JP2010276183A - ユニバーサルジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】ヨークの板厚を増加させることなく、ヨークのラジアル方向の剛性を向上させることができるユニバーサルジョイントを提供する。
【解決手段】一対のヨーク１Ａ，１Ｂを十字状のスパイダー２により連結し、各ヨーク１Ａ，１Ｂの一対のアーム１１、１１に設けられた軸受孔１２に、スパイダー２の一対の軸部２１を挿入し、各軸受孔１２と軸部２１の間に、軸受カップ３を介装したユニバーサルジョイント１０において、一対のヨーク１Ａ，１Ｂのうち少なくとも一方のヨーク１Ａには、一対のアーム１１、１１がラジアル方向へ拡がるのを抑制する補強部材４が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ユニバーサルジョイント、特に自動車のステアリングシステム、ドライブトレインのプロペラシャフト及びアクスルシャフトに適用可能なユニバーサルジョイントに関する。

例えば自動車のステアリングシステムにおいては、ステアリングシャフトを適宜箇所で折曲しながら、トルクを伝達する必要があることから、ステアリングシャフトをロアーシャフト、中間シャフト、アッパーシャフトなどに分割し、これら分割したシャフトをユニバーサルジョイントにより接続している。

このユニバーサルジョイントにおいては、図４に示すように、ヨーク１Ａ，１Ｂにそれぞれ設けられた一対のアーム１１、１１を十字状のスパイダー２により連結し、各アーム１１、１１の一対の軸受孔１２，１２に、それぞれ、スパイダー２の一対の軸部２１，２１を挿入し、各軸受孔１２と軸部２１の間に、軸受カップ３を介して多数のコロ転動体が介装してある。近年の車両の多くには、電動モータの駆動力を減速機構を介してステアリングシャフトに伝達することにより、運転者による操舵を補助する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が装備されている。この電動パワーステアリング装置では、トルクセンサによって検出された操舵トルク信号がコントロールユニット（ＥＣＵ）に入力され、該コントロールユニットが操舵トルク信号に基づいて電動モータに供給される駆動電流を制御することにより、電動モータの駆動を制御している。

しかしながら、従来のユニバーサルジョイントにおいては、ラジアル方向への剛性について改善の余地があった。そこで、特許文献１では、図５に示すように、アーム１１１に円状の孔１１２を穿設し、孔１１２の縁１１３を肉盛りすることによりヨーク１０１の剛性を増加させることが開示されている。

特開平１０−１４８２１７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のユニバーサルジョイントでは、この肉盛りにより軸受カップを加締める際に加工が困難になるという問題があった。また、従来のプレス加工により成型されたユニバーサルジョイントのヨークでは、プレス加工ができる板厚に制限があるためヨークの板厚にも制限があり、アームにおける剛性にも制限があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヨークの板厚を増加させることなく、ヨークのラジアル方向の剛性を向上させることができるユニバーサルジョイントを提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
（１）一対のヨークを十字状のスパイダーにより連結し、前記各ヨークの一対のアームに設けられた軸受孔に、前記スパイダーの一対の軸部を挿入し、前記各軸受孔と前記軸部の間に、軸受を介装したユニバーサルジョイントにおいて、
前記一対のヨークのうち少なくとも一方のヨークには、前記一対のアームがラジアル方向へ拡がるのを抑制する補強部材が設けられることを特徴とするユニバーサルジョイント。
（２）前記補強部材は環状を有し、前記一対のアームを外径側から覆うことを特徴とする（１）に記載のユニバーサルジョイント。
（３）前記補強部材は棒状を有し、前記一対のアームの先端を連結することを特徴とする（１）に記載のユニバーサルジョイント。

上記（１）に記載のユニバーサルジョイントによれば、補強部材により一対のアームがラジアル方向へ拡がるのを抑制するため、アームのラジアル方向への変形を低減できる。また、既存のヨークを用いることができ、製造コストを削減することができる。

また、上記（２）又は（３）に記載のユニバーサルジョイントによれば、補強部材を簡易な構造で構成することができる。

本発明の第１実施形態に係るユニバーサルジョイントの外観斜視図である。 第１実施形態の変形例に係るユニバーサルジョイントの部分側面図である。 本発明の第２実施形態に係るユニバーサルジョイントの部分斜視図である。 従来のユニバーサルジョイントの外観を示す斜視図である。 特許文献１に記載のユニバーサルジョイントのヨークを示す外観斜視図である。

以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るユニバーサルジョイントの外観斜視図である。

ユニバーサルジョイント１０では、一対のヨーク１Ａ，１Ｂが十字状のスパイダー２により連結して構成されている。一対のヨーク１Ａ，１Ｂは、それぞれに軸方向に延設され対向する一対のアーム１１，１１が設けられ、アーム１１の一対の軸受孔１２，１２に、それぞれ、スパイダー２の一対の軸部２１，２１が挿入してある。

各軸受孔１２と軸部２１の間には、軸受として有底筒状の軸受カップ３を介して、多数のコロ転動体が介装してある。この軸受カップ３の端部と軸部２１との間には不図示のシール部材が設けてある。

一対のヨーク１Ａ，１Ｂのうちの一方のヨーク１Ａには、アーム１１，１１のアーム基部１３側の外周面に雄ねじ部が形成され、内周面に雌ねじ部を有する環状の補強部材４が螺設されている。

補強部材４は、一対のアーム１１，１１の外周を覆うようにアーム１１，１１に固定され、一対のアーム１１、１１が互いの間隔を広げるようにラジアル方向へ拡がるのを抑制している。なお、補強部材４は、スパイダー２の中心から補強部材４の中心をアーム基部１３側にずらして配置されている。これにより、他方のヨーク１Ｂと干渉することにより、ユニバーサルジョイント１０本来の自由に屈折できる機能を損なうことがない。

補強部材４は、機械構造用炭素鋼材や構造用合金鋼材などの金属材料のほか、ケプラー、ポリエステル、アラミド繊維など耐震補強材としても頻繁に使用されるようなものでもよく、セラミックでもよい。また、複数の異なる材料を用いてもよい。

本実施形態のユニバーサルジョイント１０によれば、補強部材により一対のアーム１１，１１がラジアル方向へ拡がるのを抑制するため、アーム１１，１１のラジアル方向への変形を低減できる。従って、アーム１１，１１、ひいてはヨーク１Ａの板厚を増加させることなく、ヨーク１Ａのラジアル方向の剛性を向上させることができる。また、既存のヨークを用いることができ、製造コストを削減することができる。

なお、本実施形態では、補強部材４をアーム１１，１１の外周面に螺合させることで固定したが、これに限定されず補強部材４を圧入など他の方法により固定してもよい。

図２は、本実施形態の変形例に係るユニバーサルジョイントの部分側面図である。
本変形例に係るユニバーサルジョイント１０Ａは、第１実施形態のユニバーサルジョイント１０とは、補強部材４Ａの形状が異なるのみで、他の構成は同一であるので同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

補強部材４Ａは、内周面に雌ねじ部が形成された環状部材であり、一対のアーム１１，１１からそれぞれ９０°回転した位置にアーム基部１３側に湾曲する湾曲部４６が形成されている。この一対のアーム１１，１１からそれぞれ９０°回転した位置は、補強部材４Ａが設けられたヨーク１Ａに対し、他方のヨーク１Ｂが回動する位置である。このように、第１実施形態に記載の作用・効果に加えて、補強部材４Ａに湾曲部４６を設けることで、ユニバーサルジョイント１０Ａのジョイント角を大きくとることができる。

なお、湾曲部４６の代わりに、補強部材４Ａの幅を小さくするように部分的に切り欠き部を設けることで、ユニバーサルジョイント１０Ａのジョイント角を大きくとることもできる。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態に係るユニバーサルジョイントの部分斜視図である。図中、一対のヨーク１Ａ，１Ｂのうち他方のヨーク部１Ｂは簡略化のため省略する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
本実施形態のユニバーサルジョイント１０Ｂにおいては、棒状の補強部材４Ｂがヨーク１Ａの一対のアーム１１，１１の先端を連結している。

補強部材４Ｂは、第１実施形態と同様に金属材料のほか、耐震補強材などにより構成され、一対のアーム１１，１１の先端に溶接などにより固定される。また、アーム１１，１１の先端に開口を設け、補強部材４Ｂを嵌合させたり、ねじで固定してもよい。

本実施形態のユニバーサルジョイント１０Ｂによれば、補強部材により一対のアーム１１、１１がラジアル方向へ拡がるのを抑制するため、アームのラジアル方向への変形を低減できる。従って、ヨーク１Ａ，１Ｂの板厚を増加させることなく、ヨーク１Ａ，１Ｂのラジアル方向の剛性を向上させることができる。また、既存のヨークを用いることができ、製造コストを削減することができる。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の実施形態では、環状の補強部材４、４Ａと棒状の補強部材４Ｂを例示したが、これに限定されず、針金などの線状の補強部材又は繊維シートなどの補強部材を一対のアーム１１，１１の外周を覆うように巻きつけたり、又は、一対のアーム１１，１１の中心で交差するように、所謂たすきがけで巻きつけることにより、アーム１１，１１がラジアル方向へ拡がるのを抑制してヨーク１Ａ，１Ｂのラジアル方向の剛性を向上させることができる。

また、上述の実施形態においては、一対のヨーク１Ａ，１Ｂのうち一方のヨーク１Ａにのみ補強部材４，４Ａ，４Ｂを設けたが、これに限らず、一対のヨーク１Ａ，１Ｂの両方に補強部材４，４Ａ，４Ｂを設けてもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ ユニバーサルジョイント
１Ａ、１Ｂ ヨーク
１１ アーム
１２ 軸受孔
２ スパイダー
２１ 軸部
３ 軸受カップ（軸受）
４，４Ａ，４Ｂ 補強部材

Claims (3)

1. 一対のヨークを十字状のスパイダーにより連結し、前記各ヨークの一対のアームに設けられた軸受孔に、前記スパイダーの一対の軸部を挿入し、前記各軸受孔と前記軸部の間に、軸受を介装したユニバーサルジョイントにおいて、
   前記一対のヨークのうち少なくとも一方のヨークには、前記一対のアームがラジアル方向へ拡がるのを抑制する補強部材が設けられることを特徴とするユニバーサルジョイント。
2. 前記補強部材は環状を有し、前記一対のアームを外径側から覆うことを特徴とする請求項１に記載のユニバーサルジョイント。
3. 前記補強部材は棒状を有し、前記一対のアームの先端を連結することを特徴とする請求項１に記載のユニバーサルジョイント。

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