JP5218434B2

JP5218434B2 - 自在継手

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Publication number: JP5218434B2
Application number: JP2010003933A
Authority: JP
Inventors: 誠一森山; 清定方; 和彦小島
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2030-01-12
Also published as: JP2011144821A

Description

本発明は自在継手、特に、ステアリング装置のステアリングシャフトの回転を伝達する軸同士を連結する自在継手に関する。

車両の前輪を操舵するステアリング装置では、ステアリングホイールの操作で回転するステアリングシャフトの動きを、自在継手を介してステアリングギヤの入力軸に伝達している。

ステアリングホイールの動きはステアリングコラム内に回転自在に設けたステアリングシャフトおよび中間シャフトを介してステアリングギアに伝達され、ステアリングギアによって車輪の方向を操舵する。通常、ステアリングシャフトとステアリングギアの入力軸とは互いに同一直線上に設けることが出来ない。

このため従来から、ステアリングシャフトとステアリングギアへの入力軸との間に中間シャフトを設け、この中間シャフトの端部とステアリングシャフト、および、中間シャフトの端部とステアリングギアの入力軸の端部とを、自在継手を介して結合し、同一直線上に存在しないステアリングシャフトと入力軸との間での動力伝達が行えるようにしている。

近年、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与するアシスト装置を、中間シャフトとステアリングホイールとの間に設けたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置が多くなってきた。

このような、コラムアシスト式の電動パワーステアリングでは、中間シャフトに負荷される回転トルクが大きくなるため、中間シャフトと自在継手との結合部の結合剛性を大きくする必要がある。

中間シャフトを自在継手に結合するために、自在継手のヨークには中間シャフトを挿入するための円筒状の結合筒部が形成され、この結合筒部には、結合筒部から接線方向に延びる左右一対のフランジ部が形成されていて、フランジ部の間にはスリット（切り割り）が形成されている。中間シャフトと自在継手との結合剛性を大きくするために、フランジ部のボルト孔に挿入したボルトを強く締め付けると、フランジ部が弾性変形してスリットの溝幅が狭まり、中間シャフトを結合筒部に強く締付けて固定することができる。

しかし、ボルトを強く締め付けると、ボルト頭部の下面が当接するフランジ部の座面が、ボルト孔の中心軸線に直交する平面に対して傾斜するため、ボルトには曲げ応力と引っ張り応力の両方が作用する。その結果、ボルト軸部の軸方向長さの略中央部の応力が大きくなり、許容される応力振幅が小さくなって、ボルトが疲労破壊を起こしやすくなるため、大きな回転トルクを伝達することが困難になる。

図６から図７に示す自在継手は、従来の自在継手である。すなわち、図６は従来の自在継手に小さな締付けトルクでボルトを締め付けた状態を示す断面図、図７は従来の自在継手に大きな締付けトルクでボルトを締め付けた状態を示す断面図である。

図６に示すように、自在継手のヨーク５１の一端には略円筒状の結合筒部５３が形成され、この結合筒部５３の内周面に形成された雌セレーション５３１に、結合筒部５３の軸方向に平行に軸６を挿入する。そして軸６の外周面に形成された雄セレーション６１を、雌セレーション５３１にセレーション係合させて、回転トルクを伝達可能に構成している。

ヨーク５１の結合筒部５３には、結合筒部５３から接線方向に延びた左右一対のフランジ部５４Ａ、５４Ｂが形成されている。フランジ部５４Ａ、５４Ｂの間には、雌セレーション５３１に連通するスリット（切り割り）５２が形成されている。スリット５２は、結合筒部５３の軸方向の全長にわたって形成されている。

フランジ部５４Ａには、ボルト５５を挿入するためのボルト孔５４１Ａが形成されている。また、フランジ部５４Ｂには、雌ねじ５４２Ｂが部分的に形成されている。雌ねじ５４２Ｂは、ボルト孔５４１Ａよりも小径で、ボルト孔５４１Ａと同心状に形成されている。また、フランジ部５４Ａには、座面５４２Ａが形成されている。座面５４２Ａは、ボルト５５のボルト頭部５５２の下面５５２Ａに当接する。雌ねじ５４２Ｂには、ボルト５５のボルト軸部５５１の雄ねじ５５１Ａがねじ込まれる。

ボルト孔５４１Ａ、雌ねじ５４２Ｂは同一中心軸線上（同心状）に形成されている。図６に示すように、ボルト５５を小さな締付けトルクで締め付けた状態では、ボルト孔５４１Ａ、雌ねじ５４２Ｂの中心軸線５６に直交する平面５７に対して座面５４２Ａが平行（換言すれば、座面５４２Ａがボルト孔５４１Ａ、雌ねじ５４２Ｂの中心軸線５６に対して直交）になるように形成している。

軸６と自在継手のヨーク５１との結合剛性を大きくするために、図７に示すように、ボルト５５を強く締め付けると、フランジ部５４Ａ、５４Ｂが弾性変形してスリット５２の溝幅が狭まり、軸６を結合筒部５３に強く締付けて固定することができる。図６に示すように、ボルト頭部５５２の下面５５２Ａの外周部と軸６下部の逃げ面６２との間は長さＬ１だけ重なっている。従って、フランジ部５４Ａは、ボルト５５を締め付けた時に、長さＬ１の範囲の弾性変形が小さく、長さＬ１の範囲から下側の部分の弾性変形が大きくなる。

その結果、ボルト孔５４１Ａ、雌ねじ５４２Ｂの中心軸線５６に直交する平面５７に対して座面５４２Ａが傾斜すると、ボルト孔５４１Ａの内径Ｄとボルト軸部５５１の外径ｄとの間の隙間に相当する長さＬ２だけ、図７に示すように、ボルト５５のボルト頭部５５２が下方へ変位し、ボルト孔５４１Ａの内周面にボルト軸部５５１の外周面が押し付けられる。

従って、ボルト５５の曲げ方向への変形が大きくなり、ボルト５５に曲げ応力と引っ張り応力の両方が作用して、ボルト５５の軸方向長さの略中央部の応力が大きくなり、許容される応力振幅が小さくなって、ボルトが疲労破壊を起こしやすくなる。ボルト頭部５５２が長さＬ２だけ下方へ変位するため、中心軸線５６に対するボルト軸部５５１の傾斜角度θ１は、中心軸線５６に対する雄ねじ５５１Ａの傾斜角度θ２よりも大きくなる。

また、ボルト孔５４１Ａの内周面にボルト軸部５５１の外周面が押し付けられるため、ボルト５５の締付け効率が低下し、軸６とヨーク５１の結合剛性が不十分になる不具合があった。

特許文献１及び特許文献２に開示された自在継手は、ボルトを締め付ける前の状態では、ボルト孔の中心軸線に直交する平面に対してフランジ部の座面が角度αだけ傾斜するように形成している。この傾斜角度αは、所定の締付けトルクでボルトを締め付けた時に、ボルト孔の中心軸線に対して直交する平面に対して、座面が平行になるように形成している。従って、所定の締付けトルクでボルトを締め付けた時に、フランジ部の座面が、ボルト孔の中心軸線に直交する平面に対して傾斜することに起因して生じるボルトの曲げ応力を低減している。

しかし、特許文献１及び特許文献２に開示された自在継手は、ボルトを締め付けた時に、ボルト孔の内周面にボルト軸部の外周面が干渉し易く、ボルトの締付け効率が低下し、軸とヨークの結合剛性がばらつく不具合があった。

特開２００８−２９８２６７号公報特開２００９−８１７４号公報

本発明は、ボルトに生ずる曲げ応力を軽減して、耐久性能を向上させ、ボルトの締付け効率を向上させて、軸とヨークの結合剛性のばらつきを小さくした自在継手を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、回転トルクを伝達可能に軸を嵌合するための内周面を基端寄り部分に備えた結合筒部、上記結合筒部に形成され、上記内周面に貫通する切り割り、上記切り割りを挟んで上記結合筒部と一体に設けられた一対のフランジ部、上記内周面とは反対側で、上記結合筒部と一体に設けられ、十字軸を軸支するための軸受け孔を有する一対の結合アーム部、上記一対のフランジ部のうちの一方のフランジ部に形成されたボルト孔、上記一対のフランジ部のうちの他方のフランジ部に形成された雌ねじ、上記ボルト孔にボルト軸部が内嵌されるとともに、ボルト軸部先端の雄ねじが上記雌ねじにねじ込まれて、上記一対のフランジ部の間の切り割りの間隔を狭め、上記結合筒部の内周面を縮径して、上記軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けるボルト、上記ボルト頭部に形成された球面状の下面、上記一方のフランジ部のボルト孔の開口部側に形成され、上記球面状の下面に当接する球面状の座面を有するとともに、上記フランジ部の座面の中心軸線が、上記ボルト孔の中心軸線に対して結合筒部の中心側に偏心していることを特徴とする自在継手である。

第２番目の発明は、回転トルクを伝達可能に軸を嵌合するための内周面を基端寄り部分に備えた結合筒部、上記結合筒部に形成され、上記内周面に貫通する切り割り、上記切り割りを挟んで上記結合筒部と一体に設けられた一対のフランジ部、上記内周面とは反対側で、上記結合筒部と一体に設けられ、十字軸を軸支するための軸受け孔を有する一対の結合アーム部、上記一対のフランジ部のうちの一方のフランジ部に形成されたボルト孔、上記一対のフランジ部のうちの他方のフランジ部に形成された雌ねじ、上記ボルト孔にボルト軸部が内嵌されるとともに、ボルト軸部先端の雄ねじが上記雌ねじにねじ込まれて、上記一対のフランジ部の間の切り割りの間隔を狭め、上記結合筒部の内周面を縮径して、上記軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けるボルト、上記ボルト頭部に形成された円錐面状の下面、上記一方のフランジ部のボルト孔の開口部側に形成され、上記円錐面状の下面に当接する円錐面状の座面を有するとともに、上記フランジ部の座面の中心軸線が、上記ボルト孔の中心軸線に対して結合筒部の中心側に偏心していることを特徴とする自在継手である。

本発明の自在継手は、一対のフランジ部の間の切り割りの間隔を狭め、結合筒部の内周面を縮径して、軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けるボルトと、ボルト頭部に形成された球面状の下面と、フランジ部のボルト孔の開口部側に形成され、ボルトの球面状の下面に当接する球面状の座面とから構成されている。

また、本発明の自在継手は、一対のフランジ部の間の切り割りの間隔を狭め、結合筒部の内周面を縮径して、軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けるボルトと、ボルト頭部に形成された円錐面状の下面と、フランジ部のボルト孔の開口部側に形成され、ボルトの円錐面状の下面に当接する円錐面状の座面とから構成されている。

従って、ボルト軸部の傾斜角度に追従して、ボルト頭部の球面状または円錐面状の下面が傾斜するため、ボルト軸部の曲がりが抑制される。従って、ボルトに作用する曲げ応力が減少し、ボルトの耐久性能を向上させることが可能となる。

また、本発明の自在継手は、ボルトを所定の締付けトルクで締め付けて軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けた状態に相当する変形を一対のフランジ部に付与した状態で、フランジ部の座面、ボルト孔、及び雌ねじを一対のフランジ部に加工している。

従って、所定の締付けトルクでボルトを締め付けると、フランジ部の座面、ボルト孔、及び雌ねじの各中心軸線が、ほぼ一直線上に並ぶため、ボルト軸部の曲がりが抑制され、ボルトに作用する曲げ応力が減少して、ボルトの耐久性能を向上させることが可能となる。

また、本発明の自在継手は、フランジ部の座面の中心軸線をボルト孔の中心軸線に対して結合筒部の中心側に偏心して形成している。従って、ボルト孔の内周面とボルト軸部の外周面の干渉がより小さくなるため、ボルトの締付け効率が向上し、軸とヨークの結合剛性のばらつきが小さくなる。

本発明の実施例の自在継手を備えたステアリング装置の全体側面図である。本発明の実施例１の自在継手にボルトを締め付ける前の状態を示す断面図である。本発明の実施例１の自在継手にボルトを締め付けた状態を示す断面図である。ボルト頭部近傍の変形例を示す断面図である。本発明の実施例２の自在継手にボルトを締め付けた状態を示す断面図である。従来の自在継手に小さな締付けトルクでボルトを締め付けた状態を示す断面図である。従来の自在継手に大きな締付けトルクでボルトを締め付けた状態を示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例２を説明する。

図１は本発明の実施例の自在継手を備えたステアリング装置の全体側面図、図２は本発明の実施例１の自在継手にボルトを締め付ける前の状態を示す断面図、図３は本発明の実施例１の自在継手にボルトを締め付けた状態を示す断面図である。

図１に示すように、本発明の実施例の自在継手を備えたステアリング装置は、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール１１を装着可能なステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置（操舵補助部）２０と、このステアリングシャフト１２の車体前方側（図１の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備える。

ステアリングシャフト１２は、雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとを、回転トルクを伝達可能に、かつ軸方向に関して相対移動可能にスプライン嵌合している。従って、上記雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとは、衝突時に、このスプライン嵌合部が相対移動して、全長を縮めることができる。

また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせている。そのため、ステアリングコラム１３は、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。

そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記雄ステアリングシャフト１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、アシスト装置２０の図示しない入力軸の車体後方側端部に連結している。

ステアリングコラム１３は、その中間部を支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット１４に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット１４が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。

また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。

上記ギヤハウジング２１の車体前方側端面から突出した出力軸２３は、自在継手（上側自在継手）４１を介して、中間シャフト１５の後端部に連結している。また、この中間シャフト１５の前端部に、別の自在継手（下側自在継手）４２を介して、ステアリングギヤ３０のピニオン軸（以下軸と呼ぶ）６を連結している。中間シャフト１５は、雄中間シャフト（雄シャフト）１５Ａの車体前方側に、雌中間シャフト（雌シャフト）１５Ｂの車体後方側が外嵌し、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に関して相対移動可能に嵌合している。

図示しないピニオンが、軸６の下端（車体前方側端部）に形成されている。また、図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール１１の回転が、タイロッド３１を移動させて、図示しない車輪を操舵する。

アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、電動モータ２６のケース２６１が固定され、この電動モータ２６の図示しない回転軸にウォームが結合されている。出力軸２３には図示しないウォームホイールが取り付けられ、このウォームホイールに電動モータ２６の回転軸のウォームが噛合っている。

また、出力軸２３の中間部の周囲には、図示しないトルクセンサが設けられている。上記ステアリングホイール１１からステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出し、この検出値に応じて、電動モータ２６を駆動し、ウォームとウォームホイールから成る減速機構を介して、出力軸２３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。補助トルクを発生させるアシスト装置は、電動式に限定されるものではなく、油圧式のアシスト装置でもよい。

図２から図３は、本発明の実施例１の自在継手を示し、図１の自在継手４２の一方のヨーク７と軸６との結合部に適用した例を示す。本発明の自在継手は、図１の自在継手４１と雄中間シャフト１５Ａとの結合部や、自在継手４１と出力軸２３との結合部に適用してもよい。

図２から図３は、本発明の実施例１の自在継手４２を構成する一対のヨーク７、７のうちの一方のヨーク７と、軸６との結合部を示している。ヨーク７の一端には略円筒状の結合筒部７１が形成され、この結合筒部７１の内周面に形成された雌セレーション７１１に、結合筒部７１の軸方向に平行に軸６を挿入する。そして、軸６の外周面に形成された雄セレーション６１を、雌セレーション７１１にセレーション係合させて、回転トルクを伝達可能に構成している。ヨーク７の他端には、結合筒部７１と一体に設けられた図示しない一対の結合アーム部が形成され、この結合アーム部には、図示しない十字軸を軸支するための軸受け孔が形成されている。

ヨーク７の結合筒部７１には、結合筒部７１から接線方向に延びた左右一対のフランジ部７２Ａ、７２Ｂが形成されている。フランジ部７２Ａ、７２Ｂの間には、雌セレーション７１１に連通するスリット（切り割り）７３が形成されている。スリット７３は、結合筒部７１の軸方向の全長にわたって形成されている。

一対のフランジ部７２Ａ、７２Ｂのうちの一方（図２の左側）のフランジ部７２Ａには、図３に示すボルト８１を挿入するためのボルト孔７４が形成され、フランジ部７２Ｂには、ボルト８１をねじ込むための雌ねじ７５が形成されている。雌ねじ７５には、図３に示すボルト８１のボルト軸部８１１の雄ねじ８１１Ａがねじ込まれる。また、フランジ部７２Ａには、ボルト孔７４の開口部側（図２の左側）に球面状（凹球面状）の座面７７が形成されている。

図２に示すように、ボルト８１を締め付ける前の状態では、球面状の座面７７及びボルト孔７４の中心軸線７４１は、ボルト８１を締め付けた時の中心軸線７６に対して傾斜角度θ１だけ傾斜するように形成している。また、ボルト８１を締め付ける前の状態では、雌ねじ７５の中心軸線７５１は、ボルト８１を締め付けた時の中心軸線７６に対して傾斜角度θ２だけ傾斜するように形成している。この傾斜角度θ１、θ２は、図７で説明した、従来のヨーク５１のボルト軸部５５１の傾斜角度θ１、雄ねじ５５１Ａの傾斜角度θ２と同一角度で、中心軸線７６に対して上側に傾斜して設定されている。

球面状の座面７７及びボルト孔７４と雌ねじ７５は同心上にないため、各々別工程で加工する。別の加工方法として、ボルト８１を所定の締付けトルクで締め付けて、軸６の外周面を結合筒部７１の内周面で締め付けた状態に相当する変形をフランジ部７２Ａ、７２Ｂに付与する。この状態で、球面状の座面７７、ボルト孔７４、雌ねじ７５を加工すれば、同時加工が可能となるため加工が容易となり、好ましい。

図３に示すように、ボルト８１のボルト頭部８１２には、球面状（凸球面状）の下面８１２Ａが形成されている。球面状の下面８１２Ａの球面の半径は、球面状の座面７７の球面の半径と同一長さに形成されている。従って、図３に示すように、所定の締付けトルクでボルト８１を締め付けると、フランジ部７２Ａ、７２Ｂが弾性変形してスリット７３の隙間が小さくなり、球面状の座面７７、ボルト孔７４、雌ねじ７５の各中心軸線は、共通の中心軸線７６上にほぼ一直線上に並ぶ。

また、締付けトルクが変動して、球面状の座面７７、ボルト孔７４、雌ねじ７５の各中心軸線が中心軸線７６に対して傾斜しても、ボルト頭部８１２には球面状の下面８１２Ａが形成されているため、ボルト軸部８１１の傾斜角度に追従して球面状の下面８１２Ａが傾斜するため、ボルト軸部８１１の曲がりが抑制される。従って、ボルト８１に作用する曲げ応力が減少し、ボルト８１の耐久性能を向上させることが可能となる。

また、締付けトルクが変動して、ボルト孔７４の中心軸線が中心軸線７６に対して傾斜しても、ボルト頭部８１２の球面状の下面８１２Ａの球面の中心軸線が、ボルト孔７４の中心軸線と平行状態に維持されるため、ボルト孔７４の内周面にボルト軸部８１１の外周面が干渉し難い。その結果、ボルト８１の締付け効率が低下せず、軸６とヨーク７の結合剛性が安定する。

さらに、図２に示すように、球面状の座面７７の中心軸線７７１を、ボルト孔７４の中心軸線７４１に対して、図７の長さＬ２分だけ、結合筒部７１の中心７１２側に偏心させて加工すれば、ボルト孔７４の内周面とボルト軸部８１１の外周面の干渉がより小さくなり、好ましい。

次にボルト頭部の球面状の下面及びフランジ部７２Ａの球面状の座面の変形例について説明する。図４はボルト頭部近傍の変形例を示す断面図であり、図４（１）は片面が凸球面の球面座金を使用した例である。図４（１）に示すように、変形例のボルト８２のボルト頭部８２２には、平面状の下面８２２Ａが形成されている。平面状の下面８２２Ａとフランジ部７２Ａの球面状の座面７７との間には、球面座金８２３が介挿されてる。球面座金８２３には、凸球面８２３Ａが形成され、凸球面８２３Ａの球面の半径は、球面状の座面７７の球面の半径と同一長さに形成されている。球面座金８２３の内周面とボルト８２のボルト軸部８２１の外周面との間の隙間は小さいほど好ましく、締まりばめ嵌合にしてもよい。

図４（２）は両面が凸球面の球面座金を使用した例である。図４（２）に示すように、変形例のボルト８３のボルト頭部８３２には、凹球面状の下面８３２Ａが形成されている。凹球面状の下面８３２Ａとフランジ部７２Ａの球面状の座面７７との間には、球面座金８３３が介挿されてる。球面座金８３３の両面には、凸球面８３３Ａ、８３３Ｂが形成され、凸球面８３３Ａ、８３３Ｂの球面の半径は、球面状の座面７７の球面の半径と同一長さに形成されている。球面座金８３３の内周面とボルト８３のボルト軸部８３１の外周面との間の隙間は小さいほど好ましく、締まりばめ嵌合にしてもよい。

図４（３）は両面が凹球面の球面座金を使用した例である。図４（３）に示すように、変形例のボルト８４のボルト頭部８４２には、凸球面状の下面８４２Ａが形成されている。凸球面状の下面８４２Ａとフランジ部７２Ａの凸球面状の座面７８との間には、球面座金８４３が介挿されてる。球面座金８４３の両面には、凹球面８４３Ａ、８４３Ｂが形成され、凹球面８４３Ａ、８４３Ｂの球面の半径は、凸球面状の座面７８の球面の半径と同一長さに形成されている。球面座金８４３の内周面とボルト８４のボルト軸部８４１の外周面との間の隙間は小さいほど好ましく、締まりばめ嵌合にしてもよい。

次に本発明の実施例２について説明する。図５は本発明の実施例２の自在継手にボルトを締め付けた状態を示す断面図である。以下の説明では、上記実施例１と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例２は、ボルト頭部の下面と、ボルト頭部の下面に当接するボルト孔の開口部側の座面の形状を球面状から円錐面状に変更した例である。実施例２は、実施例１とはボルト頭部の下面とボルト孔の開口部側の座面の形状だけが異なるので、ボルト頭部の下面とボルト孔の開口部側の座面についてのみ説明し、実施例１と重複する説明は省略する。

すなわち、図５に示すように、実施例２のヨーク７は、実施例１と同様に、結合筒部７１の内周面に形成された雌セレーション７１１に、軸６の外周面に形成された雄セレーション６１をセレーション係合させて、回転トルクを伝達可能に構成している。ヨーク７の結合筒部７１には、結合筒部７１から接線方向に延びた左右一対のフランジ部７２Ａ、７２Ｂが形成され、フランジ部７２Ａ、７２Ｂの間には、雌セレーション７１１に連通するスリット（切り割り）７３が形成されている。

フランジ部７２Ａには、ボルト８５を挿入するためのボルト孔７４が形成され、フランジ部７２Ｂには、ボルト８５をねじ込むための雌ねじ７５が形成されている。雌ねじ７５には、ボルト８５のボルト軸部８５１の雄ねじ８５１Ａがねじ込まれる。また、フランジ部７２Ａには、ボルト孔７４の開口部側（図５の左側）に円錐面状（凹円錐面状）の座面７９が形成されている。

図示はしないが、実施例１と同様に、ボルト８５を締め付ける前の状態では、円錐面状の座面７９及びボルト孔７４の中心軸線は、ボルト８５を締め付けた時の中心軸線７６に対して傾斜角度θ１だけ上側に傾斜するように形成している。また、ボルト８５を締め付ける前の状態では、雌ねじ７５の中心軸線は、ボルト８５を締め付けた時の中心軸線７６に対して傾斜角度θ２だけ上側に傾斜するように形成している。

ボルト８５を所定の締付けトルクで締め付けて、軸６の外周面を結合筒部７１の内周面で締め付けた状態に相当する変形をフランジ部７２Ａ、７２Ｂに付与する。この状態で、円錐面状の座面７９、ボルト孔７４、雌ねじ７５を加工すれば、同時加工が可能となるため加工が容易となり、好ましい。

ボルト８５のボルト頭部８５２には、円錐面状（凸円錐面状）の下面８５２Ａが形成されている。円錐面状の下面８５２Ａの円錐の角度αは、円錐面状の座面７９の円錐の角度αと同一角度に形成されている。従って、所定の締付けトルクでボルト８５を締め付けると、フランジ部７２Ａ、７２Ｂが弾性変形してスリット７３の隙間が小さくなり、円錐面状の座面７９、ボルト孔７４、雌ねじ７５の各中心軸線は、共通の中心軸線７６上にほぼ一直線上に並ぶ。

締付けトルクが変動して、円錐面状の座面７９、ボルト孔７４、雌ねじ７５の各中心軸線が中心軸線７６に対して傾斜しても、ボルト頭部８５２には円錐面状の下面８５２Ａが形成されているため、ボルト軸部８５１の傾斜角度に追従して円錐面状の下面８５２Ａが傾斜するため、ボルト軸部８５１の曲がりが抑制される。従って、ボルト８５に作用する曲げ応力が減少し、ボルト８５の耐久性能を向上させることが可能となる。

また、締付けトルクが変動して、ボルト孔７４の中心軸線が中心軸線７６に対して傾斜しても、ボルト頭部８５２の円錐面状の下面８５２Ａの円錐面の中心軸線が、ボルト孔７４の中心軸線と平行状態に維持されるため、ボルト孔７４の内周面にボルト軸部８５１の外周面が干渉し難い。その結果、ボルト８５の締付け効率が低下せず、軸６とヨーク７の結合剛性が安定する。

さらに、図示はしないが、円錐面状の座面７９の中心軸線を、ボルト孔７４の中心軸線に対して、図７の長さＬ２分だけ、結合筒部７１の中心７１２側に偏心させて加工すれば、ボルト孔７４の内周面とボルト軸部８５１の外周面の干渉がより小さくなり、好ましい。実施例２では、ボルト頭部８５２の円錐面状の下面８５２Ａがフランジ部７２Ａの円錐面状の座面７９に直接当接しているが、図４で説明したように、円錐面を有する座金を介して、フランジ部７２Ａの円錐面状の座面７９に当接させてもよい。

上記実施例では、略円筒状の結合筒部７１が形成されたヨークに本発明を適用した例について説明したが、略コの字断面の結合筒部を有するヨークに本発明を適用してもよい。また、上記実施例では、フランジ部７２Ａ、７２Ｂの一方に雌ねじを形成し、ボルト軸部の雄ねじをこの雌ねじにねじ込んで、フランジ部７２Ａ、７２Ｂを締め付けるねじ込みボルト方式に本発明を適用した例について説明した。他の例として、ヨークのフランジ部７２Ａ、７２Ｂの両方にボルト孔（バカ孔）を形成し、ボルトとナットでフランジ部７２Ａ、７２Ｂを挟んで締め付ける通しボルト方式に本発明を適用してもよい。

１１ステアリングホイール
１２ステアリングシャフト
１２Ａ雌ステアリングシャフト
１２Ｂ雄ステアリングシャフト
１３ステアリングコラム
１３Ａアウターコラム
１３Ｂインナーコラム
１４支持ブラケット
１５中間シャフト
１５Ａ雄中間シャフト
１５Ｂ雌中間シャフト
１８車体
２０アシスト装置
２１ギヤハウジング
２３出力軸
２６電動モータ
２６１ケース
３０ステアリングギヤ
３１タイロッド
４１自在継手（上側自在継手）
４２自在継手（下側自在継手）
５１ヨーク
５２スリット（切り割り）
５３結合筒部
５３１雌セレーション
５４Ａフランジ部
５４１Ａボルト孔
５４２Ａ座面
５４Ｂフランジ部
５４２Ｂ雌ねじ
５５ボルト
５５１ボルト軸部
５５１Ａ雄ねじ
５５２ボルト頭部
５５２Ａ下面
５６中心軸線
５７直交する平面
６軸（ピニオン軸）
６１雄セレーション
６２逃げ面
７ヨーク
７１結合筒部
７１１雌セレーション
７１２中心
７２Ａフランジ部
７２Ｂフランジ部
７３スリット（切り割り）
７４ボルト孔
７４１中心軸線
７５雌ねじ
７５１中心軸線
７６中心軸線
７７球面状の座面
７７１中心軸線
７８凸球面状の座面
７９凹円錐面状の座面
８１ボルト
８１１ボルト軸部
８１１Ａ雄ねじ
８１２ボルト頭部
８１２Ａ球面状の下面
８２ボルト
８２１ボルト軸部
８２２ボルト頭部
８２２Ａ平面状の下面
８２３球面座金
８２３Ａ凸球面
８３ボルト
８３１ボルト軸部
８３２ボルト頭部
８３２Ａ凹球面状の下面
８３３球面座金
８３３Ａ、８３３Ｂ凸球面
８４ボルト
８４１ボルト軸部
８４２ボルト頭部
８４２Ａ凸球面状の下面
８４３球面座金
８４３Ａ、８４３Ｂ凹球面
８５ボルト
８５１ボルト軸部
８５１Ａ雄ねじ
８５２ボルト頭部
８５２Ａ円錐面状の下面

Claims

回転トルクを伝達可能に軸を嵌合するための内周面を基端寄り部分に備えた結合筒部、
上記結合筒部に形成され、上記内周面に貫通する切り割り、
上記切り割りを挟んで上記結合筒部と一体に設けられた一対のフランジ部、
上記内周面とは反対側で、上記結合筒部と一体に設けられ、十字軸を軸支するための軸受け孔を有する一対の結合アーム部、
上記一対のフランジ部のうちの一方のフランジ部に形成されたボルト孔、
上記一対のフランジ部のうちの他方のフランジ部に形成された雌ねじ、
上記ボルト孔にボルト軸部が内嵌されるとともに、ボルト軸部先端の雄ねじが上記雌ねじにねじ込まれて、上記一対のフランジ部の間の切り割りの間隔を狭め、上記結合筒部の内周面を縮径して、上記軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けるボルト、
上記ボルト頭部に形成された球面状の下面、
上記一方のフランジ部のボルト孔の開口部側に形成され、上記球面状の下面に当接する球面状の座面を有するとともに、
上記フランジ部の座面の中心軸線が、上記ボルト孔の中心軸線に対して結合筒部の中心側に偏心していること
を特徴とする自在継手。
回転トルクを伝達可能に軸を嵌合するための内周面を基端寄り部分に備えた結合筒部、
上記結合筒部に形成され、上記内周面に貫通する切り割り、
上記切り割りを挟んで上記結合筒部と一体に設けられた一対のフランジ部、
上記内周面とは反対側で、上記結合筒部と一体に設けられ、十字軸を軸支するための軸受け孔を有する一対の結合アーム部、
上記一対のフランジ部のうちの一方のフランジ部に形成されたボルト孔、
上記一対のフランジ部のうちの他方のフランジ部に形成された雌ねじ、
上記ボルト孔にボルト軸部が内嵌されるとともに、ボルト軸部先端の雄ねじが上記雌ねじにねじ込まれて、上記一対のフランジ部の間の切り割りの間隔を狭め、上記結合筒部の内周面を縮径して、上記軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けるボルト、
上記ボルト頭部に形成された円錐面状の下面、
上記一方のフランジ部のボルト孔の開口部側に形成され、上記円錐面状の下面に当接する円錐面状の座面を有するとともに、
上記フランジ部の座面の中心軸線が、上記ボルト孔の中心軸線に対して結合筒部の中心側に偏心していること
を特徴とする自在継手。