(57)【要約】  【課題】軸受の密封性を高めることができるクロスベアリングを提供する。  【解決手段】軸受１３内部を密封するシール部材５の第２のリップ部５ｄに、その一部を外輪１３ａの一端面に対して線接触させるための環状溝ｍを設けた。【選択図】    図２
2006029551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体部の四方の各側端部から突出する軸部を有する十字軸と、前記軸部に取り付けられたカップ形の軸受と、リップ部を前記軸受の外輪に弾性的に接触させた状態で前記軸部の基端部に装着されたシール部材とを備え、前記シール部材のリップ部が、軸受外輪の外周側に接触させた第１のリップ部と、当該外輪の一端面に接触させた第２のリップ部とを有するクロスベアリングにおいて、
前記第２のリップ部に、その一部を外輪の一端面に対して線接触させるための環状溝を設けたことを特徴とするクロスベアリング。
【請求項２】
胴体部の四方の各側端部から突出する軸部を有する十字軸と、前記軸部に取り付けられたカップ形の軸受と、リップ部を前記軸受の外輪に弾性的に接触させた状態で前記軸部の基端部に装着されたシール部材とを備え、前記シール部材のリップ部が、軸受外輪の外周側に接触させた第１のリップ部と、当該外輪の一端面に接触させた第２のリップ部とを有するクロスベアリングにおいて、
前記第２のリップ部に、その一部を外輪の一端面に対して線接触させるための環状突起を設けたことを特徴とするクロスベアリング。
【請求項３】
十字軸の軸部の基端部とこの基端部よりも大径の前記各側端部とが鍛造肌からなり、前記シール部材が、前記軸部の基端部に接触する弾性素材からなる内周シール部と、前記胴体部の側端部に接触する弾性素材からなる側面シール部とを有し、前記内周シール部の締め代を側面シール部の締め代以上に設定している請求項１又は２記載のクロスベアリング。
【請求項４】
前記側面シール部の先端側に、前記胴体部の側端部に接触する第３のリップ部を形成しているとともに、前記側面シール部と内周シール部との間に、胴体部の側端部との間で環状の空洞を形成する段部を形成している請求項３記載のクロスベアリング。
【請求項５】
前記シール部材が芯金を備え、この芯金の外周側を前記胴体部の側端部から離反させて、前記第１のリップ部に接近させているとともに、芯金の内周側に断面形状が前記側端部及び基端部に沿う部分を設けている請求項１又は２記載のクロスベアリング。
【請求項６】
前記シール部材の芯金の外周に、前記第１のリップ部側に延びる環状の補強部を設けている請求項５記載のクロスベアリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ユニバーサルジョイントに用いられるクロスベアリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の操舵装置においては、例えばコラムシャフトとステアリングギヤとを屈折自在に連結するために、ユニバーサルジョイントが用いられている。このユニバーサルジョイントは、例えば図７に示すように、一対のシャフトのそれぞれの端部に双脚状のヨーク１０１を設け、各ヨーク１０１にクロスベアリング１０２を取り付けたものである（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
前記クロスベアリング１０２は、ヨーク１０１の軸受穴１０１ａに嵌合されたカップ形の軸受１０３と、この軸受１０３に軸部１０４ａが嵌合された十字軸１０４とを備えている。図８も参照して、前記軸部１０４ａの基端部１０４ｂには、芯金１０５ａ付きのシール部材１０５が装着されている。このシール部材１０５は、軸受１０３の外輪１０３ａの外周側に接触する第１のリップ部１０５ｂと、当該外輪１０３ａの一端面１０３ｂに接触する第２のリップ部１０５ｃとを有しており、前記芯金１０５ａを十字軸１０４の胴部１０４ｃの四方に設けた側端部１０４ｄに接触させた状態で、各リップ部１０５ｂ，１０５ｃを前記軸受１０３の外輪１０３ａに弾性的に接触させることによって、軸受１０３の内部に泥水等の異物が侵入するのを防止している。また、前記十字軸１０４は鍛造品からなり、そのシール部材１０５が接触する胴部１０４ｃの側端部１０４ｄ及び軸部１０４ａの基端部１０４ｂは、それぞれ未切削の鍛造肌として加工コストを削減することが行われている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３３１５１号公報（第３頁及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記クロスベアリングにおいては、第２のリップ部１０５ｃが外輪１０３ａの一端面１０３ｂに対して面接触（いわゆるベタ当たり）すると、その接触部位の面圧が低下するので、泥水等が軸受１０３の内部に侵入し易くなる。このため、当該リップ部１０５ｃは前記一端面１０３ｂに対してできるだけ線接触させて、接触部位の面圧を高めるのが好ましい。ところが、前記第２のリップ部１０５ｃは、その製法に起因して軸方向の寸法ばらつきが大きくなることから、当該第２のリップ部１０５ｃが外輪１０３ａの一端面１０３ｂに対して面接触する場合が生じ、これにより耐泥水性等のシール性能が低下するという問題があった。
また、前記クロスベアリングは、シール部材１０５の芯金１０５ａを接触させる胴部１０４ｃの側端部１０４ｄが、粗面からなる鍛造肌であるので、前記芯金１０５ａと側端部１０４ｄとの間を通して軸受１０３の内部に泥水等が侵入し易いという問題もあった。
この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、軸受の密封性をさらに高めることができるクロスベアリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するためのこの発明のクロスベアリングは、胴体部の四方の各側端部から突出する軸部を有する十字軸と、前記軸部に取り付けられたカップ形の軸受と、リップ部を前記軸受の外輪に弾性的に接触させた状態で前記軸部の基端部に装着されたシール部材とを備え、前記シール部材のリップ部が、軸受外輪の外周側に接触させた第１のリップ部と、当該外輪の一端面に接触させた第２のリップ部とを有するクロスベアリングにおいて、前記第２のリップ部に、その一部を外輪の一端面に対して線接触させるための環状溝を設けたことを特徴としている。
このような構成のクロスベアリングによれば、第２のリップ部に設けた環状溝によって、第２のリップ部が外輪の一端面に対していわゆるベタ当たりするのを防止することができるので、軸受内部に泥水等が侵入するのを効果的に阻止することができる。
【０００７】
また、この発明の他のクロスベアリングは、胴体部の四方の各側端部から突出する軸部を有する十字軸と、前記軸部に取り付けられたカップ形の軸受と、リップ部を前記軸受の外輪に弾性的に接触させた状態で前記軸部の基端部に装着されたシール部材とを備え、前記シール部材のリップ部が、軸受外輪の外周側に接触させた第１のリップ部と、当該外輪の一端面に接触させた第２のリップ部とを有するクロスベアリングにおいて、前記第２のリップ部に、その一部を外輪の一端面に対して線接触させるための環状突起を設けたことを特徴としている。
このクロスベアリングによれば、第２のリップ部に設けた環状突起によって、第２のリップ部の一部を外輪の一端面に対して線接触させることができるので、当該線接触部分の面圧を高めることができる。このため、軸受内部に泥水等が侵入するのを効果的に阻止することができる。
【０００８】
前記各クロスベアリングは、十字軸の軸部の基端部とこの基端部よりも大径の前記各側端部とが鍛造肌からなり、前記シール部材が、前記軸部の基端部に接触する弾性素材からなる内周シール部と、前記胴体部の側端部に接触する弾性素材からなる側面シール部とを有し、前記内周シール部の締め代を側面シール部の締め代以上に設定しているのが望ましい。
この場合には、十字軸の軸部の基端部及び胴体部の側端部にそれぞれ接触する内周シール部及び側面シール部が弾性素材からなるので、それらの接触部における密封性を高めることができる。また、前記内周シール部の締め代を側面シール部の締め代以上に設定しているので、側面シール部の弾性反発力によってシール部材が軸受側に移動するのを阻止することができる。このため、軸受に対する密封性を長期間に亘って良好に確保することができる。
【０００９】
前記各クロスベアリングは、前記側面シール部の先端側に、前記胴体部の側端部に接触する第３のリップ部を形成しているとともに、前記側面シール部と内周シール部との間に、胴体部の側端部との間で環状の空洞を形成する段部を形成しているのが好ましい。この場合には、前記段部によって側面シール部の弾性反発力を低減させることができるので、シール部材が軸受側に移動するのをより効果的に阻止することができる。
【００１０】
前記各クロスベアリングは、前記シール部材が芯金を備え、この芯金の外周側を前記胴体部の側端部から離反させて、前記第１のリップ部に接近させているとともに、芯金の内周側に断面形状が前記側端部及び基端部に沿う部分を設けているのが好ましい。
この場合には、芯金の内周側が前記側端部及び基端部に沿うので、シール倒れが生じるのを抑制することができる。また、芯金の外周側を前記第１のリップ部に接近させているので、当該第１のリップ部が軸受の外輪から逃げるのを抑制することができる。このため、第１のリップ部と軸受の外輪との接触状態を良好に確保することができ、軸受に対する密封性をより一層高めることができる。
【００１１】
前記各クロスベアリングは、前記シール部材の芯金の外周に、前記第１のリップ部側に延びる環状の補強部を設けているのが好ましい。この場合には、前記補強部によってシール部材の第１のリップ部付近の剛性を効果的に高めることができるので、軸受に対する密封性をより一層高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明にかかるクロスベアリングによれば、前記環状溝又は環状突起によって、第２のリップ部の一部を軸受の一端面に対して線接触させることができるので、軸受の密封性を効果的に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図４はこの発明のクロスベアリングＸを適用したユニバーサルジョイントＪを示す側面図である。このユニバーサルジョイントＪは、自動車の操舵装置において、ステアリングシャフト１とコラムシャフト２とを連結するものであり、長さ調整可能な中間シャフト３の両端部のそれぞれに、この発明のクロスベアリングＸが設けられている。前記中間シャフト３の一端には、互いに対をなして一方のクロスベアリングＸの十字軸４を支持する第１のヨークＹ１及び第２のヨークＹ２が設けられており、中間シャフト３の他端には互いに対をなして他方のクロスベアリングＸの十字軸４を支持する第３のヨークＹ３及び第４のヨークＹ４が設けられている。
前記第２のヨークＹ２及び第３のヨークＹ３は、中間シャフト３の一端及び他端にそれぞれ溶接されている。また、前記第１のヨークＹ１は軸継手５に溶接されており、この軸継手５にステアリングシャフト１の一端部がクランプされている。さらに、前記第４のヨークＹ４は、コラムシャフト２の一端部に溶接されている。
【００１４】
図１を参照して、前記ヨークＹ１〜Ｙ４のそれぞれの互いに対向する脚部１０には、軸受穴１１が形成されており、この軸受穴１１にはクロスベアリングＸの軸受１３が嵌入されている。この軸受１３はカップ形のものであり、その有底筒状の外輪１３ａの内周に沿ってニードルローラ１３ｂが配列されている。各ニードルローラ１３ｂの内方には、前記十字軸４の軸部４ａが挿入されており、これにより、十字軸４が各ヨークＹ１〜Ｙ４に対して回動自在になっている。
【００１５】
図２も参照して、十字軸４は前記軸部４ａと胴体部４ｂとを有しており、前記軸部４ａは胴体部４ｂの四方の側端部４ｃからそれぞれ突出している。この十字軸４は軸部４ａ及び胴体部４ｂを鍛造にて一体成形したものであり、軸部４ａの基端部４ｄ及びこの基端部４ｄに連続する前記胴体部４ｂの側端部４ｃは、鍛造後において切削加工を施すことなく鍛造肌のままになっている。また、前記側端部４ｃは軸部４ａよりも大径のものであり、この軸部４ａに対してテーパ面４ｅで連続させてある。
【００１６】
前記軸部４ａの基端部４ｄには、軸受１３の内部を密封するためのシール部材５が装着されている。このシール部材５は、弾性素材としてのゴムからなる弾性部５ａとこの弾性部５ａを補強する芯金５ｂとからなるものである。前記弾性部５ａは、軸受１３の外輪１３ａ外周に弾性的に接触させた第１のリップ部（外リップ部）５ｃと、前記外輪１３ａの一端面１３ｃに弾性的に接触させた第２のリップ部（内リップ部）５ｄと、軸部４ａの基端部４ｄに弾性的に接触させた内周シール部５ｅと、胴体部４ｂの側端部４ｃに弾性的に接触させた側面シール部５ｆと、先端部内周に前記第１のリップ部５ｃを一体形成した短筒部５ｉ等を備えている。
【００１７】
前記内周シール部５ｅは軸部４ａの基端部４ｄに合致する形状であり、側面シール部５ｆは胴体部４ｂのテーパ面４ｅに合致する形状であり、それぞれ弾性収縮させた状態で前記基端部４ｄ及びテーパ面４ｅに接触させている。前記内周シール部５ｅの弾性収縮量である締め代Ａは、側面シール部５ｆの締め代Ｂ以上になるように設定されている。このようにＢ≦Ａとすることによって、側面シール部５ｆの弾性反発力に比べて、内周シール部５ｅの弾性反発力が大きくなっている。
【００１８】
前記芯金５ｂは環状のものであり、その外周側は、軸部４ａの軸線に対して直交する方向に延びている。また芯金５ｂの内周側には、テーパ面４ｅと略平行な下側面５ｇと、基端部４ｄと略平行な底面５ｈとが形成されている。このように芯金５ｂの内周側に、断面形状が前記側端部４ｃ及び基端部４ｄに沿う部分を設けることにより、シール部材５の内周側を、側面シール部５ｆ及び内周シール部５ｅを介して、胴体部４ｂの側端部４ｃ及び軸部４ａの基端部４ｄによって、強く支承することができる。このため、軸受１３の外輪１３ａと第１のリップ部５ｃとの接触圧の反力によって、シール部材５がその内周側を中心として図２において反時計回り方向に傾倒するのを抑制することができる。
【００１９】
前記短筒部５ｉは、芯金５ｂの外周側の一側面から軸受１３側に延びており、その基端部は芯金５ｂの前記一側面に加硫接着されている。また、前記芯金５ｂの外周側は、第１のリップ部５ｃに接近するように、胴体部４ｂのテーパ面４ｅから離反している。このように芯金５ｂの外周側を第１のリップ部５ｃに接近させることにより、当該第１のリップ部５ｃが軸受１３の外輪１３ａから逃げるのを抑制している。したがって、シール部材５が傾倒するのを抑制している点と相まって、第１のリップ部５ｃと外輪１３ａとの接触状態を良好に確保することができ、軸受１３に対する密封性をより一層高めることができる。なお、前記芯金５ｂの内周側は弾性部５ａに加硫接着された状態で埋め込まれている。
【００２０】
前記第２のリップ部５ｄには、その外輪１３の一端面１３ｃに対する接触面５ｄ１に、当該第２のリップ部５ｄの一部を線接触させるための環状溝ｍが形成されている（図３参照）。この環状溝ｍは、図の場合、前記接触面５ｄ１の内周側コーナ５ｄ２が外輪１３の一端面１３ｃに線接触するように、当該内周側コーナ５ｄ２の外周側に隣接させて１条設けられている。
以上の構成のクロスベアリングＸによれば、第２のリップ部５ｄの接触面５ｄ１の一部を、環状溝ｍによって外輪１３の一端面１３ｃに対して線接触させているので、その接触部の面圧を高めることができ、当該第２のリップ部５ｄの耐泥水性を良好に確保することができる。
【００２１】
また、前記十字軸４の軸部４ａの基端部４ｄ及び胴体部４ｂの側端部４ｃにそれぞれ接触する内周シール部５ｅ及び側面シール部５ｆが、弾性素材からなるので、前記基端部４ｄ及び側端部４ｃが粗面からなる鍛造肌であるにもかかわらず、両者の接触面における密封性を高めることができる。さらに、内周シール部５ｅの締め代Ａが、側面シール部５ｆの締め代Ｂ以上になるように設定されているので、側面シール部５ｆの弾性反発力によりシール部材５が軸受１３方向へ移動するのを防止することができる。したがって、軸受１３に対する密封性を長期間に亘って良好に確保することができる。
【００２２】
図５は他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。この実施の形態においては、前記側面シール部５ｆの先端側に、前記胴体部４ｂの側端部４ｃのテーパ面４ｅに接触する第３のリップ部５ｋが形成されているとともに、前記側面シール部５ｆと内周シール部５ｅとの間に段部Ｄが形成され、この段部Ｄと前記胴体部４ｂの側端部４ｃとの間に環状の空洞Ｅが形成されている。前記側面シール部５ｆは、図５の二点鎖線で示すように、自由状態において同図の左方に突出するほぼ三角形断面のものである。また、前記環状の段部Ｄは、同じく図５の二点鎖線で示すように、前記空洞Ｅを形成すべく、自由状態において内周シール部５ｅに対し拡径している。
さらに、前記シール部材５の芯金５ｂの外周には、当該シール部材５の第１のリップ部５ｃ側に延びる環状の補強部５ｍが折曲形成されている。
【００２３】
この実施の形態においては、前記段部Ｄによって側面シール部５ｆの弾性反発力を低減させることができるので、シール部材５が軸受１３側に移動するのをより効果的に阻止することができる。また、シール部材５の短筒部５ｉを含む第１のリップ部５ｃ付近の剛性を効果的に高めることができるので、当該第１のリップ部５ｃが軸受１３の外輪１３ａから逃げるのをより効果的に抑制することができる。このため、第１のリップ部５ｃと軸受１３の外輪１３ａとの接触状態をより良好に確保することができ、軸受１３に対する密封性をより一層高めることができる。
【００２４】
図６はさらに他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。この実施の形態においては、前記第２のリップ部５ｄの外輪１３の一端面１３ｃに対する接触面５ｄ１に、前記環状溝ｍに代えて環状突起ｔが形成されている（図６ｂ参照）。この環状突起ｔは、図の場合断面三角形のものであり、前記接触面５ｄ１の内周側の先端部に１条設けられている。この環状突起ｔは第２のリップ部５ｄの内周ラインＬから突出しており、その頂部は当該一端面１３ｃに線接触している（図６ａ参照）。この実施の形態にかかるクロスベアリングのその他の構造については、図５に示すものと同じである。
この実施の形態においては、第２のリップ部５ｄの接触面５ｄ１に設けた環状突起ｔによって、当該接触面５ｄ１の一部が外輪１３の一端面１３ｃに対して線接触することになるので、その接触部の面圧を高めることができ、当該第２のリップ部５ｄの耐泥水性を良好に確保することができる。なお、前記環状突起ｔの断面形状としては、円弧状のものであってもよい。
【００２５】
前記環状溝ｍ及び環状突起ｔは、第２のリップ部５ｄの接触面５ｄ１のうちの任意の部位に設けることができ、その形成数は１条に限らず複数条であってもよい。また、前記第１のリップ部５ｃは、軸受１３の外輪１３ａのコーナ部（Ｒ面取り部）１３ｄに接触させる場合もある。
さらに、前記実施の形態においては、胴体部４ｂの側端部４ｃをテーパ面４ｅで構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば軸部４ａの軸線に直行する平面であってもよい。
この発明のクロスベアリングは、前記操舵装置のユニバーサルジョイントだけでなく、自動車の推進軸等、他の回転体に用いられる各種ユニバーサルジョイントにも適用して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明のクロスベアリングの一実施形態を示す一部欠截正面図である。
【図２】前記クロスベアリングの要部拡大図である。
【図３】第２のリップ部付近を示す拡大図である。
【図４】この発明のクロスベアリングを適用したユニバーサルジョイントの側面図である。
【図５】他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図６】さらに他の実施の形態を示す図であり、（ａ）は第２のリップ部を軸受に接触させた状態示す要部拡大断面図、（ｂ）は自由状態の第２のリップ部を示す要部拡大断面図である。
【図７】従来例を示す一部欠截正面図である。
【図８】従来の例の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００２７】
４        十字軸
４ａ      軸部
４ｂ      胴体部
４ｃ      側端部
４ｄ      基端部
１１      軸受穴
１３      軸受
１３ａ    外輪
１３ｃ    一端面
５        シール部材
５ｂ      芯金
５ｃ      第１のリップ部
５ｄ      第２のリップ部
５ｅ      内周シール部
５ｆ      側面シール部
５ｋ      第３のリップ部
５ｍ      補強部
ｍ        環状溝
ｔ        環状突起
Ｄ        段部
Ｅ        空洞
Ｘ        クロスベアリング
Ｙ１〜Ｙ４    ヨーク
【図１】
2006029551.tif 000003
【図２】
2006029551.tif 000004
【図３】
2006029551.tif 000005
【図４】
2006029551.tif 000006
【図５】
2006029551.tif 000007
【図６】
2006029551.tif 000008
【図７】
2006029551.tif 000009
【図８】
2006029551.tif 000010