JP2020076435A - Yoke for universal joint and connecting structure of yoke for universal joint and rotating shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車用のステアリング装置を構成する回転軸同士をトルク伝達可能に接続するための十字軸式自在継手を構成するヨーク、及び、該ヨークと回転軸との結合構造に関する。 The present invention relates to a yoke that constitutes a cross-shaft type universal joint for connecting rotating shafts composing a steering device for an automobile so that torque can be transmitted, and a coupling structure between the yoke and the rotating shaft.
自動車用のステアリング装置を構成するステアリングシャフトと中間シャフトや、中間シャフトとステアリングギヤユニットのピニオンシャフトなど、同一直線上に配置されていない1対の回転軸の端部同士を、カルダンジョイントと呼ばれる十字軸式自在継手により、トルクの伝達を可能に接続することが行われている。 The ends of a pair of rotating shafts that are not arranged on the same straight line, such as the steering shaft and the intermediate shaft, or the intermediate shaft and the pinion shaft of the steering gear unit, which constitute the steering device for an automobile, are called a cardan joint. A shaft type universal joint is used to enable torque transmission.
自在継手を構成するヨークは、従来より金属製の素材に鍛造加工及び切削加工などを施すことにより造られており、筒状の基部と1対の腕部とを備えている。基部は、軸方向に貫通した取付孔を有しており、該取付孔の内周面には、雌セレーション歯が全周にわたり形成されている。また、基部には、円周方向1個所にスリットが備えられており、スリットを挟んで両側に1対のフランジ部が設けられている。それぞれのフランジ部には、ボルト挿通孔が設けられている。 The yoke forming the universal joint has been conventionally made by subjecting a metal material to forging and cutting, and has a tubular base and a pair of arms. The base portion has a mounting hole penetrating in the axial direction, and female serration teeth are formed over the entire circumference on the inner peripheral surface of the mounting hole. Further, the base portion is provided with a slit at one position in the circumferential direction, and a pair of flange portions is provided on both sides with the slit sandwiched therebetween. Each flange portion is provided with a bolt insertion hole.
このようなヨークに対して回転軸の端部を結合するには、回転軸の端部を取付孔に挿入し、回転軸の外周面に全周にわたり形成された雄セレーション歯を、取付孔の内周面に形成された雌セレーション歯にゆるくセレーション係合させる。また、ボルト挿通孔に螺合したボルトを締め付けることで取付孔を縮径し、雌セレーション歯を雄セレーション歯に密に接触させる。 In order to connect the end of the rotary shaft to such a yoke, the end of the rotary shaft is inserted into the mounting hole, and the male serration teeth formed all around the outer peripheral surface of the rotary shaft are attached to the mounting hole. The female serration teeth formed on the inner peripheral surface are loosely engaged with the serrations. Further, by tightening a bolt screwed into the bolt insertion hole, the diameter of the mounting hole is reduced, and the female serration tooth is brought into close contact with the male serration tooth.
上述のようなヨークと回転軸との結合構造は、ヨークに設けた雌セレーション歯と回転軸に設けた雄セレーション歯とのセレーション係合により、ヨークと回転軸との間で大きなトルクを伝達することが可能である。また、ボルトの締め付けにより、雌セレーション歯を雄セレーション歯に対して密に接触させられるため、セレーション係合部にがたつきが生じることを防止できる。 The above-described coupling structure of the yoke and the rotary shaft transmits a large torque between the yoke and the rotary shaft by the serration engagement between the female serration teeth provided on the yoke and the male serration teeth provided on the rotary shaft. It is possible. Further, since the female serration teeth are brought into close contact with the male serration teeth by tightening the bolts, it is possible to prevent rattling of the serration engagement portion.
ただし、特開2012−193798号公報及び特開2017−003085号公報などに記載されているように、ボルトを締め付けた際に、基部には偏った変形が生じる。そして、取付孔の内周面のうちスリットの開口部の円周方向両側の範囲に存在する雌セレーション歯と、該雌セレーション歯と噛合した雄セレーション歯との面圧が過度に高くなり、雌セレーション歯及び雄セレーション歯の摩耗が進行しやすくなる可能性がある。 However, as described in JP 2012-193798 A, JP 2017-003085 A, etc., when the bolts are tightened, the base portion is deformed unevenly. Then, the surface pressure between the female serration teeth present in the circumferentially opposite sides of the opening of the slit in the inner peripheral surface of the mounting hole and the male serration teeth meshing with the female serration teeth becomes excessively high, and Wear of the serration teeth and the male serration teeth may be more likely to progress.
このような事情に鑑み、特開2012−193798号公報には、取付孔の内周面のうちスリットの開口部の円周方向両側の範囲に、雌セレーション歯に代えて、雌セレーション歯の歯底円直径と同じ内径を有する部分円筒面状の雌セレーション非形成領域を設ける構造が記載されている。このような構造によれば、ボルトの締め付けにより基部を変形させた際にも、雌セレーション歯と雄セレーションの歯との面圧が過度に高くなることを防止できる。したがって、雌セレーション歯及び雄セレーション歯の摩耗を抑制できる。 In view of such circumstances, Japanese Patent Laid-Open No. 2012-193798 discloses that, in the inner peripheral surface of the mounting hole, the teeth of the female serration teeth are replaced in the ranges on both sides of the slit opening in the circumferential direction. There is described a structure in which a female serration non-forming region having a partially cylindrical surface shape having an inner diameter equal to a bottom circle diameter is provided. With such a structure, it is possible to prevent the surface pressure between the female serration teeth and the male serration teeth from becoming excessively high even when the base portion is deformed by tightening the bolts. Therefore, wear of the female serration teeth and the male serration teeth can be suppressed.
また、特開2012−193798号公報には、取付孔の内周面のうち、スリットの開口部の円周方向両側の範囲だけでなく、スリットの開口部とは径方向反対側に位置する範囲にも、雌セレーション歯に代えて、雌セレーション非形成領域を設けた構造が開示されている。このような構造によれば、取付孔をブローチ加工により形成する際にブローチ工具に作用する切削抵抗を、ブローチ工具の径方向反対側に位置する部分同士でほぼ同じにできる。このため、取付孔の加工精度を確保する上で有利になる。 Further, in JP 2012-193798 A, not only the range of the inner peripheral surface of the mounting hole on both sides in the circumferential direction of the opening of the slit but also the range located on the side opposite to the opening of the slit in the radial direction. Also, a structure in which a female serration non-forming region is provided instead of the female serration teeth is disclosed. With such a structure, the cutting resistance that acts on the broach tool when forming the attachment hole by broaching can be made substantially the same between the portions located on the radially opposite sides of the broach tool. Therefore, it is advantageous in ensuring the processing accuracy of the mounting hole.
ただし、特開2012−193798号公報に記載された構造を含め、従来構造のヨークと回転軸との結合構造には、次のような改善すべき点がある。
すなわち、回転軸の端部をヨークに結合する作業を行う際に、ヨークに対する回転軸の軸方向位置は、回転軸の外周面に形成された係合凹部にボルトを係合させるか、又は、ボルトの締め付けにより取付孔を縮径させることで、はじめて規制される。換言すれば、回転軸の外周面に形成された係合凹部にボルトを係合させるか、又は、ボルトの締め付けにより取付孔を縮径させるまでは、ヨークに対する回転軸の軸方向位置は規制されない。このため、ヨークに対する回転軸の挿入量が過大になり、回転軸の外周面に形成された雄セレーション歯が、取付孔の内側から腕部側に抜け出てしまう可能性がある。この場合には、雄セレーション歯を取付孔の内側に腕部側から挿入するという面倒な作業が必要になり、ヨークに対する回転軸の結合作業の作業性を低下させる原因になる。
However, the conventional structure for connecting the yoke and the rotating shaft, including the structure described in JP 2012-193798 A, has the following points to be improved.
That is, when the work of connecting the end portion of the rotating shaft to the yoke is performed, the axial position of the rotating shaft with respect to the yoke is determined by engaging the bolt with the engaging recess formed on the outer peripheral surface of the rotating shaft, or It is restricted for the first time by reducing the diameter of the mounting hole by tightening the bolt. In other words, the axial position of the rotary shaft with respect to the yoke is not regulated until the bolt is engaged with the engaging recess formed on the outer peripheral surface of the rotary shaft or the mounting hole is reduced in diameter by tightening the bolt. .. Therefore, the insertion amount of the rotary shaft with respect to the yoke becomes excessive, and the male serration teeth formed on the outer peripheral surface of the rotary shaft may come out from the inside of the mounting hole to the arm portion side. In this case, the laborious work of inserting the male serration teeth into the inside of the mounting hole from the arm side is required, which causes the workability of the work of connecting the rotary shaft to the yoke to be deteriorated.
本発明は、上述のような事情に鑑みて、取付孔の内周面に設けた雌セレーション歯と回転軸に設けた雄セレーション歯との面圧が過度に高くなることを防止できるとともに、ヨークに対する回転軸の挿入量が過大になることを防止できる、自在継手用ヨークの構造を実現すべく発明したものである。 In view of the above circumstances, the present invention can prevent the surface pressure between the female serration teeth provided on the inner peripheral surface of the mounting hole and the male serration teeth provided on the rotary shaft from becoming excessively high, and the yoke The present invention was devised to realize a structure of a yoke for a universal joint that can prevent an excessive amount of insertion of a rotary shaft with respect to the shaft.
本発明の自在継手用ヨークは、筒状の基部と、該基部の径方向反対側となる2箇所位置から前記基部の軸方向に伸長した1対の腕部とを備える。
前記基部は、軸方向に貫通した取付孔と、円周方向1個所に配置されて前記基部の内周面と外周面とを連通したスリットと、前記スリットを円周方向両側から挟む位置に配置された1対のフランジ部とを有している。
前記取付孔は、内周面に、雌セレーション歯を有する雌セレーション領域と、前記雌セレーション歯の歯底円直径と同じ内径を有する部分円筒面状の大径欠歯領域と、前記雌セレーション歯の歯底円直径よりも小さくかつ前記雌セレーション歯の歯先円直径よりも大きい内径を有する部分円筒面状の小径欠歯領域とを、円周方向に並べて有している。
前記雌セレーション領域は、前記1対のフランジ部の配設方向である第1の方向に関して両側に配置されている。
前記大径欠歯領域は、前記第1の方向及び前記取付孔の中心軸にそれぞれ直交する方向である第2の方向に関して前記スリットに近い側に、前記スリットの開口部を円周方向に跨いで配置されている。
前記小径欠歯領域は、前記第2の方向に関して前記スリットから遠い側に配置されている。
The universal joint yoke of the present invention includes a tubular base portion and a pair of arm portions extending in the axial direction of the base portion from two positions on the opposite side in the radial direction of the base portion.
The base portion is provided with a mounting hole that penetrates in the axial direction, a slit that is arranged at one location in the circumferential direction and connects the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the base portion, and a position that sandwiches the slit from both sides in the circumferential direction. And a pair of flange portions that are formed.
The mounting hole has a female serration region having female serration teeth on its inner peripheral surface, a partially cylindrical large-diameter toothless region having the same inner diameter as the root diameter of the female serration tooth, and the female serration tooth. And a small-diameter missing tooth region having a partially cylindrical surface shape and having an inner diameter smaller than the root diameter of the root tooth and larger than the tip circular diameter of the female serration tooth.
The female serration regions are arranged on both sides with respect to a first direction which is a direction in which the pair of flange portions are arranged.
The large-diameter toothless region straddles the opening of the slit in the circumferential direction on the side closer to the slit with respect to the first direction and the second direction which is a direction orthogonal to the central axis of the mounting hole. It is located at.
The small-diameter missing tooth region is arranged on the side farther from the slit in the second direction.
本発明の自在継手用ヨークでは、前記取付孔の中心軸を中心とする前記小径欠歯領域の中心角を、前記取付孔の中心軸を中心とする前記大径欠歯領域の中心角よりも小さくすることができる。 In the yoke for universal joints of the present invention, the central angle of the small diameter toothless region centered on the central axis of the mounting hole is greater than the central angle of the large diameter toothless region centered on the central axis of the mounting hole. Can be made smaller.
本発明の自在継手用ヨークでは、前記取付孔の中心軸を中心とする1対の前記雌セレーション領域の中心角を互いに同じにすることができる。
この場合には、前記取付孔の内周面を、前記第2の方向と平行でかつ前記取付孔の中心軸を通る仮想平面に関して対称形状にすることができる。
In the yoke for a universal joint of the present invention, the central angles of the pair of female serration regions centering on the central axis of the mounting hole can be made equal to each other.
In this case, the inner peripheral surface of the mounting hole can be made symmetrical with respect to an imaginary plane that is parallel to the second direction and that passes through the central axis of the mounting hole.
本発明の自在継手用ヨークでは、前記小径欠歯領域に隣接配置された前記雌セレーション歯を、径方向外側に向かうほど円周方向に関して前記小径欠歯領域から離れる方向に傾斜した1つの円周方向側面のみを有するものとすることができる。 In the universal joint yoke of the present invention, the female serration teeth arranged adjacent to the small-diameter missing tooth region are provided with one circumference inclined toward the outer side in the radial direction in the direction away from the small-diameter missing tooth region. It may have only directional sides.
本発明の自在継手用ヨークでは、前記大径欠歯領域を、前記第2の方向に関して前記スリットに近い側だけでなく、前記第2の方向に関して前記スリットから遠い側にも配置し、前記小径欠歯領域を、前記第2の方向に関して前記スリットから遠い側に配置された前記大径欠歯領域の円周方向両側に配置することができる。 In the universal joint yoke of the present invention, the large-diameter toothless region is arranged not only on the side closer to the slit in the second direction but also on the side farther from the slit in the second direction, and the small-diameter region is arranged. The tooth-missing areas may be arranged on both sides in the circumferential direction of the large-diameter tooth-missing area arranged on the side farther from the slit in the second direction.
本発明の自在継手用ヨークと回転軸との結合構造では、本発明の自在継手用ヨークと、使用時に回転し、前記基部の内側に挿入される回転軸と、を備える。
前記回転軸は、外周面に、前記雌セレーション歯と係合する雄セレーション歯を有する雄セレーション部と、前記回転軸の挿入方向前方側の端部から前記雄セレーション部の軸方向中間部にわたる範囲に形成された切り欠き部と、前記切り欠き部の前記回転軸の挿入方向後方側に隣接配置され、前記回転軸の挿入方向前方側を向いた段差面とを、を有している。
前記回転軸を前記基部の内側に挿入した状態で、前記雄セレーション歯を前記雌セレーション歯に対して係合させ、かつ、前記切り欠き部を前記小径欠歯領域の内側に空洞部を介して配置し、前記段差面を前記回転軸の挿入方向後方側の基部の端面のうち円周方向に関する位相が前記小径欠歯領域と整合する部分に突き当てる。
The coupling structure of the universal joint yoke and the rotary shaft of the present invention includes the universal joint yoke of the present invention and a rotary shaft that rotates during use and is inserted inside the base portion.
The rotating shaft has a male serration portion having male serration teeth engaging with the female serration teeth on an outer peripheral surface, and a range extending from an end portion on the front side in the insertion direction of the rotating shaft to an axial middle portion of the male serration portion. And a step surface that is disposed adjacent to the rear side of the cutout portion in the insertion direction of the rotation shaft and that faces the front side in the insertion direction of the rotation shaft.
The male serration teeth are engaged with the female serration teeth in a state where the rotary shaft is inserted inside the base portion, and the cutout portion is provided inside the small-diameter toothless region through a cavity portion. The stepped surface is abutted against a portion of the end surface of the base portion on the rear side in the insertion direction of the rotary shaft, the phase of which in the circumferential direction matches the small diameter toothless region.
本発明によれば、取付孔の内周面に設けた雌セレーション歯と回転軸に設けた雄セレーション歯との面圧が過度に高くなることを防止できるとともに、ヨークに対する回転軸の挿入量が過大になることを防止できる。 According to the present invention, it is possible to prevent the surface pressure between the female serration teeth provided on the inner peripheral surface of the mounting hole and the male serration teeth provided on the rotary shaft from becoming excessively high, and the insertion amount of the rotary shaft with respect to the yoke is increased. It is possible to prevent it from becoming excessive.
[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11を用いて説明する。
[First Example of Embodiment]
A first example of the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 11.
[ステアリング装置の概要]
自動車用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。
[Outline of steering device]
As shown in FIG. 1, a steering device 1 for an automobile includes a
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の内径側に、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、該ピニオン軸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、ステアリング装置が組み付けられる車体の前後方向をいう。また、中間シャフト6に関して軸方向一方側は、車体の前方側に対応し、中間シャフト6に関して軸方向他方側は、車体の後方側に対応する。
The steering
The front-rear direction means the front-rear direction of the vehicle body on which the steering device is assembled. One side of the
[中間シャフトの概要]
中間シャフト6は、図2に示すように、インナシャフト10と、中空円筒状のアウタチューブ11とを備えている。そして、中間シャフト6の軸方向一方側(図2の左側)に配されたインナシャフト10と、中間シャフト6の軸方向他方側(図2の右側)に配されたアウタチューブ11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。
[Outline of intermediate shaft]
As shown in FIG. 2, the
インナシャフト10は、軸方向一方側に配置されたヨーク12と、軸方向他方側に配置された軸部13とを備えている。ヨーク12は、軸部13の軸方向一方側の端部に、後述する本発明の結合構造により固定されている。軸部13は、軸方向一方側の端部外周面に、雄セレーション部14を有しており、軸方向他方側部の外周面に、雄スプライン部15を有している。
The
アウタチューブ11は、軸方向一方側に配置された筒部16と、軸方向他方側に配置されたヨーク17とを備えている。筒部16の内周面には、図示しない雌スプライン部が設けられている。ヨーク17は、筒部16の軸方向他方側部に一体に設けられている。
The
そして、インナシャフト10の軸部13をアウタチューブ11の筒部16の内側に挿入し、雄スプライン部15と雌スプライン部とをスプライン係合させることで、インナシャフト10とアウタチューブ11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。
Then, the
中間シャフト6は、ステアリングシャフト3の前端部と、ステアリングギヤユニット7のピニオン軸9とを接続する。アウタチューブ11の軸方向他方側に配置されたヨーク17は、ステアリングシャフト3の前端部に接続されたヨーク18及び十字軸19とともに、十字軸式の自在継手5bを構成する。これに対し、インナシャフト10の軸方向一方側に配置されたヨーク12は、ステアリングギヤユニット7のピニオン軸9に接続されたヨーク20及び十字軸21とともに、十字軸式の自在継手5aを構成する。
The
[ヨークの構造]
自在継手5aを構成する本例のヨーク12は、金属製の素材に鍛造加工及び切削加工(ブローチ加工を含む)などを施して造られており、略筒形状を有する基部22と、1対の腕部23とを備えている。
[Yoke structure]
The
腕部23は、それぞれ板状に構成されており、基部22の軸方向一方側の端部のうち、基部22の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。それぞれの腕部23の先端部には、円孔24が互いに同軸に設けられている。円孔24の内側には、十字軸21を構成する軸部が軸受カップ25を介して回転自在に軸支される。
The
基部22は、軸方向に貫通した取付孔26を備えており、略U字状の断面形状を有している。基部22は、円周方向1個所に、取付孔26の内径を拡縮可能とするスリット27を有している。スリット27は、基部22の軸方向に伸長しており、基部22の内周面と外周面とを連通している。このため、スリット27の内側部は、取付孔26に開口している。
The
基部22は、スリット27を円周方向両側から挟む位置に、それぞれが厚肉板状の第1フランジ部28と第2フランジ部29とを有している。第1フランジ部28には、第1フランジ部28と第2フランジ部29との配設方向である第1の方向X(図4及び図6の左右方向、図8の上下方向)に、ボルト取付孔である通孔30が形成されている。第2フランジ部29には、前記第1の方向Xに、ボルト取付孔であるねじ孔31が形成されている。通孔30とねじ孔31とは、互いに同軸に配置されている。なお、前記第1の方向Xは、後述するボルト42の締め付け方向及びスリット27の幅方向と一致している。また、前記第1の方向X及び取付孔26の中心軸O26にそれぞれ直交する方向を、第2の方向Y(図4〜図6及び図9の上下方向)とする。
The
取付孔26は、インナシャフト10を構成する軸部13の軸方向一方側の端部を挿入する部分であり、図6に示すように、その内周面には、円周方向に、2つの雌セレーション領域32a、32bと、1つの大径欠歯領域33と、1つの小径欠歯領域34とが、並んで配置されている。取付孔26の内周面は、前記第2の方向Yと平行でかつ取付孔26の中心軸O26を通る仮想平面Lに関して、対称形状(面対称)になっている。
The mounting
雌セレーション領域32a、32bは、それぞれ同数ずつの雌セレーション歯35a、35bを有している。雌セレーション領域32aを構成する複数の雌セレーション歯35a、35bと、雌セレーション領域32bを構成する複数の雌セレーション歯35a、35bとは、互いに同じ諸元を有しており、ともに取付孔26の中心軸O26を中心に形成されている。雌セレーション領域32a、32bは、取付孔26の内周面のうち、前記第1の方向Xに関して両側に配置されている。換言すれば、雌セレーション領域32a、32bは、前記第1の方向Xに関して対向配置されている。取付孔26の中心軸O26を中心とする雌セレーション領域32aの中心角γ1と、取付孔26の中心軸O26を中心とする雌セレーション領域32bの中心角γ2とは、互いに同じである(γ1=γ2)。
The
大径欠歯領域33は、図7の(B)に示すように、雌セレーション領域32a、32bの雌セレーション歯35a、35bの歯底円直径dfと同じ内径d33を有しており(d33=df)、取付孔26の中心軸O26を中心とする部分円筒面状に構成されている。図6に示すように、部分円筒面である大径欠歯領域33は、取付孔26の内周面のうち、前記第2の方向に関してスリット27に近い側(スリット側)に、該スリット27の開口部を円周方向に跨ぐように配置されている。
Large径欠
小径欠歯領域34は、図7の(A)に示すように、雌セレーション領域32a、32bの雌セレーション歯35a、35bの歯底円直径dfよりも小さくかつ歯先円直径daよりも大きい内径d34を有しており(da<d34<df)、取付孔26の中心軸O26を中心とする部分円筒面状に構成されている。このため、小径欠歯領域34の内径d34は、大径欠歯領域33の内径d33よりも小さくなっている(d34<d33)。図6に示すように、部分円筒面である小径欠歯領域34は、前記第2の方向Yに関してスリット27から遠い側(反スリット側)に配置されている。このため、小径欠歯領域34と大径欠歯領域33とは、前記第2の方向Yに関して対向配置されている。
Diameter
取付孔26の中心軸O26を中心とする小径欠歯領域34の中心角αは、取付孔26の中心軸O26を中心とする大径欠歯領域33の中心角βよりも小さくなっている(α<β)。スリット側に配置された大径欠歯領域33の中心角βの大きさは、後述するボルト42の締め付けにより取付孔26を縮径させた際に、大径欠歯領域33の円周方向両側に存在する雌セレーション領域32a、32bの雌セレーション歯35aと、軸部13の外周面に設けられた雄セレーション部14の雄セレーション歯36との面圧が、過度に高くなるのを防止する観点から設定する。大径欠歯領域33の中心角βは、80度以上、好ましくは、90度〜100度程度とする。
Central angle α of the small
小径欠歯領域34は、ヨーク12と軸部13との結合作業時に、ヨーク12に対する軸部13の挿入量が過大になるのを防止する目的で設けている。取付孔26の内周面をブローチ工具を用いたブローチ加工により形成する際に、小径欠歯領域34を加工するのに生じる切削抵抗は、小径欠歯領域34の円周方向両側に位置する雌セレーション領域32a、32bを加工するのに生じる切削抵抗よりも、切削代が小さい分だけ小さい。これに対し、大径欠歯領域33を加工するのに生じる切削抵抗は、雌セレーション領域32a、32bを加工するのに生じる切削抵抗よりも、切削代が大きい分だけ大きい。このため、対向配置された小径欠歯領域34と大径欠歯領域33との間で、切削抵抗のバランスを図る面からは、小径欠歯領域34の中心角αは小さいほど良いことになる。そこで本例では、小径欠歯領域34の中心角αを、大径欠歯領域33の中心角βよりも小さくしている。ただし、回転軸13(後述する段差面40)との突き当て領域(円周方向範囲)を確保することを優先し、小径欠歯領域34の中心角αを大径欠歯領域33の中心角βよりも大きくすることも可能である。このように、小径欠歯領域34の中心角αの大きさは、ブローチ工具に作用する切削抵抗のバランスと、回転軸13に対する突き当て機能(ストッパ機能)との両方を考慮して、適宜設定することができる。
The small-diameter
図7の(A)に示すように、雌セレーション領域32a、32bを構成する複数の雌セレーション歯35a、35bのうち、小径欠歯領域34に隣接配置された雌セレーション歯35b以外の雌セレーション歯35aは、略台形の断面形状を有し、歯元から歯先までの全体を備えた完全歯である。これに対し、小径欠歯領域34に隣接配置された雌セレーション歯35bは、その大部分が欠けた不完全歯である。雌セレーション歯35aは、1対の円周方向側面を有しているのに対し、雌セレーション歯35bは、径方向外側に向かうほど円周方向に関して小径欠歯領域34から離れる方向に傾斜した1つの円周方向側面のみを有している。このため、雌セレーション歯35bの円周方向側面と小径欠歯領域34の円周方向両側部とのなす角度θは、鈍角になっている。したがって、ボルト42の締め付け時や中間シャフト6によるトルクの伝達時に、雌セレーション歯35bに対する応力集中を緩和でき、雌セレーション歯35bが欠損することを防止できる。
As shown in (A) of FIG. 7, among the plurality of
本例では、上述のような内周面形状を有する取付孔26を、ブローチ工具を用いたブローチ加工により形成する。具体的には、ブローチ工具として、外周面に、大径欠歯領域33を加工する第1の加工部と、小径欠歯領域34を加工する第2の加工部と、雌セレーション領域32aを加工する第3の加工部と、雌セレーション領域32bを加工する第4の加工部とを、円周方向に備えたものを使用する。このような外周面形状を有するブローチ工具を、基部22に形成した下孔に挿通することで、取付孔26の内周面に、1対の雌セレーション領域32a、32bと、大径欠歯領域33と、小径欠歯領域34とをそれぞれ形成する。なお、本例では、このようにして取付孔26を形成したのち、基部22の円周方向1個所にスリット27を形成する。
In this example, the mounting
[回転軸(軸部)の構造]
上述のようなヨーク12に結合する回転軸である軸部13は、図10に示すように、軸方向一方側の端部に、軸方向両側に隣接する部分に比べて外径の大きい雄セレーション部14を有している。雄セレーション部14は、雌セレーション歯35a、35bとセレーション係合可能な、複数の雄セレーション歯36を円周方向に有している。
[Structure of rotating shaft (shaft part)]
As shown in FIG. 10, the
雄セレーション部14は、図10及び図11に示すように、軸方向中間部でかつ円周方向の一部(図10の下部)に、軸部13の中心軸O13に対し直交する方向に伸長した、部分凹円筒面状の係合凹部37を有している。係合凹部37の中心軸は、軸部13の中心軸O13に対してねじれの位置に配置されている。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
軸部13は、外周面のうち径方向に関して係合凹部37とは反対側(図10の上側)に、軸部13の一部を切除したごとき、軸方向に伸長した切り欠き部38を有している。切り欠き部38は、軸部13の挿入方向前方側に相当する軸方向一方側の端部から雄セレーション部14の軸方向中間部にわたる範囲に形成されている。図11の(B)に示すように、軸部13の中心軸O13を中心とする切り欠き部38の中心角δは、切り欠き部38の軸方向にわたり一定であり、取付孔26の中心軸O26を中心とする小径欠歯領域34の中心角αと同じである(δ=α)。切り欠き部38の中心角δは、小径欠歯領域34の中心角αよりも大きくすることもできる。
The
本例では、切り欠き部38を形成することで、軸部13の外周面のうち径方向に関して係合凹部37とは反対側に、係合凹部37の中心軸と平行な平坦面39を形成している。これにより、図11の(A)に示した軸部13の軸方向一方側の端面形状を、略D字形としている。また、切り欠き部38を形成することで、軸部13の外周面のうち、切り欠き部38の軸方向他方側に隣接する位置に、軸方向一方側を向いた略弓形状の段差面40を設けている。段差面40は、軸部13の中心軸O13に直交する仮想平面上に位置しており、係合凹部37よりもわずかに軸方向他方側に位置している。
In this example, by forming the
[ヨークと回転軸との結合作業及び結合構造]
上述のようなヨーク12と軸部13とを結合するには、先ず、取付孔26の中心軸O26と軸部13の中心軸O13とを互いに同軸に配置し、かつ、取付孔26の小径欠歯領域34と軸部13の切り欠き部38との円周方向に関する位相を一致させる。これは、小径欠歯領域34は、雌セレーション歯35a、35bの歯底円直径よりも小さい内径を有しているため、雄セレーション部14のうち切り欠き部38以外の部分は、小径欠歯領域34の内側に挿入することができないためである。そして、図3に示すように、軸部13を、該軸部13の外周面に形成された段差面40が基部22の軸方向他方側の端面のうち円周方向に関する位相が小径欠歯領域34と整合する部分(図6中に斜格子模様を付した部分)に突き当たるまで、取付孔26の内側に挿入する。
[Connecting work and connecting structure of yoke and rotating shaft]
To couple the
これにより、図4に示すように、雄セレーション部14のうち前記第1の方向Xの両側に配された複数の雄セレーション歯36を、雌セレーション領域32a、32bの雌セレーション歯35a、35bにゆるくセレーション係合させる。また、雄セレーション部14のうち前記第2の方向Yに関してスリット27に近い側に配された複数の雄セレーション歯36を、部分円筒面である大径欠歯領域33の内側に配置する。また、切り欠き部38(平坦面39)を、部分円筒面である小径欠歯領域34の内側に配置する。切り欠き部38と小径欠歯領域34との間には、略弓形の断面形状を有する空洞部41が存在する。さらに、係合凹部37を、第1フランジ部28の通孔30及び第2フランジ部29のねじ孔31と整合する位置に配置する。
As a result, as shown in FIG. 4, the plurality of
次いで、ボルト42(図2参照)を基部22に対して締め付ける。すなわち、第1フランジ部28の通孔30を挿通したボルト42の先端部を、第2フランジ部29のねじ孔31に螺合するとともに、ボルト42の中間部を、軸部13の外周面に形成された係合凹部37に係合させる。そして、ボルト42をさらに締め付けることで、取付孔26を縮径して(基部22を変形させて)、1対の雌セレーション領域32a、32bの雌セレーション歯35a、35bを、雄セレーション歯36に強くセレーション係合させる。このように、雌セレーション歯35a、35bと雄セレーション歯36とをセレーション係合させた状態で、大径欠歯領域33と雄セレーション歯36の歯先面とは近接対向又は当接し、小径欠歯領域34と切り欠き部38との間には空洞部41が存在したままの状態になる。本例では、空洞部41の存在に基づき、基部22の変形が軸部13の外周面により制約されることを防止できるため、ボルト42の締め付け方向に関して両側に配置された雌セレーション歯35a、35bを、雄セレーション歯36に対して強くセレーション係合させることができる。本例では、このような態様で、ヨーク12と軸部13とを互いに結合固定する。
Then, the bolt 42 (see FIG. 2) is tightened to the
以上のような構成を有する本例では、取付孔26の内周面に設けた雌セレーション歯35a、35bと軸部13に設けた雄セレーション歯36との面圧が過度に高くなることを防止できるとともに、ヨーク12と軸部13との結合作業時に、ヨーク12に対する軸部13の挿入量が過大になることを防止できる。
すなわち、本例では、取付孔26の内周面のうち、前記第2の方向Yに関してスリット27に近い側に、該スリット27の開口部を跨ぐようにして、大径欠歯領域33を設けているため、雌セレーション歯35aと雄セレーション歯36との面圧が過大になることを防止できる。また、前記第2の方向Yに関してスリット27から遠い側に、小径欠歯領域34を設けるとともに、軸部13の外周面に、挿入方向前方側である軸方向一方側を向いた段差面40を設けている。段差面40の外周縁部は、雄セレーション歯36により構成されているため、段差面40は、雌セレーション歯35a、35bの歯底円直径よりも小さい内径を有する小径欠歯領域34の内側を通過することはできない。このため、本例では、段差面40の軸方向位置を適正に規制しておくことで、ヨーク12と軸部13との結合作業を行う際に、段差面40を、基部22の軸方向他方側の端面のうち円周方向に関する位相が小径欠歯領域34と整合する部分に突き当てることで、ヨーク12に対する軸部13の挿入量(軸方向位置)を規制している。このため、軸部13の雄セレーション部14が、取付孔26から腕部23側に抜け出ることを防止できる。したがって、ヨーク12と軸部13との結合作業時に、ヨーク12に対する軸部13の挿入量が過大になることを防止できる。この結果、ヨーク12と軸部13との結合作業の作業性の向上を図れる。
In this example having the above-mentioned configuration, it is possible to prevent the surface pressure between the
That is, in this example, the large diameter
また、本例では、雄セレーション部14の円周方向一部に、小径欠歯領域34の中心角αと同じ大きさの中心角δを有する切り欠き部38を設けているため、軸部13を取付孔26に挿入可能とするだけでなく、軸部13とヨーク12との円周方向に関する位置決め(位相決め)を図れる。
Further, in this example, since the
さらに、本例では、ヨーク12の取付孔26の内周面に、1対の雌セレーション領域32a、32bを、前記第1の方向Xに関して対向配置するとともに、雌セレーション領域32aの中心角γ1と雌セレーション領域32bの中心角γ2とを互いに同じにしている。このため、取付孔26の内周面をブローチ工具を用いたブローチ加工により形成する際に、ブローチ工具のうちで、雌セレーション領域32aを加工する第3の加工部に作用する切削抵抗の大きさと、第3の加工部とは径方向反対側に位置する雌セレーション領域32bを加工する第4の加工部に作用する切削抵抗の大きさとを、互いに同じにできる。また、小径欠歯領域34の中心角αを、大径欠歯領域33の中心角βよりも小さくしている。このため、ブローチ工具のうちで、大径欠歯領域33を加工する第1の加工部に作用する切削抵抗の大きさと、小径欠歯領域34を加工する第2の加工部に作用する切削抵抗の大きさとの差を小さくして、切削抵抗のバランスを図ることができる。
Further, in this example, a pair of
[実施の形態の第2例]
実施の形態の第2例について、図12を用いて説明する。
[Second Example of Embodiment]
A second example of the embodiment will be described with reference to FIG.
本例のヨーク12aは、取付孔26aの内周面のうち、第2の方向Yに関して両側に、大径欠歯領域33、33aをそれぞれ配置している。換言すれば、1対の大径欠歯領域33、33aを、前記第2の方向Yに関して対向配置している。1対の大径欠歯領域33、33aのうち、一方の大径欠歯領域33は、取付孔26aの内周面のうち、前記第2の方向に関してスリット27に近い側(スリット側)に、該スリット27の開口部を円周方向に跨ぐように配置されている。他方の大径欠歯領域33aは、取付孔26の内周面のうち、前記第2の方向に関してスリット27から遠い側(反スリット側)に配置されている。
The
スリット側の大径欠歯領域33の内径d33{図7の(B)参照}は、実施の形態の第1例と同じように、取付孔26aの内周面のうち、第1の方向Xに関して両側に配置された雌セレーション領域32a、32bの雌セレーション歯35a、35bの歯底円直径df{図7の(B)参照}と同じである(d33=df)。反スリット側の大径欠歯領域33aの内径は、雌セレーション歯35a、35bの歯底円直径dfと同じとしても良いし、これよりも大きくしても良い。
The inner diameter d 33 (see FIG. 7B) of the large-diameter
取付孔26aの内周面のうち、スリット27から遠い側に位置する大径欠歯領域33aの円周方向両側には、小径欠歯領域34a、34bをそれぞれ配置している。小径欠歯領域34a、34bは、実施の形態の第1例と同じように、雌セレーション領域32a、32bの雌セレーション歯35a、35bの歯底円直径dfよりも小さくかつ歯先円直径da{図7の(B)参照}よりも大きい内径d34を有しており(da<d34<df)、取付孔26aの中心軸O26を中心とする部分円筒面状に構成されている。本例では、小径欠歯用領域34a、34bのそれぞれの形成範囲を、1つの雌セレーション歯35a、35b分程度の大きさとしている。
Small-diameter
以上のような本例では、1対の大径欠歯領域33、33aを、前記第2の方向Yに関して両側に設けているため、取付孔26aの内周面をブローチ加工により加工する際に、ブローチ工具に作用する切削抵抗の偏りをより小さくすることができる。また、新たに大径欠歯領域33aを設けた分だけ、反スリット側の基部22aの肉厚を小さくできるため、ボルト42(図2参照)を締め付けた際に、基部22aを変形(クランプ)させやすくすることができる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第1例と同じである。
In this example as described above, since the pair of large-diameter
Other configurations and operational effects are the same as those of the first example of the embodiment.
本発明は、実施の形態で説明したヨーク12と軸部13との結合部以外の部分にも、適用することができる。また、実施の形態では、軸部13の外周面にボルト42と係合可能な係合凹部37を設ける構造を例に説明したが、係合凹部37は省略することもできる。また、軸部13の外周面に形成した切り欠き部38の底面は、係合凹部37の中心軸と平行な平坦面39を備えていたが、切り欠き部38の底面は平坦面39ではなく、その他の形状としてもよい。
The present invention can be applied to a portion other than the connecting portion between the
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 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 インナシャフト
11 アウタチューブ
12、12a ヨーク
13 軸部
14 雄セレーション部
15 雄スプライン部
16 筒部
17 ヨーク
18 ヨーク
19 十字軸
20 ヨーク
21 十字軸
22、22a 基部
23 腕部
24 円孔
25 軸受カップ
26、26a 取付孔
27 スリット
28 第1フランジ部
29 第2フランジ部
30 通孔
31 ねじ孔
32a、32b 雌セレーション領域
33、33a 大径欠歯領域
34、34a、34b 小径欠歯領域
35a、35b 雌セレーション歯
36 雄セレーション歯
37 係合凹部
38 切り欠き部
39 平坦面
40 段差面
41 空洞部
42 ボルト
Claims (7)
前記基部は、軸方向に貫通した取付孔と、円周方向1個所に配置されて前記基部の内周面と外周面とを連通したスリットと、前記スリットを円周方向両側から挟む位置に配置された1対のフランジ部と、を有しており、
前記取付孔は、内周面に、雌セレーション歯を有する雌セレーション領域と、前記雌セレーション歯の歯底円直径と同じ内径を有する部分円筒面状の大径欠歯領域と、前記雌セレーション歯の歯底円直径よりも小さくかつ前記雌セレーション歯の歯先円直径よりも大きい内径を有する部分円筒面状の小径欠歯領域とを、円周方向に並べて有しており、
前記雌セレーション領域は、前記1対のフランジ部の配設方向である第1の方向に関して両側に配置されており、
前記大径欠歯領域は、前記第1の方向及び前記取付孔の中心軸にそれぞれ直交する方向である第2の方向に関して前記スリットに近い側に、前記スリットの開口部を円周方向に跨いで配置されており、
前記小径欠歯領域は、前記第2の方向に関して前記スリットから遠い側に配置されている、
自在継手用ヨーク。 A tubular base, and a pair of arms extending in the axial direction of the base from two positions on the opposite side in the radial direction of the base,
The base portion is provided with a mounting hole that penetrates in the axial direction, a slit that is arranged at one location in the circumferential direction and connects the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the base portion, and a position that sandwiches the slit from both sides in the circumferential direction. And a pair of flanges that are
The mounting hole has a female serration region having female serration teeth on its inner peripheral surface, a partially cylindrical large-diameter toothless region having the same inner diameter as the root diameter of the female serration tooth, and the female serration tooth. Of a partial cylindrical surface-shaped small-diameter toothless region having an inner diameter smaller than the root diameter of the tooth root and larger than the tip circle diameter of the female serration tooth, and having side by side in the circumferential direction,
The female serration regions are arranged on both sides with respect to a first direction, which is a disposing direction of the pair of flange portions,
The large-diameter toothless region straddles the opening of the slit in the circumferential direction on the side closer to the slit with respect to the first direction and the second direction which is a direction orthogonal to the central axis of the mounting hole. It is located at
The small diameter missing tooth region is arranged on the side far from the slit with respect to the second direction,
Universal joint yoke.
使用時に回転し、前記基部の内側に挿入される回転軸と、を備え、
前記回転軸は、外周面に、前記雌セレーション歯と係合する雄セレーション歯を有する雄セレーション部と、前記回転軸の挿入方向前方側の端部から前記雄セレーション部の軸方向中間部にわたる範囲に形成された切り欠き部と、前記切り欠き部の前記回転軸の挿入方向後方側に隣接配置され、前記回転軸の挿入方向前方側を向いた段差面とを、を有しており、
前記回転軸を前記基部の内側に挿入した状態で、前記雄セレーション歯を前記雌セレーション歯に対して係合させ、かつ、前記切り欠き部を前記小径欠歯領域の内側に空洞部を介して配置するとともに、前記段差面を前記回転軸の挿入方向後方側の基部の端面のうち円周方向に関する位相が前記小径欠歯領域と整合する部分に突き当てている、
自在継手用ヨークと回転軸との結合構造。 A universal joint yoke according to any one of claims 1 to 6,
A rotary shaft that rotates during use and is inserted inside the base,
The rotating shaft has a male serration portion having male serration teeth engaging with the female serration teeth on an outer peripheral surface, and a range extending from an end portion on the front side in the insertion direction of the rotating shaft to an axial middle portion of the male serration portion. A notch portion formed in, and a step surface that is arranged adjacent to the rear side in the insertion direction of the rotary shaft of the notch portion and that faces the front side in the insertion direction of the rotary shaft,
The male serration teeth are engaged with the female serration teeth in a state where the rotary shaft is inserted inside the base portion, and the cutout portion is provided inside the small-diameter toothless region through a cavity portion. While arranging, the stepped surface is abutted against a portion of the end surface of the base portion on the rear side in the insertion direction of the rotating shaft in which the phase in the circumferential direction is aligned with the small diameter toothless region.
Coupling structure between the universal joint yoke and the rotating shaft.
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