JP6340832B2 - 自在継手および該自在継手を備えたステアリング装置 - Google Patents

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。

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。

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。

特開２０１２−１９３７９８号公報 実開昭５２−１６９６４１号公報 特開２００３−２００２３８号公報

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、嵌合される軸部材に対する高い保持力が要求される。

図８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８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８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。

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８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が生じてしまう。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、嵌合される軸部材に対する保持力が高く、且つ応力集中によるセレーション歯のフレッティング磨耗を防止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。

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、前記各連結部の少なくとも一方は、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、前記内周面の周方向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、周方向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、前記スリットを挟んで周方向の一方側に設けられた第１の欠歯部と、周方向の他方側に設けられた第２の欠歯部とからなり、前記第１の欠歯部の周方向範囲と前記第２の欠歯部の周方向範囲とは異なり、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するとともに、その一部が前記嵌合孔の一部と交差して設けられ、前記第１の欠歯部と前記第２の欠歯部のうち周方向範囲が大きいほうの周方向範囲は、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。

また、本発明の好ましい態様は、前記第１の欠歯部と前記第２の欠歯部のうち周方向範囲が小さいほうの周方向範囲は、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、前記雌セレーションのうち、軸方向から見て、前記スリットに対応する部分から、前記ねじ孔が前記嵌合孔と交差する範囲終端までの範囲であることを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様は、前記第２の欠歯部は、前記ヨークを形成するための筒状部を備えたブランクであって前記筒状部の内周面に前記雌セレーションおよび前記欠歯領域が形成された状態のものに、前記スリットを形成する際に生じるバリを収容するための空間であることを特徴とする。

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。

本発明によれば、嵌合される軸部材に対する保持力が高く、且つ応力集中によるセレーション歯のフレッティング磨耗を防止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。

第１実施形態に係る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。 第１実施形態に係る自在継手の側面図である。 アッパー側ヨークの拡大斜視図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ異なる角度から見た状態を示している。 アッパー側ヨークの６面図である。 図４（ｄ）のＡ−Ａ矢視拡大断面図である。 アッパー側ヨークの拡大断面図であり、嵌合孔に挿入された軸部材に対する雌セレーションの押し付け方向を示している。 第２実施形態に係る自在継手のアッパー側ヨークの拡大断面図である。 従来の自在継手のヨークの拡大断面図である。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、アッパー側自在継手１５のアッパー側ヨーク２０の拡大斜視図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、異なる角度から見た状態を示している。
図４は、アッパー側ヨーク２０の６面図である。図４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（ｄ）のｆ−ｆ矢視図である。

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）。

図３および図４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。

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。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。

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のアッパー側端部からロアー側端部近傍まで、軸方向に延在している。

図５は、図４（ｄ）のＡ−Ａ矢視拡大断面図である。
図４（ｃ）、（ｄ）、および図５に示すように、肉厚部４０、４０のアッパー側端部近傍には、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の中心軸心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。

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（紙面に向かって左側）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（紙面に向かって右側）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に対応する側の肉厚部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。

図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。本実施形態においては、雌セレーション３８は、連結部３０の内周面の全周に亘っては設けられていない。図５に示すように、連結部３０の内周面のスリット４２近傍は、雌セレーション３８が形成されていない欠歯部５４となっている。欠歯部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。

連結部３０の内周面の欠歯部５４は、連結部３０を軸方向から見て、スリット４２を挟んで、周方向の所定範囲に設けられている。すなわち、欠歯部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所定範囲の円弧に対応する内周面に設けられている。つまり、欠歯部５４は、スリット４２を挟んで、連結部３０の内周面の、ボルト挿通孔４４の通し孔部４８側の所定範囲に設けられた第１の欠歯部５６と、ボルト挿通孔４４の雌ねじ部４６側の所定範囲に設けられた第２の欠歯部５８とから成っている。

本実施形態においては、第１の欠歯部５６のほうが第２の欠歯部５８よりも周方向に広い範囲に亘って設けられている。したがって、第１および第２の欠歯部５６、５８が設けられた連結部３０の内周面のそれぞれの範囲に対応する雌セレーション３８の歯底円の円弧の長さは、第１の欠歯部５６に対応する円弧のほうが、第２の欠歯部５８に対応する円弧よりも長くなっている。

第１の欠歯部５６が設けられているボルト挿通孔４４の通し孔部４８側の所定範囲とは、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。

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第１の欠歯部５６としている。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までの部分を第１の欠歯部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。

一方、第２の欠歯部５８が設けられているボルト挿通孔４４の雌ねじ４６側の所定範囲とは、詳細には次の通りである。まず、第１の欠歯部５６の場合と同様に、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。この場合において、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よりも雌ねじ部４６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、ボルト挿通孔４４が嵌合孔３６と交差する範囲の、中心軸線Ｃ側の終端に位置する雌セレーション歯５２ｂが考えられる。

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５２ｂを含む部分までの円弧に対応する内周面の範囲を第２の欠歯部５８としている。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５２ｂまでの部分、すなわちボルト挿通孔４４が嵌合孔３６と交差する範囲の、中心軸線Ｃ側の終端までを第２の欠歯部５８としている。

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、その内周面に、スリット４２を挟んで、周方向範囲が異なる２つの欠歯部５６、５８が形成されている。言い換えると、ヨーク２０の内周面には、スリット４２を中心として、その両側に非対称の周方向領域に亘る欠歯部５６、５８が形成されている。そして、これら２つの欠歯部５６、５８は、ボルト挿通孔４４の通し孔部４８側すなわちボルトの頭部側の第１の欠歯部５６のほうが、ボルト挿通孔４４の雌ねじ部４６側すなわちボルトのねじ先側の第２の欠歯部５８よりも周方向に広い範囲に亘って形成されている。

次に、本実施形態に係るアッパー側自在継手１５のヨーク２０と出力軸７（図１参照）との連結方法について説明する。
まず、ヨーク２０の嵌合孔３６に出力軸７を挿入する。このとき、ヨーク２０の雌セレーション３８と出力軸７の雄セレーション（図示省略）とは、すきまばめとなっている。次に、ボルト挿通孔４４に通し孔部４８側から締め付け用のボルト（図示省略）を挿入し、該ボルトを締め付けていく。

図６は、アッパー側ヨーク２０の拡大断面図であり、嵌合孔３６に挿入された出力軸７に対する雌セレーション３８の押し付け方向を示している。なお、図６においては、嵌合孔３６に挿入された出力軸７の図示は省略している。
ボルトが締め付けられていくと、連結部３０は、一対の肉厚部４０、４０が互いに近づく方向に締め付けられる。つまり、連結部３０は、肉厚部４０、４０の先端側の外周面側部分の撓みが大きくなる。そうすると、連結部３０の側面（座ぐり５０）に対するボルトの座面の押圧力は、図６中の細い矢印Ｋで示すように、スリット４２の先端に近い側の肉厚部４０の部分では小さく、図６中の太い矢印Ｌで示すように、嵌合孔３６に近い側の肉厚部４０の部分では大きくなる。

連結部３０の側面（座ぐり５０）に対するボルトの押圧力が、嵌合孔３６に近い部分で大きくなると、連結部３０の内周面の雌セレーション歯５２のうち、嵌合孔３６の中心軸線Ｃよりも通し孔部４８側の領域の雌セレーション歯５２が出力軸７をボルトの軸力方向と平行な方向（矢印Ｖ方向）に強く押すこととなる。ここで、連結部３０の内周面には、第１の欠歯部５６が設けられているので、連結部３０の内周面のうち雌セレーション歯５２が形成された部分が出力軸７をボルトの軸力方向と平行な方向に特に強く押すことになる。すなわち、連結部３０を軸方向から見て、嵌合孔３６の中心軸線Ｃを通り、前記直線Ｔと直角に交差する直線を直線Ｅとすると、第１の欠歯部５６に隣接する雌セレーション歯５２ｃから、直線Ｅを中心に、該雌セレーション歯５２ｃと対称な雌セレーション歯５２ｄまでの周方向領域に形成されている雌セレーション歯５２が出力軸７をより強く押す。なお、当該領域を図６中に円弧Ｍで示す。

図６に示すように、円弧Ｍは、前記直線Ｔが延在する方向において、嵌合孔３６の中腹部に位置している。したがって、円弧Ｍの範囲に形成された雌セレーション歯５２は、嵌合孔３６に挿入された出力軸７の中央部をボルトの軸力方向と平行な方向（矢印Ｖ方向）に押して、中央軸線Ｃを挟んで反対側の雌セレーション３８の部分に出力軸７を押し付ける。このように、連結部３０の内周面に第１の欠歯部５６を設けることにより、連結部３０の内周面における出力軸７に対する押し付け部が、出力軸７の中央部に対応する範囲に形成されることとなる。

ここで、連結部３０の内周面には、中央軸線Ｃを挟んで円弧Ｍとは反対側、すなわち前記直線Ｔよりもボルト挿通孔４４の雌ねじ部４６側に、第２の欠歯部５８が設けられている。第２の欠歯部５８は、上述したように第１の欠歯部５６よりも周方向範囲が狭く設けられている。つまり、前記直線Ｔよりも雌ねじ部４６側において、連結部３０の内周面には、前記直線Ｔよりも通し孔部４８側の内周面の部分よりも大きく、スリット４２近傍に至るまで雌セレーション歯５２が形成されている。

出力軸７は、上述したように中央部が矢印Ｖ方向に押されているので、円弧Ｍとは反対側の部分において、円弧Ｍよりも広い周方向領域Ｎの雌セレーション３８の部分に押し付けられることとなる。当該周方向領域Ｎは、第２の欠歯部５８に隣接する雌セレーション歯５２ｅから、直線Ｅを中心に、該雌セレーション歯５２ｅと対称な雌セレーション歯５２ｆまでの周方向領域に形成されている雌セレーション歯５２である。ボルトが締め付けられるに従い、ボルトの軸力によって、円弧Ｎの範囲の雌セレーション歯５２も、ボルトの軸力方向と平行な方向（矢印Ｙ方向）に出力軸７を押すこととなる。このとき、雌セレーション歯５２ｅ、５２ｆは、それぞれ出力軸７の略中心に向かう方向（矢印Ｘ、Ｚ方向）に出力軸７を押して、出力軸７を互いに反対側の雌セレーション３８の部分に押し付ける。

こうして、出力軸７の雄セレーションは、連結部３０の円弧Ｍおよび円弧Ｎの範囲で連結部３０の雌セレーション３８に噛み合うこととなる。その結果、連結部３０の出力軸７を保持するための保持範囲すなわち出力軸７と噛み合い接触する範囲が大きくなり、保持力が高くなる。

このように、本実施形態によれば、連結部３０の内周面に周方向範囲の広い第１の欠歯部５６を設けることにより、連結部３０の内周面の一方側部分の雌セレーション歯５２が出力軸７の中央部をボルトの軸力方向と平行な方向に押し、また、第２の欠歯部５８を第１の欠歯部５６よりも狭い周方向範囲とすることにより、出力軸７を他方側の雌セレーション３８の広い周方向範囲に亘って噛み合わせることができる。その結果、冷間鍛造成形されたヨークにおいても、連結部３０の軸保持力を高くすることができる。

また、第１の欠歯部５６を設けることにより、応力が集中するスリット４２近傍部でのセレーション歯のフレッティング磨耗を防止することができる。

また、第２の欠歯部５８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工程を省略することができる。
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と第１および第２の欠歯部５６、５８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。

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に連接する第２の欠歯部５８を設けることにより、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、第２の欠歯部５８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、バリを除去する工程を省略することができる。その結果、製造コストを低減することができる。なお、第１の欠歯部５６のスリット４２との連接部においても、これと同様の効果がある。

（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。

図７は、第２実施形態に係るアッパー側自在継手のアッパー側ヨーク２２０（以下、単に「ヨーク２２０」と記載する。）の拡大断面図である。
第２実施形態に係るヨーク２２０は、ボルト挿通孔４４の通し孔部４８側の第１の欠歯部５６の周方向範囲と、雌ねじ部４６側の第２の欠歯部５８の周方向範囲とが、第１実施形態とは逆になっている。すなわち、第２の欠歯部５８のほうが第１の欠歯部５６よりも周方向に広い範囲に亘って設けられている。

本実施形態において第１の欠歯部５６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２３０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。この場合において、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、ボルト挿通孔４４が嵌合孔３６と交差する範囲の、中心軸線Ｃ側の終端に位置する雌セレーション歯５２ｇが考えられる。

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５２ｇを含む部分までの円弧に対応する内周面の範囲を第１の欠歯部５６としている。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５２ｇまでの部分、すなわちボルト挿通孔４４が嵌合孔３６と交差する範囲の、中心軸線Ｃ側の終端までを第１の欠歯部５６としている。

一方、第２の欠歯部５８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２３０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３８の中心軸線Ｃよりもスリット４２側且つ前記直線Ｔよりも雌ねじ部４６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５２ｈが考えられる。

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５２ｈを含む部分までの円弧に対応する内周面の範囲を第２の欠歯部５８としている。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５２ｈまでの部分を第２の欠歯部５８としている。他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、本実施形態に係るアッパー側自在継手のヨーク２２０と軸部材（本実施形態においては出力軸７、図１参照）との連結方法について説明する。

本実施形態においては、第１の欠歯部５６の周方向範囲のほうが第２の欠歯部５８の周方向範囲よりも狭いので、締め付け用ボルトを締め付けていくと、連結部３０の内周面のうち、第１の欠歯部５６が設けられた側の雌セレーション３８の部分、すなわち広い範囲に亘って形成された雌セレーション歯５２が、出力軸７の中央部を、中心軸線Ｃを挟んで反対方向に押すこととなる。つまり、連結部３０の内周面のうち、第２の欠歯部５８が設けられた側の雌セレーション３８の部分に出力軸７を押し付ける。

一方、ボルトが締め付けられるに従い、ボルトの軸力によって、該第２の欠歯部５８が設けられた側の雌セレーション３８の部分は、出力軸７の中央部をボルトの軸力方向と平行な方向に押して、中央軸線Ｃを挟んで反対側の雌セレーション３８の部分に出力軸７を押し付ける。その結果、第１実施形態と同様に、連結部２２０の出力軸７を保持するための保持範囲すなわち出力軸７と噛み合い接触する範囲が大きくなり、保持力が高くなる。したがって、本実施形態によっても、連結部２３０の軸保持力を高くすることができる。

また、本実施形態においては、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。したがって、第１実施形態のように、ボルト挿通孔４４の通し孔部４８側における連結部３０の内周面に、周方向幅の広い欠歯部を形成すると、座ぐり５０と連結部３０の内周面との間の肉厚が薄くなってしまう場合に有効である。他の効果は、第１実施形態と同様である。

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。

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 欠歯部
５６ 第１の欠歯部
５８ 第２の欠歯部
１００ ステアリング装置

Claims (4)

1. 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、
   前記各連結部の少なくとも一方は、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、前記内周面の周方向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、周方向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、前記スリットを挟んで周方向の一方側に設けられた第１の欠歯部と、周方向の他方側に設けられた第２の欠歯部とからなり、前記第１の欠歯部の周方向範囲と前記第２の欠歯部の周方向範囲とは異なり、
   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するとともに、その一部が前記嵌合孔の一部と交差して設けられ、
   前記第１の欠歯部と前記第２の欠歯部のうち周方向範囲が大きいほうの周方向範囲は、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自在継手。
2. 前記第１の欠歯部と前記第２の欠歯部のうち周方向範囲が小さいほうの周方向範囲は、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、前記雌セレーションのうち、軸方向から見て、前記スリットに対応する部分から、前記ねじ孔が前記嵌合孔と交差する範囲終端までの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の自在継手。
3. 前記第２の欠歯部は、前記ヨークを形成するための筒状部を備えたブランクであって前記筒状部の内周面に前記雌セレーションおよび前記欠歯領域が形成された状態のものに、前記スリットを形成する際に生じるバリを収容するための空間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。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載された自在継手を備えたことを特徴とするステアリング装置。

Images