JP2004360856A - 自在継手と軸との連結構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】自在継手の略Ｕ字形断面を有するヨーク内に連結対象となる軸の軸端部をガタ付きなく連結することができる簡易な構成の連結構造を提供する。
【解決手段】略Ｕ字形断面を有するヨーク３０の２枚の側板３５，３５を底板３６から離れた位置にて締め付ける固定ボルト５の中途に、先端に向けて縮径する縮径部５１を設ける。ヨーク３０の２枚の側板３５，３５間に嵌め込まれる軸端部１０に、固定ボルト５の差し込み側となるボルト孔３７に対面するようにテーパ状に傾斜する押え面１３を設け、固定ボルト５の締め付け字に縮径部５１が押え面１３に当接し、軸端部１０を底板３６に押し付ける構成とする。
【選択図】 図２
【解決手段】略Ｕ字形断面を有するヨーク３０の２枚の側板３５，３５を底板３６から離れた位置にて締め付ける固定ボルト５の中途に、先端に向けて縮径する縮径部５１を設ける。ヨーク３０の２枚の側板３５，３５間に嵌め込まれる軸端部１０に、固定ボルト５の差し込み側となるボルト孔３７に対面するようにテーパ状に傾斜する押え面１３を設け、固定ボルト５の締め付け字に縮径部５１が押え面１３に当接し、軸端部１０を底板３６に押し付ける構成とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸心が交叉、又は偏心した２軸を回転伝達可能に連結すべく用いられる自在継手と軸との連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自在継手（ユニバーサルジョイント）は、二股に分岐したフォーク状のピン受けアームを一側に備える一対のヨークを夫々のピン受けームが略直角をなして交叉するように向き合わせ、これらのピン受けアームの先端を十字形のクロスピンにより連結してなる公知の機械要素であり、軸心が交叉、又は偏心した２軸を回転伝達可能に連結すべく、多くの産業分野において用いられている。
【０００３】
このような自在継手は、例えば、車両の操舵装置において、操舵部材としてのステアリングホイールの操作に応じて回転する操舵軸と舵取機構の入力軸との連結に用いられているが、この操舵軸と入力軸とは、車室の内外に各別に取付けられており、軸長方向位置が固定されたこれらの操舵軸及び入力軸の軸端部に対して夫々のヨークを後付けすることが要求される。そこで、少なくとも一方のヨークが、相対向する２枚の側板の一側を底板により連絡してなる略Ｕ字形断面を有する自在継手が用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
図６は、この種のヨークと軸との連結構造の説明図である。図示の如くヨーク６０は、互いに対向する２枚の側板６１，６１の一側をアーチ形に湾曲する底板６２により連絡し、他側が開放された略Ｕ字形断面を有している。側板６１，６１には、底板６２から離れた位置に、厚さ方向に貫通するボルト孔６３，６３が形成されている。
【０００５】
このヨーク６０に連結される軸７は、側板６１，６１の間への嵌め込みが可能な２面幅を有する当て面７１，７１と、これらの一側を連絡するアーチ面７２と、同じく他側を連絡する平坦な押え面７３とを備えており、図６（ａ）中に矢符にて示す如く、ヨーク６０の側板６１，６１間に開口側から嵌め込まれ、図６（ｂ）に示す如く、底板６２の内面にアーチ面７２を当接させた状態とされ、一方の側板６１の外側からボルト孔６３，６３に固定ボルト８を通し、他方の側板６１の外側に突出する固定ボルト８のねじ部に締め付けナット８０を締め付けることにより連結されている。
【０００６】
この連結は、軸７の径方向外側からヨーク６０を嵌め込むことにより実現されるから、軸長方向位置が固定された軸７に対する後付けが可能である。ヨーク６０の側板６１，６１間に嵌め込まれた軸７は、固定ボルト８の締め付けにより接近する側板６１，６１の内面に当て面７１，７１を挾圧させて固定される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−９２８１号公報
【特許文献２】
特開平９−７９２７９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが以上の連結構造において、固定ボルト８の締め付けが側板６１，６１の開口側において行われるため、この締め付け部から離れて位置する底板６２の近傍では、図６（ｂ）に示す如く、側板６１，６１の内面と軸７の当て面７１，７１との間に、嵌め込みのために確保されたギャップδ１ が残る場合がある。
【０００９】
また以上の連結構造において、側板６１，６１の開口側への軸７の移動は、押え面７３に当接する固定ボルト８により拘束されるが、固定ボルト８と押え面７３との間には、固定ボルト８の挿通を容易とするために所定のギャップδ２ が確保されているため、図６（ｂ）に示す如く、固定ボルト８の締め付け後、該固定ボルト８と押え面７３との間に前記ギャップδ２ が残る場合がある。
【００１０】
このようにギャップδ１ 及びδ２ が生じた状態で連結がなされた場合、この状態で回転する軸７がヨーク６０の内部においてガタ付き、両者の衝突に伴うガタ音が発生し、更に、前述した如く車両の操舵装置に適用された場合、ステアリングホイールから舵取機構への伝動に前記ガタ付きの影響が生じ、例えば、ステアリングホイールの切り返し時に舵取機構の反応が遅れ、操舵感の悪化を招来するという不具合が発生する。
【００１１】
このようなガタ付きの問題を解消するため、特許文献１においては、側板６１，６１の対向間隔を開口側に向けて広くし、更に、側板６１，６１の厚さを底板６２と連絡部の近傍において薄くして、固定ボルト８の締め付けによる側板６１，６１での軸７の挾圧が底板６２の側から開口側に向けて進行するようになし、底板６２の近傍において側板６１，６１と当て面７１，７１との間に生じるギャップδ１ の解消を図った構成が採用されている。しかしながらこの構成においては、側板６１，６１の対向間隔及び薄肉部の肉厚の最適化が難しい上、固定ボルト８と押え面７２との間のギャップδ２ を解消することはできず、十分なガタ付きの防止効果は得られない。
【００１２】
また特許文献２においては、軸長方向の中途にカム部を備える固定ボルト８を用い、この固定ボルト８を側板６１，６１に挿通した後に軸回りに回転させて、前記カム部を軸７の押え面７３に押し付け、固定ボルト８と押え面７との間に生じるギャップδ２ の解消を図った構成が採用されている。しかしながらこの構成においては、カム部を備える特殊な固定ボルト８が必要であり、また、カム部の押し付け強さを適正化すべく、組み付け時になされる固定ボルト８の回転位置の設定に手間を要する上、側板６１，６１と当て面７１，７１との間に生じるギャップδ１ を解消することはできず、十分なガタ付きの防止効果は得られない。
【００１３】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、自在継手の略Ｕ字形断面を有するヨーク内に連結対象となる軸の軸端部をガタ付きなく連結することを可能とする簡易な構成の連結構造を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る自在継手と軸との連結構造は、相対向する２枚の側板の一側を底板により連絡してなる略Ｕ字形断面のヨークを備える自在継手と連結対象となる軸とを連結すべく、該軸の軸端部を前記ヨークの側板間に他側の開口を経て嵌め込み、前記底板から離れた位置にて側板を貫通する固定ボルトの締め付けにより、前記側板間に挾圧固定する自在継手と軸との連結構造において、前記固定ボルトの中途部に先端に向けて縮径する縮径部を、前記軸の軸端部の外面に前記縮径部に当接可能に傾斜する押え面を夫々設け、前記固定ボルトの締め付けに応じて前記縮径部により前記押え面を、前記ヨークの底板に向けて押圧する構成としてあることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、ヨークの側板を貫通する固定ボルトの中途に設けた縮径部を軸端部の外面に設けた押え面に当接させ、この状態で固定ボルトを締め付け、縮径部により押え面を底板に向けて押圧し、ヨークの側板により両側から挾圧される軸端部を、この挾圧の方向と交叉する方向から、固定ボルトの縮径部とヨークの底板との間に挾圧せしめ、ヨーク内での軸端部のガタ付きを解消する。
【００１６】
本発明の第２発明に係る自在継手と軸との連結構造は、相対向する２枚の側板の一側を底板により連絡してなる略Ｕ字形断面のヨークを備える自在継手と連結対象となる軸とを連結すべく、該軸の軸端部を前記ヨークの側板間に他側の開口を経て嵌め込み、前記底板から離れた位置にて側板を貫通する固定ボルトの締め付けにより、前記側板間に挾圧固定する自在継手と軸との連結構造において、前記軸の軸端部の外面に前記ヨークの開口側に向けて凸となる押え面を設け、前記固定ボルトの中途部を前記押え面に当接させるようになし、前記固定ボルトの締め付けに応じて前記押え面を前記ヨークの底板に向けて押圧する構成としてあることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、ヨークの側板を貫通する固定ボルトの中途部を、ヨークの側板間にて開口側に向けて凸となる軸端部の押え面に当接させ、該押え面にヨークの底板に向かう押圧力を加え、ヨークの側板により両側から挾圧される軸端部を、この挾圧の方向と交叉する方向から固定ボルトの中途部とヨークの底板との間に挾圧せしめ、ヨーク内での軸端部のガタ付きを解消する。固定ボルトと押え面との当接は、該押え面の頂点近傍での実質的な点接触として生じ、固定ボルトの挿通に支障を来すことはない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、車両の操舵装置における自在継手の使用状態の説明図である。図中１は、操舵部材としてのステアリングホイールの操作に応じて回転する操舵軸であり、また２は、舵取機構への回転入力のための入力軸（例えば、ラックピニオン式舵取機構のピニオン軸）である。操舵軸１は、車室の内部に位置決めされたステアリングホイールから下方に向けて延設され、また入力軸２は、車室の外部に固定支持された舵取機構から上方に向けて延設されており、軸心を交叉及び偏心させて対向する操舵軸１及び入力軸２の軸端部１０，２０の連結に、図示の如く、両端に自在継手３，３を備える中間軸４が用いられている。
【００１９】
自在継手３，３は、二股に分岐したフォーク状のピン受けアーム３２，３３を一側に連設してなる各一対のヨーク３０，３１を備え、これらのヨーク３０，３１を夫々のピン受けアーム３２，３３が略直角をなして交叉するように向き合わせ、両アーム３２，３３の先端を十字形のクロスピン３４により連結して構成されている。
【００２０】
このような自在継手３，３は、円筒形をなす一側のヨーク３１，３１を中間軸４の両端部に夫々外嵌固定し、該中間軸４と一体化されている。操舵軸１と入力軸２との中間軸４による連結は、両端の自在継手３，３の他側のヨーク３０，３０を、図１中に矢符により示す如く、操舵軸１の軸端部１０及び入力軸２の軸端部２０の夫々に径方向の外側から嵌め込み、各別に保持させることにより実現されており、このような連結をガタ付きなく実現するために、前記ヨーク３０，３０及び軸端部１０，２０は、以下に示す特徴的な構成を有している。
【００２１】
図２は、自在継手３のヨーク３０と軸（図においては操舵軸１）との連結部分の斜視図である。図示の如くヨーク３０は、略平行をなして対向する２枚の側板３５，３５の一側をアーチ形に湾曲する底板３６により連絡し、他側が開放された略Ｕ字形の断面形状を有している。側板３５，３５には、底板３６から離れて互いに対向する位置に夫々を厚さ方向に貫通するボルト孔３７，３８が形成されている。
【００２２】
このようなヨーク３０に連結される操舵軸１の軸端部１０は、側板３５，３５間への嵌め込みが可能な２面幅を有して平坦化された当て面１１，１１を備え、これらの当て面１１，１１の一側を、ヨーク３０の底板３６に対応するアーチ形に湾曲するアーチ面１２に連絡し、同じく他側を、幅方向の略半部にテーパ状に傾斜させてなる押え面１３により連絡して、図示の如き断面形状を有している。
【００２３】
このような軸端部１０とヨーク３０との連結は、まずヨーク３０と軸端部１０とを、図２（ａ）に示す如く、ヨーク３０の側板３５，３５間の開口部が軸端部１０のアーチ面１２に対面するように位置決めし、次いで、ヨーク３０を軸端部１０に、前者の側板３５，３５の内面に後者の当て面１１，１１を沿わせるように嵌め込んだ後、側板３５，３５に設けられたボルト孔３７，３８に、一方の側板３５の外側から固定ボルト５を通し、他方の側板３５の外側に突出する固定ボルト５のねじ部に締め付けナット５０を螺合して締め付けることにより、図２（ｂ）に示す如く実現される。
【００２４】
このような連結に用いられる固定ボルト５は、軸長方向の略中央部に、軸端部１０の押え面１３と対応する傾斜を有して先端に向けてテーパ状に縮径された縮径部５１を備え、該縮径部５１の先端側に、外周にねじが形成されたねじ部５２が連設されている。ヨーク３０の一方の側板３５に設けられたボルト孔３７は、固定ボルト５の基部の挿通が可能な大径孔とし、また他方の側板３５に設けられたボルト孔３８は、小径のねじ部５２の挿通が可能な小径孔としてあり、固定ボルト５の挿通は、大径のボルト孔３７の側から行われる。
【００２５】
図３は、図２に示す連結構造の説明図であり、図３（ａ）は、固定ボルト５の締め付け前の状態を示し、図３（ｂ）は、固定ボルト５の締め付け後の状態を示している。
【００２６】
前述の如く、ヨーク３０の側板３５，３５間への軸端部１０の嵌め込みは、軸端部１０に設けられた当て面１１，１１を側板３５，３５に沿わせてなされており、この嵌め込みの後の当て面１１，１１は、図３（ａ）に示す如く、嵌め込みのために必要なわずかなギャップを隔ててヨーク３０の側板３５，３５の内面に対向する。またこのとき、当て面１１，１１の一側を連絡するアーチ面１２は、ヨーク３０の底板３６に当接せしめられ、他側を連絡する押え面１３は、中途のテーパ部を大径のボルト孔３７の側に対面させられた状態となる。
【００２７】
固定ボルト５の挿通は、この状態下において行われ、図３（ａ）に示す如く、固定ボルト５の縮径部５１は、ボルト孔３７に対面する押え面１３に当接し、また、固定ボルト５のねじ部５２の一部は、小径のボルト孔３８を経て同側の側板３５の外側に突出せしめられ、このねじ部５２に締め付けナット５０を螺合し、締め付けることにより、図３（ｂ）に示す固定状態が得られる。
【００２８】
このとき、ヨーク３０の側板３５，３５は、固定ボルト５の締め付けにより対向幅を減じ、軸端部１０の当て面１１，１１を両側から挾圧する作用をなす。また同時に固定ボルト５の縮径部５１は、これに当接する軸端部１０の押え面１３に押し付けられ、該押え面１３を、図中に白抜矢符にて示す向きに押圧する作用をなす。従って軸端部１０は、ヨーク３０の側板３５，３５により左右両側から挾圧されると共に、固定ボルト５の縮径部５１とヨーク３０の底板３６とにより上下両側から挾圧されることとなり、図３（ｂ）に示す如く、一側の当て面１１が同側の側板３５の内面に密着し、この側板３５に連続する底板３６の内面にアーチ面１２が密着した固定状態が得られる。
【００２９】
このように連結された軸端部１０は、上下、左右のいずれの方向にもガタ付くことなくヨーク３０と一体回転することができる。この連結は、固定ボルト５のねじ部５２への締め付けナット５０の単純な締め付けにより簡易に実施することができ、また、締め付け荷重を高精度に管理することなくガタ付きのない良好な連結がなされる。
【００３０】
固定ボルト５の縮径部５１の傾斜角度は、押え面１３に加わる押圧力の方向を底板３６に向かわせるために可及的に小さく設定するのが望ましいが、傾斜角度を小さくした場合、締め付けナット５０の締め付けにより固定ボルト５の軸長方向に加わる引張力の分力として生じる前記押圧力の大きさが小さくなる。これらのことから前記傾斜角度は、必要となる押圧力の大きさ及び方向を考慮した上で設定する必要がある。図３に示す如く、側板３５と底板３６との境界部近傍に向けて押圧力が作用するように傾斜角度を設定した場合、軸端部１０を底板３６に向けて適正な力にて押圧することができ、良好なガタ付き防止効果が得られる。
【００３１】
以上の作用をなす固定ボルト５の縮径部５１は、先端に向けて同軸的に縮径せしめられており、汎用の工作機械を用いた加工により高精度に形成することができる。また軸端部１０に設けられる押え面１３も、所定の角度を有する傾斜面として簡易に形成することができ、以上の実施の形態に示す連結構造は、特殊な加工を要することなく実現することが可能である。
【００３２】
図４は、自在継手３のヨーク３０と軸との連結部分の他の実施の形態を示す斜視図である。本図に示す連結部分の構成は、固定ボルト５の構成及び軸端部１０の構成を除いて図２と同じであり、対応する部分に同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３３】
軸端部１０は、ヨーク３０の側板３５，３５間への嵌め込みが可能な２面幅を有して平坦化された当て面１４，１４を備えており、これらの当て面１４，１４の一側を、ヨーク３０の底板３６に対応する湾曲形状を有するアーチ面１５により連絡し、また他側を、略中央に頂部を有する凸形の湾曲形状を有する押え面１６により連絡して、図示の如き小判形の断面形状を有している。
【００３４】
また固定ボルト５は、頭部に連続する大径の押え部５３と、該押え部５３の先端側に連設され、外周にねじを備えるれた小径のねじ部５４とを備えており、ヨーク３０の側板３５，３５に設けられた一方のボルト孔３７は、押え部５３の挿通が可能な大径孔とし、また他方のボルト孔３８は、ねじ部５４の挿通が可能な小径孔としてある。
【００３５】
以上の如き軸端部１０とヨーク３０との連結は、図４（ａ）中に矢符により示す如く、ヨーク３０を軸端部１０に、前者の側板３５，３５の内面に後者の当て面１３，１３を沿わせるようにアーチ面１５の側から嵌め込み、次いで、ヨーク３０側板３５，３５に設けられたボルト孔３７，３８に、大径のボルト孔３７の側から固定ボルト５を通し、小径のボルト孔３８を経て側板３５の外側に突出するねじ部５４に締め付けナット５０を螺合して締め付けることにより、図４（ｂ）に示す如く実現される。
【００３６】
図５は、図４に示す連結構造の説明図であり、図５（ａ）は、固定ボルト５の挿通途中の状態を示し、図５（ｂ）は、固定ボルト５の締め付け後の状態を示している。
【００３７】
ヨーク３０への軸端部１０の嵌め込みは、図５（ａ）に示す如く、軸端部１０の両側の当て面１４，１４をヨーク３０の側板３５，３５の内面に対向させ、また当て面１４，１４の一側を連絡するアーチ面１５をヨーク３０の底板３６に当接せしめてなされており、このとき当て面１４，１４の他側を連絡する押え面１６は、中央に突出する頂部の上面を一側の側板３５に形成された大径のボルト孔３７の下縁に略一致させた状態にある。
【００３８】
固定ボルト５の挿通は、この状態下において行われる。固定ボルト５先端のねじ部５４は、押え部５３に対応するボルト孔３７よりも小径であり、図５（ａ）に示す如く、押え面１６の頂点との間に所定のギャップを隔てて通過させることができ、他方のボルト孔３８に挿通される。一方、このようなねじ部５４に連続する大径の押え部５３は、押え面１６の頂点近傍に当接し、この後の固定ボルト５の押し込みにより押え面１６に押え力を加え、軸端部１０をヨーク３０の底面３６に向けて付勢する。なお、固定ボルト５の押え部５３は、押え面１６の頂点近傍に実質的に点接触した状態にあり、前記押え力を加えつつなされる固定ボルト５の押し込みは、小なる抵抗下にて容易に行わせることができる。
【００３９】
ヨーク３０への軸端部１０の連結は、ボルト孔３８を経て同側の側板３５の外側に突出する固定ボルト５のねじ部５４に締め付けナット５０を締め付けることにより、図５（ｂ）に示す如く実現される。このとき、ヨーク３０の側板３５，３５は、固定ボルト５の締め付けにより対向幅を減じ、当て面１４，１４の上部を両側から挾圧する。また同時に固定ボルト５は、ヨーク３０の側板３５，３５の対向幅の減少に応じて底板３６に向けて変位し、該固定ボルト５の押え部５３は、これに当接する軸端部１０の押え面１６に押し付けられ、該押え面１６を、図中に白抜矢符にて示す如くヨーク３０の底板３６に向けて押圧する。これにより軸端部１０は、ヨーク３０の側板３５，３５により左右両側から挾圧されると共に、固定ボルト５の押え部５３とヨーク３０の底板３６とにより上下両側から挾圧されてヨーク３０に連結され、上下、左右のいずれの方向にもガタ付くことなくヨーク３０と一体回転することができる。
【００４０】
この連結は、固定ボルト５及び締め付けナット５０の単純な締め付けにより簡易に実現することができる。固定ボルト５は、所定の外径を有する押え部５３の先端側に、該押え部５３よりもやや小径のねじ部５４を連設した一般的なボルトであればよく、また軸端部１０に設けられる押え面１６は、例えば、円形断面を有する軸を所定の２面幅にて平坦加工して当て面１４，１４を形成した後に残る部分として、簡易に、しかも高精度に形成することができ、以上の実施の形態に示す連結構造は、特殊な加工を要することなく実現することが可能である。
【００４１】
図１に示す操舵装置において、入力軸２の軸端部２０と同側の自在継手３のヨーク３０との連結も、図２及び図３、又は図４及び図５に示す連結構造にて実現されており、このような連結がなされた操舵装置においては、操舵軸１から中間軸４を介してなされる入力軸２への回転伝達が、ガタ音の発生、及びガタ付きに伴う応答遅れを生じることなく行われ、良好な操舵感が得られるようになる。
【００４２】
なお、以上の実施の形態においては、車両の操舵装置への適用例について述べたが、本発明に係る自在継手と軸との連結構造は、略Ｕ字形断面を有するヨークを備える自在継手と軸とをガタ付きなく連結することが要求される用途全般に適用可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る自在継手と軸との連結構造においては、自在継手の略Ｕ字形断面を有するヨーク内に嵌め込まれ固定ボルトの締め付けにより側板間に挾圧された軸の軸端部を、簡素な構成の固定ボルトによりヨークの底板との間に挾圧し、ガタ付きを有効に防止することができ、ガタ付きに伴う不具合の発生を抑えて良好な伝動を行わせることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両の操舵装置における自在継手の使用状態の説明図である。
【図２】自在継手のヨークと軸との連結部分の斜視図である。
【図３】図２に示す連結構造の説明図である。
【図４】自在継手のヨークと軸との連結部分の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図５】図４に示す連結構造の説明図である。
【図６】自在継手のヨークと軸との従来の連結構造の説明図である。
【符号の説明】
１ 操舵軸（軸）
２ 入力軸（軸）
３ 自在継手
５ 固定ボルト
１０ 軸端部
１３ 押え面
１６ 押え面
２０ 軸端部
５１ 縮径部
３０ ヨーク
３５ 側板
３６ 底板
３８ 凹溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸心が交叉、又は偏心した２軸を回転伝達可能に連結すべく用いられる自在継手と軸との連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自在継手（ユニバーサルジョイント）は、二股に分岐したフォーク状のピン受けアームを一側に備える一対のヨークを夫々のピン受けームが略直角をなして交叉するように向き合わせ、これらのピン受けアームの先端を十字形のクロスピンにより連結してなる公知の機械要素であり、軸心が交叉、又は偏心した２軸を回転伝達可能に連結すべく、多くの産業分野において用いられている。
【０００３】
このような自在継手は、例えば、車両の操舵装置において、操舵部材としてのステアリングホイールの操作に応じて回転する操舵軸と舵取機構の入力軸との連結に用いられているが、この操舵軸と入力軸とは、車室の内外に各別に取付けられており、軸長方向位置が固定されたこれらの操舵軸及び入力軸の軸端部に対して夫々のヨークを後付けすることが要求される。そこで、少なくとも一方のヨークが、相対向する２枚の側板の一側を底板により連絡してなる略Ｕ字形断面を有する自在継手が用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
図６は、この種のヨークと軸との連結構造の説明図である。図示の如くヨーク６０は、互いに対向する２枚の側板６１，６１の一側をアーチ形に湾曲する底板６２により連絡し、他側が開放された略Ｕ字形断面を有している。側板６１，６１には、底板６２から離れた位置に、厚さ方向に貫通するボルト孔６３，６３が形成されている。
【０００５】
このヨーク６０に連結される軸７は、側板６１，６１の間への嵌め込みが可能な２面幅を有する当て面７１，７１と、これらの一側を連絡するアーチ面７２と、同じく他側を連絡する平坦な押え面７３とを備えており、図６（ａ）中に矢符にて示す如く、ヨーク６０の側板６１，６１間に開口側から嵌め込まれ、図６（ｂ）に示す如く、底板６２の内面にアーチ面７２を当接させた状態とされ、一方の側板６１の外側からボルト孔６３，６３に固定ボルト８を通し、他方の側板６１の外側に突出する固定ボルト８のねじ部に締め付けナット８０を締め付けることにより連結されている。
【０００６】
この連結は、軸７の径方向外側からヨーク６０を嵌め込むことにより実現されるから、軸長方向位置が固定された軸７に対する後付けが可能である。ヨーク６０の側板６１，６１間に嵌め込まれた軸７は、固定ボルト８の締め付けにより接近する側板６１，６１の内面に当て面７１，７１を挾圧させて固定される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−９２８１号公報
【特許文献２】
特開平９−７９２７９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが以上の連結構造において、固定ボルト８の締め付けが側板６１，６１の開口側において行われるため、この締め付け部から離れて位置する底板６２の近傍では、図６（ｂ）に示す如く、側板６１，６１の内面と軸７の当て面７１，７１との間に、嵌め込みのために確保されたギャップδ１ が残る場合がある。
【０００９】
また以上の連結構造において、側板６１，６１の開口側への軸７の移動は、押え面７３に当接する固定ボルト８により拘束されるが、固定ボルト８と押え面７３との間には、固定ボルト８の挿通を容易とするために所定のギャップδ２ が確保されているため、図６（ｂ）に示す如く、固定ボルト８の締め付け後、該固定ボルト８と押え面７３との間に前記ギャップδ２ が残る場合がある。
【００１０】
このようにギャップδ１ 及びδ２ が生じた状態で連結がなされた場合、この状態で回転する軸７がヨーク６０の内部においてガタ付き、両者の衝突に伴うガタ音が発生し、更に、前述した如く車両の操舵装置に適用された場合、ステアリングホイールから舵取機構への伝動に前記ガタ付きの影響が生じ、例えば、ステアリングホイールの切り返し時に舵取機構の反応が遅れ、操舵感の悪化を招来するという不具合が発生する。
【００１１】
このようなガタ付きの問題を解消するため、特許文献１においては、側板６１，６１の対向間隔を開口側に向けて広くし、更に、側板６１，６１の厚さを底板６２と連絡部の近傍において薄くして、固定ボルト８の締め付けによる側板６１，６１での軸７の挾圧が底板６２の側から開口側に向けて進行するようになし、底板６２の近傍において側板６１，６１と当て面７１，７１との間に生じるギャップδ１ の解消を図った構成が採用されている。しかしながらこの構成においては、側板６１，６１の対向間隔及び薄肉部の肉厚の最適化が難しい上、固定ボルト８と押え面７２との間のギャップδ２ を解消することはできず、十分なガタ付きの防止効果は得られない。
【００１２】
また特許文献２においては、軸長方向の中途にカム部を備える固定ボルト８を用い、この固定ボルト８を側板６１，６１に挿通した後に軸回りに回転させて、前記カム部を軸７の押え面７３に押し付け、固定ボルト８と押え面７との間に生じるギャップδ２ の解消を図った構成が採用されている。しかしながらこの構成においては、カム部を備える特殊な固定ボルト８が必要であり、また、カム部の押し付け強さを適正化すべく、組み付け時になされる固定ボルト８の回転位置の設定に手間を要する上、側板６１，６１と当て面７１，７１との間に生じるギャップδ１ を解消することはできず、十分なガタ付きの防止効果は得られない。
【００１３】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、自在継手の略Ｕ字形断面を有するヨーク内に連結対象となる軸の軸端部をガタ付きなく連結することを可能とする簡易な構成の連結構造を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る自在継手と軸との連結構造は、相対向する２枚の側板の一側を底板により連絡してなる略Ｕ字形断面のヨークを備える自在継手と連結対象となる軸とを連結すべく、該軸の軸端部を前記ヨークの側板間に他側の開口を経て嵌め込み、前記底板から離れた位置にて側板を貫通する固定ボルトの締め付けにより、前記側板間に挾圧固定する自在継手と軸との連結構造において、前記固定ボルトの中途部に先端に向けて縮径する縮径部を、前記軸の軸端部の外面に前記縮径部に当接可能に傾斜する押え面を夫々設け、前記固定ボルトの締め付けに応じて前記縮径部により前記押え面を、前記ヨークの底板に向けて押圧する構成としてあることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、ヨークの側板を貫通する固定ボルトの中途に設けた縮径部を軸端部の外面に設けた押え面に当接させ、この状態で固定ボルトを締め付け、縮径部により押え面を底板に向けて押圧し、ヨークの側板により両側から挾圧される軸端部を、この挾圧の方向と交叉する方向から、固定ボルトの縮径部とヨークの底板との間に挾圧せしめ、ヨーク内での軸端部のガタ付きを解消する。
【００１６】
本発明の第２発明に係る自在継手と軸との連結構造は、相対向する２枚の側板の一側を底板により連絡してなる略Ｕ字形断面のヨークを備える自在継手と連結対象となる軸とを連結すべく、該軸の軸端部を前記ヨークの側板間に他側の開口を経て嵌め込み、前記底板から離れた位置にて側板を貫通する固定ボルトの締め付けにより、前記側板間に挾圧固定する自在継手と軸との連結構造において、前記軸の軸端部の外面に前記ヨークの開口側に向けて凸となる押え面を設け、前記固定ボルトの中途部を前記押え面に当接させるようになし、前記固定ボルトの締め付けに応じて前記押え面を前記ヨークの底板に向けて押圧する構成としてあることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、ヨークの側板を貫通する固定ボルトの中途部を、ヨークの側板間にて開口側に向けて凸となる軸端部の押え面に当接させ、該押え面にヨークの底板に向かう押圧力を加え、ヨークの側板により両側から挾圧される軸端部を、この挾圧の方向と交叉する方向から固定ボルトの中途部とヨークの底板との間に挾圧せしめ、ヨーク内での軸端部のガタ付きを解消する。固定ボルトと押え面との当接は、該押え面の頂点近傍での実質的な点接触として生じ、固定ボルトの挿通に支障を来すことはない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、車両の操舵装置における自在継手の使用状態の説明図である。図中１は、操舵部材としてのステアリングホイールの操作に応じて回転する操舵軸であり、また２は、舵取機構への回転入力のための入力軸（例えば、ラックピニオン式舵取機構のピニオン軸）である。操舵軸１は、車室の内部に位置決めされたステアリングホイールから下方に向けて延設され、また入力軸２は、車室の外部に固定支持された舵取機構から上方に向けて延設されており、軸心を交叉及び偏心させて対向する操舵軸１及び入力軸２の軸端部１０，２０の連結に、図示の如く、両端に自在継手３，３を備える中間軸４が用いられている。
【００１９】
自在継手３，３は、二股に分岐したフォーク状のピン受けアーム３２，３３を一側に連設してなる各一対のヨーク３０，３１を備え、これらのヨーク３０，３１を夫々のピン受けアーム３２，３３が略直角をなして交叉するように向き合わせ、両アーム３２，３３の先端を十字形のクロスピン３４により連結して構成されている。
【００２０】
このような自在継手３，３は、円筒形をなす一側のヨーク３１，３１を中間軸４の両端部に夫々外嵌固定し、該中間軸４と一体化されている。操舵軸１と入力軸２との中間軸４による連結は、両端の自在継手３，３の他側のヨーク３０，３０を、図１中に矢符により示す如く、操舵軸１の軸端部１０及び入力軸２の軸端部２０の夫々に径方向の外側から嵌め込み、各別に保持させることにより実現されており、このような連結をガタ付きなく実現するために、前記ヨーク３０，３０及び軸端部１０，２０は、以下に示す特徴的な構成を有している。
【００２１】
図２は、自在継手３のヨーク３０と軸（図においては操舵軸１）との連結部分の斜視図である。図示の如くヨーク３０は、略平行をなして対向する２枚の側板３５，３５の一側をアーチ形に湾曲する底板３６により連絡し、他側が開放された略Ｕ字形の断面形状を有している。側板３５，３５には、底板３６から離れて互いに対向する位置に夫々を厚さ方向に貫通するボルト孔３７，３８が形成されている。
【００２２】
このようなヨーク３０に連結される操舵軸１の軸端部１０は、側板３５，３５間への嵌め込みが可能な２面幅を有して平坦化された当て面１１，１１を備え、これらの当て面１１，１１の一側を、ヨーク３０の底板３６に対応するアーチ形に湾曲するアーチ面１２に連絡し、同じく他側を、幅方向の略半部にテーパ状に傾斜させてなる押え面１３により連絡して、図示の如き断面形状を有している。
【００２３】
このような軸端部１０とヨーク３０との連結は、まずヨーク３０と軸端部１０とを、図２（ａ）に示す如く、ヨーク３０の側板３５，３５間の開口部が軸端部１０のアーチ面１２に対面するように位置決めし、次いで、ヨーク３０を軸端部１０に、前者の側板３５，３５の内面に後者の当て面１１，１１を沿わせるように嵌め込んだ後、側板３５，３５に設けられたボルト孔３７，３８に、一方の側板３５の外側から固定ボルト５を通し、他方の側板３５の外側に突出する固定ボルト５のねじ部に締め付けナット５０を螺合して締め付けることにより、図２（ｂ）に示す如く実現される。
【００２４】
このような連結に用いられる固定ボルト５は、軸長方向の略中央部に、軸端部１０の押え面１３と対応する傾斜を有して先端に向けてテーパ状に縮径された縮径部５１を備え、該縮径部５１の先端側に、外周にねじが形成されたねじ部５２が連設されている。ヨーク３０の一方の側板３５に設けられたボルト孔３７は、固定ボルト５の基部の挿通が可能な大径孔とし、また他方の側板３５に設けられたボルト孔３８は、小径のねじ部５２の挿通が可能な小径孔としてあり、固定ボルト５の挿通は、大径のボルト孔３７の側から行われる。
【００２５】
図３は、図２に示す連結構造の説明図であり、図３（ａ）は、固定ボルト５の締め付け前の状態を示し、図３（ｂ）は、固定ボルト５の締め付け後の状態を示している。
【００２６】
前述の如く、ヨーク３０の側板３５，３５間への軸端部１０の嵌め込みは、軸端部１０に設けられた当て面１１，１１を側板３５，３５に沿わせてなされており、この嵌め込みの後の当て面１１，１１は、図３（ａ）に示す如く、嵌め込みのために必要なわずかなギャップを隔ててヨーク３０の側板３５，３５の内面に対向する。またこのとき、当て面１１，１１の一側を連絡するアーチ面１２は、ヨーク３０の底板３６に当接せしめられ、他側を連絡する押え面１３は、中途のテーパ部を大径のボルト孔３７の側に対面させられた状態となる。
【００２７】
固定ボルト５の挿通は、この状態下において行われ、図３（ａ）に示す如く、固定ボルト５の縮径部５１は、ボルト孔３７に対面する押え面１３に当接し、また、固定ボルト５のねじ部５２の一部は、小径のボルト孔３８を経て同側の側板３５の外側に突出せしめられ、このねじ部５２に締め付けナット５０を螺合し、締め付けることにより、図３（ｂ）に示す固定状態が得られる。
【００２８】
このとき、ヨーク３０の側板３５，３５は、固定ボルト５の締め付けにより対向幅を減じ、軸端部１０の当て面１１，１１を両側から挾圧する作用をなす。また同時に固定ボルト５の縮径部５１は、これに当接する軸端部１０の押え面１３に押し付けられ、該押え面１３を、図中に白抜矢符にて示す向きに押圧する作用をなす。従って軸端部１０は、ヨーク３０の側板３５，３５により左右両側から挾圧されると共に、固定ボルト５の縮径部５１とヨーク３０の底板３６とにより上下両側から挾圧されることとなり、図３（ｂ）に示す如く、一側の当て面１１が同側の側板３５の内面に密着し、この側板３５に連続する底板３６の内面にアーチ面１２が密着した固定状態が得られる。
【００２９】
このように連結された軸端部１０は、上下、左右のいずれの方向にもガタ付くことなくヨーク３０と一体回転することができる。この連結は、固定ボルト５のねじ部５２への締め付けナット５０の単純な締め付けにより簡易に実施することができ、また、締め付け荷重を高精度に管理することなくガタ付きのない良好な連結がなされる。
【００３０】
固定ボルト５の縮径部５１の傾斜角度は、押え面１３に加わる押圧力の方向を底板３６に向かわせるために可及的に小さく設定するのが望ましいが、傾斜角度を小さくした場合、締め付けナット５０の締め付けにより固定ボルト５の軸長方向に加わる引張力の分力として生じる前記押圧力の大きさが小さくなる。これらのことから前記傾斜角度は、必要となる押圧力の大きさ及び方向を考慮した上で設定する必要がある。図３に示す如く、側板３５と底板３６との境界部近傍に向けて押圧力が作用するように傾斜角度を設定した場合、軸端部１０を底板３６に向けて適正な力にて押圧することができ、良好なガタ付き防止効果が得られる。
【００３１】
以上の作用をなす固定ボルト５の縮径部５１は、先端に向けて同軸的に縮径せしめられており、汎用の工作機械を用いた加工により高精度に形成することができる。また軸端部１０に設けられる押え面１３も、所定の角度を有する傾斜面として簡易に形成することができ、以上の実施の形態に示す連結構造は、特殊な加工を要することなく実現することが可能である。
【００３２】
図４は、自在継手３のヨーク３０と軸との連結部分の他の実施の形態を示す斜視図である。本図に示す連結部分の構成は、固定ボルト５の構成及び軸端部１０の構成を除いて図２と同じであり、対応する部分に同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３３】
軸端部１０は、ヨーク３０の側板３５，３５間への嵌め込みが可能な２面幅を有して平坦化された当て面１４，１４を備えており、これらの当て面１４，１４の一側を、ヨーク３０の底板３６に対応する湾曲形状を有するアーチ面１５により連絡し、また他側を、略中央に頂部を有する凸形の湾曲形状を有する押え面１６により連絡して、図示の如き小判形の断面形状を有している。
【００３４】
また固定ボルト５は、頭部に連続する大径の押え部５３と、該押え部５３の先端側に連設され、外周にねじを備えるれた小径のねじ部５４とを備えており、ヨーク３０の側板３５，３５に設けられた一方のボルト孔３７は、押え部５３の挿通が可能な大径孔とし、また他方のボルト孔３８は、ねじ部５４の挿通が可能な小径孔としてある。
【００３５】
以上の如き軸端部１０とヨーク３０との連結は、図４（ａ）中に矢符により示す如く、ヨーク３０を軸端部１０に、前者の側板３５，３５の内面に後者の当て面１３，１３を沿わせるようにアーチ面１５の側から嵌め込み、次いで、ヨーク３０側板３５，３５に設けられたボルト孔３７，３８に、大径のボルト孔３７の側から固定ボルト５を通し、小径のボルト孔３８を経て側板３５の外側に突出するねじ部５４に締め付けナット５０を螺合して締め付けることにより、図４（ｂ）に示す如く実現される。
【００３６】
図５は、図４に示す連結構造の説明図であり、図５（ａ）は、固定ボルト５の挿通途中の状態を示し、図５（ｂ）は、固定ボルト５の締め付け後の状態を示している。
【００３７】
ヨーク３０への軸端部１０の嵌め込みは、図５（ａ）に示す如く、軸端部１０の両側の当て面１４，１４をヨーク３０の側板３５，３５の内面に対向させ、また当て面１４，１４の一側を連絡するアーチ面１５をヨーク３０の底板３６に当接せしめてなされており、このとき当て面１４，１４の他側を連絡する押え面１６は、中央に突出する頂部の上面を一側の側板３５に形成された大径のボルト孔３７の下縁に略一致させた状態にある。
【００３８】
固定ボルト５の挿通は、この状態下において行われる。固定ボルト５先端のねじ部５４は、押え部５３に対応するボルト孔３７よりも小径であり、図５（ａ）に示す如く、押え面１６の頂点との間に所定のギャップを隔てて通過させることができ、他方のボルト孔３８に挿通される。一方、このようなねじ部５４に連続する大径の押え部５３は、押え面１６の頂点近傍に当接し、この後の固定ボルト５の押し込みにより押え面１６に押え力を加え、軸端部１０をヨーク３０の底面３６に向けて付勢する。なお、固定ボルト５の押え部５３は、押え面１６の頂点近傍に実質的に点接触した状態にあり、前記押え力を加えつつなされる固定ボルト５の押し込みは、小なる抵抗下にて容易に行わせることができる。
【００３９】
ヨーク３０への軸端部１０の連結は、ボルト孔３８を経て同側の側板３５の外側に突出する固定ボルト５のねじ部５４に締め付けナット５０を締め付けることにより、図５（ｂ）に示す如く実現される。このとき、ヨーク３０の側板３５，３５は、固定ボルト５の締め付けにより対向幅を減じ、当て面１４，１４の上部を両側から挾圧する。また同時に固定ボルト５は、ヨーク３０の側板３５，３５の対向幅の減少に応じて底板３６に向けて変位し、該固定ボルト５の押え部５３は、これに当接する軸端部１０の押え面１６に押し付けられ、該押え面１６を、図中に白抜矢符にて示す如くヨーク３０の底板３６に向けて押圧する。これにより軸端部１０は、ヨーク３０の側板３５，３５により左右両側から挾圧されると共に、固定ボルト５の押え部５３とヨーク３０の底板３６とにより上下両側から挾圧されてヨーク３０に連結され、上下、左右のいずれの方向にもガタ付くことなくヨーク３０と一体回転することができる。
【００４０】
この連結は、固定ボルト５及び締め付けナット５０の単純な締め付けにより簡易に実現することができる。固定ボルト５は、所定の外径を有する押え部５３の先端側に、該押え部５３よりもやや小径のねじ部５４を連設した一般的なボルトであればよく、また軸端部１０に設けられる押え面１６は、例えば、円形断面を有する軸を所定の２面幅にて平坦加工して当て面１４，１４を形成した後に残る部分として、簡易に、しかも高精度に形成することができ、以上の実施の形態に示す連結構造は、特殊な加工を要することなく実現することが可能である。
【００４１】
図１に示す操舵装置において、入力軸２の軸端部２０と同側の自在継手３のヨーク３０との連結も、図２及び図３、又は図４及び図５に示す連結構造にて実現されており、このような連結がなされた操舵装置においては、操舵軸１から中間軸４を介してなされる入力軸２への回転伝達が、ガタ音の発生、及びガタ付きに伴う応答遅れを生じることなく行われ、良好な操舵感が得られるようになる。
【００４２】
なお、以上の実施の形態においては、車両の操舵装置への適用例について述べたが、本発明に係る自在継手と軸との連結構造は、略Ｕ字形断面を有するヨークを備える自在継手と軸とをガタ付きなく連結することが要求される用途全般に適用可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る自在継手と軸との連結構造においては、自在継手の略Ｕ字形断面を有するヨーク内に嵌め込まれ固定ボルトの締め付けにより側板間に挾圧された軸の軸端部を、簡素な構成の固定ボルトによりヨークの底板との間に挾圧し、ガタ付きを有効に防止することができ、ガタ付きに伴う不具合の発生を抑えて良好な伝動を行わせることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両の操舵装置における自在継手の使用状態の説明図である。
【図２】自在継手のヨークと軸との連結部分の斜視図である。
【図３】図２に示す連結構造の説明図である。
【図４】自在継手のヨークと軸との連結部分の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図５】図４に示す連結構造の説明図である。
【図６】自在継手のヨークと軸との従来の連結構造の説明図である。
【符号の説明】
１ 操舵軸（軸）
２ 入力軸（軸）
３ 自在継手
５ 固定ボルト
１０ 軸端部
１３ 押え面
１６ 押え面
２０ 軸端部
５１ 縮径部
３０ ヨーク
３５ 側板
３６ 底板
３８ 凹溝
Claims (2)
- 相対向する２枚の側板の一側を底板により連絡してなる略Ｕ字形断面のヨークを備える自在継手と連結対象となる軸とを連結すべく、該軸の軸端部を前記ヨークの側板間に他側の開口を経て嵌め込み、前記底板から離れた位置にて側板を貫通する固定ボルトの締め付けにより、前記側板間に挾圧固定する自在継手と軸との連結構造において、
前記固定ボルトの中途部に先端に向けて縮径する縮径部を、前記軸の軸端部の外面に前記縮径部に当接可能に傾斜する押え面を夫々設け、前記固定ボルトの締め付けに応じて前記縮径部により前記押え面を、前記ヨークの底板に向けて押圧する構成としてあることを特徴とする自在継手と軸との連結構造。 - 相対向する２枚の側板の一側を底板により連絡してなる略Ｕ字形断面のヨークを備える自在継手と連結対象となる軸とを連結すべく、該軸の軸端部を前記ヨークの側板間に他側の開口を経て嵌め込み、前記底板から離れた位置にて側板を貫通する固定ボルトの締め付けにより、前記側板間に挾圧固定する自在継手と軸との連結構造において、
前記軸の軸端部の外面に前記ヨークの開口側に向けて凸となる押え面を設け、前記固定ボルトの中途部を前記押え面に当接させるようになし、前記固定ボルトの締め付けに応じて前記押え面を前記ヨークの底板に向けて押圧する構成としてあることを特徴とする自在継手と軸との連結構造。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009255195A (ja) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Murata Mach Ltd | パラレルメカニズム |
| CN102996659A (zh) * | 2011-09-13 | 2013-03-27 | 操纵技术Ip控股公司 | 中间轴连接确保装置 |
| KR20180130275A (ko) * | 2017-05-29 | 2018-12-07 | 주식회사 한도 | 요크 |
| US11630229B2 (en) | 2021-03-05 | 2023-04-18 | Patrick JOY | Metal detectors, components of metal detectors, and methods of detecting metal |
-
2003
- 2003-06-06 JP JP2003162456A patent/JP2004360856A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2009255195A (ja) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Murata Mach Ltd | パラレルメカニズム |
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| KR101990860B1 (ko) | 2017-05-29 | 2019-06-19 | 주식회사 한도 | 요크 |
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