JP2007232223A

JP2007232223A - シャフトと自在継手のヨークとの結合部

Info

Publication number: JP2007232223A
Application number: JP2007164155A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sekine; 博関根; Shoji Oka; 昭次岡; Yoshiyuki Sekii; 義幸関井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】自在継手を構成するヨーク３の抑え面１０、１０と、シャフト７の外側平面１４、１４との接触状態を改善し、このシャフト７が上記ヨーク３に対し軸方向に変位するのを防止する為の力を大きくする。
【解決手段】上記外側平面１４、１４の端縁部に段部１６、１６を形成し、この外側平面１４、１４と抑え面１０、１０との当接面の端縁を、抑えボルトを挿通する孔１２、１３から遠ざける。この結果、この端縁と上記抑え面１０、１０との当接部に大きな面圧が作用して、上記力が大きくなる。
【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３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内に設けられたニードル軸受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３の右方）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３の左方）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、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３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４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４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、それぞれ形成している。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に嵌合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５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３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３の実線状態から鎖線状態にまで、同図で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４〜５参照）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。

上述の様に構成される従来構造の場合には、シャフト７とヨーク３とが軸方向にずれる事を防止する為の力は、シャフト７側の外側平面１４、１４とヨーク３側の抑え面１０、１０との間に作用する摩擦力のみで得ている。切り欠き１５と抑えボルトとの係合は、シャフト７がヨーク３の基端部から抜け出る事を防止するが、これらシャフト７とヨーク３とが軸方向に亙って細かく変位する事は防止できない。ステアリング装置部分で発生するがたつきをなくし、ステアリングホイールを操作する運転者に違和感を与えない様にする為には、上記シャフト７とヨーク３とが軸方向に亙って細かく変位する事を有効に防止する必要がある。

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、シャフトとヨークとが軸方向に亙って細かく変位する事を有効に防止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何れも、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、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と十字軸を支持する為の先端部とを有し、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各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、これら両抑え板部に形成された、互いに同心の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ている。

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、上記抑えボルトを緊締する以前に於ける上記１対の抑え板部の抑え面同士の間隔を、この抑えボルトの緊締力の影響を強く受ける上記通孔若しくはねじ孔側で広く、上記十字軸側で狭くし、上記抑えボルトの緊締に伴って上記各抑え板部の抑え面同士の間隔を縮めた状態で、これら各抑え面と上記各外側平面とを均一に当接させる。

上述の様に構成され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、シャフトとヨークとの軸方向に亙る保持力を大きくして、これらシャフトとヨークとが軸方向に亙って細かく変位する事を防止できる。
即ち、抑えボルトの緊締に伴って各抑え板部の抑え面と１対の外側平面とが均一に当接する様になって、外側平面と抑え面との間に大きな摩擦力が作用し、上記シャフトとヨークとの軸方向に亙る保持力が大きくなる。
本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部は、以上に述べた通り構成され作用するので、シャフトとヨークとが軸方向に亙って細かく変位する事を有効に防止して、ステアリング装置部分で発生するがたつきをなくし、ステアリングホイールを操作する運転者に違和感を与える事を防止できる。

図１〜２は、本発明の実施例を示している。本実施例の場合には、ヨーク３を構成する１対の抑え板部９ａ、９ｂを、抑えボルトを緊締する以前に於いては互いに非平行にしている。即ち、図１に示す様にヨーク３と十字軸４とを組み合わせた状態で、上記１対の抑え板部９ａ、９ｂ同士の間隔を抑えボルトにより縮めると、この抑えボルトの緊締力の影響は、この抑えボルトを挿通した通孔１３及びねじ孔１２の近傍部分で強くなり、上記十字軸４に近い側では弱くなる。この為、上記１対の抑え板部９ａ、９ｂを、抑えボルトの緊締以前から平行にしていると、これら各抑え板部９ａ、９ｂの抑え面１０、１０とシャフト７の外側平面１４、１４（図３参照）との当接圧が不均一になる。特に、長期間に亙る使用に伴って、上記各抑え板部９ａ、９ｂがへたると、当接圧が不均一となる程度が大きくなり、シャフト７とヨーク３との軸方向に亙る保持力が弱くなる。

そこで、本実施例の場合には、上記１対の抑え板部９ａ、９ｂを、上記抑えボルトによる緊締力の影響を強く受ける部分程間隔が広くなる方向に、互いに非平行としている。そして、上記抑えボルトの緊締に伴ってこれら各抑え板部９ａ、９ｂの抑え面１０、１０同士が平行になり、これら各抑え面１０、１０と上記シャフト７に形成した１対の外側平面１４、１４とを均一に当接させる様にしている。又、長期間に亙る使用により、上記各抑え板部９ａ、９ｂがへたった場合でも、当接圧が不均一となる程度を少なくし、シャフト７とヨーク３との軸方向に亙る保持力を確保する様にしている。

本実施例の場合、より具体的には、上記１対の抑え面１０、１０同士の間隔を、上記通孔１３及びねじ孔１２側で広く、上記十字軸４側で狭くしている。尚、上記通孔１３及びねじ孔１２側端部に於ける抑え面１０、１０同士の間隔Ｄ₁（図１参照）と、これら両孔１３、１２の中心線から１０mmだけ上記十字軸４側に寄った部分の間隔Ｄ₂（図１参照）との差（Ｄ₁−Ｄ₂）は、各部の剛性に応じて設計的に定めるが、下記の条件で０．０８〜０．２３mm程度にすれば、上記各抑え面１０、１０と外側平面１４、１４との接触状態を均一にして、軸保持力を十分に大きくできる。

ヨーク３の材質：熱間圧延軟鋼板
抑え板部９ａ、９ｂ部分の板厚：５．７〜６．０mm
抑え面１０、１０の間隔Ｄ₁₀ ：約１３mm
外側平面１４、１４を形成する以前のシャフト７の素材の半径：８．７５mm
抑えボルトの締め付けトルク：２．４kgf・m
上記両孔１２、１３の中心線と十字軸４の中心との距離Ｌ₀ ：４４mm
ヨーク３の基端縁と十字軸４の中心点との距離Ｌ₁ ：５６mm

本発明の実施例を示す、自在継手の部分側面図。本発明の対象となるヨークを図１の右方から見た図。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３のＡ−Ａ断面図。同Ｂ−Ｂ断面図。

符号の説明

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

Claims

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各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、これら両抑え板部に形成された、互いに同心の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１対ずつの外側平面と抑え面とが当接する面の中心を、上記シャフトの中心よりも上記通孔若しくはねじ孔と反対側にずらせる事により、上記当接する面の両端縁のうち上記通孔若しくはねじ孔側の端縁とこれら通孔若しくはねじ孔との距離を大きく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。
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各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、これら両抑え板部に形成された、互いに同心の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、上記シャフトとヨークとをシャフトの軸方向に亙って互いに変位させる方向の力を付与した場合に互いに擦れ合う面のうちの少なくとも１個の面に、上記シャフトの軸方向に亙る凹凸部を形成し、この凹凸部を形成した面と相手面との係合により、上記シャフトとヨークとがシャフトの軸方向に変位するのを防止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。
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各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、これら両抑え板部に形成された、互いに同心の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、上記シャフトとヨークとの互いに当接する面同士の間に、摩擦係数の大きい材料により造られた薄膜を介在させ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。
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各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、これら両抑え板部に形成された、互いに同心の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、上記抑えボルトを緊締する以前に於ける上記１対の抑え板部と外側平面との関係を、この抑えボルトの緊締力の影響を強く受ける程度に応じて互いに非平行とし、上記抑えボルトの緊締に伴ってこれら各抑え板部の抑え面と外側平面とを均一に当接させる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。