JP2016217407A - Universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自在継手に関する。 The present invention relates to a universal joint.
下記特許文献1〜3には、転動体としてニードルローラを単独で用いたり、ニードルローラとボールとを併用したりする軸受が開示されている。
下記特許文献4には、ボールのみを転動体として含む軸受が開示されている。この軸受では、複数のボールが、十字軸のトラニオンの外周面に設けられた内輪軌道溝と外輪カップの円筒部の内周面に設けられた外輪軌道溝との間に介在している。
Patent Documents 1 to 3 below disclose a bearing that uses a needle roller alone as a rolling element or uses both a needle roller and a ball.
特許文献1〜3に記載の自在継手に用いられる軸受では、十字軸の軸部を受けるニードルローラにスキューが発生することがある。スキューとは、ニードルローラが軸部の軸方向に対して傾くことである。スキューが発生すると、ニードルローラは、外輪カップ内で軸部の軸方向に移動して外輪カップの内底面に接触し、ニードルローラがスムーズに転動しなくなるおそれがある。 In the bearings used in the universal joints described in Patent Documents 1 to 3, skew may occur in the needle roller that receives the shaft portion of the cross shaft. The skew is that the needle roller is inclined with respect to the axial direction of the shaft portion. When the skew occurs, the needle roller moves in the axial direction of the shaft portion in the outer ring cup and comes into contact with the inner bottom surface of the outer ring cup, and the needle roller may not roll smoothly.
転動体としてボールのみを用いる特許文献4では、外輪カップの円筒部および軸部の外周面の両方に軌道溝が加工されており、軸受の構造が複雑である。
この発明は、スキューの発生のおそれがなく軸受の構造を簡素化することができる自在継手を提供することを目的とする。
In
It is an object of the present invention to provide a universal joint that can simplify the structure of a bearing without the risk of skew.
請求項1記載の発明は、嵌合孔(23a,25a)が形成された一対の腕部(23,25)をそれぞれ含む一対のヨーク(21,22)と、4つの軸部(31,32)を含み、前記ヨーク同士を連結する十字軸(30)と、前記ヨークの前記腕部と前記十字軸の前記軸部とを連結する軸受(41,42)と、を備え、前記軸受は、前記腕部の前記嵌合孔に嵌合され前記軸部が挿入される円筒部(52)を含む有底の外輪カップ(50)と、前記外輪カップ内に単列で収容された複数のボール(60)と、を含み、前記十字軸の前記軸部の軸方向端部(36b)の外周には、前記外輪カップの内底面(51a)側に向かって開く軌道面(37;37P)が設けられており、前記複数のボールは、前記外輪カップの前記内底面と接触した状態で、前記十字軸の前記軸部の前記軌道面と、前記外輪カップの前記円筒部の円筒面からなる内周面(52b)との間に転動可能に介在している、自在継手(4,6)である。 According to the first aspect of the present invention, a pair of yokes (21, 22) each including a pair of arm portions (23, 25) in which fitting holes (23a, 25a) are formed, and four shaft portions (31, 32). ), And a bearing (41, 42) for connecting the arm portion of the yoke and the shaft portion of the cross shaft. A bottomed outer ring cup (50) including a cylindrical part (52) into which the shaft part is inserted by being fitted into the fitting hole of the arm part, and a plurality of balls accommodated in a single row in the outer ring cup (60), and a raceway surface (37; 37P) that opens toward the inner bottom surface (51a) of the outer ring cup on the outer periphery of the axial end (36b) of the shaft portion of the cross shaft. Provided, wherein the plurality of balls are in contact with the inner bottom surface of the outer ring cup, A universal joint (4, 6) interposed between the raceway surface of the shaft portion of the cross shaft and an inner peripheral surface (52b) formed of a cylindrical surface of the cylindrical portion of the outer ring cup so as to allow rolling. ).
請求項2記載の発明は、請求項1において、前記複数のボールは、前記外輪カップの前記内底面から前記軸部の軸方向(X1,X2)に与圧を付されている、自在継手である。
請求項3記載の発明は、請求項1または2において、前記軸部の軸方向端面(36a)と前記外輪カップの前記内底面との間には、隙間(S)が設けられている、自在継手である。
The invention according to claim 2 is a universal joint according to claim 1, wherein the plurality of balls are pressurized from the inner bottom surface of the outer ring cup in the axial direction (X1, X2) of the shaft portion. is there.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, a clearance (S) is provided between the axial end surface (36a) of the shaft portion and the inner bottom surface of the outer ring cup. It is a joint.
請求項4記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項において、前記複数のボールよりも前記外輪カップの開口(50a)側で前記円筒部と前記軸部との間を密封するOリング(70)を備える、自在継手である。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the space between the cylindrical portion and the shaft portion is sealed closer to the opening (50a) of the outer ring cup than the plurality of balls. A universal joint comprising a ring (70).
In addition, in the above, the numbers in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.
請求項1記載の発明によれば、軸受では、転動体としてボールのみを使用しているため、スキューの発生のおそれがない。
また、ボールが、外輪カップの内底面と、外輪カップの内底面側に向かって開く軌道面との間で、軸方向の荷重を受ける。これにより、軸受は、軸部と外輪カップとの間に発生する軸方向の荷重と径方向の荷重との両方をボールを介して受けることができる。そのため、外輪カップの円筒部の内周面は、ボールを転動させるための軌道溝が設けられる必要がなく、円筒面で良いので、軸受の構造を簡素化することができる。
According to the first aspect of the present invention, since only the ball is used as the rolling element in the bearing, there is no risk of occurrence of skew.
Further, the ball receives an axial load between the inner bottom surface of the outer ring cup and the raceway surface that opens toward the inner bottom surface side of the outer ring cup. Thus, the bearing can receive both the axial load and the radial load generated between the shaft portion and the outer ring cup via the ball. Therefore, the inner circumferential surface of the cylindrical portion of the outer ring cup does not need to be provided with a raceway groove for rolling the ball, and may be a cylindrical surface, so that the structure of the bearing can be simplified.
請求項2記載の発明によれば、軸部の軸方向への与圧によって、軸部の軸方向および径方向におけるボールのがたつきの発生が抑制される。
請求項3記載の発明によれば、軸部の軸方向端面と外輪カップの内底面との間に隙間が設けられているため、十字軸の軸部が外輪カップの内底面に押し付けられることに起因して外輪カップが破損することを防止できる。
According to invention of Claim 2, generation | occurrence | production of the rattling of the ball | bowl in the axial direction and radial direction of a shaft part is suppressed by the pressurization to the axial direction of a shaft part.
According to the invention described in
請求項4記載の発明によれば、Oリングによって、外輪カップ内の密封性の向上が図れる。 According to the fourth aspect of the present invention, the sealing performance in the outer ring cup can be improved by the O-ring.
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る自在継手を含むステアリング装置1の概略正面図である。図1を参照して、ステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2が一端3aに連結されたステアリングシャフト3と、第1自在継手4(自在継手)と、インターミディエイトシャフト5と、第2自在継手6(自在継手)と、ピニオン軸7と、ラックバー8とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic front view of a steering apparatus 1 including a universal joint according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a steering device 1 includes a
ステアリングシャフト3の他端3bは、第1自在継手4を介してインターミディエイトシャフト5の一端5aに連結されている。また、インターミディエイトシャフト5の他端5bは、第2自在継手6を介してピニオン軸7の一端7aに連結されている。
ピニオン軸7の他端の外周面には、ピニオン7bが設けられている。ラックバー8の外周面の周上1箇所には、ピニオン7bと噛み合うラック8aが形成されている。ピニオン7bおよびラック8aは、互いに噛み合うことでラックアンドピニオン式の転舵機構Aを構成している。
The
A
ラックバー8は、車体に固定される略円筒体のハウジング9に収容されている。ラックバー8の両端部は、ハウジング9の両側へ突出し、各端部にはそれぞれ継手を介してタイロッド10が結合されている。各タイロッド10は、対応するナックルアーム(図示せず)を介して対応する転舵輪11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が回転されると、この回転が第1自在継手4、インターミディエイトシャフト5および第2自在継手6を介してピニオン軸7に伝達され、ピニオン7bおよびラック8aによって、車体の幅方向に沿ったラックバー8の直線運動に変換される。これにより、転舵輪11の転舵が達成される。
The rack bar 8 is accommodated in a substantially cylindrical housing 9 fixed to the vehicle body. Both end portions of the rack bar 8 protrude to both sides of the housing 9, and
When the steering member 2 is operated and the
図2は、図1に示すステアリング装置1の要部を拡大した図である。図3は、第1自在継手4の分解斜視図である。
図2を参照して、第1自在継手4は、ステアリングシャフト3の他端3bに設けられた第1ヨーク21(ヨーク)と、インターミディエイトシャフト5の一端5aに設けられた第2ヨーク22(ヨーク)とを備える。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the steering device 1 shown in FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of the first
Referring to FIG. 2, the first
第2自在継手6は、第1自在継手4と同様の構造を有している。第2自在継手6が第1自在継手4と主に異なる点は、第2自在継手6の第1ヨーク21が、インターミディエイトシャフト5の他端5bに設けられている点と、第2ヨーク22が、ピニオン軸7の一端7aに設けられている点である。以下では、第1自在継手4に即して各部材の説明をする。
The second
図3を参照して、第1自在継手4の第1ヨーク21は、互いに平行な一対の第1腕部23(腕部)と、第1腕部23同士を連結しステアリングシャフト3の他端3bに固定された連結部24とを含む。第2ヨーク22は、互いに平行な一対の第2腕部25(腕部)と、第2腕部25同士を連結しインターミディエイトシャフト5の一端5aに固定された連結部26とを含む。
Referring to FIG. 3, the
第1ヨーク21の一対の第1腕部23のそれぞれには、互いに同軸上に位置する第1嵌合孔23a(嵌合孔)が形成されている。第2ヨーク22の一対の第2腕部25のそれぞれには、互いに同軸上に位置する第2嵌合孔25a(嵌合孔)が形成されている。
第1自在継手4は、ヨーク21,22同士を連結する十字軸30と、各ヨーク21,22と十字軸30とを連結する一対の第1軸受41(軸受)および一対の第2軸受42(軸受)とを備える。
Each of the pair of
The first
十字軸30は、十字形状の中央部に配置される胴部33と、この胴部33から十字形状をなして突出する一対の第1軸部31および一対の第2軸部32(4つの軸部)とを含む。
一対の第1軸部31は、同軸上に配置されており、中心軸線C1を有する。中心軸線C1が延びる方向を軸方向X1とする。各第1軸部31は、互いに離れるように胴部33から軸方向X1に延びている。一対の第2軸部32は、同軸上に配置されており、中心軸線C1に直交する中心軸線C2を有する。中心軸線C2が延びる方向を軸方向X2とする。各第2軸部32は、互いに離れるように胴部33から軸方向X2に延びている。
The
The pair of
一対の第1軸部31および一対の第2軸部32のそれぞれは、胴部33側の大径部35と、大径部35よりも先端側に配置された小径部36とを含む。
一対の第1軸部31の小径部36のそれぞれは、対応する第1嵌合孔23aに挿通され、対応する第1軸受41を介して回転自在に支持されている。一対の第2軸部32の小径部36のそれぞれは、対応する第2嵌合孔25aに挿通され、対応する第2軸受42を介して回転自在に支持されている。
Each of the pair of
Each of the
一対の第1軸受41のそれぞれは、第1ヨーク21の対応する第1腕部23と、対応する第1軸部31(厳密には小径部36)とを連結する。一対の第2軸受42のそれぞれは、第2ヨーク22の対応する第2腕部25と、対応する第2軸部32(厳密には小径部36)とを連結する。
図4は、十字軸30の第1軸部31の中心軸線C1を含む平面に沿って第1軸受41付近を切断した概略断面図である。一対の第1軸受41および一対の第2軸受42は、同様の構成を有しているので、以下では、一方の第1軸受41に即して説明する。
Each of the pair of
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the
図4を参照して、第1軸受41は、有底の外輪カップ50と、外輪カップ50内で単列に収容された複数(例えば7個)のボール60を含む。外輪カップ50内には、グリースGが封入されている。
外輪カップ50は、開口50aを有するカップ状である。外輪カップ50は、例えば金属板をプレス加工することによって形成されている。外輪カップ50は、内底面51aを有する底部51と、対応する第1腕部23の第1嵌合孔23aに嵌合された円筒部52とを一体に含む。円筒部52には、第1軸部31(厳密には小径部36)が挿入される。円筒部52は、開口50a側における端部に、円筒部52から径方向Rの内側へ張り出したフランジ部52aを含む。
Referring to FIG. 4, the
The
第1自在継手4は、外輪カップ50の内部において外輪カップ50内を密封するOリング70と、外輪カップ50の外部から外輪カップ50内を密封するシール部材80とを備える。
Oリング70は、複数のボール60よりも外輪カップ50の開口50a側で、かつ、円筒部52のフランジ部52aよりも外輪カップ50の内底面51a側で、外輪カップ50の円筒部52と第1軸部31(厳密には小径部36)との間を密封している。
The first
The O-
シール部材80は、フランジ部52aと大径部35の軸方向端部35aとの間に配置されており、フランジ部52aと大径部35の軸方向端部35aおよび小径部36との間を密封している。
第1軸部31の小径部36の軸方向端面36aと、対応する外輪カップ50の底部51の内底面51aとの間には、隙間Sが設けられている。
The
A gap S is provided between the
第1軸部31の小径部36の軸方向端部36bの外周には、対応する外輪カップ50の内底面51a側に向かって開く軌道面37が設けられている。軌道面37は、第1軸部31の中心軸線C1を含む平面に沿った断面が2つの円弧を組み合わせたゴシックアーク状を形成する湾曲面である。すなわち、軌道面37は、互いに異なる曲率中心を有する第1円弧状軌道面37aおよび第2円弧状軌道面37bを含む。また、軌道面37は、中心軸線C1を含む平面に沿った断面が単一の円弧状を形成する湾曲面であってもよい。
A
複数のボール60は、外輪カップ50の内底面51aと接触した状態で、十字軸30の第1軸部31の軌道面37と、外輪カップ50の円筒部52の内周面52bとの間に転動可能に介在している。内周面52bは、円筒面からなる。この状態で、各ボール60は、外輪カップ50の内底面51aから軸方向X1に与圧を付されている。
各ボール60は、軌道面37の第1円弧状軌道面37aと第2円弧状軌道面37bとの両方に接触している。つまり、各ボール60は、軌道面37と2点接触している。また、各ボール60は、円筒部52の内周面52bに接触している。この状態で、各ボール60は、径方向Rに与圧されている。したがって、軸方向X1および径方向Rの両方における各ボール60のがたつきが抑制される。
The plurality of
Each
本実施形態によれば、軸受41,42では、転動体としてボール60のみを使用しており、転動体としてニードルローラを使用していないため、スキューの発生のおそれがない。
また、ボール60が、外輪カップ50の内底面51aと、外輪カップ50の内底面51a側に向かって開く軌道面37との間で、軸方向X1,X2の荷重を受ける。これにより、軸受41,42は、対応する軸部31,32と外輪カップ50との間に発生する軸方向X1,X2の荷重と径方向Rの荷重との両方をボール60を介して受けることができる。そのため、外輪カップ50の円筒部52の内周面52bは、ボール60を転動させるための軌道溝が設けられる必要がなく、円筒面で良いので、第1軸受41および第2軸受42の構造を簡素化することができる。
According to the present embodiment, in the
The
また、軸部31,32の軸方向X1,X2への与圧によって、軸部31,32の軸方向X1,X2および径方向Rにおけるボール60のがたつきの発生が抑制される。
また、複数のボール60は、軸方向X1,X2および径方向Rの両方に与圧された状態で組み付けられるので、組み付けの際の寸法管理がしやすい。すなわち、組み付けの寸法公差を大きくしても複数のボール60が外輪カップ50内でがたつきにくい。
Moreover, the occurrence of rattling of the
Further, since the plurality of
また、複数のボール60は、径方向Rに与圧された状態で組み付けられるので、密封性を向上させるためにOリング70を外輪カップ50の円筒部52に押し付けてもボール60と円筒部52とが接触した状態を維持できる。
また、各軸部31,32の軸方向端面36aと外輪カップ50の内底面51aとの間に隙間Sが設けられているため、各軸部31,32が対応する外輪カップ50の内底面51aに押し付けられることに起因して外輪カップ50が破損することを防止できる。
In addition, since the plurality of
Further, since a gap S is provided between the
また、隙間Sが設けられているため、軸受41,42は、対応する軸部31,32の軸方向端面36aと外輪カップ50の内底面51aとが摺動することなく機能する。そのため、軸受41,42を使用する際のトルクを低減できる。
また、各軸部31,32の軸方向端面36aと対応する外輪カップ50の内底面51aとの間に隙間Sが設けられている。そのため、軸部31,32と対応する外輪カップ50の内底面51aとの摺動摩擦を低減するための凸部(以下、ワッフルという)を外輪カップ50の底部51に形成する必要がない。これにより、外輪カップ50の強度の低減を抑制できる。また、ワッフルが設けられていない、汎用性および強度が高い外輪カップを本実施形態のように外輪カップ50として用いることができるので、コストを削減することができる。
Further, since the clearance S is provided, the
Further, a gap S is provided between the
また、ワッフルが設けられた図示しない外輪カップを外輪カップ50として用いたとしても、外輪カップ50は、複数のボール60を介して軌道面37と接触する(接触面が分散する)ため、内底面51aが受ける応力が低減され、外輪カップ50の破損を効果的に抑制できる。
また、Oリング70によって、外輪カップ50内の密封性の向上が図れる。これにより、軸受41,42を車室内環境で使用する場合は、シール部材80を省略することができる。
Even if an outer ring cup (not shown) provided with a waffle is used as the
Further, the O-
また、Oリング70が開口50a側に配置されているため、軸受41,42を対応する軸部31,32に組み付ける際に、ボール60を外輪カップ50に保持しやすい。
また、複数のボール60が外輪カップ50内に単列で収容されている。そのため、ボール60を外輪カップ50内に複数列で収容した際に発生する列間でのがたつきを防止できる。
Further, since the O-
A plurality of
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態の変形例を示した図5に示すように、第1軸部31の小径部36の軸方向端部36bの外周には、外輪カップ50の内底面51a側へ向かうにつれて細くなるテーパ面からなる軌道面37Pが設けられている。軌道面37Pは、外輪カップ50の内底面51a側に向かって開いている。なお、図示しないが、第2軸部32の小径部36の軸方向端部36bに軌道面37Pを設けてもよい。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the claims.
For example, as shown in FIG. 5 showing a modification of the present embodiment, the outer periphery of the
また、自在継手4,6は、シール部材80を備えていない場合も有り得る。この場合、軸部31,32は、大径部35を含んでいなくてもよく、小径部36のみによって構成されていてもよい。
The
4…第1自在継手、6…第2自在継手、21…第1ヨーク、22…第2ヨーク、23…第1腕部、23a…第1嵌合孔、25…第2腕部、25a…第2嵌合孔、30…十字軸、31…第1軸部、32…第2軸部、36a…軸方向端面、36b…軸方向端部、37;37P…軌道面、41…第1軸受、42…第2軸受、50…外輪カップ、50a…開口、51a…内底面、52…円筒部、52b…内周面、60…ボール、70…Oリング、S…隙間、X1…軸方向、X2…軸方向 4 ... 1st universal joint, 6 ... 2nd universal joint, 21 ... 1st yoke, 22 ... 2nd yoke, 23 ... 1st arm part, 23a ... 1st fitting hole, 25 ... 2nd arm part, 25a ... 2nd fitting hole, 30 ... cross shaft, 31 ... first shaft portion, 32 ... second shaft portion, 36a ... axial end surface, 36b ... axial end portion, 37; 37P ... raceway surface, 41 ... first bearing 42 ... second bearing, 50 ... outer ring cup, 50a ... opening, 51a ... inner bottom surface, 52 ... cylindrical portion, 52b ... inner peripheral surface, 60 ... ball, 70 ... O-ring, S ... gap, X1 ... axial direction, X2 ... Axial direction
Claims (4)
4つの軸部を含み、前記ヨーク同士を連結する十字軸と、
前記ヨークの前記腕部と前記十字軸の前記軸部とを連結する軸受と、を備え、
前記軸受は、
前記腕部の前記嵌合孔に嵌合され前記軸部が挿入される円筒部を含む有底の外輪カップと、
前記外輪カップ内に単列で収容された複数のボールと、を含み、
前記十字軸の前記軸部の軸方向端部の外周には、前記外輪カップの内底面側に向かって開く軌道面が設けられており、
前記複数のボールは、前記外輪カップの前記内底面と接触した状態で、前記十字軸の前記軸部の前記軌道面と、前記外輪カップの前記円筒部の円筒面からなる内周面との間に転動可能に介在している、自在継手。 A pair of yokes each including a pair of arms formed with fitting holes;
A cross shaft including four shaft portions and connecting the yokes;
A bearing for connecting the arm portion of the yoke and the shaft portion of the cross shaft;
The bearing is
A bottomed outer ring cup including a cylindrical portion that is fitted into the fitting hole of the arm portion and into which the shaft portion is inserted;
A plurality of balls housed in a single row in the outer ring cup,
On the outer periphery of the axial end of the shaft portion of the cross shaft, a raceway surface that opens toward the inner bottom surface side of the outer ring cup is provided,
The plurality of balls are in contact with the inner bottom surface of the outer ring cup and between the raceway surface of the shaft portion of the cross shaft and an inner peripheral surface formed of a cylindrical surface of the cylindrical portion of the outer ring cup. A universal joint that is interposed in a rollable manner.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015101251A JP2016217407A (en) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | Universal joint |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015101251A JP2016217407A (en) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | Universal joint |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016217407A true JP2016217407A (en) | 2016-12-22 |
Family
ID=57580554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015101251A Pending JP2016217407A (en) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | Universal joint |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016217407A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019009926A (en) * | 2017-06-26 | 2019-01-17 | 北海電気工事株式会社 | Bypass added line cutting tool in middle of span, and construction method therefor |
-
2015
- 2015-05-18 JP JP2015101251A patent/JP2016217407A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019009926A (en) * | 2017-06-26 | 2019-01-17 | 北海電気工事株式会社 | Bypass added line cutting tool in middle of span, and construction method therefor |
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