(57)【要約】【課題】シャフトとヨークの結合構造において、ヨークの筒状部の内周面においてスリットに対して筒状部の径方向に対向する対向部におけるセレーション嵌合の保持力を向上する。【解決手段】締付ボルト４０が、筒状部２０の周方向Ｚに関してスリット２１の両側に隣接配置される一対の隣接部２２を互いに近接させて、筒状部２０をステアリングシャフト２に締め付ける。一対の隣接部２２に設けられる一対のカム面７０が、筒状部２０の内周面２０ａにおいてスリット２１に対して筒状部２０の径方向Ｒに対向する対向部２３に向けて互いに内向きに傾斜する。一対のカム面７０は、一対の隣接部２２が互いに近接されるときに、一対のカム面７０とステアリングシャフト２の外周面２ｃとの間に介在する介在部材５０を対向部２３に向けて付勢する。【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面を有するシャフトと、
前記雄セレーションに噛み合わされる雌セレーションが形成された内周面を有して前記シャフトに嵌合される筒状部であって、軸方向に延びるスリットと、前記筒状部の周方向に関して前記スリットの両側に隣接する一対の隣接部と、前記筒状部の内周面において前記スリットに対して前記筒状部の径方向に対向する対向部とを有する筒状部を含む、自在継手のヨークと、
前記筒状部の軸方向と直交する直交方向に前記スリットを横切り、前記一対の隣接部を互いに近接させて前記筒状部を前記シャフトに締め付ける締付軸と、
前記一対の隣接部に設けられ、前記筒状部の軸方向から見て前記対向部に向けて互いに内向きに傾斜する一対のカム面と、
前記一対のカム面と前記シャフトの外周面との間に介在する介在部材と、を備え、
前記一対のカム面は、前記一対の隣接部が互いに近接されるときに、前記介在部材を前記対向部に向けて付勢する付勢力を発生するように構成されている、シャフトとヨークの結合構造。
【請求項２】
前記介在部材は、前記一対のカム面にそれぞれ滑り接触する一対の被駆動面を含む、請求項１に記載のシャフトとヨークの結合構造。
【請求項３】
前記シャフトの外周面に、前記介在部材を保持する保持凹部が形成されている、請求項１または２に記載のシャフトとヨークの結合構造。
【請求項４】
前記筒状部の内周面および前記シャフトの外周面の少なくとも一方は、前記周方向に関して前記介在部材を挟んだ両側に配置され、セレーション歯が設けられない一対の欠歯領域を含む、請求項１〜３の何れか一項に記載のシャフトとヨークの結合構造。
【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結合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用操舵装置では、ステアリングホイールからの回転力を、ステアリングシャフト、インターミディエイトシャフト（中間軸）等を介して、例えばラックアンドピニオン機構等の転舵機構へと伝達し、これにより転舵輪を操向するようにしている。
インターミディエイトシャフトの上端は自在継手を介してステアリングシャフトと連結され、インターミディエイトシャフトの下端は自在継手を介してピニオンシャフトと連結されている。ステアリングシャフト、インターミディエイトシャフト、ピニオンシャフト等のシャフトを、対応する自在継手のヨークに結合する構造としては、自在継手のヨークのスリット入りの筒状部を前記スリットを横切る締付ボルトを締め付けることにより、筒状部を当該筒状部に対してセレーション嵌合されるシャフトに締め付けて固定する構造が一般的である。
【０００３】
締付ボルトを締め付けたときに、筒状部において筒状部の周方向に関してスリットに両側に配置された一対の部分が主に変形するため、一対の部分では、シャフトに対してセレーション嵌合の保持力が高く、他の部分（特に筒状部の内周においてスリットと筒状部の径方向に対向する対向部）では、シャフトに対してセレーション嵌合の保持力が弱くなる傾向にある。
【０００４】
そこで、筒状部の内周において、前記一対の部分の両側に、セレーション非形成領域（すなわち欠歯領域）を設ける技術が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１６９７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、依然として、筒状部の内周においてスリットに対して筒状部の径方向に対向する対向部では、シャフトに対してセレーション嵌合の保持力が弱いという問題があった。
本発明の目的は、筒状部の内周においてスリットに対して筒状部の径方向に対向する対向部におけるセレーション嵌合の保持力を向上することができるシャフトとヨークの結合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、雄セレーション（ＭＳ）が形成された外周面（２ｃ）を有するシャフト（２）と、前記雄セレーションに噛み合わされる雌セレーション（ＦＳ）が形成された内周面（２０ａ）を有して前記シャフトに嵌合される筒状部（２０）であって、軸方向（Ｘ）に延びるスリット（２１）と、前記筒状部の周方向（Ｚ）に関して前記スリットの両側に隣接する一対の隣接部（２２）と、前記筒状部の内周面において前記スリットに対して前記筒状部の径方向（Ｒ）に対向する対向部（２３）とを有する筒状部を含む、自在継手のヨーク（３１）と、前記筒状部の軸方向と直交する直交方向（Ｙ）に前記スリットを横切り、前記一対の隣接部を互いに近接させて前記筒状部を前記シャフトに締め付ける締付軸（４０）と、前記一対の隣接部に設けられ、前記筒状部の軸方向から見て前記対向部に向けて互いに内向きに傾斜する一対のカム面（７０；７０Ｂ）と、前記一対のカム面と前記シャフトの外周面との間に介在する介在部材（５０；５０，５０Ａ；５０Ｂ）と、を備え、前記一対のカム面は、前記一対の隣接部が互いに近接されるときに、前記介在部材を前記対向部に向けて付勢する付勢力を発生するように構成されている、シャフトとヨークの結合構造（Ｐ；ＰＡ；ＰＢ）を提供する。
【０００８】
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。
請求項２のように、前記介在部材は、前記一対のカム面にそれぞれ滑り接触する一対の被駆動面（５１；５１Ｂ）を含んでいてもよい。
【０００９】
請求項３のように、前記シャフトの外周面に、前記介在部材を保持する保持凹部（８０；８０，８０Ａ）が形成されていてもよい。
請求項４のように、前記筒状部の内周面および前記シャフトの外周面の少なくとも一方は、前記周方向に関して前記介在部材を挟んだ両側に配置され、セレーション歯が設けられない一対の欠歯領域（９０）を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、締付軸による締め付けによって、スリットの両側の一対の隣接部が互いに近接されるときに、一対の隣接部に設けられた一対のカム面が、介在部材を介して、シャフトを筒状部の内周面においてスリットと筒状部の径方向に対向する対向部に付勢する。このため、対向部におけるセレーションの保持力を増大して、結合構造全体としての締結力を増大することができる。
【００１１】
請求項２の発明では、締付軸による締め付け時に、内向きに傾斜する一対のカム面が、一対の被駆動面に対して摺接しながらスムーズに近接される。このため、一対のカム面によってロスなく付勢力を発生することができる。
請求項３の発明では、介在部材がシャフトの外周面の保持凹部に保持されることで、介在部材の位置や姿勢が安定するため、一対のカム面によって介在部材を安定して付勢できることができる。
【００１２】
請求項４の発明では、筒状部の周方向に関して介在部材の両側に欠歯領域が設けられる。このため、締付軸による締め付け力を一対のカム面に集中的に与えて、一対のカム面により付勢された介在部材を介して、シャフトを筒状部の対向部に強く押圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態のシャフトとヨークの結合構造が適用された車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の結合構造の概略側面図である。
【図３】（ａ）は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断された、結合構造の概略断面図である。（ｂ）は、介在部材の周辺の構造の模式的断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断された、結合構造の概略断面図である。
【図５】第１の実施形態において、ステアリングシャフトの軸方向に沿って切断された、結合構造の概略断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の結合構造の概略断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の結合構造の模式的断面図である。
【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を添付図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るシャフトとヨークの結合構造Ｐ（以下では、単に結合構造Ｐとも言う）が適用された車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、車両用操舵装置１は、ステアリングシャフト２と、第１の自在継手３と、インターミディエイトシャフト４、第２の自在継手５と、ピニオンシャフト６と、転舵軸としてのラックシャフト７とを備えている。
【００１５】
ステアリングシャフト２の軸方向の一端部２ａに、ステアリングホイール等の操舵部材８が連結される。ステアリングシャフト２の軸方向の他端部２ｂが、第１の自在継手３を介して、インターミディエイトシャフト４の軸方向の一端部４ａと連結される。インターミディエイトシャフト４の軸方向の他端部４ｂが、第２の自在継手５を介して、ピニオンシャフト６の一端部６ａと連結される。
【００１６】
ピニオンシャフト６の軸方向の他端部６ｂに設けられたピニオン６ｃと、ラックシャフト７に設けられたラック７ａとが噛み合わされている。ラックシャフト７は、車体に固定されるハウジング９に、軸方向（車両の左右方向に相当）に移動可能に支持されている。ラックシャフト７の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が連結されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。操舵部材８が操作されてステアリングシャフト２が回転されると、ピニオンシャフト６が回転される。ピニオンシャフト６の回転に伴って、ラックシャフト７が軸方向に移動され、これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。
【００１７】
ステアリングシャフト２と第１の自在継手３に関して、本実施形態の結合構造Ｐが適用されている。具体的には、図２に示すように、第１の自在継手３は、第１のヨーク３１と、第２のヨーク３２、十字軸３３とを含む。第１のヨーク３１には、ステアリングシャフト２の他端部２ｂが連結される。第２のヨーク３２には、インターミディエイトシャフト４の一端部４ａが連結される。十字軸３３は、第１のヨーク３１および第２のヨーク３２を連結している。
【００１８】
結合構造Ｐは、ステアリングシャフト２と、第１の自在継手３の第１のヨーク３１と、締付軸としての締付ボルト４０と、介在部材５０とを含む。第１のヨーク３１は、基部としての筒状部２０と、筒状部２０から筒状部２０の軸方向Ｘに延設された一対の腕部６０とを含む。筒状部２０は、ステアリングシャフト２の他端部２ｂに嵌合される。一対の腕部６０のそれぞれには、十字軸３３の対応する軸部が連結される連結孔６１が形成されている。
【００１９】
図３（ａ）は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断された結合構造Ｐの概略断面図であり、図３（ｂ）は、介在部材５０の周辺の構造の模式的図であり、図３（ｂ）において、断面を示すハッチングは簡略化のため省略してある。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断された結合構造Ｐの概略断面図である。図５は、ステアリングシャフト２の軸方向に沿って切断された結合構造Ｐの概略断面図である。
【００２０】
図３（ａ）および図４に示すように、ステアリングシャフト２の他端部２ｂの外周面２ｃには、雄セレーションＭＳが形成されている。筒状部２０の内周面２０ａには、雄セレーションＭＳに噛み合わされる雌セレーションＦＳが形成されている。
筒状部２０は、スリット２１と、一対の隣接部２２と、対向部２３とを含む。図５に示すように、スリット２１は、筒状部２０の軸方向Ｘ（ステアリングシャフト２の軸方向に相当）に延びている。図３（ａ）および図４に示すように、一対の隣接部２２は、筒状部２０の周方向Ｚに関してスリット２１の両側に隣接配置されている。すなわち、一対の隣接部２２は、互いの間にスリット２１を区画する壁面２２ａを有している。対向部２３は、筒状部２０の内周面２０ａにおいてスリット２１に対して筒状部２０の径方向Ｒに対向する部分である。
【００２１】
締付ボルト４０は、筒状部２０の軸方向Ｘ［図３（ａ）および図４において紙面と直交する方向。図５も参照］と直交する直交方向Ｙにスリット２１を横切っている。図３（ａ）および図４に示すように、締付ボルト４０は、軸部４１と、軸部４１の一端部４１ａに設けられた頭部４２とを含む。軸部４１の他端部４１ｂから所定長の範囲に、雄ねじ部４３が形成されている。締付ボルト４０は、一方の隣接部２２に設けられた挿通孔２２ｂを通して、他方の隣接部２２に設けられたねじ孔２２ｃにねじ込まれており、雄ねじ部４３がねじ孔２２ｃの内周面の雌ねじ部にねじ嵌合されている。
【００２２】
締付ボルト４０のねじ込みによって、一対の隣接部２２が互いに近接されることで、ステアリングシャフト２の他端部２ｂが筒状部２０内で締め付けられる。一対の隣接部２２には、一対のカム面７０が設けられている。一対のカム面７０は、筒状部２０の軸方向Ｘと平行に延びる面であり、対向部２３に向けて互いに内向きに傾斜している。
介在部材５０は、一対のカム面７０とステアリングシャフト２の外周面２ｃとの間に介在する。介在部材５０は、筒状部２０の軸方向Ｘ［図３（ａ）において紙面と直交する方向］に長い例えば略５角柱状に形成されている。介在部材５０は、結合構造Ｐへの組付状態で軸方向Ｘに延びる面として、一対の被駆動面５１と、押圧面５２と、一対の被規制面５３とを含む。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、一対の被駆動面５１は、一対のカム面７０に対して逆向きに、一対のカム面７０の傾斜角度と等しい傾斜角度で傾斜し、一対のカム面７０に対して面接触する。また、押圧面５２は、一対の被駆動面５１の反対側に配置され、ステアリングシャフト２の外周面２ｃを押圧する。押圧面５２は、結合構造Ｐへの介在部材５０の組付状態で締付ボルト４０の中心軸線Ｃ１に平行な面である。また、一対の被規制面５３は、押圧面５２と直交し、筒状部２０の周方向Ｚに対向する面である。
【００２４】
筒状部２０の内周面２０ａは、周方向Ｚに関して介在部材５０を挟んだ両側に配置された一対の欠歯領域９０を有している。欠歯領域９０は、雄セレーションＭＳが設けられない領域である。
図４および図５に示すように、ステアリングシャフト２の外周面２ｃには、締付ボルト４０の軸部４１が係合される周溝２ｄが形成されている。また、図３（ａ）、図３（ｂ）および図５に示すように、ステアリングシャフト２の外周面２ｃには、介在部材５０を保持する保持凹部８０が形成されている。図５に示すように、保持凹部８０は、周溝２ｄに対してステアリングシャフト２の先端側から離れる方向に所定長さで延びる溝である。図３（ｂ）に示すように、保持凹部８０は、ステアリングシャフト２の軸方向に延びる面として、底部８１と、一対の内壁部８２とを有している。底部８１は、介在部材５０の押圧面５２を受ける。一対の内壁部８２は、介在部材５０の一対の被規制面５３と当接することで介在部材５０の周方向Ｚの移動を規制する。
【００２５】
結合構造Ｐを組み立てるときには、第１のヨーク３１の筒状部２０内に、ステアリングシャフト２の他端部２ｂを挿通させた後、図５に示すように、筒状部２０の内周面２０ａとステアリングシャフト２の外周面２ｃの保持凹部８０との間に、介在部材５０を差し入れる。その後、締付ボルト４０が締め付けられる。
本実施形態によれば、図３（ａ）に示すように、締付ボルト４０による締め付けによって、筒状部２０においてスリット２１の両側の一対の隣接部２２が互いに近接されるときに、一対の隣接部２２に設けられた一対のカム面７０が、介在部材５０を介して、ステアリングシャフト２を筒状部２０の内周面２０ａにおいてスリット２１に対して筒状部２０の径方向Ｒに対向する対向部２３に付勢する。このため、対向部２３におけるセレーションＭＳ，ＦＳの保持力を増大して、結合構造Ｐ全体としての締結力を増大することができる。
【００２６】
また、図３（ｂ）に示すように、締付ボルト４０による締め付け時に、対向部２３に向けて互いに内向きに傾斜する一対のカム面７０が、一対の被駆動面５１に対して摺接しながらスムーズに近接される。このため、一対のカム面７０によってロスなく付勢力を発生することができる。具体的には、各カム面７０が対応する被駆動面５１を押す垂直抗力Ｆの径方向Ｒの成分Ｆ１の合力Ｇ（Ｇ＝２×Ｆ１）により、介在部材５０が対向部２３側へ押圧される。
【００２７】
また、介在部材５０がステアリングシャフト２の外周面２ｃの保持凹部８０に保持されることで、介在部材５０の位置や姿勢が安定するため、一対のカム面７０によって介在部材５０を安定して付勢できることができる。
また、図３（ａ）に示すように、筒状部２０の周方向Ｚに関して介在部材５０の両側に雄セレーションＭＳが設けられない一対の欠歯領域９０が設けられる。このため、締付ボルト４０による締め付け力を一対のカム面７０に集中的に与えて、一対のカム面７０により付勢された介在部材５０を介して、ステアリングシャフト２を筒状部２０の対向部２３に強く押圧することができる。
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る結合構造ＰＡの概略断面図である。図６の結合構造ＰＡが図５の結合構造Ｐと主に異なるのは、下記である。すなわち、介在部材として、介在部材５０に加えて、締付ボルト４０よりもステアリングシャフト２の先端側に配置される介在部材５０Ａが追加されている。ステアリングシャフト２の外周面２ｃに、周溝２ｄからステアリングシャフト２の先端面側に向けて延びる保持凹部８０Ａが設けられている。保持凹部８０Ａは保持凹部８０と同じ構成であり、介在部材５０Ａを保持する。
【００２８】
結合構造ＰＡを組み立てるときには、第１のヨーク３１の筒状部２０内に、ステアリングシャフト２の他端部２ｂを挿通させた後、まず、介在部材５０Ａを保持凹部８０Ａ内に差し入れる。次いで、締付ボルト４０を挿通した後、保持凹部８０に介在部材５０を差し入れ、その後、締付ボルト４０を締め付ける。
本実施形態では、ステアリングシャフト２の他端部２ｂの先端側部分においても、対向部２３を強く押圧することができる。このため、結合構造Ｐ全体としての締結力を増大することができる。また、筒状部２０の中心軸線Ｃ２に対するステアリングシャフト２の中心軸線Ｃ３の倒れを抑制することができる。
（第３実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る結合構造ＰＢの介在部材の周辺の模式図である。図７の結合構造ＰＢが、図３（ｂ）の結合構造Ｐと主に異なるのは、下記である。すなわち、一対のカム面７０Ｂが、共通の円筒面の一部で形成されている。前記円筒面は、スリット２１と対向部２３との間に筒状部２０の中心軸線Ｃ２と平行な中心軸線を有している。また、介在部材５０Ｂの一対の被駆動面５１Ｂが、一対のカム面７０Ｂと同じ曲率の円筒面の一部で形成されている。
【００２９】
第３実施形態においても、第１実施形態と同じ効果を奏することができる。図示していないが、第３実施形態において、第２実施形態のように、２つの介在部材を設けるようにしてもよい。
本発明は各前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、ステアリングシャフト２の外周面２ｃの保持凹部８０（８０Ａ）をなくして、一対のカム面７０（７０Ｂ）とステアリングシャフト２の外周面２ｃとの間の隙間に、介在部材５０（５０Ａ）が配置されてもよい。その場合、介在部材５０の押圧面５２は、図３（ｂ）のような平坦面に限らず、対向部２３側に向けて凸状をなしていてもよいし、逆に対向部２３から遠ざかるように凹状をなしていてもよい。その他、本発明は、特許請求の範囲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】
【００３０】
１…車両用操舵装置、２…ステアリングシャフト、２ｂ…他端部、２ｃ…外周面、３…第１の自在継手、４…インターミディエイトシャフト、５…ピニオンシャフト、６…第２の自在継手、２０…筒状部、２１…スリット、２２…隣接部、２３…対向部、３１…第１のヨーク、３２…第２のヨーク、３３…十字軸、４０…締付ボルト（締付軸）、５０；６０Ｂ…介在部材、５１；５１Ｂ…被駆動面、５２…押圧面、５３…被規制面、７０；７０Ｂ…カム面、８０；８０，８０Ａ…保持凹部、９０…欠歯領域、ＭＳ…雄セレーション、ＦＳ…雌セレーション、Ｐ；ＰＡ；ＰＢ…（シャフトとヨークの）結合構造、Ｘ…軸方向、Ｙ…直交方向、Ｚ…周方向
【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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