JP2007263313A - 自在継手のヨークとシャフトの結合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトの振動を防止することができるヨークおよびシャフトの結合構造を提供する。
【解決手段】ヨーク２は、互いに平行な第１および第２のタブ７，８を有する断面Ｕ字形状の嵌合部５を備えている。第１および第２のタブ７，８は、その内側面からなる挟持部１０，１１をそれぞれ有している。また、第１および第２のタブ７，８は、第１の端部７ａ，８ａの近傍にそれぞれ形成されたボルト挿通孔１４，１５に挿通したボルト１６およびナット１７によって締め付けられて撓んでいる。第１および第２のタブ７，８間に嵌合されたシャフト１は、挟持部１０，１１によって一対の被挟持部２４，２５が挟持されてヨーク２に固定されている。各挟持部１０，１１とそれぞれに対応する被挟持部２４，２５との間には、非接触領域Ｃ１が形成され、非接触領域Ｃ１を挟んだ両側に第１および第２の接触領域Ａ１，Ａ２が形成されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、自在継手のヨークとシャフトの結合構造に関するものである。

この種のヨークとシャフトの結合構造では、互いに平行な一対のタブを有して断面Ｕ字形状をなすヨークに、シャフトを嵌合し、一対のタブを挿通したボルトをナットにねじ込むことにより、シャフトを一対のタブで締め付けて固定している。
シャフトは、互いの間に二面幅を形成する一対の被挟持部を有しており、これら一対の被挟持部は、各タブの内側面に設けられた挟持部によって挟持されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３６０８５６号公報

上述のような結合構造では、一対のタブは、Ｕ字の開放側の端部においてボルトおよびナットによって締め付けられている。このため、一対のタブ間の間隔が、Ｕ字の開放側の端部において相対的に狭くなるように、一対のタブが「ハ」の字状に撓んでいる。その結果、一対の被挟持部とそれに対応する挟持部とは、ボルトおよびナットの近傍においてのみ接触している。このように、シャフトはヨークに対して安定して固定されていない。したがって、シャフトがその軸線回りに回転振動したり、一対のタブと平行な方向に往復振動したりする場合がある。すなわち、回転方向および平行方向に関して、いわゆるスティックスリップを発生しシャフトが振動する場合がある。

この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、シャフトの振動を防止することができるヨークおよびシャフトの結合構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、所定方向（Ｘ１）に延びる互いに平行な一対のタブ（７，８）を有し上記所定方向に開放するＵ字状をなすヨーク（２）と、上記一対のタブの間隔を調整するための締結軸（１６）と、上記一対のタブ間に挟持されたシャフト（１）とを備え、上記シャフトの外周面は、互いの間に二面幅を形成する一対の被挟持部（２４，２５）を含み、上記一対のタブの内側面は、上記一対の被挟持部に、それぞれ、対向する一対の挟持部（１０，１１）を含み、上記所定方向の反対方向（Ｚ１）に関して、各挟持部と対応する被挟持部とが、互いに接触する第１の接触領域（Ａ１）、互いに離反する非接触領域（Ｃ１）、および互いに接触する第２の接触領域（Ａ２）をこの順で形成している、自在継手のヨークとシャフトの結合構造（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３）である。

本発明によれば、一対の挟持部が、それぞれ非接触領域を挟んだ両側の第１および第２の接触領域でシャフトに接触してシャフトを挟持するので、シャフトをヨークに安定して固定することができ、その結果、いわゆるスティックスリップによるシャフトの振動を確実に防止することができる。
また、本発明において、第１および第２の接触領域は、上記所定方向に関してシャフトの被挟持部の中央部を挟んだ両側に配置されている場合がある。この場合、一方の挟持部の各接触領域が他方の挟持部の対応する接触領域と共同し、ヨークに対するシャフトの回転を規制するための偶力モーメントを発生するので、スティックスリップによるシャフトの振動を確実に防止することができる。

また、本発明において、挟持部および被挟持部は平坦面からなり、ヨークの自由状態において、非接触領域に対応する挟持部間の距離（Ｄ１）が、被挟持部間の距離（Ｄ２）よりも小さく設定されており、締結軸によるヨークの締め付けによって、上記非接触領域に対応する上記挟持部間の距離が上記被挟持部間の距離よりも大きくなるようにしてある場合がある。この場合、締結軸によるヨークの締め付けによって、非接触領域が良好に形成され、また、非接触領域を挟んだ両側に第１および第２の接触領域が良好に形成される。

また、本発明は、非接触領域に対応して、挟持部および被挟持部の少なくとも一方に凹部（５０，５１）が設けられている場合がある。この場合、凹部に対応して非接触領域が確実に形成され、凹部を挟んだ両側に第１および第２の接触領域が確実に形成される。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るヨーク２およびシャフト１の結合構造Ｊ１の正面図である。また、図２は、結合構造Ｊ１の分解斜視図である。
図１および図２を参照して、自動車のステアリング装置における、例えばインターミディエイトシャフトからなるシャフト１は、ヨーク２に固定されており、このヨーク２は、十字軸３を介して他のヨーク４に連結されている。ヨーク２は、シャフト１を嵌合する嵌合部５と、十字軸３に連結するためのアーム部６とからなり、プレス成形により一体に形成されている。シャフト１は、嵌合部５に嵌合され、固定機構としてのボルト１６およびナット１７によって締め付けられてヨーク２に固定されている。

図３は、シャフト１の軸方向Ｙ１と直交する方向に関する結合構造Ｊ１の断面図であり、図４は、軸方向Ｙ１から見た結合構造Ｊ１の分解断面図である。
図２および図３を参照して、嵌合部５は、断面Ｕ字状をなしており、所定方向Ｘ１（図２および図３では上方向き）に延びる互いに平行な第１および第２のタブ７，８と、これら第１および第２のタブ７，８を相互に接続する連結部９とを有している。第１および第２のタブ７，８は、Ｕ字の開放側となる第１の端部７ａ，８ａと、これと反対側の第２の端部７ｂ，８ｂとをそれぞれ有している。連結部９は、第１および第２のタブ７，８の第２の端部７ｂ，８ｂを連結している。また、第１および第２のタブ７，８は、その内側面からなり、互いに平行に向かい合う平坦な挟持部１０，１１をそれぞれ有している。挟持部１０，１１と、連結部９の内面からなる円弧状の受け面１２とによって、シャフト１を受け入れる受け入れ溝１３が区画されている。

第１および第２のタブ７，８には、これら第１の端部７ａ，８ａに近接する位置においてボルト挿通孔１４，１５が、それぞれ、形成されている。第１および第２のタブ７，８のボルト挿通孔１４，１５を挿通した締結軸としてのボルト１６をナット１７にねじ込むことにより、両タブ７，８間にシャフト１が締め付けられて固定されるようになっている。ボルト１６は、頭部１８およびねじ軸１９を有している。

図４に示すように、嵌合部５にシャフト１が嵌合されておらず、且つボルト１６およびナット１７によって一対のタブ７，８が締め付けられていない自由状態では、一対のタブ７，８は、所定方向Ｘ１に向かってテーパ状に開いている。したがって、第１の端部７ａ，８ａ間の距離は、第２の端部７ｂ、８ｂ間の距離よりも大きくなっている。そして、後述の非接触領域Ｃ１に対応する挟持部１０，１１間の距離Ｄ１は、ヨーク２の自由状態において、シャフト１の一対の被挟持部２４，２５間の距離Ｄ２よりも小さくされている。

図３を参照して、シャフト１の端部の外周面は、互いの間に二面幅を形成する一対の平坦面からなる上記一対の被挟持部２４，２５を有している。一対の被挟持部２４，２５は、それぞれ、挟持部１０，１１に対向している。また、シャフト１の外周面は、連結部９の内面の受け面１２によって受けられる円弧状部２６と、これに対向する円弧状部２７とを有している。

図３に示すように、シャフト１がヨーク２に固定された状態においては、一対のタブ７，８は、ボルト１６およびナット１７によって締め付けられて、第１の端部７ａ，８ａ間の距離が第２の端部７ｂ，８ｂ間の距離よりも小さくなるように概ね「ハ」の字状に撓んでいる。各挟持部１０，１１とそれぞれに対応する被挟持部２４，２５とは、第１および第２の接触領域Ａ１，Ａ２と、これら第１および第２の接触領域Ａ１，Ａ２の間に介在する非接触領域Ｃ１とを形成している。具体的には、第１の接触領域Ａ１は、上記所定方向Ｘ１の反対方向Ｚ１に関して、円弧状部２７の近傍に配置され、第２の接触領域Ａ２は、円弧状部２６の近傍に配置されている。また、図３に示すように、シャフト１がヨーク２に固定された状態においては、非接触領域Ｃ１に対応する挟持部１０，１１間の距離Ｄ１は、シャフト１の被挟持部２４，２５間の距離Ｄ２よりも大きくなっている。

また、シャフト１は、ねじ軸１９に例えばセレーションを用いて一体回転可能に嵌合された円筒状のカム部材２０によってその円弧状部２７が押圧されることにより、受け面１２に向かって付勢されている。カム部材２０は、断面円状の外周面２１と、同じく断面円状の内周面２２とを有している。内周面２２のなす円の中心軸線は、外周面２１のなす円の中心軸線に対して偏心している。カム部材２０は、一対のタブ７，８間に配置され、内周面２２によって区画された嵌合孔２３にねじ軸１９が嵌合されている。カム部材２０は、ねじ軸１９と一体回転し、その回転によって外周面２１が円弧状部２７に当接することにより、シャフト１を受け面１２に向けて付勢することができる。

以上のように、本実施形態では、挟持部１０，１１が、非接触領域Ｃ１を挟んだ両側の第１および第２の接触領域Ａ１，Ａ２でシャフト１に接触し、シャフト１を挟持することができるので、ヨーク２に対してシャフト１を安定して固定することができる。したがって、スティックスリップによるシャフト１の振動を確実に防止することができる。
また、シャフト１にその軸線回りの何れの方向のモーメントが加わっても、第１および第２の接触領域Ａ１，Ａ２に対応する挟持部１０，１１において、上記モーメントに対抗する偶力モーメントがシャフト１に加えられるので、スティックスリップによるシャフト１の回転振動を確実に防止することができる。例えば、図３においてシャフト１に時計回り方向のモーメントが加わった場合には、第１の接触領域Ａ１に対応する挟持部１０および第２の接触領域Ａ２に対応する挟持部１１において、上記時計回り方向のモーメントに対抗する大きさの反時計回り方向の偶力モーメントがヨーク２からシャフト１に加えられる。したがって、スティックスリップによるシャフト１の回転振動を確実に防止することができる。

図５は、本発明の別の実施形態に係る結合構造Ｊ２の断面図である。この図５において、上述の図３に示された各部と同等の構成部分については、図３と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図５を参照して、本実施の形態が上述の実施形態と主に相違するのは、所定方向Ｘ１に関して各挟持部１０，１１の中間部（例えば中央部を含む所定の範囲）に凹部５０がそれぞれ設けられていることと、ヨーク２に対してシャフト１を軸方向Ｙ１（図５においては紙面に垂直な方向）に位置決めするための嵌合溝２８が円弧状部２７に形成されていることにある。嵌合溝２８は、図示はしないが浅い円弧状の断面を有しており、ねじ軸１９の円周の一部が嵌合されている。

凹部５０は、シャフト１の軸方向Ｙ１に沿って延びており、少なくともシャフト１の被挟持部２４，２５に対応する範囲に形成されている。ボルト１６およびナット１７によって一対のタブ７，８が締め付けられてシャフト１がヨーク２に固定された状態では、各挟持部１０，１１の凹部５０に対応して、非接触領域Ｃ１が形成されている。また、各挟持部１０，１１の凹部５０を挟んだ両側に、第１および第２の接触領域Ａ１，Ａ２が形成されている。

これにより、図３の実施形態と同様に、ヨーク２に対してシャフト１を安定して固定することができる。したがって、スティックスリップによるシャフト１の振動を確実に防止することができる。
図６は、本発明のさらに別の実施形態に係る結合構造Ｊ３の断面図である。この図６において、上述の図３および図５に示された各部と同等の構成部分については、図３および図５と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図６を参照して、本実施の形態が図５の実施形態と主に相違するのは、挟持部１０，１１の凹部５０に代えて、所定方向Ｘ１に関して各被挟持部２４，２５の中間部（例えば中央部を含む所定の範囲）に凹部５１がそれぞれ設けられていることにある。
本実施形態においても、各被挟持部２４，２５の凹部５１に対応して、非接触領域Ｃ１を形成することができ、その結果、スティックスリップによるシャフト１の振動を確実に防止することができる。

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、図１〜図４に示した実施形態では、シャフト１を付勢するカム部材２０を用いる例について説明したが、カム部材２０を用いないとしてもよい。この場合、ボルト１６およびナット１７によって一対のタブ７，８を締め付ける前に、予め円弧状部２６が受け面１２に当接するようにシャフト１を嵌合部５に例えば圧入して嵌め込んでもよい。

本発明の一実施形態に係るヨークおよびシャフト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。 シャフトの軸方向と直交する方向に関する結合構造の断面図である。 軸方向から見た結合構造の分解断面図である。 本発明の別の実施形態に係る結合構造の断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る結合構造の断面図である。

符号の説明

１・・・シャフト、２・・・ヨーク、７・・・第１のタブ（タブ）、８・・・第２のタブ（タブ）、１０，１１・・・挟持部、１６・・・ボルト（締結軸）、２４，２５・・・被挟持部、５０，５１・・・凹部、Ａ１・・・第１の接触領域、Ａ２・・・第２の接触領域、Ｃ１・・・非接触領域、Ｄ１・・・非接触領域に対応する挟持部間の距離、Ｄ２・・・被挟持部間の距離、Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３・・・結合構造、Ｘ１・・・所定方向、Ｚ１・・・反対方向

Claims (4)

1. 所定方向に延びる互いに平行な一対のタブを有し上記所定方向に開放するＵ字状をなすヨークと、
   上記一対のタブの間隔を調整するための締結軸と、
   上記一対のタブ間に挟持されたシャフトとを備え、
   上記シャフトの外周面は、互いの間に二面幅を形成する一対の被挟持部を含み、
   上記一対のタブの内側面は、上記一対の被挟持部に、それぞれ、対向する一対の挟持部を含み、
   上記所定方向の反対方向に関して、各挟持部と対応する被挟持部とが、互いに接触する第１の接触領域、互いに離反する非接触領域、および互いに接触する第２の接触領域をこの順で形成している、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。
2. 請求項１において、第１および第２の接触領域は、上記所定方向に関してシャフトの被挟持部の中央部を挟んだ両側に配置されている、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。
3. 請求項１または２において、挟持部および被挟持部は平坦面からなり、
   ヨークの自由状態において、非接触領域に対応する挟持部間の距離が、被挟持部間の距離よりも小さく設定されており、
   締結軸によるヨークの締め付けによって、上記非接触領域に対応する上記挟持部間の距離が、上記被挟持部間の距離よりも大きくなるようにしてある、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。
4. 請求項１または２において、非接触領域に対応して、挟持部および被挟持部の少なくとも一方に凹部が設けられている、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。

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