JP7067430B2 - 自在継手用ヨーク及び自在継手用ヨークと回転軸との結合構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車用のステアリング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ための十字軸式自在継手を構成するヨーク、及び、該ヨークと回転軸との結合構造に関する。

自動車用のステアリング装置を構成するステアリングシャフトと中間シャフトや、中間シャフトとステアリングギヤユニットのピニオンシャフトなど、同一直線上に配置されていない１対の回転軸の端部同士を、カルダンジョイントと呼ばれる十字軸式自在継手により、トルクの伝達を可能に接続することが行われている。

自在継手を構成するヨークは、従来より金属製の素材に鍛造加工及び切削加工などを施すことにより造られており、筒状の基部と１対の腕部とを備えている。基部は、軸方向に貫通した取付孔を有しており、該取付孔の内周面には、雌セレーション歯が全周にわたり形成されている。また、基部には、円周方向１個所にスリットが備えられており、スリットを挟んで両側に１対のフランジ部が設けられている。それぞれのフランジ部には、ボルト挿通孔が設けられている。

このようなヨークに対して回転軸の端部を結合するには、回転軸の端部を取付孔に挿入し、回転軸の外周面に全周にわたり形成された雄セレーション歯を、取付孔の内周面に形成された雌セレーション歯にゆるくセレーション係合させる。また、ボルト挿通孔に螺合したボルトを締め付けることで取付孔を縮径し、雌セレーション歯を雄セレーション歯に密に接触させる。

上述のようなヨークと回転軸との結合構造は、ヨークに設けた雌セレーション歯と回転軸に設けた雄セレーション歯とのセレーション係合により、ヨークと回転軸との間で大きなトルクを伝達することが可能である。また、ボルトの締め付けにより、雌セレーション歯を雄セレーション歯に対して密に接触させられるため、セレーション係合部にがたつきが生じることを防止できる。

ただし、特開２０１２－１９３７９８号公報及び特開２０１７－００３０８５号公報などに記載されているように、ボルトを締め付けた際に、基部には偏った変形が生じる。そして、取付孔の内周面のうちスリットの開口部の円周方向両側の範囲に存在する雌セレーション歯と、該雌セレーション歯と噛合した雄セレーション歯との面圧が過度に高くなり、雌セレーション歯及び雄セレーション歯の摩耗が進行しやすくなる可能性がある。

このような事情に鑑み、特開２０１２－１９３７９８号公報には、取付孔の内周面のうちスリットの開口部の円周方向両側の範囲に、雌セレーション歯に代えて、雌セレーション歯の歯底円直径と同じ内径を有する部分円筒面状の雌セレーション非形成領域を設ける構造が記載されている。このような構造によれば、ボルトの締め付けにより基部を変形させた際にも、雌セレーション歯と雄セレーションの歯との面圧が過度に高くなることを防止できる。したがって、雌セレーション歯及び雄セレーション歯の摩耗を抑制できる。

また、特開２０１２－１９３７９８号公報には、取付孔の内周面のうち、スリットの開口部の円周方向両側の範囲だけでなく、スリットの開口部とは径方向反対側に位置する範囲にも、雌セレーション歯に代えて、雌セレーション非形成領域を設けた構造が開示されている。このような構造によれば、取付孔をブローチ加工により形成する際にブローチ工具に作用する切削抵抗を、ブローチ工具の径方向反対側に位置する部分同士でほぼ同じにできる。このため、取付孔の加工精度を確保する上で有利になる。

特開２０１２－１９３７９８号公報 特開２０１７－００３０８５号公報

ただし、特開２０１２－１９３７９８号公報に記載された構造を含め、従来構造のヨークと回転軸との結合構造には、次のような改善すべき点がある。
すなわち、回転軸の端部をヨークに結合する作業を行う際に、ヨークに対する回転軸の軸方向位置は、回転軸の外周面に形成された係合凹部にボルトを係合させるか、又は、ボルトの締め付けにより取付孔を縮径させることで、はじめて規制される。換言すれば、回転軸の外周面に形成された係合凹部にボルトを係合させるか、又は、ボルトの締め付けにより取付孔を縮径させるまでは、ヨークに対する回転軸の軸方向位置は規制されない。このため、ヨークに対する回転軸の挿入量が過大になり、回転軸の外周面に形成された雄セレーション歯が、取付孔の内側から腕部側に抜け出てしまう可能性がある。この場合には、雄セレーション歯を取付孔の内側に腕部側から挿入するという面倒な作業が必要になり、ヨークに対する回転軸の結合作業の作業性を低下させる原因になる。

本発明は、上述のような事情に鑑みて、取付孔の内周面に設けた雌セレーション歯と回転軸に設けた雄セレーション歯との面圧が過度に高くなることを防止できるとともに、ヨークに対する回転軸の挿入量が過大になることを防止できる、自在継手用ヨークの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は、筒状の基部と、該基部の径方向反対側となる２箇所位置から前記基部の軸方向に伸長した１対の腕部とを備える。
前記基部は、軸方向に貫通した取付孔と、円周方向１個所に配置されて前記基部の内周面と外周面とを連通したスリットと、前記スリットを円周方向両側から挟む位置に配置された１対のフランジ部とを有している。
前記取付孔は、内周面に、雌セレーション歯を有する雌セレーション領域と、前記雌セレーション歯の歯底円直径と同じ内径を有する部分円筒面状の大径欠歯領域と、前記雌セレーション歯の歯底円直径よりも小さくかつ前記雌セレーション歯の歯先円直径よりも大きい内径を有する部分円筒面状の小径欠歯領域とを、円周方向に並べて有している。
前記雌セレーション領域は、前記１対のフランジ部の配設方向である第１の方向に関して両側に配置されている。
前記大径欠歯領域は、前記第１の方向及び前記取付孔の中心軸にそれぞれ直交する方向である第２の方向に関して前記スリットに近い側に、前記スリットの開口部を円周方向に跨いで配置されている。
前記小径欠歯領域は、前記第２の方向に関して前記スリットから遠い側に配置されている。

本発明の自在継手用ヨークでは、前記取付孔の中心軸を中心とする前記小径欠歯領域の中心角を、前記取付孔の中心軸を中心とする前記大径欠歯領域の中心角よりも小さくすることができる。

本発明の自在継手用ヨークでは、前記取付孔の中心軸を中心とする１対の前記雌セレーション領域の中心角を互いに同じにすることができる。
この場合には、前記取付孔の内周面を、前記第２の方向と平行でかつ前記取付孔の中心軸を通る仮想平面に関して対称形状にすることができる。

本発明の自在継手用ヨークでは、前記小径欠歯領域に隣接配置された前記雌セレーション歯を、径方向外側に向かうほど円周方向に関して前記小径欠歯領域から離れる方向に傾斜した１つの円周方向側面のみを有するものとすることができる。

本発明の自在継手用ヨークでは、前記大径欠歯領域を、前記第２の方向に関して前記スリットに近い側だけでなく、前記第２の方向に関して前記スリットから遠い側にも配置し、前記小径欠歯領域を、前記第２の方向に関して前記スリットから遠い側に配置された前記大径欠歯領域の円周方向両側に配置することができる。

本発明の自在継手用ヨークと回転軸との結合構造では、本発明の自在継手用ヨークと、使用時に回転し、前記基部の内側に挿入される回転軸と、を備える。
前記回転軸は、外周面に、前記雌セレーション歯と係合する雄セレーション歯を有する雄セレーション部と、前記回転軸の挿入方向前方側の端部から前記雄セレーション部の軸方向中間部にわたる範囲に形成された切り欠き部と、前記切り欠き部の前記回転軸の挿入方向後方側に隣接配置され、前記回転軸の挿入方向前方側を向いた段差面とを、を有している。
前記回転軸を前記基部の内側に挿入した状態で、前記雄セレーション歯を前記雌セレーション歯に対して係合させ、かつ、前記切り欠き部を前記小径欠歯領域の内側に空洞部を介して配置し、前記段差面を前記回転軸の挿入方向後方側の基部の端面のうち円周方向に関する位相が前記小径欠歯領域と整合する部分に突き当てる。

本発明によれば、取付孔の内周面に設けた雌セレーション歯と回転軸に設けた雄セレーション歯との面圧が過度に高くなることを防止できるとともに、ヨークに対する回転軸の挿入量が過大になることを防止できる。

図１は、実施の形態の第１例にかかる自在継手用ヨークと回転軸との結合構造を備えた、自動車用ステアリング装置の部分切断側面図である。 図２は、図１から１対の自在継手及び中間シャフトを取り出して示す側面図である。 図３は、図２から中間シャフトを構成するインナシャフトを取り出して、その一部を示す側面図である。 図４は、図３のＡ－Ａ断面図である。 図５は、図３からインナシャフトを構成するヨークを取り出して示す部分切断側面図である。 図６は、図５のヨークを右側から見た端面図である。 図７の（Ａ）は、図６に示した取付孔の右上部の詳細拡大図であり、図７の（Ｂ）は、図６に示した取付孔の右下部の詳細拡大図である。 図８は、図５のヨークを下側から見た底面図である。 図９は、図８のＢ－Ｂ断面図である。 図１０は、図３から軸部を取り出して示す側面図である。 図１１の（Ａ）は、図９の軸部を左側から見た端面図であり、図１１の（Ｂ）は図１０のＣ－Ｃ断面図であり、図１１の（Ｃ）は図１０のＤ－Ｄ断面図である。 図１２は、実施の形態の第２例を示す、図４に相当する断面図である。

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１～図１１を用いて説明する。

［ステアリング装置の概要］
自動車用のステアリング装置１は、図１に示すように、ステアリングホイール２と、ステアリングシャフト３と、ステアリングコラム４と、１対の自在継手５ａ、５ｂと、中間シャフト６と、ステアリングギヤユニット７と、１対のタイロッド８とを備えている。

ステアリングシャフト３は、車体に支持されたステアリングコラム４の内径側に、回転自在に支持されている。ステアリングシャフト３の後端部には、運転者が操作するステアリングホイール２が取り付けられており、ステアリングシャフト３の前端部は、１対の自在継手５ａ、５ｂ及び中間シャフト６を介して、ステアリングギヤユニット７のピニオン軸９に接続されている。このため、運転者がステアリングホイール２を回転させると、該ステアリングホイール２の回転が、ステアリングギヤユニット７のピニオン軸９に伝達される。ピニオン軸９の回転は、該ピニオン軸９と噛合した図示しないラック軸の直線運動に変換され、１対のタイロッド８を押し引きする。この結果、操舵輪にステアリングホイール２の操作量に応じた舵角が付与される。
なお、前後方向とは、ステアリング装置が組み付けられる車体の前後方向をいう。また、中間シャフト６に関して軸方向一方側は、車体の前方側に対応し、中間シャフト６に関して軸方向他方側は、車体の後方側に対応する。

［中間シャフトの概要］
中間シャフト６は、図２に示すように、インナシャフト１０と、中空円筒状のアウタチューブ１１とを備えている。そして、中間シャフト６の軸方向一方側（図２の左側）に配されたインナシャフト１０と、中間シャフト６の軸方向他方側（図２の右側）に配されたアウタチューブ１１とを、トルク伝達を可能にかつ軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせている。

インナシャフト１０は、軸方向一方側に配置されたヨーク１２と、軸方向他方側に配置された軸部１３とを備えている。ヨーク１２は、軸部１３の軸方向一方側の端部に、後述する本発明の結合構造により固定されている。軸部１３は、軸方向一方側の端部外周面に、雄セレーション部１４を有しており、軸方向他方側部の外周面に、雄スプライン部１５を有している。

アウタチューブ１１は、軸方向一方側に配置された筒部１６と、軸方向他方側に配置されたヨーク１７とを備えている。筒部１６の内周面には、図示しない雌スプライン部が設けられている。ヨーク１７は、筒部１６の軸方向他方側部に一体に設けられている。

そして、インナシャフト１０の軸部１３をアウタチューブ１１の筒部１６の内側に挿入し、雄スプライン部１５と雌スプライン部とをスプライン係合させることで、インナシャフト１０とアウタチューブ１１とを、トルク伝達を可能にかつ軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせている。

中間シャフト６は、ステアリングシャフト３の前端部と、ステアリングギヤユニット７のピニオン軸９とを接続する。アウタチューブ１１の軸方向他方側に配置されたヨーク１７は、ステアリングシャフト３の前端部に接続されたヨーク１８及び十字軸１９とともに、十字軸式の自在継手５ｂを構成する。これに対し、インナシャフト１０の軸方向一方側に配置されたヨーク１２は、ステアリングギヤユニット７のピニオン軸９に接続されたヨーク２０及び十字軸２１とともに、十字軸式の自在継手５ａを構成する。

［ヨークの構造］
自在継手５ａを構成する本例のヨーク１２は、金属製の素材に鍛造加工及び切削加工（ブローチ加工を含む）などを施して造られており、略筒形状を有する基部２２と、１対の腕部２３とを備えている。

腕部２３は、それぞれ板状に構成されており、基部２２の軸方向一方側の端部のうち、基部２２の径方向反対側となる２箇所位置から軸方向一方側に伸長している。それぞれの腕部２３の先端部には、円孔２４が互いに同軸に設けられている。円孔２４の内側には、十字軸２１を構成する軸部が軸受カップ２５を介して回転自在に軸支される。

基部２２は、軸方向に貫通した取付孔２６を備えており、略Ｕ字状の断面形状を有している。基部２２は、円周方向１個所に、取付孔２６の内径を拡縮可能とするスリット２７を有している。スリット２７は、基部２２の軸方向に伸長しており、基部２２の内周面と外周面とを連通している。このため、スリット２７の内側部は、取付孔２６に開口している。

基部２２は、スリット２７を円周方向両側から挟む位置に、それぞれが厚肉板状の第１フランジ部２８と第２フランジ部２９とを有している。第１フランジ部２８には、第１フランジ部２８と第２フランジ部２９との配設方向である第１の方向Ｘ（図４及び図６の左右方向、図８の上下方向）に、ボルト取付孔である通孔３０が形成されている。第２フランジ部２９には、前記第１の方向Ｘに、ボルト取付孔であるねじ孔３１が形成されている。通孔３０とねじ孔３１とは、互いに同軸に配置されている。なお、前記第１の方向Ｘは、後述するボルト４２の締め付け方向及びスリット２７の幅方向と一致している。また、前記第１の方向Ｘ及び取付孔２６の中心軸Ｏ_２６にそれぞれ直交する方向を、第２の方向Ｙ（図４～図６及び図９の上下方向）とする。

取付孔２６は、インナシャフト１０を構成する軸部１３の軸方向一方側の端部を挿入する部分であり、図６に示すように、その内周面には、円周方向に、２つの雌セレーション領域３２ａ、３２ｂと、１つの大径欠歯領域３３と、１つの小径欠歯領域３４とが、並んで配置されている。取付孔２６の内周面は、前記第２の方向Ｙと平行でかつ取付孔２６の中心軸Ｏ_２６を通る仮想平面Ｌに関して、対称形状（面対称）になっている。

雌セレーション領域３２ａ、３２ｂは、それぞれ同数ずつの雌セレーション歯３５ａ、３５ｂを有している。雌セレーション領域３２ａを構成する複数の雌セレーション歯３５ａ、３５ｂと、雌セレーション領域３２ｂを構成する複数の雌セレーション歯３５ａ、３５ｂとは、互いに同じ諸元を有しており、ともに取付孔２６の中心軸Ｏ_２６を中心に形成されている。雌セレーション領域３２ａ、３２ｂは、取付孔２６の内周面のうち、前記第１の方向Ｘに関して両側に配置されている。換言すれば、雌セレーション領域３２ａ、３２ｂは、前記第１の方向Ｘに関して対向配置されている。取付孔２６の中心軸Ｏ_２６を中心とする雌セレーション領域３２ａの中心角γ１と、取付孔２６の中心軸Ｏ_２６を中心とする雌セレーション領域３２ｂの中心角γ２とは、互いに同じである（γ１＝γ２）。

大径欠歯領域３３は、図７の（Ｂ）に示すように、雌セレーション領域３２ａ、３２ｂの雌セレーション歯３５ａ、３５ｂの歯底円直径ｄ_ｆと同じ内径ｄ_３３を有しており（ｄ_３３＝ｄ_ｆ）、取付孔２６の中心軸Ｏ_２６を中心とする部分円筒面状に構成されている。図６に示すように、部分円筒面である大径欠歯領域３３は、取付孔２６の内周面のうち、前記第２の方向に関してスリット２７に近い側（スリット側）に、該スリット２７の開口部を円周方向に跨ぐように配置されている。

小径欠歯領域３４は、図７の（Ａ）に示すように、雌セレーション領域３２ａ、３２ｂの雌セレーション歯３５ａ、３５ｂの歯底円直径ｄ_ｆよりも小さくかつ歯先円直径ｄ_ａよりも大きい内径ｄ_３４を有しており（ｄ_ａ＜ｄ_３４＜ｄ_ｆ）、取付孔２６の中心軸Ｏ_２６を中心とする部分円筒面状に構成されている。このため、小径欠歯領域３４の内径ｄ_３４は、大径欠歯領域３３の内径ｄ_３３よりも小さくなっている（ｄ_３４＜ｄ_３３）。図６に示すように、部分円筒面である小径欠歯領域３４は、前記第２の方向Ｙに関してスリット２７から遠い側（反スリット側）に配置されている。このため、小径欠歯領域３４と大径欠歯領域３３とは、前記第２の方向Ｙに関して対向配置されている。

取付孔２６の中心軸Ｏ_２６を中心とする小径欠歯領域３４の中心角αは、取付孔２６の中心軸Ｏ_２６を中心とする大径欠歯領域３３の中心角βよりも小さくなっている（α＜β）。スリット側に配置された大径欠歯領域３３の中心角βの大きさは、後述するボルト４２の締め付けにより取付孔２６を縮径させた際に、大径欠歯領域３３の円周方向両側に存在する雌セレーション領域３２ａ、３２ｂの雌セレーション歯３５ａと、軸部１３の外周面に設けられた雄セレーション部１４の雄セレーション歯３６との面圧が、過度に高くなるのを防止する観点から設定する。大径欠歯領域３３の中心角βは、８０度以上、好ましくは、９０度～１００度程度とする。

小径欠歯領域３４は、ヨーク１２と軸部１３との結合作業時に、ヨーク１２に対する軸部１３の挿入量が過大になるのを防止する目的で設けている。取付孔２６の内周面をブローチ工具を用いたブローチ加工により形成する際に、小径欠歯領域３４を加工するのに生じる切削抵抗は、小径欠歯領域３４の円周方向両側に位置する雌セレーション領域３２ａ、３２ｂを加工するのに生じる切削抵抗よりも、切削代が小さい分だけ小さい。これに対し、大径欠歯領域３３を加工するのに生じる切削抵抗は、雌セレーション領域３２ａ、３２ｂを加工するのに生じる切削抵抗よりも、切削代が大きい分だけ大きい。このため、対向配置された小径欠歯領域３４と大径欠歯領域３３との間で、切削抵抗のバランスを図る面からは、小径欠歯領域３４の中心角αは小さいほど良いことになる。そこで本例では、小径欠歯領域３４の中心角αを、大径欠歯領域３３の中心角βよりも小さくしている。ただし、軸部１３（後述する段差面４０）との突き当て領域（円周方向範囲）を確保することを優先し、小径欠歯領域３４の中心角αを大径欠歯領域３３の中心角βよりも大きくすることも可能である。このように、小径欠歯領域３４の中心角αの大きさは、ブローチ工具に作用する切削抵抗のバランスと、軸部１３に対する突き当て機能（ストッパ機能）との両方を考慮して、適宜設定することができる。

図７の（Ａ）に示すように、雌セレーション領域３２ａ、３２ｂを構成する複数の雌セレーション歯３５ａ、３５ｂのうち、小径欠歯領域３４に隣接配置された雌セレーション歯３５ｂ以外の雌セレーション歯３５ａは、略台形の断面形状を有し、歯元から歯先までの全体を備えた完全歯である。これに対し、小径欠歯領域３４に隣接配置された雌セレーション歯３５ｂは、その大部分が欠けた不完全歯である。雌セレーション歯３５ａは、１対の円周方向側面を有しているのに対し、雌セレーション歯３５ｂは、径方向外側に向かうほど円周方向に関して小径欠歯領域３４から離れる方向に傾斜した１つの円周方向側面のみを有している。このため、雌セレーション歯３５ｂの円周方向側面と小径欠歯領域３４の円周方向両側部とのなす角度θは、鈍角になっている。したがって、ボルト４２の締め付け時や中間シャフト６によるトルクの伝達時に、雌セレーション歯３５ｂに対する応力集中を緩和でき、雌セレーション歯３５ｂが欠損することを防止できる。

本例では、上述のような内周面形状を有する取付孔２６を、ブローチ工具を用いたブローチ加工により形成する。具体的には、ブローチ工具として、外周面に、大径欠歯領域３３を加工する第１の加工部と、小径欠歯領域３４を加工する第２の加工部と、雌セレーション領域３２ａを加工する第３の加工部と、雌セレーション領域３２ｂを加工する第４の加工部とを、円周方向に備えたものを使用する。このような外周面形状を有するブローチ工具を、基部２２に形成した下孔に挿通することで、取付孔２６の内周面に、１対の雌セレーション領域３２ａ、３２ｂと、大径欠歯領域３３と、小径欠歯領域３４とをそれぞれ形成する。なお、本例では、このようにして取付孔２６を形成したのち、基部２２の円周方向１個所にスリット２７を形成する。

［回転軸（軸部）の構造］
上述のようなヨーク１２に結合する回転軸である軸部１３は、図１０に示すように、軸方向一方側の端部に、軸方向両側に隣接する部分に比べて外径の大きい雄セレーション部１４を有している。雄セレーション部１４は、雌セレーション歯３５ａ、３５ｂとセレーション係合可能な、複数の雄セレーション歯３６を円周方向に有している。

雄セレーション部１４は、図１０及び図１１に示すように、軸方向中間部でかつ円周方向の一部（図１０の下部）に、軸部１３の中心軸Ｏ_１３に対し直交する方向に伸長した、部分凹円筒面状の係合凹部３７を有している。係合凹部３７の中心軸は、軸部１３の中心軸Ｏ_１３に対してねじれの位置に配置されている。

軸部１３は、外周面のうち径方向に関して係合凹部３７とは反対側（図１０の上側）に、軸部１３の一部を切除したごとき、軸方向に伸長した切り欠き部３８を有している。切り欠き部３８は、軸部１３の挿入方向前方側に相当する軸方向一方側の端部から雄セレーション部１４の軸方向中間部にわたる範囲に形成されている。図１１の（Ｂ）に示すように、軸部１３の中心軸Ｏ_１３を中心とする切り欠き部３８の中心角δは、切り欠き部３８の軸方向にわたり一定であり、取付孔２６の中心軸Ｏ_２６を中心とする小径欠歯領域３４の中心角αと同じである（δ＝α）。切り欠き部３８の中心角δは、小径欠歯領域３４の中心角αよりも大きくすることもできる。

本例では、切り欠き部３８を形成することで、軸部１３の外周面のうち径方向に関して係合凹部３７とは反対側に、係合凹部３７の中心軸と平行な平坦面３９を形成している。これにより、図１１の（Ａ）に示した軸部１３の軸方向一方側の端面形状を、略Ｄ字形としている。また、切り欠き部３８を形成することで、軸部１３の外周面のうち、切り欠き部３８の軸方向他方側に隣接する位置に、軸方向一方側を向いた略弓形状の段差面４０を設けている。段差面４０は、軸部１３の中心軸Ｏ_１３に直交する仮想平面上に位置しており、係合凹部３７よりもわずかに軸方向他方側に位置している。

［ヨークと回転軸との結合作業及び結合構造］
上述のようなヨーク１２と軸部１３とを結合するには、先ず、取付孔２６の中心軸Ｏ_２６と軸部１３の中心軸Ｏ_１３とを互いに同軸に配置し、かつ、取付孔２６の小径欠歯領域３４と軸部１３の切り欠き部３８との円周方向に関する位相を一致させる。これは、小径欠歯領域３４は、雌セレーション歯３５ａ、３５ｂの歯底円直径よりも小さい内径を有しているため、雄セレーション部１４のうち切り欠き部３８以外の部分は、小径欠歯領域３４の内側に挿入することができないためである。そして、図３に示すように、軸部１３を、該軸部１３の外周面に形成された段差面４０が基部２２の軸方向他方側の端面のうち円周方向に関する位相が小径欠歯領域３４と整合する部分（図６中に斜格子模様を付した部分）に突き当たるまで、取付孔２６の内側に挿入する。

これにより、図４に示すように、雄セレーション部１４のうち前記第１の方向Ｘの両側に配された複数の雄セレーション歯３６を、雌セレーション領域３２ａ、３２ｂの雌セレーション歯３５ａ、３５ｂにゆるくセレーション係合させる。また、雄セレーション部１４のうち前記第２の方向Ｙに関してスリット２７に近い側に配された複数の雄セレーション歯３６を、部分円筒面である大径欠歯領域３３の内側に配置する。また、切り欠き部３８（平坦面３９）を、部分円筒面である小径欠歯領域３４の内側に配置する。切り欠き部３８と小径欠歯領域３４との間には、略弓形の断面形状を有する空洞部４１が存在する。さらに、係合凹部３７を、第１フランジ部２８の通孔３０及び第２フランジ部２９のねじ孔３１と整合する位置に配置する。

次いで、ボルト４２（図２参照）を基部２２に対して締め付ける。すなわち、第１フランジ部２８の通孔３０を挿通したボルト４２の先端部を、第２フランジ部２９のねじ孔３１に螺合するとともに、ボルト４２の中間部を、軸部１３の外周面に形成された係合凹部３７に係合させる。そして、ボルト４２をさらに締め付けることで、取付孔２６を縮径して（基部２２を変形させて）、１対の雌セレーション領域３２ａ、３２ｂの雌セレーション歯３５ａ、３５ｂを、雄セレーション歯３６に強くセレーション係合させる。このように、雌セレーション歯３５ａ、３５ｂと雄セレーション歯３６とをセレーション係合させた状態で、大径欠歯領域３３と雄セレーション歯３６の歯先面とは近接対向又は当接し、小径欠歯領域３４と切り欠き部３８との間には空洞部４１が存在したままの状態になる。本例では、空洞部４１の存在に基づき、基部２２の変形が軸部１３の外周面により制約されることを防止できるため、ボルト４２の締め付け方向に関して両側に配置された雌セレーション歯３５ａ、３５ｂを、雄セレーション歯３６に対して強くセレーション係合させることができる。本例では、このような態様で、ヨーク１２と軸部１３とを互いに結合固定する。

以上のような構成を有する本例では、取付孔２６の内周面に設けた雌セレーション歯３５ａ、３５ｂと軸部１３に設けた雄セレーション歯３６との面圧が過度に高くなることを防止できるとともに、ヨーク１２と軸部１３との結合作業時に、ヨーク１２に対する軸部１３の挿入量が過大になることを防止できる。
すなわち、本例では、取付孔２６の内周面のうち、前記第２の方向Ｙに関してスリット２７に近い側に、該スリット２７の開口部を跨ぐようにして、大径欠歯領域３３を設けているため、雌セレーション歯３５ａと雄セレーション歯３６との面圧が過大になることを防止できる。また、前記第２の方向Ｙに関してスリット２７から遠い側に、小径欠歯領域３４を設けるとともに、軸部１３の外周面に、挿入方向前方側である軸方向一方側を向いた段差面４０を設けている。段差面４０の外周縁部は、雄セレーション歯３６により構成されているため、段差面４０は、雌セレーション歯３５ａ、３５ｂの歯底円直径よりも小さい内径を有する小径欠歯領域３４の内側を通過することはできない。このため、本例では、段差面４０の軸方向位置を適正に規制しておくことで、ヨーク１２と軸部１３との結合作業を行う際に、段差面４０を、基部２２の軸方向他方側の端面のうち円周方向に関する位相が小径欠歯領域３４と整合する部分に突き当てることで、ヨーク１２に対する軸部１３の挿入量（軸方向位置）を規制している。このため、軸部１３の雄セレーション部１４が、取付孔２６から腕部２３側に抜け出ることを防止できる。したがって、ヨーク１２と軸部１３との結合作業時に、ヨーク１２に対する軸部１３の挿入量が過大になることを防止できる。この結果、ヨーク１２と軸部１３との結合作業の作業性の向上を図れる。

また、本例では、雄セレーション部１４の円周方向一部に、小径欠歯領域３４の中心角αと同じ大きさの中心角δを有する切り欠き部３８を設けているため、軸部１３を取付孔２６に挿入可能とするだけでなく、軸部１３とヨーク１２との円周方向に関する位置決め（位相決め）を図れる。

さらに、本例では、ヨーク１２の取付孔２６の内周面に、１対の雌セレーション領域３２ａ、３２ｂを、前記第１の方向Ｘに関して対向配置するとともに、雌セレーション領域３２ａの中心角γ１と雌セレーション領域３２ｂの中心角γ２とを互いに同じにしている。このため、取付孔２６の内周面をブローチ工具を用いたブローチ加工により形成する際に、ブローチ工具のうちで、雌セレーション領域３２ａを加工する第３の加工部に作用する切削抵抗の大きさと、第３の加工部とは径方向反対側に位置する雌セレーション領域３２ｂを加工する第４の加工部に作用する切削抵抗の大きさとを、互いに同じにできる。また、小径欠歯領域３４の中心角αを、大径欠歯領域３３の中心角βよりも小さくしている。このため、ブローチ工具のうちで、大径欠歯領域３３を加工する第１の加工部に作用する切削抵抗の大きさと、小径欠歯領域３４を加工する第２の加工部に作用する切削抵抗の大きさとの差を小さくして、切削抵抗のバランスを図ることができる。

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図１２を用いて説明する。

本例のヨーク１２ａは、取付孔２６ａの内周面のうち、第２の方向Ｙに関して両側に、大径欠歯領域３３、３３ａをそれぞれ配置している。換言すれば、１対の大径欠歯領域３３、３３ａを、前記第２の方向Ｙに関して対向配置している。１対の大径欠歯領域３３、３３ａのうち、一方の大径欠歯領域３３は、取付孔２６ａの内周面のうち、前記第２の方向に関してスリット２７に近い側（スリット側）に、該スリット２７の開口部を円周方向に跨ぐように配置されている。他方の大径欠歯領域３３ａは、取付孔２６の内周面のうち、前記第２の方向に関してスリット２７から遠い側（反スリット側）に配置されている。

スリット側の大径欠歯領域３３の内径ｄ_３３｛図７の（Ｂ）参照｝は、実施の形態の第１例と同じように、取付孔２６ａの内周面のうち、第１の方向Ｘに関して両側に配置された雌セレーション領域３２ａ、３２ｂの雌セレーション歯３５ａ、３５ｂの歯底円直径ｄ_ｆ｛図７の（Ｂ）参照｝と同じである（ｄ_３３＝ｄ_ｆ）。反スリット側の大径欠歯領域３３ａの内径は、雌セレーション歯３５ａ、３５ｂの歯底円直径ｄ_ｆと同じとしても良いし、これよりも大きくしても良い。

取付孔２６ａの内周面のうち、スリット２７から遠い側に位置する大径欠歯領域３３ａの円周方向両側には、小径欠歯領域３４ａ、３４ｂをそれぞれ配置している。小径欠歯領域３４ａ、３４ｂは、実施の形態の第１例と同じように、雌セレーション領域３２ａ、３２ｂの雌セレーション歯３５ａ、３５ｂの歯底円直径ｄ_ｆよりも小さくかつ歯先円直径ｄ_ａ｛図７の（Ｂ）参照｝よりも大きい内径ｄ_３４を有しており（ｄ_ａ＜ｄ_３４＜ｄ_ｆ）、取付孔２６ａの中心軸Ｏ_２６を中心とする部分円筒面状に構成されている。本例では、小径欠歯領域３４ａ、３４ｂのそれぞれの形成範囲を、１つの雌セレーション歯３５ａ、３５ｂ分程度の大きさとしている。

以上のような本例では、１対の大径欠歯領域３３、３３ａを、前記第２の方向Ｙに関して両側に設けているため、取付孔２６ａの内周面をブローチ加工により加工する際に、ブローチ工具に作用する切削抵抗の偏りをより小さくすることができる。また、新たに大径欠歯領域３３ａを設けた分だけ、反スリット側の基部２２ａの肉厚を小さくできるため、ボルト４２（図２参照）を締め付けた際に、基部２２ａを変形（クランプ）させやすくすることができる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

本発明は、実施の形態で説明したヨーク１２と軸部１３との結合部以外の部分にも、適用することができる。また、実施の形態では、軸部１３の外周面にボルト４２と係合可能な係合凹部３７を設ける構造を例に説明したが、係合凹部３７は省略することもできる。また、軸部１３の外周面に形成した切り欠き部３８の底面は、係合凹部３７の中心軸と平行な平坦面３９を備えていたが、切り欠き部３８の底面は平坦面３９ではなく、その他の形状としてもよい。

１ ステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリングシャフト
４ ステアリングコラム
５ａ、５ｂ 自在継手
６ 中間シャフト
７ ステアリングギヤユニット
８ タイロッド
９ ピニオン軸
１０ インナシャフト
１１ アウタチューブ
１２、１２ａ ヨーク
１３ 軸部
１４ 雄セレーション部
１５ 雄スプライン部
１６ 筒部
１７ ヨーク
１８ ヨーク
１９ 十字軸
２０ ヨーク
２１ 十字軸
２２、２２ａ 基部
２３ 腕部
２４ 円孔
２５ 軸受カップ
２６、２６ａ 取付孔
２７ スリット
２８ 第１フランジ部
２９ 第２フランジ部
３０ 通孔
３１ ねじ孔
３２ａ、３２ｂ 雌セレーション領域
３３、３３ａ 大径欠歯領域
３４、３４ａ、３４ｂ 小径欠歯領域
３５ａ、３５ｂ 雌セレーション歯
３６ 雄セレーション歯
３７ 係合凹部
３８ 切り欠き部
３９ 平坦面
４０ 段差面
４１ 空洞部
４２ ボルト

Claims (7)

1. 筒状の基部と、該基部の径方向反対側となる２箇所位置から前記基部の軸方向に伸長した１対の腕部と、を備え、
   前記基部は、軸方向に貫通した取付孔と、円周方向１個所に配置されて前記基部の内周面と外周面とを連通したスリットと、前記スリットを円周方向両側から挟む位置に配置された１対のフランジ部と、を有しており、
   前記取付孔は、内周面に、雌セレーション歯を有する雌セレーション領域と、前記雌セレーション歯の歯底円直径と同じ内径を有する部分円筒面状の大径欠歯領域と、前記雌セレーション歯の歯底円直径よりも小さくかつ前記雌セレーション歯の歯先円直径よりも大きい内径を有する部分円筒面状の小径欠歯領域とを、円周方向に並べて有しており、
   前記雌セレーション領域は、前記１対のフランジ部の配設方向である第１の方向に関して両側に配置されており、
   前記大径欠歯領域は、前記第１の方向及び前記取付孔の中心軸にそれぞれ直交する方向である第２の方向に関して前記スリットに近い側に、前記スリットの開口部を円周方向に跨いで配置されており、
   前記小径欠歯領域は、前記第２の方向に関して前記スリットから遠い側に配置されている、
   自在継手用ヨーク。
2. 前記取付孔の中心軸を中心とする前記小径欠歯領域の中心角は、前記取付孔の中心軸を中心とする前記大径欠歯領域の中心角よりも小さい、請求項１に記載の自在継手用ヨーク。
3. 前記取付孔の中心軸を中心とする１対の前記雌セレーション領域の中心角は、互いに同じである、請求項１～２のうちのいずれか１項に記載の自在継手用ヨーク。
4. 前記取付孔の内周面は、前記第２の方向と平行でかつ前記取付孔の中心軸を通る仮想平面に関して対称形状を有している、請求項３に記載の自在継手用ヨーク。
5. 前記小径欠歯領域に隣接配置された前記雌セレーション歯は、径方向外側に向かうほど円周方向に関して前記小径欠歯領域から離れる方向に傾斜した１つの円周方向側面のみを有している、請求項１～４のうちのいずれか１項に記載の自在継手用ヨーク。
6. 前記大径欠歯領域が、前記第２の方向に関して前記スリットに近い側だけでなく、前記第２の方向に関して前記スリットから遠い側にも配置されており、前記小径欠歯領域が、前記第２の方向に関して前記スリットから遠い側に配置された前記大径欠歯領域の円周方向両側に配置されている、請求項１～５のうちのいずれか１項に記載の自在継手用ヨーク。
7. 請求項１～６のうちのいずれか１項に記載した自在継手用ヨークと、
   使用時に回転し、前記基部の内側に挿入される回転軸と、を備え、
   前記回転軸は、外周面に、前記雌セレーション歯と係合する雄セレーション歯を有する雄セレーション部と、前記回転軸の挿入方向前方側の端部から前記雄セレーション部の軸方向中間部にわたる範囲に形成された切り欠き部と、前記切り欠き部の前記回転軸の挿入方向後方側に隣接配置され、前記回転軸の挿入方向前方側を向いた段差面とを、を有しており、
   前記回転軸を前記基部の内側に挿入した状態で、前記雄セレーション歯を前記雌セレーション歯に対して係合させ、かつ、前記切り欠き部を前記小径欠歯領域の内側に空洞部を介して配置するとともに、前記段差面を前記回転軸の挿入方向後方側の基部の端面のうち円周方向に関する位相が前記小径欠歯領域と整合する部分に突き当てている、
   自在継手用ヨークと回転軸との結合構造。

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