(57)【要約】【課題】ステアリングシャフトの折曲トルクを小さくして滑らかな操舵感を与えるとともに自在継手用軸受の部品数を減らして軽量化すること。【解決手段】ニードルカップ軸受２１は、スパイダー軸１８のスパイダー軸脚１６の軸受部１６ａ、１６ｂとメインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄの間およびスパイダー軸１８のスパイダー軸脚１７の軸受部１７ａ、１７ｂとインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄの間のベアリングカップ２２内側の荷重負荷範囲Ｃと荷重負荷範囲Ｃの中間位置にニードル２３を配置させ、荷重負荷範囲Ｃと荷重負荷範囲Ｃの中間位置以外のニードル２３をダミープレート２４に置き換える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行な一対の脚にそれぞれ嵌合孔が設けられた２つのシャフトと十字形状のスパイダー軸とを前記嵌合孔において保持する自在継手用軸受であって、
前記スパイダー軸に外嵌する特定方向の転動体を一部配置しないことを特徴とする自在継手用軸受。
【請求項２】
前記特定方向の転動体とは、前記２つのシャフトの遥動による荷重負荷を受ける範囲以外の転動体であることを特徴とする請求項１に記載の自在継手用軸受。
【請求項３】
前記荷重負荷を受ける範囲以外の転動体をダミープレートに置き換えることを特徴とする請求項２に記載の自在継手用軸受。
【請求項４】
前記転動体と前記ダミープレートを内側に格納し、突起が設けられた前記ダミープレートの位置に合わせて内周面に嵌合孔を設けたベアリングカップを備え、前記ダミープレートを前記嵌合孔に固定することを特徴とする請求項３に記載の自在継手用軸受。
【請求項５】
保持器を備え、前記荷重負荷を受ける範囲以外の転動体を取り除くことを特徴とする請求項２に記載の自在継手用軸受。
【請求項６】
前記転動体を内側に格納し、前記転動体が取り除かれた位置に合わせて内周面に突起を設けたベアリングカップを備え、前記保持器を前記ベアリングカップに固定することを特徴とする請求項４に記載の自在継手用軸受。
【請求項７】
前記転動体を内側に格納し外周面に突起を設けたベアリングカップを備え、前記ベアリングカップをハウジングに設けた嵌合孔に固定することを特徴とする請求項４または請求項６に記載の自在継手用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ステアリング装置のインターミディエイトシャフトに用いる自在継手用軸受に関し、特に、ベアリングのトルクが少なくて軽い自在継手用ニードル軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ステアリング装置のステアリングホイールが回転すると、ステアリングホイールメインシャフトからインターミディエイトシャフトが回転してステアリングギアシャフトへと回転が繋がる。インターミディエイトシャフトは、狭い車内で一定の折れ曲がり角度を維持しながら連結されたシャフトの回転トルクを滑らかに伝達するため、軸受を備えた自在継手によって接続される。
【０００３】
例えば、図１は、自在継手によって接続されたメインシャフトとインターミディエイトシャフトが回転する様子を説明する斜視図である。図１に示すように、メインシャフト１２およびインターミディエイトシャフト１３は、先が二股に分かれた略平行のメインシャフト脚１２ａ、１２ｂおよびインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂを有し、メインシャフト脚１２ａ、１２ｂとインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂを接続する自在継手４１によってメインシャフト１２のＡ方向の回転トルクをメインシャフト１２とジョイント角Ｊで接続されたインターミディエイトシャフト１３のＢ方向の回転トルクに変えて伝達している。
【０００４】
図２は、自在継手について説明する断面図である。図１および図２に示すように、メインシャフト１２のメインシャフト脚１２ａ、１２ｂおよびインターミディエイトシャフト１３のインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂには、それぞれ軸受孔１２ｃ、１２ｄおよび軸受孔１３ｃ、１３ｄが設けられる。
【０００５】
自在継手４１は、軸受孔１２ｃ、１２ｄに挿入される軸受部１６ａ、１６ｂが互いに反対側に設けられたスパイダー軸脚１６と、軸受孔１３ｃ、１３ｄに挿入される軸受部１７ａ、１７ｂが互いに反対側に設けられたスパイダー軸脚１７が互いに十字形状をなすスパイダー軸１８によって一定の折れ曲がり角度を維持しながらメインシャフト１２からインターミディエイトシャフト１３に回転を伝達する。
【０００６】
傾いたメインシャフト１２とインターミディエイトシャフト１３の間に回転トルクを伝達するときは、軸受部１６ａ、１６ｂ、および軸受部１７ａ、１７ｂで摩擦が生じるため、メインシャフト１２は、同軸のシャフトの場合と比較するとインターミディエイトシャフト１３で必要とされる負荷よりも大きいトルクを与える必要があるため、自在継手４１のスパイダー軸１８のスパイダー軸脚１６の軸受部１６ａ、１６ｂとメインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄの間およびスパイダー軸１８のスパイダー軸脚１７の軸受部１７ａ、１７ｂとインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄの間にベアリングカップ４２の内側に多数のニードル４３を格納したニードルカップ軸受４４を介在させて、摩擦抵抗を低く抑えている。
【０００７】
図８は、従来のニードルカップ軸受の断面図であり、図８に示すように、従来のニードルカップ軸受４４では、多数のニードル４３が均等に配置されている。
【０００８】
さらに、ニードルカップのベアリングトルクを低減させため、継手全体を覆うカバーを無くしカバーによって生じる摩擦抵抗を減らした自在継手や（例えば、特許文献１参照）、ベアリングカップの中心を凸形状に形成してスパイダー軸端面の中心に接触させ、ニードルベアリングカップ底の摩擦損失を大幅に減少させた自在継手もある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４１２０７７２号公報
【特許文献２】実用新案第２５４６４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、近年は、自在継手において折曲トルクの低減化を図ってエネルギー伝達効率を上げることと平行して、自動車部品の軽量化に対する要望が強くなっているが、特許文献１および特許文献２では限定された条件下においてトルクを軽減することはできるが、ベアリングを軽量化することは難しい。
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ステアリングシャフトの折曲トルクを小さくして滑らかな操舵感を与えるとともに自在継手用軸受の部品数を減らして軽量化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の自在継手用軸受は、略平行な一対の脚にそれぞれ嵌合孔が設けられた２つのシャフトと十字形状のスパイダー軸とを前記嵌合孔において保持する自在継手用軸受であって、前記スパイダー軸に外嵌する特定方向の転動体を一部配置しないことを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ステアリングシャフトの折曲トルクを小さくして滑らかな操舵感を与えるとともに自在継手用軸受の部品数を減らして自在継手用軸受を軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】自在継手によって接続されたメインシャフトとインターミディエイトシャフトが回転する様子を説明する斜視図
【図２】自在継手について説明する断面図
【図３】ニードルカップ軸受内部のニードルが揺動により荷重を受ける負荷範囲について説明する図
【図４】第１の実施形態に係る自在継手用ニードルカップ軸受の断面図
【図５】第２の実施形態に係る自在継手用ニードルカップ軸受の断面図
【図６】自在継手用ニードルカップ軸受に保持器を固定する方法を示す断面図
【図７】シャフトの脚に自在継手用ニードルカップ軸受を固定する方法を示す断面図
【図８】従来のニードルカップ軸受の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。第１の実施形態は、遥動による荷重を受けない範囲の転動体であるニードルをダミープレートに置き換えた自在継手用軸受の例であり、第２の実施形態は、保持器を備えた自在継手用軸受において遥動による荷重を受けない範囲のニードルを取り去った例である。
【００１６】
図１および図２に示すように、自動車用ステアリングインターミディエイトシャフトに使用されるニードルカップ軸受４４は、通常の軸受と異なりメインシャフト１２およびインターミディエイトシャフト１３のなすジョイント角Ｊによって決まる範囲内で揺動するため、ニードルカップ軸受４４内部のニードル４３のうち、遥動による荷重を負担するニードル４３は常に決まっており、それ以外のニードル４３は、遥動による荷重を受けることはない。
【００１７】
図３は、ニードルカップ軸受内部のニードルが揺動により荷重を受ける負荷範囲について説明する図である。図１に示すジョイント角Ｊは車種によって異なるが、約２０度〜４５度であり、メインシャフト１２からジョイント角Ｊで接続されるインターミディエイトシャフト１３に対してＡ方向の回転トルクが入力されるとき、メインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄとスパイダー軸１８のスパイダー軸脚１６の軸受部１６ａ、１６ｂおよびインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄとスパイダー軸１８のスパイダー軸脚１７の軸受部１７ａ、１７ｂの間に嵌め合わされたニードルカップ軸受４４は、メインシャフト１２軸に垂直なＡ方向を中心として前後ジョイント角Ｊの範囲にメインシャフト１２とインターミディエイトシャフト１３の遥動による荷重負荷を受けることになるので、ジョイント角Ｊにニードル４３の直径および負荷圏を加えた荷重負荷範囲Ｃのニードル４３のみに荷重負荷が加わることになり、それ以外のニードル４３は、メインシャフト１２とインターミディエイトシャフト１３の遥動による荷重負荷を受けることがない。
【００１８】
図４は、第１の実施形態に係る自在継手用ニードルカップ軸受の断面図である。図４に示すように、ニードルカップ軸受２１は、スパイダー軸１８のスパイダー軸脚１６の軸受部１６ａ、１６ｂとメインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄの間およびスパイダー軸１８のスパイダー軸脚１７の軸受部１７ａ、１７ｂとインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄの間に嵌め合わされたベアリングカップ２２の内側の荷重負荷範囲Ｃと荷重負荷範囲Ｃの中間位置に複数のニードル２３を配置させ、荷重負荷範囲Ｃおよび荷重負荷範囲Ｃの中間以外のニードル２３をダミープレート２４に置き換えたものである。
【００１９】
荷重負荷範囲Ｃの中間のニードル２３は、ニードルカップ軸受２１の組み付け時の強度および運転時の振動に対する適度な強度を維持するために配置される。
【００２０】
ダミープレート２４の厚さはニードル２３の径よりも薄くなっており、ベアリングカップ２２内径とスパイダー軸１８のスパイダー軸脚１６の軸受部１６ａ、１６ｂおよびスパイダー軸１８のスパイダー軸脚１７の軸受部１７ａ、１７ｂの間でわずかに隙間を空けて配置されるため、全周にわたってニードル２３を配置した場合に比べて回転抵抗を小さくできる。
【００２１】
第１の実施形態によれば、スパイダー軸１８のスパイダー軸脚１６の軸受部１６ａ、１６ｂとスパイダー軸１８のスパイダー軸脚１７の軸受部１７ａ、１７ｂに外嵌するニードルカップ軸受２１の荷重負荷範囲Ｃと荷重負荷範囲Ｃの中間に以外のニードル２３をニードル２３の径よりも薄いダミープレート２４に置き換えたので、荷重負荷範囲Ｃについては従来と同様なニードル２３分布密度を維持しながら、ニードルカップ軸受２１全体としてはニードル２３数が減りニードル２３の回転抵抗を小さくすることができるため、メインシャフト１２からジョイント角Ｊで接続されるインターミディエイトシャフト１３の折曲トルクが小さくなり滑らかな操舵感を得ることができる。
【００２２】
第１の実施形態によれば、スパイダー軸１８のスパイダー軸脚１６の軸受部１６ａ、１６ｂとスパイダー軸１８のスパイダー軸脚１７の軸受部１７ａ、１７ｂに外嵌するニードルカップ軸受２１の荷重負荷範囲Ｃと荷重負荷範囲Ｃの中間に以外のニードル２３をニードル２３の径よりも薄いダミープレート２４に置き換えたので、ニードルカップ軸受２１の部品数を減らしてニードルカップ軸受２１を軽量化することができる。
【００２３】
さらに、ニードル２３がニードルカップ軸受２１内部で滑ることがあるため、ダミープレート２４とニードル２３の空転を防止することが望ましい。ダミープレート２４のベアリングカップ２２側に突起を設け、ベアリングカップ２２のダミープレート２４の突起と対応する内周面にスリットを設けてベアリングカップ２２にダミープレート２４を固定し、ニードルカップ軸受２１内部でニードル２３が滑ってニードル２３が無い場所にメインシャフト１２にジョイント角Ｊで接続されたインターミディエイトシャフト１３の荷重負荷範囲Ｃが移動することを防止する。
【００２４】
また、スパイダー軸脚１６の軸受部１６ａ、１６ｂおよびスパイダー軸脚１７の軸受部１７ａ、１７ｂの円筒面に突起を設け、スパイダー軸脚１６の軸受部１６ａ、１６ｂおよびスパイダー軸脚１７の軸受部１７ａ、１７ｂの円筒面の突起に対応するダミープレート２４のスパイダー軸脚１６、１７側にスリットを設けてスパイダー軸１６、１７にダミープレート２４を固定し、スパイダー軸１６、１７とダミープレート２４の空転を防止するようにしてもよい。
【００２５】
図５は、第２の実施形態に係る自在継手用ニードルカップ軸受の断面図である。図５に示すように、ニードルカップ軸受３１は、スパイダー軸１８のスパイダー軸脚１６の軸受部１６ａ、１６ｂとメインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄの間およびスパイダー軸１８のスパイダー軸脚１７の軸受部１７ａ、１７ｂとインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄの間に嵌め合されたベアリングカップ３２の内側の荷重負荷範囲Ｃと荷重負荷範囲Ｃの中間位置にニードル３３および保持器３４を備え、荷重負荷範囲Ｃと荷重負荷範囲Ｃの中間以外のニードル３３を取り去ったものである。
【００２６】
ニードルカップ３１軸受は、保持器３４を備えるので、保持器３４とベアリングカップ３２の内側の荷重負荷範囲Ｃと荷重負荷範囲Ｃの中間位置に配置されたニードル３３によって、メインシャフト１２とインターミディエイトシャフト１３の遥動による荷重負荷に耐えることができる。  
【００２７】
荷重負荷範囲Ｃの中間位置のニードル３３は、ニードルカップ軸受３１の組み付け時の強度および運転時の振動に対する適度な強度を維持するために配置される。
【００２８】
第２の実施形態によれば、保持器３４を備えるニードルカップ軸受３１において、ニードルカップ軸受３１の荷重負荷範囲Ｃと荷重負荷範囲Ｃの中間位置以外のニードル３３取り去ったので、荷重負荷範囲Ｃについては従来と同様なニードル３３分布密度を維持しながら、ニードルカップ軸受３１全体としてはニードル３３数が減りニードル３３の回転抵抗を小さくすることができたため、メインシャフト１２からジョイント角Ｊで接続されるインターミディエイトシャフト１３の折曲トルクが小さくなり滑らかな操舵感を得ることができる。
【００２９】
また、第２の実施形態によれば、保持器３４を備えるニードルカップ軸受３１において、ニードルカップ軸受３１の荷重負荷範囲Ｃと荷重負荷範囲Ｃの中間位置以外のニードル３３取り去ったので、ニードルカップ軸受３１の部品数を減らしてニードルカップ軸受３１を軽量化することができる。
【００３０】
さらに、ニードル３３がニードルカップ軸受３１内部で滑ることがあるため、保持器３４とニードル３３の空転を防止することが望ましい。図６は、自在継手用ニードルカップ軸受に保持器を固定する方法の例を示す断面図である。図６に示すように、ニードルカップ軸受３１は、ニードル３３を取り去った保持器３４のベアリングカップ３２の内周面に突起３２ｉを設けてベアリングカップ３２に保持器３４を固定し、ニードルカップ軸受３１内部でニードル３３が滑ってニードル３３が無い場所にメインシャフト１２にジョイント角Ｊで接続されたインターミディエイトシャフト１３の荷重負荷範囲Ｃが移動することを防止することができる。
【００３１】
なお、図６では、ベアリングカップ３２の内周面に突起３２ｉを１つ設けてあるが、突起３２ｉを複数個設けてもよい。
【００３２】
さらに、メインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄおよびインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄに対してニードルカップ軸受３１のベアリングカップ３２が相対的に回転しないようにすることが望ましい。
【００３３】
図７は、スパイダー軸に自在継手用ニードルカップ軸受を固定する方法の例を示す断面図である。図７に示すように、ニードルカップ軸受３１のベアリングカップ３２の外周面に突起３２ｏを設け、メインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄおよびインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄの突起３２ｏに対応する位置に溝を設け、ニードルカップ軸受３１の組み付け時にメインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄおよびインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄの溝とベアリングカップ３２の外周面の突起３２ｏを噛み合わせて、メインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄおよびインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄにベアリングカップ３２を固定し、ニードルカップ軸受３１がずれてニードル３３が取り去られた位置にメインシャフト１２にジョイント角Ｊで接続されるインターミディエイトシャフト１３の荷重負荷範囲Ｃが移動することを防止する。
【００３４】
なお、図７では、ベアリングカップ３２の外周面に突起３２ｏを１つ設けてあるが、突起３２ｏを複数個設けてもよい。
【００３５】
また、第１の実施形態のニードルカップ軸受２１のベアリングカップ２２が相対的に回転しないようにするために、メインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄおよびインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄに対し図７と同様に、ニードルカップ軸受２１のベアリングカップ２２の外周面に突起を設け、メインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄおよびインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄの突起に対応する位置に溝を設け、ニードルカップ軸受２１の組み付け時にメインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄおよびインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄの溝とベアリングカップ２２の外周面の突起を噛み合わせて、メインシャフト脚１２ａ、１２ｂの軸受孔１２ｃ、１２ｄおよびインターミディエイトシャフト脚１３ａ、１３ｂの軸受孔１３ｃ、１３ｄにベアリングカップ２２を固定し、ニードルカップ軸受２１がずれてニードル２３が取り去られた位置にメインシャフト１２にジョイント角Ｊで接続されるインターミディエイトシャフト１３の荷重負荷範囲Ｃが移動することを防止することが望ましい。
【００３６】
さらに、図６および図７に示すように、ベアリングカップ３２の内周面に突起３２ｉおよび外周面に突起３２ｏを設けてもよいし、スパイダー軸脚１６の軸受部１６ａ、１６ｂおよびスパイダー軸脚１７の軸受部１７ａ、１７ｂの円筒面に突起およびベアリングカップ３２の外周面に突起３２ｏを設けてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１２・・・メインシャフト
１２ａ、１２ｂ・・・メインシャフト脚
１２ｃ、１２ｄ・・・軸受孔
１３・・・インターミディエイトシャフト
１３ａ、１３ｂ・・・インターミディエイトシャフト脚
１３ｃ、１３ｄ・・・軸受孔
１６、１７・・・スパイダー軸脚
１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ・・・軸受部
１８・・・スパイダー軸
２１、３１・・・ニードルカップ軸受
２２、３２・・・ベアリングカップ
２３、３３・・・ニードル
２４・・・ダミープレート
３２ｉ、３２ｏ・・・突起
３４・・・保持器
Ａ、Ｂ・・・回転方向
Ｃ・・・荷重負荷範囲
Ｊ・・・ジョイント角
【図１】
2013133883.tif 000003
【図２】
2013133883.tif 000004
【図３】
2013133883.tif 000005
【図４】
2013133883.tif 000006
【図５】
2013133883.tif 000007
【図６】
2013133883.tif 000008
【図７】
2013133883.tif 000009
【図８】
2013133883.tif 000010