JP2006038058A - 軸部材と相手部材との結合部 - Google Patents

Abstract

【課題】 円筒部５ｄの内周面に設けた円筒面１０と軸部材４ｄの端部外周面に設けたセレーション面６との係合強度が低下若しくは喪失した場合でも、これら両部材５ｄ、４ｄが相対回転する事を防止でき、しかも上記円筒部５ｄの内側に上記軸部材４ｄの端部を圧入する際の円周方向の位相調整が容易な構造を実現する。
【解決手段】 上記円筒部５ｄの内周面の円周方向複数個所に形成した係合用凸部１３、１３と、上記軸部材４ｄの端部外周面の円周方向複数個所に形成した係合用凹部１２、１２とを、互いに係合させる。円周方向に関する上記各係合用凸部１３、１３の幅寸法を、同じく上記各係合用凹部１２、１２の幅寸法よりも十分に（角度幅でα₁ ＋β₁ 分）小さくする。これにより、上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、軸部材と、他の軸部材、自在継手のヨーク、歯車、フライホイール等の相手部材との結合部の改良に関する。

同一直線上に配置されていない１対の軸部材同士の間で回転力の伝達を行なわせる為に従来から、例えば図２８〜３１に示す様な自在継手１が使用されている。この自在継手１は、それぞれが二股に形成された１対のヨーク２、２（相手部材）と、これら両ヨーク２、２同士を変位自在に結合する為の十字軸３とを、互いに組み合わせて成る。又、回転力の伝達を行なわせるべき１対の軸部材４、４の一端部はそれぞれ、上記各ヨーク２、２の基端部に設けた円筒部５、５の中心孔（結合孔）に圧入している。又、この様に圧入した状態で、上記各軸部材４、４の一端部外周面に設けたセレーション面６と、上記各円筒部５、５の内周面に設けたセレーション面７とをセレーション係合させる事により、上記各軸部材４、４と上記各ヨーク２、２との間での回転力の伝達を可能としている。又、この状態で、上記各軸部材４、４の一端縁の円周方向複数個所（図示の例では、円周方向等間隔の４個所）に形成したかしめ部８、８により、上記各円筒部５、５の開口周縁部を抑え付ける事で、上記各軸部材４、４の一端部が上記各円筒部５、５の内側から軸方向に抜け出る事を防止している。

上記軸部材４と上記ヨーク２との結合部として、上述の様なセレーション係合を行なう構造を採用する場合には、上記軸部材４の一端部と上記円筒部５との同軸度や当該結合部の強度及び耐久性を十分に確保する観点から、上記両セレーション面６、７を構成する複数の歯面同士の当接圧は、適切な大きさで、全周に亙り均一にする事が望ましい。そこで、この様な要望に十分に応えられる様にすべく、上記両セレーション面６、７の加工は、高精度で行なう必要がある。従って、これら両セレーション面６、７の形成作業には、手間が掛かる。又、上記軸部材４の一端部を上記円筒部５の中心孔に圧入する際には、上記各セレーション面６、７同士で自己の歯を相手の溝内に進入させるべく、円周方向の位相調整を行なう必要がある。ところが、上記各セレーション面６、７には、円周方向に関する形状誤差（位相誤差）がある為、上述の様な圧入時の位相調整を行なう事が面倒になる。

この様な不都合を解消できる結合部の構造として、特許文献１には、図３２の（Ａ）、（Ｂ）に示す様な構造が記載されている。この図３２の（Ａ）、（Ｂ）に示した構造の場合には、軸部材４（４ａ）の一端部外周面と円筒部５ａ（５）の内周面とのうちの一方の周面をセレーション面６（７）とすると共に、他方の周面を単なる円筒面９（１０）としている。そして、上記軸部材４（４ａ）の一端部を上記円筒部５ａ（５）の中心孔に圧入する事により、上記セレーション面６（７）を構成する複数の歯１１、１１を、上記円筒面９（１０）に対して全周に亙り弾性的に当接させる（摩擦係合させる）か、或は食い込ませている（機械的に係合させている）。これにより、上記軸部材４（４ａ）の一端部と上記円筒部５ａ（５）との間での回転力の伝達を可能としている。この様な構造を採用すれば、上記セレーション面６（７）の加工を高精度で行なわなくても、このセレーション面６（７）と上記円筒面９（１０）との係合強度を、適切な大きさで、全周に亙り均一にする事が容易となる。又、上記軸部材４（４ａ）の一端部を上記円筒部５ａ（５）の中心孔に圧入する際に、円周方向の位相調整を行なう必要がなくなる。

ところが、上述の図３２の（Ａ）、（Ｂ）に示した構造の場合には、上記セレーション面６（７）を構成する複数の歯１１、１１が破損する等により、このセレーション面６（７）と上記円筒面９（１０）との係合強度が必要量未満に低下若しくは喪失した場合に、上記軸部材４（４ａ）の一端部と上記円筒部５ａ（５）とが相対回転する事を防止できない。この場合に相対回転する様になると、上記軸部材４（４ａ）の一端部と上記円筒部５ａ（５）との間で回転力の伝達を行なえなくなる為、好ましくない。

この様な不都合を防止できる結合部の構造として、やはり上述した特許文献１には、図３３の（Ａ）、（Ｂ）に示す様な構造が記載されている。上述の図３２の（Ａ）、（Ｂ）に示した構造が、軸部材４（４ａ）の一端部外周面と円筒部５の内周面との断面の輪郭をそれぞれ円形としているのに対し、図３３の（Ａ）、（Ｂ）に示した構造の場合には、軸部材４ｂ（４ｃ）の一端部外周面と円筒部５ｂ（５ｃ）の内周面との断面の輪郭をそれぞれ多角形（図示の例では、六角形）としている。この様な構造を採用すれば、セレーション面６（７）を構成する複数の歯１１、１１が破損する等により、このセレーション面６（７）と円筒面９（１０）との係合強度が必要量未満に低下若しくは喪失した場合でも、上記両周面の断面の輪郭である多角形同士の係合により、上記軸部材４ｂ（４ｃ）と上記円筒部５ｂ（５ｃ）とが相対回転する事を防止できる。

尚、上述の図３３の（Ａ）、（Ｂ）に示した構造の場合には、上記軸部材４ｂ（４ｃ）の一端部と上記円筒部５ｂ（５ｃ）の中心孔との円周方向の位相関係が、正規の関係（上記両周面の断面の輪郭である六角形同士の円周方向の位相が互いに一致している関係）から多少ずれた場合でも、上記軸部材４ｂ（４ｃ）の一端部を上記円筒部５ｂ（５ｃ）の中心孔の内側に圧入する事ができる。ところが、この際に許容される位相関係のずれ幅が非常に小さい。これに対し、組立作業の容易化を図る為には、この際に許容される位相関係のずれ幅を或る程度大きくして、上記圧入時の位相調整を容易に行なえる様にする事が望まれる。

特許第３４０２０３６号公報

本発明の軸部材と相手部材との結合部は、上述の様な事情に鑑み、軸部材の端部を相手部材に設けた孔の内側に圧入する際の円周方向の位相調整を容易に行なえる様にすべく発明したものである。

本発明の軸部材と相手部材との結合部は、軸部材の端部を相手部材に設けた結合孔の内側に圧入する事により、この軸部材の端部外周面とこの結合孔の内周面とのうちの一方の周面であるセレーション面又はスプライン面を構成する複数の歯１１、１１を、他方の周面である円筒面に対して弾性的に当接させる（摩擦係合させる）か若しくは食い込ませて（機械的に係合させて）成る。
特に、本発明の軸部材と相手部材との結合部に於いては、上記セレーション面又はスプライン面と上記円筒面とのうちの何れか一方の周面の円周方向一部に係合用凹部を設けると共に、同じく他方の周面の円周方向一部に、円周方向に関する幅寸法が上記係合用凹部よりも小さい係合用凸部を設けて、この係合用凸部をこの係合用凹部の内側に進入させている。

上述の様に、本発明の軸部材と相手部材との結合部の場合には、前提となる構造として、軸部材の端部外周面と相手部材に設けた結合孔の内周面とのうちの一方の周面であるセレーション面又はスプライン面を構成する複数の歯を、他方の周面である円筒面に対して弾性的に当接させるか若しくは食い込ませる構造を採用している。この為、上記セレーション面又はスプライン面の加工精度を高くしなくても、このセレーション面又はスプライン面と上記円筒面との係合強度を、適切な大きさで、全周に亙り均一にする事が容易となる。

又、本発明の場合には、上記セレーション面又はスプライン面と上記円筒面とのうちの何れか一方の周面の円周方向一部に設けた係合用凹部の内側に、同じく他方の周面の円周方向一部に設けた係合用凸部を進入させている。この為、上記セレーション面又はスプライン面を構成する各歯が破損する等により、このセレーション面又はスプライン面と上記円筒面との係合強度が必要量未満に低下若しくは喪失した場合でも、上記係合用凸部と上記係合用凹部との周方向側面同士が係合（衝合）する事により、上記軸部材の端部と上記相手部材とが相対回転する事を防止できる。従って、その後も、これら軸部材と相手部材との間で回転力の伝達を行なえる。

尚、本発明の場合、上記軸部材の端部を上記結合孔の内側に圧入する際には、上記係合用凸部を上記係合用凹部の内側に進入させる事ができる様に、上記軸部材と上記相手部材との円周方向の位相調整を行なう必要がある。但し、本発明の場合、円周方向に関する上記係合用凸部と上記係合用凹部との互いの幅寸法の差を大きく（例えば、上述の様に係合用凸部と係合用凹部との周方向側面同士が衝合するまでの間に生じる、上記軸部材と上記相手部材との相対回転量が過大にならない程度に大きく）する事により、上記位相調整の幅を大きくできる為、この位相調整を容易に行なう事ができる。従って、上記軸部材と上記相手部材との結合作業の容易化を図れる。

本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項２に記載した様に、軸部材と相手部材とのうち、セレーション面又はスプライン面を設ける部材を比較的高硬度の材料により造ると共に、円筒面を設ける材料を比較的低硬度の材料により造る。この場合に、上記比較的高硬度の材料として、好ましくは、硬度がＨＲＢ８０以上のもの（例えば、Ｓ２５Ｃ〜Ｓ６５Ｃ程度の材料や、これらに熱処理を施したもの）を採用できる。又、上記比較的低硬度の材料として、好ましくは、硬度がＨＲＢ７０以下のもの｛例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ等）、熱間圧延軟鋼板（ＳＰＨＣ、ＳＰＨＤ、ＳＰＨＥ等）、冷間圧造用炭素鋼線（ＳＷＣＨ等）、自動車用加工性冷間・熱間圧延高張力鋼板（ＳＰＦＣ、ＳＰＦＨ等）、ＪＩＳ Ａ ６０００番系のアルミニウム材料｝を採用できる。
上述の様な構成を採用すれば、上記セレーション面又はスプライン面を構成する複数の歯を、上記円筒面に食い込ませ易くできる。尚、本発明を実施する場合に、好ましくは、この円筒面に対する上記各歯の食い込ませ量を、０．０６mm以上とする。この様にすれば、例えばステアリング装置用の自在継手に関して実施する場合に、上記軸部材と上記相手部材との回転方向の結合力を十分に確保できる。

又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項３に記載した様に、係合用凹部及び係合用凸部を円周方向複数個所に設ける。
この様な構成を採用すれば、円周方向複数個所で係合用凹部と係合用凸部とを係合させる事ができる為、これら係合用凹部と係合用凸部との係合に基づく、軸部材と相手部材との相対回転防止効果（回転力伝達性能）を高める事ができる。

又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項４に記載した様に、円周方向に関する係合用凹部と係合用凸部との互いの幅寸法の差を、セレーション面又はスプライン面を構成する複数の歯のピッチ以上の大きさとする。
この様な構成を採用すれば、軸部材の端部を相手部材に設けた係合孔の内側に圧入する際の円周方向の位相調整を行ない易くできる。

又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項５に記載した様に、係合用凹部の底面と係合用凸部の先端面とを、互いに弾性的に当接させる。
この様な構成を採用すれば、軸部材の端部と結合孔との同軸度や、この軸部材と相手部材との結合部の強度及び耐久性を、それぞれ確保し易くなる。

又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項６に記載した様に、軸部材の端縁部分に、係合用凹部と係合用凸部との円周方向の位相が合った場合にのみ、結合孔の内側に進入可能となる案内部を設ける。
この様な構成を採用すれば、軸部材の端部を上記結合孔の内側に圧入する際の円周方向の位相調整を、より行ない易くできる。

又、本発明を実施する場合には、請求項７に記載した様に、軸部材の端部外周面と結合孔の内周面とのうちの一方の周面をスプライン面とし、且つ、このスプライン面を構成する溝を係合用凹部とする事もできる。

又、本発明を実施する場合には、請求項８に記載した様に、軸部材の端部に形成した、この端部を径方向に貫通する通孔又はこの端部の端面及び外周面の径方向反対側となる２個所位置に開口する切り割を係合用凹部とすると共に、その両端部を結合孔の径方向反対側となる２個所位置に固定したピンの中間部を係合用凸部とする事もできる。

更に、本発明を実施する場合には、請求項９に記載した様に、軸部材の端部を径方向に貫通する状態で固定したピンの両端部のうち、この軸部材の端部外周面から突出した部分を係合用凸部とする事もできる。

図１〜２は、請求項１〜５に対応する、本発明の実施例１を示している。尚、本実施例の特徴は、軸部材４ｄの一端部外周面と円筒部５ｄの内周面との係合構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図２８、２９、３１、３２（Ａ）に示した従来構造と同様である為、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。

本実施例の場合も、前述の図３２（Ａ）に示した従来構造の場合と同様、上記軸部材４ｄの一端部外周面をセレーション面６とすると共に、上記円筒部５ｄの内周面を円筒面１０としている。但し、本実施例の場合には、上記軸部材４ｄの一端部外周面のうち、円周方向等間隔の４個所位置にそれぞれ、上記セレーション面６の外接円から径方向内方に凹入する係合用凹部１２、１２を設けている。これら各係合用凹部１２、１２の底面はそれぞれ、上記セレーション面６と同心の部分円筒面としている。又、上記円筒部５ｄの内周面のうち、円周方向等間隔の４個所位置にそれぞれ、上記円筒面１０から径方向内方に突出する係合用凸部１３、１３を設けている。これら各係合用凸部１３、１３の先端面はそれぞれ、上記円筒面１０と同心の部分円筒面としている。又、円周方向に関するこれら各係合用凸部１３、１３の幅寸法は、同じく上記各係合用凹部１２、１２の幅寸法よりも（角度幅でα₁ ＋β₁ 分）小さくしている。特に、本実施例の場合には、円周方向に関する上記各係合用凸部１３、１３と上記各係合用凹部１２、１２との幅寸法の差（角度幅でα₁ ＋β₁ ）を、上記セレーション面６を構成する複数の歯１１、１１のピッチ［角度幅でγ₁ ｛＝３６０°／Ｚ（Ｚ：上記セレーション面６が全周に亙り設けられていると仮定した場合の、このセレーション面６を構成する歯１１の総数）｝］以上の大きさ（α₁ ＋β₁ ≧γ₁ ）としている。

又、本実施例の場合には、上記軸部材４ｄを、前述した様な比較的高硬度の材料により造ると共に、上記円筒部５ｄを含んで構成するヨーク２を、前述した様な比較的低硬度の材料により造っている。これにより、上記セレーション面６の硬度を上記円筒面１０の硬度よりも大きくして、次述する組み立て時に、上記セレーション面６を構成する複数の歯１１、１１を上記円筒面１０に食い込ませ易くしている。

本実施例の結合部を組み立てる場合には、上記円筒部５ｄの中心孔の内側に上記軸部材４ｄの一端部を圧入する事により、図示の様に、上記セレーション面６を構成する複数の歯１１、１１を上記円筒面１０に食い込ませると共に、上記各係合用凹部１２、１２の内側に上記各係合用凸部１３、１３を進入させる。尚、本実施例の場合には、この状態で、上記円筒面１０に対する上記各歯１１、１１の食い込み量が０．０６mm以上となる様に、各部の寸法を規制している。これにより、上記軸部材４ｄの一端部と上記円筒部５ｄとの回転方向の結合力を十分に確保している。更には、上記各係合用凹部１２、１２の底面と上記各係合用凸部１３、１３の先端面とが互いに弾性的に当接する様に、各部の寸法を規制している。これにより、上記軸部材４ｄの一端部と上記円筒部５ｄとの同軸度、並びに、これら軸部材４ｄの一端部と円筒部５ｄとの結合部の強度（曲げ剛性を含む）及び耐久性を、十分に確保している。但し、本発明を実施する場合には、上記軸部材４ｄの一端部を上記円筒部５ｄの中心孔の内側に圧入した状態で、上記各係合用凹部１２、１２の底面と上記各係合用凸部１３、１３の先端面との間に隙間を生じさせる事もできる。この隙間は、使用時まで残しておく他、低硬度側である上記円筒部５ｄの外周面に径方向内方に向いた圧力を加えてこの円筒部５ｄの一部を塑性変形させる事により消滅させる（上記各係合用凹部１２、１２の底面と上記各係合用凸部１３、１３の先端面とを弾性的に当接させる）事もできる。

上述の様に構成する本実施例の軸部材と相手部材との結合部の場合には、軸部材４ｄの一端部外周面に設けたセレーション面６を構成する複数の歯１１、１１を、円筒部５ｄの内周面に設けた円筒面１０に食い込ませる構造を採用している。この為、上記セレーション面６の加工精度を高くしなくても、このセレーション面６と上記円筒面１０との係合強度を、適切な大きさで、全周に亙り均一にする事が容易となる。

又、本実施例の場合には、上記軸部材４ｄの一端部外周面に設けた各係合用凹部１２、１２の内側に、上記円筒部５ｄの内周面に設けた各係合用凸部１３、１３を進入させている。この為、上記セレーション面６を構成する各歯１１、１１が破損する等により、このセレーション面６と上記円筒面１０との係合強度が必要量未満に低下若しくは喪失した場合でも、上記各係合用凸部１３、１３と上記各係合用凹部１２、１２との周方向側面同士が係合（衝合）する事により、上記軸部材４ｄの一端部と上記円筒部５ｄとが相対回転する事を防止できる。従って、その後も、これら軸部材４ｄと円筒部５ｄとの間で回転力の伝達を行なえる。

尚、本実施例の場合、上記軸部材４ｄの一端部を上記円筒部５ｄの中心孔の内側に圧入する際には、上記各係合用凸部１３、１３を上記各係合用凹部１２、１２の内側に進入させる事ができる様に、上記軸部材４ｄと上記円筒部５ｄとの円周方向の位相調整を行なう必要がある。但し、本実施例の場合には、前述した様に、円周方向に関する上記各係合用凸部１３、１３と上記各係合用凹部１２、１２との幅寸法の差（角度幅でα₁ ＋β₁ ）を、上記セレーション面６を構成する複数の歯１１、１１のピッチ（角度幅でγ₁ ）以上の大きさとしている。この様に本実施例の場合には、円周方向に関する上記各係合用凸部１３、１３と上記各係合用凹部１２、１２との幅寸法の差を十分に大きくしている為、上記位相調整の幅（許容量）を十分に大きくできる。従って、この位相調整を行ない易くできる。この結果、上記軸部材４ｄと上記円筒部５ｄとの結合作業を容易に行なえる。

次に、図３は、やはり請求項１〜５に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、少なくとも軸部材４ｅの一端部を、中空に構成している。その他の部分の構造及び作用は、上述した実施例１の場合と同様である。

次に、図４〜５は、やはり請求項１〜５に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、軸部材４ｆの一端部外周面と円筒部５ｆの内周面との係合部の構造を、径方向に関して、上述の図１〜２に示した実施例１の場合とは逆にしている。即ち、本実施例の場合には、上記軸部材４ｆの一端部外周面に円筒面９及び係合用凸部１３、１３を設けると共に、上記円筒部５ｆの内周面にセレーション面７及び係合用凹部１２、１２を設けている。又、これに伴い、本実施例の場合、上記円筒面９を設けた上記軸部材４ｆを、比較的低硬度の材料により造っている。これと共に、上記セレーション面７を設けた上記円筒部５ｆを、比較的高硬度の材料により造っている。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例１の場合と同様である。

次に、図６は、やはり請求項１〜５に対応する、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合には、少なくとも軸部材４ｇの一端部を中空に構成している点が、上述の図４〜５に示した実施例３の場合とは異なる。尚、本実施例の場合も、上記軸部材４ｇの一端部を円筒部５ｆの中心孔の内側に圧入した状態で、各係合用凹部１２、１２の底面と各係合用凸部１３、１３の先端面とを弾性的に当接させる事もできるし、或はこれら各底面と各先端面との間に隙間を生じさせる事もできる。そして、隙間を生じさせる場合には、この隙間を、使用時まで残しておく他、低硬度側である上記軸部材４ｇの一端部内周面に径方向外方に向いた圧力を加えてこの一端部の一部を塑性変形させる事により、消滅させる（上記各底面と上記各先端面とを弾性的に当接させる）事もできる。その他の構造及び作用は、上述した実施例３の場合と同様である。

次に、図７〜９は、請求項１〜６に対応する、本発明の実施例５を示している。本実施例の場合には、軸部材４ｈの一端部外周面に設けた各係合用凹部１２ａ、１２ａの深さ、及び、円筒部５ｈの内周面に設けた各係合用凸部１３ａ、１３ａの高さを、それぞれ前述の図１〜２に示した実施例１の場合よりも大きくしている。これにより、上記各係合用凹部１２ａ、１２ａと上記各係合用凸部１３ａ、１３ａとの周方向側面同士を係合させた場合の、当該係合部の耐久性を向上させている。

又、本実施例の場合、上記軸部材４ｈの一端縁部分（セレーション面６及び上記各係合用凹部１２ａ、１２ａを設けた部分よりも圧入方向先端側部分）には、図９に詳示する様な案内部１４を設けている。この案内部１４は、上記軸部材４ｈの一端部（上記セレーション面６及び上記各係合用凹部１２ａ、１２ａを設けた部分）を上記円筒部５ｈの中心孔の内側に圧入する際に、これら軸部材４ｈの一端部と円筒部５ｈとの円周方向の位相調整を行ない易くする為のものである。

この様な案内部１４は、大略短円柱状で、円周方向に関し、上記セレーション面６と同位相の部分をそれぞれ大径部１５、１５とすると共に、上記各係合用凹部１２ａ、１２ａと同位相の部分をそれぞれ小径部１６、１６としている。そして、このうちの各大径部１５、１５の外接円の直径Ｄ₁₅を、上記円筒部５ｈの内周面に設けた円筒面１０の直径Ｄ₁₀よりも小さく（Ｄ₁₅＜Ｄ₁₀）、且つ、上記各係合用凸部１３ａ、１３ａの先端面の内接円の直径Ｄ_13a よりも大きく（Ｄ₁₅＞Ｄ_13a ）している。これと共に、上記各小径部１６、１６の外接円の直径Ｄ₁₆を、上記各係合用凸部１３ａ、１３ａの先端面の内接円の直径Ｄ_13a よりも小さく（Ｄ₁₆＜Ｄ_13a ）している。即ち、上記案内部１４は、上記各係合用凸部１３ａ、１３ａと上記各係合用凹部１２ａ、１２ａとの円周方向の位相関係が調整すべき範囲内に収まった場合にのみ、上記円筒部５ｈの中心孔の内側に緩く挿入できる様に構成している。従って、本実施例の場合、上記案内部１４を上記円筒部５ｈの中心孔の内側に緩く挿入する事に基づき、上記軸部材４ｈの一端部と上記円筒部５ｈとの円周方向の位相調整を容易に行なえる。その他の構成及び作用は、前述した実施例１の場合と同様である。
尚、本実施例の様な機能を有する案内部は、本発明の他の実施例を構成する軸部材の一端縁部分にも設ける事もできる。

次に、図１０〜１１は、やはり請求項１〜６に対応する、本発明の実施例６を示している。本実施例の場合には、軸部材４ｉの一端部外周面に形成したセレーション面６ａを構成する複数の歯１１ａ、１１ａの先端縁に、Ｖ字溝１７、１７を設けている。これにより、これら各歯１１ａ、１１ａと、円筒部５ｉの内周面に設けた円筒面１０との係合強度を大きくして、上記軸部材４ｉと上記円筒部５ｉとの回転方向の結合力を向上させている。尚、上記各歯１１ａ、１１ａの先端縁に設けたＶ字溝１７、１７は、例えば、上記セレーション面６ａを転造加工により形成する際のダイスの加工面形状を工夫したり、或はこの転造加工の仕方を工夫する事により形成する事ができる。本実施例の場合には、図１２に示す様に、転造加工を行なう際の転造下径を小さくする事により、ダイス１８の加工面に形成した溝１９の内側に進入する肉の量を不足させる事で、上記歯１１ａの先端縁にＶ字溝１８が形成される様にしている。その他の構成及び作用は、上述した各実施例の場合と同様である。

次に、図１２〜１３は、請求項１、２、３、６、７に対応する、本発明の実施例７を示している。本実施例の場合、軸部材４ｊの一端部外周面は、スプライン面２０としている。そして、このスプライン面２０を構成する複数の溝２１、２１を、それぞれ係合用凹部として機能させている。又、本実施例の場合、円筒部５ｊの内周面は、円筒面１０とすると共に、この円筒面１０のうち上記複数の溝２１、２１と円周方向の位相が一致する部分に、それぞれ係合用凸部１３ｂ、１３ｂを設けている。円周方向に関するこれら各係合用凸部１３ｂ、１３ｂの幅寸法は、同じく上記各溝２１、２１の幅寸法よりも十分に（角度幅でα₂ ＋β₂ 分）小さくしている。

本実施例の結合部を組み立てる場合には、上記各係合用凸部１３ｂ、１３ｂと上記溝２１、２１との円周方向の位相を互いに合わせた状態で、上記円筒部５ｊの内側に上記軸部材４ｊの端部を圧入する。これにより、上記スプライン面２０を構成する複数の歯２２、２２の先端部を、上記円筒部５ｊの内周面に設けた円筒面１０（この円筒部５ｊの内周面のうち、円周方向に関して上記各係合用凸部１３ｂ、１３ｂから外れた部分）に食い込ませる。これと共に、上記各溝２１、２１の内側に上記各係合用凸部１３ｂ、１３ｂを進入させる。この状態で、本実施例の場合には、上記各溝２１、２１の底面と上記各係合用凸部１３ｂ、１３ｂの先端面との間に隙間を設けている。但し、本発明を実施する場合には、これら各底面と各先端面とを弾性的に当接させる構成を採用しても良い。その他の構成及び作用は、前述の図１〜２に示した実施例１の場合と同様である。

次に、図１４は、やはり請求項１、２、３、６、７に対応する、本発明の実施例８を示している。本実施例の場合には、軸部材４ｋの一端部外周面に形成したスプライン面２０ａを構成する複数の歯２２ａ、２２ａの先端面の円周方向中央部に、それぞれ突起２３、２３を設けている。これにより、これら各歯２２ａ、２２ａと、円筒部５ｊの内周面に設けた円筒面１０との係合強度を大きくして、上記軸部材４ｋと上記円筒部５ｊとの回転方向の結合力を向上させている。その他の構造及び作用は、上述の図１２〜１３に示した実施例７の場合と同様である。
尚、本発明を実施する場合、上記各歯２２ａ、２２ａの先端面に設ける突起２３の数は、複数個であっても良い。又、上記突起２３の断面形状は、上述の図１４に示す様に三角形とする他、例えば台形（多角形）や半円弧形とする事もできる。

次に、図１５は、やはり請求項１、２、３、６、７に対応する、本発明の実施例９を示している。本実施例の場合には、軸部材４ｍの一端部外周面に形成したスプライン面２０ｂを構成する複数の歯２２ｂ、２２ｂの先端面に、軸方向の筋目ローレット加工を施す事により、これら各歯２２ｂ、２２ｂの先端面を円周方向に関する凹凸面２４、２４としている。これにより、これら各歯２２ｂ、２２ｂと、円筒部５ｊの内周面に設けた円筒面１０との係合強度を大きくして、上記軸部材４ｍと上記円筒部５ｊとの回転方向の結合力を向上させている。その他の構成及び作用は、上述の図１２〜１３に示した実施例７の場合と同様である。
尚、本発明を実施する場合、上記筋目ローレット加工により形成する溝の数は、複数本であれば何本でも良い。又、この溝の断面形状は、上述の図１５に示した様な半円弧形とする他、例えばＶ字形や台形（多角形）とする事もできる。

次に、図１６〜１８は、請求項１、２、３、４、６、８に対応する、本発明の実施例１０を示している。本実施例の場合には、円筒部５ｎの内周面を円筒面１０とすると共に、この円筒部５ｎの径方向反対側となる２個所位置に形成した圧入孔２５、２５に、１本のピン２６の両端部をそれぞれ圧入固定している。そして、この状態で上記円筒部５ｎの内側に配置された上記ピン２６の中間部を、係合用凸部として機能させる様にしている。一方、本実施例の場合、軸部材４ｎの一端部外周面をセレーション面６とすると共に、この軸部材４ｎの一端部に切り割２７を、この軸部材４ｎの一端面及び外周面の径方向反対側となる２個所位置に開口する状態で形成している。この切り割２７の、互いに対向する両内側面の中間部は、互いに平行な平面としている。又、これら両内側面の、上記軸部材４ｎの径方向に関する両端縁部分は、それぞれこの軸部材４ｎの中心軸を含む仮想平面内に存在する係合面２８、２８としている。そして、径方向に関して同じ側に存在する１対の係合面２８、２８同士の間隔を、上記ピン２６の直径よりも十分に（角度幅でα₃ ＋β₃ 分）大きくしている。本実施例の場合には、この様な切り割２７を係合用凹部として機能させる様にしている。

本実施例の結合部を組み立てる場合には、上記ピン２６と上記切り割２７との円周方向の位相を互いに合わせた状態で、上記円筒部５ｎの内側に上記軸部材４ｎの一端部を圧入する。これにより、上記セレーション面６を構成する複数の歯１１、１１の先端部を上記円筒面１０に食い込ませると共に、上記切り割２７の内側に上記ピン２６の中間部を進入させる。本実施例の場合、上記セレーション面６を構成する各歯１１、１１が破損する等により、このセレーション面６と上記円筒面１０との係合強度が必要量未満に低下若しくは喪失した場合には、上記切り割２７の径方向両端開口部に設けた各係合面２８、２８と上記ピン２６の中間部外周面とが係合（衝合）する事により、上記軸部材４ｎの一端部と上記円筒部５ｎとが相対回転する事を防止する。尚、本発明を実施する場合、上記切り割２７の互いに対向する１対の内側面の径方向両端縁部分には、それぞれ上述の様な係合面２８、２８を設けなくても良い。但し、設けた場合の方が、上記切り割２７の両内側面の径方向両端縁部分と上記ピン２６の中間部外周面との当接面積を大きくでき、これら各当接部の耐久性を十分に確保できる。その他の構成及び作用は、前述の図１〜２に示した実施例１の場合と同様である。

次に、図１９は、請求項１、２、３、４、６、９に対応する、本発明の実施例１１を示している。本実施例の場合も、外周面をセレーション面６とした軸部材４ｐの一端部を、内周面を円筒面１０とした円筒部５ｐの内側に圧入する事により、上記セレーション面６を構成する複数の歯１１、１１の先端部を、上記円筒面１０に食い込ませている。又、この状態で、上記軸部材４ｐの一端部に設けた、この一端部を径方向に貫通する圧入孔２９の内側に、ピン２６の中間部を圧入している。そして、この状態で上記軸部材４ｐの一端部外周面から突出した上記ピン２６の両端部（係合用凸部）を、上記円筒部５ｐの径方向反対側２個所位置に設けた係合孔３０、３０（係合用凹部）の内側に進入させている。尚、円周方向に関するこれら各係合孔３０、３０の幅寸法は、上記ピン２６の直径よりも十分に（角度幅でα₄ ＋β₄ 分）大きくしている。本実施例の場合、上記セレーション面６を構成する各歯１１、１１が破損する等により、このセレーション面６と上記円筒面１０との係合強度が必要量未満に低下若しくは喪失した場合には、上記各係合孔３０、３０の内周面と上記ピン２６の両端部外周面とが係合（衝合）する事により、上記軸部材４ｐの端部と上記円筒部５ｐとが相対回転する事を防止する。その他の構成及び作用は、前述の図１〜２に示した実施例１の場合と同様である。

次に、図２０は、請求項１〜６及び８に対応する、本発明の実施例１２を示している。本実施例の場合も、前述の図１６〜１８に示した実施例１０の場合と同様、ピン２６を用いた結合構造であるが、本実施例の場合には、軸部材４ｑの一端部外周面と円筒部５ｑの内周面との間部分で、上記ピン２６の両端部から円周方向に関して９０度位相がずれた部分に、それぞれ前述の図７〜８に示した実施例５の場合と同様の、係合用凹部１２ａ、１２ａと係合用凸部１３ａ、１３ａとから成る係合部を設けている。本実施例の場合、上記軸部材４ｑの一端部外周面に設けたセレーション面６を構成する複数の歯１１、１１が破損する等により、このセレーション面６と上記円筒部５ｑの内周面に設けた円筒面１０との係合強度が必要量未満に低下若しくは喪失した場合には、上記ピン２６の中間部外周面と切り割２７の各係合面２８、２８とが、更には上記各係合用凹部１２ａ、１２ａと上記各係合用凸部１３ａ、１３ａとの周方向側面同士が、それぞれ互いに係合（衝合）する事により、上記軸部材４ｑの一端部と上記円筒部５ｑとが相対回転する事を防止する。

尚、本発明を実施する場合、上記ピン２６と上記各係合面２８、２８との係合と、上記係合用凹部１２ａ、１２ａと上記係合用凸部１３ａ、１３ａとの周方向側面同士の係合とは、同時に行なわせる様にしても良いし、前後して行なわせる（先に係合させた何れか一方の係合部が破損若しくはへたった後に、他方の係合部を係合させる）様にしても良い。この様に同時に行なわせるか、或は前後して行なわせるかの調整は、上記ピン２６の中間部外周面と上記各係合面２８、２８との周方向の間隔と、上記各係合用凹部１２ａ、１２ａと上記各係合用凸部１３ａ、１３ａとの周方向側面同士の間隔とを、それぞれ規制する事により行なえる。その他の構成及び作用は、前述の図１６〜１８に示した実施例１０、及び前述の図７〜８に示した実施例５の場合と同様である。

次に、図２１は、請求項１〜６及び９に対応する、本発明の実施例１３を示している。本実施例の場合も、前述の図１９に示した実施例１１の場合と同様、ピン２６を用いた結合構造であるが、本実施例の場合には、軸部材４ｒの一端部外周面と円筒部５ｒの内周面との間部分で、上記ピン２６の両端部から円周方向に関して９０度位相がずれた部分に、それぞれ前述の図７〜８に示した実施例５の場合と同様の、係合用凹部１２ａ、１２ａと係合用凸部１３ａ、１３ａとから成る係合部を設けている。本実施例の場合、上記軸部材４ｒの一端部外周面に設けたセレーション面６を構成する複数の歯１１、１１が破損する等により、このセレーション面６と上記円筒部５ｒの内周面に設けた円筒面１０との係合強度が必要量未満に低下若しくは喪失した場合には、上記ピン２６の両端部外周面と上記円筒部５ｒに設けた各係合孔３０、３０の内周面とが、更には上記各係合用凹部１２ａ、１２ａと上記各係合用凸部１３ａ、１３ａとの周方向側面同士が、それぞれ互いに係合（衝合）する事により、上記軸部材４ｒの一端部と上記円筒部５ｒとが相対回転する事を防止する。

尚、本発明を実施する場合、上記ピン２６の両端部外周面と上記各係合孔３０、３０の内周面との係合と、上記係合用凹部１２ａ、１２ａと上記係合用凸部１３ａ、１３ａとの周方向側面同士の係合とは、同時に行なわせる様にしても良いし、前後して行なわせる様にしても良い。この様に同時に行なわせるか、或は前後して行なわせるかの調整は、上記ピン２６の両端部外周面と上記各係合孔３０、３０の内周面との周方向の間隔と、上記各係合用凹部１２ａ、１２ａと上記各係合用凸部１３ａ、１３ａとの周方向側面同士の間隔とを、それぞれ規制する事により行なえる。その他の構成及び作用は、前述の図１９に示した実施例１１、及び前述の図７〜８に示した実施例５の場合と同様である。

尚、本発明を実施する場合で、係合用凸部又は係合用凹部を軸部材の一端部外周面又は円筒部の内周面に一体的に（ピン等の別部材を用いずに）形成する場合、上述した各実施例では、上記軸部材の一端部外周面と上記円筒部の内周面とのうち、セレーション面又はスプライン面を設けた周面に上記係合用凹部を、円筒面を設けた周面に上記係合用凸部を、それぞれ形成する構造を採用した。但し、本発明を実施する場合には、図２２の（Ａ）、（Ｂ）に示す様に、セレーション面６（７）（又はスプライン面）を設けた周面に係合用凸部１３ａを、円筒面１０（９）を設けた周面に係合用凹部１２ａを、それぞれ形成した構造を採用する事もできる。

次に、図２３〜２５は、請求項１〜６に対応する、本発明の実施例１４を示している。上述した各実施例では、軸部材の端部を結合する相手部材として、自在継手１のヨーク２（図２８〜２９参照）の基端部を構成する円筒部を採用した。これに対し、本実施例の場合には、上記相手部材を、図示の様な略矩形の板材３１としている。この板材３１は、中央部に軸部材４ｓの端部を結合する為の結合孔３２を、同じく両端部にボルトやピンを挿通する為の通孔３３、３３を、それぞれ形成している。又、上記結合孔３２と上記軸部材４ｓの一端部（図２０の左端部）との結合部の構造は、前述の図７〜９に示した実施例５の構造を採用している。又、上記軸部材４ｓの一端部を上記結合孔３２の内側に圧入した状態で、この軸部材４ｓの一端縁に設けた案内部１４の円周方向複数個所（図示の例では、円周方向等間隔の４個所）に形成したかしめ部８、８により、上記結合孔３２の開口周縁部を抑え付ける事で、上記軸部材４ｓの端部がこの結合孔３２の内側から軸方向に抜け出る事を防止している。

又、本実施例の場合、上記軸部材４ｓの他端部（図２３の右端部）外周面には、互いに平行な１対の平面部３４、３４を設けている。これにより、この軸部材４ｓの他端部を、例えば他の相手部材に設けた結合孔の内側に、相対回転を阻止した状態で係合させられる様にしている。この様な１対の平面部３４、３４を備えた軸部材４ｓと、上述した様な板材３１とは、円周方向に関する互いの位相（例えば、図２５に示す角度θ）を所定値に規制した状態で結合しなければならない場合がある。この様な場合に、従来の様に、上記軸部材４ｓの先端部と上記結合孔３２とを雄雌セレーション係合（又は雄雌多角形係合）させる構造を採用すると、上記軸部材４ｓの一端部外周面に雄スプライン面（又は雄多角形面）を形成する際の位相誤差と、上記結合孔３２の内周面に雌スプライン面（又は雌多角形面）を形成する際の位相誤差とが足し合わされて、上記軸部材４ｓと上記板材３１とを結合した状態での、これら両部材４ｓ、３１同士の位相誤差が比較的大きくなる可能性がある。これに対し、本実施例の場合には、上記結合孔３２の内側に上記軸部材４ｓの一端部を圧入する際の位相の調整誤差のみが、上記軸部材４ｓと上記板材３１とを結合した状態での、これら両部材４ｓ、３１同士の位相誤差となる。従って、これら両部材４ｓ、３１同士の位相誤差を十分に小さくできる。

次に、図２６は、請求項１〜９に対応する、本発明の実施例１５を示している。本実施例の場合、軸部材４ｔの一端部を、相手部材である他の軸部材３５の一端部に設けた円筒部５ｔに結合している。その他の構成及び作用は、前述した実施例１〜１３の場合と同様である。

次に、図２７は、請求項１〜７に対応する、本発明の実施例１６を示している。本実施例の場合には、本発明の結合部を、ステアリング装置等に内蔵する衝撃吸収機構に応用している。この為に本実施例の場合、軸部材４ｕの一端部外周面に設けるセレーション面６（又は円筒面）の軸方向長さと、相手部材である他の軸部材３６の一端部に設けた円筒部５ｕの内周面に設ける円筒面１０（又はセレーション面）の軸方向長さとを、それぞれ十分に長くしている。そして、図示の様に、上記円筒部５ｕのうち上記円筒面１０を設けた部分の先端部の内側に、上記軸部材４ｕのうち上記セレーション面６を設けた部分の先端部を、圧入嵌合させている。これにより、これら両軸部材４ｕ、３６同士の連結体に軸方向（圧縮方向）の衝撃力が加わった場合に、上記軸部材４ｕの先端部が上記円筒部５ｕの内側奥部にまで、上記衝撃力を吸収しつつ押し込まれる様にしている。尚、この際の衝撃吸収荷重の大きさは、上記セレーション面６と上記円筒面１０との締め代を調節する事により設定できる。又、上記軸部材４ｕの一端部と上記円筒部５ｕとをテーパ嵌合させる事により、上記衝撃吸収荷重を、上記両軸部材４ｕ、３６同士の連結体の軸方向長さが縮まる事に伴って徐々に変化させる事もできる。その他の構成及び作用は、前述した実施例１〜９の場合と同様である。

本発明の実施例１を示す、図２９のＧ−Ｇ断面図に相当する図。 図１のＡ部拡大図。 本発明の実施例２を示す、図１と同様の図。 同実施例３を示す、図１と同様の図。 図４のＢ部拡大図。 本発明の実施例４を示す、図１と同様の図。 同実施例５を示す、図１と同様の図。 図７のＣ部拡大図。 軸部材を示しており、（Ａ）は端面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側から見た図。 本発明の実施例６を示す、結合部の部分断面図。 セレーション面を構成する歯を転造加工により造る状態を示す部分断面図。 本発明の実施例７を示す、図１と同様の図。 図１２のＤ部拡大図。 本発明の実施例８を示す、図１３と同様の図。 同実施例９を示す、図１３と同様の図。 同実施例１０を示す、図１と同様の図。 図１６のＥ−Ｅ断面図。 図１７のＦ−Ｆ断面図。 本発明の実施例１１を示す、図１と同様の図。 同実施例１２を示す、図１と同様の図。 同実施例１３を示す、図１と同様の図。 本発明の別の実施例を示す、結合部の部分断面図。 本発明の実施例１４を示す断面図。 図２３の左から見た図。 図２３の右側から見た図。 本発明の実施例１５を示す断面図。 同実施例１６を示す断面図。 従来構造の第１例を含んで構成する、自在継手と軸部材との結合構造を、一部を切断した状態で示す側面図。 図２８の右半部の断面図。 図２９のＧ−Ｇ断面図。 図２９のＨ−Ｈ断面図。 従来構造の第２例を示す、図３０と同様の図。 同第３例を示す、図３０と同様の図。

符号の説明

１ 自在継手
２ ヨーク
３ 十字軸
４、４ａ〜４ｕ 軸部材
５、５ａ〜５ｕ 円筒部
６ セレーション面
７ セレーション面
８ かしめ部
９ 円筒面
１０ 円筒面
１１ 歯
１２、１２ａ 係合用凹部
１３、１３ａ、１３ｂ 係合用凸部
１４ 案内部
１５ 大径部
１６ 小径部
１７ Ｖ字溝
１８ ダイス
１９ 溝
２０、２０ａ、２０ｂ スプライン面
２１ 溝
２２、２２ａ、２２ｂ 歯
２３ 突起
２４ 凹凸面
２５ 圧入孔
２６ ピン
２７ 切り割
２８ 係合面
２９ 圧入孔
３０ 係合孔
３１ 板材
３２ 結合孔
３３ 通孔
３４ 平面部
３５ 軸部材
３６ 軸部材

Claims (9)

1. 軸部材の端部を相手部材に設けた結合孔の内側に圧入する事により、この軸部材の端部外周面とこの結合孔の内周面とのうちの一方の周面であるセレーション面又はスプライン面を構成する複数の歯を、他方の周面である円筒面に対して弾性的に当接させるか若しくは食い込ませて成る軸部材と相手部材との結合部に於いて、これらセレーション面又はスプライン面と円筒面とのうちの何れか一方の周面の円周方向一部に係合用凹部を設けると共に、同じく他方の周面の円周方向一部に、円周方向に関する幅寸法が上記係合用凹部よりも小さい係合用凸部を設けて、この係合用凸部をこの係合用凹部の内側に進入させている事を特徴とする軸部材と相手部材との結合部。
2. 軸部材と相手部材とのうち、セレーション面又はスプライン面を設ける部材を比較的高硬度の材料により造ると共に、円筒面を設ける材料を比較的低硬度の材料により造っている、請求項１に記載した軸部材と相手部材との結合部。
3. 係合用凹部及び係合用凸部を円周方向複数個所に設けている、請求項１〜２の何れかに記載した軸部材と相手部材との結合部。
4. 円周方向に関する係合用凹部と係合用凸部との互いの幅寸法の差を、セレーション面又はスプライン面を構成する複数の歯のピッチ以上の大きさとしている、請求項１〜３の何れかに記載した軸部材と相手部材との結合部。
5. 係合用凹部の底面と係合用凸部の先端面とを、互いに弾性的に当接させている、請求項１〜４の何れかに記載した軸部材と相手部材との結合部。
6. 軸部材の端縁部分に、係合用凹部と係合用凸部との円周方向の位相が合った場合にのみ結合孔の内側に進入可能となる案内部を設けている、請求項１〜５の何れかに記載した軸部材と相手部材との結合部。
7. 軸部材の端部外周面と結合孔の内周面とのうちの一方の周面をスプライン面とし、且つ、このスプライン面を構成する溝を係合用凹部としている、請求項１〜６の何れかに記載した軸部材と相手部材との結合部。
8. 軸部材の端部に形成した、この端部を径方向に貫通する通孔又はこの端部の端面及び外周面の径方向反対側となる２個所位置に開口する切り割を係合用凹部とすると共に、その両端部を結合孔の径方向反対側となる２個所位置に固定したピンの中間部を係合用凸部としている、請求項１〜７の何れかに記載した軸部材と相手部材との結合部。
9. 軸部材の端部を径方向に貫通する状態で固定したピンの両端部のうち、この軸部材の端部外周面から突出した部分を係合用凸部とした、請求項１〜８の何れかに記載した軸部材と相手部材との結合部。

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