JP2011169371A

JP2011169371A - 自在継手のヨ−ク

Info

Publication number: JP2011169371A
Application number: JP2010032555A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Shigeta; 泰志重田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2030-02-17
Also published as: JP5370201B2

Abstract

【課題】十字軸を軸支するための軸受け孔周辺のアーム部の剛性を大きくして、自在継手に加わる大きな負荷を支持することができるようにした。
【解決手段】円筒形状の面押しパンチによって、一対のアーム部の半径方向外側の面５５、５５を半径方向内側（図２（ｂ）の白矢印５６の方向）に押圧して、軸受け孔５２１、５２１の周縁を加工硬化させる。このようにすれば、一対のアーム部の軸受け孔５２１、５２１の周縁の剛性が大きくなるため、自在継手に加わる大きな負荷を支持することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は自在継手のヨ−ク、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のヨ−クに関する。

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することにより、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、自在継手の剛性、特に、十字軸を軸支するための軸受け孔周辺のアーム部の剛性を大きくする必要がある。

特許文献１に示す自在継手は、アーム部の半径方向外側に、軸受け孔の回りにバ−リング加工を施して、円筒状の肉盛りを突出して形成し、軸受を軸支する軸受け孔の面積を大きくし、十字軸を軸支するための軸受け孔周辺のアーム部の剛性を大きくしている。

しかし、特許文献１に示す自在継手は、円筒状の肉盛りの肉厚が薄いため、自在継手に加わる負荷が大きくなると、円筒状の肉盛りが塑性変形して、軸受け孔周辺のアーム部の剛性が低下する恐れがある。

特開平１０−１４８２１７号公報

本発明は、十字軸を軸支するための軸受け孔周辺のアーム部の剛性を大きくして、自在継手に加わる大きな負荷を支持することができるようにした自在継手のヨーク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結合するための結合筒部と、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アーム部とを備え、板材を塑性加工することにより成形される自在継手のヨ−クであって、上記一対のアーム部の半径方向外側の面を半径方向内側に面押しして、上記軸受け孔の周縁を加工硬化させたことを特徴とする自在継手のヨ−クである。

第２番目の発明は、第１番目の発明の自在継手のヨークにおいて、上記軸受け孔の内周面をバニッシング加工して加工硬化させたことを特徴とする自在継手のヨ−クである。

本発明の自在継手のヨークは、一対のアーム部の半径方向外側の面を半径方向内側に面押しして、軸受け孔の周縁を加工硬化させている。従って、一対のアーム部の軸受け孔の周縁の剛性が大きくなるため、自在継手に加わる大きな負荷を支持することができる。また、半径方向外側に突出する円筒状の肉盛りが不要となるため、自在継手が振れ回る空間の直径（スイングサークル）を小さくでき、自在継手の設置スペースを小さくすることができる。

また本発明の自在継手のヨークは、軸受け孔の内周面をバニッシング加工して加工硬化させている。従って、軸受け孔の内周面の真円度、面粗さが向上するため、自在継手の耐久性と精度がさらに向上する。

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。本発明の実施例の自在継手のヨークを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。

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）４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）５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は、本発明の実施例の自在継手５を構成する一対のヨーク５１、５１のうちの一方のヨーク５１と、軸６との結合部を示している。すなわち、図２は本発明の実施例の自在継手のヨークを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。

図２に示すように、自在継手のヨーク５１の上側（図２の上側）には二股状のアーム部５２、５２が対向して形成され、このアーム部５２、５２には、円形の軸受け孔５２１、５２１が形成されている。この軸受け孔５２１、５２１に、図示しない軸受を介して十字軸が挿入され、この十字軸を介して他方の図示しないヨーク５１と結合する。ヨーク５１は、肉厚が８ミリ程度の厚板材をプレス成形して製造し、軸受け孔５２１、５２１の長さを長く確保して、軸受け孔５２１、５２１の面積を大きくするのが好ましい。

ヨーク５１の下側（図２の下側）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５３１に、図２の下側から、結合筒部５３の軸方向に平行に、軸６を挿入する。

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る左右一対のフランジ部５４、５４が形成されている。フランジ部５４、５４の間には、内周面５３１に連通するスリット（切り割り）５６が形成されている。スリット５６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５４、５４には、図示しないボルトを挿入するためのボルト孔５４１、５４１が同心状に形成されている。また、フランジ部５４、５４には、座面５４２、５４２が形成されている。図２の左側の座面５４２は、ボルトのボルト頭部の下面に当接する。図２の右側の座面５４２は、ボルトのボルト軸部にねじ込まれるナット（図示せず）の下面に当接する。

結合筒部５３の内周面５３１に軸６を挿入し、ボルト孔５４１、５４１に、図２（ｂ）の左側からボルトを挿入する。ナットをボルトのボルト軸部にねじ込むと、フランジ部５４、５４が弾性変形してスリット５６の溝幅が狭まり、軸６の外周面を結合筒部５３の内周面５３１で強く締付けて固定することができる。

図示しない円筒形状の面押しパンチによって、一対のアーム部５２、５２の半径方向外側の面５５、５５を半径方向内側（図２（ｂ）の白矢印５７の方向）に面押し（押圧）して、軸受け孔５２１、５２１の周縁を加工硬化させる。このようにすれば、一対のアーム部５２、５２の軸受け孔５２１、５２１の周縁の剛性が大きくなるため、自在継手５のヨーク５１に加わる大きな負荷を支持することができる。

また、プレスによる面押し加工でアーム部５２、５２の剛性を大きくできるため、機械加工の工数を減らすことができる。さらに、従来のような半径方向外側に突出する円筒状の肉盛りが不要となるため、自在継手が振れ回る空間の直径（スイングサークル）を小さくでき、自在継手の設置スペースを小さくすることができる。

また、軸受け孔５２１、５２１を旋削加工等によって荒加工した後、軸受け孔５２１、５２１の内周面を、ローラ・バニッシング加工して仕上げ加工するのが好ましい。このようにすれば、軸受け孔５２１、５２１の内周面が加工硬化し、軸受け孔５２１、５２１の内周面の真円度、面粗さが向上するため、自在継手の耐久性と精度がさらに向上する。

上記実施例では、ボルトを締め付けて軸を結合筒部に結合するピンチボルト式の自在継手に適用した例について説明したが、溶接またはカシメ加工によって軸を結合筒部に結合する方式の自在継手に適用してもよい。

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
４自在継手（上側自在継手）
５自在継手（下側自在継手）
５１ヨーク
５２アーム部
５２１軸受け孔
５３結合筒部
５３１内周面
５４フランジ部
５４１ボルト孔
５４２座面
５５アーム部の半径方向外側の面
５６スリット（切り割り）
５７白矢印
６軸（ピニオン軸）

Claims

回転トルクを伝達可能に軸を結合するための結合筒部と、
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アーム部とを備え、
板材を塑性加工することにより成形される自在継手のヨ−クであって、
上記一対のアーム部の半径方向外側の面を半径方向内側に面押しして、上記軸受け孔の周縁を加工硬化させたこと
を特徴とする自在継手のヨ−ク。
請求項１に記載された自在継手のヨ−クにおいて、
上記軸受け孔の内周面をバニッシング加工して加工硬化させたこと
を特徴とする自在継手のヨ−ク。