JP2007292188A - 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を含む断面Ｕ字状の嵌合部５を備えている。第１および第２のタブ７，８は、それぞれ、凹部５０が形成された第１および第２の挟持部１０，１１を有している。各凹部５０は、対応する第１の端部７ａ，８ａから第１方向Ｙ１の反対方向Ｚ１に向かって延びており、第１および第２の被挟持部２４，２５の第１方向Ｙ１に関する中央部Ｄ１とヨーク２の底との間の位置まで達している。凹部５０が形成された所定範囲Ａ１では、第１および第２の挟持部１０，１１は、それぞれ、第１および第２の被挟持部２４，２５の円弧状部２６側を挟持する。また、凹部５０が形成されていない範囲では、第１および第２の挟持部１０，１１は、第１および第２の被挟持部２４，２５の円弧状部２７側を挟持する。
【選択図】図２

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、互いに対向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。すなわち、各タブの挟持部では、ヨークの底からボルトの近傍に達するまでの広い領域がシャフトに対して接触できない非接触領域となっており、このため、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、シャフトがタブに対してヨークの開放側に滑ったり、その滑りを伴ってシャフトがその軸線回りに回転振動したりする場合がある。すなわち、いわゆるスティックスリップを発生して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、第１方向（Ｙ１）に延びる一対のタブ（７，８）を有して上記第１方向に開放するＵ字状をなすヨーク（２）と、一対のタブを互いに締結する締結軸（１６）と、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、互いに対向する第１および第２の被挟持部（２４，２５）を含み、上記一対のタブの内側面は、互いに対向する第１および第２の挟持部（１０，１１）を含み、これら第１および第２の挟持部は、上記第１および第２の被挟持部に、それぞれ、対向し、シャフトの軸方向である第２方向（Ｘ１）に互いに離隔する第１および第２の位置のうち、第１の位置（Ｐ１，Ｐ３）で互いに対応する挟持部および被挟持部の間に、第１の非接触領域（Ｃ１，Ｃ３）が設けられるとともに、第２の位置（Ｐ２，Ｐ４）で互いに対応する挟持部および被挟持部の間に第２の非接触領域（Ｃ２，Ｃ４）が設けられ、第１の非接触領域および第２の非接触領域は、上記第２方向とは交差する交差方向（Ｙ１，Ｗ１）に関して、互いに異なる位置に配置されている、自在継手のヨークとシャフトの結合構造（Ｊ１，Ｊ２）である。

本発明によれば、シャフトの軸方向である第２方向に互いに離隔した第１および第２の非接触領域が、上記第２方向と交差する交差方向に関して互いに異なる位置に配置されているので、第１および第２の位置におけるそれぞれの挟持構造が、互いに他の位置でのシャフトの振動の発生を防止するように働く。これにより、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、上記交差方向は、上記第１方向であり、上記第１の非接触領域は、各挟持部または各被挟持部の、上記第１方向側の端部（７ａ，８ａ，２４ａ，２５ａ）から、上記第１方向の反対方向（Ｚ１）に延びており、上記第２の非接触領域は、各被挟持部の、上記第１方向とは反対側の端部（２４ｂ，２５ｂ）から、上記第１方向に延びている場合がある。この場合、第１の位置では、Ｕ字の底に近い位置の挟持部によって被挟持部を確実に挟持することができる。また、第２の位置では、Ｕ字の開放側に近い位置の挟持部によって被挟持部を確実に挟持することができる。これにより、第１および第２の位置におけるそれぞれの挟持構造が、互いに他の位置でのシャフトの振動の発生を防止することができる。

また、本発明において、上記交差方向は、上記第１方向および第２方向とは直交する第３方向としての、シャフトの幅方向（Ｗ１）であり、第１および第２の非接触領域のそれぞれは、対応する挟持部または被挟持部の、上記第１方向側の端部から、上記第１方向の反対方向に延びており、上記第１の非接触領域は、第１の挟持部と第１の被挟持部との間に設けられ、上記第２の非接触領域は、第２の挟持部と第２の被挟持部との間に設けられている場合がある。この場合、シャフトの軸方向に互いに離隔した第１および第２の非接触領域を、シャフトの幅方向の異なる位置に配置することにより、第１および第２の位置においてシャフトに加わる第１方向側（Ｕ字の開放側）への力の向きを異ならせることができる。その結果、各位置におけるそれぞれの挟持構造が、互いに他の位置でのシャフトのスリップ動作を制限することになり、シャフトが上記開放側にスティックスリップすることを確実に防止することができる。

また、本発明において、上記第１方向に関して、各非接触領域の長さは、対応する被挟持部の長さの１／２以上に設定されている場合がある。この場合、非接触領域を被挟持部の長さの１／２以上とすることにより、被挟持部の端部近傍を確実に挟持することができる。
また、本発明において、上記非接触領域に対応して、互いに対応する挟持部および被挟持部の少なくとも一方に、逃げ部（５０，５０Ａ，５０Ｂ，５１）が形成されている場合がある。この場合、逃げ部によって確実に非接触領域を形成することができるので、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。

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の分解斜視図であり、図３は、結合構造Ｊ１の平面図である。
図１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を挿通するボルト１６を用いてヨーク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。

図２を参照して、ヨーク２の嵌合部５は、第１方向Ｙ１（図２では上方向き）に開放するＵ字状をなしており、第１方向Ｙ１に延びる互いに平行な第１および第２のタブ７，８と、第１および第２のタブ７，８を連結する連結部９とを有している。第１および第２のタブ７，８は第１方向Ｙ１に開放しており、第１のタブ７は、嵌合部５の開放側となる第１の端部７ａと、その底側となる第２の端部７ｂとを有している。また、第２のタブ８は、上記開放側となる第１の端部８ａと、上記底側となる第２の端部８ｂとを有している。連結部９は、これら第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の内側面には、第１および第２の挟持部１０，１１が、それぞれ設けられている。これら第１および第２の挟持部１０，１１は、互いに平行に向かい合っている。第１および第２の挟持部１０，１１と、連結部９の内面からなるヨークの底としての受け面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。

なお、図２では、シャフト１の軸方向である第２方向Ｘ１に沿ってシャフト１をヨーク２の受け入れ溝１３内に挿入するスライドインタイプを示しているが、本発明をシャフト１をその径方向に沿ってヨーク２に挿入するスイングインタイプに適用してもよい。
図２および図３を参照して、第１および第２の挟持部１０，１１には、第２方向Ｘ１に沿う所定範囲Ａ１に亘って逃げ部としての凹部５０がそれぞれ形成されている。また、第１および第２のタブ７，８の凹部５０において、上記第１の端部７ａ，８ａに近接する位置には、ボルト１６が挿通するボルト挿通穴１４，１５がそれぞれ形成されている。

ボルト挿通孔１４，１５に挿通され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間でシャフト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と、上記ナット１７に螺合するねじ軸１９とを有している。ボルト１６およびナット１７によって固定機構が構成されている。
図４は、図３におけるIV−IV線に沿う結合構造Ｊ１の断面図である。IV−IV線は、ボルト１６の軸線Ｌ１に沿っている。また、IV−IV線は、凹部５０が形成された所定範囲Ａ１内の第１の位置Ｐ１に対応している。また、図５は、図３におけるV−V線に沿う結合構造Ｊ１の断面図である。V−V線は、所定範囲Ａ１以外においてシャフト１が嵌合部５に嵌合している範囲Ａ２内の第２の位置Ｐ２に対応している。なお、図３〜５では、シャフト１がタブ７，８間に締め付けられて固定された状態を示している。

図４を参照して、第１および第２の挟持部１０，１１にそれぞれ形成された凹部５０は、対応する第１の端部７ａ，８ａから第１方向Ｙ１の反対方向Ｚ１に向けて所定長さで延びるように設けられている。また、図３に示すように、シャフト１の軸方向である第２方向Ｘ１に関して、凹部５０が形成された所定範囲Ａ１の長さは、嵌合部５に対するシャフト１の嵌合長Ｂ１の１/３以上であり、且つ嵌合長Ｂ１の２/３以下となっている。

図２および図５を参照して、シャフト１の端部の外周面は、互いに平行に対向する一対の平坦面からなる第１および第２の被挟持部２４，２５を有している。第１および第２の被挟持部２４，２５は、図５に示すように、第１および第２の挟持部１０，１１にそれぞれ対向している。また、シャフト１の外周面は、連結部９の内面の受け面１２に対向する円弧状部２６と、この円弧状部２６に対向する円弧状部２７とを有している。上記各凹部５０は、図４に示すように、第１方向Ｙ１に関して、対応する第１および第２の被挟持部２４，２５の中央部Ｄ１とヨーク２の底（受け面１２）との間の位置まで延びている。

次に、ヨーク２とシャフト１との結合状態について説明する。
図４および図５を参照して、シャフト１の端部は、嵌合部５の受け入れ溝１３内に嵌合している。また、一対のタブ７，８は、ボルト挿通孔１４，１５に挿通したボルト１６をナット１７にねじ込むことにより締め付けられている。このため、Ｕ字の開放側である第１の端部７ａ，８ａ間の間隔が、Ｕ字の底側である第２の端部７ｂ，８ｂ間の間隔よりも相対的に狭くなるように、一対のタブ７，８が「ハ」の字状に撓んでいる。

したがって、図３に示す第１の位置Ｐ１では、図４に示すように、第１および第２の被挟持部２４，２５の第１方向Ｙ１側の端部２４ａ，２５ａが、それぞれ対応する凹部５０に入り込み、第１および第２の挟持部１０，１１は、ヨーク２の底側である円弧状部２６の近傍を含む所定の領域においてのみ、それぞれ対応する第１および第２の被挟持部２４，２５と接触しており、残りの領域が第１の非接触領域Ｃ１となっている。各第１の非接触領域Ｃ１は、対応する第１および第２の被挟持部２４，２５の端部２４ａ，２５ａから第１方向Ｙ１の反対方向Ｚ１（ヨーク２の底側）に向かって延びており、第１および第２の被挟持部２４，２５の上記中央部Ｄ１とヨーク２の底との間の位置まで達している。言い換えると、第１方向Ｙ１に関する第１の非接触領域Ｃ１の長さは、各被挟持部２４，２５の長さの１／２以上にされている。

また、図３に示す第２の位置Ｐ２では、ボルト１６およびナット１７の締め付けによる一対のタブ７，８の撓みによって、第１および第２の挟持部１０，１１は、図５に示すように、ボルト１６に近い円弧状部２７の近傍を含む所定の領域においてのみ、それぞれ、第１および第２の被挟持部２４，２５と接触しており、残りの領域が第２の非接触領域Ｃ２となっている。各第２の非接触領域Ｃ２は、第１および第２の被挟持部２４，２５の反対方向Ｚ１側の端部２４ｂ，２５ｂから第１方向Ｙ１に所定長さで延びている。

以上のように本実施形態では、シャフト１の軸方向である第２方向Ｘ１に互いに離隔した第１および第２の位置Ｐ１，Ｐ２に、それぞれ、第１および第２の非接触領域Ｃ１，Ｃ２が設けられており、さらに、これら第１および第２の非接触領域Ｃ１，Ｃ２は、第２方向Ｘ１と交差する第１方向Ｙ１に関して互いに異なる位置に配置されている。したがって、第１および第２の位置Ｐ１，Ｐ２での挟持構造が、互いに他の位置でのシャフト１の振動の発生を防止するように働くので、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。

図６は、本発明の別の実施形態に係るヨーク２およびシャフト１の結合構造Ｊ２の平面図である。また、図７は、図６におけるVII−VII線に沿う結合構造Ｊ２の断面図である。VII−VII線は、ボルト１６の軸線Ｌ１に沿っている。また、VII−VII線は、第１の挟持部１０に凹部５０Ａが形成された所定範囲Ａ３内の第１の位置Ｐ３に対応している。図８は、図６におけるVIII−VIII線に沿う結合構造Ｊ２の断面図である。VIII−VIII線は、第２の挟持部１１に凹部５０Ｂが形成された所定範囲Ａ４内の第２の位置Ｐ４に対応している。

なお、図６〜図７では、シャフト１がタブ７，８間に締め付けられて固定された状態を示している。また、この図６〜図８において上述の図３〜図５に示された各部と同等の構成部分については、図３〜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、本実施の形態が上述の実施形態と主に相違するのは、第１の挟持部１０に設けられた凹部５０Ａと第２の挟持部１１に設けられた凹部５０Ｂとが、シャフト１の軸方向である第２方向Ｘ１に関して互いに異なる位置に配置されていることにある。具体的には、第２方向Ｘ１に関して、凹部５０Ａがアーム部６に相対的に近く、凹部５０Ｂがアーム部６から相対的に遠い。また、凹部５０Ａと凹部５０Ｂとは、第１方向Ｙ１および第２方向Ｘ１と直交する第３方向としてのシャフト１の幅方向Ｗ１に関して、互いに対向しないようにされている。ただし、凹部５０Ａと凹部５０Ｂとを、幅方向Ｗ１に関して、部分的に対向するようにしてもよい。

図６に示す第１の位置Ｐ３では、第１の挟持部１０は、図７に示すように、ヨーク２の底側である円弧状部２６の近傍を含む所定の領域においてのみ第１の被挟持部２４と接触しており、残りの領域が第１の非接触領域Ｃ３となっている。第１の非接触領域Ｃ３は、第１の被挟持部２４の第１方向Ｙ１側の端部２４ａから第１方向Ｙ１の反対方向Ｚ１に向かって延びており、第１の被挟持部２４の中央部Ｄ１とヨーク２の底との間の位置まで達している。また、第２の挟持部１１は、ボルト１６に近い円弧状部２７の近傍を含む所定の領域においてのみ第２の被挟持部２５と接触している。

また、図６に示す第２の位置Ｐ４では、図８に示すように、第１の挟持部１０は、円弧状部２７の近傍を含む所定の領域においてのみ第１の被挟持部２４と接触している。また、第２の挟持部１１は、円弧状部２６の近傍を含む所定の領域においてのみ第２の被挟持部２５と接触しており、残りの領域が第２の非接触領域Ｃ４となっている。第２の非接触領域Ｃ４は、第２の被挟持部２５の第１方向Ｙ１側の端部２５ａから第１方向Ｙ１の反対方向Ｚ１に向かって延びており、第２の被挟持部２５の中央部Ｄ１とヨーク２の底との間の位置まで達している。

以上のように本実施形態では、第１および第２の非接触領域Ｃ３，Ｃ４は、シャフト１の軸方向である第２方向Ｘ１に関して互いに離隔した第１および第２の位置Ｐ３，Ｐ４にそれぞれ設けられており、さらに、これら第１および第２の非接触領域Ｃ３，Ｃ４は、第１方向Ｙ１および第２方向Ｘ１と直交する第３方向としてのシャフト１の幅方向Ｗ１に関して互いに異なる位置に配置されている。したがって、シャフト１に加わるヨーク２の開放側（第１方向Ｙ１側）への力Ｆ１，Ｆ２の向きが、第１および第２の位置Ｐ３，Ｐ４での挟持構造間で互いに異なることになる。すなわち、第１の位置Ｐ３でシャフト１が受ける力Ｆ１と、第２の位置Ｐ４でシャフト１が受ける力Ｆ２とは、第１方向Ｙ１に対して互いに等しい角度で反対方向に傾斜している。その結果、第１および第２の位置Ｐ３，Ｐ４での挟持構造が、互いに他の位置でのシャフト１のスリップ動作を制限することになるので、シャフト１が第１方向Ｙ１にスティックスリップすること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５の実施形態では、第１および第２の挟持部１０，１１にそれぞれ凹部５０が設けられている例について説明したが、凹部５０は、図９に示すように、第１および第２の被挟持部２４，２５にそれぞれ設けられていてもよい。この場合、各凹部５０は、対応する第１および第２の被挟持部２４，２５の端部２４ａ，２５ａから第１方向Ｙ１の反対方向Ｚ１に向かって延びており、第１および第２の被挟持部２４，２５の中央部Ｄ１とヨーク２の底との間の位置まで達している。

また、図１〜図５で示した第１方向Ｙ１に平行な凹部５０に代えて、図１０に示すように、逃げ部としてのテーパ状の凹部５１を第１および第２の挟持部１０，１１にそれぞれ設けてもよい。この場合、各テーパ状の凹部５１間の距離は、第１方向Ｙ１に向かうにしたがって次第に大きくなっている。また、各テーパ状の凹部５１とそれぞれ対応する第１および第２の被挟持部２４，２５との交点５２は、第１方向Ｙ１に関する第１および第２の被挟持部２４，２５の中央部Ｄ１とヨーク２の底との間の位置に設けられている。

また、図１１に示すように、上記テーパ状の凹部５１を第１および第２の被挟持部２４，２５にそれぞれ設けてもよい。この場合、各テーパ状の凹部５１間の距離は、第１方向Ｙ１に向かうにしたがって次第に小さくなっている。
なお、これらの変更は、図６〜図８の実施形態においても同様である。すなわち、第１および第２の被挟持部２４，２５に凹部５０Ａ，５０Ｂを形成してもよいし、第１および第２の挟持部１０，１１または第１および第２の被挟持部２４，２５に形成された凹部５０Ａ，５０Ｂをテーパ状としてもよい。

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。 結合構造の平面図である。 図３におけるIV−IV線に沿う結合構造の断面図である。 図３におけるV−V線に沿う結合構造の断面図である。 本発明の別の実施形態に係るヨークおよびシャフトの結合構造の平面図である。 図６におけるVII−VII線に沿う結合構造の断面図である。 図６におけるVIII−VIII線に沿う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ヨークおよびシャフトの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ヨークおよびシャフトの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ヨークおよびシャフトの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・・・第１の挟持部，１１・・・第２の挟持部、１６・・・ボルト（締結軸）、２４・・・第１の被挟持部，２５・・・第２の被挟持部、２４ａ，２５ａ・・・端部、２４ｂ，２５ｂ・・・端部（反対側の端部）、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５１・・・凹部（逃げ部）、Ｃ１，Ｃ３・・・第１の非接触領域、Ｃ２，Ｃ４・・・第２の非接触領域、Ｊ１、Ｊ２・・・結合構造、Ｐ１，Ｐ３・・・第１の位置、Ｐ２，Ｐ４・・・第２の位置、Ｘ１・・・第２方向、Ｙ１・・・第１方向（交差方向）、Ｗ１・・・幅方向（交差方向、第３方向）、Ｚ１・・・反対方向

Claims (5)

1. 第１方向に延びる一対のタブを有して上記第１方向に開放するＵ字状をなすヨークと、
   一対のタブを互いに締結する締結軸と、
   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、互いに対向する第１および第２の被挟持部を含み、
   上記一対のタブの内側面は、互いに対向する第１および第２の挟持部を含み、これら第１および第２の挟持部は、上記第１および第２の被挟持部に、それぞれ、対向し、
   シャフトの軸方向である第２方向に互いに離隔する第１および第２の位置のうち、第１の位置で互いに対応する挟持部および被挟持部の間に、第１の非接触領域が設けられるとともに、第２の位置で互いに対応する挟持部および被挟持部の間に第２の非接触領域が設けられ、
   第１の非接触領域および第２の非接触領域は、上記第２方向とは交差する交差方向に関して、互いに異なる位置に配置されている、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。
2. 請求項１において、上記交差方向は、上記第１方向であり、
   上記第１の非接触領域は、各挟持部または各被挟持部の、上記第１方向側の端部から、上記第１方向の反対方向に延びており、
   上記第２の非接触領域は、各被挟持部の、上記第１方向とは反対側の端部から、上記第１方向に延びている、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。
3. 請求項１において、上記交差方向は、上記第１方向および第２方向とは直交する第３方向としての、シャフトの幅方向であり、
   第１および第２の非接触領域のそれぞれは、対応する挟持部または被挟持部の、上記第１方向側の端部から、上記第１方向の反対方向に延びており、
   上記第１の非接触領域は、第１の挟持部と第１の被挟持部との間に設けられ、
   上記第２の非接触領域は、第２の挟持部と第２の被挟持部との間に設けられている、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。
4. 請求項１から３の何れか１項において、上記第１方向に関して、各非接触領域の長さは、対応する被挟持部の長さの１／２以上に設定されている、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。
5. 請求項１から４の何れか１項において、上記非接触領域に対応して、互いに対応する挟持部および被挟持部の少なくとも一方に、逃げ部が形成されている、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。

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