(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行な一対の脚を有する第１ヨーク、
上記第１ヨークの脚のそれぞれに、その中心軸を共通にして形成された第１軸受孔対、
略平行な一対の脚を有する第２ヨーク、
上記第２ヨークの脚のそれぞれに、その中心軸を共通にして形成された第２軸受孔対、
十字状に互いに直交した４本のトラニオン軸を備えたトラニオンクロス、
上記トラニオン軸のそれぞれに形成された外側転動面、
上記第１軸受孔対及び第２軸受孔対にそれぞれ嵌合するための筒状壁部と、この筒状壁部の一方に設けられた底部と、他方が開放された内向きフランジとを有する４つのベアリングカップ、
上記ベアリングカップの内面に形成された内側転動面、
上記内側転動面上を転動するための複数のニードル、
上記トラニオン軸のそれぞれの端部に形成され、このトラニオン軸と同軸の有底孔、
上記有底孔に納められ上記ベアリングカップの上記底部に当接する合成樹脂製のスラストピース、
を有し、上記トラニオン軸のそれぞれの外側転動面と上記軸受孔対のそれぞれの内側との間に、上記ニードル、上記ベアリングカップを介在させて組み立てられた車室内に配置するためのステアリング装置用自在継手において、
上記トラニオン軸のそれぞれに隙間なく嵌合するポリウレタン樹脂製の軟質発泡体リングが備えられており、その端面は上記内向きフランジの外側面に軽い面圧で接触していること
を特徴とするステアリング装置用自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌用ステアリング装置の自在継手、特に、その自在継手において用いられるシーリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輌用ステアリング装置では、ステアリングホィールの回転は、アッパーシャフト及び中間シャフトを通して、操舵機構へとつながるロアーシャフトに伝達される。アッパーシャフトの下端と中間シャフトの上端との間、及び中間シャフトの下端及びロアーシャフトの上端との間にはそれぞれ自在継手機構が構成されており、これにより上記シャフトが非平行であってもこれらの間で回転を伝達できるようになっている。
【０００３】
図１は、従来の自在継手機構の例を説明するための説明図である。各第１シャフト１０１、第２シャフト１０２の互いに向かい合う端部にはヨーク（第１ヨーク１、第２ヨーク２）が備えられており、各ヨークは二股に分かれた一対のヨーク脚１１を有している。各ヨーク脚１１には軸受孔４が設けられており、軸受孔４によって十字状のトラニオンクロス３の互いに反対側にある軸部（トラニオン軸６）が支持される。このように自在継手機構ではトラニオンクロス３を介在させることによって、互いに平行でなくても一つのシャフトと他のシャフトの間で回転を伝達することができる。なお、トラニオンクロス、トラニオン軸は、それぞれスパイダー、スパイダー軸とも呼ばれる。
【０００４】
各ヨーク脚（１、２）の軸受孔４とトラニオン軸６の間には多数のニードル１０を介在させることにより総コロ型の軸受機構が構成されており、摩擦抵抗を低く抑えている。ニードル１０は有底のベアリングカップ９の内側に納められており、ベアリングカップ９端部の内向きフランジ９ａによって抜け出さないように保持されている。各トラニオン軸６には、リング状のシール部材７が設けられており、内向きフランジ９ａの外側の面と２つのリップが摺接することにより、外部から塵埃が進入するのを防止している。
【０００５】
自在継手機構において、傾いた２つのシャフト間にトルクを伝達するとき、ここで生じる摩擦に因って、シャフトが同軸の場合と比べて、出力側のシャフトで必要とされる負荷よりも大きいトルクを入力側のシャフトに与えなければならない。このトルク増加分が折り曲げトルクといわれ、ステアリングホィールの操舵フィーリングに悪い影響を与えるため、折り曲げトルクを極力少なくすることが求められている。
【０００６】
図２の点線円内に示されるように、車室内にある自在継手にシール部材を設けないようにすることによって、この折り曲げトルクを低減させる試みも見られる。車室内といえども乗員の靴その他に付着して車内に持ち込まれた塵埃が、自在継手のベアリング部に進入し、トラブルを起こす可能性がある。このため、このような自在継手を使用したステアリング装置では、自在継手及び中間シャフト、あるいは、更にもう一つの自在継手までも覆う大きいカバーが設けられる。このため、車室を狭くするだけでなく、カバーとその設置作業が必要となり、生産コストの上昇を招いている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような全体を覆うカバーを設けることなく、軸受部への塵埃の進入を実用上支障ない程度に防止し、しかも上述した折り曲げトルクをほとんど増加させることのないシール機能を備えたステアリング装置用自在継手を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の手段によって解決される。すなわち、第１の発明の解決手段は、略平行な一対の脚を有する第１ヨーク、上記第１ヨークの脚のそれぞれに、その中心軸を共通にして形成された第１軸受孔対、略平行な一対の脚を有する第２ヨーク、上記第２ヨークの脚のそれぞれに、その中心軸を共通にして形成された第２軸受孔対、十字状に互いに直交した４本のトラニオン軸を備えたトラニオンクロス、上記トラニオン軸のそれぞれに形成された外側転動面、上記第１軸受孔対及び第２軸受孔対にそれぞれ嵌合するための筒状壁部と、この筒状壁部の一方に設けられた底部と、他方が開放された内向きフランジとを有する４つのベアリングカップ、上記ベアリングカップの内面に形成された内側転動面、上記内側転動面上を転動するための複数のニードル、上記トラニオン軸のそれぞれの端部に形成され、このトラニオン軸と同軸の有底孔、上記有底孔に納められ上記ベアリングカップの上記底部に当接する合成樹脂製のスラストピース、を有し、上記トラニオン軸のそれぞれの外側転動面と上記軸受孔対のそれぞれの内側との間に、上記ニードル、上記ベアリングカップを介在させて組み立てられた車室内に配置するためのステアリング装置用自在継手において、上記トラニオン軸のそれぞれに隙間なく嵌合するポリウレタン樹脂製の軟質発泡体リングが備えられており、その端面は上記内向きフランジの外側面に軽い面圧で接触していることを特徴とするステアリング装置用自在継手である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
以下、本発明のステアリング装置用自在継手を図面に基づいて説明する。図３は第１実施形態の自在継手における部分断面図である。図４、及び、図５は、図３における点線円内を拡大した部分拡大図であって、図４は軸受部５の組み立て途中のもの、図５は組み立て後のものである。
【００１０】
図３に示すように、自在継手１００には、第１シャフト１０１及び第２シャフト１０２とそれらの端部に一対のヨーク（第１ヨーク１及び第２ヨーク２）が備えられており、トラニオンクロス３を介在させることにより２つのシャフトが結合されている。
【００１１】
第１ヨーク１、第２ヨーク２はそれぞれ二股状に分かれて略平行な一対のヨーク脚１１からなり、各ヨーク脚１１にはその中心軸を共通にして軸受孔４が設けられている。トラニオンクロス３は、本体から十字状に伸び互いに直交した４本のトラニオン軸６を備えている。各トラニオン軸６のそれぞれを上記軸受孔４に嵌合させ、第１シャフト１０１と第２シャフト１０２とを結合することによって自在継手が構成される。
【００１２】
図４、図５に示すように、上記トラニオン軸６の外面の外側転動面６１と軸受孔４の内面４１との間には、複数個のニードル１０及びスチール製のベアリングカップ９がこの順で介在しており、これにより軸受部５が形成されている。ベアリングカップ９は筒状壁部９２と一方に設けられた底部９１と他方に開放している内向きフランジ９ａを備えたカップ状体であり、底部９１は外部から軸受部５内にゴミが進入するのを防止している。
【００１３】
また、トラニオン軸６の外側転動面６１と筒状壁部９２の内側転動面９２１は上記ニードル１０が転動するための転動面となっている。軟質発泡体リング８は、トラニオン軸６に基部８１で隙間なく嵌合しており、上記ベアリングカップ９の内向きフランジ９ａの外側面に軽い面圧で接触している。図４は軸受部５が組み立て途中であるため、ベアリングカップ９、ニードル１０は図４で上方の位置にあり、図５のように、ベアリングカップ９の内向きフランジ９ａが予めトラニオン軸６に嵌合している軟質発泡体リング８と軽く接触するまで押し込まれて組み立てられる。ただし、軟質発泡体リング８の変形量は充分に大きい。このようにできるのは、軟質発泡体リング８が充分に軟質であって、大きく変形させるためにそれほど大きな力（接触圧）が必要とされないからである。
【００１４】
合成樹脂製のスラストピース８３が、トラニオン軸６端面の中心に設けられた有底孔８４内に嵌合しており、その頂部はフラストコニカル形であるため狭い面積でベアリングカップ９の底部９１に接触している（図５）。
【００１５】
第１シャフト１０１の回転につれ、ヨーク脚１１、トラニオン軸６、他のトラニオン軸６、他のヨーク脚１１へと回転が伝達されて、第２シャフト１０２が回転する。シャフトの回転の際、トラニオン軸６はヨーク脚１１に対して軸受されているため、ヨーク脚１１に対して数十度の角度範囲で往復回転をする。
【００１６】
軟質発泡体リング８は、発泡度を高めて、弾性を低く抑え（柔らかくした）合成樹脂製発泡体であり、限定されるものではないが、ポリウレタン樹脂製の軟質発泡体とすることが好適である。従来のゴム製の接触型のシールでは、組み立て誤差、あるいは製品誤差を吸収し、密着性能をよくするためには大きな接触圧を与える必要がある。このため、接触圧が摩擦抵抗を増大させ、往復回転の際に折り曲げトルクが大きく現れる。
【００１７】
本発明実施形態では、軟質発泡体リング８はヨーク脚１１に固定されているベアリングカップ９に接触するが、このとき小さな力で大きく変形させることができ、組み立て誤差、軟質発泡体リングの製作誤差に関して許容度が高く、軽い圧でもって隙間なく接触することができるので、摩擦力をきわめて小さくすることができる。このため、折り曲げトルクは格段に小さくなり、ステアリングホィールの操舵フィーリングを悪化させない。
【００１８】
また、軟質発泡体リング８は非常に安価に製造することできる。軟質発泡体リング８は、外部からの塵埃の進入防止だけでなく、内部の潤滑剤（グリース等）の低粘性成分が外部に漏れ出すことを防止するので、漏れ出した成分に塵埃が付着し、従来のようなダストカバーを設けなくとも車室内が汚されることを防止できる。更に、発泡の空洞に上記成分が保持され、ここから逆に転動部分に供給されるので、発泡は潤滑性能の維持にも有益である。さらに、軸受部５は、ベアリングカップ９の底部９１でもう一方が封鎖されるので、ここから塵埃が軸受部５内部に入り込むことはない。このため車室内で使用する分には、塵埃が進入しベアリングを痛めるような支障は実質上生じない。
【００１９】
スラストピース８３は、組み立て時に、有底孔８４内に挿入され、底部９１がフラストコニカルな頂部に当接してわずかながらこれを圧縮するようにして組み立てられる。これにより、トラニオンクロス３がトラニオン軸６の方向へ移動するのが妨げられ、打音の発生が防止される。スラストピース８３の頂部の接触径が小さく、合成樹脂でなじみやすいことも重なってその摩擦モーメントは非常に小さくなるため、これによっては折り曲げトルクはほとんど増加することはない。
【００２０】
第２実施形態
第２実施形態、第３実施形態、及び、図６、図７は、上記自在継手１００を使用したステアリング装置と、その配置個所に関して説明するものである。
【００２１】
ステアリング装置は、概略、ステアリングホィール２０１、ステアリングシャフト２０２、第１の自在継手、中間シャフト２０３、第２の自在継手、ピニオンシャフト２０４、ピニオン２０５がこの順で結合されている。ピニオン２０５は不図示ラックに噛合している。
【００２２】
通常自動車は、ダッシュボード２０６によってエンジンルームと車室とに分けられている。第２実施形態では、２つの自在継手がともに車室内に配置されており、２つの自在継手には、上で説明した軟質発泡体リング８を備えた自在継手１００が使用される。車室内は、エンジンルームに比べると塵埃が少ないので、本発明の自在継手１００を使用することができる。従来の自在継手と比べて折り曲げトルクが非常に小さくなるため、操舵フィーリングを良好にすることができる。また、従来のように全体を覆うカバーを設ける必要がないため、車室を広く使うことができる。更に、このカバーとその設置作業が不要となり、生産コストを低減することができる。
【００２３】
第３実施形態
第３実施形態では、中間シャフト２０３の部分に、ダッシュボード２０６があり、エンジンルームと車室とに分けられている。車室内では、本発明の自在継手が、また、塵埃の多いエンジンルーム内では、従来型のシール部材を備えた自在継手が使用される。車室内は、エンジンルームに比べると塵埃が少ないので、本発明の自在継手１００を使用することができる。従来の自在継手を車室内においても使う場合と比べると折り曲げトルクを非常に小さくすることができるため、操舵フィーリングを良好にすることができる。また、従来のように全体を覆うカバーを設ける必要がないため、車室を広く使うことができる。更に、このカバーとその設置作業が不要となり、生産コストを低減することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自在継手を車室内に配置し、また、塵埃の多いエンジンルーム内では、従来型のシール部材を備えた自在継手を配置することにより、エンジンルームに比べると塵埃が少ない車室内では、本発明の自在継手は充分に機能する。本発明においては、従来の自在継手のように折り曲げトルクが大きくないため、操舵フィーリングを良好にすることができ、更に、従来のように全体を覆うカバーを設ける必要がないため、車室を広く使うことができるという効果を奏する。更に、このカバーとその設置作業が不要となり、生産コストを低減することができるという効果を奏する。
【００２５】
更に、本発明で使用される軟質発泡体リングは非常に安価に製造・入手することができ、端面と内向きフランジの外側面とは軽い面圧で接触させることができ、それでありながら密閉度を高くすることができ、しかも組み立て誤差、軟質発泡体リングの製作誤差に関して許容度が高いという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の自在継手機構の例を説明するための説明図である。
【図２】  車室内にある自在継手にシール部材を設けないようにした従来の自在継手の説明図である。
【図３】  第１実施形態の自在継手における部分断面図である。
【図４】  図３における点線円内を拡大した部分拡大図であって、組み立て途中のものの図である。
【図５】  図３における点線円内を拡大した部分拡大図であって、組み立て後のものの図である。
【図６】  第２実施形態であって、自在継手１００を使用したステアリング装置と、その配置個所に関して説明する説明図である。
【図７】  第３実施形態であって、自在継手１００を使用したステアリング装置と、その配置個所に関して説明する説明図である。
【符号の説明】
１  第１ヨーク
１０  ニードル
１００  自在継手
１０１  第１シャフト
１０２  第２シャフト
１１  ヨーク脚
２  第２ヨーク
２０１  ステアリングホィール
２０２  ステアリングシャフト
２０３  中間シャフト
２０４  ピニオンシャフト
２０５  ピニオン
２０６  ダッシュボード
３  トラニオンクロス
４  軸受孔
４１  内面
５  軸受部
６  トラニオン軸
６１  外側転動面
７  シール部材
８  軟質発泡体リング
８１  基部
８３  スラストピース
８４  有底孔
９  ベアリングカップ
９１  底部
９２  筒状壁部
９２１  内側転動面
９３  突起
９ａ  内向きフランジ
【図１】
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【図２】
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【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】
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