(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切り割りを挟んで形成された一対のフランジ部と、一端に雄ねじが形成されて他端に円盤状フランジ付きの六角頭が形成されたフランジ付き六角ボルトと、上記フランジ付き六角ボルトを上記切り割りを挟んで形成された一対のフランジ部の一方に形成されたボルト孔に挿通し、他方に形成された雌ねじにねじ込んで上記一対のフランジ部の締め付けを行うための、一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体であって、
上記フランジ付き六角ボルトは、上記円盤状フランジの座面の外周に環状に形成されて、凸部の高さが円盤状フランジの座面から突出しない高さに形成された凹凸部を有し、
上記フランジ付き六角ボルトによる上記一対のフランジ部の締め付けでは、上記凹凸部と上記円盤状フランジの座面は上記一対のフランジ部の平坦な座面に接触し、上記フランジ付き六角ボルトのさらなる締め付けで上記凹凸部が上記一対のフランジ部の一方の座面が上記円盤状フランジの座面に対して傾斜して上記一方の座面に食い込んで上記フランジ付き六角ボルトを回り止めすること
を特徴とする一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体。
【請求項２】
請求項１に記載された一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体において、
上記凹凸部が三角形に形成されていること
を特徴とする一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体。
【請求項３】
請求項１に記載された一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体において、
上記凹凸部が台形に形成されていること
を特徴とする一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体、特にステアリングシャフトの回転を伝達する軸同士を連結する自在継手を軸に締め付けるための一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の前輪を操舵するステアリング装置では、ステアリングホイールの操作で回転するステアリングシャフトの動きを、自在継手を介してステアリングギヤの入力軸に伝達している。
【０００３】
ステアリングホイールの動きはステアリングコラム内に回転自在に設けたステアリングシャフトおよび中間シャフトを介してステアリングギアに伝達され、ステアリングギアによって車輪の方向を操舵する。通常、ステアリングシャフトとステアリングギアの入力軸とは互いに同一直線上に設けることが出来ない。
【０００４】
このため従来から、ステアリングシャフトとステアリングギアへの入力軸との間に中間シャフトを設け、この中間シャフトの端部とステアリングシャフト、および、中間シャフトの端部とステアリングギアの入力軸の端部とを、自在継手を介して結合し、同一直線上に存在しないステアリングシャフトと入力軸との間での動力伝達が行えるようにしている。
【０００５】
中間シャフトを自在継手に結合するために、自在継手のヨークには中間シャフトを挿入するための円筒状の結合筒部が形成され、この結合筒部には、結合筒部から接線方向に延びる左右一対のフランジ部が形成されていて、フランジ部の間にはスリット（切り割り）が形成されている。中間シャフトと自在継手との結合剛性を大きくするために、フランジ部のボルト孔に挿入したボルトを強く締め付けると、フランジ部が弾性変形してスリットの溝幅が狭まり、中間シャフトを結合筒部に強く締付けて固定することができる。
【０００６】
しかし、ボルトを強く締め付けると、ボルト頭部の座面が当接するフランジ部の座面が、ボルト頭部の座面に対して傾斜する。そのため、ボルト頭部の座面とフランジ部の座面が片当たりした状態で締付けが行われ、ボルト頭部の座面とフランジ部の座面との間の摩擦面が減少する。その結果、車両の運転中に自在継手にトルクが加わると、フランジ部と接触している座面が弾性変形して、ボルト頭部の座面に外力が作用し、ボルトに意図されない回転が生じることがある。そのため、特許文献１から特許文献３に示すように、ボルト頭部の座面に凸部を形成して、凸部をフランジ部の座面に食い込ませ、ボルトの回り止めをする方法が採用されている。
【０００７】
特許文献１から特許文献３に示すボルトは、ボルト頭部の座面に、ボルト頭部の座面から突出する凸部を形成して、フランジ部の座面に凸部を食い込ませている。従って、凸部がフランジ部の座面に食い込む時の抵抗が加わるため、ボルトを自在継手に締付ける時のトルクの変動が大きく、ボルトの締付け軸力を適切な大きで締め付けることが難しくなる。また、フランジ部の座面に凸部が食い込んでフランジ部の座面が傷つくため、自在継手の再利用が難しくなる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭３７−１７４１１号公報
【特許文献２】実公昭３８−１９０１４号公報
【特許文献３】特開２００３−４２１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、安定した締付け軸力でボルトを締め付けることができるとともに、締付け後のボルトの回り止めをすることが可能な一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、切り割りを挟んで形成された一対のフランジ部と、一端に雄ねじが形成されて他端に円盤状フランジ付きの六角頭が形成されたフランジ付き六角ボルトと、上記フランジ付き六角ボルトを上記切り割りを挟んで形成された一対のフランジ部の一方に形成されたボルト孔に挿通し、他方に形成された雌ねじにねじ込んで上記一対のフランジ部の締め付けを行うための、一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体であって、上記フランジ付き六角ボルトは、上記円盤状フランジの座面の外周に環状に形成されて、凸部の高さが円盤状フランジの座面から突出しない高さに形成された凹凸部を有し、上記フランジ付き六角ボルトによる上記一対のフランジ部の締め付けでは、上記凹凸部と上記円盤状フランジの座面は上記一対のフランジ部の平坦な座面に接触し、上記フランジ付き六角ボルトのさらなる締め付けで上記凹凸部が上記一対のフランジ部の一方の座面が上記円盤状フランジの座面に対して傾斜して上記一方の座面に食い込んで上記フランジ付き六角ボルトを回り止めすることを特徴とする一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体である。
【００１２】
第２番目の発明は、第１番目の発明の一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体において、上記凹凸部が三角形に形成されていることを特徴とする一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体である。
【００１３】
第３番目の発明は、第１番目の発明の一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体において、上記凹凸部が台形に形成されていることを特徴とする一対のフランジ部とフランジ付き六角ボルト組合せ体である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のフランジ付き六角ボルトは、一端に雄ねじが形成され、他端に円盤状フランジ付きの六角頭が形成されたフランジ付き六角ボルトにおいて、円盤状フランジの座面の外周に環状に形成され、凸部の高さが円盤状フランジの座面から突出しない高さに形成された凹凸部を有している。
【００１５】
従って、締付けの途中では締付けトルクの変動が小さく、ボルトの締付け軸力が安定し、締付けが完了すると、円盤状フランジの凹凸部がフランジ部の座面に食い込み、締付け後のボルトの回り止めをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１のフランジ付き六角ボルトを有する自在継手を備えたステアリング装置の全体側面図である。
【図２】本発明の実施例１のフランジ付き六角ボルトを有する自在継手の拡大正面図である。
【図３】ボルトを強く締め付ける前の状態を示す図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】ボルトを強く締め付けた後の状態を示す図２のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図５のボルトのフランジと六角頭を断面した状態を示す断面図である。
【図７】図６のＰ部拡大断面図である。
【図８】（ａ）は本発明の実施例１のボルトを示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は（ａ）のＱ部拡大断面図である。
【図９】本発明の実施例１のボルトのフランジと六角頭を断面した状態を示す一部断面正面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の実施例２のボルトを示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｃ）は（ａ）のＲ部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例２を説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の実施例１のフランジ付き六角ボルトを有する自在継手を備えたステアリング装置の全体側面図、図２は本発明の実施例１のフランジ付き六角ボルトを有する自在継手の拡大正面図である。図３はボルトを強く締め付ける前の状態を示す図２のＡ−Ａ断面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。図５はボルトを強く締め付けた後の状態を示す図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１９】
図６は図５のボルトのフランジと六角頭を断面した状態を示す断面図、図７は図６のＰ部拡大断面図である。図８（ａ）は本発明の実施例１のボルトを示す正面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＱ部拡大断面図である。図９は本発明の実施例１のボルトのフランジと六角頭を断面した状態を示す一部断面正面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の実施例１のフランジ付き六角ボルトを有する自在継手備えたステアリング装置は、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール１１を装着可能なステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置（操舵補助部）２０と、このステアリングシャフト１２の車体前方側（図１の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備える。
【００２１】
ステアリングシャフト１２は、雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとを、回転トルクを伝達可能に、かつ軸方向に関して相対移動可能にスプライン嵌合している。従って、上記雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとは、衝突時に、このスプライン嵌合部が相対移動して、全長を縮めることができる。
【００２２】
また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせている。そのため、ステアリングコラム１３は、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。
【００２３】
そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記雄ステアリングシャフト１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、アシスト装置２０の図示しない入力軸の車体後方側端部に連結している。
【００２４】
ステアリングコラム１３は、その中間部を支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット１４に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット１４が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。
【００２５】
また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。
【００２６】
上記ギヤハウジング２１の車体前方側端面から突出した出力軸２３は、自在継手（上側自在継手）４１を介して、中間シャフト１５の後端部に連結している。また、この中間シャフト１５の前端部に、別の自在継手（下側自在継手）４２を介して、ステアリングギヤ３０のピニオン軸（以下軸と呼ぶ）６を連結している。中間シャフト１５は、雄中間シャフト（雄シャフト）１５Ａの車体前方側に、雌中間シャフト（雌シャフト）１５Ｂの車体後方側が外嵌し、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に関して相対移動可能に嵌合している。
【００２７】
図示しないピニオンが、軸６の下端（車体前方側端部）に形成されている。また、図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール１１の回転が、タイロッド３１を移動させて、図示しない車輪を操舵する。
【００２８】
アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、電動モータ２６のケース２６１が固定され、この電動モータ２６の図示しない回転軸にウォームが結合されている。出力軸２３には図示しないウォームホイールが取り付けられ、このウォームホイールに電動モータ２６の回転軸のウォームが噛合っている。
【００２９】
また、出力軸２３の中間部の周囲には、図示しないトルクセンサが設けられている。上記ステアリングホイール１１からステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出し、この検出値に応じて、電動モータ２６を駆動し、ウォームとウォームホイールから成る減速機構を介して、出力軸２３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。補助トルクを発生させるアシスト装置は、電動式に限定されるものではなく、油圧式のアシスト装置でもよい。
【００３０】
図２から図７は、本発明の実施例１のフランジ付き六角ボルトを有する自在継手を示し、図１の自在継手４２の一方のヨーク７と軸６との結合部に適用した例を示す。本発明のフランジ付き六角ボルトを有する自在継手は、図１の自在継手４１と雄中間シャフト１５Ａとの結合部や、自在継手４１と出力軸２３との結合部に適用してもよい。
【００３１】
図２から図７は、本発明の実施例１のフランジ付き六角ボルトを有する自在継手４２を構成する一対のヨーク７、７のうちの一方のヨーク７と、軸６との結合部を示している。ヨーク７の左側には略円筒状の結合筒部７１が形成され、この結合筒部７１の内周面に形成された雌セレーション７１１に、図２、図４の左側から、結合筒部７１の軸方向に平行に軸６を挿入する。そして、軸６の外周面に形成された雄セレーション６１を、雌セレーション７１１にセレーション係合させて、回転トルクを伝達可能に構成している。
【００３２】
ヨーク７の右側には、結合筒部７１と一体に設けられた一対の結合アーム部７６、７６が形成され、この結合アーム部７６、７６には、十字軸７７を軸支するための軸受け孔７６１、７６１が形成されている。
【００３３】
ヨーク７の結合筒部７１には、結合筒部７１から接線方向に延びた左右一対のフランジ部７２Ａ、７２Ｂが形成されている。フランジ部７２Ａ、７２Ｂの間には、雌セレーション７１１に連通するスリット（切り割り）７３が形成されている。スリット７３は、結合筒部７１の軸方向の全長にわたって形成されている。
【００３４】
一対のフランジ部７２Ａ、７２Ｂのうちの一方（図３の右側）のフランジ部７２Ａには、図８に示すボルト（フランジ付き六角ボルト）８１を挿入するためのボルト孔７４が形成され、他方のフランジ部７２Ｂには、雌ねじ７５が形成されている。雌ねじ７５はボルト孔７４と同心状に形成されている。
【００３５】
雌ねじ７５には、ボルト８１のボルト軸部８１１の左側に形成された雄ねじ８１２がねじ込まれる。また、フランジ部７２Ａには、ボルト孔７４の開口部側（図３の右側）に平坦な座面７４１が形成されている。図８に示すように、ボルト軸部８１１の右側には、円盤状フランジ８１３が付いた六角頭８１４が形成されている。円盤状フランジ８１３の直径は、六角頭８１４の対角距離よりも大きく形成されて、座面の面積を大きくしている。
【００３６】
円盤状フランジ８１３の座面８１５には、平坦な座面８１５の外周に、凹凸部８１６が環状に形成されている。凹凸部８１６は円盤状フランジ８１３の外周縁８１７まで形成されている。また、凹凸部８１６は三角形に形成され、凸部の高さが円盤状フランジ８１３の座面８１５から突出しない高さに形成されている。凹凸部８１６は環状形状をしているため、ボルト８１を成形する時に、パンチとダイスを使用した圧造によって、同時に成形し易い形状をしている。
【００３７】
図３に示すように、ボルト８１を締め付けると、円盤状フランジ８１３の平坦な座面８１５がフランジ部７２Ａの平坦な座面７４１と面で接触する。凹凸部８１６の凸部の高さが、円盤状フランジ８１３の座面８１５から突出しない高さに形成されているため、凹凸部８１６がフランジ部７２Ａの座面７４１に食い込むことはない。従って、ここまでは、凹凸部８１６の無いボルトと同一で、締付けトルクの変動が小さく、ボルトの締付け軸力が安定する。
【００３８】
図５から図７に示すように、ボルト８１を更に締め付けると、フランジ部７２Ａの座面７４１が傾斜し、円盤状フランジ８１３の凹凸部８１６がフランジ部７２Ａの座面７４１の傾斜根元部（図５から図７の上部）に食い込み始める。凹凸部８１６は三角形に形成されているため、三角形の角が座面７４１に食い込んで、ボルト８１の回り止めを効果的に行うことができる。ボルト８１の締め付が完了すると、ボルト８１の円盤状フランジ８１３の座面８１５に対して、フランジ部７２Ａの座面７４１が角度αだけ傾斜し、円盤状フランジ８１３の凹凸部８１６がフランジ部７２Ａの座面７４１に食い込む。
【００３９】
従って、締付けの途中では締付けトルクの変動が小さく、締付けが完了すると、円盤状フランジ８１３の凹凸部８１６がフランジ部７２Ａの座面７４１に食い込み、締付け後のボルト８１の回り止めをすることができる。本発明の実施例１では、締付けが完了する直前に、凹凸部８１６がフランジ部７２Ａの座面７４１に食い込むため、フランジ部７２Ａの座面７４１の傷が最小に抑えられ、自在継手の再利用が可能となる。
【００４０】
ヨーク７の材質としては、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ）、機械構造用炭素鋼鋼材（ＳＣ）、鋳鉄（ＦＣ）等が使用される。ボルト８１の材質としては、炭素鋼などのＳＣ材、冷間圧造用炭素鋼線（ＳＷＣＨ）等が使用され、ヨーク７よりも硬度の高い材質を使用して、凹凸部８１６の食い込みを容易にし、ボルト８１の回り止めの効果を大きくすることが好ましい。
【実施例２】
【００４１】
次に本発明の実施例２について説明する。図１０（ａ）は本発明の実施例２のボルトを示す正面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＤ−Ｄ断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＲ部拡大断面図である。以下の説明では、上記実施例１と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。
【００４２】
実施例２は、円盤状フランジ８１３の凹凸部の形状を変更した例である。すなわち、図１０に示すように、実施例２のボルト８１は実施例１と同様に、ボルト８１のボルト軸部８１１の左側には雄ねじ８１２が形成され、ボルト軸部８１１の右側には、円盤状フランジ８１３が付いた六角頭８１４が形成されている。円盤状フランジ８１３の直径は、六角頭８１４の対角距離よりも大きく形成されて、座面の面積を大きくしている。
【００４３】
円盤状フランジ８１３の座面８１５には、平坦な座面８１５の外周に、凹凸部８１８が環状に形成されている。凹凸部８１８は円盤状フランジ８１３の外周縁８１７まで形成されている。実施例２では、凹凸部８１８は台形に形成され、凸部の高さが円盤状フランジ８１３の座面８１５から突出しない高さに形成されている。凹凸部８１８は環状形状をしているため、ボルト８１を成形する時に、パンチとダイスを使用した圧造によって、同時に成形し易い形状をしている。
【００４４】
実施例２では、凹凸部８１８が台形に形成され、凸部の先端がエッジになっていない。従って、ボルト８１を締め付けて、凹凸部８１８をフランジ部７２Ａの座面７４１の傾斜根元部に食い込ませた時に、実施例１の三角形と比較して、フランジ部７２Ａの座面７４１の傷が小さく抑えられ、実施例１よりも自在継手の再利用が可能となる。
【００４５】
本発明の実施例２においても、締付けの途中では締付けトルクの変動が小さく、締付けが完了すると、円盤状フランジ８１３の凹凸部８１８がフランジ部７２Ａの座面７４１に食い込み、締付け後のボルト８１の回り止めをすることができる。
【００４６】
上記実施例では、略円筒状の結合筒部７１が形成されたヨークに本発明を適用した例について説明したが、略コの字断面の結合筒部を有するヨークに本発明を適用してもよい。また、上記実施例では、フランジ部７２Ａ、７２Ｂの一方に雌ねじを形成し、ボルト軸部８１１の雄ねじ８１２をこの雌ねじにねじ込んで、フランジ部７２Ａ、７２Ｂを締め付けるねじ込みボルト方式に本発明を適用した例について説明した。他の例として、ヨークのフランジ部７２Ａ、７２Ｂの両方にボルト孔（バカ孔）を形成し、ボルトとナットでフランジ部７２Ａ、７２Ｂを挟んで締め付ける通しボルト方式に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１１  ステアリングホイール
１２  ステアリングシャフト
１２Ａ  雌ステアリングシャフト
１２Ｂ  雄ステアリングシャフト
１３  ステアリングコラム
１３Ａ  アウターコラム
１３Ｂ  インナーコラム
１４  支持ブラケット
１５  中間シャフト
１５Ａ  雄中間シャフト
１５Ｂ  雌中間シャフト
１８  車体
２０  アシスト装置
２１  ギヤハウジング
２３  出力軸
２６  電動モータ
２６１  ケース
３０  ステアリングギヤ
３１  タイロッド
４１  自在継手（上側自在継手）
４２  自在継手（下側自在継手）
６  軸（ピニオン軸）
６１  雄セレーション
７  ヨーク
７１  結合筒部
７１１  雌セレーション
７２Ａ  フランジ部
７２Ｂ  フランジ部
７３  スリット（切り割り）
７４  ボルト孔
７４１  座面
７５  雌ねじ
７６  結合アーム部
７６１  軸受け孔
７７  十字軸
８１  ボルト
８１１  ボルト軸部
８１２  雄ねじ
８１３  円盤状フランジ
８１４  六角頭
８１５  座面
８１６  凹凸部
８１７  外周縁
８１８  凹凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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