(57)【要約】【課題】十字軸の組付作用能率の向上を図りつつヨーク部材の小型化と強度を高めることのできる自在継手を提供する。【解決手段】一対の軸部材の互いの突き合わせ対向端部間にそれぞれ設けられた一対のヨーク部材１と、該各ヨーク部材を連結する十字軸２とを備えた自在継手である。前記ヨーク部材を、前記軸部材の軸端部に連結される基体５と、該基体に対して分割形成されて、前記十字軸のジャーナル部２ａ、２ｂをニードルベアリング３を介して回転自在に支持する一対のヨーク部６とから構成した。また、前記基体に前記各ヨーク部の取付端部１８を嵌合保持する一対の嵌合部９を前記十字軸のジャーナル部と直交する方向に沿って矩形状に形成すると共に、前記取付端部を嵌合部の底壁１０と第１支持壁１１，１１及び第２支持壁１３，１４に、嵌合保持しつつボルト２０によって固定するように形成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の軸部材の互いの突き合わせ対向端部間にそれぞれ設けられた一対のヨーク部材と、該各ヨーク部材を連結する十字軸とを備えた自在継手において、
前記ヨーク部材を、前記軸部材の軸端部に連結される基体と、該基体に対して分割形成されて、前記十字軸のジャーナル部を回転自在に支持する一対のヨーク部とから構成し、前記基体に前記各ヨーク部の取付端部を嵌合保持する一対の嵌合部を前記十字軸のジャーナル部と直交する方向に沿って形成し、前記嵌合部に前記ヨーク部の取付端部を固定する固定手段を設けたことを特徴とする自在継手。
【請求項２】
前記各ヨーク部の先端部側に、ほぼ同軸上の凹部をそれぞれ対向形成し、該各凹部内に、前記各ジャーナル部を回転自在に支持するベアリングをそれぞれ収容保持したことを特徴とする請求項１に記載の自在継手。
【請求項３】
前記基体の各嵌合部は、前記ジャーナル部と直交する方向に沿って形成されて、前記ヨーク部の取付端部の下面が載置される底壁と、該底壁の両端部に前記ジャーナル部と平行に立設された一対の第１支持壁と、前記底壁の内側端縁に前記ジャーナル部と直交する方向に立設された第２支持壁とから構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自在継手。
【請求項４】
前記固定手段は、前記基体あるいは各ヨーク部に形成された雌ねじ孔と、該雌ねじ孔に螺着するボルトによって構成され、前記各ヨーク部を前記ボルトによって前記第１支持壁に連結したことを特徴とする請求項３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までの動力伝達機構に適用される十字軸継手である自在継手の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、車両のステアリング機構や変速機から終減速装置までの動力伝達機構には、フック（カルダン）式などの自在継手が用いられている。
【０００３】
この自在継手の入力軸側及び出力軸側のヨーク部材は、プロペラシャフトの軸端部に結合される基体と、十字軸がベアリングを介して回転自在に支持された二股状のヨーク部とを鍛造品や鋳造品によって一体成形されているものがある。
【０００４】
このような一体型のヨーク部材にあっては、剛性は高くなるものの全体の構造が比較的大きくなっていることから成形金型が大型化してしまうと共に、十字軸を組み付けるヨーク部を減肉加工する必要があり、製造作業が煩雑になる傾向がある。
【０００５】
そこで、以下の特許文献に記載されているような、いわゆるハーフランドヨーク型の自在継手が提案されている。この自在継手は、ヨーク部を基体側のヨーク本体と該ヨーク本体に左右一対の取付座を介してボルト固定される座付軸受とが分割形成され、ヨーク本体と取付座との合わせ面とニードルベアリングの中心軸とを同一平面上に配置したものであって、ヨーク本体と座付軸受との間に十字軸を組み付けた後に、各ボルトによってヨーク本体に取付座をボルト固定するようになっている。
【０００６】
このように、ヨーク部材を分割形成することによって成形金型の小型化や製造作業能率の向上を図りつつ、組付作業性の向上を図るようになっている。
【０００７】
【特許文献】
特開平１１−５１０７４号公報（図１、図３など参照）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記後者の自在継手にあっては、前述のように成形金型の小型化などは図れるものの、前記ボルトを座付軸受側からヨーク本体の取付面方向へ向かって螺着するようになっている。換言すれば、ボルトが螺合する雌ねじ孔をヨーク本体の先端側、つまり車両の運転中において十字軸から捩りトルクが直接的に伝達される先端側の内部に形成してあることから、ヨーク部材自身の強度が小さくなってしまう。
【０００９】
また、前記後者のタイプの自在継手は、ベアリングカップを定位置に止め置く保持力に限界があり、車両運転中のトルク及び十字軸の揺動運動によってベアリングカップがヨークに対し、相対的に揺動してしまう、いわゆるクリープ現象が発生する可能性がある。
【００１０】
そこで、かかる現象を防止するためにヨーク本体と取付座の肉厚を大きくしたり、幅厚さを大きく設定することも考えられるが、このようにすると、ヨーク部材の大型化が余儀なくされると共に、座付軸受下部の円弧部の円弧角の高い精度が得られなくなり、ヨーク本体との組付精度が悪化してしまうといった技術的課題を招来している。
【００１１】
本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、十字軸の組付作用能率の向上を図りつつヨーク部材の小型化と強度を高めることのできる自在継手を提供することを目的としている。
【００１２】
【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、前記ヨーク部材を、前記軸部材の軸端部に連結される基体と、該基体に対して分割形成されて、十字軸のジャーナル部を回転自在に支持する一対のヨーク部とから構成し、前記基体に前記各ヨーク部の取付端部を嵌合保持する一対の嵌合部を前記十字軸のジャーナル部と直交する方向に沿って形成し、前記嵌合部に前記ヨーク部の取付端部を固定する固定手段を設けたことを特徴としている。
【００１３】
したがって、この発明によれば、ヨーク部材の軸部材に結合される基体とヨーク部とを分割形成して、ヨーク部自体は分割することなく一体化形成したことから、該ヨーク部の強度を十分に確保することが可能になる。
【００１４】
しかも、該ヨーク部を、基体の嵌合部に十字軸のジャーナル部から受ける捩りトルク荷重方向から挟持する形で嵌合保持すると共に、この嵌合部にヨーク部の取付端部を固定手段によって固定することから、ヨーク部のジャーナル部の支持個所を固定手段から十分に離間させることができる。したがって、この点からもヨーク部の強度の低下を防止することが可能になる。
【００１５】
この結果、基体とヨーク部との分割性によって十字軸の組付作業が容易になると共に、ヨーク部の成形金型の小型化と強度の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記各ヨーク部の先端部側に、ほぼ同軸上の凹部をそれぞれ対向形成し、該各凹部内に、前記各ジャーナル部を回転自在に支持するベアリングをそれぞれ収容保持したことを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、各ヨーク部の凹部内にベアリングを直接的に収容保持したことから、ベアリングを保持するための別個のベアリングカップが不要になることから、製造作業や組立作業の能率が向上すると共に、コストの低廉化が図れる。
【００１８】
請求項３に記載の発明にあっては、前記基体の嵌合部は、前記ジャーナル部と直交する方向に沿って形成されて、前記ヨーク部の取付端部の下面が載置される底壁と、該底壁の両端部に前記ジャーナル部と平行に立設された一対の第１支持壁と、前記底壁の内側端縁に前記ジャーナル部と直交する方向に立設された第２支持壁とから構成されていることを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、各ヨーク部の取付端部を底壁や第１支持壁及び第２支持壁とによって画成された嵌合部内に嵌合するようにしたため、該基体に対する各ヨーク部の位置決め作業の容易性と確実な位置決めが可能になり、この結果、組付作業性が良好になると共に、ヨーク部材に対する十字軸の組付精度が向上する。
【００２０】
請求項４に記載の発明にあっては、前記固定手段は、前記基体あるいは各ヨーク部に形成された雌ねじ孔と、該雌ねじ孔に螺着するボルトによって構成され、前記各ヨーク部を前記ボルトによって前記第１支持壁に連結したことを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、ボルトを各ヨーク部を各取付端部の内部長手方向に沿って配置して第１支持壁に固定したことから、ボルトの固定位置のスパンを長く取れるため、基体に対するヨーク部の取付強度を高めることができる。
【００２２】
【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。
【００２３】
図１〜図５は本発明の第１の実施形態を示し、この自在継手は、フック式継手であって、図示しない変速機側の軸部材である入力軸の一端部に、入力軸側のヨーク部材１が設けられている一方、終減速装置側の軸部材である出力軸の一端部に、前記入力軸側のヨーク部材１と対向する図外の出力軸側のヨーク部材が設けられている。また、前記入力軸のヨーク部材１と出力軸側のヨーク部材との間には、十字軸２が各ニードルベアリング３，３、４，４を介して回動自在に介装されている。
【００２４】
前記十字軸２は、図１及び図２に示すように、中央の交点部を中心とした９０°位置に４つの軸部である入力軸側と出力軸側のジャーナル部２ａ〜２ｄがクロス状に一体に突設されていると共に、該各ジャーナル部２ａ〜２ｄには前記ニードルベアリング３，３、４，４が取り付けられている。この各ニードルベアリング３、４は、図１に示すように、有底円筒状のベアリングカップ３ａ、３ａ、４ａ、４ａと、該ベアリングカップ３ａ、３ａの内周面と前記十字軸２のジャーナル部２ａ、２ｂとの間に介装された複数のニードルローラ３ｂ、４ｂとから構成されている。
【００２５】
また、ベアリングカップ３ａ、３ａの内側開口端と前記ジャーナル部２ａ、２ｂの付け根部に有するフランジとの間には、内部をシールする円環状のシールリング３ｃ，３ｃ、４ｃ，４ｃがそれぞれ介装されている。
【００２６】
前記入力軸側ヨーク部材１は、ほぼＵ字形状に折曲形成され、入力軸１に摩擦溶接などによって固定されるブロック状の基体５と、該基体５から出力軸方向へ平行に延びるほぼＵ字ブロック形状の一対のヨーク部６，６とを備え、前記基体５と各ヨーク部６，６とは分割形成されている。一方、出力軸側ヨーク部材は、入力軸側ヨーク部材１と同様な構造に形成されているから、以下、入力軸側ヨーク部材１のみを説明する。
【００２７】
前記基体５は、鉄系金属材によって一体に型成形され、図１にも示すように、前記入力軸の軸端部に嵌合して摩擦溶接によって結合される円柱部７と、該円柱部７の端部に設けられて、前記各ヨーク部６，６が嵌合保持される台座部８とか構成されている。この台座部８は、対向外端縁が２面幅状に切欠された平面ほぼ円形状に形成され、前記２面幅側の両端部に前記十字軸２の入力軸側ジャーナル部２ａ、２ｂと直交する方向に凹状の嵌合部９，９がそれぞれ形成されている。この各嵌合部９，９は、前記各ジャーナル部２ａ、２ｂと直交する方向に沿った細長い凹状に形成されて、細長い底壁１０と、該底壁１０の長手方向の両端部に立設された第１支持壁１１，１１、１２，１２と、底壁１０の内側一側縁から立ち上がった細長い第２支持壁１３，１４によってそれぞれ画成されている。
【００２８】
また、前記第２支持壁１３，１４の両端部には、図３に示すように、後述する各一対のボルト１９，１９が螺着される各一対の雌ねじ孔１５，１５、１６，１６がそれぞれ形成されており、これら各雌ねじ孔１５，１６とボルト１９によって基体５に各ヨーク部６，６を固定する固定手段を構成している。
【００２９】
なお、前記台座部８の各隣接する第１支持壁１１、１２、１１、１２間の上面に、出力軸側の一対のヨーク部の回動を許容する一対の凹部１７，１７が形成されている。
【００３０】
一方、前記各ヨーク部６は、同じく鉄系金属材によって一体に型成形され、図１に示すように、台座部８側の取付端部１８と、先細り状の先端部１９とからそれぞれ構成されている。前記取付端部１８は、前記各嵌合部９の断面形状と相似形状に形成され、その幅がＷや長さＬが嵌合部９の幅や長さとほぼ同一に設定されていると共に、平坦状に形成された内端面が嵌合部９の第２支持壁１３，１４に、両側面１８ａ、１８ｂが前記第１支持壁１１，１１、１２，１２にそれぞれ当接配置されるようになっている。また、該取付端部１８の両側部には前記各ボルト２０，２０が挿通する段差径状のボルト挿通孔２１，２１がそれぞれ貫通形成されている。
【００３１】
また、前記各先端部１９，１９のほぼ中央位置には、前記十字軸２の各ジャーナル部２ａ〜２ｄに予め組み付けられたニードルベアリング３，４のベアリングカップ３ａ、４ａが挿通保持される保持孔２２，２３がそれぞれ貫通形成されている。
【００３２】
したがって、この実施形態によれば、ヨーク部材１の基体５に対して各ヨーク部６，６を組み付けるには、まず予め十字軸２の各ジャーナル部２ａ〜２ｄに各ニードルベアリング３，４をベアリングカップ３ａ、４ａを介して取り付けておく。
【００３３】
そして、前記各ニードルベアリング３，４を各ベアリングカップ３ａ、４ａを介して各ヨーク部６の保持孔２２，２３に挿通しながら各嵌合部９，９内に各ヨーク部６，６の取付端部１８，１８を嵌合させる。すなわち、各ヨーク部６，６の各取付端部１８，１８の底面を嵌合部９，９の各底壁１０上面に載置すると共に、取付端部１８，１８の両側面１８ａ、１８ｂと内端面を、対応する各第１支持壁１１，１１、１２，１２及び第２支持壁部１３，１４の壁面にそれぞれ当接させて嵌合保持させる。その後、各ボルト２０を各ボルト挿通孔２１内に挿通しつつボルト先端部を第２支持壁１３，１４の各雌ねじ孔１５に螺着してボルト頭部を所定の六角レンチによって締めつける。これによって、基体５の嵌合部９，９に対して各ヨーク部６，６の取付端部１８を強固に固定することができる。
【００３４】
以上のように、基体５とヨーク部６，６を分割形成したことから、それぞれの成形金型の小型化を図ることができることは勿論のこと、ヨーク部材１に対する十字軸２や各構成部材の組付作業が容易になると共に、ヨーク部６，６の強度の低下を防止することができる。
【００３５】
すなわち、各ヨーク部６，６の保持孔２２，２３の周囲を分割することなく、ヨーク部６自体は一体化形成し、しかも、保持孔２２，２３の形成位置とボルト２０の固定位置が十分に離れた状態にあることから、保持孔２２，２３周囲の強度を十分に確保することが可能になる。この結果、十字軸２の各ジャーナル部２ａ、２ｂから保持孔２２，２３の内周面を介して受ける捩りトルク荷重（図２中矢印方向の荷重）、つまり各ボルト２０の剪断方向のトルク荷重が掛かっても連続した保持孔２２，２３に圧入により保持が可能となるので、前述したクリープ現象の発生を十分に防止することができる。
【００３６】
また、該各ヨーク部６，６は、その取付端部１８、１８が各嵌合部９，９の各第１支持壁１１、１２に挟持状態で支持されることから、前記捩りトルク荷重を、該各ボルト２０の剪断力と第１支持壁１１，１２とによって受けるため、かかるトルク荷重に対する強度が向上する。
【００３７】
さらに、前記各ヨーク部６，６の取付端部１８，１８を各支持壁１１〜１４で画成された嵌合部９，９内に嵌合保持するようにしたため、基体５に対する各ヨーク部６，６の位置決め作業が容易になると共に、確実な位置決めが可能になり、この結果、組付作業性がさらに良好になると共に、ヨーク部材１に対する十字軸２の組付精度が向上する。
【００３８】
図６〜図９は本発明の第２の実施形態を示し、各ヨーク部６，６の先端部１９，１９に、第１実施形態における貫通した保持孔に代えて、凹部である有底状の円柱状の保持穴２４、２５を形成し、この各保持穴２４，２５内にニードルベアリング３，４を直接的に設けたものである。
【００３９】
すなわち、前記各保持穴２４，２５は、内径が前記保持孔より小さく形成されて、底壁２４ａ、２５ａを有し、内周面２４ｂ、２５ｂで直接複数の複数のニードルローラ３ｂ、４ｂを回転自在に保持したものである。
【００４０】
また、各シールリング３ｃ、４ｃを、第１実施形態のように予め各ジャーナル部２ａ、２ｂに嵌着保持させるのではなく、図６に示すように、先に各ニードルローラ３ｂ、４ｂが収容された保持穴２４、２５の開口部周縁に嵌着固定した。
【００４１】
このように、各ニードルローラ３ｂ、４ｂを、保持穴２４，２５の内周面によって直接保持することとしたため、ベアリングカップが不要になる。したがって、部品点数に削減により製造作業と組立作業性が良好になると共に、コストの低廉化が図れる。
【００４２】
しかも、前記各ニードルローラ３ｂ、４ｂや各シールリング３ｃ、４ｃを、保持穴２４，２５に予め保持固定するようにしたことから、各構成部品の組付時に、これらをヨーク部６，６に予め一体的にユニット化した状態とすることができる。このため、ヨーク部材１と十字軸２の組付作業が容易になる。
【００４３】
図１０〜図１２は第３の実施形態を示し、ニードルベアリング３，３の構成は第１の実施形態と同様であるが、基体５と各ヨーク部６，６とを結合する各ボルト２０を各ジャーナル部２ａ、２ｂの軸方向に対して直交する方向から挿通、つまり、両第１支持壁１１，１１、１２，１２側から挿通したものである。
【００４４】
具体的には、前記両第１支持壁１１，１１、１２，１２に第２支持壁１３，１４と平行なボルト挿通孔２６，２６、２７，２７が貫通形成されている一方、前記各ヨーク部６，６の取付端部１８，１８の両側面１８ａ、１８ｂ、１８ａ、１８ｂから内部長手方向に沿って前記各一対のボルト２０が螺着する雌ねじ孔２８、２８がそれぞれ対向して形成されている。
【００４５】
したがって、この実施形態によれば、１つのヨーク部８、８に対して２本のボルト２０の軸部２０ａを、各第１支持壁１１，１１、１２，１２の各ボルト挿通孔２６，２６，２７，２７から挿通して各取付端部１８，１８の各雌ねじ孔２８、２８に螺着締結することによって固定したことから、第１、第２実施形態の場合に比較してボルト２０の固定位置のスパンを長く取ることができる。これによって、基体５に対する各ヨーク部６，６の取付強度を高めることができる。すなわち、プロペラシャフトの回転伝達中にジャーナル部２ａ、２ｂからヨーク部６，６に掛かる捩り荷重、つまり、回転モーメント（図１１の矢印方向）を各ボルト２０の剪断方向の荷重として受けることになるが、各ボルト２０を各ジャーナル部２ａ、２ｂの軸線方向に対して直交する方向に沿って長く配置したことから、前記荷重をボルト軸部２０ａ全体で受けることになる。したがって、各ボルト２０に対する剪断荷重が小さくなって、該ボルト２０に掛かる全体の荷重が小さくなる。
【００４６】
したがって、基体５に対する各ヨーク部６，６の取付強度が高くなって、クリープ現象の発生をより確実に防止できると共に、ヨーク部材１の耐久性の向上が図れる。
【００４７】
図１３及び図１４は第４の実施形態を示し、ニードルベアリング３，３の構成は第１実施形態と同じ構成とし、第１支持壁１１，１１、１２，１２のボルト挿通孔２６，２７や取付端部１８の雌ねじ孔２８、２８などは第３実施形態と同様としたものである。
【００４８】
したがって、基体５に対する各ヨーク部６，６の取付強度が高くなるなどの作用効果は第３実施形態と同様である。
【００４９】
図１５は第５実施形態を示し、第１、第２実施形態のようなヨーク部６の取付端部１８の両側からボルト２０を挿通構成であるが、前記ボルト２０を一方のヨーク部６から対向するヨーク部６まで貫通させたものである。つまり、一方のヨーク部６の取付端部１８と基体５の第２支持壁１３，１４を貫通したボルト挿通孔２９を穿設すると共に、他方のヨーク部６の取付端部１８内に雌ねじ孔３０を形成した。また、一本のボルト２０を一方側のヨーク部６から他方側のヨーク部６まで長尺に形成した。
【００５０】
したがって、１つのヨーク部材１に対してボルト２０を４本ではなく、２本で良くなることから、部品点数の削減と組立作業能率の向上が図れる。
【００５１】
図１６は第６実施形態を示し、第３，第４実施形態のように、ボルト２０を各第１支持壁１１，１１、１２，１２から取付端部１８，１８に螺着する構造のものをさらに変更して、一方側の第１支持壁１１、１２と取付端部１８の内部長手方向にボルト挿通孔３１、３１を貫通形成すると共に、他方側の第１支持壁１１，１２に雌ねじ孔３２，３２を形成したものである。また、各ボルト２０は、両第１支持壁１１，１１、１２，１２に渡って長尺に形成されている。
【００５２】
したがって、この実施形態も、部品点数の削減と組立作業能率の向上が図れる。
【００５３】
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、基体５と各ヨーク部６，６を異なる材質とすることも可能であり、また、ベアリングの構造も任意に変更することも可能である。また、基体５と駆動軸との結合の場合のみではなく、基体５はその形状をスリーブやフランジ形状などの相手部材に合わせて任意に変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる自在継手の分解斜視図である。
【図２】本実施形態の自在継手の組付状態を示す斜視図である。
【図３】本実施形態の要部断面図である。
【図４】本実施形態の自在継手の側面から見た半断面図である。
【図５】本実施形態の自在継手の正面から見た半断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる自在継手の分解斜視図である。
【図７】本実施形態の自在継手の組付状態を示す斜視図である。
【図８】本実施形態の自在継手の側面から見た半断面図である。
【図９】本実施形態の自在継手の正面から見た半断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の自在継手の分解斜視図である。
【図１１】本実施形態の自在継手の組付状態を示す斜視図である。
【図１２】本実施形態の要部断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の自在継手の分解斜視図である。
【図１４】本実施形態の自在継手の組付状態を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第５実施形態の自在継手の要部断面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態の自在継手の要部断面図である。
【符号の説明】
１…ヨーク部材
２…十字軸
３・４…ニードルベアリング
４…出力軸ヨーク
５…基体
６…ヨーク部
９…嵌合部
１０…底壁
１１・１２…第１支持壁
１３・１４…第２支持壁
１５・１６…雌ねじ孔
１８…取付端部
１９…先端部
２０…ボルト
２１…ボルト挿通孔
２２・２３…保持孔
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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