JP6464560B2 - 自在継手および該自在継手を備えたステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリング装置等に用いられる自在継手、および該自在継手を備えたステアリング装置に関する。

従来、ステアリングシャフト等の軸部材との嵌合部がセレーション加工され、ボルトの締め付け力によって該軸部材と締結される自在継手において、ヨークの軸部材嵌合孔の内周面に雌セレーション形成領域と雌セレーション非形成領域すなわち欠歯部とが設けられたものが開示されている。

例えば、特許文献１には、ヨークの軸部材嵌合孔の中心軸線を中心とする、雌セレーション非形成領域に対応する中心角度θが、１００°〜１４０°の範囲内の所定値に設定された自在継手が記載されている。
また、特許文献２には、軸部材嵌合孔の内周面に形成されたセレーションの、スリット方向と直交する直径方向において対向する部分に、欠歯部が形成された自在継手が記載されている。
また、特許文献３には、軸部材嵌合孔の内周面に雌セレーションが形成されない欠歯部を設け、該欠歯部をスリット形成時に生じるバリを収容するためのスペースとしている自在継手のヨークが記載されている。

特開２０１２−１９３７９８号公報 実開昭５２−１６９６４１号公報 特開２００３−２００２３８号公報

電動式パワーステアリング装置においては、操舵によってステアリングシャフトが左もしくは右方向に回転すると、トルクセンサがステアリングシャフトに加わる操舵トルクを検知し、検知した操舵トルクに応じて電動モータから発生された補助操舵トルクが減速機構を介して操舵補助機構の出力軸に伝達される。ステアリングホイールの切り戻し、あるいは切り出しの際には過大なトルクがステアリングシャフトに加わり、この過大なトルクは、操舵補助機構の出力軸を介して、自在継手の軸部材嵌合部すなわちセレーション歯に繰り返し入力される。特に、コラムアシスト型の電動式パワーステアリング装置においては、自在継手に入力されるトルクが大きい。したがって、自在継手のヨークには、高い耐磨耗性が要求される。

図９は、コラムアシスト型電動パワーステアリング装置に用いられている従来の自在継手のヨークの例であり、該ヨークの軸方向から見た状態の断面図である。図９に示すヨーク３２０は、自在継手を構成する一対のヨークのうち、操舵補助機構の出力軸が嵌合される側のヨークである。図９に示すように、軸部材嵌合孔３３６の内周面には、雌セレーション３３８と、雌セレーション３３８が形成されていない欠歯部３５４とが設けられている。欠歯部３５４は、軸部材嵌合孔３３６の軸方向から見て、スリット３４２を中心として、雌セレーション３３８の歯底円を締め付け用ボルトのボルト挿通孔３４４が横切る範囲の該歯底円の円弧に対応する内周面に設けられている。

コラムアシスト型電動パワーステアリング装置においては、上述したように自在継手に入力されるトルクが大きいので、自在継手のヨークは板材からのプレス成形品ではなく、冷間鍛造成形されたものを用いている。冷間鍛造成形の素材としては、炭素鋼鋳鋼材（ＳＣ材）等が用いられる。炭素鋼鋳鋼材は、プレス成形される板材に用いられる冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ、ＳＰＨＣ）等よりも伸びが低い。締め付け状態においては、プレス成形のものでは雌セレーション全体の歯が出力軸の雄セレーションと接触するが、冷間鍛造成形のものでは、伸びが少ないことから、主に図９の○部に示す範囲のセレーション歯に応力が集中し、この範囲での噛み合いが強くなる傾向がある。その結果、当該部分のセレーション歯にフレッティング磨耗等の異常磨耗が生じてしまう。

そこで、当該範囲に雌セレーションを設けずに欠歯部とすることにより、雌セレーション歯の異常磨耗を防止することができるが、上記各特許文献のように、軸部材嵌合孔３３６の軸方向全長に亘って欠歯部を設けると、ヨーク３２０全体として、軸部材の雄セレーションと噛み合う歯数が少なくなってしまう。その結果、トルク伝達時に雌セレーション歯１枚当たりに発生する接線力は、欠歯部を設けていない場合と比べて大きくなり、軸部材と噛み合っている雌セレーション歯の磨耗が早まる虞がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、長期に亘って雌セレーション歯の磨耗を抑制することができる自在継手、および該自在継手を備えたステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る自在継手は、十字軸と、前記十字軸を介して連結される一対のヨークとからなり、前記一対のヨークは、内周面が軸部材と嵌合する嵌合孔を形成する筒状の連結部をそれぞれ備え、前記一対のヨークの少なくとも一方の前記連結部は、外周面から前記内周面まで径方向に貫通し軸方向に延在するスリットを形成する一対の対向部と、前記軸方向と直交する方向に前記スリットと交差して設けられたねじ孔とを有し、前記ねじ孔に螺合されたねじ部材によって前記一対の対向部が近づく方向に締め付けられることにより前記軸部材と連結され、前記内周面の一部の範囲に前記軸部材と嵌合する雌セレーションが設けられるとともに、前記内周面の残りの範囲に前記雌セレーションが形成されていない欠歯領域が設けられた自在継手において、前記欠歯領域は、前記スリットを中心として周方向の一方側および他方側に設けられた所定周方向範囲の一対の欠歯部からなり、前記一対の欠歯部は、それぞれ、前記軸方向に関して、前記内周面の、前記軸部材が前記嵌合孔に挿入される側の端部から、前記ねじ孔の中心軸線の位置まで延在し、前記軸方向に関して、前記ねじ孔の中心軸線よりも、前記軸部材が前記嵌合孔に挿入される側とは反対側の前記内周面の部分は、前記雌セレーションが全周に亘って設けられていることを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様は、前記一対の欠歯部のそれぞれの周方向範囲は、前記内周面の全周に前記雌セレーションを形成したと仮定した場合に、前記嵌合孔の中心軸線よりも前記スリット側となる前記内周面の部分に形成された雌セレーションの部分のうち、前記スリットに対応する部分から、一方の歯面が前記ねじ孔の中心軸線に対して直角または最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯までの範囲であることを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様は、前記一対の欠歯部のそれぞれの周方向範囲は、前記内周面の全周に前記雌セレーションを形成したと仮定した場合に、前記嵌合孔の中心軸線よりも前記スリット側となる前記内周面の部分に形成された雌セレーションの部分の、前記スリットに対応する部分から、一方の歯面が前記ねじ孔の中心軸線に対して直角または最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯までの部分のうち、該雌セレーション歯側の略半分の部分であることを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様は、前記一対の欠歯部のそれぞれと前記スリットとの間には、複数の雌セレーション歯が設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係るステアリング装置は、上記自在継手を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、長期に亘って雌セレーション歯の磨耗を抑制することができる自在継手、および該自在継手を備えたステアリング装置を提供することができる。

第１実施形態に係る自在継手を備えたステアリング装置の全体構成を示す斜視図である。 第１実施形態に係るアッパー側自在継手の側面図である。 第１実施形態に係る自在継手のアッパー側ヨークの６面図である。 図３（ａ）の拡大図である。 図３（ｃ）のＡ−Ａ矢視拡大図である。 図４のＢ−Ｂ矢視拡大断面図である。 第２実施形態に係るアッパー側ヨークの拡大図であり、軸方向から見た状態を示している。 第２実施形態に係るアッパー側ヨークの拡大断面図であり、側面方向から見た状態を示している。 従来の自在継手のヨークの拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書中においては、ステアリング装置および自在継手に係る方向は、特に明記しない限り車体に取り付けられた状態における当該車体の前後、左右方向と同様とする。また、アッパー側と後方側とは同じ方向をいい、ロアー側と前方側とは同じ方向をいう。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るアッパー側自在継手を備えたステアリング装置の全体構成を示す斜視図である。本実施形態に係るステアリング装置は、コラムアシスト型電動パワーステアリング装置である。

図１に示すように、ステアリング装置１００は、後方側端部にステアリングホイール１が装着されたステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２が内径側に回転自在に支持された筒状のステアリングコラム３と、ステアリングシャフト２の前方側端部に連結された操舵補助機構４とを備えている。

操舵補助機構４は、図示しないトルクセンサと、トルクセンサが検知した操舵トルクに応じて補助操舵トルクを発生する電動モータ５と、電動モータ５と連結されハウジング６Ａに収容された減速機構６とを備え、電動モータ５で発生された補助操舵トルクを、減速機構６を介して操舵補助機構４の出力軸７に付与している。

ステアリングシャフト２は、アッパーシャフトであるアウタシャフト８とロアーシャフトであるインナシャフト９とを有し、アウタシャフト８とインナシャフト９とは、衝突時に全長を縮めることができる構造となっている。また、ステアリングコラム３は、アッパーコラムであるアウタコラム１０とロアーコラムであるインナコラム１１とをテレスコープ状に組み合わせてなり、軸方向の衝撃が加わった場合に、衝撃エネルギーを吸収しつつ全長が縮まるコラプシブル構造となっている。

ステアリングコラム３のアウタコラム１０は、アッパー車体側ブラケット１２Ｕによって車体側部材１３にチルト位置およびテレスコピック位置調整可能に支持されている。また、減速機構６のハウジング６Ａは、車体側部材１３に取り付けられたロアー車体側ブラケット１２Ｌに回転自在に設けられたピボット軸１４ｐを中心として上下方向に回動可能に支持されている。

操舵補助機構４の出力軸７には、アッパー側自在継手１５を介して中間シャフト１６の後方端が連結されている。中間シャフト１６の前方端は、ロアー側自在継手１７を介してラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構１８のピニオン軸１９に連結されている。アッパー側自在継手１５は、アッパー側のヨーク２０とロアー側のヨーク２２と、これら一対のヨーク２０、２２を連結する十字軸２４とから構成されている。

ピニオン軸１９は、上端部にロアー側自在継手１７のロアー側のヨーク２６が連結されている。ギヤハウジング１８Ａ内にはラック軸（図示省略）が車幅方向に移動可能に支持され、ピニオン軸１９のピニオン（図示省略）がラック軸のラック歯（図示省略）と噛合している。ラック軸の両端部は、それぞれタイロッド２８、２８を介して図示しない転舵輪に連結されている。

ステアリング装置１００はこのような構成なので、運転者がステアリングホイール１を回転操作すると、図示しないトルクセンサがステアリングシャフト２に加わる操舵トルクを検知し、検知した操舵トルクに応じて電動モータ５から発生された補助操舵トルクが減速機構６を介して出力軸７に伝達され、さらに中間シャフト１６を介してピニオン軸１９に伝達される。ピニオン軸１９が回転すると、ピニオン軸１９と噛合したラック軸（図示省略）が軸方向すなわち車幅方向に駆動され、タイロッド２８、２８に連結された左右の転舵輪が転舵される。

図２は、本発明の第１実施形態に係るアッパー側自在継手１５の側面図である。
図３は、本発明の第１実施形態に係るアッパー側自在継手１５のアッパー側ヨーク２０の６面図である。図３において、（ａ）はアッパー側ヨーク２０をアッパー側端面すなわちステアリングシャフト２側の端面側から見た状態を示し、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図であり、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ矢視図であり、（ｄ）は（ａ）のｄ−ｄ矢視図であり、（ｅ）は（ａ）のｅ−ｅ矢視図であり、（ｆ）は（ｃ）のｆ−ｆ矢視図である。

図２に示すように、本実施形態に係るアッパー側自在継手１５は、アッパー側ヨーク２０と、ロアー側ヨーク２２と、これら一対のヨーク２０、２２を連結する十字軸２４とから構成されている。アッパー側ヨーク２０およびロアー側ヨーク２２には、それぞれ操舵補助機構４の出力軸７および中間シャフト１６が連結されている（図１参照）。

図３の各図に示すように、アッパー側ヨーク２０（以後、単に「ヨーク２０」と記載する。）は、操舵補助機構４の出力軸７の下端が外嵌され締め付けられる筒状の連結部３０と、連結部３０のロアー側端部から連結部３０の軸方向外方に延在し十字軸２４を介してロアー側ヨーク２２と連結される一対のアーム部３２、３２とを備えている。一対のアーム部３２、３２は、対向して配置された一対の板状部材であり、各アーム部３２には十字軸２４が支持される貫通孔３４が形成されている。

ヨーク２０の連結部３０の内周面は円筒状に形成され、その内径側は出力軸７の下端が挿入され嵌合される嵌合孔３６となっている。つまり、連結部３０の内周面は嵌合孔３６の周壁として嵌合孔３６を形成している。出力軸７は、連結部３０のアッパー側端面から嵌合孔３６に挿入されている。連結部３０の内周面すなわち嵌合孔３６の周壁には、雌セレーション３８が設けられている。また、出力軸７の外周面には、雌セレーション３８に噛み合う雄セレーション（図示省略）が形成されている。なお、以後の説明においては、連結部３０の方向について、アッパー側を「軸部材挿入側」といい、ロアー側を「アーム側」という。

連結部３０の外周側の部分には、径方向に厚みを有し軸方向に延在して対向する一対の肉厚部４０、４０が設けられている。肉厚部４０、４０間に形成されるスリット４２は、連結部３０の外周面から嵌合孔３６まで径方向に貫通し、連結部３０の軸部材挿入側端部からアーム側端部近傍まで、軸方向に延在している。

図４は、図３（ａ）の拡大図である。
図５は、図３（ｃ）のＡ−Ａ矢視拡大断面図である。

図３（ｃ）、（ｄ）、および図５に示すように、肉厚部４０、４０の軸部材挿入側端部近傍には、スリット４２を横切る方向、すなわちスリット４２が連結部３０を貫通する径方向と直交し、且つ連結部３０の軸方向と直交する方向に肉厚部４０、４０を貫通してボルト挿通孔４４がスリット４２に交差して形成されている。ボルト挿通孔４４には、締め付け用のボルト（図示省略）が挿通される。ボルト挿通孔４４は、嵌合孔３６のスリット４２側の一部に開いている。すなわち、ボルト挿通孔４４と嵌合孔３６とは、互いに一部分が交差している。詳細には、ボルト挿通孔４４は、図５に示すように、連結部３０の軸方向から見て、ボルト挿通孔４４の母線のうち、嵌合孔３６の中心軸線Ｃ側の母線が、連結部３０の内周面を交差して横切っている。

また、ボルト挿通孔４４は、図５に示すように、スリット４２を挟んで、一方の肉厚部４０の内周面に形成された雌ねじ部４６（紙面に向かって右側）と、他方の肉厚部４０の円筒状内周面となっている通し孔部４８（紙面に向かって左側）とから構成されている。締め付け用のボルトは、通し孔部４８側からボルト挿通孔４４に挿入される。通し孔部４８側の肉厚部４０および連結部３０の側面には、ボルトの頭部が当接する座ぐり５０が設けられている。ボルト挿通孔４４に挿入されたボルトを締め付けることにより、一対の肉厚部４０、４０が互いに近づく方向に連結部３０が締め付けられ、嵌合孔３６に挿入された出力軸７（図１参照）の雄セレーションと嵌合孔３６の雌セレーション３８とが噛み合い、これにより、出力軸７と連結部３０とが連結される。

図４、５に示すように、連結部３０の内周面すなわち嵌合孔３６の雌セレーション３８は、断面形状が略三角形状で軸方向に延在する多数の突条が周方向に連続して構成されている。これら突条は、多数の雌セレーション歯５２を構成している。

本実施形態においては、図４、５に示すように、連結部３０の内周面には、軸方向から見て、雌セレーション３８が形成されていない欠歯領域５４が、周方向の所定領域に亘って設けられている。欠歯領域５４は、雌セレーション３８の歯底円に適合する曲率を有する円筒内周面上にある。欠歯領域５４は、軸方向から見て、スリット４２を中心として、連結部３０の内周面の周方向一方側および他方側に設けられた一対の欠歯部５６、５６から成っている。

一対の欠歯部５６、５６は、スリット４２からそれぞれ同じ周方向範囲に亘って設けられている。すなわち、欠歯領域５４は、連結部３０を軸方向から見て、スリット４２の中心線、すなわち嵌合孔３６の中心軸線Ｃを通りスリット４２を径方向に貫通して延在する直線Ｔと、雌セレーション３８の歯底円との交点のうちスリット側の交点Ｐから、該歯底円の周方向両側の同一範囲の円弧に対応する内周面に設けられている。つまり、欠歯領域５４は、スリット４２を中心に、連結部３０の内周面の、ボルト挿通孔４４の通し孔部４８側および雌ねじ部４６側に、それぞれ同一の周方向範囲で設けられた欠歯部５６、５６から成っている。次に一対の欠歯部５６、５６の構成について説明するが、欠歯部５６、５６の構成はそれぞれ同様であるので、以下では通し孔部４８側の欠歯部５６の構成について説明し、雌ねじ部４６側の欠歯部５６の構成の説明は省略する。

ボルト挿通孔４４の通し孔部４８側の欠歯部５６の周方向範囲とは、詳細には次の通りである。まず、連結部３０の内周面の全周に亘って雌セレーション３８を形成した場合を仮定する。この場合に、嵌合孔３６の中心軸線Ｃよりもスリット４２側且つ前記直線Ｔよりも通し孔部４８側に対応する内周面の部分に形成された多数の雌セレーション歯５２のうち、連結部３０の軸方向から見て一方の歯面がボルト挿通孔４４の中心軸線Ｄ、すなわちボルトの軸力が作用する方向に対して直角あるいは最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯５２ａが考えられる。

本実施形態においては、雌セレーション３８の歯底円において、前記交点Ｐから当該雌セレーション歯５２ａを含む部分までの円弧に対応する内周面の範囲を欠歯部５６としている。言い換えると、雌セレーション３８のうち、スリット４２に対応する部分から、雌セレーション歯５２ａまでの部分を欠歯部５６としている。なお、ボルトの軸力は、連結部３０の軸方向と直交する方向に作用する。

連結部３０の内周面の全周に亘って雌セレーション３８を形成したと仮定した場合に、ボルトを締め付けて連結部３０と出力軸７とを連結させた状態においては、前記中央軸線Ｃよりもスリット４２側の雌セレーション歯５２に大きな応力がかかる。特に前記雌セレーション歯５２ａに最も大きな応力がかかる。また、コラムアシスト型電動パワーステアリング装置においては、さらに大きな応力がかかる。そこで、本実施形態においては、雌セレーション３８のうち、スリット４２に対応する部分から、雌セレーション歯５２ａまでの部分を欠歯部５６としている。

また、本実施形態においては、雌セレーション歯５２ａは、連結部３０の軸方向から見て、嵌合孔３６の中心軸線Ｃを中心とする雌セレーション３８の歯底円において、前記直線Ｔから５０°〜７０°の中心角度に対応する円弧内の所定の角度位置に位置している。すなわち、欠歯部５６は、連結部３０の軸方向から見て、嵌合孔３６の中心軸線Ｃを中心とする雌セレーション３８の歯底円において、前記直線Ｔから５０°〜７０°の中心角度に対応する円弧範囲に亘って設けられている。したがって、欠歯領域５４は、連結部３０の軸方向から見て、中心軸線Ｃを中心とする雌セレーション３８の歯底円において、前記直線Ｔを中心とする１００°〜１４０°の中心角度θに対応する円弧範囲に亘って設けられている。雌セレーション３８における雌セレーション歯５２ａの位置は、雌セレーション３８の径、雌セレーション歯５２の数、あるいは雌セレーション歯５２の形状等によって異なってくるが、雌セレーション歯５２ａが、嵌合孔３６の中心軸線Ｃを中心として、前記直線Ｔから５０°〜７０°の範囲内に位置するように雌セレーション３８が形成されている。

図６は、図４のＢ−Ｂ矢視拡大断面図である。
本実施形態においては、図６に示すように、通し孔部４８側の欠歯部５６は、連結部３０の軸方向全長に亘っては設けられていない。すなわち、欠歯部５６は、連結部３０の軸方向において、連結部３０の軸部材挿入側端部から、ボルト挿通孔４４の軸線Ｄに対応する位置まで延在して設けられている。連結部３０の内周面のうち、軸方向において欠歯部５６よりもアーム側で、欠歯部５６の周方向範囲に対応する部分には、複数の雌セレーション歯５２ｂが連結部３０のアーム側端部まで軸方向に延在して形成されている。雌セレーション歯５２ｂは、断面形状は他の雌セレーション歯５２と同一であるが、軸方向長さは他の雌セレーション歯５２よりも短い。雌セレーション歯５２ｂは、他の多数の雌セレーション歯５２と周方向に適合して連続して設けられている。したがって、連結部３０の軸方向においてボルト挿通孔４４の中心軸線Ｄよりもアーム側の内周面には、全周に亘って雌セレーション３８が設けられている。

このような構成なので、雌セレーション３８は、雌セレーション歯５２が連結部３０の内周面の周方向の一部の範囲に設けられている雌セレーション部分３８ａと、雌セレーション歯５２および雌セレーション歯５２ｂが該内周面の全周に亘って設けられている雌セレーション部分３８ｂとが、軸方向に連続して構成されている。雌セレーション部分３８ａは、連結部３０の内周面のうち、軸部材挿入側端部からボルト挿通孔４４の中心軸線Ｄに対応する位置まで延在し、雌セレーション部分３８ｂは、中心軸線Ｄからアーム側端部まで延在している。

上述したように、連結部３０の内周面の全周に亘って雌セレーション３８を形成したと仮定した場合に、ボルトを締め付けて連結部３０と出力軸７とを連結させた状態においては、前記中央軸線Ｃよりもスリット４２側の雌セレーション歯５２に大きな応力がかかり、特に前記雌セレーション歯５２ａに最も大きな応力がかかる。ここで、応力がかかるこれらの雌セレーション歯５２および雌セレーション歯５２ａの軸方向に着目すると、連結部３０の軸部材挿入側端部からボルト挿通孔４４の中央軸線Ｄまでの範囲に強い応力がかかる。

一方、これらの雌セレーション歯５２および雌セレーション歯５２ａの、中央軸線Ｄよりもアーム側の部分は、中央軸線Ｄからアーム側端部へ離れるほど、応力は小さくなる傾向となる。そこで、本実施形態においては、欠歯部５６の軸方向範囲を、連結部の軸部材挿入側端部からボルト挿通孔４４の中央軸線Ｄまでの範囲とし、連結部３０の内周面のうち、軸方向において欠歯部５６よりもアーム側で、欠歯部５６の周方向範囲に対応する部分には、雌セレーション歯５２ｂを設けている。これにより、連結部３０の内周面のうち、ボルト挿通孔４４の中央軸線Ｄよりもアーム側の部分は、雌セレーション３８が全周に亘って設けられることとなる。

このように、本実施形態に係るアッパー側自在継手１５のヨーク２０は、内周面に所定周方向範囲の一対の欠歯部５６、５６を設けることにより、ボルトを締め付けて連結部３０と出力軸７とを連結させた状態において、応力が集中するスリット４２近傍における雌セレーション歯のフレッティング磨耗等の異常磨耗を防止することができる。

また、本実施形態は、一対の欠歯部５６、５６の軸方向範囲を、連結部３０の軸方向の全長に亘る範囲とはせず、特に大きな応力がかかる範囲、すなわち軸部材挿入端からボルト挿通孔４４の中央軸線Ｄに対応する部分までとし、連結部３０の内周面の残りの軸方向範囲には雌セレーション歯５２ｂを設けることにより、連結部３０全体として出力軸７の雄セレーションと噛み合う雌セレーション３８の歯数をより多く確保することができる。その結果、雌セレーション３８の軸部材保持力を損なうことなく、効率よく応力を分散できる。さらに、一対の欠歯部５６、５６を設けることによる、トルク伝達時における雌セレーション歯５２一つ当たりに発生する接線力の増大を抑制することができ、出力軸７の雄セレーションと噛み合っている雌セレーション歯５２の磨耗を長期に亘って抑制することができる。

また、本実施形態においては、一対の欠歯部５６、５６の軸方向範囲を軸部材挿入端からボルト挿通孔４４の中央軸線Ｄに対応する部分までの範囲とすることにより、座ぐり５０（図５参照）と連結部３０の内周面との間の肉厚を確保することができる。したがって、ボルトの締め付けにより座ぐり５０の底面に発生する過大な引張力に対する座ぐり５０部分の強度を確保することができる。

また、一対の欠歯部５６、５６を設けることにより、ヨーク２０を形成するためのブランク（図示省略）にスリット４２を形成する際に生じるバリを取り除く作業を軽減することができる。
ヨーク２０を形成するための筒状部とヨーク部とを一体に備えたブランクであって、筒状部に雌セレーション３８と一対の欠歯部５６、５６とが形成されたブランクにおいて、筒状部にスリット４２を形成するためには、筒状部の外周側から内周側に向けて切削加工を施すこととなる。このような切削加工を行うと、切削工具が筒状部の内周側すなわち雌セレーション３８側に突き出るときにバリが生じる。

このようにして生じたバリは、出力軸７の雄セレーションをヨーク２０あるいはブランクの雌セレーション３８に嵌合させる際に邪魔となる。本実施形態においては、スリット４２に連接する一対の欠歯部５６、５６を設けることにより、欠歯部５６、５６の軸方向範囲においては、切削加工で生じたバリが雄セレーションと雌セレーション３８との嵌合部にかからないようにしている。すなわち、一対の欠歯部５６、５６は、このようなバリを収容する空間となっている。これにより、出力軸７を雌セレーション３８に嵌合させる際のバリ除去作業を軽減することができる。その結果、製造コストを低減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と異なる構成を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については重複する説明は省略する。また、第１実施形態と同一の部材については同一の符号を用いて説明する。第２実施形態に係るアッパー側自在継手は、連結部の構成を第１実施形態と異なる構成とした形態である。

図７は、第２実施形態に係るアッパー側ヨーク２２０（以下、単に「ヨーク２２０」と記載する。）の拡大図であり、軸方向から見た状態を示している。
第２実施形態に係るヨーク２２０の連結部３０の内周面には、軸方向から見て、雌セレーション３８が形成されていない欠歯領域２５４が、周方向の所定領域に亘って設けられている。欠歯領域２５４は、スリット４２を中心に、該内周面の周方向の一方側の部分および他方側の部分に設けられた一対の欠歯部２５６、２５６から成っている。本実施形態においては、欠歯領域２５４を構成する一対の欠歯部２５６、２５６の形態が第１実施形態と異なっている。なお、一対の欠歯部２５６、２５６の構成はそれぞれ同様であるので、以下では、ボルト挿通孔４４の通し孔部４８（図５参照）側の欠歯部２５６の構成について説明し、雌ねじ部４６（図５参照）側の欠歯部２５６の構成の説明は省略する。

本実施形態において、欠歯部２５６の周方向範囲は、次の通りである。まず、第１実施形態と同様に、連結部３０の内周面の全周に亘って雌セレーション３８を形成した場合を仮定する。この場合に、嵌合孔３６の中心軸線Ｃよりもスリット４２側且つ前記直線Ｔよりも通し孔部４８側に対応する内周面の部分に形成された多数の雌セレーション歯５２のうち、連結部３０の軸方向から見て一方の歯面がボルト挿通孔４４の中心軸線Ｄ、すなわちボルトの軸力が作用する方向に対して直角あるいは最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯５２ａ（図５参照）が考えられる。

本実施形態においては、雌セレーション３８の歯底円において、前記交点Ｐから当該雌セレーション歯５２ａを含む部分までの円弧のうち、雌セレーション歯５２ａ側の略半分の円弧に対応する内周面の範囲を欠歯部２５６としている。そして、前記交点Ｐから雌セレーション歯５２ａを含む部分までの円弧のうち、残りのスリット４２側の略半分の円弧に対応する内周面には、複数の雌セレーション歯５２が形成されている。言い換えると、雌セレーション３８の、スリット４２に対応する部分から雌セレーション歯５２ａまでの部分のうち、雌セレーション歯５２ａ側の略半分の部分を欠歯部２５６としている。このような構成なので、一対の欠歯部２５６、２５６の間には、雌セレーション３８の部分が設けられている。詳細には、各欠歯部２５６とスリット４２との間には、複数の雌セレーション歯が設けられている。

連結部３０の内周面の全周に亘って雌セレーション３８を形成したと仮定した場合に、ボルトを締め付けて連結部３０と出力軸７とを連結させた状態においては、第１実施形態で述べたように、前記雌セレーション歯５２ａに最も大きな応力がかかる。本実施形態においては、欠歯部２５６の周方向範囲を該雌セレーション歯５２ａの近傍のみとし、連結部３０の内周面のうち、スリット４２の周方向に隣接する部分には、複数の雌セレーション歯５２を設けている。

また、本実施形態においても、雌セレーション歯５２ａは、連結部３０の軸方向から見て、嵌合孔３６の中心軸線Ｃを中心とする雌セレーション３８の歯底円において、前記直線Ｔから５０°〜７０°の中心角度に対応する円弧内の所定の角度位置に位置している。本実施形態においては、欠歯部２５６の範囲は、連結部３０の軸方向から見て、嵌合孔３６の中心軸線Ｃを中心とする雌セレーション３８の歯底円において、前記直線Ｔから５０°〜７０°の中心角度に対応する円弧範囲のうち、雌セレーション歯５２ａ側の２５°〜３５°の中心角度ψに対応する円弧範囲に亘って設けられている。したがって、欠歯領域２５４は、連結部３０の軸方向から見て、中心軸線Ｃを中心とする雌セレーション３８の歯底円において、前記直線Ｔを中心とする１００°〜１４０°の中心角度θに対応する円弧範囲のうち、該円弧範囲の両端側の、それぞれ２５°〜３５°の中心角度ψに対応する円弧範囲に亘って設けられている。

図８は、第２実施形態に係るアッパー側ヨーク２２０の拡大断面図であり、側面方向から見た状態を示している。
通し孔部４８側の欠歯部２５６は、第１実施形態と同様に、軸方向において、連結部３０の軸部材挿入側端部からボルト挿通孔４４の軸線Ｄに対応する位置まで延在して設けられている。連結部３０の内周面のうち、軸方向において欠歯部２５６よりもアーム側で、欠歯部２５６の周方向範囲に対応する部分には、第１実施形態と同様に、複数の雌セレーション歯５２ｂが連結部３０のアーム側端部まで軸方向に延在して形成されている。雌セレーション歯５２ｂの構成は、第１実施形態と同様である。

このような構成なので、雌セレーション３８は、第１実施形態と同様に、連結部３０の内周面の周方向の一部の範囲に設けられている雌セレーション部分３８ａと、該内周面の全周に亘って設けられている雌セレーション部分３８ｂとが、軸方向に連続して構成されている。雌セレーション部分３８ａは、連結部３０の内周面のうち、軸部材挿入側端部からボルト挿通孔４４の中心軸線Ｄに対応する位置まで延在し、雌セレーション部分３８ｂは、中心軸線Ｄからアーム側端部まで延在している。

このように、本実施形態においても、ヨーク２２０は、第１実施形態と同様に、内周面に所定周方向範囲の一対の欠歯部２５６、２５６を設けることにより、ボルトを締め付けて連結部３０と出力軸７とを連結させた状態において、応力が集中するスリット４２側の前記雌セレーション歯５２ａに対応する部分近傍で雌セレーション歯のフレッティング磨耗等の異常磨耗を防止することができる。

また、一対の欠歯部２５６、２５６の軸方向範囲を、連結部３０の軸方向の全長に亘る範囲とはせず、特に大きな応力がかかる範囲、すなわち軸部材挿入端からボルト挿通孔４４の中央軸線Ｄに対応する部分までとし、連結部３０の内周面の残りの軸方向範囲には雌セレーション歯５２ｂを設けることにより、連結部３０全体として出力軸７の雄セレーションと噛み合う雌セレーション３８の歯数をより多く確保することができる。さらに、連結部３０の内周面のうち、スリット４２の周方向に隣接する部分には、複数の雌セレーション歯５２が設けられているので、出力軸７の雄セレーションと噛み合う雌セレーション３８の歯数をさらに多く確保することができる。その結果、第１実施形態と同様に、雌セレーション３８の軸部材保持力を損なうことなく、効率よく応力を分散できる。さらに、一対の欠歯部２５６、２５６を設けることによる、トルク伝達時における雌セレーション歯５２一つ当たりに発生する接線力の増大を抑制することができ、出力軸７の雄セレーションと噛み合っている雌セレーション歯５２の磨耗を長期に亘って抑制することができる。

また、第１実施形態と同様に、座ぐり５０と連結部３０の内周面との間の肉厚を確保することができるので、ボルトの締め付けにより座ぐり５０の底面に発生する過大な引張力に対する座ぐり５０部分の強度を確保することができる。

なお、上記各実施形態では、本発明をステアリング装置１００のアッパー側自在継手に適用したが、本発明は、ロアー側自在継手に適用することもできる。また、上記各実施形態では、欠歯部をアッパー側ヨークに設けているが、アッパー側ヨークおよびロアー側ヨークの両方に上記各実施形態と同様の欠歯部を設けても良い。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ ステアリングコラム
４ 操舵補助機構
５ 電動モータ
６ 減速機構
６Ａ ハウジング
７ 出力軸
８ アウタシャフト
９ インナシャフト
１０ アウタコラム
１１ インナコラム
１２Ｕ アッパーブラケット
１２Ｌ ロアーブラケット
１３ 車体側部材
１４Ｐ ピボット軸
１５ アッパー側自在継手
１６ 中間シャフト
１７ ロアー側自在継手
１８ ステアリングギヤ機構
１８Ａ ギヤハウジング
１９ ピニオン軸
２０ アッパー側ヨーク
２２ ロアー側ヨーク
２４ 十字軸
２８ タイロッド
３０ 連結部
３２ アーム部
３４ 貫通孔
３６ 嵌合孔
３８ 雌セレーション
４０ 肉厚部
４２ スリット
４４ ボルト挿通孔
４６ 雌ねじ部
４８ 通し孔部
５０ 座ぐり
５２ 雌セレーション歯
５４ 欠歯領域
５６ 欠歯部
１００ ステアリング装置

Claims (5)

1. 十字軸と、
   前記十字軸を介して連結される一対のヨークとからなり、
   前記一対のヨークは、内周面が軸部材と嵌合する嵌合孔を形成する筒状の連結部をそれぞれ備え、
   前記一対のヨークの少なくとも一方の前記連結部は、外周面から前記内周面まで径方向に貫通し軸方向に延在するスリットを形成する一対の対向部と、前記軸方向と直交する方向に前記スリットと交差して設けられたねじ孔とを有し、前記ねじ孔に螺合されたねじ部材によって前記一対の対向部が近づく方向に締め付けられることにより前記軸部材と連結され、前記内周面の一部の範囲に前記軸部材と嵌合する雌セレーションが設けられるとともに、前記内周面の残りの範囲に前記雌セレーションが形成されていない欠歯領域が設けられた自在継手において、
   前記欠歯領域は、前記スリットを中心として周方向の一方側および他方側に設けられた所定周方向範囲の一対の欠歯部からなり、前記一対の欠歯部は、それぞれ、前記軸方向に関して、前記内周面の、前記軸部材が前記嵌合孔に挿入される側の端部から、前記ねじ孔の中心軸線の位置まで延在し、
   前記軸方向に関して、前記ねじ孔の中心軸線よりも、前記軸部材が前記嵌合孔に挿入される側とは反対側の前記内周面の部分は、前記雌セレーションが全周に亘って設けられていることを特徴とする自在継手。
2. 前記一対の欠歯部のそれぞれの周方向範囲は、前記内周面の全周に前記雌セレーションを形成したと仮定した場合に、前記嵌合孔の中心軸線よりも前記スリット側となる前記内周面の部分に形成された雌セレーションの部分のうち、前記スリットに対応する部分から、一方の歯面が前記ねじ孔の中心軸線に対して直角または最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯までの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の自在継手。
3. 前記一対の欠歯部のそれぞれの周方向範囲は、前記内周面の全周に前記雌セレーションを形成したと仮定した場合に、前記嵌合孔の中心軸線よりも前記スリット側となる前記内周面の部分に形成された雌セレーションの部分の、前記スリットに対応する部分から、一方の歯面が前記ねじ孔の中心軸線に対して直角または最も直角に近い角度の傾斜角となる歯面を有する雌セレーション歯までの部分のうち、該雌セレーション歯側の略半分の部分であることを特徴とする請求項１に記載の自在継手。
4. 前記一対の欠歯部のそれぞれと前記スリットとの間には、複数の雌セレーション歯が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の自在継手。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載された自在継手を備えたことを特徴とするステアリング装置。

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