JP4288580B2 - シャフトとヨークの結合構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャフトと自在継手のヨークの結合構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、自動車のステアリングシャフト等のシャフトに結合される自在継手のヨークの1つとして、いわゆるスイングインヨークが用いられている。このスイングインヨークは、シャフトに係合するためのシャフト係合部を有しており、このシャフト係合部は、相対向する一対の挟持板を含む断面U字形形状をなしている。これらシャフトとスイングインヨークとは、下記のようにして一体回転可能に結合される。すなわち、スイングインヨークを自在継手の十字軸の回りに回動させて、シャフト係合部のU字の開放側から断面小判状をなすシャフトの先端部を組み入れることで、両者の結合が達成される。
【0003】
また、シャフト係合部の一対の挟持板の開放側には挿通孔がそれぞれ形成されており、各挿通孔に挿通されたボルトにナットが螺合されている。これにより、ボルトとナットで各挟持板を締付けて、シャフトとスイングインヨークとを所定の結合力で結合している。
このようなシャフトとヨークの結合構造において、シャフトと各挟持板との接触圧を高めてシャフトとヨークの結合力を十分に確保するために、各挟持板の内側面に複数の突起を形成してこれら突起とシャフトとを接触させたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平10一9281号公報。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シャフトに極めて大きなトルクが作用した場合、シャフトがシャフト係合部の各挟持板に対してすべりを生じて騒音が発生する虞がある。ここで、特許文献1の構成によれば、シャフトとシャフト係合部の結合力を十分に確保しているので、シャフトをスイングインヨークに対してよりすべり難くすることができる。
【0006】
しかしながら、シャフト係合部は、シャフトからの荷重を突起で受けるので、長期間の使用により突起が磨耗してしまい、シャフトとの間にガタが出て上記のすべりを確実に抑制できなくなる虞がある。また、突起を複数形成しなければならず、コストも高くついてしまう。さらに、組付性を確保するには、シャフトの巾を突起間の距離より小さくしておく必要があり、結合力を低下させてしまう。本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、シャフトとヨークの結合力を長期間に亘って十分に確保して両者間のすべりを抑制でき、かつシャフトとスイングインヨークとの組付性にも優れ、更にはコストも安価な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。
【0007】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、第1発明は、自在継手のヨークに設けられ、相対向する一対の挟持板を含む断面U字形形状をなすシャフト係合部と、上記シャフト係合部の一対の挟持板間にU字の開放側から組み入れられたシャフトと、上記一対の挟持板の締付軸挿通孔に挿通され一対の挟持板を締付けるための締付軸とを備え、上記一対の挟持板間に上記シャフトが挟持されるシャフトとヨークの結合構造において、上記シャフトは、対応する挟持板の挟持面にそれぞれ対向する一対の被挟持面を含み、少なくとも一方の被挟持面は、逃げ凹部を含み、上記逃げ凹部は、対応する挟持板の締付軸挿通孔の周縁の一部に対向する部分を少なくとも含み、上記シャフトの硬度は、上記シャフト係合部の硬度よりも高くされ、上記シャフトを上記被挟持面とは直交する方向に沿って見たとき、上記逃げ凹部は、上記締付軸挿通孔を挟んで配置されシャフトの軸方向と交差して延びる一対の縁部を含み、上記一対の挟持板が上記締付軸を用いて締付けられることにより、対応する挟持板の一部に、上記一対の縁部が食い込むことを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、逃げ凹部を設けることで、挟持面から被挟持面に掛かる面圧をより高めることができる。さらに、締付軸挿通孔の周縁の一部が逃げ凹部の縁部に食い込むので、シャフトと対応する挟持板とをより強固に係合させることができる。したがって、シャフトとヨークの結合力を極めて高くすることができ、シャフトがヨークに対してすべりを生じることを確実に抑制して、騒音の発生を確実に抑制できる。しかも、挟持面と対応する被挟持面とは互いに面接触するので、両者が磨耗して結合力が低下することを防止でき、シャフトとヨークの結合力を長期間に亘って維持できる。さらに、被挟持面に凹部を設けるのみで良く、コストも極めて安価である。また、シャフトをヨークに組み込んだ後、締付軸により、挟持面を凹部に食い込ませるわけであるから、予め挟持面の内側面に突起を設けておくのに比べて、組付性が極めて高い。
【0009】
第2発明は、第1発明において、上記シャフトの周面は締付軸を係合させる凹溝を含み、上記逃げ凹部は被挟持面の凹溝側半部に設けられることを特徴とする。本発明によれば、シャフト係合部からシャフトが抜けてしまうことを確実に防止できる。さらに、シャフトとヨークの結合力を確保するために必要な逃げ凹部の形成範囲を最小限にでき、より一層コストを安価にできる。
【0010】
【発明の実施の形態】
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のシャフト1と自在継手2のヨーク3の結合構造4を示す模式的な―部断面側面図である。図2は、シャフト1と自在継手2のヨーク3の模式的な斜視図である。図3は、図1のII−II線に沿う断面図である。
【0011】
図1および図2を参照して、本結合構造4は、自在継手2のヨーク3に設けられ、相対向する一対の挟持板5,6を含む断面U字形形状をなすシャフト係合部7と、このシャフト係合部7の一対の挟持板5,6間にU字の開放側から組み入れられたシャフト1と、一対の挟持板5,6の締付軸挿通孔8,9に挿通されてこれら一対の挟持板5,6を締付けるための締付軸10とを備えている。
シャフト1は、鋼材等の材料(本実施の形態においては、SCM440)を用いて形成され、ヨーク3は圧延鋼板等の材料(本実施の形態においては、SPHE)を用いて形成されている。すなわち、シャフト1の硬度H1は、ヨーク3のシャフト係合部7の硬度H2よりも高く(H1>H2)設定されている。
【0012】
自在継手2は、上記のヨーク3に加え、ヨーク11と、各ヨーク3,11を互いにトルク伝達可能に連結する十字軸12とをさらに備えている。シャフト1の軸方向S(以下、単に「軸方向S」ともいう)に関するヨーク3の一端部13には、十字軸12と相対回動自在に結合する結合部としての十字軸挿通孔14が形成されており、ヨーク3は、十字軸12回りに(矢印R1方向に)回動可能となっている。
【0013】
ヨーク3のシャフト係合部7は、一対の挟持板5,6の基端部15を互いに接続する接続板16をさらに備えている。
図1,図2および図3を参照して、ヨーク3とシャフト1とは、一体回転可能に結合されている。具体的には、ヨーク3のシャフト係合部7の一対の挟持板5,6の内側面が互いに略平行に延びており、各内側面に、シャフト1を挟持する挟持面17が形成されている。
【0014】
また、一対の挟持板5,6の対応する開放端部18に、前述の締付軸挿通孔8,9がそれぞれ形成されている。一方の締付軸挿通孔8は、締付軸10の偏心軸部26を挿通可能なように、例えば長孔に形成されている。他方の締付軸挿通孔9は、締付軸10の先端に形成されるねじ部19に螺合するナット20の円形の挿入凸部21を挿入可能なように、例えば円孔に形成されている。各締付軸挿通孔8,9に挿通された締付軸10と、シャフト係合部7の接続板16との間にシヤフト1が配置される。
【0015】
シャフト1は、その先端部22が断面略小判形形状に形成されており、この先端部22の周面23の一部がシャフト係合部7の内側面の形状に対応する形状となっている。すなわち、先端部22の周面23には、シャフト係合部7の一対の挟持板5,6の対応する挟持面17にそれぞれ略平行に対向する一対の被挟持面24が形成されており、挟持面17と対応する被挟持面24同士が当接している。また、シャフト1の先端部22の周面23のうち、一対の被挟持面24間に位置する部分の一方は、シャフト係合部7の接続板16の内側面の形状に対応する形状に形成されている。
【0016】
シャフト1の先端部22の周面23のうち、一対の被挟持面24間に位置する部分の他方25には、締付軸10の偏心軸部26に係合する凹溝27が形成されている。
シャフト1の先端部22の各被挟持面24は、シャフト係合部7の一対の挟持板5,6の対応する挟持面17から例えばフライスを用いた切削加工によって掘り込み形成された逃げ凹部28を含む。各逃げ凹部28は、凹溝27の底部29から軸方向Sの両側に延びると共に、被挟持面24の軸方向Sに直交する方向Vの全長に亘って延びている。また、各逃げ凹部28は、対応する被挟持面24からの深さが概ね0.1〜0.2mmに設定されている。
【0017】
上記の構成により、シャフト1の各逃げ凹部28は、シャフト係合部7の対応する挟持板5,6の締付軸挿通孔8,9の周縁30,31の一部(例えば、対応する周縁30,31の基端部15側半部)に対向する部分を少なくとも含んでいる。
ヨーク3とシャフト1とを結合させる場合、ヨーク3を、図1の2点鎖線で示す位置から十字軸12の回りに回動させてシャフト係合部7の一対の挟持板5,6間にU字の開放側からシャフト1の先端部22を嵌め込む。次に、各締付軸挿通孔8,9に締付軸10を挿通してねじ部19をナット20に螺合すると共に、締付軸10の偏心軸部26をシャフト1の先端部22の凹溝27に係合させる。これにより、ヨーク3のシャフト係合部7の一対の挟持板5,6間にシャフト1が挟持される。この際、図3に示すように、締付軸10の頭部32とナット20による締付により、一対の挟持板5,6の一部が対応する逃げ凹部28の縁部33に食い込む。
【0018】
図1を参照して、例えばシャフト1に極めて大きなトルクが入力された場合には、シャフト1がヨーク3に対して締付軸10回り(矢印R2方向および矢印R3方向)に回動しようとするが、シャフト1とシャフト係合部7とは、逃げ凹部を設けていないシャフトとシャフト係合部との当接に比べて、すべりをより確実に抑えることができる。
このように、本実施の形態によれば、逃げ凹部28を設けることで、各挟持面17から対応する被挟持面24に掛かる面圧をより高めることができる。さらに、締付軸挿通孔8,9の周縁30,31の一部が対応する逃げ凹部28の縁部33に食い込むので、シャフト1とシャフト係合部7の対応する挟持板5,6とをより強固に係合させることができる。したがって、シャフト1とヨーク3の結合力を極めて高くすることができ、シャフト1がヨーク3に対してすべりを生じることを確実に抑制して、騒音の発生を確実に抑制できる。
【0019】
しかも、各挟持面17と対応する被挟持面24とは互いに面接触するので、両者が磨耗して結合力が低下することを防止でき、シャフト1とヨーク3の結合力を長期間に亘って維持できる。さらに、被挟持面24に凹部を設けるのみで良く、コストも極めて安価である。また、シャフト1をヨーク3に組み込んだ後、締付軸10により、各挟持面17を対応する逃げ凹部28に食い込ませるわけであるから、予め挟持面の内側面に突起を設けておくのに比べて、組付性が極めて高い。
【0020】
また、シャフト1の硬度H1をシャフト係合部7の硬度H2よりも高くすることで、締付軸挿通孔8,9の周縁30,31の一部を逃げ凹部28の縁部33により食い込ますことができ、シャフト1とシャフト係合部7の対応する挟持板5,6とをより強固に係合させることができる。さらに、締付軸10とシャフト1の凹溝27との係合により、シャフト係合部7からシャフト1が抜けてしまうことを確実に防止できる。
【0021】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されない。例えば、図4に示すように、各逃げ凹部28を、シャフト1の対応する被挟持面24の前述の方向Vの凹溝27側半部にのみ設けても良い。この場合、シャフト1とヨーク3の結合力を確保するために必要な各逃げ凹部28の形成範囲を最小限にでき、より一層コストを安価にできる。
また、各逃げ凹部28を、シャフト1の対応する被挟持面24の凹溝27の底部29よりもシャフト1の先端側に設けても良い。さらに、上記各実施の形態において、逃げ凹部28を、シャフト1の一対の被挟持面24の何れか一方にのみ設けても良い。
【0022】
本発明のシャフトとヨークの結合構造は、例えば、ステアリングシャフトに一方のヨークが結合された自在継手の他方のヨークと、インターミディエイトシャフトとを結合する構造として用いられる。その他、本発明の特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のシャフトと自在継手のヨークの結合構造を示す模式的な一部断面側面図である。
【図2】シャフトと自在継手のヨークの模式的な斜視図である。
【図3】図1のII一II線に沿う断面図である。
【図4】本発明の他の実施の形態のシャフトの一部側面図である。
【符号の説明】
1 シャフト
2 自在継手
3 ヨーク
4 結合構造
5 挟持板
6 挟持板
7 シャフト係合部
8 締付軸挿通孔
9 締付軸挿通孔
10 締付軸
17 挟持面
23 周面
24 被挟持面
27 凹溝
28 逃げ凹部
30 周縁
31 周縁
H1 硬度
H2 硬度
Claims (2)
- 自在継手のヨークに設けられ、相対向する一対の挟持板を含む断面U字形形状をなすシャフト係合部と、
上記シャフト係合部の一対の挟持板間にU字の開放側から組み入れられたシャフトと、
上記一対の挟持板の締付軸挿通孔に挿通され一対の挟持板を締付けるための締付軸とを備え、
上記一対の挟持板間に上記シャフトが挟持されるシャフトとヨークの結合構造において、
上記シャフトは、対応する挟持板の挟持面にそれぞれ対向する一対の被挟持面を含み、
少なくとも一方の被挟持面は、逃げ凹部を含み、
上記逃げ凹部は、対応する挟持板の締付軸挿通孔の周縁の一部に対向する部分を少なくとも含み、
上記シャフトの硬度は、上記シャフト係合部の硬度よりも高くされ、
上記シャフトを上記被挟持面とは直交する方向に沿って見たとき、上記逃げ凹部は、上記締付軸挿通孔を挟んで配置されシャフトの軸方向と交差して延びる一対の縁部を含み、
上記一対の挟持板が上記締付軸を用いて締付けられることにより、対応する挟持板の一部に、上記一対の縁部が食い込むことを特徴とするシャフトとヨークの結合構造。 - 請求項1において、上記シャフトの周面は締付軸を係合させる凹溝を含み、上記逃げ凹部は被挟持面の凹溝側半部に設けられることを特徴とするシャフトとヨークの結合構造。
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JP2007292188A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Jtekt Corp | 自在継手のヨークとシャフトの結合構造 |
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2003
- 2003-07-23 JP JP2003200688A patent/JP4288580B2/ja not_active Expired - Lifetime
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