JP2578809Y2 - 自在継手用ヨーク - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案に係る自在継手用ヨーク
は、例えば自動車のステアリング装置用の自在継手を構
成する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の操舵装置は、ステアリングホ
イールの動きをステアリングシャフトを介してステアリ
ングギヤに伝達し、操舵車輪（一般的には前輪）に舵角
を付与する様に構成している。この様な操舵装置は、一
般的には機械式の伝達機構により構成している為、その
ままでは、悪路走行等によって操舵車輪に加わった振動
が、ステアリングギヤやステアリングシャフトを介して
ステアリングホイールに迄伝達されてしまう。この様
に、悪路走行等に伴なう振動が、ステアリングホイール
に迄伝達された場合、運転者に不快感を与える為、例え
ば特開昭６１−１９７８２０号公報に記載されている様
に、ステアリングシャフトの端部に弾性自在継手を設け
る事によりこの振動を吸収し、操舵車輪の振動がそのま
まステアリングホイールに迄伝わらない様にしている。

【０００３】図８〜９は、前記公報に記載されたステア
リングシャフト用弾性自在継手を示している。フランジ
１を、ステアリングギヤに通じる軸２の端部に固定して
いる。又、弾性継手は、ゴム等の弾性材製のカップリン
グ部材３の弾性により、振動を吸収する様に構成してい
る。又、このカップリング部材３を介して前記フランジ
１と対向したヨーク４と、ステアリングシャフト５（使
用状態を示す図１０参照）の端部とを、十字軸６（図１
０）を介して結合自在としている。

【０００４】前記フランジ１と前記カップリング部材３
とは、直径方向反対側２箇所位置で、第一の結合手段に
より結合している。この第一の結合手段は、第一のボル
ト７、７と、第一のナット８、８と、直径方向反対側２
箇所位置に円弧状の第一の切り欠き２４、２４を有する
欠円状に形成した第一の抑え板９とにより構成する。即
ち、フランジ１の両端部２箇所位置に形成した通孔１
０、１０を挿通した第一のボルト７、７を、カップリン
グ部材３に互いに等間隔に形成した４個の通孔１１、１
２のうち、直径方向反対位置に存在する１対の通孔１
１、１１を貫通させ、上記第一の抑え板９の両端部に形
成した通孔１３、１３を貫通させてから、その先端部に
第一のナット８、８を螺合し、緊締している。

【０００５】一方、前記ヨーク４と前記カップリング部
材３とは、やはり直径方向反対側２箇所位置で、第二の
結合手段により結合している。この第二の結合手段は、
第二のボルト１４、１４と、第二のナット１５、１５
と、前記第一の抑え板９と同様の欠円状に形成した第二
の抑え板１６とにより構成する。即ち、ヨーク４基端の
両端部２箇所位置に形成した通孔１８を挿通した第二の
ボルト１４、１４を、カップリング部材３に形成した上
記４個の通孔１１、１２のうち、残りの通孔１２、１２
を貫通させ、上記第二の抑え板１６の両端部に形成した
通孔１７、１７を貫通させてから、その先端部に第二の
ナット１５、１５を螺合し、緊締している。

【０００６】この様に構成する結果、軸２の端部に固定
したフランジ１とヨーク４とは、図９に示す様に、弾性
材製のカップリング部材３を介して結合された状態とな
る。この様に構成される弾性継手は、図１０に示す様
に、前記ヨーク４と他のヨーク３２とを、十字軸６を介
して、互いの変位を自在に結合する事により、弾性自在
継手とする。そして、前記軸２を、別の自在継手１９と
連結ロッド２０等とを介して、ステアリングギヤ（図示
せず）の入力軸に結合している。

【０００７】弾性自在継手をステアリング装置に、上述
の様に組み込んだ状態で、図示しないステアリングホイ
ールを操作する事によりステアリングシャフト５を回動
させ、十字軸６を介してヨーク４を捩り方向に回転させ
ると、この回転がカップリング部材３を介してフランジ
１に伝わり、このフランジ１を固定した軸２が、捩り方
向に回転する。そしてこの回転が、自在継手１９、連結
ロッド２０を介してステアリングギヤに伝達され、前記
操舵輪への舵角付与が行なわれる。カップリング部材３
は、ゴム等の弾性材により造られている為、操舵車輪か
ら軸２に振動が伝わった場合には、カップリング部材３
が回転方向及び軸方向に弾性変形してこの振動を吸収す
る。そして、ステアリングシャフト５に接続されるヨー
ク４が振動する事を防止する。

【０００８】尚、前記第一のボルト７、７を挿通した第
一のスリーブ２１、２１は、第二の抑え板１６に形成し
た第二の切り欠き２２、２２に、第二のボルト１４、１
４を挿通した第二のスリーブ２３、２３は、第一の抑え
板９に形成した第一の切り欠き２４、２４に、それぞれ
係合している。そして、前記フランジ１とヨーク４との
捩り方向に亙る変位は、各スリーブ２１、２３が各切り
欠き２２、２４の内側で移動出来る範囲内でのみ、可能
である。この為、前記カップリング部材３の弾性変形量
が過大とならず、このカップリング部材３が破損する様
な事はない。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成され作用する、従来のステアリングシャフト用弾性
自在継手に組み込まれたヨーク４の場合、その基板部外
形がカップリング部材３の丸形形状に沿った形状を有す
る為に重量が嵩み、このヨーク４を組み込んで構成され
た弾性自在継手等の重量が徒に嵩んでしまう。本考案の
自在継手用ヨークは、上述の様な不都合を解消するもの
である。

【００１０】

【課題を解決する為の手段】本考案の自在継手用ヨーク
は、金属厚板を折り曲げ形成して成り、取付基板部と、
この取付基板部の両端から同方向にほぼ直角に折れ曲が
った支持腕部と、両支持腕部の先端部に形成された、互
いに同心の１対の円孔とから成る自在継手用ヨークに於
いて、単一の透孔を、前記取付基板部の幅方向中央部か
ら前記両支持腕部の基部に亙り連続して形成した事を特
徴としている。

【００１１】

【作用】上述の様に構成される本考案の自在継手用ヨー
クの場合、所定位置に所定の透孔を形成した分、実用強
度を低下させる事なく、軽量化を図れる。

【００１２】

【実施例】図１〜４は、本考案の第一実施例を示してい
る。本考案の自在継手用ヨークを造る場合、先ず、鋼板
等の十分な剛性を有する金属厚板を打ち抜き形成する事
により、図４に示す様な素材２５を造る。この素材２５
は、全体を略菱形状に形成すると共に、その両端部に十
字軸６（図１０）支持用の円孔２６を、中央両側部にボ
ルト挿通用の円孔２７、２７を、それぞれ形成してい
る。更に、中央部分には、前記各孔２６、２７をよけ
て、透孔２８を形成している。

【００１３】上述の様な素材２５は、図１〜３に示す様
に、中間部２箇所位置を同じ方向にほぼ直角に折り曲げ
る。そして、両側端部にボルト挿通用の円孔２７、２７
を有する取付基板部２９と、この取付基板部２９の両端
から同方向にほぼ直角に折れ曲がり、それぞれの先端部
に円孔２６、２６を有する支持腕部３０、３０とから成
る、本考案の自在継手用ヨークとする。この様に、前記
素材２５の２箇所位置を折り曲げる事により、本考案の
自在継手用ヨークとした状態に於いて、前記各支持腕部
３０、３０先端の円孔２６、２６は、互いに同心とな
る。又、前記取付基板部２９の幅方向中央部から前記両
支持腕部３０、３０の基部に亙って単一の透孔２８が存
在する状態となる。

【００１４】上述の様に構成される本考案の自在継手用
ヨークの場合、前記取付基板部２９の幅方向中央部から
前記両支持腕部３０、３０の基部に亙って単一の透孔２
８を形成した分、実用強度を低下させる事なく、軽量化
を図れる。尚、本考案の自在継手用ヨークを造る為の素
材２５の形状は、図４に示す様なものに限定されず、他
にも、図５に示した第二実施例の様な形状等、他の形状
とする事も出来る。

【００１５】次に、本考案の自在継手用ヨークと従来型
の自在継手用ヨークとの強度を比較した試算値に就いて
説明する。尚、本考案の自在継手用ヨークとして、前記
図４に示す様な形状の素材２５から造られたものを使用
し、従来型の自在継手用ヨークとして、図７に示す様な
形状の素材３１から造られたものを使用した。

【００１６】ステアリング用ジョイントの降伏トルク
は、一般に２０kgf・m 以上とされているので、試算の前
提として、ヨークの十字軸６の支持用円孔２６に作用す
る曲げモーメントＭを２０×１０³ kgf・mmとし、ヨーク
の支持腕部３０、３０の幅（板厚中央部同士の間隔）Ｌ
を３５mmとした。従って、各支持腕部３０、３０先端の
円孔２６、２６の中央に作用する力Ｆは、Ｆ＝Ｍ／Ｌ≒
５７０kgf となる。

【００１７】この様な前提の下で、前記図７に示した従
来型のヨークの最大曲げ応力σ₁ を求めると、次式で求
められる。尚、この曲げ応力σ₁ を求めた点は、前記支
持腕部３０の基部で、前記円孔２６の中心からｌ（２３
mm）だけ離れた位置である。 Ｍ＝Ｆ・ｌ＝σ₁ ・ｚ₁ 尚、ｚ₁ は支持腕部３０の断面係数で、ｚ₁ ＝ｂ・ｈ²
／６で表わされる。又、ｂは支持腕３０の厚さで、６mm
と仮定する。更に、ｈは当該部分に於ける支持腕部３０
の幅寸法で、２３mmと仮定する。これらにより前記最大
曲げ応力σ₁ を求めると、σ₁ ≒２４．８kgf/mm² とな
る。

【００１８】一方、図４に示す様な本考案の自在継手用
ヨークに於いては、ジョイント曲げ角度が特に大きく
（例えば３５度以上）ならない限り、同図に示す様に、
支持腕部３０を構成する部分を、基部に向かう程幅寸法
が大きくなる様に構成出来る。何となれば、弾性自在継
手を構成するヨークの場合、取付基板部２９にボルトの
頭やナットを設け、これらと他のヨークとの干渉を避け
る必要上、前記支持腕部３０を（弾性自在継手でない）
一般的なヨークの場合よりも長くしている為と、支持腕
部３０の断面が円弧状でなく平坦であり、取付基板部２
９近くの支持腕部３０の内側縁が軸心より離れており、
相手ヨークと干渉しにくい為とである。

【００１９】そこで、図４に示した本考案の自在継手用
ヨークの支持腕部３０の、円孔２６の中心からの距離ｌ
が２０mmである点に加わる最大曲げ応力σ₂ と、前記円
孔２６の中心からの距離ｌが３０mmである点に加わる最
大曲げ応力σ₃ とは、次式により求められる。 Ｍ＝５７０×２０（３０）＝σ₂ （σ₃ ）・ｚ₂ （ｚ₃ ） 尚、ｚ₂ （ｚ₃ ）は支持腕部３０の断面係数で、ｚ₂
（ｚ₃ ）＝ｂ（ｈ₀ ³−ｈ_i ³）／６ｈ₀ で表わされる。
又、ｈ₀ は、当該部分に於ける支持腕部３０の幅（外
寸）、ｈ_i は、同じく透孔２８の幅（内寸）である。

【００２０】この式から、前記従来形状と同等以上の最
大曲げ応力（≒２５kgf/mm² ）を得る為に要する、支持
腕部３０の幅寸法ｔを求める。尚、板厚ｂは、従来と同
じ６mmとする。この結果、円孔２６の中心からの距離ｌ
が２０mmである点（ｈ₀ ＝３０mm) では、前記幅寸法ｔ
が３．１５mm以上あれば、前記円孔２６の中心からの距
離ｌが３０mmである点（ｈ₀ ＝４０mm）では、前記幅寸
法ｔが３．４mm以上あれば、それぞれの点に於ける最大
曲げ応力σ₂ 、σ₃ が２５kgf/mm² となる事が解る。そ
して、この様な計算結果から求められた、図４に示す様
な形状を有する本考案の自在継手用ヨークの重量は約８
０ｇとなり、図７に示した従来形状のヨークの重量約１
４０ｇに比べて、４０％強の重量軽減を図れる事が解
る。

【００２１】又、各支持腕部３０、３０の捩り剛性も、
従来品に比べて向上する。即ち、支持腕部３０、３０の
曲げ剛性は各支持腕部３０、３０の断面二次モーメント
Ｉに比例するが、この断面二次モーメントＩは、従来品
の場合にはＩ＝ｂｈ³/１２で、本考案品の場合にはＩ＝
ｂ（ｈ₀ ³−ｈ_i ³）／１２で、それぞれ表わされる。そし
て、前述の条件により、従来のヨークの支持腕部の基部
近くの点で、これら断面二次モーメントＩを求めると、
従来品の場合には６．０８×１０³ (mm⁴) となり、本考
案品の場合には前記幅寸法ｔ＝６mmとして、１０．６×
１０³ (mm⁴) となる。この事から、本考案品の場合に
は、各支持腕部３０、３０の捩り剛性も向上する事が解
る。

【００２２】例えば、本考案者の行なった実験による
と、図７に示す様な従来形状のヨークの場合、各支持腕
部３０、３０に加えられたトルクと捩れ角との関係が、
図６に破線で示す様に変化したのに対して、本考案品の
場合には、同図に実線で示す様に変化した。この図６の
記載からも、本考案の自在継手用ヨークが、十分な強度
と剛性とを有する事が解る。

【００２３】

【考案の効果】本考案の自在継手用ヨークは、以上に述
べた通り、十分な強度を保持しつつ軽量化を図れる為、
自在継手を組み込んだ装置の軽量化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の自在継手用ヨークの第一実施例を示す
斜視図。

【図２】同平面図。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図。

【図４】同展開図。

【図５】第二実施例を示す展開図。

【図６】本考案品と従来品との強度を比較した線図。

【図７】従来の自在継手用ヨークの展開図。

【図８】弾性自在継手の分解斜視図。

【図９】同じく組み立てた状態を示す斜視図。

【図１０】同じく使用状態を示す側面図。

【符号の説明】

１ フランジ ２ 軸 ３ カップリング部材 ４ ヨーク ５ ステアリングシャフト ６ 十字軸 ７ 第一のボルト ８ 第一のナット ９ 第一の抑え板 １０ 通孔 １１ 通孔 １２ 通孔 １３ 通孔 １４ 第二のボルト １５ 第二のナット １６ 第二の抑え板 １７ 通孔 １８ 通孔 １９ 自在継手 ２０ 連結ロッド ２１ 第一のスリーブ ２２ 第二の切り欠き ２３ 第二のスリーブ ２４ 第一の切り欠き ２５ 素材 ２６ 円孔 ２７ 円孔 ２８ 透孔 ２９ 取付基板部 ３０ 支持腕部 ３１ 素材 ３２ ヨーク

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属厚板を折り曲げ形成して成り、取付
   基板部と、この取付基板部の両端から同方向にほぼ直角
   に折れ曲がった支持腕部と、両支持腕部の先端部に形成
   された、互いに同心の１対の円孔とから成る自在継手用
   ヨークに於いて、単一の透孔を、前記取付基板部の幅方
   向中央部から前記両支持腕部の基部に亙り連続して形成
   した事を特徴とする自在継手用ヨーク。