(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークの軸受孔に、転がり軸受を介して、スパイダー軸部を回転自在に嵌合した十字軸継手において、
前記スパイダー軸部に、前記スパイダー軸部の外径より大きな外径を有する前記転がり軸受との接触部を形成し、
該接触部と前記転がり軸受とをシメシロ嵌合させ、
前記接触部の軸芯端面に、有底孔を形成したことを特徴とする十字軸継手。
【請求項２】
前記ニードル軸受内に封入する潤滑剤に、極圧添加剤が加えてあることを特徴とする請求項１に記載の十字軸継手。
【請求項３】
一対のヨークと、
これらヨーク間を接続する十字状スパイダーとから成り、
ヨークに形成されたそれぞれ一対の軸受孔にスパイダー軸の対応するスパイダー軸部がそれぞれ転がり軸受を介して回転自在に嵌合された十字軸継手において、
前記スパイダー軸部の少なくとも１つについて、スパイダー軸部の外径より大きな外径を有する前記転がり軸受との接触部を形成し、
該接触部と前記転がり軸受とをシメシロ嵌合させ、
前記接触部の軸芯端面に、有底孔を形成したことを特徴とする十字軸継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両用ステアリング装置に用いる十字軸継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用ステアリング装置においては、例えばステアリングシャフトのアッパーシャフトとロアーシャフトの間に、一対のヨークと十字状のスパイダーとからなり、所定の折曲角度で回転しながらトルクを伝達する十字軸継手が介装してある。
【０００３】
例えば、特開２０００−１７０７８６号公報に開示した十字軸継手では、ヨークの軸受孔に、ニードル軸受を介して、スパイダーの軸部が回転自在に嵌合してある。このスパイダー軸部の軸芯に形成した円錐状孔に、ニードル軸受のカップ内面の軸芯に形成した球面状突部が嵌合して圧接してある。
【０００４】
これにより、車輪から振動が伝わったとしても、スパイダー軸部とニードル軸受の間の微小隙間を一様に維持し、両者の干渉による異音の発生を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開２０００−１７０７８６号公報の構成では、各部品の寸法精度が低い場合には、十字軸継手をヨークに組込む際、スパイダー軸部の円錐状孔に、ニードル軸受のカップ内面の球面状突部を適当な予圧で接触させることが困難であり、その結果、スパイダー軸部とニードル軸受の間の微小隙間を一様に維持できず、両者の干渉による異音が発生するといったことがある。
【０００６】
一方、各部品の寸法精度を高くすれば、異音の発生を防止することができるが、反面、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【０００７】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、製造コストの高騰を招来することなく、スパイダー軸部とニードル軸受の干渉による異音の発生を確実に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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明では、ヨークの軸受孔に、転がり軸受を介して、スパイダー軸部を回転自在に嵌合した十字軸継手において、前記スパイダー軸部に、前記スパイダー軸部の外径より大きな外径を有する前記転がり軸受との接触部を形成し、
該接触部と前記転がり軸受とをシメシロ嵌合させ、
前記接触部の軸芯端面に、有底孔を形成したことを特徴とする十字軸継手を提供する。
【００１０】
このように、本発明によれば、スパイダー軸部の接触部は、その外径がその中央部の外径よりも大きく形成してあり、この接触部と転がり軸受の嵌め合いをシメシロに設定してある。したがって、車輪から振動が伝わったとしても、スパイダー軸部の中央部と転がり軸受の間の微小隙間を一様に維持して、両者の干渉による異音の発生を確実に防止することができる。
【００１１】
一方、スパイダー軸部の接触部は、その軸芯端面に有底孔が形成してある結果、比較的薄肉のリング状になっている。したがって、接触部は、その径方向の剛性が比較的小さく、接触部と転がり軸受の嵌め合いがシメシロであったとしても、接触面圧がそれ程大きくなることがなく、耐久性の問題を生起するといったこともない。また、同様に、十字軸継手をヨークに組み込む際、転がり軸受（ニードル軸受）を挿入（圧入）する荷重も比較的小さく、組み込みに支障をきたすといったこともない。
【００１２】
また、各部品の寸法精度を高くする必要がなく、スパイダー軸部の接触部を拡径すると共に有底孔を形成したのみであるため、製造コストの高騰を招来することもない。
【００１３】
さらに、スパイダー軸部の接触部は、上記のように、比較的薄肉のリング状になっているため、大荷重が伝わった場合、接触部は撓むが、スパイダー軸部の中央部が荷重の大部分を受けるため、強度上の問題を生起するといったこともない。
【００１４】
また、本発明の十字軸継手は、前記ニードル軸受内に封入する潤滑剤に、極圧添加剤が加えてあることを特徴とする。
さらにまた、本発明の十字軸継手は、一対のヨークと、これらヨーク間を接続する十字状スパイダーとから成り、ヨークに形成されたそれぞれ一対の軸受孔にスパイダー軸の対応するスパイダー軸部がそれぞれ転がり軸受を介して回転自在に嵌合された十字軸継手において、前記スパイダー軸部の少なくとも１つについて、スパイダー軸部の外径より大きな外径を有する前記転がり軸受との接触部を形成し、該接触部と前記転がり軸受とをシメシロ嵌合させ、前記接触部の軸芯端面に、有底孔を形成したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る十字軸継手を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る十字軸継手の部分切欠き断面を含む側面図である。図２は、図１に示した十字軸継手の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、十字軸継手では、一対のヨーク１，２の間に、十字状のスパイダー３が介装してある。具体的には、図２に示すように、ヨーク１の軸受孔４に、ニードル軸受５を介して、スパイダー軸部６が回転自在に嵌合してあり、スパイダー軸部６の下部外周囲には、シール部材７が設けてある。なお、本実施形態および以下の各実施形態において、ヨークは板金、鍛造、鋳造のいずれで作っても良く、またヨークの材料は鉄系、アルミ系のいずれでも良い。
【００１８】
また、スパイダー軸部６の軸芯に形成した軸方向孔８には、合成樹脂製ピン９が挿入してある。ニードル軸受５には、軸受孔４に嵌合した金属製のカップ１０が設けてあり、このカップ１０の内側に、複数のコロ転動体１１が配列してある。
【００１９】
本実施の形態では、スパイダー軸部６の接触部６ａの外径がその中央部６ｂの外径よりも大きく形成してあると共に、この接触部６ａの軸芯端面に、有底孔１２が形成してある。
【００２０】
このように、スパイダー軸部６の接触部６ａは、その外径がその中央部６ｂの外径よりも大きく形成してあるため、この接触部６ａとニードル軸受５の嵌め合いをシメシロ（又は微小隙間）に設定することができる。したがって、車輪から振動が伝わったとしても、スパイダー軸部６の中央部６ｂとニードル軸受５の間の微小隙間を一様に維持して、両者の干渉による異音の発生を確実に防止することができる。
【００２１】
一方、スパイダー軸部６の接触部６ａは、その軸芯端面に有底孔１２が形成してある結果、比較的薄肉のリング状になっている。したがって、接触部６ａは、その径方向の剛性が比較的小さく、接触部６ａとニードル軸受５の嵌め合いがシメシロであったとしても、接触面圧がそれ程大きくなることがなく、耐久性の問題を生起するといったこともない。また、同様に、十字軸継手をヨーク１に組み込む際、ニードル軸受５を挿入（圧入）する荷重も比較的小さく、組み込みに支障をきたすといったこともない。
【００２２】
さらに、各部品の寸法精度を高くする必要がなく、スパイダー軸部６の接触部６ａを拡径すると共に有底孔１２を形成したのみであるため、製造コストの高騰を招来することもない。
【００２３】
さらに、スパイダー軸部６の接触部６ａは、上記のように、比較的薄肉のリング状になっているため、大荷重が伝わった場合、接触部６ａは撓むが、スパイダー軸部６の中央部６ｂが荷重の大部分を受けるため、強度上の問題を生起するといったこともない。
【００２４】
なお、スパイダー軸部６の軸径は、約１０ｍｍであり、有底孔１２の深さは、１．８〜３．５ｍｍであり、好適には、２〜３ｍｍであり、接触部６ａの薄肉リング状部の径方向肉厚は、０．６〜１．２ｍｍであり、段差（図２のＳ、即ち、中央部６ｂとコロ転動体１１の間の微小隙間）は、０．００４〜０．０２０ｍｍである。なお、図２に符号Ｓで示した微小隙間は、誇張して図示してある。
【００２５】
また、スパイダー３の材料は、ＪＩＳクロムモリブテン鋼鋼材ＳＣＭ４２０又は４２１、又はクロム鋼鋼材ＳＣｒ４２０又は４３０である。さらに、スパイダー３の熱処理は、全面浸炭焼き入れであり、好適には、有底孔１２の部分は、防炭してある。さらに、スパイダー軸部６の外径部は、研削加工であり、端面の面取り部は研削していない。さらに、本実施の形態に係る十字継手は、主として、車両用エンジンルームで使用される。
【００２６】
（第２実施の形態）
図３は、本発明の第２実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の形態では、合成樹脂製ピン９を設けていないため、有底孔１２の形状が円錐形状になっており、第１実施の形態よりコストを下げることができる。
【００２７】
但し、本実施の形態に係る十字継手は、運転室内の使用に限定される。また、シール部材７は、ニトリルゴム製である。その他の構成・作用は、第１実施の形態と同様である。
【００２８】
（第３実施の形態）
図４は、本発明の第３実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の形態では、スパイダー軸部の接触部を別体に構成している。即ち、スパイダー軸部６に軸方向孔１３が形成してあると共に、この軸方向孔１３に、別体のスペーサ１４が装着してある。
【００２９】
このスペーサ１４の突部１４ａは、軸方向孔１３に圧入してあり、スペーサ１４の薄肉リング状部１４ｂは、第１及び第２実施の形態の接触部６ａと同様の働きをするようになっている。本実施の形態では、スパイダー外径の研削が第１及び第２実施の形態より容易である。その他の構成・作用は、第１実施の形態と同様である。
【００３０】
（第４実施の形態）
図５は、本発明の第４実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の形態では、第１の実施の形態に対し、有底孔１２を設けていない構成としている。
【００３１】
このため、第１実施の形態に比較しスパイダー軸部６の加工が容易となる。但し、第１実施の形態に比べニードル軸受５との接触面圧が高くなるため、ニードル軸受５とのシメシロを第１実施の形態より小さくする必要がある。その他の構成・作用は、第１実施の形態と同様である。
【００３２】
（第５実施の形態）
図６は、本発明の第５実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の形態では、第１実施の形態に対し、軸方向孔８を設けずスパイダー軸部６を中実とし、ニードル軸受５のカップ１０の底中心部１５をスパイダー軸部６の端面に接触させた構成としている。
【００３３】
このため、第１実施の形態に比較しスパイダー軸部６の加工が容易となる。但し、第１実施の形態に比べニードル軸受５との接触面圧が高くなるため、ニードル軸受５とのシメシロを第１実施の形態より小さくする必要がある。その他の構成・作用は、第１実施の形態と同様である。
【００３４】
（第６実施の形態）
図７は、本発明の第６実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の形態では、ニードル軸受５とスパイダー軸部６の接触部６ａとの嵌め合いのシメシロとなる部分が、スパイダー軸部６の根元に近い部位と成るよう構成している。
【００３５】
このため、第１実施の形態に比較しスパイダー軸部６の加工が容易となる。その他の構成・作用は、第１実施の形態と同様である。
【００３６】
なお、第４実施の形態から第６の実施の形態では、スパイダー軸部６の接触部６ａはスパイダー軸部６の先端から根元に至る任意の場所に設けても良い。
（第７実施の形態）
図８は、本発明の第７実施の形態に係る十字軸継手の断面図である（図１のジョイント中心縦軸方向の断面図）。本実施の形態では、対向する２つのスパイダー軸部６の一方（図８の上側）をシメシロ嵌合とし、他方（図８の下側）をスキマ嵌合としている。
【００３７】
一方のシメシロ嵌合側のスパイダー軸部６（図８の上側）は、根本に近い部位に接触部（大径部）６ａを有し、先端部をスキマ嵌合としている。
【００３８】
他方のスキマ嵌合側のスパイダー軸部６（図８の下側）は、段部を有しておらず、ストレート形状に形成してある。
【００３９】
上記スパイダー軸部６と直交するスパイダー軸部６も同様の構成である。その他の構成・作用は、第１実施の形態と同様である。
【００４０】
なお、本実施の形態の場合、第１、第２、第４、第５、第６実施の形態よりコスト安となる場合があるが、異音防止効果は劣る。また、シメシロ嵌合の接触部（大径部）６ａを有するスパイダー軸部６を４ヶ所中１ヶ所だけにした場合、さらにコスト安が望めるが、異音防止効果はさらに低下する。
【００４１】
（第８実施の形態）
図９は、本発明の第８実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の形態では、シメシロ嵌合となる接触部（大径部）６ａをスパイダー軸部６の根本側とし、カップ１０の底面とスパイダー軸部６の端面との間に、ピース１６が設けてある。その他の構成・作用は、第１実施の形態と同様である。
【００４２】
なお、シメシロ部の嵌合長さ（Ｌ）は、計算および数多くの試験結果から１．５ｍｍ以上、好適には、２ｍｍ以上としている。これにより、耐久性を確保できる。また、この数値は、第４〜第７実施の形態でも同様である。
【００４３】
また、コロ転動体１１の外径は、１．４〜２．３ｍｍであり、コロ転動体１１の数は、１６〜２５本であり、カップ１０の外径は、１５〜１６ｍｍである。これらは、第１〜第８実施の形態でも同様である。
【００４４】
さらに、ニードル軸受５の内部空間５ａ内に封入するグリース（潤滑剤）には、極圧添加剤が加えてある。これにより、折曲トルクをより一層低減することができる。極圧添加剤の具体的な材料としては、例えば、
・二硫化モリブデン
・イオウ系（Ｓ）極圧添加剤
・イオウ−リン系（Ｓ−Ｐ）極圧添加剤
・亜鉛−イオウ−リン系（Ｚｎ−Ｓ−Ｐ）極圧添加剤
などである。なお、このグリースは、他の実施の形態においても使用してもよい。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スパイダー軸部の接触部は、その外径がその中央部の外径よりも大きく形成してあるため、この接触部と転がり軸受の嵌め合いをシメシロに設定してある。したがって、車輪から振動が伝わったとしても、スパイダー軸部の中央部と転がり軸受の間の微小隙間を一様に維持して、両者の干渉による異音の発生を確実に防止することができる。
【００４７】
一方、スパイダー軸部の接触部は、その軸芯端面に有底孔が形成してある結果、比較的薄肉のリング状になっている。したがって、接触部は、その径方向の剛性が比較的小さく、接触部と転がり軸受の嵌め合いがシメシロ（又は微小隙間）であったとしても、接触面圧がそれ程大きくなることがなく、耐久性の問題を生起するといったこともない。また、同様に、十字軸継手をヨークに組み込む際、転がり軸受（ニードル軸受）を挿入（圧入）する荷重も比較的小さく、組み込みに支障をきたすといったこともない。
【００４８】
また、各部品の寸法精度を高くする必要がなく、スパイダー軸部の接触部を拡径すると共に有底孔を形成したのみであるため、製造コストの高騰を招来することもない。
【００４９】
さらに、スパイダー軸部の接触部は、上記のように、比較的薄肉のリング状になっているため、大荷重が伝わった場合、接触部は撓むが、スパイダー軸部の中央部が荷重の大部分を受けるため、強度上の問題を生起するといったこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る十字軸継手の部分切欠き断面を含む側面図である。
【図２】図１に示した十字軸継手の断面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。
【図４】本発明の第３実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。
【図５】本発明の第４実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。
【図６】本発明の第５実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。
【図７】本発明の第６実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。
【図８】本発明の第７実施の形態に係る十字軸継手の断面図である（図１のジョイント中心縦軸方向の断面図）。
【図９】本発明の第８実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。
【符号の説明】
１，２  ヨーク
３  スパイダー
４  軸受孔
５  ニードル軸受（転がり軸受）
６  スパイダー軸部
６ａ  接触部（大径部）
６ｂ  中央部
７  シール部材
８  軸方向孔
９  合成樹脂製ピン
１０  カップ
１１  コロ転動体
１２  有底孔
１３  軸方向孔
１４  スペーサ
１４ａ  突部
１４ｂ  薄肉リング状部
１５    底中心部
１６  ピース
【図１】
0003945211.tif 000002
【図２】
0003945211.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003945211.tif 000008
【図８】
0003945211.tif 000009
【図９】
0003945211.tif 000010