JP4165211B2

JP4165211B2 - Universal joint yoke

Info

Publication number: JP4165211B2
Application number: JP2002373742A
Authority: JP
Inventors: 博関根; 誠長澤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP2004204927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌用ステアリング装置の自在継手、特に、その自在継手に用いられる板金製のボルト締めヨークに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車輌用ステアリング装置では、ステアリングホイールの回転は、アッパーシャフト及び中間シャフトを通して、操舵機構へとつながるロアーシャフトに伝達される。アッパーシャフトの下端と中間シャフトの上端との間、及び中間シャフトの下端及びロアーシャフトの上端との間にはそれぞれ自在継手が連結されており、これにより上記シャフトが非平行であってもこれらの間で回転を伝達できるようになっている。この自在継手は、一対のヨークをスパイダー軸を介して互いに軸支したものである。
【０００３】
特許文献１に示す従来の板金製ヨークは、ボスの互いに向かい合う縁に形成された突起と切り欠きを係合させることにより、ボスを変形させようとする応力を緩和させている。この従来技術では、上記突起と切り欠きの係合作用によってボスの強度は向上しているが、その他の部位、例えば円環面やニードル軸受を受ける軸受孔の強度が弱い。そのため、コスト削減や軽量化を目的として薄肉材料（板厚５．３ｍｍ以下）を使おうとした場合には、円環面が早期に疲労破壊し、軸受孔の長さが短いため、大きな捩じりトルクが作用したときニードル軸受が抜け出し、強度不足で、車輌用ステアリング装置の自在継手には適用できない場合があった。
【０００４】
特許文献２に示す従来の板金製ヨークは、バーリング加工によって、軸受孔用の下穴を一側方向に突出させ、このバーリング部を加圧して押し潰して、軸受孔用の下穴の周辺に円板状のボス部を形成したものである。この従来技術では、軸受孔の軸受との嵌合長さを長くとれるので、軸受孔部の強度は向上しているが、他の部位は薄肉のままであり、特にボルト絞めヨークの場合に、使用条件の厳しい車種には、強度不足で使用できない場合がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５５−１０３１２２号公報（第４頁、第１図、第２図、第３図）
【特許文献２】
特開２００２−６６６７７号公報（第５頁、図２）
【特許文献３】
特開平９−９９８４４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来のヨークよりも板厚の薄い材料を使用し、ヨーク各部の強度が大きく、軽量で製造コストの低い自在継手のヨークを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明の解決手段は、一端側にシャフトを挿入するための内径部が開口する胴部と、前記胴部の他端側に延長され、前記胴部の中心軸線に対して略対称的に二股状に分岐した一対のアームと、前記アームを他方のヨークに連結するため、前記胴部の中心軸線に対して直交する中心軸線を共通にして、前記アームのそれぞれに形成された軸受孔と、前記胴部をシャフトに締付けるためのボルトが装着される締付部とを有する自在継手のヨークにおいて、前記アームのそれぞれの背面部に、前記軸受孔周囲に突出成形されたボスと、前記軸受孔の中心軸線に直交し、前記胴部の中心軸線を含む平面に略平行に前記胴部から延び、前記締付部を構成する一対の平行部と、前記一対の平行部にまたがって螺合されたボルトと、前記平行部から略直角に折れ曲がり互いに接合する一対の突合せ部と、前記突合せ部の一方の接合面に形成された切り欠きと、前記突合せ部の他方の接合面に形成され、前記切り欠きと隙間なく接合または微小な間隔で対向する突起とを有し、板厚が４．２ｍｍ〜５．３ｍｍ、引張り強さ３１０Ｎ／ｍｍ^２以上の材料で構成されており、前記一対のアームは、前記軸受孔の中心軸線に直交しかつ前記胴部の中心軸線を通る平面の両側に略平行に形成されており、更に、前記突起と前記切り欠きとの接合面が、前記胴部の中心軸線側が狭くなる傾斜面に形成されていることを特徴とする自在継手のヨークである。
【００１２】
第２番目の発明の解決手段は、第１番目の発明の自在継手のヨークにおいて、前記一対のアームの背面部と前記胴部との根元部にリブが形成されていることを特徴とする自在継手のヨークである。
【００１３】
第３番目の発明の解決手段は、第１番目又は第２番目のいずれかの発明の自在継手のヨークにおいて、前記胴部の肉厚が３．５ｍｍ〜４．５ｍｍに形成されていることを特徴とする自在継手のヨークである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態
以下、本発明の自在継手のヨークを図面に基づいて説明する。図１は第１実施形態のヨークを組み込んだ自在継手の部分断面を含む正面図である。図２は図１の第１ヨークを矢印Ａ方向から見た平面図である。図３は図２のヨークのＦ部を、図１のＧ−Ｇで断面にした図である。図４は図２のヨークのＢ−Ｂ断面であって、ボルトで締め付けた状態を示す図である。図５は図２のヨークを矢印Ｃ方向から見た側面図である。図６は図５のＥ−Ｅ断面図である。
【００１５】
図１に示すように、自在継手１００には、第１シャフト１０１及び第２シャフト１０２とそれらの端部に一対のヨーク（第１ヨーク１及び第２ヨーク２）が備えられており、十字状の４本のスパイダー軸３（図１では一本のスパイダー軸３だけを部分断面で示している）を介在させることにより２つのシャフトが結合されている。
【００１６】
図１から図５に示すように、第１ヨーク１、第２ヨーク２は中空円筒状の胴部１３を有し、この胴部１３からそれぞれ二股状に分かれて略平行な一対のアーム１１ａ、１１ｂが形成されている。各一対のアーム１１ａ、１１ｂには、その中心軸線Ｃ２を共通にして軸受孔９ａ、９ｂが設けられている。軸受孔９ａ、９ｂの中心軸線Ｃ２は、中空円筒状の胴部１３の中心軸線Ｃ１（図１で左右方向）に対して直交し、中心軸線Ｃ１を通る軸線である。本発明の第１の実施形態では、スパイダー軸３の外径はφ１０ｍｍ、軸受孔９ａ、９ｂの内径はφ１６ｍｍである。
【００１７】
図１に示すように、軸受孔９ａ、９ｂの内面とスパイダー軸３の外周との間には、中空円筒スチール製のベアリングカップ４２及び複数個のニードル４１がこの順で介在しており、これによりころがり軸受部４が形成されている。合成樹脂製のスラストピース６が、スパイダー軸３端面の中心に設けられた有底孔内に嵌合しており、その頂部はベアリングカップ４２の上端内面に接触している。スラストピース６は、スパイダー軸３が軸受孔９ａ、９ｂの中心軸線Ｃ２に平行な方向へ移動することを防止している。シールリング５は、スパイダー軸３の基部に密に嵌合するリング状で、ベアリングカップ４２の下端外面に対して接触しており、外部からころがり軸受部４に塵埃が進入するのを防止している。
【００１８】
左側の第１シャフト１０１の回転につれ、胴部１３、アーム１１ａ、１１ｂ、スパイダー軸３を介して、右側の第２シャフト１０２側のアーム１１ａ、１１ｂ、胴部１３へと回転が伝達されて、第２シャフト１０２が回転する。シャフトの回転の際、スパイダー軸３はアーム１１ａ、１１ｂに対して軸受されているため、アーム１１ａ、１１ｂに対して数十度の角度範囲で往復運動し、第１シャフト１０１と第２シャフト１０２が非平行であっても、これらの間で回転を伝達できるようになっている。
【００１９】
第１ヨーク１と第２ヨーク２では、第１ヨーク１の胴部１３の長さ（中心軸線Ｃ１に平行な方向の長さ）が第２ヨーク２の胴部１３の長さより短く構成されている点が異なるが、その他の点については全く同一形状であるため、以下の説明では第１ヨーク１の構造について説明し、第２ヨーク２については重複する説明を省略する。
【００２０】
上記第１ヨーク１は、図１の左方向から第１シャフト１０１が挿入される中空円筒状の胴部１３と、胴部１３から中心軸線Ｃ１方向（図１の右方向）に延長されて、中心軸線Ｃ１に対して対称的に二股状に分岐し、Ｕ字形を形成するように配置された一対のアーム１１ａ、１１ｂと、胴部１３を第１シャフト１０１にボルト７で締め付けるための締付部２４とから一体的に形成されている。
【００２１】
第１ヨーク１は板金製であり、引張り強さ３１０Ｎ／ｍｍ^２以上のＪＩＳ自動車構造用熱間圧延鋼鈑ＳＡＰＨ３１０、ＳＡＰＨ３７０、ＳＡＰＨ４００、ＳＡＰＨ４４０を使用している。その板厚は、４．２ｍｍ〜５．３ｍｍを使用している。従来からヨークに使用されている板金材料は、ＪＩＳ熱間圧延軟鋼鈑ＳＰＨＣ〜ＳＰＨＥであって、引張り強さは２７０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、その板厚は６．０ｍｍ〜７．０ｍｍを使用している。
【００２２】
図２、図３に示すように、アーム１１ａ、１１ｂの背面部には、軸受孔９ａ、９ｂの周囲外側に円環状のボス１０ａ、１０ｂがすえ込み加工によって突出成形されており、軸受孔９ａ、９ｂの軸受長さ（中心軸線Ｃ２に平行な方向の長さ）を増加させている。ボス１０ａ、１０ｂの高さＳ１は約１ｍｍである。このように、ボスを設けて軸受長さを増加させることにより、上記した引張り強さの大きな材料の使用と相俟って、軸受孔９ａ、９ｂ周囲の強度は十分なものとなっている。
【００２３】
図５に示すように、アーム１１ａ、１１ｂは中心軸線Ｃ１を中心とする略円弧状で、アーム１１ａ、１１ｂ背面部と胴部１３との根元部に、各々２個一対のリブ１２ａ、１２ｂが形成されている。このように、リブ１２ａ、１２ｂをアーム１１ａ、１１ｂに設け、上記した引張り強さの大きな材料の使用と相俟って、アーム１１ａ、１１ｂの強度は十分なものとなっている。
【００２４】
図２、図４、図５に示すように、胴部１３の内径部１８に形成されたセレーション１８１には、第１シャフト１０１先端のセレーション軸部１４のセレーションが係合している。胴部１３をセレーション軸部１４に締付けるための締付部２４は、胴部１３の上端１９ａ、１９ｂから図４の上方に延びる逆Ｌ字形の２個の締付片部２４ａ、２４ｂで構成されている。締付片部２４ａ、２４ｂは、中心軸線Ｃ２に直交し中心軸線Ｃ１を含む平面の両側に平行に延びる平行部２４１ａ、２４１ｂと、平行部２４１ａ、２４１ｂ上端から直角に内側に折れ曲がる突き合わせ部２４２ａ、２４２ｂとから構成されている。
【００２５】
突き合わせ部２４２ａ、２４２ｂの互いに対向し密に接合する接合部には、図２に示すように、突き合わせ部２４２ａ側には凹形状の切り欠き１６が、突き合わせ部２４２ｂ側には、切り欠き１６と相補的な形状の凸形状の突起１５が形成され、互いに係合している。切り欠き１６と突起１５の接合面は、図２のＸ方向及びＹ方向共に隙間なく接合し、または微小な間隔で対向している。図６は突起１５と切り欠き１６が隙間なく接合している状態を示す。このように切り欠き１６と突起１５の接合によって、突き合わせ部２４２ａ、２４２ｂの接合剛性が向上し、胴部１３と締付部２４が一体化して外部応力に抵抗するため、ステアリングホイールを回転して、第１ヨーク１に捩りトルクが加わったとき、図４の胴部１３下側の胴部背面部２５に加わるねじり応力が緩和され、胴部１３の耐久性が向上する。
【００２６】
図４に示すように左側の平行部２４１ａには、軸受孔９ａ、９ｂの中心軸線Ｃ２に平行にボルト孔１７が形成され、右側の平行部２４１ｂには、中心軸線Ｃ２に平行にねじ孔２１が形成されて、ボルト７が左側から挿入されてねじ込まれている。ボルト７はＭ８を使用している。平行部２４１ａの左側面外壁には、ボルト孔１７の周囲外側に円環状のボス２３がすえ込み加工によって突出成形されており、ボス２３には機械加工により座面２０が形成されて、ばね座金８を介してボルト７を座面２０に締め付けている。ボス２３は平行部２４１ａの剛性を向上させるために設けているが、必ずしも必要ではなく、ボス２３を設けず直接座面２０を平行部２４１ａに機械加工しても良い。
【００２７】
ボルト７を締め付けると、胴部１３の上端１９ａ、１９ｂが内側に変形し、セレーション孔２０とセレーション軸部１４が密着して、第１ヨーク１と第１シャフト１０１を強く締結する。ボルト７を強く締め付けたとき、突き合わせ部２４２ａの切り欠き１６と突き合わせ部２４２ｂの突起１５が、隙間なく接合し、または微小な間隔で対向しているため、平行部２４１ａ、２４１ｂは、切り欠き１６と突起１５の接合面と胴部１３の胴部背面部２５の２点支持で、略平行状態を維持して内側に変形する。従って、ボルト７のボルト頭７１下面の締付面７２は、座面２０にほぼ平行な状態を維持して締付けることが出来、効率よく胴部１３の上端１９ａ、１９ｂを変形させることができる。この結果、セレーション軸部１４と胴部１３との間の十分な保持力が得られる。セレーション軸部１４の逃げ部１４１は、セレーション軸部１４のセレーション内径よりも小径に形成されており、ボルト７の外周とセレーション軸部１４が干渉しないようにしている。
【００２８】
図４に示す胴部１３の肉厚Ｓ２（胴部１３の外周とセレーション１８１の内径との間の距離）は、セレーション軸部１４の保持力及び胴部１３の耐久性に大きな影響を与える。発明者は、多くの実験結果から、両方を満足する肉厚として３．５ｍｍから４．５ｍｍが最も適切な値であることを導き出した。
【００２９】
ヨークの材料は、上記したように、従来よりも引張り強さの大きい材料を使用しているため、材料の降伏点も高い。従って、ボルト７を過大な締付トルクで締め付けても、平行部２４１ａの座面２０近傍が塑性変形しにくい。また、平行部２４１ｂのねじ孔２１も降伏しにくい。これにより、ボルト７を取り外した後、再度ボルト７を締め付けた場合でも、支障なく使用することができる。
【００３０】
図４に示すように、平行部２４１ｂの右側面外壁には、ねじ孔２１の周囲外側に円環状のボス２２がすえ込み加工によって突出成形されており、ねじ込み長さを増加させている。このボス２２はねじ孔２１の耐久性向上と平行部２４１ｂの剛性向上のために設けたものである。なお、このボス２２を設けず、別部品のナットを平行部２４１ｂに圧入または溶接するようにしてもよい。
【００３１】
図４に示す２点鎖線の円Ｄは、胴部１３の中心軸線Ｃ１からボルト頭７１先端までの最大距離（最大振り回し径）であるが、突き合わせ部２４２ａ、２４２ｂは円Ｄの内側に位置しており、ステアリング装置として自動車に装着した際の、周辺部品との干渉を防止するようにしている。第１の実施形態では円Ｄの直径はφ５４ｍｍである。
【００３２】
第２の実施形態
図７、図８は第２の実施形態を示し、図７は第１の実施形態の図５に相当する側面図、図８は第１の実施形態の図６に相当し、図７のＨ−Ｈ断面図である。第１の実施形態のヨークと異なる点は、アーム５１ａ、アーム５１ｂが、軸受孔の中心軸線Ｃ２に直交し胴部１３の中心軸線Ｃ１を通る平面の両側に平行に形成されている点にある。第２の実施形態では、ジョイント角を第１の実施形態より大きくとれる利点がある。ただし、アーム５１ａ、５１ｂの剛性がやや劣る。
【００３３】
また、図８に示すように、突起５５と切り欠き５６との接合面が、胴部１３の中心軸線Ｃ１側が狭くなる傾斜面になっている。これによって、切り欠き５６の間に突起５５をくさび状に押し込むことで、接合面が隙間なく接合し、突き合わせ部２４２ａ、２４２ｂの結合がより強固になり、胴部１３と締付部２４が接合面でより一体化するため、ねじり応力に対する強度が向上する。
【００３４】
以上の実施形態の自在継手のヨークによれば、板厚の薄い材料で十分な強度を有するヨークを得ることができるため、製造コストの低減と軽量化を図ることができる。また、板厚が薄いためヨークの成形が容易である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自在継手のヨークによれば、板厚の薄い材料で十分な強度を有するヨークを得ることができるため、製造コストの低減と軽量化を図ることができる。また、板厚が薄いためヨークの成形が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す自在継手の部分断面を含む正面図である。
【図２】図１の第１ヨークを矢印Ａ方向から見た平面図である。
【図３】図２のヨークのＦ部を、図１のＧ−Ｇで断面した図である。
【図４】図２のヨークのＢ−Ｂ断面図であって、ボルトで締め付けた状態を示す図である。
【図５】図２のヨークを矢印Ｃ方向から見た側面図である。
【図６】図５のＥ−Ｅ断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態のヨークであって、図５に相当する側面図である。
【図８】図７のＨ−Ｈ断面図である。
【符号の説明】
１第１ヨーク
１００自在継手
１０１第１シャフト
１０２第２シャフト
１０ａ、１０ｂボス
１１ａ、１１ｂアーム
１２ａ、１２ｂリブ
１３胴部
１４セレーション軸部
１４１逃げ部
１５突起
１６切り欠き
１７ボルト孔
１８内径部
１８１セレーション
１９ａ、１９ｂ上端
２第２ヨーク
２０座面
２１ねじ孔
２２、２３ボス
２４締付部
２４１ａ、２４１ｂ平行部
２４２ａ、２４２ｂ突き合わせ部
２４ａ、２４ｂ締付片部
２５胴部背面部
３スパイダー軸
４ころがり軸受部
４１ニードル
４２ベアリングカップ
５シールリング
５１ａ、５１ｂアーム
５５突起
５６切り欠き
６スラストピース
７ボルト
７１ボルト頭
７２締付面
８ばね座金
９ａ、９ｂ軸受孔
Ｃ１、Ｃ２中心軸線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a universal joint of a steering apparatus for a vehicle, and more particularly to a bolted yoke made of a sheet metal used for the universal joint.
[0002]
[Prior art]
In the vehicle steering apparatus, the rotation of the steering wheel is transmitted to the lower shaft connected to the steering mechanism through the upper shaft and the intermediate shaft. Universal joints are connected between the lower end of the upper shaft and the upper end of the intermediate shaft, and between the lower end of the intermediate shaft and the upper end of the lower shaft. Rotation can be transmitted between them. In this universal joint, a pair of yokes are pivotally supported by a spider shaft.
[0003]
The conventional sheet metal yoke shown in Patent Document 1 relieves the stress of deforming the boss by engaging a notch with a protrusion formed on an edge of the boss facing each other. In this prior art, the strength of the boss is improved by the engaging action of the protrusion and the notch, but the strength of the bearing hole for receiving other parts such as an annular surface and a needle bearing is weak. Therefore, when trying to use a thin material (thickness of 5.3 mm or less) for the purpose of cost reduction and weight reduction, the ring surface will be fatigued early and the length of the bearing hole will be short. When a torque is applied, the needle bearing comes out and the strength is insufficient, so that it may not be applicable to a universal joint of a vehicle steering system.
[0004]
In the conventional sheet metal yoke shown in Patent Document 2, a bearing hole pilot hole is protruded in one side direction by burring, and the burring portion is pressurized and crushed to the periphery of the bearing hole pilot hole. A disk-shaped boss portion is formed. In this prior art, since the fitting length of the bearing hole with the bearing can be increased, the strength of the bearing hole portion is improved, but the other parts remain thin, particularly in the case of a bolt tightening yoke, There may be cases where the vehicle is used in severe conditions and cannot be used due to insufficient strength.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 55-103122 (page 4, FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3)
[Patent Document 2]
JP 2002-66677 A (Page 5, FIG. 2)
[Patent Document 3]
JP-A-9-99844 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide a universal joint yoke that uses a material thinner than the above-described conventional yoke, has a high strength in each part of the yoke, is lightweight, and is low in manufacturing cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The above problem is solved by the following means. That is, the solving means of the first aspect of the present invention is that the inner diameter portion for inserting the shaft on one end side is opened to the other end side of the trunk portion, and the center axis of the trunk portion is extended. A pair of arms that are bifurcated in a substantially symmetrical manner and a central axis that is orthogonal to the central axis of the trunk is formed in each of the arms in order to connect the arm to the other yoke. In a universal joint yoke having a bearing hole and a fastening part to which a bolt for fastening the body part to the shaft is attached, a boss protrudingly formed around the bearing hole on each back part of the arm A pair of parallel portions that are orthogonal to the center axis of the bearing hole and extend from the body portion substantially parallel to a plane including the center axis of the body portion, and constitute the tightening portion, and the pair of parallel portions. A bolt screwed across, A pair of butted portions that are bent at a substantially right angle from the row portion and joined to each other; a notch formed on one joining surface of the butting portion; and formed on the other joining surface of the butting portion without any gap between the notch And a pair of arms having a plate thickness of 4.2 mm to 5.3 mm and a tensile strength of 310 N / mm ² or more. Are formed substantially parallel to both sides of a plane perpendicular to the central axis of the body portion and passing through the central axis of the body portion, and the joint surface between the protrusion and the notch is narrowed on the side of the central axis line of the body portion. The universal joint yoke is formed on an inclined surface .
[0012]
Solutions of the second invention, free of the yoke of the universal joint of the first aspect, characterized in that the rib at the root portion is formed between the rear portion and the body portion of the pair of arms This is a joint yoke.
[0013]
Solution of the third invention, in the first or second th yoke of the universal joint of one of the invention, that the wall thickness of the body portion is formed in 3.5mm~4.5mm It is the yoke of the universal joint characterized.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First Embodiment Hereinafter, a universal joint yoke of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view including a partial cross section of a universal joint incorporating the yoke of the first embodiment. 2 is a plan view of the first yoke of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow A. FIG. 3 is a cross-sectional view of section F of the yoke shown in FIG. 2 taken along line GG in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of the yoke shown in FIG. FIG. 5 is a side view of the yoke of FIG. 2 as viewed from the direction of arrow C. 6 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG.
[0015]
As shown in FIG. 1, the universal joint 100 includes a first shaft 101 and a second shaft 102 and a pair of yokes (first yoke 1 and second yoke 2) at their ends, and has a cross shape. These two spider shafts 3 (only one spider shaft 3 is shown in a partial cross section in FIG. 1) are interposed to connect the two shafts.
[0016]
As shown in FIGS. 1 to 5, the first yoke 1 and the second yoke 2 each have a hollow cylindrical body portion 13, which is divided into two forks from the body portion 13, and a pair of substantially parallel arms 11 a, 11b is formed. The pair of arms 11a and 11b are provided with bearing holes 9a and 9b with the central axis C2 in common. A center axis C2 of the bearing holes 9a and 9b is an axis orthogonal to the center axis C1 (left and right direction in FIG. 1) of the hollow cylindrical body 13 and passing through the center axis C1. In the first embodiment of the present invention, the outer diameter of the spider shaft 3 is φ10 mm, and the inner diameters of the bearing holes 9a and 9b are φ16 mm.
[0017]
As shown in FIG. 1, a hollow cylindrical steel bearing cup 42 and a plurality of needles 41 are interposed in this order between the inner surfaces of the bearing holes 9 a and 9 b and the outer periphery of the spider shaft 3. Thus, the rolling bearing portion 4 is formed. A synthetic resin thrust piece 6 is fitted in a bottomed hole provided at the center of the end surface of the spider shaft 3, and its top portion is in contact with the upper end inner surface of the bearing cup 42. The thrust piece 6 prevents the spider shaft 3 from moving in a direction parallel to the central axis C2 of the bearing holes 9a and 9b. The seal ring 5 is in a ring shape closely fitted to the base of the spider shaft 3 and is in contact with the outer surface of the lower end of the bearing cup 42 to prevent dust from entering the rolling bearing 4 from the outside. Yes.
[0018]
As the first shaft 101 on the left side rotates, the rotation is transmitted to the arms 11a, 11b, the trunk portion 13 on the right second shaft 102 side via the trunk portion 13, the arms 11a, 11b, and the spider shaft 3, The second shaft 102 rotates. When the shaft rotates, the spider shaft 3 is supported with respect to the arms 11a and 11b. Therefore, the spider shaft 3 reciprocates within an angle range of several tens of degrees with respect to the arms 11a and 11b, and the first shaft 101 and the second shaft 102 are reciprocated. Even if they are non-parallel, rotation can be transmitted between them.
[0019]
In the first yoke 1 and the second yoke 2, the length of the body portion 13 of the first yoke 1 (the length in the direction parallel to the central axis C1) is shorter than the length of the body portion 13 of the second yoke 2. However, since the other shapes are the same, the structure of the first yoke 1 will be described in the following description, and the redundant description of the second yoke 2 will be omitted.
[0020]
The first yoke 1 extends from the left direction in FIG. 1 to a hollow cylindrical body portion 13 into which the first shaft 101 is inserted, and extends from the body portion 13 in the direction of the central axis C1 (right direction in FIG. 1). A pair of arms 11a and 11b arranged so as to be bifurcated symmetrically with respect to the central axis C1 and formed in a U shape, and tightening for tightening the body portion 13 to the first shaft 101 with the bolt 7 It is formed integrally with the part 24.
[0021]
The first yoke 1 is made of sheet metal, and uses JIS automotive structural hot rolled steel plates SAPH310, SAPH370, SAPH400, and SAPH440 having a tensile strength of 310 N / mm ² or more. The plate thickness is 4.2 mm to 5.3 mm. The sheet metal material conventionally used for the yoke is JIS hot rolled mild steel sheet SPHC-SPHE, the tensile strength is 270 N / mm ² or more, and the plate thickness is 6.0 mm-7.0 mm is doing.
[0022]
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, annular bosses 10a and 10b are formed on the back surfaces of the arms 11a and 11b so as to protrude from the outer periphery of the bearing holes 9a and 9b by swaging. 9b, the bearing length (the length in the direction parallel to the central axis C2) is increased. The height S1 of the bosses 10a and 10b is about 1 mm. Thus, by providing the boss and increasing the bearing length, the strength around the bearing holes 9a and 9b is sufficient in combination with the use of the material having a large tensile strength.
[0023]
As shown in FIG. 5, the arms 11 a and 11 b have a substantially arc shape centered on the central axis C <b> 1, and two pairs of ribs 12 a and 12 b are provided at the base portions of the back surfaces of the arms 11 a and 11 b and the trunk portion 13. Is formed. As described above, the ribs 12a and 12b are provided on the arms 11a and 11b, and the strength of the arms 11a and 11b is sufficient in combination with the use of the material having a large tensile strength.
[0024]
As shown in FIGS. 2, 4, and 5, the serration 181 formed on the inner diameter portion 18 of the body portion 13 is engaged with the serration of the serration shaft portion 14 at the tip of the first shaft 101. The fastening part 24 for fastening the body part 13 to the serration shaft part 14 is composed of two inverted L-shaped fastening pieces 24a, 24b extending upward from the upper ends 19a, 19b of the body part 13 in FIG. ing. The tightening pieces 24a and 24b are parallel parts 241a and 241b that are orthogonal to the central axis C2 and extend parallel to both sides of the plane including the central axis C1, and a butting part 242a that bends inward at right angles from the upper ends of the parallel parts 241a and 241b 242b.
[0025]
As shown in FIG. 2, a concave notch 16 is formed on the abutting portion 242a side, and a notch 16 is formed on the abutting portion 242b side. Complementary convex protrusions 15 are formed and engaged with each other. The joining surfaces of the notches 16 and the protrusions 15 are joined together with no gaps in both the X direction and the Y direction in FIG. FIG. 6 shows a state in which the protrusion 15 and the notch 16 are joined without a gap. By joining the notch 16 and the protrusion 15 in this way, the joining rigidity of the abutting portions 242a and 242b is improved, and the body portion 13 and the fastening portion 24 are integrated to resist external stress. When torsional torque is applied to the first yoke 1, the torsional stress applied to the body back part 25 on the lower side of the body part 13 in FIG. 4 is alleviated, and the durability of the body part 13 is improved.
[0026]
As shown in FIG. 4, a bolt hole 17 is formed in the left parallel portion 241a in parallel with the central axis C2 of the bearing holes 9a and 9b, and a screw hole 21 in the right parallel portion 241b in parallel with the central axis C2. The bolt 7 is inserted and screwed in from the left side. Bolt 7 uses M8. An annular boss 23 is protruded from the outer peripheral wall of the bolt hole 17 on the left side outer wall of the parallel portion 241a by swaging, and a seating surface 20 is formed on the boss 23 by machining. The bolt 7 is fastened to the seat surface 20 via 8. The boss 23 is provided to improve the rigidity of the parallel portion 241a. However, the boss 23 is not necessarily required, and the seat surface 20 may be directly machined into the parallel portion 241a without providing the boss 23.
[0027]
When the bolt 7 is tightened, the upper ends 19a and 19b of the body portion 13 are deformed inward, the serration hole 20 and the serration shaft portion 14 are brought into close contact, and the first yoke 1 and the first shaft 101 are strongly fastened. When the bolt 7 is strongly tightened, the notch 16 of the abutting portion 242a and the protrusion 15 of the abutting portion 242b are joined without a gap or face each other at a minute interval, so that the parallel portions 241a and 241b are notched 16 By the two-point support of the joint surface of the projection 15 and the trunk portion back surface portion 25 of the trunk portion 13, it is deformed inward while maintaining a substantially parallel state. Therefore, the tightening surface 72 of the lower surface of the bolt head 71 of the bolt 7 can be tightened while maintaining a state substantially parallel to the seating surface 20, and the upper ends 19 a and 19 b of the body portion 13 can be efficiently deformed. As a result, a sufficient holding force between the serration shaft portion 14 and the body portion 13 is obtained. The relief portion 141 of the serration shaft portion 14 is formed to be smaller in diameter than the serration inner diameter of the serration shaft portion 14 so that the outer periphery of the bolt 7 and the serration shaft portion 14 do not interfere with each other.
[0028]
The thickness S2 of the trunk portion 13 shown in FIG. 4 (the distance between the outer periphery of the trunk portion 13 and the inner diameter of the serration 181) greatly affects the holding force of the serration shaft portion 14 and the durability of the trunk portion 13. The inventor has derived from the results of many experiments that 3.5 to 4.5 mm is the most appropriate value as the thickness satisfying both.
[0029]
As described above, since the material of the yoke has a higher tensile strength than the conventional material, the yield point of the material is also high. Therefore, even if the bolt 7 is tightened with an excessive tightening torque, the vicinity of the seating surface 20 of the parallel portion 241a is hardly plastically deformed. Moreover, the screw hole 21 of the parallel part 241b is also difficult to yield. Thereby, even if the bolt 7 is tightened again after removing the bolt 7, it can be used without any trouble.
[0030]
As shown in FIG. 4, an annular boss 22 is protruded from the right outer surface of the parallel portion 241b around the screw hole 21 by swaging to increase the screwing length. The boss 22 is provided to improve the durability of the screw hole 21 and the rigidity of the parallel portion 241b. The boss 22 may not be provided, and a separate nut may be press-fitted or welded to the parallel part 241b.
[0031]
4 is the maximum distance (maximum swinging diameter) from the center axis C1 of the body portion 13 to the tip of the bolt head 71, but the butted portions 242a and 242b are located inside the circle D. In addition, when a steering device is mounted on an automobile, interference with peripheral parts is prevented. In the first embodiment, the diameter of the circle D is φ54 mm.
[0032]
Second Embodiment FIGS. 7 and 8 show a second embodiment, FIG. 7 is a side view corresponding to FIG. 5 of the first embodiment, and FIG. 8 corresponds to FIG. 6 of the first embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line H-H in FIG. 7. The difference from the yoke of the first embodiment is that the arms 51a and 51b are formed in parallel to both sides of a plane perpendicular to the center axis C2 of the bearing hole and passing through the center axis C1 of the body portion 13. . In the second embodiment, there is an advantage that the joint angle can be made larger than that in the first embodiment. However, the rigidity of the arms 51a and 51b is slightly inferior.
[0033]
As shown in FIG. 8, the joint surface between the protrusion 55 and the notch 56 is an inclined surface that becomes narrower on the central axis C <b> 1 side of the body portion 13. As a result, the protrusion 55 is pushed in a wedge shape between the notches 56, so that the joint surfaces are joined without gaps, and the connection between the butted portions 242a and 242b becomes stronger, and the body portion 13 and the tightening portion 24 are joined. Since the surface is more integrated, the strength against torsional stress is improved.
[0034]
According to the yoke of the universal joint of the above embodiment, a yoke having sufficient strength can be obtained with a thin plate material, so that the manufacturing cost can be reduced and the weight can be reduced. Further, since the plate thickness is thin, the yoke can be easily formed.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the yoke of the universal joint of the present invention, a yoke having sufficient strength can be obtained with a thin material, so that the manufacturing cost can be reduced and the weight can be reduced. Further, since the plate thickness is thin, the yoke can be easily formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view including a partial cross section of a universal joint showing a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view of the first yoke of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow A. FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line GG in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line BB of the yoke in FIG. 2 and shows a state where the yoke is tightened with a bolt.
5 is a side view of the yoke of FIG. 2 as viewed from the direction of arrow C. FIG.
6 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.
7 is a side view corresponding to FIG. 5, showing a yoke according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line HH in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st yoke 100 Universal joint 101 1st shaft 102 2nd shaft 10a, 10b Boss 11a, 11b Arm 12a, 12b Rib 13 Trunk part 14 Serration shaft part 141 Relief part 15 Protrusion 16 Notch 17 Bolt hole 18 Inner diameter part 181 Serration 19a, 19b Upper end 2 Second yoke 20 Seat surface 21 Screw hole 22, 23 Boss 24 Tightening part 241a, 241b Parallel part 242a, 242b Abutting part 24a, 24b Tightening piece part 25 Body rear part 3 Spider shaft 4 Rolling bearing Portion 41 Needle 42 Bearing cup 5 Seal ring 51a, 51b Arm 55 Protrusion 56 Notch 6 Thrust piece 7 Bolt 71 Bolt head 72 Tightening surface 8 Spring washer 9a, 9b Bearing hole C1, C2 Center axis

Claims

A body part having an inner diameter part for inserting a shaft on one end side; and
A pair of arms extended to the other end side of the body portion and bifurcated into a bifurcated shape substantially symmetrically with respect to the central axis of the body portion;
In order to connect the arm to the other yoke, a common central axis perpendicular to the central axis of the body portion is used in common, and a bearing hole formed in each of the arms,
A universal joint yoke having a tightening portion to which a bolt for tightening the body portion to the shaft is mounted;
A boss that is protruded around the bearing hole on the back surface of each arm,
A pair of parallel portions perpendicular to the center axis of the bearing hole, extending from the barrel portion substantially parallel to a plane including the center axis of the barrel portion, and constituting the tightening portion;
A bolt screwed across the pair of parallel portions;
A pair of butting portions that are bent at substantially right angles from the parallel portions and joined together;
A notch formed in one joint surface of the butting portion;
Formed on the other joining surface of the butting portion, and having a protrusion facing the notch and a gap or a gap at a small interval,
It is composed of a material having a plate thickness of 4.2 mm to 5.3 mm and a tensile strength of 310 N / mm ² or more .
The pair of arms are formed substantially parallel to both sides of a plane orthogonal to the center axis of the bearing hole and passing through the center axis of the body part,
The universal joint yoke according to claim 1, wherein a joint surface between the protrusion and the notch is formed as an inclined surface in which a central axis side of the body portion is narrowed .

The universal joint yoke according to claim 1,
A universal joint yoke, wherein a rib is formed at a base portion between the back surface portion and the body portion of the pair of arms.

In the universal joint yoke according to claim 1 or 2 ,
The universal joint yoke is characterized in that a thickness of the body portion is 3.5 mm to 4.5 mm.