(57)【要約】【課題】  十字軸とシールとの隙間を狭くして泥水の浸入を抑制しつつ、他方で、浸入した泥水によりシール性能が損なわれることのない十字軸継手を提供する。【解決手段】  シール４の外周壁部４ｗの先端を十字軸２に近接させて隙間を狭くすることにより金環ラビリンスシール構造とした十字軸継手において、外周壁部４ｗに壁貫通の水抜き孔４ｈを設け、周凹部４２ｇに溜まる泥水を、十字軸継手の回転に伴う遠心力により水抜き孔４２ｇから排出させる。軸方向における水抜き孔４２ｇの位置は、アキシャルリップ４２ａとネック部２２との接触部よりも周凹部４２ｇの底に近い位置にあり、従って、回転中の泥水の水面は周凹部４２ｇの底側に下がり、アキシャルリップ４２ａの接触部は大気中にある状態となる。これにより、アキシャルリップ４２ａのシール性能が確保される。【選択図】      図３
2005351382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各軸に軌道部を有する十字軸と、前記軌道部に装着されるベアリングカップと、前記ベアリングカップに装着され、前記十字軸のネック部と前記ベアリングカップとの隙間を封止する全体としてリング状のシールとを備えた十字軸継手であって、前記シールは、
軸方向内方に延び出て、前記ネック部に押し当てられるリップと、
前記リップの外側にあって、前記リップとの間に周凹部を形成し、前記十字軸に近接する位置まで軸方向内方に延び出た外周壁部とを備え、
前記外周壁部には、軸方向において、前記ネック部に押し当てられた前記リップの接触部よりも前記周凹部の底に近い所定の位置に、壁貫通の水抜き孔が形成されていることを特徴とする十字軸継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として自動車のプロペラシャフト用ユニバーサルジョイントに用いられる十字軸継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車のプロペラシャフト用ユニバーサルジョイントは、タイヤから飛び散る泥水や、路面からはね返る泥水がかかるため、耐泥水性が求められる。また特に、クロスカントリーレース用４輪駆動車や、悪路を走るトラックなどでは十分な耐泥水性が要求される。そのため、ユニバーサルジョイントを構成する主要な部材である十字軸継手に、泥水浸入を防ぐシールドを追加した構造が用いられる場合があるが、これはコストが高いという欠点がある。そこで、軸受で一般に使用されている金環ラビリンスシール構造を取り入れた十字軸継手が使用され始めている。
【０００３】
図５は、従来の十字軸継手（同様の構造は、例えば特許文献１参照。）に金環ラビリンスシール構造（例えば、特許文献２参照。）を取り入れたものを示す正面図（一部断面図）である。図において、Ｘ，Ｙ２方向の２軸からなる十字軸２の４つの軌道部２１にはそれぞれ、ベアリングカップ３が装着されている。ベアリングカップ３は、カップ３１の内側に針状ころ３２を備えたもので、カップ３１は、軌道部２１に対して回転自在である。このカップ３１の外周面には、周溝３１ａが形成されている（但し、周溝３１ａは無い場合もある。）。また、ベアリングカップ３の端部にはリング状のシール４が取り付けられており、これにより、十字軸２のネック部２２とカップ３１との隙間を封止し、カップ内へ泥水が浸入することを防止している。
【０００４】
図６は、図５のVI部付近の拡大図である。図において、十字軸２は、軌道部２１の根元側に、シール４を圧接させるためのネック部２２と、ネック部２２の上方に形成されたシール用凹部２３とを備えている。ネック部２２は、図示の断面形状において、軌道部２１の中心軸に平行な直線状（立体的には円筒面状）のストレート部２２１と、このストレート部２２１に対して急角度で傾斜した直線状（立体的には円錐面状）のネック斜面部２２２と、その中間にあって円弧状に形成されたネックＲ部２２３とによって構成されている。
【０００５】
一方、シール４は、カップ３１に圧入して固定される金属環体４１と、この金属環体４１に一体成形されたゴム製のシール体４２とによって構成されている。金属環体４１の外周側部分とシール体４の一部は軸方向内方（図の左方）に延び出た外周壁部４ｗを構成し、その先端部は十字軸２のシール用凹部２３に近接して隙間を狭くしている。これにより、十字軸２と外周壁部４ｗの先端部との間に、金環ラビリンスシールが構成され、泥水の浸入抑制効果を奏する。
上記シール体４２は、ネック斜面部２２２に押し当てられるアキシャルリップ４２ａと、ストレート部２２１に押し当てられるラジアルリップ４２ｒとを有している。アキシャルリップ４２ａと外周壁部４ｗとの間には、周凹部４２ｇが周方向に形成されている。なお、シール体４２は、自由な状態における形態を実線で示しているが、実際には十字軸２に押し当てられて二点鎖線で示すように弾性変形する（アキシャルリップ４２ａについてのみ示す。）。
【０００６】
上記の十字軸２を図示しないヨークに取り付けるには、軌道部２１をヨークの孔に挿入した後、ベアリングカップ３（シール４が圧入されたもの）を軌道部２１に装着する。そして、一軸両端の２つのベアリングカップ３の周溝３１ａに止め輪（図示せず。）を嵌めることにより、十字軸継手１と一方のヨークとが接続される。他方のヨークについても同様にして接続される。
上記のようにして接続することにより、ベアリングカップ３は、十字軸２に対して所定の軸方向位置まで押し込まれ、アキシャルリップ４２ａがネック斜面部２２２に対して、所定の締め代分だけ押し当てられる。また、ラジアルリップ４２ｒは、締め代とは関係なく、ストレート部２２１に押し当てられる。これにより、前述の金環ラビリンスシールによる泥水浸入抑制効果と相まって、耐泥水性のあるシール構造が実現される。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２２３２２３号公報（第４〜５頁、図１〜８）
【特許文献２】特開２００３−１７２３６７号公報（第３頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のような従来の十字軸継手では、金環ラビリンスシール構造が意外な弊害をもたらす。それは、泥水浸入抑制のために隙間を狭くした結果、一端泥水が入ると出にくいという点である。すなわち、図７に示すように、十字軸２と外周壁部４ｗの先端部との隙間からシール内に浸入した泥水Ｍが、シール体４２の周凹部４２ｇに溜まって外へ出にくくなるのである。この場合、アキシャルリップ４２ａの先端の接触部は、その外側が泥水Ｍに浸かった状態となる。かかるリップ本来のシール性能は、封止しようとする空間と反対側（すなわち外）が、大気の状態でこそ発揮されるものであり、浸水状態では水を内部へ吸い込んでしまう。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、十字軸とシールとの隙間を狭くして泥水の浸入を抑制しつつ、他方で、浸入した泥水によりシール性能が損なわれることのない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】
【０００９】
各軸に軌道部を有する十字軸と、前記軌道部に装着されるベアリングカップと、前記ベアリングカップに装着され、前記十字軸のネック部と前記ベアリングカップとの隙間を封止する全体としてリング状のシールとを備えた十字軸継手であって、前記シールは、
軸方向内方に延び出て、前記ネック部に押し当てられるリップと、前記リップの外側にあって、前記リップとの間に周凹部を形成し、前記十字軸に近接する位置まで軸方向内方に延び出た外周壁部とを備え、前記外周壁部には、軸方向において、前記ネック部に押し当てられた前記リップの接触部よりも前記周凹部の底に近い所定の位置に、壁貫通の水抜き孔が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
上記のように構成された十字軸継手においては、十字軸に近接する位置まで軸方向内方に延び出た外周壁部によって、十字軸とシールとの隙間を狭くして金環ラビリンスシール効果により泥水の浸入を抑制する。他方、周凹部に浸入した泥水には十字軸継手の回転による遠心力が作用し、水抜き孔からシール外に排出される。軸方向における水抜き孔が、リップの接触部よりも周凹部の底に近い位置にあるため、回転時の水面は接触部より周凹部の底側に下がり、接触部は大気中にある状態となる。この状態においては、リップ本来のシール性能が確保される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の十字軸継手によれば、周凹部に浸入した泥水に遠心力が作用して、水抜き孔からシール外に排出される。また、軸方向における水抜き孔が、リップの接触部よりも周凹部の底に近い位置にあるため、回転時の水面は接触部より周凹部の底側に下がり、接触部は大気中にある状態となる。この状態においては、リップ本来のシール性能が確保される。従って、十字軸とシールとの隙間を狭くして泥水の浸入を抑制しつつ、他方で、浸入した泥水によりシール性能が損なわれることのない十字軸継手を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例による十字軸継手１を示す正面図（一部断面図）である。この十字軸継手１は、例えば、自動車のプロペラシャフトに使用されているユニバーサルジョイントを構成する主要な部材である。図において、Ｘ，Ｙ２方向の２軸からなる十字軸２は、各軸に合計４つの軌道部２１を有し、各軌道部２１にベアリングカップ３が装着される。ベアリングカップ３は、カップ３１の内側に針状ころ３２を備えたもので、カップ３１は、軌道部２１に対して回転自在である。このカップ３１の外周面には周溝３１ａが形成されている（但し、周溝３１ａは無い場合もある。）。また、ベアリングカップ３の端部には、全体としてリング状のシール４が取り付けられており、これにより、十字軸２のネック部２２とカップ３１との隙間を封止し、カップ３１内部に泥水やほこりが浸入することを防止している。ここで、軌道部２１、ネック部２２、シール４及びベアリングカップ３は、相互に同軸の位置関係にある。
【００１３】
図２は、図１のII部付近の拡大断面図である。なお、十字軸２に対する４箇所のベアリングカップ３及びシール４の構造は、すべて同様である。
図２において、十字軸２は、軌道部２１の根元側（図２において左方）に、シール４を圧接させるためのネック部２２と、ネック部２２の上方に形成されたシール用凹部２３とを備えている。ネック部２２は、図示の断面形状において、軌道部２１の中心軸に平行な直線状（立体的には円筒面状）のストレート部２２１と、このストレート部２２１に対して急角度で傾斜した直線状（立体的には円錐面状）のネック斜面部２２２と、その中間にあって円弧状に形成されたネックＲ部２２３とによって構成されている。
【００１４】
一方、シール４は、カップ３１に圧入して固定される芯金の金属環体４１と、この金属環体４１に一体成形されたゴム製のシール体４２とによって構成されている。金属環体４１の外周側部分とシール体４の一部は軸方向内方（図の左方）に延び出た外周壁部４ｗを構成し、その先端部は十字軸２のシール用凹部２３に近接して隙間を狭くしている。これにより、十字軸２と外周壁部４ｗの先端部との間に、金環ラビリンスシールが構成され、泥水の浸入抑制効果を奏する。
上記シール体４２は、ネック斜面部２２２に押し当てられるアキシャルリップ４２ａと、ストレート部２２１に押し当てられるラジアルリップ４２ｒとを有している。アキシャルリップ４２ａと外周壁部４ｗとの間には、周凹部４２ｇが周方向に形成されている。なお、シール体４２は、自由な状態における形態を実線で示しているが、実際には十字軸２に押し当てられて二点鎖線で示すように弾性変形する（アキシャルリップ４２ａについてのみ示す。）。
【００１５】
また、シール４の外周壁部４ｗには、径方向に、壁貫通の水抜き孔４ｈが形成されている。水抜き孔４ｈは、１箇所にのみ設けてもよいが、周方向に所定間隔で複数箇所に設けてもよい。軸方向（Ｘ方向）における水抜き孔４ｈの位置は、ネック斜面部２２２に押し当てられたときのアキシャルリップ４２ａとネック斜面部２２２との接触部よりも、周凹部４２ｇの底に近い位置である。
【００１６】
上記の十字軸２を図示しないヨークに取り付けるには、軌道部２１をヨークの孔に挿入した後、ベアリングカップ３（シール４が圧入されたもの）を軌道部２１に装着する。そして、一軸両端の２つのベアリングカップ３の周溝３１ａに止め輪（図示せず。）を嵌めることにより、十字軸継手１と一方のヨークとが接続される。他方のヨークについても同様にして接続される。
上記のようにして接続することにより、ベアリングカップ３は、十字軸２に対して所定の軸方向位置まで押し込まれ、アキシャルリップ４２ａがネック斜面部２２２に対して、所定の締め代分だけ押し当てられる。また、ラジアルリップ４２ｒは、締め代とは関係なく、ストレート部２２１に押し当てられる。これにより、前述の金環ラビリンスシールによる泥水浸入抑制効果と相まって、耐泥水性のあるシール構造が実現される。
【００１７】
一方、外周壁部４ｗの先端と十字軸２のシール用凹部２３との間から泥水がシール内に浸入すると、周凹部４２ｇに泥水が溜まってくる。しかし、十字軸継手１（図１）は、その中心を回転中心として回転する。この回転により、溜まっている泥水に軸方向外方への遠心力Ｆが作用し、周凹部４２ｇ内の水の一部は水抜き孔４ｈから外へ排出される（図３参照）。この結果、泥水は、周凹部４２ｇの底を下にして見た場合（図３の右方を下にして見た場合）の、水抜き孔４ｈより深い部分にのみ残るが、水面が周凹部４２ｇの底側に下がったことによりアキシャルリップ４２ａの先端は水に浸された状態ではなくなり、アキシャルリップ４２ａの接触部の外側が大気中にある状態となる。従って、アキシャルリップ４２ａは、本来のシール性能を確保することができる。なお、十字軸継手１の回転が停止すると、周凹部４２ｇに残っている泥水は、シール４全体の下方（鉛直下方）に位置する外周壁部４ｗと十字軸２との隙間から自然に外へ流れ出る。
こうして、外周壁部４ｗの先端と十字軸２との隙間を狭くして金環ラビリンスシール効果により泥水の浸入を抑制しつつ、他方で、浸入した泥水にアキシャルリップ４２ａが浸かってシール性能が損なわれることのない十字軸継手を提供することができる。
【００１８】
なお、水抜き孔４ｈは、カップ３１の端部形状を工夫すれば、図３の位置より深い位置（図のさらに右方）に設けることも可能である。周凹部４２ｇの底と同じ軸方向位置に水抜き孔を設ければ、十字軸継手１の回転中に泥水を残らず周凹部４２ｇから排出させることも可能である。
【００１９】
図４は、ラジアルリップ４２ｒに関する他の実施例を示す断面図である。図２との違いは、ラジアルリップ４２ｒがストレート部２２１に非接触で、径方向に微小な隙間を確保している点である。この場合において、十字軸継手１が回転しているときは、カップ３１内のグリースＧに遠心力が作用する。このため、回転中にグリースＧが軸方向内方（図の左方）へ移動することはなく、従って、ラジアルリップ４２ｒとストレート部２２１との隙間を通ってグリースが洩れ出すことはない。一方、回転停止時は遠心力が作用しないので、グリースＧは重力方向に引かれ、停止姿勢によっては、上記隙間を通って洩れ出ようとするが、粘度の高いグリースＧは微小な隙間を通過できない。こうして、非接触のリップ４２ｒでもグリースＧを保持することができる。
【００２０】
その結果、ラジアルリップ分のシール抵抗が低減され、ベアリングカップ３の回転トルク（損失）が低減される。図３に示すシール４では、全シール抵抗のうちラジアルリップ４２ｒが占める割合が高く、従って、ラジアルリップ分のシール抵抗が低減されることは全シール抵抗の低減に大きく寄与する。
なお、耐泥水性についてはアキシャルリップ４２ａでほぼきまり、ラジアルリップ４２ｒはほとんど寄与していない。従って、ラジアルリップ４２ｒが非接触でも、そのことは、耐泥水性にほとんど影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例による十字軸継手を示す正面図（一部断面図）である。
【図２】図１のII部付近の拡大断面図である。
【図３】図２の状態から泥水がシール内に浸入した状態を示す断面図である。
【図４】ラジアルリップに関する他の実施例を示す断面図である。
【図５】従来の十字軸継手を示す正面図（一部断面図）である。
【図６】図５のVI部付近の拡大断面図である。
【図７】図６の状態から泥水がシール内に浸入した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    十字軸継手
２    十字軸
３    ベアリングカップ
４    シール
４ｈ    水抜き孔
４ｗ    外周壁部
２１    軌道部
２２    ネック部
４２ｇ    周凹部
【図１】
2005351382.tif 000003
【図２】
2005351382.tif 000004
【図３】
2005351382.tif 000005
【図４】
2005351382.tif 000006
【図５】
2005351382.tif 000007
【図６】
2005351382.tif 000008
【図７】
2005351382.tif 000009