JP2003028187A - 自在継手ヨーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コラムアシストタイプの電動パワーステアリン
グ装置では、鋼板から形成された自在継手ヨークの強度
が不足することがある。 【解決手段】本自在継手ヨーク２１では、シャフト３を
保持するためのハブ２７と、軸受２４を取り付けるため
のフォーク２８とが、鋼板から一体成形される。ハブ２
７が断面円弧形状の主体部３１と、主体部３１の一対の
円弧端３２から延設された一対のフランジ３３とを有す
る。各フランジ３３には、このフランジ３３の延設方向
に沿って延びるリブ３５が、締め付け用ボルト２５のた
めのボルト挿通孔３４の側方に形成され、フランジ３３
と主体部３１との境界部分３８を超えて延びている。リ
ブ３５は、ボルト挿通孔３４を挟んだ両側に配置されて
いる。リブ３５によりフランジ３３を補強でき、破損を
防止できる。鋼板から形成されるヨーク２１は安価であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のステアリ
ング装置等に用いられる自在継手ヨーク（以下、ヨーク
ともいう。）に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステアリング装置におけるステアリング
シャフトは複数の部分に分割されて、各部分同士を自在
継手により相互に連結されながら、車室内から車体前方
へ延設されている。この分割されたステアリングシャフ
トの各部分は、自在継手のヨークに連結され、このヨー
クは、十字軸等の軸受を介して他方のヨークに連結され
ている。

【０００３】ヨークには、プレス成形により形成された
ものがある。このようなヨークは、十字軸等の一対の軸
受を保持する一対の軸受部を含むフォークと、分割され
たステアリングシャフトに連結されてボルトにより締結
される略管状のハブとを有している。このハブは、鋼板
から断面円弧形状に形成された嵌合部と、この嵌合部の
一対の円弧端から延設される一対のフランジとを有して
いる。各フランジには、ボルトが挿通されるボルト孔が
形成されている。分割されたステアリングシャフトの各
部分の端部を嵌合部に嵌め入れて、一対のボルト孔にボ
ルトを挿通し、所定のトルクで締結し、ハブの嵌合部お
よび一対のフランジを締め付ける。これにより、ステア
リングシャフトとヨークとが連結される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなヨークの強度は低く、フランジが破損し易い傾向に
ある。ところで、コラムアシストタイプの電動パワース
テアリング装置では、操舵補助用の電動モータが車室内
のステアリングコラムに取り付けられ、電動モータから
のトルクがステアリングコラム内を通るステアリングシ
ャフトから、中間軸を介して、舵取り機構に伝達される
ようになっている。このようなコラムタイプ電動パワー
ステアリング装置では、ステアリングシャフトに操舵補
助力が作用しない従来の油圧パワーステアリング装置に
比べ、中間軸に、モータによるアシスト分の負荷が増加
してかかる。そのため、負荷が大きい条件下で中間軸に
上述の鋼板製ヨークを使用すると、ヨークの強度が不足
する結果、ヨークの破損、ボルトの緩み等の不具合が生
じることがある。

【０００５】また、このような不具合を防止するため
に、高強度の鍛造成形されたヨークを使用する必要があ
った。しかし、このようなヨークは、鋼板製ヨークより
も高価である。そこで、本発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、安価にできて、しかも破損や締結用ボル
トの緩みが生じることを防止できる自在継手ヨークを提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１に記載の発明は、シャフトを保持するためのハブと、
軸受を取り付けるためのフォークとが、鋼板から一体成
形され、ハブが断面円弧形状の主体部と、主体部の一対
の円弧端から延設された一対のフランジとを有し、各フ
ランジにはボルトを挿通するボルト挿通孔が形成される
自在継手ヨークにおいて、上記各フランジには、当該フ
ランジの延設方向に沿って延びるリブが、ボルト挿通孔
の側方に形成されていることを特徴とする自在継手ヨー
クを提供する。

【０００７】この発明によれば、リブによりフランジの
強度を高めることができるので、大きなトルクがかかる
状態であっても、フランジ、ひいては自在継手ヨークの
破損を防止することができる。また、フランジの強度を
高めることにより、大きなトルクがかかる状態であって
も、フランジの変形を小さく抑制できるので、締付用ボ
ルトの緩みが生じることを防止することができる。

【０００８】特に、リブがフランジの延設方向に延びて
ボルト挿通孔の側方に設けられるので、高トルクにより
この自在継手ヨークがねじられるときのフランジの変形
強度を高めることができる。また、鋼板からプレス成形
により形成される自在継手ヨークであれば、リブを自在
継手ヨークの成形と同時に成形することもできるので、
安価である。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の自在継手ヨークにおいて、上記リブの端部は主体部と
フランジとの境界部分を超えて延びることを特徴とする
自在継手ヨークを提供する。

【０００９】この発明によれば、境界部分を補強できる
ので、フランジの上述の変形強度をより高めることがで
きて、好ましい。請求項３に記載の発明は、請求項１ま
たは２に記載の自在継手ヨークにおいて、上記リブは各
フランジに一対が形成され、各フランジの一対のリブは
ボルト挿通孔を挟んで両側に配置されることを特徴とす
る自在継手ヨークを提供する。この発明によれば、応力
集中により弱くなり易いボルト挿通孔の近傍のフランジ
の強度をより高めることができて、好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態の自在
継手およびこれを有するステアリング装置を図面を参照
しつつ説明する。図１は、上述のステアリング装置の概
略構成を示す一部断面正面図である。図２は、自在継手
の正面図である。図３は、自在継手の分解斜視図であ
る。ステアリング装置１は、車輪（図示せず）を操向す
るためにステアリングホイール２の動きを伝達するステ
アリングシャフト３と、このステアリングシャフト３を
内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム４
とを有している。ステアリングシャフト３の一方の端部
９５にステアリングホイール２が連結されている。ステ
アリングホイール２が回されると、その回転がステアリ
ングシャフト３、ステアリングシャフト３の他方の端部
９６に一体回転可能に連結される自在継手１１、中間軸
５等を介して、ピニオン６、ラック軸７等を含む舵取り
機構８に伝達され、これにより車輪（図示せず）を操向
することができる。

【００１１】ステアリングコラム４はステアリングシャ
フト３の軸方向に沿って長く延びている。ステアリング
コラム４には、操舵操作に応じて操舵補助力を得るため
の操舵補助ユニット９が設けられている。操舵補助ユニ
ット９の電動モータ１０が、ステアリングコラム４の車
輪側の端部に取り付けられている。操舵補助ユニット９
では、操舵操作を検知するためのトルクセンサ（図示せ
ず）からの信号に応じて、電動モータ１０が操舵補助力
を発生させる。操舵補助力は、操舵操作に伴い生じる操
舵抵抗に見合ったものとされ、減速機構（図示せず）を
介してステアリングシャフト３に伝達され、ステアリン
グシャフト３の下端部９６から自在継手１１を介して中
間軸５へ、さらに自在継手１２を介して舵取り機構８に
伝達される。

【００１２】自在継手１１，１２は、ほぼ同様に構成さ
れていて、接続される相手となるステアリングシャフト
３、中間軸５等の相手部材に応じて構造が異なる。以下
では、自在継手１１について説明するが、本発明を自在
継手１２に適用することもできる。自在継手１１は、ス
テアリングシャフト３が嵌合されている一方のヨーク２
１と、中間軸５が嵌合されている他方のヨーク２２と、
両ヨーク２１，２２の間に介在し両ヨーク２１，２２を
互いに連結する十字軸２３とを有している。十字軸２３
は、軸受２４（一部のみ図示）により両ヨーク２１，２
２に回転自在に支持されている。

【００１３】両ヨーク２１，２２はほぼ同様に構成され
ている。以下、自在継手１１の一方のヨーク２１につい
て説明するが、本発明をヨーク２２に適用することもで
きる。自在継手ヨーク２１は、ステアリングシャフト３
を保持するためのハブ２７と、軸受２４を取り付けるた
めの二股状に形成されたフォーク２８とが、鋼板から一
体に成形されている。

【００１４】ハブ２７は、断面円弧形状の主体部３１
と、主体部３１の一対の円弧端３２から延設された一対
のフランジ３３とを有している。主体部３１は、内周に
セレーション（図示せず）が形成される嵌合孔を有し、
この嵌合孔に嵌められるステアリングシャフト３と一体
回転可能に接続される。両フランジ３３の間には所定量
の隙間が開けられ、各フランジ３３にはボルト２５を挿
通するボルト挿通孔３４が形成されている。一方のフラ
ンジ３３のボルト挿通孔３４は、雌ねじを形成され、他
方のフランジ３３のボルト挿通孔３４を通されたボルト
２５の雄ねじがねじ込まれるようになっている。ボルト
２５を締め込むことにより、両フランジ３３を互いに接
近させて、主体部３１とステアリングシャフト３とを固
定状態にすることができる。なお、ボルト挿通孔３４の
雌ねじに代えてナット（図示せず）を用いてもよく、両
フランジ３３のボルト挿通孔３４を通したボルト２５に
ナットをねじ込み、両フランジ３３を両側から締め込む
ようにしてもよい。

【００１５】特に、本発明の自在継手ヨーク２１の各フ
ランジ３３にはリブ３５が形成されている。このリブ３
５は、フランジ３３の延設方向（図３の矢印Ｔ参照）に
沿って延び、ボルト挿通孔３４の軸線方向から見たとき
のボルト挿通孔３４の側方、すなわち、嵌合孔の軸線方
向（矢印Ｓ参照）に沿う側方に形成されている。このよ
うにリブ３５によりフランジ３３の強度を高めることが
できるので、大きなトルクがかかる状態であっても、フ
ランジ３３、ひいては自在継手ヨーク２１の破損を防止
することができる。

【００１６】また、フランジ３３の強度を高めることに
より、大きなトルクがかかる状態であっても、フランジ
３３の変形を小さく抑制できるので、締付用ボルト２５
の緩みが生じることを防止することができる。特に、リ
ブ３５がフランジ３３の延設方向に延びてボルト挿通孔
３４の側方に設けられるので、高トルクによりこのヨー
ク２１がねじられるときのフランジ３３の変形強度を高
めることができ、フランジ３３全体を変形し難くでき
る。また、このように設けられたリブ３５は、ボルト２
５の締め付けによるヨーク２１のハブ２７の変形を小さ
くできるので、この点でも、ハブ２７を補強する上で好
ましい。

【００１７】リブ３５は、フランジ３３にのみ形成する
ことも考えられるが、図示したように、リブ３５の一方
の端部３６は主体部３１とフランジ３３との境界部分３
８を超えて延びるようにしている。これにより、境界部
分３８を補強できるので、フランジ３３の上述の変形強
度をより高めることができて、好ましい。境界部分３８
を超えて延びたリブ３５の一方の端部３６は、主体部３
１の外周の周方向に沿って、所定長さで延びて、外周に
つながっている。

【００１８】リブ３５の他方の端部３７は、図示した例
では、主体部３１の円弧端３２と反対側となるフランジ
３３の端縁にまで達しているが、フランジ３３の端縁に
まで達しないようにすることも考えられる。要は、リブ
３５は、側方である嵌合孔の軸線方向からみたときに、
ボルト挿通孔３４と少なくとも一部同士で重なるように
配置されていればよく、延設方向についてボルト挿通孔
３４の全体と重なるようにされる場合には、ボルト挿通
孔３４の近傍となるフランジ３３の部分を補強する上で
より好ましい。

【００１９】リブ３５は各フランジ３３に一対が形成さ
れている。各フランジ３３の一対のリブ３５はボルト挿
通孔３４を挟んで両側に配置されている。これにより、
応力集中により弱くなり易いボルト挿通孔３４の近傍と
なるフランジ３３の部分の強度をより一層高めることが
できて、好ましい。各リブ３５は、両フランジ３３が互
いに対向する方向の外側に向かって、また、主体部３１
の径方向の外方に向かって突出している。これにより、
リブ３５が主体部３１に延びる場合であっても、ステア
リングシャフト３との接続に邪魔になることはない。

【００２０】また、本発明の鋼板を材料としてプレス成
形により形成される自在継手ヨーク２１であれば、リブ
３５を自在継手ヨーク２１の成形と同時に成形すること
もできるので、安価である。すなわち、鋼板からプレス
成形により形成される自在継手ヨーク２１は、例えば、
棒状部材から鍛造により形成されるものに比べて安価で
ある。例えば、先ず、ヨーク２１の展開形状を有する鋼
板４０からなるブランクを形成する（図４参照）。リブ
３５をブランクの形成と同時に成形することができる。
また、リブ３５を、ブランクに形成してもよく、この状
態でも容易に成形できる。その後、所定の曲げの中心線
Ｃに沿って、ブランクをプレス成形により曲げ加工し、
ヨーク２１の基本形状を得る。その後、主体部３１、フ
ォーク２８等の所要の部位に後加工を施す。なお、ヨー
ク２１のブランクの成形方法としては、プレス成形の
他、冷間鍛造等の公知の塑性加工方法を利用することも
できる。本発明は、鋼板から形成されるヨークに好まし
く適用できる。すなわち、鋼板から形成されるヨーク
は、肉厚を部分的に変化させ難く、補強し難いが、本発
明により効果的に補強できる。

【００２１】このように本発明の実施形態によれば、リ
ブ３５がヨーク２１のフランジ３３を補強することによ
り、大負荷トルクを許容できて安価な鋼板製ヨーク２１
を実現できる。その結果、例えば、自在継手に大負荷ト
ルクがかかることが想定されるコラムアシストタイプの
電動パワーステアリング装置に、高強度であるが高価な
鍛造成形によるヨークに代えて、本発明の安価なヨーク
２１を利用でき、ステアリング装置を安価にできる。従
って、本発明の自在継手ヨーク２１は、コラムアシスト
タイプの電動パワーステアリング装置に好ましい。

【００２２】なお、本発明は、上述の操舵補助用の電動
モータ１０をステアリングコラム４に取り付けたコラム
アシストタイプの電動パワーステアリング装置１に限ら
ず、他のタイプのパワーステアリング装置、手動操作に
よるステアリング装置、一般産業用機械等の自在継手に
利用することができ、一対のシャフト同士をトルク伝達
可能に連結する自在継手に利用することができる。な
お、上述の実施形態では、各フランジ３３に一対のリブ
３５が、計４つ形成されているが、これには限定されな
い。リブ３５は各フランジ３３に少なくとも一つあれば
よい。また、リブ３５を各フランジ３３におけるボルト
挿通孔３４の一方の側方だけに形成する場合には、ボル
ト挿通孔３４よりもフォーク２８側に形成するのが好ま
しい。というのは、リブ３５のない場合、フランジ３３
のフォーク２８側部分は、反対側部分よりも破損し易
い。しかし、このような破損し易いフランジ３３をリブ
３５により効果的に補強できるからである。

【００２３】なお、舵取り機構としては、ラックアンド
ピニオン式のものに限定されず、例えば、ボールねじ式
のものでもよい。その他、本発明の要旨を変更しない範
囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の自在継手を有するステア
リング装置の一部断面正面図である。

【図２】図１に示す自在継手の正面図である。

【図３】図１に示す自在継手の分解斜視図である。

【図４】自在継手ヨークのブランクの平面図であり、自
在継手ヨークの対応する部分の符号を括弧付で示してい
る。

【符号の説明】

３ ステアリングシャフト（シャフト） ２１ 自在継手ヨーク ２４ 軸受 ２５ ボルト ２７ ハブ ２８ フォーク ３１ 主体部 ３２ 主体部の一対の円弧端 ３３ フランジ ３４ ボルト挿通孔 ３５ リブ ３６ リブの一方の端部 ３８ 主体部とフランジとの境界部分 ４０ 鋼板 Ｔ フランジの延設方向

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シャフトを保持するためのハブと、軸受を
   取り付けるためのフォークとが、鋼板から一体成形さ
   れ、ハブが断面円弧形状の主体部と、主体部の一対の円
   弧端から延設された一対のフランジとを有し、各フラン
   ジにはボルトを挿通するボルト挿通孔が形成される自在
   継手ヨークにおいて、 上記各フランジには、当該フランジの延設方向に沿って
   延びるリブが、ボルト挿通孔の側方に形成されているこ
   とを特徴とする自在継手ヨーク。
2. 【請求項２】請求項１に記載の自在継手ヨークにおい
   て、上記リブの端部は主体部とフランジとの境界部分を
   超えて延びることを特徴とする自在継手ヨーク。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の自在継手ヨーク
   において、上記リブは各フランジに一対が形成され、各
   フランジの一対のリブはボルト挿通孔を挟んで両側に配
   置されることを特徴とする自在継手ヨーク。