JP4683297B2 - 自在継手とシャフトとの結合構造を製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、自在継手とシャフトとの結合構造を製造する方法に関するものである。

この種の自在継手は、シャフトを連結するためのヨークを備えており、ヨークはヨーク本体を備えている。ヨーク本体は、軸方向に延びるスリットを形成する筒状部と、上記スリットを挟んで相対向する第１および第２のタブとを含んでいる。第１のタブのボルト挿通孔から挿通されたボルトが、第２のタブのねじ孔にねじ込まれることにより、筒状部によってシャフトが締め付けられ、その結果、ヨーク本体にシャフトを固定されるようになっている。

通例、シャフトの外周には、その軸方向の所定位置に断面円弧状の逃がし部が設けられている。上記ボルトは、その逃がし部に挿通され、これにより、ボルトによって、シャフトが軸方向の正規位置に規制されるようになっている。
一方、筒状部へのシャフトの挿入量が不足し、シャフトが正規位置に達していない（いわゆる不完全嵌合の状態である）場合がある。その場合には、ボルトの先端がシャフトと干渉するので、ボルトを第２のタブのねじ孔内へ挿入できなくなっている。これにより、正規位置にないシャフトがヨーク本体に組み付けられるという、誤組み付けが防止されるようになっている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、シャフトの先端を長くし過ぎると不完全嵌合は防止しやすくなる反面、ヨーク本体に挿通されたシャフトが、そのままヨークの十字軸部へ当接するおそれがあり、逆に短くし過ぎると不完全嵌合を防止し難い。したがって、車両毎に、シャフト先端部の長さ調整のために何度も設計、調整を繰り返す作業が必要になる場合があり、コストアップを招くおそれがある。

一方、シャフトに針金製の位置決め部材を取り付け、この位置決め部材を用いて、シャフトとヨーク本体の筒状部の位相を合わせるとともに、筒状部へのシャフトの挿入量を規制するようにした自在継手とシャフトとの結合構造が提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開２００１−２８０３６１号公報 実願平３−２４３１３号（実開平４−１１３３３４号）のＣＤ−ＲＯＭ

しかしながら、特許文献２では、自在継手にシャフトを組み付けた後にも、針金製の位置決め部材が自在継手に取り付けられたまま残存しており、この針金製の位置決め部材が、他のヨークと干渉しない範囲で、自在継手の屈曲角を設定することになり、したがって、屈曲角の大きさが制限されてしまう。さらに、自在継手の回転中心に対する最大回転半径が誤組付防止具の分だけ増大するため、周辺の部品との干渉を避けるために、配置スペースを大きく確保する必要がある。

そこで、本発明の目的は、自在継手とシャフトとの結合構造を製造する方法において、シャフトの誤組付を確実に防止でき、しかも、組付工程で必要な誤組付防止具によって、自在継手の屈曲角の大きさが制限されることがないことである。

上記目的を達成するため、本発明は、軸方向に延びるスリットを形成する筒状部、並びに上記スリットを挟んで相対向する第１および第２のタブを含むヨーク本体に、合成樹脂製の誤組付防止具が取り付けられた状態で、シャフトを上記筒状部の軸方向の正規位置まで挿入するシャフト挿入工程と、上記第１のタブのねじ挿通孔に挿通されたボルトを、上記正規位置に挿入されたシャフトの外周面の凹溝を通して、上記第２のタブのねじ孔にねじ込むことにより、両タブを互いに近接させて、上記筒状部にシャフトを固定するシャフト固定工程とを備え、上記誤組付防止具は、第２のタブの外側面に沿う第１の部分と、第１の部分から突出形成され第２のタブのねじ孔の一部に弾性的に嵌合された第２の部分と、上記スリット内に配置され、第１のタブのボルト挿通孔から挿通されたボルトの先端に当接することにより、ボルトが第２のタブのねじ孔に挿通されることを阻止可能な阻止位置および阻止を解除する阻止解除位置に変位可能な第３の部分と、第１の部分および第３の部分を互いに連結した第４の部分とを含み、上記シャフト挿入工程では、上記正規位置へのシャフトの挿入に伴って、シャフトの先端によって誤組付防止具の第３の部分が押されることにより、上記第４の部分のねじりを伴って上記第３の部分が阻止位置から阻止解除位置に駆動され、上記シャフト固定工程では、上記ねじ孔へのボルトのねじ込みに伴って、ボルトの先端によって誤組付防止具の第２の部分がねじ孔から押し出されることにより、誤組付防止具がヨーク本体から取り外されることを特徴とするものである。

本発明では、シャフトが筒状部の正規位置まで挿入されない状態（いわゆる半嵌合の状態）で、第１のタブのボルト挿通孔を通してボルトを挿入したときは、そのボルトの先端が阻止位置にある誤組付防止具に当接する。これにより、第２のタブのねじ孔へのボルトのねじ込みが阻止されるので、当該ボルトによりシャフトを固定することができなくなる。その結果、シャフトが半嵌合のままでヨーク本体に固定されてしまうという誤組み付けの発生を防止することができる。

一方、シャフトが筒状部の正規位置まで挿入されると、その挿入に伴ってシャフトの端部により押された誤組付防止具の第３の部分が、阻止解除位置に変位される。これにより、次のシャフト固定工程において、第１のタブのボルト挿通孔を挿通したボルトを第２のタブのねじ孔にねじ込むことが許容され、その結果、当該ボルトによって正規位置にあるシャフトをヨーク本体に固定することができる。

また、シャフト固定工程において、ボルトのねじ込みによって、誤組付防止具を自在継手から取り外してしまうことができるので、完成した自在継手とシャフトとの結合構造において、誤組付防止具が残存することに起因する不具合をなくすことができる。特に、シャフトを固定するためのボルトのねじ込み作業をすると、誤組付防止具が自動的に取り外されるので、作業性が非常に良い。

また、上記シャフト挿入工程では、シャフトの先端によって誤組付防止具の第３の部分が押されることにより、誤組付防止具が第２のタブのねじ孔の軸線を中心として回動されるようにしてもよい（請求項２）。この場合、筒状部内に挿入されたシャフトの先端によって、誤組付防止具の第３の部分が押されたときに、誤組付防止具自体が回動するので、第４の部分のねじれ量が過大になることを防止することができる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る製造方法を用いて製造された、自在継手とシャフトとの結合構造Ｐが、ステアリング装置５０に適用された自動車５１を模式的に示している。
図１を参照して、ステアリング装置５０は、ステアリングホイール等の操舵部材５２と、車体５３に固定された筒状のステアリングコラム５４によって回転自在に支持され、上記の操舵部材５２が一端に連結されたステアリングシャフト５５と、このステアリングシャフト５５の他端と自在継手５６を介して連結されたインターミディエイトシャフト５８と、このインターミディエイトシャフト５８と自在継手５７を介して連結されたピニオンシャフト１と、このピニオンシャフト１のピニオン歯に噛み合うラック歯を有するラックバー（図示せず）を収容したラックハウジング５９と、上記ラックバーの端部を操向用の車輪６０に連結するためのタイロッド６１および図示しないナックルアームとを備えている。

上記のピニオンシャフト１とラックバーとによって、ラックアンドピニオン機構からなる舵取り機構が構成されている。インターミディエイトシャフト５８は、車室とエンジンルームとを仕切るファイヤーウォール６２を貫通している。
本実施の形態では、インターミディエイトシャフト５８とピニオンシャフト１とを連結する自在継手５７に、結合構造Ｐが適用された例に則して説明するが、結合構造Ｐは、ステアリングシャフト５５とインターミディエイトシャフト５８とを連結する自在継手５６に適用されてもよい。

図２は上記結合構造Ｐの正面図である。図２を参照して、自動車５１のステアリング装置５０における、ピニオンシャフト１は自在継手ヨーク２に嵌合されており、この自在継手ヨーク２は十字軸３を介して他の自在継手ヨーク４に連結されている。他の自在継手ヨーク４はインターミディエイトシャフト５８（図１参照）に連結されている。
再び図２を参照して、自在継手ヨーク２は、ヨーク本体５と、このヨーク本体５にピニオンシャフト１を固定するための固定部材としてのボルト６とを備えている。ボルト６は、頭部７とねじ軸８とを備えている。

上記ヨーク本体５は、ピニオンシャフト１を軸方向Ｘ１に沿って挿通させて保持するための筒状部９と、この筒状部９の一端から二股に分かれて延び、十字軸３の一対のトラニオン１０を軸受（図示せず）を介して支持するためのフォーク１１とを備えている。
上記筒状部９は、軸方向Ｘ１に沿って延びるスリット１２を形成しており、ヨーク本体５は、上記スリット１２を挟んで相対向する第１のタブ１３および第２のタブ１４を備えている。

上記のボルト６は、図５に示すように、第１のタブ１３に形成されたボルト挿通孔１５を通して、第２のタブ１４に形成されたねじ孔１６にねじ込まれるようになっている。これにより、第１および第２のタブ１３，１４を互いに近接させて筒状部９を縮径させてピニオンシャフト１を締めつけて筒状部９に固定するようになっている。
本実施の形態の、結合構造Ｐの製造方法では、ピニオンシャフト１がヨーク本体５の筒状部９の軸方向Ｘ１の正規位置に挿入されない状態で、ボルト６の締め付けによってピニオンシャフト１がヨーク本体５の筒状部９に固定されることを防止するための誤組付防止具１７（図３参照）が用いられる。その誤組付防止具１７は、製造過程では、図４に示すようにヨーク本体５に取り付けられおり、製造完了時には、図５に示すように、誤組付防止具１７が当該結合構造Ｐから取り外されるようにしてある。

具体的には、図３および図４を参照して、誤組付防止具１７は、第１の部分２１、第２の部分２２、第３の部分２３および第４の部分２４を備えており、弾性変形可能な合成樹脂部材により形成されている。誤組付防止具１７の第１の部分２１、第３の部分２３および第４の部分２４は、それぞれ板状をしている。
第１の部分２１は、第２のタブ１４の平坦な外側面１４ａに沿う板部材からなる。第２の部分２２は、第１の部分２１の内側面２１ａから突出形成された円柱状の突起からなる。第２の部分２２として、円筒状の突起を用いることもできる。第２の部分２２が第２のタブ１４のねじ孔１６の一部に弾性的に嵌合されることにより、図４に示すように、誤組付防止具１７がヨーク本体５に保持されるようになっている。

第３の部分２３は、第１の部分２１に平行な板部材からなり、スリット１２内に配置される。第４の部分２４は、第１の部分２１および第３の部分２３に例えば直交状に交差する板部材からなり、第１の部分２１および第３の部分２３の対応する一端部２１１，２３１を互いに連結している。
スリット１２内に配置された第３の部分２３は、第１のタブ１３のボルト挿通孔１５からボルト６が挿通された場合に、そのボルト６の先端に当接することにより、ボルト６が第２のタブ１４のねじ孔１６に挿通されることを阻止可能な阻止位置〔図４および図６（ａ）参照〕と、その阻止を解除する阻止解除位置〔図６（ｃ）参照〕とに変位可能である。阻止位置にある第３の部分２３は、ボルト挿通孔１５およびねじ孔１６とこれらの軸線Ｙ１方向に対向し、阻止解除位置に変位した第３の部分２３は、ボルト挿通孔１５およびねじ孔１６とは対向しないようになっている。

図３を参照して、ピニオンシャフト１の端部１ａの外周面には、互いの間に二面幅を形成する相対向する一対の平坦部１ｂが形成されているとともに、一対の平坦部１ｂと直交する態様にて、ボルト６のための逃がし溝１ｃが形成されている。図４に示すように、筒状部９の内周面は、二面幅を形成するピニオンシャフト１の端部形状に合致する形状に形成され、組み付け時にピニオンシャフト１と筒状部９との相対回転が規制されるようになっている。

次いで、図６および図７を参照して、自在継手とシャフトとの結合構造Ｐの製造方法について説明する。まず、図６（ａ）〜（ｃ）はシャフト挿入工程を順次に示している。図６（ａ）および図４に示すように、誤組付防止具１７がヨーク本体５に取り付けられた状態で、ピニオンシャフト１をヨーク本体５の筒状部９内に挿入する。
すると、筒状部９内に挿入されたピニオンシャフト１の先端１ｄが、図６（ｂ）に示すように、第３の部分２３の駆動部としての一側縁２３２の一部を押す。

これにより、誤組付防止具１７の第３の部分２３が、第４の部分２４のねじりを伴って、阻止位置から阻止解除位置側へ、図６（ｂ）において、反時計回りに回動する。
ピニオンシャフト１をさらに挿入すると、図６（ｃ）に示すように、第４の部分２４のねじりに加えて、誤組付防止具１７全体が、第２のタブ１４のねじ孔１６の軸線Ｙ１を中心として回動されることにより、第３の部分２３が、ねじ挿通孔１５とは対向しない阻止解除位置まで変位する。

次いで、図７（ａ），（ｂ）に示すシャフト固定工程に移行する。図７（ａ）に示すように、第１のタブ１３のねじ挿通孔１５から挿通したボルト６のねじ軸８を、ピニオンシャフト１の逃がし溝１ｃを通して、第２のタブ１４のねじ孔１６にねじ込んでいくと、図７（ｂ）に示すように、ボルト６のねじ軸８の先端によって、誤組付防止具１７の第２の部分２２が、第２のタブ１４のねじ孔１６から外側方へ押し出され、その結果、誤組付防止具１７がヨーク本体５から取り外される。また、ボルト６によって両タブ１３，１４間の間隔が狭められ、筒状部９にピニオンシャフト１を強固に固定することができる。

本実施の形態によれば、ピニオンシャフト１が図５（ｂ）に示すように筒状部９の軸方向Ｘ１の正規位置まで挿入されない状態、いわゆる半嵌合の状態では、ボルト６の挿通方向から見て、誤組付防止具１７の阻止位置にある第３の部分２３が第２のタブ１４のねじ孔１６の少なくとも一部と重なっている。したがって、第１のタブ１３のボルト挿通孔１５を通してボルト６を挿入したときに、当該ボルト６の先端が阻止位置にある第３の部分２３に当接する。これにより、第２のタブ１４のねじ孔１６へのボルト６のねじ込みが阻止されるので、当該ボルト６によりピニオンシャフト１を固定することができなくなる。その結果、ピニオンシャフト１が半嵌合のままでヨーク本体５に固定されてしまうという誤組み付けを確実に防止することができる。

一方、ピニオンシャフト１が図５（ｃ）に示すように筒状部９の軸方向Ｘ１の正規位置まで挿入されると、ピニオンシャフト１の先端１ｄにより誤組付防止具１７の第３の部分２３の一側縁２３２が押されることにより、誤組付防止具１７の第３の部分２３が阻止解除位置に変位される。これにより、第１のタブ１３のボルト挿通孔１５を挿通したボルト６を第２のタブ１４のねじ孔１６にねじ込むことが許容される。

そのボルト６のねじ込みに伴って、誤組付防止具１７を自動的に取り外すことができる。すなわち、従来構造においても必須の作業工程であったボルト締結工程を実施することによって、誤組付防止具１７を自動的に取り外せるので、作業性が非常に良い。
また、完成した結合構造Ｐにおいて、誤組付防止具１７が取り外されているので、ピニオンシャフト１とヨーク本体５との組み付け後に、自在継手５の回転半径が、十字軸３を中心とする、自在継手５７自身の組み付け前の回転半径を超えてしまうことがなくなり、その結果、自在継手５７の屈曲角の大きさが制限されることがない。

また、結合構造Ｐの配置スペースの縮小化により、車両への搭載性が向上する。つまり、ピニオンシャフト１とヨーク本体５の組み付け後に、当該結合構造Ｐの周囲にある部品、例えば、ファイヤーウォール６２と自在継手５７とが近接する部位の近傍に配置される各種電装品の配線、車室内のカーペットなどとの干渉を確実に防止することができるという利点がある。

また、シャフト挿入工程において、誤組付防止具１７の第３の部分２３を阻止解除位置に変位させるときに、図６（ｃ）に示すにように、第４の部分２４のねじれに加えて、誤組付防止具１７全体が、第２のタブ１４のねじ孔１６の軸線Ｙ１を中心として回動されるようになっているので、第４の部分２４のねじれ量が過大になることが防止される。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、ピニオンシャフト１と筒状部９とをスプライン嵌合させて両者の相対回転を規制するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態の製造方法を用いて製造された、自在継手とシャフトとの結合構造が適用されたステアリング装置を含む車両の模式図である。 自在継手とシャフトとの結合構造の正面図である。 結合構造の分解斜視図である。 シャフト組み付け前において、誤組付防止具が取りつけられたヨーク本体の断面図である。 製造完了後の結合構造の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、シャフト挿入工程を順次に示す、結合構造の概略側面図である。 （ａ）および（ｂ）は、シャフト固定工程を順次に示す、結合構造の概略側面図である。

符号の説明

Ｐ…（自在継手とシャフトとの）結合構造、１…ピニオンシャフト、１ｃ…逃がし溝、１ｄ…先端、２…自在継手ヨーク、５…ヨーク本体、６…ボルト、９…筒状部、Ｘ１…（筒状部の）軸方向、１２…スリット、１３…第１のタブ、１４…第２のタブ、１４ａ…外側面、１５…ボルト挿通孔、１６…ねじ孔、Ｙ１…（ねじ孔の）軸線、１７…誤組付防止具、２１…第１の部分、２２…第２の部分、２３…第３の部分、２４…第４の部分

Claims (2)

1. 軸方向に延びるスリットを形成する筒状部、並びに上記スリットを挟んで相対向する第１および第２のタブを含むヨーク本体に、合成樹脂製の誤組付防止具が取り付けられた状態で、シャフトを上記筒状部の軸方向の正規位置まで挿入するシャフト挿入工程と、
   上記第１のタブのねじ挿通孔に挿通されたボルトを、上記正規位置に挿入されたシャフトの外周面の凹溝を通して、上記第２のタブのねじ孔にねじ込むことにより、両タブを互いに近接させて、上記筒状部にシャフトを固定するシャフト固定工程とを備え、
   上記誤組付防止具は、第２のタブの外側面に沿う第１の部分と、第１の部分から突出形成され第２のタブのねじ孔の一部に弾性的に嵌合された第２の部分と、上記スリット内に配置され、第１のタブのボルト挿通孔から挿通されたボルトの先端に当接することにより、ボルトが第２のタブのねじ孔に挿通されることを阻止可能な阻止位置および阻止を解除する阻止解除位置に変位可能な第３の部分と、第１の部分および第３の部分を互いに連結した第４の部分とを含み、
   上記シャフト挿入工程では、上記正規位置へのシャフトの挿入に伴って、シャフトの先端によって誤組付防止具の第３の部分が押されることにより、上記第４の部分のねじりを伴って上記第３の部分が阻止位置から阻止解除位置に駆動され、
   上記シャフト固定工程では、上記ねじ孔へのボルトのねじ込みに伴って、ボルトの先端によって誤組付防止具の第２の部分がねじ孔から押し出されることにより、誤組付防止具がヨーク本体から取り外されることを特徴とする自在継手とシャフトとの結合構造を製造する方法。
2. 上記シャフト挿入工程では、シャフトの先端によって誤組付防止具の第３の部分が押されることにより、誤組付防止具が第２のタブのねじ孔の軸線を中心として回動されることを特徴とする請求項１記載の自在継手とシャフトとの結合構造を製造する方法。
   

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