(57)【要約】【課題】十字軸部材の軸部に対してカバー部材を強固に嵌合させて取り付けることができ、しかも、十字軸継手の組立の妨げとなることなく軸方向寸法の大きなカバー部材を使用可能にした十字軸継手及びその組立方法を提供する。【解決手段】本発明の十字軸継手１０のカバー部材１６は、軸部１３の外周面に嵌合する筒状の嵌合部４４を有する芯材４２と、軸受カップ１８の外周面１８ａに圧接するリップ部５３，５４を有し且つ芯材４２に固着される弾性部材４３とを備える。また、軸部１３の外周面には、嵌合部４４が嵌合する被嵌合面２７と、この被嵌合面２７の軸方向先端側において径方向外方に突出し、嵌合部４４の軸方向先端側への移動を規制する規制突部２８とが形成される。嵌合部４４は、軸部１３の先端側から規制突部２８を乗り越えて被嵌合面２７に嵌合可能となるように、拡径方向に弾性変形可能に形成される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字状に配置された４本の軸部を有する十字軸部材と、前記軸部の外周面に転動体を介して回動可能に嵌合する有底円筒形状の軸受カップと、前記軸部の外周面と前記軸受カップの開口側端部との間を覆うカバー部材と、を備えている十字軸継手において、
前記カバー部材が、前記軸部の外周面に嵌合する筒状の嵌合部を有する芯材と、前記軸受カップの外周面に圧接するリップ部を有し且つ前記芯材に固着される弾性部材とを備え、
前記嵌合部が嵌合する被嵌合面と、この被嵌合面の軸方向先端側において径方向外方に突出し、前記嵌合部の軸方向先端側への移動を規制する規制突部とが前記軸部の外周面に形成され、
前記嵌合部が、前記軸部の先端側から前記規制突部を乗り越えて前記被嵌合面に嵌合可能となるように、拡径方向に弾性変形可能に形成されていることを特徴とする十字軸継手。
【請求項２】
前記軸受カップの開口側端面と、前記芯材の対向面との間に軸方向の隙間が設けられている請求項１に記載の十字軸継手。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の十字軸継手の組立方法であって、
前記弾性部材の前記リップ部を前記軸受カップの外周面に圧接させた状態で、前記軸受カップに前記カバー部材を装着し、
前記カバー部材を装着した前記軸受カップ内に前記十字軸部材の軸部を挿入することによって、前記規制突部を乗り超えるように前記カバー部材の前記嵌合部を拡径方向に弾性変形させ、
前記嵌合部が前記規制突部の頂部を乗り超えた時点で、弾性復帰により前記嵌合部を縮径させ、前記被嵌合面に嵌合させることを特徴とする十字軸継手の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のドライブシャフト部やステアリング装置に用いられる十字軸継手（ユニバーサルジョイント）及びその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のドライブシャフト等には、十字状に配置された４本の軸部を有する十字軸部材と、軸部に転動体（ころ）を介して回動可能に嵌合する有底円筒状の軸受カップとを備えた十字軸継手が用いられている。この十字軸継手の軸受カップ内にはグリース等の潤滑剤が封入され、軸受カップの開口側端部と軸部の外周面との間には、潤滑剤の漏れを防止するシール部材が設けられている。また、軸受カップ内への泥水等を侵入を防止するため、軸受カップの外周面に摺接するリップ部を有するカバー部材を軸部の基端部に嵌合したものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−４８８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のようなカバー部材は、軸受カップに対する摺接によって回動抵抗が増大しないようにある程度の弾性が要求される。このため、特許文献１記載では、カバー部材の全体を樹脂によって形成している。しかし、カバー部材を樹脂によって形成すると軸部に対する嵌着力が弱くなり、十字軸部材の回転に伴う遠心力で軸部から外れ易くなるという問題がある。
【０００５】
一方、カバー部材は、泥水の浸入を防止する機能を高めるために複数のリップ部を備えることが望まれるが、リップ部を複数形成するためには、カバー部材の軸方向の寸法を大きくする必要がある。しかし、カバー部材の軸方向寸法を大きくすると、十字軸継手を二股状ヨークへ組み付ける際に以下のような不都合が生じる。
すなわち、十字軸継手を二股状ヨークに組み付けるには、十字軸部材と軸受カップとを分離しておき、１の軸部を二股状ヨークの一方の嵌合孔に挿入した状態で、反対側の他の軸部を他方の嵌合孔に挿入する。このとき、当該他の軸部を他方の嵌合孔に挿入するためには、当該１の軸部を一方の嵌合孔に深く挿入しなければならないので、当該１の軸部の基端部に嵌合されたカバー部材の軸方向寸法を大きくすると、二股状ヨークにカバー部材が干渉してしまい、十字軸継手の組立が困難になる。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、カバー部材を十字軸部材の軸部に対して強固に嵌合させることができ、しかも、十字軸継手の組立を妨げることなく軸方向寸法の大きなカバー部材を使用することを可能にした十字軸継手及びその組立方法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】
【０００７】
本発明は、十字状に配置された４本の軸部を有する十字軸部材と、前記軸部の外周面に転動体を介して回動可能に嵌合する有底円筒形状の軸受カップと、前記軸部の外周面と前記軸受カップの開口側端部との間を覆うカバー部材と、を備えている十字軸継手において、前記カバー部材が、前記軸部の外周面に嵌合する筒状の嵌合部を有する芯材と、前記軸受カップの外周面に圧接するリップ部を有し且つ前記芯材に固着される弾性部材とを備え、前記嵌合部が嵌合する被嵌合面と、この被嵌合面の軸方向先端側において径方向外方に突出し、前記嵌合部の軸方向先端側への移動を規制する規制突部とが前記軸部の外周面に形成され、前記嵌合部が、前記軸部の先端側から前記規制突部を乗り越えて前記被嵌合面に嵌合可能となるように、拡径方向に弾性変形可能に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、十字軸継手のカバー部材が芯材と弾性部材とを有し、この芯材の嵌合部が軸部の被嵌合面に嵌合されるとともに規制突部によって軸方向先端側への移動が規制されるので、軸部から外れてしまわないようにカバー部材を強固に取り付けることができる。
また、芯材の嵌合部が、軸部の先端側から規制突部を乗り越えて被嵌合面に嵌合可能となるように、拡径方向に弾性変形可能であるので、後で説明する組立方法のように、軸受カップにカバー部材を装着した状態で軸受カップ内に軸部を挿入してカバー部材を軸部に取り付けることが可能となる。したがって、十字軸継手を二股状ヨークに組み付ける際に、軸部にカバー部材を予め取り付けておく必要が無くなり、軸部を二股状ヨークの嵌合孔に挿入するときにカバー部材が二股状ヨークに干渉することもない。そのため、カバー部材の軸方向寸法を大きくすることが可能となり、リップ部の数を増やして泥水等の浸入防止機能を高めることも可能となる。
【０００９】
上記構成において、前記軸受カップの開口側端面と、前記芯材との間に軸方向の隙間が設けられていることが好ましい。これによって、軸受カップの開口側端面と芯材とが接触することに伴う回動抵抗の増大や摩耗粉の発生を防止することができる。
【００１０】
本発明の十字軸継手の組立方法は、請求項１又は２に記載の十字軸継手の組立方法であって、前記弾性部材の前記リップ部を前記軸受カップの外周面に圧接させた状態で、前記軸受カップに前記カバー部材を装着し、前記カバー部材を装着した前記軸受カップ内に前記十字軸部材の軸部を挿入することによって、前記規制突部を乗り超えるように前記カバー部材の前記嵌合部を拡径方向に弾性変形させ、前記嵌合部が前記規制突部の頂部を乗り超えた時点で、弾性復帰により前記嵌合部を縮径させ、前記被嵌合面に嵌合させることを特徴とする。このような組立方法によって、十字軸継手を二股状ヨークに組み付ける際に、軸部にカバー部材を予め取り付けておく必要が無くなり、軸部を二股状ヨークの嵌合孔に挿入するときにカバー部材が二股状ヨークに干渉することもない。そのため、カバー部材の軸方向寸法を大きくすることが可能となり、リップ部の数を増やして泥水等の浸入防止機能を高めることも可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、十字軸部材の軸部に対して強固に嵌合させることができ、しかも、カバー部材として、軸方向寸法の大きなものを使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る十字軸継手の一部の断面図である。本実施形態の十字軸継手１０は、例えば、車両のドライブシャフト部やステアリング装置における２本のシャフトをヨーク部材１１を介して動力伝達可能に連結するものである。この十字軸継手１０は、４本の軸部１３を有する十字軸部材１２と、軸部１３に取り付けられた軸受部１４と、この軸受部１４と軸部１３との間の環状空間をシールするシール部材１５と、軸受部１４と軸部１３との間を外側から覆うカバー部材１６とを備えている。なお、図１には、十字軸部材１２の１つの軸部１３と、これに取り付けられた軸受部１４のみが示されているが、実際は同一形状の４つの軸部１３及び軸受部１４が十字状に配置されている。なお、以下の説明において、軸方向とは、各軸部１３についての軸方向（軸心Ｙに沿った方向）をいい、図１の上下方向に相当する。また、軸方向先端側とは、軸部１３の先端側すなわち図１の上側をいい、軸方向基端側とは、軸部１３の基端側すなわち図１の下側をいう。
【００１３】
図１において、軸受部１４は、軸受カップ１８と多数の円筒ころ（転動体）１９とを備えている。軸受カップ１８は、有底円筒形状に形成されており、円筒部２０と、円筒部２０の軸方向一端部（図１の上端部）を閉塞する底部２１とを有している。軸受カップ１８の円筒部２０は、軸部１３の径方向外側に間隔をあけて配置され、この間隔に円筒ころ１９が配置されている。円筒ころ１９は、軸受カップ１８の内周面（外輪軌道面）及び軸部１３の外周面（内輪軌道面）を転動し、これによって軸受カップ１８が軸部１３の軸心回りに回動可能とされている。軸部１３の先端面と軸受カップ１８の底部２１との間には、スラストワッシャ２２が設けられている。
【００１４】
図２は、図１のＡ部の拡大断面図である。十字軸部材１２の軸部１３には、円筒ころ１９が転動する内輪軌道面２５と、シール部材１５を圧接させるためのシール面２６と、カバー部材１６を嵌合させるための被嵌合面２７とが、この順で先端側から基端側へ軸方向に並べて形成されている。また、被嵌合面２７の軸方向先端側には、径方向外方へ突出する規制突部２８が形成されている。
【００１５】
シール面２６は、軸部１３の軸方向に沿うように形成されたストレート面３１と、基端側（図２の下側）へ向かうに従って漸次外径が大きくなるように湾曲する湾曲面３２とからなる。
一方、シール部材１５は、軸受カップ１８の開口側内周面に圧入して固定される金属製の環体３３と、環体３３に一体成形されたゴム製のシール体３４とによって構成されている。環体３３は、筒形状の外周部３５と、この外周部３５の軸方向先端側の端部から径方向内方へ延びる円板部３６とを備え、断面Ｌ字形状に形成されている。環体３３の外周部３５は、軸受カップ１８の開口側内周面に嵌合している。シール体３４はアキシャルリップ３７とラジアルリップ３８とを有し、アキシャルリップ３７は、湾曲面３２に圧接し、ラジアルリップ３８はストレート面３１に圧接している。
【００１６】
カバー部材１６は、軸部１３に形成された被嵌合面２７に嵌合される金属製又は硬質樹脂製の芯材４２と、この芯材４２に一体成形されることによって固着されたゴム等の弾性部材４３とを有する。芯材４２は環状に形成され、被嵌合面２７に嵌合される筒状の嵌合部４４と、この嵌合部４４の軸方向先端側から径方向外方に屈曲して延びるフランジ部４５と、このフランジ部４５の径方向外端部から軸方向先端側へ延びる延伸部４６とを有する。この延伸部４６の先端面４７は、軸受カップ１８の開口側端面４８に対向し、両者の間には隙間Ｓが形成されている。被嵌合面２７に嵌合した嵌合部４４は、規制突部２８によって軸方向先端側への移動が規制されている。
【００１７】
図３は、図１のＡ部に対して周方向にずれた位置に相当する拡大断面図である。図３に示すように芯材４２の周方向複数箇所には、切欠け部５０が形成されている。この切欠け部５０は、芯材４２の嵌合部４４からフランジ部４５の途中までの範囲に亘ってスリット状に形成され、嵌合部４４の剛性を低下させることによって、嵌合部４４を径方向外方（拡径方向）に弾性変形し易くしている。また、芯材４２の切欠け部５０が形成された部分には弾性部材４３が埋入され、この埋入された弾性部材４３が被嵌合面２７に接触している。
【００１８】
弾性部材４３は、芯材４２の外周面に固着された基部５２と、芯材４２よりも軸方向先端側へ突出するリップ部５３，５４とを有している。リップ部５３，５４は、軸方向先端側の第１のリップ部５３と、軸方向基端側の第２のリップ部５４とからなる。第１のリップ部５３は、先端側が径方向内方へ向けて屈曲した形状に形成され、第２のリップ部５４は、径方向内方へ向けて先細りとなるように山形状に形成されている。なお、図２及び図３には、各リップ部５３，５４が軸受カップ１８に接触して弾性変形する前の状態が２点鎖線で示されている。
【００１９】
一方、軸受カップ１８の外周面１８ａには、リップ部５３，５４が圧接する凹溝５６，５７が形成されている。この凹溝５６，５７は、第１のリップ部５３が圧接する第１の凹溝５６と、第２のリップ部５４が圧接し、第１の凹溝５６よりも深い第２の凹溝５７とからなる。第２の凹溝５７の軸心方向基端側には、径方向外側に突出するストッパ突部５８が形成されている。このストッパ突部５８は、第２のリップ部５４が第２の凹溝５７から軸方向基端側（下側）に抜けるのを防止している。
【００２０】
上記のように軸受カップ１８の外周面１８ａに第１の凹溝５６及び第２の凹溝５７を形成することによって、第１のリップ部５３及び第２のリップ部５４を含む弾性部材４３全体の外周面が、軸受カップ１８の外周面１８ａと略面一か、又は軸受カップ１８の外周面１８ａよりも径方向内側に配置されている。
【００２１】
以下、十字軸継手１０を二股状のヨーク部材１１に組み付ける際の組立方法について図４、図５を参照して説明する。この組立にあたり、図５に示すように、十字軸部材１２の軸部１３は予め二股状のヨーク部材１１の嵌合孔１１ａに挿入しておく。また、カバー部材１６は、軸部１３に取り付けておくのではなく、軸受カップ１８の外周面１８ａの凹溝５６，５７にリップ部５３，５４を圧接させることによって、軸受カップ１８に装着しておく。
【００２２】
まず、ヨーク部材１１の嵌合孔１１ａに対して、転動体１９等を組み込んだ軸受カップ１８を図５の矢印ａ方向に嵌入することによって、軸受カップ１８内に軸部１３を挿入する（図４（ａ）参照）。この挿入の過程において、カバー部材１６の嵌合部４４が軸部１３の規制突部２８に当接すると、嵌合部４４は拡径方向に押し拡げられるように弾性変形する（図４（ｂ）の矢印ｂ参照）。そして、そのまま軸受カップ１８内に軸部１３を挿入し続けることによって嵌合部４４が規制突部２８を通過し（図４（ｃ）参照）、規制突部２８の頂部を乗り越えることによって嵌合部４４が矢印ｃの如く弾性復帰して被嵌合面２７に嵌合する（図４（ｄ）参照）。以上の工程により十字軸継手１０が組み立てられる。
【００２３】
嵌合部４４が規制突部２８を乗り越えるまでの段階（図４（ａ）〜（ｃ））では、芯材４２の先端面４７が軸受カップ１８の開口側端面４８に当接した状態にあり、軸受カップ１８内に軸部１３を挿入するときの、軸受カップ１８に対するカバー部材１６の軸方向先端側への移動が規制されている。しかし、嵌合部４４が規制突部２８を乗り越えると、カバー部材１６は、嵌合部４４の弾性復帰に伴って軸受カップ１８に対して軸方向基端側（下側）に相対移動し、芯材４２の先端面４７が軸受カップ１８の開口側端面４８から離れ、両者間に隙間Ｓが形成される（図４（ｄ）参照）。この点について、図６を参照してより詳細に説明する。
【００２４】
図６に示すように、規制突部２８は山形状に形成され、その軸方向基端側の側面２８ａが、径方向内方に向かうに従い漸次軸方向基端側へ位置するように傾斜する円弧状（又はテーパ状）の傾斜面に形成されている。そして、芯材４２の嵌合部４４は、その軸方向先端側の端部（上端部）が規制突部２８の頂部２８ｂを乗り越えると、矢印ｄで示すように規制突部２８の側面２８ａの傾斜に沿って軸方向基端側（下側）に移動しながら径方向内方へ弾性復帰する。この作用により軸受カップ１８の開口側端面４８と芯材４２の先端面４７との間に隙間Ｓが形成され、かつ、嵌合部４４が被嵌合面２７に嵌合される。
【００２５】
このように軸受カップ１８の開口側端面４８と芯材４２の先端面４７との間に隙間Ｓを形成することで、当該開口側端面４８と芯材４２の先端面４７とが接触することに伴う回動抵抗の増大や摩耗粉の発生を防止することができる。また、規制突部２８を山形状に形成することによって、組立の過程でその側面２８ａの傾斜を利用して容易に隙間Ｓを形成することができる。
【００２６】
本実施形態の十字軸継手１０は、カバー部材１６が芯材４２と弾性部材４３とからなり、芯材４２が軸部１３の外周面に嵌合されているので、従来のようにカバー部材１６の全体を樹脂によって形成する場合に比べて、強固にカバー部材１６を軸部１３に嵌合させることができる。また、被嵌合面２７に嵌合した芯材４２の軸方向先端側への移動が規制突部２８によって規制させるので、カバー部材１６が軸部１３から外れてしまうことはほとんど無く、泥水等の浸入防止機能を好適に維持することができる。
【００２７】
また、カバー部材１６の芯材４２に切欠け部５０を形成することによって、嵌合部４４が拡径方向に弾性変形可能であり、この弾性変形によって、嵌合部４４は規制突部２８を乗り越えて被嵌合面２７に嵌合可能である。そのため、カバー部材１６を軸部１３ではなく軸受カップ１８に装着した状態で軸部１３と軸受カップ１８とを連結し、連結後に、軸部１３にカバー部材１６を取り付けることができる。そのため、カバー部材１６として軸方向寸法が大ききなものを使用したとしても十字軸継手１０の組立の妨げにならず、リップ部５３，５４の数を増大して泥水等の浸入防止機能を高めることが可能となる。また、芯材４２の切欠け部５０には弾性部材４３が埋入され、埋入された弾性部材４３が被嵌合面２７に接触しているので、切欠け部５０から軸受カップ１８内に泥水等が浸入することもない。
【００２８】
軸受カップ１８の外周面１８ａには、リップ部５３，５４を圧接させるための凹溝５６，５７が形成されているので、軸受カップ１８に装着したカバー部材１６の弾性部材４３の外周面が、軸受カップ１８の外周面１８ａよりも径方向外側へ膨出しない。そのため、軸受カップ１８に装着したカバー部材１６を、ヨーク部材１１の嵌合孔１１ａを通過させて軸部１３に取り付けることができる。
【００２９】
軸受カップ１８の開口側端部には、径方向外方に突出するストッパ突部５８が形成されているので、カバー部材１６が軸受カップ１８から軸方向基端側へ外れてしまうのを防止することができる。
【００３０】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。例えば、弾性部材４３に形成されたリップ部５３，５４の数は、２つに限らず１つ又は３以上とすることができる。ただし、リップ部５３，５４の数が多い方が、泥水等の浸入防止機能を向上することができる。また、リップ部がラジアルリップとアキシアルリップとからなる場合、ラジアルリップの数を増やしてもよいし、アキシアルリップを増やしてもよい。
シール部材１５は、軸受カップ１８側ではなく軸部１３側に嵌合されるものであってもよい。この場合、シール部材１５をカバー部材１６と一体に形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る十字軸継手の一部の断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大断面図である。
【図３】図１のＡ部に対して周方向にずれた位置の拡大断面図である。
【図４】十字軸継手の組立方法を説明するための断面図である。
【図５】十字軸継手の組立方法を説明するための断面図である。
【図６】十字軸継手の組立方法を説明するための要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  十字軸継手
１１  ヨーク部材
１２  十字軸部材
１３  軸部
１６  カバー部材
１８  軸受カップ
１９  円筒ころ
２５  内輪軌道面
２７  被嵌合面
２８  規制突部
４２  芯材
４３  弾性部材
４４  嵌合部
５０  切欠け部
５３  第１のリップ部
５４  第２のリップ部
【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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