JP6112149B2 - 十字軸式自在継手 - Google Patents
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Description
このうちの1対のヨークは、それぞれが二股状に形成されている。
又、前記各円孔は、円筒面状の内周面を有しており、これら両ヨークの両端部に、互いに同心に形成されている。
又、前記各軸受カップは、それぞれが硬質金属製で、有底円筒状であり、互いの開口を対向させた状態で、前記各円孔の内側に直接内嵌固定されている。
又、前記十字軸は、結合基部の外周面に4本の各軸部を放射状に固設して成る。そして、これら各軸部を前記各軸受カップ内に挿入した状態で、前記両ヨークと組み合わされている。
更に、前記各ラジアル軸受は、前記各軸部の外周面と前記各軸受カップの内周面との間に設けられている。
そして、前記各シールリングを、金属製で円環状の芯金と、この芯金を包埋する事で補強された基部及びこの基部から延出したシールリップを備えた弾性材とから成るものとし、このうちの基部を前記各軸部の基端部に外嵌支持すると共に、前記各シールリップを前記各軸受カップの外面に全周に亙って当接させた状態で、前記十字軸と前記両ヨークとの間に組み付けている。
又、前記各段差面と、前記各シールリングを構成する芯金のうちでこれら各段差面に突き当てられる円輪部の軸方向片側面とのうち、この円輪部の軸方向片側面を部分円すい状の凸面とし、前記各段差面をこの凸面と同じ角度だけ傾斜した部分円すい状の凹面としている。
尚、本発明の技術的範囲からは外れるが、前記各段差面を部分円すい状の凸面とし、前記円輪部の軸方向片側面を部分円すい状の凹面とする事もできる。
又、本発明の範囲からは外れるが、前記十字軸を構成する前記各軸部と前記各軸受カップとを、これら各軸部の軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせる事ができる。そして、これら各軸部に、弾性材製のシールリングを外嵌し、これら各シールリングを、前記各軸受カップの開口部側端面と、前記十字軸の段差面との間で、軸方向に関して弾性的に圧縮した状態で挟持する。
更に、前記バイトとして先端縁に直線加工部を設けたものを使用する。そして、前記曲面加工部により前記各凹曲面に仕上加工を施すと同時に、前記直線加工部により前記段差面に仕上加工を施す事もできる。
この様な製造方法によれば、前記各凹曲面を能率良く形成できて、高性能の十字軸式自在継手を低コストで得られる。
即ち、本発明の十字軸式自在継手の場合には、十字軸を構成する結合基部の外面である段差面と各軸部の基端部外周面とを、それぞれ断面形状が部分円弧形で、これら各軸部寄り部分の曲率半径を大きくした、凹曲面により連続させている。これら各凹曲面の曲率半径が、前記各軸部寄り部分で大きい事は、トルク伝達時にこれら各軸部に加わる、倒れ方向のモーメントに拘らず、これら各軸部の基端部外周面と段差面との連続部に発生する応力を低く抑えられる事に繋がる。又、前記段差面寄り部分の曲率半径を小さく抑える事は、前記各軸部の軸方向に関する、前記各凹曲面の幅寸法を抑え、これら各軸部の中間部乃至先端部に存在する内輪軌道の軸方向長さ、及び、シールリングを装着可能な部分の軸方向幅を確保できる事に繋がる。この結果、前記各軸部の長さ寸法や外径を特に大きくしなくても、前記連続部に亀裂等の損傷を発生し難くできて(大負荷時破壊強度を大きくして)、前記十字軸を組み込んだ十字軸式自在継手の信頼性及び耐久性を確保できる。言い換えれば、必要とする信頼性及び耐久性を同じとした場合には、前記十字軸の寸法を小さく抑えて、この十字軸を組み込んだ、十字軸式自在継手の小型・軽量化を図れる。
図1〜2は、請求項1、2に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例の特徴は、十字軸を構成する各軸部の基端部外周面と結合基部の外面である段差面との連続部の形状を工夫する事により、前記十字軸の寸法を大きくせずに、前記各軸部に加わるモーメントに基づいて前記連続部に発生する応力を低く抑えられる構造を実現する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図8〜10に示した従来構造の第2〜3例とほぼ同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
図3のうちの(B)の構造は、前述の図10に示した構造に対応するもので、各軸部14の外周面と段差面30とを連続させる凹曲面31の曲率半径rが小さい。この様な構造では、前記各軸部14の軸方向に関するこの凹曲面31の幅寸法w0を小さくできる代わりに、前述した様に、自在継手によるトルク伝達時に、前記各軸部14の基端部に生じる応力が大きくなり、小型・軽量化と耐久性確保との両立を図り難い。
又、図3の(C)に示した構造は、各軸部14の外周面と段差面30とを連続させる凹曲面31bの曲率半径Rが大きい。この様な構造では、自在継手によるトルク伝達時に、前記各軸部14の基端部に生じる応力を小さく抑えられる代わりに、前記凹曲面31の幅寸法Wが大きくなり、この凹曲面31の小径側端部が各軸部14の先端側に移動する。そして、シールリング17の基部22(例えば図8参照)の嵌合強度を確保する為の円筒面部を確保する必要上、前記各軸部14の全長が長くなるだけでなく、前記凹曲面31と前記基部22の干渉を防止しつつ、この基部22の端面を結合基部15の段差面30に当接させる必要上、この基部22も大型化する。これらにより、十字軸及びシールリングを限られた大きさのヨークに組み付ける事が難しくなり、小型・軽量化を図り難くなる。
これに対して、図3の(A)に示した本例の構造は、トルク伝達時に生じる応力を低く抑えつつ、凹曲面31aの幅寸法wを、図3の(C)に示した構造よりも小さく抑えられる。この為、小型・軽量化と強度向上との両立を図る為の設計が容易になる。
図4は、本発明に関する参考例を示している。上述した実施の形態の第1例の構造が、シール性能の高いシールリングを組み込んで成り、車室外(エンジンルーム内)に設置するのに適切な構造であるのに対して、本参考例の構造は、車室内に設置するのに適切な構造である。この様な本参考例の十字軸式自在継手の場合には、十字軸11aを構成する各軸部14と各軸受カップ13bとを、これら各軸部14の軸方向に関する相対変位を可能に組み合わせている。そして、これら各軸部14に、弾性材製のシールリングであるOリング37を外嵌し、これら各Oリング37を、前記各軸受カップ13bの開口部側端面である、この開口部に形成した内向鍔部25の外側面と、前記十字軸11aを構成する段差面30との間に挟持している。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例と同様であるから、同等部分に関する説明は省略する。
2 ステアリングシャフト
3、3a、3b 自在継手
4 中間シャフト
5 ステアリングギヤユニット
6 入力軸
7 タイロッド
8 アウタシャフト
9 インナシャフト
10a、10b ヨーク
11、11a 十字軸
12 円孔
13、13a、13b 軸受カップ
14 軸部
15 結合基部
16 ラジアル軸受
17、17a シールリング
18 芯金
19、19a 弾性材
20 円輪部
21 円筒部
22 基部
23、23a ラジアルシールリップ
24 スラストシールリップ
25 内向鍔部
26 挿入孔
27 ピン
28、28a 底部
29 突条
30 段差面
31、31a、31b 凹曲面
32 基半部
33 先半部
34 バイト
35 曲面加工部
36 直線加工部
37 Oリング
Claims (2)
- それぞれが二股状に形成された1対のヨークと、これら両ヨークの両端部に互いに同心に形成された円筒面状の内周面を有する4個の円孔と、互いの開口を対向させた状態でこれら各円孔の内側に直接内嵌固定された、それぞれが硬質金属製で有底円筒状である4個の軸受カップと、結合基部の外周面に4本の各軸部を放射状に固設して成り、これら各軸部をこれら各軸受カップ内に挿入した状態で前記両ヨークと組み合わされた十字軸と、これら各軸部の外周面とこれら各軸受カップの内周面との間に設けられた4組のラジアル軸受と、これら各軸部の基端部にそれぞれの基部を外嵌支持された状態で、これら各軸部の基端部と前記各軸受カップの開口部との間に設けられた4個のシールリングとを備えた十字軸式自在継手に於いて、
前記十字軸を構成する前記各軸部の基端部外周面と前記結合基部の外面である段差面とを、それぞれ断面形状が円弧形で、曲率半径が途中で変化する凹曲面により連続させており、これら各凹曲面のうちの前記段差面寄り部分の曲率半径よりも、前記各軸部寄り部分の曲率半径を大きくしており、
前記各シールリングは、金属製で円環状の芯金と、この芯金を包埋する事で補強された基部及びこの基部から延出したシールリップを備えた弾性材とから成るもので、このうちの基部を前記各軸部の基端部に外嵌支持すると共に、前記各シールリップを前記各軸受カップの外面に全周に亙って当接させた状態で、前記十字軸と前記両ヨークとの間に組み付けられており、
前記各段差面と、前記各シールリングを構成する芯金のうちでこれら各段差面に突き当てられる円輪部の軸方向片側面とのうち、この円輪部の軸方向片側面が部分円すい状の凸面であり、前記各段差面がこの凸面と同じ角度だけ傾斜した部分円すい状の凹面である、
事を特徴とする十字軸式自在継手。 - 前記十字軸を構成する前記各軸部と前記各軸受カップとが、これら各軸部の軸方向に関する相対変位を実質的に抑えた状態で組み合わされている、請求項1に記載した十字軸式自在継手。
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