JP7263784B2

JP7263784B2 - 自在継手用ヨーク

Info

Publication number: JP7263784B2
Application number: JP2019003054A
Authority: JP
Inventors: 誠一森山; 正樹高橋
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2019-01-11
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2039-01-11
Also published as: JP2020112203A

Description

本開示は、自在継手用ヨークに関する。

自在継手は、互いに交差する２本のシャフト同士を連結する。詳細には、自在継手は、それぞれのシャフトに固定される一対のヨークと、一対のヨーク同士を連結する十字軸と、を含む。ヨークは、例えば、内周側にシャフトが挿入されるＵ字状の本体部と、本体部の両端から延びる一対の脚部と、を有する。シャフトの外周面には雄セレーションが設けられ、本体部の内周面にはシャフトの雄セレーションと噛み合う雌セレーションが設けられる。本体部にシャフトが挿入され雄セレーションと雌セレーションとが噛み合った状態で、一対の脚部にねじ孔を設け、当該ねじ孔にねじ部材を挿入して締結することで一対の脚部同士を近づけると、シャフトにヨークが固定される。

特開２０１２－１９３７９８号公報

一対の脚部のそれぞれを、板材をＵ字状に折り曲げて重ねて成形する場合、板材同士がスプリングバックによって離隔することが想定される。この場合、ねじ部材の雄ねじ部がねじ孔に噛み合いにくくなり、シャフトの保持剛性が低下する可能性がある。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、シャフトの保持剛性がより高い自在継手用ヨークが提供されることを目的とする。

上記の目的を達成するため、一態様に係る自在継手用ヨークは、シャフトの被保持部の周方向の一部を覆う本体部と、前記本体部の一端に設けられる第１脚部と、前記本体部の他端に設けられ前記第１脚部に対向して配置される第２脚部と、を備え、前記本体部は、前記被保持部に設けられる雄セレーションに噛み合う雌セレーションを備え、前記第１脚部及び前記第２脚部は、平滑面を有する欠歯部を備え、前記第１脚部は、前記本体部の一端から前記本体部から離れる方向に延びる第１延長部と、当該第１延長部の先端で前記第２脚部側に折り返されて前記第１延長部と重なる第１折り返し部と、を含み、前記第２脚部は、前記本体部の他端から前記本体部から離れる方向に延びる第２延長部と、当該第２延長部の先端で前記第１脚部側に折り返されて前記第２延長部と重なる第２折り返し部と、を含み、前記第１延長部及び第１折り返し部には、ねじ部材が貫通するねじ貫通孔が連通して設けられ、前記第２折り返し部及び第２延長部には、前記ねじ部材のねじ部と噛み合うねじ締結孔が連通して設けられ、前記第２折り返し部の内周側には、前記雄セレーションに噛み合う少なくとも１つの歯が設けられる。

以上の構成を有する自在継手用ヨークでは、板材をプレス加工してヨークを成形する場合、第２折り返し部は、第２延長部と繋がっているため、弾性変形して第２延長部に対して近接又は離隔する応力が作用する。前記第２折り返し部の内周側には、雌セレーションが設けられている。雌セレーションは、シャフトの雄セレーションと噛み合う。従って、前記第２折り返し部の内周側の雌セレーションとシャフトの雄セレーションとが噛み合った状態では、第２延長部に対する第２折り返し部の位置が一定に保持される。

よって、ねじ部材を第１脚部から挿入し、第２折り返し部及び第２延長部のねじ締結孔にねじ部を噛み合わせることができるため、ねじ締結孔の有効ねじ長さを長くすることができる。これに対して、第２折り返し部の内周側に雌セレーションが設けられていない場合、第２延長部に対する第２折り返し部の位置が一定に保持されにくく、第２折り返し部及び第２延長部のねじ締結孔にねじ部を噛み合わせることが困難となるため、本開示よりも、ねじ締結孔の有効ねじ長さが短くなる。以上より、本開示によれば、シャフトの保持剛性がより高い自在継手用ヨークが提供される。

望ましい態様として、前記第１折り返し部の内周側には、前記欠歯部が設けられる。

これによれば、第１折り返し部には、ねじ部材のねじ部が貫通するねじ貫通孔が設けられる。よって、ねじ部材のねじ部が第２脚部のねじ締結孔に噛み合った状態では、ねじ部材は、第１折り返し部のねじ貫通孔には噛み合わずにねじ貫通孔の内方に収容された状態となる。ここで、第１折り返し部の内周側は欠歯部となっているため、第１折り返し部が第１延長部に対して近接又は離隔する。これにより、ねじ部材のねじ部が第２脚部のねじ締結孔に噛み合いやすくなり、ねじ締結孔の有効ねじ長さを、より長くすることができる。

望ましい態様として、前記本体部の前記他端の内周側には、前記欠歯部が設けられる。

これによれば、仮に、シャフトの被保持部の外周側と他端の内周側との間に切削屑等が侵入しても、シャフトの雄セレーションと雌セレーションとの間に切削屑等が噛みこみにくくなる。即ち、前記本体部の前記他端の内周側と、前記第２折り返し部の内周側とは、シャフトの周方向に隣接しているため、シャフトの被保持部を本体部の内周側で保持したとき、シャフトの被保持部の外周側と他端の内周側との間には、間隙が生じる。第２脚部のねじ締結孔を切削加工によって加工する場合、切削屑及びバリ等が他端の内周側に配置される場合が想定される。よって、仮に、シャフトの被保持部の外周側と他端の内周側との間に切削屑等が侵入しても、切削屑等が間隙に配置されるため、シャフトの雄セレーションと本体部の雌セレーションとの間に切削屑等が噛みこみにくくなる。

本開示によれば、シャフトの保持剛性がより高い自在継手用ヨークが提供される。

図１は、実施形態のステアリング装置の模式図である。図２は、実施形態の自在継手用ヨークを軸方向から見た模式図である。図３は、図２の自在継手用ヨークにねじ部材を締結した状態を示す断面図である。図４は、図２の自在継手用ヨークにねじ部材を締結した状態を示す模式図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

[第１実施形態]
まず、第１実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態のステアリング装置１０の模式図である。図１に示すように、ステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１と、ステアリングシャフト１２と、操舵力アシスト機構１３と、第１自在継手１４と、シャフト１５と、第２自在継手１６と、を備え、ピニオンシャフト１７に接合されている。

シャフト１５の一端に設けられる被保持部４１は、第１自在継手１４に連結される。シャフト１５の他端に設けられる被保持部４１は、第２自在継手１６に連結される。シャフト１５は、第１自在継手１４と第２自在継手１６とを連結している。ピニオンシャフト１７の一端は、第２自在継手１６に連結される。ピニオンシャフト１７の他端は、ステアリングギヤ１８に連結される。第１自在継手１４と第２自在継手１６は、例えばカルダンジョイントである。第１自在継手１４は、自在継手用ヨーク２０を含む。ステアリングシャフト１２の回転は、シャフト１５を介してピニオンシャフト１７に伝わる。シャフト１５は、ステアリングシャフト１２に伴って回転する。

ステアリングギヤ１８は、ピニオン１８ａと、ラック１８ｂとを備える。ピニオン１８ａは、ピニオンシャフト１７に連結される。ラック１８ｂは、ピニオン１８ａに噛み合う。ステアリングギヤ１８は、ピニオン１８ａに伝達された回転運動をラック１８ｂで直進運動に変換する。ラック１８ｂは、タイロッド１９に連結される。ラック１８ｂが移動することで車輪の角度が変化する。

図２は、実施形態の自在継手用ヨーク２０を軸方向から見た模式図である。図３は、図２の自在継手用ヨーク２０にねじ部材１００を締結した状態を示す断面図である。図４は、図２の自在継手用ヨーク２０にねじ部材１００を締結した状態を示す模式図である。なお、図３及び図４は、第１自在継手１４の自在継手用ヨーク２０にシャフト１５の端部の被保持部４１が保持されている状態を示す。また、以下において、第１方向Ｄ１は、基部２１の本体部２３の軸方向に沿う方向である。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に直交（交差）する方向である。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２の双方に直交（交差）する方向である。以下、「自在継手用ヨーク」を単に「ヨーク」とも称する。

ヨーク２０は、シャフト１５の被保持部４１を保持する。ヨーク２０とシャフト１５とは、第１方向Ｄ１に沿って延びる。

ヨーク２０は、基部２１を有する。基部２１は、本体部２３と、第１脚部２４及び第２脚部２５と、を有する。

本体部２３は、軸方向である第１方向Ｄ１（図２～図４の紙面の表面から裏面に向かう方向）に延びる。本体部２３は、第１方向Ｄ１から見た状態、即ち、第１方向Ｄ１と直交（交差）する第１断面において、下方がスリット２６によって開放されたＵ字状（逆Ｕ字状）の形状を有する。基部２１の内周側には、シャフト１５の被保持部４１を保持する保持部４０が設けられる。

図２に示すように、便宜的に、本体部２３と、第１脚部２４及び第２脚部２５との境界線ＳＰ１を二点鎖線で示す。即ち、図２の紙面で、境界線ＳＰ１よりも上側が本体部２３であり、境界線ＳＰ１よりも下側が第１脚部２４及び第２脚部２５である。

第１脚部２４は、本体部２３の一端２３１から下方（第２方向）に延びる第１延長部２４１と、第１延長部２４１の先端２４２で第２脚部２５側（図２の紙面の右側）に折り返されて上方（第２方向）の第１端部２４４まで延び第１延長部２４１と重なる第１折り返し部２４３と、を含む。

第２脚部２５は、本体部２３の他端２３２から下方（第２方向Ｄ２）に延びる第２延長部２５１と、第２延長部２５１の先端２５２で第１脚部２４側（図２の紙面の左側）に折り返されて上方（第２方向Ｄ２）の第２端部２５４まで延び第２延長部２５１と重なる第２折り返し部２５３と、を含む。第１脚部２４と第２脚部２５とは、第３方向Ｄ３（図２～図４の紙面の左右方向）に離隔され、互いに対向して配置される。第１脚部２４と第２脚部２５との間には、スリット２６が設けられる。

図３に示すように、ねじ部材１００は、ねじ部１０１と、頭部１０２と、を有する。第１延長部２４１及び第１折り返し部２４３には、ねじ部材１００が貫通するねじ貫通孔２４１ａ，２４３ａが設けられる。第２延長部２５１及び第２折り返し部２５３には、ねじ部材１００のねじ部１０１が噛み合うねじ締結孔２５１ａ，２５３ａが設けられる。ねじ部１０１には、雄ねじが設けられ、ねじ締結孔２５１ａ，２５３ａには、雄ねじに噛み合う雌ねじが設けられる。なお、ねじ締結孔２５１ａ，２５３ａは、図３では点ハッチングＡ１で示される部位に設けられる。

以上より、ねじ部材１００のねじ部１０１を第１脚部２４のねじ貫通孔２４１ａ，２４３ａから挿入し（差し込み）、ねじ部１０１を第２脚部２５のねじ締結孔２５１ａ，２５３ａに噛み合わせるねじ締結によって、第１脚部２４及び第２脚部２５同士が左右方向に近づく。これにより、シャフト１５の被保持部４１をヨーク２０の保持部４０で保持することができる。シャフト１５をヨーク２０に保持した状態で、基部２１及びシャフト１５の軸心をＡｘ１とする。

次いで、保持部４０について説明する。
保持部４０は、雌セレーション４０１と、平滑面４０３である欠歯部４０２と、を含む。欠歯部４０２は、本体部２３の一端２３１の内周側の第１部位Ｐ１と、第１端部２４４の内周側の第２部位Ｐ２と、第２端部２５４の内周側の第３部位Ｐ３と、本体部２３の他端２３２の内周側の第４部位Ｐ４と、に設けられる。なお、第２部位Ｐ２においては、周方向の全領域に亘って欠歯部４０２が設けられている。第３部位Ｐ３においては、周方向の一部の領域に欠歯部４０２が設けられている。即ち、本実施形態では、第３部位Ｐ３における他端２３２側の端部には、１歯分のセレーション歯４０１ａが設けられる。第３部位Ｐ３におけるセレーション歯４０１ａ以外の部位は、欠歯部４０２を有する。第４部位Ｐ４においては、第２端部２５４側の端部に、１歯分の周方向長さの欠歯部４０２が設けられている。第４部位Ｐ４における欠歯部４０２以外の部位は、セレーション歯４０１ａが設けられる。また、図３に示すように、セレーション歯４０１ａとねじ締結孔２５１ａ，２５３ａとは、第２方向Ｄ２でオーバーラップして配置される。即ち、ねじ締結孔２５３ａが設けられる第２折り返し部２５３の内周側にセレーション歯４０１ａが設けられる。

以上説明したように、実施形態に係る自在継手用ヨーク２０では、本体部２３と、第１脚部２４と、第２脚部２５と、を有し、内周面に、シャフト１５の被保持部４１を保持する保持部４０が設けられる基部２１を備える。保持部４０は、シャフト１５の雄セレーション４１０に噛み合う雌セレーション４０１と、平滑面４０３を有する欠歯部４０２と、を含む。第２端部２５４の内周側には、雌セレーション４０１が設けられる。

第２端部２５４は、第２折り返し部２５３に設けられる。板材をプレス加工してヨーク２０を成形する場合、第２折り返し部２５３は、第２延長部２５１と繋がっているため、スプリングバック（弾性変形）により、第２延長部２５１に対して第３方向Ｄ３に近接又は離隔する応力が作用する。第２端部２５４の内周側には、雌セレーション４０１が設けられている。雌セレーション４０１は、シャフト１５の雄セレーション４１０と噛み合う。

従って、第２端部２５４の雌セレーション４０１とシャフト１５の雄セレーション４１０とが噛み合った状態では、第２延長部２５１に対する第２折り返し部２５３の第３方向Ｄ３の位置が一定に保持される。よって、ねじ部材１００を第１脚部２４から挿入し、第２折り返し部２５３及び第２延長部２５１のねじ締結孔２５１ａ，２５３ａにねじ部１０１を噛み合わせることができるため、ねじ締結孔２５１ａ，２５３ａの有効ねじ長さを長くすることができる。

これに対して、第２端部２５４の内周側に雌セレーション４０１が設けられていない場合、第２延長部２５１に対する第２折り返し部２５３の第３方向Ｄ３の位置が一定に保持されにくく、第２折り返し部２５３及び第２延長部２５１のねじ締結孔２５１ａ，２５３ａにねじ部１０１を噛み合わせることが困難となるため、本実施形態よりも、ねじ締結孔２５１ａ，２５３ａの有効ねじ長さが短くなる。以上より、シャフト１５の保持剛性がより高いヨーク２０が提供される。

第１端部２４４の内周側（即ち、第１折り返し部２４３の内周側）には、欠歯部４０２が設けられる。

第１端部２４４は、第１折り返し部２４３に設けられる。第１折り返し部２４３には、ねじ部材１００のねじ部１０１が貫通するねじ貫通孔２４３ａが設けられる。よって、ねじ部材１００のねじ部１０１が第２脚部２５のねじ締結孔２５１ａ，２５３ａに噛み合った状態では、ねじ部材１００は、第１折り返し部２４３のねじ貫通孔２４３ａには噛み合わずにねじ貫通孔２４３ａの内方に収容された状態となる。ここで、第１端部２４４の内周側は欠歯部４０２となっているため、第１折り返し部２４３が第１延長部２４１に対して第３方向Ｄ３に近接又は離隔する。このように、第１端部２４４の内周側でシャフト１５の外周面を強く保持しにくくする。これにより、ねじ部材１００のねじ部１０１が第２脚部２５のねじ締結孔２５１ａに噛み合いやすくなり、ねじ締結孔２５１ａ，２５３ａの有効ねじ長さを、より長くすることができる。よって、シャフト１５の保持剛性がより高いヨーク２０が提供される。

本体部２３の他端２３２の内周側には、欠歯部４０２が設けられる。

本体部２３の他端２３２の内周側と、第２端部２５４の内周側とは、周方向に隣接している。よって、シャフト１５の被保持部４１を基部２１の保持部４０で保持したとき、シャフト１５の被保持部４１の外周側と他端２３２の内周側との間には、間隙が生じる。第２脚部２５のねじ締結孔２５１ａ，２５３ａを切削加工によって加工する場合、切削屑及びバリ等が他端２３２の内周側に配置される場合が想定される。よって、仮に、シャフト１５の被保持部４１の外周側と他端２３２の内周側との間に切削屑等が侵入しても、切削屑等が間隙に配置されるため、シャフト１５の雄セレーション４１０と基部２１の雌セレーション４０１との間に切削屑等が噛みこみにくくなる。

以上、実施形態を説明したが、前述した内容により実施形態が限定されるものではない。例えば、実施形態では、第３部位Ｐ３における他端２３２側の端部には、１歯分のセレーション歯４０１ａが設けられるが、２歯以上のセレーション歯４０１ａを設けてもよい。

１００ねじ部材
１０１ねじ部
１５シャフト
２０自在継手用ヨーク
２１基部
２３本体部
２３１一端
２３２他端
２４第１脚部
２４１第１延長部
２４１ａ，２４３ａねじ貫通孔
２４３第１折り返し部
２４４第１端部
２５第２脚部
２５１第２延長部
２５１ａ，２５３ａねじ締結孔
２５３第２折り返し部
２５４第２端部
４０保持部
４１被保持部
４０１雌セレーション
４０２欠歯部
４０３平滑面
４１０雄セレーション
Ｄ１第１方向
Ｄ２第２方向
Ｄ３第３方向

Claims

シャフトの被保持部の周方向の一部を覆う本体部と、
前記本体部の一端に設けられる第１脚部と、
前記本体部の他端に設けられ前記第１脚部に対向して配置される第２脚部と、
を備え、
前記本体部は、前記被保持部に設けられる雄セレーションに噛み合う雌セレーションを備え、
前記第１脚部、前記第２脚部及び前記本体部は、平滑面を有する欠歯部を備え、
前記第１脚部は、前記本体部の一端から前記本体部から離れる方向に延びる第１延長部と、当該第１延長部の先端で前記第２脚部側に折り返されて前記第１延長部と重なる第１折り返し部と、を含み、
前記第２脚部は、前記本体部の他端から前記本体部から離れる方向に延びる第２延長部と、当該第２延長部の先端で前記第１脚部側に折り返されて前記第２延長部と重なる第２折り返し部と、を含み、
前記第１延長部及び第１折り返し部には、ねじ部材が貫通するねじ貫通孔が連通して設けられ、
前記第２折り返し部及び第２延長部には、前記ねじ部材のねじ部と噛み合うねじ締結孔が連通して設けられ、
前記欠歯部は、前記本体部の前記一端の内周側の第１部位と、前記第１折り返し部の内周側の第２部位と、前記第２折り返し部の内周側の第３部位と、前記本体部の前記他端の内周側の第４部位とに設けられ、
前記第１部位、前記第２部位及び前記第４部位においては、それぞれの部位の全領域に前記欠歯部が繋がって形成され、
前記第３部位には、前記雄セレーションに噛み合う少なくとも１つの歯が設けられ、
前記第１部位と前記第２部位とを併せた周方向長さは、前記第３部位の周方向長さよりも大きく、
前記第１部位と前記第２部位とを併せた周方向長さは、前記第３部位と前記第４部位とを併せた周方向長さよりも大きく、
前記第１部位の周方向長さは、前記第４部位の周方向長さよりも大きい、
自在継手用ヨーク。