JP2008309205A - 十字軸部材 - Google Patents

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Abstract

【課題】最小限の重量増加によって、静強度を大幅に増大させることができる十字軸部材を提供する。
【解決手段】胴部２の外周に４本の軸部３が十字状に配置されており、この４本の軸部３の軸心を含む仮想面に対し垂直な方向に深さを有する凹部７が前記胴部２に形成されてなる十字軸部材１。前記凹部７内に、前記仮想面において前記軸部３の軸心に対して略４５°の角度をなす方向に沿った畝状肉盛部８が４等配されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は十字軸部材に関する。さらに詳しくは、プロペラシャフトや車両のステアリング装置のインターミディエイトシャフト等に用いられる十字軸継手（ユニバーサルジョイント）を構成する十字軸部材に関する。
車両のステアリング装置等では、同一軸線上にない２本のシャフトをトルク伝達可能に連結するために十字軸継手が使用されている。この十字軸継手は、胴部の外周に４本の軸部が十字状に配置された十字軸部材と、前記軸部周りに配設された転動体としての複数の円筒ころと、この円筒ころの外周に装着された外輪としての軸受カップとで構成されており、前記軸部の外周面を円筒ころの内輪軌道面として用いている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、車両における他の装置又は部材と同様に、前記十字軸継手においても軽量化及びコンパクト化の要請があり、このため、図４に示されるように、十字軸継手を構成する十字軸部材２１の胴部２２の中央部に凹部２３を形成することが行われている。その際、十字軸部材２１の静強度を向上させるために前記凹部２３を囲む胴部２２の淵部のうち隣接する２本の軸部２４間の淵部２２ａを肉厚にしている。
特開２００５−３５１４０１号公報
しかしながら、凹部を胴部中央に形成することで十字軸部材の軽量化は図れるものの、凹部を形成しない場合に比べて十字軸部材の静強度が低下するのは避けることができず、特に、使用条件等によって荷重が集中する淵部２２ａの静強度増大が望まれている。
一方、前記胴部の凹部を埋めることで、静強度を増大させることが可能であるが、この場合大幅な重量増加となり、前述した軽量化の要請に反することになる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、最小限の重量増加によって、静強度を大幅に増大させることができる十字軸部材を提供することを目的としている。
本発明の十字軸部材は、胴部の外周に４本の軸部が十字状に配置されており、この４本の軸部の軸心を含む仮想面に対し垂直な方向に深さを有する凹部が前記胴部に形成されてなる十字軸部材であって、
前記凹部内に、前記仮想面において前記軸部の軸心に対して略４５°の角度をなす方向に沿った畝状肉盛部が４等配されていることを特徴としている。
本発明の十字軸部材では、胴部に形成される凹部内に、軸部の軸心に対して略４５°の角度をなす方向に沿った畝状肉盛部が４等配されている。これにより、重量の増加を最小限に抑えつつ、十字軸部材の静強度を大幅に増大させることができる。
より詳細には、十字軸部材の強度には疲労強度と静強度とが含まれるが、このうち疲労強度の方は、応力で決まるため、軸部のネック形状等で調整することが可能である。一方、静強度の方は、応力の依存度が低く、軸部のサイズ（直径）や胴部のボリューム（胴部の断面積）で決まるため、静強度を増大させるためには十字軸部材、とりわけ胴部の重量を増加させることが必要となる。これに関し本発明者は、種々検討を重ねた結果、十字軸部材の静強度向上に寄与しているのは、胴部全体のボリュームではなく、軸部の軸心に対して略４５°の角度をなす方向における胴部断面積の大きさであることを見出した。そして、軸部の軸心に対して略４５°の角度をなす方向に沿った畝状肉盛部を胴部凹部内に４等配することで、最小限の重量増加によって十字軸部材の静強度を大幅に向上させることができた。特に、前記畝状肉盛部の高さを、凹部を囲む胴部の淵部であって当該畝状肉盛部に繋がる淵部の高さと同じにすることにより、当該凹部を全て埋めたものと同等の静強度を確保することができる。
本発明の十字軸部材によれば、最小限の重量増加によって、当該十字軸部材の静強度を大幅に増大させることができる。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の十字軸部材の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る十字軸部材１を備えた十字軸継手Ｃの一部断面正面図である。この十字軸継手Ｃは、胴部２の外周に４本の軸部３が十字状に配置された十字軸部材１と、前記各軸部３周りに配設された転動体としての複数の円筒ころ４と、この円筒ころ４を介して前記各軸部３に対して相対回転自在に取り付けられた軸受カップ５とを備えている。なお、図１では、分かり易くするために前記軸受カップ５及び後述するヨーク１２だけを断面で示している。
前記十字軸継手Ｃは、ミッションとディファレンシャルギヤとの中間に配設されるプロペラシャフト又は、車両のステアリング装置における、ステアリングメインシャフトとステアリングギヤシャフトとの中間に配設されるインターミディエイトシャフトの両側にヨーク部材１１を介してそれぞれトルク伝達可能に連結されているものである。このヨーク部材１１は、前記プロペラシャフト又はインターミディエイトシャフトの先端に外嵌固定される筒状部（図示せず）と、二股に分かれたヨーク１２とを一体に形成したものであり、各ヨーク１２には十字軸継手Ｃを組み付ける軸受孔１２ａが形成されている。
十字軸部材１の胴部２の中央部には、軽量化のために、当該胴部２の外周に十字状に配置された４本の軸部３の各軸心を含む仮想面に対し垂直な方向（図１において紙面貫通方向）に深さを有する凹部７が形成されている。
本実施の形態では、前記凹部７内に、前記仮想面において軸部３の軸心に対して略４５°の角度をなす方向に沿って畝状肉盛部８が４等配されている。この畝状肉盛部８の断面形状は、図２に示されるように、山状ないしは放物線状であり、その高さｈは、前記凹部７を囲む胴部２の淵部のうち前記畝状肉盛部８に繋がる淵部９の高さと略同じである。また、高さｈは、畝状肉盛部８の全長に亘り略一定である。すなわち、畝状肉盛部８の高さｈは、淵部９に繋がる部分８ａと、この部分とは反対側の中央の部分８ｂとで略同一である。なお、図１及び３において、１０は、前記円筒ころ４及び軸受カップ５からなるベアリングにグリースを供給するための給脂穴であり、この給脂穴１０を設けるために凹部７の中央部に筒体２０が立設されている。前記畝状肉盛部８は、その一端が淵部９に繋がり、他端が筒体２０の外周面に繋がっている。
軸部３の軸心に対して略４５°の角度をなす方向に沿って畝状肉盛部８を４等配することにより、前述したように、重量の増加を抑えつつ、十字軸部材１の静強度を大幅に増大させることができる。特に、前記畝状肉盛部８の高さｈを、凹部７を囲む胴部２の淵部のうち当該畝状肉盛部８に繋がる淵部９の高さと同じにすると、当該凹部７を全て埋めたものと同等の静強度を確保することができる。
なお、前記畝状肉盛部８の断面形状は、図２に示したものに限定されるものではなく、軸部３の軸心に対して略４５°の角度をなす方向に沿った断面を確保することができるかぎり、他の形状、例えば図２において２点鎖線で示される台形状を採用することができる。また、畝状肉盛部８の高さｈは、前記淵部９の高さよりも高くすることもできるし、低くすることもできる。さらに、畝状肉盛部８の高さｈを、当該畝状肉盛部８の全長に亘り一定にしなくてもよく、中央部を淵部側よりも高くしてもよいし、低くしてもよい。
本発明の一実施の形態に係る十字軸部材を有する十字軸継手の一部断面正面図である。 図１に示される畝状肉盛部の断面説明図である。 図１に示される十字軸部材の斜視説明図である。 従来の十字軸部材の斜視説明図である。
符号の説明
１ 十字軸部材
２ 胴部
３ 軸部
４ 円筒ころ
５ 軸受カップ
７ 凹部
８ 畝状肉盛部
９ 淵部
１１ ヨーク部材
１２ ヨーク
２０ 筒体
Ｃ 十字軸継手

Claims (1)

  1. 胴部の外周に４本の軸部が十字状に配置されており、この４本の軸部の軸心を含む仮想面に対し垂直な方向に深さを有する凹部が前記胴部に形成されてなる十字軸部材であって、
    前記凹部内に、前記仮想面において前記軸部の軸心に対して略４５°の角度をなす方向に沿った畝状肉盛部が４等配されていることを特徴とする十字軸部材。
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