(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内径側に回転軸の端部を結合固定する為の基部と、この基部の軸方向先端部のうちで、この基部に関する直径方向反対側となる２箇所位置から軸方向に延出した１対の腕部とを備え、
このうちの基部は、筒状であって、円周方向１箇所に、この基部の内周面と外周面と軸方向基端面とに開口し、内径側開口部の軸方向先端縁が、前記両腕部の内側面の軸方向基端縁よりも、軸方向基端側に位置した状態で設けられた軸方向に長いスリットと、このスリットを挟んで設けられた第一、第二両フランジ部とを備えており、
前記両腕部は、それぞれの先端部に互いに同心となる状態で、それぞれが十字軸の端部を枢支する為の１対の円孔が形成されている十字軸式自在継手用ヨークに於いて、
前記基部又は前記両腕部のうち、前記スリットの外径側開口部の軸方向先端部と軸方向に隣接する部分に、軸方向基端側が前記スリットに開口し、且つ径方向に凹んだ有底状の除肉部が形成されており、
前記除肉部は、軸方向に長く形成され、且つ、前記基部の中心軸と平行で径方向外側を向いた底面を有する軸方向凹溝により構成されており、該底面が前記スリットの軸方向先端面と連続している事を特徴とした十字軸式自在継手用ヨーク。
【請求項２】
前記軸方向凹溝が、前記スリットの軸方向先端寄り部分を円周方向に跨ぐ状態で形成されている、
請求項１に記載した十字軸式自在継手用ヨーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自動車用操舵装置を構成する回転軸同士を、トルク伝達可能に接続する為の十字軸式自在継手（カルダンジョイント）を構成するヨークの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置として、例えば特許文献１には、図６に示す様な構造が記載されている。運転者が操作するステアリングホイール１の動きは、ステアリングシャフト２、自在継手３、中間シャフト４、別の自在継手３を介して、ステアリングギヤユニット５の入力軸６に伝達される。そして、このステアリングギヤユニット５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７、７を押し引きし、左右１対の操舵輪に、前記ステアリングホイール１の操作量に応じて、適切な舵角を付与する様に構成している。
【０００３】
この様なステアリング装置に組み込む前記各自在継手３、３として、一般的には、前記特許文献１に記載されている様な十字軸式自在継手が使用されている。この様な十字軸式自在継手を構成するヨークのうち、本発明の対象となる基本構造を備えたヨークの従来構造の第１例に就いて、図７、８を参照しつつ説明する。この従来構造の第１例であるヨーク８は、鋼材等の金属素材に鍛造加工及び切削加工を施す事により造られたもので、基部９と、１対の腕部１０ａ、１０ｂとを備える。
【０００４】
このうちの基部９は、略円筒状であって、円周方向１箇所に軸方向（本明細書及び特許請求の範囲全体で、軸方向、径方向、及び円周方向とは、基部に関するそれぞれの方向を言う。）に長いスリット１１を、この基部９の内周面と外周面と軸方向基端面｛図７、図８（Ａ）の右端面｝とにのみ開口する状態で形成している。従って、前記基部９の軸方向先端部｛図７、図８（Ａ）の左端部｝は、全周に亙り連続した形状を有する。この様なスリット１１は、前記基部９の内径を拡縮可能とする為に設けられたものである。又、この基部９は、このスリット１１を挟んで設けられた第一、第二両フランジ部１２、１３を備えている。この様な基部９の中心孔は、セレーション孔１４としている。又、前記第一、第二両フランジ部１２、１３の互いに整合する位置には、通孔１５とねじ孔１６とが、それぞれ前記セレーション孔１４の中心軸に対して捩れの位置の関係で形成されている。又、前記第一フランジ部１２の外側面で前記通孔１５の開口部を囲む部分には、ボルト（図示省略）の頭部の内側面を当接させる為の座面部１７が、前記通孔１５の軸方向に直交する方向に形成されている。即ち、これら通孔１５の中心軸と座面部１７の中心軸とは、互いに一致している。
【０００５】
又、図７〜８に示す、前記ヨーク８の自由状態で、前記第一、第二両フランジ部１２、１３は、互いに平行になっている。又、同じ状態で、前記通孔１５及び座面部１７と、前記ねじ孔１６とは、互いに同心になっている。更に、同じ状態で、前記スリット１１の幅は、前記セレーション孔１４の内側に、前記ステアリングシャフト２と、前記中間シャフト４と、前記入力軸６（図６参照）とのうちの何れかである、回転軸の端部を挿入可能な寸法まで広くなっている。
【０００６】
又、前記両腕部１０ａ、１０ｂは、前記基部９の軸方向先端部のうちで、この基部９に関する直径方向反対側となる２箇所位置から軸方向に延出する状態で設けられている。前記両腕部１０ａ、１０ｂ同士の配列方向（図７の上下方向）と、前記第一、第二両フランジ部１２、１３同士の配置方向（図７の表裏方向）とは、互いに９０度ずれている。又、前記両腕部１０ａ、１０ｂの先端部には、互いに同心の円孔１８、１８が形成されている。前記十字軸式自在継手を組み立てた状態で、これら両円孔１８、１８内には、それぞれ有底円筒状の軸受カップが内嵌固定される。これと共に、これら両軸受カップ内に、それぞれ複数本のニードルを介して、十字軸の端部が回動自在に支持される。
【０００７】
前記ステアリング装置を組み立てるべく、前記ヨーク８の基部９を、前記回転軸の端部に、トルクの伝達を可能に結合固定する場合には、先ず、前記ヨーク８の自由状態で、前記基部９のセレーション孔１４の内側に、前記回転軸の端部を挿入する。これにより、このセレーション孔１４と、この回転軸の端部外周面に設けられた雄セレーションとを、セレーション係合させる。次いで、前記ボルトを、前記通孔１５に挿通すると共に、前記ねじ孔１６に螺合し、更に締め付ける。これにより、前記スリット１１の幅を弾性的に狭める事に基づき、前記セレーション孔１４を弾性的に縮径させる。この結果、前記セレーション係合部の面圧が上昇し、前記基部９が前記回転軸の端部に、トルクの伝達を可能に結合固定された状態となる。
【０００８】
ところで、上述した様なヨーク８の場合、図９に示す様に、前記スリット１１の内径側開口部の軸方向先端縁（図９の左端部）を、これら両腕部１０ａ、１０ｂのうちの一方（図９の下方）の腕部１０ａの内側面の基端部（図９の右端部であって、図９に一点鎖線イで示した位置）よりも軸方向基端側に位置させている。この為、前記第一、第二両フランジ部１２、１３の軸方向先端部（図７の左端部）の剛性が高く、前記基部９に前記回転軸を組み付ける際の、前記スリット１１の幅を弾性的に狭める事に対する抵抗が大きくなってしまう。この結果、前記ボルトの締め付けに基づく軸力が、前記第一、第二両フランジ部１２、１３に伝わり難くなり、前記基部９のセレーション孔１４と前記回転軸の雄セレーションとの、セレーション係合部の面圧を高くし難くなってしまう可能性がある。
【０００９】
上述した様な問題点を解決すべく、図１０に示す様に、スリット１１ａの軸方向先端縁（図１０の左端縁）を、前記一方の腕部１０ａの内側面の基端部よりも軸方向先端側（腕部１０ａ側）に位置させる事が考えられる。この様な構造を採用すれば、基部９を構成する第一、第二両フランジ部１２、１３の先端部の剛性を低下させる事ができる。従って、前記ボルトの締め付けに基づく軸力を、前記第一、第二両フランジ部１２、１３に伝わり易くして、前記基部９のセレーション孔１４と前記回転軸の雄セレーションとの、セレーション係合部の面圧を上げ易くする事ができる。但し、この様な構造の場合、前記一方の腕部１０ａの基端部の剛性が著しく低下してしまい、当該部分の疲労強度が低下し過ぎてしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−１４５００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、腕部の基端部の剛性を適度に確保しつつ、ボルトの締め付けに基づく軸力が、第一、第二両フランジ部に伝わり易い構造を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の十字軸式自在継手用ヨークは、その内径側に回転軸の端部を結合固定する為の基部と、この基部の軸方向先端部のうちで、この基部に関する直径方向反対側となる２箇所位置から軸方向に延出した１対の腕部とを備えている。
このうちの基部は、筒状であって、円周方向１箇所に、この基部の内周面と外周面と軸方向基端面とに開口し、内径側開口部の軸方向先端縁が、前記両腕部の内側面の軸方向基端縁よりも、軸方向基端側に位置した状態で設けられた軸方向に長いスリットと、このスリットを挟んで設けられた第一、第二両フランジ部とを備えている。
このうちの第一フランジ部には、例えば、前記基部の中心軸に対し捩れの位置の関係で通孔を形成する。一方、前記第二フランジ部の一部でこの通孔に整合する位置に、ねじ孔を形成する。そして、ボルトを、前記通孔に挿通すると共に、前記ねじ孔に螺合し、更に締め付ける事により、前記スリットの幅を弾性的に狭めて、前記基部の内側に前記回転軸の端部を嵌合固定する。
前記両腕部は、それぞれの先端部に互いに同心となる状態で、それぞれが十字軸の端部を枢支する為の１対の円孔が形成されている。
【００１３】
このような構成を有する十字軸式自在継手用ヨークに於いては、前記基部又は前記両腕部のうち、前記スリットの内径側開口部又は外径側開口部の軸方向先端部と軸方向に隣接する部分に、軸方向基端側が前記スリットに開口し、且つ、径方向に凹んだ有底状の除肉部を形成することができる。
【００１４】
前記除肉部を、前記基部の軸方向先端寄り部分の内周面の全周に亙り形成した、周方向凹部により構成することができる。
或いは、前記除肉部を、前記基部の内周面のうち、円周方向に関して、前記スリットの軸方向先端寄り部分を跨いだ状態で、軸方向に長く形成された軸方向凹溝により構成することができる。
或いは、前記除肉部を、前記基部の外周面又は腕部の外周面のうち、円周方向に関して、前記スリット軸方向先端寄り部分を跨いだ状態で、軸方向に長く形成された軸方向凹溝により構成することができる。
特に、本発明の十字軸式自在継手用ヨークに於いては、前記基部又は前記両腕部のうち、前記スリットの外径側開口部の軸方向先端部と軸方向に隣接する部分に、軸方向基端側が前記スリットに開口し、且つ、径方向に凹んだ有底状の除肉部が形成されている。又、前記除肉部は、軸方向に長く形成され、且つ、前記基部の中心軸と平行で径方向外側を向いた底面を有する軸方向凹溝により構成されており、該底面が前記スリットの軸方向先端面と連続している。又、前記軸方向凹溝は、前記スリットの軸方向先端寄り部分を円周方向に跨ぐ状態で形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
上述の様な構成を有する本発明の場合、スリットの内径側開口部又は外径側開口部のうちの一方である外径側開口部の軸方向先端部と軸方向に隣接する部分に、このスリットに開口した有底の除肉部を形成している。この為、前述した図９に示した従来構造の様に、この除肉部を形成していない構造と比べて、前記スリットの軸方向先端面の径方向に関する長さ寸法を短くでき、前記基部の先端側部分の円周方向に関する剛性を低くする事ができる。又、前述した図１０に示した従来構造の様に、前記スリットの軸方向先端部を、前記両腕部の内側面の軸方向基端部にまで形成した構造と比べれば、腕部の基端部の剛性を高くする事ができる。従って、この腕部の基端部の剛性を確保しつつ、ボルトの締め付けに基づく軸力を、前記第一、第二両フランジ部に伝わり易くして、前記基部のセレーション孔の内周面と回転軸の外周面との嵌合（例えば、セレーション係合部）の嵌合強度を大きくする事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に関連する参考例の第１例を示す、図８（Ａ）のｃ−ｃ断面に相当する図。
【図２】本発明に関連する参考例の第２例を示す、図１と同様の図。
【図３】同じく、図８（Ｂ）と同様の図。
【図４】本発明の実施の形態の第１例を示す、図１と同様の図。
【図５】本発明に関連する参考例の第３例を示す、図１と同様の図。
【図６】従来から知られているステアリング装置の１例を示す斜視図。
【図７】従来構造の自在継手用ヨークの１例を示す側面図。
【図８】同じく、図７のａ−ａ断面図（Ａ）、及び、（Ａ）のｂ−ｂ断面図（Ｂ）。
【図９】同じく、図８（Ａ）のｃ−ｃ断面図。
【図１０】従来構造の問題点を解決する為の構造の１例を示す図９と同様の図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［参考例の第１例］
本発明に関連する参考例の第１例に就いて、図１により説明する。尚、本参考例のヨーク８ａの特徴は、基部９ａに形成したスリット１１ｂの先端部周辺の構造を工夫した点にある。その他の部分の構成に就いては、前記図７、８に示した従来構造の場合と基本的には同じである。この為、重複する部分の説明及び図示は省略又は簡略にし、以下、本参考例の特徴部分及び先に説明しなかった部分を中心に説明する。
【００１８】
本参考例のヨーク８ａは、前述した従来構造と同様にステアリング装置に組み込む自在継手３、３（図６参照）を構成するものである。この様なヨーク８ａは、鋼材等の金属素材に鍛造加工及び切削加工を施す事により造られたもので、基部９ａと、１対の腕部１０ｃ、１０ｄとを備えている。
【００１９】
このうちの基部９ａは、略円筒状であって、円周方向１箇所に軸方向に長いスリット１１ｂを、この基部９ａの内周面と外周面と軸方向基端面（図１の右端面）とにのみ開口する状態で形成している。又、本参考例の場合、前記スリット１１ｂの内径側開口部の軸方向先端縁の軸方向に関する位置を、後述する周方向凹部２２の形成前後に於いて、何れの場合も、前記両腕部１０ｃ、１０ｄのうちの一方の腕部１０ｃの内側面の軸方向基端縁（図１の右端部であって、図１に一点鎖線イで示した位置）よりも、軸方向基端側に位置させている。尚、図１には、前記周方向凹部２２を形成する以前に於けるスリット１１ｂの軸方向先端面及びセレーション孔の一部の形状を二点鎖線で表している。前記スリット１１ｂの軸方向先端面２１（図１の左端面）は、前記基部９ａの中心軸及び前記両腕部１０ｃ、１０ｄの円孔１８、１８の中心軸を含む仮想平面（図１の紙面）に関する断面形状が、外径側に進むほど、軸方向先端側に向かう円弧状（単一円弧状）に形成されている。この様なスリット１１ｂは、前記基部９ａの内径を拡縮可能とする為に設けられたものである。
【００２０】
又、前記基部９ａは、このスリット１１ｂを挟んで設けられた第一フランジ部（図示省略）と第二フランジ部１３ａとを備えている。これら第一フランジ部及び第二フランジ部１３ａの側面視（図１に示す状態）に於ける径方向外端縁（図１の下端縁）の形状は、軸方向基端寄り部分が半円形状であり、軸方向中間部が、径方向に関する寸法が変化しない直線状であり、径方向先端寄り部分が、軸方向先端に向かうほど径方向外方に傾斜した傾斜状である。又、この様な基部９ａの中心孔は、セレーション孔１４としている。又、前記第一フランジ部には通孔１５（図７、８参照）が形成されており、前記第二両フランジ部１３ａのうちの、この通孔１５と整合する位置には、ねじ孔１６が形成されている。尚、これら通孔１５及びねじ孔１６は、前記セレーション孔１４の中心軸に対して捩れの位置の関係で形成されている。
【００２１】
又、前記両腕部１０ｃ、１０ｄは、前記基部９ａの軸方向先端部（図１の左端部）のうちで、この基部９ａに関する直径方向反対側となる２箇所位置から軸方向に延出する状態で設けられている。前記両腕部１０ｃ、１０ｄ同士の配列方向（図１の上下方向）と、前記第一フランジ部及び第二フランジ部１３ａ同士の配置方向（図１の表裏方向）とは、互いに９０度ずれている。又、前記両腕部１０ｃ、１０ｄの先端部には、互いに同心の円孔１８、１８が形成されている。前記十字軸式自在継手を組み立てた状態で、これら両円孔１８、１８内には、それぞれ有底円筒状の軸受カップが内嵌固定される。これと共に、これら両軸受カップ内に、それぞれ複数本のニードルを介して、十字軸の端部が回動自在に支持される。
【００２２】
特に本参考例のヨーク８ａの場合、前記基部９ａの軸方向先端縁から、軸方向に関して前記スリット１１ｂの軸方向先端面の内径側端部よりも軸方向基端側に位置する部分の全周に亙り、その内径寸法ｄ１が、前記セレーション孔１４の内径寸法ｄ２よりも大きい状態で（ｄ１＞ｄ２）、周方向凹部２２が形成されている。この様な周方向凹部２２は、前記基部９ａの軸方向先端面に開口している。又、この周方向凹部２２のうち、前記スリット１１ｂの内径側開口部の軸方向先端部よりも軸方向先端側に隣接する部分は、その基端側部分が前記スリット１１ｂに開口しており、このスリット１１ｂの内径側開口部の軸方向先端部よりも軸方向基端側に位置する部分は、円周方向両端部が前記スリット１１ｂに開口している。尚、前記周方向凹部２２は、例えば、切削加工により形成する事ができる。
【００２３】
上述の様な構成を有する本参考例の場合、前記基部９ａの軸方向先端部内周面に、前記スリット１１ｂの軸方向先端面２１を円周方向に横切り、このスリット１１ｂに開口（連続）した有底の前記周方向凹部２２を形成している。この為、図９に示した従来構造の様に、この周方向凹部２２を形成していない構造と比べて、前記基部９ａを構成する第一フランジ部及び第二フランジ部１３ａの軸方向先端部の剛性を低くする事ができる。即ち、本参考例の場合、前記スリット１１ｂの軸方向先端面２１の前記基部９ａの中心軸及び前記両腕部１０ｃ、１０ｄの円孔１８、１８の中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の長さ寸法（径方向に関する長さ寸法）αを、前記周方向凹部２２を形成する以前のスリットの軸方向先端面の、前記仮想平面に関する断面形状の長さ寸法と比べて寸法Ｘだけ小さくする事ができる。
又、前記周方向凹部２２を形成する以前と比べて、スリット１１ｂの軸方向長さＬを大きくする事ができる。
【００２４】
一方、前述した図１０に示した従来構造の様に、スリット１１の軸方向先端部を、一方の腕部１０の内側面の軸方向基端部にまで形成した構造と比べれば、前記一方の腕部１０ｃの軸方向基端部の剛性を高くする事ができる。即ち、本参考例のスリット１１ｂの軸方向先端面２１の前記仮想平面に関する断面形状の長さ寸法αは、前述した図１０に示した従来構造が有するスリット１１の軸方向先端面の、前記仮想平面に関する断面形状の長さ寸法β（図１０参照）よりも大きい（α＞β）。
以上の様に、本参考例によれば、前記一方の腕部１０ｃの基端部の剛性を確保しつつ、前記ボルトの締め付けに基づく軸力を、前記第一フランジ部及び第二フランジ部１３ａに伝わり易くして、前記基部９ａのセレーション孔１４の内周面と回転軸の外周面とのセレーション係合部の面圧を高くして、当該部分の嵌合強度を大きくする事ができる。
【００２５】
［参考例の第２例］
本発明に関連する参考例の第２例に就いて、図２、３により説明する。本参考例のヨーク８ｂの場合、基部９ｂの内周面のうち、スリット１１ｂの内径側開口部を円周方向に跨ぐ状態で（内径側開口部の円周方向両側に隣接する部分に）、基部９ｂの内周面の軸方向全長に亙り、軸方向凹溝２３が形成されている。この様な軸方向凹溝２３のうち、前記スリット１１ｂの内径側開口部の軸方向先端部よりも軸方向先端側に隣接する部分は、その基端側部分が、軸方向に関して前記スリット１１ｂに開口（連続）しており、このスリット１１ｂの内径側開口部の円周方向両側に隣接する部分は、円周方向に関して前記スリット１１ｂに開口（連続）している。この様な軸方向凹溝２３は、前記基部９ｂのセレーション孔１４を構成する各雌セレーションの谷部の内径よりも大きい内径を有する状態で形成されている。尚、本参考例の場合、前記軸方向凹溝２３の軸方向基端部を、前記基部９ｂの軸方向基端面に開口させているが、この軸方向凹溝２３の軸方向基端縁の位置、及び軸方向に関する長さは、本参考例の場合に限定されるものではない。尚、前記軸方向凹溝２３の円周方向に関する幅寸法を、前記スリット１１ｂの円周方向に関する幅寸法と同じ状態に形成する事もできる。即ち、軸方向凹溝を、前記スリット１１ｂの内径側開口部の軸方向先端部よりも軸方向先端側に隣接する部分にのみ設ける事もできる。その他の構成及び作用効果に就いては、前述した参考例の第１例の場合と同様である。
【００２６】
［実施の形態の第１例］
本発明の実施の形態の第１例に就いて、図４により説明する。本例のヨーク８ｃの場合、基部９ｃの外周面の軸方向先端寄り部分から一方の腕部１０ｃの外側面の軸方向基端寄り部分に掛けての部分のうち、スリット１１ｂの外径側開口部の軸方向先端寄り部分を円周方向に跨いだ状態で、軸方向に長い軸方向凹溝２４が形成されている。この様な軸方向凹溝２４のうち、前記スリット１１ｂの外径側開口部の軸方向先端部よりも軸方向先端側に隣接する部分は、その基端側部分が、軸方向に関して前記スリット１１ｂに開口（連続）しており、このスリット１１ｂの外径側開口部の軸方向先端寄り部分の円周方向両側に隣接する部分は、円周方向に関して前記スリット１１ｂに開口（連続）している。尚、前記軸方向凹溝２４の円周方向に関する幅寸法を、前記スリット１１ｂの円周方向に関する幅寸法と同じ状態に形成する事もできる。即ち、軸方向凹溝を、前記スリット１１ｂの外径側開口部の軸方向先端部よりも軸方向先端側に隣接する部分にのみ設ける事もできる。その他の構成及び作用効果に就いては、前述した参考例の第１例の場合と同様である。
【００２７】
［参考例の第３例］
本発明に関連する参考例の第３例に就いて、図５により説明する。本参考例のヨーク８ｄの場合、両腕部１０ｅ同士（一方の腕部は図示省略）の配列方向と、第一フランジ部及び第二両フランジ部１３ａ同士の配置方向とを、円周方向に関して互いに同じ方向（図５の表裏方向）に形成している。尚、本参考例の場合、スリット１１ｂの外径側開口部の軸方向先端縁の位置を、前述した実施の形態及び参考例の各例の場合と比べて、軸方向基端側に位置させている。その他の構成及び作用効果に就いては、前述した参考例の第１例の場合と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明を実施する場合に、第一、第二両フランジ部の先端部の剛性が低くなり過ぎない範囲で、除肉部を、スリットの内径側開口部の軸方向先端部を円周方向から挟んだ部分に形成すると共に、外径側開口部の軸方向先端部を円周方向に挟んだ部分にも形成する事もできる。
【符号の説明】
【００２９】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  自在継手
４  中間シャフト
５  ステアリングギヤユニット
６  入力軸
７  タイロッド
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  ヨーク
９、９ａ、９ｂ、９ｃ  基部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ  腕部
１１、１１ａ、１１ｂ  スリット
１２  第一フランジ部
１３、１３ａ  第二フランジ部
１４  セレーション孔
１５  通孔
１６  ねじ孔
１７  座面部
１８  円孔
２１  先端面
２２  周方向凹部
２３  軸方向凹溝
２４  軸方向凹溝
【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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