(57)【要約】【課題】  ヨーク全長が短い場合でも十分な強度を確保することができる自在継手のヨークを提供する。【解決手段】  ハブ４の上側の自由端から、ハブ４の接線方向に延びる直線状フランジ４２が形成され、ハブ４の下側の自由端には、上記直線状フランジ４２に平行に延びた後、直線状フランジ４２側に直角に折り曲げられたＬ字状フランジ４３が形成されている。直線状フランジ４２の内側４２１には、凹状の係合溝４４が形成されている。係合溝４４はプレス加工により成形され、溝深さＬは板厚Ｓ３−２．５ｍｍ以下に成形されている。Ｌ字状フランジ４３の折り曲げ部４３２の上端には、係合溝４４に係合する突起４５が形成されている。突起４５は、係合溝４４の溝長さＱ方向に、きつく嵌合するのが好ましく、隙間を与えるとしても１ｍｍ以下が好ましい。【選択図】        図１
2005321058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板を塑性加工することにより成形される自在継手のヨークであって、
回転軸を保持するため管状に折り曲げられたハブ、
上記ハブの自由端の一方からハブの略接線方向に延びる直線状フランジ、
上記直線状フランジの内側に直線状フランジの板厚よりも浅く形成された係合溝、
上記ハブの自由端の他方から上記直線状フランジに略平行に延びた後、上記直線状フランジ側にＬ字状に折り曲げられ、上記係合溝に係合する突起が形成されたＬ字状フランジ、
上記Ｌ字状フランジの平行部と上記直線状フランジとの間に挿通され、上記Ｌ字状フランジと上記直線状フランジが互いに接近する方向に締付けるボルトを備えたこと
を特徴とする自在継手のヨーク。
【請求項２】
金属板を塑性加工することにより成形される自在継手のヨークであって、
回転軸を保持するため管状に折り曲げられたハブ、
上記ハブの自由端の一方からハブの略接線方向に延びる直線状フランジ、
上記直線状フランジの内側に直線状フランジの板厚よりも浅く形成された係合溝、
上記ハブの自由端の他方から上記直線状フランジに対してその内側に傾斜して延びた後、上記直線状フランジ側にＬ字状に折り曲げられ、上記係合溝に係合する突起が形成されたＬ字状フランジ、
上記Ｌ字状フランジの傾斜部と上記直線状フランジとの間に挿通され、上記Ｌ字状フランジと上記直線状フランジが互いに接近する方向に締付けるボルトを備えたこと
を特徴とする自在継手のヨーク。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載された自在継手のヨークにおいて、
上記係合溝が上記直線状フランジの内側に複数形成され、
上記Ｌ字状フランジに形成された同数の突起が上記係合溝に係合すること
を特徴とする自在継手のヨーク。
【請求項４】
金属板を塑性加工することにより成形される自在継手のヨークであって、
回転軸を保持するため管状に折り曲げられたハブ、
上記ハブの自由端の一方からハブの略接線方向に延びる直線状フランジ、
上記直線状フランジの内側に直線状フランジの板厚よりも低く形成された突起、
上記ハブの自由端の他方から上記直線状フランジに略平行に延びた後、上記直線状フランジ側にＬ字状に折り曲げられ上記突起に係合する係合溝が形成されたＬ字状フランジ、
上記Ｌ字状フランジの平行部と上記直線状フランジとの間に挿通され、上記Ｌ字状フランジと上記直線状フランジが互いに接近する方向に締付けるボルトを備えたこと
を特徴とする自在継手のヨーク。
【請求項５】
金属板を塑性加工することにより成形される自在継手のヨークであって、
回転軸を保持するため管状に折り曲げられたハブ、
上記ハブの自由端の一方からハブの略接線方向に延びる直線状フランジ、
上記直線状フランジの内側に直線状フランジの板厚よりも低く形成された突起、
上記ハブの自由端の他方から上記直線状フランジに対してその内側に傾斜して延びた後、上記直線状フランジ側にＬ字状に折り曲げられ、上記突起に係合する係合溝が形成されたＬ字状フランジ、
上記Ｌ字状フランジの傾斜部と上記直線状フランジとの間に挿通され、上記Ｌ字状フランジと上記直線状フランジが互いに接近する方向に締付けるボルトを備えたこと
を特徴とする自在継手のヨーク。
【請求項６】
請求項４または請求項５のいずれかに記載された自在継手のヨークにおいて、
上記突起が上記直線状フランジの内側に複数形成され、
上記Ｌ字状フランジに形成された同数の係合溝が上記係合溝に係合すること
を特徴とする自在継手のヨーク。
【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、特に車両のステアリングコラム装置に組み込み、ステアリングホイールの回転をステアリングギヤに伝達するための自在継手のヨークに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板を塑性加工によって折り曲げて成形される自在継手のヨークは、その一端が回転軸にセレーション等によって結合される管状のハブと、このハブの他端からハブの中心軸線に平行に延び、十字軸を連結する軸受孔を有する一対のフォークとから構成されている。管状のハブからは、一対のフランジが延び、このフランジに挿通されたボルトを所定のトルクで締結することによって、ハブを回転軸に締付け、回転軸とハブとの間で回転トルクを伝達するようにしている。
【０００３】
この自在継手に車両操舵時のトルクが加わり、十字軸を介してハブにトルクが伝達されると、一対のフランジの自由端を、ハブの中心軸線に平行にずらす方向に変形させようとする応力が作用する。フランジのこの変形が大きいと、ステアリングホイールの操舵感が悪化する不具合が生じる。
【０００４】
このようなフランジのずれを防止するようにしたヨークとして、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示された自在継手がある。特許文献１から特許文献３に開示された自在継手は、フランジの自由端に、ハブの中心軸線に沿って突起と切欠きを交互に設けることにより、この突起と切欠きの係合によって、フランジのずれを防止するようにしている。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１から特許文献３の自在継手では、ハブの中心軸線方向の全長が短い自在継手の場合には、突起と切欠きの中心軸線方向の長さも短くなるため、突起と切欠きの剛性が確保できず、結果として、テアリングホイールの操舵感が向上しない。
【０００６】
また、特許文献４に開示された自在継手は、フランジの自由端をＬ字状に折り曲げて他方の自由端に衝合させ、ボルトの締付け力でこの衝合面を密着させたものであるが、衝合面の摩擦力によってフランジのずれを防止しているだけであるため、ハブの中心軸線方向へのフランジのずれを確実に防止することができなかった。
【０００７】
【特許文献１】実公平３−１５８５９号公報
【特許文献２】実開平４−１１９２４号公報
【特許文献３】特開平６−１０９５９号公報
【特許文献４】実開昭５４−１８２７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ヨーク全長が短い場合でも十分な強度を確保することができる自在継手のヨーク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】
【０００９】
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、金属板を塑性加工することにより成形される自在継手のヨークであって、回転軸を保持するため管状に折り曲げられたハブ、上記ハブの自由端の一方からハブの略接線方向に延びる直線状フランジ、上記直線状フランジの内側に直線状フランジの板厚よりも浅く形成された係合溝、上記ハブの自由端の他方から上記直線状フランジに略平行に延びた後、上記直線状フランジ側にＬ字状に折り曲げられ、上記係合溝に係合する突起が形成されたＬ字状フランジ、上記Ｌ字状フランジの平行部と上記直線状フランジとの間に挿通され、上記Ｌ字状フランジと上記直線状フランジが互いに接近する方向に締付けるボルトを備えたことを特徴とする自在継手のヨークである。
【００１０】
第２番目の発明は、金属板を塑性加工することにより成形される自在継手のヨークであって、回転軸を保持するため管状に折り曲げられたハブ、上記ハブの自由端の一方からハブの略接線方向に延びる直線状フランジ、上記直線状フランジの内側に直線状フランジの板厚よりも浅く形成された係合溝、上記ハブの自由端の他方から上記直線状フランジに対してその内側に傾斜して延びた後、上記直線状フランジ側にＬ字状に折り曲げられ、上記係合溝に係合する突起が形成されたＬ字状フランジ、上記Ｌ字状フランジの傾斜部と上記直線状フランジとの間に挿通され、上記Ｌ字状フランジと上記直線状フランジが互いに接近する方向に締付けるボルトを備えたことを特徴とする自在継手のヨークである。
【００１１】
第３番目の発明は、第１番目または第２番目のいずれかの発明の自在継手のヨークにおいて、上記係合溝が上記直線状フランジの内側に複数形成され、上記Ｌ字状フランジに形成された同数の突起が上記係合溝に係合することを特徴とする自在継手のヨークである。      
【００１２】
第４番目の発明は、金属板を塑性加工することにより成形される自在継手のヨークであって、回転軸を保持するため管状に折り曲げられたハブ、上記ハブの自由端の一方からハブの略接線方向に延びる直線状フランジ、上記直線状フランジの内側に直線状フランジの板厚よりも低く形成された突起、上記ハブの自由端の他方から上記直線状フランジに略平行に延びた後、上記直線状フランジ側にＬ字状に折り曲げられ上記突起に係合する係合溝が形成されたＬ字状フランジ、上記Ｌ字状フランジの平行部と上記直線状フランジとの間に挿通され、上記Ｌ字状フランジと上記直線状フランジが互いに接近する方向に締付けるボルトを備えたことを特徴とする自在継手のヨークである。
【００１３】
第５番目の発明は、金属板を塑性加工することにより成形される自在継手のヨークであって、回転軸を保持するため管状に折り曲げられたハブ、上記ハブの自由端の一方からハブの略接線方向に延びる直線状フランジ、上記直線状フランジの内側に直線状フランジの板厚よりも低く形成された突起、上記ハブの自由端の他方から上記直線状フランジに対してその内側に傾斜して延びた後、上記直線状フランジ側にＬ字状に折り曲げられ、上記突起に係合する係合溝が形成されたＬ字状フランジ、上記Ｌ字状フランジの傾斜部と上記直線状フランジとの間に挿通され、上記Ｌ字状フランジと上記直線状フランジが互いに接近する方向に締付けるボルトを備えたことを特徴とする自在継手のヨークである。
【００１４】
第６番目の発明は、第４番目または第５番目のいずれかの発明の自在継手のヨークにおいて、上記突起が上記直線状フランジの内側に複数形成され、上記Ｌ字状フランジに形成された同数の係合溝が上記係合溝に係合すること
を特徴とする自在継手のヨークである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の自在継手のヨークでは、係合溝の溝深さ、又は、突起の高さは、フランジの板厚よりも小さく、フランジの外側には貫通しないため、強度が大きく、ヨーク全長が短い場合でも十分な強度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＊第１の実施形態
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の自在継手の一部を断面にした側面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２の直線状フランジを下方から見た斜視図である。
【００１７】
図１から図３に示すように、本発明の第１の実施形態の自在継手１は、一対のヨーク２Ａ、２Ｂから構成され、このうち左側のヨーク２Ａは、ステアリングシャフト等の回転軸３Ａの右端部に、溶接により固定されている。これに対し、右側のヨーク２Ｂは、本発明の第１の実施形態の自在継手のヨークであって、金属板をプレス加工（塑性加工）することにより成形され、中間シャフト等の回転軸３Ｂの左端部の雄セレーション３１に、着脱自在に装着されている。第１の実施形態のヨーク長さＭは、４１ｍｍから６２ｍｍである。
【００１８】
ヨーク２Ｂは、管状に折り曲げられたハブ４と、このハブ４の左端からハブ４の中心軸線に平行に左方に延びた、一対のフォーク５Ａ、５Ｂで構成されている。フォーク５Ａ、５Ｂの左端には、ハブ４の中心軸線に直交し、同芯の軸受孔５１が形成され、この軸受孔５１に有底円筒状の軸受カップ５３が、互いの開口を対向させた状態で内嵌固定されている。
【００１９】
十字軸の直交する４箇所の軸部５５が、上記軸受カップ５３内に挿入され、この軸受カップ５３の内周面と軸部５５の外周面との間に、ニードル軸受５２が挿入され、上記十字軸の軸部５５に対してフォーク５Ａ、５Ｂが、軽い力で揺動するようにしている。軸部５５の直径は、９ｍｍから１０．６ｍｍ、ニードル軸受５２の外径は、１４．６ｍｍから１６．６ｍｍに設定している。
【００２０】
軸部５５の中心部には有底の挿入穴５６が形成され、この挿入穴５６と軸受カップ５３の底面との間に挿入された樹脂製のスラストピース５４が、軸受カップ５３の開口端部と十字軸の基部との間の距離を常時適切な距離に保持している、従って、ヨーク２Ａ、２Ｂの中心軸線が同一直線上に無い場合でも、ヨーク２Ａ、２Ｂの間で、伝達ロスを生じること無く、回転力を伝達することができる。
【００２１】
管状のハブ４の内周面には雌セレーション４１が形成され、上記した回転軸３Ｂの雄セレーション３１が雌セレーション４１に係合して、ハブ４と回転軸３Ｂとの間で回転トルクを伝達することができる。
【００２２】
ハブ４には、ハブ４の上側の自由端から、ハブ４の接線方向（軸受孔５１に直交する方向）に延びる直線状フランジ４２が形成されている。また、ハブ４の下側の自由端には、上記直線状フランジ４２に平行（ハブ４の接線方向であって、軸受孔５１に直交する方向）に延びた後、直線状フランジ４２側に直角に折り曲げられたＬ字状フランジ４３が形成されている。
【００２３】
プレス加工により成形されるヨーク２Ｂの金属板の材料としては、ＪＩＳ熱間圧延軟鋼板のＳＰＨＣ、ＳＰＨＤ、ＳＰＨＥ、又は、ＪＩＳ自動車構造用熱間圧延鋼板ＳＡＰＨ３１０、ＳＡＰＨ３７０、ＳＡＰＨ４００、ＳＡＰＨ４４０等を使用し、金属板の板厚は５〜７．２ｍｍを使用する。
【００２４】
直線状フランジ４２の内側４２１には、凹状の係合溝４４が形成されている。係合溝４４はプレス加工により成形され、プレス加工による成形の容易性を考慮して、溝深さＬは板厚Ｓ３−２．０ｍｍ以下に成形されている。また、溝幅Ｓ１は、板厚Ｓ３＋１．０ｍｍに成形されている。
【００２５】
Ｌ字状フランジ４３の折り曲げ部４３２の上端には、上記係合溝４４に係合する突起４５が形成されている。突起４５は、係合溝４４の溝長さＱ方向に、きつく嵌合するのが好ましく、隙間を与えるとしても１ｍｍ以下が好ましい。溝長さＱは、溝両端の長さＮよりも長く、溝長さＱは溝両端の長さＮの２倍が好ましい。また、突起４５の上面４５１と係合溝４４の底面４４１との間の隙間Ｅは、２．５ｍｍ以下が好ましい。
【００２６】
直線状フランジ４２には、軸受孔５１に平行にボルト孔４２２が形成され、Ｌ字状フランジ４３の平行部４３１には、ボルト孔４２２と同芯上に雌ねじ４３３が形成されて、ボルト６がボルト孔４２２を通して雌ねじ４３３にねじ込まれる。雌ねじ４３３のねじ長さを長くするため、平行部４３１の外側には、据え込み加工、又は、バーリング加工によって、増肉部４３５が形成されている。ボルト６の呼び寸法は、Ｍ８×１．２５である。
【００２７】
ボルト６をバネ座金６１を介して締付けると、直線状フランジ４２、Ｌ字状フランジ４３が、その根元部４２３、４３４から内側に撓み、雄セレーション３１に雌セレーション４１が強く押しつけられるため、回転軸３Ｂとハブ４が隙間無く密着する。ボルト６の締付けトルクは、２０〜３０Ｎ・ｍである。
【００２８】
上記ボルト６の締付けにより、突起４５の上面４５１と係合溝４４の底面４４１との間の隙間Ｅは、ゼロになり、突起４５と係合溝４４との結合剛性が大きくなる。運転操作中に、この自在継手１に車両操舵時の荷重が加わり、十字軸の軸部５５を介してフォーク２Ｂに伝達されたトルクがハブ４に伝達されると、直線状フランジ４２、Ｌ字状フランジ４３を、各々ハブの中心軸線に平行にずらす方向に動かそうとする応力が作用する。
【００２９】
しかし、直線状フランジ４２の係合溝４４と、Ｌ字状フランジ４３の突起４５の係合により、この動きを防止するため、直線状フランジ４２とＬ字状フランジ４３のずれが生じることが無く、ステアリングホイールの良好な操舵感が得られる。
【００３０】
また、ボルト６には、操舵時のトルクがほとんど加わらないため、ボルト６の呼び径を小さくできるため、自在継手１の回転径を小さくすることができる。第１の実施形態では、係合溝４４の溝深さＬは、直線状フランジ４２の板厚よりも浅く、直線状フランジ４２の外側には貫通しないため、従来のような貫通した切欠きと比較して強度が大きく、ヨーク全長Ｍが短い場合でも、十分な強度を確保することができる。
【００３１】
また、コラムタイプの電動パワーステアリング付きのステアリングコラム装置では、自在継手１よりもステアリングホイール側に補助操舵力付与部が配置されているため、自在継手１に加わる操舵トルクが大きくなるので、このような強度を必要とするステアリングコラム装置に本発明の自在継手のヨークを適用するのが好ましい。さらに、本発明の自在継手のヨークは、プレス加工により容易に成形可能なため、熱間鍛造や冷間鍛造によって成形されるものと比較して安価に製造することが可能となる。
【００３２】
＊第２の実施形態
以下、図面に基づいて本発明の第２の実施形態を説明する。図４は、本発明の第２の実施形態の自在継手の一部を断面にした側面図である。以下の説明では、第１の実施形態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。
【００３３】
図４に示すように、本発明の第２の実施形態の自在継手１は、直線状フランジ４２の内側４２１に、凹状の係合溝４４Ａ、４４Ｂを二個形成し、Ｌ字状フランジ４３の折り曲げ部４３２の上端に、上記係合溝４４Ａ、４４Ｂに係合する突起４５Ａ、４５Ｂを二個形成したものである。係合溝と突起が各々二個必要となるため、第１の実施形態に比較して、製造コストがやや高くなる。その他の構造は、第１の実施形態と同一である。
【００３４】
＊第３の実施形態
以下、図面に基づいて本発明の第３の実施形態を説明する。図５は、本発明の第３の実施形態の自在継手の一部を断面にした側面図である。図６は図５のＢ−Ｂ断面図、図７は図５のＣ−Ｃ断面図である。以下の説明では、第１の実施形態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。
【００３５】
本発明の第３の実施形態の自在継手１は、突起４５と係合溝４４が成形されるフランジを逆にしたものであって、直線状フランジ４２側に突起４５を成形し、Ｌ字状フランジ４３の折り曲げ部４３２の上端に、上記突起４５に係合する係合溝４４を成形したものである。溝幅Ｓ２は、板厚Ｓ３より小さくしている。これにより、図６に示すように、自在継手１の回転径Ｄを小さくすることが出来る。その他の構造は、第１の実施形態と同一である。
【００３６】
第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、突起４５及び係合溝４４を複数成形するようにしてもよい。
【００３７】
＊第４の実施形態
以下、図面に基づいて本発明の第４の実施形態を説明する。図８は、本発明の第４の実施形態の自在継手の一部を断面にした側面図である。図９は図８のＤ−Ｄ断面図である。以下の説明では、第１の実施形態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。
【００３８】
本発明の第４の実施形態の自在継手１は、直線状フランジ４２とＬ字状フランジ４３の上下位置を逆転させたものである。すなわち、ハブ４の下側の自由端から、ハブ４の接線方向（軸受孔５１に直交する方向）に直線状フランジ４２が形成されている。また、ハブ４の上側の自由端には、上記直線状フランジ４２に平行（ハブ４の接線方向であって、軸受孔５１に直交する方向）に延びた後、直線状フランジ４２側に直角に折り曲げられたＬ字状フランジ４３が形成されている。
【００３９】
直線状フランジ４２側に係合溝４４を成形し、Ｌ字状フランジ４３の折り曲げ部４３２の下端に、上記係合溝４４に係合する突起４５を成形した点は、第１の実施形態と同一である。溝幅Ｓ２を、板厚Ｓ３より小さくしている点は、第３の実施形態と同一である。また、直線状フランジ４２の先端角部４２４は、面取りを行っていない。これにより、第１の実施形態よりも製造コストを安くすることができる。また、第４の実施形態では、第１から第３の実施形態で設けた増肉部４３５は省略している。
【００４０】
また、ヨーク２Ｂと連結されるヨーク２Ａは、冷間鍛造製である。本発明の自在継手のヨーク２Ｂと対になるヨークは、本発明の自在継手のヨーク２Ｂを二個対で使用する組み合わせ、又は、ヨークと回転軸の間にゴムを挿入した緩衝ヨークとの組み合わせ等、種々の変形例があり、実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
＊第５の実施形態
以下、図面に基づいて本発明の第５の実施形態を説明する。図１０は、本発明の第５の実施形態の自在継手の断面図であり、図８のＤ−Ｄ断面図に相当する断面図である。以下の説明では、第１の実施形態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。
【００４２】
本発明の第５の実施形態は、Ｌ字状フランジ４３が、直線状フランジ４２に対してその内側に傾斜して延びた後、直線状フランジ側４２にＬ字状に折り曲げた点に特徴がある。すなわち、上記第１から第４の実施形態の平行部４３１に変えて、ハブ４の自由端から傾斜部４３６が延び、この傾斜部４３６から折り曲げ部４３２がＬ字状に延びているため、折り曲げ角度が小さく、折り曲げが楽に行える。また、曲げの半径Ｒの大きさも、上記第１から第４の実施形態の曲げの半径より大きくしているので、強度の大きな材質の金属板や、伸びの小さな材質の金属板でも成形が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態の自在継手の一部を断面にした側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２の直線状フランジ４２を下方から見た斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の自在継手の一部を断面にした側面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の自在継手の一部を断面にした側面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の自在継手の一部を断面にした側面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態の自在継手を示し、図８のＤ−Ｄ断面に相当する断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  自在継手
２Ａ、２Ｂ  ヨーク
３Ａ、３Ｂ  回転軸
３１  雄セレーション
４  ハブ
４１  雌セレーション
４２  直線状フランジ
４２１  内側
４２２  ボルト孔
４２３  根元部
４２４  先端角部
４３  Ｌ字状フランジ
４３１  平行部
４３２  折り曲げ部
４３３  雌ねじ
４３４  根元部
４３５  増肉部
４３６  傾斜部
４４  係合溝
４４１  底面
４５  突起
４５１  上面
５Ａ、５Ｂ  フォーク
５１  軸受孔
５２  ニードル軸受
５３  軸受カップ
５４  スラストピース
５５  軸部
５６  挿入穴
６  ボルト
６１  バネ座金
【図１】
2005321058.tif 000003
【図２】
2005321058.tif 000004
【図３】
2005321058.tif 000005
【図４】
2005321058.tif 000006
【図５】
2005321058.tif 000007
【図６】
2005321058.tif 000008
【図７】
2005321058.tif 000009
【図８】
2005321058.tif 000010
【図９】
2005321058.tif 000011
【図１０】
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