JPH09296810A - シャフト固定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャフトをブラケット部に安定した状態で固
定する。 【解決手段】 自在継手の一方のヨーク１４の底部２８
には、テーパ面１０Ｅを有するシャフト１０が挿入配置
されている。また、第１側部２４と第２側部２６を締結
する固定ボルト３６には、ウェーブワッシャ４４が挿入
されている共にテーパ部４２Ａを有するカラー４２がス
ライド可能に配置されている。従って、固定ボルト３６
を螺入させると、ウェーブワッシャ４４の付勢力がカラ
ー４２のテーパ部４２Ａを介してシャフト１０に作用
し、これを底部２８側へ押圧する。この際の押圧力はウ
ェーブワッシャ４４のバネ定数によって一意的に決まる
ことから、押圧力にバラツキが生じなく、シャフト１０
を一方のヨーク１４に対して安定した状態で固定するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シャフトをブラケ
ット部に固定するためのシャフト固定構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、部材同士の連結に用いられる自在
継手、特には自動車におけるインタミディエイトシャフ
トとステアリングギヤボックスのピニオン軸との連結等
に使用される自在継手を例にして、シャフトをブラケッ
ト部に固定するための構成の一例を説明する。この種の
自在継手におけるシャフト固定構造の開示例としては実
開平６−８００２９号公報を挙げることができ、以下に
説明する。

【０００３】図５には、自在継手１００における一方の
ヨーク１０２に、ステアリング操作に応じて回転するス
テアリングシャフト１０４が固定された状態が断面視に
て示されている。また、図６には、ステアリングシャフ
ト１０４をヨーク１０２に固定するための固定ボルト１
０６が示されている。これらの図を用いて、最初に各部
品の単品構成について説明し、その後にヨーク１０２へ
のステアリングシャフト１０４の固定の仕方について説
明する。

【０００４】ヨーク１０２のシャフト固定部位での断面
形状は、略馬蹄形とされている。このヨーク１０２の一
方の側部１０２Ａには、所定径寸法のボルト挿通孔１０
８が形成されている。また、他方の側部１０２Ｂには、
内周面に雌ねじが形成されたネジ孔１１０がボルト挿通
孔１０８に対して同軸上に形成されている。さらに、ヨ
ーク１０２の底部１０２Ｃの内側面は、所定曲率の曲面
とされている。

【０００５】ステアリングシャフト１０４は、互いに平
行な面とされた一対の側面部１０４Ａと、これらの側面
部１０４Ａに対して直交する平面とされた頂面部１０４
Ｂと、ヨーク１０２の底部１０２Ｃの内周面に密着され
る曲面とされた底面部１０４Ｃと、を備えている。

【０００６】図６に示されるように、固定ボルト１０６
は、座付頭部１０６Ａと、ボルト挿通孔１０８の径寸法
と略同一径寸法に設定された大径部１０６Ｂと、ネジ孔
１１０に螺入される小径部１０６Ｃと、大径部１０６Ｂ
と小径部１０６Ｃとを接続するテーパ部１０６Ｄと、に
よって構成されている。さらに、上記構成の固定ボルト
１０６における小径部１０６Ｃの中間部からテーパ部１
０６Ｄにかけての部分には、円筒状のカラー１１２が予
め被嵌されている。カラー１１２の一端部の内周には、
軸線側へ突出する複数の係止突起１１２Ａが９０度間隔
で形成されている。また、カラー１１２の他端部の内周
には、固定ボルト１０６のテーパ部１０６Ｄのテーパ角
度と一致するテーパ角度に設定されたテーパ部１１２Ｂ
が形成されている。

【０００７】上述したステアリングシャフト１０４は、
以下の如くしてヨーク１０２へ固定される。まず、ヨー
ク１０２の開放端側からステアリングシャフト１０４が
挿入されて底部１０２Ｃの内側に配置される。このと
き、ステアリングシャフト１０４の各面とヨーク１０２
の各面とが互いに略密着するように挿入される。次に、
カラー１１２が一体化された固定ボルト１０６が、ヨー
ク１０２のボルト挿通孔１０８側から挿入される。な
お、このとき、固定ボルト１０６の座付頭部１０６Ａと
ヨーク１０２の一方の側部１０２Ａとの間にワッシャ１
１４が介在される。続いて、固定ボルト１０６の小径部
１０６Ｃをヨーク１０２のネジ孔１１０に螺入させる。

【０００８】ここで、固定ボルト１０６の螺入量が増加
すると、カラー１１２の一端部がヨーク１０２の他方の
側部１０２Ｂの内側面に当接する。このため、なおも螺
入量を増加させることにより、カラー１１２がヨーク１
０２の一方の側部１０２Ａ側へ相対的に移動する。従っ
て、カラー１１２のテーパ部１１２Ｂが固定ボルト１０
６のテーパ部１０６Ｄ上をスライドし、固定ボルト１０
６の径方向外側へと変形していく。その結果、カラー１
１２の変形したテーパ部１１２Ｂの一部がステアリング
シャフト１０４の頂面部１０４Ｂに当接し、これをヨー
ク１０２の底部１０２Ｃ側へ押圧する。これにより、ス
テアリングシャフト１０４とヨーク１０２との調心がな
された状態で、ステアリングシャフト１０４がヨーク１
０２に固定される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成による場合、カラー１１２のテーパ部１１２Ｂの径方
向外側への変形状態如何によって、ステアリングシャフ
ト１０４の頂面部１０４Ｂに対する押圧力が変動するた
め、ステアリングシャフト１０４を安定した状態でヨー
ク１０２に固定することができないという問題がある。

【００１０】本発明は上記事実を考慮し、シャフトをブ
ラケット部に安定した状態で固定することができるシャ
フト固定構造を得ることが目的である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、開放端側からシャフトが挿入されると共に固定部位
の断面形状が略馬蹄形とされたブラケット部と、このブ
ラケット部の一方の側部と他方の側部とを締結し、ブラ
ケット部との間にシャフトを包囲した状態で当該シャフ
トをブラケット部に固定する固定ボルトと、を含んで構
成されるシャフト固定構造であって、固定ボルトの軸部
の外周に配置されると共に軸線に沿ってスライド可能と
され、かつ固定ボルトの頭部に対して反対側に位置する
端部にシャフトと当接可能なテーパ部を備えた押圧部材
と、固定ボルトの頭部と押圧部材との間に介在され、押
圧部材を固定ボルトの先端側へ付勢することで押圧部材
のテーパ部を介してシャフトにブラケット部の底部側へ
の押圧力を付与する付勢部材と、を有することを特徴と
している。

【００１２】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
発明において、押圧部材を筒状に形成し、さらに、シャ
フト固定状態において、ブラケット部の側部に形成され
たボルト挿通孔の内周面と面接触状態となるように、当
該押圧部材を当該ボルト挿通孔内へ挿入させた、ことを
特徴としている。

【００１３】請求項１記載の本発明によれば、シャフト
は固定ボルトを用いて以下の如くしてブラケット部に固
定される。まず、シャフトが、ブラケット部の開放端側
から挿入されてブラケット部の底部に配置される。次
に、固定ボルトによってブラケット部の一方の側部と他
方の側部とが締結される。この際、固定ボルトの軸部の
外周に配置された押圧部材が、付勢部材による固定ボル
トの先端側への付勢力を受ける。このため、押圧部材は
固定ボルトの軸部の軸線に沿ってスライドしつつ、その
端部に形成されたテーパ部がシャフトに当接する。従っ
て、付勢部材による付勢力が押圧部材のテーパ部を介し
て分化されて、その分力がシャフトをブラケット部の底
部側へ押圧する押圧力となってシャフトに作用する。こ
の結果、シャフトは、固定ボルトによる締付力並びに押
圧部材による押圧力によってブラケット部に確実に固定
される。

【００１４】ここで、本発明では、従来構造の如く押圧
部材の変形を利用してシャフトをブラケット部の底部側
へ押圧するのではなく、押圧部材自体は変形させずにこ
れを押圧付勢する付勢部材の付勢力を利用してシャフト
をブラケット部の底部側へ押圧するため、付勢部材の付
勢力の設定を決めればシャフトに作用する押圧力も一意
的に決まる。従って、シャフトに作用する押圧力にバラ
ツキは生じない。

【００１５】請求項２記載の本発明によれば、押圧部材
が筒状に形成されると共に、シャフト固定状態において
ブラケット部の側部に形成されたボルト挿通孔内へ押圧
部材が挿入される。そして、この状態では、押圧部材が
ボルト挿通孔の内周面と面接触状態となる。このことか
ら、押圧部材によるシャフト押圧時に、シャフトから押
圧部材に作用する反力は、ブラケット部のボルト挿通孔
の内周面で受けることになる。このため、固定ボルトの
軸部に前記反力に起因した曲げ変形が生じるのを防止す
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を用いて、本発
明の一実施形態を説明する。

【００１７】図２には固定対象となるシャフト１０との
関係における自在継手１２の全体構成が示されており、
又図１には図２における１−１線に沿う断面構造が示さ
れている。これらの図に示されるように、自在継手１２
は、ブラケット部としての一方のヨーク１４と、他方の
ヨーク１６と、これらのヨーク１４、１６を相対回転自
在に連結する十字軸１８と、によって構成されている。
一方のヨーク１４には揺動方式によってシャフト１０が
固定され、又他方のヨーク１６にはセレーション嵌合方
式によって別のシャフトが固定される。このように一方
のヨーク１４と他方のヨーク１６とでシャフト固定方式
が異なるのは、例えばシャフト１０が自動車のインタミ
ディエイトシャフトであり、別のシャフトがステアリン
グギヤボックスのピニオン軸であった場合を例にする
と、ステアリングギヤボックス及びステアリングコラム
の車体への組付が先行して行われると、ステアリングギ
ヤボックスのピニオン軸及びステアリングコラム内のメ
インシャフトは不動になるので、メインシャフトと連結
されたインタミディエイトシャフトを揺動させて固定す
ることができるようにしておけば組付作業がし易くなる
からである。

【００１８】なお、本実施形態では、一方のヨーク１
４、即ち上記の例でいえばインタミディエイトシャフト
が固定される側のヨークに対して本発明を適用している
ので、以下においては専ら一方のヨーク１４側を中心に
説明する。

【００１９】一方のヨーク１４は、シャフト１０が固定
状態で保持される固定部２０と、この固定部２０から略
Ｕ字形に突出され十字軸１８を介して他方のヨーク１６
と連結される連結部２２と、を備えている。このうち、
固定部２０は、互いに平行に配置された第１側部２４及
び第２側部２６と、これらの第１側部２４と第２側部２
６を接続する円弧板状とされた底部２８と、によって構
成されている。第１側部２４の内側面２４Ａと第２側部
２６の内側面２６Ａとは互いに平行なフラットな面とさ
れており、底部２８の内側面２８Ａは所定曲率の円弧面
とされている。さらに、第１側部２４の開放端側には所
定径寸法のボルト挿通孔３０が形成されており、又第２
側部２６の開放端側にはボルト挿通孔３０よりも小径と
されかつ内周面に雌ねじが形成されたネジ孔３２が形成
されている。

【００２０】図３に示されるように、上述したヨーク１
４の固定部２０に固定状態で保持されるシャフト１０
は、断面略小判形状の中実シャフトとされている。ま
た、シャフト１０の頂部における先端側には、平面視で
矩形状の切欠３４が形成されている。従って、この切欠
形成部位でのシャフト断面構造を観た場合、シャフト１
０は、側方に位置し互いに平行なフラットな面とされた
外側面１０Ａ、１０Ｂと、頂部側に位置し双方の外側面
１０Ａ、１０Ｂに対して直交する頂面１０Ｃと、底部側
に位置し所定曲率の円弧面とされた底面１０Ｄと、を有
している。さらに、シャフト１０の頂面１０Ｃの外端部
には所定テーパ角度のテーパ面１０Ｅがそれぞれ形成さ
れている。

【００２１】次に、上述したシャフト１０を一方のヨー
ク１４に固定する際に用いられる固定ボルト３６につい
て説明する。図４に示されるように、固定ボルト３６
は、座付頭部３８及びこの座付頭部３８の軸心部から突
出された軸部４０を備えている。さらに、軸部４０にお
けるボルト頭部側は周面平滑な平滑部４０Ａとされてお
り、又ボルト先端側は周面に雄ねじが形成された雄ねじ
部４０Ｂとされている。なお、軸部４０の平滑部４０Ａ
の外径寸法は、前述したボルト挿通孔３０の内径寸法よ
りも小さく設定されている。

【００２２】さらに、固定ボルト３６の平滑部４０Ａの
外周には、円筒状のカラー４２が軸線に沿ってスライド
可能に挿入されている。なお、カラー４２の外径寸法
は、前述した第１側部２４のボルト挿通孔３０の内径寸
法に一致している。このカラー４２のボルト先端側とな
る端部には、ボルト先端側へ向かうにつれて径寸法が縮
径されるテーパ部４２Ａが形成されている。なお、テー
パ部４２Ａのテーパ角度と前述したシャフト１０のテー
パ面１０Ｅのテーパ角度とは一致している。さらに、こ
のカラー４２のボルト頭部側の端部と固定ボルト３６の
座付頭部３８の座面との間には、所定バネ定数のウェー
ブワッシャ４４が配設されている。

【００２３】次に、自在継手１２における一方のヨーク
１４にシャフト１０を固定する際の手順を説明し、その
説明を通して本実施形態の作用並びに効果を説明する。

【００２４】まず、図２に示される如く、シャフト１０
を揺動させながら、当該シャフト１０の先端部を一方の
ヨーク１４の固定部２０の開放端側から挿入させて固定
部２０の底部２８側に配置する。この状態では、図１に
示されるように、シャフト１０の外側面１０Ａ、１０Ｂ
がヨーク１４の第１側部２４及び第２側部２６の各内側
面２４Ａ、２６Ａに面接触状態でそれぞれ当接している
と共に、シャフト１０の底面１０Ｄの中央部がヨーク１
４の底部２８の内側面２８Ａに面接触状態で当接してい
る。

【００２５】次いで、固定ボルト３６によって一方のヨ
ーク１４の第１側部２４と第２側部２６とが締結され
る。なお、固定ボルト３６にはウェーブワッシャ４４及
びカラー４２が予め装着されており、即ち固定ボルト３
６、ウェーブワッシャ４４、及びカラー４２の三者は予
めサブアッセンブリ化された状態（図４図示状態）にあ
る。この状態の固定ボルト３６を一方のヨーク１４の第
１側部２４におけるボルト挿通孔３０から挿入して、第
２側部２６のネジ孔３２へ螺入させる。

【００２６】この過程で、カラー４２がボルト挿通孔３
０内へ面接触状態で挿入されると共に、カラー４２のテ
ーパ部４２Ａがシャフト１０のテーパ面１０Ｅに当接す
る。そして、なおも固定ボルト３６を螺入させることに
より、カラー４２が固定ボルト３６の平滑部４０Ａをそ
の軸線に沿って座付頭部３８側へスライドし、ウェーブ
ワッシャ４４を弾性変形させる（縮める）。このため、
カラー４２にウェーブワッシャ４４からの付勢力が作用
し、この付勢力がカラー４２のテーパ部４２Ａ及びシャ
フト１０のテーパ面１０Ｅによって分化されて、シャフ
ト１０のテーパ面１０Ｅに押圧力Ｐを作用させる。な
お、この時点では、固定ボルト３６の座付頭部３８の座
面は第１側部２４の外側面から若干離間している。

【００２７】そして、さらに座付頭部３８の座面が第１
側部２４の外側面に密着するまで、固定ボルト３６を螺
入させて、完全な締結状態とする。なお、この状態にお
いて、ウェーブワッシャ４４が線間密着しないように
（平ワッシャの状態にならないように）各部の寸法を決
定するのが好ましい。

【００２８】上記の如くして、固定ボルト３６による完
全な締結状態が得られた状態では、第１側部２４には締
付方向への比較的大きな挟み力Ｆ₁ が作用し、第２側部
２６には反締付方向への比較的大きな挟み力Ｆ₂ が作用
するため、第１側部２４の内側面２４Ａと第２側部２６
の内側面２６Ａとの距離が狭まり、シャフト１０を強固
に挟み込む。さらに、この状態では、ウェーブワッシャ
４４の弾性変形量（縮み量）が増加しているため、シャ
フト１０を一方のヨーク１４の底部２８側へ押圧する押
圧量Ｐも強く、シャフト１０を当該ヨーク１４の底部２
８側へ強固に押し付ける。

【００２９】ここで、本実施形態では、従来構造のよう
にカラー４２自体を変形させその変形を利用して押圧力
を生じさせるのではなく、ウェーブワッシャ４４の付勢
力によってカラー４２を押圧しテーパ部４２Ａによって
分化された付勢力の一部を押圧力Ｐとしてシャフト１０
に作用させることから、本実施形態において重要な意味
を持つシャフト１０への押圧力Ｐの大きさはウェーブワ
ッシャ４４のバネ定数によって一意的に決定される。こ
の結果、シャフト１０に作用する押圧力Ｐの大きさにバ
ラツキが生じることがなくなり、シャフト１０を一方の
ヨーク１４に対して安定した状態で固定することができ
る。これにより、シャフト１０が一方のヨーク１４に対
して軸線がずれた状態で固定されることがなくなり、ジ
ョイント位置不良の発生及びボルト緩みの発生を防止す
ることができる。

【００３０】また、本実施形態では、カラー４２を円筒
状に形成すると共に、固定ボルト３６によってシャフト
１０が一方のヨーク１４に固定された状態では、当該ヨ
ーク１４の第１側部２４に形成されたボルト挿通孔３０
内へ当該カラー４２が面接触状態で挿入されるように構
成したので、シャフト１０のテーパ面１０Ｅからカラー
４２のテーパ部４２Ａを介して固定ボルト３６の軸部４
０に入力される反力を第１側部２４のボルト挿通孔３０
の内周面で受けることができる。このため、固定ボルト
３６の軸部４０に前記反力に起因した曲げ変形が生じる
のを防止することができる。この結果、固定ボルト３６
が折損するのを防止することができると共に固定ボルト
３６による締付トルクの損失も無くなる。さらに、この
ことから、本実施形態によれば、永久変形する部品が無
くなるため、固定ボルト３６等の再使用が可能であると
いうメリットもある。

【００３１】なお、以上本実施形態の作用、効果につい
て説明してきたが、上記記載事項以外に付言すべきこと
を以下に列挙しておく。

【００３２】本実施形態の構造による場合、固定ボルト
３６による締付力（軸力）低下分はウェーブワッシャ４
４の縮み荷重分のみであるため、固定ボルト３６による
締結状態に悪影響が出るようなことはない。

【００３３】また、本実施形態では、固定ボルト３６を
螺入させるだけでシャフト１０のヨーク１４への固定作
業が完了するので、別言すればナットを廃止することが
できるので、組付作業性に優れている。

【００３４】以上説明してきた本実施形態では、一方の
ヨーク１４の固定対象となるシャフト１０としてインタ
ミディエイトシャフトを挙げ、他方のヨーク１６の固定
対象となるシャフトとしてステアリングギヤボックスの
ピニオン軸を挙げたが、自動車以外のシャフト同士の連
結に対しても本発明は適用可能である。

【００３５】また、本実施形態では、自在継手１２にお
ける一方のヨーク１４にシャフト１０を固定する例を示
したが、本発明の適用対象は自在継手に限らず、単にブ
ラケット部にシャフトを固定する場合にも適用可能であ
る。

【００３６】また、本実施形態では、前述した如く組付
作業性の観点から一方のヨーク１４の第２側部２６にネ
ジ孔３２を形成したが、組付作業性を特に考慮する必要
がない場合には、ネジ孔３２に代えてナットで締める構
成を採ってもよいし、又ウエルドナットを予め溶接して
おく構成を採ってもよい。

【００３７】さらに、本実施形態では、カラー４２を押
圧付勢する付勢部材としてウェーブワッシャを用いた
が、これに限らず、板バネや皿バネ、スプリングワッシ
ャ等を使用することも可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の本発
明に係るシャフト固定構造は、固定ボルトの軸部の外周
に軸線に沿ってスライド可能に押圧部材を配置すると共
に当該押圧部材の反固定ボルトの頭部側に位置する端部
にシャフトと当接可能なテーパ部を設け、さらに固定ボ
ルトの頭部と押圧部材との間に押圧部材を固定ボルトの
先端側へ付勢することでテーパ部を介してシャフトにブ
ラケット部の底部側への押圧力を付与する付勢部材を設
けたので、シャフトに作用する押圧力にバラツキが生じ
るのを防止することができ、これによりシャフトをブラ
ケット部に安定した状態で固定することができるという
優れた効果を有する。

【００３９】請求項２記載の本発明に係るシャフト固定
構造は、請求項１記載の発明において、押圧部材を筒状
に形成し、さらに、シャフト固定状態において、ブラケ
ット部の側部に形成されたボルト挿通孔の内周面と面接
触状態となるように、当該押圧部材を当該ボルト挿通孔
内へ挿入させたので、固定ボルトの軸部に曲げ変形が生
じるのを防止することができ、これにより固定ボルトが
折損するのを防止することができると共に締付トルクを
損失するのを防止することができるという優れた効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る自在継手におけるシャフト固
定構造の要部を示す図２の１−１線断面図である。

【図２】シャフトとの関係における自在継手の全体構成
図である。

【図３】図２に示されるシャフトの部分拡大斜視図であ
る。

【図４】サブアッセンブリ化された固定ボルトを示す側
面図である。

【図５】従来の自在継手におけるシャフト固定構造の要
部を示す図１に対応する断面図である。

【図６】図５に示される固定ボルトを示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１０ シャフト １４ 一方のヨーク（ブラケット部） ２４ 第１側部（ブラケット部の一方の側部） ２６ 第２側部（ブラケット部の他方の側部） ２８ 底部（ブラケット部の底部） ３０ ボルト挿通孔 ３６ 固定ボルト ３８ 座付頭部 ４０ 軸部 ４２ カラー（押圧部材） ４２Ａ テーパ部 ４４ ウェーブワッシャ（付勢部材）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開放端側からシャフトが挿入されると共
   に固定部位の断面形状が略馬蹄形とされたブラケット部
   と、 このブラケット部の一方の側部と他方の側部とを締結
   し、ブラケット部との間にシャフトを包囲した状態で当
   該シャフトをブラケット部に固定する固定ボルトと、 を含んで構成されるシャフト固定構造であって、 固定ボルトの軸部の外周に配置されると共に軸線に沿っ
   てスライド可能とされ、かつ固定ボルトの頭部に対して
   反対側に位置する端部にシャフトと当接可能なテーパ部
   を備えた押圧部材と、 固定ボルトの頭部と押圧部材との間に介在され、押圧部
   材を固定ボルトの先端側へ付勢することで押圧部材のテ
   ーパ部を介してシャフトにブラケット部の底部側への押
   圧力を付与する付勢部材と、 を有することを特徴とするシャフト固定構造。
2. 【請求項２】 押圧部材を筒状に形成し、 さらに、シャフト固定状態において、ブラケット部の側
   部に形成されたボルト挿通孔の内周面と面接触状態とな
   るように、当該押圧部材を当該ボルト挿通孔内へ挿入さ
   せた、 ことを特徴とする請求項１に記載のシャフト固定構造。