JP4736929B2

JP4736929B2 - 自在継手と軸の結合構造

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Publication number: JP4736929B2
Application number: JP2006119294A
Authority: JP
Inventors: 卓史柴; 誠一森山; 潤山田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-04-24
Also published as: JP2007292165A

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連結部に使用する自在継手と軸の結合構造に関する。

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。この自在継手は、一対のヨーク同士を十字軸を介して結合することにより、ヨークの軸心同士が同一直線上に位置しなくても、両ヨークの間で回転力を伝達することが出来る。

このような自在継手と軸の結合構造では、ヨークの雌セレーションに軸の雄セレーションを挿入して、軸とヨークを所定の軸方向位置に位置決めした後、締付けボルトを締め付けて、ヨークの雌セレーションを縮径することで、ヨークと軸の軸方向の位置決めと回転トルクの伝達を可能にしている。

このような従来の結合構造では、締付けボルトの締め付け作業が完了するまでの間、軸とヨークが所定の軸方向位置からずれないように手で押さえながら、締付けボルトの締め付け作業を行う必要があるため、組み付け作業がやりにくく、組み付けに時間がかかる不具合がある。

締付けボルトの締め付け作業が完了するまでの間、軸とヨークが所定の軸方向位置からずれないようにした自在継手と軸の結合構造として、特許文献１に開示された自在継手がある。特許文献１の自在継手は、スリットによって弾性収縮可能で、外周先端側が拡径する筒状の軸挿入部と、軸挿入部の外周に外嵌し、ばね力によって軸挿入部を収縮させる締付けリングと、締付けリングによって軸挿入部の中心方向へ押圧されて、軸外周のＶ溝に係合するボールで構成されている。

特許文献１の自在継手と軸の結合構造は、締付けボルトの締め付け作業が完了するまで、軸とヨークは所定の軸方向位置からずれないが、軸とヨークの軸方向位置決めと、軸とヨークの締付けを同時に行う構造であるため、軸とヨークの締付け力を大きくできない不具合がある。

特開平１０−２０５５４５号公報

本発明は、軸とヨークの締付け力が大きく、組み付け作業が容易であり、ヨークに軸を締付けボルトで結合する作業が完了するまで、ヨークに対して軸の軸方向位置が所定の位置に保持されて、軸がヨークから抜け出さないようにした自在継手と軸の結合構造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、互いに平行に配置された一対のフランジ部と、上記一対のフランジ部の下端を連結する略円筒状の結合筒部と、上記一対のフランジ部の間の間隔を狭めて、上記結合筒部の内周面を縮径するボルトを有する自在継手のヨーク、上記結合筒部の内周面に結合筒部の軸方向に平行に挿入され、結合筒部の内周面に回転トルクを伝達可能に内嵌する外周面を有する軸、上記軸の外周面に形成され、軸を結合筒部の内周面に挿入時に、結合筒部の内周面に当接して、軸の軸心に近づく方向に弾性変形可能な係合凸部、上記結合筒部の内周面に連通して形成され、上記ヨークに上記軸が所定の軸方向位置に挿入された時に、軸の軸心から離れる方向に復帰した上記係合凸部が係合可能な係合凹部を備えているとともに、上記結合筒部の内周面には雌セレーションが形成され、この雌セレーションに係合して回転トルクを伝達する雄セレーションが上記軸の外周面に形成されており、更に、上記軸の外周面には上記雄セレーションの外径よりも小径の小径軸部が形成され、この小径軸部の外周に、上記軸とは別体で形成された上記係合凸部が固定されていることを特徴とする自在継手と軸の結合構造である。

第２番目の発明は、第１番目の発明の自在継手と軸の結合構造において、上記係合凹部には、上記結合筒部の外周に開口する開口部が形成されていることを特徴とする自在継手と軸の結合構造である。

第３番目の発明は、第１番目又は第２番目のいずれかの自在継手と軸の結合構造において、上記係合凸部が、上記小径軸部に固定された係合筒に形成されていることを特徴とする自在継手と軸の結合構造である。
第４番目の発明は、第３番目の発明の自在継手と軸の結合構造において、上記係合筒は、金属製の薄板を有底円筒形状に形成したものであり、上記係合凸部は、この係合筒の軸方向の略中間位置まで形成された２つのスリットで挟まれた部分が軸心から離れる方向に折り曲げられて形成されたものであることを特徴とする自在継手と軸の結合構造。
第５番目の発明は、第１番目から第４番目までのいずれかの発明の自在継手と軸の結合構造を有するステアリング装置である。

本発明の自在継手と軸の結合構造では、軸を結合筒部の内周面に挿入時に、結合筒部の内周面に当接して、軸の軸心に近づく方向に弾性変形可能な係合凸部を軸の外周面に形成し、ヨークに軸が所定の軸方向位置に挿入された時に、係合凸部が係合可能な係合凹部を結合筒部の内周面に連通して形成している。

また、本発明の自在継手と軸の結合構造では、軸を結合筒部の内周面に挿入時に、軸の外周面に当接して、軸の軸心から離れる方向に弾性変形可能な係合凸部を結合筒部の内周面に形成し、ヨークに軸が所定の軸方向位置に挿入された時に、係合凸部が係合可能な係合凹部を軸の外周面に形成している。

従って、軸とヨークの締付け力が大きく、組み付け作業が容易であり、ヨークに軸を締付けボルトで結合する作業が完了するまで、互いに係合する係合凸部と係合凹部によって、ヨークに対して軸の軸方向位置が所定の位置に保持されて、軸がヨークから抜け出すことを防止できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例７を説明する。

図１は、本発明の実施例の自在継手と軸の結合構造を備えたステアリング装置の全体正面図である。図２は本発明の実施例１の自在継手と軸の結合構造の結合状態を示す一部を断面した正面図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。図５は図２の自在継手と軸の結合構造の結合前の状態を示す一部を断面した正面図である。

図１に示すように、本発明の実施例１の自在継手と軸の結合構造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おり、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から図５は、本発明の実施例１の自在継手と軸の結合構造を示し、図１の自在継手５の一方のヨーク５１と軸６との結合部に適用した例を示す。本発明の自在継手と軸の結合構造は、図１の自在継手４と雄中間シャフト１５Ａとの結合部や、自在継手４と出力軸２３との結合部に適用してもよい。

図２から図５には、本発明の実施例１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との結合構造を示している。ヨーク５１の左側（図２）には二股状の結合アーム部５２が形成され、この結合アーム部５２に形成された円孔５２１に挿入された図示しない十字軸を介して、他方のヨーク５１と結合されている。従って、上記両ヨーク５１、５１の中心が同一直線上に位置しなくても、両ヨーク５１、５１同士の間で回転力を伝達することができる。

ヨーク５１の右側（図２）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、図２の右側から、結合筒部５３の軸方向に平行に軸６を挿入し、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。

図４に示すように、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後、内側に折り返され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５６が形成されている。

また、フランジ部５４Ａ、５４Ｂには、図４の左右方向（結合筒部５３の軸心に直交する方向）にボルト孔５４１Ａ、５４１Ｂが貫通して形成されている。ボルト孔５４１Ａ、５４１Ｂには、図４の右側からボルト５５が挿入されている。ナット５５１をボルト５５にねじ込むと、フランジ部５４Ａ、５４Ｂが弾性変形してスリット５６の幅が狭まり、雌セレーション５３１が縮径して、軸６の雄セレーション６１を強く締付けることができる。

軸６の雄セレーション６１の上部には、略Ｕ字形の凹部６２が形成され、軸６がヨーク５１の結合筒部５３から図２の右側に抜け出そうとすると、ボルト５５の軸部外周５５２が凹部６２に当接して、軸６がヨーク５１の結合筒部５３から抜け出すのを防止する。

図２及び図５に示すように、軸６には、雄セレーション６１の左端に、雄セレーション６１の外径よりも小径の小径軸部６３が形成されている。この小径軸部６３には、小径軸部６３の左側から係合筒７１が圧入され、軸６に対して、軸方向及び回転方向に係合筒７１が動かないように固定されている。

図５（２）、（３）に示すように、係合筒７１は、金属製の薄板（例えば板厚が０．２〜０．５ｍｍ）を有底円筒形状（例えば円筒の直径が１５ｍｍ）に成形したもので、係合筒７１の上部には、係合筒７１の右端面側から左側に向かって、スリット７１１、７１１が形成されている。スリット７１１、７１１は、係合筒７１の軸方向長さの略中間位置まで形成されており、スリット７１１、７１１で挟まれた矩形形状の係合凸部７１２が、上方に（軸６の軸心から離れる方向に）折り曲げられている。

係合凸部７１２は、図２及び図５の左側から右側に向かって、軸６の軸心から離れる方向に、角度θ１で傾斜して折り曲げられている。また、係合凸部７１２の右端（軸６の軸心から最も離れた位置にある）７１３は、雌セレーション５３１の内周よりも、軸６の軸心から離れた位置に位置している。

図２、図３及び図５に示すように、フランジ部５４Ａ、５４Ｂには、スリット５６と同一角度位相位置に、ヨーク５１の外周面から雌セレーション５３１に向かって連通する係合凹部８１が形成されている。すなわち、係合凹部８１は、ヨーク５１の外周面から雌セレーション５３１まで貫通している。図３で見て、係合凹部８１の左右方向の幅Ｗ１は、係合凸部７１２の左右方向の幅Ｗ２よりも若干広く形成されている。この係合凹部８１の角度位相は、係合凸部７１２の角度位相と一致する位置に形成されている。また、係合凸部７１２の左右方向の幅Ｗ２は、フランジ部５４Ａ、５４Ｂ間のスリット５６の左右方向の幅Ｗ３よりも広く形成されている。

このように構成された実施例１のヨーク５１と軸６の結合手順は、以下の通りである。すなわち、ヨーク５１の結合筒部５３に形成された雌セレーション５３１に、図２の右側から、結合筒部５３の軸方向に平行に軸６を挿入する。すると、軸６の左端の小径軸部６３に固定された係合筒７１の係合凸部７１２が、雌セレーション５３１の内周に当接して、軸６の軸心に近づく方向に弾性変形する。

従って、軸６の小径軸部６３及び係合凸部７１２は、ヨーク５１の雌セレーション５３１内に入り込み、軸６の雄セレーション６１がヨーク５１の雌セレーション５３１にセレーション係合を開始する。係合凸部７１２の左右方向の幅Ｗ２は、スリット５６の左右方向の幅Ｗ３よりも広く形成されているため、係合凸部７１２の右端７１３は、雌セレーション５３１の内周に沿って図２の左側に移動する。

軸６が図２の左側にさらに挿入され、軸６の係合凸部７１２の右端７１３が、ヨーク５１の係合凹部８１の右側内壁８１１を通過すると、係合凸部７１２の弾性力によって、係合凸部７１２が、軸６の軸心から離れる方向に復帰する。

その結果、係合凸部７１２の右端７１３は、雌セレーション５３１の内周よりも、軸６の軸心から離れた位置に戻り、係合凸部７１２の右端７１３が係合凹部８１内に入り込む。従って、軸６をヨーク５１から引き抜く方向（図２の右方向）に力が加わっても、係合凸部７１２の右端７１３が係合凹部８１の右側内壁８１１に当接するため、軸６はヨーク５１に対して、所定の軸方向の組み付け位置に保持されると共に、軸６はヨーク５１から抜け出さない。

この状態で、ボルト孔５４１Ａ、５４１Ｂにボルト５５を挿入し、ナット５５１をボルト５５にねじ込めば、フランジ部５４Ａ、５４Ｂが互いに近づく方向に弾性変形して、雌セレーション５３１が縮径し、軸６の雄セレーション６１を雌セレーション５３１で強く締付けて固定することができる。従って、ボルト５５による締付けが完了するまで、軸６の軸方向位置が所定の組み付け位置に保持されるため、軸とヨークが所定の軸方向位置からずれないように手で押さえる必要がなく、組み付け作業が容易になる。

また、このようにして結合した軸６をヨーク５１から取り外す場合には、まず、ナット５５１を緩めて、ボルト孔５４１Ａ、５４１Ｂからボルト５５を取り外す。その後、図２に示すように、係合凹部８１の開口部８１２側（図２の上部側）から、係合凹部８１内に棒状の押圧治具８２（図２に二点鎖線で示す）を挿入し、押圧治具８２の下端で係合凸部７１２を押す。

係合凸部７１２の右端７１３を、雌セレーション５３１の内周よりも軸６の軸心側に弾性変形させた状態で、軸６をヨーク５１から図２の右側に引き抜く。すると、係合凸部７１２の右端７１３は、係合凹部８１から外れて、雌セレーション５３１の内周に沿って図２の右側に移動可能となるため、軸６をヨーク５１から取り外すことができる。

上記実施例１では、係合凹部８１は、スリット５６と同一角度位相位置に形成されているが、係合凹部８１を形成する位置は、実施例１の角度位相に限定されるものではない。すなわち、軸６に取り付けられる係合凸部７１２の角度位相に合わせて、軸６の係合凸部７１２の角度位相に一致するように、結合筒部５３の任意の角度位相位置に係合凹部８１を形成すればよい。

また、図２に示すように、軸６の雄セレーション６１を越えて右側の小径軸部６４に、雌セレーション５３１の内周よりも軸６の軸心から離れた位置まで突出する突起６６（二点鎖線で示す）を形成してもよい。このようにすれば、ヨーク５１と軸６の結合時に、突起６６がヨーク５１の右端面５８に当接して、軸６が左方へ行き過ぎるのを防止できるので、組み付け作業がさらに容易になる。

次に本発明の実施例２について説明する。図６は本発明の実施例２の軸の平面図である。以下の説明では、上記実施例１と異なる構造部分と作用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、実施例１の係合凸部７１２の形状を変えた例である。すなわち、図６に示すように、係合凸部７１２の折り曲げ部に円形の孔７１４を形成して、係合凸部７１２の弾性係数を小さくしている。孔７１４の形状は、円形に限定されるものではなく、矩形、三角形等、任意の形状の孔でよい。

これによって、係合凸部７１２が容易に弾性変形するため、軸６をヨーク５１の雌セレーション５３１に挿入する時の抵抗が小さくなり、小さな力で軸６をヨーク５１に挿入することが可能となるため、組み付け作業が容易になる。

次に本発明の実施例３について説明する。図７は本発明の実施例３の自在継手のヨークと軸の結合前の状態を示す一部を断面した正面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用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３は、実施例１の係合凹部の形状を変えた例である。すなわち、図７に示すように、軸６の小径軸部６３に圧入された係合筒７１の下部（図７の下方）には、矩形形状の係合凸部７１２が、下方に（軸６の軸心から離れる方向に）折り曲げられて形成されている。結合筒部５３には、係合凸部７１２と同一角度位相位置に、雌セレーション５３１に連通する係合凹部８１が形成されている。実施例３の係合凹部８１には、結合筒部５３の外周（図７の下方側）に開口する開口部は形成されていない。

次に本発明の実施例４について説明する。図８は本発明の実施例４の自在継手と軸の結合構造の結合状態を示す一部を断面した正面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用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４は、実施例１の係合凸部の形状を変えた例である。すなわち、図８に示すように、軸６の小径軸部６３に圧入された係合筒７２の上部（図８の上方）には、山形に折り曲げられた係合凸部７２２が形成されている。

ヨーク５１の結合筒部５３に形成された雌セレーション５３１に、図８の右側から、結合筒部５３の軸方向に平行に軸６を挿入する。すると、軸６の左端の係合凸部７２２の山形の頂点（先端のR形状部）７２３が、雌セレーション５３１の内周に当接して、山形の頂点７２３の傾斜角度がなだらかになる方向に弾性変形する。

従って、係合凸部７２２が、ヨーク５１の雌セレーション５３１内に入り込み、続いて、軸６の雄セレーション６１がヨーク５１の雌セレーション５３１にセレーション係合を開始する。軸６が図８の左側にさらに挿入され、係合凸部７２２の山形の頂点７２３がヨーク５１の係合凹部８１の右側内壁８１１を通過すると、係合凸部７２２の弾性力によって、山形の頂点７２３が係合凹部８１内に入り込む。

従って、軸６をヨーク５１から引き抜く方向に力が加わっても、山形の頂点７２３が係合凹部８１の右側内壁８１１に当接するため、軸６はヨーク５１に対して、所定の軸方向の組み付け位置に保持されると共に、軸６はヨーク５１から抜け出さない。

次に本発明の実施例５について説明する。図９は本発明の実施例５の自在継手と軸の結合構造の結合状態を示す一部を断面した正面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用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５は、実施例１の係合凸部の形状を変えた例である。すなわち、図９に示すように、軸６の小径軸部６３の外周にカシメて固定された係合筒７３の下部（図９の下方）には、幅の狭い下部延長部７３１が、軸６の雄セレーション６１を越えて右側の小径軸部６４まで延びて形成されている。係合筒７３は、右側の小径軸部６４の外周にもカシメて固定されている。雄セレーション６１は、下部延長部７３１が右側の小径軸部６４まで延びて通過できるように、その下部が削ぎ落とされている。

下部延長部７３１の右端には、下方に（軸６の軸心から離れる方向に）折り曲げられた、矩形形状の係合凸部７３２が形成されている。係合凸部７３２は、図９の左側から右側に向かって、軸６の軸心から離れる方向に、角度θ２で傾斜して折り曲げられている。また、係合凸部７３２の右端（軸６の軸心から最も離れた位置にある）７３３は、雌セレーション５３１の内周よりも、軸６の軸心から離れた位置に位置している。ヨーク５１の結合筒部５３には、係合凸部７３２と同一角度位相位置に、雌セレーション５３１に連通する係合凹部８１が形成されている。

ヨーク５１の雌セレーション５３１に、図９の右側から軸６を挿入する。すると、軸６の小径軸部６３及び雄セレーション６１は、ヨーク５１の雌セレーション５３１内に入り込み、ヨーク５１の雌セレーション５３１に軸６の雄セレーション６１がセレーション係合を開始する。

軸６に固定された係合筒７３の係合凸部７３２が、雌セレーション５３１の内周に当接して、軸６の軸心に近づく方向に弾性変形し、係合凸部７３２の右端７３３は、雌セレーション５３１の内周に沿って図９の左側に移動する。

軸６が図９の左側にさらに挿入され、軸６の係合凸部７３２の右端７３３が、係合凹部８１の右側内壁８１１を通過すると、係合凸部７３２の弾性力によって、係合凸部７３２が軸６の軸心から離れる方向に復帰する。

その結果、係合凸部７３２の右端７３３は、雌セレーション５３１の内周よりも、軸６の軸心から離れた位置に戻り、係合凸部７３２の右端７３３が係合凹部８１内に入り込む。従って、軸６をヨーク５１から引き抜く方向に力が加わっても、係合凸部７３２の右端７３３が係合凹部８１の右側内壁８１１に当接するため、軸６はヨーク５１に対して、所定の軸方向の組み付け位置に保持されると共に、軸６はヨーク５１から抜け出さない。

次に本発明の実施例６について説明する。図１０は本発明の実施例６の自在継手と軸の結合構造の結合前の状態を示す一部を断面した正面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用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６は、実施例１の係合凸部の形状を変えた例である。すなわち、図１０に示すように、軸６の雄セレーション６１の左端には上記実施例の小径軸部６３は形成されていない。また、ヨーク５１には、係合凹部８１は形成されていない。その代わりとして、軸６の凹部６２の右側には、雄セレーション６１の外周に環状溝６５が形成され、この環状溝６５に、断面が円形で、ゴムや合成樹脂等の弾性材料を環状に成形した係合凸部７４２が巻き付けられている。係合凸部７４２の外周の直径は、雌セレーション５３１の内周の内径よりも、大径に形成されている。

ヨーク５１の雌セレーション５３１に、図１０の右側から軸６を挿入する。すると、軸６の雄セレーション６１は、ヨーク５１の雌セレーション５３１内に入り込み、ヨーク５１の雌セレーション５３１に軸６の雄セレーション６１がセレーション係合を開始する。

軸６の環状溝６５に固定された係合凸部７４２が、雌セレーション５３１の内周に当接して、軸６の軸心に近づく方向に弾性変形してつぶれるため、雌セレーション５３１の内周に沿って図１０の左側に、係合凸部７４２を移動させることができる。

軸６が図１０の左側にさらに挿入され、軸６がヨーク５１の所定の軸方向位置に達したら、ボルト孔５４１Ａ、５４１Ｂにボルト５５を挿入し、ナット５５１をボルト５５にねじ込む。すると、フランジ部５４Ａ、５４Ｂが互いに近づく方向に弾性変形して、雌セレーション５３１が縮径し、軸６の雄セレーション６１を雌セレーション５３１で強く締付けて固定することができる。

このボルト５５による締付けが完了するまで、係合凸部７４２の弾性変形による摩擦力（係合凸部７４２と雌セレーション５３１の内周との間に作用する）で、軸６の軸方向位置が所定の組み付け位置に保持されるため、組み付け作業が容易になる。

実施例６で、係合凸部７４２を、バネ鋼等で形成されたＣ形形状のリング（軸用Ｃ形止め輪）にしてもよい。このＣ形形状のリングの外周の自由状態での直径は、雌セレーション５３１の内周の内径よりも、大径に形成されている。

ヨーク５１の雌セレーション５３１に、図１０の右側から軸６を挿入すると、Ｃ形形状のリングの外周が、雌セレーション５３１の右端の面取り部に当接して、軸６の軸心に近づく方向に縮径（弾性変形）するため、雌セレーション５３１の内周に沿って図１０の左側に、Ｃ形形状のリングを移動させることができる。ボルト５５による締付けが完了するまで、Ｃ形形状のリングの弾性変形による摩擦力（Ｃ形形状のリングと雌セレーション５３１の内周との間に作用する）で、軸６の軸方向位置が所定の組み付け位置に保持されるため、組み付け作業が容易になる。

また、雌セレーション５３１の内周に環状溝を形成し、この環状溝に弾性材料を環状に成形した係合凸部、またはＣ形形状のリング（穴用Ｃ形止め輪）を内嵌し、この係合凸部またはＣ形形状のリングの内周の直径を、軸６の雄セレーション６１の外周の内径よりも、小径に形成してもよい。この場合には、環状の係合凸部またはＣ形形状のリングと雄セレーション６１の外周との間に作用する摩擦力で、軸６の軸方向位置が所定の組み付け位置に保持される。

次に本発明の実施例７について説明する。図１１は本発明の実施例７の自在継手と軸の結合構造の結合状態を示す一部を断面した正面図である。図１２は図１１のＣ−Ｃ断面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用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。

上記した実施例１から実施例６では、軸６側に係合凸部を形成し、ヨーク５１側に係合凸部が係合する係合凹部を形成しているが、実施例７は、ヨーク５１側に係合凸部を形成し、軸６側に係合凸部が係合する係合凹部を形成した例である。

すなわち、図１１から図１２に示すように、軸６の雄セレーション６１の左端には、上記実施例６と同様に、小径軸部６３は形成されていない。また、ヨーク５１には、係合凹部８１は形成されていない。

その代わりとして、ヨーク５１の雌セレーション５３１の右端に、雌セレーション５３１の内径寸法よりも大径の大径孔５７が形成されている。この大径孔５７には、大径孔５７の右側から係合筒７５が内嵌されると共に、大径孔５７に係合筒７５がカシメ加工されて、ヨーク５１に対して、軸方向及び回転方向に係合筒７５が動かないように固定している。

係合筒７５は、金属製の薄板を円筒形状に成形したもので、係合筒７５の上部には、矩形形状の係合凸部７５２が、下方に（軸６の軸心に近づく方向に）折り曲げられている。係合凸部７５２は、図１１の右側から左側に向かって、軸６の軸心に近づく方向に、角度θ３で傾斜して折り曲げられている。また、係合凸部７５２の左端（軸６の軸心に最も近づいた位置にある）７５３は、雄セレーション６１の外周よりも、軸６の軸心に近づいた位置に位置している。

また、軸６には、雄セレーション６１の右側に、雄セレーション６１の外周よりも小径の係合凹部（環状溝）８３が形成されている。

このように構成された実施例７のヨーク５１と軸６の結合手順は、以下の通りである。すなわち、ヨーク５１の結合筒部５３に形成された雌セレーション５３１に、図１１の右側から軸６を挿入する。すると、軸６の雄セレーション６１左端の外周部に係合凸部７５２の左端７５３が当接して、係合凸部７５２は、軸６の軸心から離れる方向に弾性変形する。

従って、軸６の雄セレーション６１は、ヨーク５１の雌セレーション５３１内に入り込み、軸６の雄セレーション６１がヨーク５１の雌セレーション５３１にセレーション係合を開始する。

軸６が図１１の左側にさらに挿入され、軸６の雄セレーション６１の右端が係合凸部７５２の左端７５３を通過すると、係合凸部７５２の弾性力によって、係合凸部７５２が軸６の軸心に近づく方向に復帰する。

その結果、係合凸部７５２の左端７５３は、雄セレーション６１の外周よりも、軸６の軸心に近づく位置に戻り、係合凸部７５２の左端７５３が係合凹部８３内に入り込む。従って、軸６をヨーク５１から引き抜く方向に力が加わっても、係合凸部７５２の左端７５３が係合凹部８３の左側段差面８３１に当接するため、軸６はヨーク５１に対して、所定の軸方向の組み付け位置に保持されると共に、軸６はヨーク５１から抜け出さない。

上記実施例では、セレーションによって軸とヨークとの間で回転トルクを伝達する結合構造に本発明を適用した例について説明したが、セレーション係合に限定されるものではなく、スプラインや非円形断面等によって回転トルクを伝達する結合構造に本発明を適用してもよい。

また、上記実施例では、係合凸部７１２、７２２、７３２、７５２は、円周方向に一個だけ形成されているが、円周方向に等間隔または不等間隔に複数個係合凸部を形成し、この複数個の係合凸部が各々係合する複数の係合凹部を形成してもよい。

本発明の実施例の自在継手と軸の結合構造を備えたステアリング装置の全体正面図である。本発明の実施例１の自在継手と軸の結合構造の結合状態を示す一部を断面した正面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。図２のＢ−Ｂ断面図である。図２の自在継手と軸の結合構造の結合前の状態を示す一部を断面した正面図である。本発明の実施例２の軸の平面図である。本発明の実施例３の自在継手のヨークと軸の結合前の状態を示す一部を断面した正面図である。本発明の実施例４の自在継手と軸の結合構造の結合状態を示す一部を断面した正面図である。本発明の実施例５の自在継手と軸の結合構造の結合状態を示す一部を断面した正面図である。本発明の実施例６の自在継手と軸の結合構造の結合前の状態を示す一部を断面した正面図である。本発明の実施例７の自在継手と軸の結合構造の結合状態を示す一部を断面した正面図である。図１１のＣ−Ｃ断面図である。

符号の説明

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結合アーム部
５２１円孔
５３結合筒部
５３１雌セレーション
５４Ａ、５４Ｂフランジ部
５４１Ａ、５４１Ｂボルト孔
５５ボルト
５５１ナット
５５２軸部外周
５６スリット
５７大径孔
５８右端面
６軸
６１雄セレーション
６２凹部
６３小径軸部
６４小径軸部
６５環状溝
６６突起
７１係合筒
７１１スリット
７１２係合凸部
７１３右端
７１４孔
７２係合筒
７２２係合凸部
７２３山形の頂点
７３係合筒
７３１下部延長部
７３２係合凸部
７３３右端
７４２係合凸部
７５係合筒
７５２係合凸部
７５３左端
８１係合凹部
８１１右側内壁
８１２開口部
８２押圧治具
８３係合凹部（環状溝）
８３１左側段差面

Claims

互いに平行に配置された一対のフランジ部と、上記一対のフランジ部の下端を連結する略円筒状の結合筒部と、上記一対のフランジ部の間の間隔を狭めて、上記結合筒部の内周面を縮径するボルトを有する自在継手のヨーク、
上記結合筒部の内周面に結合筒部の軸方向に平行に挿入され、結合筒部の内周面に回転トルクを伝達可能に内嵌する外周面を有する軸、
上記軸の外周面に形成され、軸を結合筒部の内周面に挿入時に、結合筒部の内周面に当接して、軸の軸心に近づく方向に弾性変形可能な係合凸部、
上記結合筒部の内周面に連通して形成され、上記ヨークに上記軸が所定の軸方向位置に挿入された時に、軸の軸心から離れる方向に復帰した上記係合凸部が係合可能な係合凹部を備えているとともに、
上記結合筒部の内周面には雌セレーションが形成され、この雌セレーションに係合して回転トルクを伝達する雄セレーションが上記軸の外周面に形成されており、更に、
上記軸の外周面には上記雄セレーションの外径よりも小径の小径軸部が形成され、この小径軸部の外周に、上記軸とは別体で形成された上記係合凸部が固定されていること
を特徴とする自在継手と軸の結合構造。
請求項１に記載された自在継手と軸の結合構造において、
上記係合凹部には、上記結合筒部の外周に開口する開口部が形成されていること
を特徴とする自在継手と軸の結合構造。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載された自在継手と軸の結合構造において、
上記係合凸部は、上記小径軸部に固定された係合筒に形成されていること
を特徴とする自在継手と軸の結合構造。
請求項３に記載された自在継手と軸の結合構造において、
上記係合筒は、金属製の薄板を有底円筒形状に形成したものであり、上記係合凸部は、この係合筒の軸方向の略中間位置まで形成された２つのスリットで挟まれた部分が軸心から離れる方向に折り曲げられて形成されたものであること
を特徴とする自在継手と軸の結合構造。
請求項１から請求項４までのいずれかに記載された自在継手と軸の結合構造を有するステアリング装置。