JPH04127423U - 自在継手用ヨーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】剛性を保持しつつ、軽量化を図る。 【構成】自在継手用ヨークは、金属板をプレス成形する
事で造る。取付基板部２９の両側には、同方向に向けて
１対の支持腕部３０、３０を折り曲げ形成している。各
支持腕部３０、３０の先端には、十字軸枢支用の円孔２
６、２６を形成している。又、取付基板部２９の幅方向
中央部から支持腕部３０、３０の基部に亙って、透孔２
８を形成している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係る自在継手用ヨークは、例えば自動車のステアリング装置用の自 在継手を構成する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車用の操舵装置は、ステアリングホイールの動きをステアリングシャフト を介してステアリングギヤに伝達し、操舵車輪（一般的には前輪）に舵角を付与 する様に構成されている。

【０００３】 この様な操舵装置は、一般的には機械式の伝達機構により構成されている為、 そのままでは、悪路走行等によって操舵車輪に加わった振動が、ステアリングギ ヤやステアリングシャフトを介してステアリングホイールに迄伝達されてしまう 。

【０００４】 この様に、悪路走行等に伴なう振動が、ステアリングホイールに迄伝達された 場合、運転者に不快感を与える為、例えば特開昭６１−１９７８２０号公報に開 示されている様に、ステアリングシャフトの端部に弾性自在継手を設ける事でこ の振動を吸収し、操舵車輪の振動がそのままステアリングホイールに迄伝わらな い様にしている。

【０００５】 図８〜９は、前記公報に記載されたステアリングシャフト用弾性自在継手を示 している。フランジ１が、ステアリングギヤに通じる軸２の端部に固定されてい る。又、３は、ゴム等の弾性材製のカップリング部材で、弾性継手は、このカッ プリング部材３の弾性により、振動を吸収する様に構成されている。又、４は、 このカップリング部材３を介して前記フランジ１と対向したヨークで、このヨー ク４とステアリングシャフト５（使用状態を示す図１０参照）の端部とを、十字 軸６（図１０）を介して結合自在としている。

【０００６】 前記フランジ１と前記カップリング部材３とは、直径方向反対位置２箇所で、 第一の結合手段によって結合されている。この第一の結合手段は、第一のボルト ７、７、第一のナット８、８及び、直径方向反対位置２箇所に円弧状の第一の切 り欠き２４、２４を有する欠円状に形成された第一の抑え板９により構成される 。即ち、フランジ１の両端部２箇所位置に形成した通孔１０、１０を挿通した第 一のボルト７、７は、カップリング部材３に互いに等間隔に形成された４個の通 孔１１、１２の内、直径方向反対位置に存在する１対の通孔１１、１１を貫通し 、上記第一の抑え板９の両端部に形成した通孔１３、１３を貫通してから、その 先端部に第一のナット８、８を螺合し、緊締している。

【０００７】 一方、前記ヨーク４と前記カップリング部材３とは、やはり直径方向反対位置 ２箇所で、第二の結合手段によって結合されている。この第二の結合手段は、第 二のボルト１４、１４、第二のナット１５、１５及び、前記第一の抑え板９と同 様の欠円状に形成された第二の抑え板１６により構成される。即ち、ヨーク４基 端の両端部２箇所位置に形成した通孔１８を挿通した第二のボルト１４、１４は 、カップリング部材３に形成された上記４個の通孔１１、１２の内、残りの通孔 １２、１２を貫通し、上記第二の抑え板１６の両端部に形成した通孔１７、１７ を貫通してから、その先端部に第二のナット１５、１５を螺合し、緊締している 。

【０００８】 この結果、軸２の端部に固定したフランジ１とヨーク４とは、図９に示す様に 、弾性材製のカップリング部材３を介して結合された状態となる。この様に構成 される弾性継手は、図１０に示す様に、前記ヨーク４と他のヨーク３２とを、十 字軸６を介して、互いに変位を自在に結合する事により、弾性自在継手とする。 そして、前記軸２を、別の自在継手１９と連結ロッド２０等とを介して、ステア リングギヤ（図示せず）の入力軸に結合している。

【０００９】 弾性自在継手をステアリング装置に、上述の様に組み込んだ状態で、図示しな いステアリングホイールを操作する事によりステアリングシャフト５を回動させ 、十字軸６を介してヨーク４を捩り方向に回転させると、この回転がカップリン グ部材３を介してフランジ１に伝わり、このフランジ１を固定した軸２が、捩り 方向に回転する。そしてこの回転が、自在継手１９、連結ロッド２０を介してス テアリングギヤに伝達され、前記操舵輪への舵角付与が行なわれる。

【００１０】 カップリング部材３は、ゴム等の弾性材により造られている為、操舵車輪から 軸２に振動が伝わった場合には、カップリング部材３が回転方向及び軸方向に弾 性変形してこの振動を吸収し、ステアリングシャフト５に接続されるヨーク４が 振動する事を防止する。

【００１１】 尚、前記第一のボルト７、７が挿通された第一のスリーブ２１、２１は、第二 の抑え板１６に形成された第二の切り欠き２２、２２に、第二のボルト１４、１ ４が挿通された第二のスリーブ２３、２３は、第一の抑え板９に形成された第一 の切り欠き２４、２４に、それぞれ係合している。そして、前記フランジ１とヨ ーク４との捩り方向に亙る変位は、各スリーブ２１、２３が各切り欠き２２、２ ４の内側で移動出来る範囲内でのみ、可能である。この為、前記カップリング部 材３の弾性変形量が過大となり、このカップリング部材３が破損する様な事はな い。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上述の様に構成され作用する、従来のステアリングシャフト用弾性 自在継手に組み込まれたヨーク４の場合、その基板部外形がカップリング部材３ の丸形形状に沿った形状を有する為に重量が嵩み、このヨーク４を組み込んで構 成された弾性自在継手等の重量が徒に嵩んでしまう。

【００１３】 本考案の自在継手用ヨークは、上述の様な不都合を解消するものである。

【００１４】

【課題を解決する為の手段】 本考案の自在継手用ヨークは、金属厚板を折り曲げ形成して成り、取付基板部 と、この取付基板部の両端から同方向にほぼ直角に折れ曲がった支持腕部と、両 支持腕部の先端部に形成された、互いに同心の１対の円孔とから成る自在継手用 ヨークに於いて、前記取付基板部の幅方向中央部から前記両支持腕部の基部に亙 る透孔を形成した事を特徴としている。

【００１５】

【作用】

上述の様に構成される本考案の自在継手用ヨークの場合、透孔を形成した分、 実用強度を低下させる事なく、軽量化を図れる。

【００１６】

【実施例】

図１〜４は本考案の第一実施例を示している。本考案の自在継手用ヨークを造 る場合、先ず、鋼板等の十分な剛性を有する金属厚板を打ち抜き形成する事で、 図４に示す様な素材２５を造る。この素材２５は、全体を略菱形状に形成すると 共に、その両端部に十字軸６（図１０）支持用の円孔２６を、中央両側部にボル ト挿通用の円孔２７、２７を、それぞれ形成している。更に、中央部分には、前 記各孔２６、２７をよけて、透孔２８を形成している。

【００１７】 上述の様な素材２５は、図１〜３に示す様に、中間部２箇所位置を同じ方向に ほぼ直角に折り曲げる事で、両側端部にボルト挿通用の円孔２７、２７を有する 取付基板部２９と、この取付基板部２９の両端から同方向にほぼ直角に折れ曲が り、それぞれの先端部に円孔２６、２６を有する支持腕部３０、３０とから成る 、本考案の自在継手用ヨークとする。

【００１８】 この様に、前記素材２５の２箇所位置を折り曲げる事で、本考案の自在継手用 ヨークとした状態に於いて、前記各支持腕部３０、３０先端の円孔２６、２６は 、互いに同心となる。又、前記取付基板部２９の幅方向中央部から前記両支持腕 部３０、３０の基部に亙って透孔２８が存在する状態となる。

【００１９】 上述の様に構成される本考案の自在継手用ヨークの場合、透孔２８を形成した 分、実用強度を低下させる事なく、軽量化を図れる。

【００２０】 尚、本考案の自在継手用ヨークを造る為の素材２５の形状は、図４に示す様な ものに限定されず、他にも、図５に示す様な形状等、他の形状とする事も出来る 。

【００２１】 次に、本考案の自在継手用ヨークと従来型の自在継手用ヨークとの強度を比較 した試算値に就いて説明する。尚、本考案の自在継手用ヨークとして、前記図４ に示す様な形状の素材２５から造られたものを使用し、従来型の自在継手用ヨー クとして、図７に示す様な形状の素材３１から造られたものを使用した。

【００２２】 試算の前提として、ステアリング用ジョイントの降伏トルクは、一般に２０kg f・m 以上とされているので、ヨークの十字軸６の支持用円孔２６に作用する曲げ モーメントＭを２０×１０³ kgf・mmとし、ヨークの支持腕部３０、３０の幅（板 厚中央部同士の間隔）Ｌを３５mmとした。従って、各支持腕部３０、３０先端の 円孔２６、２６の中央に作用する力Ｆは、Ｆ＝Ｍ／Ｌ≒５７０kgf となる。

【００２３】 この前提の下で、前記図７に示した従来型のヨークの最大曲げ応力σ₁ を求め ると、次式で求められる。尚、この曲げ応力σ₁ を求めた点は、前記支持腕部３ ０の基部で、前記円孔２６の中心からｌ（２３mm）だけ離れた位置である。

【００２４】 Ｍ＝Ｆ・ｌ＝σ₁ ・ｚ₁

【００２５】 但し、ｚ₁ は支持腕部３０の断面係数で、ｚ₁ ＝ｂ・ｈ² ／６で表わされる。 又、ｂは支持腕３０の厚さで、６mmと仮定する。更に、ｈは当該部分に於ける支 持腕部３０の幅寸法で、２３mmと仮定する。これらにより前記最大曲げ応力σ₁ を求めると、σ₁ ≒２４．８kgf/mm² となる。

【００２６】 一方、図４に示す様な本考案の自在継手用ヨークに於いては、ジョイント曲げ 角度が特に大きく（例えば３５度以上）ならない限り、同図に示す様に、支持腕 部３０を構成する部分を、基部に向かう程幅寸法が大きくなる様に構成出来る。 何となれば、弾性自在継手を構成するヨークの場合、取付基板部２９にボルトの 頭やナットを設け、これらと他のヨークとの干渉を避ける必要上、前記支持腕部 ３０を（弾性自在継手でない）一般的なヨークの場合よりも長くしている為と、 支持腕部３０の断面が円弧状でなく平坦であり、取付基板部２９近くの支持腕部 ３０の内側縁が軸心より離れており、相手ヨークと干渉しにくい為とである。

【００２７】 そこで、図４に示した本考案の自在継手用ヨークの支持腕部３０の、円孔２６ の中心からの距離ｌが２０mmである点に加わる最大曲げ応力σ₂ と、前記円孔２ ６の中心からの距離ｌが３０mmである点に加わる最大曲げ応力σ₃ とは、次式に より求められる。

【００２８】 Ｍ＝５７０×２０（３０）＝σ₂ （σ₃ ）・ｚ₂ （ｚ₃ ）

【００２９】 但し、ｚ₂ （ｚ₃ ）は支持腕部３０の断面係数で、ｚ₂ （ｚ₃ ）＝ｂ（ｈ₀ ³− ｈ_i ³）／６ｈ₀ で表わされる。尚、ｈ₀ は、当該部分に於ける支持腕部３０の幅 （外寸）、ｈ_i は同じく透孔２８の幅（内寸）である。

【００３０】 この式から、前記従来形状と同等以上の最大曲げ応力（≒２５kgf/mm² ）を得 る為に要する、支持腕部３０の幅寸法ｔを求める。尚、板厚ｂは、従来と同じ６ mmとする。この結果、円孔２６の中心からの距離ｌが２０mmである点（ｈ₀ ＝３ ０mm) では、前記幅寸法ｔが３．１５mm以上あれば、前記円孔２６の中心からの 距離ｌが３０mmである点（ｈ₀ ＝４０mm）では、前記幅寸法ｔが３．４mm以上あ れば、それぞれの点に於ける最大曲げ応力σ₂ 、σ₃ が２５kgf/mm² となる事が 解る。

【００３１】 そして、この様な計算結果から求められた、図４に示す様な形状を有する本考 案の自在継手用ヨークの重量は約８０ｇとなり、図７に示した従来形状のヨーク の重量約１４０ｇに比べて、４０％強の重量軽減を図れる事が解る。

【００３２】 又、各支持腕部３０、３０の捩り剛性も、従来品に比べて向上する。即ち、支 持腕部３０、３０の曲げ剛性は各支持腕部３０、３０の断面二次モーメントＩに 比例するが、この断面二次モーメントＩは、従来品の場合にはＩ＝ｂｈ³/１２で 、本考案品の場合にはＩ＝ｂ（ｈ₀ ³−ｈ_i ³）／１２で、それぞれ表わされる。そ して、前述の条件により、従来のヨークの支持腕部の基部近くの点で、これら断 面二次モーメントＩを求めると、従来品の場合には６．０８×１０³ (mm⁴) と、 本考案品の場合には前記幅寸法ｔ＝６mmとして、１０．６×１０³ (mm⁴) となり 、本考案品の場合には、各支持腕部３０、３０の捩り剛性も向上する事が解る。

【００３３】 例えば、本考案者の行なった実験によると、図７に示す様な従来形状のヨーク の場合、各支持腕部３０、３０に加えられたトルクと捩れ角との関係が、図６に 破線で示す様に変化したのに対して、本考案品の場合には、同図に実線で示す様 に変化した。この図６の記載からも、本考案の自在継手用ヨークが、十分な強度 と剛性とを有する事が解る。

【００３４】

【考案の効果】

本考案の自在継手用ヨークは、以上に述べた通り、十分な強度を保持しつつ軽 量化を図れる為、自在継手を組み込んだ装置の軽量化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の自在継手用ヨークの第一実施例を示す
斜視図。

【図２】同平面図。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図。

【図４】同展開図。

【図５】第二実施例を示す展開図。

【図６】本考案品と従来品との強度を比較した線図。

【図７】従来の自在継手用ヨークの展開図。

【図８】弾性自在継手の分解斜視図。

【図９】同じく組み立てた状態を示す斜視図。

【図１０】同じく使用状態を示す側面図。

【符合の説明】

１ フランジ ２ 軸 ３ カップリング部材 ４ ヨーク ５ ステアリングシャフト ６ 十字軸 ７ 第一のボルト ８ 第一のナット ９ 第一の抑え板 １０ 通孔 １１ 通孔 １２ 通孔 １３ 通孔 １４ 第二のボルト １５ 第二のナット １６ 第二の抑え板 １７ 通孔 １８ 通孔 １９ 自在継手 ２０ 連結ロッド ２１ 第一のスリーブ ２２ 第二の切り欠き ２３ 第二のスリーブ ２４ 第一の切り欠き ２５ 素材 ２６ 円孔 ２７ 円孔 ２８ 透孔 ２９ 取付基板部 ３０ 支持腕部 ３１ 素材 ３２ ヨーク

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属厚板を折り曲げ形成して成り、取付
   基板部と、この取付基板部の両端から同方向にほぼ直角
   に折れ曲がった支持腕部と、両支持腕部の先端部に形成
   された、互いに同心の１対の円孔とから成る自在継手用
   ヨークに於いて、前記取付基板部の幅方向中央部から前
   記両支持腕部の基部に亙る透孔を形成した事を特徴とす
   る自在継手用ヨーク。