(57)【要約】【課題】ボルトにかかる負荷が小さくなる自在継手のヨーク、および、このヨークを含む自在継手を備えるステアリング装置を提供する。【解決手段】ヨーク３０は、一対の腕３１と、腕３１の根本の部分である基部４０を有する。基部４０には、ピニオンシャフト１４が挿入される軸穴４１が形成されている。基部４０のうちの軸穴４１の周囲に存在する部分である周壁４０Ａの内周面４２には、雌セレーション４３が形成されている。基部４０には、長穴４４、および、ボルト穴４５が形成されている。長穴４４は、基部４０の長手方向に延び、軸穴４１と基部４０の外部とを連通する。ボルト穴４５は、長穴４４を通過して、周壁４０Ａのうちの長穴４４の長辺の一方を形成している第１の部分４０Ｄ、および、周壁４０Ａのうちの長穴４４を介して第１の部分と対向する第２の部分にボルト５０が挿入されるように第１の部分４０Ｄおよび第２の部分に形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の腕と、前記一対の腕の根本の部分であり、軸が挿入される軸穴が形成された基部とを含み、前記基部のうちの前記軸穴の周囲に存在する部分である周壁の内周面にスプラインが形成された自在継手のヨークであって、
前記基部の長手方向に延び、前記軸穴と前記基部の外部とを連通する長穴が前記周壁に形成され、
前記長穴を通過して、前記周壁のうちの前記長穴の長辺の一方を形成している第１の部分、および、前記周壁のうちの前記長穴を介して前記第１の部分と対向する第２の部分にボルトが挿入されるように前記第１の部分および前記第２の部分にボルト穴が形成されている
自在継手のヨーク。
【請求項２】
前記ボルト穴の中心線が、前記スプラインの長手方向の中心、または、前記スプラインの長手方向の中心よりも前記一対の腕寄りに設定されている
請求項１に記載の自在継手のヨーク。
【請求項３】
前記長穴のうちの前記一対の腕側の端部が、前記スプラインのうちの前記一対の腕側の端部よりも前記一対の腕寄りに存在している
請求項１または２に記載の自在継手のヨーク。
【請求項４】
前記長穴の長手方向の長さが、前記スプラインの長手方向の長さよりも長い
請求項１〜３のいずれか一項に記載の自在継手のヨーク。
【請求項５】
ステアリングシャフトとインターミディエイトシャフトとを互いに連結する第１の自在継手と、前記インターミディエイトシャフトとピニオンシャフトとを互いに連結する第２の自在継手とを備え、前記第１の自在継手および前記第２の自在継手の少なくとも一方が請求項１〜４のいずれか一項に記載のヨークを含む
ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自在継手のヨーク、および、このヨークを含む自在継手を備えるステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自在継手の用途の一例によれば、自在継手は、ステアリング装置のステアリングシャフトとインターミディエイトシャフトとを互いに連結する。特許文献１は、ステアリング装置に用いられる自在継手の一例を開示している。
【０００３】
図５を参照して、従来の自在継手のヨーク６０の構成について説明する。
ヨーク６０は、一対の腕６１と、一対の腕６１の根本の部分であり、軸８０が挿入される軸穴６４が形成された基部６２とを含む。基部６２のうちの軸穴６４の周囲に存在する部分である周壁６３は、その内周面にセレーション（図示略）が形成されている。周壁６３にはさらに、基部６２の長手方向に延び、基部６２の開口側の端部から中間部分までにわたり周壁６３を切り欠いたスリット６５、および、スリット６５を通過してボルト７０をねじ込むためのボルト穴６６が形成されている。
【０００４】
ヨーク６０は、次の手順により軸８０と結合される。最初に、軸８０が軸穴６４に挿入されることにより、周壁６３の内周面に形成されたセレーション（図示略）、および、軸８０の外周面に形成されたセレーション８１が互いに噛み合わせられる。次に、ボルト穴６６にボルト７０がねじ込まれる。周壁６３がボルト７０から受ける荷重により、スリット６５を介して対向する周壁６３の一部同士が互いに接近するように周壁６３が変形する。このため、基部６２に形成されたセレーションと、軸８０に形成されたセレーション８１とのクリアランスが小さくなる。このため、軸８０がヨーク３０に対してがたつきにくくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５０９２９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
軸８０およびヨーク６０が回転するとき、ヨーク６０をねじる力がヨーク６０に作用する。この力は、ヨーク６０の軸方向に作用する成分を含むため、ヨーク６０のうちのスリット６５を介して互いに対向する部分６３Ａおよび部分６３Ｂが相対的に変位する。なお、図５（ａ）および（ｂ）の二点鎖線は、軸８０およびヨーク６０が回転していないときのヨーク６０の端面を示している。
【０００７】
図５（ａ）に示されるとおり、軸８０がＲＡ方向に回転しているとき、部分６３Ａおよび部分６３Ｂのうちの回転方向側に存在する部分である部分６３Ａが、軸方向においてスリット６５の付け根６５Ａに向けて変位する。一方、部分６３Ｂは、部分６３Ａとは反対の方向、すなわち、スリット６５の付け根６５Ａから軸方向に突出するように変位する。
【０００８】
図５（ｂ）に示されるとおり、軸８０がＲＢ方向に回転しているとき、部分６３Ａおよび部分６３Ｂのうちの回転方向側に存在する部分である部分６３Ｂが、軸方向においてスリット６５の付け根６５Ａに向けて変位する。一方、部分６３Ａは、部分６３Ｂとは反対の方向、すなわち、スリット６５の付け根６５Ａから軸方向に突出するように変位する。
【０００９】
部分６３Ａおよび部分６３Ｂが相対的に変位することにより、ボルト７０に剪断力が作用する。そして、軸８０およびヨーク６０の回転方向が繰り返し変化する場合には、ボルト７０にも繰り返し剪断力が作用するため、ボルト７０が変形または破断するおそれがある。なお、ステアリング装置のステアリングシャフト等は、回転方向が頻繁に変化するため、ボルト７０にかかる負荷がより高くなりやすい。
【００１０】
本発明の目的は、ボルトにかかる負荷が小さくなる自在継手のヨーク、および、このヨークを含む自在継手を備えるステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
〔１〕本自在継手のヨークの独立した一形態によれば、一対の腕と、前記一対の腕の根本の部分であり、軸が挿入される軸穴が形成された基部とを含み、前記基部のうちの前記軸穴の周囲に存在する部分である周壁の内周面にスプラインが形成された自在継手のヨークであって、前記基部の長手方向に延び、前記軸穴と前記基部の外部とを連通する長穴が前記周壁に形成され、前記長穴を通過して、前記周壁のうちの前記長穴の長辺の一方を形成している第１の部分、および、前記周壁のうちの前記長穴を介して前記第１の部分と対向する第２の部分にボルトが挿入されるように前記第１の部分および前記第２の部分にボルト穴が形成されている。
【００１２】
本ヨークによれば、軸穴に軸が挿入され、ボルト穴にボルトがねじ込まれる。周壁がボルトから受ける荷重により、長穴を介して対向する第１の部分および第２の部分が互いに接近するように周壁が変形する。このため、基部に形成されたスプラインと、軸に形成されたスプラインとのクリアランスが小さくなる。このため、軸がヨークに対してがたつきにくくなる。
【００１３】
本ヨークによれば、軸とともに回転しているとき、軸からねじる力が加えられる。このとき、ヨークに作用するねじる力は、第１の部分および第２の部分をヨークの軸方向に相対的に変位させるように作用する。一方、本ヨークによれば、長穴の長手方向における腕側の端部、および、長穴の長手方向における軸穴の開口側の端部のそれぞれに、周壁の一部分が存在している。すなわち、基部における軸穴の開口側の端部は、周方向において連続した周壁により構成されている。このため、軸穴の開口側の端部を構成する周壁の一部が、第１の部分および第２の部分の相対的な変位を妨げる。このため、ボルトに剪断力が作用しにくくなり、ボルトの負荷が小さくなる。
【００１４】
〔２〕前記自在継手のヨークに従属する一形態によれば、前記ボルト穴の中心線が、前記スプラインの長手方向の中心、または、前記スプラインの長手方向の中心よりも前記一対の腕寄りに設定されている。
【００１５】
〔３〕前記自在継手のヨークに従属する一形態によれば、前記長穴のうちの前記一対の腕側の端部が、前記スプラインのうちの前記一対の腕側の端部よりも前記一対の腕寄りに存在している。
【００１６】
本ヨークによれば、ボルト穴にボルトがねじ込まれたとき、長穴を介して対向する第１の部分および第２の部分が互いに接近するように周壁が変形する。すなわち、周壁のうちの長穴の長手方向の端部よりも外側に存在する部分は、第１の部分および第２の部分と比較して、ボルトがねじ込まれたときの変形量が小さい。このため、周壁に形成されているスプラインのうちの一対の腕側の端が、長穴のうちの一対の腕側の端部よりも一対の腕側に存在している場合、長穴の長手方向の端部よりも外側の部分において、軸に形成されているスプラインとのクリアランスが小さくなりにくい。
【００１７】
一方、本ヨークによれば、上記〔３〕のとおり長穴およびスプラインの関係が設定されているため、周壁に形成されているスプラインにおける一対の腕側の端と、軸に形成されているスプラインとのクリアランスが小さくなりやすい。
【００１８】
〔４〕前記自在継手のヨークに従属する一形態によれば、前記長穴の長手方向の長さが、前記スプラインの長手方向の長さよりも長い。
ボルト穴にボルトがねじ込まれたときに、第１の部分および第２の部分が互いに接近するように周壁が変形する量は、長穴の長手方向の長さが長くなるにつれて大きくなる。このため、周壁に形成されているスプラインと軸に形成されているスプラインとのクリアランスを小さくする側面においては、長穴の長手方向の長さが長いことが好ましい。本ヨークは、この点を踏まえて上記〔４〕に記載のとおり長穴およびスプラインの長さの関係を設定している。そしてこのヨークによれば、長穴の長手方向の長さが、スプラインの長手方向の長さよりも短い場合と比較して、第１の部分および第２の部分が互いに接近するように周壁が変形する量が大きくなる。このため、周壁に形成されているスプラインと軸に形成されているスプラインとのクリアランスが小さくなりやすい。
【００１９】
〔５〕本ステアリング装置の独立した一形態によれば、ステアリングシャフトとインターミディエイトシャフトとを互いに連結する第１の自在継手と、前記インターミディエイトシャフトとピニオンシャフトとを互いに連結する第２の自在継手とを備え、前記第１の自在継手および前記第２の自在継手の少なくとも一方が上記〔１〕〜〔４〕のいずれか一項に記載のヨークを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本自在継手のヨーク、および、このヨークを含む自在継手を備えるステアリング装置によれば、ボルトにかかる負荷が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態のステアリング装置の正面図。
【図２】実施形態のヨークの正面図。
【図３】図２のＤ３−Ｄ３線に沿うヨークの断面図。
【図４】実施形態のヨークの製造工程を示す工程図（（ａ）長穴が形成される前のヨークの断面図、（ｂ）長穴が形成されているときのヨークの断面図）。
【図５】従来の自在継手のヨークの正面図（（ａ）軸がＲＡ方向に回転する場合、（ｂ）軸がＲＢ方向に回転する場合）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１を参照して、ステアリング装置１０の構成について説明する。
ステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１、ステアリングシャフト１２、インターミディエイトシャフト１３、ピニオンシャフト１４、ラックシャフト１５、ラックアンドピニオン機構１６、および、自在継手２０を有している。
【００２３】
ステアリングホイール１１に固定されたステアリングシャフト１２は、インターミディエイトシャフト１３、および、ピニオンシャフト１４を介してラックシャフト１５に連結されている。
【００２４】
ステアリングシャフト１２とインターミディエイトシャフト１３とは、第１の自在継手２０により一体的に回転可能に連結されている。ステアリングシャフト１２の回転は、第１の自在継手２０を介してインターミディエイトシャフト１３を回転させる。
【００２５】
インターミディエイトシャフト１３とピニオンシャフト１４とは、第２の自在継手２０により一体的に回転可能に互いに連結されている。インターミディエイトシャフト１３の回転は、第２の自在継手２０を介してインターミディエイトシャフト１３を回転させる。
【００２６】
ピニオンシャフト１４とラックシャフト１５とは、ラックアンドピニオン機構１６により連結している。このため、ステアリングホイール１１の操作にともなうステアリングシャフト１２の回転は、ラックシャフト１５の往復直線運動に変換される。そして、ラックシャフト１５の往復直線運動により、ラックシャフト１５の両端に連結される転舵輪（図示略）の舵角が変更される。
【００２７】
図１〜図３を参照して自在継手２０の構造について説明する。
図１に示されるように、各自在継手２０は、十字軸２１、対向ヨーク２２、および、ヨーク３０を有する。十字軸２１は十字形状を有し、対向ヨーク２２、および、ヨーク３０を一体的に回転可能に連結する。第１の自在継手２０の対向ヨーク２２は、インターミディエイトシャフト１３と溶接等により固定されている。第１の自在継手２０のヨーク３０は、軸としてのステアリングシャフト１２と連結されている。第２の自在継手２０の対向ヨーク２２は、インターミディエイトシャフト１３と溶接等により固定されている。第２の自在継手２０のヨーク３０は、軸としてのピニオンシャフト１４と連結されている。
【００２８】
図２および図３を参照して、第２の自在継手２０のヨーク３０の構造について説明する。なお、第１の自在継手２０のヨーク３０は、第２の自在継手２０のヨーク３０と同様の構造を有するため、第１の自在継手２０のヨーク３０の説明は省略する。
【００２９】
図２に示されるように、ヨーク３０は、一対の腕３１、および、腕３１と連続している円筒形状の基部４０を有する。腕３１には、十字軸２１（図１参照）を挿入するための十字軸穴３２が形成されている。
【００３０】
図３に示されるように、基部４０は、腕３１の根本の部分であり、軸穴４１、長穴４４、および、ボルト穴４５が形成されている。
軸穴４１は、内周面４２にスプラインとしての雌セレーション４３が形成されている。軸穴４１には、ピニオンシャフト１４の端部が挿入されている。雌セレーション４３と、ピニオンシャフト１４の外周面に形成されるスプラインとしての雄セレーション１４Ａとは、嵌合している。
【００３１】
長穴４４は、基部４０のうちの軸穴４１の周囲に存在する部分である周壁４０Ａに形成されている。長穴４４は、軸穴４１と、基部４０の外部とを連通している。長穴４４は、基部４０の軸方向に延びている。長穴４４の長手方向の長さは、雌セレーション４３の長手方向の長ささよりも長い。
【００３２】
長穴４４のピニオンシャフト１４側の第１端部４４Ａは、基部４０のピニオンシャフト１４側の端面４０Ｂよりも腕３１寄りに位置している。基部４０の第１端部４４Ａと端面４０Ｂとの間には、閉塞部分４０Ｃが存在している。すなわち、長穴４４は、第１端部４４Ａ側において閉鎖している。第１端部４４Ａは、基部４０の外周側から内周面４２側に向かうほどピニオンシャフト１４側から腕３１側に向かうように傾斜している。
【００３３】
長穴４４の腕３１側の第２端部４４Ｂは、雌セレーション４３の腕３１側の端部よりも腕３１寄りに位置している。第２端部４４Ｂは、基部４０の外周側から内周面４２側に向かうほど、腕３１側からピニオンシャフト１４側に向かうように傾斜している。
【００３４】
ボルト穴４５は、長穴４４を通過して、周壁４０Ａのうちの長穴４４の長辺の一方を形成している第１の部分４０Ｄ、および、周壁４０Ａのうちの長穴４４を介して第１の部分４０Ｄと対向する第２の部分４０Ｅにボルト５０が挿入されるように第１の部分４０Ｄおよび第２の部分４０Ｅに形成されている。
【００３５】
ボルト穴４５の中心線Ｐは、雌セレーション４３の長手方向の略中央であって、中央よりも腕３１寄りに形成されている。ボルト穴４５には、ボルト５０が挿入されている。ボルト５０がボルト穴４５にねじ込まれることにより、長穴４４の幅が小さくなっている。このため、ボルト５０を挿入した後の方がボルト５０を挿入する前よりも基部４０の径が小さくなっている。このため、雌セレーション４３が、雄セレーション１４Ａに対して均一に接触している。
【００３６】
また、雄セレーション１４Ａの長手方向の中間部分には、環状溝１４Ｂが形成されている。ボルト５０は、環状溝１４Ｂに嵌りこんでいる。このため、ピニオンシャフト１４が軸穴４１から抜け落ちることが抑制される。
【００３７】
図４を参照して、ヨーク３０の製造工程について説明する。
図４（ａ）に示されるように、基部４０に軸穴４１、および、ボルト穴４５が形成され、長穴４４が形成されていない状態のヨーク３０を準備する。
【００３８】
図４（ｂ）に示されるように、ヨーク３０は、ホブ等のカッターとしての切削工具１００が基部４０に対して軌道ＡＸの示す方向に相対移動させられることにより、基部４０が切削される。軌道ＡＸは、ボルト穴４５を通過する。これにより、長穴４４が基部４０に形成される。
【００３９】
ヨーク３０は、以下の作用および効果を奏する。
（１）ヨーク３０は、軸穴４１にピニオンシャフト１４が挿入され、ボルト穴４５にボルト５０がねじ込まれる。周壁４０Ａがボルト５０から受ける荷重により、長穴４４を介して対向する第１の部分４０Ｄおよび第２の部分４０Ｅが互いに接近するように周壁４０Ａが変形する。このため、雌セレーション４３と、雄セレーション１４Ａとのクリアランスが小さくなる。このため、ピニオンシャフト１４がヨーク３０に対してがたつきにくくなる。
【００４０】
ヨーク３０は、ピニオンシャフト１４とともに回転しているとき、ピニオンシャフト１４からねじる力が加えられる。このとき、ヨーク３０に作用するねじる力は、第１の部分４０Ｄおよび第２の部分４０Ｅをヨーク３０の軸方向に相対的に変位させるように作用する。一方、ヨーク３０によれば、長穴４４の第２端部４４Ｂ、および、長穴４４の第１端部４４Ａのそれぞれに、周壁４０Ａの一部分が存在している。すなわち、基部４０における軸穴４１の開口側の端部である閉塞部分４０Ｃは、周方向において連続した周壁４０Ａにより構成されている。このため、軸穴４１の開口側の端部を構成する周壁４０Ａの一部が、第１の部分４０Ｄおよび第２の部分４０Ｅの相対的な変位を妨げる。このため、ボルト５０に剪断力が作用しにくくなり、ボルト５０の負荷が小さくなる。このため、ボルト５０の変形、または、ボルト５０が切断されることが抑制される。このため、ボルト５０の変形、または、切断によりピニオンシャフト１４がヨーク３０との嵌合が弱まり、がたつきが大きくなることが抑制される。
【００４１】
また、第２端部４４Ｂにかかる負荷が閉塞部分４０Ｃにより低減される。このため、第２端部４４Ｂに変形、または、亀裂等が生じることが抑制される。このため、第２端部４４Ｂの変形、または、亀裂によりピニオンシャフト１４がヨーク３０との嵌合が弱まり、がたつきが大きくなることが抑制される。
【００４２】
（２）ヨーク３０は、ボルト穴４５にボルト５０がねじ込まれたとき、長穴４４を介して対向する第１の部分４０Ｄおよび第２の部分４０Ｅが互いに接近するように周壁４０Ａが変形する。すなわち、周壁４０Ａのうちの長穴４４の第２端部４４Ｂよりも外側（一対の腕３１側）に存在する部分は、第１の部分４０Ｄおよび第２の部分４０Ｅと比較して、ボルト５０がねじ込まれたときの変形量が小さい。このため、雌セレーション４３のうちの一対の腕３１側の端が、長穴４４のうちの第２端部４４Ｂよりも一対の腕３１寄りに存在している場合、雌セレーション４３のうちの長穴４４の第２端部４４Ｂよりも外側（一対の腕３１側）の部分において、雄セレーション１４Ａとのクリアランスが小さくなりにくい。
【００４３】
一方、ヨーク３０は、長穴４４の第２端部４４Ｂが、雌セレーション４３のうちの一対の腕３１側の端部よりも一対の腕３１寄りに存在している。このため、雌セレーション４３における一対の腕３１側の端と、雄セレーション１４Ａとのクリアランスが小さくなりやすい。
【００４４】
（３）ボルト穴４５にボルト５０がねじ込まれたときに、第１の部分４０Ｄおよび第２の部分４０Ｅが互いに接近するように周壁４０Ａが変形する量は、長穴４４の長手方向の長さが長くなるにつれて大きくなる。このため、雌セレーション４３と雄セレーション１４Ａとのクリアランスを小さくする側面においては、長穴４４の長手方向の長さが長いことが好ましい。ヨーク３０は、長穴４４の長手方向の長さが雌セレーション４３の長手方向の長さよりも大きい。そしてこのヨーク３０によれば、長穴４４の長手方向の長さが雌セレーション４３の長手方向の長さよりも短い場合と比較して、第１の部分４０Ｄおよび第２の部分４０Ｅが互いに接近するように周壁４０Ａが変形する量が大きくなる。このため、雌セレーション４３と雄セレーション１４Ａとのクリアランスが小さくなりやすい。
【００４５】
本ヨークは、上記実施形態以外の実施形態を含む。以下、本ヨークのその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。
・長穴４４の第２端部４４Ｂを、長穴４４の長手方向において雌セレーション４３の腕３１側の端部よりも端面４０Ｂ寄りに形成することもできる。
【００４６】
・長穴４４の長手方向の長さを、雌セレーション４３の長手方向の長さ以下にすることもできる。
・ボルト穴４５の中心線Ｐを、雌セレーション４３の長手方向の中央と一致する位置、または、雌セレーション４３の長手方向の中央よりも端面４０Ｂ寄りに形成することもできる。
【００４７】
・第２の自在継手２０のヨーク３０の軸穴４１にインターミディエイトシャフト１３が挿入され、対向ヨーク２２がピニオンシャフト１４に溶接等により固定されるようにすることもできる。
【００４８】
・第１の自在継手２０のヨーク３０の軸穴４１にインターミディエイトシャフト１３が挿入され、対向ヨーク２２がステアリングシャフト１２に溶接等により固定されるようにすることもできる。
【００４９】
・第１の自在継手２０、および、第２の自在継手２０の一方のみにヨーク３０を適用するステアリング装置１０とすることもできる。
・ヨーク３０をステアリング装置１０以外の自在継手に適用することもできる。例えば、プロペラシャフトとドライブシャフトとを連結する自在継手に適用することもできる。要するに、自在継手を用いる装置であれば、いずれの装置に採用することもできる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…ステアリング装置、１２…ステアリングシャフト（軸）、１４…ピニオンシャフト（軸）、１４Ａ…雄セレーション（スプライン）、２０…自在継手、３０…ヨーク、４１…軸穴、４２…内周面、４３…雌セレーション（スプライン）、４４…長穴、４５…ボルト穴、５０…ボルト。
【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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