JP2009008174A - Joining structure of steering shaft and yoke - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のステアリングシャフトとヨークの結合構造に関する。 The present invention relates to a coupling structure of a steering shaft and a yoke of an automobile.
自動車のステアリング装置に使用される自在継手として、図4に示す十字ジョイントや、図5に示す固定式等速自在継手がある。後者はボールフィックスドジョイントとも称される(以下「BJ」と略す)。これらジョイントは、通例、ヨーク1と称されるステアリングシャフトとの結合部分を有する。
As a universal joint used in an automobile steering device, there are a cross joint shown in FIG. 4 and a fixed constant velocity universal joint shown in FIG. The latter is also called a ball-fixed joint (hereinafter abbreviated as “BJ”). These joints typically have a coupling portion with a steering shaft called the
ヨーク1は、図6(A)の縦断面図に示すように、ステアリングシャフト(図示省略)を挿入可能な割り入りのボス部2を有する。ボス部2の割り形成箇所の周方向両側に、一対の突出部4が隙間3を介在して径方向外方に突出する。一対の突出部4には、ヨークボルト5を挿通するためのボルト孔6がそれぞれ形成される。一方の突出部4のボルト孔6に、ヨークボルト5が螺合する雌ねじ孔8が形成される。他方の突出部4のボルト孔6の開口端に、ヨークボルト5の頭部が着座する座部7が形成される。両方のボルト孔6と雌ねじ孔8の各軸線は同一線上にあり、かつ座部7を含む平面に対して直交する。
As shown in the longitudinal sectional view of FIG. 6A, the
図6(B)に示すように、ボルト孔6に挿通させたヨークボルト5を雌ねじ孔8に螺合して締め上げると、一対の突出部4間の隙間3が狭まる。これにより、ボス部2を縮径させる方向にヨーク1が弾性変形し、ボス部2に挿入したステアリングシャフトが締付けられて固定される(特許文献1参照)。
図6(B)に示すように、ボルト孔6に挿通したヨークボルト5を締め上げた状態では、ヨーク1の変形により、座部7を含む平面を通る垂線に対して、ヨークボルト5の軸線ないし雌ねじ孔8の軸線が傾斜し、ヨークボルト5に曲げ応力が作用する。詳しくは、ヨークボルト5の頭部が着座する座部7の外周縁周辺C1において、ヨークボルト5の頭部が片当たりすることにより、ヨークボルト5に対し曲げ応力が作用する。また、ヨークボルト5が座部7におけるボルト孔6の開口縁周辺C2に接触した場合にも、ヨークボルト5に対し曲げ応力が作用する。ヨークボルト5の軸線ないし雌ねじ孔8の軸線の前記傾斜角が大きくなると、過大な曲げ応力がヨークボルト5に作用するおそれがある。
As shown in FIG. 6B, in a state where the
本発明は、上記事情に鑑み、ヨークボルトに対する曲げ応力を低減したステアリングシャフトとヨークの結合構造を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a coupling structure of a steering shaft and a yoke in which bending stress on the yoke bolt is reduced.
前記課題を解決するため、請求項1の発明は、ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトの一端部を挿入可能なボス部を備えたヨークの結合構造であって、前記ヨークは前記ボス部の径方向外方に突出すると共に前記ボス部の軸線と直角方向にヨークボルトを挿通するためのボルト孔が貫設された一対の突出部を備え、前記一対の突出部のうちの一方の突出部のボルト孔に前記ヨークボルトが螺合する雌ねじ孔を設けると共に、他方の突出部のボルト孔の開口の周囲に前記ヨークボルトの頭部が着座する座部を形成し、前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げた状態において、前記座部を含む平面に対して前記雌ねじ孔の軸線を直交させると共に、前記他方の突出部のボルト孔の内周面に対して前記ヨークボルトを非接触とする空隙部を形成したことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
ここで「直角」とは、厳密に90°の角度だけでなく、誤差等に起因して僅かに90°と相違するが実質的に90°とみなせる角度も含む。また、「直交」とは、厳密に90°の交差角だけでなく、誤差等に起因して僅かに90°と相違するが実質的に90°とみなせる角度も含む。 Here, the term “right angle” includes not only strictly an angle of 90 ° but also an angle that is slightly different from 90 ° due to an error or the like but can be regarded as substantially 90 °. The term “orthogonal” includes not only strictly 90 ° crossing angle but also an angle that is slightly different from 90 ° due to errors or the like but can be regarded as substantially 90 °.
以上の構成によれば、ヨークボルトでヨークの一対の突出部を締め上げた状態において、ヨークボルトが座部に片当たりせず、かつ、他方の突出部のボルト孔の内周面に非接触となるため、ヨークボルトの曲げ応力が低減される。これにより、ヨーク及びヨークボルトの強度が向上すると共に、ヨークボルトによるヨークの締め付け動作ひいてはステアリングシャフトの締め付け動作が安定し、弛み等の不具合が生じ難くなる。 According to the above configuration, in a state where the pair of projecting portions of the yoke is tightened with the yoke bolt, the yoke bolt does not come into contact with the seat portion and is not in contact with the inner peripheral surface of the bolt hole of the other projecting portion. Therefore, the bending stress of the yoke bolt is reduced. As a result, the strength of the yoke and the yoke bolt is improved, and the tightening operation of the yoke by the yoke bolt, and thus the tightening operation of the steering shaft is stabilized, and problems such as loosening are less likely to occur.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げていない状態において、前記座部を含む平面を通る垂線に対して、前記雌ねじ孔の軸線を、前記ボス部側に所定角度傾斜させたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, in the state where the pair of projecting portions of the yoke is not tightened by the yoke bolt, the female screw hole is formed with respect to a perpendicular passing through the plane including the seat portion. The axis is inclined at a predetermined angle toward the boss portion.
ヨークボルトによる締め上げによって一対の突出部の相互間隙間が狭くなり、かつ、両突出部の相対角度が変化する。締め上げ完了までの両突出部の相対角度の変化分だけ、雌ねじ孔の軸線を座部を含む平面を通る垂線に対して予めボス部側に傾斜させておくことにより、締め付け完了時に雌ねじ孔の軸線が座部を含む平面に対して直交することになる。これによりヨークボルトの曲げ応力を低減する。 By tightening with the yoke bolt, the gap between the pair of protrusions becomes narrow, and the relative angle between the protrusions changes. The axial line of the female screw hole is inclined in advance toward the boss part with respect to the perpendicular passing through the plane including the seat part by the change in the relative angle of both protrusions until the completion of tightening. The axis is orthogonal to the plane including the seat. This reduces the bending stress of the yoke bolt.
請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記一方の突出部のボルト孔の一部に前記雌ねじ孔を形成し、雌ねじ孔を形成しない残余のボルト孔を当該雌ねじ孔と軸線を共有し前記雌ねじ孔よりも大きな径に形成し、かつ、前記他方の突出部のボルト孔を前記残余のボルト孔と同径に形成し、前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げていない状態において、前記雌ねじ孔、残余のボルト孔および前記他方の突出部のボルト孔の各軸線を、同一線上に位置させたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the female screw hole is formed in a part of the bolt hole of the one projecting portion, and the remaining bolt hole not forming the female screw hole is shared with the female screw hole. And the bolt hole of the other protrusion is formed to have the same diameter as the remaining bolt hole, and the pair of protrusions of the yoke are tightened by the yoke bolt. In the absence, the axes of the female screw hole, the remaining bolt hole, and the bolt hole of the other protrusion are positioned on the same line.
これにより、一対の突出部のボルト孔の加工形成が容易となる。 This facilitates the formation of the bolt holes in the pair of protrusions.
請求項4の発明は、請求項2の発明において、前記残余のボルト孔と前記他方の突出部のボルト孔を同径に形成し、前記ヨークボルトで前記ヨークの一対の突出部を締め上げていない状態において、前記残余のボルト孔と前記他方の突出部のボルト孔の各軸線を同一線上に位置させると共に、これら軸線に対して前記座部を含む平面を直交させたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the remaining bolt hole and the bolt hole of the other protrusion are formed to have the same diameter, and the pair of protrusions of the yoke are tightened by the yoke bolt. In the absence, the axes of the remaining bolt holes and the bolt holes of the other protrusion are positioned on the same line, and the plane including the seat portion is orthogonal to these axes.
これにより、一対の突出部のボルト孔を座部を含めて一工程で加工形成することが可能となる。 Thereby, it becomes possible to process and form the bolt hole of a pair of protrusion part including a seat part in one process.
請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか1項の発明において、前記一方の突出部のボルト孔にナットを固定し、このナットに前記雌ねじ孔を形成したことを特徴とする。
The invention of
これにより、雌ねじ孔を別途形成する必要がなくなる。 This eliminates the need to separately form a female screw hole.
請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載のステアリングシャフトとヨークの結合構造を備えたことを特徴とする自動車のステアリング装置用自在継手である。 A sixth aspect of the present invention is a universal joint for a steering apparatus of an automobile, comprising the steering shaft and yoke coupling structure according to any one of the first to fifth aspects.
ステアリング装置用自在継手の耐久性と信頼性が向上する。 The durability and reliability of the universal joint for steering devices is improved.
本発明によれば、ヨークボルトに対する曲げ応力が低減され、ステアリングシャフトとヨークの結合構造における強度と信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, the bending stress on the yoke bolt is reduced, and the strength and reliability of the combined structure of the steering shaft and the yoke can be improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図1〜図3に基づいて説明する。図1が第1実施形態、図2が第2実施形態、図3が第3実施形態を示す。以下の説明において、図4〜図6で説明した部材と同一部材には同一符合を使用する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. 1 shows the first embodiment, FIG. 2 shows the second embodiment, and FIG. 3 shows the third embodiment. In the following description, the same reference numerals are used for the same members as those described in FIGS.
図1は、本発明に係る自動車のステアリング装置用の十字ジョイント又はBJのヨーク1についての第1実施形態を示すもので、同図(A)は、ヨークボルト5で締め上げていない状態におけるヨーク1の座部7側の側面図、同図(B)は、そのB−B断面図、同図(C)は、ヨークボルト5で締め上げた状態におけるヨーク1の座部7側の側面図、同図(D)は、そのC−C断面図である。
FIG. 1 shows a first embodiment of a cross joint or
これら各図に示すように、ヨーク1は、ボス部2と一対の突出部4a、4bを有する。ボス部2は割りを有する円筒形をなし、その内側に雌スプライン付きの挿入孔2aが形成される。この挿入孔2aにステアリングシャフト9の一端部が挿入される。ステアリングシャフト9の一端部外周には雄スプライン9aが形成される。
As shown in these drawings, the
一対の突出部4a、4bは、ボス部2の径方向外方に突出し、かつ、ヨークボルト5を挿通するためのボルト孔6a、6bがボス部2の軸線と直角方向に貫設される。一対の突出部4a、4bは一定厚さの板状をなす。ヨークボルト5の締め上げ前は両突出部4a、4bの対向面はスリット3を明けて平行をなす。
The pair of projecting
一方の突出部4aのボルト孔6aに雌ねじ孔8が部分的に形成される。詳しくは、スリット3とは反対側のボルト孔6aの端部から軸長三分の二程度の長さで雌ねじ孔8が形成される。ヨークボルト5の雄ねじ部5aが雌ねじ孔8に螺合する。雌ねじ孔8の形成位置は、上記と反対側すなわちスリット3がある側、あるいはボルト孔6aの中間部に形成してもよい。ボルト孔6aの雌ねじ孔8が形成されていない残余のボルト孔は、雌ねじ孔8よりも大径で雌ねじ孔8と同軸に形成される。
A
他方の突出部4bに、ヨークボルト5の頭部5bが着座する面一円環状の座部7が形成される。座部7は、スリット3とは反対側のボルト孔6bの端部開口部の周囲に形成される。ボルト孔6bの軸線は、座部7を通る垂線に対して、ボス部2側に所定角度αだけ傾斜される。ボルト孔6bはボルト孔6aと同径に形成され、かつ、ヨークボルト5を締め上げていない状態でボルト孔6aと共通の軸線を有する。
The other projecting
第1実施形態のヨーク1は以上のように構成され、図1(D)に示すように、ヨークボルト5によりヨーク1を締め上げた状態では、スリット3が狭まるようにヨーク1が変形する。これにより、ステアリングシャフト9の一端が締め付けられて固定される。このとき、雌ねじ孔8の軸線は、座部7を含む平面を通る垂線に対して、前記所定角度αの傾斜とは逆方向に等角だけ傾斜し、座部7を含む平面を通る垂線に対して平行ないし一致する。換言すると、雌ねじ孔8の軸線は座部を含む平面に対して直角となる(図示の角度β)。また、ヨークボルト5による締め上げ完了状態で、ボルト孔6bの内側にヨークボルト5とボルト孔内周面とを非接触とする空隙部Gが形成される。したがって、図1(D)の状態ではヨークボルト5に曲げ応力がほとんど作用しない。
The
次に、本発明の第2実施形態を図2(A)(B)に基づき説明する。図2(A)はヨークボルト5で締め上げていない状態におけるヨーク1の縦断面図、図2(B)はヨークボルト5で締め上げた状態におけるヨーク1の縦断面図である。この第2実施形態では、雌ねじ孔8をナット10で構成する。すなわち、第1実施形態では雌ねじ孔8をボルト孔6aに直接形成したが、第2実施形態ではスリット3と反対側のボルト孔6aの開口に圧入又は溶接等によりナット10を固定し、ナット10の雌ねじ孔8で代用する。ナット10ないし雌ねじ孔8の軸線は、図1(B)と同様に、座部7を通る垂線に対して、ボス部2側に所定角度αだけ傾斜される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A is a longitudinal sectional view of the
ボルト孔6aとボルト孔6bは雌ねじ部がなく、雌ねじ孔8よりも大径で互いに同径である。図2(A)のようにヨークボルトの締め上げ前の状態においてボルト孔6aとボルト孔6bの軸線は同一線上にある。また、ボルト孔6aとボルト孔6bの軸線は座部7を含む平面に対して直交する。ヨークボルト5により突出部4a、4bを締め上げた状態においては、図2(B)のように、雌ねじ孔8の軸線が座部7を含む平面を通る垂線に対して平行ないし一致する。換言すると、雌ねじ孔8の軸線は座部を含む平面に対して直角となる(図示の角度β)。また、ヨークボルト5による締め上げ完了状態で、ボルト孔6bの内側にヨークボルト5とボルト孔内周面とを非接触とする空隙部Gが形成される。したがって、図2(B)の状態ではヨークボルト5に曲げ応力がほとんど作用しない。
The
次に、本発明の第3実施形態を図3(A)(B)に基づき説明する。図3(A)はヨークボルト5で締め上げていない状態におけるヨーク1の縦断面図、図3(B)はヨークボルト5で締め上げた状態におけるヨーク1の縦断面図である。この第3実施形態でも、雌ねじ孔8をナット10で構成する。ナット10ないし雌ねじ孔8の軸線は、図1(B)と同様に、座部7を通る垂線に対してボス部2側に所定角度αだけ傾斜される。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3A is a longitudinal sectional view of the
ボルト孔6aとボルト孔6bは雌ねじ部がなく、雌ねじ孔8よりも大径で互いに同径である。図3(A)のようにヨークボルトの締め上げ前の状態においてボルト孔6aとボルト孔6bの軸線は同一線上にある。また、ボルト孔6aとボルト孔6bの軸線は、ナット10ないし雌ねじ孔8の軸線と共通である。つまり、ボルト孔6aとボルト孔6bの軸線は、座部7を通る垂線に対してボス部2側に所定角度αだけ傾斜される。ヨークボルト5により突出部4a、4bを締め上げた状態においては、図3(B)のように、雌ねじ孔8の軸線が座部7を含む平面を通る垂線に対して平行ないし一致する。換言すると、雌ねじ孔8の軸線は座部を含む平面に対して直角となる(図示の角度β)。また、ヨークボルト5による締め上げ完了状態で、ボルト孔6bの内側にヨークボルト5とボルト孔内周面とを非接触とする空隙部Gが形成される。したがって、図3(B)の状態ではヨークボルト5に曲げ応力がほとんど作用しない。
The
上記実施形態は、本発明を自動車のステアリング装置用の十字ジョイント又はBJのヨークに適用したものであるが、本発明は、これ以外の自在継手のヨークにも、適用可能である。例えば、スリッパジョイント、ウオブルジョイント等の不等速自在継手のヨークに適用可能である。また、BJ以外の固定式等速自在継手であるアンダーカットフリージョイント、テーパードトラックアンダーカットフリージョイント等は勿論、ダブルオフセット型、クロスグルーブ型、トリポード型等の摺動式等速自在継手にも適用可能である。即ち、本発明は、ヨークを備えた自動車のステアリング装置用の自在継手全てに適用可能なものである。 In the above embodiment, the present invention is applied to a cross joint or BJ yoke for a steering apparatus of an automobile. However, the present invention can also be applied to a universal joint yoke. For example, the invention can be applied to yokes of inconstant universal joints such as slipper joints and wobble joints. Also applicable to fixed constant velocity universal joints other than BJ, such as undercut free joints and tapered track undercut free joints, as well as sliding type constant velocity universal joints such as double offset type, cross groove type, tripod type, etc. Is possible. That is, the present invention can be applied to all universal joints for a steering apparatus of an automobile provided with a yoke.
1 ヨーク
2 ボス部
4a 雌ねじ孔側突出部
4b 座部側突出部
5 ヨークボルト
5b ヨークボルトの頭部
6a 雌ねじ孔側ボルト孔
6b 座部側ボルト孔
7 座部
8 雌ねじ孔
9 ステアリングシャフト
9a ステアリングシャフトの雄スプライン
10 ナット
G 空隙部
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