(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、スパイダー軸部が回転自在に嵌合してあり、スパイダー軸部の軸芯に形成した軸方向孔に、合成樹脂製ピンが挿入してあり、この合成樹脂製ピンに形成した凸部又は凹部に、転がり軸受のカップ内面の軸芯に形成した凹部又は凸部が嵌合して圧接してあることを特徴とするカルダン継手。
【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カルダン継手に関する。
【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、一対のヨークとこれらを連結する十字状のスパイダーとからなり、所定の折り曲げ角度で回転しながらトルクを伝達するカルダン継手が介装してある。
【０００３】
例えば、実公昭６０−３３９８号公報に開示したカルダン継手では、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。その上で、当該公報では、スパイダー軸部に形成した軸方向孔に、金属製の弾性ピン（割りピン）を挿入して、ニードル軸受のカップ内面に圧接してある。これにより、基本的には、スパイダー軸部の軸方向移動を阻止し、シール部材の変形を防止してシール性能を良好に維持している。
【０００４】
また、実公平７−２４６６１号公報でも、スパイダー軸部に形成した軸方向孔に、リブ等を有する合成樹脂製のピンを挿入して、ニードル軸受のカップ内面に圧接してある。この場合にも、基本的には、スパイダー軸部の軸方向移動を阻止し、シール部材の変形を防止してシール性能を良好に維持している。
【０００５】
さらに、特開２０００−１７０７８６号公報では、スパイダー軸部の軸芯に形成した凹部又は凸部に、ニードル軸受のカップ内面の軸芯に形成した凸部又は凹部が嵌合して圧接してある。これにより、主として、スパイダー軸部の径方向の移動を阻止し、スパイダー軸部とニードル軸受との間のガタ付きを防止して、操舵フィーリングを良好に維持している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記実公昭６０−３３９８号公報に開示したカルダン継手では、金属製の弾性ピン（割りピン）と、ニードル軸受のカップ内面とが金属同士の接触であるため、両者の間の摩擦抵抗が大きく、ステアリング時の操舵トルクが大きいといったことがある。また、スパイダー軸部が径方向に移動する虞れがあり、スパイダー軸部とニードル軸受との間にガタ付きが生じ、操舵フィーリングを良好に維持できないといったことがある。
【０００７】
さらに、上記特開２０００−１７０７８６号公報では、スパイダー軸部に形成した凹部又は凸部と、ニードル軸受のカップ内面に形成した凸部又は凹部が金属同士の接触であるため、両者の間の摩擦抵抗が大きく、ステアリング時の操舵トルクが大きいといったことがある。また、両者の凹・凸部が金属同士の接触であるため、弾性変形領域が狭く、ニードル軸受の位置調整が難しいといったことがある。
【０００８】
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、スパイダー軸部の軸方向及び径方向の移動を阻止すると共に、金属同士の接触箇所を廃止したカルダン継手を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るカルダン継手は、
ヨークの軸受孔に、転がり軸受を介して、スパイダー軸部が回転自在に嵌合してあり、スパイダー軸部の軸芯に形成した軸方向孔に、合成樹脂製ピンが挿入してあり、この合成樹脂製ピンに形成した凸部又は凹部に、転がり軸受のカップ内面の軸芯に形成した凹部又は凸部が嵌合して圧接してあることを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明によれば、スパイダー軸部の軸芯に形成した軸方向孔に、合成樹脂製ピンを挿入して、転がり軸受のカップ内面に圧接してあるため、スパイダー軸部の軸方向移動を阻止して、シール部材の変形を防止することができ、シール性能を向上することができる。
【００１１】
また、合成樹脂製ピンに形成した凸部又は凹部に、転がり軸受のカップ内面の軸芯に形成した凹部又は凸部が嵌合して圧接してあるため、スパイダー軸部の径方向の移動を阻止して、スパイダー軸部と転がり軸受との間のガタ付きを防止することができ、操舵フィーリングを向上することができる。
【００１２】
さらに、合成樹脂製ピンを用いて、金属同士の接触箇所を廃止しているため、転がり軸受のカップと合成樹脂製ピンの間の摩擦抵抗を低減して、ステアリング時の操舵トルクを小さくすることができる。
【００１３】
さらに、合成樹脂製ピンを用いているため、組立時、合成樹脂製ピンが弾性変形するため、転がり軸受の位置調整が容易であり、組立性を向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るカルダン継手を図面を参照しつつ説明する。（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係るカルダン継手の部分切欠き断面を含む側面図である。図２は、図１に示したニードル軸受の断面図である。図３（ａ）は、図１に示した合成樹脂製ピンの側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。
【００１５】
図１に示すように、カルダン継手では、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、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の周囲には、シール部材７が設けてある。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。
【００１６】
図２に示すように、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、複数のころ転動体１１が配列してある。また、カップ１０の軸芯には、後述するピン９の凸部１６が嵌合して圧接するための凹部１２が形成してある。
【００１７】
図３に示すように、合成樹脂製ピン９には、その軸中央部に小径部１３が形成してあり、その軸両側方に大径部１４，１５が形成してある。一方の外径部１４の外方には、軸受５のカップ１０の凹部１２に嵌合して圧接する裁頭円錐状の凸部１６が形成してあると共に、他方の大径部１５の外方には、略円錐状部１７が形成してある。
【００１８】
各大径部１４，１５には、軸方向に延びる複数個（４個）の圧入リブ１８が形成してある。なお、各圧入リブ１８は、軸方向には大径部１４，１５の内側まで延在してあると共に、径方向には小径部１３の外周面まで延在してある。
【００１９】
また、スパイダー軸部６の軸方向孔８、大径部１４，１５、及び圧入リブ１８の寸法関係としては、図３（ｂ）に示すように、軸方向孔８の径は、大径部１４，１５の径（ｄ２）より若干大きく、圧入リブ１８の径（ｄ３）より若干小さく設定してある。したがって、軸方向孔８へのピン９の挿入時には、圧入リブ１８が軸方向孔８の内周面に圧接してシメシロ状態で係合する。これにより、両者の間に生じる弾性的な摩擦抵抗によって、ピン９が軸方向孔８内で軸方向に移動できないようになっている。
【００２０】
以上のように構成したカルダン継手は、以下のようにして組み立てる。
【００２１】
図１に示すように、スパイダー軸部６の軸方向孔８に合成樹脂製ピン９を圧入し、軸方向孔８の底に合成樹脂製ピン９の先端を当接させる。スパイダー軸部６にシール部材７を装着する。
【００２２】
次いで、ヨーク１の軸受孔４にスパイダー軸部６を芯合わせしながら、軸受孔４の反対側にニードル軸受５のカップ１０を圧入嵌合する。
【００２３】
最初、ニードル軸受５のカップ１０の凹部１２は、合成樹脂製ピン９の凸部１６に当接していないが、ニードル軸受５の圧入につれて、カップ１０の凹部１２は、合成樹脂製ピン９の凸部１６に当接して嵌合する。
【００２４】
引き続きニードル軸受５を圧入すると、カップ１０の凹部１２は、合成樹脂製ピン９の凸部１６を押圧し、これにより、合成樹脂製ピン９は、軸方向に圧縮され、その小径部１３は、軸方向圧縮により、塑性変形を伴った弾性変形を開始する。
【００２５】
ニードル軸受５が軸受孔４の所定位置まで圧入されると、カップ１０の凹部１２は、合成樹脂製ピン９の凸部１６に圧接して、合成樹脂製ピン９の小径部１３は、塑性変形を伴った弾性変形している。
【００２６】
したがって、合成樹脂製ピン９の予圧力が所定の許容範囲に収まるため、組立精度や部品精度にバラツキがあったとしても、これを吸収することができ、操舵トルクが過大となることがない。
【００２７】
さらに、この組立時、合成樹脂製ピン９が塑性変形を伴って弾性変形するため、ニードル軸受５の位置調整は、それ程精度を必要とせず、容易であり、カルダン継手の組立性を向上することができる。
【００２８】
以上のようにして組み立てられたカルダン継手では、合成樹脂製ピン９の小径部１３の弾性変形による復元力によって、カップ１０の凹部１２と、合成樹脂製ピン９の凸部１６が圧接した状態に維持されている。
【００２９】
したがって、一方では、スパイダー軸部６の軸方向移動を阻止して、シール部材７の変形を防止することができ、シール性能を向上することができる。
【００３０】
また、他方では、スパイダー軸部６の径方向の移動を阻止して、特に、スパイダー軸部６とニードル軸受５のころ転動体１１との隙間（ｄｂ−ｄｓ、図１及び図２参照）に対して、スパイダー軸部６の径方向の移動を阻止できるため、スパイダー軸部６とニードル軸受５との間のガタ付きを防止することができ、操舵フィーリングを向上することができる。
【００３１】
さらに、合成樹脂製ピン９を用いて、金属同士の接触箇所を廃止しているため、ニードル軸受５のカップ１０と合成樹脂製ピン９の間の摩擦抵抗を低減して、ステアリング時の操舵トルクを小さくすることができる。
（第２実施の形態）
図４は、本発明の第２実施の形態に係るカルダン継手の部分切欠き断面図である。
【００３２】
本第２実施の形態では、スパイダー軸部６の軸方向孔８の底部には、弾性部材２０が配設してあり、合成樹脂製ピン９の大径部１５の端面で弾性部材２０を圧縮して組み立ててある。これにより、弾性部材２０の弾発力により、合成樹脂製ピン９の凸部１６をカップ１０の凹部１２に押圧することができる。また、弾性部材２０は、ばね性を具えた金属、樹脂、又はゴム等から形成してある。さらに、本第２実施の形態では、合成樹脂製ピン９の小径部１３は、変形せず、押圧力は、弾性部材２０の特性で自由に変えられる。したがって、合成樹脂製ピン９の材料選定の制約がない。
【００３３】
本第２実施の形態では、弾性部材２０の弾発力によって、カップ１０の凹部１２と、合成樹脂製ピン９の凸部１６が圧接した状態に維持されている。したがって、一方では、スパイダー軸部６の軸方向移動を阻止して、シール部材７の変形を防止することができ、シール性能を向上することができる。また、他方では、スパイダー軸部６の径方向の移動を阻止して、スパイダー軸部６とニードル軸受５との間のガタ付きを防止することができ、操舵フィーリングを向上することができる。さらに、合成樹脂製ピン９を用いて、金属同士の接触箇所を廃止しているため、ニードル軸受５のカップ１０と合成樹脂製ピン９の間の摩擦抵抗を低減して、ステアリング時の操舵トルクを小さくすることができる。
【００３４】
また、組立時、弾性部材２０が弾性変形するため、ニードル軸受５の位置調整は、それ程精度を必要とせず、容易であり、カルダン継手の組立性を向上することができる。
（第３実施の形態）
図５は、本発明の第３実施の形態に係るカルダン継手の部分切欠き断面を含む側面図である。図６は、図５に示したニードル軸受の断面図である。図７は、図５に示した合成樹脂製ピンの側面図である。
【００３５】
本第３実施の形態では、カップ１０の軸芯には、凸部３１が形成してあると共に、合成樹脂製ピン９の外径部１４の外方には、この凸部３１に嵌合して圧接する裁頭円錐状の凹部３２が形成してある。
【００３６】
この場合にも、合成樹脂製ピン９の小径部１３の弾性変形による復元力によって、カップ１０の凸部３１と、合成樹脂製ピン９の凹部３２が圧接した状態に維持されている。
【００３７】
したがって、一方では、スパイダー軸部６の軸方向移動を阻止して、シール部材７の変形を防止することができ、シール性能を向上することができる。また、他方では、スパイダー軸部６の径方向の移動を阻止して、スパイダー軸部６とニードル軸受５との間のガタ付きを防止することができ、操舵フィーリングを向上することができる。さらに、合成樹脂製ピン９を用いて、金属同士の接触箇所を廃止しているため、ニードル軸受５のカップ１０と合成樹脂製ピン９の間の摩擦抵抗を低減して、ステアリング時の操舵トルクを小さくすることができる。
【００３８】
また、組立時、合成樹脂製ピン９が弾性変形するため、ニードル軸受５の位置調整は、それ程精度を必要とせず、容易であり、カルダン継手の組立性を向上することができる。
（第４実施の形態）
図８は、本発明の第４実施の形態に係るカルダン継手の部分切欠き断面を含む側面図である。図９は、中空の合成樹脂ピンに割りピンを嵌合した状態の断面図である。図１０（ａ）は、中空の合成樹脂ピンの側面図であり、図１０（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。図１１（ａ）は、割りピンの断面図（即ち、（ｂ）のａ−ａ線に沿った断面図）であり、図１１（ｂ）は、（ａ）で示した矢印ｂの矢視図である。
【００３９】
本第４実施の形態では、合成樹脂製ピンは、スリット４１を形成した凸部４２を有する中空（筒状）の合成樹脂製ピン４０である。この合成樹脂製ピン４０の内側には、拡径部４４を有する金属製の割りピン（弾性ピン）４３が嵌合してある。
【００４０】
この割りピン４３は、合成樹脂製ピン４０の中空部に対してシメシロをもった寸法関係にある。したがって、合成樹脂製ピン４０の凸部４２は、割りピン４３により、径方向に弾性的に押し拡げられた状態となっている。
【００４１】
本第４実施の形態では、このようなことから、カップ１０の凹部１２に対して、合成樹脂製ピン４０の凸部４２が弾性的に圧接した状態に維持されている。したがって、一方では、スパイダー軸部６の軸方向移動を阻止して、シール部材７の変形を防止することができ、シール性能を向上することができる。また、他方では、スパイダー軸部６の径方向の移動を阻止して、スパイダー軸部６とニードル軸受５との間のガタ付きを防止することができ、操舵フィーリングを向上することができる。
【００４２】
さらに、中空の合成樹脂製ピン４０を用いて、金属同士の接触箇所を廃止しているため、ニードル軸受５のカップ１０と合成樹脂製ピン４０の間の摩擦抵抗を低減して、ステアリング時の操舵トルクを小さくすることができる。
【００４３】
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。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スパイダー軸部の軸芯に形成した軸方向孔に、合成樹脂製ピンを挿入して、転がり軸受のカップ内面に圧接してあるため、スパイダー軸部の軸方向移動を阻止して、シール部材の変形を防止することができ、シール性能を向上することができる。
【００４５】
また、合成樹脂製ピンに形成した凸部又は凹部に、転がり軸受のカップ内面の軸芯に形成した凹部又は凸部が嵌合して圧接してあるため、スパイダー軸部の径方向の移動を阻止して、スパイダー軸部と転がり軸受との間のガタ付きを防止することができ、操舵フィーリングを向上することができる。
【００４６】
さらに、合成樹脂製ピンを用いて、金属同士の接触箇所を廃止しているため、転がり軸受のカップと合成樹脂製ピンの間の摩擦抵抗を低減して、ステアリング時の操舵トルクを小さくすることができる。
【００４７】
さらに、合成樹脂製ピンを用いているため、組立時、合成樹脂製ピンが弾性変形するため、転がり軸受の位置調整が容易であり、組立性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係るカルダン継手の部分切欠き断面を含む側面図である。
【図２】図１に示したニードル軸受の断面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示した合成樹脂製ピンの側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の第２実施の形態に係るカルダン継手の部分切欠き断面図である。
【図５】本発明の第３実施の形態に係るカルダン継手の部分切欠き断面を含む側面図である。
【図６】図５に示したニードル軸受の断面図である。
【図７】図５に示した合成樹脂製ピンの側面図である。
【図８】本発明の第４実施の形態に係るカルダン継手の部分切欠き断面を含む側面図である。
【図９】中空の合成樹脂ピンに割りピンを嵌合した状態の断面図である。
【図１０】（ａ）は、中空の合成樹脂ピンの側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。
【図１１】（ａ）は、割りピンの断面図（即ち、（ｂ）のａ−ａ線に沿った断面図）であり、（ｂ）は、（ａ）で示した矢印ｂの矢視図である。
【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
７  シール部材
８  軸方向孔
９  合成樹脂製ピン
１０  カップ
１１  ころ転動体
１２  凹部
１３  小径部
１４，１５  大径部
１６  凸部
１７  略円錐状部
１８  圧入リブ
２０  弾性部材
３１  凸部
３２  凹部
４０  合成樹脂製ピン
４１  スリット
４２  凸部
４３  割りピン（弾性ピン）
４４  拡径部
【図１】
0003812313.tif 000002
【図２】
0003812313.tif 000003
【図３】
0003812313.tif 000004
【図４】
0003812313.tif 000005
【図５】
0003812313.tif 000006
【図６】
0003812313.tif 000007
【図７】
0003812313.tif 000008
【図８】
0003812313.tif 000009
【図９】
0003812313.tif 000010
【図１０】
0003812313.tif 000011
【図１１】
0003812313.tif 000012