JP2015178858A - Universal joint and steering device having the universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステアリング装置等に用いられる自在継手、および該自在継手を備えたステアリング装置に関する。 The present invention relates to a universal joint used in a steering apparatus and the like, and a steering apparatus including the universal joint.
従来、ステアリングシャフト等の軸部材との嵌合部がセレーション加工され、ボルトの締め付け力によって該軸部材と締結される自在継手において、ヨークの軸部材嵌合孔の内周面に雌セレーション形成領域と雌セレーション非形成領域すなわち欠歯部とが設けられたものが開示されている。 Conventionally, in a universal joint that is serrated at a fitting portion with a shaft member such as a steering shaft and is fastened to the shaft member by a bolt tightening force, a female serration forming region is formed on the inner peripheral surface of the shaft member fitting hole of the yoke. And a female serration non-formation region, that is, a missing tooth portion is disclosed.
例えば、特許文献1には、ヨークの軸部材嵌合孔の中心軸線を中心とする、雌セレーション非形成領域に対応する中心角度θが、100°〜140°の範囲内の所定値に設定された自在継手が記載されている。
また、特許文献2には、軸部材嵌合孔の内周面に形成されたセレーションの、スリット方向と直交する直径方向において対向する部分に、欠歯部が形成された自在継手が記載されている。
また、特許文献3には、軸部材嵌合孔の内周面に雌セレーションが形成されない欠歯部を設け、該欠歯部をスリット形成時に生じるバリを収容するためのスペースとしている自在継手のヨークが記載されている。
For example, in
Further, Patent Document 2 describes a universal joint in which a serrated portion formed in an inner peripheral surface of a shaft member fitting hole is formed with a missing tooth portion at a portion facing in the diameter direction perpendicular to the slit direction. Yes.
Further, Patent Document 3 discloses a universal joint in which a missing tooth portion where no female serration is formed is provided on the inner peripheral surface of the shaft member fitting hole, and the missing tooth portion is used as a space for accommodating a burr generated when a slit is formed. The yoke is described.
電動式パワーステアリング装置においては、操舵によってステアリングシャフトが左もしくは右方向に回転すると、トルクセンサがステアリングシャフトに加わる操舵トルクを検知し、検知した操舵トルクに応じて電動モータから発生された補助操舵トルクが減速機構を介して操舵補助機構の出力軸に伝達される。ステアリングホイールの切り戻し、あるいは切り出しの際には過大なトルクがステアリングシャフトに加わり、この過大なトルクは、操舵補助機構の出力軸を介して、自在継手の軸部材嵌合部すなわちセレーション歯に繰り返し入力される。特に、コラムアシスト型の電動式パワーステアリング装置においては、自在継手に入力されるトルクが大きい。したがって、自在継手のヨークには、高い耐磨耗性が要求される。 In the electric power steering device, when the steering shaft rotates left or right by steering, the torque sensor detects the steering torque applied to the steering shaft, and the auxiliary steering torque generated from the electric motor according to the detected steering torque. Is transmitted to the output shaft of the steering assist mechanism via the speed reduction mechanism. Excessive torque is applied to the steering shaft when the steering wheel is cut back or cut, and this excessive torque is repeatedly applied to the shaft member fitting portion of the universal joint, that is, the serration teeth via the output shaft of the steering assist mechanism. Entered. In particular, in a column assist type electric power steering apparatus, a large torque is input to the universal joint. Therefore, high wear resistance is required for the universal joint yoke.
図9は、コラムアシスト型電動パワーステアリング装置に用いられている従来の自在継手のヨークの例であり、該ヨークの軸方向から見た状態の断面図である。図9に示すヨーク320は、自在継手を構成する一対のヨークのうち、操舵補助機構の出力軸が嵌合される側のヨークである。図9に示すように、軸部材嵌合孔336の内周面には、雌セレーション338と、雌セレーション338が形成されていない欠歯部354とが設けられている。欠歯部354は、軸部材嵌合孔336の軸方向から見て、スリット342を中心として、雌セレーション338の歯底円を締め付け用ボルトのボルト挿通孔344が横切る範囲の該歯底円の円弧に対応する内周面に設けられている。
FIG. 9 is an example of a conventional universal joint yoke used in a column assist type electric power steering apparatus, and is a cross-sectional view of the yoke as viewed from the axial direction. A
コラムアシスト型電動パワーステアリング装置においては、上述したように自在継手に入力されるトルクが大きいので、自在継手のヨークは板材からのプレス成形品ではなく、冷間鍛造成形されたものを用いている。冷間鍛造成形の素材としては、炭素鋼鋳鋼材(SC材)等が用いられる。炭素鋼鋳鋼材は、プレス成形される板材に用いられる冷間圧延鋼板(SPCC、SPHC)等よりも伸びが低い。締め付け状態においては、プレス成形のものでは雌セレーション全体の歯が出力軸の雄セレーションと接触するが、冷間鍛造成形のものでは、伸びが少ないことから、主に図9の○部に示す範囲のセレーション歯に応力が集中し、この範囲での噛み合いが強くなる傾向がある。その結果、当該部分のセレーション歯にフレッティング磨耗等の異常磨耗が生じてしまう。 In the column assist type electric power steering apparatus, since the torque input to the universal joint is large as described above, the yoke of the universal joint is not a press-formed product from a plate material but a cold forged product. . As a material for cold forging, carbon steel cast steel (SC material) or the like is used. Carbon steel cast steel has a lower elongation than cold-rolled steel sheets (SPCC, SPHC) used for press-molded sheets. In the tightened state, the teeth of the entire female serration are in contact with the male serration of the output shaft in the case of press molding, but in the case of cold forging molding, there is little elongation, so the range indicated mainly by the circled portion in FIG. There is a tendency that stress concentrates on the serrated teeth and the meshing in this range becomes strong. As a result, abnormal wear such as fretting wear occurs on the serration teeth of the portion.
そこで、当該範囲に雌セレーションを設けずに欠歯部とすることにより、雌セレーション歯の異常磨耗を防止することができるが、上記各特許文献のように、軸部材嵌合孔336の軸方向全長に亘って欠歯部を設けると、ヨーク320全体として、軸部材の雄セレーションと噛み合う歯数が少なくなってしまう。その結果、トルク伝達時に雌セレーション歯1枚当たりに発生する接線力は、欠歯部を設けていない場合と比べて大きくなり、軸部材と噛み合っている雌セレーション歯の磨耗が早まる虞がある。
Therefore, by providing a missing tooth portion without providing a female serration in the range, abnormal wear of the female serration tooth can be prevented. However, as in the above-mentioned patent documents, the axial direction of the shaft
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、長期に亘って雌セレーション歯の磨耗を抑制することができる自在継手、および該自在継手を備えたステアリング装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and it is an object of the present invention to provide a universal joint capable of suppressing wear of female serration teeth over a long period of time and a steering device including the universal joint. To do.
上記課題を解決するために、本発明に係る自在継手は、十字軸と、前記十字軸を介して連結される一対のヨークとからなり、前記一対のヨークは、内周面が軸部材と嵌合する嵌合孔を形成する筒状の連結部をそれぞれ備え、前記一対のヨークの少なくとも一方の前記連結部は、外周面から前記内周面まで径方向に貫通し軸方向に延在するスリットを形成する一対の対向部を有し、ねじ部材によって前記一対の対向部が近づく方向に締め付けられることにより前記軸部材と連結され、前記内周面の一部の範囲に前記軸部材と嵌合する雌セレーションが設けられるとともに、前記内周面の残りの範囲に前記雌セレーションが形成されていない欠歯領域が設けられた自在継手において、前記欠歯領域は、前記スリットを中心として周方向の一方側および他方側に設けられた所定周方向範囲の一対の欠け歯部からなり、前記一対の欠け歯部は、それぞれ、前記内周面の、前記軸部材が前記嵌合孔に挿入される側の端部から、前記内周面の中間部まで軸方向に延在していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a universal joint according to the present invention includes a cross shaft and a pair of yokes connected via the cross shaft, and the pair of yokes have an inner peripheral surface fitted with a shaft member. Each of the pair of yokes includes a cylindrical connecting portion that forms a fitting hole to be joined, and at least one of the pair of yokes is a slit that extends radially from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface and extends in the axial direction A pair of opposed portions that form a shaft, and are coupled to the shaft member by being tightened in a direction in which the pair of opposed portions approach each other by a screw member, and fit with the shaft member in a part of the inner peripheral surface In the universal joint in which the female serration is provided, and the remaining region of the inner peripheral surface is provided with the missing tooth region in which the female serration is not formed, the missing tooth region has a circumferential direction around the slit. One side And a pair of missing teeth in a predetermined circumferential direction range provided on the other side, the pair of missing teeth on the side of the inner peripheral surface where the shaft member is inserted into the fitting hole. It extends in the axial direction from the end portion to the intermediate portion of the inner peripheral surface.
また、本発明の好ましい態様は、前記内周面のうち、軸方向において、前記一対の欠け歯部よりも前記一対のヨークの他方側の部分で、前記一対の欠け歯部のそれぞれの周方向範囲に対応する部分には、複数の雌セレーション歯が設けられていることを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, in the axial direction of the inner peripheral surface, the circumferential direction of each of the pair of missing tooth portions is a portion on the other side of the pair of yokes with respect to the pair of missing tooth portions. A portion corresponding to the range is provided with a plurality of female serration teeth.
また、本発明の好ましい態様は、前記一方の連結部は、前記ねじ部材が螺合するねじ孔を有し、前記ねじ孔は、前記スリットが前記連結部を貫通する径方向と直交し且つ前記連結部の軸方向と直交する方向に前記スリットと交差して設けられ、前記一対の欠け歯部のそれぞれの周方向範囲は、前記内周面の全周に前記雌セレーションを形成したと仮定した場合に、前記嵌合孔の中心軸線よりも前記スリット側となる前記内周面の部分に形成された雌セレーションの部分のうち、前記スリットに対応する部分から、一方の歯面が前記ねじ孔の中心軸線に対して直角または最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯までの範囲であることを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, the one connecting portion has a screw hole into which the screw member is screwed, and the screw hole is orthogonal to a radial direction in which the slit penetrates the connecting portion, and It was assumed that the circumferential range of each of the pair of chipped portions was formed with the female serration on the entire circumference of the inner peripheral surface provided in a direction orthogonal to the axial direction of the connecting portion. In this case, one tooth surface from the portion corresponding to the slit among the portions of the female serration formed on the inner peripheral surface portion on the slit side with respect to the center axis of the fitting hole is the screw hole. It is a range to the female serration tooth which has the tooth surface which becomes a right angle with respect to the central axis of this, or the inclination angle of the angle closest to the right angle.
また、本発明の好ましい態様は、前記一方の連結部は、前記ねじ部材が螺合するねじ孔を有し、前記ねじ孔は、前記スリットが前記連結部を貫通する径方向と直交し且つ前記連結部の軸方向と直交する方向に前記スリットと交差して設けられ、前記一対の欠け歯部のそれぞれの周方向範囲は、前記内周面の全周に前記雌セレーションを形成したと仮定した場合に、前記嵌合孔の中心軸線よりも前記スリット側となる前記内周面の部分に形成された雌セレーションの部分の、前記スリットに対応する部分から、一方の歯面が前記ねじ孔の中心軸線に対して直角または最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯までの部分のうち、該雌セレーション歯側の略半分の部分であることを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, the one connecting portion has a screw hole into which the screw member is screwed, and the screw hole is orthogonal to a radial direction in which the slit penetrates the connecting portion, and It was assumed that the circumferential range of each of the pair of chipped portions was formed with the female serration on the entire circumference of the inner peripheral surface provided in a direction orthogonal to the axial direction of the connecting portion. In this case, one tooth surface of the female hole formed in the portion of the inner peripheral surface on the slit side from the center axis of the fitting hole corresponds to the slit from the portion corresponding to the slit. Of the portion up to the female serration tooth having a tooth surface that is inclined at a right angle or closest to the central axis, it is a substantially half portion on the female serration tooth side.
また、本発明の好ましい態様は、前記一対の欠け歯部は、それぞれ、軸方向において、前記内周面の前記端部から、前記ねじ孔の中心軸線に対応する位置まで延在していることを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, each of the pair of missing tooth portions extends from the end portion of the inner peripheral surface to a position corresponding to the central axis of the screw hole in the axial direction. It is characterized by.
また、本発明の好ましい態様は、前記一対の欠け歯部のそれぞれと前記スリットとの間には、複数の雌セレーション歯が設けられていることを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, a plurality of female serration teeth are provided between each of the pair of missing tooth portions and the slit.
また、本発明に係るステアリング装置は、上記自在継手を備えたことを特徴とする。 A steering apparatus according to the present invention includes the universal joint.
本発明によれば、長期に亘って雌セレーション歯の磨耗を抑制することができる自在継手、および該自在継手を備えたステアリング装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a universal joint that can suppress wear of female serration teeth over a long period of time, and a steering device that includes the universal joint.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書中においては、ステアリング装置および自在継手に係る方向は、特に明記しない限り車体に取り付けられた状態における当該車体の前後、左右方向と同様とする。また、アッパー側と後方側とは同じ方向をいい、ロアー側と前方側とは同じ方向をいう。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present specification, the directions related to the steering device and the universal joint are the same as the front-rear and left-right directions of the vehicle body when attached to the vehicle body unless otherwise specified. Further, the upper side and the rear side refer to the same direction, and the lower side and the front side refer to the same direction.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るアッパー側自在継手を備えたステアリング装置の全体構成を示す斜視図である。本実施形態に係るステアリング装置は、ラックアンドピニオン式のコラムアシスト型電動パワーステアリング装置である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a steering apparatus including an upper universal joint according to the first embodiment of the present invention. The steering device according to the present embodiment is a rack and pinion type column assist type electric power steering device.
図1に示すように、ステアリング装置100は、後方側端部にステアリングホイール1が装着されたステアリングシャフト2と、ステアリングシャフト2が内径側に回転自在に支持された筒状のステアリングコラム3と、ステアリングシャフト2の前方側端部に連結された操舵補助機構4とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
操舵補助機構4は、図示しないトルクセンサと、トルクセンサが検知した操舵トルクに応じて補助操舵トルクを発生する電動モータ5と、電動モータ5と連結されハウジング6Aに収容された減速機構6とを備え、電動モータ5で発生された補助操舵トルクを、減速機構6を介して操舵補助機構4の出力軸7に付与している。
The steering assist mechanism 4 includes a torque sensor (not shown), an
ステアリングシャフト2は、アッパーシャフトであるアウタシャフト8とロアーシャフトであるインナシャフト9とを有し、アウタシャフト8とインナシャフト9とは、衝突時に全長を縮めることができる構造となっている。また、ステアリングコラム3は、アッパーコラムであるアウタコラム10とロアーコラムであるインナコラム11とをテレスコープ状に組み合わせてなり、軸方向の衝撃が加わった場合に、衝撃エネルギーを吸収しつつ全長が縮まるコラプシブル構造となっている。
The steering shaft 2 has an
ステアリングコラム3のアウタコラム10は、アッパー車体側ブラケット12Uによって車体側部材13にチルト位置およびテレスコピック位置調整可能に支持されている。また、減速機構6のハウジング6Aは、車体側部材13に取り付けられたロアー車体側ブラケット12Lに回転自在に設けられたピボット軸14pを中心として上下方向に回動可能に支持されている。
The
操舵補助機構4の出力軸7には、アッパー側自在継手15を介して中間シャフト16の後方端が連結されている。中間シャフト16の前方端は、ロアー側自在継手17を介してラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構18のピニオン軸19に連結されている。アッパー側自在継手15は、アッパー側のヨーク20とロアー側のヨーク22と、これら一対のヨーク20、22を連結する十字軸24とから構成されている。
The rear end of the
ピニオン軸19は、上端部にロアー側自在継手17のロアー側のヨーク26が連結されている。ギヤハウジング18A内にはラック軸(図示省略)が車幅方向に移動可能に支持され、ピニオン軸19のピニオン(図示省略)がラック軸のラック歯(図示省略)と噛合している。ラック軸の両端部は、それぞれタイロッド28、28を介して図示しない転舵輪に連結されている。
The
ステアリング装置100はこのような構成なので、運転者がステアリングホイール1を回転操作すると、図示しないトルクセンサがステアリングシャフト2に加わる操舵トルクを検知し、検知した操舵トルクに応じて電動モータ5から発生された補助操舵トルクが減速機構6を介して出力軸7に伝達され、さらに中間シャフト16を介してピニオン軸19に伝達される。ピニオン軸19が回転すると、ピニオン軸19と噛合したラック軸(図示省略)が軸方向すなわち車幅方向に駆動され、タイロッド28、28に連結された左右の転舵輪が転舵される。
Since the
図2は、本発明の第1実施形態に係るアッパー側自在継手15の側面図である。
図3は、本発明の第1実施形態に係るアッパー側自在継手15のアッパー側ヨーク20の6面図である。図3において、(a)はアッパー側ヨーク20をアッパー側端面すなわちステアリングシャフト2側の端面側から見た状態を示し、(b)は(a)のb−b矢視図であり、(c)は(a)のc−c矢視図であり、(d)は(a)のd−d矢視図であり、(e)は(a)のe−e矢視図であり、(f)は(c)のf−f矢視図である。
FIG. 2 is a side view of the upper side universal joint 15 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a six-side view of the
図2に示すように、本実施形態に係るアッパー側自在継手15は、アッパー側ヨーク20と、ロアー側ヨーク22と、これら一対のヨーク20、22を連結する十字軸24とから構成されている。アッパー側ヨーク20およびロアー側ヨーク22には、それぞれ操舵補助機構4の出力軸7および中間シャフト16が連結されている(図1参照)。
As shown in FIG. 2, the upper side universal joint 15 according to this embodiment includes an
図3の各図に示すように、アッパー側ヨーク20(以後、単に「ヨーク20」と記載する。)は、操舵補助機構4の出力軸7の下端が外嵌され締め付けられる筒状の連結部30と、連結部30のロアー側端部から連結部30の軸方向外方に延在し十字軸24を介してロアー側ヨーク22と連結される一対のアーム部32、32とを備えている。一対のアーム部32、32は、対向して配置された一対の板状部材であり、各アーム部32には十字軸24が支持される貫通孔34が形成されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the upper yoke 20 (hereinafter simply referred to as “
ヨーク20の連結部30の内周面は円筒状に形成され、その内径側は出力軸7の下端が挿入され嵌合される嵌合孔36となっている。つまり、連結部30の内周面は嵌合孔36の周壁として嵌合孔36を形成している。出力軸7は、連結部30のアッパー側端面から嵌合孔36に挿入されている。連結部30の内周面すなわち嵌合孔36の周壁には、雌セレーション38が設けられている。また、出力軸7の外周面には、雌セレーション38に噛み合う雄セレーション(図示省略)が形成されている。なお、以後の説明においては、連結部30の方向について、アッパー側を「軸部材挿入側」といい、ロアー側を「アーム側」という。
The inner peripheral surface of the connecting
連結部30の外周側の部分には、径方向に厚みを有し軸方向に延在して対向する一対の肉厚部40、40が設けられている。肉厚部40、40間に形成されるスリット42は、連結部30の外周面から嵌合孔36まで径方向に貫通し、連結部30の軸部材挿入側端部からアーム側端部近傍まで、軸方向に延在している。
A pair of
図4は、図3(a)の拡大図である。
図5は、図3(c)のA−A矢視拡大断面図である。
FIG. 4 is an enlarged view of FIG.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA in FIG.
図3(c)、(d)、および図5に示すように、肉厚部40、40の軸部材挿入側端部近傍には、スリット42を横切る方向、すなわちスリット42が連結部30を貫通する径方向と直交し、且つ連結部30の軸方向と直交する方向に肉厚部40、40を貫通してボルト挿通孔44がスリット42に交差して形成されている。ボルト挿通孔44には、締め付け用のボルト(図示省略)が挿通される。ボルト挿通孔44は、嵌合孔36のスリット42側の一部に開いている。すなわち、ボルト挿通孔44と嵌合孔36とは、互いに一部分が交差している。詳細には、ボルト挿通孔44は、図5に示すように、連結部30の軸方向から見て、ボルト挿通孔44の母線のうち、嵌合孔36の中心軸線C側の母線が、連結部30の内周面を交差して横切っている。
As shown in FIGS. 3 (c), 3 (d), and 5, in the vicinity of the shaft member insertion side end of the
また、ボルト挿通孔44は、図5に示すように、スリット42を挟んで、一方の肉厚部40の内周面に形成された雌ねじ部46(紙面に向かって右側)と、他方の肉厚部40の円筒状内周面となっている通し孔部48(紙面に向かって左側)とから構成されている。締め付け用のボルトは、通し孔部48側からボルト挿通孔44に挿入される。通し孔部48側の肉厚部40および連結部30の側面には、ボルトの頭部が当接する座ぐり50が設けられている。ボルト挿通孔44に挿入されたボルトを締め付けることにより、一対の肉厚部40、40が互いに近づく方向に連結部30が締め付けられ、嵌合孔36に挿入された出力軸7(図1参照)の雄セレーションと嵌合孔36の雌セレーション38とが噛み合い、これにより、出力軸7と連結部30とが連結される。
Further, as shown in FIG. 5, the
図4、5に示すように、連結部30の内周面すなわち嵌合孔36の雌セレーション38は、断面形状が略三角形状で軸方向に延在する多数の突条が周方向に連続して構成されている。これら突条は、多数の雌セレーション歯52を構成している。
As shown in FIGS. 4 and 5, the inner peripheral surface of the connecting
本実施形態においては、図4、5に示すように、連結部30の内周面には、軸方向から見て、雌セレーション38が形成されていない欠歯領域54が、周方向の所定領域に亘って設けられている。欠歯領域54は、雌セレーション38の歯底円に適合する曲率を有する円筒内周面上にある。欠歯領域54は、軸方向から見て、スリット42を中心として、連結部30の内周面の周方向一方側および他方側に設けられた一対の欠歯部56、56から成っている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, on the inner peripheral surface of the connecting
一対の欠歯部56、56は、スリット42からそれぞれ同じ周方向範囲に亘って設けられている。すなわち、欠歯領域54は、連結部30を軸方向から見て、スリット42の中心線、すなわち嵌合孔36の中心軸線Cを通りスリット42を径方向に貫通して延在する直線Tと、雌セレーション38の歯底円との交点のうちスリット側の交点Pから、該歯底円の周方向両側の同一範囲の円弧に対応する内周面に設けられている。つまり、欠歯領域54は、スリット42を中心に、連結部30の内周面の、ボルト挿通孔44の通し孔部48側および雌ねじ部46側に、それぞれ同一の周方向範囲で設けられた欠歯部56、56から成っている。次に一対の欠歯部56、56の構成について説明するが、欠歯部56、56の構成はそれぞれ同様であるので、以下では通し孔部48側の欠歯部56の構成について説明し、雌ねじ部46側の欠歯部56の構成の説明は省略する。
The pair of missing
ボルト挿通孔44の通し孔部48側の欠歯部56の周方向範囲とは、詳細には次の通りである。まず、連結部30の内周面の全周に亘って雌セレーション38を形成した場合を仮定する。この場合に、嵌合孔36の中心軸線Cよりもスリット42側且つ前記直線Tよりも通し孔部48側に対応する内周面の部分に形成された多数の雌セレーション歯52のうち、連結部30の軸方向から見て一方の歯面がボルト挿通孔44の中心軸線D、すなわちボルトの軸力が作用する方向に対して直角あるいは最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯52aが考えられる。
The circumferential direction range of the
本実施形態においては、雌セレーション38の歯底円において、前記交点Pから当該雌セレーション歯52aを含む部分までの円弧に対応する内周面の範囲を欠歯部56としている。言い換えると、雌セレーション38のうち、スリット42に対応する部分から、雌セレーション歯52aまでの部分を欠歯部56としている。なお、ボルトの軸力は、連結部30の軸方向と直交する方向に作用する。
In the present embodiment, in the root circle of the
連結部30の内周面の全周に亘って雌セレーション38を形成したと仮定した場合に、ボルトを締め付けて連結部30と出力軸7とを連結させた状態においては、前記中央軸線Cよりもスリット42側の雌セレーション歯52に大きな応力がかかる。特に前記雌セレーション歯52aに最も大きな応力がかかる。また、コラムアシスト型電動パワーステアリング装置においては、さらに大きな応力がかかる。そこで、本実施形態においては、雌セレーション38のうち、スリット42に対応する部分から、雌セレーション歯52aまでの部分を欠歯部56としている。
Assuming that the
また、本実施形態においては、雌セレーション歯52aは、連結部30の軸方向から見て、嵌合孔36の中心軸線Cを中心とする雌セレーション38の歯底円において、前記直線Tから50°〜70°の中心角度に対応する円弧内の所定の角度位置に位置している。すなわち、欠歯部56は、連結部30の軸方向から見て、嵌合孔36の中心軸線Cを中心とする雌セレーション38の歯底円において、前記直線Tから50°〜70°の中心角度に対応する円弧範囲に亘って設けられている。したがって、欠歯領域54は、連結部30の軸方向から見て、中心軸線Cを中心とする雌セレーション38の歯底円において、前記直線Tを中心とする100°〜140°の中心角度θに対応する円弧範囲に亘って設けられている。雌セレーション38における雌セレーション歯52aの位置は、雌セレーション38の径、雌セレーション歯52の数、あるいは雌セレーション歯52の形状等によって異なってくるが、雌セレーション歯52aが、嵌合孔36の中心軸線Cを中心として、前記直線Tから50°〜70°の範囲内に位置するように雌セレーション38が形成されている。
Further, in the present embodiment, the
図6は、図4のB−B矢視拡大断面図である。
本実施形態においては、図6に示すように、通し孔部48側の欠歯部56は、連結部30の軸方向全長に亘っては設けられていない。すなわち、欠歯部56は、連結部30の軸方向において、連結部30の軸部材挿入側端部から、ボルト挿通孔44の軸線Dに対応する位置まで延在して設けられている。連結部30の内周面のうち、軸方向において欠歯部56よりもアーム側で、欠歯部56の周方向範囲に対応する部分には、複数の雌セレーション歯52bが連結部30のアーム側端部まで軸方向に延在して形成されている。雌セレーション歯52bは、断面形状は他の雌セレーション歯52と同一であるが、軸方向長さは他の雌セレーション歯52よりも短い。雌セレーション歯52bは、他の多数の雌セレーション歯52と周方向に適合して連続して設けられている。したがって、連結部30の軸方向においてボルト挿通孔44の中心軸線Dよりもアーム側の内周面には、全周に亘って雌セレーション38が設けられている。
6 is an enlarged cross-sectional view taken along arrow BB in FIG.
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
このような構成なので、雌セレーション38は、雌セレーション歯52が連結部30の内周面の周方向の一部の範囲に設けられている雌セレーション部分38aと、雌セレーション歯52および雌セレーション歯52bが該内周面の全周に亘って設けられている雌セレーション部分38bとが、軸方向に連続して構成されている。雌セレーション部分38aは、連結部30の内周面のうち、軸部材挿入側端部からボルト挿通孔44の中心軸線Dに対応する位置まで延在し、雌セレーション部分38bは、中心軸線Dからアーム側端部まで延在している。
With such a configuration, the
上述したように、連結部30の内周面の全周に亘って雌セレーション38を形成したと仮定した場合に、ボルトを締め付けて連結部30と出力軸7とを連結させた状態においては、前記中央軸線Cよりもスリット42側の雌セレーション歯52に大きな応力がかかり、特に前記雌セレーション歯52aに最も大きな応力がかかる。ここで、応力がかかるこれらの雌セレーション歯52および雌セレーション歯52aの軸方向に着目すると、連結部30の軸部材挿入側端部からボルト挿通孔44の中央軸線Dまでの範囲に強い応力がかかる。
As described above, when it is assumed that the
一方、これらの雌セレーション歯52および雌セレーション歯52aの、中央軸線Dよりもアーム側の部分は、中央軸線Dからアーム側端部へ離れるほど、応力は小さくなる傾向となる。そこで、本実施形態においては、欠歯部56の軸方向範囲を、連結部の軸部材挿入側端部からボルト挿通孔44の中央軸線Dまでの範囲とし、連結部30の内周面のうち、軸方向において欠歯部56よりもアーム側で、欠歯部56の周方向範囲に対応する部分には、雌セレーション歯52bを設けている。これにより、連結部30の内周面のうち、ボルト挿通孔44の中央軸線Dよりもアーム側の部分は、雌セレーション38が全周に亘って設けられることとなる。
On the other hand, the portion of the
このように、本実施形態に係るアッパー側自在継手15のヨーク20は、内周面に所定周方向範囲の一対の欠歯部56、56を設けることにより、ボルトを締め付けて連結部30と出力軸7とを連結させた状態において、応力が集中するスリット42近傍における雌セレーション歯のフレッティング磨耗等の異常磨耗を防止することができる。
As described above, the
また、本実施形態は、一対の欠歯部56、56の軸方向範囲を、連結部30の軸方向の全長に亘る範囲とはせず、特に大きな応力がかかる範囲、すなわち軸部材挿入端からボルト挿通孔44の中央軸線Dに対応する部分までとし、連結部30の内周面の残りの軸方向範囲には雌セレーション歯52bを設けることにより、連結部30全体として出力軸7の雄セレーションと噛み合う雌セレーション38の歯数をより多く確保することができる。その結果、雌セレーション38の軸部材保持力を損なうことなく、効率よく応力を分散できる。さらに、一対の欠歯部56、56を設けることによる、トルク伝達時における雌セレーション歯52一つ当たりに発生する接線力の増大を抑制することができ、出力軸7の雄セレーションと噛み合っている雌セレーション歯52の磨耗を長期に亘って抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the axial range of the pair of
また、本実施形態においては、一対の欠歯部56、56の軸方向範囲を軸部材挿入端からボルト挿通孔44の中央軸線Dに対応する部分までの範囲とすることにより、座ぐり50(図5参照)と連結部30の内周面との間の肉厚を確保することができる。したがって、ボルトの締め付けにより座ぐり50の底面に発生する過大な引張力に対する座ぐり50部分の強度を確保することができる。
Further, in the present embodiment, the counterbore 50 (the counterbore 50 (56) is formed by setting the axial range of the pair of
また、一対の欠歯部56、56を設けることにより、ヨーク20を形成するためのブランク(図示省略)にスリット42を形成する際に生じるバリを取り除く作業を軽減することができる。
ヨーク20を形成するための筒状部とヨーク部とを一体に備えたブランクであって、筒状部に雌セレーション38と一対の欠歯部56、56とが形成されたブランクにおいて、筒状部にスリット42を形成するためには、筒状部の外周側から内周側に向けて切削加工を施すこととなる。このような切削加工を行うと、切削工具が筒状部の内周側すなわち雌セレーション38側に突き出るときにバリが生じる。
Further, by providing the pair of missing
In the blank which integrally provided the cylindrical part and yoke part for forming the
このようにして生じたバリは、出力軸7の雄セレーションをヨーク20あるいはブランクの雌セレーション38に嵌合させる際に邪魔となる。本実施形態においては、スリット42に連接する一対の欠歯部56、56を設けることにより、欠歯部56、56の軸方向範囲においては、切削加工で生じたバリが雄セレーションと雌セレーション38との嵌合部にかからないようにしている。すなわち、一対の欠歯部56、56は、このようなバリを収容する空間となっている。これにより、出力軸7を雌セレーション38に嵌合させる際のバリ除去作業を軽減することができる。その結果、製造コストを低減することができる。
The burr generated in this manner becomes an obstacle when the male serration of the output shaft 7 is fitted to the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態と異なる構成を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成については重複する説明は省略する。また、第1実施形態と同一の部材については同一の符号を用いて説明する。第2実施形態に係るアッパー側自在継手は、連結部の構成を第1実施形態と異なる構成とした形態である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment will be described with a focus on a different configuration from the first embodiment, and a redundant description of the same configuration as the first embodiment will be omitted. The same members as those in the first embodiment will be described using the same reference numerals. The upper side universal joint which concerns on 2nd Embodiment is a form which made the structure of a connection part different from 1st Embodiment.
図7は、第2実施形態に係るアッパー側ヨーク220(以下、単に「ヨーク220」と記載する。)の拡大図であり、軸方向から見た状態を示している。
第2実施形態に係るヨーク220の連結部30の内周面には、軸方向から見て、雌セレーション38が形成されていない欠歯領域254が、周方向の所定領域に亘って設けられている。欠歯領域254は、スリット42を中心に、該内周面の周方向の一方側の部分および他方側の部分に設けられた一対の欠歯部256、256から成っている。本実施形態においては、欠歯領域254を構成する一対の欠歯部256、256の形態が第1実施形態と異なっている。なお、一対の欠歯部256、256の構成はそれぞれ同様であるので、以下では、ボルト挿通孔44の通し孔部48(図5参照)側の欠歯部256の構成について説明し、雌ねじ部46(図5参照)側の欠歯部256の構成の説明は省略する。
FIG. 7 is an enlarged view of the upper yoke 220 (hereinafter simply referred to as “
On the inner peripheral surface of the connecting
本実施形態において、欠歯部256の周方向範囲は、次の通りである。まず、第1実施形態と同様に、連結部30の内周面の全周に亘って雌セレーション38を形成した場合を仮定する。この場合に、嵌合孔36の中心軸線Cよりもスリット42側且つ前記直線Tよりも通し孔部48側に対応する内周面の部分に形成された多数の雌セレーション歯52のうち、連結部30の軸方向から見て一方の歯面がボルト挿通孔44の中心軸線D、すなわちボルトの軸力が作用する方向に対して直角あるいは最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯52a(図5参照)が考えられる。
In the present embodiment, the circumferential range of the missing
本実施形態においては、雌セレーション38の歯底円において、前記交点Pから当該雌セレーション歯52aを含む部分までの円弧のうち、雌セレーション歯52a側の略半分の円弧に対応する内周面の範囲を欠歯部256としている。そして、前記交点Pから雌セレーション歯52aを含む部分までの円弧のうち、残りのスリット42側の略半分の円弧に対応する内周面には、複数の雌セレーション歯52が形成されている。言い換えると、雌セレーション38の、スリット42に対応する部分から雌セレーション歯52aまでの部分のうち、雌セレーション歯52a側の略半分の部分を欠歯部256としている。このような構成なので、一対の欠け歯部256、256の間には、雌セレーション38の部分が設けられている。詳細には、各欠け歯部256とスリット42との間には、複数の雌セレーション歯が設けられている。
In the present embodiment, in the root circle of the
連結部30の内周面の全周に亘って雌セレーション38を形成したと仮定した場合に、ボルトを締め付けて連結部30と出力軸7とを連結させた状態においては、第1実施形態で述べたように、前記雌セレーション歯52aに最も大きな応力がかかる。本実施形態においては、欠歯部256の周方向範囲を該雌セレーション歯52aの近傍のみとし、連結部30の内周面のうち、スリット42の周方向に隣接する部分には、複数の雌セレーション歯52を設けている。
Assuming that the
また、本実施形態においても、雌セレーション歯52aは、連結部30の軸方向から見て、嵌合孔36の中心軸線Cを中心とする雌セレーション38の歯底円において、前記直線Tから50°〜70°の中心角度に対応する円弧内の所定の角度位置に位置している。本実施形態においては、欠歯部256の範囲は、連結部30の軸方向から見て、嵌合孔36の中心軸線Cを中心とする雌セレーション38の歯底円において、前記直線Tから50°〜70°の中心角度に対応する円弧範囲のうち、雌セレーション歯52a側の25°〜35°の中心角度ψに対応する円弧範囲に亘って設けられている。したがって、欠歯領域254は、連結部30の軸方向から見て、中心軸線Cを中心とする雌セレーション38の歯底円において、前記直線Tを中心とする100°〜140°の中心角度θに対応する円弧範囲のうち、該円弧範囲の両端側の、それぞれ25°〜35°の中心角度ψに対応する円弧範囲に亘って設けられている。
Also in this embodiment, the
図8は、第2実施形態に係るアッパー側ヨーク220の拡大断面図であり、側面方向から見た状態を示している。
通し孔部48側の欠歯部256は、第1実施形態と同様に、軸方向において、連結部30の軸部材挿入側端部からボルト挿通孔44の軸線Dに対応する位置まで延在して設けられている。連結部30の内周面のうち、軸方向において欠歯部256よりもアーム側で、欠歯部256の周方向範囲に対応する部分には、第1実施形態と同様に、複数の雌セレーション歯52bが連結部30のアーム側端部まで軸方向に延在して形成されている。雌セレーション歯52bの構成は、第1実施形態と同様である。
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the
The
このような構成なので、雌セレーション38は、第1実施形態と同様に、連結部30の内周面の周方向の一部の範囲に設けられている雌セレーション部分38aと、該内周面の全周に亘って設けられている雌セレーション部分38bとが、軸方向に連続して構成されている。雌セレーション部分38aは、連結部30の内周面のうち、軸部材挿入側端部からボルト挿通孔44の中心軸線Dに対応する位置まで延在し、雌セレーション部分38bは、中心軸線Dからアーム側端部まで延在している。
With such a configuration, the
このように、本実施形態においても、ヨーク220は、第1実施形態と同様に、内周面に所定周方向範囲の一対の欠歯部256、256を設けることにより、ボルトを締め付けて連結部30と出力軸7とを連結させた状態において、応力が集中するスリット42側の前記雌セレーション歯52aに対応する部分近傍で雌セレーション歯のフレッティング磨耗等の異常磨耗を防止することができる。
Thus, also in this embodiment, the
また、一対の欠歯部256、256の軸方向範囲を、連結部30の軸方向の全長に亘る範囲とはせず、特に大きな応力がかかる範囲、すなわち軸部材挿入端からボルト挿通孔44の中央軸線Dに対応する部分までとし、連結部30の内周面の残りの軸方向範囲には雌セレーション歯52bを設けることにより、連結部30全体として出力軸7の雄セレーションと噛み合う雌セレーション38の歯数をより多く確保することができる。さらに、連結部30の内周面のうち、スリット42の周方向に隣接する部分には、複数の雌セレーション歯52が設けられているので、出力軸7の雄セレーションと噛み合う雌セレーション38の歯数をさらに多く確保することができる。その結果、第1実施形態と同様に、雌セレーション38の軸部材保持力を損なうことなく、効率よく応力を分散できる。さらに、一対の欠歯部256、256を設けることによる、トルク伝達時における雌セレーション歯52一つ当たりに発生する接線力の増大を抑制することができ、出力軸7の雄セレーションと噛み合っている雌セレーション歯52の磨耗を長期に亘って抑制することができる。
In addition, the axial range of the pair of
また、第1実施形態と同様に、座ぐり50と連結部30の内周面との間の肉厚を確保することができるので、ボルトの締め付けにより座ぐり50の底面に発生する過大な引張力に対する座ぐり50部分の強度を確保することができる。
Moreover, since the wall thickness between the
なお、上記各実施形態では、本発明をステアリング装置100のアッパー側自在継手に適用したが、本発明は、ロアー側自在継手に適用することもできる。また、上記各実施形態では、欠歯部をアッパー側ヨークに設けているが、アッパー側ヨークおよびロアー側ヨークの両方に上記各実施形態と同様の欠歯部を設けても良い。
In the above embodiments, the present invention is applied to the upper universal joint of the
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
4 操舵補助機構
5 電動モータ
6 減速機構
6A ハウジング
7 出力軸
8 アウタシャフト
9 インナシャフト
10 アウタコラム
11 インナコラム
12U アッパーブラケット
12L ロアーブラケット
13 車体側部材
14P ピボット軸
15 アッパー側自在継手
16 中間シャフト
17 ロアー側自在継手
18 ステアリングギヤ機構
18A ギヤハウジング
19 ピニオン軸
20 アッパー側ヨーク
22 ロアー側ヨーク
24 十字軸
28 タイロッド
30 連結部
32 アーム部
34 貫通孔
36 嵌合孔
38 雌セレーション
40 肉厚部
42 スリット
44 ボルト挿通孔
46 雌ねじ部
48 通し孔部
50 座ぐり
52 雌セレーション歯
54 欠歯領域
56 欠歯部
100 ステアリング装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記十字軸を介して連結される一対のヨークとからなり、
前記一対のヨークは、内周面が軸部材と嵌合する嵌合孔を形成する筒状の連結部をそれぞれ備え、
前記一対のヨークの少なくとも一方の前記連結部は、外周面から前記内周面まで径方向に貫通し軸方向に延在するスリットを形成する一対の対向部を有し、ねじ部材によって前記一対の対向部が近づく方向に締め付けられることにより前記軸部材と連結され、前記内周面の一部の範囲に前記軸部材と嵌合する雌セレーションが設けられるとともに、前記内周面の残りの範囲に前記雌セレーションが形成されていない欠歯領域が設けられた自在継手において、
前記欠歯領域は、前記スリットを中心として周方向の一方側および他方側に設けられた所定周方向範囲の一対の欠け歯部からなり、前記一対の欠け歯部は、それぞれ、前記内周面の、前記軸部材が前記嵌合孔に挿入される側の端部から、前記内周面の中間部まで軸方向に延在していることを特徴とする自在継手。 The crosshair,
A pair of yokes connected via the cross shaft,
Each of the pair of yokes includes a cylindrical connection portion that forms a fitting hole whose inner peripheral surface is fitted to the shaft member,
At least one of the connecting portions of the pair of yokes has a pair of opposing portions that form slits that extend in the radial direction from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface and extend in the axial direction. By being tightened in the direction in which the facing portion approaches, the shaft member is connected, and a female serration that fits the shaft member is provided in a part of the inner peripheral surface, and in the remaining range of the inner peripheral surface. In the universal joint provided with a missing tooth region in which the female serration is not formed,
The missing tooth region is composed of a pair of missing tooth portions in a predetermined circumferential direction range provided on one side and the other side in the circumferential direction with the slit as a center, and the pair of missing tooth portions are respectively provided on the inner peripheral surface. A universal joint characterized in that the shaft member extends in an axial direction from an end portion on the side where the shaft member is inserted into the fitting hole to an intermediate portion of the inner peripheral surface.
前記一対の欠け歯部のそれぞれの周方向範囲は、前記内周面の全周に前記雌セレーションを形成したと仮定した場合に、前記嵌合孔の中心軸線よりも前記スリット側となる前記内周面の部分に形成された雌セレーションの部分のうち、前記スリットに対応する部分から、一方の歯面が前記ねじ孔の中心軸線に対して直角または最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯までの範囲であることを特徴とする請求項1または2に記載の自在継手。 The one connecting portion has a screw hole into which the screw member is screwed, and the screw hole is perpendicular to a radial direction in which the slit penetrates the connecting portion and perpendicular to an axial direction of the connecting portion. Provided to cross the slit,
The circumferential range of each of the pair of chipped portions is the inner side that is closer to the slit than the center axis of the fitting hole when it is assumed that the female serration is formed on the entire circumference of the inner peripheral surface. Of the female serration portion formed on the peripheral surface portion, the tooth whose one tooth surface is inclined at a right angle or the angle closest to the central axis of the screw hole from the portion corresponding to the slit The universal joint according to claim 1 or 2, wherein the range is up to a female serration tooth having a surface.
前記一対の欠け歯部のそれぞれの周方向範囲は、前記内周面の全周に前記雌セレーションを形成したと仮定した場合に、前記嵌合孔の中心軸線よりも前記スリット側となる前記内周面の部分に形成された雌セレーションの部分の、前記スリットに対応する部分から、一方の歯面が前記ねじ孔の中心軸線に対して直角または最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯までの部分のうち、該雌セレーション歯側の略半分の部分であることを特徴とする請求項1または2に記載の自在継手。 The one connecting portion has a screw hole into which the screw member is screwed, and the screw hole is perpendicular to a radial direction in which the slit penetrates the connecting portion and perpendicular to an axial direction of the connecting portion. Provided to cross the slit,
The circumferential range of each of the pair of chipped portions is the inner side that is closer to the slit than the center axis of the fitting hole when it is assumed that the female serration is formed on the entire circumference of the inner peripheral surface. The tooth surface of one of the female serrations formed on the peripheral surface corresponding to the slit is inclined at an angle of right angle or the angle closest to the central axis of the screw hole. 3. The universal joint according to claim 1, wherein among the portions up to the female serration tooth having a female serration tooth, the universal joint is a substantially half portion on the female serration tooth side.
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