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 PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a universal joint capable of preventing occurrence of large stress concentration in transmitting torque even when a connection hole formed with a spline, serration or the like is provided at a shaft connection position: and a steering device and an electric power steering device using it. <P>SOLUTION: This universal joint 17A is composed of a pair of yokes each formed into a U-shaped form by a pair of arm parts and a connection part connecting the arm parts to each other, and connected to a shaft, and a joint cross connecting the pair of yokes. The shape of a connection hole 23d to the shaft 21 formed on a connection part 23c at least in one-side yoke 23 is set at a rate of shape change suppressing stress concentration in high-stress regions A1-A4 in the vicinities of virtual lines L1-L4 deflected by 45&deg; with respect to both coordinate axes in an X-Y coordinate system using, as the coordinate axes, a first line connecting center parts of the pair of arm parts 23a and 23b to each other by passing through the center of the connection hole, and a second line orthogonal to the first line by passing through the center of the connection hole. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

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)。
特開平5−87152号公報(第1頁、第4頁、図1、図2、図4)
As this kind of universal joint, for example, the cross shaft coupling member and the shaft coupling member constituting the first and second yokes are joined to each other by welding without forming through holes, spline teeth, or bolt holes. After this welding, through holes, spline teeth, and bolt holes are formed in the cross shaft coupling member and the shaft coupling member, and distortion caused by welding causes the relative positions of the through holes, spline teeth, and bolt holes to be distorted. There has been proposed a method for manufacturing a universal joint (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-5-87152 (first page, fourth page, FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4)

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 Patent Document 1, when a universal joint is used in a steering device, a steering assist mechanism that applies a steering assist force to the column side is provided due to the recent development of an electric power steering device. The number of examples increases, and when a universal joint is provided on the steering shaft that transmits torque from the column side to the steering gear mechanism, the universal joint is required to have a high torque transmission function.

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 yoke 2 formed in a U-shape by a pair of arm portions 1a and 1b separated by a predetermined distance and a connecting portion 1c connecting the arm portions 1a and 1b. When the connecting hole 3 for connecting the shaft to the connecting portion 1c is formed, the portion where the maximum stress is generated is the base of the arms 1a and 1b, but the connecting portion 1c is also deformed along with the deformation of the arms 1a and 1b. The arm 1a, 1b side of the connecting hole 3 is deformed into an ellipse as shown in FIG. That is, the first line passing through the central part of the arms 1a and 1b and the central point of the connecting hole 3 is defined as the Y axis, and the second line passing through the central point of the connecting hole 3 and orthogonal to the first line is also defined. In the XY coordinate system as the X axis, an axis shifted by 45 degrees with respect to both coordinate axes is transformed into an ellipse having major axes L1, L3 and minor axes L2, L4, and the portions in contact with the minor axes L2, L4 are high. When a spline or serration is formed at this position, a greater stress concentration occurs. Since the rotation direction is forward and backward, there is an unsolved problem that there are four stress concentration sites.

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 claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the shape having a shape change rate for suppressing stress concentration is one of a linear shape and an arc shape having a large curvature radius. It is said.
Furthermore, the universal joint according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the region in the vicinity of the virtual line is each region in four quadrants divided by the first line and the second line in the coordinate system. In the range of ± 15 degrees across the virtual line.

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 Motomeko 4, in the invention according to any one of claims 1 to 3, it repeatedly seating in the end surfaces of the pair of arm side of the serration hole and the spline hole is formed It is characterized by.

また、請求項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 Motomeko 5 is characterized in that using a universal joint according to any one of claims 1 to 4.

さらに、請求項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 claim 6, the output of the steering assist mechanism for generating a steering assist force to the universal joint to a steering system provided on the steering column according to any one of claims 1 to 4 It is characterized by being interposed between the shaft and the steering gear mechanism.

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, reference numeral 2 denotes a steering shaft having a steering wheel 1 mounted at the rear end (right end in FIG. 1). The steering shaft 2 is rotatably held by a steering column 3. A front end (left end in FIG. 1) of the steering shaft 2 includes a worm speed reducer 11 that applies a steering assist torque to the steering shaft 2 and an electric motor 12 that generates the steering assist torque in the worm speed reducer 11. A steering assist mechanism 4 is connected.

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 intermediate shaft 18 is connected to the output shaft 14 of the worm reducer 11 via a universal joint 17A, and this intermediate shaft 18 is connected to a pinion shaft 19 of the rack and pinion type steering gear mechanism 6 via a universal joint 17B. ing.
A rack shaft (not shown) of the steering gear mechanism 6 is connected to a steered wheel (not shown) via a tie rod 5.

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 steering shaft 2 includes an outer shaft 7 and an inner shaft 8, and the front end portion of the outer shaft 7 and the rear end portion of the inner shaft 8 are spline-coupled and are coupled via a synthetic resin. . Therefore, the outer shaft 7 and the inner shaft 8 can shorten the total length by breaking the synthetic resin at the time of collision.
Further, the cylindrical steering column 3 inserted through the steering shaft 2 is formed by combining the outer column 9 and the inner column 10 in a telescope shape, and absorbs energy caused by the impact when an axial impact is applied. However, it has a so-called collapsible structure in which the overall length is reduced.

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 inner column 10 is fixed to the rear end surface of the housing 11a of the worm speed reducer 11, the inner shaft 8 is inserted into the housing 11a of the worm speed reducer 11, and the front end portion of the inner shaft 8 is The shaft 14 projects from the front end surface of the housing 11a of the speed reducer 11.
The outer column 9 of the steering column 3 is supported on the vehicle body side member 16 by the upper bracket 15U so that the tilt and telescopic position can be adjusted, and the housing 11a of the worm speed reducer 11 in the steering assist mechanism 4 is attached to the vehicle body side member 16. A pivot pin 15p pivotally supported by the attached lower bracket 15L is supported so as to be swingable in the vertical direction.

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 intermediate shaft 18, a male shaft 21 connected to the universal joint 17A and a female connected serrated to the outer peripheral side of the male shaft 21 and connected to the universal joint 17B. A shaft 22 is provided.
Here, as shown in FIG. 2, the universal joint 17 </ b> A includes a pair of yokes 23 and 24 and a cross shaft 25 that connects the pair of yokes 23 and 24. The yoke 23 is formed in a U shape by a pair of arm portions 23a and 23b and a connecting portion 23c that connects the base portions of the arm portions 23a and 23b. Further, as shown in FIG. 3 showing a side view of the yoke 23, a connecting hole 23d is formed through the connecting portion 23c at the center position. On the inner peripheral surface of the connecting hole 23d, a first line connecting the center portions of the pair of arm portions 23a and 23b through the center of the connecting hole 23d is defined as a Y axis, and is orthogonal to the first line. In the XY coordinate system having the second line passing through the center of the connecting hole 23d as the X axis, the vicinity of the virtual lines L1 to L4 shifted by 45 degrees with respect to the XY coordinate axes in the first to fourth quadrants, for example, the virtual lines L1 to L1 If the range of ± 15 ° counterclockwise and clockwise, ie, the X axis is 0 ° across L4, the range of 30 ° -60 ° in the first quadrant, the range of 120 ° -150 ° in the second quadrant, Serration holes SH1 to SH4 are formed in regions excluding the high stress regions A1 to A4 set in the range of 210 ° to 240 ° in the three quadrants and in the range of 300 ° to 330 ° in the fourth upper limit, and the high stress regions A1. ~ A4, the shape change rate will be a small value to suppress stress concentration For example, cylindrical inner surfaces CI1 to CI4 are formed around the center point of the connection hole 23d.

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 connection hole 23d of the male shaft 21, which will be described later, and cylindrical outer peripheral surfaces CO1 to CO4 engaged with the cylindrical inner peripheral surfaces CI1 to CI4. The connecting shaft portion 21c having the above is connected. And the connection part 23c and the connection shaft part 21c are integrally connected by fixing means, such as welding and caulking, for example.

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 yoke 23, the other yoke 24 is also formed in a U-shape with a pair of arm portions 24a and 24b and a connecting portion 24c connecting the base portions of the arm portions 24a and 24b. The output shaft 14 of the speed reducer 11 is clamped by a bolt 27.
Further, as shown in FIG. 2, the cross shaft 25 includes a body portion 25 a and four shaft portions 25 b formed on the body portion in a cross shape. Each shaft portion 25b has a spider pin 25c embedded at the tip thereof at the center axis position, a needle bearing 25d disposed on the outer peripheral surface, and a bearing cup 25e disposed so as to cover the spider pin 25c and the needle bearing 25d. It is installed. Each shaft portion 25b of the cross shaft 25 is inserted into a bearing cup insertion hole 26 formed in the arm portions 23a, 23b and 24a, 24b of the yokes 23 and 24.

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 yoke 23 is connected to the female shaft 22 of the intermediate shaft 18, the yoke 24 is connected to the pinion shaft 19 of the steering gear mechanism 6, and these yokes. And a cross shaft 25 for connecting 23 and 24.
Further, as shown in FIG. 2, the male shaft 21 has a small-diameter central shaft portion 21a, a serration shaft portion 21b formed larger in diameter than the central shaft portion 21a formed at the left end thereof, and a connecting shaft formed at the right end. Part 21c. The serration shaft portion 21b is formed with a relatively long axial length, and the connecting shaft portion 21c is formed with a relatively short axial length. As described above, the serration shaft portions SS1 to SS4 and the cylindrical outer peripheral surfaces CO1 to CO4 shown in FIG. 3 are formed on the connecting shaft portion 21c.

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 female shaft 22 is formed in a cylindrical shape, and a serration hole 22a is formed over the entire inner peripheral surface thereof. The left end outer peripheral surface of FIG. 2 has a yoke of the universal joint 17B as shown in FIG. Serration shaft portions SS1 to SS4 meshing with serration hole portions SH1 to SH4 formed in the connection hole 23d of the cylinder 23, and cylindrical outer peripheral surfaces CO1 to CO4 engaged with the cylindrical inner peripheral surfaces CI1 to CI4 having a small shape change rate. A connecting shaft portion 22b is formed. Then, the serration shaft portions SS1 to SS4 of the connection shaft portion 22b are engaged with the serration holes SH1 to SH4 in the connection hole 23d of the yoke 23 of the universal joint 17B, and the cylindrical outer peripheral surfaces CO1 to CO4 of the connection shaft portion 22b are connected to the connection holes. As shown in FIG. 2, the connecting shaft portion 22b and the connecting portion 23c are connected to each other by fixing means such as welding or caulking in a state of being engaged with the cylindrical inner peripheral surfaces CI1 to CI4 of 23d.

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 steering wheel 1, the steering torque transmitted to the steering wheel 1 is detected by a steering torque sensor (not shown), and the vehicle speed is detected by a vehicle speed sensor (not shown), based on the steering torque and the vehicle speed. A drive assist control device (not shown) drives and controls the electric motor 12 so as to generate an optimum steering assist force in the steering state.

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 electric motor 12 is transmitted to the steering shaft 2 via the worm speed reducer 11. By transmitting the steering assist force to the steering shaft 2 in this way, a large steering torque is output from the output shaft 14 of the worm speed reducer 11, which is the steering gear via the universal joint 17A, the intermediate shaft 18 and the universal joint 17B. It is transmitted to the pinion shaft 19 of the mechanism 6. In the steering gear mechanism 6, the rotational motion transmitted to the pinion shaft 19 is converted into a linear motion in the vehicle width direction by a pinion constituting the steering gear and a rack meshing with the pinion, and is converted into a steered wheel (not shown) via the tie rod 5. This is transmitted to steer this steered wheel.

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 steering wheel 1 is generated by the electric motor 12 of the steering assist mechanism 4, the steering wheel 1 can be lightly steered.
As described above, since the steering assist mechanism 4 is provided on the output side of the steering column 3, a large steering torque acts on the output shaft 14 of the worm speed reducer 11, and this large steering torque is applied to the universal joint 17A. And 17B and the intermediate shaft 18 are transmitted to the steering gear mechanism 6.

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 arm portions 23a and 23b of the yoke 23 of the universal joints 17A and 17B connected to both ends of the intermediate shaft 18. Thereby, for example, when the steering wheel 1 is turned to the right, the connecting hole 23d of the connecting portion 23c of the yoke 23 is shown in FIG. 5 schematically showing the connecting hole 23d by the torque in the arrow Z direction. The virtual lines L1 and L3 in the system are deformed into an elliptical shape having the major axes as the virtual axes L2 and L4, and the positions of the virtual lines L2 and L4 of the connecting hole 23d become the high stress part HS. At this time, as shown in FIG. 3, serration holes SH1 to SH4 having a large shape change rate are missing in the high stress regions A2 and A4 including the virtual lines L2 and L4 of the connection hole 23d corresponding to the high stress portion HS. Since the cylindrical inner peripheral surfaces CI2 and CI4 are centered on the center point of the connecting hole 23d having a small shape change rate, the concentration of stress on the cylindrical inner peripheral surfaces CI2 and CI4 is surely suppressed. In addition to improving durability, it is possible to prevent a phase shift due to torsion between the yoke 23 and the male shaft 21 of the intermediate shaft 18 connected thereto, thereby changing the steering feeling. Can be prevented.

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 hole 23d has been described. However, the present invention is not limited to this, and instead of the serration holes SH1 to SH4, spline holes are provided. In this case, spline shaft portions may be formed on the male shaft 21 and the female shaft 22 instead of the serration shaft portions SS1 to SS4.

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 yoke 23 of the universal joint 17A (or 17B) is shown in FIGS. 6A and 6B which are a longitudinal sectional view and an arrow view seen from the direction of the arrow H. As shown, the serration hole SH0 is formed over the entire inner periphery of the connection hole 24d of the connection part 23c, and the counterbore having an inner diameter larger than the inner diameter of the connection hole 23d is formed on the arm 23a and 23b side end surfaces of the connection hole 24d. Except that the hole 30 is formed, it has the same configuration as that of the first embodiment described above.

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 connection hole 23d in the connection part 23c of the yoke 23 over the entire circumference, and the arm parts 23a and 23b side of the connection hole 23d. Since the countersink hole 30 having an inner diameter larger than the inner diameter of the connection hole 23d is formed on the end face, the thickness around the connection hole 23d in the connection part 23c is reduced by the depth of the countersink hole 30. An imaginary line L2 when the periphery of the connecting hole 23d is easily deformed and the steering wheel 1 is turned to the right when the periphery is easily deformed and a torsional force due to the steering torque is applied to the arm portions 23a and 23b of the yoke 23. And high stress areas A2 and A4 in the vicinity of L4, and high stress areas A1 and A3 in the vicinity of virtual lines L1 and L3 when the steering wheel 1 is turned to the left. There it is possible to suppress the occurrence.

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 yoke 23 and the male shaft 21 of the intermediate shaft 18 connected to the yoke 23 can be prevented, thereby changing the steering feeling. Can be prevented.
In the second embodiment, the case where the serration hole SH0 is formed on the inner peripheral surface of the connection hole 23d over the entire circumference has been described. However, the present invention is not limited to this, and the serration hole SH0 is formed in the serration hole SH0. Instead, a spline hole may be formed.

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 connection hole 23d was demonstrated, it is not limited to this, The 1st mentioned above Similarly to the embodiment, the stress concentration may be further suppressed by reducing the shape deformation rate by setting the high-stress regions A1 to A4 as missing teeth.
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 hole 23d formed in the connecting portion 23c of the yoke 23 has a two-sided width shape, and the linear inner peripheral surfaces LI1 and LI2 that are parallel to each other by a predetermined distance, and these inner peripheral surfaces LI1 and The boundary portions BP1 to BP4 having a large shape change rate at the connecting positions with the arcuate inner peripheral surfaces CI1 and CI2 connecting between the end portions of the LI2 are regions deviated from the high stress regions A1 to A4 in the first embodiment described above. Except that the connecting shaft portion 21c of the male shaft 21 or the connecting shaft portion 22b of the female shaft 22 has a two-face width shape that can be inserted into the connecting hole 23d. It has the same configuration as the embodiment.

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 hole 23d of the yoke 23 constituting the universal joints 17A and 17B is formed in a two-sided width shape, and the connecting shaft portion 21c of the male shaft 21 or the female shaft is connected to the connecting hole 23d. Since the shaft portion 22b is inserted, it is possible to reliably transmit the steering torque between the male shaft 21 or the female shaft 22 and the yoke 23.
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-width connecting hole 23d are out of the high stress regions A1 to A4. Therefore, the stress can be reliably prevented from concentrating on the boundary portions BP1 to BP4, the durability can be improved, and the yoke 23 and the intermediate shaft 18 connected thereto can be improved. It is possible to prevent a phase shift due to torsion between the male shaft 21 and the male shaft 21, thereby preventing a change in steering feeling.

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 hole 23d in the connecting portion 23c of the yoke 23 has a two-sided width shape has been described. However, the present invention is not limited to this, and although not illustrated, the straight portion LI1 and LI2 has an oval shape formed in an arc shape, a rectangular shape as shown in FIG. 8 showing a side view of the yoke, or a regular octagonal shape as shown in FIG. 9 showing a side view of the yoke. In any shape, by setting the boundary portions BP1 to BP4 between the straight portions where the shape change rate is large to deviate from the high stress regions A1 to A4, stress concentration is caused in the high stress regions A1 to A4. It is possible to suppress the occurrence and improve the durability, and the phase shift caused by the twist between the yoke 23 and the male shaft 21 or the female shaft 22 of the intermediate shaft 18 connected thereto. It is possible to prevent occurring, it is possible to prevent a change in the steering feeling.

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 universal joints 17A and 17B are reinforced.
That is, in the fourth embodiment, when forming the yoke 24 of the universal joints 17A and 17B by hot forging, as shown in FIGS. 10A and 10B, the arm portion of the yoke 24 shown in FIG. In order to reinforce the mechanical strength of the bearing cup insertion hole 26 through which the bearing cup 25e of the cross shaft 25 formed on the distal end side of 24a and 24b is inserted, the bearing cup insertion in both arm portions 24a and 24b at the end of hot forging. The wall around the hole 26 is formed thicker.

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 arm portions 24a and 23b are connected to the outer end portion of the seal ring 25f of the cross shaft 25 from the center point O of the connecting hole 25d. In order to form a flat surface that maintains the dimension C, which is obtained by adding the dimension B required to avoid the contact between the seal ring 25f and the inner surfaces of the arm portions 24a and 24b and to ensure the sealing performance. In addition, the dimension from the both end positions in the width direction of the arm portions 24a and 24b to the center point O of the connecting hole 25d when the draft angle (about 5 °) in hot forging is formed is the dimension C described above. The arms 24a and 24b are hot forged to a large thickness (see FIGS. 10A and 10B).

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 arm portions 24a and 24b are each cut so as to cut out portions where draft angles are formed, and finished to a flat surface.
By this cutting, the maximum thickness of the arm portions 24a and 24b can be ensured in the entire region, and the mechanical strength around the bearing cup insertion hole 26 of the arm portions 24a and 24b can be ensured. .

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 arm portions 24a and 24b are cut to cut the draft portion, but the inner end surfaces are cut. Since the hot forging is maintained, the dimension C is the dimension from the apex position of the draft (about 5 °) to the center point of the connecting hole 24d as shown in FIG. The thicknesses of the inner end surfaces of the arm portions 24a and 24b decrease from the apex position of the draft angle to both sides in the width direction due to the draft, and the minimum thickness D of the left and right ends of the arm parts 24a and 24b is There is an unsolved problem that the mechanical strength around the bearing cup insertion hole 26 is reduced due to the thinning.

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 cup insertion hole 26 can be sufficiently secured.

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 arm portions 24a and 24b can be replaced with draft angles to form cylindrical surfaces 24f and 24g having relatively large curvatures. In this case, when the outer dimensions of the arm portions 24a and 24b are not restricted, the outer end surfaces of the arm portions 24a and 24b are not cut, and the counterbore hole 40 is formed at the outer end surface position of the bearing cup insertion hole 26. The dimension E between the bottoms of the counterbore holes 40 (see FIG. 14 (b)) is such that the bearing cup 25e is added by the caulking portion 24h as shown in FIG. When tightening, the required dimension is set to be longer than the required dimension F between the end faces of the bearing cup 25e of the cross shaft 25 (see FIG. 14C). Thus, by leaving the outer end surfaces of the arm portions 24a and 24b as the cylindrical surface 24g, the thickness of the arm portions 24a and 24b can be increased by the rising amount of the cylindrical surface 24g, and the mechanical strength of the arm portions 24a and 24b is increased. Strength can be improved.

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 universal joints 17A and 17B according to the present invention are applied to the electric power steering apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and the entire configuration of the steering apparatus. As shown in FIG. 16, the present invention can also be applied to a normal steering device in which the steering assist mechanism 4 is omitted and the steering shaft 2 is directly connected to the universal joint 17A. The universal joints 17A and 17B of the present invention can be applied to any power transmission device incorporated.

本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の全体構成図である。It is a whole block diagram at the time of applying this invention to an electric power steering device. 本発明を適用した中間シャフトを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the intermediate shaft to which this invention is applied. 図2の一方の自在継手のヨークを示す側面図である。It is a side view which shows the yoke of one universal joint of FIG. 図2の他方の自在継手のヨークを示す側面図である。It is a side view which shows the yoke of the other universal joint of FIG. 高トルク作用時の応力発生状態を示す連結孔を模式的に示すヨークの側面図である。It is a side view of the yoke which shows typically the connecting hole which shows the stress generation state at the time of a high torque effect | action. 本発明の第2の実施形態を示す自在継手のヨークを示す図であって、(a)は縦断面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows the yoke of the universal joint which shows the 2nd Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a side view. 本発明の第3の実施形態を示す自在継手のヨークを示す側面図である。It is a side view which shows the yoke of the universal joint which shows the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を示す自在継手のヨークの変形例を示す側面図である。It is a side view which shows the modification of the yoke of the universal joint which shows the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を示す自在継手のヨークのさらに他の変形例を示す側面図である。It is a side view which shows the further another modification of the yoke of the universal joint which shows the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態を示す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である。It is a figure which shows the yoke which shows the 4th Embodiment of this invention, Comprising: (a) And (b) is the front view and side view which made the upper half part which shows the yoke after hot forging a cross section, (c) FIG. 4 is a side view showing an assembled state after cutting an arm part. 第4の実施形態における効果の説明に供する下側のアーム部を断面としたヨークの側面図である。It is a side view of the yoke which made the lower arm part for an explanation of an effect in a 4th embodiment a section. 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である。It is a figure which shows the yoke of a prior art example, Comprising: (a) And (b) is the front view and side view which made the cross section the upper half part which shows the yoke after hot forging, (c) is after cutting an arm part It is a side view which shows the assembly state of. 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ヨークの側面図である。It is a side view of the yoke which made the cross section the lower arm part for the description of the problem of a prior art example. 本発明の第4の実施形態の変形例を示す図であって、(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である。It is a figure which shows the modification of the 4th Embodiment of this invention, Comprising: (a) And (b) is the front view and side view which made the upper half part which shows the yoke after hot forging a cross section, (c) FIG. 4 is a side view showing an assembled state after cutting an arm part. 図14の十字軸の加締め状態を示すヨークの要部の底面図である。It is a bottom view of the principal part of the yoke which shows the crimping state of the cross shaft of FIG. 本発明を適用し得る通常のステアリング装置を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram showing a normal steering apparatus to which the present invention can be applied. ヨークの高トルク伝達時の捩れ状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the twisted state at the time of the high torque transmission of a yoke. ヨークの高トルク伝達時の捩れ状態を示す側面図である。It is a side view which shows the twist state at the time of the high torque transmission of a yoke. 高トルク作用時の応力発生状態を示すヨークの側面図である。It is a side view of the yoke which shows the stress generation state at the time of high torque action.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 ... Steering wheel, 2 ... Steering shaft, 3 ... Steering column, 4 ... Steering assist mechanism, 6 ... Steering gear mechanism, 17A, 17B ... Universal joint, 18 ... Intermediate shaft, 21 ... Male shaft, 21c ... Connection shaft part, 22 ... Female shaft, 22b ... Connection shaft portion, 23 ... Yoke, 23a, 23b ... Arm portion, 23c ... Connection portion, 23d ... Connection hole, 24 ... Yoke, 24a, 24b ... Arm portion, 24c ... Connection portion, 24e ... Bearing cup insertion hole, 25 ... cross shaft, 25a ... needle bearing, 25b ... bearing cup, 30 ... counter bore, A1-A4 ... high stress region, L1-L4 ... virtual line, SH1-SH4 ... serration hole, CI1 -CI4 ... arc-shaped inner peripheral surface, SS1-SS4 ... serration shaft, CO1-CO4 ... arc-shaped outer peripheral surface

Claims (6)

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.
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する請求項1に記載の自在継手。 2. The universal joint according to claim 1, wherein the shape having a shape change rate that suppresses stress concentration is one of a linear shape and an arc shape having a large curvature radius. 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する請求項1又は2に記載の自在継手。 The region in the vicinity of the imaginary line is within a range of ± 15 degrees sandwiching the imaginary line in each of the four quadrants divided by the first line and the second line in the coordinate system. Item 3. The universal joint according to Item 1 or 2. 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する請求項1乃至3の何れか1項に記載の自在継手。 The universal joint according to any one of claims 1 to 3, wherein countersinks are formed on end faces of the pair of arms of the serration hole and the spline hole . 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するステアリング装置 Steering apparatus characterized by using a universal joint according to any one of the請Motomeko 1 to 4. 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する電動パワーステアリング装置 The universal joint according to any one of claims 1 to 4 is interposed between an output shaft of a steering assist mechanism that generates a steering assist force in a steering system provided in a steering column and a steering gear mechanism. An electric power steering device .
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