JPH102339A - シャフトと自在継手のヨークとの結合部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通孔１３を挿通しねじ孔１２に螺合した抑え
ボルトの緊締トルクを特に大きくしなくても、自在継手
を構成するヨーク３とシャフトとの結合強度を確保す
る。 【構成】 ヨーク３の基端部８を構成する１対の抑え板
部９ａ、９ｂ同士を連結する連結部１６に第二の通孔１
７を形成し、この連結部１６の剛性を低下させる。連結
部１６の剛性が低い分、抑えボルトの緊締に伴って上記
１対の抑え板部９ａ、９ｂの抑え面１０、１０が、シャ
フトの端部に形成した外側平面に効果的に当接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係るシャフトと自在継
手のヨークとの結合部は、例えばステアリング装置に於
いて、このステアリング装置を構成する各種シャフトの
端部と自在継手のヨークとを結合する為に利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の前輪に舵角を付与する為のステ
アリング装置では、ステアリングホイールの操作に伴っ
て回転するステアリングシャフトの動きを、図６に示す
様な十字軸式の自在継手１を介して、ステアリングギヤ
の入力軸に伝達する。この自在継手１は、１対のヨーク
２、３同士を十字軸４を介して結合したものである。こ
の十字軸４に設けられた４個所の端部は、それぞれ上記
各ヨーク２、３の先端部に、軸受カップ５、５内に設け
られたニードル軸受を介して揺動自在に支持している。
従って、上記両ヨーク２、３の中心が同一直線上に位置
しなくても、両ヨーク２、３同士の間で回転力の伝達を
行なえる。

【０００３】この様な自在継手１を使用してステアリン
グ装置を組み付ける場合、例えば一方（図６の右方）の
ヨーク２をステアリングシャフト等の一方のシャフト６
の端部に、溶接或はねじ止め等により予め結合固定し、
他方（図６の左方）のヨーク３を他方のシャフト７の端
部に結合する。この様な組み付け作業を行なうのに通常
は、上記一方のシャフト６を車体に支持した後、このシ
ャフト６と他方のシャフト７とを自在継手１により結合
する。

【０００４】従って、ステアリング装置を構成する自在
継手１のヨーク２、３のうち、少なくとも上記他方のヨ
ーク３は、シャフト６を軸方向に動かす事なく接続作業
を行なえる、所謂横入れ式のものが好ましい。例えば図
６に示した自在継手１の場合、一方のヨーク２は一方の
シャフト６の端部に溶接固定しているが、他方のヨーク
３は、図７に示す様に、断面がＵ字形の基端部８を有す
る、横入れ式のものとしている。

【０００５】この横入れ式のヨーク３の基端部８は、１
対の抑え板部９ａ、９ｂを含んで構成される。互いに離
隔して配置されたこれら抑え板部９ａ、９ｂは、それぞ
れの内側面を、互いに平行な抑え面１０、１０としてい
る。そして、一方（図７の左方）の抑え板部９ａの開口
側端部にナット１１を内嵌固定する事によりねじ孔１２
を設けている。又、他方の抑え板部９ｂの開口側端部
に、このねじ孔１２と同心でこのねじ孔１２よりも大径
の通孔１３を、それぞれ形成している。尚、ねじ孔１２
は、図９に示す様に、上記抑え板部９ａに直接形成する
場合もある。又、ナット１１をヨーク３に嵌合固定しな
い構造のものもある。

【０００６】一方、上述の様に構成されるヨーク３に、
その先端部を結合されるシャフト７は、少なくとも先端
部の断面形状を、図８に示す様な小判形としている。即
ち、このシャフト７の先端部外周面に、互いに平行な１
対の外側平面１４、１４を形成し、接続時にはこの外側
平面１４、１４と上記抑え面１０、１０とを密接させる
事により、上記ヨーク３に対するシャフト７の回転防止
を図る。

【０００７】上述の様な形状を有するシャフト７の端部
を前述の様なヨーク３の基端部８に接続固定する場合に
は、先ず、図６に実線で示す様に、上記シャフト７の端
部を上記基端部８の開口側に配置する。そして、この状
態から、例えば上記ヨーク３を十字軸４を中心に回動さ
せる事により、このヨーク３を図６の実線状態から鎖線
状態にまで、同図で時計方向に揺動させて、上記シャフ
ト７の端部をヨーク３の基端部８内に挿入する。尚、ヨ
ーク３を動かさずにシャフト７の端部を動かす事で、シ
ャフト７の端部をヨーク３の基端部８内に挿入する場合
もある。何れにしても、シャフト７の端部を基端部８内
に挿入する以前には、上記通孔１３に抑えボルト（図示
省略）を挿入しない。

【０００８】上述の様にしてシャフト７の端部をヨーク
３の基端部８内に挿入し、上記各抑え面１０、１０と外
側平面１４、１４（図７〜８）とを対向させたならば、
上記通孔１３に挿通した抑えボルト（図示せず）の先端
部に形成した雄ねじ部を上記ねじ孔１２に螺合し、更に
緊締する。この緊締に基づき、上記１対の抑え面１０、
１０同士の間隔が狭まり、これら各抑え面１０、１０と
上記各外側平面１４、１４とが強く当接して、上記シャ
フト７の先端部が上記基端部８に結合固定される。尚、
上記シャフト７の端部片縁部には切り欠き１５を形成し
て、このシャフト７と上記抑えボルトの杆部との干渉を
防止すると共に、万一この抑えボルトが緩んだ場合に
も、上記ヨーク３がシャフト７の軸方向に抜けるのを防
止している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ヨーク３とシャフト７
とを結合固定すべく、ヨーク３のねじ孔１２に螺合した
抑えボルトを緊締する場合に、このヨーク３を構成する
１対の抑え板部９ａ、９ｂは、上記抑えボルトを緊締す
るトルクに比例して弾性変形する。一方、エンジンルー
ム内の様な狭い空間内で、上記１対の抑え板部９ａ、９
ｂ同士の間に上記シャフト７の端部を挿入する作業を容
易に行なわせる為、図１０に示す様に、上記１対の抑え
板部９ａ、９ｂの抑え面１０、１０同士の間隔Ｄ₁₀は、
上記シャフト７の外側平面１４、１４同士の間隔であ
る、このシャフト７の幅Ｗ₇ よりも大きく（Ｄ₁₀＞Ｗ
₇ ）している。

【００１０】従って、上記シャフト７の端部を上記ヨー
ク３の抑え板部９ａ、９ｂ同士の間に挿入した後、上記
抑えボルトを緊締しても、これら両抑え板部９ａ、９ｂ
が、上記間隔Ｄ₁₀と幅Ｗ₇ との差（Ｄ₁₀−Ｗ₇ ）分だけ
弾性変形するまでの間は、上記両抑え板部９ａ、９ｂの
抑え面１０、１０とシャフト７の外側平面１４、１４と
が密接せず、上記シャフト７とヨーク３とが結合固定さ
れる事はない。言い換えれば、これら抑え面１０、１０
と外側平面１４、１４とが密接するまでの間、上記各抑
え板部９ａ、９ｂを弾性変形させる為に消費した力は、
上記シャフト７とヨーク３とを結合固定する為に利用さ
れない。

【００１１】この結果、上記シャフト７とヨーク３との
結合強度を十分に確保する為には、上記抑えボルトを緊
締する為のトルクを相当に大きくしなければならない。
狭い空間内でこの抑えボルトを十分に大きなトルクで緊
締する事は面倒で、シャフト７とヨーク３とを結合する
作業の能率化を妨げる原因となる為、好ましくない。反
対に、上記抑えボルトを緊締するトルクを十分に確保で
きないと、上記シャフト７とヨーク３との結合強度が不
足し、長期間経過後にこれら両部材７、３或は抑えボル
トの一部にへたり等が生じると、これら両部材７、３同
士の結合部にがたつきが発生する可能性が生じる。

【００１２】又、上記抑えボルトを十分なトルクで緊締
した場合でも、上記１対の抑え板部９ａ、９ｂの抑え面
１０、１０同士が非平行のままとなり易く、これら各抑
え面１０、１０と上記シャフト７の外側平面１４、１４
とが片当たりしてしまう（均一に当接しない）。この結
果、やはり上記両部材７、３同士の結合部にがたつきが
発生し易くなる。この様ながたつきは、ステアリングホ
イールを操作する運転者に違和感を与える為、好ましく
ない。上記差（Ｄ₁₀−Ｗ₇ ）を小さくすれば、この様な
問題をなくせるが、ヨーク３とシャフト７との組み合わ
せ作業が面倒になる為、採用できない。

【００１３】又、上記抑え面１０、１０と外側平面１
４、１４との密着性を向上させるべく、上記１対の抑え
板部９ａ、９ｂの剛性を低下させる為、上記ヨーク３を
構成する金属板の板厚を小さくしたり、或は硬度を低下
させると、上記抑えボルトの緊締に伴って、上記各抑え
板部９ａ、９ｂの先端部で上記各外側平面１４、１４か
らはみ出した部分が互いに近づく方向に塑性変形し易く
なる。この塑性変形の結果、上記１対の抑え板部９ａ、
９ｂの先端縁同士の間隔が、上記シャフト７の幅Ｗ₇ よ
りも小さくなると、点検・修理等の為に上記ヨーク３と
シャフト７とを分解する事ができなくなる。更に、上記
金属板の硬度を低下させた場合には、使用状態で上記ヨ
ーク３とシャフト７との結合部に加わる大きなトルクに
より、上記ヨーク３の一部（特に抑え面１０、１０）が
へたり易くなり、へたった場合には、上記結合部にガタ
が発生して、運転者に違和感を与えてしまう。本発明
は、この様な事情に鑑みて、シャフト７とヨーク３との
結合固定作業を容易に行なえ、しかもこれら両部材７、
３同士の結合部にがたつきが発生しにくくすべく発明し
たものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のシャフトと自在
継手のヨークとの結合部は、前述した従来のシャフトと
自在継手のヨークとの結合部と同様に、使用時に回転す
るシャフトと、このシャフトの先端部外周面に形成され
た１対の外側平面と、断面略Ｕ字形（側方が開口した形
状を言い、コ字形を含む。）で側方が開口した基端部を
有し、自在継手を構成するヨークと、互いに離隔して配
置され、それぞれの内側面を上記各外側平面と対向する
抑え面として、上記基端部を構成する１対の抑え板部
と、これら両抑え板部に形成された、互いに同心の通孔
若しくはねじ孔と、このうちの通孔を挿通した状態で、
その先端部に形成した雄ねじ部を上記ねじ孔若しくはナ
ットに螺合させる抑えボルトとを備える。

【００１５】特に、本発明のシャフトと自在継手のヨー
クとの結合部に於いては、上記ヨークの一部に第二の通
孔若しくは薄肉部を形成する事により、上記抑えボルト
の緊締に基づいて発生する、上記両抑え板部同士を近づ
けようとする力に対するこれら両抑え板部同士の間の剛
性を低下させて、上記抑えボルトの緊締時に於ける上記
１対の外側平面と上記各抑え面との密着性を向上させ
る。この為に例えば、 上記ヨークの基端部を構成する１対の抑え板部同士
を連続させる連結部に第二の通孔或は薄肉部を形成し
て、この連結部の曲げ剛性を低下させたり、 上記ヨークの一部で通孔若しくはねじ孔を形成した
部分と上記基端部から軸方向に延出してその先端部に十
字軸の端部を枢支する腕部との間部分に、第二の通孔或
は薄肉部を形成して、この間部分の曲げ剛性を低下させ
たりする。

【００１６】

【作用】上述の様に構成される本発明のシャフトと自在
継手のヨークとの結合部によれば、シャフトとヨークと
の軸方向に亙る保持力を大きくできる。即ち、両抑え板
部同士を近づけようとする力に対するこれら両抑え板部
同士の間の剛性を低下させて、上記抑えボルトの緊締時
に於ける上記１対の外側平面と上記各抑え面との密着性
を向上させている為、この抑えボルトを緊締するトルク
を特に大きくしなくても、上記１対の外側平面と上記各
抑え面とが密着し、シャフトとヨークとの結合強度を確
保できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、図示しな
い抑えボルトの緊締に基づき、ヨーク３を構成する１対
の抑え板部９ａ、９ｂの抑え面１０、１０とシャフト７
の外側平面１４、１４（図８、１０）とを密着させ、こ
れらヨーク３とシャフト７との結合強度を確保する為の
構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した
従来構造と同様であるから、同等部分に関する図示及び
説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部
分を中心に説明する。

【００１８】ヨーク３の基端部８を構成する１対の抑え
板部９ａ、９ｂ同士は、円弧形の連結部１６により、互
いに連結している。そして、この連結部１６の中間部に
は、楕円形の第二の通孔１７を形成している。この第二
の通孔１７の長径の方向は、上記基端部８にその端部を
結合固定すべきシャフト７（図６）の軸方向に一致させ
ている。この様な第二の通孔１７を上記連結部１６に形
成する事により、上記連結部１６の曲げ剛性を低下させ
ている。

【００１９】この様に連結部１６に第二の通孔１７を形
成したヨークとシャフトとの結合部によれば、シャフト
７とヨーク３との軸方向に亙る保持力を大きくできる。
即ち、上記ヨーク３の基端部８にシャフト７の端部を挿
入した後、通孔１３を挿通した抑えボルトをねじ孔１２
に螺合し更に緊締すると、上記基端部８を構成する１対
の抑え板部９ａ、９ｂの抑え面１０、１０同士の間隔が
縮まる。上記連結部１６の存在は、これら両抑え面１
０、１０同士を近づけようとする力に対する抵抗となる
が、この連結部１６の剛性は、上記通孔１７の存在によ
り低い為、この連結部１６による抵抗は小さくて済む。
従って、上記抑えボルトの緊締に伴って上記シャフト７
の端部に設けた１対の外側平面１４、１４（図６、８）
と、上記各抑え面１０、１０とが効果的に密着する。即
ち、上記抑えボルトを緊締するトルクを特に大きくしな
くても、上記１対の外側平面１４、１４と上記各抑え面
１０、１０とがほぼ均一に強く密着し、シャフト７とヨ
ーク３との結合強度を確保できる。

【００２０】次に、図３は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合には、ヨーク３の一部で通
孔１３（若しくはねじ孔１２）を形成した部分と、基端
部８から軸方向に延出してそれぞれの先端部に十字軸４
（図６、９）の端部を枢支する１対の腕部１８との間部
分に、それぞれ第二の通孔１９を形成して、これら各間
部分の曲げ剛性を低下させている。図３に示す様なヨー
ク３の場合、そのままでは通孔１３（若しくはねじ孔１
２）を形成した部分の剛性が不均一であり、通孔１３を
挿通してねじ孔１２に螺合した抑えボルトを緊締して
も、これら通孔１３或はねじ孔１２を形成した１対の抑
え板部９ａ、９ｂ（図２）の弾性変形が不均一になる。
これに対して本例の場合には、剛性が高くなる部分に上
記第二の通孔１９を形成している為、上記１対の抑え板
部９ａ、９ｂのそれぞれの面での剛性の差が少なくな
る。この結果、上記抑えボルトの緊締に伴ってシャフト
７の端部に形成した１対の外側平面１４、１４と上記各
抑え面１０、１０（図１０）とが効果的に密着し、シャ
フト７とヨーク３との結合強度を確保できる。

【００２１】次に、図４は、本発明の実施の形態の第３
例を示している。本例の場合には、ヨーク３の基端部８
を構成する１対の抑え板部９ａ、９ｂ同士を連結する連
結部１６の中間部に薄肉部２０を、上記基端部８にその
端部を結合固定すべきシャフト７（図６）の軸方向に亙
って形成している。この様な薄肉部２０を上記連結部１
６に形成する事により、上記連結部１６の曲げ剛性を低
下させている。この様に連結部１６の曲げ剛性を低下さ
せる為、第二の通孔１７（図１〜２）に代えて薄肉部２
０を形成した点以外の構成及び作用は、前述した第１例
と同様である。

【００２２】次に、図５は、本発明の実施の形態の第４
例を示している。本例の場合には、ヨーク３の一部で通
孔１３（若しくはねじ孔１２）を形成した部分と、基端
部８から軸方向に延出してそれぞれの先端部に十字軸４
（図６、９）の端部を枢支する腕部１８、１８との間部
分に、薄肉部２１、２１を形成して、この間部分の曲げ
剛性を低下させている。この間部分の曲げ剛性を低下さ
せる為、第二の通孔１９（図３）に代えて薄肉部２１、
２１を形成した点以外の構成及び作用は、前述した第２
例と同様である。尚、上述した実施の形態の第１〜４例
は、適宜組み合わせて実施する事もできる。又、シャフ
ト７の断面形状に関しても、互いに平行な１対の外側平
面１４、１４を有するものに限らず、六角形、セレーシ
ョンを形成した多角形断面等、他の断面形状を有する構
造にも実施可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明のシャフトと自在継手のヨークと
の結合部は、以上に述べた通り構成され作用するので、
抑えボルトを緊締するトルクを特に大きくしなくても、
シャフトとヨークとを確実に結合固定して、長期間に亙
る使用によってもがたつきを発生しにくくできる。又、
シャフトとヨークとの結合作業も容易になる。更に、ヨ
ークを構成する金属板の厚さを大きくしたり、或は硬度
を高くしてもヨークとシャフトとの結合を確実に行なえ
る為、ヨーク全体としての強度向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、ヨークを
組み込んだ自在継手の部分側面図。

【図２】一部を省略して図１の右方から見た図。

【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、ヨークの
側面図。

【図４】同第３例を示す、図２と同様の図。

【図５】同第４例を示す、図１と同様の図。

【図６】本発明の対象となる構造で、シャフトの端部と
ヨークの基端部とを結合する状態を示す側面図。

【図７】図６のＡ−Ａ断面図。

【図８】同Ｂ−Ｂ断面図。

【図９】従来構造の別例を示す、図１と同様の図。

【図１０】ヨークの基端部とシャフトの端部との寸法関
係を示す断面図。

【符号の説明】 １ 自在継手 ２、３ ヨーク ４ 十字軸 ５ 軸受カップ ６、７ シャフト ８ 基端部 ９ａ、９ｂ 抑え板部 １０ 抑え面 １１ ナット １２ ねじ孔 １３ 通孔 １４ 外側平面 １５ 切り欠き １６ 連結部 １７ 第二の通孔 １８ 腕部 １９ 第二の通孔 ２０、２１ 薄肉部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用時に回転するシャフトと、このシャ
   フトの先端部外周面に形成された１対の外側平面と、側
   方が開口した基端部を有し、自在継手を構成するヨーク
   と、互いに離隔して配置され、それぞれの内側面を上記
   各外側平面と対向する抑え面として、上記基端部を構成
   する１対の抑え板部と、これら両抑え板部に形成され
   た、互いに同心の通孔若しくはねじ孔と、このうちの通
   孔を挿通した状態で、その先端部に形成した雄ねじ部を
   上記ねじ孔若しくはナットに螺合させる抑えボルトとを
   備えたシャフトと自在継手のヨークとの結合部に於い
   て、上記ヨークの一部に第二の通孔若しくは薄肉部を形
   成する事により、上記抑えボルトの緊締に基づいて発生
   する、上記両抑え板部同士を近づけようとする力に対す
   るこれら両抑え板部同士の間の剛性を低下させて、上記
   抑えボルトの緊締時に於ける上記１対の外側平面と上記
   各抑え面との密着性を向上させた事を特徴とするシャフ
   トと自在継手のヨークとの結合部。