JP3500984B2 - Cardan joint yoke - Google Patents
Cardan joint yokeInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のステアリ
ング装置等に用いられるカルダンジョイントのヨークに
係り、詳しくは、ジョイント角の増大を実現しながら、
その小型軽量化や低コストを図る技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a yoke of a cardan joint used in a steering device of an automobile, and more specifically, while increasing the joint angle,
The present invention relates to a technology for reducing the size and weight and cost.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車等のステアリング装置は、運転者
の操舵に供されるステアリングホイールと、車輪の操向
を行うステアリングギヤと、ステアリングホイールとス
テアリングギヤとの連結に供されるステアリングシャフ
トとから構成されている。そして、自動車用ステアリン
グ装置では、ステアリングホイールの中心軸線上にステ
アリングギヤが位置することが少ないため、ユニバーサ
ルジョイント（自在継手）により連結された複数本のス
テアリングシャフトが用いられることが多い。ステアリ
ングシャフト用のユニバーサルジョイントとしては、米
国特許第３５０１９２８号に記載されたように、一対の
ヨーク間にクロスピース（十字軸）を揺動自在に介装さ
せたカルダンジョイントが一般的である。2. Description of the Related Art A steering device for an automobile or the like includes a steering wheel for steering a driver, a steering gear for steering the wheels, and a steering shaft for connecting the steering wheel and the steering gear. It is configured. In a steering apparatus for an automobile, since the steering gear is rarely located on the center axis of the steering wheel, a plurality of steering shafts connected by universal joints (universal joints) are often used. As a universal joint for a steering shaft, as described in US Pat. No. 3,501,928, a cardan joint in which a cross piece (cross shaft) is swingably interposed between a pair of yokes is generally used.
【０００３】カルダンジョイントのヨークは、従来より
鍛造や鋳造等により製作されることが多かったが、近年
では、軽量化やコスト低減等を図るべく、特公平７−１
１１２１０号公報を始め、特開昭６２−２１５１２８号
公報や実開昭５２−１３２３７号公報等に記載されたよ
うに、金属板（通常は、鋼板）を打ち抜き・プレス成形
して製作するものが出現している。図１０に示したよう
に、特公平７−１１１２１０号公報および特開昭６２−
２１５１２８号公報に記載されたヨーク１は、ステアリ
ングシャフトに結合するカラー部（ソケット部）４１を
有するドーム４３と、このドーム４３から延設された一
対のアーム１５とを有している。また、図１１に示した
ように、実開昭５２−１３２３７号公報に記載されたヨ
ーク１は、ステアリングシャフト９に溶接接合される半
球状の基部１３と、この基部１３から延設された一対の
アーム１５とを有している。The yoke of the cardan joint has often been manufactured by forging, casting or the like, but in recent years, in order to reduce the weight and reduce the cost, the Japanese Patent Publication No. 7-1 is used.
As described in JP-A No. 11210, JP-A No. 62-215128, JP-A No. 52-13237, etc., those manufactured by punching and pressing a metal plate (usually a steel plate) are available. Has appeared. As shown in FIG. 10, Japanese Patent Publication No. 7-11112 and Japanese Patent Laid-Open No. 62-
The yoke 1 described in Japanese Patent No. 215128 has a dome 43 having a collar portion (socket portion) 41 coupled to the steering shaft, and a pair of arms 15 extending from the dome 43. Further, as shown in FIG. 11, the yoke 1 described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 52-13237 has a hemispherical base portion 13 welded to the steering shaft 9 and a pair extending from the base portion 13. And the arm 15 thereof.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来のカルダンジョイ
ントのヨークには、その性能や小型化等を阻害する種々
の問題点があった。例えば、特公平７−１１１２１０号
公報および特開昭６２−２１５１２８号公報に記載され
たヨークでは、図１２に示したように、ドーム部４３に
相手側のヨーク３が干渉する（図１２中に干渉部位を※
で示す）ことが多く、必要十分なジョイント角が得られ
ないことがあった。この問題を解消するべく、ヨーク１
の全長を長くすることによってドーム４３とアーム１５
との間の距離を大きくする方法があるが、自動車用のス
テアリング装置では軸方向スペースが制約されるため、
この方法を採用することは難しい。また、ヨークを徒に
長くした場合、アーム１５の基部に大きな曲げ応力が作
用するため、使用条件が厳しい場合にヨーク１の曲げ変
形等が生じる虞があった。The yoke of the conventional cardan joint has various problems that hinder its performance and miniaturization. For example, in the yokes disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 7-11112 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-215128, the mating yoke 3 interferes with the dome portion 43 (see FIG. 12). Interference site *
In many cases, the necessary and sufficient joint angle could not be obtained. To solve this problem, the yoke 1
By increasing the total length of the dome 43 and the arm 15
There is a method to increase the distance between the and, but in the steering device for automobiles, the axial space is restricted,
It is difficult to adopt this method. In addition, when the yoke is made too long, a large bending stress acts on the base portion of the arm 15, so that there is a possibility that the bending deformation of the yoke 1 may occur when the use conditions are severe.
【０００５】また、実開昭５２−１３２３７号公報に記
載されたヨーク１では、図１１に示したように基部１３
の内周面とアーム１５の先端との間に隙間ｔを設けるこ
とにより、上述した干渉を防止することができるが、基
部１３からアーム１５先端までの長さが大きくなって曲
げ変形等が生じやすくなる一方、基部１３とステアリン
グシャフト９との芯合わせが無いために、製造時にヨー
ク１とステアリングシャフト９とがずれて接合されるこ
とがあった。本発明は、上記状況に鑑みなされたもの
で、小型軽量化や低コスト化を図りながら、ジョイント
角の増大を実現したカルダンジョイントのヨークを提供
することを目的とする。Further, in the yoke 1 described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 52-13237, as shown in FIG.
Although the above-mentioned interference can be prevented by providing the gap t between the inner peripheral surface of the arm 15 and the tip of the arm 15, the length from the base 13 to the tip of the arm 15 becomes large, and bending deformation or the like occurs. On the other hand, since the base 13 and the steering shaft 9 are not aligned with each other, the yoke 1 and the steering shaft 9 may be misaligned and joined at the time of manufacturing. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a cardan joint yoke that achieves an increased joint angle while achieving a reduction in size, weight, and cost.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するべく、金属板を打ち抜き・プレス成形すること
により製作されると共に、ステアリングシャフトに固着
される基部と、当該基部から延設されクロスピースを介
して相手側ヨークと揺動自在に連結される一対のアーム
とを有するカルダンジョイントのヨークであって、前記
基部に形成され、前記ステアリングシャフトに嵌合する
嵌合部と、該アームの曲げ形成時に生じた溝に続いて前
記両アーム間の稜線部に形成され、ジョイント中心と同
心の凹球面または当該凹球面に相当する凹形状をなす面
押部とを備え、かつ、前記凹球面の半径が前記相手側ヨ
ークの先端部の揺動半径より大きいものを提案する。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is manufactured by punching and press-forming a metal plate, and a base fixed to a steering shaft and extending from the base. A yoke of a cardan joint having a pair of arms swingably connected to a counterpart yoke via a cross piece, the fitting portion being formed on the base portion and fitted to the steering shaft, and the arm. The groove formed at the time of bending formation , and a concave spherical surface concentric with the joint center or a concave surface pressing portion corresponding to the concave spherical surface, which is formed on the ridge portion between the arms. Further, it is proposed that the radius of the concave spherical surface is larger than the swing radius of the tip portion of the counterpart yoke.
【０００７】本発明のヨークによれば、その嵌合部によ
りステアリングシャフトに確実に係合する一方、面押部
により相手側ヨークの先端部が干渉しないために大きな
ジョイント角が実現される。According to the yoke of the present invention, the fitting portion reliably engages with the steering shaft, while the surface pressing portion does not interfere with the tip of the mating yoke, so that a large joint angle is realized.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、幾つかの実施形態に基づい
て、本発明に係るカルダンジョイントのヨークを説明す
る。図１は第１実施形態に係るヨークを組み付けたカル
ダンジョイントの側面図であり、図２は図１中のＡ部分
矢視図である。また、図３はヨーク単品の縦断面図であ
り、図４は図３中のＢ−Ｂ断面図であり、図５は図３中
のＣ矢視図である。図１に示したように、カルダンジョ
イントは、本発明に係るヨーク１と、プレス成形品の相
手側ヨーク３と、クロスピース５および軸受（ニードル
ローラベアリング）７とから構成されており、管状の第
１ステアリングシャフト９と中実の第２ステアリングシ
ャフト１１とを揺動自在に連結している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a yoke of a cardan joint according to the present invention will be described based on some embodiments. FIG. 1 is a side view of a cardan joint in which a yoke according to the first embodiment is assembled, and FIG. 2 is a partial arrow view of FIG. 3 is a vertical sectional view of the yoke alone, FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 3, and FIG. 5 is a view taken in the direction of arrow C in FIG. As shown in FIG. 1, the cardan joint is composed of a yoke 1 according to the present invention, a mating yoke 3 of a press-formed product, a cross piece 5 and a bearing (needle roller bearing) 7, and has a tubular shape. The first steering shaft 9 and the solid second steering shaft 11 are swingably connected.
【０００９】ヨーク１は、金属板（本実施形態の場合、
厚さ５．５〜７ｍｍの熱間圧延軟鋼板）を素材とする打
ち抜き・プレス成形品であり、第１ステアリングシャフ
ト９に固着（溶接接合）される基部１３と、この基部１
３から延設された一対のアーム１５とを有している。基
部１３には第１ステアリングシャフト９に嵌入する円柱
状の嵌合部１７が突設され、両アーム１５間の稜線部１
９にはジョイント中心Ｏと同心で半径Ｒの凹球面をなす
面押部２１が形成されている。本実施形態の場合、面押
部２１の半径Ｒは、ジョイント中心Ｏを揺動中心とする
相手側ヨーク３の回転半径Ｒ’（本実施形態では、２３
〜２４．５ｍｍ）より若干量（例えば、０．５ｍｍ）大
きく設定されている。The yoke 1 is made of a metal plate (in this embodiment,
A hot-rolled mild steel plate having a thickness of 5.5 to 7 mm is a punched / press-formed product, which is a base 13 fixed to (welded to) the first steering shaft 9 and the base 1.
3 has a pair of arms 15 extending from the position. A cylindrical fitting portion 17 that fits into the first steering shaft 9 is provided in a protruding manner on the base portion 13, and the ridge line portion 1 between both arms 15 is provided.
A surface pressing portion 21 which is concentric with the joint center O and forms a concave spherical surface having a radius R is formed at 9. In the case of the present embodiment, the radius R of the surface pressing portion 21 is the radius of rotation R ′ of the mating yoke 3 with the joint center O as the swing center (in the present embodiment, 23).
.About.24.5 mm) and is set slightly larger (for example, 0.5 mm).
【００１０】一方、面押部２１は、相手側ヨーク（アー
ム）３の幅Ｓ（２２〜２４．５ｍｍ）の６０〜９０％程
度の長さＬ（１３．２〜２２．０５ｍｍ）を有してい
る。図４中で面押部２１に続く溝２３は、アーム１５の
曲げ成形時に生じる隅アールであり、図４中に符号２５
で示した基部１３とアーム１５との間に形成された隅ア
ールと略同一の半径を有している。また、稜線部１９に
は、その端面に面押部２１の長さＬより所定量（０〜２
ｍｍ）大きい長さＬ’の平面２７が形成されている。図
３，図４中の符号２９はアーム１５に形成された軸受保
持穴を示している。On the other hand, the surface pressing portion 21 has a length L (13.2 to 22.05 mm) which is about 60 to 90% of the width S (22 to 24.5 mm) of the mating yoke (arm) 3. ing. The groove 23 following the surface pressing portion 21 in FIG. 4 is a corner radius that occurs when the arm 15 is bent, and is denoted by reference numeral 25 in FIG.
It has a radius substantially the same as the corner radius formed between the base portion 13 and the arm 15 shown by. Further, the ridge line portion 19 has a predetermined amount (0 to 2) from the length L of the surface pressing portion 21 on the end face thereof.
mm) A flat surface 27 having a large length L'is formed. Reference numeral 29 in FIGS. 3 and 4 denotes a bearing holding hole formed in the arm 15.
【００１１】本実施形態のヨーク１では、このような構
成を採ったことにより、図６に示したように、相対揺動
時に稜線部１９と相手側ヨーク３の先端部とが干渉しな
くなり、ヨーク１の実効長Ｍ（図３）を比較的短くしな
がら、大きなジョイント角を得ることができる。尚、稜
線部１９の端面を平面２７としたため、相手側ヨーク３
の基部寄りの部位（ハッチングで示す）３１が稜線部１
９に接触し難くなり、ジョイント角を更に増大させるこ
とができる。また、本実施形態のヨーク１では、その実
効長Ｍが前述した従来品に較べて小さいため、両ヨーク
１，３間でのトルク伝達時にアーム１５に発生する応力
も小さくなり、小型・軽量で高強度のカルダンジョイン
トを製作することができる。また、ヨーク１は、その嵌
合部１７が第１ステアリングシャフト９に嵌入するた
め、ヨーク１と第１ステアリングシャフト９とが確実か
つ芯ずれなく溶接接合される。In the yoke 1 of this embodiment, by adopting such a configuration, as shown in FIG. 6, the ridge line portion 19 and the tip portion of the mating yoke 3 do not interfere with each other during relative swinging. A large joint angle can be obtained while the effective length M (FIG. 3) of the yoke 1 is relatively short. Since the end surface of the ridge line portion 19 is the flat surface 27, the mating yoke 3
A portion (indicated by hatching) 31 near the base of the ridge line portion 1
9 becomes difficult to contact, and the joint angle can be further increased. Further, since the effective length M of the yoke 1 of the present embodiment is smaller than that of the conventional product described above, the stress generated in the arm 15 during torque transmission between the two yokes 1 and 3 is also small, and the size and weight are small. High strength cardan joints can be manufactured. Further, since the fitting portion 17 of the yoke 1 is fitted into the first steering shaft 9, the yoke 1 and the first steering shaft 9 are welded to each other reliably and without misalignment.
【００１２】図７は本発明の第２実施形態に係るヨーク
を組み付けたカルダンジョイントの側面図である。第２
実施形態では、第１ステアリングシャフト９が中実軸で
あり、第１ステアリングシャフト９が嵌入するべく嵌合
部１７が円環状に形成されているが、その他の構成およ
び作用効果はは第１実施形態と同様である。FIG. 7 is a side view of a cardan joint in which a yoke according to a second embodiment of the present invention is assembled. Second
In the embodiment, the first steering shaft 9 is a solid shaft, and the fitting portion 17 is formed in an annular shape so that the first steering shaft 9 can be fitted therein. However, other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment. It is similar to the form.
【００１３】図８は本発明の第３実施形態に係るヨーク
を組み付けたカルダンジョイントの側面図であり、図９
は図８中のＤ−Ｄ断面図である。第３実施形態では、嵌
合部１７の内面が略多角形断面に形成されており、円筒
状の第１ステアリングシャフト９を嵌合部１７に挿入し
た後にポンチ等により拡径・加締めることでヨーク１と
第１ステアリングシャフト９とが結合されているが、そ
の他の構成および作用効果はは第１実施形態と同様であ
る。FIG. 8 is a side view of the cardan joint in which the yoke according to the third embodiment of the present invention is assembled, and FIG.
FIG. 9 is a sectional view taken along line DD in FIG. 8. In the third embodiment, the inner surface of the fitting portion 17 is formed in a substantially polygonal cross section, and after the cylindrical first steering shaft 9 is inserted into the fitting portion 17, the diameter is expanded and caulked by a punch or the like. Although the yoke 1 and the first steering shaft 9 are connected, the other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.
【００１４】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記各実施形態のカルダンジョイントでは、一
方のヨークのみに本発明を適用したが、両方のヨークに
適用してもよい。また、上記各実施形態では、面押部を
凹球面形状としたが、凹円錐面形状等としてもよい。更
に、カルダンジョイントの構成を始め、ヨーク各部の具
体的形状や寸法等についても、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲で適宜変更可能である。The description of the specific embodiment is finished above.
Aspects of the present invention are not limited to the above embodiment.
For example, in the cardan joint of each of the above embodiments, the present invention is applied to only one yoke, but it may be applied to both yokes. Further, in each of the above-described embodiments, the surface pressing portion has a concave spherical surface shape, but it may have a concave conical surface shape. Furthermore, the configuration of the cardan joint and the specific shape and dimensions of each part of the yoke can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るカルダ
ンジョイントのヨークによれば、金属板を打ち抜き・プ
レス成形することにより製作されると共に、ステアリン
グシャフトに固着される基部と、当該基部から延設され
クロスピースを介して相手側ヨークと揺動自在に連結さ
れる一対のアームとを有するカルダンジョイントのヨー
クであって、前記基部に形成され、前記ステアリングシ
ャフトに嵌合する嵌合部と、該曲げアームの曲げ形成時
に生じた溝に続いて前記両アーム間の稜線部に形成さ
れ、ジョイント中心と同心の凹球面または当該凹球面に
相当する凹形状をなす面押部とを備え、かつ、前記凹球
面の半径が前記相手側ヨークの先端部の揺動半径より大
きくしたため、嵌合部がステアリングシャフトに嵌合す
ることで確実な係合が行われる他、面押部により相手側
ヨークの先端部が干渉しないため、ヨークの小型軽量化
を図りながら大きなジョイント角が実現される。As described above, according to the yoke of the cardan joint according to the present invention, it is manufactured by punching and press-molding a metal plate, and at the same time, the base portion fixed to the steering shaft and the base portion A yoke of a cardan joint having a pair of arms extended and swingably connected to a mating yoke via a cross piece, the fitting portion being formed on the base and fitted to the steering shaft. A concave spherical surface concentric with the joint center, or a surface pressing portion having a concave shape corresponding to the concave spherical surface, which is formed on a ridge line portion between both arms following the groove formed when the bending arm is bent, Moreover, since the radius of the concave spherical surface is larger than the swing radius of the tip portion of the mating yoke, the engagement is ensured by fitting the fitting portion to the steering shaft. Other carried out, since the front end portion of the mating yoke by surface pressing portion does not interfere, a large joint angle is realized while achieving size and weight of the yoke.
【図１】第１実施形態に係るヨークを組み付けたカルダ
ンジョイントの側面図である。FIG. 1 is a side view of a cardan joint in which a yoke according to a first embodiment is assembled.
【図２】図１中のＡ部分矢視図である。FIG. 2 is a view as seen from an arrow A in FIG.
【図３】ヨーク単品の縦断面図である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a single yoke.
【図４】図３中のＢ−Ｂ断面図である。4 is a sectional view taken along line BB in FIG.
【図５】図３中のＣ矢視図である。5 is a view on arrow C in FIG. 3. FIG.
【図６】第１実施形態の作用を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operation of the first embodiment.
【図７】第２実施形態に係るヨークを組み付けたカルダ
ンジョイントの側面図である。FIG. 7 is a side view of a cardan joint in which a yoke according to the second embodiment is assembled.
【図８】第３実施形態に係るヨークを組み付けたカルダ
ンジョイントの側面図である。FIG. 8 is a side view of a cardan joint in which a yoke according to the third embodiment is assembled.
【図９】図８中のＤ−Ｄ断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG.
【図１０】従来のヨークの第１例を示す縦断面図であ
る。FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a first example of a conventional yoke.
【図１１】従来のヨークの第２例を組み付けたカルダン
ジョイントの側面図である。FIG. 11 is a side view of a cardan joint in which a second example of a conventional yoke is assembled.
【図１２】従来のヨークの第１例を組み付けたカルダン
ジョイントの側面図である。FIG. 12 is a side view of a cardan joint in which a first example of a conventional yoke is assembled.
１‥‥ヨーク ３‥‥相手側ヨーク ５‥‥クロスピース ９‥‥第１ステアリングシャフト １３‥‥基部 １５‥‥アーム １７‥‥嵌合部 １９‥‥稜線部 ２１‥‥面押部 1 ... York 3 ... other yoke 5 ... Crosspiece 9: First steering shaft 13 ... Base 15 ... Arm 17 ... Mating part 19 ... Ridge 21 ... Pushing part
Claims (2)
より製作されると共に、ステアリングシャフトに固着さ
れる基部と、当該基部から延設されクロスピースを介し
て相手側ヨークと揺動自在に連結される一対のアームと
を有するカルダンジョイントのヨークであって、 前記基部に形成され、前記ステアリングシャフトに嵌合
する嵌合部と、該アームの曲げ形成時に生じた溝に続いて 前記両アーム
間の稜線部に形成され、ジョイント中心と同心の凹球面
または当該凹球面に相当する凹形状をなす面押部とを備
え、 かつ、前記凹球面の半径が前記相手側ヨークの先端部の
揺動半径より大きいことを特徴とするカルダンジョイン
トのヨーク。 1. A base part which is manufactured by punching and press-molding a metal plate and which is fixed to a steering shaft, and is swingably connected to a mating yoke via a cross piece extending from the base part. A yoke of a cardan joint having a pair of arms, the fitting portion being formed in the base portion, the fitting portion being fitted to the steering shaft; and a groove formed when the arms are bent , and between the both arms. A concave spherical surface concentric with the joint center and having a concave surface pressing portion corresponding to the concave spherical surface, and the radius of the concave spherical surface is the swing radius of the tip of the mating yoke. A cardan joint yoke characterized by being larger.
とを特徴とする請求項１に記載のカルダンジョイントのThe cardan joint according to claim 1, wherein
ヨーク。yoke.
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