(57)【要約】【課題】シール部材のシール性能の低下を防止すると共に、ジャーナル部の強度を高くできる自在継手を提供する。【解決手段】入力軸ヨークと出力軸ヨークとの間に設けられた十字軸と、十字軸の各ジャーナル部８に嵌合された有底円筒状のベアリングカップ１２内に複数のニードルローラ１３を収容保持してなるニードルベアリングと、前記各ジャーナル部とベアリングカップの開口端１６との間に設けられて、ベアリングカップ内をシールするシール部材１７とを備えている。前記シール部材は、内部に補強芯材２１が埋設され、各ジャーナル部の基端部８ａの外周に嵌着した基部１８と、該基部に一体に設けられた第１、第２シールリップ１９，２０とを有し、第１シールリップを、ベアリングカップの開口端から離れた周壁１４の外周面１４ａに弾接させた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と出力軸ヨークとの間に設けられた十字軸と、
十字軸の各軸部に嵌合された有底円筒状のベアリングカップ内に複数の転動体を収容保持してなるベアリングと、
前記各軸部とベアリングカップの開口端との間に設けられて、ベアリングカップ内をシールする弾性シール部材とを備えた自在継手において、
前記シール部材は、前記各軸部の基端部外周に嵌着した基部と、該基部に一体に設けられたシール部とを有し、該シール部を、前記ベアリングカップの開口端から離れた筒状外周面に弾接させたことを特徴とする自在継手。
【請求項２】
前記シール部材の内部に、前記基部からシール部に向かって補強芯材を埋設すると共に、該補強芯材のシール部内の先端部を、前記ベアリングカップの開口端から離れた筒状の周壁外周面に対応する位置まで延設し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おり、その一つとして以下の特許文献に記載されているものがある。
【０００３】
この自在継手は、入力軸ヨークと出力軸ヨークとの間に十字軸がニードルベアリングを介して回動自在に介装されており、このニードルベアリングは、プレス成形によって成形された、いわゆるシェル型のベアリングカップが用いられている。
【０００４】
この各ニードルベアリングは、例えば前記入力軸ヨークの保持孔の内周面に挿通保持されるほぼ有底円筒状の前記ベアリングカップと、該ベアリングカップの内周面に保持されて、前記十字軸の４つの軸部である各ジャーナル部との間に介装された複数のニードルローラとから構成されている。
【０００５】
前記ベアリングカップは、開口端が剛性を確保するために内方へほぼ軸直角に折曲形成されていると共に、前記十字軸のジャーナル部の基端部と前記開口端との間にシール部材が介装されている。
【０００６】
このシール部材は、前記ジャーナル部の付け根部である基端部に嵌着固定された円環状の基部と、該基部からほぼ平行に延設された一対のシールリップとを備え、前記第１のシールリップの先端部が、ベアリングカップの開口端の折曲コーナー部外周面に当接している一方、第２のシールリップの先端部が前記開口端の折曲フランジ部の外面にベアリングカップの軸方向から弾接している。これによって、ベアリングカップの内部に充填されたグリースなどの潤滑油を封止するようになっている。
【０００７】
なお、前記シール部材の基部の内部には、横断面ほぼＵ字形状の補強芯材が埋設されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１４９２４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の自在継手にあっては、シール部材の第１、第２のシールリップがベアリングカップの開口端の折曲コーナー部外周面や折曲フランジ部の外面に弾接してシール性を確保しているが、前記開口端の折曲コーナー部や折曲フランジ部の各外面は、プレスによって折り曲げ加工した際に、表面にうねりや凹凸荒れが発生している。このため、前記各シールリップの先端部の当接面と折曲コーナー部及び折曲フランジ部の各外面との間に微少隙間が発生して、シール性能が低下してしまうおそれがある。
【００１０】
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、シール部材のシールリップの当接位置をベアリングカップの開口端の折曲個所から離間したベアリングカップの円筒状周壁の外周面に弾接させて、シール性能の低下を防止すると共に、十字軸のジャーナル部の強度を向上し得る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】
請求項１に記載の発明にあっては、シール部材は、前記各軸部の基端部外周に嵌着した弾性材の基部と、該基部に一体に設けられた弾性材のシール部とを備え、該シール部を、前記ベアリングカップの開口端から離れた筒状の周壁外周面に弾接させたことを特徴としている。
【００１２】
この発明によれば、ベアリングカップの開口端が折曲加工されている場合においても、シール部のベアリングカップに対する弾接位置が開口端から離間したベアリングカップの加工荒れしていない周壁の外周面になることから、シール部の当接面と該当接面が弾接するベアリングカップの外周面との間に微少隙間が形成されず、シール部の当接面全体が密着状態に当接することになる。したがって、シール性能の低下を確実に防止することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記シール部材の内部に、前記基部からシール部に向かって補強芯材を埋設すると共に、該補強芯材のシール部内の先端部を、前記ベアリングカップの開口端から離れた周壁外周面に対応する位置まで延設したことを特徴としている。
【００１４】
したがって、この発明によれば、補強芯材の先端部が周壁の外周面に対応する位置まで延長していることから、シール部の前記ベアリングカップの周壁外周面に対する径方向からの弾接力が強化されて、シール性能がさらに向上する。
【００１５】
【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。
【００１６】
図２は本発明の第１の実施形態を示し、この自在継手は、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が各ニードルベアリング６，６、７，７を介して回動自在に介装されている。
【００１７】
前記十字軸５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つの軸部であるジャーナル部８が一体に突設されていると共に、該各ジャーナル部８には前記各ヨーク１，２の先端部に形成された各保持孔９に挿通保持される前記ニードルベアリング６，６、７，７が嵌合保持されている。前記各ジャーナル部８は、交点部側の付け根部である基端部８ａの内側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、先端部８ｂの外周面に円筒凹状の保持溝１１が形成されている。
【００１８】
前記ニードルベアリング６，７は、便宜上、入力軸ヨーク２側の一方のものについて説明すれば、図１に示すように、前記各保持孔９内に挿通保持されるベアリングカップ１２と、該ベアリングカップ１２の内周面と前記十字軸５のジャーナル部８との間に介装された転動体である複数のニードルローラ１３とから構成されている。
【００１９】
前記各ベアリングカップ１２は、有底円筒状に形成され、円筒状の周壁１４と該周壁１４の一端側に一体に有する上げ底状の底壁１５と、周壁１４の他端側に有する開口端１６とから構成され、該開口端１６は、周囲が内方へ軸直角方向へ折曲形成されて内周側に折曲フランジ部１６ａが形成されている。
【００２０】
また、前記開口端１６の折曲フランジ部１６ａは、その幅が比較的小さく設定されて、内径Ｄが前記ジャーナル部８の基端部８ａの外径よりも若干大きく形成されており、これによって、ジャーナル部８が開口端１６の内部に容易に嵌入できるようになっている。
【００２１】
前記各ニードルローラ１３は、前記ジャーナル部８の保持溝１１の外周面とベアリングカップ１２の周壁１４の内周面との間に回転自在に収容保持されていると共に、軸方向の移動が前記底壁１５の膨出外周縁１５ａとジャーナル部８の保持溝１１の内側の段差面１１ａとによって規制されるようになっている。
【００２２】
また、前記ジャーナル部８の基端部８ａとベアリングカップ１２の開口端１６との間には、ベアリングカップ１２の内部に充填されたグリースなどの潤滑油を封止するシール部材１７が介装されている。
【００２３】
このシール部材１７は、円環状に形成されて、前記ジャーナル部８の基端部８ａの外周に嵌着固定されるゴム材の基部１８と、該基部１８のベアリングカップ１２側に一体に設けられた内外一対のシール部であるゴム製シールリップ１９，２０とを備え、内部には補強芯材２１が埋設されている。
【００２４】
前記内側の第１シールリップ１９は、基部１８の内周端に一体に形成されて、先端部が前記ベアリングカップ１２の折曲フランジ部１６ａの外面に軸方向から弾接している。
【００２５】
前記外側の第２シールリップ２０は、基部１８の外周縁に連続的に一体に形成されて、先端部２０ａがベアリングカップ１２の開口端１６から周壁１４の外周面１４ａまで軸方向へ延設されて、当接面である先端部２０ａの内端縁が前記周壁１４の外周面１４ａに径方向から弾接している。
【００２６】
前記補強芯材２１は、薄板の弾性金属材によって横断面ほぼし字形状に形成され、一端部２１ａが前記基部１８の外形に沿って配置されていると共に、円筒状の他端部２１ｂが前記第２シールリップ２０の先端部２０ａ付近まで延長形成されている。
【００２７】
したがって、この実施形態によれば、ジャーナル部８にベアリングカップ１２を組み付ける際に、予めシール部材１７をジャーナル部８の基端部８ａに嵌着固定しておく。その後、複数のニードルローラ１３をジャーナル部８の保持溝１１の外周面とベアリングカップ１２の内周面との間に保持させながらベアリングカップ１２を開口端１６側からジャーナル部８に軸方向から嵌装し、底壁１５の底面１５ｂがジャーナル部８の先端部８ｂの先端面に当接するまで押し込む。
【００２８】
これによって、各ニードルローラ１３は、前記保持溝１１の段差面１１ａと前記底壁１５の膨出外周縁１５ａとによって軸方向の移動が規制されつつジャーナル部８とベアリングカップ１２との間に微少隙間を介して転動自在に保持される。同時に、シール部材１７の第１シールリップ１９の先端部が折曲フランジ部１６ａの外面に弾接すると共に、第２シールリップ２０の先端部２０ａが自身の弾性力と補強芯材２１の他端部２１ｂの弾性力とによって周壁１４の外周面１４ａに径方向から弾接する。
【００２９】
このように、第２シールリップ２０は、ベアリングカップ１２の開口端１６ではなく、加工荒れのない周壁１４の外周面１４ａに弾接することから、先端部２０ａと外周面１４ａとの間に微少隙間などは発生せず、全体が密着状態に当接する。このため、第２シールリップ２０のシール性能の低下が防止される。
【００３０】
また、第１シールリップ１９も折曲フランジ部１６ａの軸方向から弾接してシールするため、２重シールにより十分なシール機能を発揮することになる。
【００３１】
しかも、前記補強芯材２１の他端部２１ｂが、第２シールリップ２０の先端部２０ａまで延設されていることから、該第２シールリップ２０先端部２０ａの径方向の弾性力が強化されて、外周面１４ａに対する弾接力が適度に強くなって、シール性能がさらに向上する。
【００３２】
また、前記各ニードルローラ１３は、その一方の軸方向の移動が折曲フランジ部１６ａではなく、保持溝１１の段差面１１ａによって規制されるようになっているため、前記折曲フランジ部１６ａの軸心方向（内側方向）の長さを従来のものに比較して短くすることが可能になる。この結果、ジャーナル部８の基端部８ａの外径を十分に大きく設定することができる。
【００３３】
したがって、プロペラシャフトの回転伝達時に最も大きな入力荷重が掛かるジャーナル部８の基端部８ａの強度を高くすることが可能になり、これによって振動や振動騒音などの発生を効果的に防止することができると共に、耐久性の向上が図れる。
【００３４】
図３は第２の実施形態を示し、シール部材１７の横断面形状を変更して、ジャーナル部８の基端部８ａの外径をさらに大きくしたものである。
【００３５】
すなわち、前記シール部材１７は、全体が横断面ほぼ円筒状に形成され、基部１８が薄肉形成されてほぼフラット円筒状になっていると共に、第１シールリップ１９や第２シールリップ２０が凸状に形成されている。
【００３６】
一方、前記ジャーナル部８の基端部８ａは、前記シール部材１７の基部１８が嵌着固定される段差部位８ｃがさらに大径状に形成されている。つまり、この段差部位８ｃは、開口端１６から軸方向へ離れたフランジ部１０側の位置に形成されており、したがって、その外径をシール部材１７を有効に保持し得る範囲で可及的に大きく設定することができる。
【００３７】
また、補強芯材２１は、シール部材１７の形状に沿ってほぼ円筒状に形成され、一端部２１ａがジャーナル部８の段差部位８ｃの端面８ｄに沿って外方に折曲形成されて、該端面８ｄに軸方向から係合するようになっていると共に、他端部２１ｂが第２シールリップ２０の先端部２０ａ側に延設されている。
【００３８】
そして、前記第１シールリップ１９は、その当接位置が折曲フランジ部１６ａの外面ではなく、開口端１６の折曲コーナー部の外面に径方向から弾接していると共に、第２シールリップ２０は、凸状の先端部２０ａが周壁１４の外周面１４ａに弾接している。
【００３９】
したがって、この実施形態によれば、シール部材１７をほぼ円筒状に形成したことから、前記ジャーナル部８の基端部８ａの外径、つまり段差部位８ｃの外径をさらに大径化することができるため、第１の実施形態の作用効果に加えて、ジャーナル部８の基端部８ａの強度をさらに高くすることができ、振動などの発生をさらに効果的に防止できると共に、耐久性のさらなる向上が図れる。
【００４０】
図４は第３の実施形態を示し、基本的に第２の実施形態と同様であるが、異なるところは第１シールリップ１９の構造を変更したものである。
【００４１】
つまり、第１シールリップ１９は、凸状ではなく薄肉片状に形成されて、開口端１６の折曲フランジ部１６ａを覆う形に形成されていると共に、折曲フランジ部１６ａの外面に軸方向から弾接するようになっている。
【００４２】
このように、第１シールリップ１９の軸方向の弾接による反力（矢印）が働くと、第２シールリップ２０は、第１シールリップ１９と第２シールリップ２０との間を中心としてたシーソー的な作用によって径方向（矢印）へ回動して周壁１４の外周面１４ａに適度な力で圧接する。このため、第２シールリップ２０によるシール性能が一層向上する一方、第１シールリップ１９も折曲フランジ部１６ａに対する圧接力が高くなって、十分なシール性能を確保できる。
【００４３】
なお、ジャーナル部８の基端部８ａ（段差部位８ｃ）の外径を大きくすることができることから、ジャーナル部８の強度を高くすることができることは前記第２の実施形態と同様である。
【００４４】
図５は第４の実施形態を示し、シール部材１７などの基本構成は第３の実施形態と同じ構成としてあるが、ベアリングカップ１２の底壁１５に潤滑油の油溜まり室２２を形成すると共に、ジャーナル部８の内部軸方向に前記油溜まり室２２と連通する油通路２３を形成した。
【００４５】
具体的に説明すれば、前記油溜まり室２２は、底壁１５のほぼ中央部位を外方へ円弧状に膨出形成することにより、該膨出部１５ｂの内面（底面）に形成されている。また、前記油通路２３は、大径な一端部２３ａが油溜まり室２２に開口していると共に、他端部２３ｂが他のジャーナル部の油通路２４に軸直角方向から連通している。
【００４６】
したがって、この実施形態によれば、油通路２４や油溜り室２２内の潤滑油は、プロペラシャフトの回転作動に伴うその遠心力によって、ベアリングカップ１４の底面とジャーナル部８先端面との間を通ってベアリングカップ１２の内周面とジャーナル部８の外周面との間に積極的に供給することができる。このため、ニードルローラ１３周囲の潤滑性能がさらに向上する。この結果、各ニードルローラ１３の焼き付けの発生などを効果的に防止することが可能になる。
【００４７】
また、油溜まり室２２は、各油通路２３、２４に連通しているため、遠心力によって常時潤滑油が内部に送り出されることになり、よって、各ニードルローラ１３には常に十分な潤滑油を供給することができる。
【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、ベアリングカップ１２の開口端１６の強度を確保するために前記折曲フランジ部１６ａを形成しているが、ベアリングカップ１２の開口端１６の強度を他の方法、例えば肉厚を若干大きくするなどといった方法によって高くできるのであれば、折曲フランジ部１６ａを形成しなくてもよい。
【００４９】
また、自在継手としては、前記プロペラシャフトに限らず、パワーステアリング装置などの自在継手にも適用することが可能である。
【００５０】
さらに、前記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）  前記十字軸の軸部外周に前記複数の転動体を保持する凹状の保持溝を形成すると共に、該保持溝の前記軸部の基端部側の端縁で前記各転動体の端部を保持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。
【００５１】
この発明によれば、転動体の軸方向の位置をベアリングカップの開口端に有する折曲フランジ部によって規制する必要がなくなるので、該折曲フランジ部の径方向の長さを短くできる。この結果、ジャーナル部の基端部の外径を大きく設定できることから、該基端部の強度を高くすることができ、これによって振動や振動騒音の発生を防止できると共に、耐久性の向上が図れる。
（ロ）  前記シール部材の基部付近に、先端側の第１のシール部とは別異の第２のシール部を形成すると共に、該第２のシール部を、前記ベアリングカップの内方へ折曲形成された開口端の折曲部位にベアリングカップの軸方向から弾接させ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。
【００５２】
この発明によれば、第２のシール部によって２重シールがなされ、シール性能が向上することは勿論のこと、第２シール部の折曲フランジ部に対する弾接反力によって第１シール部をベアリングカップの円筒部の外面に径方向から強く圧接させることができるので、該第１シール部によるシール性能がさらに向上する。
（ハ）  前記ベアリングカップの底部に潤滑油の油溜まり室を設け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。
【００５３】
この発明によれば、油溜まり室内の潤滑油がベアリングカップの内周面とジャーナル部の外周面との間に供給されて転動体を十分に潤滑することが可能になり、焼き付けの発生などを防止することができる。。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に供される十字軸とニードルベアリングの要部縦断面図である。
【図２】本実施形態の自在継手の要部半断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に供される十字軸とニードルベアリングの要部縦断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に供される十字軸とニードルベアリングの要部縦断面である。
【図５】本発明の第４の実施形態に供される十字軸とニードルベアリングの要部縦断面である。
【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
８…ジャーナル部
５ｃ…軸端面
６…ニードルベアリング
８…ジャーナル部
８ａ…基端部
９…保持孔
１１…保持溝
１１ａ…段差面
１２…ベアリングカップ
１３…ニードルローラ
１４…周壁
１５…底壁
１６…開口端
１６ａ…折曲フランジ部
１７…シール部材
１８…基部
１９…第１シールリップ（第２のシール部）
２０…第２シールリップ（第１のシール部）
２１…補強芯材
２１ａ・２１ｂ…両端部
【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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