JPWO2016199807A1 - 自在継手用ヨーク - Google Patents

Abstract

１対の結合腕部（５ｃ、５ｃ）の内側面のうち、基部（４ｃ）の軸方向片端面との連続部である凹曲面部（１４、１４）の軸方向片半部を、両結合腕部（５ｃ、５ｃ）の内側面のうちで、両凹曲面部（１４、１４）の軸方向片側に隣接する部分よりも、前記両結合腕部（５ｃ、５ｃ）同士の対向方向に関して外側に位置させる。これにより、重量化や高コスト化を防止又は抑制しつつ、１対の結合腕部の基端部の耐久性の向上を図れると共に、自在継手を構成した状態で、この自在継手のジョイント角を確保し易い構造を実現する。

Description

本発明は、各種機械装置を構成する、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、これら回転軸同士の間で回転力の伝達を可能とする、十字軸式の自在継手を構成するヨークの改良に関する。

例えば、自動車の駆動系を構成するドライブシャフトの端部と別の回転軸との連結部に十字軸式の自在継手を組み込んで、非直線的に配置された、これらドライブシャフトと回転軸との間で回転力の伝達を自在とする事が行われている。又、自動車用操舵装置を構成する、ステアリングシャフトと中間シャフトとの連結部や、この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との連結部等にも、十字軸式の自在継手を組み込んで、非直線的に配置された、各シャフト（回転軸）同士の間での回転力の伝達を自在とする事が行われている。

例えば、自動車のステアリング装置は、図７に示す様に構成されている。運転者が操作するステアリングホイール１０１の動きは、ステアリングシャフト１０２、自在継手１ｓ、中間シャフト１０４、別の自在継手１ｔを介して、ステアリングギヤユニット１０５の入力軸１０６に伝達される。そして、ステアリングギヤユニット１０５に内蔵したラック＆ピニオン機構により左右１対のタイロッド１０７、１０７を押し引きし、左右１対の操舵輪に、ステアリングホイール１０１の操作量に応じた、適切な舵角を付与する様に構成している。

この様なステアリング装置に組み込む自在継手１ｓ、１ｔとして、一般的には、図８に例示する様な、カルダンジョイントと呼ばれる十字軸式自在継手が広く使用されている。自在継手１ｓ、１ｔはそれぞれ、１対のヨーク２ａ、２ｂと、１対のヨーク２ａ、２ｂの先端部同士を揺動可能に連結する十字軸３と、を備える。自在継手１ｓでは、一方のヨーク２ａの基部は、中間シャフト１０４を構成する中実軸である雄軸１１０の後端部に、トルク伝達可能に結合固定され、他方のヨーク２ｂの基部は、ステアリングシャフト１０２の前端部に、トルク伝達可能に結合固定される。また、自在継手１ｔでは、一方のヨーク２ａの基部は、中間シャフト１０４を構成する中空軸である雌軸１１１の前端部に、トルク伝達可能に結合固定され、他方のヨーク２ｂの基部は、入力軸１０６の後端部に、トルク伝達可能に結合固定される。中間シャフト１０４は、雄軸１１０と雌軸１１１とを、トルク伝達可能に、且つ、軸方向の相対変位可能に組み合わせて成る。
この様に、連結部に組み込まれる十字軸式の自在継手の構造は、多くの刊行物に記載される等により、従来から広く知られている。

図９〜１０は、上述したステアリング装置の自在継手１ｓ，１ｔとしても適用可能な、従来から広く知られている十字軸式の自在継手の１例を示している。
この自在継手１は、１対のヨーク２ａ、２ｂを１個の十字軸３を介して、トルク伝達自在に結合して成る。

ヨーク２ａ、２ｂは、鋼板等の十分な剛性を有する金属板に打ち抜き加工や曲げ加工等のプレス加工を施す事により、或いは、鋼材等の金属素材に鍛造加工を施す事により、全体を一体に造られたもので、基部４ａ（４ｂ）と、この基部４ａ（４ｂ）の径方向反対側となる２箇所位置から軸方向片側に延出する状態で設けられた１対の結合腕部５ａ、５ａ（５ｂ、５ｂ）とを備える。基部４ａ（４ｂ）の径方向中心部には、この中心部を軸方向に貫通する状態で、結合孔６ａ（６ｂ）が設けられている。又、結合腕部５ａ、５ａ（５ｂ、５ｂ）の先端部には、それぞれ円孔７ａ、７ａ（７ｂ、７ｂ）が、互いに同軸となる様に設けられている。

又、十字軸３は、中心部に設けられた結合基部の外周面に４本の軸部８、８を、隣り合う軸部８、８の中心軸同士が互いに直交する様に固設して成る。各軸部８、８は各円孔７ａ、７ｂの内側に、それぞれカップシェル型のラジアルニードル軸受９、９を介して回転自在に支持されている。なお、カップシェル型のラジアルニードル軸受９、９は、例えば、図８に示すように、各円孔７ａ、７ｂ内に内嵌固定された有底円筒状の軸受カップ２１内に、複数本のニードル２２、２２を介して、十字軸３の軸部８を回動自在に支持する。

上述の様な構成を有する自在継手１により、１対の回転軸１０ａ、１０ｂの端部同士をトルク伝達自在に連結する際には、回転軸１０ａ、１０ｂの端部外周面を、ヨーク２ａ、２ｂの結合孔６ａ、６ｂの内周面に嵌合（例えば、締め代を持たせた状態で円筒面嵌合やセレーション嵌合）させる。更に、必要に応じて、ヨーク２ａ、２ａの一部と回転軸１０ａ、１０ｂの一部とを、かしめ結合や溶接接合する。これにより、ヨーク２ａ、２ｂと回転軸１０ａ、１０ｂの端部とをトルク伝達自在に結合固定する。この状態で、自在継手１は、回転軸１０ａ、１０ｂ同士が傾斜している場合でも、回転軸１０ａ、１０ｂ同士の間でトルクを伝達する事ができる。

上述の様な自在継手１の場合、回転軸１０ａ、１０ｂ同士の間でトルクを伝達する際には、ヨーク２ａ、２ｂを構成する１対の結合腕部５ａ、５ａ（５ｂ、５ｂ）の先端部に、回転方向の偶力が作用する。この結果、結合腕部５ａ、５ａ（５ｂ、５ｂ）の基端部｛特に、結合腕部５ａ、５ａ（５ｂ、５ｂ）の内側面のうち、基部４ａ（４ｂ）の軸方向片端面と連続する部分である凹曲面部１１、１１｝に、偶力によるモーメントに基づく、大きな応力が加わる。そこで、この様な応力に対する、ヨーク２ａ、２ｂの耐久性を確保する為に従来から、ヨーク２ａ、２ｂの厚さを大きくする事や、ヨーク２ａ、２ｂの材料として高強度のものを使用する事が行われている。しかしながら、これらの手段を採用すると、ヨーク２ａ、２ｂの重量化や高コスト化を抑える事が難しくなると言う問題がある。

これに対し、図９に鎖線で示す様に、ヨーク２ａの厚さを変える事なく、結合腕部５ａ、５ａの基端部（凹曲面部１１、１１）の断面形状の曲率半径を大きくすれば、重量化や高コスト化を防止又は抑制しつつ、結合腕部５ａ、５ａの基端部（凹曲面部１１、１１）に加わる応力を緩和して、ヨーク２ａの耐久性を向上させる事ができる。しかしながら、図示の様に、結合腕部５ａ、５ａの基端部（凹曲面部１１、１１）の断面形状の曲率半径を単に大きくすると、これに伴って、結合腕部５ａ、５ａの基端部が、結合腕部５ａ、５ａの対向方向（図９の上下方向）に関して内側に（矢印α、αで示す方向に）張り出す様になる。この結果、自在継手１のジョイント角（ヨーク２ａ、２ｂの中心軸同士の傾斜角）を大きくしていった場合に、結合腕部５ａ、５ａの基端部が、相手ヨーク２ｂの結合腕部５ｂの先端部と干渉して、ジョイント角を十分に大きくする事ができなくなる可能性がある。又、この様な干渉を避ける為に、結合腕部５ａ、５ａの長さを大きくすると、偶力によるモーメントの腕の長さも大きくなる為、結合腕部５ａ、５ａの基端部に作用する応力が、より大きくなると言う問題が発生する。

又、特許文献１には、ヨークを構成する１対の結合腕部の基端部の内側面の幅方向中央部に、それぞれ補強リブの如き凸部を設けた構造が記載されている。この様な構造を採用すれば、ヨーク全体の厚さを大きくする場合に比べて、重量化や高コスト化を抑えつつ、このヨークの耐久性を向上させる事ができる。しかしながら、この様な構造を採用する場合も、自在継手を組み立てた状態で、この自在継手のジョイント角を大きくしていった場合に、結合腕部の基端部の内側面に設けられた凸部が、相手ヨークの結合腕部の先端部と干渉して、ジョイント角を十分に大きくする事ができなくなる可能性がある。

日本国特公平７−１１１２１０号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、十字軸式の自在継手を構成するヨークに関して、重量化や高コスト化を防止又は抑制しつつ、耐久性の向上を図れると共に、自在継手を構成した状態で、この自在継手のジョイント角を確保し易い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、基部と、１対の結合腕部とを備える。
このうちの基部は、回転軸の端部に固定されるものである。
又、前記両結合腕部は、前記基部の径方向反対側となる２箇所位置から軸方向片側に延出する状態で設けられている。
又、前記両結合腕部の内側面のうち、前記基部の軸方向片端面と連続する部分が、それぞれ凹曲面部になっている。
特に、本発明の自在継手用ヨークの場合には、前記両凹曲面部の少なくとも軸方向片端部が、前記両結合腕部の内側面のうちで前記両凹曲面部に対して軸方向片側に隣接する部分よりも、前記両結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置している。

本発明の自在継手用ヨークを実施する場合には、例えば、前記両結合腕部の軸方向他端部（基端部）に、内側面を前記凹曲面部とし且つ外側面を該凹曲面部と同方向に湾曲した凸曲面部とした湾曲板部をそれぞれ設けると共に、前記両凸曲面部の少なくとも軸方向片端部を、前記両結合腕部の外側面のうちで前記両凸曲面部の軸方向片側に隣接する部分よりも、前記両結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置させる事ができる。

又、上述の様な発明を実施する場合には、例えば、前記両結合腕部のうち、前記両湾曲板部から前記両湾曲板部の軸方向片側に隣接する部分に掛けての部分の厚さを一定とする事ができる。
又は、前記両結合腕部の外側面のうちで前記両凸曲面部の軸方向片側に隣接する部分に対する、前記両凸曲面部の、前記対向方向に関する外側への突出幅を、前記両結合腕部の内側面のうちで前記両凹曲面部の軸方向片側に隣接する部分に対する、前記両凹曲面部の、前記対向方向に関する外側への凹入幅よりも小さくする事ができる。
又は、前記両凸曲面部の、前記対向方向に関する外側への突出幅、及び、前記両凹曲面部の、前記対向方向に関する外側への凹入幅は、前記湾曲板部の厚さよりも小さくする事ができる。

また、本発明の自在継手用ヨークを実施する場合には、例えば、前記基部の径方向中心部には、該中心部を軸方向に貫通する結合孔を備え、該結合孔は、前記回転軸の端部を圧入するための圧入孔部と、該圧入孔部に対して軸方向に隣接する、前記圧入孔部よりも大径で、前記回転軸の端部が圧入されていない非圧入孔部と、を有するようにしてもよい。

また、本発明の自在継手用ヨークを実施する場合には、例えば、前記両結合腕部は、その幅方向中央部同士が幅方向端部同士よりも離間するように、前記幅方向において湾曲してもよい。

また、本発明の自在継手用ヨークは、ステアリング装置に用いる事ができる。

上述の様に構成する本発明の自在継手用ヨークの場合には、重量化や高コスト化を防止又は抑制しつつ、耐久性の向上を図れると共に、自在継手を構成した状態で、この自在継手のジョイント角を確保し易い。
即ち、本発明の自在継手用ヨークの場合には、１対の結合腕部の内側面のうち、基部の軸方向片端面との連続部である凹曲面部の少なくとも軸方向片端部が、結合腕部の内側面のうちで凹曲面部の軸方向片側に隣接する部分よりも、結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置している。従って、その分だけ、凹曲面部の曲率半径を大きくする事ができる。この結果、凹曲面部に加わる応力を緩和して、耐久性を向上させる事ができる。
又、本発明の場合には、自在継手用ヨークの厚さを増大させたり、この自在継手用ヨークの材料を高強度のものに変更したりする事なく、上述の様な構成を採用する事によって、耐久性を向上させる事ができる。この為、重量化や高コスト化を防止又は抑制しつつ、ヨークの耐久性の向上を図れる。
更に、本発明の場合には、ヨークの耐久性の向上を図る為の構成として、凹曲面部の少なくとも軸方向片端部を、結合腕部の内側面のうちで凹曲面部の軸方向片側に隣接する部分よりも、対向方向に関して外側に位置させる構成を採用している。この為、本発明の自在継手用ヨークを備えた自在継手を構成した状態で、この自在継手のジョイント角を大きくしても、相手ヨークの結合腕部の先端部が、凹曲面部（結合腕部の基端部）と干渉しにくくなる。従って、ジョイント角を確保し易くできる。

本発明の一実施形態のヨークを備えた自在継手の部分側面図。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態のヨークのみを取り出して、図１の下方から見た形状の３例を示す図。 図２（Ａ）のヨークをＩＩＩ方向から見た図。 本実施形態の第１変形例を示す図。 本実施形態の第２変形例を示す図。 本実施形態の第３変形例を示す図。 従来から知られているステアリング装置の１例を示す部分切断側面図。 縦入れ式のヨークを備えた従来の十字軸式自在継手をその両端部に結合した中間シャフトの部分切断側面図。 従来構造の自在継手の部分側面図。 従来構造の自在継手の分解斜視図。

本発明の一実施形態のヨークを備えた自在継手に就いて、図１〜３を参照しつつ説明する。
本実施形態のヨーク２ｃは、鋼板等の十分な剛性を有する金属板に打ち抜き加工や曲げ加工等のプレス加工を施す事により、全体を一体に造られたもので、基部４ｃと、この基部４ｃの径方向反対側（図１の上下両側）となる２箇所位置から軸方向（図１の左右方向）片側（図１の右側）に延出する状態で設けられた１対の結合腕部５ｃ、５ｃとを備える。基部４ｃの径方向中心部には、この中心部を軸方向に貫通する状態で、結合孔６ｃが設けられている。又、結合腕部５ｃ、５ｃの先端寄り部分（軸方向片端寄り部分）部には、それぞれ円孔７ｃ、７ｃが、互いに同軸となる様に設けられている。

又、本実施形態の場合、結合腕部５ｃ、５ｃの軸方向他端部（図１の左端部）である基端部は、基部４ｃの径方向反対側となる２箇所位置から軸方向片側に向けて略１／４円弧状に折れ曲がった湾曲板部１２、１２となっている。これに対し、結合腕部５ｃ、５ｃの残りの部分、即ち、結合腕部５ｃ、５ｃの先端部及び中間部は、互いに平行な平行板部１３、１３となっている。円孔７ｃ、７ｃは、平行板部１３、１３の先端寄り部分に互いに同軸に設けられている。

又、本実施形態の場合には、ヨーク２ｃの各部分（結合腕部５ｃ、５ｃのうち、湾曲板部１２、１２から湾曲板部１２、１２の軸方向片側に隣接する部分を含む）の厚さ（板厚）ｔを、結合腕部５ｃ、５ｃの先端縁部を除いて、全体的にほぼ一定としている。これと共に、本実施形態の場合には、湾曲板部１２、１２を、湾曲板部１２、１２の軸方向片半部（図１の右半部）が、平行板部１３、１３に対し、結合腕部５ｃ、５ｃ同士の対向方向（図１の上下方向）に関して外側に（矢印β、βで示す方向に）膨らむ様に形成している。即ち、本実施形態の場合には、湾曲板部１２、１２の内側面である断面円弧形の凹曲面部１４、１４（結合腕部５ｃ、５ｃの内側面のうち、基部４ｃの軸方向片端面と連続する部分）の軸方向片半部（図１の右半部）を、平行板部１３、１３の内側面のうちで凹曲面部１４、１４の軸方向片側に隣接する部分よりも、対向方向に関して外側に位置させている。換言すれば、凹曲面部１４、１４を、基部４ｃの軸方向片端面と平行板部１３、１３の内側面とを滑らかに連続させた部分円弧（軸方向他端縁で基部４ｃの軸方向片端面と接し、軸方向片端縁で平行板部１３、１３の内側面と接する部分円弧）よりも、対向方向に関して外側（この部分円弧の径方向に関して外方）に位置させている。これと共に、湾曲板部１２、１２の外側面である断面円弧形の凸曲面部１５、１５の軸方向片半部（図１の右半部）を、平行板部１３、１３の外側面のうちで凸曲面部１５、１５の軸方向片側に隣接する部分よりも、対向方向に関して外側に位置させている。換言すれば、凸曲面部１５、１５を、基部４ｃの軸方向他端面と平行板部１３、１３の外側面とを滑らかに連続させた部分円弧（軸方向他端縁で基部４ｃの軸方向他端面と接し、軸方向片端縁で平行板部１３、１３の外側面と接する部分円弧）よりも、対向方向に関して外側（この部分円弧の径方向に関して外方）に位置させている。

そして、本実施形態の場合には、湾曲板部１２、１２に関して、上述の様な構成を採用する事により、図１に鎖線で示す様に、基部４ｃと平行板部１３、１３とを滑らかに連続させた構成を採用する場合に比べて、湾曲板部１２、１２の断面形状の曲率半径（凹曲面部１４、１４の曲率半径ｒ、凸曲面部１５、１５の曲率半径Ｒ）を大きくしている。尚、本実施形態の場合には、凹曲面部１４、１４の断面形状と、凸曲面部１５、１５の断面形状とを、それぞれ単一円弧形状とし、円弧角度を９０°よりも大きくしている。但し、本発明を実施する場合には、これらの断面形状を、曲率半径が異なる複数の曲線や直線を滑らかに連続させて成る複合曲線形状とする事もできる。

又、本実施形態の場合、結合腕部５ｃ、５ｃに関して、湾曲板部１２、１２と平行板部１３、１３との境界部１６の形状を、図２（Ａ）に示す様な、結合腕部５ｃの幅方向（図２の上下方向）に対して平行な直線状としている。但し、本発明を実施する場合には、境界部１６の形状を、例えば、図２（Ｂ）に示す様な、結合腕部５ｃの幅方向中央部が、結合腕部５ｃの先端側に張り出した円弧状とする事もできるし、又は、図２（Ｃ）に示す様な、結合腕部５ｃの幅方向中央部が、結合腕部５ｃの基端側に張り出した円弧状とする事もできる。

上述の様な本実施形態のヨーク２ｃと他のヨーク２ｂとを１個の十字軸３（詳しくは図４参照）を介して組み合わせる事により、自在継手１ａを構成する場合には、この十字軸３を構成する４本の軸部８、８を、ヨーク２ｃ、２ｂに設けた各円孔７ｃ、７ｂの内側に１本ずつ、それぞれカップシェル型のラジアルニードル軸受９、９を介して回転自在に支持する。又、ヨーク２ｃの基部４ｃを、回転軸１０ａの端部にトルクの伝達を自在に結合固定する場合には、回転軸１０ａの端部外周面を、基部４ｃに設けた結合孔６ｃの内周面に嵌合（例えば、締め代を持たせた状態で円筒面嵌合やセレーション嵌合）させる。更に、必要に応じて、ヨーク２ｃの一部と回転軸１０ａの一部とを、かしめ結合や、溶接金属１７により溶接接合する。
なお、図３では、結合孔６ｃがセレーション孔である場合を示している。

上述の様に構成する本実施形態のヨーク２ｃの場合には、重量化や高コスト化を防止又は抑制しつつ、耐久性の向上を図れると共に、自在継手１ａを構成した状態で、この自在継手１ａのジョイント角を確保し易い。
即ち、本実施形態のヨーク２ｃの場合には、結合腕部５ｃ、５ｃの基端部を構成する湾曲板部１２、１２を、湾曲板部１２、１２が平行板部１３、１３に対し、結合腕部５ｃ、５ｃ同士の対向方向に関して外側に膨らむ様に形成している。これにより、図１に鎖線で示す様な構成を採用する場合に比べて、湾曲板部１２、１２（凹曲面部１４、１４、凸曲面部１５、１５）の断面形状の曲率半径（ｒ、Ｒ）を大きくしている。この為、湾曲板部１２、１２（凹曲面部１４、１４、凸曲面部１５、１５）に加わる応力を緩和して、結合腕部５ｃ、５ｃの基端部、延いては、ヨーク２ｃ全体の耐久性を向上させる事ができる。
又、本実施形態の場合には、ヨーク２ｃを構成する金属板の厚さ（板厚）を増大させたり、金属板を高強度のものに変更したりする事なく、結合腕部５ｃ、５ｃに関して上述の様な構成を採用する事により、耐久性を向上させる事ができる。この為、重量化や高コスト化を防止又は抑制しつつ、耐久性の向上を図れる。
更に、本実施形態の場合には、湾曲板部１２、１２（凹曲面部１４、１４、凸曲面部１５、１５）の位置が、図１に鎖線で示す様な従来構造の位置に比べて、対向方向に関して外側に退避している。この為、自在継手１ａのジョイント角を大きくしても、他のヨーク２ｂの結合腕部５ｂの先端部が、湾曲板部１２、１２と干渉しにくくなる。従って、ジョイント角を確保し易くできる。

又、本実施形態の場合には、湾曲板部１２、１２の内側面である凹曲面部１４、１４の軸方向片半部を、平行板部１３、１３の内側面のうちで凹曲面部１４、１４の軸方向片側に隣接する部分よりも、対向方向に関して外側に位置させる構成を採用するだけでなく、この構成と共に、湾曲板部１２、１２の外側面である凸曲面部１５、１５の軸方向片半部を、平行板部１３、１３の外側面のうちで凸曲面部１５、１５の軸方向片側に隣接する部分よりも、対向方向に関して外側に位置させる構成を採用している。この為、前者の構成のみを採用する場合に比べて、湾曲板部１２、１２の厚さを大きくする事ができて、その分、ヨーク２ｃの耐久性を確保し易くできる。

又、本実施形態の場合には、結合腕部５ｃ、５ｃのうち、湾曲板部１２、１２から湾曲板部１２、１２の軸方向片側に隣接する部分に掛けての連続した部分の厚さを、ほぼ一定の厚さｔとしている。この為、本実施形態の場合には、平行板部１３、１３の外側面のうちで凸曲面部１５、１５の軸方向片側に隣接する部分に対する、凸曲面部１５、１５の、対向方向に関する外側への突出幅Ｗ_outが、平行板部１３、１３の内側面のうちで凹曲面部１４、１４の軸方向片側に隣接する部分に対する、凹曲面部１４、１４の、対向方向に関する外側への凹入幅Ｗ_inとほぼ等しく（Ｗ_out≒Ｗ_in）なっている。

但し、凸曲面部１５、１５の突出幅Ｗ_outは、大きくなる程、周囲に存在する他の部材と干渉し易くなる場合がある。
そこで、本発明を実施する場合には、凸曲面部１５、１５の曲率半径Ｒを、上述した本実施形態の場合よりも小さくする｛凸曲面部１５、１５の曲率半径Ｒを、凹曲面部１４、１４の曲率半径ｒと湾曲板部１２、１２の厚さｔとの和（ｒ＋ｔ）よりも小さく（Ｒ＜ｒ＋ｔ）する｝事により、凸曲面部１５、１５の突出幅Ｗ_outを、凹曲面部１４、１４の凹入幅Ｗ_inよりも小さく（Ｗ_out＜Ｗ_in）する事もできる。
ただし、いずれの場合も、湾曲板部１２、１２と、その周囲に存在する他の部材との干渉を防止するため、凸曲面部１５、１５の対向方向に関する外側への突出幅Ｗ_out、及び、凹曲面部１４、１４の対向方向に関する外側への凹入幅Ｗ_inは、湾曲板部１２、１２の厚さｔよりも小さくしている（Ｗ_out，Ｗ_in＜ｔ）。

図４は、本実施形態の第１変形例に係るヨーク２ｄが使用される自在継手１ｂを示す。この変形例のように、湾曲板部１２、１２は、凹曲面部１４、１４のみを有し、凸曲面部１５、１５を形成しなくてもよい。つまり、結合腕部５ｃ、５ｃの外側面は、湾曲板部１２、１２に凸曲面部１５、１５を設けずに、平行板部１３、１３から湾曲板部１２、１２に掛けて平坦面として、基部４ｃまで滑らかに連続させている。

図５は、本実施形態の第２変形例に係るヨーク２ｅが使用される自在継手１ｃを示す。この変形例のヨーク２ｃは、基部４ｃの表裏に凹部および凸部を形成した点が異なっている。基部４ｃの径方向中心部には、この中心部を軸方向に貫通する状態で、結合孔６０ｃが設けられている。そして、基部４ｃの軸方向（図５の左右方向）片側（図５の右側）には、結合孔６０ｃよりも大径の凹部６０ｅが形成されている。凹部６０ｅは、円筒形状の壁部６０ａとそれと連続するように形成された底部６０ｂとで構成されている。また、基部４ｃの軸方向他側（図５の左側）には、結合孔６０ｃを取り囲む環状の凸部６０ｄが基部４ｃから突出して形成されている。凸部６０ｄは、軸方向先端側に向かうほど小さくなる、部分円錐形状となっている。そして、この回転軸１０ａの端部外周面を、基部４ｃに設けた結合孔６０ｃの内周面に圧入嵌合させる。さらに、凸部６０ｄを含む基部４ｃの一部と回転軸１０ａの一部とを、溶接金属１７により溶接接合する。
つまり、結合孔６０ｃは、軸方向他側部分を、回転軸１０ａの端部を圧入するための圧入孔部とし、圧入孔部に対して軸方向に隣接する軸方向片側部分を、回転軸１０ａの端部が圧入されていない非圧入孔部としている。

従って、第２変形例のヨーク２ｅの場合、結合孔６０ｃの凹部６０ａによって、圧入孔部となる結合孔６０ｃの表層部と、結合孔６０ｃの非圧入孔部である壁部６０ａの内周面と基部４ｃの軸方向片側面との連続部６０ｆとが、互いに離れた位置に存在する。
ここで、結合孔６０ｃの表層部は、結合孔６０ｃに回転軸１０ａの端部を圧入する事に伴って大きなフープ応力（円周方向の引張応力）が発生する部分となり、上記連続部６０ｆは、十字軸式自在継手を組み立てた状態でのトルク伝達時に、捩れに基づく応力集中が発生する部分となる。しかしながら、第２変形例では、結合孔６０ｃの表層部と、連続部６０ｆとが互いに離れた位置に存在するので、圧入に伴う大きなフープ応力が発生する部分と、捩れに基づく応力集中が発生する部分とが、互いに重なり合う構造に比べて、基部４ｃに発生する応力の最大値を低く抑えられる。この結果、基部４ｃの強度確保の為の設計を容易に行える。

図６は、本実施形態の第３変形例に係るヨーク２ｆが使用される自在継手１ｄを示す。上記実施形態では、結合腕部５ｃ、５ｃの湾曲板部１２、１２及び平行板部１３、１３が、図３に示すように、結合腕部５ｃ、５ｃの幅方向に亘って直線状に形成されていたが、第３変形例の場合、結合腕部５ｃ、５ｃの湾曲板部１２、１２及び平行板部１３、１３は、結合腕部５ｃ、５ｃの幅方向（図６の左右方向）において、中央部同士が端部同士よりも離間するように、例えば、外径側に凸の円弧形状によって湾曲している。このように、湾曲板部１２、１２及び平行板部１３、１３が湾曲することで、結合腕部５ｃ、５ｃの強度を向上することができる。
なお、第３変形例の場合も、幅方向断面において、結合腕部５ｃ、５ｃの各断面形状は、上記実施形態と同様であり、平行板部１３は、軸方向において互いに平行である。また、円孔７ｃ、７ｃも、平行板部１３、１３の先端寄り部分に互いに同軸に設けられている。

本発明の自在継手用ヨークは、鋼板等の金属板に打ち抜き加工や曲げ加工等のプレス加工を施して造られるもの（いわゆる、プレスヨーク）だけでなく、鋼材等の金属素材に鍛造加工を施して造られるもの（いわゆる、鍛造ヨーク）に対して適用する事もできる。
又、本発明の自在継手用ヨークは、基部の円周方向１箇所に、この基部の内径寸法（結合孔の内径寸法）を弾性的に拡縮可能とする為のスリットが設けられた自在継手用ヨークや、基部が回転軸の端部に一体的に固定（一体形成）された自在継手用ヨークに対しても、適用する事ができる。
又、本発明を実施する場合には、１対の凹曲面部（凸曲面部）の全体を、１対の結合腕部の内側面（外側面）のうちで凹曲面部（凸曲面部）の軸方向片側に隣接する部分よりも、結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置させる事もできる。
又、本発明の自在継手ヨークは、図７に示すステアリング装置の自在継手１ｓ、１ｔの少なくとも一方のヨークに適用することができ、当該自在継手１ｓ、１ｔのすべてのヨークに適用してもよい。

本出願は、２０１５年６月９日出願の日本特許出願２０１５−１１６５９０、２０１６年２月３日出願の日本特許出願２０１６−０１８４５７、２０１６年２月１７日出願の日本特許出願２０１６−０２７４６５に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 自在継手
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ ヨーク
３ 十字軸
４ａ、４ｂ、４ｃ 基部
５ａ、５ｂ、５ｃ 結合腕部
６ａ、６ｂ、６ｃ、６０ｃ 結合孔
７ａ、７ｂ、７ｃ 円孔
８ 軸部
９ ラジアルニードル軸受
１０ａ、１０ｂ 回転軸
１１ 凹曲面部
１２ 湾曲板部
１３ 平行板部
１４ 凹曲面部
１５ 凸曲面部
１６ 境界部
１７ 溶接金属

Claims (8)

1. 回転軸の端部に固定される基部と、
   前記基部の径方向反対側となる２箇所位置から軸方向片側に延出する状態で設けられた１対の結合腕部とを備え、
   前記両結合腕部の内側面のうち、前記基部の軸方向片端面と連続する部分が、それぞれ凹曲面部になっている、
   自在継手用ヨークであって、
   前記両凹曲面部の少なくとも軸方向片端部が、前記両結合腕部の内側面のうちで前記両凹曲面部の軸方向片側に隣接する部分よりも、前記両結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置している事を特徴とする、
   自在継手用ヨーク。
2. 前記両結合腕部の軸方向他端部に、内側面を前記凹曲面部とし且つ外側面を該凹曲面部と同方向に湾曲した凸曲面部とした湾曲板部がそれぞれ設けられていると共に、前記両凸曲面部の少なくとも軸方向片端部が、前記両結合腕部の外側面のうちで前記両凸曲面部の軸方向片側に隣接する部分よりも、前記両結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置している、請求項１に記載した自在継手用ヨーク。
3. 前記両結合腕部のうち、前記両湾曲板部から前記両湾曲板部の軸方向片側に隣接する部分に掛けての部分の厚さが一定になっている、請求項２に記載した自在継手用ヨーク。
4. 前記両結合腕部の外側面のうちで前記両凸曲面部の軸方向片側に隣接する部分に対する、前記両凸曲面部の、前記対向方向に関する外側への突出幅が、前記両結合腕部の内側面のうちで前記両凹曲面部の軸方向片側に隣接する部分に対する、前記両凹曲面部の、前記対向方向に関する外側への凹入幅よりも小さくなっている、請求項２に記載した自在継手用ヨーク。
5. 前記両凸曲面部の、前記対向方向に関する外側への突出幅、及び、前記両凹曲面部の、前記対向方向に関する外側への凹入幅は、前記湾曲板部の厚さよりも小さい、請求項２に記載した自在継手用ヨーク。
6. 前記基部の径方向中心部には、該中心部を軸方向に貫通する結合孔を備え、
   該結合孔は、前記回転軸の端部を圧入するための圧入孔部と、該圧入孔部に対して軸方向に隣接する、前記圧入孔部よりも大径で、前記回転軸の端部が圧入されていない非圧入孔部と、を有する、請求項１に記載した自在継手用ヨーク。
7. 前記両結合腕部は、その幅方向中央部同士が幅方向端部同士よりも離間するように、前記幅方向において湾曲している、請求項１に記載した自在継手用ヨーク。
8. ステアリング装置に用いられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の自在継手ヨーク。

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