JP5092913B2 - 自在継手用ヨーク及び自在継手 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、自動車のステアリング装置のステアリングシャフト及び中間シャフトの様な、同一直線上に存在しない１対の回転軸の端部同士を連結して、これら両回転軸同士の間で回転力の伝達を可能とする自在継手、及び、この自在継手を構成するヨークの改良に関する。特に、本発明は、自在継手用ヨークの基部に作用する応力を緩和して、この自在継手用ヨークの耐久性の向上を図るものである。

自動車のステアリング装置は、例えば図１７に示す様に構成している。ステアリングホイール１の動きは、ステアリングシャフト２及び中間シャフト３を介してステアリングギヤユニット４に伝達し、このステアリングギヤユニット４によって車輪を操舵する。上記ステアリングシャフト２と、上記ステアリングギヤユニット４の入力軸５とは、互いに同一直線上に設ける事ができないのが通常である。この為に従来から、上記ステアリングシャフト２と上記入力軸５との間に上記中間シャフト３を設け、この中間シャフト３の両端部と、上記ステアリングシャフト２及び上記入力軸５の端部とを、それぞれカルダン継手と呼ばれる自在継手６、６を介して結合している。これにより、同一直線上に存在しない、上記ステアリングシャフト２と上記入力軸５との間での、回転力伝達を行なえる様にしている。

上述の様な自在継手は、例えば、特許文献１〜５に記載されている様に、各種構造が知られている。図１８〜２０は、このうちの特許文献１に記載されている自在継手６ａを示している。この自在継手６ａは、１対の金属板製のヨーク７ａ、７ｂと、十字軸８とを備える。このうちの１対のヨーク７ａ、７ｂのうち、一方の（図１８〜１９の右方に示した）ヨーク７ａは、基部９ａと、この基部９ａの軸方向先端縁（図１８〜１９の左端縁）から延出した１対の腕部１０、１０とを備える。

このうちの基部９ａは、ステアリングシャフト等の図示しない回転軸の端部を挿入する為、円周方向１個所を不連続部とした欠円筒状に形成して、内径を拡縮可能としている。又、この不連続部に、互いに対向する１対のフランジ１１ａ、１１ｂを設けている。そして、このうちの一方のフランジ１１ａに、ボルト（図示せず）の杆部を挿通する為の通孔１２を形成している。これと共に、他方のフランジ１１ｂに形成した通孔１３にナット１４を圧入固定する事により、上記ボルトを螺合する為のねじ孔を設けている。尚、このねじ孔は、上記フランジ１１ｂに直接形成する場合もある。又、上記基部９ａの内周面と、上記図示しない回転軸の端部外周面とは、互いにセレーション係合可能としている。

又、上記両腕部１０、１０は、上記基部９ａの軸方向先端部で径方向反対側となる２個所位置から、この基部９ａの軸方向に延出しており、互いの内側面同士を対向させている。これら両腕部１０、１０の先端部には、互いに同心の円孔１５、１５を形成している。又、これら両腕部１０、１０の内側面と幅方向両端面との連続部で、これら両腕部１０、１０の長さ方向中間部には、それぞれ当該連続部に存在する角部を切り欠いた如き形状の面取り部１６、１６を形成している。尚、これら各面取り部１６、１６は、ヨークの成形と同時に或いは前後して、プレス加工、鍛造加工等の塑性加工によって形成しても良いし、或いは切削加工によって形成しても良い。

又、上記１対のヨーク７ａ、７ｂのうちの他方の（図１８〜１９の左方に示す）ヨーク７ｂは、基部９ｂの形状のみが、上記一方のヨーク７ａと異なる。即ち、上記他方のヨーク７ｂを構成する基部９ｂは、中間シャフト等の回転軸１７の端部を挿入する為、全体を略円筒状に形成すると共に、軸方向先端部（図１８〜１９の右端部）の全周を、径方向外方に向け折り曲げた形状としている。

又、上記十字軸８は、この十字軸８を構成する、十字に交わる状態で設けられた２本の軸部のうちの一方の軸部の両端部を、上記一方のヨーク７ａの腕部１０、１０に形成した円孔１５、１５の内側に枢支すると共に、同じく他方の軸部の両端部を、上記他方のヨーク７ｂの腕部１０、１０に形成した円孔１５、１５の内側に枢支している。この為に具体的には、図１９に示す様に、上記各円孔１５、１５の内側にそれぞれ、その内周面に複数のニードル１８、１８を転動自在に保持した軸受カップ１９を圧入固定すると共に、これら各ニードル１８、１８の径方向内側に上記十字軸８の端部を挿入している。

上述の様に構成する自在継手６ａの使用時には、図１８〜１９に示す様に、他方のヨーク７ｂを構成する基部９ｂの内側に、回転軸１７の端部をがたつきなく挿入若しくは圧入した（或いはスプライン係合させた）状態で、上記基部９ｂに対して上記回転軸１７の端部を溶接固定する。これと共に、一方のヨーク７ａを構成する基部９ａの内側に、図示しない別の回転軸の端部をスプライン係合させた状態で、一方のフランジ１１ａに形成した通孔１２にその杆部を挿通した図示しないボルトの先端部を、他方のフランジ１１ｂに固定したナット１４に螺合させて締め付ける。これにより、上記両フランジ１１ａ、１１ｂ同士の間隔を狭めて、上記基部９ａを縮径させる事に基づき、この基部９ａに対して上記別の回転軸の端部を結合固定する。そして、この様に２本の回転軸１７の端部同士を上記自在継手６ａを介して連結する事により、同一直線上に存在しない、上記両回転軸１７同士の間での、回転力の伝達を行なえる様にする。

上述の自在継手６ａを構成する一方のヨーク７ａは、例えば、金属板を所定の形状に打ち抜き、折り曲げるプレス加工により形成したり、或は、鍛造加工により形成する。図２１は、プレス加工により形成したヨーク７ｃを示している。この様にプレス加工により形成したヨーク７ｃは、製造コストを低くできるが、曲げ形成し易い材料に限定される為、このヨーク７ｃの強度を確保しにくい。

一方、熱間鍛造や冷間鍛造等の鍛造加工により形成する場合、強度の高いヨークを形成できる。例えば、図２２に示すヨーク７ｄは、鍛造加工により形成している。このヨーク７ｄは、基部９ｃのボルトを挿通する通孔１２の中心軸と、腕部１０ａ、１０ａの十字軸を枢支する為の円孔１５、１５の中心軸とが、捩れの位置関係にある。従って、上記基部９ｃの円周方向１個所に形成したスリット２０は、前述の図１８〜２１に示した構造と異なり、上記ヨーク７ｄの中間部までしか形成していない。

この様な図２２に示した構造の場合、上記基部９ｃの通孔１２を挿通したボルトの先端部にナットを螺合し、更に締め付けた場合に、上記スリット２０の間隔が小さくなる方向に応力が作用する。この場合、このスリット２０の奥端部に応力が集中して、この部分から損傷が生じ易くなる。この様な事情に鑑み、前記各特許文献のうちの特許文献２には、図２３に示す様に、スリット２０ａの奥端部に、この奥端部を円弧状に拡大した拡大部２１を形成したヨーク７ｅが記載されている。この拡大部２１により、上述の様にボルトの締め付けによる応力集中を緩和して、上記スリット２０ａの奥端部から損傷を生じる事を防止できる。

上述の図２２、２３に示した構造は、鍛造加工によりヨーク７ｄ、７ｅを形成した構造で、ボルトを挿通する通孔１２の中心軸と、十字軸を枢支する円孔１５、１５の中心軸とが捩れの位置関係にある場合に就いて示した。但し、鍛造加工により、前述の図１８〜２１に示した構造と同様に、通孔１２の中心軸と円孔１５、１５の中心軸とを平行にする構造も、勿論形成できる。図２４は、この様な構造の３例を示している。このうちの図２４（Ａ）は、スリット２０ｂを基部９ｄの軸方向全体に亙って形成したものである。又、図２４（Ｂ）は、スリット２０ｃを基部９ｄの軸方向中間部まで形成したものである。更に、図２４（Ｃ）は、スリット２０ｄの奥端部に拡大部２１を形成したものである。

上述の図２４に示した３例のうち、図２４（Ａ）に示した構造の場合、スリット２０ｂを基部９ｄの軸方向全体に亙って形成している為、ボルトの締め付けにより、上述した様なスリットの基端部に応力が集中すると言う不都合が生じる事はない。但し、ボルトに作用する応力が大きくなる為、このボルトの強度を高くする必要がある。又、図２４（Ｂ）（Ｃ）に示した構造に就いては、前述の図２２、２３に示した構造とそれぞれ同様である。即ち、図２５（Ａ）（Ｂ）に矢印で示す様に、奥端部を拡大していないスリット２０ｃに比べて、奥端部に拡大部２１を形成したスリット２０ｄの方が、ボルト締め付け時に、基端部に応力が集中しにくく、応力の緩和を図れる。

上述した様に、ヨークの基部にスリットを設ける構造の場合、このスリットの奥端部に拡大部を設ける事により、ボルト締め付け時の応力を緩和できるが、上記ヨークには、自在継手として使用している場合にも、次の様な応力が作用する。即ち、同一直線上に存在しない回転軸同士の間で回転を伝達する場合に、図２６（Ａ）（Ｂ）に矢印で示す様に、ヨーク７ｆの腕部１０、１０同士が互いに軸方向にずれる方向に力が作用する。この場合、基部９ｅの先端部（腕部１０、１０側の端部、本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ）でスリット２０ｃよりも腕部１０、１０側に存在する、円周方向に連続した連続部２２の一部に大きな応力が作用する。そして、この応力により、この連続部２２の一部に損傷が生じる可能性がある。この様な応力は、前述した様に、スリットの基端部に拡大部を形成すれば、或る程度緩和できるが、自在継手により伝達するトルクが大きくなると、十分とは言えない場合もある。

特開平１０−２０５５４７号公報 実公昭５５−２８８９９号公報 実開昭６３−１６４６２６号公報 実開平６−２４２３５号公報 特開平７−３１７７９３号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、自在継手用ヨークの基部にスリット及び連続部が存在する構造で、この連続部に作用する応力を緩和して、この自在継手用ヨークの耐久性の向上を図れる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の自在継手用ヨーク及び自在継手のうちの自在継手用ヨークは、基部と、１対の腕部と、スリットと、連続部と、１対の通孔又は１組の通孔及びねじ孔とを備える。
このうちの基部は、回転軸の端部に結合可能なものである。
又、上記両腕部は、板状で、上記基部の軸方向先端部で径方向反対側となる２個所位置からこの基部の軸方向に延出し、且つ、互いの内側面同士を対向させた状態で設けられている。そして、それぞれの先端部に十字軸の端部を枢支する。
又、上記スリットは、上記基部の円周方向１個所に設けられ、この基部の軸方向基端部を円周方向に関し不連続とするものである。
又、上記連続部は、上記基部の先端部でこのスリットから軸方向に外れた部分に設けられた、円周方向に関し連続した部分である。
更に、上記両通孔又は通孔及びねじ孔の組は、上記基部の基端寄り部分のうち、この基部の中心軸から外れた位置で、且つ、円周方向に関し上記スリットを挟んで互いに整合する位置に形成している。
そして、上記基部内に上記回転軸を挿入した状態で、上記両通孔を挿通したボルトの先端部にナットを螺合し締め付ける事により、又は、上記通孔を挿通したボルトの先端部を上記ねじ孔に螺合し更に締め付ける事により、上記基部に上記回転軸を固定する。

特に、本発明の自在継手用ヨークに於いては、上記スリットの奥端部に、拡大部を設けている。
又、上記基部のうちで上記スリットから軸方向に外れた部分に設けられた上記連続部の内周面のうち、円周方向に関してこのスリットとほぼ同じ位相となる部分（例えば、位相のずれが±１０度以内の部分）に、外径側に凹んだ溝状の凹部を軸方向に形成して成る、上記連続部の他の部分よりも剛性が低い低剛性部分を設けている。

上述の様な本発明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、凹部を外径側に向かって湾曲した湾曲面により形成する。
より好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、連続部の凹部を形成した部分の肉厚を、この連続部の他の部分の肉厚よりも小さくする。

又、上述の各発明は、請求項４に記載した発明の様に、１対の腕部の先端部に形成された十字軸を枢支する為の１対の円孔の中心軸と、基部の基端寄り部分に形成されたボルトを挿通する１対の通孔又は１組の通孔及びねじ孔の中心軸とが平行である構造に、好ましく適用できる。

又、本発明の自在継手は、請求項５に記載した発明の様に、１対の自在継手用ヨークと、十字軸とを備える。
このうちの両自在継手用ヨークはそれぞれ、回転軸の端部に結合可能な基部と、この基部の軸方向先端部で径方向反対側となる２個所位置から上記基部の軸方向に延出し且つ互いの内側面同士を対向させた状態で設けられた、それぞれの先端部に十字軸の端部を枢支する為の１対の板状の腕部とを備えたものである。
又、上記十字軸は、この十字軸を構成する、十字に交わる状態で設けられた２本の軸部のうちの一方の軸部の両端部を、上記両自在継手用ヨークのうちの一方の自在継手用ヨークを構成する１対の腕部の先端部に、同じく他方の軸部の両端部を、他方の自在継手用ヨークを構成する１対の腕部の先端部に、それぞれ枢支されている。
特に、本発明の自在継手に於いては、上記両自在継手用ヨークのうちの少なくとも一方が、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した自在継手用ヨークである。

上述の様に構成する本発明の場合、連続部の内周面のうち、円周方向に関して上記スリットとほぼ同じ位相となる部分に、凹部を形成する事により、剛性が低い低剛性部分を設けている。この為、この部分に作用する応力を緩和できる。例えば、両通孔同士に挿通したボルトにナットを螺合し更に緊締する事により、上記スリットの奥端部に生じる応力は、上記低剛性部分により吸収される。従って、ボルトの締め付けにより生じる応力を緩和できる。この結果、自在継手用ヨーク及び、この自在継手用ヨークを組み込んだ自在継手（請求項５）の耐久性を向上させられる。

又、請求項２に記載した発明によれば、凹部を湾曲面により形成している為、応力の緩和作用をより顕著に得られる。
又、請求項３に記載した発明によれば、凹部を形成する事に加えて、この凹部の肉厚を薄くしている為、この部分の応力を吸収する作用をより大きくできる。

更に、請求項４に記載した構造に上述した各発明を適用すれば、同一直線上にない回転軸同士の回転伝達時に作用する応力も緩和される。即ち、請求項４に記載した構造の場合、両通孔の中心軸と両腕部の先端部に形成された両円孔の中心軸とが平行である為、前記剛性が低い部分が、これら両腕部の間部分に存在する。従って、同一直線上にない回転軸同士の回転伝達時に、これら両腕部同士が互いに軸方向にずれる方向に力が作用した場合に生じる応力は、上記低剛性部分で吸収され、緩和される。

［実施の形態の第１例］
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、ヨーク２３を構成する基部２４に作用する応力を緩和すべく、この基部２４の一部に溝状の凹部２５を形成した点にある。ヨークの基本的構造及び作用は、前述の図２４に示した構造と同様である。この為、重複する部分の図示及び説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例のヨーク２３は、前述の図２４に示した構造と同様に、鍛造加工により形成したもので、１対の腕部２６、２６の先端部に、十字軸を枢支する為にそれぞれ形成した円孔２７、２７の中心軸と、上記基部２４の基端寄り部分に形成したボルトを挿通する為の通孔２８の中心軸とを平行としている。この通孔２８を形成する為に、上記基部２４の基端寄り部分をフランジ状とし、このフランジ状部分に上記通孔２８を形成する事で、この通孔２８に挿通したボルトと、上記基部２４に挿入する回転軸との干渉防止を図っている。又、この基部２４の円周方向１個所で、上記両通孔２８に挟まれた部分に、この基部２４の軸方向基端部乃至中間部を円周方向に不連続とする、スリット２９を形成している。又、このスリット２９の奥端部には、この奥端部を円弧状に拡大した拡大部３０を形成している。又、上記基部２４のうち、上記両腕部２６、２６側の先端部分で上記スリット２９から軸方向に外れた部分を、円周方向に関し連続した連続部３１としている。

特に、本例の場合、上記連続部３１の内周面のうち、円周方向に関して上記スリット２９とほぼ同じ位相となる部分に、外径側に凹んだ前記凹部２５を、軸方向に、上記連続部３１の全長に亙り形成している。尚、この凹部２５と上記スリット２９との円周方向に関する位置関係は、この凹部２５の円周方向の範囲内にこのスリット２９が存在すれば良いが、好ましくは、それぞれの円周方向中央部同士が同じ位相となる様にする。

又、上記凹部２５は、上記両腕部２６、２６の先端部に形成した上記両円孔２７同士の間部分に存在する。又、本例の場合、上記連続部３１の内周面に上記凹部２５を形成する為に、この連続部３１の内周面に形成した雌セレーション部３２の、この凹部２５を含む円周方向に関する所定の部分を欠歯としている。言い換えれば、この雌セレーション部３２を円周方向に関して連続させていない。この雌セレーション部３２は、回転軸の端部に形成した雄セレーション部と、回転力を伝達自在に係合する。

又、上記凹部２５は、外径側に向かって湾曲した湾曲面を有し、円周方向両端部を、上記連続部３１の内周面で上記雌セレーション部３２を形成していない部分円筒面３３、３３と、滑らかに（角部がない様に）連続させている。又、本例の場合、上記連続部３１の上記凹部２５を形成した部分の肉厚を、前記基部２４の他の部分の肉厚よりも小さくしている。

又、上記凹部２５は、上記連続部３１の内周面のうちで前記両腕部２６、２６側の開口端面から前記スリット２９の奥端部まで、上記連続部３１の全長に亙り形成する事が好ましいが、実際の使用状況やボルトの締め付けによる応力分布、更には、ヨーク２３自体の形状等を考慮して、設計的に定める。例えば、本例の様に、スリット２９の奥端部に拡大部３０を形成している場合、この拡大部３０によりボルト締め付け時の応力が緩和される為、上記凹部２５の長さを、上記連続部３１の軸方向長さよりも短く（例えば、この連続部３１の先端側開口端面から、前記スリット２９の奥端部よりも手前までの長さと）する事もできる。この場合、連続部３１の内周面で凹部２５を形成していない部分には、雌セレーション部３２を形成し、この部分に関しては雌セレーション部３２を、全周に亙って歯が欠落していない、全歯としても良い。又、上記凹部２５の深さに就いても、軸方向に関する長さと同様に、設計的に定める。

又、上述した様なヨーク２３の形成方法は、冷間鍛造であっても熱間鍛造であっても良い。熱間鍛造の場合、鍛造素材の表面が粗く、寸法精度も低くなる為、鍛造後の切削等の機械加工が多くなり、製造コストが高くなる。但し、Ｓ３５Ｃ、Ｓ４５Ｃ等の炭素鋼を調質する事によって、材料強度を高める事ができる。又、形状の自由度が高い為、形状が多少複雑でも加工可能である。一方、冷間鍛造の場合、寸法精度を高くできる為、鍛造後の機械加工を少なくでき、製造コストを低くできる。但し、金型の寿命が短い為、量産設定数によっては金型の費用が高くなり、製造コストが嵩む場合がある。又、成形性を確保する為に、比較的材料強度の低い低炭素鋼を使用するが、加工率によっては、加工硬化により強度が向上する。この為、上記ヨーク２３の形成方法は、量産数やコスト等のバランスを考慮した上で、設計的に定める。何れにしても、上記凹部２５は、鍛造加工時に形成する事が好ましいが、鍛造後に機械加工を施す際に、この機械加工により形成しても良い。

上述の様に構成する本例の場合、連続部３１のうち、円周方向に関してスリット２９とほぼ同じ位相となる部分（例えば±１０度の範囲、或は、このスリット２９の少なくとも一部と凹部２５の少なくとも一部とが軸方向に重畳する範囲）に、凹部２５を形成している為、この部分に作用する応力を緩和できる。即ち、本例の場合、この凹部２５を形成する事によって、上記連続部３１の上記スリット２９とほぼ同じ位相となる部分の剛性を、他の部分よりも低くしている。又、本例の場合、上記両通孔２８の中心軸と、両腕部２６、２６の先端部に形成した両円孔２７、２７の中心軸とが平行である為、基部２４に形成したスリット２９は、上記両通孔２８の間部分で、且つ、上記両腕部２６、２６の間部分に存在する。この為、図３に示す様に、上記両通孔２８同士に挿通したボルト３４にナット（図示省略）を螺合し更に緊締した場合に、上記スリット２９の基端部に生じる応力が、上記凹部２５で吸収される。

具体的には、上記ボルト３４の締め付けにより上記連続部３１に、図３の矢印で示す様に、上記スリット２９の間隔が狭くなる方向に圧縮応力が作用する。本例の場合、この様に圧縮応力が作用しても、上記連続部３１の上記凹部２５を形成した部分が、この凹部２５の曲率半径が小さくなる方向に撓む事により、この応力を吸収する。この結果、図４（Ａ）に示す様に、応力分布がほぼ一定になり（ほぼ平均化され）、ヨーク２３に破損が生じにくくなる。これに対して、凹部２５を形成していない構造の場合、図４（Ｂ）に示す様に、応力分布が局所的に高くなり、この部分から破損が生じ易くなる。

又、本例の場合、前述の図２４に示した様に、同一直線上にない回転軸同士の回転伝達時に、ヨーク２３の両腕部２６、２６同士が互いに軸方向にずれる方向に力が作用した場合に生じる応力も、上記凹部２５を形成した部分により吸収され、緩和される。即ち、上記両腕部２６、２６同士が軸方向にずれる方向に力が作用した場合に、図５（Ａ）に示す様に、凹部２５を形成した部分が（ａ）→（ｂ）に示す様に捩れる様に変形する。即ち、上記両回転軸同士の回転伝達時には、連続部３１の円周方向に関し上記凹部２５を挟んだ両側部分同士が、軸方向に関し互いに逆方向に相対変位する。本例の場合、この凹部２５を形成した部分は、剛性が低く、弾性変形し易い為、この様な相対変位を大きく許容できる。従って、上記凹部２５を形成した部分が、図５（Ａ）（ｂ）に示す様に、この凹部２５の曲率半径が大きくなる方向に弾性変形する事により、上記相対変位により生じる応力が緩和される。

これに対して、凹部２５を形成していない構造の場合、図５（Ｂ）に示す様に、上記両回転軸同士の回転伝達時に、連続部３１の一部が（ａ）→（ｂ）に示す様に変形する。この場合、この連続部３１のうち、この様な変形により応力が作用する部分の剛性は、他の部分と殆ど変わらない為、この応力を吸収しにくい。この為、この応力が一部に集中し、この応力が集中した部分から破損が生じ易くなる。

尚、図６に示す様に、凹部２５を連続部３１の円周方向に関してスリット２９と反対側に形成する事も考えられる。この構造の場合には、凹部２５を形成した部分が、上述の様な応力が最も集中する上記スリット２９と同じ位相となる部分とは、反対側に存在する為、この様な応力を十分に緩和する事ができない。これに対して本例の場合、凹部２５を、連続部３１のうち、最も応力が集中し易い部分に形成している為、この様な応力を十分に緩和できる。

又、本例の場合、上記凹部２５を湾曲面により形成している為、応力の緩和作用をより顕著に得られる。即ち、凹部２５に角部が存在する場合には、この角部に応力が集中する。従って、この凹部２５を形成した部分が上述の様に弾性変形しても、応力の緩和作用を十分に得られない可能性がある。これに対して、本例の様に、上記凹部２５を湾曲面により形成すれば、応力の集中を防止し、上述した応力の緩和作用を十分に得られる。又、本例の場合、上記凹部２５を形成した部分の肉厚を薄くしている為、この凹部２５を形成した部分がより弾性変形し易くなり、上記応力をより吸収し易くできる。

上述の様に、本例の場合には、ボルト３４の締め付け時に作用する応力も、両回転軸同士の回転伝達時に作用する応力の何れも、凹部２５を形成していない構造に比べて緩和できる。この為、自在継手用の上記ヨーク２３、及び、このヨーク２３を組み込んだ、後述する図１４に示す様な自在継手３５の耐久性を向上させられる。

［実施の形態の第２、３例］
図７、８は、本発明の実施の形態の第２、３例を、それぞれ示している。これら第２、３例の場合、凹部２５ａの曲率中心が、連続部３１の内周面で雌セレーション部３２を形成した部分（基礎円）の外径側に存在する。そして、上記凹部２５ａの曲率を大きく（曲率半径を小さく）している。
又、上記図７に示した第２例の場合、雌セレーション部３２と凹部２５ａとの円周方向に関する間部分に部分円筒面３３、３３を形成し、この雌セレーション部３２を欠歯としている。
一方、上記図８に示した第３例の場合、この様な部分円筒面３３、３３を設けずに、雌セレーション部３２を凹部２５ａの端縁部まで形成している。何れの構造の場合も、凹部２５ａの両側縁と、この凹部２５ａの円周方向両側に存在する部分とは、断面円弧状の曲面部により、滑らかに連続させる事が好ましい。
その他の構造及び作用は、上述の第１例と同様である。

［実施の形態の第４、５例］
図９〜１１は、本発明の実施の形態の第４、５例を、それぞれ示している。これら第４、５例の場合、上述の第２、３例の構造と異なり、凹部２５ｂの曲率中心が、連続部３１の内周面で雌セレーション部３２を形成した部分（基礎円）の内径側に存在する。そして、上記凹部２５ｂの曲率を小さくしている。
又、上記図９〜１０に示した第４例の場合、前述の第１例及び上述の第２、３例の構造と同様に、凹部２５ｂを、連続部３１の円周方向に関してスリット２９とほぼ同じ位相となる部分に形成している。
これに対して図１１に示した第５例の場合、凹部２５ｂ、２５ｂを、円周方向に関して、スリット２９とほぼ同じ位相となる部分に加えて、このスリット２９と反対側にも形成している。
その他の構造及び作用は、上述の第１例と同様である。

［実施の形態の第６、７例］
図１２、１３は、本発明の実施の形態の第６、７例を、それぞれ示している。これら第６、７例の場合、基部２４、２４ａの外周面のうち、拡大部３０の周囲部分に肉寄せして、この部分を厚肉化している。この様な第６、７例の場合、この拡大部３０の周辺部を厚肉化している為、ボルト締め付け時等にこの拡大部３０の周辺に作用する応力をより緩和でき、ヨーク２３、２３ａの耐久性をより向上させられる。尚、図１３に示した第７例の構造は、前述の図２２〜２３に示した従来構造と同様の、ボルトを挿通する通孔２８ａの中心軸と、十字軸を枢支する円孔２７、２７の中心軸とが捩れの位置関係にある構造である。
その他の構造及び作用は、図１２に示した第６例に関しては、前述の第１例と同様である。又、図１３に示した第７例に関しては、前述の図２３に示した従来構造と同様である。尚、この様な第７例の構造の場合も、基部２４ａの連続部３１ａの内周面のうち、図１３の上側の腕部２６ａとの連結部付近に、上記第１例と同様の凹部を形成している。

［実施の形態の第８例］
図１４〜１５は、本発明の実施の形態の第８例を示している。本例の場合、ヨーク２３ｂを、金属板を所定の形状に打ち抜き、折り曲げるプレス加工により形成したプレスヨークとしている。そして、基部２４ｂの円周方向に関して連続していない部分に、ブリッジ部材３６を掛け渡している。即ち、本例の場合、上記基部２４ｂは、このブリッジ部材３６を除く部分は円周方向に連続していない。従って、この基部２４ｂのうち、このブリッジ部材３６を設けた部分が、特許請求の範囲に記載した連続部の一部に、このブリッジ部材３６の軸方向両側に存在する、円周方向に関して不連続な部分が、同じくスリットに、それぞれ相当する。又、本例の場合、上記ブリッジ部材３６の円周方向中央部を、径方向外方に湾曲させて、この部分の内周面に凹部２５ｃを形成している。尚、上記ブリッジ部材３６は、両端部を上記基部２４ｂに対し、例えば、この基部２４ｂの所定部分に形成した切り欠きに締り嵌めで嵌合したり、溶接を施す等により結合している。

又、図示の例の場合、上記ブリッジ部材３６の円周方向中央部全体を、基部２４ｂの径方向外方に湾曲させて、上記凹部２５ｃを形成している為、この凹部２５ｃを形成した部分の肉厚（基部２４ｂの径方向寸法）を特に小さくしていない。これは、上記ブリッジ部材３６に圧縮方向や捩れ方向に力が作用した場合に或る程度の弾性変形を許容しつつも、このブリッジ部材３６の強度を確保する為である。このブリッジ部材３６の、上記基部２４ｂの軸方向に関する肉厚を大きくする等、他の方法で強度を確保できるならば、上記凹部２５ｃを形成した部分の、上記基部２４ｂの径方向に関する肉厚を小さくしても良い。

上述の様な本例の場合、ブリッジ部材３６の円周方向中央部に凹部２５ｃを形成している為、このブリッジ部材３６の中央部の剛性がこのブリッジ部材３６の他の部分よりも低くなる。即ち、ボルト締め付け時に圧縮方向の応力が作用した場合には、上記凹部２５ｃの曲率半径が小さくなる方向に撓み、この応力を緩和する。一方、両回転軸同士の回転伝達時に捩れ方向の応力が作用した場合には、上記ブリッジ部材３６のうち、上記凹部２５ｃを形成した部分が、前述の図５に示した場合と同様に、この凹部２５ｃの曲率半径が大きくなる方向に弾性変形し、この応力を緩和する。又、本例の場合、上記ブリッジ部材３６を設けている為、上記ボルト締め付け時に作用する応力の一部がこのブリッジ部材３６により支承される。この為、このボルトに作用する応力を低減できる。
その他の構造及び作用は、前述の第１例と同様である。

本発明は、上述の各実施の形態の構造に限らず、例えば図１６に示す様な、ステアリング装置の中間シャフト３の両端部に溶接固定したヨーク３７ａ、３７ａを含んで構成する各自在継手等、特許請求の範囲に記載した要件を満たす、各種構造の自在継手用ヨーク及び自在継手に適用可能である。例えば、図１６に示した構造の場合、上記ヨーク３７ａ、３７ａと十字軸８を介して接続するヨーク３７ｂ、３７ｂを、上述した各実施の形態で説明した様な構造とする。

又、上述の各実施の形態では、連続部に凹部を形成する事により、剛性を低くしているが、この凹部を形成せずに、連続部の円周方向に関してスリットとほぼ同じ位相となる部分の肉厚を小さくするだけでも、本発明の技術的範囲から外れるものの、この部分の剛性を低くして、上述した様な応力を緩和できる。例えば、この部分の円周方向両側からこの部分の円周方向中央部に向かう程、漸次肉厚を小さくする。

本発明の実施の形態の第１例を示す自在継手用ヨークの斜視図。 同じく、軸方向に関し１対の腕部側から見た図。 １対の通孔にボルトを挿通した状態で、図２と同方向から見た図。 （Ａ）は、連続部の凹部を形成した部分に作用する応力の分布を、（Ｂ）は、連続部に凹部を形成していない場合の応力部分を、それぞれ示す模式図。 （Ａ）は連続部に凹部が存在する場合を、（Ｂ）は連続部に凹部が存在しない場合を、それぞれ示し、それぞれの（ａ）は応力が作用する前の状態を、同じく（ｂ）は応力が作用した状態を、それぞれ示す模式図。 凹部を円周方向に関してスリットと反対側に形成した構造を示す、図２と同様の図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。 同第３例を示す、図２と同様の図。 同第４例を示す、図２と同様の図。 図９のイ部拡大図。 本発明の実施の形態の第５例を示す、図２と同様の図。 同第６例を示す自在継手用ヨークの斜視図。 同第７例を示す自在継手用ヨークの斜視図。 同第８例を示す自在継手用ヨークの斜視図。 同じく、軸方向に関し基部側から見た図。 本発明を適用可能な自在継手を中間シャフトの両端部に組み付けた状態で示す、一部切断側面図。 本発明の対象となる自在継手を備えた自動車用操舵装置の１例を、一部を切断して示す側面図。 自在継手の従来構造の１例を示す側面図。 一部を切断した状態で示す、図１８の下方から見た図。 図１８のロ−ロ切断図。 プレスヨークの１例を示す斜視図。 鍛造加工により形成したヨークの１例を示す斜視図。 スリットの奥端部に拡大部を形成した従来構造の１例を示す平面図。 両腕部に形成した円孔の中心軸と、基部に形成した通孔の中心軸とが平行である構造の３例を示す平面図。 スリットの基端部に拡大部を形成していない場合（Ａ）と、形成した場合（Ｂ）との応力の作用状態を示す模式図。 同一直線上にない回転軸同士の回転伝達時に、ヨークに作用する力を誇張して示す模式図。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ 中間シャフト
４ ステアリングギヤユニット
５ 入力軸
６、６ａ 自在継手
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ ヨーク
８ 十字軸
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ 基部
１０、１０ａ 腕部
１１ａ、１１ｂ フランジ
１２ 通孔
１３ 通孔
１４ ナット
１５ 円孔
１６ 面取り部
１７ 回転軸
１８ ニードル
１９ 軸受カップ
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ スリット
２１ 拡大部
２２ 連続部
２３、２３ａ、２３ｂ ヨーク
２４、２４ａ、２４ｂ 基部
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 凹部
２６、２６ａ 腕部
２７ 円孔
２８、２８ａ 通孔
２９ スリット
３０ 拡大部
３１、３１ａ 連続部
３２ 雌セレーション部
３３ 部分円筒面
３４ ボルト
３５ 自在継手
３６ ブリッジ部材
３７ａ、３７ｂ ヨーク

Claims (5)

1. 回転軸の端部に結合可能な基部と、
   この基部の軸方向先端部で径方向反対側となる２個所位置からこの基部の軸方向に延出し且つ互いの内側面同士を対向させた状態で設けられた、それぞれの先端部に十字軸の端部を枢支する為の１対の板状の腕部と、
   上記基部の円周方向１個所に設けられ、この基部の軸方向基端部を円周方向に関し不連続とするスリットと、
   この基部の先端部でこのスリットから軸方向に外れた部分に設けられた、円周方向に関し連続した連続部と、
   上記基部の基端寄り部分のうち、この基部の中心軸から外れた位置で、且つ、円周方向に関し上記スリットを挟んで互いに整合する位置に形成した、１対の通孔又は１組の通孔及びねじ孔とを備え、
   上記基部内に上記回転軸を挿入した状態で、これら両通孔を挿通したボルトの先端部にナットを螺合し更に締め付ける事により、又は、上記通孔を挿通したボルトの先端部を上記ねじ孔に螺合し更に締め付ける事により、上記基部に上記回転軸を固定する自在継手用ヨークに於いて、
   上記スリットの奥端部に拡大部が設けられており、
   上記基部のうちで上記スリットから軸方向に外れた部分に設けられた上記連続部の内周面のうち、円周方向に関してこのスリットとほぼ同じ位相となる部分に、外径側に凹んだ溝状の凹部を軸方向に形成して成る、上記連続部の他の部分よりも剛性が低い低剛性部分を設けた事を特徴とする自在継手用ヨーク。
2. 凹部が外径側に向かって湾曲した湾曲面により形成されている、請求項１に記載した自在継手用ヨーク。
3. 連続部の凹部を形成した部分の肉厚が、この連続部の他の部分の肉厚よりも小さい、請求項１又は請求項２に記載した自在継手用ヨーク。
4. １対の腕部の先端部に形成された十字軸を枢支する為の１対の円孔の中心軸と、基部の基端寄り部分に形成されたボルトを挿通する１対の通孔又は１組の通孔及びねじ孔の中心軸とが平行である、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した自在継手用ヨーク。
5. １対の自在継手用ヨークと、十字軸とを備え、
   このうちの両自在継手用ヨークはそれぞれ、回転軸の端部に結合可能な基部と、この基部の軸方向先端部で径方向反対側となる２個所位置から上記基部の軸方向に延出し且つ互いの内側面同士を対向させた状態で設けられた、それぞれの先端部に十字軸の端部を枢支する為の１対の板状の腕部とを備えたものであり、
   上記十字軸は、この十字軸を構成する、十字に交わる状態で設けられた２本の軸部のうちの一方の軸部の両端部を、上記両自在継手用ヨークのうちの一方の自在継手用ヨークを構成する１対の腕部の先端部に、同じく他方の軸部の両端部を、他方の自在継手用ヨークを構成する１対の腕部の先端部に、それぞれ枢支されている
   自在継手に於いて、
   上記両自在継手用ヨークのうちの少なくとも一方が、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した自在継手用ヨークである事を特徴とする自在継手。

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