(57)【要約】    【課題】トラニオンに対する予圧力を安定させ、しかもフリクションを小さくしつつ自在継手からの振動や異音の発生をより効果的に防止する。    【解決手段】トラニオン２４の端面２４ａと対応する外輪カップ２８の内底面２８ａとの間に係合部材２９が押圧状態で介在する。係合部材２９は外輪カップ２８の内底面２８ａの第１の凹部３０に係合する第１の凸部３１と、トラニオン２４の端面２４ａの第２の凹部３４に係合する第２の凸部３３とを有する。第２の凸部３３の係合中心は円錐台形状の係合部材２９の中心軸線Ｘに相当し、第１の凸部３１の係合中心Ｗからオフセット量ｄだけオフセットされる。第１の凹部３０の被係合中心は外輪カップ２８の中心軸線Ｙに相当し、第２の凹部３４の被係合中心はトラニオン２４の中心軸線Ｚに相当する。第２の凸部３３および第２の凹部３４は互いに合致する円錐状テーパ面３２，３５を含む。トラニオン２４を径方向Ｆに予圧する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字軸の各トラニオンをヨークの対応する嵌合孔に嵌合された有底円筒状の外輪カップによって針状ころを介して支持する自在継手において、
各トラニオンの端面と対応する外輪カップの内底面との間に介在しこれらに押圧状態で係合する係合部材を備え、
係合部材は、外輪カップの内底面の第１の被係合部に凹凸係合する第１の係合部と、トラニオンの端面の第２の被係合部に凹凸係合する第２の係合部とを含み、
第１および第２の係合部の係合中心が互いにオフセットされており、
第１の被係合部の被係合中心は外輪カップの中心軸線に沿うと共に、第２の被係合部の被係合中心はトラニオンの中心軸線に沿い、
上記第２の係合部および第２の被係合部の何れか一方は先細り状の凸部を含み、他方は上記凸部に嵌合する凹部を含み、凸部および凹部はトラニオンの中心軸線を中心とし互いに合致する円錐状テーパ面を含むことを特徴とする自在継手。
【請求項２】
請求項１において、上記係合部材が合成樹脂部材を含むことを特徴とする自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は十字軸を用いた自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の自在継手は、十字軸の各トラニオンをヨークの対応する嵌合孔に嵌合された有底円筒状の外輪カップによって針状ころを介して支持している。
通例、回転トルクの上昇を抑えるために、トラニオンと外輪カップの内底面との間に隙間が設けられ、トラニオンの外周面と外輪カップの内周面との間の径方向隙間が針状ころの直径よりも大きくされている。このため、トラニオンが軸方向や径方向にがたつき、騒音を発生するおそれがある。
【０００３】
そこで、外輪カップの内底面およびこれに対向するトラニオンの端面に互いにオフセットされた凹部を設け、両凹部に跨がる態様で、円板状の弾性部材を介在させ、弾性部材をトラニオンの軸方向および径方向に圧縮変形させ、弾性部材の弾性反発力でトラニオンに対して軸方向および径方向に予圧を与える自在継手が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−１９３７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、自在継手の個体毎に弾性部材の弾性反発力がばらつく傾向にあり、その結果、トラニオンに対する予圧力が不安定となりがちである。また、弾性部材が強く圧縮される場合等では、弾性部材とトラニオンとの間のフリクションが大きくなり、回転トルクが大きくなるおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、トラニオンに対する予圧力が安定し、しかもフリクションの小さい自在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】
上記目的を達成するため、本発明は、十字軸の各トラニオンをヨークの対応する嵌合孔に嵌合された有底円筒状の外輪カップによって針状ころを介して支持する自在継手において、各トラニオンの端面と対応する外輪カップの内底面との間に介在しこれらに押圧状態で係合する係合部材を備え、係合部材は、外輪カップの内底面の第１の被係合部に凹凸係合する第１の係合部と、トラニオンの端面の第２の被係合部に凹凸係合する第２の係合部とを含み、第１および第２の係合部の係合中心が互いにオフセットされており、第１の被係合部の被係合中心は外輪カップの中心軸線に沿うと共に、第２の被係合部の被係合中心はトラニオンの中心軸線に沿い、上記第２の係合部および第２の被係合部の何れか一方は先細り状の凸部を含み、他方は上記凸部に嵌合する凹部を含み、凸部および凹部はトラニオンの中心軸線を中心とし互いに合致する円錐状テーパ面を含むことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明では、外輪カップとトラニオンとの間に介在した係合部材が十字軸のトラニオンを軸方向に押すと共に、上記の軸方向に押す力が円錐状テーパ面の働きでトラニオンを径方向に偏倚させる力として変換される。これにより、係合部材によって、トラニオンを軸方向および径方向に加圧することができ、トラニオンが軸方向および径方向にがたつくのを防止することができる。このため、自在継手から振動や異音が発生するのをより効果的に防止することができる。また、第１および第２の係合部の係合中心間のオフセット量を設定することで、トラニオンの径方向への予圧力を所望に調整することができる。
【０００７】
弾性部材を用いる従来の場合は、弾性部材として比較的柔らかい部材を用いることになり、フリクションが高くなるおそれがあったが、本発明では、係合部材として、比較的硬くて低摩擦の部材を用いることができ、フリクション低減に寄与することができる。
上記係合部材が合成樹脂部材を含む場合には、円錐状テーパ面等の形状を精度良く形成できる点で好ましく、特に、上記係合部材が例えばポリアミド（ナイロン）等の低摩擦係数の合成樹脂部材である場合には、フリクションを小さくできる点で好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の自在継手４，６が適用される自動車のステアリング装置１の模式図である。図１を参照して、ステアリング装置１は、一端３ａがステアリングホイール等の操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、一端５ａがステアリングシャフト３の他端３ｂに本実施の形態の自在継手４を介して連結された中間シャフト５と、中間シャフト５の他端５ｂに本実施の形態の自在継手６を介して連結されたピニオンシャフト７と、ピニオンシャフト７の端部近傍に設けられたピニオン歯７ａに噛み合うラック歯８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８とを有している。
【０００９】
ピニオンシャフト７およびラックバー８により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Ａが構成されている。ラックバー８は車体に固定されるハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪１１に連結されている。
【００１０】
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン歯７ａおよびラック歯８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８の直線運動に変換される。これにより、操向輪１１の転舵が達成される。
図２を参照して、自在継手４は、ステアリングシャフト３の他端３ｂに設けられたヨーク２０（図では一方のみを示す）と、中間シャフト５の一端５ａに設けられたヨーク２１と、両ヨーク２０，２１間を連結する十字軸２２とを備える。
【００１１】
同様に、自在継手６は、ピニオンシャフト７の端部に設けられたヨーク２０と、中間シャフト５の他端５ｂに設けられたヨーク２１（図では一方のみを示す）と、両ヨーク２０，２１間を連結する十字軸２２とを備える。
各ヨーク２０，２１はＵ字状をなし、それぞれ一対のタブ２３を有している。一対のタブ２３は互いに平行である。
【００１２】
自在継手４，６については全く同様の構成であるので、自在継手４に則して説明する。図３を参照して、各タブ２３には、十字軸２２の対応するトラニオン２４のための嵌合孔２５が形成されている（図３では、簡略化のため、１つのタブ２３のみを示す）。この嵌合孔２５に嵌合され保持された軸受２６を介して十字軸２２の対応するトラニオン２４が回転自在に支持される。
【００１３】
軸受２６はトラニオン２４の周囲に環状に並べて配列された複数の針状ころ２７と、これらの針状ころ２７を保持すると共に嵌合孔２５に嵌合され固定された有底円筒状の外輪カップ２８とを含む。
図３および図４を参照して、本実施の形態の特徴とするところは、トラニオン２４の端面２４ａと対応する外輪カップ２８の内底面２８ａとの間に介在し、トラニオン２４および外輪カップ２８に押圧状態で係合する係合部材２９を備える点にある。
【００１４】
係合部材２９は、トラニオン２４側に向かって漸次に縮径される円錐台形状をなし、係合部材２９の拡径側の第１の端面２９ａには、外輪カップ２８の内底面２８ａに形成された第１の被係合部としての第１の凹部３０に凹凸係合する第１の係合部としての第１の凸部３１が形成されている。外輪カップ２８の外底面２８ｂには、第１の凹部３０を形成するために外方へ膨出された突起５０が設けられている。
【００１５】
外輪カップ２８は開口側端縁に内向きの環状フランジ５１を形成している。この環状フランジ５１とトラニオン２４の肩部との間に環状のオイルシール５２が保持され、外輪カップ２８とトラニオン２４との間が液密的に封止されている。
また、係合部材２９の周面は円錐状テーパ面３２に形成されている。係合部材２９は小径側の第２の端面２９ｂから所定長さまでの部分が先細り状の第２の係合部としての第２の凸部３３を構成している。第２の凸部３３が、トラニオン２４の端面２４ａに形成された第２の被係合部としての第２の凹部３４に嵌合している。第２の凹部３４は、係合部材２９の第２の凸部３３を嵌合可能な形状、すなわち逆円錐台形状に形成されており、その内周面が第２の凸部３３の円錐状テーパ面３２に合致する円錐状テーパ面３５に形成されている。
【００１６】
図４に示すように、第２の凸部３３は係合部材２９の中心軸線Ｘを中心として形成されることになる。また、第１の凸部３１は、例えば山形形状をなし、係合部材２９の中心軸線Ｘからオフセット量ｄだけ離隔した位置に配置される。すなわち、係合部材２９の第１の凸部３１の係合中心Ｗは、第２の凸部３３の係合中心に相当する係合部材２９の中心軸線Ｘからオフセット量ｄだけオフセットされている。
【００１７】
一方、外輪カップ２８の第１の凹部３０は外輪カップ２８の中心軸線Ｙを被係合中心として形成されており、トラニオン２４の第２の凹部３４はトラニオン２４の中心軸線Ｚを被係合中心として形成されている。
したがって、係合部材２９において互いにオフセットしている第１および第２の凸部３１，３３は、図５に示すように、対応する第１および第２の凹部３０，３４にそれぞれ係合することで、外輪カップ２８およびトラニオン２４の中心軸線Ｙ，Ｚにそれぞれ沿わされることになり、トラニオン２４が係合部材２９から軸方向だけでなく、径方向（図５において、白抜き矢符Ｆで示す）にも予圧を受けることになる。
【００１８】
以上の次第で、本実施の形態によれば、係合部材２９がトラニオン２４を軸方向に押すと共に、上記の軸方向に押す力が円錐状テーパ面３２，３５の働きでトラニオン２４を径方向に偏倚させる力として変換される。これにより、外輪カップ２８とトラニオン２４との間に介在した係合部材２９によって、トラニオン２４を軸方向および径方向に加圧することができ、軸受２６に対して各トラニオン２４が軸方向と径方向の双方においてがたつくのを防止することができる。このため、自在継手４，６から振動や異音が発生するのをより効果的に防止することができる。              
【００１９】
従来のように弾性部材を圧縮変形させる場合には、弾性部材として比較的柔らかい素材を用いることが必要であり、その結果、当該弾性部材とトラニオンとの間でフリクションが大きくなるおそれがあったが、本実施の形態では、第２の凸部３３と第２の凹部３４とを互いの円錐状テーパ面３２，３５を介して合致させることで、軸方向の力を径方向の力に変換するので、係合部材２９として、比較的硬くて低摩擦係数の部材を用いることが可能となり、その結果、フリクションを低減することができる。
【００２０】
特に、係合部材２９が合成樹脂部材を含む場合には、円錐状テーパ面３２，３５の形状を精度良く形成できる点で好ましく、特に、係合部材２９が例えばフッ素樹脂、ポリアミド（ナイロン）樹脂等の低摩擦係数を持つ合成樹脂部材である場合には、フリクションを格段に小さくできる点で好ましい。
また、係合部材２９において、第１の凸部３１と第２の凸部３３の係合中心間のオフセット量ｄを適宜設定することにより、トラニオン２４に対して径方向に所望の予圧を負荷することができる。すなわち、トラニオン２４に対する予圧荷重の設定が非常に容易となる。
【００２１】
図６は本発明の別の実施の形態を示している。図６を参照して、本自在継手では、円柱形形状の係合部材２９０を設け、トラニオン２４の端面２４ａに第２の被係合部として円錐台形状の第２の凸部３４０を突出形成し、係合部材２９０の第２の端面２９ｂに上記第２の凸部３４０に嵌合する第２の係合部としての第２の凹部３３０を設けるようにしても良い。
【００２２】
他の構成については、図３の実施の形態と同様であるので、図に同一符号を付して、その説明を省略する。図６の実施の形態においても、図３の実施の形態と同様にして、自在継手から振動や異音が発生するのをより効果的に防止することができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、第１の係合部と第１の被係合部との係合は、外輪カップ２８の内底面２８ａに形成された凸部に、係合部材２９又は２９０の第１の端面２９ａに形成された凹部を嵌合させる態様であっても良い。
【００２３】
また、本発明の自在継手は、ステアリング装置に限らず、自動車の推進軸等、他の回転体における自在継手としても好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は本発明の一実施の形態の自在継手が適用されたステアリング装置の模式図である。
【図２】ステアリングシャフト、中間シャフトおよびピニオンシャフトとこれらを連結する自在継手の概略側面図である。
【図３】自在継手の一部破断側面図である。
【図４】自在継手の要部の分解断面図である。
【図５】自在継手の要部の拡大断面図である。
【図６】本発明の別の実施の形態の自在継手の要部の分解断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    ステアリング装置
３    ステアリングシャフト
４，６  自在継手
５    中間シャフト
７    ピニオンシャフト
２０，２１  ヨーク
２２  十字軸
２３  タブ
２４  トラニオン
２４ａ  端面
２５  嵌合孔
２６  軸受
２７  針状ころ
２８  外輪カップ
２９  係合部材
２９ａ  第１の端面
２９ｂ  第２の端面
３０  第１の凹部（第１の被係合部）
３１  第１の凸部（第１の係合部）
３２，３５  円錐状テーパ面
３３  第２の凸部（第２の係合部）
３４  第２の凹部（第２の被係合部）
Ｘ    係合部材の中心軸線（第２の凸部３３の係合中心）                            Ｗ    第１の凸部３１の係合中心
Ｙ    外輪カップの中心軸線（第１の凹部３０の被係合中心）
Ｚ    トラニオンの中心軸線（第２の凹部３４の被係合中心）
２９０  係合部材
３３０  第２の凹部（第２の係合部）
３４０  第２の凸部（第２の被係合部）
【図１】
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【図２】
2005155830.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005155830.tif 000006
【図５】
2005155830.tif 000007
【図６】
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