(57)【要約】【課題】  成型性およびシール性に優れたシールリング、十字軸継手及びステアリング装置を提供する。【解決手段】  円輪状の芯金と、芯金に固着した弾性部とを有し、弾性部は、全周にわたってラジアル軸受に接触する軸受側のシールリップを有し、芯金は、軸部の径方向内側に軸部を通す円筒部と、軸部の中心軸線方向において段差面側の円筒部の端部から、全周にわたって径方向外側に延びる傾斜部とを有し、傾斜部は、軸部の径方向外側に向かうにつれて、軸部の中心軸線方向でラジアル軸受側に近付くように傾斜しており、傾斜部は、軸部の中心軸線方向に貫通した貫通部を有し、弾性部は、軸部の中心軸線方向において傾斜部のラジアル軸受側と段差面側に固着しており、ラジアル軸受側と段差面側の弾性部が、貫通部を通じて一体に形成されているものとする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部と、前記中心部からそれぞれ４方向に延びる４本の軸部とを有し、前記中心部が前記軸部の基端から前記軸部の径方向外方に広がる段差面を形成した十字軸と共に用いられ、
前記軸部に外嵌し、前記軸部の先端部に取り付けられるラジアル軸受と、前記段差面との間に配置されるシールリングであって、
円輪状の芯金と、
前記芯金に固着した弾性部とを有し、
前記弾性部は、全周にわたって前記ラジアル軸受に接触する軸受側のシールリップを有し、
前記芯金は、前記軸部の径方向内側に前記軸部を通す円筒部と、前記軸部の中心軸線方向において前記段差面側の前記円筒部の端部から、全周にわたって径方向外側に延びる傾斜部とを有し、
前記傾斜部は、前記軸部の径方向外側に向かうにつれて、前記軸部の中心軸線方向で前記ラジアル軸受側に近付くように傾斜しており、
前記傾斜部は、前記軸部の中心軸線方向に貫通した貫通部を有し、
前記弾性部は、前記軸部の中心軸線方向において前記傾斜部の前記ラジアル軸受側と前記段差面側に固着しており、
前記ラジアル軸受側と前記段差面側の前記弾性部の部分が、前記貫通部を通じて一体に形成されていることを特徴とするシールリング。
【請求項２】
前記貫通部は、径方向外側から径方向内側に凹んだ凹部であることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
【請求項３】
前記貫通部は、孔部であることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
【請求項４】
前記弾性部は、前記段差面側に環状に突出した段差面側のシールリップを有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のシールリング。
【請求項５】
前記傾斜部は、円周方向に略等間隔に配置され、径方向において最も外側に配置された外端を３つ以上有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のシールリング。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のシールリングを備えたことを特徴とする十字軸継手。
【請求項７】
請求項６に記載の十字軸継手を備えたことを特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ステアリング装置の操舵力を伝達するシャフトの連結部に用いる十字軸継手に組み込まれるシールリング、当該シールリングを備えた十字軸継手、及び、当該十字軸継手を備えたステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、十字軸継手を構成する十字軸の端部に外嵌するラジアル軸受の軸受カップと、十字軸の軸部との間に形成される隙間をシールするシールリングがある。
【０００３】
このようなシールリングは、下記特許文献１のように、弾性シール部と、弾性シール部内に埋め込まれた補強環とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３０４１７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の弾性シール部を成型する際、型の内側で補強環の位置決めをする必要があるが、補強環全体を弾性シール部に埋め込む場合、補強環を型に接触させることができず、成型性が悪い。
【０００６】
また、補強環の一部を型に接触させて位置決めする場合、型に接触した補強環の部分に弾性シール部が固着せず、補強環が露出した状態になるため、シール性が低下するおそれがある。
【０００７】
以上に鑑みて、本願発明は、成型性およびシール性に優れたシールリング、十字軸継手及びステアリング装置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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本願は、中心部と、前記中心部からそれぞれ４方向に延びる４本の軸部とを有し、前記中心部が前記軸部の基端から前記軸部の径方向外方に広がる段差面を形成した十字軸と共に用いられ、
前記軸部に外嵌し、前記軸部の先端部に取り付けられるラジアル軸受と、前記段差面との間に配置されるシールリングであって、
円輪状の芯金と、
前記芯金に固着した弾性部とを有し、
前記弾性部は、全周にわたって前記ラジアル軸受に接触する軸受側のシールリップを有し、
前記芯金は、前記軸部の径方向内側に前記軸部を通す円筒部と、前記軸部の中心軸線方向において前記段差面側の前記円筒部の端部から、全周にわたって径方向外側に延びる傾斜部とを有し、
前記傾斜部は、前記軸部の径方向外側に向かうにつれて、前記軸部の中心軸線方向で前記ラジアル軸受側に近付くように傾斜しており、
前記傾斜部は、前記軸部の中心軸線方向に貫通した貫通部を有し、
前記弾性部は、前記軸部の中心軸線方向において前記傾斜部の前記ラジアル軸受側と前記段差面側に固着しており、
前記ラジアル軸受側と前記段差面側の前記弾性部の部分が、前記貫通部を通じて一体に形成されていることを特徴とするシールリングを提供する。
【０００９】
好ましくは、前記貫通部は、前記軸部の径方向外側から径方向内側に凹んだ凹部である。
【００１０】
また好ましくは、前記貫通部は、孔部である。
【００１１】
また好ましくは、前記弾性部は、前記段差面側に環状に突出した段差面側のシールリップを有する。
【００１２】
また好ましくは、前記傾斜部は、円周方向に略等間隔に配置され、径方向において最も外側に配置された外端を３つ以上有する。
【００１３】
また、上記課題を解決するため、本願は、上記シールリングを備えたことを特徴とする十字軸継手を提供する。
【００１４】
また、上記課題を解決するため、本願は、上記十時軸継手を備えたことを特徴とするステアリング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
以上に鑑みて、本願発明は、成型性およびシール性に優れたシールリング、十字軸継手及びステアリング装置を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本願の実施形態に係るステアリング装置を示す側面図である。
【図２】図２は本願の実施形態に係る中間シャフトと十字軸継手を示す斜視図である。
【図３】図３は本願の実施形態に係る十字軸、ラジアル軸受およびシールリングの断面図である。
【図４】図４は本願の第１実施形態に係るシールリング周辺の拡大断面図である。
【図５】図５は本願の第１実施形態に係るシールリングの断面図である。
【図６】図６（ａ）は本願の第１実施形態に係るシールリングの芯金を示す平面図である。図６（ｂ）は本願の第１実施形態に係る芯金の図６（ａ）に示すＸ−Ｘ切断面における断面図である。
【図７】図７（ａ）は本願の第２実施形態に係るシールリングの芯金を示す平面図である。図７（ｂ）は本願の第２実施形態に係るシールリングの図７（ａ）に示すＹ−Ｙ切断面における断面図である。
【図８】図８（ａ）は本願の第３実施形態に係るシールリングの芯金を示す平面図である。図８（ｂ）は本願の第３実施形態に係るシールリングの図８（ａ）に示すＺ−Ｚ切断面における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本願の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本願の第１実施形態から第３実施形態に共通するステアリング装置１００を示す側面図である。
【００１８】
図１に示すように、ステアリング装置１００は、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ステアリングコラム３と、車体側ブラケット４と、第１の十字軸継手５と、中間シャフト６と、第２の十字軸継手７と、ピニオンギア８と、ラック軸９とを有している。ステアリングホイール１は、その回転を伝達するステアリングシャフト２に固定されている。ステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３の内側を通り、中心軸線を中心として回転可能にステアリングコラム３に支持されている。ステアリングコラム３は、車体側ブラケット４により車体２００に取り付けられる。ステアリングシャフト２の回転は第１の十字軸継手５によって中間シャフト６に伝達される。中間シャフト６の回転は、第２の十字軸継手７によってピニオンギア８に伝達される。ピニオンギア８は回転してラック軸９を車幅方向に移動させる。ラック軸９は不図示のタイロッドを介して不図示のナックルアームを動かし、不図示の前輪を転舵させる。
【００１９】
図２は本願の第１実施形態から第３実施形態に共通する中間シャフト６と、第１の十字軸継手５と、第２の十字軸継手７とを示す斜視図である。
【００２０】
第１の十字軸継手５は、第１のヨーク１１と、第２のヨーク１２とを備えている。第２の十字軸継手７は、第３のヨーク１３と、第４のヨーク１４とを備えている。第１のヨーク１１は二股状に形成された一対のアーム１１ａを有している。第２のヨーク１２は二股状に形成された一対のアーム１２ａを有している。第１のヨーク１１と第２のヨーク１２は、一対のアーム１１ａと一対のアーム１２ａに保持された後述の十字軸１６を介して連結されている。これと同様に、第３のヨーク１３と第４のヨーク１４も一対のアーム１３ａと一対のアーム１４ａによって保持された後述の十字軸１６によって連結されている。
【００２１】
図３は本願の第１実施形態から第３実施形態に共通する十字軸１６、ラジアル軸受２１およびシールリング２６の断面図である。中間シャフト６の中心軸線に対して垂直な方向に切断した断面を示している。
【００２２】
十字軸１６は、中心部１７と、中心部１７からそれぞれ４方向に延びる４本の円柱状の軸部１８とを有している。具体的には、十字軸１６は、中心部１７から一方向に延びる第１の軸部１８と、第１の軸部１８と中心軸線を共通にして中心部１７から第１の軸部１８とは反対側に延びる第２の軸部１８と、中心部１７から第１、第２の軸部１８に対して垂直な方向に延びる第３の軸部１８と、第３の軸部１８と中心軸線を共通にして中心部１７から第３の軸部１８とは反対側に延びる第４の軸部１８とを有している。軸部１８周辺の構成は、４本の軸部１８において共通であるため、１箇所についてのみ説明し、他の軸部１８周辺の構成の説明は省略する。軸部１８の先端部にはラジアル軸受２１が外嵌している。ラジアル軸受２１としては、ニードル軸受を用いることができる。ラジアル軸受２１は、軸受カップ２２と、ローラ２３とを有する。軸受カップ２２は、先述のヨーク１１乃至１４の一対のアーム１１ａ乃至１４ａに形成された円孔に内嵌する。ローラ２３は、軸受カップ２２と十字軸１６の軸部１８との間で、軸部１８と略平行な向きで円周方向に複数配置されている。
【００２３】
軸部１８の中心部には、先端側から基部側に向かって挿入孔１８ａが穿孔されている。挿入孔１８ａの内側には合成樹脂製のピン２４が挿入されている。軸部１８の基部にはシールリング２６が外嵌している。シールリング２６は、軸受カップ２２と軸部１８の間の隙間からラジアル軸受２１内に異物が入るのを防ぐ。ピン２４は、軸受カップ２２と軸部１８との間に介在して、軸受カップ２２が軸部１８の基部側に移動するのを防ぐ。これにより、シールリング２６が軸受カップ２２により圧縮されてシール性が損なわれるのを防ぐことができる。シールリング２６は、図２に示す第１の十字軸継手５のように、車室内に設けられる十字軸継手には設けなくても良い。
【００２４】
図４は本願の実施形態に係るシールリング２６周辺の拡大断面図である。図４に示す部分は全周にわたって同様の断面形状をしている。
【００２５】
シールリング２６は、芯金１２７と弾性部２８とを有している。芯金１２７は金属からなり、円輪状をしている。弾性部２８はエラストマーからなり、芯金１２７に固着している。弾性部２８も円輪状をしている。十字軸１６の中心部１７は、軸部１８の径方向において、軸部１８よりも大きい寸法を有しており、軸部１８の基端から径方向外方に広がる段差面１７ａを形成している。段差面１７ａは軸部１８の中心軸線に対して略直角に配置されている。弾性部２８は、軸受カップ２２と段差面１７ａとに接して、軸受カップ２２内に泥水などの異物が入り込むのを防ぐ。
【００２６】
（第１実施形態）
図５は本願の第１実施形態に係るシールリング２６の断面図である。シールリング２６は全周にわたって同様の断面形状をしている。
【００２７】
芯金１２７は、金属板を曲げ加工する事により形成することができる。芯金１２７は、径方向内側で円筒状をした円筒部１２７ａと、円筒部１２７ａの外周から全周にわたって径方向外側に延びる傾斜部１２７ｂとを有する。傾斜部１２７ｂは、径方向外側に向かうにつれて、中心軸線方向でラジアル軸受２１側に近付くように傾斜しており、芯金１２７を軸部１８の中心軸線方向かつ径方向に切断した断面において、傾斜部１２７ｂと円筒部１２７ａとで作る角は鋭角になっている。これにより、傾斜部１２７ｂと段差面１７ａとの間に弾性部２８の一部を配置することができ、傾斜部１２７ｂと段差面１７ａとの間のシール性能を向上させることができる。
【００２８】
弾性部２８は、十字軸１６に取り付けられていない状態では、図５に示す断面形状をしている。弾性部２８は、本体２９と、軸受側の第１のシールリップ３１と、軸受側の第２のシールリップ３２と、軸受側の第３のシールリップ３３と、段差面１７ａ側の第４のシールリップ３４を有している。弾性部２８の本体２９は、傾斜部１２７ｂの径方向の外端１２７ｃと、軸部１８の中心軸線方向で最も段差面１７ａ側の段差面側端１２７ｄを除いて、芯金１２７の全面に固着している。本体２９が固着していない外端１２７ｃ及び段差面側端１２７ｄは露出していて、弾性部２８を成型する際に、型に接触させて芯金１２７の位置決めをするのに用いることができる。特に、傾斜部１２７ｂの径方向の外端１２７ｃは、弾性部２８の成型時に型に当てることで、芯金１２７の自動調芯に用いることができる。
【００２９】
弾性部２８の本体２９は、芯金１２７から、全周にわたって、径方向外側に広がり、軸部１８の中心軸線方向でラジアル軸受２１側（図５の上側）に立ち上がっている。第１のシールリップ３１は、軸部１８の中心軸線方向において最もラジアル軸受２１側に位置する本体２９の部分から、全周にわたって径方向内側に突出している。第１のシールリップ３１は、図４に示すように、軸受カップ２２の外周面に圧接する。
【００３０】
第２のシールリップ３２は、芯金１２７と第１のシールリップ３１の間で、第１のシールリップ３１寄りの本体２９の部分から、全周にわたって径方向内側に突出している。第２のシールリップ３２は、軸部１８の中心軸線方向においてラジアル軸受２１側に向かうにつれて内径及び外径が小さくなるように、軸部１８の中心軸線に対して傾斜した円すい面状をしている。第２のシールリップ３２は、図４に示すように、ラジアル軸受２１の軸受カップ２２の外周面に圧接する。
【００３１】
第３のシールリップ３３は、軸部１８の中心軸線方向において芯金１２７のラジアル軸受２１側にある本体２９の部分から、全周にわたって、ラジアル軸受２１側に突出している。第３のシールリップ３３は、軸部１８の軸方向においてラジアル軸受２１側に向かうにつれて内径及び外径が大きくなるように軸部１８の中心軸線に対して傾斜した円すい面状をしている。第３のシールリップ３３は、図４に示すように、軸受カップ２２の内側湾曲部２２ａに圧接する。
【００３２】
段差面１７ａ側の第４のシールリップ３４は、軸部１８の中心軸線方向で段差面１７ａ側の弾性体２８の部分から、十字軸１６の中心部１７側（図５の下側）に環状に突出している。第４のシールリップ３４は、芯金１２７の段差面側端１２７ｄよりも径方向外側に配置されている。第４のシールリップ３４は、軸部１８の中心軸線方向で芯金１２７の段差面側端１２７ｄよりも十字軸１６の中心部１７側に突出しているが、図４に示すように、十字軸１６に取り付けられた状態では弾性変形し、段差面側端１２７ｄが段差面１７ａに接触する。
【００３３】
図６（ａ）は本願の第１実施形態に係るシールリング２６の芯金１２７を示す平面図である。図６（ｂ）は本願の第１実施形態に係る芯金１２７の図６（ａ）に示すＸ−Ｘ切断面における断面図である。
【００３４】
芯金１２７の傾斜部１２７ｂは、周方向に一定の間隔で、径方向内側に凹んだ複数の凹部１２７ｅを有している。凹部１２７ｅは、傾斜部１２７ｂを中心軸線方向に貫通する貫通部を形成しており、傾斜部１２７ｂのラジアル軸受２１側に配置された弾性部２８の部分と、傾斜部１２７ｂの段差面１７ａ側に配置された弾性部２８の部分とを一体にする役割を果たす。本実施形態においては凹部１２７ｅの数を８つとしているが、凹部１２７ｅの数はこれに限られない。また、凹部１２７ｅの大きさ、形状も本実施形態に示すものに限られない。凹部１２７ｅは上記のように貫通部としての役割を果たすものであれば、任意の数、大きさ、形状を選択することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、本願の第２実施形態について図７（ａ）および図７（ｂ）を参照して説明する。図７（ａ）は本第２実施形態に係るシールリングの芯金２２７を示す平面図である。図７（ｂ）は本第２実施形態に係るシールリングの図７（ａ）に示すＹ−Ｙ切断面における断面図である。本第２実施形態は、芯金２２７の形状の一部が上記第１実施形態と異なり、それ以外の構成は上記第１実施形態と同様である。したがって、上記第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分について説明する。上記第１実施形態の部分と対応する部分には上記第１実施形態の参照符号に「１００」を足した数の参照符号を用いる。例えば、第１実施形態の円筒部１２７ａに対応する本第２実施形態の円筒部には「２２７ａ」を付して説明する。
【００３６】
本第２実施形態の芯金２２７は、上記第１実施形態の凹部１２７ｅに替えて、円周方向に長い複数の長孔２２７ｆを傾斜部２２７ｂに形成している。長孔２２７ｆは、傾斜部２２７ｂを中心軸線方向に貫通する貫通部であり、傾斜部２２７ｂのラジアル軸受２１側に配置された弾性部２８の部分と、傾斜部２２７ｂの段差面１７ａ側に配置された弾性部２８を一体にする役割を果たす。貫通部は、このように弾性部２８を一体に形成することができる孔であれば、図７に示す長孔２２７ｆに限られない。例えば、本実施形態においては長孔２２７ｆの数を６つとしているが、長孔２２７ｆの数はこれに限られず、５つ以下としても良いし、７つ以上としても良い。また、長孔２２７ｆの大きさ及び形状も図７に示すものに限られず、長孔でなくても、丸孔でも角穴でも良い。
【００３７】
（第３実施形態）
次に本願の第３実施形態について図８（ａ）および図８（ｂ）を参照して説明する。図８（ａ）は本第３実施形態に係るシールリングの芯金３２７を示す平面図である。図８（ｂ）は本第３実施形態に係るシールリングの図８（ａ）に示すＺ−Ｚ切断面における断面図である。本第３実施形態は、芯金３２７の形状の一部が上記第１実施形態と異なり、それ以外の構成は上記第１実施形態と同様である。したがって、上記第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分について説明する。上記第１実施形態の部分と対応する部分には上記第１実施形態の参照符号に「２００」を足した数の参照符号を用いる。例えば、第１実施形態の円筒部１２７ａに対応する本第３実施形態の円筒部には「３２７ａ」を付して説明する。
【００３８】
本第３実施形態の芯金３２７は、上記第１実施形態の外端１２７ｃに替えて、円周方向に略等間隔に離隔した３つの角型突出部３２７ｇの先端を、径方向において中心軸線から最も遠い位置にある外端３２７ｃとしている。角型突出部３２７ｇは、傾斜部３２７ｂの径方向外側部分を、直線状の２辺により中央が突出するように形成している。円周方向に略等間隔に離隔した外端３２７ｃは、弾性部２８を成型する際に型に当てることで、芯金３２７の自動調芯を更に高い精度で行うことができる。このように芯金３２７の自動調芯を高い精度で行うことができるように、円周方向に離隔した３つ以上の外端３２７ｃを配置することができるのであれば、図８（ａ）に示す角型突出部３２７ｇに限られない。例えば、円周方向に略等間隔に離隔した傾斜部３２７ｂの部分において、径方向外側の端部の曲率を他の部分よりも高くして径方向外方に突出させたものであっても良い。
【００３９】
以上の本願実施形態によれば、成型性およびシール性に優れたシールリング、中間シャフト及びステアリング装置を提供することができる。
【００４０】
なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ピン２４の代わりに、軸部１８の端面に対向する軸受カップ２２の底部中央に軸部１８側に突出した突部を設け、軸部１８に挿入孔１８ａを設けないものとしても良い。
【００４１】
また、シールリング２６のシールリップの数は４つに限られず、十字軸１６の中心部１７に接触するシールリップと軸受カップ２２に接するシールリップがあれば良く、２つ、３つでも、５つ以上であっても良い。
【００４２】
また、貫通部としては、第１、第３実施形態において説明した凹部と第２実施形態において説明した孔部の両方を備えるものとしても良い。
【符号の説明】
【００４３】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  ステアリングコラム
４  車体側ブラケット
５  第１の十字軸継手
６  中間シャフト
７  第２の十字軸継手
８  ピニオンギア
９  ラック軸
１１  第１のヨーク
１２  第２のヨーク
１３  第３のヨーク
１４  第４のヨーク
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ  一対のアーム
１６  十字軸
１７  中心部
１７ａ  段差面
１８  軸部
１８ａ  挿入孔
２１  ラジアル軸受
２２  軸受カップ
２３  ローラ
２４  ピン
２６  シールリング
２８  弾性部
２９  本体
３１  第１のシールリップ
３２  第２のシールリップ
３３  第３のシールリップ
３４  第４のシールリップ
１００  ステアリング装置
１２７、２２７、３２７  芯金
１２７ａ  円筒部
１２７ｂ、２２７ｂ  傾斜部
１２７ｃ、３２７ｃ  外端
１２７ｄ  段差面側端
１２７ｅ、３２７ｅ  凹部
２２７ｆ  長孔
３２７ｇ  角型突出部
２００  車体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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