(57)【要約】【課題】カップと複数の針状ころとの間を負隙間に維持しつつ、針状ころのスキューの発生を抑制または防止を図ることができる自在継手を提供すること。【解決手段】各針状ころ１０の転動面２０に、両端部から軸方向中央部に向けて滑らかに凹むような凹湾曲面２１が形成されている。針状ころ１０の両端部１０ａ，１０ｂが最大径であり、針状ころ１０の軸方向中央部が最小径である。そのため、各針状ころ１０の転動面２０は、針状ころ１０の両端部１０ａ，１０ｂでトラニオン７の軌道面７ｂに接触する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のヨークが十字軸によって連結された自在継手であって、
十字軸は、円柱状をなす４つのトラニオンを有し、
各トラニオンは、個々に設けられた針状ころ軸受を介して対応するヨークに連結され、
前記針状ころ軸受は、前記トラニオンの端部が挿入された有底円筒状のカップと、前記トラニオンの外周面と前記カップの内周面との間に介在する複数の針状ころとを有し、
前記トラニオンと各針状ころとの間の隙間が負隙間に設定されており、
各針状ころの転動面が中凹に形成されている、自在継手。
【請求項２】
各針状ころの転動面は、両端部から中央部に向かうに従って凹む凹湾曲面によって形成されている、請求項１記載の自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一対のヨークと十字軸とを有する自在継手、とくに車両用操舵装置において用いられる自在継手である。
【背景技術】
【０００２】
自在継手には、一対のヨークと、これらのヨークを連結する十字軸とを備えるものがある（たとえば特許文献１参照）。十字軸は、円柱状をなす４つのトラニオンを有しており、各ヨークに揺動可能に連結されている。各トラニオンは、軸受を介して対応するヨークに連結されている。
軸受としては、たとえば針状ころ軸受が用いられている。針状ころ軸受は、有底円筒状のカップと、カップ内に収容された複数の針状ころとを備えている。各トラニオンの端部は、カップに挿入され、複数の針状ころを介してカップに回転可能に支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９０７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４に示すように、各針状ころ１１０の転動面１２０にクラウニング（中高）処理を施すことが考えられる。これにより、各針状ころ１１０の転動面１２０と、カップ１０９の内周面１１１ａやトラニオン１０７の外周面１０７ｂとの間の摩擦を低減させることができる。
一方、たとえばヨーク１０２に形成される嵌合孔１０５には、開口をカップ１０９のヨーク１０２の内側に向けた状態でカップ１０９が嵌合されており、カップ１０９の周壁１１１が嵌合孔１０５に圧入されている。この場合、ハンドル操作時における異音やゴリ感の発生を防止するために、トラニオン１０７と針状ころ１１０との間の隙間が負隙間に設定されている。図４に示すような状態で、トラニオン１０７と針状ころ１１０との間の負隙間が大きいと、図４に破線で示すように、針状ころ１１０の一端部１１０ａがトラニオン７から離反する方向に、針状ころ１１０がその自転軸に対して倒れる、いわゆるスキューを生じることがある。このようなスキューが発生すると、十字軸１０３がヨーク１０２に対して揺動するときにトルクムラが発生するおそれがある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、カップと複数の針状ころとの間を負隙間に維持しつつ、針状ころのスキューの発生を抑制または防止を図ることができる自在継手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、一対のヨーク（２）が十字軸（３）によって連結された自在継手（１）であって、十字軸は、円柱状をなす４つのトラニオン（７）を有し、各トラニオンは、個々に設けられた針状ころ軸受（８）を介して対応するヨーク（２）に連結され、前記針状ころ軸受は、前記トラニオンの端部が挿入された有底円筒状のカップ（９）と、前記トラニオンの外周面（７ｂ）と前記カップの内周面（１１ａ）との間に介在する複数の針状ころ（１０）とを有し、前記トラニオンと各針状ころとの間の隙間が負隙間に設定されており、各針状ころの転動面（２０）が中凹に形成されている、自在継手である。
【０００７】
後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
この構成によれば、各針状ころの転動面が中凹に形成されているので、その転動面は、針状ころに２点接触する。そのため、トラニオンと針状ころとの間の隙間が負隙間に設定された場合であっても、各針状ころのスキューを抑制することができる。これにより、十字軸がヨークに対して揺動するときのトルクムラの発生を抑制または防止することができる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、各針状ころの転動面は、両端部（１０ａ，１０ｂ）から中央部に向かうに従って凹む凹湾曲面（２１）によって形成されている、請求項１記載の自在継手である。
この構成によれば、両端部から中央部に向けて滑らかに凹むような凹湾曲面が形成されているので、各針状ころの転動面は、針状ころの両端部でトラニオンの外周面に接触する。これにより、針状ころの姿勢をスキューのない状態に安定して保つことができる。
【０００９】
また、凹湾曲面の形状やサイズ（深さや曲率を含む）は、カップ（の周壁（１１））の内周面（１１ａ）に荷重が作用する場合に、凹湾曲面を含む転動面の全域がカップの内周面と接触できるような形状に設定されていることが好ましい。これにより、針状ころが、その転動面の全域でカップを接触支持するので、複数の針状ころによりカップを良好に支持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る自在継手の構成を図解的0..に示す平面図である。
【図２】図１に示す切断面線II−IIから見た一部断面図である。
【図３】図２に示す針状ころ軸受の構成を示す拡大図である。
【図４】自在継手における針状ころ軸受の構成を図解的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る自在継手１の構成を図解的に示す平面図である。また、図２は、図１に示す切断面線II−IIから見た一部断面図である。
図１および図２を参照しつつ自在継手１について説明する。
自在継手１は、一対のヨーク２と、これらのヨーク２を連結する十字軸３とを備えている。自在継手１は、２つの軸Ｓを動力伝達可能に連結するものであり、各ヨーク２には、軸Ｓが連結されている。２つの軸Ｓは、一対のヨーク２と十字軸３とを介して動力伝達可能に連結されている。
【００１２】
各ヨーク２はそれぞれ二股状をなしており、互いに噛み合うようにして組み合わされている。各ヨーク２は、間隔を隔てて対向し合う一対のタブ４を有しており、各タブ４には、嵌合孔５が形成されている。
また、十字軸３は、胴部６と、胴部６を中心として十字方向に延びる４つのトラニオン７とを有し、金属材料を用いて形成されている。各トラニオン７は円柱状をなしており、その先端面７ａは、ほぼ平坦面にされているとともに、その外周には円筒面からなる軌道面７ｂが形成されている。胴部６を挟んで対向する２つのトラニオン７は、同一軸線上に配置されている。
【００１３】
十字軸３は、一方の対をなす２つのトラニオン７がそれぞれ針状ころ軸受８を介して一方のヨーク２に連結されており、他方の対をなす２つのトラニオン７がそれぞれ針状ころ軸受８を介して他方のヨーク２に連結されている。十字軸３は、一方のヨーク２に対して、２つのトラニオン７の中心を通る所定の軸線まわりに揺動可能となっており、他方のヨーク２に対して、残り２つのトラニオン７の中心を通る所定の軸線まわりに揺動可能となっている。
【００１４】
針状ころ軸受８は、有底円筒状のカップ９と、複数の針状ころ１０とを備えている。カップ９は、たとえば鋼板からなるものであり、円筒状の周壁１１と、円板状の底部１２と、円環状のフランジ１３とを有している。
底部１２は、周壁１１の一端を閉塞しており、その中央部には、カップ９の内側に向かって突出する凸部１４が設けられている。凸部１４の表面（底部１２の内側表面の中心部に相当）は、球面状に形成されている。
【００１５】
また、フランジ１３は、周壁１１の他端に沿って設けられており、周壁１１の他端から内方に延びている。フランジ１３の内側の空間が、カップ９の開口を形成している。カップ９は、開口をヨーク２の内側（対向するタブ４の方）に向けた状態で、周壁１１が対応する嵌合孔５に圧入されている。これにより、カップ９が対応するタブ４に保持されている。各トラニオン７の端部は、対応するカップ９に挿入されている。
【００１６】
一方、複数の針状ころ１０は、トラニオン７の軌道面（外周面）７ｂに沿って環状に配列されている。複数の針状ころ１０は、トラニオン７の軌道面７ｂと周壁１１の内周面１１ａとの間に等間隔に配置されており、底部１２の周縁部とフランジ１３との間で保持されている。トラニオン７は、複数の針状ころ１０を介して、その中心軸線まわりに回転可能にカップ９に支持されている。また、各トラニオン７の基端部には、環状のシール１５が外嵌されている。フランジ１３の内周面とトラニオン７の軌道面７ｂとの間の隙間は、シール１５によって封止されている。
【００１７】
カップ９が嵌合孔５に嵌合された状態（圧入状態）において、トラニオン７の軌道面７ｂとカップ９の周壁１１の内周面との間の径方向への間隔が、針状ころ１０の外径（最大径。針状ころ１０の軸方向の両端部の外径）よりも小さくなるように各部の寸法が設定されている。すなわち、トラニオン７と針状ころ１０との間の隙間が負隙間に設定されている。これにより、カップ９の内壁１１側の寸法公差およびトラニオン７の寸法公差に拘わりなく、トラニオン７径方向へのカップ９のがたつきを抑制することができる。
【００１８】
一対のヨーク２と十字軸３との連結は、たとえば、最初に一方のヨーク２と十字軸３とが連結され、その後、他方のヨーク２と十字軸３とが連結される。具体的には、一方の対をなす２つのトラニオン７が、タブ４の内側から対応する嵌合孔５に挿入される。そして、複数の針状ころ１０が収容されたカップ９が、一方のヨーク２に形成された２つの嵌合孔５に嵌合される。トラニオン７の端部は、カップ９が対応する嵌合孔５に嵌合される過程でカップ９に挿入される。これにより、一方のヨーク２と十字軸３とが、２つの針状ころ軸受８を介して連結される。
【００１９】
嵌合孔５に対するカップ９の嵌合は、底部１２に形成された凸部１４がトラニオン７の端面中央部に接触して、トラニオン７の端面中央部が凸部１４によって押し付けられるまで行われる。トラニオン７の端面中央部が被押圧部となっている。
次に、他方のヨーク２と十字軸３とが連結される。すなわち、他方の対をなす２つのトラニオン７が、タブ４の内側から対応する嵌合孔５に挿入される。そして、複数の針状ころ１０が収容されたカップ９が、他方のヨーク２に形成された２つの嵌合孔５に嵌合される。トラニオン７の端部は、カップ９が対応する嵌合孔５に嵌合される過程で、カップ９に挿入される。これにより、他方のヨーク２と十字軸３とが、２つの針状ころ軸受８を介して連結される。嵌合孔５に対するカップ９の嵌合は、一方のヨーク２と同様に、底部１２に形成された凸部１４がトラニオン７の端面中央部に接触して、トラニオン７の端面中央部が凸部１４によって押し付けられるまで行われる。
【００２０】
図３は、図２の拡大図であり、とくに針状ころ軸受８の構成を示す図である。
各針状ころ１０の略円筒状の転動面２０を有している。転動面２０は中凹に形成されている。具体的には、各転動面２０は、両端部から軸方向中央部に向けて滑らかに凹むような凹湾曲面２１によって形成されている。換言すると、針状ころ１０の両端部１０ａ，１０ｂが最大径であり、針状ころ１０の軸方向中央部が最小径である。そのため、各針状ころ１０の転動面２０は、針状ころ１０におけるフランジ１３に対向する端部１０ａと、針状ころ１０における底部に対向する端部１０ｂとの合計２箇所で、トラニオン７の軌道面７ｂに接触する。換言すると、針状ころ１０の転動面２０は、トラニオン７の軌道面７ｂと、針状ころ１０の軸方向に間隔を隔てて２点接触している。凹湾曲面２１の底部深さは、針状ころ１０の直径に対して十分に小さくされている。すなわち、凹湾曲面２１の底部深さは、たとえば数μｍ〜数十μｍ程度にされている。
【００２１】
この場合、たとえば自在継手１にトルクが加わった結果、軌道面７ｂに向かう方向の荷重がカップ９の周壁１１に作用すると、周壁１１が撓み、周壁１１の内周面１１ａが、凹湾曲面２１を含む転動面２０の全域と接触するようになる。
以上により、この実施形態によれば、各針状ころ１０の転動面２０に、両端部から軸方向中央部に向けて滑らかに凹むような凹湾曲面２１が形成されているので、各針状ころ１０の転動面２０は、針状ころ１０の両端部１０ａ，１０ｂでトラニオン７の軌道面７ｂに接触する（２点接触）。そのため、トラニオン７と針状ころ１０との間の隙間が負隙間に設定されている場合であっても、各針状ころ１０のスキュー（針状ころ１０の自転軸に対する傾斜であって、針状ころ１０の一方側端部（たとえば端部１０ａ）がトラニオン７の中心軸から離反するような傾斜）を抑制することができる。これにより、十字軸３がヨーク２に対して揺動するときのトルクにムラが生じるのを抑制または防止することができる。
【００２２】
また、カップ９の周壁１１に荷重が作用することにより、その周壁１１の内周面１１ａが、凹湾曲面２１を含む転動面２０の全域と接触する。これにより、カップ９の周壁１１を、転動面２０の全域で接触支持するので、複数の針状ころ１０により、カップ９の周壁１１を良好に支持できる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１…自在継手、２…ヨーク、３…十字軸、７…トラニオン、７ｂ…軌道面（外周面）、８…軸受、９…カップ、１０…針状ころ、１０ａ…端部、１０ｂ…端部、１１…周壁、１１ａ…内周面、２０…転動面、２１…凹湾曲面
【図１】
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【図２】
2013228038.tif 000004
【図３】
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【図４】
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