(57)【要約】【課題】軸受部材の底壁外周部を、円周方向全体に均一に支持して面圧を下げて、集中荷重による底壁外周部の破損などを防止し得る自在継手を提供する。【解決手段】入力軸と出力軸の各対向端部にそれぞれ設けられた入力軸ヨーク２と出力軸ヨークとを、十字軸５によって連結すると共に、前記各ヨークの先端側に形成された軸受孔８内に保持された軸受部材６によって前記十字軸の各ジャーナル軸部５ｂを前記各ヨークに回転自在に支持してなる自在継手である。軸受部材を、金属製のヨークの硬度より低硬度の低摩擦材である合成樹脂材によって形成すると共に、軸受孔に、軸受部材の底壁１３の外底面外周部１３ｄを円周方向においてほぼ均一に支持する金属製の環状支持部材１７を設けた。【選択図】  図２
2004232650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークに形成された軸受孔内に保持された有底カップ状の軸受部材を介して十字軸の各ジャーナル軸部を回転自在に軸受けしてなる自在継手において、
前記軸受部材を、前記ヨークの硬度より低硬度の低摩擦材によって形成すると共に、前記軸受孔に、前記軸受部材の底壁外周部を円周方向においてほぼ均一に支持する支持部材を設けたことを特徴とする自在継手。
【請求項２】
前記支持部材をほぼ円環状に形成すると共に、該支持部材の外周部を前記軸受孔の端部内周面に固定する一方、内周部の内周縁を少なくとも軸受部材の内周面と内底面との結合部位よりも中心側内方に位置させたことを特徴とする請求項１に記載の自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両のエンジンの駆動力を変速機から終減速装置に伝達するプロペラシャフトに適用される自在継手に関し、とりわけ、軸受部材を有底カップ状の合成樹脂材によって形成してなる自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、車両のプロペラシャフトには、フック式（カルダン式）やダブルカルダン式などの各種の自在継手が用いられており、以下の特許文献１及び特許文献２などに記載されたものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、まず、前者の自在継手は、入力軸の一端部に入力軸ヨークが設けられている一方、出力軸の一端部に前記入力軸ヨークと対向する出力軸ヨークが設けられている。また、前記入力軸ヨークと出力軸ヨークとの間には、十字軸の４つのジャーナル軸部がそれぞれカップ状の軸受部材を介して回動自在に介装されている。
【０００４】
前記入力軸ヨークは、ほぼＵ字形状を呈し、その各先端部に軸受孔がそれぞれ貫通形成されている一方、前記出力軸ヨークもほぼＵ字形状を呈し、各先端部に軸受孔が貫通形成されている。
【０００５】
前記軸受部材は、全体が合成樹脂材によって有底円筒状に成形され、底壁の外周縁に外周方向へ突出する鍔部を一体に有し、前記各軸受孔内に対してそれぞれ圧入によって嵌合されていると共に、軸受孔の孔縁をかしめて形成した複数のかしめ爪によって固定されている。また、軸受部材の内部には、前記十字軸の各ジャーナル軸部を滑合嵌めによって軸支するようになっている。
【０００６】
このように、軸受部材を、金属製のニードルベアリングではなく、低摩擦材である合成樹脂製のカップのみで形成することによって、大幅な部品点数の削減と、製造作業及び組立作業能率の向上を図るようになっている。
【０００７】
一方、後者の自在継手にあっては、軸受部材が合成樹脂材からなる円筒状の軸受と、該軸受全体を包むように被嵌した弾性体である軟鋼製のキャップによって形成され、この各キャップが各ヨークの軸受孔内に嵌合して支持されるようになっている。
【０００８】
【特許文献１】
実開昭５８−１５７０２８号公報
【０００９】
【特許文献２】
実開昭５８−１１６８２４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の自在継手にあっては、軸受部材を軸受孔に対して固定するには、前述のように軸受部材を軸受孔に圧入すると共に、ヨークの軸受孔の孔縁を複数の爪によってかしめ固定するようになっているが、遠心力などにより十字軸のジャーナル軸部から軸方向へ入力荷重が作用して、底壁側に抜け方向の大きな荷重を受けると、該底壁よりも硬度の高い複数のかしめ爪部に集中荷重が発生して底壁の外周部が破損してしまうおそれがある。
【００１１】
一方、後者の自在継手にあっては、軸受を比較的柔軟なキャップによって軸受孔に支持させるようになっているため、前述のように十字軸の各ジャーナル軸部から軸方向へ入力荷重が作用すると、キャップが変形して該軸受が軸方向へ変位してしまうおそれがある。
【００１２】
この結果、自在継手の回転バランスが崩れて、耐久性の低下と車両の駆動騒音が大きくなってしまう可能性がある。
【００１３】
そこで本発明は、合成樹脂材の軸受部材を十字軸のジャーナル軸部の軸方向の入力荷重に対して底壁側外周部全体をほぼ均一に支持することによって軸受部材の底壁に対する面圧を下げることのできる自在継手を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、とりわけ、軸受部材を、前記ヨークの硬度より低硬度の低摩擦材によって形成すると共に、前記軸受孔に、前記軸受部材の底壁外周部を円周方向においてほぼ均一に支持する支持部材を設けたことを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、回転駆動中における遠心力などにより軸受部材の底壁内底面に対して十字軸のジャーナル軸部から軸方向（抜けだし方向）へ入力荷重が作用すると、該軸受部材の底壁外周部の全体を支持部材が支持して前記入力荷重を受ける。これによって軸受部材の底壁側外周部には円周方向にほぼ均一な反力が作用することになり、該底壁側外周部に作用する面圧荷重が円周方向へ分散されて該面圧が低下し、集中荷重の発生を確実に防止できる。
【００１６】
この結果、軸受部材の底壁の破損の発生を防止することかできる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記支持部材をほぼ円環状に形成すると共に、該支持部材の外周部を前記軸受孔の端部内周面に固定する一方、内周部の内周縁を少なくとも軸受部材の内周面と内底面との結合部位よりも中心側内方に位置させたことを特徴としている。
【００１８】
この発明によれば、前述のように、十字軸のジャーナル軸部から軸受部材の底壁内底面に軸方向の入力荷重が作用すると、該底壁が外方へ撓み変形しようとすると、支持部材の内周部の内周縁によって軸受部材の前記結合部位よりも中心寄りの底壁外周部が支持される形になる。このため、前記結合部位における開き方向の集中荷重の発生を十分に抑制できる。したがって、該結合部位からの亀裂や破損を防止でき、軸受部材の耐久性の向上が図れる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる自在継手の各実施形態を図面に基づいて詳述する。この各実施形態では、自在継手を車両のエンジンの駆動力を変速機から終減速装置に伝達するプロペラシャフトに適用したものを示している。
【００２０】
図４は本発明の第１の実施形態を示し、この自在継手は、カルダン式継手であって、変速機側の入力軸１の一端部に、入力軸ヨーク２が設けられている一方、終減速装置側の出力軸３の一端部に、前記入力軸ヨーク２と対向する出力軸ヨーク４が設けられている。また、前記入力軸ヨーク２と出力軸ヨーク４との間には、十字軸５が各軸受部材６、７を介して回動自在に介装されている。
【００２１】
前記入力軸ヨーク２は、金属材によってほぼＵ字形状に折曲形成され、その各先端部に円形状の軸受孔８がそれぞれ貫通形成されている一方、前記出力軸ヨーク４も金属材によってほぼＵ字形状に形成され、各先端部に円形状の軸受孔９が貫通形成されている。
【００２２】
前記十字軸５は、中央の交点部５ａを中心とした９０°位置に４つのジャーナル軸部５ｂが一体に突設されていると共に、該各ジャーナル軸部５ｂは前記各軸受孔８，９に挿通保持される前記軸受部材６，７内に回転自在に支持されている。前記各ジャーナル軸部５ｂは、図１にも示すように、交点部５ａ側の基端部に円環状のフランジ部１０が一体に形成されていると共に、その先端面のほぼ中央位置に図２にも示すように、後述する軸受部材６、７の十字状の溝部１３ｂの中央交点部に当接する突起部１１が一体に設けられている。また、各ジャーナル軸部５ｂの先端外周縁には、図２に示すように、横断面ほぼ三角形状の切欠円環部５ｃが形成されている。
【００２３】
前記軸受部材６，７は、便宜上、入力軸ヨーク２側のものについて説明すれば、図１〜図３に示すように、低摩擦材の合成樹脂材によって有底円筒状（カップ状）に形成され、筒状周壁１２と、該周壁１２先端部に一体に有する底壁１３とから構成されている。
【００２４】
前記周壁１２は、外径が前記各軸受孔８の内径よりも若干小さく設定されて、該各軸受孔８に挿通保持されるようになっていると共に、内径が前記ジャーナル軸部５ｂの外径よりも若干大きく設定されている。
【００２５】
前記底壁１３は、その肉厚が周壁１２よりも若干薄肉に形成されていると共に、内底面１３ａのほぼ中央位置に前記十字状の溝部１３ｂが形成されて、この溝部１３ｂと該溝部１３ｂの中央に当接した前記突起部１１とによって潤滑油であるグリースの貯留室を構成している。
【００２６】
また、周壁１２と底壁１３との結合部位１４は、その内周面に集中荷重を回避する切欠部１５が形成されており、この切欠部１５は、図２に示すようにほぼ円環Ｒ状に形成され、底壁１３側の最深縁１５ａからほぼ傾斜直線状の切欠面１５ｂが形成されている。
【００２７】
さらに、軸受部材６の周壁１２の開口端付近と前記十字軸ジャーナル軸部５ｂの前記フランジ部１０との間には、軸受部材６の内部をシールするシールリング１６が介装されている。
【００２８】
そして、前記軸受部材６は、底壁１３の外底面１３ｃの外周部１３ｄが軸受孔８の端部側に固定された支持部材１７によって軸方向（抜けだし方向）への移動が規制されるようになっている。
【００２９】
すなわち、前記支持部材１７は、図１〜図４に示すように、金属材によって円環板状に形成され、外周縁１７ａが前記軸受孔８の内周面８ａの所定位置に圧入によって固定されていると共に、内周縁１７ｂの軸受部材６の底壁１３の外底面１３ｃ側に円弧状の面取り部１７ｃが形成されている。また、支持部材１７は、前記内周縁１７ｂの面取り部１７ｃの端縁１７ｄの内径ｄ１が前記切欠部１５の最深縁１５ａの直径長さｄ２及びジャーナル軸部５ｂの切欠円環部５ｃの内周縁５ｄの直径長さｄ３よりも小さく設定されて切欠部１５よりも底壁１３中心寄りの内側に配置されている。
【００３０】
以下、この実施形態の作用を説明すると、駆動軸の回転に伴い入力軸ヨーク２から先端部を経て軸受部材６の側方に入力荷重が作用すると共に、遠心力によってジャーナル軸部５ｂから軸受部材６の底壁１３に内底面１３ａ側から軸方向（抜けだし方向）へ入力荷重が作用すると、支持部材１７の一端面で底壁１３の外底面１３ｃの外周部１３ｄ全体を円周方向においてほぼ均一に支持しながら前記入力荷重を受ける。これによって、軸受部材６の底壁１３の外周部には、円周方向にほぼ均一な反力が作用することになり、該底壁１３の外周部に作用する面圧荷重が円周方向へ分散されて該面圧が低下し、集中荷重の発生を確実に防止することができる。
【００３１】
この結果、軸受部材６の底壁１３の外周部の集中荷重による破損の発生を防止することかできる。
【００３２】
また、この実施形態では、支持部材１７の内周縁１７ｂの面取り部１７ｃが切欠部１５よりも底壁１３中心寄りの内側に配置されていることから、前述のように、十字軸５のジャーナル軸部５ｂから軸受部材６の底壁内底面１３ａに軸方向の入力荷重が作用して、該底壁１３が、図２の一点鎖線に示すように、外方へ撓み変形しようとすると、支持部材１７の内周縁１７ｂによって軸受部材６の前記結合部位  よりも中心寄りの底壁１３外周部が支持される形になる。
【００３３】
このため、前記結合部位１４における開き方向の集中荷重の発生を十分に抑制でき、該結合部位１４での亀裂や破損を防止でき、軸受部材６の耐久性の向上が図れる。
【００３４】
しかも、前記支持部材１７の内周縁１７ｂには、面取り部１７ｃが形成されていることから、前記底壁１３の撓み変形時に、該底壁１３の外底面１３ｃが面取り部１７ｃの外面に沿って変形して、該内周縁１７ｂとの片当たりによる集中荷重の発生が十分に防止される。このため、材質的に柔らかい軸受部材６の耐久性をさらに向上させることが可能になる。
【００３５】
図５は本発明の第２の実施形態を示し、軸受孔８の外端部側の内周面８ａに円環状の嵌着溝１８が形成されている、一方、前記支持部材１７がＣリング状に形成されて弾性的に拡縮径自在に形成され、該支持部材１７自身の弾性変形力によって外周部１７ａを前記嵌着溝１８内に嵌着して該支持部材１７を軸受孔８内に固定するようになっている。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３６】
したがって、この実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果が得られることは勿論のこと、支持部材１７を自身の弾性力によって嵌着溝１８に簡単に固定できると共に、強固に固定することができることから、前記軸受部材６の軸方向の入力荷重を確実かつ安定に支持することが可能になり、軸受部材６の底壁外周部を円周方向全体でさらに均一に支持することができる。
【００３７】
図６は第３の実施形態を示し、支持部材１７を嵌着溝１８に固定する構成や、支持部材１７の内周縁１７ｂが結合部位１４よりも底壁１３の中心側寄りに配置されていることなどの構成は第２の実施形態と同様であるが、この実施形態では軸受部材６の結合部位１４に円環Ｒ状の切欠部を有していないと共に、十字軸５のジャーナル軸部５ｂの内部に潤滑油の通路孔１９が形成されている。
【００３８】
したがって、切欠部を有さないことから底壁１３の軸方向の撓み変形時に、結合部位１４に集中荷重の発生するおそれがあるが、前述のように、軸受部材６に対する支持部材１７による確実かつ安定した支持が得られるので、大きな撓み変形の発生が抑制され、この結果、集中荷重の発生も十分に抑制できる。
【００３９】
また、ジャーナル軸部５ｂの内部に潤滑油の通路孔１９が形成されていることから、該ジャーナル軸部５ｂの外周面と軸受部材６の内周面と間の潤滑性能が向上する。
【００４０】
図７は第４の実施形態を示し、支持部材２０を金属製の円板状ウエーブ板によって構成したものである。この支持部材２０は、外周部２０ａが外方に反り変形していて、組み付け時に予め軸受部材６が挿通配置された軸受孔８内に外方から中央部２０ｂを軸方向に押し込むと、外周部２０ａが変形しながら軸受孔８の内周面８ａに沿って移動して内周部の環状膨出部２０ｃが軸受部材６の外底面１３ｃに当接した段階で位置決めされ、この状態で図７にも示すように、外周縁２０ｄが軸受孔８の内周面８ａに食い込み状態で係止することから、軸受部材６の外方への抜け出しを確実に規制する。
【００４１】
また、前記環状膨出部２０ｃは、図７に示すように、その直径長さｄ１が前記切欠部１５の最深縁１５ａの直径長さｄ２及びジャーナル軸部５ｂの切欠円環部５ｃの内周縁５ｄの直径長さｄ３よりも小さく設定されて切欠部１５よりも底壁１３中心寄りの内側に配置されている。
【００４２】
したがって、この実施形態によれば、支持部材２０の前記特異な構造によって、軸受孔８に対する組付作業が極めて容易になると共に、外周縁２０ｄの軸受孔内周面８ａに対する食い込み係止によって軸受部材６を強固に支持することができる。
【００４３】
また、環状膨出部２０ｃが切欠部１５よりも内側に位置していることから、前述と同様に切欠部１５での集中荷重の発生を防止できる。
【００４４】
以下、前記実施形態から導かれる前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について述べる。
（イ）  前記支持部材の外周部を、前記軸受孔の端部内周面に形成された嵌着溝に嵌着固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の自在継手。
【００４５】
この発明によれば、支持部材を軸受孔内に強固に固定できることから、前記軸受部材の軸方向の入力荷重を確実かつ安定に支持することが可能になり、軸受部材の底壁外周部を円周方向全体でさらに均一に支持することができる。
（ロ）  前記支持部材の内周部の前記軸受部材の底壁外底面側に、面取り部を形成したことを特徴とする請求項１〜３に記載の自在継手。
【００４６】
この発明によれば、軸受部材の底壁の撓み変形時に、該底壁の外底面が面取り部の外面に沿って変形して、該内周縁との片当たりによる集中荷重の発生が十分に防止される。このため、材質的に柔らかい軸受部材の耐久性をさらに向上させることが可能になる。
【００４７】
なお、前記実施形態では、入力軸ヨーク２側を中心に説明したが、出力軸ヨーク４側も入力軸ヨーク２側と全て同一であるから、同じ作用効果が得られる。
【００４８】
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨に応じて各構成を自由に変更することも可能である。また、本発明は、車両のプロペラシャフトばかりかステアリング機構の自在継手やその他の産業機械の自在継手にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる自在継手の第１の実施形態を示す要部断面図である。
【図２】本実施形態における自在継手の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本実施形態に供される軸受部材の斜視図である。
【図４】本実施形態の自在継手の要部断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す要部断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す要部断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態を示す要部断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１…入力軸
２…入力軸ヨーク
３…出力軸
４…出力軸ヨーク
５…十字軸
５ａ…交点部
５ｂ…ジャーナル軸部
６、７…軸受部材
８、９…軸受孔
８ａ…内周面
１２…周壁
１３…底壁
１３ｃ…外底面
１３ｄ…外周部
１４…結合部位
１５…環状切欠部
１７・２０…支持部材
１７ｂ…内周縁
１７ｃ…面取り部
【図１】
2004232650.tif 000003
【図２】
2004232650.tif 000004
【図３】
2004232650.tif 000005
【図４】
2004232650.tif 000006
【図５】
2004232650.tif 000007
【図６】
2004232650.tif 000008
【図７】
2004232650.tif 000009
【図８】
2004232650.tif 000010