JP2008298267A - ステアリング用ジョイントのシャフトクランプ - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリング用ジョイントのシャフトクランプのボルトに曲げ応力が加わらないようにする。
【解決手段】ステアリング用ジョイントのシャフトクランプ10は、ステアリング用ジョイントに一体的に作りつけたスリット付きソケット12と、ソケット12から半径方向に張り出しスリット18を介して向かい合った一対のアーム16a,16bとからなり、ソケット12内にシャフト30を挿入して一対のアーム16a,16bをボルト28で締め付けることによりステアリング用ジョイントとシャフト30を締結するようにしたもので、一対のアーム16a,16bのうちの一方(16a)に、通し孔24aに垂直な平面に対して所定の角度αだけ傾斜した座面26が設けてある。
【選択図】図１

Description

この発明は自動車のステアリング用ジョイントに関し、より詳しくは、そのシャフトとの締結部すなわちシャフトクランプの構造に関する。

特許文献１に記載されたものを例にとって従来のステアリング用ジョイントを説明すると、図６（Ａ）に示すように、ステアリング用ジョイントは、内側継手部材４０と、外側継手部材４２と、トルク伝達要素としてのボール４４と、ボール保持器４６と、防塵ブーツ４８とを主要な構成要素としている。そして、内側継手部材４０と外側継手部材４２は、それぞれ、シャフト（入力軸または出力軸）の端部を受け入れて結合するためのシャフトクランプ５０を備えている。

各シャフトクランプ５０は、図６（Ｂ）に示すように、シャフト（図示せず）のセレーション（またはスプライン。以下、同じ。）軸を受け入れるセレーション孔をもったソケット６０と、ソケット６０から半径方向に張り出した一対のアーム５４とを含んでいる。一対のアーム５４はスリット５２を挟んで対向しており、このスリット５２はセレーション孔にまで達している。したがって、ソケット６０は弾性変形が可能であり、スリット５２を狭める方向に一対のアーム５４をボルト（図示せず）で締結することにより、ステアリング用ジョイントとシャフトとが結合される。一対のアーム５４の一方にはめねじ孔５６が、他方には通し孔５８が、同軸で形成してある。ボルトを通し孔５８側から挿入し、ねじ孔５６にねじ込んで締め付けることにより、スリット５２の間隔が狭まり、ステアリング用ジョイントとシャフトとが結合される。
特開２０００−２５７６４５号公報

従来のステアリング用ジョイントのシャフトクランプは、一対のアームをボルトで締結することによりソケットを弾性変形させてシャフトとの嵌合部のすきまをなくし、がたのない嵌合を得るようにしている。しかしながら、締め付け時の変形により、ボルトの座面と接触するアームの受け面とボルトの軸線が垂直でなくなり、その結果、ボルトに曲げ応力が働くことになる。ボルトを締めすぎた場合、ボルトには締め付けによる引張応力に加え、大きな曲げ応力が加わることになり、ボルトが曲げ方向に塑性変形したり、遅れ破壊の原因となることがある。

この発明の目的は、ステアリング用ジョイントのシャフトクランプを改良してボルトに曲げ応力が加わらないようにすることにある。

この発明は、ステアリング用ジョイントに一体的に作りつけたスリット付きソケットと、前記ソケットから半径方向に張り出し前記スリットを介して向かい合った一対のアームとからなり、前記ソケット内にシャフトを挿入して前記一対のアームをボルトで締結することによりステアリング用ジョイントとシャフトを結合するようにしたステアリング用ジョイントのシャフトクランプであって、前記一対のアームのうちの一方に、通し孔の軸線に垂直な平面に対して所定の角度傾斜した座面が設けてあることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１のステアリング用ジョイントのシャフトクランプにおいて、前記一対のアームのうち一方のアームにボルト通し孔を形成し、他方のアームにめねじ孔を形成したことを特徴とするものである。この場合、ボルトを通し孔から挿入してめねじ孔にねじ込んで締め付ける。

請求項３の発明は、請求項１のステアリング用ジョイントのシャフトクランプにおいて、前記一対のアームのうち一方のアームにボルト通し孔を形成し、他方のアームに通し孔を形成したことを特徴とするものである。この場合、一方のアームの通し孔から挿入して他方のアームの通し孔から突出したボルトの先端に別体のナットを締め付ける。

請求項４の発明は、請求項３のステアリング用ジョイントのシャフトクランプにおいて、前記他方のアームの通し孔の外側端部にめねじ部材を圧入したことを特徴とするものである。この場合、あらかじめめねじ部材を圧入して固着してあるため、一方のアームの通し孔からボルトを挿入すると先端がめねじ部材のめねじに進入する。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項のステアリング用ジョイントのシャフトクランプにおいて、前記一方のアームの外側面が通し孔の軸線に垂直な平面に対して所定の角度傾斜していることを特徴とするものである。

請求項６の発明は、請求項５のステアリング用ジョイントのシャフトクランプにおいて、前記座面が、前記一方のアームの外側面に切削加工により形成してあることを特徴とするものである。

請求項７の発明は、請求項５のステアリング用ジョイントのシャフトクランプにおいて、前記一方のアームの外側面がそのまま前記座面となることを特徴とするものである。

請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項のステアリング用ジョイントのシャフトクランプにおいて、ボルトの締め付け前後を通じて、前記ボルト通し孔とボルトとの間に所定のすきまが存在することを特徴とするものである。

この発明によれば、ボルト座面を、ボルト通し孔の軸線に垂直な平面に対して所定角度傾斜させておくことにより、所定の締め付け力でボルトを締め付けてシャフトクランプのアームが変形したときに、ボルトの軸線とボルト座面とが垂直となり、ボルト締め付け後のボルトは曲がりや遅れ破壊を伴うような大きな曲げ応力を受けることがなくなる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
なお、この発明はステアリング用ジョイントのシャフトクランプを対象とするもので、ジョイント自体のタイプは問わない。図６を参照して既に述べたように、ステアリング用ジョイントに一体的に作りつけたスリット付きソケットと、そのソケットから半径方向に張り出しスリットを介して向かい合った一対のアームとからなり、ソケット内にシャフトを挿入して一対のアームをボルトで締結することによりステアリング用ジョイントとシャフトを結合するようにしたシャフトクランプを有するステアリング用ジョイントであれば、ジョイント自体のタイプを問わず適用することができる。ステアリング用ジョイントとしては、図６に示したタイプのほか、図７（Ａ）に示すようなカルダンジョイントを利用したものや、図７（Ｂ）に示すようなボールタイプの等速自在継手を利用したものもある。

図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、ステアリング用ジョイントのシャフトクランプ１０は、ステアリング用ジョイントに一体的に作りつけた、シャフト（図示せず）のセレーション軸を受け入れるセレーション孔１４をもったソケット部分１２と、ソケット部分１２から半径方向に張り出した一対のアーム部分１６ａ，１６ｂとからなる。一対のアーム部分１６ａ，１６ｂはスリット１８を介して向き合っており、各アーム部分１６ａ，１６ｂの内側の面２０ａ，２０ｂと外側の面２２ａ，２２ｂは互いにほぼ平行である。一方のアーム部分１６ａには通し孔２４ａが、もう一方のアーム部分１６ｂにはめねじ孔２４ｂが形成してあり、通し孔２４ａとめねじ孔２４ｂは同軸状に延びている。通し孔２４ａとめねじ孔２４ｂの軸線を図１（Ｂ）に符合Ｘで示してある。

図１（Ｃ）（Ｄ）に示すように、セレーション孔１４にシャフト３０のセレーション軸を挿入し、通し孔２４ａからボルト２８を挿入してそのねじ部をめねじ孔２４ｂにねじ込み、ボルト２８を締め付けることにより、ステアリング用ジョイントとシャフト３０を所望の締め付け力で結合することができる。

通し孔２４ａの外側端部には切削加工により座面２６が形成してあり、座面２６が存在する結果、座面２６の部分ではアーム１６ａが先端にゆくほど厚くなっている。図１（Ｂ）に示すように、座面２６は軸線Ｘに垂直な平面に対して角度αをなしている。図１（Ｄ）に示すようにボルト２８を締め付けた状態で座面２６と軸線Ｘがなす角度をβとすると、座面２６と軸線Ｘとがなす角度はα＋βで表される。角度αは、ボルト締め付けトルクが上限のときのアーム１６ａ，１６ｂの変形量に相当する角度に設定することにより、ボルト２８に加わる張力が大きい締め付けトルク領域でのボルト３０の曲がりや遅れ破壊を伴うような曲げ応力を受けることがなくなる。この場合、締め付けによりアーム１６ａが変形しても、通し孔２４ａとボルト２８との間にすきま（図１（Ｄ）参照）が確保できるように、通し孔２４ａの内径寸法を設定する。

図１（Ｂ）に示す自然状態すなわちボルト２８を締め付ける前の状態で、軸線Ｘに対して座面２６がなす角度はα＋βで表すことができる。ボルト２８を締め付けると図１（Ｄ）に示すようにスリット１８の間隔が縮小する。具体例を挙げるならば、ボルト２８を締め付けたとき、締め付けトルク最大で、βが約９０度になることが望ましい。その理由は、ボルト２８を締め付けた状態における、通し穴２４ａ中心軸と、座面２６が垂直になることにより、ボルト２８側座面２８ａと、座面２６が全周面で接触できことから、ボルト座面付け根２８ｂにかかる過大な曲げ応力を防止できるためである。

図２に示すように、通し孔２４ａを設けたアーム１６ａのスリット１８側の面２０ａと座面２６側の面２２ａとのなす角度を狙いの角度αに形成し、座面２６側の面２２ａに平行に切削加工にて座面２６を形成してもよい。この場合、座面２６と面２２ａが平行になる。

図２に関連して述べたようにアーム１６ａの面２２ａを所定の角度に設定した場合、図３に示すように、面２２ａをそのままボルトの座面として利用し、面２２ａの切削加工を省略してもよい。

一方のアーム１６ａの通し孔２４ａから挿入したボルト２８のおねじを受け入れるため、他方のアーム１６ｂにめねじ孔２４ｂ（図１、図２、図３）を形成することに代えて、図４に示すように、他方のアーム１６ｂに通し孔３２を設け、その外側端部にめねじ部材３４を圧入その他の適当な固定手段により恒久的に取り付けてもよい。あるいは、図５に示すように、他方のアーム１６ｂの通し孔３２から突出したボルト２８のおねじに別体のナット３６を締め付けるようにしてもよい。図５は、アーム１６ｂの外側の面２２ｂに座面３８を形成し、座金を介してナット３６を締め付けるようにした例である。

第一の実施例を示し、（Ａ）はボルトを取り除いた状態の正面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（Ｃ）はボルトを締め付けた状態の正面図、（Ｄ）は図１（Ｃ）のＤ−Ｄ矢視図である。 第二の実施例を示し、（Ａ）はボルトを取り除いた状態を示し、（Ｂ）はボルトを締め付けた状態を示す。 第三の実施例を示す断面図であって（Ａ）はボルトを取り除いた状態を示し、（Ｂ）はボルトを締め付けた状態を示す。 第四の実施例を示す断面図であって（Ａ）はボルトを取り除いた状態を示し、（Ｂ）はボルトを締め付けた状態を示す。 第五の実施例を示す断面図であって（Ａ）はボルトを取り除いた状態を示し、（Ｂ）はボルトを締め付けた状態を示す。 従来の技術を示し、（Ａ）はステアリング用ジョイントの縦断面図、（Ｂ）は図６（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 （Ａ）はカルダンジョイントを利用したステアリング用ジョイントの縦断面図、（Ｂ）はボールタイプの等速自在継手を利用したステアリング用ジョイントの縦断面図である。

符号の説明

１０ シャフトクランプ
１２ ソケット部
１４ セレーション孔
１６ａ，１６ｂ アーム
１８ スリット
２０ａ，２０ｂ 内側面
２２ａ，２２ｂ 外側面
２４ａ 通し孔
２４ｂ めねじ孔
２６ 座面
２８ めねじ部材
３０ シャフト
３２ 通し孔
３４ ナット（圧入）
３６ ナット（別体）
３８ 座面

Claims (8)

1. ステアリング用ジョイントに一体的に作りつけたスリット付きソケットと、前記ソケットから半径方向に張り出し前記スリットを介して向かい合った一対のアームとからなり、前記ソケット内にシャフトを挿入して前記一対のアームをボルトで締め付けることによりステアリング用ジョイントとシャフトを締結するようにしたステアリング用ジョイントのシャフトクランプであって、前記一対のアームのうちの一方に、通し孔の軸線に垂直な平面に対して所定の角度傾斜した座面が設けてある、ステアリング用ジョイントのシャフトクランプ。
2. 前記一対のアームのうち一方のアームにボルト通し孔を形成し、他方のアームにめねじ孔を形成した請求項１のステアリング用ジョイントのシャフトクランプ。
3. 前記一対のアームのうち一方のアームにボルト通し孔を形成し、他方のアームに通し孔を形成した請求項１のステアリング用ジョイントのシャフトクランプ。
4. 前記他方のアームの通し孔の外側端部にめねじ部材を圧入した請求項３のステアリング用ジョイントのシャフトクランプ。
5. 前記一方のアームの外側面が通し孔の軸線に垂直な平面に対して所定の角度傾斜している請求項１から４のいずれか１項のステアリング用ジョイントのシャフトクランプ。
6. 前記座面が、前記一方のアームの外側面に切削加工により形成してある請求項５のステアリング用ジョイントのシャフトクランプ。
7. 前記一方のアームの外側面がそのまま前記座面となる請求項５のステアリング用ジョイントのシャフトクランプ。
8. ボルトの締め付け前後を通じて、前記ボルト通し孔とボルトとの間に所定のすきまが存在する請求項１から７のいずれか１項のステアリング用ジョイントのシャフトクランプ。

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