(57)【要約】【課題】ヨークボルトの曲げ応力を低減したステアリングシャフトとヨークの結合構造を提供すること。【解決手段】ヨークボルト５でヨーク１の一対の突出部４ａ、４ｂを締め上げた状態において、座部７を含む平面に対して雌ねじ孔８の軸線を直交させると共に、突出部４ｂのボルト孔６ｂの内周面に対してヨークボルト５を非接触とする空隙部Ｇを形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトの一端部を挿入可能なボス部を備えたヨークの結合構造であって、前記ヨークは前記ボス部の径方向外方に突出すると共に前記ボス部の軸線と直角方向にヨークボルトを挿通するためのボルト孔が貫設された一対の突出部を備え、前記一対の突出部のうちの一方の突出部のボルト孔に前記ヨークボルトが螺合する雌ねじ孔を設けると共に、他方の突出部のボルト孔の開口の周囲に前記ヨークボルトの頭部が着座する座部を形成し、前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げた状態において、前記座部を含む平面に対して前記雌ねじ孔の軸線を直交させると共に、前記他方の突出部のボルト孔の内周面に対して前記ヨークボルトを非接触とする空隙部を形成したことを特徴とするステアリングシャフトとヨークの結合構造。
【請求項２】
前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げていない状態において、前記座部を含む平面を通る垂線に対して、前記雌ねじ孔の軸線を、前記ボス部側に所定角度傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載のステアリングシャフトとヨークの結合構造。
【請求項３】
前記一方の突出部のボルト孔の一部に前記雌ねじ孔を形成し、雌ねじ孔を形成しない残余のボルト孔を当該雌ねじ孔と軸線を共有し前記雌ねじ孔よりも大きな径に形成し、かつ、前記他方の突出部のボルト孔を前記残余のボルト孔と同径に形成し、前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げていない状態において、前記雌ねじ孔、残余のボルト孔および前記他方の突出部のボルト孔の各軸線を、同一線上に位置させたことを特徴とする請求項２に記載のステアリングシャフトとヨークの結合構造。
【請求項４】
前記残余のボルト孔と前記他方の突出部のボルト孔を同径に形成し、前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げていない状態において、前記残余のボルト孔と前記他方の突出部のボルト孔の各軸線を同一線上に位置させると共に、これら軸線に対して前記座部を含む平面を直交させたことを特徴とする請求項２に記載のステアリングシャフトとヨークの結合構造。
【請求項５】
前記一方の突出部のボルト孔にナットを固定し、このナットに前記雌ねじ孔を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のステアリングシャフトとヨークの結合構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のステアリングシャフトとヨークの結合構造を備えたことを特徴とする自動車のステアリング装置用自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のステアリングシャフトとヨークの結合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置に使用される自在継手として、図４に示す十字ジョイントや、図５に示す固定式等速自在継手がある。後者はボールフィックスドジョイントとも称される（以下「ＢＪ」と略す）。これらジョイントは、通例、ヨーク１と称されるステアリングシャフトとの結合部分を有する。
【０００３】
ヨーク１は、図６（Ａ）の縦断面図に示すように、ステアリングシャフト（図示省略）を挿入可能な割り入りのボス部２を有する。ボス部２の割り形成箇所の周方向両側に、一対の突出部４が隙間３を介在して径方向外方に突出する。一対の突出部４には、ヨークボルト５を挿通するためのボルト孔６がそれぞれ形成される。一方の突出部４のボルト孔６に、ヨークボルト５が螺合する雌ねじ孔８が形成される。他方の突出部４のボルト孔６の開口端に、ヨークボルト５の頭部が着座する座部７が形成される。両方のボルト孔６と雌ねじ孔８の各軸線は同一線上にあり、かつ座部７を含む平面に対して直交する。
【０００４】
図６（Ｂ）に示すように、ボルト孔６に挿通させたヨークボルト５を雌ねじ孔８に螺合して締め上げると、一対の突出部４間の隙間３が狭まる。これにより、ボス部２を縮径させる方向にヨーク１が弾性変形し、ボス部２に挿入したステアリングシャフトが締付けられて固定される（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−０３６８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図６（Ｂ）に示すように、ボルト孔６に挿通したヨークボルト５を締め上げた状態では、ヨーク１の変形により、座部７を含む平面を通る垂線に対して、ヨークボルト５の軸線ないし雌ねじ孔８の軸線が傾斜し、ヨークボルト５に曲げ応力が作用する。詳しくは、ヨークボルト５の頭部が着座する座部７の外周縁周辺Ｃ１において、ヨークボルト５の頭部が片当たりすることにより、ヨークボルト５に対し曲げ応力が作用する。また、ヨークボルト５が座部７におけるボルト孔６の開口縁周辺Ｃ２に接触した場合にも、ヨークボルト５に対し曲げ応力が作用する。ヨークボルト５の軸線ないし雌ねじ孔８の軸線の前記傾斜角が大きくなると、過大な曲げ応力がヨークボルト５に作用するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、ヨークボルトに対する曲げ応力を低減したステアリングシャフトとヨークの結合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、請求項１の発明は、ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトの一端部を挿入可能なボス部を備えたヨークの結合構造であって、前記ヨークは前記ボス部の径方向外方に突出すると共に前記ボス部の軸線と直角方向にヨークボルトを挿通するためのボルト孔が貫設された一対の突出部を備え、前記一対の突出部のうちの一方の突出部のボルト孔に前記ヨークボルトが螺合する雌ねじ孔を設けると共に、他方の突出部のボルト孔の開口の周囲に前記ヨークボルトの頭部が着座する座部を形成し、前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げた状態において、前記座部を含む平面に対して前記雌ねじ孔の軸線を直交させると共に、前記他方の突出部のボルト孔の内周面に対して前記ヨークボルトを非接触とする空隙部を形成したことを特徴とする。
【０００８】
ここで「直角」とは、厳密に９０°の角度だけでなく、誤差等に起因して僅かに９０°と相違するが実質的に９０°とみなせる角度も含む。また、「直交」とは、厳密に９０°の交差角だけでなく、誤差等に起因して僅かに９０°と相違するが実質的に９０°とみなせる角度も含む。
【０００９】
以上の構成によれば、ヨークボルトでヨークの一対の突出部を締め上げた状態において、ヨークボルトが座部に片当たりせず、かつ、他方の突出部のボルト孔の内周面に非接触となるため、ヨークボルトの曲げ応力が低減される。これにより、ヨーク及びヨークボルトの強度が向上すると共に、ヨークボルトによるヨークの締め付け動作ひいてはステアリングシャフトの締め付け動作が安定し、弛み等の不具合が生じ難くなる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げていない状態において、前記座部を含む平面を通る垂線に対して、前記雌ねじ孔の軸線を、前記ボス部側に所定角度傾斜させたことを特徴とする。
【００１１】
ヨークボルトによる締め上げによって一対の突出部の相互間隙間が狭くなり、かつ、両突出部の相対角度が変化する。締め上げ完了までの両突出部の相対角度の変化分だけ、雌ねじ孔の軸線を座部を含む平面を通る垂線に対して予めボス部側に傾斜させておくことにより、締め付け完了時に雌ねじ孔の軸線が座部を含む平面に対して直交することになる。これによりヨークボルトの曲げ応力を低減する。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記一方の突出部のボルト孔の一部に前記雌ねじ孔を形成し、雌ねじ孔を形成しない残余のボルト孔を当該雌ねじ孔と軸線を共有し前記雌ねじ孔よりも大きな径に形成し、かつ、前記他方の突出部のボルト孔を前記残余のボルト孔と同径に形成し、前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げていない状態において、前記雌ねじ孔、残余のボルト孔および前記他方の突出部のボルト孔の各軸線を、同一線上に位置させたことを特徴とする。
【００１３】
これにより、一対の突出部のボルト孔の加工形成が容易となる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記残余のボルト孔と前記他方の突出部のボルト孔を同径に形成し、前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げていない状態において、前記残余のボルト孔と前記他方の突出部のボルト孔の各軸線を同一線上に位置させると共に、これら軸線に対して前記座部を含む平面を直交させたことを特徴とする。
【００１５】
これにより、一対の突出部のボルト孔を座部を含めて一工程で加工形成することが可能となる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項の発明において、前記一方の突出部のボルト孔にナットを固定し、このナットに前記雌ねじ孔を形成したことを特徴とする。
【００１７】
これにより、雌ねじ孔を別途形成する必要がなくなる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のステアリングシャフトとヨークの結合構造を備えたことを特徴とする自動車のステアリング装置用自在継手である。
【００１９】
ステアリング装置用自在継手の耐久性と信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ヨークボルトに対する曲げ応力が低減され、ステアリングシャフトとヨークの結合構造における強度と信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図１〜図３に基づいて説明する。図１が第１実施形態、図２が第２実施形態、図３が第３実施形態を示す。以下の説明において、図４〜図６で説明した部材と同一部材には同一符合を使用する。
【００２２】
図１は、本発明に係る自動車のステアリング装置用の十字ジョイント又はＢＪのヨーク１についての第１実施形態を示すもので、同図（Ａ）は、ヨークボルト５で締め上げていない状態におけるヨーク１の座部７側の側面図、同図（Ｂ）は、そのＢ−Ｂ断面図、同図（Ｃ）は、ヨークボルト５で締め上げた状態におけるヨーク１の座部７側の側面図、同図（Ｄ）は、そのＣ−Ｃ断面図である。
【００２３】
これら各図に示すように、ヨーク１は、ボス部２と一対の突出部４ａ、４ｂを有する。ボス部２は割りを有する円筒形をなし、その内側に雌スプライン付きの挿入孔２ａが形成される。この挿入孔２ａにステアリングシャフト９の一端部が挿入される。ステアリングシャフト９の一端部外周には雄スプライン９ａが形成される。
【００２４】
一対の突出部４ａ、４ｂは、ボス部２の径方向外方に突出し、かつ、ヨークボルト５を挿通するためのボルト孔６ａ、６ｂがボス部２の軸線と直角方向に貫設される。一対の突出部４ａ、４ｂは一定厚さの板状をなす。ヨークボルト５の締め上げ前は両突出部４ａ、４ｂの対向面はスリット３を明けて平行をなす。
【００２５】
一方の突出部４ａのボルト孔６ａに雌ねじ孔８が部分的に形成される。詳しくは、スリット３とは反対側のボルト孔６ａの端部から軸長三分の二程度の長さで雌ねじ孔８が形成される。ヨークボルト５の雄ねじ部５ａが雌ねじ孔８に螺合する。雌ねじ孔８の形成位置は、上記と反対側すなわちスリット３がある側、あるいはボルト孔６ａの中間部に形成してもよい。ボルト孔６ａの雌ねじ孔８が形成されていない残余のボルト孔は、雌ねじ孔８よりも大径で雌ねじ孔８と同軸に形成される。
【００２６】
他方の突出部４ｂに、ヨークボルト５の頭部５ｂが着座する面一円環状の座部７が形成される。座部７は、スリット３とは反対側のボルト孔６ｂの端部開口部の周囲に形成される。ボルト孔６ｂの軸線は、座部７を通る垂線に対して、ボス部２側に所定角度αだけ傾斜される。ボルト孔６ｂはボルト孔６ａと同径に形成され、かつ、ヨークボルト５を締め上げていない状態でボルト孔６ａと共通の軸線を有する。
【００２７】
第１実施形態のヨーク１は以上のように構成され、図１（Ｄ）に示すように、ヨークボルト５によりヨーク１を締め上げた状態では、スリット３が狭まるようにヨーク１が変形する。これにより、ステアリングシャフト９の一端が締め付けられて固定される。このとき、雌ねじ孔８の軸線は、座部７を含む平面を通る垂線に対して、前記所定角度αの傾斜とは逆方向に等角だけ傾斜し、座部７を含む平面を通る垂線に対して平行ないし一致する。換言すると、雌ねじ孔８の軸線は座部を含む平面に対して直角となる（図示の角度β）。また、ヨークボルト５による締め上げ完了状態で、ボルト孔６ｂの内側にヨークボルト５とボルト孔内周面とを非接触とする空隙部Ｇが形成される。したがって、図１（Ｄ）の状態ではヨークボルト５に曲げ応力がほとんど作用しない。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態を図２（Ａ）（Ｂ）に基づき説明する。図２（Ａ）はヨークボルト５で締め上げていない状態におけるヨーク１の縦断面図、図２（Ｂ）はヨークボルト５で締め上げた状態におけるヨーク１の縦断面図である。この第２実施形態では、雌ねじ孔８をナット１０で構成する。すなわち、第１実施形態では雌ねじ孔８をボルト孔６ａに直接形成したが、第２実施形態ではスリット３と反対側のボルト孔６ａの開口に圧入又は溶接等によりナット１０を固定し、ナット１０の雌ねじ孔８で代用する。ナット１０ないし雌ねじ孔８の軸線は、図１（Ｂ）と同様に、座部７を通る垂線に対して、ボス部２側に所定角度αだけ傾斜される。
【００２９】
ボルト孔６ａとボルト孔６ｂは雌ねじ部がなく、雌ねじ孔８よりも大径で互いに同径である。図２（Ａ）のようにヨークボルトの締め上げ前の状態においてボルト孔６ａとボルト孔６ｂの軸線は同一線上にある。また、ボルト孔６ａとボルト孔６ｂの軸線は座部７を含む平面に対して直交する。ヨークボルト５により突出部４ａ、４ｂを締め上げた状態においては、図２（Ｂ）のように、雌ねじ孔８の軸線が座部７を含む平面を通る垂線に対して平行ないし一致する。換言すると、雌ねじ孔８の軸線は座部を含む平面に対して直角となる（図示の角度β）。また、ヨークボルト５による締め上げ完了状態で、ボルト孔６ｂの内側にヨークボルト５とボルト孔内周面とを非接触とする空隙部Ｇが形成される。したがって、図２（Ｂ）の状態ではヨークボルト５に曲げ応力がほとんど作用しない。
【００３０】
次に、本発明の第３実施形態を図３（Ａ）（Ｂ）に基づき説明する。図３（Ａ）はヨークボルト５で締め上げていない状態におけるヨーク１の縦断面図、図３（Ｂ）はヨークボルト５で締め上げた状態におけるヨーク１の縦断面図である。この第３実施形態でも、雌ねじ孔８をナット１０で構成する。ナット１０ないし雌ねじ孔８の軸線は、図１（Ｂ）と同様に、座部７を通る垂線に対してボス部２側に所定角度αだけ傾斜される。
【００３１】
ボルト孔６ａとボルト孔６ｂは雌ねじ部がなく、雌ねじ孔８よりも大径で互いに同径である。図３（Ａ）のようにヨークボルトの締め上げ前の状態においてボルト孔６ａとボルト孔６ｂの軸線は同一線上にある。また、ボルト孔６ａとボルト孔６ｂの軸線は、ナット１０ないし雌ねじ孔８の軸線と共通である。つまり、ボルト孔６ａとボルト孔６ｂの軸線は、座部７を通る垂線に対してボス部２側に所定角度αだけ傾斜される。ヨークボルト５により突出部４ａ、４ｂを締め上げた状態においては、図３（Ｂ）のように、雌ねじ孔８の軸線が座部７を含む平面を通る垂線に対して平行ないし一致する。換言すると、雌ねじ孔８の軸線は座部を含む平面に対して直角となる（図示の角度β）。また、ヨークボルト５による締め上げ完了状態で、ボルト孔６ｂの内側にヨークボルト５とボルト孔内周面とを非接触とする空隙部Ｇが形成される。したがって、図３（Ｂ）の状態ではヨークボルト５に曲げ応力がほとんど作用しない。
【００３２】
上記実施形態は、本発明を自動車のステアリング装置用の十字ジョイント又はＢＪのヨークに適用したものであるが、本発明は、これ以外の自在継手のヨークにも、適用可能である。例えば、スリッパジョイント、ウオブルジョイント等の不等速自在継手のヨークに適用可能である。また、ＢＪ以外の固定式等速自在継手であるアンダーカットフリージョイント、テーパードトラックアンダーカットフリージョイント等は勿論、ダブルオフセット型、クロスグルーブ型、トリポード型等の摺動式等速自在継手にも適用可能である。即ち、本発明は、ヨークを備えた自動車のステアリング装置用の自在継手全てに適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態を示すもので、（Ａ）はヨークボルトで締め上げていない状態のヨークの側面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）はヨークボルトを締め上げた状態のヨークの側面図、（Ｄ）はそのＣ−Ｃ断面図。
【図２】本発明の第２実施形態を示すもので、（Ａ）はヨークボルトで締め上げていない状態のヨークの縦断面図、（Ｂ）はヨークボルトで締め上げた状態のヨークの縦断面図。
【図３】本発明の第３実施形態を示すもので、（Ａ）はヨークボルトで締め上げていない状態のヨークの縦断面図、（Ｂ）はヨークボルトで締め上げた状態のヨークの縦断面図。
【図４】従来のヨークを備えた十字ジョイントの側面図。
【図５】従来のヨークを備えたＢＪの側面図。
【図６】（Ａ）はヨークボルトを締め上げていない状態の従来のヨークの縦断面図、（Ｂ）はヨークボルトで締め上げた状態の従来のヨークの縦断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１    ヨーク
２    ボス部
４ａ  雌ねじ孔側突出部
４ｂ  座部側突出部
５    ヨークボルト
５ｂ  ヨークボルトの頭部
６ａ  雌ねじ孔側ボルト孔
６ｂ  座部側ボルト孔
７    座部
８    雌ねじ孔
９  ステアリングシャフト
９ａ  ステアリングシャフトの雄スプライン
１０  ナット
Ｇ    空隙部
【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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