JP6521065B2 - 自在継手用ヨーク - Google Patents
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Description
この様に、連結部に組み込まれる十字軸式の自在継手の構造は、多くの刊行物に記載される等により、従来から広く知られている。
この自在継手1は、1対のヨーク2a、2bを1個の十字軸3を介して、トルク伝達自在に結合して成る。
このうちの基部は、回転軸の端部に固定されるものである。
又、前記両結合腕部は、前記基部の径方向反対側となる2箇所位置から軸方向片側に延出する状態で設けられている。
又、前記両結合腕部の内側面のうち、前記基部の軸方向片端面と連続する部分が、それぞれ凹曲面部になっている。
特に、本発明の自在継手用ヨークの場合には、前記両凹曲面部の少なくとも軸方向片側である軸方向片半部が、前記両結合腕部の内側面のうちで前記両凹曲面部に対して軸方向片側に隣接する部分よりも、前記両結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置しており、
前記両結合腕部の基端部に、内側面を前記凹曲面部とし且つ外側面を該凹曲面部と同方向に湾曲した凸曲面部とした湾曲板部がそれぞれ設けられていると共に、前記両凸曲面部の少なくとも軸方向片半部が、前記両結合腕部の外側面のうちで前記両凸曲面部の軸方向片側に隣接する部分よりも、前記両結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置し、
前記両結合腕部のうち、前記両湾曲板部から前記両湾曲板部の軸方向片側に隣接する部分に掛けての部分の厚さが一定になっており、
前記両結合腕部は、その基端部から先端部までに亘り、その幅方向中央部同士が幅方向端部同士よりも離間するように、前記幅方向において湾曲している。
即ち、本発明の自在継手用ヨークの場合には、1対の結合腕部の内側面のうち、基部の軸方向片端面との連続部である凹曲面部の少なくとも軸方向片側である軸方向片半部が、結合腕部の内側面のうちで凹曲面部の軸方向片側に隣接する部分よりも、結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置している。従って、その分だけ、凹曲面部の曲率半径を大きくする事ができる。この結果、凹曲面部に加わる応力を緩和して、耐久性を向上させる事ができる。
又、本発明の場合には、自在継手用ヨークの厚さを増大させたり、この自在継手用ヨークの材料を高強度のものに変更したりする事なく、上述の様な構成を採用する事によって、耐久性を向上させる事ができる。この為、重量化や高コスト化を防止又は抑制しつつ、ヨークの耐久性の向上を図れる。
更に、本発明の場合には、ヨークの耐久性の向上を図る為の構成として、凹曲面部の少なくとも軸方向片半部を、結合腕部の内側面のうちで凹曲面部の軸方向片側に隣接する部分よりも、対向方向に関して外側に位置させる構成を採用している。この為、本発明の自在継手用ヨークを備えた自在継手を構成した状態で、この自在継手のジョイント角を大きくしても、相手ヨークの結合腕部の先端部が、凹曲面部(結合腕部の基端部)と干渉しにくくなる。従って、ジョイント角を確保し易くできる。
又、本発明の場合には、両結合腕部の基端部に、内側面を凹曲面部とし且つ外側面を該凹曲面部と同方向に湾曲した凸曲面部とした湾曲板部がそれぞれ設けられていると共に、両凸曲面部の少なくとも軸方向片半部が、両結合腕部の外側面のうちで両凸曲面部の軸方向片側に隣接する部分よりも、両結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置するので、湾曲板部の厚さを大きくする事ができて、ヨークの耐久性を確保し易くできる。
又、本発明の場合には、両結合腕部は、その基端部から先端部までに亘り、その幅方向中央部同士が幅方向端部同士よりも離間するように、幅方向において湾曲しているので、結合腕部の強度を向上することができる。
本実施形態のヨーク2cは、鋼板等の十分な剛性を有する金属板に打ち抜き加工や曲げ加工等のプレス加工を施す事により、全体を一体に造られたもので、基部4cと、この基部4cの径方向反対側(図1の上下両側)となる2箇所位置から軸方向(図1の左右方向)片側(図1の右側)に延出する状態で設けられた1対の結合腕部5c、5cとを備える。基部4cの径方向中心部には、この中心部を軸方向に貫通する状態で、結合孔6cが設けられている。又、結合腕部5c、5cの先端寄り部分(軸方向片端寄り部分)部には、それぞれ円孔7c、7cが、互いに同軸となる様に設けられている。
なお、図3では、結合孔6cがセレーション孔である場合を示している。
即ち、本実施形態のヨーク2cの場合には、結合腕部5c、5cの基端部を構成する湾曲板部12、12を、湾曲板部12、12が平行板部13、13に対し、結合腕部5c、5c同士の対向方向に関して外側に膨らむ様に形成している。これにより、図1に鎖線で示す様な構成を採用する場合に比べて、湾曲板部12、12(凹曲面部14、14、凸曲面部15、15)の断面形状の曲率半径(r、R)を大きくしている。この為、湾曲板部12、12(凹曲面部14、14、凸曲面部15、15)に加わる応力を緩和して、結合腕部5c、5cの基端部、延いては、ヨーク2c全体の耐久性を向上させる事ができる。
又、本実施形態の場合には、ヨーク2cを構成する金属板の厚さ(板厚)を増大させたり、金属板を高強度のものに変更したりする事なく、結合腕部5c、5cに関して上述の様な構成を採用する事により、耐久性を向上させる事ができる。この為、重量化や高コスト化を防止又は抑制しつつ、耐久性の向上を図れる。
更に、本実施形態の場合には、湾曲板部12、12(凹曲面部14、14、凸曲面部15、15)の位置が、図1に鎖線で示す様な従来構造の位置に比べて、対向方向に関して外側に退避している。この為、自在継手1aのジョイント角を大きくしても、他のヨーク2bの結合腕部5bの先端部が、湾曲板部12、12と干渉しにくくなる。従って、ジョイント角を確保し易くできる。
そこで、本発明を実施する場合には、凸曲面部15、15の曲率半径Rを、上述した本実施形態の場合よりも小さくする{凸曲面部15、15の曲率半径Rを、凹曲面部14、14の曲率半径rと湾曲板部12、12の厚さtとの和(r+t)よりも小さく(R<r+t)する}事により、凸曲面部15、15の突出幅Woutを、凹曲面部14、14の凹入幅Winよりも小さく(Wout<Win)する事もできる。
ただし、いずれの場合も、湾曲板部12、12と、その周囲に存在する他の部材との干渉を防止するため、凸曲面部15、15の対向方向に関する外側への突出幅Wout、及び、凹曲面部14、14の対向方向に関する外側への凹入幅Winは、湾曲板部12、12の厚さtよりも小さくしている(Wout,Win<t)。
つまり、結合孔60cは、軸方向他側部分を、回転軸10aの端部を圧入するための圧入孔部とし、圧入孔部に対して軸方向に隣接する軸方向片側部分を、回転軸10aの端部が圧入されていない非圧入孔部としている。
ここで、結合孔60cの表層部は、結合孔60cに回転軸10aの端部を圧入する事に伴って大きなフープ応力(円周方向の引張応力)が発生する部分となり、上記連続部60fは、十字軸式自在継手を組み立てた状態でのトルク伝達時に、捩れに基づく応力集中が発生する部分となる。しかしながら、第2変形例では、結合孔60cの表層部と、連続部60fとが互いに離れた位置に存在するので、圧入に伴う大きなフープ応力が発生する部分と、捩れに基づく応力集中が発生する部分とが、互いに重なり合う構造に比べて、基部4cに発生する応力の最大値を低く抑えられる。この結果、基部4cの強度確保の為の設計を容易に行える。
なお、第3変形例の場合も、幅方向断面において、結合腕部5c、5cの各断面形状は、上記実施形態と同様であり、平行板部13は、軸方向において互いに平行である。また、円孔7c、7cも、平行板部13、13の先端寄り部分に互いに同軸に設けられている。
又、本発明の自在継手用ヨークは、基部の円周方向1箇所に、この基部の内径寸法(結合孔の内径寸法)を弾性的に拡縮可能とする為のスリットが設けられた自在継手用ヨークや、基部が回転軸の端部に一体的に固定(一体形成)された自在継手用ヨークに対しても、適用する事ができる。
又、本発明を実施する場合には、1対の凹曲面部(凸曲面部)の全体を、1対の結合腕部の内側面(外側面)のうちで凹曲面部(凸曲面部)の軸方向片側に隣接する部分よりも、結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置させる事もできる。
又、本発明の自在継手ヨークは、図7に示すステアリング装置の自在継手1s、1tの少なくとも一方のヨークに適用することができ、当該自在継手1s、1tのすべてのヨークに適用してもよい。
2a、2b、2c、2d、2e、2f ヨーク
3 十字軸
4a、4b、4c 基部
5a、5b、5c 結合腕部
6a、6b、6c、60c 結合孔
7a、7b、7c 円孔
8 軸部
9 ラジアルニードル軸受
10a、10b 回転軸
11 凹曲面部
12 湾曲板部
13 平行板部
14 凹曲面部
15 凸曲面部
16 境界部
17 溶接金属
Claims (3)
- 回転軸の端部に固定される基部と、
前記基部の径方向反対側となる2箇所位置から軸方向片側に延出する状態で設けられた1対の結合腕部とを備え、
前記両結合腕部の内側面のうち、前記基部の軸方向片端面と連続する部分が、それぞれ凹曲面部になっている、
自在継手用ヨークであって、
前記両凹曲面部の少なくとも軸方向片側である軸方向片半部が、前記両結合腕部の内側面のうちで前記両凹曲面部の軸方向片側に隣接する部分よりも、前記両結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置しており、
前記両結合腕部の基端部に、内側面を前記凹曲面部とし且つ外側面を該凹曲面部と同方向に湾曲した凸曲面部とした湾曲板部がそれぞれ設けられていると共に、前記両凸曲面部の少なくとも軸方向片半部が、前記両結合腕部の外側面のうちで前記両凸曲面部の軸方向片側に隣接する部分よりも、前記両結合腕部同士の対向方向に関して外側に位置し、
前記両結合腕部のうち、前記両湾曲板部から前記両湾曲板部の軸方向片側に隣接する部分に掛けての部分の厚さが一定になっており、
前記両結合腕部は、その基端部から先端部までに亘り、その幅方向中央部同士が幅方向端部同士よりも離間するように、前記幅方向において湾曲している事を特徴とする、
自在継手用ヨーク。 - 前記基部の径方向中心部には、該中心部を軸方向に貫通する結合孔を備え、
該結合孔は、前記回転軸の端部を圧入するための圧入孔部と、該圧入孔部に対して軸方向に隣接する、前記圧入孔部よりも大径で、前記回転軸の端部が圧入されていない非圧入孔部と、を有する、請求項1に記載した自在継手用ヨーク。 - ステアリング装置に用いられる、請求項1又は2に記載の自在継手ヨーク。
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