(57)【要約】【課題】各構成部品の組付作業の容易性とニードルベアリングの耐久性の向上を図る。【解決手段】入力軸ヨーク２と出力軸ヨーク４とを、十字軸５によって連結すると共に、前記入力軸ヨークの先端部２ｂ、２ｃに形成された保持孔８内に保持されたニードルベアリング６によって十字軸の各ジャーナル部５ａを各ヨークに回転自在に支持してなる。ベアリングカップ１２の底壁１２ｂの内底面にニードルローラ１３の位置をジャーナル部の先端縁から離間させる段差部１７を形成した。また、前記底壁の肉厚を薄く形成すると共に、段差部に対応した外周面に肉盗み部１９を形成して、底壁全体の剛性を小さくして撓み変位量が大きくなるように形成した。【選択図】　図１
2004084910.tif 000002
【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対向して設けられた各一対の入力軸ヨーク及び出力軸ヨークと、
該入力軸ヨークと出力軸ヨークとの間に介装された十字軸と、
前記各ヨークの先端部にスナップリングによって保持された有底円筒状のベアリングカップ内に、前記十字軸の各ジャーナル部を複数のニードルローラを介して回転自在に支持するベアリングとを備え、
前記入力軸ヨークと出力軸ヨークを、各ベアリングを介して前記十字軸により回動自在に連結してなる自在継手において、
前記ベアリングカップの内底面に、前記ニードルローラの外周面と前記各ジャーナル部の端縁との接触を回避する段差部を一体に設けると共に、
前記ベアリングカップの底部の前記段差部に対応した外面に、肉盗み部を形成したことを特徴とする自在継手。
【請求項２】
入力軸と出力軸の各対向端部にそれぞれ対向して設けられた各一対の入力軸ヨーク及び出力軸ヨークと、
該入力軸ヨークと出力軸ヨークとの間に介装された十字軸と、
前記各ヨークの先端部にスナップリングによって保持された有底円筒状のベアリングカップ内に、前記十字軸の各ジャーナル部を複数のニードルローラを介して回転自在に支持するベアリングとを備え、
前記入力軸ヨークと出力軸ヨークを、各ベアリングを介して前記十字軸により回動自在に連結してなる自在継手において、
前記ベアリングカップの内底面に、前記ニードルローラの外周面と前記各ジャーナル部の端縁との接触を回避する段差部を一体に設けると共に、
前記ベアリングカップの内底面のほぼ中央部と該内底面に対向する前記ジャーナル部の軸端面の回転中心位置との間に突部を形成し、該突部を介して前記ジャーナル部の軸端面の回転中心とベアリングカップの底部内面とを当接させたことを特徴とする自在継手。
【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、その一つとして特開２０００−３２１９５３公報に記載されているものがある。
【０００３】
この自在継手は、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、分解などのメーンテナンス性の良好ないわゆるソリッド型のベアリングカップが用いられている。
【０００４】
前記入力軸ヨークは、ほぼＵ字形状を呈し、その各先端部に保持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、各先端部に各ニードルベアリングを保持する保持孔が貫通形成されている。
【０００５】
また、前記十字軸は、入力軸ヨーク側に連結する各先端部に前記各保持孔に挿通保持される前記ニードルベアリングが取り付けられている。
【０００６】
この各ニードルベアリングは、各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おり、前記ベアリングカップは、開口端側の外周に形成された円環状の嵌着溝に嵌着されたスナップリングによって軸方向に位置決めされつつ入力軸ヨークに固定されている。
【０００７】
そして、前記ベアリングカップの内底面には、段差部が形成されており、この段差部によって前記各ニードルローラと各ジャーナル部の端縁及びベアリングカップの底部付近との、片当たりによるいわゆるエッジロード（フレーキング）を防止するようになっている。
【０００８】
すなわち、例えば前記入力軸から入力軸ヨークに伝達された回転トルクがベアリングカップから各ニードルローラを介して十字軸のジャーナル部の外周面に伝達される際に、各ニードルローラの外周面がベアリングカップの底部付近の内周縁に片当たりして、ここに集中荷重が発生し、エッジロード現象が起こり、ジャーナル部の端縁が表面剥離してニードルベアリングの耐久性が低下するおそれがある。
【０００９】
そこで、当該従来の技術においては、前述のようにベアリングカップの内底面に段差部を形成して各ニードルローラの位置をジャーナル部の外周面の軸方向の中央側寄りに移動させて、ジャーナル部の端縁やベアリングカップ底部付近とニードルローラの外周面との片当たりを回避して、耐久性の向上を図るようになっている。
【００１０】
【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、ベアリングカップの内底面に段差部を設けてニードルローラとジャーナル部との片当たりを回避することができるものの、かかる段差部を設けることによってベアリングカップ底部の肉厚が大きくなってカップ底部の剛性が高くなっしまう。
【００１１】
このため、ベアリングカップをヨークの保持孔に内側からスナップリングによって組み付けた際に、該スナップリングの肉厚との関係で、ベアリングカップの底部と該底部内底面に当接するジャーナル部の軸端面との間の最適なフリクション性能が得られないおそれがある。すなわち、組み付け時におけるベアリングカップの内底面とジャーナル部の軸端面との間の軸方向の押付け荷重は、プロペラシャフトの回転に伴いフリクション起振力に大きな影響力を与えることが知られている。ところが、前記従来技術のように、ベアリングカップの底部の剛性が高くなっていることから、フリクション性能が低下して、前記フリクション起振力が大きくなってしまうおそれがある。
【００１２】
そこで、組み付け時における最適なフリクション性能を確保するために、ベアリングカップとジャーナル部の構造上の関係から肉厚の異なる多数のスナップリングを、適宜交換しながらフリクションを調整することも考えられるが、かかる交換作業の煩雑さや管理工数などが多くて、コストの増加を招来する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ベアリングカップの内底面に、前記ニードルローラの外周面と前記各ジャーナル部の端縁との接触を回避する段差部を一体に設けると共に、前記ベアリングカップの底部の前記段差部に対応した外面に、肉盗み部を形成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、段差部の存在により、入力された回転トルク荷重によってニードルローラとジャーナル部との間の片当たりを防止できることからエッジロードの発生を抑制できることは勿論のこと、ベアリングカップの底部に肉盗み部を形成したことによって、該ベアリングカップ底部の剛性が小さくなる。この結果、かかるベアリングカップ底部の比較的大きな撓み性が得られて、ヨークの保持孔に対するスナップリングによるベアリングカップの組み付けや、ベアリングカップに対する十字軸のジャーナル部の組み付け時における該ベアリングカップとジャーナル部との良好なフリクション性能を得ることができる。したがって、前記各構成部材の組付作業が極めて容易になるばかりか、肉厚の異なる多くのスナップリングを用意する必要がないことから、コストの低廉化が図れる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記ベアリングカップの内底面に、前記ニードルローラの外周面と前記各ジャーナル部の端縁との接触を回避する段差部を一体に設けると共に、前記ベアリングカップの内底面のほぼ中央部と該内底面に対向する前記ジャーナル部の軸端面の回転中心位置との間に突部を形成し、該突部を介して前記ジャーナル部の軸端面の回転中心とベアリングカップの内底面とを当接させたことを特徴としている。
【００１６】
したがって、この発明によれば、段差部による作用効果は前述の通りであるが、特に、例えばベアリングカップの内底面のほぼ中央位置に設けられた突部とジャーナル部の軸端面との回転中心とを接触させたことにより、例えばヨークからベアリングカップを介してジャーナル部に伝達された回転トルクによるベアリングカップの回転有効半径が突部の中心から該突部の外周までの極めて小さな長さになる。このため、ジャーナル部の軸端面とベアリングカップの内底面とのフリクションを小さくすることができる。
【００１７】
しかも、前記突部の外周縁とニードルローラを外縁を支持するベアリングカップの内周面までの距離を長くすることができることから、ベアリングカップの底部の剛性が小さくなり、撓み易くなる。したがって、組み付け時におけるベアリングカップとジャーナル部との良好なフリクション性能を得ることができる。したがって、前記各構成部材の組付作業が極めて容易になるばかりか、肉厚の異なる多くのスナップリングを用意する必要がないことから、コストの低廉化が図れる。
【００１８】
【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。
【００１９】
図２は本発明の第１の実施形態を示し、この自在継手は、従来と同じくフック式継手であって、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。
【００２０】
前記入力軸ヨーク２は、ほぼＵ字形状に折曲形成され、入力軸１に摩擦溶接によって固定される平坦矩形板状の基部２ａと、該基部２ａの両端部から出力軸３方向へ平行に延び矩形板状の各先端部２ｂ、２ｃとを備え、この各先端部２ｂ、２ｃの対向する位置にそれぞれ保持孔８、８が貫通形成されている。一方、前記出力軸ヨーク４は、同じくほぼＵ字形状に形成され、出力軸３に固定された平板状の基部４ａと、該基部４ａの両端部から入力軸１方向へ平行に延出した矩形板状の先端部４ｂ、４ｃとを備え、該両先端部４ｂ、４ｃの対向する位置にそれぞれ保持孔９、９が貫通形成されている。
【００２１】
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５ａが一体に突設されていると共に、該各ジャーナル部５ａには前記各保持孔８，９に挿通保持される前記ニードルベアリング６，６、７，７が取り付けられている。前記各ジャーナル部５ａは、交点部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、内部軸方向にグリースなどの潤滑油孔１１が形成されている。
【００２２】
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８内に挿通保持されるほぼ有底円筒状のベアリングカップ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５ａとの間に介装された複数のニードルローラ１３とから構成されている。
【００２３】
前記各ベアリングカップ１２は、十字軸５側の内側外周面にはスナップリング１４を嵌合保持するほぼ円環状の嵌合溝１５が形成されている。前記スナップリング１４は、ベアリングカップ１２を前記各ヨーク２の保持孔８に挿通した際に、該各ヨーク２に固定するためのものである。また、ベアリングカップ１２の内周面１２ａの内側開口端付近に形成された円環溝と前記ジャーナル部５ａの前記フランジ部１０との間には、内部をシールするシールリング１６が介装されている。
【００２４】
さらに、このベアリングカップ１２は、底壁１２ｂの前記ニードルローラ１３の軸方向の内底面に、円環状の段差部１７が一体に形成されている。この段差部１７は、内周面に前記ジャーナル部５ａの先端部５ｂ外周面を摺動自在に保持していると共に、各ニードルローラ１３の一端部１３ａの底壁１２ｂ方向への移動を阻止して該ニードルローラ１３の外面がジャーナル部５ａの先端外縁５ｂに当接しないように配置するようになっている。また、ベアリングカップ１２の底壁１２ｂの内底面の中央位置には、前記ジャーナル部５ａ内の潤滑油孔１１内を通流した潤滑油を受ける円形状の凹溝１８が形成されている。
【００２５】
さらに、このベアリングカップ１２は、底壁１２ｂが全体的に薄肉に形成されていると共に、前記段差部１７に対応する外周面部位には円環状の肉盗み部１９が形成されている。
【００２６】
なお、各ニードルローラ１３は、前記ジャーナル部５ａの外周面とベアリングカップ１２の内周面との間に、微少隙間を介して回転自在に保持され、その長さが前記段差部１７の存在によって比較的短く設定されている。
【００２７】
したがって、この実施形態によれば、入力軸１から入力軸ヨーク２へ回転トルクが作用すると、この回転トルクは両先端部２ｂ、２ｃから各ニードルベアリング６，６を介して十字軸５の各ジャーナル部５ａ、５ａに伝達されるが、この際、段差部１７によってニードルローラ１３の外周面に対するジャーナル部５ａの外端縁５ｂの片当たりを防止できることからエッジロードの発生を防止できる。
【００２８】
しかも、ベアリングカップ１２の底壁１２ｂ全体を薄肉に形成すると共に、肉盗み部１９を形成したことによって、底壁１２ｂ全体の剛性が小さくなる。この結果、かかる底壁１２ｂの撓み性が確保されて、入力軸ヨーク２の保持孔８，８に対するスナップリング１４によるベアリングカップ１２、１２の組み付けや、ベアリングカップ１２，１２に対する十字軸５のジャーナル部５ａ、５ａの組み付け時における該ベアリングカップ１２，１２とジャーナル部５ａ、５ａとの最適なフリクション性能を得ることができる。したがって、前記各構成部材の組付作業が極めて容易になるばかりか、肉厚の異なる多くのスナップリング１４を用意する必要がないことから、コストの低廉化が図れる。
【００２９】
また、前記ジャーナル部５ａの潤滑油孔１１から凹溝１８内に流入した潤滑油は、ここから円周方向へ除々に流出してジャーナル部５ａの外周面とベアリングカップ１２の内周面１２ａとの間、つまり各ニードルローラ１３の周囲に積極的に供給されることから、かかる部位の潤滑性能が大幅に向上し、ニードルベアリング６，６の耐久性を向上させることができる。
【００３０】
図３は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態では、ベアリングカップ１２の底壁１２ｂの肉厚全体を薄くして撓み性を確保している。また、ベアリングカップ１２の底壁１２ｂの中央部に、小径円盤状の突部２０が形成されている一方、中実に形成されたジャーナル部５ａの軸端面５ｃの回転中心部位に、先端面２１ａが前記突部２０の先端面２０ａに当接する小径円盤状の凸部２１が一体に設けられている。この突部２０と凸部２１とは、その高さがほぼ同一であるが、その外径は凸部２１の方が若干大きく設定されている。また、突部２０と凸部２１との当接によってジャーナル部５ａの軸端面５ｃとベアリングカップ１２の底壁１２ｂ内底面との間に円環状の隙間部２２が形成されるようになっている。
【００３１】
なお、ベアリングカップ１２に段差部１７が形成されていることなどは、第１の実施形態と同様である。
【００３２】
したがって、この発明によれば、段差部１７による作用効果は第１の実施形態と同じであるが、特に、ベアリングカップ１２の突部２０とジャーナル部５ａの軸端面５ｃの凸部２１とを当接させたことにより、入力軸ヨーク２からベアリングカップ１２を介してジャーナル部５ａに伝達された回転トルクによるベアリングカップ１２の回転有効半径ｄが突部２０の中心から該突部２０の外周までの極めて小さな長さになる。このため、ジャーナル部５ａの軸端面５ｃとベアリングカップ１２の底壁１２ｂの内底面とのフリクションを小さくすることができる。
【００３３】
しかも、前記突部２０の外周縁とニードルローラ１３を支持するベアリングカップ１２の内周面１２ａまでの距離Ｌを長くすることができることから、ベアリングカップ１２の底壁１２ｂの剛性が小さくなって、該底壁１２ｂが一層撓み易くなる。したがって、組み付け時におけるベアリングカップ１２とジャーナル部５ａとの良好なフリクション性能を得ることができる。したがって、第１の実施形態と同じく、前記各構成部材の組付作業が極めて容易になるばかりか、肉厚の異なる多くのスナップリング１４を用意する必要がないことから、コストの低廉化が図れる。
【００３４】
また、前記円環状の隙間部２２内に潤滑油貯留させておくことができることから、該隙間部２２内の潤滑油が円周方向へ除々に流出して各ニードルローラ１３を効果的に潤滑することができる。
【００３５】
図４は本発明の第３の実施形態を示し、中実なジャーナル部５ａの構成や段差部１７、突部２０，凸部２１などの構成は第２の実施形態と同様であるが、ベアリングカップ１２の底壁１２ｂの外周に肉盗み部１９が形成されていると共に、底壁１２ｂが外方に膨出形成されている。
【００３６】
すなわち、前記底壁１２ｂは、段差部１７とほぼ対応する外周面に円環状の肉盗み部１９が形成されていると共に、突部２０の部位を除いて円環状に膨出形成され、この膨出部１２ｃの内底面とジャーナル部５ａの軸端面５ｃとの間に、第２の実施形態の隙間部よりも断面積の大きな円環状の隙間部２３が形成されている。また、突部２０と膨出部１２ｃとの連結部位１２ｄが薄肉に形成されている。
【００３７】
したがって、この実施形態によれば、基本的に第２の実施形態と同様な作用効果が得られるが、特に膨出部１２ｃによって突部２０の外周縁からベアリングカップ１２の内周面１２ａまでの実質的長さＬ１が長くなっていることから、ベアリングカップ１２の底壁１２ｂの剛性がさらに小さくなり、該底壁１２ｂが一層撓み易くなる。
【００３８】
また、前記連結部位１２ｄの薄肉化によっても底壁１２ｂの剛性が小さくなることから、さらに撓み易くなる。したがって、組み付け時におけるベアリングカップ１２とジャーナル部５ａとの良好なフリクション性能を得ることができる。
【００３９】
この実施形態におけるベアリングカップ１２の底壁１２ｂの撓み変位量に対する屈曲抵抗は、図５の棒線グラフに示すように、前記従来技術（Ｄ）の撓み変位量／屈曲抵抗に比較して約１／２程度になり、第１の実施形態（Ａ）よりも小さく、更に第２の実施形態（Ｂ）よりもさらに小さくなっている。したがって、ニードルベアリング６の耐久性が一層高くなっている。
【００４０】
また、隙間部２３の断面積が大きく設定されていることから、潤滑油の貯留量を多くすることができるので、各ニードルローラ１３の潤滑性が良好になることは勿論のこと、潤滑油を長期に亘って供給することが可能になる。
【００４１】
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、例えば入力軸側だけでなく出力軸側に適用することも可能である。
【００４２】
前記各実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
（イ）　前記突部をベアリングカップの内底面に形成し、該突部を介して前記ベアリングカップの内底面とジャーナル部の軸端面との間に凹部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の自在継手。
【００４３】
この発明によれば、凹部を潤滑油溜まりとして利用することができるので、各ニードルローラなどに対する潤滑性が向上して、ベアリングの耐久性を向上させることができる。
（ロ）　前記ベアリングカップの底部を外方に膨出形成し、該膨出部の内底面と前記ジャーナル部の軸端面との間に凹部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の自在継手。
【００４４】
この発明によれば、膨出部によってベアリングカップの底壁の剛性をさらに小さくすることができると共に、凹部である隙間部の断面積が大きくなることから、この隙間部内での潤滑油の貯留量が多くなって、各ニードルローラなどへ潤滑油を長期に亘り供給することができる。したがって、ベアリングの耐久性をさらに向上させ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側面図である。
【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】従来と各実施形態の自在継手のベアリングカップ底壁の撓み変位量の特性図である。
【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…ジャーナル部
５ｃ…軸端面
６、７…ニードルベアリング
８、９…保持孔
１２…ベアリングカップ
１２ｂ…底壁（底部）
１３…ニードルローラ
１４…スナップリング
１７…段差部
１９…肉盗み部
２０…突部
２１…凸部
【図１】
2004084910.tif 000003
【図２】
2004084910.tif 000004
【図３】
2004084910.tif 000005
【図４】
2004084910.tif 000006
【図５】
2004084910.tif 000007