JP2000097245A - 自在継手 - Google Patents

自在継手

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JP2000097245A
JP2000097245A JP10282056A JP28205698A JP2000097245A JP 2000097245 A JP2000097245 A JP 2000097245A JP 10282056 A JP10282056 A JP 10282056A JP 28205698 A JP28205698 A JP 28205698A JP 2000097245 A JP2000097245 A JP 2000097245A
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JP
Japan
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yoke
universal joint
bearing
hole
arm
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JP10282056A
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Hiroshi Sekine
博 関根
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NSK Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C21/00Combinations of sliding-contact bearings with ball or roller bearings, for exclusively rotary movement
    • F16C21/005Combinations of sliding-contact bearings with ball or roller bearings, for exclusively rotary movement the external zone of a bearing with rolling members, e.g. needles, being cup-shaped, with or without a separate thrust-bearing disc or ring, e.g. for universal joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/38Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another
    • F16D3/40Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another with intermediate member provided with two pairs of outwardly-directed trunnions on intersecting axes
    • F16D3/41Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another with intermediate member provided with two pairs of outwardly-directed trunnions on intersecting axes with ball or roller bearings

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受キャップの固定が簡易で安価なアームか
らなるヨークを備える自在継手を提供すること。 【解決手段】 ヨーク2のフォーク部22は、アーム2
2a、22bからなる。ヨーク2の側面には、シャフト
軸方向に延びる断面円弧状の溝25が形成されている。
溝25は、アーム22aの肉厚を部分的に薄くしてスパ
イダー6用の軸受けキャップ82を固定する際のカシメ
9の形成を容易にするためのものである。ヨーク2は、
孔22cに固定されているベアリングに回転可能に支持
されたスパイダー6を介してヨーク4に連結されてい
る。孔22cには、スパイダー6の軸61の周囲にニー
ドルベアリング81が配置され、軸受けキャップ82に
よって封止されている。軸受けキャップ82は、孔22
cの外側縁部分でカシメ9によってアーム22a、22
bに固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のステア
リングジョイント等として用いられる自在継手に関す
る。
【0002】
【従来の技術】実開昭57−152344号公報には、
ユニバーサルジョイントのヨークの製造方法が開示され
ている。この方法では、ボス部と二又腕部とからなるヨ
ークを棒状部材から冷間鍛造によって作製している。
【0003】上記のユニバーサルジョイントでは、ステ
アリングジョイントで一般的に採用されているセレーシ
ョン嵌合とボルト締めとを組み合わせてヨークを軸に固
定する方式がとれない。
【0004】また、特公平5−23854号公報にも、
ユニバーサルジョイントのヨークを冷間鍛造によって製
造する方法が開示されている。このヨークは、アームを
延設形成する基部にセレーション嵌合用のスプライン孔
とボルト締め用の軸締付け部とを備える。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平5−2
3854号公報のユニバーサルジョイントでは、強度条
件が厳しい場合、負担のかかるアーム強度を増すべく、
アーム厚さを増すことになる。この結果、ユニバーサル
ジョイントが重くなり、アーム先端に設けたベアリング
保持用の孔が深くなって軸受キャップが深く入り込み、
軸受キャップの抜止め用のカシメが困難となっていた。
【0006】このような問題を解決するため、ベアリン
グ保持用の孔を外側の大径部と内側の小径部との2段に
形成し、軸受キャップを小径部に挿入するとともに大径
部と小径部の境の段差部分で軸受キャップをカシメて固
定することが考えられる。
【0007】しかしながら、上記のような2段構造の孔
は、加工に工程数を要し、コスト高にならざるを得な
い。
【0008】そこで、この発明は、軸受キャップの固定
が簡易で軽量で安価なアームからなるヨークを備える自
在継手を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の自在継手は、鍛造により形成されたヨーク
を備える自在継手であって、前記ヨークに設けた一対の
アーム部の各々は、先端部に、内部に軸受を収容すると
ともに外側縁部分で軸受キャップをかしめて固定するた
めの軸受固定用孔を有し、外側面に、前記軸受固定用孔
に向かってシャフト軸方向に延びる溝を有することを特
徴とする。
【0010】上記の自在継手では、ヨークに設けた一対
のアーム部の各々が、先端部に、内部に軸受を収容する
とともに外側縁部分で軸受キャップをかしめて固定する
ための軸受固定用孔を有し、外側面に、軸受固定用孔に
向かってシャフト軸方向に延びる溝を有するので、ヨー
ク製造における冷間鍛造の工程を比較的簡単なものとし
たままで、アーム全体の肉厚を増大させることなくアー
ム縁部分の肉厚を増大させることができる。これによ
り、軸受キャップの固定の作業性を高め、かつ、アーム
の強度向上と軽量化を図ることができる。
【0011】なお、アーム部の先端部全体を、肉薄とし
て、上記溝の底部分の厚みとほぼ一致させることもでき
る。この場合、アーム部の強度をほぼ維持したままでさ
らなる軽量化を図ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】〔第1実施形態〕図1〜図4は、
第1実施形態の自在継手の構造を説明する図である。図
1は、自在継手の部分断面図であり、図2は、図1のA
矢視図であり、図3は、図1のB−B線に沿った断面図
であり、図4は、図1のC−C線に沿った断面図であ
る。
【0013】図示の自在継手は、車両のステアリング装
置を構成するステアリングシャフトを連結するためのも
のであり、一対のヨーク2、4を接続した構造を有して
いる。ヨーク2から延びるシャフト1は、ハンドル側に
接続され、ヨーク4から延びるシャフト5は、車輪側に
接続されている。
【0014】一方のヨーク2は、ボルト締めタイプのも
ので、シャフト1に嵌合する基部21とスパイダー6に
連結するためのフォーク部22とを冷間鍛造によって一
体製造した構造となっている。基部21から延びる2股
のフォーク部22は、スパイダー6を介して他のヨーク
4を構成するフォーク部42に連結されている。なお、
このフォーク部42は、基部41に支持されており、こ
の基部41にはシャフト5が嵌合して溶接固定される。
【0015】フォーク部22は、一対のアーム22a、
22bからなり、各アーム22a、22bは、基部21
の対向位置に設けた一対の肉厚部21a、21bからシ
ャフト軸方向に延びている。各アーム22a、22bの
先端部の所定位置には、ベアリングを保持するための孔
22c、22dが貫設されている。各アーム22a、2
2bの内側のエッジ部分には、面取り28が形成されて
いる。これは、ジョイント折れ角を大きく取るためのの
逃げとして機能する。また、各アーム22a、22bの
内側の中央には、円弧溝29が形成されている。これ
は、後述するスパイダー6の組み込み時における逃げと
して機能する。
【0016】図3及び図4にも示すように、基部21に
は、シャフト軸の方向に延びる円形の貫通孔21cが形
成されており、この貫通孔21cの内面には、シャフト
1の回転を防止するためのセレーション23が形成され
ている。また、基部21には、貫通孔21cのほぼ全長
に亘ってすり割り21dが形成されており、このすり割
り21d側の肉厚部21bには、すり割り21dの面に
直交するボルト孔21e、21fが貫設されており、一
方のボルト孔21fには雌ねじ21fが形成されてい
る。ヨーク2をシャフト1に接続する際には、図2に示
すように、ばね座金71を通したボルト7をボルト孔2
1eに通し、ボルト孔21fにねじ込む。
【0017】基部21のすり割り21d側の肉厚部21
aの側面と、すり割り21dの反対側の肉厚部21bの
側面とには、それぞれシャフト軸方向に延びる断面円弧
状の溝25、26が形成されている。溝25は、アーム
22aの外側面にほぼ全長に亘って形成されており、溝
26も、アーム22bの外側面にほぼ全長に亘って形成
されている。つまり、両溝25、26は、アーム22
a、22bの外側面の中央を通ってベアリング固定用の
孔22c、22dに向かって延びている。
【0018】ヨーク2は、孔22c、22dに固定され
たベアリングに回転可能に支持されたスパイダー6を介
してヨーク4に連結されている。孔22c、22dに
は、スパイダー6の軸61の周囲にニードルベアリング
81が配置された状態で軸受けキャップ82によって封
止されている。軸受けキャップ82は、孔22c、22
dの外側縁部分でカシメ9によってアーム22a、22
bに固定されている。カシメ9は、シャフト軸方向の軸
中心線に近い部分(すなわちアーム22a、22bの中
央)に4箇所形成されている。なお、ヨーク4も、ヨー
ク2と同様のベアリングによってスパイダー6を回転可
能に支持している。
【0019】溝25、26は、孔22c、22dの長さ
寸法を小さくするためのもので、これによって軸受けキ
ャップ82を固定する際のカシメ9形成を容易にする。
溝25、26の深さは、溝25、26の全長に亘って一
定としているが、アーム22a、22bの先端に向かっ
て徐々にわずかだけ深くすることができる。
【0020】溝25、26の深さS1は、カシメ9形成
を容易にし、かつ、カシメ9の強度(抜けにくさ)を十
分にするため、0.5〜2.0mmとした。多数の試験
を繰り返した結果によれば、深さS1を0.8〜1.7
mmとすることによって最適な結果が得られた。この
際、軸受けキャップ82の外径15〜16mmとした。
【0021】溝25、26の幅S2は、軸受けキャップ
82の外径よりも小さくなっている。実施例では、軸受
けキャップ82の外径を16mmとした場合に、溝2
5、26の幅S2を約11mmとした。
【0022】以上のヨーク2は、JIS機械構造用炭素
鋼または合金製とした。
【0023】以上説明したヨーク2では、溝25、26
を設けたことにより、最適のカシメ代を設定することが
できる。しかも、溝25、26の両側部分でアーム22
a、22bの厚みDをある程度確保できるので強度上有
利となり、厳しい使用条件の場合にも、高い信頼性で使
用することができる。
【0024】さらに、溝25、26を形成したことによ
りアーム22a、22bの断面積が減少しているので、
ヨーク2の軽量化を図ることができる。図3のEF方向
に力が加わった場合について考察する。この場合、溝2
5、26による強度低下は材料力学上、断面積の減少量
よりも小さく、このような形状を採用することにより、
ヨーク重量を維持したままで効果的に強度を向上させる
ことができる。なお、実施例では、溝25、26を形成
したことにより断面積が約4%減少するが、強度低下は
約0.5%であった。
【0025】ヨーク2の四隅には、隅部斜面10が形成
されている。これらの隅部斜面10は、ヨーク2の中心
Oを回転中心としたときの回転半径を小さくするための
ものであり、円弧またはその近似直線となっている。ヨ
ーク2の四隅に隅部斜面10を形成したことにより、ヨ
ーク2の重量を減少させることができる。
【0026】アーム22a、22bの根元部では、アー
ム22a、22bの幅Hを徐々に増大させて基部21の
幅H’と一致させている。これにより、アーム22a、
22bの支持強度を確保している。
【0027】基部21におけるアーム22a、22bの
反対側端面27には、へこみが形成されている。このへ
こみを設けたことにより、ヨーク2の強度を低下させる
ことなく、その重量を低減することができる。
【0028】〔第2実施形態〕以下、第2実施形態の自
在継手について説明する。なお、第2実施形態の自在継
手は、第1実施形態の自在継手においてヨークの外側面
に形成した溝の形状を変形したものであり、同一部分に
は同一の符号を付して重複説明を省略する。
【0029】図5は、第2実施形態の自在継手の要部構
造を説明する図であり、第1実施形態を説明する図3に
対応する。このヨーク102の外側面に形成した溝12
5、126は、底が平らになっている。この結果、第1
実施形態の場合に比較してヨーク102の重量を軽くす
ることができる。
【0030】〔第3実施形態〕図6は、第3実施形態の
自在継手の要部構造を説明する図である。第3実施形態
の自在継手は、第2実施形態の図5に示すヨーク2の4
隅に形成された隅部斜面10を除いた形状となってい
る。この結果、第1及び第2実施形態に比較してアーム
22a、22bの強度が増大するが、ヨーク202の重
量がやや重くなり、かつ、ヨーク202の回転半径も大
きくなってしまう。
【0031】〔第4実施形態〕以下、第4実施形態の自
在継手について説明する。なお、第4実施形態の自在継
手は、第1実施形態の自在継手においてヨークの外側面
に形成した溝の形状を変形したものである。
【0032】図7は、第4実施形態の自在継手の要部構
造を説明する図であり、第1実施形態を説明する図3に
対応する。このヨーク302の外側面に形成した溝32
5、326は、第1実施形態の場合と異なり、底が凸面
の円弧形状になっている。この結果、第1〜第3実施形
態の場合に比較してヨーク302の重量を軽くすること
ができるが、強度はやや小さくなる。
【0033】〔第5実施形態〕以下、第5実施形態の自
在継手について説明する。なお、第5実施形態の自在継
手は、第1実施形態の自在継手においてアームの形状を
変形したものである。
【0034】図8は、第5実施形態の自在継手の構造を
説明する図であり、第1実施形態を説明する図2に対応
する。このヨーク402の外側面に形成した溝426
は、第1実施形態の場合と異なり、ベアリング固定用の
孔22bまで延びていない。そして、孔22bの周囲に
平面または円弧状の肉薄部126が形成されている。こ
の肉薄部126の厚みは、溝426の底部分の厚みとほ
ぼ一致または薄くしてある。つまり、肉薄部126のカ
シメ9近傍は、溝426の底部分と同じまたはやや低く
なっている。この結果、第1〜第4実施形態の場合に比
較してヨーク402の重量を軽くすることができるが、
型が複雑化し、ややコスト高になる可能性がある。
【0035】〔第6実施形態〕以下、第6実施形態の自
在継手について説明する。なお、第6実施形態の自在継
手は、第1実施形態の自在継手においてヨーク4を変形
して鍛造タイプの緩衝継手としたものである。
【0036】図9は、第6実施形態の自在継手の構造を
説明する図であり、第1実施形態を説明する図1に対応
し、図10は、図9のG−G断面図である。
【0037】ヨーク604は、車輪側の筒状のシャフト
605に接続された基部641とスパイダー6に連結す
るためのフォーク部642とを冷間鍛造によって一体製
造した構造となっている。基部641から延びる2股の
フォーク部642は、スパイダー6を介して他方のヨー
ク2に連結されている。
【0038】フォーク部642は、一対のアーム642
a、642bからなり、各アーム642a、642b
は、基部21からシャフト軸方向に延びている。アーム
642aの先端部の所定位置には、ベアリングを保持す
るための孔642cが貫設されている。なお、図示を省
略しているが、アーム642b先端の孔642cに対向
する位置にも、ベアリングを保持するための孔が貫設さ
れている。
【0039】基部641には、シャフト軸の方向に延び
る円形の貫通孔21cが形成されいる。この貫通孔21
cの内径には、円環状の外環31と、円環状の内環32
と、両環31、32の間に充填された弾性体33とから
なる弾性部材30が基部641から張り出して圧入嵌合
されている。さらに、弾性部材30の内径には、シャフ
ト605が圧入され、この状態で、基部641と弾性部
材30とシャフト605を貫通する貫通孔が開けられ
る。ここで、貫通孔の直径は、シャフト605と内環3
2についてはストッパーピン35が圧入される寸法と
し、基部641と外環31については、ストッパーピン
35と所定の隙間が得られるように少し大きな径に決定
される。ストッパーピン35が貫通孔に挿入されてシャ
フト605に圧入され固定された後、ストッパーピン3
5のうちシャフト605の内側にある部分35aが抜止
めのためにかしめられる。
【0040】アーム642a、642bの外側面の中央
には、シャフト軸方向に延びる溝625、626が形成
されている。溝625、626は、アーム22aのほぼ
全長に亘って形成されており、基部641にまで延びて
いる。溝625、626は、アーム642a、642b
の肉厚を部分的に薄くしてスパイダー6用の軸受けキャ
ップ682を固定する際のカシメ609の形成を容易に
するためのものであり、ヨーク604の軽量化にも寄与
する。
【0041】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の自在継手によれば、ヨークに設けた一対のアーム部の
各々が、先端部に内部に軸受を収容するとともに外側縁
部分で軸受キャップをかしめて固定するための軸受固定
用孔を有し、外側面に軸受固定用孔に向かってシャフト
軸方向に延びる溝を有するので、ヨーク製造における冷
間鍛造の工程を比較的簡単なものとしたままで、軸受キ
ャップの固定の作業性を高め、かつ、アームの強度向上
と軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る自在継手の正面図
である。
【図2】図1の自在継手のA矢視図(側面図)である。
【図3】図1のB−B線に沿った断面図である。
【図4】図1のC−C線に沿った断面図である。
【図5】第2実施形態に係る自在継手のヨークの構造を
説明する断面図である。
【図6】第3実施形態に係る自在継手のヨークの構造を
説明する断面図である。
【図7】第4実施形態に係る自在継手のヨークの構造を
説明する断面図である。
【図8】第5実施形態に係る自在継手を説明する図であ
る。
【図9】第2実施形態に係る自在継手の正面図である。
【図10】図9のG−G線に沿った断面図である。
【符号の説明】
1 シャフト 2,4 ヨーク 6 スパイダー 9 カシメ 21 基部 21c 貫通孔 21d すり割り 22 フォーク部 22a,22b アーム 22c,22d 孔 25,26 溝 61 軸 81 ニードルベアリング 82 軸受けキャップ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鍛造により形成されたヨークを備える自
    在継手であって、 前記ヨークに設けた一対のアーム部の各々は、先端部
    に、内部に軸受を収容するとともに外側縁部分で軸受キ
    ャップをかしめて固定するための軸受固定用孔を有し、
    外側面に、前記軸受固定用孔に向かってシャフト軸方向
    に延びる溝を有することを特徴とする自在継手。
JP10282056A 1998-09-18 1998-09-18 自在継手 Withdrawn JP2000097245A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007205376A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Showa Corp プロペラシャフト
JP2008309307A (ja) * 2007-06-18 2008-12-25 Nsk Ltd 継手およびその加工方法
JP2009255195A (ja) * 2008-04-14 2009-11-05 Murata Mach Ltd パラレルメカニズム
US7930826B2 (en) 2006-11-22 2011-04-26 Nsk Ltd. Method for manufacturing a fastening portion for a steering apparatus

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