JP2014101969A - Yoke joint structure of universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラックアンドピニオン式ステアリング装置に用いられる自在継手のヨーク結合構造に関する。 The present invention relates to a universal joint yoke coupling structure used in a rack and pinion type steering device.
一般に、車両用操舵装置では、ステアリングホイールからの回転力を、ステアリングシャフト、インターミディエイトシャフト(中間軸)等を介して、例えばラックアンドピニオン機構等の転舵機構へと伝達し、これにより転舵輪を操向するようにしている。 In general, in a vehicle steering apparatus, a rotational force from a steering wheel is transmitted to a steering mechanism such as a rack and pinion mechanism via a steering shaft, an intermediate shaft (intermediate shaft), etc. To steer.
インターミディエイトシャフトの上端は自在継手を介してステアリングシャフトと連結され、インターミディエイトシャフトの下端は自在継手を介してピニオンシャフトと連結されている。ステアリングシャフトあるいはピニオンシャフトを自在継手のヨークに結合する構造としては、自在継手のヨークと一体化した筒状部にシャフトをセレーション嵌合し、筒状部の半割のスリット幅が狭くなる方向に締め付けボルトで締め付けることにより、筒状部にセレーション嵌合されたシャフトを締め付けて固定する構造が提案されている(特許文献1参照)。 The upper end of the intermediate shaft is connected to the steering shaft via a universal joint, and the lower end of the intermediate shaft is connected to the pinion shaft via a universal joint. In order to connect the steering shaft or pinion shaft to the universal joint yoke, the shaft is serrated and fitted into a cylindrical part integrated with the universal joint yoke so that the slit width of the half of the cylindrical part becomes narrower. There has been proposed a structure in which a shaft that is serrated and fitted to a cylindrical portion is fastened and fixed by fastening with a fastening bolt (see Patent Document 1).
締め付けボルトで締め付ける前段階において、シャフトの端部および筒状部のセレーション嵌合は、組み付け性を考慮して、すきまばめとされている。そのため、締め付けボルトによって締め付けたときに、筒状部の変位としては、スリットに近い領域が主に変形し、残りの部分は殆ど変形しない。したがって、セレーションの歯同士の接触は、スリットに近い領域においてのみで行っていた。すなわち、少ない接触面積でセレーションの歯面が接触していた。 In the stage before tightening with the tightening bolt, the serration fitting of the end portion of the shaft and the cylindrical portion is a clearance fit in consideration of assembly. Therefore, when tightened with a tightening bolt, as the displacement of the cylindrical portion, the region close to the slit is mainly deformed, and the remaining portion is hardly deformed. Therefore, the serration teeth contact each other only in the region close to the slit. That is, the tooth surface of the serration was in contact with a small contact area.
このため、接触面積が小さく、応力が高くなり、長期の使用によって、歯の接触面が摩耗(フレッティング摩耗)することにより、締め付けボルトの軸力が低下し、締結に緩みが生ずる場合がある。その場合、がたつきによる異音が発生したり、また、がたつきによって、操舵フィーリングが悪化したりするおそれがある。 For this reason, the contact area is small, the stress becomes high, and the tooth contact surface wears (fretting wear) due to long-term use, so that the axial force of the tightening bolt may be reduced and the fastening may be loosened. . In that case, there is a possibility that an abnormal noise due to rattling occurs, or that the steering feeling deteriorates due to rattling.
そこで、本発明の目的は、長期にわたって、がたつきの発生に伴う不具合を防止することができる自在継手のヨーク結合構造を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a universal joint yoke coupling structure that can prevent problems associated with the occurrence of rattling over a long period of time.
上記目的を達成するため、本発明は、端部を有するシャフトと、前記シャフトの端部に嵌合される筒状の筒状部と、前記筒状部に対して一体化したヨークと、前記シャフトおよび前記筒状部間に形成され、これらを互いにセレーション嵌合するセレーション嵌合部と、前記シャフトおよび前記ヨークを互いに離脱不能に結合する結合機構とからなる自在継手のヨーク結合構造において、前記セレーション嵌合部はテーパ形状を有し、前記結合機構は、前記筒状部および前記シャフトに嵌合されるねじ部材と、前記筒状部および前記ねじ部材の間に形成され、互いに螺合するねじ部と、前記シャフトの外周に形成した段部と、この段部に軸方向において一方向に係合し、ねじ部材に形成した留め部とからなることを要旨としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a shaft having an end portion, a cylindrical tubular portion fitted to the end portion of the shaft, a yoke integrated with the cylindrical portion, In a yoke coupling structure of a universal joint, which is formed between a shaft and the cylindrical portion, and includes a serration fitting portion that serration-fits them together, and a coupling mechanism that detachably couples the shaft and the yoke to each other. The serration fitting portion has a taper shape, and the coupling mechanism is formed between the cylindrical portion and the screw member and the screw member fitted to the cylindrical portion and the shaft, and is screwed together. The gist consists of a threaded portion, a stepped portion formed on the outer periphery of the shaft, and a fastening portion that is engaged with the stepped portion in one direction in the axial direction and formed on the screw member.
本発明によると、シャフトおよび自在継手のヨークの筒状部を相互にテーパ嵌合させると同時にセレーション嵌合させる一方、自在継手のヨークの筒状部およびねじ部材間のねじ部により、相互に軸方向に螺合し、留め部および段部を介してテーパ嵌合する方向に押付けるようにしたため、シャフトと筒状部のセレーションの歯面の接触面積が大きくなる。そのため、長期にわたって、がたつきの発生に伴う不具合を防止することができる自在継手のヨーク結合構造を提供できる。 According to the present invention, the cylindrical portion of the shaft and the universal joint yoke are taper-fitted together with the serration fitting, while the cylindrical portion of the universal joint yoke and the threaded portion between the screw members are mutually connected. Since it is screwed in the direction and pressed in the taper fitting direction via the fastening part and the step part, the contact area of the tooth surface of the serration between the shaft and the cylindrical part is increased. Therefore, it is possible to provide a universal joint yoke coupling structure that can prevent problems associated with the occurrence of rattling over a long period of time.
セレーションの歯面の接触面積が大きくなり、長期にわたって、がたつきの発生に伴う不具合を防止することができる自在継手のヨーク結合構造を提供できる。 The contact area of the tooth surface of the serration is increased, and a universal joint yoke coupling structure capable of preventing problems associated with the occurrence of rattling over a long period of time can be provided.
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の一実施の形態に係る自在継手のヨーク結合構造Pが適用された車両用操舵装置1の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、車両用操舵装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結しているステアリングシャフト(以下シャフト)3と、シャフト3に第1の自在継手4を介して連結されたインターミディエイトシャフト5と、インターミディエイトシャフト5に第2の自在継手6を介して連結されたピニオンシャフト7と、ピニオンシャフト7に噛合い自動車の左右方向に延びるラック軸8とを有している。ピニオンシャフト7には端部近傍に設けられたピニオン7aを有し、ラック軸8にはピニオン7aと噛み合うラック8aとを有している。ピニオント7aおよびラック8aは互いに噛合している。ピニオンシャフト7およびラック軸8によりラックアンドピニオン機構からなる転舵機構Aが構成されている。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering apparatus 1 to which a universal joint yoke coupling structure P according to an embodiment of the present invention is applied. Referring to FIG. 1, a vehicle steering apparatus 1 is connected to a steering shaft (hereinafter referred to as a shaft) 3 connected to a steering member 2 such as a steering wheel, and the
ラック軸8は、車体に固定されるハウジング9内に、滑り軸受であるラックブッシュ50を介して、軸方向W1に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸8の両端部はハウジング9の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド10が結合されている。各タイロッド10は対応するナックルアーム(図示せず)を介して対応する転舵輪11に連結されている。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン7aおよびラック8aによって、自動車の左右方向に沿ってのラック軸8の直線運動に変換される。これにより、転舵輪11の転舵が達成される。
The
When the steering member 2 is operated and the
本発明は、シャフト3と第1の自在継手4に関して、本実施の形態のシャフト3と第1の自在継手4の第1のヨーク12との結合構造Pに適用されている。具体的には、図2に示すように、第1の自在継手4は、シャフト3の端部3aが連結される第1のヨーク12と、インターミディエイトシャフト5の端部5aが連結された第2のヨーク13と、第1のヨーク12および第2のヨーク13を連結する十字軸14とを備えている。本発明は、第1のヨーク12と、端部3aの外周にはセレーション3bが形成されているシャフト3と、第1のヨークとシャフト3を軸方向に締結する、ねじ部材20で構成されていることを特徴としている。
The present invention is applied to the coupling structure P between the
第1のヨーク12に筒状の筒状部15が一体化されており、該筒状部15の内周面には、シャフト3の端部3aが嵌合されるテーパ状の雌セレーション15aが設けられ、筒状部15の外周面には雄ねじ部15bが設けられている。
A cylindrical
ねじ部材20は、円筒状に形成され、内周部には筒状部15の外周の雄ねじ部15bと螺合される雌ねじ部20bが形成されている。雄ねじ部15bおよび雌ねじ部20bによって、互いに螺合するねじ部が構成される。ねじ部材20は、さらに内周から径方向内方に突出する留め部20aを備えており、シャフト3を軸方向W1に止定するためにシャフト3の環状の段部3cを押圧する。
The
また、ねじ部材20の外周部には、当該ねじ部材20を回動操作するための工具が係合される工具係合部20dを形成されている。工具係合部20dは例えば六角形等の多角形断面をなしている。
In addition, a
シャフト3には、端部3aにテーパ状の雄セレーション3bが形成されて、雄セレーション3bの軸方向延長上に段部3cが円周状に形成されている。雌セレーション15aおよび雄セレーション3bによって、互いにセレーション嵌合されるセレーション嵌合部が構成される。
The
次に上述した構成にもとづいて、シャフト3に第1の自在継手4の第1のヨーク12を結合する動作を説明する。シャフト3に対してねじ部材20をステアリングホイール2側の上方側から遊嵌させた状態で、シャフト3の雄セレーション部3bを第1の自在継手4側の第1のヨーク12の筒状部15の雌セレーション部15aにセレーション嵌合させる。工具を工具係合部20dに係合させ、工具とともにねじ部材20を回動させる。雌ねじ部20bに雄ねじ部15bが螺合してねじ部材20が回転しながらインターミディエイトシャフト5側へ軸方向移動する。ねじ部材20の留め部20aが段部3cに係合し、さらにねじ部材20を回動させると、第1のヨーク12がシャフト3側へ軸方向移動する。雌セレーション15aに雄セレーション3bが完全にセレーション嵌合されると、雌セレーション15aおよび雄セレーション3bの持つテーパによって、第1のヨーク12のシャフト3側への軸方向移動が阻止され、第1のヨーク12がシャフト3に確実に結合され、離脱不能状態となる。
Next, the operation of coupling the
本実施の形態によれば、シャフト3および自在継手4の第1のヨーク12の筒状部15を相互にテーパ嵌合させると同時にセレーション嵌合させる一方、自在継手4の第1のヨークの筒状部15の雄ねじ部15bおよびねじ部材20間の雌ねじ部20bにより、相互に軸方向に螺合し、留め部20a及び段部3cを介してテーパ嵌合する方向に押付けるようにしたため、シャフト3と筒状部15のセレーションの歯面の接触面積が大きくなり、第1のヨーク12がシャフト3に確実に結合され、離脱不能状態となる。そのため、長期にわたって、がたつきの発生に伴う不具合を防止することができる自在継手のヨーク結合構造を提供できる。
According to the present embodiment, the
また、上記結合構造Pをステアリングシャフト3と第1の自在継手4の第1のヨーク12との結合に適用した車両用操舵装置1によれば、長期にわたって摩耗によるガタが発生し難く、したがって、長期にわたって、低騒音と良好な操舵フィーリングを維持することができる。
Further, according to the vehicle steering apparatus 1 in which the coupling structure P is applied to the coupling between the
また、ねじ部材20の雌ねじ部20bと筒状部15の雄ねじ部15bとの間を封止するために、これらの間に例えば液体パッキン等のシール部材を用いることで、外部からの水分の浸入を防止して、雌セレーション15aおよび雄セレーション3bで構成されるセレーション嵌合部の防錆が可能となり、より長期にわたって摩耗によるガタが発生し難くなるうえで好ましい。
Moreover, in order to seal between the
上記各実施の形態では、ステアリングシャフト3と第1の自在継手4の第1のヨーク12との結合構造に、本発明の結合構造Pを適用したが、本発明は、他の実施形態として、インターミディエイトシャフト5と第1の自在継ぎ手4の第2のヨーク13との結合構造に適応することができる。また、インターミディエイトシャフト5およびピニオンシャフト7の何れかを、対応する自在継手6に対応するヨークに結合する構造にも適用することができる。
In each of the above embodiments, the coupling structure P of the present invention is applied to the coupling structure of the
1…車両用操舵装置、2…操舵部材、3…ステアリングシャフト、3a…(ステアリングシャフトの)端部、3b…(ステアリングシャフトの)セレーション部、3c…(ステアリングシャフトの)段部、
4…第1の自在継手、5…インターミディエイトシャフト、6…第2の自在継手、7…ピニオンシャフト、8…ラック軸、A…転舵機構、P…(シャフトと自在継手のヨークの)結合構造、12…第1のヨーク、13…第2のヨーク、14…十字軸、15…筒状部、15a…(筒状部の)内周面、15b…(筒状部の)雄ねじ部、20…ねじ部材、20a…(ねじ部材の)留め部、20b…(ねじ部材の)雌ねじ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steering device for vehicles, 2 ... Steering member, 3 ... Steering shaft, 3a ... End part (of steering shaft), 3b ... Serration part (steering shaft), 3c ... Step part (steering shaft),
DESCRIPTION OF
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2012
- 2012-11-21 JP JP2012255545A patent/JP2014101969A/en active Pending
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