JP4962037B2 - Universal joint, steering device using the same, and electric power steering device - Google Patents
Universal joint, steering device using the same, and electric power steering device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4962037B2 JP4962037B2 JP2007034565A JP2007034565A JP4962037B2 JP 4962037 B2 JP4962037 B2 JP 4962037B2 JP 2007034565 A JP2007034565 A JP 2007034565A JP 2007034565 A JP2007034565 A JP 2007034565A JP 4962037 B2 JP4962037 B2 JP 4962037B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- universal joint
- steering
- hole
- pair
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 19
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 26
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 11
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 10
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 9
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 241000239290 Araneae Species 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Steering Controls (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シャフトに連結された一対のアーム部とこれらアーム部を連結する連結部とでU字状に形成された一対のヨークと、該一対のヨークを連結する十字軸とで構成される自在継手、これを使用したステアリング装置及び電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention comprises a pair of arm portions connected to a shaft, a pair of yokes formed in a U shape by a connecting portion connecting these arm portions, and a cross shaft connecting the pair of yokes. The present invention relates to a universal joint, a steering device using the same, and an electric power steering device.
この種の自在継手としては、例えば第1、第2ヨークを構成する十字軸結合部材と軸結合部材とに、透孔、スプライン歯、ボルト孔を形成していない状態で、両者を溶接により結合し、この溶接の後で、十字軸結合部材と軸結合部材とに透孔、スプライン歯及びボルト孔を形成するようにして、溶接による歪が透孔、スプライン歯及びボルト孔の相対位置を狂わせないようにした自在継手の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来例にあっては、自在継手をステアリング装置に使用した場合、近年の電動パワーステアリング装置の発達により、コラム側に操舵補助力を付与する操舵補助機構を備える例が多くなり、コラム側からステアリングギヤ機構に対してトルクを伝達するステアリング軸に自在継手を設けると、自在継手に高トルク伝達機能が要求されるようになっている。
However, in the conventional example described in
この自在継手の高トルク伝達機能が要求されることにより、ヨークに発生する応力も当然高くなる。このため、図17及び図18に示すように、所定距離だけ離れた一対のアーム部1a及び1bとこれらアーム部1a及び1b間を連結する連結部1cとでU字状に形成されたヨーク2を形成し、連結部1cにシャフトを連結する連結孔3を形成した場合には、最大応力の発生部位はアーム1a及び1bの根元であるが、アーム1a及び1bの変形に伴い連結部1cも変形し、連結孔3のアーム1a,1b側は図19に示すように楕円状に変形する。すなわち、アーム1a及び1bの中央部と連結孔3の中心点を通る第1の線をY軸とし、同様に連結孔3の中心点を通って第1の線と直交する第2の線をX軸とするXY座標系で、両座標軸に対して45度ずれた軸を長軸L1,L3及び短軸L2,L4とする楕円形に変形し、その短軸L2,L4に接する部分が高応力部位となり、この位置にスプラインやセレーションを形成した場合にはより大きな応力集中が発生することになる。回転方向は正逆双方向であるので、応力集中部位が4個所存在してしまうという未解決の課題がある。
Since the high torque transmission function of this universal joint is required, the stress generated in the yoke naturally increases. For this reason, as shown in FIGS. 17 and 18, a
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、軸結合位置にスプラインやセレーション等を形成した連結孔を設けた場合でもトルク伝達時に大きな応力集中が生じることを抑制することができる自在継手、これを使用したステアリング装置及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-mentioned conventional example, and even when a connecting hole in which splines, serrations, etc. are formed at the shaft coupling position, a large stress concentration occurs during torque transmission. It aims at providing the universal joint which can suppress this, a steering device using the same, and an electric power steering device.
上記目的を達成するために、請求項1に係る自在継手は、一対のアーム部とこれらアーム部を連結する連結部とでU字状に形成されてシャフトに連結された一対のヨークと、該一対のヨークを連結する十字軸とで構成される自在継手であって、少なくとも一方のヨークにおける連結部に形成された前記シャフトとの連結孔の形状を、前記一対のアーム部の中央部間を前記連結孔の中心を通って結ぶ第1の線と前記連結孔の中心を通って前記第1の線と直交する第2の線とを座標軸とする座標系で、前記両座標軸に対して45度ずれた仮想線近傍の高応力領域で、応力集中を抑制する形状変化率に設定され、前記連結孔はセレーション孔及びスプライン孔の何れか一方であり、前記高応力領域で当該セレーション孔及びスプライン孔の何れか一方が欠歯されて形状変化率が小さい値に設定されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a universal joint according to a first aspect of the present invention includes a pair of yokes formed in a U shape and connected to a shaft by a pair of arm portions and a connecting portion connecting the arm portions, A universal joint composed of a cross shaft for connecting a pair of yokes, wherein the shape of the connecting hole with the shaft formed in the connecting part of at least one of the yokes is between the central parts of the pair of arm parts. A coordinate system having a first line connecting through the center of the connecting hole and a second line passing through the center of the connecting hole and perpendicular to the first line as coordinate axes, and 45 with respect to both coordinate axes. The shape change rate that suppresses stress concentration is set in a high stress region near the imaginary line that is deviated, and the connection hole is one of a serration hole and a spline hole, and the serration hole and spline in the high stress region Any one of the holes There has been characterized in that it is set to the missing tooth has been values shape change rate is small.
また、請求項2に係る自在継手は、請求項1に係る発明において、応力集中を抑制する形状変化率を有する形状は、直線形状及び曲率半径の大きい円弧形状の何れか一方であることを特徴としている。
さらに、請求項3に係る自在継手は、請求項1又は2に係る発明において、前記仮想線近傍の領域は、前記座標系における第1の線及び第2の線で区切られる4象限の各領域において、当該仮想線を挟む±15度の範囲内であることを特徴としている。
The universal joint according to
Furthermore, the universal joint according to
さらにまた、請求項4に係る自在継手は、請求項1乃至3の何れか1つに係る発明において、前記セレーション孔及びスプライン孔の一対のアーム側の端面に座繰りが形成されていることを特徴としている。
Furthermore, the universal joint according to 請 Motomeko 4, in the invention according to any one of
また、請求項5に係るステアリング装置は、前記請求項1乃至4の何れか1つに記載の自在継手を使用したことを特徴としている。
The steering apparatus according to 請 Motomeko 5 is characterized in that using a universal joint according to any one of
さらに、請求項6に係る電動パワーステアリング装置は、前記請求項1乃至4の何れか1つに記載の自在継手をステアリングコラムに設けた操舵系に操舵補助力を発生する操舵補助機構の出力軸とステアリングギヤ機構との間に介装したことを特徴としている。
In addition, the electric power steering apparatus according to
本発明によれば、ヨークにおける連結部のトルク伝達時に応力集中し易い高応力領域で、シャフトとの連結孔の応力集中を抑制する形状変化率に設定したので、高応力領域での応力集中を抑制して自在継手の耐久性を向上させると共に、高トルク伝達時の捩れを抑制して円滑なトルク伝達を行うことができるという効果が得られる。
また、本発明による自在継手をステアリング装置に適用すると、ステアリング装置自体の耐久性を向上させることができると共に、操舵フィーリングを向上させることができるという効果が得られる。
According to the present invention, since the shape change rate that suppresses the stress concentration of the connecting hole with the shaft is set in the high stress region where the stress is easily concentrated during the torque transmission of the connecting portion in the yoke, the stress concentration in the high stress region is reduced. In addition to improving the durability of the universal joint by suppressing it, it is possible to achieve smooth torque transmission by suppressing torsion during high torque transmission.
In addition, when the universal joint according to the present invention is applied to a steering device, it is possible to improve the durability of the steering device itself and to improve the steering feeling.
さらに、本発明によるコラム式電動パワーステアリング装置を備えたステアリング装置に適用すると、より大きなトルク伝達を行っても、耐久性に影響を与えることなく、捩れを抑制して操舵フィーリングを向上させることができるという効果が得られる。 Furthermore, when applied to a steering apparatus equipped with a column-type electric power steering apparatus according to the present invention, even if a larger torque is transmitted, the torsion is suppressed and the steering feeling is improved without affecting the durability. The effect of being able to be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の自在継手を電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態を示す全体構成図、中間シャフトの拡大縦断面図、図3及び図4は自在継手のヨークを示す側面図、図5は高トルク伝達時の高応力部位を示す連結孔を模式的に示すヨークの側面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment when the universal joint of the present invention is applied to an electric power steering apparatus, an enlarged longitudinal sectional view of an intermediate shaft, and FIGS. 3 and 4 are side views showing a yoke of the universal joint. FIG. 5 is a side view of the yoke schematically showing a connecting hole showing a high stress portion during high torque transmission.
図中、2は後端(図1において右端)にステアリングホイール1を装着したステアリングシャフトであって、このステアリングシャフト2がステアリングコラム3に回転自在に保持されている。ステアリングシャフト2の前端(図1において左端)には、ステアリングシャフト2に操舵補助トルクを付与するウォーム減速機11と、このウォーム減速機11に操舵補助トルクを発生する電動モータ12とで構成される操舵補助機構4が連結されている。
In the figure,
ウォーム減速機11の出力軸14には、自在継手17Aを介して中間シャフト18が連結され、この中間シャフト18が自在継手17Bを介してラックピニオン式のステアリングギヤ機構6のピニオン軸19に連結されている。
ステアリングギヤ機構6のラック軸(図示せず)は、タイロッド5を介して図示しない転舵輪に連結されている。
An
A rack shaft (not shown) of the
ここで、ステアリングシャフト2は、アウターシャフト7とインナーシャフト8とを有し、アウターシャフト7の前端部とインナーシャフト8の後端部とをスプライン結合させると共に、合成樹脂を介して結合されている。したがって、アウターシャフト7とインナーシャフト8とは、衝突時に上記合成樹脂を破断させて、全長を縮めることができる。
また、ステアリングシャフト2を挿通した筒状のステアリングコラム3は、アウターコラム9とインナーコラム10とをテレスコープ状に組み合わせてなり、軸方向きの衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる所謂コラプシブル構造としている。
Here, the
Further, the
そして、インナーコラム10の前端部を、ウォーム減速機11のハウジング11aの後端面に固定し、インナーシャフト8をウォーム減速機11のハウジング11a内に挿通して、このインナーシャフト8の前端部をウォーム減速機11のハウジング11aの前端面から軸14として突出させている。
そして、ステアリングコラム3のアウターコラム9がアッパブラケット15Uによって車体側部材16にチルト及びテレスコ位置調整可能に支持されていると共に、操舵補助機構4におけるウォーム減速機11のハウジング11aが車体側部材16に取付けられたロアブラケット15Lに回動自在に支持されたピボットピン15pを中心として上下方向に揺動可能に支持されている。
The front end portion of the
The
中間シャフト18は、その縦断面図を表す図2に示すように、自在継手17Aに連結された雄軸21と、この雄軸21の外周側にセレーション結合され且つ自在継手17Bに連接された雌軸22とを備えている。
ここで、自在継手17Aは、図2に示すように、一対のヨーク23及び24と、これら一対のヨーク23及び24を連結する十字軸25とで構成されている。ヨーク23は、一対のアーム部23a及び23bと、これらアーム部23a及び23bの基部間を連結する連結部23cとでU字状に形成されている。そして、連結部23cには、ヨーク23の側面図を表す図3に示すように、中心位置に連結孔23dが貫通形成されている。この連結孔23dの内周面には、一対のアーム部23a及び23bの中央部間を前記連結孔23dの中心を通って結ぶ第1の線をY軸とし、この第1の線と直交し、連結孔23dの中心を通る第2の線をX軸とするXY座標系で、第1〜第4象限におけるXY座標軸に対して45度ずれた仮想線L1〜L4の近傍例えば仮想線L1〜L4を挟んで反時計方向及び時計方向に±15°の範囲即ちX軸を0°とすると、第1象限では30°〜60°の範囲、第2象限では120°〜150°の範囲、第3象限では210°〜240°の範囲及び第4上限では300°〜330°の範囲に設定される高応力領域A1〜A4を除く領域にセレーション穴部SH1〜SH4を形成し、高応力領域A1〜A4には形状変化率が応力集中を抑制する小さい値となるように例えば連結孔23dの中心点を中心とする円筒内面CI1〜CI4が形成されている。
As shown in FIG. 2 showing the longitudinal sectional view of the
Here, as shown in FIG. 2, the universal joint 17 </ b> A includes a pair of
この連結孔23dに、後述する雄軸21の連結孔23dのセレーション穴部SH1〜SH4に噛合するセレーション軸部SS1〜SS4と、円筒内周面CI1〜CI4に係合する円筒外周面CO1〜CO4とを有する連結軸部21cが連結されている。そして、連結部23cと連結軸部21cとが、例えば溶接、加締め等の固着手段によって一体に連結されている。
Serration shaft portions SS1 to SS4 meshing with serration holes SH1 to SH4 of the
また、他方のヨーク24も、ヨーク23と同様に一対のアーム部24a及び24bとこれらアーム部24a及び24bの基部間を連結する連結部24cとでU字状に形成され、連結部24cにウォーム減速機11の出力軸14がボルト27によって抱き締めされている。
さらに、十字軸25は、図2に示すように、胴部25aと、この胴部に十字状に夫々形成した4個の軸部25bとで構成されている。各軸部25bはその先端部に中心軸位置にスパイダーピン25cが埋設されていると共に、外周面にニードルベアリング25dが配設され、スパイダーピン25c及びニードルベアリング25dを覆うようにベアリングカップ25eが配設されている。そして、十字軸25の各軸部25bが、ヨーク23及び24のアーム部23a,23b及び24a,24bに形成されたベアリングカップ挿通孔26に挿通されている。
Similarly to the
Further, as shown in FIG. 2, the
一方、自在継手17Bも、自在継手17Aと同様の構成を有し、中間シャフト18の雌軸22に連結されたヨーク23とステアリングギヤ機構6のピニオン軸19に連結されたヨーク24と、これらヨーク23及び24を連結する十字軸25とを備えている。
さらに、雄軸21は、図2に示すように、小径の中央軸部21aとその左端に形成された中央軸部21aより大径に形成されたセレーション軸部21b及び右端に形成された連結軸部21cとを有する。セレーション軸部21bは軸方向長さが比較的長めに形成され、連結軸部21cは軸方向長さが比較的短めに形成されている。そして、連結軸部21cには前述したように図3に示すセレーション軸部SS1〜SS4及び円筒外周面CO1〜CO4が形成されている。
On the other hand, the universal joint 17B has the same configuration as the universal joint 17A. The
Further, as shown in FIG. 2, the
また、雌軸22は、円筒状に形成され、その内周面に全長に亘ってセレーション穴部22aが形成され、図2の左端外周面に、図4に示すように、自在継手17Bのヨーク23の連結孔23dに形成されたセレーション穴部SH1〜SH4に噛合するセレーション軸部SS1〜SS4と、形状変化率が小さい円筒内周面CI1〜CI4に係合する円筒外周面CO1〜CO4とを有する連結軸部22bが形成されている。そして、連結軸部22bのセレーション軸部SS1〜SS4を自在継手17Bのヨーク23の連結孔23dにおけるセレーション穴部SH1〜SH4に噛合させ、且つ連結軸部22bの円筒外周面CO1〜CO4を連結孔23dの円筒内周面CI1〜CI4に係合させた状態で、連結軸部22bと連結部23cとが図2に示すように例えば溶接、加締め等の固着手段で連結されている。
Further, the
次に、上記第1の実施形態の動作を説明する。
今、運転者がステアリングホイール1を操舵すると、ステアリングホイール1に伝達された操舵トルクを図示しない操舵トルクセンサで検出すると共に、車速を図示しない車速センサで検出し、操舵トルクと車速とに基づいて図示しない操舵補助制御装置で、操舵状態での最適な操舵補助力を発生するように電動モータ12を駆動制御する。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
Now, when the driver steers the
このため、電動モータ12で発生された操舵補助力がウォーム減速機11を介してステアリングシャフト2に伝達される。このように操舵補助力がステアリングシャフト2に伝達されることにより、ウォーム減速機11の出力軸14から大きな操舵トルクが出力され、これが自在継手17A、中間シャフト18、自在継手17Bを介してステアリングギヤ機構6のピニオン軸19に伝達される。ステアリングギヤ機構6では、ピニオン軸19に伝達された回転運動を、ステアリングギヤを構成するピニオン及びこれに噛合するラックによって車幅方向の直線運動に変換し、タイロッド5を介して図示しない転舵輪に伝達してこの転舵輪を転舵させる。
Therefore, the steering assist force generated by the
このとき、操舵補助機構4の電動モータ12でステアリングホイール1に伝達された操舵トルクに応じた最適な操舵補助力を発生させるので、ステアリングホイール1を軽く操舵することができる。
このように、操舵補助機構4がステアリングコラム3の出力側に設けられているので、ウォーム減速機11の出力軸14には大きな操舵トルクが作用することになり、この大きな操舵トルクが自在継手17A及び17Bと中間シャフト18とを介してステアリングギヤ機構6に伝達される。
At this time, since the optimum steering assist force corresponding to the steering torque transmitted to the
As described above, since the steering assist mechanism 4 is provided on the output side of the
このため、前述したように、中間シャフト18の両端に連結された自在継手17A及び17Bのヨーク23におけるアーム部23a及び23bに捩じれ力が作用することになる。これにより、例えばステアリングホイール1を右切りしたときに、ヨーク23の連接部23cの連結孔23dが、連結孔23dを模式的に表す図5に示すように、矢印Z方向のトルクによって、XY座標系における仮想線L1及びL3を長軸とし、仮想線L2及びL4を短軸とする楕円状に変形し、これによって連結孔23dの仮想線L2及びL4位置が高応力部HSとなる。このとき、図3に示すように、高応力部HSに相当する連結孔23dの仮想線L2及びL4を含む高応力領域A2及びA4には形状変化率の大きいセレーション穴部SH1〜SH4が欠歯されて、形状変化率の小さい連結孔23dの中心点を中心とする円筒内周面CI2及びCI4とされているので、これら円筒内周面CI2及びCI4に応力が集中することを確実に抑制することができ、耐久性を向上させることができると共に、ヨーク23とこれに連結された中間シャフト18の雄軸21との間に捩じれによる位相ずれが生じることを防止して、操舵フィーリングの変化を防止することができる。
For this reason, as described above, a torsional force acts on the
なお、上記第1の実施形態においては、高応力領域A1〜A4でセレーション穴部を欠歯して応力集中を抑制する形状変化率が小さい円弧面とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、円弧面に代えて仮想線L1〜L4と直交する直線状としたり、形状変化率が小さい状態でうねる曲線状としたりすることもできる。
また、上記第1の実施形態においては、高応力領域A1〜A4として、仮想線L1〜L4を挟む±15°の範囲に設定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、仮想線L1〜L4の近傍の特に応力集中が大きくなる領域のみを欠歯状態として形状変化率の小さい内周面を形成するようにしてもよく、逆に高応力領域A1〜A4を、仮想線L1〜L4を挟む±15°の範囲より大きく設定するようにしてもよく、セレーション穴部SH1〜SH4とセレーション軸部SS1〜SS4とのセレーション結合で最大操舵トルクを伝達可能な程度までセレーション穴部SH1〜SH4の形成領域を狭めることができる。
In the first embodiment, the case has been described in which the serration hole portion is missing in the high stress regions A1 to A4 to form a circular arc surface with a small shape change rate that suppresses stress concentration. However, the present invention is not limited to this. Instead of a circular arc surface, it may be a straight line orthogonal to the imaginary lines L1 to L4, or a curved line wavy with a small shape change rate.
Moreover, in the said 1st Embodiment, although the case where it set to the range of +/- 15 degree which pinches | interposes virtual lines L1-L4 as high stress area | region A1-A4 was demonstrated, it is not limited to this, virtual Only the region near the lines L1 to L4, particularly the region where the stress concentration is large, may be missing, and the inner peripheral surface having a small shape change rate may be formed. Conversely, the high stress regions A1 to A4 are replaced with the virtual line L1. May be set to be larger than the range of ± 15 ° across L4, and the serration hole SH1 to the extent that the maximum steering torque can be transmitted by serration coupling between the serration holes SH1 to SH4 and the serration shaft portions SS1 to SS4. -SH4 formation region can be narrowed.
さらに、上記第1の実施形態においては、連結孔23dにセレーション穴部SH1〜SH4を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、セレーション穴部SH1〜SH4に代えてスプライン穴部を形成するようにしてもよく、この場合には雄軸21及び雌軸22にセレーション軸部SS1〜SS4に代えてスプライン軸部を形成するようにすればよいものである。
Furthermore, in the first embodiment, the case where the serration holes SH1 to SH4 are formed in the connecting
次に、本発明の第2の実施形態を図6について説明する。
この第2の実施形態では、高応力領域の厚みを薄くして捩れ易くすることにより、高応力領域での応力集中を抑制するようにしたものである。
すなわら、第2の実施形態では、自在継手17A(又は17B)のヨーク23は、その縦断面図及びその矢印H方向から見た矢視図である図6(a)及び(b)に示すように、連結部23cの連結孔24dの全内周に亘ってセレーション孔部SH0を形成すると共に、連結孔24dのアーム部23a及び23b側端面に連結孔23dの内径より大きな内径の座繰り孔30が形成されていることを除いては前述した第1の実施形態と同様の構成を有する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the stress concentration in the high stress region is suppressed by reducing the thickness of the high stress region to make it easy to twist.
On the other hand, in the second embodiment, the
この第2の実施形態によると、ヨーク23の連結部23cにおける連結孔23dの内周面に全周に亘ってセレーション孔部SH0が形成されていると共に、連結孔23dのアーム部23a及び23b側端面に連結孔23dの内径より大きな内径の座繰り孔30が形成されているので、連結部23cにおける連結孔23dの周囲の厚みが座繰り孔30の深さ分減少するので、連結孔23dの周囲が変形しやすくなり、ヨーク23のアーム部23a及び23bに操舵トルクによる捩れ力が作用したときに、連結孔23dの周囲が容易に変形してステアリングホイール1を右切りしたときの仮想線L2及びL4近傍の高応力領域A2及びA4、ステアリングホイール1を左切りしたときの仮想線L1及びL3近傍の高応力領域A1及びA3で応力集中が発生することを抑制することができる。
According to the second embodiment, the serration hole SH0 is formed on the inner peripheral surface of the
このため、耐久性を向上させることができると共に、ヨーク23とこれに連結された中間シャフト18の雄軸21との間に捩じれによる位相ずれが生じることを防止して、操舵フィーリングの変化を防止することができる。
なお、上記第2の実施形態においては連結孔23dの内周面に全周に亘ってセレーション穴部SH0を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、セレーション穴部SH0に代えてスプライン穴部を形成するようにしてもよい。
As a result, durability can be improved, and a phase shift due to torsion between the
In the second embodiment, the case where the serration hole SH0 is formed on the inner peripheral surface of the
また、上記第2の実施形態においては、連結孔23dの内周面の全周に亘ってセレーション孔部SH0を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した第1の実施形態と同様に高応力領域A1〜A4を欠歯状態として形状変形率を小さくして応力集中をさらに抑制するようにしてもよい。
次に、本発明の第3の実施形態をヨークの側面図を表す図7について説明する。
Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the case where the serration hole SH0 was formed over the perimeter of the internal peripheral surface of the
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 showing a side view of a yoke.
この第3の実施形態では、ヨーク23における連結部23cに形成した連結孔23dを二面幅形状とし、その所定距離だけ離れて平行な直線状内周面LI1及びLI2とこれら内周面LI1及びLI2の端部間を結ぶ円弧状内周面CI1及びCI2との連結位置で形状変化率が大きい境界部BP1〜BP4が前述した第1の実施形態における高応力領域A1〜A4から外れた領域となるように設定され、雄軸21の連結軸部21c又は雌軸22の連結軸部22bが連結孔23dに挿通可能な二面幅形状とされていることを除いては、前述した第1の実施形態と同様の構成を有する。
In the third embodiment, the connecting
この第3の実施形態によると、自在継手17A及び17Bを構成するヨーク23の連結孔23dが二面幅形状に形成され、この連結孔23dに雄軸21の連結軸部21c又は雌軸の連結軸部22bが挿通されているので、雄軸21又は雌軸22とヨーク23との間の操舵トルクの伝達を確実に行うことができる。
また、二面幅形状の連結孔23dにおける形状変化率の大きな直線状内周面LI1及びLI2と円弧状内周面CI1及びCI2との境界部BP1〜BP4が高応力領域A1〜A4から外れた位置に形成されているので、この境界部BP1〜BP4に応力が集中することを確実に防止することができ、耐久性を向上させることができると共に、ヨーク23とこれに連結された中間シャフト18の雄軸21との間に捩じれによる位相ずれが生じることを防止して、操舵フィーリングの変化を防止することができる。
According to the third embodiment, the connecting
Further, the boundary portions BP1 to BP4 between the linear inner peripheral surfaces LI1 and LI2 and the arcuate inner peripheral surfaces CI1 and CI2 having a large shape change rate in the two-surface-
なお、上記第3の実施形態においては、ヨーク23の連結部23cにおける連結孔23dが二面幅形状である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図示しないが直線部LI1及びLI2を円弧状に形成した小判形状としたり、ヨークの側面図を表す図8に示すように長方形状としたり、同様にヨークの側面図を表す図9に示すように正8角形状としたりすることができ、何れの形状でも、形状変化率が大きくなる直線部同士の境界部BP1〜BP4が高応力領域A1〜A4を外れるように設定することにより、高応力領域A1〜A4で応力集中が発生することを抑制して、耐久性を向上させることができると共に、ヨーク23とこれに連結された中間シャフト18の雄軸21又は雌軸22との間に捩じれによる位相ずれが生じることを防止して、操舵フィーリングの変化を防止することができる。
In the third embodiment, the case where the connecting
次に、本発明の第4の実施形態を図10〜図13について説明する。ここで、図10はヨークを示す図であって、(a)及び(b)は熱間鍛造後のヨークを示す上半部を断面とした正面図及び側面図、(c)はアーム部を切削した後の組立状態を示す側面図、図11は下側のアーム部を断面としたヨークの。拡大側面図、図12は従来例のヨークを示す図であって、(a)及び(b)は熱間鍛造後のヨークを示す上半部を断面とした正面図及び側面図、(c)はアーム部を切削した後の組立状態を示す側面図、図13は従来例の問題点の説明に供する下側のアーム部を断面とした側面図である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 10 is a view showing the yoke, wherein (a) and (b) are a front view and a side view in cross section of the upper half portion showing the yoke after hot forging, and (c) is an arm portion. FIG. 11 is a side view showing the assembled state after cutting. FIG. FIG. 12 is an enlarged side view, FIG. 12 is a view showing a conventional yoke, and (a) and (b) are a front view and a side view with the upper half section showing the yoke after hot forging as a cross section, and (c). FIG. 13 is a side view showing an assembled state after cutting the arm portion, and FIG. 13 is a side view showing a cross section of the lower arm portion for explaining the problems of the conventional example.
この第4の実施形態では、自在継手17A及び17Bのヨークにおけるベアリングカップ挿通孔の補強を行うようにしたものである。
すなわち、第4の実施形態では、自在継手17A及び17Bのヨーク24を熱間鍛造による成形する際に、図10(a)及び(b)に示すように、図11に示すヨーク24のアーム部24a及び24bの先端側に形成した十字軸25のベアリングカップ25eを挿通するベアリングカップ挿通孔26の機械的強度を補強するために、熱間鍛造の終了時に両アーム部24a及び24bにおけるベアリングカップ挿通孔26の周囲の肉厚を厚めに形成する。
In the fourth embodiment, the bearing cup insertion holes in the yokes of the
That is, in the fourth embodiment, when forming the
ここでは、図11に示すように、熱間鍛造の抜き勾配を考慮して、アーム部24a及び23bの対向面を、連結孔25dの中心点Oから十字軸25のシールリング25fの外端部までの寸法Aに、シールリング25fとアーム部24a及び24bの内側面との接触を回避してシール性を確保するために必要な寸法Bを加算した寸法Cを維持する平坦面に形成するために、熱間鍛造での抜き勾配(5°程度)を形成したときのアーム部24a及び24bの幅方向の両端位置から連結孔25dの中心点Oまでの寸法が前述した寸法Cとなるようにアーム部24a及び24bの厚みを厚めに熱間鍛造する(図10(a),(b)参照)。
Here, as shown in FIG. 11, in consideration of the draft angle of hot forging, the opposing surfaces of the
その後、図10(c)に示すように、アーム部24a及び24bの外側端面及び内側端面を夫々抜き勾配が形成されている部分を切除する切削を行って平坦面に仕上げる。
この切削加工によって、アーム部24a及び24bの厚みは、全域で最大限の厚みを確保することができ、アーム部24a及び24bのベアリングカップ挿通孔26の周囲における機械的強度を確保することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 10 (c), the outer end surfaces and the inner end surfaces of the
By this cutting, the maximum thickness of the
因みに、従来は、図12(a)〜(c)に示すように、アーム部24a及び24bの外側端面については切削加工して抜き勾配部分を切除するが、内側端面については切削加工を施すことなく熱間鍛造成形のままの状態を維持するようにしていたため、図13に示すように、抜き勾配(5°程度)の頂点位置と連結孔24dの中心点までの寸法が前記寸法Cとなるように設定しており、抜き勾配によってアーム部24a及び24bの内側端面が抜き勾配の頂点位置から幅方向両側に行くに従い厚みが薄くなり、アーム部24a及び24bの左右両端部の最小厚みDが薄くなって、ベアリングカップ挿通孔26の周囲の機械的強度が低下してしまうという未解決の課題がある。
Incidentally, conventionally, as shown in FIGS. 12A to 12C, the outer end surfaces of the
しかしながら、上述した第4の実施形態では、抜き勾配を切除した切削加工後の平坦面と連結孔24dの中心点との寸法が寸法Cに設定されているので、ベアリングカップ挿通孔26の周囲の厚みを図11においてハッチング領域で示すように従来例に比較して厚くすることができ、ベアリングカップ挿通孔26の周囲での機械的強度を十分に確保することができる。
However, in the above-described fourth embodiment, the dimension between the flat surface after cutting after cutting the draft and the center point of the connecting hole 24d is set to the dimension C. As shown by the hatched area in FIG. 11, the thickness can be increased compared to the conventional example, and the mechanical strength around the bearing
なお、上記第4の実施形態においては、熱間鍛造時に約5°の抜き勾配を形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した図10と同様の図14(a)〜(c)に示すように、アーム部24a及び24bの内周面及び外周面を抜き勾配に代えて比較的曲率の大きい円筒面24f,24gとすることもできる。この場合には、アーム部24a及び24bの外形寸法に規制がない場合には、アーム部24a及び24bの外側端面への切削を行わず、ベアリングカップ挿通孔26の外側端面位置に座繰り孔40を形成して、両座繰り孔40の底部間の寸法E(図14(b)参照)が、アーム部先端の拡大図を表す図15に示すようにベアリングカップ25eを加締部24hによって加締める際に、必要な十字軸25のベアリングカップ25eの端面間寸法F(図14(c)参照)より長い寸法に設定されている。このように、アーム部24a及び24bの外側端面を円筒面24gとして残すことにより、アーム部24a及び24bの厚みを円筒面24gの盛り上がり分だけ増加させることができ、アーム部24a及び24bの機械的強度を向上させることができる。
In the fourth embodiment, the case where a draft of about 5 ° is formed at the time of hot forging has been described. However, the present invention is not limited to this, and FIG. 14A similar to FIG. As shown in (c) to (c), the inner and outer peripheral surfaces of the
なお、上記第1〜第4の実施形態においては、本発明による自在継手17A及び17Bを電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリング装置の全体構成を表す図16に示すように、操舵補助機構4を省略してステアリングシャフト2を直接自在継手17Aに連結するようにした通常のステアリング装置にも本発明を適用することができ、その他自在継手を組込んだ任意の動力伝達装置に本発明の自在継手17A及び17Bを適用することができる。
In the first to fourth embodiments, the case where the
1…ステアリングホイール、2…ステアリングシャフト、3…ステアリングコラム、4…操舵補助機構、6…ステアリングギヤ機構、17A,17B…自在継手、18…中間シャフト、21…雄軸、21c…連結軸部、22…雌軸、22b…連結軸部、23…ヨーク、23a,23b…アーム部、23c…連結部、23d…連結孔、24…ヨーク、24a,24b…アーム部、24c…連結部、24e…ベアリングカップ挿通孔、25…十字軸、25a…ニードルベアリング、25b…ベアリングカップ、30…座繰り孔、A1〜A4…高応力領域、L1〜L4…仮想線、SH1〜SH4…セレーション穴部、CI1〜CI4…円弧状内周面、SS1〜SS4…セレーション軸部、CO1〜CO4…円弧状外周面
DESCRIPTION OF
Claims (6)
少なくとも一方のヨークにおける連結部に形成された前記シャフトとの連結孔の形状を、前記一対のアーム部の中央部間を前記連結孔の中心を通って結ぶ第1の線と前記連結孔の中心を通って前記第1の線と直交する第2の線とを座標軸とする座標系で、前記両座標軸に対して45度ずれた仮想線近傍の高応力領域で、応力集中を抑制する形状変化率に設定され、
前記連結孔はセレーション孔及びスプライン孔の何れか一方であり、前記高応力領域で当該セレーション孔及びスプライン孔の何れか一方が欠歯されて形状変化率が小さい値に設定されていることを特徴とする自在継手。 A universal joint comprising a pair of yokes formed in a U shape by a pair of arm portions and a connecting portion connecting these arm portions and connected to a shaft, and a cross shaft connecting the pair of yokes. And
The first line connecting the center of the pair of arm portions through the center of the connection hole and the center of the connection hole, the shape of the connection hole with the shaft formed in the connection portion in at least one of the yokes A shape change that suppresses stress concentration in a high-stress region in the vicinity of an imaginary line shifted by 45 degrees with respect to the two coordinate axes in a coordinate system having a second line orthogonal to the first line through the coordinate axis Rate is set ,
The connection hole is one of a serration hole and a spline hole, and either the serration hole or the spline hole is missing in the high stress region, and the shape change rate is set to a small value. Universal joint.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007034565A JP4962037B2 (en) | 2007-02-15 | 2007-02-15 | Universal joint, steering device using the same, and electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007034565A JP4962037B2 (en) | 2007-02-15 | 2007-02-15 | Universal joint, steering device using the same, and electric power steering device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008196650A JP2008196650A (en) | 2008-08-28 |
JP4962037B2 true JP4962037B2 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=39755780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007034565A Active JP4962037B2 (en) | 2007-02-15 | 2007-02-15 | Universal joint, steering device using the same, and electric power steering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4962037B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5549292B2 (en) * | 2010-03-15 | 2014-07-16 | 日本精工株式会社 | Method for manufacturing universal joint yoke |
JP5508243B2 (en) * | 2010-12-07 | 2014-05-28 | 株式会社ジェイテクト | Steering transmission shaft and universal joint yoke coupling structure and vehicle steering device |
JP5910758B2 (en) * | 2013-07-16 | 2016-04-27 | 日本精工株式会社 | Universal joint yoke and manufacturing method thereof |
JP6217209B2 (en) * | 2013-07-23 | 2017-10-25 | 日本精工株式会社 | Universal joint yoke |
JP2016008640A (en) * | 2014-06-23 | 2016-01-18 | 日本精工株式会社 | Connecting part between yoke for joint cross universal joint and rotating shaft |
JP6898708B2 (en) * | 2016-02-29 | 2021-07-07 | ナブテスコ株式会社 | Gear device |
JP7561593B2 (en) | 2020-12-09 | 2024-10-04 | 日本精工株式会社 | Yoke integrated shaft |
CN116989069A (en) * | 2023-09-27 | 2023-11-03 | 万向钱潮股份公司 | Transmission shaft spline shaft fork and new energy vehicle |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH596941A5 (en) * | 1976-06-03 | 1978-03-31 | Press Und Stanzwerk Ag | |
JPS6298831A (en) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Hitachi Ltd | Parallel/serial conversion circuit |
JPH0333903U (en) * | 1989-08-10 | 1991-04-03 | ||
JP2000230518A (en) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Kuroishi Tekko Kk | Connecting structure of universal joint and shaft body |
JP2006022869A (en) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Nsk Ltd | Universal joint |
-
2007
- 2007-02-15 JP JP2007034565A patent/JP4962037B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008196650A (en) | 2008-08-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4962037B2 (en) | Universal joint, steering device using the same, and electric power steering device | |
US9469332B2 (en) | Coupling structure for coupling shaft to universal joint yoke, coupling method for coupling shaft to universal joint yoke, and intermediate shaft | |
US9193384B1 (en) | Steering apparatus | |
JP5508243B2 (en) | Steering transmission shaft and universal joint yoke coupling structure and vehicle steering device | |
JP5831672B2 (en) | Steering device | |
JP5092913B2 (en) | Universal joint yoke and universal joint | |
JP5123025B2 (en) | Universal joint yoke, universal joint and vehicle steering device | |
JP5273103B2 (en) | Connection structure of male shaft and female shaft | |
JP7400731B2 (en) | Torque transmission shaft | |
JP5233278B2 (en) | Steering device | |
JP5296430B2 (en) | Steering device | |
JP2008202742A (en) | Yoke-shaft connection structure and steering device using the same | |
JP6217209B2 (en) | Universal joint yoke | |
JP5093284B2 (en) | Cross shaft type universal joint | |
JP5152033B2 (en) | Universal joint and processing method thereof | |
JP5141160B2 (en) | Joint structure of yoke and rotating shaft in steering device | |
JP7561593B2 (en) | Yoke integrated shaft | |
JP7561594B2 (en) | Yoke integrated shaft | |
JP2012193798A (en) | Coupling structure for shaft and yoke of universal joint, and vehicle steering apparatus | |
JP7544585B2 (en) | Yoke integrated shaft | |
JP2014169732A (en) | Yoke coupling structure of shaft and yoke of universal joint, and vehicle steering device | |
JP2009079677A (en) | Yoke in steering device and coupling structure for rotary shaft | |
JP2022091181A (en) | Yoke integrated shaft | |
JP2003200834A (en) | Impact absorbing type steering device | |
JP5459287B2 (en) | Cross shaft type universal joint |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20090130 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100210 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20101022 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20101022 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110815 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110823 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111013 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20111216 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120228 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120312 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4962037 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150406 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |