JP2012180909A

JP2012180909A - 自在継手ヨークとシャフトとの連結構造

Info

Publication number: JP2012180909A
Application number: JP2011044704A
Authority: JP
Inventors: Wataru Hagiwara; 渉萩原
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】自在継手ヨークとシャフトとのセレーション嵌合が不十分な状態で締付け固定することを防止するとともに、セレーション嵌合の作業を容易にすること。
【解決手段】内周面に雌セレーションが形成され、かつ外周面から前記雌セレーションにわたってスリットを貫通して形成することで前記雌セレーション内径を拡縮可能な自在継手ヨークと、前記雌セレーションに嵌合する雄セレーションが一方の端部に形成されたシャフトとで構成された自在継手ヨークとシャフトとの連結構造において、前記雄セレーションの外周面に谷埋め部または欠歯部の一方を形成するとともに、前記雌セレーションの内周面に谷埋め部または欠歯部の他方を形成し、前記シャフトの端部に形成した雄セレーション部よりも軸端側に小径の円筒部を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリング装置の自在継手ヨークとシャフトとの連結構造に関するものである。

これには、従来より、ステアリング装置用シャフトと自在継手ヨークとのセレーション嵌合の際、特定の回転方向相対位相で嵌合させなければならず、組立作業に手間がかかるという課題があった。

この部分の改善の先行技術としては、実公昭６２−２５５４０号があり、これは、ピニオン軸のセレーション歯の一部に盛り上がり部を設けるとともに、ヨークの雌セレーション部に欠歯部を設けることで、特定の回転方向位相でしかピニオン軸を挿入できないというものである。

実公昭６２−２５５４０号公報

しかしながら、この先行技術には、セレーション嵌合の際にセレーションの軸心を合わせながら回転方向の位相合わせを行わなければならないため組立作業がやりにくく、さらに、ピニオン軸端部までセレーションが形成されているので、ピニオン軸のセレーションがヨークとわずかの長さしか嵌合していない状態でボルト締付けを行ってしまい、設計どおりのセレーション嵌合長さを確保せずに組立を行ってしまうおそれがあるという問題が有った。

本発明は、上記問題を解決するために、内周面に雌セレーションが形成され、かつ外周面から前記雌セレーションにわたってスリットを貫通して形成することで前記雌セレーション内径を拡縮可能な自在継手ヨークと、
前記雌セレーションに嵌合する雄セレーションが一方の端部に形成されたシャフトとで構成された自在継手ヨークとシャフトとの連結構造において、
前記雄セレーションの外周面に谷埋め部または欠歯部の一方を形成するとともに、前記雌セレーションの内周面に谷埋め部または欠歯部の他方を形成し、
前記シャフトの端部に形成した雄セレーション部よりも軸端側に雄セレーション部外径よりも小径の円筒部を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、セレーション嵌合の際に小径円筒部が軸心合わせのガイドとなるので、セレーションの位相合わせがやりやすくなり、組立作業が容易になるとともに、
シャフトが自在継手ヨークとわずかの長さしか嵌合していない状態でボルト締付けを行っても、シャフト端部が小径であるため互いに締付け結合できないので誤組み付けを防止することが可能になるという効果が有る。

自動車用のステアリング装置の概略図を示す図である。ピニオン軸１の側面図を示すものである。図２のＢ−Ｂ矢視図を示すものである。自在継手５１の構成部品であるヨーク２を示すものである。図４（ｂ）にヨーク２の側面図を示し、図４（ａ）には図４（ｂ）のＣ−Ｃ断面図を示す。

以下、本発明の一実施例について説明する。図１に本技術に係る自動車用のステアリング装置の概略図を示す。
自動車用のステアリング装置は図１に示すように、ステアリングシャフト７の端部に取り付けられた不図示のステアリングホイールの回転をステアリングギアユニットのピニオン軸１に伝達し、このピニオン軸１の回転に伴って左右一対のタイロッド３１，３１を押し引きして、前車輪（操舵輪；図示せず）に舵角を付与するように構成している。ステアリングホイールは、ステアリングシャフト７の後端部に支持固定されており、このステアリングシャフト７は、電動パワーステアリング装置６１を挿通した状態で、回転自在に支持されている。また、ステアリングシャフト７の前端部は、自在継手５２を介して中間シャフト５の後端部に接続し、この中間シャフト５の前端部は、別の自在継手５１を介して、ピニオン軸１に接続している。自在継手５１の構成要素であるヨーク２とピニオン軸とはセレーション嵌合によって結合されている。なお、図示の例は、電動モータ６２を補助動力源として運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の低減を図る、電動パワーステアリング装置６１を組み込んでいる。

ステアリングホイールから入力された回転運動を舵角付与の為の直線運動に変換する為の機構として、ラックアンドピニオン式のステアリングギアユニットを備えたステアリング装置は、小型且つ軽量に構成でき、しかも剛性が高く良好な操舵感を得られる為、広く使用されている。このステアリングギアユニットは、ピニオン軸１の一部に設けたピニオン歯１１（図２）と、ギアハウジング４に内蔵されるラック３に設けたラック歯とを噛合させて成る。ステアリングホイールの操作によりピニオン軸１を回転させると、ピニオン歯１１とラック歯との噛合に基づいて、ラック３がギアハウジング４のラック収容部内で軸方向に変位し、その両端部に結合した１対のタイロッド３１，３１を押し引きして、操舵輪に所望の舵角を付与する。

図２にピニオン軸１を示し、図３には図２のＢ−Ｂ矢視図を示し、図４には自在継手５１の構成部品であるヨーク２の断面図と側面図を示す。
図２のＡ−Ａ断面図に示すとおり、ピニオン軸１の一方の端部にはピニオン歯１１が形成されており、ラック３のラック歯と噛合する。ピニオン軸１の略中央部には、円筒状の胴部１２が形成されている。そして、ピニオン軸１の他方の端部には、図３にも示すとおり、外周に雄のセレーション（またはスプライン）１４が形成されている。

図４（ｂ）にヨーク２の側面図を示し、図４（ａ）には図４（ｂ）のＣ−Ｃ断面図を示す。図４（ａ）に示すヨーク２の内周面には雌のセレーション（またはスプライン）２２が形成されており、ピニオン軸１のセレーション１４と嵌合する。ヨーク２にはセレーションの軸方向とは直交する方向に貫通孔２３および雌ねじが形成されており、さらにヨーク外周面からセレーション２２に向かってスリット２４が貫通するように形成されている。ヨーク２とピニオン軸１とをセレーション嵌合させた後、貫通孔２３および雌ねじに不図示のボルトを螺合して締め付けることによってスリット２４の幅が狭まり、それに伴ってセレーション２２の内径が縮径することで、ヨーク２とピニオン軸１とを相対移動不能に固定することが可能となる。

図２に示すとおり、ピニオン軸１のセレーション１４の外周面の一部にはＲ形状の溝１５が形成してある。ピニオン軸１とヨーク２とをセレーション嵌合させて、前述のボルトを貫通孔２３に挿入した際にボルトが挿通可能なように逃げの溝として溝１５を形成している。これによって、セレーション２２に所定長さだけセレーション１４を挿入した時のみボルトが挿通可能となるので、ピニオン軸１とヨーク２との軸方向の相対位置決めの組立作業が容易になる。また、ピニオン軸１の胴部１２の外径をヨーク２のセレーション２２内径よりも大きくしてもよい。そうすることによって、ヨーク２のセレーション２２にピニオン軸１のセレーション１４を挿入しすぎた場合に、胴部１２の端部とヨーク２の端部とが当接しそれ以上の挿入ができないため、組立作業がより容易になる。

図３に示すとおり、ピニオン軸１のセレーション１４には、周方向３箇所に谷埋め部１６を設けている。セレーション１４には周方向に複数の雄セレーション歯が形成され、軸方向に延在しているが、その一部の隣合うセレーション歯同士の間の谷部に溝を形成せず、セレーション大径のままとして谷埋め部１６を形成している。図３には谷埋め部１６を周方向に３箇所配置した例を示しているが、１箇所以上形成していればよい。

ヨーク２のセレーション２２についても、ピニオン軸１の谷埋め部１６が挿通可能なように、欠歯部２１が谷埋め部１６と同位相で周方向に３箇所形成されている。セレーション２２には周方向に複数の雌セレーション歯が形成され、軸方向に延在しているが、その一部のセレーション歯を形成せずにセレーション大径のままとして欠歯部２１を形成している。図４（ａ）には欠歯部２１を周方向に３箇所配置した例を示しているが、ピニオン軸１の谷埋め部１６に対応するよう１箇所以上形成していればよい。また、本実施例ではピニオン軸側に谷埋め部１６を形成しヨーク側に欠歯部２１を形成した例を示しているが、反対にピニオン軸側に欠歯部を形成してヨーク側に谷埋め部を形成してもよい。

このようにピニオン軸１に谷埋め部１６を形成し、ヨーク２に欠歯部２１を形成することによって、ピニオン軸１とヨーク２のセレーション１４，２２は特定の相対回転位置でしか挿入できないので、セレーション同士の位相合わせ作業が不要となり、組立作業が容易になる。

さらに、図２に示すとおり、ピニオン軸の他方の端部であってセレーション１４よりも軸端部には円筒状の小径部１３を形成している。小径部１３の外径寸法は、セレーション１４の外径よりも小さいことが望ましい。小径部１３の外径寸法は、セレーション１４とセレーション２２とを嵌合させない状態でヨーク２をボルトで螺合締付けしたときのセレーション２２のセレーション小径よりも小さいことがより好ましい。また、ピニオン軸のセレーション１４とヨークのセレーション２２とがわずかに嵌合した状態で、ボルトが貫通孔２３を挿通しないように小径部１３の外径を前記好ましい範囲でなるべく大きくしてもよい。また、小径部の断面形状も円に限らず、多角形や楕円など、どのような断面形状でもよい。また、本実施例ではピニオン軸１の他方の端部にセレーション１４を形成するとともに一方の端部にピニオン歯１１を形成した例を示したが、ピニオン歯は必須の要件ではなく、端部にセレーションが形成されたシャフトであればどのようなシャフト形状でも構わない。

前述のとおり、従来はヨーク２とピニオン軸１とをセレーション嵌合させる際、谷埋め部１６と欠歯部２１とが合うように、互いの回転方向位相を決めながら、かつ軸心を合わせながら挿入しなければならず、挿入作業が行いにくかった。しかし、本実施例のように小径部１３を形成することによって、ヨーク２のセレーション部に小径部１３を挿入した状態で回転方向の位相合わせ作業が行えるので、より組立作業が容易になる。

ステアリング装置として利用できる。

1 ピニオン軸(シャフト)
2 ヨーク
13 小径部
14 セレーション
16 谷埋め部
21 欠歯部
22 セレーション
51 自在継手

Claims

内周面に雌セレーションが形成され、かつ外周面から前記雌セレーションにわたってスリットを貫通して形成することで前記雌セレーション内径を拡縮可能な自在継手ヨークと、
前記雌セレーションに嵌合する雄セレーションが一方の端部に形成されたシャフトと
で構成された自在継手ヨークとシャフトとの連結構造において、
前記雄セレーションの外周面に谷埋め部または欠歯部の一方を形成するとともに、前記雌セレーションの内周面に谷埋め部または欠歯部の他方を形成し、
前記シャフトの端部に形成した雄セレーション部よりも軸端側に小径の円筒部を形成したことを特徴とする自在継手ヨークとシャフトとの連結構造。
請求項１の自在継手ヨークとシャフトとの連結構造において、
前記シャフトの他方の端部にはピニオン歯が形成されていることを特徴とする自在継手ヨークとシャフトとの連結構造。