JP2006336747A - シャフトと自在継手のヨークとの結合部 - Google Patents

Abstract

【課題】 シャフト７ａの先端部をヨーク３ａの基端部８ａに設けた１対の抑え板部９ｃ、９ｄ同士の間に、正規の位置関係でのみ挿入可能にできる構造を実現する。
【解決手段】 上記シャフト７ａの先端部の両外側平面１４ａ、１４ａを、このシャフト７ａの先端面１６から離れるに従って互いに近付く方向に傾斜させる。又、上記両抑え板部９ｃ、９ｄの互いに対向する面である両抑え面１０ａ、１０ａを、上記基端部８ａの基端面１８に向かうに従って互いに近付く方向に傾斜させる。そして、上記シャフト７ａの先端面１６部分での上記両外側平面１４ａ、１４ａ同士の間隔Ｔを、上記ヨーク３ａの基端面１８部分での上記両抑え面１０ａ、１０ａ同士の間隔ｄよりも大きくする。この構成により、上記シャフト７ａの先端部と上記基端部８ａとの重畳量が適正でない限り、この先端部を上記両抑え板部９ｃ、９ｄ同士の間に挿入できなくなって、上記課題を解決できる。【選択図】 図１

Description

この発明に係るシャフトと自在継手のヨークとの結合部は、例えばステアリング装置に於いて、このステアリング装置を構成する各種シャフトの端部と自在継手のヨークとを結合する為に利用する。

自動車の前輪に舵角を付与する為のステアリング装置では、ステアリングホイールの操作に伴って回転するステアリングシャフトの動きを、図４に示す様な十字軸式の自在継手１を介して、ステアリングギヤの入力軸に伝達する。この自在継手１は、１対のヨーク２、３同士を十字軸４を介して結合したものである。この十字軸４に設けられた４個所の端部は、それぞれ上記各ヨーク２、３の先端部に、軸受カップ５、５内に設けられた複数本のニードルを介して揺動自在に支持している。従って、上記両ヨーク２、３の中心が同一直線上に位置しなくても、両ヨーク２、３同士の間で回転力の伝達を行なえる。

この様な自在継手１を使用してステアリング装置を組み付ける場合、例えば一方（図４の左方）のヨーク２をステアリングシャフト等の一方のシャフト６の端部に、溶接或はねじ止め等により予め結合固定し、他方（図４の右方）のヨーク３を他方のシャフト７の端部に結合する。この様な組み付け作業を行なうのに通常は、上記一方のシャフト６を車体に支持した後、このシャフト６と他方のシャフト７とを自在継手１により結合する。

従って、ステアリング装置を構成する自在継手１のヨーク２、３のうち、少なくとも上記他方のヨーク３は、例えば、特許文献１に記載されている様に、シャフト６を軸方向に動かす事なく接続作業を行なえる、所謂横入れ式のものが好ましい。例えば図４に示した自在継手１の場合、一方のヨーク２は一方のシャフト６の端部に溶接固定しているが、他方のヨーク３は、図５に示す様に、断面がＵ字形の基端部８を有する、横入れ式のものとしている。

この横入れ式のヨーク３の基端部８は、１対の抑え板部９ａ、９ｂを含んで構成される。互いに離隔して配置されたこれら両抑え板部９ａ、９ｂは、それぞれの内側面を、互いに平行な抑え面１０、１０としている。そして、一方（図５の左方）の抑え板部９ａの開口側端部にナット１１を内嵌固定する事によりねじ孔１２を設けている。又、他方の抑え板部９ｂの開口側端部に、このねじ孔１２と同心でこのねじ孔１２よりも大径の通孔１３を形成している。尚、ねじ孔１２は、上記抑え板部９ａに直接形成する場合もある。又、ナット１１をヨーク３に内嵌固定しない構造のものもある。

一方、上述の様に構成されるヨーク３に、その先端部を結合されるシャフト７は、少なくとも先端部の断面形状を、図６に示す様な小判形としている。即ち、このシャフト７の先端部外周面に、互いに平行な１対の外側平面１４、１４を形成し、接続時にはこの外側平面１４、１４と上記抑え面１０、１０とを密接させる事により、上記ヨーク３に対するシャフト７の回転防止を図る。

上述の様な形状を有するシャフト７の端部を前述の様なヨーク３の基端部８に接続固定する場合には、先ず、図４に実線で示す様に、上記シャフト７の端部を上記基端部８の開口側に配置する。そして、この状態から、例えば上記ヨーク３を十字軸４を中心に回動させる事により、このヨーク３を図４の実線状態から鎖線状態にまで、同図で反時計方向に揺動させて、上記シャフト７の端部をヨーク３の基端部８内に挿入する。尚、ヨーク３を動かさずにシャフト７の端部を動かす事で、シャフト７の端部をヨーク３の基端部８内に挿入する場合もある。何れにしても、シャフト７の端部を基端部８内に挿入する以前には、上記通孔１３に抑えボルト（図示省略）を挿入しない。

上述の様にしてシャフト７の端部をヨーク３の基端部８内に挿入し、上記各抑え面１０、１０と外側平面１４、１４（図５〜６参照）とを対向させたならば、上記通孔１３に挿通した抑えボルトの先端部に形成した雄ねじ部を上記ねじ孔１２に螺合し、更に緊締する。この緊締に基づき、上記１対の抑え面１０、１０同士の間隔が狭まり、これら各抑え面１０、１０と上記各外側平面１４、１４とが強く当接して、上記シャフト７の先端部が上記基端部８に結合固定される。尚、上記シャフト７の端部片縁部には切り欠き１５を形成して、このシャフト７と上記抑えボルトの杆部との干渉を防止すると共に、万一この抑えボルトが緩んだ場合にも、上記ヨーク３がシャフト７の軸方向に抜けるのを防止している。又、抑え板部９ａ、９ｂ同士を締め付ける為の手段は、上述した様な構造以外に、例えば特許文献２〜４に記載された構造もある。

上述の様なヨーク３とシャフト７とを結合固定する作業は、エンジンルーム内の様な狭い空間で行なう場合が多い。従って、上記ヨーク３の基端部８に設けた１対の抑え板部９ａ、９ｂ同士の間に、上記シャフト７の先端部を挿入する際に、これらシャフト７と基端部８とを目視しつつ行なえない場合が多い。この様な場合でも、上記抑え板部９ａ、９ｂ同士の間に上記シャフト７の先端部を挿入する作業を容易に行なわせる為には、このシャフト７の先端部を上記両抑え板部９ａ、９ｂ同士の間に、図７〜８に示す様な正規の位置関係でのみ挿入可能にする事が好ましい。この位置関係が正規状態からずれると、上記切り欠き１５の関係で、上記抑えボルトを上記ねじ孔１２及び通孔１３に挿通できなくなる。この様な場合、上記シャフト７の先端部を上記両抑え板部９ａ、９ｂ同士の間に挿入し直さなければならず、このシャフト７と上記ヨーク３との結合部の組立作業の能率が悪化する。この為、これらヨーク３或いはシャフト７の一部に、このシャフト７の挿入位置及び挿入方向を規制する部材を設ける事が考えられる。但し、前記自在継手１を設置する空間は限られており、しかも、この自在継手１は使用時に回転する部材である為、上記位置関係を正規に規制する為の構造が、この自在継手の旋回半径を大きくするものとなる事は好ましくない。

米国特許第５３５８３５０号明細書 特許第２７３５２６０号公報 米国特許第５０９０８３３号明細書 欧州特許出願公開第３０９３４４号明細書

本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部は、上述の様な事情に鑑みて、自在継手の旋回半径を大きくする事なく、シャフトの先端部をヨークの基端部に設けた１対の抑え板部同士の間に、正規の位置関係でのみ挿入可能にできる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部は、前述した従来のシャフトと自在継手のヨークとの結合部と同様に、シャフトと、１対の外側平面と、ヨークと、１対の抑え板部と、連結部と、通孔若しくはねじ孔と、抑えボルトとを備える。
このうちのシャフトは、使用時に回転する。
又、上記両外側平面は、上記シャフトの先端部外周面に形成されている。
又、上記ヨークは、自在継手を構成するもので、断面略Ｕ字形で側方が開口した基端部を有する。
又、上記両抑え板部は、互いに離隔して配置され、それぞれの内側面を上記両外側平面と対向する抑え面として、上記基端部を構成する。
又、上記連結部は、上記両抑え板部同士を、上記基端部の開口と反対側部分で互いに連結する。
又、上記連結部と上記通孔若しくはねじ孔は、上記両抑え板部に形成されている。
更に、上記抑えボルトは、上記通孔若しくはねじ孔のうちの通孔を挿通した状態で、その先端部に形成した雄ねじ部を上記ねじ孔若しくはナットに螺合させる。
特に、本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部に於いては、上記両外側平面同士を互いに非平行に傾斜させると共に、上記両抑え面同士を互いに非平行に傾斜させている。これら各面を傾斜させる事により、上記シャフトの先端部を上記両抑え板部同士の間に、正規の位置関係でのみ挿入可能としている。

上述の様に構成する、本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部によれば、自在継手の旋回半径を大きくする事なく、シャフトの先端部をヨークの基端部に設けた１対の抑え板部同士の間に、正規の位置関係でのみ挿入可能にできる。この為、エンジンルーム内の様な狭い空間で、上記両抑え板部同士の間に上記シャフトの先端部を挿入する作業を容易に行なえる。

本発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した様に、シャフトの先端部の両外側平面を、シャフトの先端面から離れるに従って互いに近付く方向に、このシャフトの軸方向に対し傾斜させる。又、１対の抑え板部の互いに対向する面である両抑え面を、ヨークの基端部の基端面に向かうに従って互いに近付く方向に、上記シャフトの軸方向に対し傾斜させる。そして、このシャフトの先端面部分での上記両外側平面同士の間隔を、上記ヨークの基端面部分での上記両抑え面同士の間隔よりも大きくする。

この様な構成を採用すれば、上記シャフトの先端部と上記ヨークの基端部との、このシャフトの軸方向に関する重畳量を、正規分（十分量）確保しない限り、このシャフトの先端部を上記ヨークの基端部に設けた１対の抑え板部同士の間に挿入できない。従って、この挿入作業を狭い空間で行ない、この挿入作業を、上記シャフトと上記基端部とを目視しつつ行なえない場合でも、この挿入作業を容易に行なって、上記シャフトの先端部と上記ヨークの基端部との結合作業の能率化を図れる。

或いは、請求項３に記載した様に、シャフトの先端部の両外側平面を、シャフトの径方向に関して一端から他端に向かうに従って互いに近付く方向に傾斜させる。又、１対の抑え板部の互いに対向する面である両抑え面を、連結部に向かうに従って互いに近付く方向に傾斜させる。そして、上記シャフトの径方向一端部分での上記両外側平面同士の間隔を、ヨークの連結部寄り部分での上記両抑え面同士の間隔よりも大きくする。
この様に構成すれば、前述の図４、７、８に示した切り欠き１５を上記連結部に対向させる状態で、上記シャフトの先端部を上記ヨークの基端部を構成する１対の抑え板部同士の間に挿入する事を防止できる。

図１〜２は、請求項１、２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、シャフト７ａの先端部とヨーク３ａの基端部８ａとの、このシャフト７ａの軸方向（図１〜２の左右方向）に関する重畳量を、正規分（十分量）確保しない限り、上記シャフト７ａの先端部を上記ヨーク３ａの基端部に設けた１対の抑え板部９ｃ、９ｄ同士の間に挿入できない様にする為の構造にある。その他の部分の構造及び作用に就いては、前述の図４〜８に示した従来構造と同様であるから、同等部分に関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。

本実施例の場合には、上記シャフト７ａの先端部の両外側平面１４ａ、１４ａを、このシャフト７ａの軸方向関して、互いに非平行にしている。即ち、これら両外側平面１４ａ、１４ａを上記シャフト７ａの中心軸αに対し、１〜１０度程度（これら両外側平面１４ａ、１４ａ同士の間で２〜２０度程度）、これら両外側平面１４ａ、１４ａが上記シャフト７ａの先端面１６から離れるに従って互いに近付く方向に傾斜させている。又、上記両外側平面１４ａ、１４ａの基端部（図１の右端部）と上記シャフト７ａの中間部外周面とを、傾斜角度が急な段差面１７、１７により連続させている。上記両外側平面１４ａ、１４ａを上述の様に傾斜させる事により、これら両外側平面１４ａ、１４ａ同士の間隔である、上記シャフト７ａの先端部の厚さ寸法は、上記先端面１６側の端部の厚さＴが、上記段差面１７、１７寄りの端部の厚さｔよりも大きく（Ｔ＞ｔ）なっている。

又、上記両抑え板部９ｃ、９ｄの互いに対向する面である両抑え面１０ａ、１０ａを、上記ヨーク３ａの基端部８ａの基端面１８に向かうに従って互いに近付く方向に、上記シャフト７ａの軸方向（上記中心軸α）に対し傾斜させている。上記両抑え面１０ａ、１０ａの傾斜角度は、上記両外側平面１４ａ、１４ａの傾斜角度とほぼ（可能な限り）一致させている。上記両抑え面１０ａ、１０ａを上述の様に傾斜させる事により、これら両抑え面１０ａ、１０ａ同士の間隔である、上記両抑え板部９ｃ、９ｄの内寸は、上記基端面１８側の端部の内寸ｄが、この基端面１８と反対側の端部の内寸Ｄよりも小さく（ｄ＜Ｄ）なっている。これら各部の内寸ｄ、Ｄは、上記シャフト７ａの端部と上記ヨーク３ａの基端部８ａとを適正に組み合わせた場合に互いに整合（嵌合）する、上記シャフト７ａの先端部分の厚さｔ、Ｔと同じか、この厚さｔ、Ｔをよりも僅かに大きく（ｄ≧ｔ、Ｄ≧Ｔ）している。但し、上記基端面１８側の端部の内寸ｄは、上記段差面１７、１７と反対側（シャフト７ａの先端面１６側）の端部の厚さＴよりも小さく（ｄ＜Ｔ）している。

本実施例の場合には、上述の様な構成により、上記シャフト７ａの先端部と上記ヨーク３ａとを、手探りによっても、適正に組み合わせられる様にしている。即ち、本実施例の場合には、上記ヨーク３ａを構成する基端部８ａと上記シャフト７ａの先端部とを、軸方向に関して十分に、且つ適正に（重畳量を過大にする事なく）重畳させない限り、上記シャフト７ａの先端部を上記両抑え板部９ｃ、９ｄ同士の間に挿入できない。例えば、上記重畳量が過小である場合には、図２に示す様に、上記シャフト７ａの先端部で上記厚さＴが大きい部分が、上記内寸ｄが小さい部分と干渉し、この先端部を上記両抑え板部９ｃ、９ｄ同士の間に挿入できない。これに対して、上記重畳量が過大になると、上記シャフト７ａのうちで、上記段差面１７、１７よりも中間寄り部分が上記内寸ｄが小さい部分と干渉し、やはり上記シャフト７ａの先端部を上記両抑え板部９ｃ、９ｄ同士の間に挿入できない。

要するに、上記重畳量を適正に（過不足なく）しない限り、上記シャフト７ａの先端部を上記両抑え板部９ｃ、９ｄ同士の間に挿入できない。従って、この挿入作業を、エンジンルーム内等の狭い空間で行ない、この挿入作業を、上記シャフト７ａと上記両抑え板部９ｃ、９ｄを備えた上記基端部８ａとを目視しつつ行なえない場合でも、この挿入作業を容易に行なって、上記シャフト７ａの先端部と上記ヨーク３ａの基端部８ａとの結合作業の能率化を図れる。

図３は、請求項１、３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、シャフト７ｂの先端部の両外側平面１４ｂ、１４ｂを、このシャフト７ｂの径方向（図３の上下方向）に関して、一端から他端（図３の上端から下端）に向かうに従って互いに近付く方向に傾斜させている。上記両外側平面１４ｂ、１４ｂが上記径方向に対し傾斜している角度は、１〜１０度程度（これら両外側平面１４ｂ、１４ｂ同士の間で２〜２０度程度）としている。上記両外側平面１４ｂ、１４ｂを上述の様に傾斜させる事により、これら両外側平面１４ｂ、１４ｂ同士の間隔である、上記シャフト７ｂの先端部の厚さ寸法は、上記一端側の厚さＴ´が、上記他端側の厚さｔ´よりも大きく（Ｔ´＞ｔ´）なっている。

又、ヨーク３ｂの基端部８ｂに設けた１対の抑え板部９ｅ、９ｆの互いに対向する面である両抑え面１０ｂ、１０ｂを、上記基端部８ｂに設けた連結部１９に向かうに従って互いに近付く方向に傾斜させている。上記両抑え面１０ｂ、１０ｂの傾斜角度は、上記両外側平面１４ｂ、１４ｂの傾斜角度とほぼ（可能な限り）一致させている。上記両抑え面１０ｂ、１０ｂを上述の様に傾斜させる事により、これら両抑え面１０ｂ、１０ｂ同士の間隔である、上記両抑え板部９ｅ、９ｆの内寸は、上記連結部１９側の端部の内寸ｄ´が、開口部側の端部の内寸Ｄ´よりも小さく（ｄ´＜Ｄ´）なっている。これら各部の内寸ｄ´、Ｄ´は、上記シャフト７ｂの先端部と上記ヨーク３ｂの基端部８ｂとを適正に組み合わせた（このシャフト７ｂの先端部をこのヨーク３ｂの基端部８ｂ内に十分に深く挿入した）場合に互いに整合（嵌合）する、上記シャフト７ｂの先端部分の厚さｔ´、Ｔ´と同じか、この厚さｔ´、Ｔ´よりも僅かに大きく（ｄ´≧ｔ´、Ｄ´≧Ｔ´）している。但し、上記連結部１９側の端部の内寸ｄ´は、上記一端側の厚さＴ´よりも小さく（ｄ´＜Ｔ´）している。

本実施例の場合には、上述の様な構成により、上記シャフト７ｂの先端部と上記ヨーク３ｂとを、手探りによっても、逆方向に組み合わせない様にしている。即ち、本実施例の構造によれば、前述の図４、７、８に示した切り欠き１５を上記連結部１９に対向させる状態で、上記シャフト７ｂの先端部を上記ヨーク３ｂの基端部８ｂを構成する１対の抑え板部９ｅ、９ｆ同士の間に挿入する事を防止できる。この為、挿入後にねじ孔１２及び通孔１３（図５、７、８参照）に整合する部分に上記切り欠き１５が存在しない事に、抑えボルトを挿通できない事により始めて気が付き、上記シャフト７ｂの先端部と上記ヨーク３ｂとの組み合わせ作業をやり直すと言った無駄を省ける。この為、上記シャフト７ｂの先端部と上記ヨーク３ｂの基端部８ｂとの結合作業の能率化を図れる。
尚、本実施例と前述の実施例１とを組み合わせて（同時に）実施すれば、上記シャフト７ｂの先端部と上記ヨーク３ｂの基端部８ｂとの結合作業の、より一層の能率化を図れる。

本発明の実施例１を示す、図７と同様の図。 同じく、ヨークとシャフトとの位置合わせが不良の状態を、図１と同方向から見た状態で示す図。 本発明の実施例２を示す、図４のＡ−Ａ断面に相当する図。 本発明の対象となる構造で、シャフトの端部とヨークの基端部とを結合する状態を示す側面図。 図４のＡ−Ａ断面図。 同Ｂ−Ｂ断面図。 ヨークの基端部にシャフトの先端部を挿入した状態で、図４の上方から見た図。 図７の下方から見た図。

符号の説明

１ 自在継手
２ ヨーク
３、３ａ、３ｂ ヨーク
４ 十字軸
５ 軸受カップ
６ シャフト
７、７ａ、７ｂ シャフト
８、８ａ、８ｂ 基端部
９ａ〜９ｆ 抑え板部
１０、１０ａ、１０ｂ 抑え面
１１ ナット
１２ ねじ孔
１３ 通孔
１４、１４ａ、１４ｂ 外側平面
１５ 切り欠き
１６ 先端面
１７ 段差面
１８ 基端面
１９ 連結部

Claims (3)

1. 使用時に回転するシャフトと、このシャフトの先端部外周面に形成された１対の外側平面と、断面略Ｕ字形で側方が開口した基端部を有し、自在継手を構成するヨークと、互いに離隔して配置され、それぞれの内側面を上記両外側平面と対向する抑え面として、上記基端部を構成する１対の抑え板部と、これら両抑え板部同士を上記基端部の開口と反対側部分で互いに連結する連結部と、これら両抑え板部に形成された通孔若しくはねじ孔と、このうちの通孔を挿通した状態で、その先端部に形成した雄ねじ部を上記ねじ孔若しくはナットに螺合させる抑えボルトとを備えたシャフトと自在継手のヨークとの結合部に於いて、上記両外側平面同士を互いに非平行に傾斜させると共に、上記両抑え面同士を互いに非平行に傾斜させる事により、上記シャフトの先端部を上記両抑え板部同士の間に、正規の位置関係でのみ挿入可能とした事を特徴とするシャフトと自在継手のヨークとの結合部。
2. 両外側平面が、シャフトの先端面から離れるに従って互いに近付く方向に、両抑え面が、ヨークの基端面に向かうに従って互いに近付く方向に、それぞれ上記シャフトの軸方向に対し傾斜しており、上記シャフトの先端面部分での上記両外側平面同士の間隔が、上記ヨークの基端面部分での上記両抑え面同士の間隔よりも大きい、請求項１に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部。
3. 両外側平面が、シャフトの径方向に関して一端から他端に向かうに従って互いに近付く方向に、両抑え面が、連結部に向かうに従って互いに近付く方向に、それぞれ傾斜しており、上記シャフトの径方向一端部分での上記両外側平面同士の間隔が、ヨークの連結部寄り部分での上記両抑え面同士の間隔よりも大きい、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部。

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