(57)【要約】【課題】トラニオンの端面とカップの内底部との間の隙間を維持するとともに、ころのスキューの発生を抑制または防止を図ることができる自在継手を提供する。【解決手段】先細り状に形成された４つのトラニオン２４を有する十字軸２２と、トラニオン２４を外嵌する有底円筒状の外輪カップ２９と、トラニオン２４と外輪カップ２９との間に介在して外輪カップ２９に内嵌する筒状の外輪部材３０と、トラニオン２４と外輪部材３０との間に配置される円錐ころ軸受２６とを備え、トラニオン２４は、外周面２４ａに円錐状テーパ面２４ｂからなる外輪軌道面３０ｄが形成され、外輪部材３０は、内周面３０ｂに円錐状テーパ面３０ｃからなる内輪軌道面２４ｄが形成され、円錐ころ軸受２６は、外輪軌道面３０ｄと内輪軌道面２４ｄとの間に介装される複数の円錐ころ２７と、複数の円錐ころ２７を転動自在かつ略等間隔に保持する保持器３１とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先細り状に形成された４つのトラニオンを有する十字軸と、前記トラニオンを外嵌する有底円筒状の外輪カップと、前記トラニオンと前記外輪カップとの間に介在して前記外輪カップに内嵌する筒状の外輪部材と、前記トラニオンと前記外輪部材との間に配置される円錐ころ軸受とを備え、
前記トラニオンは、外周面に前記トラニオンの軸方向に向かって縮径する円錐状テーパ面からなる内輪軌道面が形成され、
前記外輪部材は、内周面に前記トラニオンの円錐状テーパ面に合致する円錐状テーパ面からなる外輪軌道面が形成され、
前記円錐ころ軸受は、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に介装される複数の円錐ころと、前記複数の円錐ころを転動自在かつ略等間隔に保持する保持器とを備え、前記トラニオンを回転自在に支持することを特徴とする自在継手。
【請求項２】
請求項１に記載の自在継手であって、
前記円錐ころ軸受は、前記内輪軌道面または前記外輪軌道面のどちらか一方の端部に形成される鍔部を備えることを特徴とする自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対のヨークと十字軸とを有する自在継手、特にステアリング装置において用いられる自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
自在継手には、略円柱状に形成された４つのトラニオンを有する十字軸と、有底円筒状のカップとを有し、一対のヨークと十字軸とを介して、ヨークに連結された２軸をトルク伝達可能にかつ傾動可能に連結したものがある。この４つのトラニオンは、それぞれのカップに外嵌され、カップ内に収容された複数の針状ころからなる針状ころ軸受を介して、カップに回転自在に支持されている。このような自在継手において、トラニオンの軸方向にがたが生じると、トラニオンの軸方向への移動が発生した際に、トラニオンの端面がカップの内底部に当接し、異音の要因となる。
【０００３】
このため、例えば、特許文献１の自在継手では、トラニオンの端面とカップの内底部との間に、スラストワッシャを介在させた自在継手が開示されている。また、特許文献２の自在継手では、トラニオンの端面とカップの内底部との間に弾性部材を弾性変形させた状態で介在させ、弾性部材によりトラニオンを軸方向および径方向に押圧する自在継手が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８７０５５号公報
【特許文献２】特開２００１−１９３７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の自在継手は、トラニオンの軸方向のがたの抑制に有効であるが、トラニオンと針状ころとの間の負隙間が大きいと、針状ころが自転軸に対して倒れる、いわゆるスキューが生じることがある。このようなスキューが発生すると、一対のヨークに連結された２軸間でトルク伝達するときにトルク変動が発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、トラニオンの端面とカップの内底部との間の隙間を維持するとともに、ころのスキューの発生を抑制または防止を図ることができる自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係わる発明は、先細り状に形成された４つのトラニオンを有する十字軸と、前記トラニオンを外嵌する有底円筒状の外輪カップと、前記トラニオンと前記外輪カップとの間に介在して前記外輪カップに内嵌する筒状の外輪部材と、前記トラニオンと前記外輪部材との間に配置される円錐ころ軸受とを備え、前記トラニオンは、外周面に前記トラニオンの軸方向に向かって縮径する円錐状テーパ面からなる内輪軌道面が形成され、前記外輪部材は、内周面に前記トラニオンの円錐状テーパ面に合致する円錐状テーパ面からなる外輪軌道面が形成され、前記円錐ころ軸受は、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に介装される複数の円錐ころと、前記複数の円錐ころを転動自在かつ略等間隔に保持する保持器とを備え、前記トラニオンを回転自在に支持することを特徴とする。
【０００８】
上記のように構成した請求項１の発明によれば、トラニオンは外輪カップに収容された円錐ころ軸受によって支持されているので、トラニオンの軸方向および径方向にかかるアキシャル荷重およびラジアル荷重を支持することができる。円錐ころ軸受がトラニオンの軸方向への移動を抑制して、トラニオンの端面と外輪カップの内底部との間の隙間を維持することにより、異音の発生を抑制することができる。また、円錐ころが保持器に保持されることにより、スキューの発生が抑制され、スキューに起因して発生するトルクの変動を抑制することができる。
【０００９】
請求項２に係わる発明は、請求項１に記載の自在継手であって、前記円錐ころ軸受は、前記内輪軌道面または前記外輪軌道面のどちらか一方の端部に形成される鍔部を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記のように構成した請求項２の発明によれば、円錐ころの転動が鍔部によってガイドされるので、安定した軌道で確実にトラニオンを支持することができる。また、鍔部によってグリースが保持されることにより、円錐ころおよび内輪軌道面、外輪軌道面にグリースを再供給することができるので、円錐ころ転動時の潤滑を良好に維持することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トラニオンの端面とカップの内底部との間の隙間を維持するとともに、ころのスキューの発生を抑制または防止を図ることができる自在継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の自在継手が適用されたステアリング装置の模式図である。
【図２】ステアリングシャフト、中間シャフトおよびピニオンシャフトを連結する自在継手の概略側面図である。
【図３】図２の自在継手の側面図である。
【図４】図３の保持器の説明図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例を示す自在継手の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本発明の実施形態の自在継手４，６が適用される自動車のステアリング装置１の模式図である。
【００１４】
図１に示すように、ステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、中間シャフト５と、自在継手４，６と、ピニオンシャフト７と、ピニオン７ａに噛み合うラック歯８ａを有して車幅方向（左右方向）に延びるラックバー８とを有している。ステアリングシャフト３と中間シャフト５は、自在継手４を介して連結され、中間シャフト５とピニオンシャフト７は、自在継手６を介して連結される。
【００１５】
ピニオンシャフト７およびラックバー８により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Ａが構成されている。ラックバー８は、車体に固定されるハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部は、ハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は、対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する車輪１１に連結されている。
【００１６】
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック歯８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８の直線運動に変換され、車輪１１の転舵が達成される。
【００１７】
図２に示すように、自在継手４は、ステアリングシャフト３の他端３ｂに設けられたヨーク２０と、中間シャフト５の一端５ａに設けられたヨーク２１と、両ヨーク２０，２１間を連結する十字軸２２とを備える。
【００１８】
同様に、自在継手６は、ピニオンシャフト７の端部に設けられたヨーク２０と、中間シャフト５の他端５ｂに設けられたヨーク２１と、両ヨーク２０，２１間を連結する十字軸２２とを備える。なお、自在継手４，６は同じ構成であり、図では自在継手４のみを示している。以下、自在継手４について説明し、自在継手６の説明を省略する。
【００１９】
各ヨーク２０，２１はそれぞれ二股状をなしており、互いに噛み合うようにして組み合わされている。各ヨーク２０，２１は、間隔を隔てて対向し合う一対のタブ２３を有しており、各タブ２３には、嵌合孔２５が形成されている。
【００２０】
図３に示すように、十字軸２２は、金属材料を用いて形成され、胴部２２ａと、胴部２２ａを中心として十字方向に延びる４つのトラニオン２４を有している。各トラニオン２４は、先細り状に形成され、その外周面２４ａには、トラニオン２４の軸方向に向かって縮径する円錐状テーパ面２４ｂからなる内輪軌道面２４ｄが形成されている。トラニオン２４の先端の端面２４ｃは平坦に形成されている。胴部２２ａを挟んで対向する２つのトラニオン２４は、同一軸線上に配置されている。
【００２１】
各タブ２３は、対応するトラニオン２４を外嵌する外輪カップ２９を有している。外輪カップ２９は、開口をヨーク２１の内側に向けた状態で、対応する嵌合孔２５に圧入されている。外輪カップ２９は、有底円筒状に形成された本体部２８と、トラニオン２４と外輪カップ２９との間に介在して本体部２８に内嵌される外輪部材３０とからなる。外輪カップ２９の内底部２８ｄは平坦に形成されている。
【００２２】
外輪部材３０は、筒状に形成され、内周面３０ｂには、トラニオン２４の円錐状テーパ面２４ｂに合致する円錐状テーパ面３０ｃからなる外輪軌道面３０ｄが形成されている。外輪軌道面３０ｄには、小径側の端部に鍔部３０ｅが形成されている。また、外輪部材３０は、外周面３０ａが本体部２８の内周面２８ｃに嵌合して、本体部２８と一体的になっている。
【００２３】
円錐ころ２７は、外輪軌道面３０ｄと内輪軌道面２４ｄとの間に配置され、保持器３１によって、トラニオン２４の周囲に転動自在かつ略等間隔に保持されている。トラニオン２４は、複数の円錐ころ２７を介して、その中心軸線まわりに回転自在に外輪カップ２９に支持されている。
【００２４】
図４に示すように、保持器３１は、大径側円環部３１ａと、小径側円環部３１ｂと、大径側円環部３１ａと小径側円環部３１ｂとを軸方向に連結する複数の柱部３１ｃとからなる。柱部３１ｃは、周方向に略等間隔に設けられ、周方向に互いに隣り合う柱部３１ｃ間には、円錐ころ２７を保持するポケット３２が形成されている。
【００２５】
図３に示すように、円錐ころ軸受２６は、内輪軌道面２４ｄを有するトラニオン２４と、外輪軌道面３０ｄを有する外輪部材３０と、内輪軌道面２４ｄと外輪軌道面３０ｄとの間に介装された円錐ころ２７と、円錐ころ２７を保持する保持器３１とからなる。
【００２６】
すなわち、トラニオン２４は、トラニオン２４の円錐状テーパ面２４ｂを内輪軌道面２４ｄとし、外輪部材３０の円錐状テーパ面３０ｃを外輪軌道面３０ｄとした円錐ころ軸受２６を介して外輪カップ２９に回転自在に支持されている。また、トラニオン２４は、外輪カップ２９に支持された状態で、端面２４ｃと外輪カップ２９の内底部２８ｄとの間に隙間ｓを形成している。
【００２７】
各トラニオン２４の基端部には、環状のオイルシール３４が外嵌され、外輪カップ２９とトラニオン２４との間が液密的に封止されている。
【００２８】
このようにして、十字軸２２は、一方の対をなす２つのトラニオン２４がそれぞれ円錐ころ軸受２６を介して一方のヨーク２０に連結されており、他方の対をなす２つのトラニオン２４がそれぞれ円錐ころ軸受２６を介して他方のヨーク２１に連結されている。
【００２９】
また、十字軸２２は、一方のヨーク２０に対して、２つのトラニオン２４の中心を通る所定の軸線まわりに揺動可能となっており、他方のヨーク２１に対して、残り２つのトラニオン２４の中心を通る所定の軸線まわりに揺動可能となっている。
【００３０】
本実施形態によれば、トラニオン２４は外輪カップ２９に収容された円錐ころ軸受２６によって支持されているので、トラニオン２４の軸方向および径方向にかかるアキシャル荷重およびラジアル荷重を支持することができる。円錐ころ軸受２６がトラニオン２４の軸方向への移動を抑制して、トラニオン２４の端面２４ｃと外輪カップ２９の内底部２８ｄとの間の隙間ｓを維持することにより、異音の発生を抑制することができる。また、円錐ころ２７が保持器３１に保持されることにより、スキューの発生が抑制され、スキューに起因して発生するトルクの変動を抑制することができる。
【００３１】
また、円錐ころ２７の転動が鍔部３０ｅによってガイドされるので、安定した軌道で確実にトラニオン２４を支持することができる。また、鍔部３０ｅによってグリースが保持されことにより、円錐ころ２７および内輪軌道面２４ｄ、外輪軌道面３０ｄにグリースを再供給することができるので、円錐ころ２７転動時の潤滑を良好に維持することができる。
【００３２】
このように、トラニオン２４の端面２４ｃと外輪カップ２９の内底部２８ｄとの間の隙間ｓを維持するとともに、ころのスキューの発生を抑制または防止を図ることができる。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、本実施形態では、外輪軌道面３０ｄの小径側の端部に鍔部３０ｅを形成しているが、図５に示すように、内輪軌道面２４ｄの両端部に鍔部２４ｅ，２４ｆを形成してもよい。
【００３４】
また、本実施形態ではステアリング装置のステアリングシャフトに適用しているが、ステアリング装置に限らず、自動車の推進軸等、他の回転体における自在継手としても好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１：ステアリング装置、  ３：ステアリングシャフト、  ４：自在継手、
５：中間シャフト、６：自在継手、  ７：ピニオンシャフト、  ８：ラックバー、
８ａ：ラック歯、  ９：ハウジング、  １０：タイロッド、  １１：車輪、
２０，２１：ヨーク、  ２２：十字軸、  ２２ａ：胴部、  ２３：タブ、
２４：トラニオン、  ２４ａ：外周面、  ２４ｂ：円錐状テーパ面、  ２４ｃ：端面、
２４ｄ：内輪軌道面、  ２４ｅ，２４ｆ：鍔部、  ２５：嵌合孔、  ２６：円錐ころ軸受、
２７：円錐ころ、  ２８：本体部、  ２８ｂ：外周面、  ２８ｃ：内周面、
２８ｄ：内底部、  ２９：外輪カップ、  ３０：外輪部材、  ３０ａ：外周面、
３０ｂ：内周面、  ３０ｃ：円錐状テーパ面、  ３０ｄ：外輪軌道面、  ３０ｅ：鍔部、
３１：保持器、  ３１ａ：大径側円環部、  ３１ｂ：小径側円環部、  ３１ｃ：柱部、
３２：ポケット、  ３３：環状フランジ、  ３４：オイルシール、  ｓ：隙間
【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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