JP2011220416A - 継手のヨークと回転軸との結合装置及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位置決め用治具２７ａの強度及び剛性を、特にコストを嵩ませる事なく十分に確保できて、回転軸１９ｅの端部と、ヨーク１２ｅに設けた結合筒部１４ｅとの位置決めを確実に図れる様にする。
【解決手段】前記位置決め用治具２７ａは、合成樹脂製で、基板部３３と、突壁部３４と、前記回転軸１９ｅの端部に設けた雄スプライン部３０ａを係合させるセレーション孔と、位置決め用板部３６とを備える。前記位置決め用治具２７ａを前記回転軸１９ｅの端部に組み付けた状態でこの回転軸１９ｅの端部と前記結合筒部１４ｅとが、正規の位置関係でのみ組み合わせ可能になる。
【選択図】図２

Description

この発明は、自動車用操舵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為の十字軸式自在継手（カルダンジョイント）を構成するヨークの結合筒部（基部）と回転軸の端部との結合作業の容易化を図る為の結合装置及びその組立方法の改良に関する。

自動車用操舵装置は、図６に示す様に構成して、ステアリングホイール１の回転をステアリングギヤユニット２の入力軸３に伝達し、この入力軸３の回転に伴って左右１対のタイロッド４、４を押し引きして、前車輪に舵角を付与する様にしている。前記ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト５の後端部に支持固定されており、このステアリングシャフト５は、円筒状のステアリングコラム６を軸方向に挿通した状態で、このステアリングコラム６に回転自在に支持されている。又、前記ステアリングシャフト５の前端部は、自在継手７を介して中間シャフト８の後端部に接続し、この中間シャフト８の前端部を、別の自在継手９を介して、前記入力軸３に接続している。尚、図示の例は、電動モータ１０を補助動力源として前記ステアリングホイール１を操作する為に要する力の低減を図る、電動式パワーステアリング装置を組み込んでいる。従って、前記ステアリングシャフト５の前端部を、この電動式パワーステアリング装置の入力側に接続し、この電動式パワーステアリング装置の出力軸と前記中間シャフト８の後端部とを、前記自在継手７により、トルクの伝達を自在に接続している。

上述の様な自動車用操舵装置に組み込まれた、互いに同一直線上に存在しない回転軸である、前記ステアリングシャフト５と前記中間シャフト８と前記入力軸３とを接続する、前記両自在継手７、９は、何れも本発明の対象となる十字軸式自在継手である。この様な自在継手は、例えば特許文献１〜４に記載される等により、従来から各種構造のものが知られている。図７は、このうちの特許文献１に記載された構造の１例を示している。この図７に示した自在継手１１は、１対のヨーク１２ａ、１２ｂを１個の十字軸１３を介して、トルク伝達自在に結合して成る。これら両ヨーク１２ａ、１２ｂは、それぞれが鋼板等の十分な強度及び剛性を有する金属板に、プレスによる打ち抜き加工及び曲げ加工を施す事により造られており、それぞれが結合筒部（基部）１４ａ、１４ｂと、これら両ヨーク１２ａ、１２ｂ毎に１対ずつの結合腕部１５ａ、１５ｂとを備える。

このうちの結合筒部１４ａ、１４ｂはそれぞれ、第一フランジ部１６ａ、１６ｂと第二フランジ部１７ａ、１７ｂとを備える。これら各第一フランジ部１６ａ、１６ｂと第二フランジ部１７ａ、１７ｂとはそれぞれ、前記両結合筒部１４ａ、１４ｂの円周方向１箇所に設けられた不連続部１８ａ、１８ｂを挟んで設けられている。これら両結合筒部１４ａ、１４ｂ毎に対となった第一、第二各フランジ部１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの互いに整合する位置に、前記両結合筒部１４ａ、１４ｂ毎に１対ずつの取付孔を、それぞれこれら両結合筒部１４ａ、１４ｂの軸方向に対して捩れの位置関係となる方向に形成している。

又、前記両ヨーク１２ａ、１２ｂ毎に１対ずつの結合腕部１５ａ、１５ｂは、それぞれ当該ヨーク１２ａ、１２ｂの結合筒部１４ａ、１４ｂの先端縁のうちで、この結合筒部１４ａ、１４ｂに結合固定する回転軸１９ａ、１９ｂに関する直径方向反対側２箇所位置から、軸方向に延出している。そして、前記各結合腕部１５ａ、１５ｂの先端部にそれぞれ円孔２０ａ、２０ｂを、前記両ヨーク１２ａ、１２ｂ毎に１対ずつの結合腕部１５ａ、１５ｂ同士の間で、互いに同心に形成している。そして、前記各円孔２０ａ、２０ｂの内側に前記十字軸１３に設けた４本の軸部を、それぞれがシェル型ニードル軸受である、ラジアル軸受２１ａ、２１ｂにより、回転自在に支持している。この様な構造により前記両ヨーク１２ａ、１２ｂを、それぞれの結合筒部１４ａ、１４ｂの中心軸同士が傾斜した状態でもトルクの伝達を可能に組み合わせている。

前述の様な自動車用操舵装置を組み立てる場合には、上述の様な自在継手１１により、同一直線上に存在しない（前記ステアリングシャフト５と前記中間シャフト８と前記入力軸３とのうちの、互いに隣り合って配置される何れか２本であって、それぞれの中心軸が互いに傾斜した）１対の回転軸１９ａ、１９ｂを、トルクの伝達を可能に結合する。この為に、これら両回転軸１９ａ、１９ｂの端部を前記両ヨーク１２ａ、１２ｂの結合筒部１４ａ、１４ｂに内嵌し、更にこれら両結合筒部１４ａ、１４ｂに形成した前記各取付孔を挿通したボルト２２ａ、２２ｂとナット２３ａ、２３ｂとを螺合し、更に締め付ける。そして、前記両結合筒部１４ａ、１４ｂの内面により前記両回転軸１９ａ、１９ｂの端部外周面を強く抑え付ける。この状態で、これら両回転軸１９ａ、１９ｂが、前記自在継手１１を介して、トルクの伝達を可能に結合される。

尚、図７に示した自在継手１１を構成する１対のヨーク１２ａ、１２ｂのうち、一方（図７の左方）のヨーク１２ｂは、前記結合筒部１４ｂの内周面に形成した雌セレーション部と前記回転軸１９ｂの端部外周面に形成した雄セレーションとを係合させる事により、これら結合筒部１４ｂと回転軸１９ｂとの間で大きなトルクを伝達可能としている。従って、これら結合筒部１４ｂと回転軸１９ｂとを結合する際には、これら結合筒部１４ｂと回転軸１９ｂとを軸方向に相対変位させる。これに対して、他方（図７の右方）のヨーク１２ａの結合筒部１４ａは、側方が開口した、断面Ｕ字形若しくは断面コ字形である、所謂横入れヨークとして、前記回転軸１９ａをこの結合筒部１４ａに、側方から挿入可能としている。

又、図８に示す様に、ヨーク１２ｃに設けた第一、第二両フランジ部１６ｃ、１７ｃに互いに整合する状態で形成した１対の取付孔のうち、一方の取付孔をボルト２２ｃを緩く挿通する通孔２４とし、他方の取付孔をこのボルト２２ｃを螺合させる為のねじ孔２５として、ナットを省略する構造も、例えば特許文献２、３、４、７に記載される等により、従来から広く知られている。前記ヨーク１２ｃを構成する結合筒部１４ｃの内周面には、不連続部１８ｃ及びその近傍部分を除き、雌セレーション部を形成している。更に、第一、第二両フランジ部１６ｃ、１７ｃを、前記金属板を折り返す事により、この金属板２枚分の厚さ寸法としている。この様なヨーク１２ｃの構造及び製造方法に就いても、特許文献４に記載される等により、従来から広く知られている。尚、前記結合筒部１４ｃに結合固定する回転軸１９ｃの端部で、この結合筒部１４ｃ内への挿入状態で前記不連続部１８ｃに対向する部分には、前記ボルト２２ｃとの干渉防止、並びに、このボルト２２ｃが緩んだ状態での、前記ヨーク１２ｃと前記回転軸１９ｃとの分離防止の為の、凹部２６を形成している。この様な凹部２６の構造及び作用に関しても、前記特許文献１、５〜７に記載される等により周知である。

前述の図７〜８に示した自在継手１１で、ヨーク１２ｂ、１２ｃの結合筒部１４ｂ、１４ｃと回転軸１９ｂ、１９ｃの端部とを結合固定するには、この回転軸１９ｂ、１９ｃの端部を前記結合筒部１４ｂ、１４ｃ内に所定の位相で所定長さ分挿入する。そして、この回転軸１９ｂ、１９ｃの端部外周面に形成した雄セレーション部と、前記結合筒部１４ｂ、１４ｃの内周面に形成した雌セレーション部とを係合させると共に、前記凹部２６と、前記両取付孔（図８に記載した構造の場合には、前記通孔２４及び前記ねじ孔２５）とを整合させる。そして、前記両取付孔（通孔２４及びねじ孔２５）を挿通したボルト２２ｂ、２２ｃとナット２３ｂ（図８に記載した構造の場合には前記ねじ孔２５）とを螺合させ、更に締め付ける。この締め付けに基づいて、前記結合筒部１４ｂ、１４ｃの直径が縮まり、この結合筒部１４ｂ、１４ｃの内周面が前記回転軸１９ｂ、１９ｃの端部外周面を強く抑え付けて、この回転軸１９ｂ、１９ｃと前記ヨーク１２ｂ、１２ｃとが不離に結合される。

この様に回転軸１９ｂ、１９ｃとヨーク１２ｂ、１２ｃとを結合固定する為には、この回転軸１９ｂ、１９ｃの端部をこのヨーク１２ｂ、１２ｃの結合筒部１４ｂ、１４ｃに、軸方向、回転方向の両方向に関して、適正な位相で挿入する必要がある。この理由は、前記凹部２６と前記ボルト２２ｂ、２２ｃとを適切に係合させる為である。即ち、前記回転軸１９ｂ、１９ｃと前記ヨーク１２ｂ、１２ｃとを結合固定した状態では、前記ボルト２２ｂ、２２ｃの中間部を前記凹部２６内に位置させる事が、前記結合筒部１４ｂ、１４ｃと前記回転軸１９ｂ、１９ｃとの間のスプライン係合部の軸方向長さを確保し、しかも、前記ボルト２２ｂ、２２ｃと前記凹部２６との係合に基づく、前述した様な分離防止機能を発揮させる為に必要である。一方、前記結合筒部１４ｂ、１４ｃと前記回転軸１９ｂ、１９ｃとの結合固定作業は、自動車のエンジンルーム内等の狭い空間で行う場合が多い為、何らかの目印を設けない限り、この結合固定作業を能率良く、確実に行う事は難しい。

この為従来から、特許文献５〜７に記載されている様に、位置決め治具を介してヨークの結合筒部と回転軸の端部とを組み合わせる事により、狭い空間でも、これらヨークと回転軸との結合固定作業を能率良く行える様にする技術が考えられている。図９〜１１は、このうちの特許文献６に記載された、従来技術の１例を示している。この従来技術の場合、位置決め用治具２７の基端部に設けた支持環２８を回転軸１９ｄの端部の所定位置にセレーション係合させる。この状態でこの回転軸１９ｄの端部を結合筒部１４ｄ内に挿入すると共に、前記支持環２８の外周面から軸方向に延出した、先端が内径側に折れ曲がった腕部２９を、結合筒部１４ｄの不連続部１８ｄ内に挿入する。そして、この結合筒部１４ｄの基端面に前記支持環２８を突き当てた状態で、第一、第二両フランジ部１６ｄ、１６ｅに形成した１対の通孔２４ａ、２４ｂを挿通したボルト２２ｄとナット２３ｃとを螺合し、更に締め付ける。

上述の様な位置決め用治具２７を介して、自在継手を構成するヨーク１２ｄに設けた前記結合筒部１４ｄと前記回転軸１９ｄの端部とを結合する従来構造の場合、この回転軸１９ｄの端部に形成し、前記支持環２８をセレーション係合させた雄セレーション部３０の奥端部と、この雄セレーション部３０の中間部に形成した凹部２６ａと、前記両通孔２４ａ、２４ｂとの、それぞれの軸方向位置関係を適正に規制する事で、これら両通孔２４ａ、２４ｂと前記凹部２６ａとの、軸方向に関する位相を合わせられる。尚、図９〜１０に記載した構造は、この凹部２６ａが前記回転軸１９ｄの全周に形成されている為、この凹部２６ａと前記不連続部１８ｄとの回転方向の位相を合わせる必要はない。但し、周方向の一部に凹部を形成した構造であっても、前記支持環２８を前記雄セレーション部３０に係合させる際に、前記腕部２９と前記凹部との位相を合わせれば、この凹部２６と前記不連続部１８ｄとの回転方向の位相を合わせる事も容易に行える。

但し、上述した図９〜１１に示した従来構造の場合には、前記腕部２９が前記支持環２８に対し、片持ち式に支持されている（この腕部２９の先端部が、何れの部分にも支持されていない自由端である）為、この腕部２９の幅寸法を小さくする事が難しい。即ち、結合筒部の回転方向に関する不連続部の幅寸法が小さいヨークの結合に、図１１に示す様な構造を有する位置決め用治具２７を使用する事を考慮した場合、前記腕部２９の厚さ寸法を小さくしなければならず、この腕部２９に、必要とする強度及び剛性を持たせる事が難しくなる。

特許文献５には、上述した従来構造と類似した構造で、腕部の先端部を回転軸の先端面に突設した小径部に支持する構造が記載されている（特許文献５の図１１）。但し、この様な構造では、位置決め用治具の形状が複雑になるだけでなく、回転軸の先端面に小径部を形成する必要があり、コストが嵩む事が避けられない。
更に、特許文献７には、線材を曲げ形成して成る位置決め用治具を利用して、自在継手を構成するヨークに設けた結合筒部と回転軸の端部とを結合する構造に就いて記載されている。この様な特許文献７に記載された構造は、位置決め用治具の製造コストを抑えられるが、この位置決め用治具の強度及び剛性を確保する事が難しく、又、前記回転軸の端部を前記結合筒部内に挿入する以前に、この回転軸の端部から前記位置決め用治具が脱落する可能性がある。そして、脱落した場合には、この回転軸の端部と前記結合筒部との位置決めを図れなくなる。

本発明は、上述の様な事情に鑑み、位置決め用治具の強度及び剛性を、特にコストを嵩ませる事なく十分に確保できて、回転軸の端部と、自在継手等の継手を構成するヨークに設けた結合筒部との位置決めを確実に図れる、結合装置及びその組立方法を実現すべく発明したものである。

本発明の継手のヨークと回転軸との結合装置及びその組立方法のうち、請求項１に記載した継手のヨークと回転軸との結合装置は、継手を構成するヨークと回転軸の端部とを、位置決め用治具を介して結合固定するものである。
このうちのヨークは、結合筒部と、１対のフランジ部と、１対の取付孔とを備える。又、本発明を、十字軸式の自在継手に関して実施する場合には、これに加えて、１対の結合腕部と、１対の円孔とを備える。
このうちの結合筒部は、軸方向に不連続部を形成すると共に、内周面に雌セレーション部を形成している。
又、前記両フランジ部は、前記結合筒部の基端部で、前記不連続部を挟む位置に形成されている。
又、前記両取付孔は、前記両フランジ部の互いに整合する部分に形成されたもので、これら両フランジ部同士の間隔を縮める為のボルトを挿通乃至は螺合させる為のものである。
又、必要とする場合に、前記両結合腕部は、前記結合筒部の先端部に、この結合筒部と一体に設けられている。
又、前記両円孔は、前記両結合腕部の先端部に、互いに同心に形成されている。
一方、前記回転軸は、端部外周面に前記雌セレーション部と係合する雄セレーション部を、この雄セレーション部の一部で先端面から軸方向に離隔した部分に径方向に凹んだ凹部を、それぞれ形成したものである。
以上の構成は、前述した従来から知られている継手のヨークと回転軸との結合装置と同様である。

本発明の継手のヨークと回転軸との結合装置の場合には、前記位置決め用治具は、高分子材料製で、基板部と、この基板部の長さ方向一端部からこの基板部の片面側に立ち上がった突壁部と、この突壁部の先端寄り部分に形成された、内周面を前記雄セレーション部と係合する位置決め用雌セレーション部としたセレーション孔と、前記基板部の片面の幅方向中央部から立ち上がった位置決め用板部とを備える。
このうちの位置決め用板部は、前記突壁部寄り部分に設けられた、高さ寸法が低い非阻止板部と、この突壁部から離れた部分に設けられた、高さ寸法が大きい阻止板部とから成る。
前記雄セレーション部と前記位置決め用雌セレーション部とを係合させて前記突壁部を前記回転軸の端部寄り部分に外嵌した状態でこの回転軸の端部を前記ヨークの結合筒部に挿入すると共に、前記位置決め用板部を前記不連続部内に挿入し、前記結合筒部の軸方向の位相に関し、前記非阻止板部と前記両取付孔とを一致させた状態で、この非阻止板部の先端縁がこれら両取付孔同士の間に、前記ボルトの挿通を妨げる程に突出する事はない。これに対して、同じく前記阻止板部と前記両取付孔とを一致させた状態では、この阻止板部の先端縁がこれら両取付孔同士の間に、前記ボルトの挿通を妨げる程に突出する。
そして、前記回転軸の端部と前記位置決め用治具とを、前記基板部及び前記位置決め用板部を前記突壁部よりも前記回転軸の先端面側に位置させた状態で、前記位置決め用雌セレーション部と前記雄セレーション部とを係合させる事により組み合わせている。且つ、前記位置決め用板部を前記ヨークの結合筒部の不連続部に、前記結合筒部の軸方向の位相に関し、前記非阻止板部と前記両取付孔とが一致するまで挿入している。そして、これら両取付孔に挿通若しくは螺合したボルトと、ナット若しくはねじ孔との螺合及び締め付けにより、前記両フランジ部同士の間隔を縮めて、前記結合筒部の内周面で前記回転軸の端部外周面を抑え付けている。

上述の様な本発明の継手のヨークと回転軸との結合装置を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記位置決め用雌セレーション部を前記雄セレーション部の奥端部に係合させて、位置決め用治具がそれ以上回転軸の軸方向中央側に移動不能となった状態で、この位置決め用治具の位置決め用板部を結合筒部の不連続部に挿入し、更に、この位置決め用治具の突壁部の片面をこの結合筒部の基端面に突き当てた状態で、この結合筒部の軸方向に関する、前記位置決め用板部の非阻止板部と両取付孔との位相が一致する様に、各部の位置関係を規制する。

更に、請求項３に記載した、継手のヨークと回転軸との結合装置の組立方法は、上述した構成を有する、請求項２に記載した継手のヨークと回転軸との結合装置を組み立てるべく、先ず、前記回転軸の回転方向に関する、この回転軸の凹部と前記位置決め用治具の位置決め用板部との位相を一致させた状態で、前記位置決め用雌セレーション部を前記雄セレーション部に係合させる。好ましくは、これら両セレーション部を軽い締り嵌めで係合させて、前記位置決め用治具を前記回転軸の端部に、部品工場から組立工場への輸送の際等に不用意に脱落しない様に、且つ、各部の姿勢が変化しない（前記両セレーション部の中心軸同士が傾斜せず、一致した状態のままに維持される）様にする。何れにしても、これら両セレーション部を係合させる作業は、広い空間で行える為、前記位相を合わせつつこれら両セレーション部同士を係合させる事は容易である。
次いで、前記位置決め用治具の位置決め用板部を前記結合筒部の不連続部に挿入しつつ、前記雄セレーション部を前記結合筒部の雌セレーション部内に、前記位置決め用治具の突壁部の片面がこの結合筒部の基端面に突き当たると共に、この位置決め用治具がそれ以上回転軸の軸方向中央側に移動不能となるまで挿入する。
その後、前記両取付孔にボルトを、挿通乃至は螺合させて両フランジ部同士の間隔を縮め、前記結合筒部の内周面で前記回転軸の端部外周面を抑え付ける。

上述の様に構成する本発明の継手のヨークと回転軸との結合装置及びその組立方法によれば、位置決め用治具の強度及び剛性を、特にコストを嵩ませる事なく十分に確保できて、回転軸の端部と、自在継手等の継手を構成するヨークに設けた結合筒部との位置決めを確実に図れる。

本発明の実施の形態の１例を示す、位置決め用治具の斜視図。 この位置決め用治具を、自在継手のヨーク及び回転軸と共に同心に配置して組み合わせる以前の状態を示す側面図。 前記位置決め用治具を介して、自在継手のヨークと回転軸とを組み合わせ、ボルトを組み付ける以前の状態で示す側面図。 図３のイ−イ断面図。 位置決め用治具に設けた位置決め用板部の形状の別例を示す、図２のロ矢視図に相当する平面図。 十字式自在継手を組み込んだ自動車用操舵装置の１例を示す、部分切断側面図。 従来から知られている十字式自在継手の第１例を示す部分切断側面図。 同第２例を、ボルトを省略した状態（Ａ）と組み込んだ状態（Ｂ）とで示す、図７のハ−ハ断面に相当する図。 従来から知られている、位置決め用治具を使用した自在継手のヨークと回転軸との結合装置の１例を示す、図８の（Ｂ）と同様の断面図。 図９のニ−ニ断面図。 位置決め用治具を取り出して示す斜視図。

図１〜４は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の継手のヨークと回転軸との結合装置は、自在継手１１ａを構成するヨーク１２ｅと回転軸１９ｅの端部とを、位置決め用治具２７ａを介して結合固定するものである。
このうちのヨーク１２ｅは、前述した従来から広く知られている自在継手用ヨークと同様に、結合筒部１４ｅと、第一、第二両フランジ部１６ｅ、１７ｅと、１対の取付孔である、通孔２４ｃ及びねじ孔２５ａと、１対の結合腕部１５ｃと、１対の円孔２０ｃとを備える。
このうちの結合筒部１４ｅは、略欠円筒状に形成したもので、円周方向の１箇所に不連続部１８ｅを、軸方向に形成すると共に、内周面に雌セレーション部３１を形成している。
又、前記第一、第二両フランジ部１６ｅ、１７ｅは、前記結合筒部１４ｅの基端部で、前記不連続部１８ｅを挟む位置に形成されている。
又、前記通孔２４ｃ及びねじ孔２５ａは、前記第一、第二両フランジ部１６ｅ、１７ｅの互いに整合する部分に形成されている。このうちの通孔２４ｃは、これら両フランジ部１６ｅ、１７ｅ同士の間隔を縮める為のボルト２２ｃ｛図８の（Ｂ）参照｝を挿通する為のものであり、前記ねじ孔２５ａは、このボルト２２ｃを螺合させる為のものである。
又、前記両結合腕部１５ｃは、前記結合筒部１４ｅの先端部に、この結合筒部１４ｅと一体に設けられており、更に前記両円孔２０ｃは、前記両結合腕部１５ｃの先端部に、互いに同心に形成されている。

一方、前記回転軸１９ｅは、端部外周面に前記雌セレーション部３１と係合する雄セレーション部３０ａを形成している。この雄セレーション部３０ａを形成する範囲、言い換えれば、前記回転軸１９ｅの先端面からこの雄セレーション部３０ａの基端部までの軸方向長さＬは、前記通孔２４ｃ及びねじ孔２５ａの設置位置、並びに、後述する各部（凹部２６ａ、位置決め用治具２７ａの構成各部）の設置位置等との関係で、適正に規制している。この点に関しては、後で詳しく説明する。又、前記雄セレーション部３０ａの溝底径は、この雄セレーション部３０ａよりも前記回転軸１９ａの中央寄り部分に設けられた円柱部３２の外径よりも小さくしている。そして、前記雄セレーション部３０ａの軸方向中間部に凹部２６ａを、この雄セレーション部３０ａから径方向内方に凹んだ状態で形成している。本例の場合に前記凹部２６ａは、断面円弧形の凹溝状で、前記回転軸１９ｅの先端部の円周方向の一部に、この回転軸１９ｅの中心軸の方向に対して直角方向に、この中心軸と捩れの位置関係で形成している。

又、前記位置決め用治具２７ａは、例えばガラス繊維等の補強材を含む合成樹脂の如き高分子材料を射出成形する事により、一体成形されたもので、基板部３３と、突壁部３４と、セレーション孔３５と、位置決め用板部３６とを備える。このうちの基板部３３は、単なる平板状で、厚さが例えば１〜３mm程度である。又、前記突壁部３４は、この基板部３３の長さ方向一端部（図１〜３の左端）からこの基板部３３の片面側（図１〜３の上面側）に、この基板部３３に対し直角に立ち上がったもので、前記基板部３３に比べて大きな（例えば３〜１０mm程度の）厚さを有する。又、前記セレーション孔３５は、前記突壁部３４の先端寄り部分に形成されたもので、内周面を前記回転軸１９ｅの先端部に形成した雄セレーション部３０ａと係合する、位置決め用雌セレーション部としている。この様な、前記セレーション孔３５の最小内径（この位置決め用雌セレーションの山径）は、前記回転軸１９ｅの円柱部３２の外径よりも小さくしている。従って、前記突壁部３４はこの回転軸１９ｅの端部に、前記セレーション孔３５の周縁部が前記雄セレーション部３０ａと前記円柱部３２との境界に位置するまで挿入できるが、それ以上挿入する事はできない。

更に、前記位置決め用板部３６は、前記基板部３３の厚さと同程度かこの基板部３３よりも薄く、例えば０．５〜１．５mm程度の厚さを有する平板状で、この基板部３３の片面の幅方向中央部から、この基板部３３及び前記突壁部３４に対し直角方向に立ち上がっている。尚、前記位置決め用板部３６の厚さ寸法は、前記ヨーク１２ｅの結合筒部１４ｅの自由状態での不連続部１８ｅの幅寸法よりも小さい。前記ボルト２２ｃを締め付けて、前記第一、第二両フランジ部１６ｅ、１７ｅの間隔を縮めた状態での、前記不連続部１８ｅの幅寸法との比較では、前記位置決め用板部３６の厚さ寸法は、この不連続部１８ｅの幅寸法と同じか、これよりも僅かに小さい。この様な位置決め用板部３６は、前記突壁部３４寄り（図１〜３の左寄り）部分に設けられた、高さ寸法が低い非阻止板部３７と、この突壁部３４から離れた（図１〜３の右側）部分に設けられた、高さ寸法が大きい阻止板部３８とから成る。これら非阻止板部３７と阻止板部３８との高さ寸法は、前記第二フランジ部１７ｅに対する、前記ねじ孔２５ａの形成位置との関係で、次の様に規制している。

先ず、前記非阻止板部３７の高さ寸法Ｈ₃₇（図１参照）は、前記セレーション孔３５と前記雄セレーション部３０ａとを締り嵌めで係合させ、前記突壁部３４をこの雄セレーション部３０ａの基端部に外嵌支持した状態で、前記非阻止板部３７の先端縁が、前記通孔２４ｃと前記ねじ孔２５ａとの間に前記ボルト２２ｃを掛け渡す事に就いての妨げとならない様に規制している。具体的には、図４に示す様に、前記結合筒部１４ｅ（に挿入した回転軸１９ｅ）の中心Ｏから、前記ねじ孔２５ａの内周面のうちで前記第二フランジ１７ｅの先端側部分（当該部分のねじ溝底）までの距離Ｌ₁よりも、前記中心Ｏから前記非阻止板部３７の先端縁までの距離Ｌ₂が大きく（Ｌ₁＜Ｌ₂）なる様に、前記高さ寸法Ｈ₃₇を規制している。尚、この高さ寸法Ｈ₃₇に関しては、あまり厳密に規制する必要はない。例えば、前記両距離Ｌ₁、Ｌ₂の大小関係が逆転しても（Ｌ₁＞Ｌ₂であっても）、その差が僅か（例えば０．５mm以下）であれば、前記非阻止板部３７を含む前記位置決め用治具２７aを変形させつつ、前記ボルト２２ｃの挿通作業を行える。この場合には、挿通後のボルト２２ｃが、前記ねじ孔２５ａへの螺合前であっても、前記通孔２４ｃから不用意に抜け出る事を防止できる効果を得られる。これに対して、前記阻止板部３８の高さ寸法Ｈ₃₈（図１参照）は、この阻止板部３８の先端縁が、前記通孔２４ｃと前記ねじ孔２５ａとの間に前記ボルト２２ｃを掛け渡す事を阻止する様に、前記非阻止板部３７の高さ寸法Ｈ₃₇よりも十分に大きく（Ｈ₃₈）Ｈ₃₇）している。

前記各板部３７、３８の高さ寸法Ｈ₃₈、Ｈ₃₇を上述の様に規制している為、図３、４に示す様に、前記回転軸１９ｅの先端部を前記結合筒部１４ｅ内に挿入すると共に、この回転軸１９ｅの先端寄り部分に外嵌した前記位置決め用治具２７ａの位置決め用板部３６を、前記ヨーク１２ｅを構成する結合筒部１４ｅに設けた不連続部１８ｅ内に位置させた状態で、前記結合筒部１４ｅの軸方向の位相に関し、前記非阻止板部３７と前記通孔２４ｃ及び前記ねじ孔２５ａとを一致させれば、この非阻止板部３７の先端縁がこれら通孔２４ｃとねじ孔２５ａとの間に、前記ボルト２２ｃの挿通作業を阻止するほど突出する事はない。従って、この非阻止板部３７をこれら両孔２４ｃ、２５ａ同士の間に位置させた状態では、このうちの通孔２４ｃに前記ボルト２２ｃを挿通し、更に前記ねじ孔２５ａに螺合し更に締め付ける事ができる。これに対して、同じく、前記結合筒部１４ｅの軸方向に関する、前記阻止板部３８と前記通孔２４ｃ及び前記ねじ孔２５ａとの位相を一致させた状態では、この阻止板部３８の先端縁がこれら両孔２４ｃ、２５ａ同士の間に突出する。この結果、前記ボルト２２ｃを前記通孔２４ｃに挿通し、更に前記ねじ孔２５ａに螺合させる事ができなくなる。

尚、前記セレーション孔３５と前記雄セレーション部３０ａとの締め代が緩く、前記回転軸１９ｅに対して前記位置決め用治具２７ａが揺動変位する可能性がある場合には、前記各板部３７、３８の高さに関し、上述した寸法関係に加えて、次の様な関係を加える事もできる。即ち、前記揺動変位が生じると、前記基板部３３が前記両フランジ部１６ｅ、１７ｅの先端縁に当接する可能性がある。この様な場合でも、前記ボルト２２ｃの挿通作業を可能にする為には、前記非阻止板部３７の高さ寸法Ｈ₃₇を、前記ねじ孔２５ａの内周面のうちで前記第二フランジ１７ｅの先端側部分（当該部分のねじ溝底）から前記第二両フランジ部１７ｅの先端縁までの間隔Ｄ（図４参照）以下（Ｈ₃₇≦Ｄ）、若しくはこの間隔Ｄよりも僅かに大きいだけとする事が好ましい。

上述の様な位置決め用治具２７ａを使用して、前記自在継手１１ａのヨーク１２ｅと前記回転軸１９ｅの端部とを結合する作業は、次の様にして行う。
先ず、この回転軸１９ｅの回転方向に関して、この回転軸１９ｅ側に形成した前記凹部２６ａと、前記位置決め用治具２７ａ側の前記位置決め用板部３６との位相を一致させた状態で、この位置決め用治具２７ａの突壁部３４を、前記回転軸１９ｅの端部に形成した雄セレーション部３０ａに、軽い締り嵌めで外嵌する。この外嵌作業は、図２→図３に示す様に、前記突壁部３４を前記回転軸１９ｅの奥側に向けた状態で、前記突壁部３４に形成した前記セレーション孔３５を、前記雄セレーション部３０ａに係合させる。この係合作業は、このセレーション孔３５の周縁部が、この雄セレーション部３０ａと前記円柱部３２との境界に位置するまで、前記突壁部３４を前記雄セレーション部３０ａに外嵌する事により行って、前記セレーション孔３５の中心軸と前記雄セレーション部３０ａの中心軸とを一致させる。この作業は、予め広い場所で行えるので、前記位相を合わせつつ、この雄セレーション部３０ａと前記セレーション孔３５とを、容易に係合させられる。

次いで、前記位置決め用治具２７ａの位置決め用板部３６を前記結合筒部１４ｅの不連続部１８ｅに挿入しつつ、前記雄セレーション部３０ａを前記結合筒部１４ｅの内周面に設けた、前記雌セレーション部３１内に挿入する。この挿入作業は、前記位置決め用治具２７ａの突壁部３４の片面が、前記結合筒部１４ｅの基端面（図２〜３の左端面）に突き当たるまで行う。この状態で、前記位置決め板部３６の挿入方向前端部に存在する、前記阻止板部３８が前記通孔２４ｃ及び前記ねじ孔２５ａの間部分を通過し切って、このうちの通孔２４ｃを挿通したボルト２２ｃを、このねじ孔２５ａに螺合し、更に締め付ける事が可能になる。そこで、前記通孔２４ｃを挿通したボルト２２ｃを、前記ねじ孔２５ａに螺合し、更に締め付ける事で、前記第一、第二両フランジ部１６ｅ、１７ｅ同士の間隔（前記不連続部１８ｅの幅）を縮める。そして、前記結合筒部１４ｅの内周面で前記回転軸１９ｅの端部外周面を抑え付ける。この状態で、前記自在継手１１ａのヨーク１２ｅと前記回転軸１９ｅの端部とが、正規の状態で結合固定される。

前述の様に構成し、上述の様に組み立てる本例の結合装置及びその組立方法によれば、前記位置決め用治具２７ａの強度及び剛性を、特にコストを嵩ませる事なく十分に確保できる。即ち、回転方向及び軸方向の位相を合わせる為に、前記不連続部１８ｅに挿入する位置決め板部３６が、挿入方向の全長に亙って前記基板部３３により支持されている。この為、前記不連続部１８ｅの幅が狭いヨーク１２ｅと回転軸１９ｅとの結合を行うべく、前記位置決め板部３６の厚さ寸法を小さくしても、この位置決め板部３６の強度及び剛性を十分に確保できる。そして、前記ヨーク１２ｅに設けた結合筒部１４ｅと前記回転軸１９ｅとを、正規の位置関係で組み合わせて結合固定する作業を容易に行える。尚、位置決め板部３６ａを、図５に示した様な波型形状とすれば、結合筒部の不連続部の幅が大きい場合でも、この結合筒部と回転軸との回転方向に関する位相を精度良く合わせられる。しかも、ボルトの締め付けに伴って前記不連続部の幅寸法が、位置決め板部３６ａの厚さＴ₃₆よりも小さくなった場合でも、この位置決め板部３６ａの厚さを弾性的に縮めて、前記ボルト２２ｃの締め付けによる、ヨークと回転軸との結合固定を確実に行える。

本発明は、円周方向の一部に不連続部と１対のフランジ部とを有するヨークを備えた継手であれば、十字軸式の自在継手に限らず、例えば防振継手等、他の構造及び用途を有する継手に関して実施する事もできる。又、ヨークの構造に就いても、図示の様な、金属板に打ち抜き加工や曲げ加工等のプレス加工を施して成る、所謂板金製ヨークに限らず、金属材料に塑性加工である鍛造加工を施して成る、所謂鍛造ヨークを利用して実施する事もできる。更に、ボルトを螺合させる為のねじ孔を直接フランジ部に形成した構造に限らず、前述の図７に記載した構造の様に、ボルトとナットとを螺合させる構造で実施する事もできる。この場合には、１対のフランジ部に形成する取付孔は、何れも通孔となる。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングギヤユニット
３ 入力軸
４ タイロッド
５ ステアリングシャフト
６ ステアリングコラム
７ 自在継手
８ 中間シャフト
９ 自在継手
１０ 電動モータ
１１、１１ａ 自在継手
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ ヨーク
１３ 十字軸
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ 結合筒部
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 結合腕部
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ 第一フランジ部
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ 第二フランジ部
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ 不連続部
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ 回転軸
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 円孔
２１ａ、２１ｂ ラジアル軸受
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ ボルト
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ ナット
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 通孔
２５、２５ａ ねじ孔
２６、２６ａ 凹部
２７、２７ａ 位置決め用治具
２８ 支持環
２９ 腕部
３０、３０ａ 雄セレーション部
３１ 雌セレーション部
３２ 円柱部
３３ 基板部
３４ 突壁部
３５ セレーション孔
３６、３６ａ 位置決め用板部
３７ 非阻止板部
３８ 阻止板部

特開平８−２８４９６８号公報 特開２０００−３２０５６４号公報 特開２００８−２９８２６７号公報 特公平７−８８８５９号公報 特開２００５−２８０５６４号公報 実願昭５５−１８５７７４号（実開平５７−１０７０２３号）のマイクロフィルム 実用新案登録第２５２６１８９号公報

Claims (3)

1. 継手を構成するヨークと回転軸の端部とを、位置決め用治具を介して結合固定する、継手のヨークと回転軸との結合装置であって、
   このうちのヨークは、軸方向に不連続部を形成すると共に、内周面に雌セレーション部を形成した結合筒部と、この結合筒部の基端部でこの不連続部を挟む位置に形成された１対のフランジ部と、これら両フランジ部の互いに整合する部分に形成された、これら両フランジ部同士の間隔を縮める為のボルトを挿通乃至は螺合させる為の１対の取付孔とを備えたものであり、
   前記回転軸は、端部外周面に前記雌セレーション部と係合する雄セレーション部を、この雄セレーション部の一部で先端面から軸方向に離隔した部分に径方向に凹んだ凹部を、それぞれ形成したものであり、
   前記位置決め用治具は、高分子材料製で、基板部と、この基板部の長さ方向一端部からこの基板部の片面側に立ち上がった突壁部と、この突壁部の先端寄り部分に形成された、内周面を前記雄セレーション部と係合する位置決め用雌セレーション部としたセレーション孔と、前記基板部の片面の幅方向中央部から立ち上がった位置決め用板部とを備えたものであって、この位置決め用板部は、前記突壁部寄り部分に設けられた、高さ寸法が低い非阻止板部と、この突壁部から離れた部分に設けられた、高さ寸法が大きい阻止板部とから成るものであり、前記雄セレーション部と前記位置決め用雌セレーション部とを係合させて前記突壁部を前記回転軸の端部寄り部分に外嵌した状態でこの回転軸の端部を前記ヨークの結合筒部に挿入すると共に、前記位置決め用板部を前記不連続部内に挿入し、前記結合筒部の軸方向の位相に関し、前記非阻止板部と前記両取付孔とを一致させた状態で、この非阻止板部の先端縁がこれら両取付孔同士の間に、前記ボルトの挿通を妨げる程に突出する事はなく、同じく、前記阻止板部と前記両取付孔とを一致させた状態で、この阻止板部の先端縁がこれら両取付孔同士の間に、前記ボルトの挿通を妨げる程に突出するものであり、
   前記回転軸の端部と前記位置決め用治具とを、前記基板部及び前記位置決め用板部を前記突壁部よりも前記回転軸の先端面側に位置させた状態で、前記位置決め用雌セレーション部と前記雄セレーション部とを係合させる事により組み合わせ、且つ、前記位置決め用板部を前記ヨークの結合筒部の不連続に、前記結合筒部の軸方向の位相に関し、前記非阻止板部と前記両取付孔とが一致するまで挿入し、前記両取付孔に挿通若しくは螺合したボルトにより前記両フランジ部同士の間隔を縮めて、前記結合筒部の内周面で前記回転軸の端部外周面を抑え付けた
   継手のヨークと回転軸との結合装置。
2. 位置決め用雌セレーション部を雄セレーション部の奥端部に係合させて、位置決め用治具がそれ以上回転軸の軸方向中央側に移動不能となった状態で、この位置決め用治具の位置決め用板部を結合筒部の不連続部に挿入し、この位置決め用治具の突壁部の片面をこの結合筒部の基端面に突き当てた状態で、この結合筒部の軸方向に関する、前記位置決め用板部の非阻止板部と両取付孔との位相が一致する、請求項１に記載した継手のヨークと回転軸との結合装置。
3. 請求項２に記載した継手のヨークと回転軸との結合装置を組み立てるべく、先ず、回転軸の回転方向に関する、この回転軸の凹部と位置決め用治具の位置決め用板部との位相を一致させた状態で、位置決め用雌セレーション部を雄セレーション部に係合させてから、前記位置決め用治具の位置決め用板部を結合筒部の不連続部に挿入しつつ、前記雄セレーション部を結合筒部の雌セレーション部内に、前記位置決め用治具の突壁部の片面がこの結合筒部の基端面に突き当たると共に、この位置決め用治具がそれ以上前記回転軸の軸方向中央側に移動不能となるまで挿入し、その後、両取付孔にボルトを、挿通乃至は螺合させて両フランジ部同士の間隔を縮め、前記結合筒部の内周面で前記回転軸の端部外周面を抑え付ける、継手のヨークと回転軸との結合装置の組立方法。

Images