DE60308459T2

DE60308459T2 - Kreuzkupplung

Info

Publication number: DE60308459T2
Application number: DE60308459T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Maebashi Sekine
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2023-01-18
Also published as: EP1394430A4; JPWO2003064877A1; US7101285B2; DE60308459D1; US20040152526A1; EP1394430A1; EP1548310A1; EP1394430B1; DE60308459T3; EP1394430B2; WO2003064877A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kreuzkupplung, die in einer Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug oder dergleichen verwendet wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung solch eine Kreuzkupplung, die als Universalgelenk fungiert, das aus einem Gabelpaar und einem Gelenkkreuz besteht.
STAND DER TECHNIK
Allgemein weist eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug eine Kreuzkupplung auf, die zwischen der oberen Welle und der unteren Welle der Lenkwelle vorgesehen ist. Die Kreuzkupplung besteht aus einem Gabelpaar und einem Gelenkkreuz und ist geeignet, ein Drehmoment während des Drehens in einem bestimmten Biegewinkel zu übertragen.
Zum Beispiel offenbart die japanische Patentanmeldung Nr. 2000-170786 eine solche Kreuzkupplung, in der ein Wellenabschnitt eines Gelenkkreuzes drehbar in eine Lagerbohrung einer Gabel eingepasst ist, über ein Nadellager, das mehrfache rollenförmige Wälzelemente umfasst, wobei ein sphärischer Vorsprung, der im Zentrum der Innenfläche einer Schale des Nadellagers geformt ist, eingeführt wird und mit einem konischen Loch in Druckkontakt gebracht wird, das im Zentrum des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts geformt ist. Bei diesem Aufbau wird ein kleiner Zwischenraum zwischen dem Gelenkkreuz-Wellenabschnitt und dem Nadellager selbst dann einheitlich gehalten, wenn eine Vibration von den Rädern übertragen wird, wodurch die Erzeugung von anormalen Geräuschen, die auf die Störbeeinflussung dieser Elemente zurückzuführen ist, verhindert wird.
Wenn aber in der oben beschriebenen konventionellen Kreuzkupplung die Präzision der Teilabmessungen gering ist, ist es schwierig, beim Einbau des Gelenkkreuzes in die Gabel den sphärischen Vorsprung auf der Innenfläche der Nadellagerschale mit einer geeigneten Vorspannung mit dem konischen Loch des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts in Kontakt zu bringen. Daher ist es unmöglich, den kleinen Zwischenraum zwischen dem Gelenkkreuz-Wellenabschnitt und dem Nadellager einheitlich zu halten, und es liegt ein Problem vor, dass durch die Störbeeinflussung dieser Elemente anormale Geräusche erzeugt werden.
Andrerseits, wenn die Präzision der Teileabmessungen erhöht wird, kann zwar die Erzeugung von anormalen Geräuschen verhindert werden, doch es liegt ein Problem vor, dass die Herstellungskosten erhöht werden.
Im Falle der sogenannten Presspassung, bei welcher der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt und das Nadellager durch Eingriff in Kontakt sind, kann die Erzeugung von anormalen Geräuschen verhindert werden. Doch in diesem Fall nimmt manchmal ein Biegemoment zu. Darüber hinaus können die rollenförmigen Wälzelemente, die Lagerschale und der Gelenkkreuzwelle verkratzt werden, wenn sie durch normale Montagevorgänge zusammengebaut werden. Daher ist es beim Zusammenbau erforderlich, die Ausrichtung der Gelenkkreuzwelle und des Nadellagers mit einer hohen Präzision durchzuführen und die Montagegeschwindigkeit je nach Umständen zu verlangsamen. Dadurch wird der Zusammenbau zeitraubend und führt zu einem Kostenanstieg.
EP-A-1 213 502 offenbart eine Kreuzkupplung, umfassend Gabeln, die jede mit einer Lagerbohrung geformt sind, und eine Gelenkkreuzwelle, die durch ein Wälzlager drehbar in die Lagerbohrung eingepasst ist. Die Gelenkkreuzwelle ist mit einem Kontaktabschnitt geformt, dessen Außendurchmesser größer ist als ein Außendurchmesser der Gelenkkreuzwelle.
JP 11-201150A offenbart ein Wälzlager für ein Universalgelenk, umfassend eine Lagerschale in Form eines Zylinders mit einem Boden und eine Vielzahl von Walzen, die auf der Innenfläche des Zylinders angeordnet sind.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme konventioneller Anordnungen entwickelt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kreuzkupplung, die leicht zusammengebaut werden kann, ohne zu einem erheblichen Anstieg der Herstellungskosten zu führen, und die in der Lage ist, die Erzeugung von anormalen Geräuschen auf zuverlässige Weise zu verhindern, die auf die Störbeeinflussung eines Gelenkkreuz-Wellenabschnitts und Nadellagers zurückzuführen ist, und ein reibungsloses Lenkgefühl zu gewährleisten.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kreuzkupplung für eine Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kreuzkupplung sind ein Nadellager und ein Gelenkkreuz-Wellenabschnitt über rollenförmige Wälzelemente in Presspassung, und der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt ist nur in der Nachbarschaft des mittleren Abschnitts des rollenförmige Wälzelements pressgepasst, mit anderen Worten, er ist nur in der Nachbarschaft des mittleren Abschnitts des Nadellagers pressgepasst. Wenn die Ausführungsform einer Kreuzkupplung in einer Lenkvorrichtung verwendet wird, wird daher selbst dann, wenn eine Vibration von den Rädern übertragen wird, jeder der Zwischenräume zwischen dem Gelenkkreuz-Wellenabschnitt und den rollenförmigen Wälzelementen und zwischen der Innenfläche der Lagerschale und den rollenförmigen Wälzelementen in der Nachbarschaft beider Enden der rollenförmigen Wälzelementen einheitlich gehalten. Dadurch wird die Erzeugung von anormalen Geräuschen durch diese Elemente verhindert.
Ferner, wenn der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt in das Nadellager eingebaut wird, bietet die verjüngte Form der rollenförmigen Wälzelemente beim obigen Aufbau Raum zum Einführen und fungiert als Führung. Dadurch wird wirksam verhindert, dass die rollenförmigen Wälzelemente, die Lagerschale und der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt verkratzt werden.
In der erfindungsgemäßen Kreuzkupplung für eine Lenkvorrichtung ist es vorzuziehen, dass ein abgefasster Abschnitt, der ein konisches Merkmal mit einer bestimmten Breite aufweist, an einem Außenumfang eines Endabschnitts des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts geformt ist. Mit diesem Merkmal werden die oben genannten vorteilhaften Wirkungen zusätzlich verstärkt.
Mit einer Lenkvorrichtung, die die erfindungsgemäße Kreuzkupplung verwendet, kann eine reibungslose Lenkung mit einer erhöhten Lenkstabilität gewährleistet werden, wenn ein Lenkrad beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit gehandhabt wird.
In der erfindungsgemäßen Kreuzkupplung ist es ferner vorzuziehen, dass eine Gesamtbewegungsmenge der rollenförmigen Wälzelemente in der Axialrichtung des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts im Inneren der Lagerschale mindestens 0,6 mm beträgt. Da mit diesem Merkmal Raum vorgesehen ist, der die Bewegung der rollenförmigen Wälzelemente zulässt, sind die Walzen 12 mit der inneren Endfläche der Lagerschale 11 nicht in Kontakt und das Biegemoment wird reduziert. Dadurch kann ein reibungsloses Lenkgefühl erreicht werden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lenkvorrichtung nach Anspruch 7 bereitgestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht, die eine partiell ausgeschnittene Querschnittsansicht einer Kreuzkupplung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
2 ist eine vergrößerte partielle Ansicht, die den Abschnitt A der in 1 gezeigten Kreuzkupplung zeigt.
3 ist eine partiell ausgeschnittene Querschnittsansicht, die eine Kreuzkupplung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine partiell ausgeschnittene Querschnittsansicht, die eine Kreuzkupplung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine partiell ausgeschnittene Querschnittsansicht, die eine Kreuzkupplung nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine partiell ausgeschnittene Querschnittsansicht, die eine Kreuzkupplung nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Zeichnung, die auf schematische Weise eine Lenkvorrichtung mit drei Gelenken zeigt, die mindestens eine Kreuzkupplung nach einer obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anwendet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine Seitenansicht, die eine Kreuzkupplung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die partiell ausgeschnitten ist, um einen Querschnitt zu zeigen. 2 ist eine vergrößerte partielle Ansicht, die den Abschnitt A der in 1 gezeigten Kreuzkupplung zeigt. 3 ist eine partiell ausgeschnittene Querschnittsansicht, die eine Kreuzkupplung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 ist eine partiell ausgeschnittene Querschnittsansicht, die eine Kreuzkupplung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 5 ist eine partiell ausgeschnittene Querschnittsansicht, die eine Kreuzkupplung nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Zuerst wird die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf 1 und 2 beschrieben.
Wie in 1 und 2 gezeigt, weist eine Kreuzkupplung (ein Gelenk zum Lenken) 1 einen Aufbau auf, der ein Gelenkkreuz 2 einschließt, das zwischen einem Paar Gabeln 7 und 8 angeordnet ist, die aus Stahlplatten bestehen. Die Gabel 7 ist integral aus einem zylindrischen Basisabschnitt 7a und einem Paar Arme 7b und 7b aufgebaut, die vom zylindrischen Basisabschnitt 7a in der Axialrichtung verlaufen und einander in einer diametralen Richtung gegenüberliegen. Der zylindrische Basisabschnitt 7a ist über einen Pufferungsabschnitt 19 mit einer Welle 6 verbunden. Der Pufferungsabschnitt 19 besteht aus einem Außenzylinder 21, einem Innenzylinder 20 und einer Gummibuchse 9, die aus einem Gummi besteht, der zwischen dem Außen- und Innenzylinder angeordnet ist. Der Innenzylinder 20 ist auf der Außenfläche der Welle 6 angebracht und daran befestigt. Ein Stift 10 ist am Innenzylinder 20 befestigt. Auf der Innenseite der Welle 6 ist eine Keilnut 25 geformt. Die Gabel 8 ist integral aus einem Basisabschnitt 8a mit einer im Wesentlichen zylindrischen Umfangsfläche aufgebaut, umfassend ein Paar Befestigungsabschnitte, die auf gegenüberliegende Weise an einem Teil seines Umfangs vorgesehen sind, und ein Paar Arme 8b, die vom Basisabschnitt in der Axialrichtung verlaufen und einander in einer diametralen Richtung gegenüberliegen.
An Endabschnitten der Arme 7b und 8b der jeweiligen Gabeln 7 und 8 sind jeweils auf gegenüberliegende Weise kreisrunde Lagerbohrungen 18 geformt. Wellenabschnitte 14 des Gelenkkreuzes 2, die an Endabschnitten des Gelenkkreuzes 2 vorgesehen sind, werden so in die Lagerbohrungen 18 der Gabel 7 und 8 eingeführt, dass die Gelenkkreuz-Wellenabschnitte 14 in den Lagerbohrungen 18 der jeweiligen Gabeln 7 und 8 über Nadellager 3 drehbar getragen werden.
Da der Aufbau jeder der kreisrunden Lagerbohrungen 18 der Gabeln 7 und 8 gleich ist und der Aufbau jedes der Endwellenabschnitte des Gelenkkreuzes 2, die über die Lager 3 auf drehbare Weise getragen werden, gleich ist, wird im folgenden nur je eines davon spezifisch beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, ist der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 14 des Gelenkkreuzes 2 über das Nadellager 3, das eine Vielzahl von rollenförmigen Wälzelementen 12 umfasst, auf drehbare Weise in die Lagerbohrung 18 der Gabel 7 eingepasst. Ein abgefasster Abschnitt 15, der ein konisches Merkmal aufweist, ist am Außenumfang des Endabschnitts des Gelenkkreuz-Endwellenabschnitts 14 geformt. Die Axialbreite des abgefassten Abschnitts 15 ist L, und die konische Fläche ist ausgelegt, um einen Winkel θ von 0,5 bis 1,2 Grad in Bezug auf die Axialrichtung zu bilden. Der Durchmesser des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 14 liegt im Bereich von 9 bis 10 mm, und die Rundheit und Zylindrizität sind kleiner oder gleich 0,005 mm, und bevorzugt kleiner oder gleich 0,002 mm. Die Koaxialität zweier gegenüberliegender Wellenabschnitte 14 ist kleiner oder gleich 0,05 mm, und bevorzugt kleiner oder gleich 0,02 mm. Die Breite L des abgefassten Abschnitts ist 0,5 bis 3,0 mm, und bevorzugt 1,0 bis 2,0 mm. Auch wenn die Querschnittsform des abgefassten Abschnitts 15 linear ist, kann sie eine gebogene Form aufweisen.
In ein axiales Loch 16, das auf der Mittelachse des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 14 geformt ist, ist ein Druckstück 17 eingeführt. Auf dem Außenumfang des unteren Abschnitts des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 14 ist ein Dichtelement 4 vorgesehen.
Das Druckstück 17 ist ein Stift, der aus einem Kunstharz wie einem Polyacetalharz oder einem Polyamidharz oder dergleichen besteht. In dem Zustand, in dem das Druckstück 17 im axialen Loch 16 aufgenommen wird, ragt der Endabschnitt des Druckstücks über die Stirnfläche des Wellenabschnitts 14 hervor und steht mit der Bodenfläche einer Lagerschale 11 im Eingriff. Wenn die Lagerschale 11 eingepresst wird, wird im Druckstück 17 eine elastisch-plastische Verformung erzeugt. Dadurch wird dem Wellenabschnitt des Gelenkkreuzes 2 eine Vorspannung verliehen, die zum Zentrum in der Axialrichtung gerichtet ist, so dass das Gelenkkreuz, das zwischen den Gabelarmen 7b und 7b angeordnet ist, in Bezug auf die Axialrichtung in eine vorgegebene Position gehalten wird.
Das Nadellager 3 besteht aus einer Lagerschale 11, einer Vielzahl von rollenförmigen Wälzelementen 12 und einem Schmierstoff 13, der den Raum zwischen der Lagerschale 11 und dem Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 14 ausfüllt. Der Schmierstoff 13, der Molybdendisulfid als Zusatz enthält, sorgt für ein besseres Lenkgefühl. Die Lagerschale 11 weist eine zylindrische Form mit einem Boden auf, und ihr Außendurchmesser beträgt 15 bis 16 mm. Die Lagerschale 11 wird in die kreisrunde Lagerbohrung 18 eingepresst, die im Arm der Gabel geformt ist. Die Auslösung der Lagerschale 11 aus der Gabel wird durch Verstemmungsabschnitte 11a verhindert. Zwischen der zylindrischen Innenumfangsfläche der Lagerschale 11 und der Außenumfangsfläche des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 14 sind eine Vielzahl von rollenförmigen Wälzelementen 12 vorgesehen. Mit diesem Aufbau wird der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 14 in der Lager bohrung des entsprechenden Gabelarms über das Lager 3 drehbar getragen.
Das rollenförmige Wälzelement (das nachstehend als Walze 12 bezeichnet wird) ist so geformt, das sein Durchmesser R von der Nachbarschaft des mittleren Abschnitts zu beiden Endabschnitten hin allmählich um eine kleine Menge abnimmt. Die Abnahmemenge im Durchmesser R beträgt 0,004 bis 0,022 mm an der Stelle, die von der Stirnfläche der Walze 12 0,8 mm zum mittleren Abschnitt hin entfernt liegt. Die Walze 12 ist vorgesehen, um mit dem Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 14 und dem Nadellager 3 in der Nachbarschaft ihres mittleren Abschnitts pressgepasst zu werden, das heißt, im Bereich M, der etwa 13 bis 70% der Gesamtlänge der Walze 12 ausmacht. Dadurch ist es möglich, die Last zu reduzieren, die beim Einbau des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 14 in das Nadellager 3 erforderlich ist, und dadurch kann der Zusammenbau erleichtert werden. Die Zahl der Walzen 12 ist 16 bis 25. Das Material der Walzen ist SUJ1 bis SUJ5 nach Japanischen Industrienormen (JIS).
Im oben beschriebenen Aufbau kann der abgefasste Abschnitt 15 des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 14 durch Schneiden bearbeitet werden. Überdies kann der abgefasste Abschnitt 15 auch gleichzeitig durch Schleifen des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 14 bearbeitet werden. Im letzteren Fall kann zu geringen Kosten ein Hochpräzisionsteil hergestellt werden.
Wenn der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 14 in das Nadellager 3 eingebaut wird, bieten die verjüngte Form der Walzen 12 und der abgefasste Abschnitt 15 Raum für die Einführung und führen sich gegenseitig. Dadurch ist es unwahrscheinlich, dass die Walzen 12, die Lagerschale 11 und der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 14 verkratzt werden, und selbst, wenn sie verkratzt werden, kann der Kratzer auf einen kleinen begrenzt werden.
Da der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 14 im mittleren Bereich M der Walzen 12 mit dem Nadellager 3 pressgepasst ist, werden selbst dann, wenn eine Vibration von den Rädern auf ihn übertragen wird, kleine Zwischenräume, die zwischen dem Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 14 und den Walzen 12 und zwischen der Innenfläche der Lagerschale 11 und den Walzen 12 in der Nachbarschaft beider Enden der Walzen geformt werden, einheitlich aufrechterhalten. Dadurch kann die Erzeugung von anormalen Geräuschen, die auf die Störbeeinflussung dieser Elemente zurückzuführen sind, vermieden werden.
Mit einer Lenkvorrichtung, das die Kreuzkupplung nach der vorliegenden Ausführungsform verwendet, kann eine schnelle Lenkung mit einer verbesserten Lenkfähigkeit gewährleistet werden, wenn ein Lenkrad bei Fahrt mit hoher Geschwindigkeit gehandhabt wird.
Da der Bereich M kleiner ist als der konventioneller Walzen, wird der Rollwiderstand zudem trotz der Presspassung kaum erhöht. Deshalb ist das Biegemoment klein, und ein reibungsloses Lenkgefühl kann erreicht werden.
Auch wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Pufferungsabschnitt 19 vorgesehen ist, kann statt dessen eine Gummikupplung eingebaut werden. Außerdem kann in einer Lenkvorrichtung, in der die vorliegende Ausführungsform angewandt wird, an jedem Abschnitt der Vorrichtung eine Gummikupplung, ein Pufferungsabschnitt wie in der vorliegenden Ausführungsform, ein Pufferungsabschnitt in anderer Form, ein Gleitmechanismus, der durch eine Keilpassung veranschaulicht wird, oder ein bewegungsabsorbierender Mechanismus vorgesehen werden, der für Kollisionen vorbereitet ist.
In dem Fall, dass die Kreuzkupplung kein Spiel hat, wie in dieser Ausführungsform, und ein Gleitmechanismus des oben genannten Typs ohne Spiel in Kombination verwendet werden, kann die Erzeugung von anormalen Geräuschen wirksam in der Lenkvorrichtung als Ganzes verhindert werden. Eine Kreuzkupplung weist vier Nadellager 3 und Gelenkkreuz-Wellenabschnitte 14 auf, und der Aufbau, der in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Kreuzkupplung beschrieben wurde, ist auf mindestens eine davon anwendbar.
Eine Lenkvorrichtung, in der die erfindungsgemäße Kreuzkupplung verwendet wird, kann ein hydraulische Servolenkung, eine elektrische Servolenkung oder jedes andere Lenksystem sein.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf 3 beschrieben.
Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, und gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung davon wird ausgelassen. Was sich in der zweiten Ausführungsform von der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist, dass die vorliegende Erfindung auf eine schalenartige Kreuzkupplung angewandt wird, in der eine Stirnfläche des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 24 mit einen nach innen laufenden Vorsprung 23 in Kontakt ist, der auf dem zentralen Abschnitt der inneren Bodenfläche der Lagerschale 26 des Nagellagers 22 geformt ist.
Auch in dieser Ausführungsform ist jede Walze 12 so geformt, dass ihr Durchmesser R von der Nachbarschaft des mittleren Abschnitts zu beiden Endabschnitten hin allmählich abnimmt, und ein abgefasster Abschnitt 15, der ein konisches Merkmal aufweist, ist mit einer Breite L am Außenumfang des Endabschnitts des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 24 geformt. Die zweite Ausführungsform weist die gleichen Wirkungen auf wie die der ersten Ausführungsform.
Auch wenn die zweite Ausführungsform eine Kreuzkupplung mit einem schalenartigen Nadellager betrifft, kann sie auch auf eine Kreuzkupplung mit einem Nadellager festen Typs angewandt werden.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf 4 beschrieben.
Die dritte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, und gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung davon wird ausgelassen. Jede Walze 12 ist so geformt, dass ihr Durchmesser R von der Nachbarschaft des mittleren Abschnitts zu beiden Endabschnitten hin allmählich abnimmt, ähnlich wie bei den obigen Ausführungsformen. Was sich in dieser Ausführungsform von den obigen Ausführungsformen unterscheidet, ist, dass der abgefasste Abschnitt 15 des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 14 nicht vorgesehen ist und jede Walze 12 im Inneren der Lagerschale 11 in der Axialrichtung des Gelenkkreuzes 14 um eine Gesamtbewegungsmenge von 0,6 mm beweglich ist. Diese Gesamtbewegungsmenge ist ausgelegt, um mindestens 0,6 mm zu betragen, das heißt, es ist vorzuziehen, dass diese Menge größer oder gleich 0,6 mm ist. Mit anderen Worten, wenn T die Länge der Walze 12 und S die Breite des Innenraums der Lagerschale in der Axialrichtung des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 14 ist, wird (S – T) ≥ 0,6 mm erfüllt.
Wenn die Walze 12 im Innenraum der Lagerschale 11 in Bezug auf die Axialrichtung des Gelenkkreuzes 14 im Zentrum angeordnet ist, ist die Walze 12 demnach um 0,3 mm in der Axialrichtung des Gelenkkreuzes 14 beweglich.
Das Symbol M stellt den Bereich dar, über welchen hinweg der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 14 mit dem Nadellager 3 im mittleren Abschnitt der Walzen 2 in Presspassung ist. Die Oberflächenrauheit der Walzenfläche 12' der Walze ist etwa Rz = 0,4 μm, und die der Oberfläche 14' des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 14 ist etwa Rz = 1 μm im Sinne der Zehnpunkt-Durchschnittsrauheit, die in japanischen Industrienormen definiert wird (JIS).
Dieser Aufbau erfordert eine Montagezeit, die länger ist als die der vorherigen Ausführungsformen, und seine Kosten können in einigen Fällen steigen. Mit diesem Aufbau kann aber ein reibungsloses Lenkgefühl erhalten werden, da die Walzen 12 nicht mit den inneren Endflächen der Lagerschale 11 in Kontakt sind und das Biegemoment verkleinert wird.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Bezug nehmend auf 5 beschrieben. Die vierte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, und gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung davon wird ausgelassen. Was sich in der vierten Ausführungsform von den zweiten Ausführungsform unterscheidet, ist, dass der abgefasste Abschnitt 15 des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts 14 nicht vorgesehen ist und mehrfache Reihen von Walzen 12 (in dieser Ausführungsform zwei Reihen) vorgesehen sind, nämlich die Reihe der Walzen 121 und die Reihe der Walzen 122. Wie im Fall der oben beschriebenen Ausführungsform ist jede Walze 121 oder 122 so geformt, dass ihr Durchmesser R von der Nachbarschaft des mittleren Abschnitts zu beiden Endabschnitten hin allmählich abnimmt. Wenn T1 und T2 die Längen der Walzen 121 und 122 sind, wird S – (T1 + T2) ≥ 0,6 mm erfüllt, ähnlich wie in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform.
Die Symbole M1 und M2 stellen die Bereiche dar, über welche hinweg der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 14 mit dem Nadellager 3 in den mittleren Abschnitten der Walzen 121 und 122 in Presspassung ist. Die Längen T1 und T2 der Walze 121 und Walze 122 können verschieden sein, die Kosten werden aber gesenkt, wenn sie die gleiche Länge haben.
Dieser Aufbau hat auch die gleichen Wirkungen aufzuweisen wie die der dritten Ausführungsform. Doch seine Kosten werden höher sein, da die Zahl der Walzen größer ist und die Zeit, die zum Einbau der Walzen in die Lagerschale benötigt wird, länger wird.
Auch wenn der Durchmesser der Walze 121 und der Durchmesser der Walze 122 in dieser Ausführungsform im Wesentlichen gleich bemessen sind, kann es wirksam sein, den Durchmesser der Walze 122 (die auf der offenen Seite der Schale 25 angeordnet ist) größer als den Durchmesser der Walze 121 zu machen. Bevorzugt ist die Durchmesserdifferenz der Walze 121 und der Walze 122 auf 0,002 bis 0,010 mm ausgelegt. In diesem Fall können die Haltbarkeit und die Lebensdauer erhöht werden, weil bei Vorhandensein eines Torsionsmoments der Kontaktdruck zwischen dem Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 24, der Walzen 121 und der Lagerschale 22 reduziert wird, auch wenn die Kosten erhöht werden.
Der Aufbau kann so modifiziert werden, dass die Walzen 121 oder 122 in einer der Reihen spielgepasst sind und die Walzen 121 oder 122 in der anderen Reihe pressgepasst sind.
Obwohl in den oben beschriebenen vier Ausführungsformen die Gabeln 7 und 8 durch Plattenbearbeitung geformt werden, können diese Gabeln auch durch Schmieden oder Gießen geformt werden, und das Material der Gabeln kann ein Material auf Eisenbasis oder ein Material auf Aluminiumbasis sein.
6 ist eine partielle Querschnittsansicht, die eine Kreuzkupplung nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die fünfte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, und gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung davon wird ausgelassen. Auch in dieser Ausführungsform ist jede Walze 12 so geformt, dass ihr Durchmesser R von der Nachbarschaft des mittleren Abschnitts zu beiden Endabschnitten hin allmählich abnimmt, wie bei den obigen Ausführungsformen. In dieser Ausführungsform ist im Nadellager 22 ein Käfig 33 vorgesehen. Wenn in diesem Aufbau M die Entfernung zwischen den Innenflächen beider Endabschnitte der Schale ist, S1 und S2 die Axialbreiten des Rahmenabschnitts des Käfigs 33 sind, der die zentralen Abschnitte der Walzen 12 trägt, und N die Länge jeder Walze 12 ist, wird die Bedingung M – N – S1 – S2 ≥ 0,6 mm erfüllt.
Diese Ausführungsform ist im Vergleich zu den anderen Ausführungsformen aufgrund des Vorsehens des Käfigs 33 teurer. Doch da die Walzen 12 sich unabhängig voneinander neigen, neigen sie sich selten in die gleiche Richtung, im Gegensatz zum voll Walzendesign. Deshalb ist eine Kraft, die den Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 24 in die Axialrichtung vorspannt, klein, wodurch die Abriebfestigkeit des Kontaktabschnitts zwischen dem zentralen Vorsprung 23 auf der Bodenfläche der Schale 26 und der Stirnfläche des Gelenkkreuz-Wellenabschnitt 24 erhöht wird. Außerdem wird in einer Lenkvorrichtung, die drei Gelenke Jt1, Jt2 und Jt3 aufweist, wie in 7 gezeigt, oder in einer Lenkvorrichtung mit zwei Gelenken die Kreuzkupplung nach dieser Ausführungsform als mindestens eines der Gelenke benutzt.
Wie oben beschrieben wurde, sind in einer erfindungsgemäßen Kreuzkupplung ein Nadellager und ein Gelenkkreuz-Wellenabschnitt über rollenförmige Wälzelemente in Presspassung, und der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt ist nur im mittleren Abschnitt der rollenförmigen Wälzelemente (oder des Nadellagers) pressgepasst. Deshalb wird selbst dann, wenn eine Vibration von den Rädern übertragen wird, jeder der Zwischenräume zwischen dem Gelenkkreuz-Wellenabschnitt und den rollenförmigen Wälzelementen und zwischen der Innenfläche der Lagerschale und den rollenförmigen Wälzelementen in der Nachbarschaft beider Enden der rollenförmige Wälzelemente einheitlich aufrechterhalten. Dadurch kann die Erzeugung von anormalen Geräuschen, die auf diese Elemente zurückzuführen sind, vermieden werden.
Da erfindungsgemäß das rollenförmige Wälzelement so geformt ist, dass sein Durchmesser von der Nachbarschaft des mittleren Abschnitts zu beiden Endabschnitten hin allmählich abnimmt (und) die rollenförmigen Wälzelemente eine verjüngte Form aufweisen, ist es unwahrscheinlich, dass die rollenförmigen Wälzelemente, die Lagerschale und der Gelenkkreuz-Wellenabschnitt beim Einbau des Gelenkkreuz-Wellenabschnitts in das Nadellager zerkratzt werden, und selbst, wenn sie verkratzt werden, kann der Kratzer auf einen kleinen begrenzt werden. Darüber hinaus kann die Einführungslast klein gemacht werden. Dadurch kann ein reibungsloses Lenkgefühl erreicht werden, und der Montagevorgang kann ohne Erhöhung der Herstellungskosten leicht und in kurzer Zeit durchgeführt werden.

Claims

Kreuzkupplung (1) für eine Lenkvorrichtung, umfassend: ein Paar Gabeln (7, 8), von denen jede integral mit gegabelten Armen (7b, 8b) versehen ist, auf welchen gegenüberliegende kreisrunde Löcher (18) geformt sind; ein Gelenkkreuz (2) mit Endwellenabschnitten; und Lager (3, 22), die diese Endwellenabschnitte des Gelenkkreuzes (2) jeweils in den kreisrunden Löchern (18) der Gabeln (7, 8) auf drehbare Weise tragen, wobei jedes dieser Lager (3, 22) eine Schale (11, 26) umfasst, die in das kreisrunde Loch (18) der Gabel (7, 8) eingepasst ist, und eine Vielzahl von Wälzelementen (12, 121, 122), die zwischen einer Innenumfangsfläche der Schale (11, 26) und dem Endwellenabschnitt des Gelenkkreuzes (2) vorgesehen sind; wobei die Endwellenabschnitte des Gelenkkreuzes (2) über die Wälzelemente (12, 121, 122) in die Lager (3, 22) pressgepasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Wälzelemente (12, 121, 122) eine Walze ist, die so geformt ist, dass ihr Durchmesser von einer Nachbarschaft ihres zentralen Abschnittes zu beiden Endabschnitten in ihrer Längsrichtung hin abnimmt.
Kreuzkupplung (1) nach Anspruch 1, wobei ein abgefaster Abschnitt (15), der ein konisches Merkmal mit einer vorbestimmten Breite aufweist, an einem Aussenumfang eines Endabschnitts des Endwellenabschnitts geformt ist.
Kreuzkupplung (1) nach Anspruch 2, wobei eine konische Fläche des abgefasten Abschnitts (15) in Bezug auf die Axialrichtung des Endwellenabschnitts einen Winkel von 0,5 bis 1,2° bildet.
Kreuzkupplung (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei eine Gesamtbewegungsmenge in der Axialrichtung des Endwellenabschnitts der Wälzelemente (12) vom Walzentyp in der Lagerschale (11) mindestens 0,6 mm beträgt.
Kreuzkupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mehrfache Reihen der Walzen (121, 122) in der Lagerschale (26) vorgesehen sind.
Kreuzkupplung (1) nach Anspruch 1, wobei die Koaxialität zweier gegenüberliegender Wellenabschnitte des Gelenkkreuzes (2) kleiner oder gleich 0,05 mm ist.
Lenkvorrichtung, umfassend, in Kombination, eine Kreuzkupplung (1) nach Anspruch 1 und einen Gleitmechanismus.