JP2000192982A - 自在継手用ヨ―ク - Google Patents

自在継手用ヨ―ク

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JP2000192982A
JP2000192982A JP10373134A JP37313498A JP2000192982A JP 2000192982 A JP2000192982 A JP 2000192982A JP 10373134 A JP10373134 A JP 10373134A JP 37313498 A JP37313498 A JP 37313498A JP 2000192982 A JP2000192982 A JP 2000192982A
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JP
Japan
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pair
bolt
flanges
gap
yoke
Prior art date
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JP10373134A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Sekine
博 関根
Kiyoshi Okubo
潔 大久保
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハブに形成した一対のフランジの隙間の最適
化を図ることにより、ステアリングシャフトの保持力を
十分に確保しながら、製造コストを低減すること。 【解決手段】 板厚5.5〜7.5mmの鋼板から管状
のハブ4と軸受部7とを一体成型し、管状のハブ4は、
その内周面に雌セレーション10等が形成された嵌合部
11と、この嵌合部11から延在して折り重ねて形成さ
れ、ボルト12が通挿される一対のボルト孔13a,1
3bを有する一対のフランジ14a,14bとからな
り、ボルト12の締結前における一対のフランジ14
a,14bの隙間Sの間隔を、0.5〜4.0mmに設
定している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両のステ
アリング装置に用いる自在継手用ヨークに関し、詳しく
は、ハブに形成した一対のフランジの隙間の最適化を図
ることにより、ステアリングシャフトの保持力を十分に
確保しながら、製造コストを低減した自在継手用ヨーク
に関する。
【0002】
【従来の技術】車両のステアリング装置におけるステア
リングシャフトは、複数に分割されて自在継手により相
互に連結されながら、車室内から車体前方へ延設されて
いる。この分割されたステアリングシャフトは、自在継
手のヨークに連結され、このヨークは、十字軸等の軸受
を介して他方のヨークに連結されている。
【0003】この自在継手のヨークは、特開昭57−1
95544号公報、特公昭61−48011号公報、お
よび実開昭55−68726号公報に開示されているよ
うに、分割されたステアリングシャフトに連結されてボ
ルトにより締結される管状のハブと、十字軸等の軸受に
連結される一対の軸受部とからなり、プレス一体成型に
より形成されている。
【0004】この管状のハブは、鋼板から管状に成形さ
れ、その内周面に雌セレーションまたは雌スプラインが
形成された嵌合部と、この嵌合部から延在して折り重ね
て形成され、ボルトが通挿される一対のボルト孔を有す
る一対のフランジとを備えている。
【0005】したがって、分割されたステアリングシャ
フトをヨークに連結する際には、ステアリングシャフト
の端部の雄セレーション等を、ハブの嵌合部の雌セレー
ション等に挿入して嵌合し、次いで、一対のフランジの
一対のボルト孔にボルトを通挿して所定のトルクで締結
し、ハブの嵌合部および一対のフランジを締め付ける。
これにより、ステアリングシャフトをヨークに所定の保
持力で保持することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ハブの一対
のフランジは、嵌合部から延在して折り重ねて形成され
ているが、特開昭57−195544号公報(第9図)
では、この折り重ねられた一対のフランジの端部には、
ボルトの締結前から、全く隙間が形成されていない。そ
のため、ボルトを締結した後、一対のフランジの間隔が
狭まることがなく、ステアリングシャフトに対するハブ
による締め付け力(保持力)が弱いといったことがあ
る。その結果、自在継手の使用中に、ステアリングシャ
フトに「ガタつき」等の振動が発生する虞れがある。
【0007】また、特公昭61−48011号公報(第
1図)および実開昭55−68726号公報では、折り
重ねられた一対のフランジの端部には、ボルトの締結前
から、所定間隔の隙間が形成されている。そのため、ボ
ルトの締結後、一対のフランジの間隔が狭まり、ステア
リングシャフトに対するハブによる締め付け力(保持
力)も十分に作用し、「ガタつき」等の振動を防止して
ステアリングシャフトをヨークに十分な保持力で保持す
ることができる。
【0008】しかしながら、これら公報では、一対のフ
ランジ端部の隙間に関して十分な考慮が払われておら
ず、隙間の最適化がなされていないことから、製造誤差
等により、フランジの隙間の間隔が大きくなることがあ
る。このような場合、締め付け用のボルトとして、比較
的長いものが必要となり、コストの高騰を招来すると共
に、フランジの間隔が大きくなるとボルトの頭部のため
の座ぐり面も深いものが必要となり、そのための切削加
工コストの高騰をも招来するといったことがある。
【0009】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであって、ハブに形成した一対のフランジの
隙間の最適化を図ることにより、ステアリングシャフト
の保持力を十分に確保しながら、製造コストを低減した
自在継手用ヨークを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明に係る自在継手用ヨークは、板厚5.5〜7.5
mmの鋼板から、シャフトを保持するための管状のハブ
と軸受を取り付けるための軸受部とを一体成型し、前記
管状のハブは、その内周面に雌セレーションまたは雌ス
プラインが形成された嵌合部と、この嵌合部から延在し
て折り重ねて形成され、ボルトが通挿される一対のボル
ト孔を有する一対のフランジとからなる自在継手用ヨー
クにおいて、前記ボルトの締結前における前記一対のフ
ランジの隙間の間隔を、0.5〜4.0mmに設定した
ことを特徴とする。
【0011】このように、本発明によれば、ボルトの締
結前における一対のフランジの隙間の間隔を、0.5〜
4.0mmに設定し、一対のフランジの隙間の最適化を
図っている。すなわち、後述の発明の実施の形態で説明
するように、一対のフランジに通挿したボルトを所定の
トルクで締結して、ハブを締め付ける際のハブの変形の
様子を有限要素法により解析し、この解析結果から、ボ
ルトの締結前に、フランジの隙間の間隔が上記数値範囲
に設定されていれば、ステアリングシャフトの保持力を
十分に確保することができることを見いだした。
【0012】したがって、一対のフランジの隙間の最適
化を図ることにより、ステアリングシャフトの保持力を
十分に確保できると共に、締め付け用のボルトとして、
長いものを必要とせず、また、深い座ぐり面も必要とし
ないことから、製造コストの低減も図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
自在継手用ヨークを図面を参照しつつ説明する。
【0014】図1は、本発明の実施の形態に係る自在継
手の側面図であり、図2は、図1のII−II線に沿っ
た断面図であって、ボルトの締結前を示し、図3は、図
1のII−II線に沿った断面図であって、ボルトの締
結後を示し、そのボルトを省略した図である。
【0015】図1に示すように、自在継手のヨーク1
は、端部に雄セレーション2(または雄スプライン)が
形成されたシャフト3に嵌合される管状のハブ4と、他
方のヨーク5に十字軸の軸受6に連結されるように延在
された一対の軸受部7とからなり、板厚5.5〜7.5
mmの鋼板(JIS熱間圧延軟鋼板)からプレス一体成
型により形成されている。
【0016】この管状のハブ4は、図2および図3に示
すように、内周面に雌セレーション10(または雌スプ
ライン)が形成された嵌合部11と、この嵌合部11か
ら延在して折り重ねて形成され、ボルト12(図1)が
通挿される一対のボルト孔13a,13bを有する一対
のフランジ14a,14bとを備えている。
【0017】なお、シャフト3には、切欠き面15が形
成され、ボルト12の仮締め後、この切欠き面15aに
ボルト12が当接することにより、ヨーク1又はシャフ
ト3が抜け落ちることを防止している。
【0018】また、一方のボルト孔13aは、筒状孔に
形成され、他方のボルト孔13bは、雌ねじ孔に形成さ
れていると共に、一方のボルト孔13a側には、ボルト
12の頭部のための座ぐり面16が形成されている。
【0019】したがって、シャフト3をヨーク1に連結
する際には、シャフト3の雄セレーション2を、嵌合部
11の雌セレーション10に挿入して嵌合する。この
際、両者のセレーション嵌合は隙間嵌合になっている。
次いで、一対のフランジ14a,14bの一対のボルト
孔13a,13bにボルト12を通挿して所定のトルク
で締結し、嵌合部11および一対のフランジ14a,1
4bを締め付ける。これにより、シャフト3をヨーク1
に所定の保持力で保持することができる。
【0020】次に、本実施の形態では、ボルト12(M
8×1.25)の締結前における一対のフランジ14
a,14bの隙間Sの間隔を、0.5〜4.0mmに設
定している。
【0021】先ず、隙間Sの下限値を0.5mmに設定
した理由を説明する。前提として、車両用ステアリング
装置に用いられる上記雄・雌セレーション2,10は、
その大径が14〜18mm程度である。また、雄・雌セ
レーション2,10の隙間嵌合は、ピッチ円直径上の円
周方向隙間で最大0.2mm程度である。
【0022】ボルト12を締め付け始めると、一対のフ
ランジ14a,14bは、嵌合部11のBa,Bb点近
傍を起点として、隙間Sが狭くなる方向に変形する。
【0023】この変形は、有限要素法による解析の結
果、Ba,Bb点からフランジ14a,14bの先端側
に向けて、順次変形が比例して大きくなっていくことを
見いだした。
【0024】ボルト12を締め付けていくと、先ず、C
a,Cb点の雄・雌セレーション2,10が接触し、こ
の部分の嵌合隙間が零になる。ここまでの締付トルク
は、シャフト3の保持力には寄与しない。
【0025】さらに、ボルト12の締付トルクを増大し
ていくと、シャフト3が締め付けられ、雄・雌セレーシ
ョン2,10同士が強く接触し、最終的には、フランジ
14a,14b同士が接触し、これ以上に締付トルクを
増大しても、シャフト3の保持力は、変化しなくなる。
【0026】雄・雌セレーション2,10で、Ca,C
b点の接触が始まる時のCa,Cb点の夫々の変形量
は、最大約0.1mmであり、雄・雌セレーション2,
10の隙間嵌合の隙間(最大約0.2mm)の半分であ
る。
【0027】この時のDa,Db点の夫々の変形量は、
図3中のl1,l2を参照して、 (l2/l1)×(Ca又はCb点の変形量) 上式より求められる。この式に数値を代入すると、 (15mm/8.5mm)×(0.1mm)=0.17
6mm そのため、隙間Sの変形量は、Da,Db点の夫々の変
形量の2倍として求められ、 0.176mm×2≒0.35mm で与えられる。
【0028】したがって、ボルト12の締結時には、フ
ランジ14a,14bの隙間Sが、0.35mmだけ変
形した後(即ち、狭くなった後)に、雄・雌セレーショ
ン2,10の嵌合隙間が無くなり接触を開始して、シャ
フト3に対する嵌合部11の締め付けが始まる。
【0029】また、多くの実験結果から、雄・雌セレー
ション2,10の嵌合隙間が無くなり接触を開始してか
ら、締付代として、0.15mmあれば、シャフト3に
対する保持力を十分に確保できることを確認した。した
がって、間隔Sの変形量と締付代の和として、 間隔Sの変形量(0.35mm)+締付代(0.15m
m)=0.5mm を得ることができる。
【0030】以上から、フランジ14a,14bの隙間
Sは、0.5mm以上に設定されていれば、シャフト3
に対する保持力を十分に確保できることを見いだした。
【0031】次に、フランジ14a,14bの隙間Sの
上限値を4.0mmに設定した理由を説明する。隙間S
の間隔が大きくなり過ぎると、締め付け用のボルト12
として、比較的長いものが必要となり、コストの高騰を
招来すると共に、フランジの間隔が大きくなるとボルト
の頭部のための座ぐり面16も深いものが必要となり、
そのための切削加工コストの高騰をも招来するといった
ことがある。
【0032】このようなことから、ボルトの径や製造コ
ストを考慮すると、隙間Sの上限値としては、4.0m
mが適当であり、好適には、2.5mmである。
【0033】以上、有限要素法の解析結果から、ボルト
12の締結前に、フランジ14a,14bの隙間Sが上
記数値範囲に設定されていれば、ステアリングシャフト
の保持力を十分に確保することができることを見いだし
た。
【0034】したがって、一対のフランジ14a,14
bの隙間Sの最適化を図ることにより、シャフト3の保
持力を十分に確保できると共に、締め付け用のボルト1
2として、長いものを必要とせず、また、深い座ぐり面
も必要としないことから、製造コストの低減も図ること
ができる。
【0035】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハブを締め付ける際のハブの変形の様子を有限要素法に
より解析して、ボルトの締結前における一対のフランジ
の隙間の間隔を、0.5〜4.0mmに設定し、一対の
フランジの隙間の最適化を図っている。したがって、ス
テアリングシャフトの保持力を十分に確保できると共
に、締め付け用のボルトとして、長いものを必要とせ
ず、また、長いボルトのための深い座ぐり面も必要とし
ないことから、製造コストの低減も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る自在継手の側面図。
【図2】図1のII−II線に沿った断面図であって、
ボルトの締結前を示す。
【図3】図1のII−II線に沿った断面図であって、
ボルトの締結後を示し、そのボルトを省略した図。
【符号の説明】
1 ヨーク 2 雄セレーション(または雄スプライン) 3 シャフト 4 ハブ 5 他方のヨーク 6 十字軸の軸受 7 軸受部 10 雌セレーション(雌スプライン) 11 嵌合部 12 ボルト 13a,13b ボルト孔 14a,14b フランジ 15 切欠き面 16 座ぐり面 S フランジの隙間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板厚5.5〜7.5mmの鋼板から、シャ
    フトを保持するための管状のハブと軸受を取り付けるた
    めの軸受部とを一体成型し、前記管状のハブは、その内
    周面に雌セレーションまたは雌スプラインが形成された
    嵌合部と、この嵌合部から延在して折り重ねて形成さ
    れ、ボルトが通挿される一対のボルト孔を有する一対の
    フランジとからなる自在継手用ヨークにおいて、 前記ボルトの締結前における前記一対のフランジの隙間
    の間隔を、0.5〜4.0mmに設定したことを特徴と
    する自在継手用ヨーク。
JP10373134A 1998-12-28 1998-12-28 自在継手用ヨ―ク Pending JP2000192982A (ja)

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