JP2008039115A - Cardan joint, bearing device for vehicle provided therewith, and assembling method of cardan joint - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、十字軸継手とこれを備えた車両用軸受装置、及びその十字軸継手の組立方法に関する。 The present invention relates to a cross joint, a vehicle bearing device including the joint, and a method for assembling the cross joint.
例えば自動車の操舵装置において、ステアリングシャフトとピニオンシャフトとを繋ぐために、胴体部の側周面から四方へ突出した4つの軸部を有する十字軸と、前記軸部の外周面を転走する複数の転動体と、これら複数の転動体に外嵌した有底円筒状の軸受カップとを有した十字軸継手が用いられている。前記各シャフトの端部には一対のアームを有するヨークが設けられており、各アームに形成した軸受孔に、内周に複数の転動体を配列した軸受カップを介して、十字軸の軸部がその軸線回りに回動自在に支持されている。
このような十字軸継手を備えた継手構造において伝達トルクが大きくなると、転動体において滑りが生じトルク伝達不良によるガタツキが発生したり、脈動が発生したりする。
そこでこれを解決するために、例えば特許文献1に示しているように、従来では転動体と十字軸の軸部との間を締り嵌め状態とした構造が提案されている。
For example, in an automobile steering device, a cross shaft having four shaft portions projecting in four directions from the side peripheral surface of the body portion and a plurality of rolling on the outer peripheral surface of the shaft portion in order to connect the steering shaft and the pinion shaft A cross joint having a rolling element and a bottomed cylindrical bearing cup externally fitted to the plurality of rolling elements is used. A yoke having a pair of arms is provided at the end of each shaft, and a shaft portion of the cross shaft is inserted into a bearing hole formed in each arm via a bearing cup in which a plurality of rolling elements are arranged on the inner periphery. Is supported so as to be rotatable about its axis.
When the transmission torque is increased in such a joint structure having a cross shaft joint, slippage occurs in the rolling elements, and rattling due to poor torque transmission occurs or pulsation occurs.
In order to solve this problem, as shown in Patent Document 1, for example, a structure in which an interference fit between the rolling elements and the shaft portion of the cross shaft is conventionally proposed.
特許文献1の十字軸継手を備えた継手構造の組み立ては、図8に示しているように、ヨーク41の軸受孔42に十字軸43の軸部44を挿入した状態で、この軸部44の軸線方向の外側から、内周に複数の転動体45を配列した軸受カップ46を軸部44に接近させ、例えば圧入用シリンダ47で軸受カップ46を軸受孔42に圧入しながら当該軸受カップ46内の転動体45を軸部44の先端部から外嵌させることで行う。これにより軸受カップ46が縮径することで転動体45と軸部44とが圧接した状態、つまり、前記締り嵌め状態としている。
しかし、軸受カップ46内の転動体45を軸部44に外嵌させる際に、軸受カップ46は軸受孔42への圧入によって縮径するため、その軸受カップ46の内周にある転動体45と、軸部44の先端の角部48とが強く接触し、転動面となる軸部44の外周面や転動体45に傷(圧痕)が付いたり変形したりするおそれがある。特に、転動体45が軸部44の先端に接触する嵌合初期において、転動体45と軸部44との接触面圧が大きいので当該軸部44の先端に傷が付きやすい。このように、軸部44の転動面や、転動体45に傷が生じると、継手構造の性能、耐久性を低下させてしまうおそれがある。
As shown in FIG. 8, the assembly of the joint structure including the cross shaft joint of Patent Document 1 is performed in a state where the
However, when the
そこで本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、転動体を内周に有する軸受カップを十字軸の軸部に取り付ける際、軸部や転動体が損傷することを防止することができる十字軸継手とこれを備えた車両用軸受装置、及びその十字軸継手の組立方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to prevent the shaft portion and the rolling element from being damaged when the bearing cup having the rolling element on the inner periphery is attached to the shaft portion of the cross shaft. An object of the present invention is to provide a cruciform joint, a vehicle bearing device including the cruciform joint, and a method for assembling the cruciform joint.
前記目的を達成するための本発明の十字軸継手は、胴体部の側周面から四方に突出した4つの軸部を有する十字軸と、前記軸部の外周面を転走する複数の転動体と、前記複数の転動体に外嵌される円筒部とこの円筒部の端部に連続する円板部とを有する軸受カップと、を備え、前記転動体が前記軸部に対して締り嵌めの状態で維持されている十字軸継手において、前記軸受カップの円板部に、当該軸受カップと前記軸部とを相対回転させながら前記軸受カップを前記軸部に外嵌させるための回転工具が係合される係合部が形成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a cross joint of the present invention includes a cross shaft having four shaft portions protruding in four directions from the side peripheral surface of the body portion, and a plurality of rolling elements that roll on the outer peripheral surface of the shaft portion. And a bearing cup having a cylindrical portion that is externally fitted to the plurality of rolling elements and a disk portion that is continuous with an end of the cylindrical portion, and the rolling element is an interference fit with respect to the shaft portion. In the cross shaft joint maintained in a state, a rotary tool for fitting the bearing cup to the shaft portion while rotating the bearing cup and the shaft portion relative to the disk portion of the bearing cup is engaged. An engagement portion to be joined is formed.
この構成によれば、転動体を内周に有する軸受カップの係合部に回転工具を係合させて、軸受カップと軸部とを相対回転させながら軸受カップを軸部に外嵌することができる。軸受カップと軸部とを相対回転させない場合には転動体が軸線方向に滑りながら軸部に外嵌されるのに対して、軸受カップと軸部とを相対回転させる場合には転動体が自転しながら軸部の外周面に接触することになるため、両者が強く接触することを防ぐことができ、これにより軸部及び転動体の損傷を防ぐことができる。 According to this configuration, the rotating tool is engaged with the engaging portion of the bearing cup having the rolling elements on the inner periphery, and the bearing cup can be externally fitted to the shaft portion while relatively rotating the bearing cup and the shaft portion. it can. When the bearing cup and the shaft portion are not rotated relative to each other, the rolling element is fitted on the shaft portion while sliding in the axial direction, whereas when the bearing cup and the shaft portion are rotated relative to each other, the rolling element rotates. However, since it comes in contact with the outer peripheral surface of the shaft portion, it is possible to prevent them from coming into strong contact with each other, thereby preventing damage to the shaft portion and the rolling element.
本発明の車両用操舵装置は、ステアリングシャフトと、ピニオンシャフトと、前記ステアリングシャフトと前記ピニオンシャフトとを繋ぐための継手と、を備え、前記継手が上記十字軸継手であることを特徴としている。
この構成によれば、十字軸の軸部及びこの軸部の外周面を転走する転動体の損傷を防ぐことができ、車両用操舵装置の品質、耐久性を向上させることができる。
The vehicle steering apparatus of the present invention includes a steering shaft, a pinion shaft, and a joint for connecting the steering shaft and the pinion shaft, and the joint is the cross shaft joint.
According to this configuration, it is possible to prevent damage to the shaft portion of the cross shaft and the rolling elements that roll on the outer peripheral surface of the shaft portion, and it is possible to improve the quality and durability of the vehicle steering device.
本発明の十字軸継手の組立方法は、十字軸を構成する軸部と、転動体を内周に有する軸受カップとを相対回転させながら、前記軸受カップを前記軸部に外嵌させることを特徴としている。
この組立方法によれば、十字軸の軸部と転動体を内周に有する軸受カップとを相対回転させながら軸受カップを軸部に外嵌することで転動体が自転しながら軸部の外周面に接触するため、両者が強く接触することを防ぐことができ、これにより軸部及び転動体の損傷を防ぐことができる。
The method of assembling the cross shaft joint of the present invention is characterized in that the bearing cup is fitted onto the shaft portion while relatively rotating a shaft portion constituting the cross shaft and a bearing cup having a rolling element on the inner periphery. It is said.
According to this assembling method, the outer peripheral surface of the shaft portion is rotated while the rolling body rotates by rotating the bearing cup to the shaft portion while relatively rotating the shaft portion of the cross shaft and the bearing cup having the rolling member on the inner periphery. Therefore, it is possible to prevent the two members from coming into strong contact with each other, thereby preventing the shaft portion and the rolling element from being damaged.
また、上記十字軸継手の組立方法において、前記軸受カップとして、その円板部に、当該軸受カップと前記軸部とを相対回転させながら前記軸受カップを前記軸部に外嵌させるための回転工具が係合される係合部が形成されているものを用いることが好ましい。
これにより、軸受カップと回転工具とを係合させた状態で回転させることができるため、回転工具の回転力を軸受カップに効率よく伝えることができる。
Further, in the above cross shaft joint assembly method, as the bearing cup, a rotating tool for fitting the bearing cup to the shaft portion while rotating the bearing cup and the shaft portion relative to the disc portion. It is preferable to use one in which an engaging portion to which is engaged is formed.
Thereby, since it can be made to rotate in the state which engaged the bearing cup and the rotary tool, the rotational force of a rotary tool can be efficiently transmitted to a bearing cup.
本発明によれば、十字軸の軸部と転動体を内周に有する軸受カップとを相対回転させながら軸受カップを軸部に外嵌することにより、転動体が自転しながら軸部の外周面に接触するため、両者が強く接触することを防ぐことができ、これにより軸部及び転動体の損傷を防ぐことができる。これにより、十字軸継手の品質を高め、耐久性を向上させることができる。 According to the present invention, the outer peripheral surface of the shaft part is rotated while the rolling body rotates by fitting the bearing cup to the shaft part while relatively rotating the shaft part of the cross shaft and the bearing cup having the rolling element on the inner periphery. Therefore, it is possible to prevent the two members from coming into strong contact with each other, thereby preventing the shaft portion and the rolling element from being damaged. Thereby, the quality of a cross-shaft joint can be improved and durability can be improved.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の十字軸継手を備えた車両用操舵装置の模式図である。車両用操舵装置1は、一端部が操舵輪(ステアリングホイール)2に連結されたステアリングシャフト3と、一端部が当該ステアリングシャフト3の他端部に本発明の十字軸継手4を介して連結された中間シャフト5と、この中間シャフト5の他端部に本発明の十字軸継手4を介して連結されたピニオンシャフト6と、このピニオンシャフト6の端部近傍に設けられたピニオン歯6aに噛合うラック歯7aを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー7とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view of a vehicle steering apparatus provided with a cross joint of the present invention. The vehicle steering apparatus 1 includes a
前記ピニオンシャフト6及びラックバー7により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構が構成されている。ラックバー7は車体に固定されるハウジング8内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー7の両端部はハウジング8の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド9が結合されている。各タイロッド9は対応するナックルアーム(図示せず)を介して対応する操向輪10に連結されている。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転すると、この回転がピニオン歯6a及びラック歯7aによって自動車の左右方向に沿ったラックバー7の直線運動に変換される。これにより、操向輪10の転舵が達成される。
The
When the steering member 2 is operated and the
図2は、本発明の車両用操舵装置1の要部の側面図であり、図3は、図2のIII−III断面における断面図である。図2においては、ステアリングシャフト3と、ピニオンシャフト6と、これらの両シャフト3,6の間に中間シャフト5が介在しており、この中間シャフト5の両端部をステアリングシャフト3とピニオンシャフト6の各端部にそれぞれ十字軸継手4で連動連結している。
FIG. 2 is a side view of the main part of the vehicle steering apparatus 1 of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. In FIG. 2, an
前記ステアリングシャフト3の端部には、U字状の第1ヨーク11が設けられており、この第1ヨーク11は、一対の対向するアーム13を有している。一方、前記中間シャフト5の一端部にはU字状の第2ヨーク12が設けられており、第2ヨーク12は一対の対向するアーム14を有している。そして、前記第1ヨーク11のアーム13のそれぞれに軸線を同一とする軸受孔13aが形成され、前記第2ヨーク12のアーム14のそれぞれに軸線を同一とする軸受孔14aが形成されている。
そして、これらの軸受孔13a,14aに前記十字軸継手4が嵌合されている。
A U-shaped
The
前記十字軸継手4は、図3に示すように、胴体部16の側周面から四方に突出した4つの軸部17を有する十字軸15と、前記軸部17の外周面17aを転走する複数の転動体18と、前記複数の転動体18に外嵌した有底円筒状の軸受カップ19とを備えている。
そして、前記軸受孔13a,14aのそれぞれにおいて、内周に複数の転動体18を配列した前記軸受カップ19を介して、十字軸15の各軸部17がその軸線回りに回動自在に支持されている。なお、中間シャフト5の他端部に設けられた第3ヨーク20とピニオンシャフト6の端部に設けられた第4ヨーク21との間における構造も同様であり、説明を省略する。
As shown in FIG. 3, the
In each of the
図4は十字軸継手4の断面図であり、前記アーム13における十字軸継手4を示している。十字軸15は、胴体部16と、この胴体部16の側周面から四方に突出する4つの軸部17を有している。十字軸15は鋼製であり、胴体部16と4つの軸部17とは鍛造により一体成形されている。軸受カップ19は有底円筒状をしており、円筒部19aと、この円筒部19aの端部と連続している円板部19bとを有している。転動体18はニードルローラよりなり、軸受カップ19の内周面に沿って複数配列されている。そして、軸受カップ19の円筒部19aの内周面が転動体18の軌道面となる。転動体(ニードルローラ)18及び軸受カップ19は鋼製である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
また、軸受カップ19の円板部19bには、図5に示すように、軸受カップ19と軸部17とを相対回転させながら前記軸受カップ19を前記軸部17に外嵌させるための回転工具を係合するための係合部として、周方向に4つの溝22が等間隔で形成されている。軸受カップ19に溝22を形成すれば、組み立て時にこの溝22に回転工具を係合させることにより、軸受カップ19と回転工具とを係合させた状態で回転させることができるため、回転工具の回転力を軸受カップ19に効率よく伝えることができる。また、軸受カップ19の円板部19bの中央部には、軸部17の先端面17bに当接する突起部23が設けられている。
As shown in FIG. 5, a rotary tool for fitting the bearing
軸受カップ19は、円筒部19aにおいて前記アーム13の軸受孔13aに嵌入されており、十字軸継手4の組み立て完了状態で、円筒部19aと軸受孔13aとの間は締り嵌めの状態に維持されている。また、軸受カップ19内においては、複数の転動体18と十字軸15の軸部17との間、及び転動体18と軸受カップ19との間が締り嵌めの状態に維持されている。つまり、組み立て後の転動体18におけるラジアル隙間を負隙間としている。または、転動体18におけるラジアル隙間をゼロの状態にしてもよい。
The bearing
上記十字軸継手4は、胴体部16の側周面から四方に突出した4つの軸部17を有する十字軸15と、転動体18を内周に有する軸受カップ19とを相対回転させながら、前記軸受カップ19を前記軸部17に外嵌することにより組立てることができる。なお、ここでの回転には、360度回転させる場合だけでなく、揺動する場合も含まれる。要するに、第1ヨーク11への軸受カップ19の取り付けを、一対のアーム13に形成された軸受孔13aの内部に、十字軸15を構成する同じ軸心方向の各軸部17をセットした状態で、十字軸15を回転若しくは揺動させるか又は軸受カップ19を回転若しくは揺動させながら軸受カップ19を軸部17に外嵌させて行い、第2ヨーク12への軸受カップ19の取り付けを、一対のアーム14に形成された軸受孔14aの内部に、十字軸15を構成する残りの同じ軸心方向の各軸部17をセットした状態で、十字軸15を揺動させるか又は軸受カップ19を回転若しくは揺動させながら軸部17に外嵌させて行うのである。この方法によれば、転動体18が自転しながら軸部17の外周面17aに接触するため、両者17,18が強く接触することを防ぐことができ、これにより軸部17及び転動体18の損傷を防ぐことができる。
The
組立方法をさらに詳しく説明する。図6は、十字軸継手4の一つの組立方法を説明する説明図である。
十字軸継手4の組み立ては、まず、第1ヨーク11の対向するアーム13の軸受孔13aの内部に十字軸15を構成する同じ軸心方向の軸部17をセットする。そして、一方の軸部17の軸線方向の外側から、内周に沿って複数の転動体18を配列した軸受カップ19を軸部17に接近させる。そして、回転工具(図示せず)の例えば爪部を軸受カップ19の溝22に係合させ、軸受カップ19を低速度で回転させながら軸受孔13aに圧入していく。ここで、軸受カップ19を軸受孔13aに圧入しながら当該軸受カップ19内の転動体18を軸部17の先端部側から外嵌させ、軸受カップ19が縮径することで転動体18と軸部17とが圧接した状態、つまり、締り嵌め状態となる。この回転圧入は、軸受カップ19の突起部23が軸部17の先端面17bに当接するまで行われ、その後、軸受孔13aの開口端側の内周部をかしめ加工して軸受カップ19の抜けを防止する。
また、第2ヨーク12のアーム14の軸受孔14aにおいても第1ヨーク11の場合と同様に、内周に複数の転動体18を配列した軸受カップ19(図示せず)を回転させながら軸部17に外嵌させる。なお、取り付ける順番は、第2ヨークが先でもかまわない。第3ヨーク20及び第4ヨーク21の取り付けについても同様であり、説明を省略する。
The assembly method will be described in more detail. FIG. 6 is an explanatory view for explaining one assembling method of the
In assembling the cross shaft joint 4, first, the
Also in the
なお、この組み立て前において、十字軸15の軸部17の基端側には環状のシール部材24が予め取り付けられている。また、軸受カップ19の開口側の端部には、円筒部19aの端部から径方向内方に折り曲げられた円環状の鍔部19dが形成されている。そして、このシール部材24と鍔部19dとが接触することにより、転動体18側へ異物が侵入することを防いでいる。
Before the assembly, an
上記の方法によれば、転動体18を内周に有する軸受カップ19を十字軸15の軸部17に取り付ける際、軸受カップ19を回転させながら軸受孔13aに圧入していくので、転動体18が自転しながら軸部17の外周面17aに接触するため、両者17,18が強く接触することを防ぐことができ、これにより軸部17及び転動体18の損傷を防ぐことができる。
さらに、軸受カップ19の円板部19bに、当該軸受カップ19を回転させながら前記軸部17に挿入させる回転工具を係合するための係合部(溝)22が形成されているので、軸受カップ19と回転工具とを係合させた状態で回転させることができるため、回転工具の回転力を軸受カップ19に効率よく伝えることができる。
そして、上記方法で組立てられた十字軸継手4及びこれを備えた車両用軸受装置1は、軸部17や転動体18に傷が発生し難い。また、軸部17と転動体18との間が負隙間とされているので、継手の操舵感が向上する。
According to the above method, when the bearing
Further, since the
And the
なお、本発明の十字軸継手は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。前記実施の形態では、係合部として、溝22が軸受カップ19の円板部19bに、周方向に等間隔で4つ形成されているが、溝22の数及び形状はこれに限定されるわけではなく、回転工具を係合して軸受カップ19を回転させながら軸部17に外嵌できればかまわない。また、係合部は、溝22でなくてもよい。
また、前記実施の形態では、第1ヨーク11への取り付け及び第2ヨーク12への取り付けを、いずれも軸受カップ19を回転させて行っているが、いずれか一方又は両方の取り付けを、図7に示すように軸部17を回転させるか又は揺動させながら軸受カップ19を軸部17に外嵌させて行うとも可能である。
Note that the cross joint of the present invention is not limited to the illustrated form, and may be of other forms within the scope of the present invention. In the embodiment described above, four
Moreover, in the said embodiment, although the attachment to the
1 車両用操舵装置
3 ステアリングシャフト
4 十字軸継手
5 中間シャフト
6 ピニオンシャフト
11 第1ヨーク
13 アーム
13a 軸受孔
15 十字軸
17 軸部
18 転動体
19 軸受カップ
22 溝(係合部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記軸部の外周面を転走する複数の転動体と、
前記複数の転動体に外嵌される円筒部とこの円筒部の端部に連続する円板部とを有する軸受カップと、を備え、
前記転動体が前記軸部に対して締り嵌めの状態で維持されている十字軸継手において、
前記軸受カップの円板部に、当該軸受カップと前記軸部とを相対回転させながら前記軸受カップを前記軸部に外嵌させるための回転工具が係合される係合部が形成されていることを特徴とする十字軸継手。 A cross shaft having four shaft portions protruding in four directions from the side peripheral surface of the body portion;
A plurality of rolling elements that roll on the outer peripheral surface of the shaft portion;
A bearing cup having a cylindrical portion that is externally fitted to the plurality of rolling elements and a disc portion that is continuous with an end portion of the cylindrical portion;
In the cross shaft joint in which the rolling element is maintained in an interference fit with the shaft portion,
An engagement portion is formed in the disk portion of the bearing cup to engage a rotary tool for fitting the bearing cup to the shaft portion while relatively rotating the bearing cup and the shaft portion. A cross shaft coupling characterized by that.
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