JP5156629B2

JP5156629B2 - 自在継手用ヨーク

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Publication number: JP5156629B2
Application number: JP2008527615A
Authority: JP
Inventors: 和秀柿本; 聖準井上; 剛司小山
Original assignee: Koyo Machine Industries Co Ltd
Current assignee: Koyo Machine Industries Co Ltd
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2026-08-02
Also published as: US20100069163A1; CN101501357A; WO2008015741A1; CN101501357B; US8231476B2; JPWO2008015741A1

Description

本発明は、回転軸の一端側が接続される自在継手用ヨークに関する。

自在継手１００は、軸線がある角度で交わる２軸を連結し、一方の軸の回転力を他方の軸に伝達するためのもので、例えば、図９に示すように、軸線が相互に直交する十字軸１０１と、十字軸１０１を構成する各軸の両端部にそれぞれ接続してこの軸線中心に揺動自在に設けられ、回転軸１１１，１１２の一端側がそれぞれ接続される２つのヨーク１０２，１０５（第１ヨーク１０２及び第２ヨーク１０５）とから構成される。

尚、このような自在継手１００は、例えば、自動車のステアリング装置などに設けられ、このステアリング装置は、ステアリングホイール（ハンドル）の操作により回転するステアリングシャフト１１１の回転力を、当該自在継手１００を介してステアリングギアの入力軸１１２に伝達し、前輪に舵取り角を与えるように構成される。

前記第１ヨーク１０２は、基部１０３と、間隔を隔てて相互に対向するように基部１０３から延設された一対の対向側壁１０４とを備え、基部１０３の外面にステアリングシャフト１１１の一端側が固設され、対向側壁１０４の先端部側内面に十字軸１０１が取り付けられる。

前記第２ヨーク１０５は、図９乃至図１１に示すように、前記接続されるステアリングギアの入力軸１１２の軸線方向に沿って開口した開口部１０６ａを有する筒状に形成され、入力軸１１２の一端側が挿入されてこの入力軸１１２の外周面に内周面が当接する挿入部１０６と、挿入部１０６の開口部１０６ａを間に挟んで対峙するように挿入部１０６との付け根側からその反対側に向けて延設された一対の締付部１０７と、入力軸１１２の接続側とは反対側に向けて且つ入力軸１１２の軸線方向に沿って挿入部１０６から延設され、間隔を隔てて相互に対向するように設けられた一対の対向側壁１０８と、一対の締付部１０７を締め付けるためのボルト１０９とを備える。

前記挿入部１０６の内周面には、入力軸１１２の一端側外周面に形成されたセレーション１１２ａと係合可能なセレーション１０６ｂが形成される。前記一対の締付部１０７の一方側には貫通穴１０７ａが、他方側にはねじ穴１０７ｂが同軸に形成され、前記ボルト１０９が貫通穴１０７ａ内に挿通されてねじ穴１０７ｂに螺合するようになっている。前記一対の対向側壁１０８には、その先端部に十字軸１０１を取り付けるための取付穴１０８ａが同軸に形成される。

この第２ヨーク１０５によれば、入力軸１１２の一端側が挿入部１０６に挿入された後、貫通穴１０７ａ内に挿通されてねじ穴１０７ｂに螺合したボルト１０９により一対の締付部１０７が締め付けられると、入力軸１１２が挿入部１０６によって挟持，固定され、これにより、第２ヨーク１０５と入力軸１１２とが結合，固定される。

前記入力軸１１２の一端側には、環状の切り欠き溝１１２ｂが形成されており、この切り欠き溝１１２ｂとボルト１０９の外周部とが係合することにより、入力軸１１２の軸線方向への移動が規制され、入力軸１１２が第２ヨーク１０５から抜けるのが防止される。

ところで、上記の第２ヨーク１０５では、一対の締付部１０７がボルト１０９によって締め付けられると、図１１に示すように、締付部１０７の先端側が互いに接近するように変形してボルト１０９が曲がり、このボルト１０９に引張応力だけでなく曲げ応力も作用することとなって、ボルト１０９の疲労強度（耐久性）が低下するといった問題を生じる。即ち、引張応力及び曲げ応力が作用している状態で、自在継手１００を介して伝達される回転力による力がボルト１０９に繰り返し作用すると、ボルト１０９が疲労によって折損するまでの時間が著しく短くなるのである。

そして、このような不都合を解消することができそうなヨーク（第２ヨーク１０５）として、従来、例えば、特開平７−３１７７９３号公報に開示されたものがある。このヨーク１２０は、図１２に示すように、前記第２ヨーク１０５と同様、前記挿入部１０６、前記一対の締付部１０７、前記一対の対向側壁１０８、一対の締付部１０７を締め付けるための一組のボルト１０９及びナット１２１を備える。尚、前記第２ヨーク１０５と同じ構成部分については、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

前記一対の締付部１０７の他方側には、ねじ穴１０７ｂに代えて貫通穴１０７ｃが形成されており、貫通穴１０７ａ，１０７ｃ内に挿通されたボルト１０９及びナット１２１によってこの一対の締付部１０７が締め付けられることで、入力軸１１２が挿入部１０６によって挟持，固定される。

また、前記一対の締付部１０７の先端には、この締付部１０７の対峙方向に向けて延設され、互いに当接可能になった当接部１０７ｄがそれぞれ形成されており、一組のボルト１０９及びナット１２１による締付時にこの当接部１０７ｄが互いに当接し、これによって、締付部１０７の先端側が互いに接近するのが防止される。

特開平７−３１７７９３号公報

ところが、上記従来の、特開平７−３１７７９３号公報に開示されたヨーク１２０では、上述のように、ボルト１０９及びナット１２１による締付時に、当接部１０７ｄの当接によって締付部１０７の先端側が接近するような変形は防止されるものの、ボルト１０９及びナット１２１による締付位置と両当接部１０７ｄの当接位置とが離れていることから、図１３に示すように、締付部１０７の挿入部１０６側の付け根が互いに接近するように変形したり、特に図示はしないが、締付部１０７の中央部が撓むように変形するため、ボルト１０９が曲がるのを完全には防止することができない。

したがって、前記ヨーク１２０においても、前記第２ヨーク１０５の場合と同様に、このボルト１０９には、その変形によって引張応力だけでなく曲げ応力も作用し、ボルト１０９の耐久性が低下する。

また、前記当接部１０７ｄを形成すると、前記締付部１０７の形状が複雑となって、成形が困難になったり、成形工程が増えたり、成形用の金型形状が複雑になるという問題や、成形が困難になったり、成形工程が増えたり、成形用の金型形状が複雑になることで製造コストが上昇するという問題もある。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、一対の締付部及びボルトの変形を防止してボルトの耐久性を高めることができるとともに、成形の容易化や成形工程の削減、成形用の金型形状の単純化、製造コストの低減を図ることができる自在継手用ヨークの提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、回転軸の一端側が接続される自在継手用ヨークに関する。
この自在継手用ヨークは、その基本的な構成として、前記接続される回転軸の軸線方向に沿って開口した開口部を有する、Ｕ字状又は筒状に形成され、前記回転軸の一端側が挿入されてこの回転軸の外周面に内周面が当接する挿入部と、この挿入部の開口部を間に挟んで対峙するように前記挿入部から延設された一対の締付部たる第１締付部及び第２締付部と、この一対の締付部をその両外側から締め付ける一組のボルト及びナットとを備え、前記一組のボルト及びナットによって前記締付部が締め付けられることにより、前記挿入部に挿入された回転軸を挟持，固定するように構成される。
前記第１締付部及び第２締付部には、その対峙方向に貫通した同軸の貫通穴がそれぞれ形成されて、例えば、前記第１締付部の貫通穴に前記ボルトが挿通され、前記第２締付部の貫通穴に前記ナットがこの第２締付部と係合可能に嵌挿される。更に、前記ナットは、前記第１締付部と対向する側の端面が、前記第１締付部側に向けて延設されるとともに、前記回転軸と干渉する部位が切り欠かれた形状、即ち、前記端面の一部分が延設された形状に形成される。そして、この構成の場合には、前記ボルト及びナットによる前記締付部の締付前には、前記ナットの端面と前記第１締付部との間に予め設定された隙間が形成されるように構成されるとともに、前記締付時には、前記ナットの端面と前記第１締付部とが当接するように構成される。

かかる構成によれば、回転軸の一端側を挿入部に挿入し、一組のボルト及びナットによって一対の締付部を締め付けると、回転軸が挿入部により挟持されて当該ヨークと回転軸とが結合，固定される。また、このとき、ナットの、第１締付部と対向する側の端面の一部分が第１締付部に当接し、一対の締付部が互いに接近するように変形してボルトが曲がるのが防止される。

斯くして、ナットの、第１締付部と対向する側の端面の一部分を第１締付部側に伸ばしてこの第１締付部と当接させるようにしているので、従来に比べて、一組のボルト及びナットによる締付位置の直近部分で当該一対の締付部の接近（変形）を防止することができる。これにより、ボルトが曲がるのを防止して、このボルトに作用する曲げ応力を極力小さくすることができ、ボルトの耐久性を高めることができる。

また、一対の締付部に当接部が設けられた従来のヨークに比べて、形状を簡単にすることができ、成形を簡単にしたり、成形工程を減らしたり、成形用の金型形状を簡単にすることができる。また、更に、成形を簡単にしたり、成形工程を減らしたり、成形用の金型形状を簡単にすることで、製造コストを低く抑えることができる。

そして、本発明に係る前記自在継手用ヨークでは、前記第１締付部の貫通穴に、この第１締付部と係合可能に環状の当接部材が嵌挿され、前記第２締付部の貫通穴に、前記ナットがこの第２締付部と係合可能に嵌挿されるとともに、前記当接部材に、前記ボルトが挿通され、前記当接部材が、前記ボルトの頭部とナットとの間に位置するように配置される。また、前記ナットは、前記第１締付部と対向する側の端面の少なくとも一部分が、前記第１締付部側に向けて延設されるとともに、前記当接部材は、前記ナットと対向する側の端面の少なくとも一部分が、前記ナット側に向けて延設され、前記ボルト及びナットによる前記締付部の締付前には、前記当接部材の端面と前記ナットの端面との間に予め設定された隙間が形成されるように構成されるとともに、前記締付時には、前記当接部材の端面と前記ナットの端面とが当接するように構成される。
かかる構成を備えた本発明の自在継手用ヨークによれば、ナットと当接部材とを当接させることで、一組のボルト及びナットによる締付時に一対の締付部が互いに接近するように変形してボルトが曲がるのを効果的に防止することができる。また、成形の容易化や成形工程の削減、成形用の金型形状の単純化、製造コストの低減を図ることもできる。

このように、本発明に係る自在継手用ヨークによれば、ナットと当接部材とを当接させて一対の締付部の変形を防止し、ボルトの変形を防止することで、このボルトに作用する曲げ応力を極力小さいものとすることができる。これにより、ボルトの耐久性を高めることができる。また、一対の締付部の形状を簡単にして、成形を簡単にしたり、成形工程を減らしたり、成形用の金型形状を簡単にしたり、製造コストを低く抑えることができる。

本発明の基本的な参考形態に係る自在継手用ヨークの概略構成を示した正面図である。本参考形態に係る自在継手用ヨークの概略構成を示した背面図である。図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。本参考形態に係るナットの概略構成を示した側面図である。一組のボルト及びナットによる締付状態を示した断面図である。本発明の他の参考形態に係る自在継手用ヨークの概略構成を示した断面図である。本発明の実施形態に係る自在継手用ヨークの概略構成を示した断面図である。本発明の他の参考形態に係る自在継手用ヨークの概略構成を示した断面図である。従来例に係る自在継手用ヨークなどの概略構成を示した正面図である。従来例に係る自在継手用ヨークなどの概略構成を示した断面図である。図１０における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図である。従来例に係る自在継手用ヨークなどの概略構成を示した断面図である。一組のボルト及びナットによる締付状態を示した断面図である。

１自在継手用ヨーク（第２ヨーク）
１１挿入部
１２一対の締付部
１３第１締付部
１４第２締付部
１５一対の対向側壁
１６ボルト
１７ナット

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。まず、本発明の基本的な参考形態に係る自在継手用ヨークについて説明する。尚、図１は、本発明の基本的な参考形態に係る自在継手用ヨークの概略構成を示した正面図であり、図２は、本参考形態に係る自在継手用ヨークの概略構成を示した背面図である。また、図３は、図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図であり、図４は、本参考形態に係るナットの概略構成を示した側面図である。また、以下の説明では、図１乃至図４に示した自在継手用ヨーク１が、図９乃至図１１に示した第２ヨーク１０５に代えて設けられるものとし、当該ヨーク１以外の説明については、上記と同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

図１乃至図４に示すように、この自在継手用ヨーク（第２ヨーク）１は、接続される入力軸１１２の軸線方向に沿って開口した開口部１１ａを有する筒状に形成され、入力軸１１２の一端側が挿入されてこの入力軸１１２の外周面に内周面が当接する挿入部１１と、挿入部１１の開口部１１ａを間に挟んで対峙するように挿入部１１との付け根側からその反対側に向けて延設された一対の締付部１２たる第１締付部１３及び第２締付部１４と、入力軸１１２の接続側とは反対側に向けて且つ入力軸１１２の軸線方向に沿って挿入部１１から延設され、間隔を隔てて相互に対向するように設けられた一対の対向側壁１５と、一対の締付部１２をその両外側から締め付ける一組のボルト１６及びナット１７とを備える。

前記挿入部１１の内周面には、入力軸１１２の一端側外周面に形成されたセレーション１１２ａと係合可能なセレーション１１ｂが形成される。前記第１締付部１３及び第２締付部１４には、その対峙方向に貫通する貫通穴１３ａ，１４ａがそれぞれ同軸に形成されており、貫通穴１３ａには前記ボルト１６が挿通され、貫通穴１４ａには前記ナット１７が第２締付部１４と係合可能に嵌挿される。前記一対の対向側壁１５には、その先端部に十字軸１０１を取り付けるための取付穴１５ａが同軸に形成される。

前記ナット１７は、第２締付部１４と係合可能な拡径部１７ａを有する段付き形状に形成されるとともに、第１締付部１３と対向する側の端面（先端面）の一部分１７ｂが、貫通穴１４ａから第１締付部１３側に向けて突出して両者間の隙間Ｓが予め設定された隙間（例えば、約１ｍｍ）となるように形成される。また、このナット１７の先端面１７ｂは、一対の締付部１２の締付時に第１締付部１３と当接するようになっている。

また、前記ナット１７に形成された、ボルト１６と螺合するねじ穴１７ｃは、第２締付部１４の肉厚よりも長く設けられている。このように、ねじ穴１７ｃを第２締付部１４の肉厚よりも長くすることで、ねじ部分の長さを十分確保することが可能となり、このねじ部分（めねじ）の強度を高めることができる。

尚、この第２ヨーク１は、例えば、板状の部材に冷間プレスや熱間プレスなどのプレス加工を施して、挿入部１１、一対の締付部１２、一対の対向側壁１５を有する所望の形状に成形した後、セレーション１１ｂ、貫通穴１３ａ，１４ａ、取付穴１５ａを切削加工により形成することで、その本体形状を得ることができる。但し、これに限定されるものではなく、どのような製造方法を採用しても良い。

以上のように構成された前記第２ヨーク１によれば、入力軸１１２の一端側を挿入部１１に挿入し、一組のボルト１６及びナット１７によって一対の締付部１２を締め付けると、入力軸１１２が挿入部１１によって挟持，固定され、これにより、当該第２ヨーク１と入力軸１１２とが結合，固定される。

また、このとき、図５に示すように、ナット１７の先端面１７ｂが第１締付部１３に当接し、一対の締付部１２が互いに接近するように変形してボルト１６が曲がるのが防止される。

このように、この第２ヨーク１によれば、ナット１７の先端面１７ｂを第１締付部１３側に伸ばしてこの第１締付部１３と当接させるようにしたので、従来よりも一組のボルト１６及びナット１７による締付位置の直近部分で当該一対の締付部１２の接近（変形）を防止することができる。これにより、ボルト１６が曲がるのを防止して、このボルト１６に作用する曲げ応力を極力小さくすることができ、ボルト１６の耐久性を高めることができる。

また、一対の締付部１０７に当接部１０７ｄが設けられた従来のヨーク１２０に比べて、形状を簡単にすることができ、成形を簡単にしたり、成形工程を減らしたり、成形用の金型形状を簡単にすることができる。また、更に、成形を簡単にしたり、成形工程を減らしたり、成形用の金型形状を簡単にすることで、製造コストを低く抑えることができる。

以上、本発明の基本的な参考形態について説明したが、他の態様も採り得る。

例えば、前記ナット１７の形状は、図３及び図４などに示したものに限られず、例えば、図６や図７に示すような形状としても良い。図６に示したナット１７は、第１締付部１３と対向する側の端面（先端面）１７ｂが円弧状に形成されたもので、この円弧部の曲率半径は貫通穴１３ａの曲率半径よりも大きくなっている。このようにナット１７を形成しても、上記と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の実施形態に係る第２ヨーク１について、図７に基づき説明する。この第２ヨーク１は、図１乃至図４に示した第２ヨーク１において、ナット１７の形状を変更するとともに、第１締付部１３の貫通穴１３ａ内に、ボルト１６が挿通される環状の当接部材１８を、第１締付部１３と係合可能に嵌挿した構成を備えるものである。この当接部材１８は、第１締付部１３と係合可能な拡径部１８ａを有する段付き形状に形成されるとともに、ナット１７と対向する側の端面（先端面）１８ｂが、貫通穴１３ａからナット１７側に向けて突出して両者間の隙間Ｓが予め設定された隙間（例えば、約１ｍｍ）となるように形成される。また、当接部材１８の先端面１８ｂは、ナット１７の先端面と略同形状をした円弧状に形成され、一対の締付部１２の締付時に、この当接部材１８の先端面１８ｂとナット１７の先端面１７ｂとが互いに当接可能に設けられる。尚、図７に示したナット１７は、その先端面１７ｂの突出量が、図３，図４及び図６に示したものよりも小さく形成される。

このように、ナット１７と当接部材１８とを当接させるようにした本実施形態においても、上述した参考形態と同様に、一組のボルト１６及びナット１７による締付位置の直近部分で、当該締付時に一対の締付部１２が互いに接近するように変形するのを防止することができる。これにより、上記と同様、ボルト１６が曲がるのを防止してこのボルト１６に作用する曲げ応力を極力小さくし、ボルト１６の耐久性を高めることができる。また、形状も簡単であり、成形を簡単にしたり、成形工程を減らしたり、成形用の金型形状を簡単にしたり、製造コストを低く抑えることができる。

尚、本発明の具体的な態様は、図７に示したものに限られるものでは無く、例えば、ナット１７の形状は、図３に示した形状を採用することができる。また、上例では、挿入部１１の形状が筒状をした第２ヨーク１を一例に挙げて説明したが、この挿入部１１の形状は、筒状に限られるものではない。例えば、図８に示すように、Ｕ字状をした挿入部１１を有する第２ヨーク２についても、本発明を適用することができる。

図８に示した第２ヨーク２は、当接部材１８を設けていない例であるが、この第２ヨーク２は、接続される入力軸１１２の軸線方向に沿って開口した開口部１１ａを有するＵ字状に形成され、入力軸１１２の一端側が挿入されてこの入力軸１１２の外周面に内周面が当接する前記挿入部１１と、挿入部１１から更に延設され、挿入部１１の開口部１１ａを間に挟んで対峙する一対の締付部１２と、前記一対の対向側壁１５と、一組のボルト１６及びナット１７とを備える。また、前記入力軸１１２は、その一端側に平行な二平面が形成されており、この二平面が挿入部１１の平面部分と対峙するように挿入部１１に挿入される。

また、図７に示したナット１７は、入力軸１１２との干渉を防止するために、先端側の一部を切り欠いた形状としているが、例えば、一組のボルト１６及びナット１７による締付位置が入力軸１１２から離れた位置に設定されて入力軸１１２と干渉しないような場合には、このような切り欠き形状は設けなくても良い。

以上のように、本発明に係る自在継手用ヨークは、一対の締付部及びボルトの変形を防止してボルトの耐久性を高めることができるとともに、成形の容易化や成形工程の削減、成形用の金型形状の単純化、製造コストの低減を図ることができるものとして好適である。

Claims

回転軸の一端側が接続される自在継手用ヨークであって、
前記接続される回転軸の軸線方向に沿って開口した開口部を有する、Ｕ字状又は筒状に形成され、前記回転軸の一端側が挿入されてこの回転軸の外周面に内周面が当接する挿入部と、この挿入部の開口部を間に挟んで対峙するように前記挿入部から延設された一対の締付部たる第１締付部及び第２締付部と、この一対の締付部をその両外側から締め付ける一組のボルト及びナットとを備え、前記一組のボルト及びナットによって前記締付部が締め付けられることにより、前記挿入部に挿入された回転軸を挟持，固定するように構成された自在継手用ヨークにおいて、
前記第１締付部及び第２締付部には、その対峙方向に貫通した同軸の貫通穴がそれぞれ形成され、
前記第１締付部の貫通穴には、この第１締付部と係合可能に環状の当接部材が嵌挿され、前記第２締付部の貫通穴には、前記ナットがこの第２締付部と係合可能に嵌挿されるとともに、前記当接部材には、前記ボルトが挿通されて、前記当接部材は、前記ボルトの頭部とナットとの間に位置するように構成され、
更に、前記ナットは、前記第１締付部と対向する側の端面の少なくとも一部分が、前記第１締付部側に向けて延設されるとともに、前記当接部材は、前記ナットと対向する側の端面の少なくとも一部分が、前記ナット側に向けて延設され、
前記ボルト及びナットによる前記締付部の締付前には、前記当接部材の端面と前記ナットの端面との間に予め設定された隙間が形成されるように構成されるとともに、前記締付時には、前記当接部材の端面と前記ナットの端面とが当接するように構成されていることを特徴とする自在継手用ヨーク。