(57)【要約】【課題】両セレーションの実質的な接触領域を広く確保できるシャフトとヨークの締結構造を提供すること。【解決手段】ヨーク５が、軸方向に延びるスリット１１を形成してシャフトに嵌合する筒状部１０を含む。筒状部１０の内周１０ａは、雌セレーション形成領域３０を含む。スリットに交差する締付軸が、筒状部１０をシャフトに締め付ける。雌セレーション形成領域３０が、第１領域４１と、第１領域４１よりもスリット１に近接して配置された第２領域５１，５２とを含む。第１領域４１の雌セレーション１８Ａは、基準歯形形状をなす。第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂは、非締結時において基準歯形形状を筒状部１０の中心軸線Ｃ１から離れる方向にオフセットして形成されたオフセット歯形形状をなす。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄セレーションが形成された外周を有するシャフトと、
前記雄セレーションに噛み合う雌セレーションが形成された雌セレーション形成領域を含む内周を有し、軸方向に延びるスリットを形成して前記シャフトに嵌合した筒状部を含むヨークと、
前記スリットに交差して前記筒状部をシャフトに締め付ける締付軸と、を備え、
前記雌セレーション形成領域は、第１領域と、前記第１領域よりも前記スリットに近接して配置された第２領域と、を含み、
前記第１領域の雌セレーションは、基準歯形形状をなし、
前記第２領域の雌セレーションは、非締結時において前記基準歯形形状を前記筒状部の中心軸線から離れる方向にオフセットして形成されたオフセット歯形形状をなしている、シャフトとヨークの締結構造。
【請求項２】
請求項１において、非締結時の前記第２領域の雌セレーションは、前記スリットに近づくにしたがって、前記筒状部の中心軸線からのオフセット量が大きくされている、シャフトとヨークの締結構造。
【請求項３】
請求項２において、非締結時の前記オフセット歯形形状は、前記第２領域の雌セレーションにおいて前記スリットから最も遠い雌セレーションの歯先の位置を中心として、前記基準歯形形状を所定角度だけ回転変位させた形状である、シャフトとヨークの締結構造。
【請求項４】
請求項３において、前記所定角度は、０．３〜０．７度の角度範囲にある、シャフトとヨークの締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシャフトとヨークの締結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置では、操舵部材の操作力を伝達する軸間を十字軸式の自在継手で接続している。その十字軸式の自在継手のヨークとシャフトとの締結構造として、ボルトによって、ヨークのスリット入り筒状部を締め付けて縮径させて、筒状部にシャフトをセレーション嵌合させて締結する、シャフトとヨークの締結構造が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９９７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
筒状部では、スリットに近いほど、ボルトの締付による変形量が大きくなり、スリットから離れるほど、ボルトの締付による変形量が小さくなる傾向にある。このため、ボルトによる締付時において、雌セレーションが、雄セレーションに対して、筒状部の周方向の一部でのみ局部的に接触（歯当たり）し、両セレーション間の実質的な接触面積が狭くなる。したがって、操舵によって回転トルクを受けると、雌雄のセレーション間に相対変位によるガタが生じ、操舵フィーリングが低下するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、両セレーションの実質的な接触面積を広く確保できるシャフトとヨークの締結構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、雄セレーション（８）が形成された外周（２ｂ）を有するシャフト（２）と、前記雄セレーションに噛み合う雌セレーション（１８Ａ，１８Ｂ）が形成された雌セレーション形成領域（３０）を含む内周（１０ａ）を有し、軸方向（Ｘ１）に延びるスリット（１１）を形成して前記シャフトに嵌合した筒状部（１０）を含むヨーク（５）と、前記スリットに交差して前記筒状部をシャフトに締め付ける締付軸（１６）と、を備え、前記雌セレーション形成領域は、第１領域（４１）と、前記第１領域よりも前記スリットに近接して配置された第２領域（５１，５２）と、を含み、前記第１領域の雌セレーションは、基準歯形形状をなし、前記第２領域の雌セレーションは、非締結時において前記基準歯形形状を前記筒状部の中心軸線（Ｃ１）から離れる方向にオフセットして形成されたオフセット歯形形状をなしている、シャフトとヨークの締結構造（１）を提供する。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
また、請求項２のように、非締結時の前記第２領域の雌セレーションは、前記スリットに近づくにしたがって、前記筒状部の中心軸線からのオフセット量が大きくされていてもよい。
【０００８】
また、請求項３のように、非締結時の前記オフセット歯形形状は、前記第２領域の雌セレーションにおいて前記スリットから最も遠い雌セレーションの歯先の位置を中心として、前記基準歯形形状を所定角度だけ回転変位させた形状であってもよい。
また、請求項４のように、前記所定角度は、０．３〜０．７度の角度範囲にあってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、下記の効果を奏する。すなわち、仮に、非締結時において雌雄のセレーション間の隙間が筒状部の全周にわたって一定である場合、非締結時から締結時に移行するときに、変形量の大きいスリットに近い領域で先に歯当たりする。このため、同時に歯当たりする雌雄のセレーションの歯数が少なくなる。これに対して、本発明では、スリットに近くて締付時に変形し易い第２領域の雌セレーションが、非締結時において筒状部の中心軸線から離れる方向にオフセットされている。したがって、非締結時から締結時に移行するときに、第２領域の雌セレーションと残りの第１領域の雌セレーションとを同時に雄セレーションに歯当たりさせることができる。その結果、同時に歯当たりする両セレーションの歯数を増大することができる。これにより、両セレーションの実質的な接触面積を増大できるので、ガタ等の発生を抑制して操舵フィーリングを向上することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明によれば、下記の効果を奏する。すなわち、第２領域では、スリットに近いほど締結時の変形量が大きい。これに対して、本発明では、第２領域の雌セレーションが、スリットに近づくにつれて、そのオフセット量を大きくされているので、締付時に同時に歯当たりする両セレーションの歯数を確実に増大することができる。これにより、両セレーションの実質的な接触面積を確実に増大して、ガタ抑制を通じて操舵フィーリングを確実に向上することができる。
【００１１】
また、請求項３の発明によれば、非締結時の第２領域の雌セレーションのオフセット歯形形状を、第２領域の雌セレーションにおいてスリットから最も遠い雌セレーションの歯先の位置（Ｐ１）を中心として、基準歯形形状を所定角度だけ回転変位させた形状とした。したがって、非締結時から締結時に移行するときの、第２領域の変形の方向とは反対の方向に第２領域の雌セレーションの歯形形状をオフセットできるので、締付時に同時に歯当たりする両セレーションの歯数を確実に増大することができる。これにより、両セレーションの実質的な接触面積を確実に増大して、ガタ抑制を通じて操舵フィーリングを確実に向上することができる。
【００１２】
また、請求項４の発明によれば、前記所定角度を０．３〜０．７度の角度範囲とすることにより、締付時に同時に歯当たりする両セレーションの歯数を確実に増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態のシャフトとヨークの締結構造の概略側面図である。
【図２】図１の締結構造の概略断面図であり、締付ボルトによる締付前の非締結状態を示している。
【図３】図１の締結構造の要素である自在継手のヨークの筒状部の断面図であり、非締結状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態のシャフト結合構造１の概略側面図である。シャフト結合構造１は、ステアリング装置の操舵力を伝達する一対のシャフト２，３を自在継手４を介して連結する場合において、何れか一方のシャフト（例えばシャフト２）と自在継手４の対応するヨーク（例えば第１ヨーク５）とを結合する構造である。
【００１５】
図示していないが、一対のシャフト２，３は、ステアリングシャフトのロアーシャフトとインターミディエイトシャフトとである場合がある。また、一対のシャフト２，３は、インターミディエイトシャフトとピニオンシャフトである場合がある。また、一対のシャフト２，３は、インターミディエイトシャフトとエクステンションシャフトとである場合がある。
【００１６】
図１に示すように、自在継手４は、シャフト２の端部２ａが連結された第１ヨーク５と、シャフト３の端部３ａが連結された第２ヨーク６と、第１ヨーク５と第２ヨーク６とを連結する十字軸７とを備えている。シャフト２の端部２ａの外周２ｂには、雄セレーション８が形成されている。また、シャフト２の端部２ａの外周２ｂには、雄セレーション８を横切る周溝９が形成されている。
【００１７】
図１の締結構造１の概略断面図である図２を参照して、第１ヨーク５は、シャフト２の端部２ａが嵌合される筒状部１０を有している。筒状部１０には、筒状部１０の径方向Ｒ１に沿い且つ筒状部１０の軸方向（図２において紙面とは直交する方向。シャフト２の軸方向Ｘ１に一致する方向）に延びるスリット１１が設けられている。第１ヨーク５は、スリット１１を挟んだ両側に一対のタブ１２，１３を有している。
【００１８】
各タブ１２，１３に設けられたボルト挿通孔１４，１５に、締付軸としての締付ボルト１６が挿通されている。締付ボルト１６の先端に係合されたナット１７と締付ボルト１６の頭部１６ａとの間で、一対のタブ１２，１３が締め付けられ、これにより、筒状部１０が縮径されて、シャフト２の端部２ａが筒状部１０内で締め付けられている。
筒状部１０の内周１０ａには、シャフト２の雄セレーション８と噛み合わせるための雌セレーション１８Ａ，１８Ｂが形成されている。図２は、締付ボルト１６を締め付ける前の非締結時を示しており、雌セレーション１８Ａ，１８Ｂと雄セレーション８との間には、隙間が設けられている。
【００１９】
図３は非締結時（無負荷状態）の筒状部１０の断面を示している。図３に示すように、筒状部１０の内周１０ａは、スリット１１に隣接しスリット１１を挟んだ両側に配置された一対の雌セレーション非形成領域としての欠歯領域２１，２２と、一対の欠歯領域２１，２２を除く残りの領域の全域に設けられた雌セレーション形成領域３０とを含んでいる。
【００２０】
雌セレーション形成領域３０は、第１領域４１と、第１領域４１よりもスリット１１に近接して配置された一対の第２領域５１，５２とを含んでいる。第２領域５１は、欠歯領域２１を間に挟んでスリット１１に近接している。第２領域５２は、欠歯領域２２を間に挟んでスリット１１に近接している。
第１領域４１の雌セレーション１８Ａは、基準歯形形状をなしている。各第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂは、非締結時において前記基準歯形形状を筒状部１０の中心軸線Ｃ１から離れる方向にオフセットして形成されたオフセット歯形形状をなしている。
【００２１】
具体的には、非締結時の各第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂは、スリット１１に近づくにしたがって、筒状部１０の中心軸線Ｃ１からのオフセット量が大きくされている。
すなわち、非締結時の各第２領域５１，５２のオフセット歯形形状は、当該第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂにおいてスリット１１から最も遠い雌セレーション１８Ｂ１の歯先の位置Ｐ１を中心として、基準歯形形状を所定角度θ１だけ回転変位させた形状である。所定角度θ１は、０．３〜０．７度の角度範囲に設定されている。
【００２２】
本実施形態によれば、下記の効果を奏する。すなわち、仮に、非締結時において雌雄のセレーション間の隙間が筒状部の全周にわたって一定である場合、非締結時から締結時に移行するときに、変形量の大きいスリットに近い領域で先に歯当たりする。このため、同時に歯当たりする雌雄のセレーションの歯数が少なくなる。
これに対して、本実施形態では、スリット１１に近くて締付時に変形し易い第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂが、非締結時において筒状部１０の中心軸線Ｃ１から離れる方向にオフセットされていて、当該雌セレーション１８Ｂと対応する雄セレーション８との隙間が第１領域４１の雌セレーション１８Ａと対応する雄セレーション８との隙間よりも大きくされている。
【００２３】
したがって、非締結時から締結時に移行するときに、第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂと残りの第１領域４１の雌セレーション１８Ａとを同時に雄セレーション８に歯当たりさせることができる。その結果、同時に歯当たりする両セレーション８；１８Ａ，１８Ｂの歯数を増大することができる。これにより、両セレーション８；１８Ａ，１８Ｂの実質的な接触面積を増大できるので、ガタ等の発生を抑制して操舵フィーリングを向上することができる。
【００２４】
換言すると、締結時に、締付ボルト１６の締付による筒状部１０の変形の偏りを吸収して、筒状部１０の雌セレーション１８Ａ，１８Ｂ全体のピッチ円を真円に近づけることができる。したがって、両セレーション８；１８Ａ，１８Ｂの均等な歯当たりを実現することができる。
また、各第２領域５１，５２では、スリット１１に近いほど締結時の変形量が大きい。これに対して、本実施形態では、各第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂが、スリット１１に近づくにつれて、そのオフセット量を大きくされているので、締付時に同時に歯当たりする両セレーション８；１８Ａ，１８Ｂの歯数を確実に増大することができる。これにより、両セレーション８；１８Ａ，１８Ｂの実質的な接触面積を確実に増大して、ガタ抑制を通じて操舵フィーリングを確実に向上することができる。
【００２５】
また、非締結時の各第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂのオフセット歯形形状を、当該第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂにおいてスリット１１から最も遠い雌セレーション１８Ｂ１の歯先の位置Ｐ１を中心として、基準歯形形状を所定角度だけ回転変位させた形状とした。したがって、非締結時から締結時に移行するときの、各第２領域５１，５２の変形の方向とは反対の方向に各第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂの歯形形状をオフセットできるので、締付時に同時に歯当たりする両セレーション８；１８Ａ，１８Ｂの歯数を確実に増大することができる。これにより、両セレーションセレーション８；１８Ａ，１８Ｂの実質的な接触面積を確実に増大して、ガタ抑制を通じて操舵フィーリングを確実に向上することができる。
【００２６】
また、所定角度θ１を０．３〜０．７度の角度範囲とすることにより、締付時に同時に歯当たりする両セレーション８；１８Ａ，１８Ｂの歯数を確実に増大することができる。  すなわち、所定角度θ１が０．３度よりも小さい場合は、締結時に歯当たりを筒状部１０の全周で均等にする効果が薄くなる。一方、所定角度θ１が０．７度よりも大きい場合には、締結時に歯当たりを筒状部１０の全周で均等にするための締付トルクが大きくなり過ぎる。そこで、所定角度θ１を０．３〜０．７度（０．３度以上０．７度以下）の角度範囲に設定することで、適度な締付トルクで全周の歯当たりを均等にすることができる。このような観点から、所定角度θ１を０．４〜０．６度の角度範囲とすることがより好ましく、所定角度θ１を０．５度とすることがさらに好ましい。
【００２７】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば欠歯領域２１，２２をより狭い範囲としたり、欠歯領域２１，２２を廃止したりしてもよい。欠歯領域２１，２２を廃止した場合、第２領域５１，５２がスリット１１に隣接することになる。
また、第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂを加工するときは、ヨークの筒状部の製造用中間体に、予め、締付ボルト１６による締結時の変位量と同等の変位を与えるように拘束した状態で、筒状部の製造用中間体の内周に、真円に配置された基準歯形形状の雌セレーションを加工するようにしてもよい。加工後に筒状部１０の変位を解放させると、スプリングバックによって、スリット１１に近接した領域の雌セレーションが外側へ拡がって、第２領域５１，５２の雌セレーション１８Ｂを容易に形成でき、残りの領域が第１領域４１となる。
【００２８】
また、前記実施形態では、各第２領域５１，５２のオフセット歯形形状が、歯先の位置Ｐ１を中心として回転変位されて形成されていたが、歯底の位置を中心として回転変位されて形成されていてもよい。
その他、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００２９】
１…シャフトとヨークの締結構造、２，３…シャフト、２ｂ…外周、４…自在継手、５…第１ヨーク、６…第２ヨーク、７…十字軸、８…雄セレーション、１０…筒状部、１０ａ…内周、１１…スリット、１２，１３…タブ、１６…締付ボルト（締付軸）、１８Ａ，１８Ｂ…雌セレーション、２１，２２…雌セレーション非形成領域、３０…雌セレーション形成領域、４１…第１領域、５１，５２…第２領域、Ｃ１…（筒状部の）中心軸線、Ｐ１…歯先の位置、θ１…所定角度、Ｘ１…軸方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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