JP2017150551A - Yoke for cross shaft joint and cross shaft joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のステアリング装置などに用いられる十字軸継手のヨーク及び十字継手に係り、詳しくは、十字軸を支持するヨークの強度向上を図る技術に関する。 The present invention relates to a cross joint yoke and a cross joint used in a steering device of an automobile, and more particularly to a technique for improving the strength of a yoke that supports the cross shaft.
ラックアンドピニオン式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よるステアリングシャフトの回転がインターミディエイトシャフトを介してステアリングギヤのピニオンシャフトに伝達される。ステアリングシャフトとインターミディエイトシャフトとの間、インターミディエイトシャフトとピニオンシャフトとの間にはそれぞれ所定の交角が存在するため、連結部にそれぞれ自在継手が用いられる。 In the rack and pinion type steering device, the rotation of the steering shaft by the operation of the steering wheel is transmitted to the pinion shaft of the steering gear through the intermediate shaft. Since there are predetermined crossing angles between the steering shaft and the intermediate shaft and between the intermediate shaft and the pinion shaft, universal joints are used for the connecting portions.
ステアリング装置用の自在継手としては、カルダンジョイント、フックスジョイント等とも呼ばれる十字軸継手が一般に用いられている。十字軸継手は、一対のアームが基部から延設された2つのヨークと、両ヨークを相対角度の変化自在に連結するスパイダーと、アームの軸受保持孔に圧入されてスパイダーのトルク伝達軸とアームとの相対回転を可能に支持する軸受とを有している。 As a universal joint for a steering device, a cross joint called a cardan joint, a hook joint or the like is generally used. The cross shaft joint is composed of two yokes with a pair of arms extending from the base, a spider that connects the two yokes so that the relative angle can be changed, and a torque transmission shaft and arm of the spider that are press-fitted into the bearing holding hole of the arm. And a bearing that supports relative rotation with respect to.
十字軸継手としては、鋼板や鋼管を素材とする溶接構造品のヨークを有するもの(例えば、特許文献1)と、鋼材を素材とする鍛造成形品のヨークを有するもの(例えば、特許文献2)とが存在する。 As the cross joint, one having a yoke of a welded structure made of steel plate or steel pipe (for example, Patent Document 1) and one having a yoke of a forged product made of steel material (for example, Patent Document 2) And exist.
また、十字軸継手用の軸受としては、鋼材切削加工品のベアリングカップにニードルローラを収容したソリッド型のニードルベアリング(例えば、特許文献1)の他、鋼板プレス成形品のシェルにニードルローラを収容したシェル型のニードルベアリング(例えば、特許文献2)が存在する。なお、溶接構造品のヨークとソリッド型のニードルベアリングとを有する十字軸継手は一般にプロペラシャフトなどの重荷重用であり、ステアリング装置では鍛造成形品のヨークとシェル型のニードルベアリングとを有する十字軸継手が多く用いられている。 Further, as a bearing for a cross shaft joint, in addition to a solid type needle bearing (for example, Patent Document 1) in which a needle roller is accommodated in a bearing cup of a steel cutting product, a needle roller is accommodated in a shell of a steel plate press-formed product. There is a shell-type needle bearing (for example, Patent Document 2). A cross joint having a welded structure yoke and a solid needle bearing is generally used for heavy loads such as a propeller shaft. In a steering device, a cross joint having a yoke forged molding and a shell needle bearing is used. Is often used.
十字軸継手は、車両のエンジンルーム内の部品が事故による衝突で後退した際に、部品の後退の妨げにならないように揺動角が大きなものが要求されている。十字軸継手の揺動角を大きくするためには、ヨークのアームの幅を広げたり、アームの長さを長くする必要があった。 The cross joint is required to have a large swing angle so that when a part in the engine room of the vehicle moves backward due to a collision due to an accident, the backward movement of the part is not hindered. In order to increase the swing angle of the cross joint, it is necessary to widen the arm width of the yoke or increase the arm length.
また、近年では電動式の操舵補助装置が用いられ、車室内に操舵補助装置を設置するものが採用されている。 In recent years, an electric steering assist device is used, and a device that installs the steering assist device in the vehicle compartment is employed.
特にステアリングシャフトに操舵補助力が付与されるコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置の場合、十字軸継手が伝達する操舵トルクが大きくなることから、十字軸継手は高い強度が要求され、鍛造成形品のヨークとシェル型のニードルベアリングとを有する十字軸継手が多く用いられる一方で、部品の軽量化が要求されている。 In particular, in the case of a column assist type electric power steering apparatus in which a steering assist force is applied to the steering shaft, the steering torque transmitted by the cross joint increases, so that the cross joint requires high strength. While a cross joint having a yoke and a shell type needle bearing is often used, there is a demand for weight reduction of parts.
本発明は、十字軸継手の揺動角を大きくするとともに、十字軸継手を小型で強度を確保することを実現する十字軸継手用ヨーク及び十字軸継手を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cross shaft joint yoke and a cross shaft joint that increase the swing angle of the cross shaft joint and realize a small size and ensure strength of the cross shaft joint.
上記課題を解決するため、本発明は、
ヨークに形成された一対のアームの径方向に互いに対向して、同一方向に貫通した軸受保持孔がそれぞれ設けられ、一対のアームの先端側において、軸受保持孔の周囲に径方向に均一の肉厚を構成する円弧部と、軸受保持孔の中心を通りアームが伸びる方向の仮想中心線Kから所望の揺動角よりも大きな角度βを与えたときの法線と円弧状の端部が交差する点と、軸受保持孔中心を通りアームの幅方向に伸びる仮想中心線Lよりもアームの先端側に設けられた曲部とを結ぶ斜面が形成されていることを特徴とする十字軸継手用ヨークを提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
Bearing holding holes that pass through in the same direction are provided opposite to each other in the radial direction of the pair of arms formed on the yoke, and a radially uniform wall is formed around the bearing holding hole on the tip side of the pair of arms. The normal line and the arcuate end when the angle β larger than the desired swing angle is given from the virtual arc line K in the direction in which the arc extends through the center of the bearing holding hole and the arm extends. For a cross joint characterized in that a slope is formed to connect the point to bend and a curved portion provided on the tip side of the arm from a virtual center line L extending in the width direction of the arm through the center of the bearing holding hole Provide the yoke.
これにより、十字軸継手の一方のヨークのアームの先端と他方のヨークのアームを繋ぐ基部との干渉を防止することができる。また、十字軸継手の一方のヨークのアームの先端を短くした分だけ、他方のヨークのアームの長さを短くすることもできる。 Thereby, interference with the base part which connects the front-end | tip of the arm of one yoke of a cross joint, and the arm of the other yoke can be prevented. Further, the length of the arm of the other yoke can be shortened by the amount corresponding to the shortening of the tip of the arm of one yoke of the cross joint.
本発明によれば、 これにより、揺動角の大きな十字軸継手を構成することができる。また、十字軸継手の全長を短くすることで軽量かつ小型にすることを実現する十字軸継手用ヨーク及び十字軸継手を提供することができる。 According to the present invention, this makes it possible to configure a cross joint having a large swing angle. Further, it is possible to provide a yoke for a cross shaft joint and a cross shaft joint that can be reduced in weight and size by shortening the overall length of the cross shaft joint.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<実施形態の構成>
図1に示すように、実施形態の十字軸継手1は、互いに同じ形状をした対向する2つのヨーク2と、両ヨーク2を相対角度の変化自在に連結するスパイダー4と、各ヨーク2の軸受保持孔21に圧入されてスパイダー4のトルク伝達軸42を回転自在に支持するニードルベアリング5とを主要構成要素としている。
<Configuration of Embodiment>
As shown in FIG. 1, the cross joint 1 according to the embodiment includes two
スパイダー4は鋼を素材とする鍛造・切削加工品であり、立方体形状の中央部41と、中央部41の外周4面のそれぞれの中央部から、それぞれその面に垂直な方向に延びる4本のトルク伝達軸42とを有している。各トルク伝達軸42の先端側の軸心部分にはピン孔43が穿孔され、このピン孔43に位置決め用の樹脂ピン60が挿入されている。
The spider 4 is a forging / cutting product made of steel. The spider 4 extends from the
(ヨーク)
ヨーク2は、鋼から成り、図2、図3に示すように、雌セレーション22aを有するシャフト挿入孔22が穿設された円筒状の基部23と、基部23の一方の端部から相手側のヨーク2に向けて延び、基部23の径方向に対向した一対のアーム24、25とを有している。両アーム24、25には上述した軸受保持孔21が同軸に形成されている。雌セレーション22aは、ブローチ加工などによって形成することができる。
(yoke)
The
図1に示すように、一方のヨーク2のシャフト挿入孔22には、ステアリングシャフトなどの入力軸101が挿入され、他方のヨーク2のシャフト挿入孔22には、インターミディエイトシャフトなどの出力軸102が挿入される。入力軸101および出力軸102の先端には、シャフト挿入孔22の雌セレーション22aに対応する雄セレーション101a、102aと、ボルト29の軸部が係合する抜け止め溝101b、102bとが形成されている。
As shown in FIG. 1, an
基部23には、図3に示すようにスリット26と、ねじ孔27が形成され、ねじ孔27に対向するスリット26を挟んで反対側の部分には、図2に示すようにボルト孔28が設けられている。入力軸101あるいは出力軸102は、ボルト29がボルト孔28から挿入され、ねじ孔27にねじ込まれることにより、基部23に締め付けられてヨーク2と一体化される。
As shown in FIG. 3, a
図4に示すように、アーム24、25の先端は、軸受保持孔21の中心Oと同一の中心を持つ半径rで構成し、軸受保持孔21の外周でアーム24、25の先端部分を1〜3mm程度で均一の肉厚となる円弧部30と、後述する斜面32、32で構成されている。
As shown in FIG. 4, the tips of the
図4に示すように、アーム24、25の先端には、軸受保持孔21の中心Oを通りアーム24が伸びる方向(図4の紙面左右方向)の仮想中心線Kから、角度βに位置する法線と円弧部30とが交差するQ点の接線が、軸受保持孔21の中心Oを通ってアーム24の幅方向(図4の紙面上下方向)に伸びる仮想中心線Lよりもアーム24、25の先端側の曲部(P点)まで伸び、この接線に沿って斜面32が設けられている。
As shown in FIG. 4, the tips of the
P点は、ニードルベアリング5を保持したときの保持力が低下しないように、アーム24の幅方向の厚みがアーム24の付け根からアーム24の先端方向に向かってニードルベアリング5の円弧の両頂点を過ぎた位置まで同じ幅寸法とすることで、ニードルベアリング5の保持剛性を確保している。
At point P, the thickness in the width direction of the
また、十字軸継手1の一方のヨーク2の揺動時のアーム24とアーム25と他方のヨーク2のアーム24とアーム25の付け根との干渉を防ぐために、アーム24の斜面32上のQ点からの接線(図4の破線)の内側にアーム24を構成する必要がある。例えば、揺動角αを60度とする場合には、角度βは60度よりも大きな角度にP点を設けて、そこからアーム24の幅方向側面のP点まで斜面32を設けている。
Further, in order to prevent interference between the
斜面32は、アーム24の幅方向両側に設け、また、アーム24、25に同じものを設けると良い。更に、十字軸継手1を構成する2つのヨーク2に設けると良い。
The
斜面32は、ヨーク2の鍛造又は鋳造において形成することができるが、鍛造又は鋳造の後、プレス加工でせん断したり、フライスカッタなどの回転切削工具でも形成することができる。
The
(ニードルベアリング)
図1に示すように、ニードルベアリング5は、鋼板プレス成形品のシェル51にニードルローラ55を収容した構成をしている。ニードルベアリング5は、スパイダー4のトルク伝達軸42に被さり、軸受保持孔21に圧入されて公知のカシメ加工(図示せず)で抜け止めされている。
(Needle bearing)
As shown in FIG. 1, the
シェル51は、底部52と、底部52の周辺部から一方向に延びる円筒部53と、底部52とは反対側の円筒部53の端部で、全周にわたって径方向内側に湾曲したカール部54とを有している。シェル51は、カール部54側から、アーム24、25の外径側から内径側に向かって軸受保持孔21に圧入される。
The
ニードルベアリング5は、トルク伝達軸42のピン孔43に嵌挿された樹脂ピン60にシェル51の底部52が接触することにより、圧入時の位置決めがなされている。また、トルク伝達軸42の基端には、ニードルベアリング5に塵埃などが入り込むことを防止すべく、全周にわたってカール部54を覆い、接触するリップ61aを備えたシール61が装着されている。
The
<実施形態の作用>
例えば、実施形態に係る十字軸継手1がステアリング装置に用いられる場合、十字継手1は車両上のレイアウトによって、所定の揺動角に折れ曲がった状態に配置される。運転者がステアリング操作を行うと、ステアリングシャフト、即ち、入力軸101が所定の操舵トルクをもって回転し、その操舵トルクが十字軸継手1を介してインターミディエイトシャフト、即ち、出力軸102に伝達される。
<Operation of Embodiment>
For example, when the cruciform joint 1 according to the embodiment is used in a steering device, the cruciform joint 1 is arranged in a state of being bent at a predetermined swing angle depending on the layout on the vehicle. When the driver performs a steering operation, the steering shaft, that is, the
また、十字軸継手1は車両のレイアウトによるものの通常の揺動角度は0〜30度で使用される。しかし、車両のエンジンルーム内の部品が事故による衝突で後退した際に部品が後退し、十字軸継手に干渉若しくは、公知の衝撃吸収機構を有する中間軸と組合わせて使用し衝撃吸収した場合に、十字軸継手1の揺動角が大きくなる。 The cross joint 1 is used at a normal swing angle of 0 to 30 degrees although it depends on the layout of the vehicle. However, when the parts in the engine room of the vehicle retreat due to a collision due to an accident, the parts retreat and interfere with the cross shaft joint or when used in combination with an intermediate shaft having a known shock absorbing mechanism to absorb the shock. The swing angle of the cross joint 1 is increased.
この際、本願のヨーク2の構造とすることにより、通常の揺動角度0〜30度よりも大きい揺動角の時の十字軸継手1の一方のヨーク2の揺動時のアーム24、25と他方のヨーク2のアーム24とアーム25の付け根との干渉を防ぐことで、事故後の操舵が可能になる。さらに、十字軸継手1の一方のヨーク2の揺動時のアーム24、25と他方のヨーク2のアーム24とアーム25の付け根との干渉を防ぐことで軸が不用意に回転することを防止できるので、衝撃吸収がスムーズに行うことができる。
At this time, by adopting the structure of the
また、P点は、軸受保持孔21の仮想中心Lよりもアーム24の先端側に位置することで、ニードルベアリング5を保持したときの保持力が低下しないように、アーム24の幅方向の厚みがアーム24の付け根からアーム24の先端方向に向かってニードルベアリング5の円弧の両頂点を過ぎた位置まで均等に設けられニードルベアリング5の保持剛性を確保することで、過大な捩りトルクを受けたときのニードルベアリング5の抜け力を確保することで十字軸継手1の捩り強度を確保できる。
Further, the point P is positioned closer to the distal end side of the
また更に、図5(a)に示すように、本願のヨーク2の構造とすることで、アーム24、25とアーム24、25の付け根の間の寸法Aを小さくすることができる。また、図5(b)に示すように、本願のヨーク2の構造とすることで、揺動角αにおいて十字軸継手1が回転した時に生じるヨーク2とヨーク2のクリアランス寸法Bを小さくすることができる。これにより、十字軸継手1の軸方向の長さを小さくすることができるので、小型で軽量の十字軸継手1とすることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 5A, by adopting the structure of the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限られるものではない。 This is the end of the description of the specific embodiments, but the aspects of the present invention are not limited to these.
例えば、ヨークを、鋼板や鋼管を素材とする溶接構造品としてもよい。その他、十字軸継手やヨークの具体的構成や具体的形状についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 For example, the yoke may be a welded structure made of a steel plate or steel pipe. In addition, the specific configuration and specific shape of the cross joint and yoke can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
1 十字軸継手
2 ヨーク
4 スパイダー
5 ニードルベアリング
21 軸受保持孔
22 シャフト挿入孔
22a 雌セレーション
23 基部
24、25 アーム
26 スリット
27 ねじ孔
28 ボルト孔
29 ボルト
32 斜面
41 中央部
42 トルク伝達軸
43 ピン孔
51 シェル
52 底部
53 円筒部
54 カール部
55 ニードルローラ
60 樹脂ピン
61 シール
61a リップ
101 入力軸
101a 雄セレーション
101b 抜け止め溝
102 出力軸
102a 雄セレーション
102b 抜け止め溝
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