JP2007303480A - 自在継手のヨークとシャフトの結合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトの振動やそれに伴う異音の発生を防止することができるヨークおよびシャフトの結合構造を提供する。
【解決手段】ヨーク２は、互いに平行な第１および第２のタブ７，８と、第１および第２のタブ７，８を連結する連結部９とを備えている。第１および第２のタブ７，８は、凹部５０が形成された挟持面１０，１１をそれぞれ有する。各凹部５０は、挟持面１０，１１に直交する壁面５２を有する。シャフト１は、挟持面１０，１１にそれぞれ対向する一対の平坦面２４，２５と、一対の平坦面２４，２５をそれぞれ連結する円弧状部２６，２７を備えている。各平坦面２４，２５は、各凹部５０に対応する凸部５１を有し、凸部５１の壁面５３は、凹部５０の壁面５２に係合している。また、第１および第２のタブ７，８を挿通したボルト１６のカム部２１によってシャフト１が連結部９に向かって付勢され、壁面５３は、壁面５２に押圧されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、自在継手のヨークとシャフトの結合構造に関するものである。

この種のヨークとシャフトの結合構造では、互いに平行な一対のタブを有して断面Ｕ字形状をなすヨークに、シャフトを嵌合し、一対のタブを挿通したボルトをナットにねじ込むことにより、シャフトを一対のタブで締め付けて固定している。
シャフトは、互いの間に二面幅を形成する一対の平坦面を有しており、これら一対の平坦面は、各タブの内側面に設けられた挟持面によって挟持されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３６０８５６号公報

上述のような結合構造では、一対のタブは、Ｕ字の開放側の端部においてボルトおよびナットによって締め付けられている。このため、一対のタブ間の間隔が、Ｕ字の開放側の端部において相対的に狭くなるように、一対のタブが「ハ」の字状に撓んでいる。その結果、一対の平坦面とそれに対応する挟持面とは、ボルトおよびナットの近傍においてのみ接触している。このように、シャフトはヨークに安定して固定されていないため、ヨークに対してシャフトがその軸線回りに回転振動を発生する場合がある。すなわち、いわゆるスティックスリップを発生してシャフトが振動する場合がある。また、その際に音が発生し異音として問題視される場合もある。

この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、シャフトの振動やそれに伴う異音の発生を防止することができるヨークおよびシャフトの結合構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、互いに平行な一対のタブ（７，８）を有してＵ字状をなし、各タブの内側面に挟持面（１０，１１）を有するヨーク（２）と、互いの間に二面幅を形成する一対の被挟持面（２４，２５）を有するシャフト（１）と、一対のタブ間にシャフトを締め付けて固定する固定機構（１６，１７，１６０，１６１，１７０）とを備え、少なくとも一方の挟持面およびこれに対応する被挟持面の何れか一方に設けられた凸部（５１，３６）の壁面（５３，３７，３８）が、他方に設けられた凹部（５０，５００）の壁面（５２，３１，３２）に係合することにより、シャフトがその軸線回りにヨークに対して相対回転することが規制されている、自在継手のヨークとシャフトの結合構造（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）である。

本発明によれば、ヨークおよびシャフトの何れか一方に設けられた凸部の壁面が、他方に設けられた凹部の壁面に係合することにより、ヨークに対してシャフトがその軸線回りに回転することを規制することができる。これにより、シャフトをヨークに安定して固定することができ、その結果、いわゆるスティックスリップによるシャフトの振動やそれに伴う異音の発生を防止することができる。

また、本発明において、上記凸部はシャフトの被挟持面に設けられるとともに、上記凹部はヨークの挟持面に設けられ、上記固定機構は、シャフトの頂部（２９）を押すことによりシャフトをＵ字状のヨーク底（１２）に向けて付勢するカム部（２１）を有し、カム部によりシャフトが付勢されることにより、シャフトの被挟持面に設けられた凸部の壁面が、ヨークの対応する挟持面に設けられた凹部の壁面に押圧され、その結果、上記相対回転が規制されるようにしてある場合がある。この場合、カム部によって、シャフトをヨーク底に向けて付勢して、凸部の壁面を凹部の壁面に押圧することができるので、ヨークに対するシャフトの回転を効果的に防止することができる。

また、本発明において、上記固定機構は、一対のタブを挿通するボルト（１６，１６０，１６１）と、ボルトに嵌合するナット（１７，１７０）とを含み、上記凹部はシャフトの被挟持面に設けられ、上記凸部はヨークの挟持面から突出する上記ナットの一部（３６）を含む、場合がある。この場合、シャフトの被挟持面に設けられた凹部とナットの一部の係合により、ヨークに対するシャフトの回転を規制することができる。また、ボルトをナットにねじ込むことにより、凹部の壁面に凸部の壁面を押圧することができるので、ヨークに対するシャフトの回転を効果的に防止することができる。

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るヨーク２およびシャフト１の結合構造Ｐ１の正面図である。
図１を参照して、自動車のステアリング装置における、例えばインターミディエイトシャフトからなるシャフト１は、ヨーク２に固定されており、このヨーク２は、十字軸３を介して他のヨーク４に連結されている。ヨーク２は、シャフト１を嵌合する嵌合部５と、十字軸３に連結するためのアーム部６とからなり、プレス成形により一体に形成されている。

図２は、結合構造Ｐ１の分解斜視図であり、図３は、シャフト１の軸方向Ｙ１と直交する方向に関する結合構造Ｐ１の断面図である。
図２を参照して、嵌合部５は、断面Ｕ字状をなしており、互いに平行に延びる第１および第２のタブ７，８と、これら第１および第２のタブ７，８を相互に接続する連結部９とを有している。第１および第２のタブ７，８は、Ｕ字の開放側となる第１の端部７ａ，８ａと、これと反対側の第２の端部７ｂ，８ｂとをそれぞれ有している。連結部９は、第１および第２のタブ７，８の第２の端部７ｂ，８ｂを連結している。また、第１および第２のタブ７，８は、その内側面からなり、互いに平行に向かい合う挟持面１０，１１をそれぞれ有している。挟持面１０，１１と、連結部９の内面からなるヨーク底としての受け面１２とによって、シャフト１を受け入れる受け入れ溝１３が区画されている。

第１および第２のタブ７，８には、これら第１の端部７ａ，８ａに近接する位置においてボルト挿通孔１４，１５が、それぞれ、形成されている。第１および第２のタブ７，８のボルト挿通孔１４，１５に挿通された締結軸としてのボルト１６をナット１７にねじ込むことにより、両タブ７，８間にシャフト１が締め付けられて固定されるようになっている。

ボルト１６は、頭部１８および首下部１９を有している。また、首下部１９は、その先端に設けられたねじ部２０と、頭部１８に隣接する円筒状の胴部からなり、ねじ部２０よりも大径のカム部２１と、ねじ部２０およびカム部２１の間に介在し、ねじ部２０に向かって先細りとなる円錐状のテーパ部２２とを有している。ねじ部２０およびカム部２１は、テーパ部２２によって連結されている。ボルト１６とナット１７とによって固定機構が構成されている。

図２および図３を参照して、挟持面１０，１１には、凹部５０がそれぞれ形成されている。各凹部５０は、各タブ７，８の第１の端部７ａ，８ａから第２の端部７ｂ，８ｂに向けて所定長さで設けられており、シャフト１の軸方向Ｙ１に沿って延びている。また、各凹部５０は、それぞれ対応する挟持面１０，１１と平行な底面２３と、この底面２３と対応する挟持面１０，１１との間に段差状に形成され、対応する挟持面１０，１１に直交する壁面５２とを有している。また、第１および第２のタブ７，８に形成されたボルト挿通孔１４，１５は、それぞれ、対応する凹部５０の底面２３に開口している。

シャフト１の端部の外周面は、挟持面１０，１１にそれぞれ対向する被挟持面としての一対の平坦面２４，２５を有している。また、シャフト１の外周面は、連結部９の内面の受け面１２によって受けられる円弧状部２６と、これに対向する円弧状部２７とを有している。円弧状部２７には、上記ボルト１６のカム部２１の円周の一部を嵌合させるための嵌合溝２８が形成されている。嵌合溝２８の断面は、浅い円弧状をなしている。また、嵌合溝２８の底面２９は、図３に示すように、一対の平坦面２４，２５に直交する方向Ｘ１に延びる平坦な面となっている。

一対の平坦面２４，２５には、凸部５１がそれぞれ形成されている。各凸部５１は、各平坦面２４，２５と円弧状部２７との境界部分に設けられており、シャフト１の軸方向Ｙ１に沿って延びている。また、各凸部５１は、円弧状部２７と対応する平坦面２４，２５とを連結し、対応する平坦面２４，２５と直交する方向Ｘ１に沿う平坦面からなる壁面５３を有している。

次に、ヨーク２とシャフト１との結合状態について説明する。
図３を参照して、シャフト１の端部は、嵌合部５の受け入れ溝１３内に嵌合している。また、一対のタブ７，８は、ボルト挿通孔１４，１５に挿通したボルト１６をナット１７にねじ込むことにより締め付けられている。このため、Ｕ字の開放側である第１の端部７ａ，８ａ間の間隔が、開放側と反対側の第２の端部７ｂ，８ｂよりも相対的に狭くなるように、一対のタブ７，８が「ハ」の字状に撓んでいる。したがって、シャフト１の平坦面２４，２５は、凸部５１の近傍においてのみ挟持面１０，１１と接触している。

また、ボルト１６のカム部２１が、シャフト１の嵌合溝２８の底面２９に当接することにより、シャフト１がヨーク底としての受け面１２に向けて付勢されている。さらに、シャフト１に形成された凸部５１は、ヨーク２の凹部５０にそれぞれ嵌め込まれており、凸部５１の壁面５３と凹部５０の壁面５２とが係合している。凸部５１の壁面５３は、ボルト１６のカム部２１の付勢力によって、凹部５０の壁面５２に押圧されている。

したがって、シャフト１に対してその軸線回りの何れの方向に力が加わったとしても、互いに押圧状態で係合された凸部５１の壁面５３および凹部５０の壁面５２により、ヨーク２に対するシャフト１の相対回転が確実に規制される。その結果、ヨーク２に対するシャフト１の相対回転に起因する、シャフト１のスティックスリップによる振動の発生を確実に防止することができる。

図４は、本発明の別の実施形態に係る結合構造Ｐ２の断面図である。この図４において、上述の図３に示された各部と同等の構成部分については、図３と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図４を参照して、本実施の形態が上述の実施形態と主に相違するのは、凸部５１および凹部５０が、それぞれ、平坦面２４および第１のタブ７にのみ設けられていることにある。また、嵌合溝２８の底面２９０は、上記平坦面２４，２５と直交する方向Ｘ１に対して傾斜した平坦な面に形成されている。底面２９０は、平坦面２５から平坦面２４に向かうにしたがって高さが高くなるようにされている。すなわち、底面２９０は、ボルト１６０の頭部１８側から先端側に向かうにしたがってボルト１６０の軸線に近づくように傾斜している。

また、ボルト１６０の首下部１９０は、ねじ部２０と、頭部１８に隣接する円筒状の胴部からなり、ねじ部２０よりも大径の大径部２１ａと、ねじ部２０および大径部２１ａの間に介在し、ボルト１６０の軸方向に直交する環状段部４３とを有する。
大径部２１ａは、ねじ部２０に近い部分において底面２９０と当接しており、シャフト１にその軸線回りの時計回り方向の付勢力を与えている。これにより、凸部５１の壁面５３は、凹部５０の壁面５２に押圧されている。

本実施形態では、ボルト１６０によってシャフト１に時計回りの付勢力を与えて、シャフト１が反時計回りに回転することを防止している。また、ボルト１６０による付勢力によって互いに加圧状態にある凸部５１の壁面５３および凹部５０の壁面５２の係合によって、ヨーク２に対するシャフト１の時計回りの相対回転が確実に規制されている。したがって、ヨーク２に対するシャフト１の相対回転に起因する、シャフト１のスティックスリップによる振動の発生を確実に防止することができる。

図５は、本発明のさらに別の実施形態に係る結合構造Ｐ３の断面図であり、図６は、図５における結合構造Ｐ３の正面図である。この図５および図６において、上述の図１および図３に示された各部と同等の構成部分については、図１および図３と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図５を参照して、本実施の形態が上述の実施形態と主に相違するのは、凹部５００がシャフト１の平坦面２４に形成されており、この凹部５００に、挟持面１０から突出する凸部としてのナット１７０の一部（突出部３６）が係合していることにある。

凹部５００は、平坦面２４と円弧状部２７との境界部分に形成されており、平坦面２４と平行な第１の壁面３１と、平坦面２４に直交する第２の壁面３２とを有する。
図５および図６を参照して、ナット１７０は、第１のタブ７に形成されたナット係合溝３３に係合する断面Ｄ形形状をなす係合部３４と、第１のタブ７の外側面にその端部３９で当接して第１のタブ７に対するナット１７０の相対位置を規制する規制部３５とを有する。係合部３４と規制部３５とは、同軸的に結合されており、ナット１７０には、係合部３４および規制部３５の中心軸線を通り、ボルト１６１と螺合するねじ孔４２が形成されている。また、ボルト１６１の首下部１９１は、その先端から所定長さの範囲にねじ部２０が設けられている。

係合部３４は、ナット係合溝３３に係合された状態で、挟持面１０よりも受け入れ溝１３側に突出する突出部３６を有している。突出部３６は、一部が凹部５００の第１の壁面３１に押圧された端面３７と、一部が第２の壁面３２に押圧された外周面３８とを有している。また、断面Ｄ形形状をなす係合部３４の周面に設けられた平坦部４０が、ナット係合溝３３の内側面４１に係合することにより、ナット係合溝３３に対するナット１７０の相対回転が規制されている。

本実施形態では、ボルト１６１をナット１７０にねじ込むことにより、シャフト１の凹部５００にナット１７０の突出部３６が係合され、凹部５００の第１および第２の壁面３１，３２に、それぞれ、係合部３４の端面３７および外周面３８が押圧されることになる。その結果、第１の壁面３１および端面３７により、ヨーク２に対するシャフト１の時計回りの相対回転が規制されている。また、第２の壁面３２と外周面３８とにより、ヨーク２に対するシャフト１の反時計回りの相対回転が規制されている。これにより、ヨーク２に対するシャフト１の相対回転に起因する、シャフト１のスティックスリップによる振動の発生を確実に防止することができる。

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、図３および図４に示した実施形態では、凸部５１がシャフト１に形成され、凹部５０がヨーク２に形成されている例について説明したが、凸部５１をヨーク２に形成し、凹部５０をシャフト１に形成してもよい。

本発明の一実施形態に係るヨークおよびシャフトの結合構造の正面図である。 結合構造の分解斜視図である。 シャフトの軸方向と直交する方向に関する結合構造の断面図である。 本発明の別の実施形態に係る結合構造の断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る結合構造の断面図である。 図５における結合構造の正面図である。

符号の説明

１・・・シャフト、２・・・ヨーク、７・・・第１のタブ（タブ）、８・・・第２のタブ（タブ）、１０，１１・・・挟持面、１２・・・受け面（ヨーク底）、２４，２５・・・平坦面（被挟持面）、１６，１６０，１６１・・・ボルト（固定機構）、１７，１７０・・・ナット（固定機構）、２１・・・カム部、２９・・・底面（シャフトの頂部）、３１・・・第１の壁面（凹部の壁面）、３２・・・第２の壁面（凹部の壁面）、３６・・・突出部（ナットの一部）、３７・・・端面（凸部の壁面）、３８・・・外周面（凸部の壁面）、５０，５００・・・凹部、５１・・・凸部、５２・・・（凹部の）壁面、５３・・・（凸部の）壁面、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・結合構造

Claims (3)

1. 互いに平行な一対のタブを有してＵ字状をなし、各タブの内側面に挟持面を有するヨークと、
   互いの間に二面幅を形成する一対の被挟持面を有するシャフトと、
   一対のタブ間にシャフトを締め付けて固定する固定機構とを備え、
   少なくとも一方の挟持面およびこれに対応する被挟持面の何れか一方に設けられた凸部の壁面が、他方に設けられた凹部の壁面に係合することにより、シャフトがその軸線回りにヨークに対して相対回転することが規制されている、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。
2. 請求項１において、上記凸部はシャフトの被挟持面に設けられるとともに、上記凹部はヨークの挟持面に設けられ、
   上記固定機構は、シャフトの頂部を押すことによりシャフトをＵ字状のヨーク底に向けて付勢するカム部を有し、
   カム部によりシャフトが付勢されることにより、シャフトの被挟持面に設けられた凸部の壁面が、ヨークの対応する挟持面に設けられた凹部の壁面に押圧され、その結果、上記相対回転が規制されるようにしてある、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。
3. 請求項１において、上記固定機構は、一対のタブを挿通するボルトと、ボルトに嵌合するナットとを含み、
   上記凹部はシャフトの被挟持面に設けられ、
   上記凸部はヨークの挟持面から突出する上記ナットの一部を含む、自在継手のヨークとシャフトの結合構造。

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