(57)【要約】【課題】  外部からの塵埃、泥水などの浸入が防止され、軸受内部にグリースを定期的に供給できかつグリースの漏れを防ぐことができる十字軸継手を提供する。【解決手段】  十字状に配置された四本の軸部２を有する十字軸部材３と、軸部２に転動体４を介して嵌合する軸受カップ５と、この軸受カップ５と軸部２との間をシールするシール部材６とを備える十字軸継手１である。このうち、シール部材６に、シール本体部Ｈと一体成形されかつ軸部２と接触した状態で先端部１０ａを内部側へ向けている第１のリップ部１０を設け、さらに軸受内部Ｎの気体を逃す排気部１８としての溝を軸受カップ５の内周面５ａに形成した。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字状に配置された四本の軸部を有する十字軸部材と、前記軸部に転動体を介して嵌合する軸受カップと、この軸受カップと前記軸部との間をシールするシール部材と、を備える十字軸継手において、
前記シール部材は、シール本体部と、このシール本体部と一体に設けられかつ前記軸部と接触した状態で先端部を当該シール部材でシールされた内部側へ向けているリップ部と、を備え、前記軸受カップの内周面と前記シール本体部との接触部分に前記シール部材でシールされた内部の気体を逃す排気部が設けられていることを特徴とする十字軸継手。
【請求項２】
前記シール部材は、前記シール本体部と一体に設けられ、かつ前記軸受カップの開口端面に接触した状態で先端部を当該シール部材でシールされた外部側へ向けているとともに前記排気部を塞いでいる第２のリップ部を備えている請求項１に記載の十字軸継手。
【請求項３】
前記シール部材は、前記シール本体部と一体に設けられ、かつ前記軸部と接触した状態で先端部を当該シール部材でシールされた外部側へ向けている第３のリップ部を備えている請求項１又は２に記載の十字軸継手。
【請求項４】
前記排気部は、前記軸受カップ又は前記シール本体部に形成された溝である請求項１〜３のいずれかに記載の十字軸継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のドライブシャフト部やステアリング装置に用いられる十字軸継手（ユニバーサルジョイント）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、車両のステアリング装置に用いられる十字軸継手としては、十字状に配置された四本の軸部を有する十字軸部材と、前記軸部に転動体（ころ）を介して嵌合する軸受カップと、この軸受カップと前記軸部との間をシールするシール部材とを備えたものがある。このうち、シール部材はシール本体部と、このシール本体部と一体成形されたゴム製のリップ部とを有している。このリップ部は、十字軸部材の軸部に接触した状態で先端部がシール部材でシールされた外部側（グリース排出方向）へ向かうようになっており、軸受カップ及び転動体で構成された軸受内部の空気を抜け易くして新しいグリースを軸受内部へ供給できるようになっている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】実開昭５５−１１７６２７号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１に記載された十字軸継手ではリップ部の先端部が前記外部側に向けられているので、軸受内部のグリースがリップ部のポンプ効果により当該リップ部と軸部との間から漏れ出すようになる。したがって、長期間の使用により軸受内部のグリース量が減少して軸受の潤滑不良を招くおそれがある。一方、仮にリップ部の向きを逆向きにしてグリースの漏れを抑制すれば、軸受内部の空気が抜け難いためにグリースをリップ部に供給できなくなるという問題がある。したがって、従来技術では、軸受内部へグリースを定期的に供給することと、グリースの漏れを防止することを両立させることはできなかった。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、軸受内部にグリースを定期的に供給できかつグリースの漏れを防止することができる十字軸継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、四本の軸部を有する十字軸部材と、前記軸部に転動体を介して嵌合する軸受カップと、この軸受カップと前記軸部との間をシールするシール部材と、を備える十字軸継手において、前記シール部材は、シール本体部と、このシール本体部と一体に設けられかつ前記軸部と接触した状態で先端部をシール部材でシールされた内部側へ向けているリップ部と、を備え、前記軸受カップの内周面と前記シール本体部との接触部分に前記シール部材でシールされた内部の気体を逃す排気部が形成されていることを特徴とする。
このような十字軸継手とすれば、先端部をシール部材でシールされた内部側へ向けているリップ部により、軸受カップと転動体で構成された軸受内部のグリースの漏れを防止することができ、これとともに、軸受カップの内周面とシール本体部との接触部分に排気部が設けられているので、グリースの供給時に軸受内部の気体（空気）をこの排気部から逃して当該グリースを軸受内部へスムーズに供給することができる。
【０００６】
また、上記の十字軸継手において、前記シール部材は、前記シール本体部と一体に設けられ、かつ前記軸受カップの開口端面に接触した状態で先端部をシール部材でシールされた外部側へ向けているとともに前記排気部を塞いでいる第２のリップ部を備えていることが好ましい。
この場合、第２のリップ部が、軸受カップの開口端面に接触した状態でその先端部をシール部材でシールされた外部側へ向け、さらに前記排気部を塞いでいるので、外部の塵埃、泥水などが、当該第２のリップ部の前記内部側にある前記排気部へ入るのを防止することができる。さらに、排気部から出る気体を外部に排出することができる。
【０００７】
更に、上記の十字軸継手において、前記シール部材は、前記シール本体部と一体に設けられ、かつ前記軸部と接触した状態で先端部をシール部材でシールされた外部側へ向けている第３のリップ部を備えていることが好ましい。
この場合、第３のリップ部が、軸部と接触した状態でその先端部をシール部材でシールされた外部側へ向けているので、外部の塵埃、泥水などがシール部材と軸部との間から軸受内部へ入ってくるのを防止することができる。
【０００８】
前記排気部は、前記軸受カップ又は前記シール本体部に形成された溝であることが好ましい。この場合、軸受カップかあるいはシール本体部にシール部材の内外に繋がる溝を形成するだけで、軸受内部の気体を逃がすことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シール部材でシールされた内部側へ先端部を向けているリップ部を設けるとともに、軸受カップの内周面とシール本体部との接触部分に排気部を設けたので、軸受内部にグリースを定期的に供給できかつグリースの漏れを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態の十字軸継手１は、四本の軸部２を有する十字軸部材３と、前記軸部２に円筒ころ４（転動体）を介して嵌合する軸受カップ５と、この軸受カップ５の開口端と前記軸部２との間をシールするシール部材６とを備えている。また、図２に示すように、シール部材６は、軸受カップ５の開口端に圧入された環状の芯金７及びこの芯金７と一体成形された基部１７からなるシール本体部Ｈと、シール部材６でシールされた最も内部側（以下、内部側といい、シールされた外部側を外部側という）に設けられた第１のリップ部１０と、最も外部側に設けられた第２のリップ部１１と、これら第１、第２のリップ部１０、１１間に設けられた第３のリップ部８，９とを備えている。前記基部１７、第１、第２、第３のリップ部１０，１１，８，９はいずれも、芯金７と一体成形されたゴム材料からなるものである。なお、この十字軸継手１は車両のドライブシャフト部やステアリング装置におけるステアリングメインシャフト等をヨーク部材で介してトルク伝達可能に連結するものである。
【００１１】
図１において、十字軸部材３は中心に配置された本体部１２及びこの本体部１２から四方向に延びた四本の軸部２とから構成されており、これら各軸部２には複数の円筒ころ４を介して軸受カップ５が取付けられるようになっている。また、図２に示すように各軸部２の内部には油孔が２ｃ形成されており、十字軸部材３の中央部に設けられたグリースニップル１５から注油されたグリースが当該油孔２ｃを通って軸部２の端面２ｂに達し、軸受内部Ｎに入るようになっている。軸受カップ５は有底円筒形を呈しており、その開口端に内径を拡大した拡径部５Ａが形成されている。この軸受カップ５と円筒ころ４とで軸受Ｂが構成されており、軸部２に当該軸受Ｂが取り付けられている。円筒ころ４は、軸部２の外周面２ａを内輪軌道部、軸受カップ５の内周面５ｄを外輪軌道部とするようになっている。また、軸部２にはこの軸部２の一部として形成された径外方向に広がるネック部１３が設けられており、隣接する各軸部２は本体部１２の各コーナーに形成された内側に湾曲する湾曲部１２ａを挟んで配置されている。また、ネック部１３と湾曲部１２ａとの間には段差部１４が形成されており、この段差部１４と開口端面５ｂとの間には隙間Ｓが形成されている。なお、本実施形態では段差部１４を設けたが、当該段差部１４を設けずに開口端面５ｂとネック部１３との間に隙間Ｓを形成してもよい。
【００１２】
図３に示すように、シール本体部Ｈの一部を構成する芯金７は、拡径部５Ａの内周面５ａに接触する芯金外部７Ａとこの芯金外部７Ａの端部から径内方向へ延びる芯金側部７Ｂとから構成されており、断面ほぼＬ字形状の環形状を呈している。芯金外部７Ａはその一部を軸受カップ５の開口端面５ｂから突出させており、さらに当該芯金外部７Ａの先端部が段差部１４に合わさるところまで延びている。また、芯金側部７Ｂは径内方向に向かって軸部２の近傍まで延びている。なお、芯金７の外周（外側部７Ａの先端部から第３のリップ部１１の部分は除く）は、当該芯金７を構成する金属が露出しており、それ以外の部分は弾性部材に覆われている。また、当該芯金７で囲われている部分にはこの芯金７と一体成形された基部１７が設けられている。
【００１３】
第１のリップ部１０は、芯金側部７Ｂの端部近傍から斜め内部側へ向かって延びており、軸部２に接触してその先端部１０ａを内部側へ向けて変形している。このように、第１のリップ部１０の先端部１０ａは、後述の第３のリップ８，９とは逆の方向、すなわち内部側へ向かっているので、軸受内部Ｎのグリースを当該第１のリップ１０で留めることができる。これにより、軸受内部Ｎのグリースが外部へ漏れ出すのを防止することができる。また、図２〜図４に示すように、拡径部５Ａの内周面５ａと芯金外部７Ａの外周面７ｂとの接触部分に軸受内部Ｎの気体（空気）を逃がす排気部１８が設けられている。この排気部１８は、シール部材６の内外に通じる溝として構成されているものである。
【００１４】
溝１８は、拡径部５Ａの内周面５ａに当該拡径部の幅方向（図３左右方向）に沿って細長に形成されている。この溝１８（排気部）によって軸受内部Ｎの気体を逃がすことができるので、軸受カップ５と軸部２との間がシール部材６でシールされた状態においても、軸受内部Ｎへグリースをスムーズに供給することができる。
以上のように本実施形態では、第１のリップ部１０と排気部１８が設けられているので、軸受内部のグリースの漏れを防止することができ、これとともに、グリースの供給時に軸受内部の空気をこの排気部から逃して当該グリースを軸受内部へスムーズに供給することができる。なお、図５及び図６に示すように芯金外部７Ａの外周面７ｂに排気部１９としての溝を形成してもよい。この溝１９は、芯金７の肩部（芯金外部７Ａと芯金側部７Ｂが繋がっているところ）から第２のリップ部１１の内側にわたって形成されており、拡径部５Ａの内周面５ａと芯金７の外周面７ｂとが接触している状態でも軸受内部Ｎの空気を逃がすことができるようになっている。
【００１５】
また、図２、図３に示すように、シール部材６には第２のリップ部１１が設けられている。第２のリップ部１１は、開口端面５ｂから突出している芯金外部７Ａの外周面７ｂから当該端面５ｂへ向かって斜め外方へ延びており、開口端面５ｂに接触して先端部１１ａを外部側へ向けて変形している。したがって、排気部１８（溝）の外側出口１８ａが当該第２のリップ部１１で覆われた状態となっている。これにより、グリースの供給時には排気部１８から軸受内部Ｎの気体を逃がして、グリースをスムーズに軸受内部Ｎに供給し、グリースを供給していないときには第２のリップ部１１が開口端面５ｂに接触するので、外部の塵埃、泥水などが排気部１８を伝って浸入してくるのを防止することができる。さらに、排気部１８を伝わってきた軸受内部Ｎの気体を外部に出すことができる
【００１６】
図２、図３に示すように、シール部材６に設けられた第３のリップ部は、環状の外側リップ部８と環状の内側リップ部９とからなっている。このうち外側リップ部８は、芯金７の内周面７ａに一体成形された基部１７の内周部１７ａからネック部１３へ向かうように延びている。また、当該外側リップ部８はネック部１３に接触しその先端部８ａを外部側に向けて変形している。内側リップ部９は、芯金側部７Ｂの端部近傍から斜め外部側へ向けて延びており、軸部２に接触してその先端部９ａを外部側に向けて変形している。このように、外側リップ部８と内側リップ部９（第１のリップ部）はいずれもその先端部８ａ、９ａが外部側に向かっているので、外部の塵埃、泥水などが軸受内部Ｎに浸入するのを防止することができる。
【００１７】
以上説明したように、本実施の形態の十字軸継手１によれば、第１のリップ部１０により、軸受内部Ｎからグリースが漏れ出すのを防止することができ、これとともに排気部１８があるのでグリースを軸受内部Ｎへ定期的に供給することができる。したがって、十字軸継手１を長期間使用した場合であってもグリース量の減少による軸受の潤滑不良を招くおそれがない。さらに、第２のリップ部１１により、塵埃、泥水などが排気部１８を伝わって軸受内部Ｎに浸入せず、かつ、排気部１８を伝わってきた軸受内部Ｎの気体を外部に出すことができる。また、第１のリップ部８，９により、塵埃、泥水などが軸受内部Ｎに浸入するのを防止することができる。なお、本実施の形態では、排気部１８を軸受カップ５（拡径部５Ａ）あるいは芯金７に一箇所だけ設けているが、例えば拡径部分５Ａの内周面５ａに等間隔の溝を４箇所設けるなど、排気部１８を設ける箇所、数を適宜変更してもよい。
【００１８】
次に、軸受カップ５の内底面２０に形成されたグリース溝２１について説明する。
軸部２の端面２ｂと軸受カップ５の内底面２０との間においては、これらの焼き付きを防止することと、グリースの供給時において油孔２ｃから軸受内部Ｎへグリースが流れるようにすることが要求されている。従来技術において、焼き付き防止用として動圧を発生させるための油溝を軸部の端面に形成することが考えられているが、この場合、当該端面に油溝の加工が必要であり加工コストが高くなる。また、軸部の端面と軸受カップの内底面との間にスラストワッシャを設けるタイプの十字軸継手では、当該端面とワッシャ間の摺動により当該ワッシャの表面を軸部の端面で削ってしまうという問題がある。また、ワッシャに油溝を形成することで、軸部の油溝加工を廃止することもできるが、この場合、ワッシャの強度が低下するのでその厚みを増加させなければならず、近年における十字軸継手のコンパクト化の要請に合わない。
さらに、従来技術において、軸受カップの内底面に油溝を形成しているものがあるが、この溝は、焼き付きを防止するためのものであるため、その溝寸法（溝幅や溝深さ）は小さい。溝寸法が小さいと、グリースは軸受内部にスムーズに流れていかず軸受内部に十分なグリース量を供給することができない。
【００１９】
そこで、本実施の形態では、図１及び図７に示すように、前記十字軸部材３、円筒ころ４、軸受カップ５、及びシール部材６を備える本実施の形態の十字軸継手において、軸受カップ５の内底面２０にグリース供給用のグリース溝２１を設けている。当該内底面２０には軸部２の端面２ｂが当接する円環形状の当接面２０ａが形成されており、グリース溝２１は当接面２０ａの径方向に沿って四本形成されている。四本のグリース溝２１はそれぞれ９０度の角度で隣接して十字状に構成されている。各グリース溝２１の溝幅は１ｍｍ以上、かつ、溝深さは０．３ｍｍ以上となっている。このような溝寸法が採用されている理由は、グリースを流れやすくして、油孔２ｃを通ってきたグリースを軸受内部Ｎへスムーズに供給するためである。仮に、前記寸法よりも小さい寸法を有する溝とすればグリースの流れ易さが低下するために、動圧を発生させることはできるがグリースの供給用としての機能をもたせることはできないからである。
【００２０】
このように、本実施の形態の十字軸継手は、軸部２の油孔２ｃから軸受内部Ｎまでグリースをスムーズに流すことができるので、軸受内部へのグリースの供給を円滑に行うことができる。また、ワッシャを設けた場合であっても、当該ワッシャに溝を形成する必要がないので、ワッシャを薄く形成することで十字軸継手がコンパクトになる。なお、グリース溝は本実施の形態の形状に限られるものではなく、グリース溝を設ける数や箇所、形状を変更してもよい。
【００２１】
また、本実施の形態の十字軸部材３は粒界酸化層２２を取り除く加工が行われており、この点について以下詳細に説明する。十字軸部材３は、はだ焼鋼に浸炭処理あるいは浸炭窒化処理した鋼材を用いて構成されており、また、近年のコンパクト化の要請のために各部寸法は限界まで小さくなっている。
浸炭処理等における鋼の焼入れは、一般にガス浸炭による方法が用いられているが、これに用いられているガス中には水分や二酸化炭素等が含まれている。そのため、浸炭中に被処理品とともに炉内に持ち込まれる空気の存在により、被処理品中のＣｒやＭｎが酸素成分に優先的に酸化され表面にある合金元素が減少することによる粒界酸化層が生成され、これが生じた状態で浸炭処理した場合、表面部の炭化物が抜けた組織となり、表面部における十分な炭素濃度を得ることができない。このような、粒界酸化層が一定厚さ以上になると、金属の疲れ強さに大幅な影響を及ぼすことが知られている。
【００２２】
十字軸部材３において、図８に示す本体部１２の湾曲部１２ａ（合計４箇所）に粒界酸化層２２が形成されたままの状態では、当該湾曲部１２ａの強度は低くなりこの部分から破損するおそれがある。したがって、浸炭処理等で形成された各湾曲部１２ａの粒界酸化層２２は、浸炭処理後、旋削加工によって取り除かれている。粒界酸化層２２の表面からの厚みは数十ミクロンであると考えられているので、旋削加工によって取り除く表面からの厚みは１００ミクロン以上である。これにより、湾曲部１２ａの強度が向上するので、十字軸部材３の破損を防止することができる。なお、上記実施の形態は単なる例示であって制限的なものではなく、軸受カップ５や十字軸部材３、円筒ころ４等を他の形状に変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の十字軸継手においてベアリングを取り外した状態の斜視図である。
【図２】同十字軸継手のシール部分の要部断面図である。
【図３】同シール部分の拡大断面図である。
【図４】同十字軸継手の軸受カップに形成された排気部付近の斜視図である。
【図５】他の実施の形態のシール部分の要部断面図である。
【図６】同実施の形態の芯金に形成された排気部付近の斜視図である。
【図７】図２のＡ−Ａ線断面図である（円筒ころは省略している）。
【図８】十字軸部材の断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    十字軸継手
２    軸部
３    十字軸部材
４    円筒ころ（転動体）
５    軸受カップ
５ｂ  開口端面
６    シール部材
７    芯金
８、９    第３のリップ部
１０  第１のリップ部
１１  第２のリップ部
８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ  先端部
１６  軸受内部
１８  排気部
Ｈ    シール本体部
【図１】
2005351404.tif 000003
【図２】
2005351404.tif 000004
【図３】
2005351404.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005351404.tif 000009
【図８】
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