JP2011169440A - Universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は自在継手、特に、ステアリング装置のステアリングシャフトの回転を伝達する軸同士を連結する自在継手に関する。 The present invention relates to a universal joint, and more particularly to a universal joint that connects shafts that transmit rotation of a steering shaft of a steering device.
車両の前輪を操舵するステアリング装置では、ステアリングホイールの操作で回転するステアリングシャフトの動きを、自在継手を介してステアリングギヤの入力軸に伝達している。 In a steering device that steers the front wheels of a vehicle, the movement of a steering shaft that is rotated by the operation of a steering wheel is transmitted to an input shaft of a steering gear through a universal joint.
ステアリングホイールの動きはステアリングコラム内に回転自在に設けたステアリングシャフトおよび中間シャフトを介してステアリングギアに伝達され、ステアリングギアによって車輪の方向を操舵する。通常、ステアリングシャフトとステアリングギアの入力軸とは互いに同一直線上に設けることが出来ない。 The movement of the steering wheel is transmitted to the steering gear via a steering shaft and an intermediate shaft that are rotatably provided in the steering column, and the direction of the wheel is steered by the steering gear. Normally, the steering shaft and the input shaft of the steering gear cannot be provided on the same straight line.
このため従来から、ステアリングシャフトとステアリングギアへの入力軸との間に中間シャフトを設け、この中間シャフトの端部とステアリングシャフト、および、中間シャフトの端部とステアリングギアの入力軸の端部とを、自在継手を介して結合し、同一直線上に存在しないステアリングシャフトと入力軸との間での動力伝達が行えるようにしている。 For this reason, conventionally, an intermediate shaft is provided between the steering shaft and the input shaft to the steering gear, the end of the intermediate shaft and the steering shaft, and the end of the intermediate shaft and the end of the input shaft of the steering gear. Are coupled via a universal joint so that power can be transmitted between the steering shaft and the input shaft that do not exist on the same straight line.
近年、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与するアシスト装置を、中間シャフトとステアリングホイールとの間に設けたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置が多くなってきた。 In recent years, there has been an increasing number of column assist type electric power steering devices in which an assist device for applying a steering assist force to a steering shaft is provided between an intermediate shaft and a steering wheel.
このような、コラムアシスト式の電動パワーステアリングでは、中間シャフトに負荷される回転トルクが大きくなるため、中間シャフトと自在継手との結合部の結合剛性を大きくする必要がある。 In such column assist type electric power steering, since the rotational torque applied to the intermediate shaft is increased, it is necessary to increase the coupling rigidity of the coupling portion between the intermediate shaft and the universal joint.
中間シャフトを自在継手に結合するために、自在継手のヨークには中間シャフトを挿入するための円筒状の結合筒部が形成され、この結合筒部には、結合筒部から接線方向に延びる左右一対のフランジ部が形成されていて、フランジ部の間にはスリット(切り割り)が形成されている。中間シャフトと自在継手との結合剛性を大きくするために、フランジ部のボルト孔に挿入したボルトを強く締め付けると、フランジ部が弾性変形してスリットの溝幅が狭まり、中間シャフトを結合筒部に強く締付けて固定することができる。 In order to couple the intermediate shaft to the universal joint, a cylindrical coupling cylinder part for inserting the intermediate shaft is formed in the universal joint yoke, and the coupling cylinder part includes left and right extending tangentially from the coupling cylinder part. A pair of flange portions are formed, and slits (cuts) are formed between the flange portions. In order to increase the coupling rigidity between the intermediate shaft and the universal joint, if the bolt inserted into the bolt hole of the flange portion is tightened strongly, the flange portion is elastically deformed and the slit groove width is narrowed, and the intermediate shaft is connected to the coupling cylinder portion. It can be firmly tightened and fixed.
しかし、ボルトを強く締め付けると、ボルト頭部の下面が当接するフランジ部の座面が、ボルト孔の中心軸線に直交する平面に対して傾斜するため、ボルトには曲げ応力と引っ張り応力の両方が作用する。その結果、ボルト軸部の軸方向長さの略中央部の応力が大きくなり、許容される応力振幅が小さくなって、ボルトが疲労破壊を起こしやすくなるため、大きな回転トルクを伝達することが困難になる。 However, when the bolt is tightened strongly, the seat surface of the flange part where the lower surface of the bolt head abuts is inclined with respect to the plane perpendicular to the central axis of the bolt hole, so that both the bending stress and the tensile stress are applied to the bolt. Works. As a result, the stress at the substantially central portion of the axial length of the bolt shaft portion is increased, the allowable stress amplitude is reduced, and the bolt is liable to cause fatigue failure, so that it is difficult to transmit a large rotational torque. become.
図7から図9に示す自在継手は、ボルト軸部に作用する曲げ応力を低減するようにした特許文献1及び特許文献2に開示された自在継手である。すなわち、図7は、特許文献1及び特許文献2の自在継手にボルトを締め付ける前の状態を示し、(1)は自在継手のヨークの要部を示す正面図、(2)は(1)のC−C断面図である。図8は図7の自在継手にボルトを締め付けた状態を示し、(1)は自在継手のヨークの要部を示す正面図、(2)は(1)のD−D断面図である。図9は図8(2)の拡大断面図である。
The universal joint shown in FIGS. 7 to 9 is a universal joint disclosed in
図7に示すように、自在継手のヨーク51の右側には略円筒状の結合筒部53が形成され、この結合筒部53の内周面に形成された雌セレーション531に、図8(1)の右側から、結合筒部53の軸方向に平行に軸6を挿入する。そして、図8(2)に示すように、軸6の外周面に形成された雄セレーション61を、雌セレーション531にセレーション係合させて、回転トルクを伝達可能に構成している。
As shown in FIG. 7, a substantially cylindrical
ヨーク51の結合筒部53には、結合筒部53から接線方向に延びた左右一対のフランジ部54A、54Bが形成されている。フランジ部54A、54Bの間には、雌セレーション531に連通するスリット(切り割り)52が形成されている。スリット52は、結合筒部53の軸方向の全長にわたって形成されている。
The
フランジ部54Aには、ボルト55を挿入するためのボルト孔541Aが形成され、フランジ部54Bにも、ボルト55を挿入するためのボルト孔541Bが形成され、ボルト孔541Aとボルト孔541Bは同心状に形成されている。また、ボルト孔541Bには雌ねじ542Bが部分的に形成されている。雌ねじ542Bは、ボルト孔541Bの右側に形成され、この例では、ボルト軸部551の雄ねじ551Aの軸方向の長さの約半分の軸方向の長さに形成されている。
A
雌ねじ542Bは、ボルト孔541A、ボルト孔541Bよりも小径で、ボルト孔541A、ボルト孔541Bと同心状に形成されている。また、フランジ部54Aには、座面542Aが形成されている。座面542Aは、ボルト55のボルト頭部552の下面552Aに当接する。雌ねじ542Bには、ボルト55のボルト軸部551の雄ねじ551Aがねじ込まれる。
The
ボルト孔541A、ボルト孔541B、雌ねじ542Bは同一中心軸線上(同心状)に形成されている。図7に示すように、ボルト55を締め付ける前の状態では、ボルト孔541A、雌ねじ542Bの中心軸線56に直交する平面57に対して座面542Aが角度αだけ傾斜するように形成している。
The
この傾斜角度αは、ボルト55の雄ねじ551Aを雌ねじ542Bにねじ込み、図8に示すように、所定の締付けトルクでボルト55を締め付けた時に、ボルト孔541A、雌ねじ542Bの中心軸線56に対して直交する平面57に対して、座面542Aが平行(換言すれば、座面542Aがボルト孔541A、雌ねじ542Bの中心軸線56に対して直交)になるように形成している。従って、所定の締付けトルクでボルト55を締め付けた時に、フランジ部54Aの座面542Aが、ボルト孔541Aの中心軸線56に直交する平面57に対して傾斜することに起因して生じるボルトの曲げ応力を低減している。
This inclination angle α is orthogonal to the
しかし、図8及び図9に示すように、特許文献1及び特許文献2に開示された自在継手は、所定の締付けトルクでボルト55を締め付けた時に、ボルト孔541A、541Bの内周面に対してボルト軸部551の外周面を非接触とする空隙部543A、543Bができるように形成している。車両の運転中にステアリングホイールを操作すると、軸6及びヨーク51に回転トルクが加わる。
However, as shown in FIGS. 8 and 9, the universal joints disclosed in
しかし、所定の締付けトルクでボルト55を締め付けた時に、座面542Aをボルト孔541A、雌ねじ542Bの中心軸線56に対して完全に直交させることは困難であって、若干のずれが生じるため、ボルト55には必ず曲げ応力が作用する。この曲げ応力は、
ボルト55とフランジ部54A、54Bとの接触位置の間の長さL1(図9)に比例して大きくなる。
However, when the
The length increases in proportion to the length L1 (FIG. 9) between the contact positions of the
特許文献1及び特許文献2に開示された自在継手では、ボルト孔541A、541Bの内周面に対してボルト軸部551の外周面を非接触とする空隙部543A、543Bが形成される。従って、ボルト55とフランジ部54A、54Bとの接触位置の間の距離L1が長くなり、車両の運転中の回転トルクによるボルト軸部551の曲げ応力が無視できない大きさになり、ボルトの耐久性能を向上させる上で問題となる。
In the universal joint disclosed in
本発明は、車両の運転中にボルトに生ずる曲げ応力を軽減して、ボルトに生ずる平均応力を小さくし、耐久性能を向上させた自在継手を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a universal joint in which bending stress generated in a bolt during operation of a vehicle is reduced, average stress generated in the bolt is reduced, and durability performance is improved.
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第1番目の発明は、回転トルクを伝達可能に軸を嵌合するための内周面を基端寄り部分に備えた結合筒部、上記結合筒部に形成され、上記内周面に貫通する切り割り、上記切り割りを挟んで上記結合筒部と一体に設けられた一対のフランジ部、上記内周面とは反対側で、上記結合筒部と一体に設けられ、十字軸を軸支するための軸受け孔を有する一対の結合アーム部、上記一対のフランジ部のうちの一方のフランジ部に形成され、開口部側の大径孔部と反開口部側の小径孔部で構成された段付きボルト孔、上記一対のフランジ部のうちの他方のフランジ部に上記段付きボルト孔と同心状に形成された雌ねじ、上記段付きボルト孔にボルト軸部が内嵌されるとともに、ボルト軸部先端の雄ねじが上記雌ねじにねじ込まれて、上記一対のフランジ部の間の切り割りの間隔を狭め、上記結合筒部の内周面を縮径して、上記軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けるボルト、上記一方のフランジ部の段付きボルト孔の開口部側に形成され、上記ボルトを所定の締め付けトルクで締め付けた時に、上記ボルト頭部の下面に当接する座面、上記ボルト軸部に形成され、上記雄ねじよりも大径で、上記段付きボルト孔の小径孔部に締まりばめ嵌合する大径軸部を有することを特徴とする自在継手である。 The above problem is solved by the following means. That is, the first invention is formed in the coupling cylinder part provided with an inner peripheral surface near the base end for fitting the shaft so that rotational torque can be transmitted, the coupling cylinder part, A through slit, a pair of flange portions provided integrally with the connecting cylinder portion across the slit, provided integrally with the connecting cylinder portion on the side opposite to the inner peripheral surface, and supports the cross shaft A pair of coupling arm portions having bearing holes for forming a step, and a step formed on one of the pair of flange portions, the large-diameter hole portion on the opening portion side and the small-diameter hole portion on the non-opening portion side A bolted hole, a female screw formed concentrically with the stepped bolt hole in the other flange part of the pair of flange parts, and a bolt shaft part fitted into the stepped bolt hole, and a bolt shaft part A male screw at the tip is screwed into the female screw, and the pair A bolt that narrows the interval between the flange portions, reduces the inner peripheral surface of the coupling cylinder portion, and tightens the outer peripheral surface of the shaft with the inner peripheral surface of the coupling cylinder portion, stepped on the one flange portion It is formed on the opening side of the bolt hole, and when the bolt is tightened with a predetermined tightening torque, it is formed on the seat surface that contacts the lower surface of the bolt head, the bolt shaft portion, and has a larger diameter than the male screw, A universal joint having a large-diameter shaft portion that fits and fits into a small-diameter hole portion of the stepped bolt hole.
第2番目の発明は、第1番目の発明の自在継手において、上記段付きボルト孔の小径孔部の開口部側端面には面取り部が形成されていることを特徴とする自在継手である。 A second invention is a universal joint according to the first invention, wherein a chamfered portion is formed on an end surface on the opening side of the small diameter hole portion of the stepped bolt hole.
第3番目の発明は、第2番目の発明の自在継手において、上記大径軸部の反開口部側端面には面取り部が形成されていることを特徴とする自在継手である。 A third invention is a universal joint according to the second invention, wherein a chamfered portion is formed on the end surface on the side opposite to the opening of the large-diameter shaft portion.
第4番目の発明は、第3番目の発明の自在継手において、上記座面から上記小径孔部の開口部側端面までの長さL4よりも、上記ボルト頭部の下面から上記大径軸部の反開口部側端面までの長さL3のほうが大きく形成されていることを特徴とする自在継手である。 According to a fourth invention, in the universal joint of the third invention, from the bottom surface of the bolt head to the large-diameter shaft portion, rather than a length L4 from the seat surface to the opening-side end surface of the small-diameter hole portion. The universal joint is characterized in that the length L3 to the end surface on the side opposite to the opening is formed larger.
第5番目の発明は、第4番目の発明の自在継手において、上記大径軸部はローレット加工により形成されていることを特徴とする自在継手である。 A fifth invention is a universal joint according to the fourth invention, wherein the large-diameter shaft portion is formed by knurling.
第6番目の発明は、第1番目から第5番目までのいずれかの発明に記載された自在継手を有するステアリング装置である。 A sixth invention is a steering device having a universal joint described in any one of the first to fifth inventions.
本発明の自在継手は、切り割りを挟んで結合筒部と一体に設けられた一対のフランジ部のうちの一方のフランジ部に形成され、開口部側の大径孔部と反開口部側の小径孔部で構成された段付きボルト孔と、一対のフランジ部のうちの他方のフランジ部に段付きボルト孔と同心状に形成された雌ねじと、段付きボルト孔にボルト軸部が内嵌されるとともに、ボルト軸部先端の雄ねじが雌ねじにねじ込まれて、一対のフランジ部の間の切り割りの間隔を狭め、結合筒部の内周面を縮径して、軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けるボルトと、ボルト軸部に形成され、雄ねじよりも大径で、段付きボルト孔の小径孔部に締まりばめ嵌合する大径軸部とから構成されている。 The universal joint of the present invention is formed on one flange portion of a pair of flange portions provided integrally with the coupling cylinder portion across the slit, and has a large-diameter hole portion on the opening portion side and a small diameter on the counter-opening portion side. A stepped bolt hole composed of a hole, a female screw formed concentrically with the stepped bolt hole in the other flange of the pair of flanges, and a bolt shaft portion are fitted into the stepped bolt hole. In addition, the male screw at the tip of the bolt shaft portion is screwed into the female screw, the interval between the pair of flange portions is narrowed, the inner peripheral surface of the coupling cylinder portion is reduced, and the outer peripheral surface of the shaft is coupled to the coupling cylinder portion. And a large-diameter shaft portion that is formed on the bolt shaft portion, has a larger diameter than the male screw, and fits and fits into the small-diameter hole portion of the stepped bolt hole.
従って、所定の締付けトルクでボルトを締め付けた時に、ボルトとフランジ部との接触位置の間の長さが従来の自在継手よりも短縮されるため、ボルトに作用する曲げ応力が減少し、ボルトの耐久性能を向上させることが可能となる。 Therefore, when the bolt is tightened with a predetermined tightening torque, the length between the contact positions of the bolt and the flange portion is shortened compared to the conventional universal joint, so that the bending stress acting on the bolt is reduced, and the bolt Durability can be improved.
以下、図面に基づいて本発明の実施例1から実施例2を説明する。 Hereinafter, Example 1 to Example 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例の自在継手を備えたステアリング装置の全体側面図、図2は本発明の実施例1の自在継手にボルトを締め付ける前の状態を示し、(1)は自在継手のヨークの要部を示す正面図、(2)は(1)のA−A断面図である。図3は本発明の実施例1の自在継手にボルトを締め付けた状態を示し、(1)は自在継手のヨークの要部を示す正面図、(2)は(1)のB−B断面図、図4は本発明の実施例1の自在継手に締め付けられるボルトを示し、(1)は図3に示す自在継手に使用されるボルトの正面図、(2)は(1)の変形例のボルトを示す正面図、図5は図3(2)の拡大断面図である。
FIG. 1 is an overall side view of a steering apparatus equipped with a universal joint according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a state before the bolt is tightened to the universal joint according to the first embodiment of the present invention. The front view which shows the principal part of a yoke, (2) is AA sectional drawing of (1). FIG. 3 shows a state in which a bolt is fastened to the universal joint according to the first embodiment of the present invention, (1) is a front view showing the main part of the yoke of the universal joint, and (2) is a sectional view taken along line BB in (1). 4 shows a bolt to be fastened to the universal joint of
図1に示すように、本発明の実施例の自在継手備えたステアリング装置は、車体後方側(図1の右側)にステアリングホイール11を装着可能なステアリングシャフト12と、このステアリングシャフト12を挿通したステアリングコラム13と、このステアリングシャフト12に補助トルクを付与する為のアシスト装置(操舵補助部)20と、このステアリングシャフト12の車体前方側(図1の左側)に、図示しないラック/ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ30とを備える。
As shown in FIG. 1, the steering device having a universal joint according to the embodiment of the present invention has a steering
ステアリングシャフト12は、雌ステアリングシャフト12Aと雄ステアリングシャフト12Bとを、回転トルクを伝達可能に、かつ軸方向に関して相対移動可能にスプライン嵌合している。従って、上記雌ステアリングシャフト12Aと雄ステアリングシャフト12Bとは、衝突時に、このスプライン嵌合部が相対移動して、全長を縮めることができる。
The steering
また、上記ステアリングシャフト12を挿通した筒状のステアリングコラム13は、アウターコラム13Aとインナーコラム13Bとをテレスコピック移動可能に組み合わせている。そのため、ステアリングコラム13は、衝突時に軸方向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。
The
そして、上記インナーコラム13Bの車体前方側端部を、ギヤハウジング21の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記雄ステアリングシャフト12Bの車体前方側端部を、このギヤハウジング21の内側に通し、アシスト装置20の図示しない入力軸の車体後方側端部に連結している。
The vehicle body front side end portion of the
ステアリングコラム13は、その中間部を支持ブラケット14により、ダッシュボードの下面等、車体18の一部に支承している。また、この支持ブラケット14と車体18との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット14に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット14が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。
The
また、上記ギヤハウジング21の上端部も、上記車体18の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール11の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。
The upper end portion of the
上記ギヤハウジング21の車体前方側端面から突出した出力軸23は、自在継手(上側自在継手)41を介して、中間シャフト15の後端部に連結している。また、この中間シャフト15の前端部に、別の自在継手(下側自在継手)42を介して、ステアリングギヤ30のピニオン軸(以下軸と呼ぶ)6を連結している。中間シャフト15は、雄中間シャフト(雄シャフト)15Aの車体前方側に、雌中間シャフト(雌シャフト)15Bの車体後方側が外嵌し、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に関して相対移動可能に嵌合している。
The
図示しないピニオンが、軸6の下端(車体前方側端部)に形成されている。また、図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール11の回転が、タイロッド31を移動させて、図示しない車輪を操舵する。
A pinion (not shown) is formed at the lower end (front end of the vehicle body) of the
アシスト装置20のギヤハウジング21には、電動モータ26のケース261が固定され、この電動モータ26の図示しない回転軸にウォームが結合されている。出力軸23には図示しないウォームホイールが取り付けられ、このウォームホイールに電動モータ26の回転軸のウォームが噛合っている。
A
また、出力軸23の中間部の周囲には、図示しないトルクセンサが設けられている。上記ステアリングホイール11からステアリングシャフト12に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出し、この検出値に応じて、電動モータ26を駆動し、ウォームとウォームホイールから成る減速機構を介して、出力軸23に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。補助トルクを発生させるアシスト装置は、電動式に限定されるものではなく、油圧式のアシスト装置でもよい。
A torque sensor (not shown) is provided around the intermediate portion of the
図2から図5は、本発明の実施例1の自在継手を示し、図1の自在継手42の一方のヨーク7と軸6との結合部に適用した例を示す。本発明の自在継手は、図1の自在継手41と雄中間シャフト15Aとの結合部や、自在継手41と出力軸23との結合部に適用してもよい。
2 to 5 show the universal joint according to the first embodiment of the present invention, and show an example in which the universal joint 42 shown in FIG. 1 is applied to a coupling portion between one
図2から図5は、本発明の実施例1の自在継手42を構成する一対のヨーク7、7のうちの一方のヨーク7と、軸6との結合部を示している。ヨーク7の右側には略円筒状の結合筒部71が形成され、この結合筒部71の内周面に形成された雌セレーション711に、図3(1)の右側から、結合筒部71の軸方向に平行に軸6を挿入する。そして、軸6の外周面に形成された雄セレーション61を、雌セレーション711にセレーション係合させて、回転トルクを伝達可能に構成している。ヨーク7の左側には、結合筒部71と一体に設けられた図示しない一対の結合アーム部が形成され、この結合アーム部には、図示しない十字軸を軸支するための軸受け孔が形成されている。
2 to 5 show a coupling portion between the
ヨーク7の結合筒部71には、結合筒部71から接線方向に延びた左右一対のフランジ部72A、72Bが形成されている。フランジ部72A、72Bの間には、雌セレーション711に連通するスリット(切り割り)73が形成されている。スリット73は、結合筒部71の軸方向の全長にわたって形成されている。
The
一対のフランジ部72A、72Bのうちの一方(図2(2)の左側のフランジ部)のフランジ部72Aには、図4(1)に示すボルト81を挿入するための段付きボルト孔74が形成され、フランジ部72Bにも、ボルト81を挿入するためのボルト孔75が形成され、段付きボルト孔74とボルト孔75は同心状に形成されている。また、ボルト孔75には雌ねじ751が部分的に形成されている。雌ねじ751は、ボルト孔75の右側に形成され、この例では、ボルト軸部811先端の雄ねじ811Aの軸方向の長さの約半分の軸方向の長さに形成されている。
A stepped
雌ねじ751は、段付きボルト孔74、ボルト孔75よりも小径で、段付きボルト孔74、ボルト孔75と同心状に形成されている。雌ねじ751には、ボルト81のボルト軸部811の雄ねじ811Aがねじ込まれる。また、フランジ部72Aには、段付きボルト孔74の開口部側(図2の左側)に座面721Aが形成されている。図2に示すように、ボルト81を締め付ける前の状態では、段付きボルト孔74、ボルト孔75、雌ねじ751の中心軸線76に直交する平面77に対して、座面721Aが角度αだけ傾斜するように形成している。
The
この傾斜角度αは、ボルト81の雄ねじ811Aを雌ねじ751にねじ込み、図3に示すように、所定の締付けトルクでボルト81を締め付けた時に、段付きボルト孔74、ボルト孔75、雌ねじ751の中心軸線76に対して直交する平面77に対して、座面721Aが平行(換言すれば、座面721Aが中心軸線76に対して直交)になるように形成している。従って、所定の締付けトルクでボルト81を締め付けた時に、フランジ部72Aの座面721Aが、中心軸線76に直交する平面77に対して傾斜することに起因して生じるボルト81の曲げ応力を低減することができる。
This inclination angle α is obtained by screwing the
図2に示すように、段付きボルト孔74は、開口部側の大径孔部741と反開口部側の小径孔部742で構成されている。フランジ部72Bのボルト孔75の内径寸法は、小径孔部742の内径寸法と同一寸法に形成されている。また、図4に示すように、ボルト81のボルト軸部811には、ボルト軸部811先端の雄ねじ811Aよりも大径で、上記小径孔部742に締まりばめ嵌合する大径軸部811Bが形成されている。
As shown in FIG. 2, the stepped
図4、図5に示すように、座面721Aから小径孔部742の開口部側端面までの長さL4よりも、六角形のボルト頭部812の下面812Aから大径軸部811Bの反開口部側端面までの長さL3のほうが大きく形成されている。従って、図5に示すように、所定の締付けトルクでボルト81を締め付けた時に、ボルト81の大径軸部811Bは、小径孔部742に長さL5だけ締まりばめ嵌合する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the counter opening of the large-
図2に示すように、段付きボルト孔74の小径孔部742の開口部側端面には面取り部743が形成されている。また、図4に示すように、ボルト81の大径軸部811Bの反開口部側端面には面取り部811Cが形成されている。従って、ボルト81を締め付けて、ボルト81の大径軸部811Bを小径孔部742に締まりばめ嵌合する時に、大径軸部811Bが小径孔部742に円滑に嵌入し、大径軸部811Bと小径孔部742のカジリを防止することができる。
As shown in FIG. 2, a chamfered
従って、図5に示すように、所定の締付けトルクでボルト81を締め付けた時に、小径孔部742、ボルト孔75の内周面に対してボルト軸部811の外周面を非接触とする空隙部744、752の軸方向の長さが、図9に示した従来の自在継手の空隙部543A、543Bの軸方向の長さよりも短くなる。すなわち、所定の締付けトルクでボルト81を締め付けた時に、ボルト81とフランジ部72A、72Bとの接触位置の間の長さL2は、図9に示した従来の自在継手の接触位置の間の長さL1から、ボルト頭部812の下面812Aから大径軸部811Bの反開口部側端面までの長さL3を差し引いた長さに短縮される。
Therefore, as shown in FIG. 5, when the
その結果、車両の運転中にテアリングホイール11を操作し、軸6及びヨーク7に回転トルクが加わると、ボルト81とフランジ部72A、72Bとの接触位置の間の長さL2に比例した曲げ応力がボルト81には作用するが、長さL2は大径軸部811Bの長さL3を差し引いた長さに短縮される。従って、ボルト81に作用する曲げ応力が減少し、ボルト81の耐久性能を向上させることが可能となる。
As a result, when the tearing
次にボルト81の変形例について説明する。図4(2)はボルトの変形例を示す正面図である。変形例のボルト82は、大径軸部をローレット加工により形成した例である。図4(2)に示すように、変形例のボルト82は、上記したボルト81と同一形状のボルト頭部822、ボルト軸部821、ボルト軸部821先端の雄ねじ821Aを有している。ボルト82のボルト軸部821には、ボルト軸部821先端の雄ねじ821Aよりも大径で、上記結合筒部71の小径孔部742に締まりばめ嵌合する大径軸部821Bが形成されている。変形例のボルト82の大径軸部821Bは、ローレット加工により形成されている。
Next, a modified example of the
図4(2)に示すように、変形例のボルト82のボルト頭部822の下面822Aから大径軸部821Bの反開口部側端面までの長さL3は、図4(1)のボルト頭部812の下面812Aから大径軸部811Bの反開口部側端面までの長さL3と同一長さに形成されている。従って、所定の締付けトルクでボルト82を締め付けた時に、ボルト82の大径軸部821Bは、結合筒部71の小径孔部742に長さL5だけ締まりばめ嵌合する。また、ボルト82の大径軸部821Bの反開口部側には面取り部821Cが形成されている。従って、ボルト82を締め付けて、ボルト82の大径軸部821Bを小径孔部742に締まりばめ嵌合する時に、大径軸部821Bが小径孔部742に円滑に嵌入し、大径軸部821Bと小径孔部742のカジリを防止することができる。
As shown in FIG. 4 (2), the length L3 from the
すなわち、所定の締付けトルクで変形例のボルト82を締め付けた時にも、ボルト81と同様に、ボルト82とフランジ部72A、72Bとの接触位置の間の長さL2に比例した曲げ応力がボルト82には作用するが、長さL2は大径軸部821Bの長さL3を差し引いた長さに短縮される。従って、ボルト82に作用する曲げ応力が減少し、ボルト82の耐久性能を向上させることが可能となる。
That is, even when the
次に本発明の実施例2について説明する。図6は本発明の実施例2の自在継手にボルトを締め付ける前の状態を示し、実施例1の図2(2)相当図である。以下の説明では、上記実施例1と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows a state before the bolt is tightened to the universal joint according to the second embodiment of the present invention, and is a view corresponding to FIG. In the following description, only structural parts different from those of the first embodiment will be described, and redundant description will be omitted. Further, the same parts will be described with the same numbers.
実施例2は、実施例1に対して、段付きボルト孔74の中心軸線76の傾斜及び座面721Aの傾斜が変更されているだけである。
The second embodiment is different from the first embodiment only in the inclination of the
すなわち、図6に示すように、実施例2のヨーク7は、実施例1と同様に、大径孔部741と小径孔部742で構成される段付きボルト孔74、段付きボルト孔74と同心状に形成されたボルト孔75、雌ねじ751を有している。フランジ部72Aには、段付きボルト孔74の開口部側(図6の左側)に座面721Aが形成されている。
That is, as shown in FIG. 6, the
図6に示すように、ボルトを締め付ける前の状態では、座面721Aに直交する平面78に対して、段付きボルト孔74、ボルト孔75、雌ねじ751の中心軸線76が角度αだけ傾斜(座面721Aはスリット73と平行)するように形成されている。この傾斜角度αは、ボルトの雄ねじを雌ねじ751にねじ込み、所定の締付けトルクでボルトを締め付けた時に、座面721Aが中心軸線76に対して直交するように形成している。
As shown in FIG. 6, in the state before tightening the bolt, the
従って、所定の締付けトルクでボルトを締め付けた時に、フランジ部72Aの座面721Aに直交する平面78に対して、段付きボルト孔74、ボルト孔75、雌ねじ751の中心軸線76が傾斜することに起因して生じるボルトの曲げ応力を低減することができる。
Therefore, when the bolt is tightened with a predetermined tightening torque, the
上記実施例では、略円筒状の結合筒部71が形成されたヨークに本発明を適用した例について説明したが、略コの字断面の結合筒部を有するヨークに本発明を適用してもよい。また、上記実施例では、フランジ部72A、72Bの一方に雌ねじを形成し、ボルト軸部811の雄ねじ811Aをこの雌ねじにねじ込んで、フランジ部72A、72Bを締め付けるねじ込みボルト方式に本発明を適用した例について説明した。他の例として、ヨークのフランジ部72A、72Bの両方にボルト孔(バカ孔)を形成し、ボルトとナットでフランジ部72A、72Bを挟んで締め付ける通しボルト方式に本発明を適用してもよい。
In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the yoke in which the substantially cylindrical
11 ステアリングホイール
12 ステアリングシャフト
12A 雌ステアリングシャフト
12B 雄ステアリングシャフト
13 ステアリングコラム
13A アウターコラム
13B インナーコラム
14 支持ブラケット
15 中間シャフト
15A 雄中間シャフト
15B 雌中間シャフト
18 車体
20 アシスト装置
21 ギヤハウジング
23 出力軸
26 電動モータ
261 ケース
30 ステアリングギヤ
31 タイロッド
41 自在継手(上側自在継手)
42 自在継手(下側自在継手)
51 ヨーク
52 スリット(切り割り)
53 結合筒部
531 雌セレーション
54A フランジ部
541A ボルト孔
542A 座面
543A 空隙部
54B フランジ部
541B ボルト孔
542B 雌ねじ
543B 空隙部
55 ボルト
551 ボルト軸部
551A 雄ねじ
552 ボルト頭部
552A 下面
56 中心軸線
57 直交する平面
6 軸(ピニオン軸)
61 雄セレーション
7 ヨーク
71 結合筒部
711 雌セレーション
72A フランジ部
721A 座面
72B フランジ部
73 スリット(切り割り)
74 段付きボルト孔
741 大径孔部
742 小径孔部
743 面取り部
744 空隙部
75 ボルト孔
751 雌ねじ
752 空隙部
76 中心軸線
77 直交する平面
78 直交する平面
81 ボルト
811 ボルト軸部
811A 雄ねじ
811B 大径軸部
811C 面取り部
812 ボルト頭部
812A 下面
82 ボルト
821 ボルト軸部
821A 雄ねじ
821B 大径軸部
821C 面取り部
822 ボルト頭部
822A 下面
DESCRIPTION OF
42 Universal joint (lower universal joint)
51
53
61
74 Stepped
Claims (6)
上記結合筒部に形成され、上記内周面に貫通する切り割り、
上記切り割りを挟んで上記結合筒部と一体に設けられた一対のフランジ部、
上記内周面とは反対側で、上記結合筒部と一体に設けられ、十字軸を軸支するための軸受け孔を有する一対の結合アーム部、
上記一対のフランジ部のうちの一方のフランジ部に形成され、開口部側の大径孔部と反開口部側の小径孔部で構成された段付きボルト孔、
上記一対のフランジ部のうちの他方のフランジ部に上記段付きボルト孔と同心状に形成された雌ねじ、
上記段付きボルト孔にボルト軸部が内嵌されるとともに、ボルト軸部先端の雄ねじが上記雌ねじにねじ込まれて、上記一対のフランジ部の間の切り割りの間隔を狭め、上記結合筒部の内周面を縮径して、上記軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けるボルト、
上記一方のフランジ部の段付きボルト孔の開口部側に形成され、上記ボルトを所定の締め付けトルクで締め付けた時に、上記ボルト頭部の下面に当接する座面、
上記ボルト軸部に形成され、上記雄ねじよりも大径で、上記段付きボルト孔の小径孔部に締まりばめ嵌合する大径軸部を有すること
を特徴とする自在継手。 A coupling cylinder portion provided with an inner peripheral surface close to the base end for fitting the shaft so as to transmit rotational torque,
A slit formed in the coupling cylinder portion and penetrating the inner peripheral surface,
A pair of flange portions provided integrally with the coupling cylinder portion across the cut,
A pair of coupling arm portions provided integrally with the coupling cylinder portion on the side opposite to the inner peripheral surface and having bearing holes for supporting the cross shaft,
A stepped bolt hole formed in one flange portion of the pair of flange portions and configured by a large-diameter hole portion on the opening portion side and a small-diameter hole portion on the non-opening portion side,
An internal thread formed concentrically with the stepped bolt hole in the other flange portion of the pair of flange portions;
The bolt shaft portion is fitted into the stepped bolt hole, and the male screw at the tip of the bolt shaft portion is screwed into the female screw to narrow the interval between the pair of flange portions, so that the inside of the coupling tube portion is A bolt that reduces the diameter of the peripheral surface and tightens the outer peripheral surface of the shaft with the inner peripheral surface of the coupling cylinder part,
A seating surface which is formed on the opening side of the stepped bolt hole of the one flange portion and abuts against the lower surface of the bolt head when the bolt is tightened with a predetermined tightening torque;
A universal joint having a large-diameter shaft portion that is formed on the bolt shaft portion and has a larger diameter than the male screw and that fits into a small-diameter hole portion of the stepped bolt hole.
上記段付きボルト孔の小径孔部の開口部側端面には面取り部が形成されていること
を特徴とする自在継手。 The universal joint according to claim 1,
A universal joint characterized in that a chamfered portion is formed on the opening side end surface of the small diameter hole portion of the stepped bolt hole.
上記大径軸部の反開口部側端面には面取り部が形成されていること
を特徴とする自在継手。 In the universal joint according to claim 2,
A universal joint, wherein a chamfered portion is formed on an end surface of the large-diameter shaft portion on the side opposite to the opening.
上記座面から上記小径孔部の開口部側端面までの長さL4よりも、上記ボルト頭部の下面から上記大径軸部の反開口部側端面までの長さL3のほうが大きく形成されていること
を特徴とする自在継手。 In the universal joint according to claim 3,
The length L3 from the bottom surface of the bolt head to the end surface on the side opposite to the opening of the large-diameter shaft is larger than the length L4 from the seating surface to the opening-side end surface of the small-diameter hole. A universal joint characterized by
上記大径軸部はローレット加工により形成されていること
を特徴とする自在継手。 The universal joint according to claim 4,
The universal joint, wherein the large-diameter shaft portion is formed by knurling.
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