(57)【要約】【課題】簡易な構造で低コストでありながら、ごり・がた等のトラブルの発生を抑えることのできる十字軸自在継手を提供する。【解決手段】十字軸軸部１１ａとシェルカップ１との間に配置される円筒状の樹脂製ブッシュ２の摺動面（外周面２ｘ）を、シェルカップ開口端部１ｃ側の領域にシール部２ａを備え、かつ、このシール部２ａに連続するシェルカップ底部１ｂ側の領域に油溝２ｂを備える形状に形成する。この構成により、十字軸１１とヨーク１２の相対回転が、これら樹脂製ブッシュ２とシェルカップ１の滑り接触により支持され、シェルカップ１をヨーク１２の孔１２ｙに圧入することに起因するカップ円筒部１ａの内径寸法のばらつきが生じた場合でも、円滑な回転を維持することができる。また、摺動面に形成されたシール部２ａと油溝２ｂにより、グリース漏れと水分や塵埃の浸入が防止され、低トルクの回転を長期にわたり維持することが可能になる。【選択図】図１
2004116690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字軸の軸部と、軸受カップとの間に、樹脂製のブッシュが配置された十字軸自在継手において、
前記樹脂製ブッシュが中空円筒状に形成され、この樹脂製ブッシュの内周面および外周面の少なくとも一方は、前記軸部の外周面あるいは前記軸受カップの内周面と滑り接触する摺動面であるとともに、この摺動面における前記軸受カップ開口端側の領域には、周方向に帯状のシール部が形成され、かつ、このシール部よりも前記軸受カップ底側の領域には、潤滑剤を循環させる溝が形成されていることを特徴とする十字軸自在継手。
【請求項２】
十字軸の軸部と、軸受カップとの間に、樹脂製のブッシュが配置された十字軸自在継手において、
前記樹脂製ブッシュが中空円筒状に形成され、この樹脂製ブッシュの内周面および外周面は、それぞれ前記軸部の外周面および前記軸受カップの内周面とそれぞれ滑り接触する摺動面であるとともに、これら摺動面における前記軸受カップ開口端側の領域には、周方向に帯状のシール部がそれぞれ形成され、かつ、これらシール部よりも前記軸受カップ底側の領域には、潤滑剤を循環させる溝がそれぞれ形成されていることを特徴とする十字軸自在継手。
【請求項３】
前記樹脂製ブッシュが、周方向に３つ以上の部材を係合させて形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の十字軸自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的小荷重下での使用に適した十字軸自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
十字軸自在継手は、軸部が四方に突出した十字軸によって、二又状となった一対のヨークを相互に連結した構造である。図７および図８に、従来の十字軸自在継手における十字軸とヨークの連結部の断面を示す。
【０００３】
十字軸自在継手の連結部は、図７に示すように、十字軸１１の軸部１１ａを内輪とし、ヨーク１２の孔１２ｙに嵌め入れられる金属製の軸受カップ（シェルカップ）２２を外輪として、これら内外輪の間に複数の針状ころ２１を配置した構造をとるものが多い。このシェルカップ２２は、円筒部２２ａと底部２２ｂからなる有底円筒体であり、その円筒部２２ａを孔１２ｙに挿入して固定されている。また、シェルカップ２２の開口側端部２２ｃは、径方向内側に折り曲げられているとともに、円筒部２２ａの内周面２２ｙと対向する軸部外周面１１ｘとから形成される環状空間内には、複数の針状ころ２１，２１，・・・が周方向に配置されている。なお、この十字軸１１の軸部外周面１１ｘは、針状ころ２１の軌道面として研磨等による仕上げ加工が施されている。また、針状ころ１２が配置される環状空間内には、グリース等の潤滑剤が充填されるとともに、シェルカップ２２の開口部は、十字軸１１の肩部１１ｂに配置されたリング状のシール部材２３により密閉され、グリース漏れの防止と水分や塵埃の浸入防止が図られている。
【０００４】
また、十字軸自在継手の別の構成として、この針状ころに代えて、十字軸の軸部とシェルカップとの間にカップ状の樹脂製ブッシュを配置する提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この提案によれば、図８のような金属キャップ（３１）−樹脂カップ（３２）・アセンブリを、十字軸１１の軸部１１ａとヨーク１２の孔１２ｙとの間に介在配置させることにより、組み立ての際に止め輪等を必要としない十字軸自在継手を得ることができる。このアセンブリは、ヨーク１２に係合するタブ３１ａを有する金属製のキャップ（シェルカップ）３１の内面に、樹脂からなるカップ状のブッシュ３２を圧入あるいは接着剤等により固定したもので、一体となってヨーク１２の孔１２ｙに挿入された後は、キャップ３１外周面に突出するタブ３１ａがその孔１２ｙの開口端に係合し、このアセンブリの抜け止めとなるように構成されている。ブッシュ３２は、円筒部３２ａと底部３２ｂからなる有底円筒体であり、その円筒部３２ａおよび底部３２ｂの内面には、それぞれ軸方向の油溝３２ｃおよび径方向の油溝３２ｄが形成されている。また、このブッシュ３２の開口端部３２ｘには、この端部３２ｘの内周側から軸方向に突出する密封唇状部３２ｅが一体に形成されている。
【０００６】
また、針状ころに代えて、十字軸の軸部とシェルカップとの間に樹脂ピースを介在配置した提案等もなされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２６５２７号公報
【特許文献２】特開平９−２１００７８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような針状ころを用いた十字軸自在継手においては、金属製シェルカップをヨークの孔に圧入することに起因して、針状ころのラジアル方向のすき間に部分的なばらつきが生じてしまうことがあった。このすき間のばらつきは、自動車のステアリング装置等の回転にも影響を及ぼし、いわゆる「ごり」あるいは「がた」といわれる操作感の悪化を招いてしまうことにもなる。
【０００９】
また、シール部材を用いない場合は、針状ころがシェルカップの開口端側から剥き出しとなってしまい、塵埃・水分等の浸入や異物の噛み込みによる継手寿命の低下が懸念される。
【００１０】
本発明は、上記する問題を解決するためになされたものであり、簡易な構造で低コストでありながら、ごり・がた等のトラブルの発生を抑えることのできる十字軸自在継手を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、十字軸の軸部と、軸受カップとの間に、樹脂製のブッシュが配置された十字軸自在継手において、前記樹脂製ブッシュが中空円筒状に形成され、この樹脂製ブッシュの内周面および外周面の少なくとも一方は、前記軸部の外周面あるいは前記軸受カップの内周面と滑り接触する摺動面であるとともに、この摺動面における前記軸受カップ開口端側の領域には、周方向に帯状のシール部が形成され、かつ、このシール部よりも前記軸受カップ底側の領域には、潤滑剤を循環させる溝が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、十字軸の軸部と、軸受カップとの間に、樹脂製のブッシュが配置された十字軸自在継手において、前記樹脂製ブッシュが中空円筒状に形成され、この樹脂製ブッシュの内周面および外周面は、それぞれ前記軸部の外周面および前記軸受カップの内周面とそれぞれ滑り接触する摺動面であるとともに、これら摺動面における前記軸受カップ開口端側の領域には、周方向に帯状のシール部がそれぞれ形成され、かつ、これらシール部よりも前記軸受カップ底側の領域には、潤滑剤を循環させる溝がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記樹脂製ブッシュの構造として、周方向に３つ以上の部材を係合させて形成する構成（請求項３）を、好適に採用することができる。
【００１４】
本発明は、従来の十字軸自在継手において十字軸と軸受カップとの間に配置されていた針状ころとシール部材に代えて、摺動面にシール機能を備える円筒状の樹脂製ブッシュを配置することにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１５】
すなわち、請求項１および請求項２に記載の発明によれば、多数の針状ころに代えて、十字軸の軸部とシェルカップとの間に円筒状の樹脂製ブッシュを配置することによって、これら軸部とシェルカップの相対回転を滑り接触により支持し、十字軸軸部とヨークの相対回転をスムーズに維持することができる。
【００１６】
また、本発明の十字軸自在継手は、摺動面にシール部と潤滑剤の循環溝（以下油溝）が一体に形成されたブッシュを採用したことにより、このブッシュの製造コストを抑えつつ十字軸自在継手の部品点数を削減し、組み込み作業を容易に行なうことができるようになる。更に、この油溝による摩擦の低減効果と、このシール部による摺動面への塵埃・水分等の浸入防止効果によって、本発明の十字軸自在継手は、低トルクの回転を長期にわたり維持することが可能になる。
【００１７】
なお、このシール部と油溝が形成された摺動面は、円筒状樹脂製ブッシュの内周面あるいは外周面のどちらか一方に設けても良いし、その両側を摺動面としても良い。また、このブッシュの内周面に十字軸軸部を圧入し、外周面のみを摺動面とする構成を採用すれば、従来必要とされていた軸部表面の研磨を行なう必要がなくなり、好適である。
【００１８】
一方、請求項３に記載の発明によれば、この円筒状樹脂製ブッシュを、周方向に３つ以上の部材から構成することにより、このブッシュを必要に応じて分割することができるようになる。すなわち、樹脂製ブッシュを周方向に分割可能な形状に形成することにより、このブッシュが組み込まれるシェルカップは、その開口径を大きく形成する必要がなくなり、開口端部が径方向内側に折り曲げられたシェルカップにも組み込むことが可能になる。従って、本発明の十字軸自在継手は、針状ころを用いた十字軸自在継手に使用されていた従来のシェルカップを利用することができるようになるとともに、そのシェルカップの開口径を小さくすることで、摺動面への異物の浸入を防止する効果を併せて奏することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態の十字軸自在継手における十字軸とヨークの連結部の構造を示す断面図であり、図２はその連結部に配置されている樹脂製ブッシュの外観を示す斜視図である。なお、従来例と同様の機能を有する構成部材には、同じ符号を付記する。
【００２０】
この第１の実施の形態における十字軸自在継手も、全体としての構成は従来例と同様であり、軸部１１ａが四方に突出した十字軸１１によって、二又状となった一対のヨーク１２，１２を相互に連結した構造である。これら十字軸１１ａとヨーク１２との連結は、図１のように、ヨーク１２の孔１２ｙに嵌め入れられたシェルカップ１と、このシェルカップ１と十字軸軸部１１ａとの間に配置された樹脂製ブッシュ２とを介して行なわれる。シェルカップ１は、円筒部１ａと底部１ｂとからからなる有底円筒体であり、その円筒部１ａの内径は、この樹脂製ブッシュ２を嵌め入れることのできる大きさに形成されている。また、シェルカップ底部１ｂとブッシュ２との間の空間には、グリース等の潤滑剤が充填されている。
【００２１】
図２の斜視図に示すように、このブッシュ２は、全体として中空円筒状になるように、樹脂を用いて一体に成形され、シェルカップ開口端部１ｃ側のブッシュ外周面２ｘには、シェルカップ１の内周面１ｙに略沿った形状のシール部２ａが形成されているとともに、このシール部２ａに連続するシェルカップ底部１ｂ側の外周面２ｘには、潤滑剤を循環させる軸方向の油溝２ｂ，２ｂ，・・・が、周方向に所定の間隔で形成されている。また、ブッシュ２の内周面２ｙは、その径が十字軸軸部１１ａの外径と同一かあるいは若干小さな径となるように形成されており、この軸部１１ａを締まり嵌めにて嵌合することができるように構成されている。なお、このブッシュ２のシェルカップ底部１ｂ側の端面２ｚにも、径方向の油溝２ｃが形成されている。
【００２２】
以上のような構成の樹脂製ブッシュ２は、シェルカップ１と十字軸軸部１１ａとの間に配置された場合、その内周面２ｙが十字軸軸部１１ａに圧入される固定面として、その外周面２ｘがシェルカップ１の内周面１ｙと滑り接触する摺動面として機能し、これら軸部１１ａとシェルカップ１とを相対回転自在に支持する。すなわち、これら樹脂製ブッシュ２とシェルカップ１とは、油溝２ｂの部位を除いて面接触し、相対回転時には、これら接触面の滑りにより支持されることとなる。従って、本実施の形態における十字軸自在継手は、シェルカップ１をヨーク１２の孔１２ｙに圧入することに起因するカップ円筒部１ａの内径寸法のばらつきが生じた場合でも、回転時のごり・がた等の発生がなく、十字軸１１とヨーク１２の相対回転は円滑に維持される。
【００２３】
また、樹脂製ブッシュ２の摺動面には、グリースを循環させる油溝２ｂ，２ｃが形成されていることから、これらブッシュ２とシェルカップ１との摩擦抵抗が軽減され、十字軸１１とヨーク１２との間の回転トルクを低減することができる。更にまた、軸方向の油溝２ｂが、シェルカップ開口端部１ｃ側まで貫通していないことに加え、その開口端部１ｃ側の外周面２ｘに、周方向のシール部２ａが一体に形成されていることによって、内部に封入されたグリースの漏れと外部からの水分や塵埃の浸入が十分に防止される。従って、本実施の形態における十字軸自在継手は、スムーズな回転を長期にわたり維持することが可能になる。
【００２４】
なお、この実施の形態においては、樹脂製ブッシュ２の摺動面をシェルカップ１に対向する外周面２ｘとしたが、この逆に、ブッシュ２の内周面２ｙをシール部と油溝とを備える摺動面とし、外周面２ｘをシェルカップ１に圧入される固定面としても、同様の効果を奏することができる。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図３は本発明の第２の実施の形態の十字軸自在継手における十字軸とヨークの連結部の構造を示す断面図であり、図４はその連結部に配置されている樹脂製ブッシュの外観を示す斜視図である。
【００２６】
この第２の実施の形態は、樹脂製ブッシュ３を、外周面３ｘと内周面３ｙの双方で摺動させることを目的としたものであって、基本的な構成は第１の実施の形態と全く同様である。この実施の形態における樹脂製ブッシュ３の特徴は、図４に示すように、樹脂製ブッシュ３の外周面３ｘおよび内周面３ｙのシェルカップ開口端部１ｃ側のそれぞれに、シール部３ａ，３ｂおよび軸方向の油溝３ｃ，３ｄが形成されている点である。
【００２７】
これらのシール部３ａ，３ｂは、第１の実施の形態同様、シェルカップ１の内周面１ｙあるいは軸部１１の外周面１１ｘに沿うように形成されている。また、油溝３ｃ，３ｄも、これらのシール部３ａ，３ｂに連続するシェルカップ底部１ｂ側の領域に、それぞれ周方向に所定の間隔で形成されている。なお、このブッシュ３のシェルカップ底部１ｂ側の端面３ｚにも同様に、径方向の油溝３ｅが形成されている。
【００２８】
以上の構成によれば、この実施の形態における十字軸自在継手も、第１の実施の形態同様、十字軸１１とヨーク１２との相対回転が、樹脂製ブッシュ３とシェルカップ１との滑り接触および樹脂製ブッシュ３と軸部１１ａとの滑り接触により支持され、シェルカップ１をヨーク１２の孔１２ｙに圧入することに起因する回転時のごり・がた等の発生を抑えることができる。
【００２９】
また、本実施の形態における十字軸自在継手は、シェルカップ開口端部１ｃ側のシール部３ａ，３ｂによって、第１の実施の形態と同様のグリース漏れの防止効果と水分や塵埃の浸入防止効果が得られる上、樹脂製ブッシュ３の内外周面双方が摺動することにより、十字軸１１とヨーク１２との間の回転トルクを、更に低減することが可能である。
【００３０】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図５は本発明の第３の実施の形態の十字軸自在継手における十字軸とヨークの連結部の構造を示す断面図であり、図６はその連結部に配置されている樹脂製ブッシュの分割構造を示す正面図である。
【００３１】
この第３の実施の形態における樹脂製ブッシュ５の特徴は、図６に示すように、一体となった場合第２の実施の形態における樹脂製ブッシュ３と同様の形状となる３つの弧状部材５１，５２，５３を係合させて形成されている点である。
【００３２】
この構成によって、樹脂製ブッシュ５は周方向に分割可能となり、図５に示すような開口端部４ｃが径方向内側に折り曲げられたシェルカップ４の内周にも、容易に組み込むことができるようになる。すなわち、この樹脂製ブッシュ５は、第２の実施の形態と同じ効果を奏しながら、針状ころを用いた従来の十字軸自在継手に使用されていたものと同様の形状のシェルカップ４を利用することができる。また、このシェルカップ４の折り曲げられた開口端部４ｃは、樹脂製ブッシュ５が開口端部４ｃ方向へ抜け落ちるのを防止するとともに、その開口径を小さくすることで、このカップ内部への異物の浸入を防止する効果を併せて奏することができる。従って、本実施の形態における十字軸自在継手は、従来のシェルカップを使用することで、新たなコスト上昇を招くことなく、ごり・がた等の発生を抑えた長寿命の十字軸自在継手とすることができる。
【００３３】
なお、これらの実施の形態における樹脂製ブッシュを構成する樹脂の種類は、特に限定されるものではないが、耐熱性や耐久性を考慮した場合、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）やポリエステルカーボネート（ＰＥＳ）等のエンジニアリングプラスチックが好ましく、更に好ましくは、例えばガラス繊維入りＰＡ、炭素繊維入りＰＰＳ等の繊維強化プラスチックが用いられる。
【００３４】
また、樹脂製ブッシュに形成されるシール部や油溝の形状も、これらの実施の形態における形状に限定されることなく、内部に封入される潤滑剤の性状や、このブッシュを形成する樹脂の性質および使用環境等を考慮して、変更することが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の十字軸自在継手によれば、従来の針状ころとシール部材に代えて、摺動面にシール機能を備える円筒状の樹脂製ブッシュを配置することにより、シェルカップをヨークの孔に圧入することに起因する回転時のごり・がた等の発生を抑えることができる。また、摺動面に形成された油溝により、摺動面の摩擦抵抗は低い状態に保たれる上、シェルカップ開口端側のシール部によって、グリース漏れの防止効果と水分や塵埃の浸入防止効果が得られることから、十字軸とヨークの円滑な相対回転を、長期にわたり維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の十字軸自在継手における十字軸とヨークの連結部の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における樹脂製ブッシュの外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の十字軸自在継手における十字軸とヨークの連結部の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における樹脂製ブッシュの外観を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の十字軸自在継手における十字軸とヨークの連結部の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における樹脂製ブッシュを軸方向から見た正面図である。
【図７】針状ころを用いた従来の十字軸自在継手における十字軸とヨークの連結部の構造を示す断面図である。
【図８】樹脂製カップを用いた従来の十字軸自在継手における十字軸とヨークの連結部の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１，４　シェルカップ
１ａ，４ａ　円筒部
１ｂ，４ｂ　底部
１ｃ，４ｃ　端部
１ｙ，４ｙ　内周面
２　樹脂製ブッシュ
２ａ　シール部
２ｂ，２ｃ　油溝
２ｘ　外周面
２ｙ　内周面
２ｚ　端面
３，５　樹脂製ブッシュ
３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ　シール部
３ｃ，３ｄ，３ｅ，５ｃ，５ｄ，５ｅ　油溝
３ｘ，５ｘ　外周面
３ｙ，５ｙ　内周面
３ｚ，５ｚ　端面
５１　弧状部材
５２　弧状部材
５３　弧状部材
１１　十字軸
１１ａ　軸部
１１ｂ　肩部
１１ｘ　軸部外周面
１２　ヨーク
１２ｙ　孔
２１　針状ころ
２２　シェルカップ
２３　シール部材
３１　キャップ
３２　ブッシュ
【図１】
2004116690.tif 000003
【図２】
2004116690.tif 000004
【図３】
2004116690.tif 000005
【図４】
2004116690.tif 000006
【図５】
2004116690.tif 000007
【図６】
2004116690.tif 000008
【図７】
2004116690.tif 000009
【図８】
2004116690.tif 000010