャフト３と、第１のヨークとシャフト３を軸方向に締結する、ねじ部材２０で構成されていることを特徴としている。

第１のヨーク１２に筒状の筒状部１５が一体化されており、該筒状部１５の内周面には、シャフト３の端部３ａが嵌合されるテーパ状の雌セレーション１５ａが設けられ、筒状部１５の外周面には雄ねじ部１５ｂが設けられている。

ねじ部材２０は、円筒状に形成され、内周部には筒状部１５の外周の雄ねじ部１５ｂと螺合される雌ねじ部２０ｂが形成されている。雄ねじ部１５ｂおよび雌ねじ部２０ｂによって、互いに螺合するねじ部が構成される。ねじ部材２０は、さらに内周から径方向内方に突出する留め部２０ａを備えており、シャフト３を軸方向Ｗ１に止定するためにシャフト３の環状の段部３ｃを押圧する。

また、ねじ部材２０の外周部には、当該ねじ部材２０を回動操作するための工具が係合される工具係合部２０ｄを形成されている。工具係合部２０ｄは例えば六角形等の多角形断面をなしている。

シャフト３には、端部３ａにテーパ状の雄セレーション３ｂが形成されて、雄セレーション３ｂの軸方向延長上に段部３ｃが円周状に形成されている。雌セレーション１５ａおよび雄セレーション３ｂによって、互いにセレーション嵌合されるセレーション嵌合部が構成される。

次に上述した構成にもとづいて、シャフト３に第１の自在継手４の第１のヨーク１２を結合する動作を説明する。シャフト３に対してねじ部材２０をステアリングホイール２側の上方側から遊嵌させた状態で、シャフト３の雄セレーション部３ｂを第１の自在継手４側の第１のヨーク１２の筒状部１５の雌セレーション部１５ａにセレーション嵌合させる。工具を工具係合部２０ｄに係合させ、工具とともにねじ部材２０を回動させる。雌ねじ部２０ｂに雄ねじ部１５ｂが螺合してねじ部材２０が回転しながらインターミディエイトシャフト５側へ軸方向移動する。ねじ部材２０の留め部２０ａが段部３ｃに係合し、さらにねじ部材２０を回動させると、第１のヨーク１２がシャフト３側へ軸方向移動する。雌セレーション１５ａに雄セレーション３ｂが完全にセレーション嵌合されると、雌セレーション１５ａおよび雄セレーション３ｂの持つテーパによって、第１のヨーク１２のシャフト３側への軸方向移動が阻止され、第１のヨーク１２がシャフト３に確実に結合され、離脱不能状態となる。

本実施の形態によれば、シャフト３および自在継手４の第１のヨーク１２の筒状部１５を相互にテーパ嵌合させると同時にセレーション嵌合させる一方、自在継手４の第１のヨークの筒状部１５の雄ねじ部１５ｂおよびねじ部材２０間の雌ねじ部２０ｂにより、相互に軸方向に螺合し、留め部２０a及び段部３ｃを介してテーパ嵌合する方向に押付けるようにしたため、シャフト３と筒状部１５のセレーションの歯面の接触面積が大きくなり、第１のヨーク１２がシャフト３に確実に結合され、離脱不能状態となる。そのため、長期にわたって、がたつきの発生に伴う不具合を防止することができる自在継手のヨーク結合構造を提供できる。

また、上記結合構造Ｐをステアリングシャフト３と第１の自在継手４の第１のヨーク１２との結合に適用した車両用操舵装置１によれば、長期にわたって摩耗によるガタが発生し難く、したがって、長期にわたって、低騒音と良好な操舵フィーリングを維持することができる。

また、ねじ部材２０の雌ねじ部２０ｂと筒状部１５の雄ねじ部１５ｂとの間を封止するために、これらの間に例えば液体パッキン等のシール部材を用いることで、外部からの水分の浸入を防止して、雌セレーション１５ａおよび雄セレーション３ｂで構成されるセレーション嵌合部の防錆が可能となり、より長期にわたって摩耗によるガタが発生し難くなるうえで好ましい。

上記各実施の形態では、ステアリングシャフト３と第１の自在継手４の第１のヨーク１２との結合構造に、本発明の結合構造Ｐを適用したが、本発明は、他の実施形態として、インターミディエイトシャフト５と第１の自在継ぎ手４の第２のヨーク１３との結合構造に適応することができる。また、インターミディエイトシャフト５およびピニオンシャフト７の何れかを、対応する自在継手６に対応するヨークに結合する構造にも適用することができる。

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、３ａ…（ステアリングシャフトの）端部、３ｂ…（ステアリングシャフトの）セレーション部、３ｃ…（ステアリングシャフトの）段部、
４…第１の自在継手、５…インターミディエイトシャフト、６…第２の自在継手、７…ピニオンシャフト、８…ラック軸、Ａ…転舵機構、Ｐ…（シャフトと自在継手のヨークの）結合構造、１２…第１のヨーク、１３…第２のヨーク、１４…十字軸、１５…筒状部、１５ａ…（筒状部の）内周面、１５ｂ…（筒状部の）雄ねじ部、２０…ねじ部材、２０ａ…（ねじ部材の）留め部、２０ｂ…（ねじ部材の）雌ねじ部

Claims

端部を有するシャフトと、前記シャフトの端部に嵌合される筒状の筒状部と、前記筒状部に対して一体化したヨークと、前記シャフトおよび前記筒状部間に形成され、これらを互いにセレーション嵌合するセレーション嵌合部と、前記シャフトおよび前記ヨークを互いに離脱不能に結合する結合機構とからなる自在継手のヨーク結合構造において、前記セレーション嵌合部はテーパ形状を有し、前記結合機構は、前記筒状部および前記シャフトに嵌合されるねじ部材と、前記筒状部および前記ねじ部材の間に形成され、互いに螺合するねじ部と、前記シャフトの外周に形成した段部と、この段部に軸方向において一方向に係合し、ねじ部材に形成した留め部とからなることを特徴とする自在継手のヨーク結合構造。