JP2002235770A

JP2002235770A - 十字軸継手

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Publication number: JP2002235770A
Application number: JP2001313941A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sekine; 博関根
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2002-08-23
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: JP3945211B2

Abstract

(57)【要約】【課題】製造コストの高騰を招来することなく、スパ
イダー軸部とニードル軸受の干渉による異音の発生を確
実に防止すること。【解決手段】スパイダー軸部６の接触部６ａは、その
外径がその中央部６ｂの外径よりも大きく形成してある
ため、接触部（大径部）６ａとニードル軸受５の嵌め合
いをシメシロに設定することができる。したがって、ス
パイダー軸部６の中央部６ｂとニードル軸受５の間の微
小隙間を一様に維持して、両者の干渉による異音の発生
を防止できる。一方、スパイダー軸部６の接触部６ａ
は、その軸芯端面に有底孔１２が形成してある結果、薄
肉のリング状になっている。したがって、接触部６ａ
は、その径方向の剛性が小さく、接触部６ａとニードル
軸受５の嵌め合いがシメシロであったとしても、接触面
圧がそれ程大きくなることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両用ス
テアリング装置に用いる十字軸継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用ステアリング装置においては、例
えばステアリングシャフトのアッパーシャフトとロアー
シャフトの間に、一対のヨークと十字状のスパイダーと
からなり、所定の折曲角度で回転しながらトルクを伝達
する十字軸継手が介装してある。

【０００３】例えば、特開２０００−１７０７８６号公
報に開示した十字軸継手では、ヨークの軸受孔に、ニー
ドル軸受を介して、スパイダーの軸部が回転自在に嵌合
してある。このスパイダー軸部の軸芯に形成した円錐状
孔に、ニードル軸受のカップ内面の軸芯に形成した球面
状突部が嵌合して圧接してある。

【０００４】これにより、車輪から振動が伝わったとし
ても、スパイダー軸部とニードル軸受の間の微小隙間を
一様に維持し、両者の干渉による異音の発生を防止して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開２０００−１７０７８６号公報の構成では、各部品の
寸法精度が低い場合には、十字軸継手をヨークに組込む
際、スパイダー軸部の円錐状孔に、ニードル軸受のカッ
プ内面の球面状突部を適当な予圧で接触させることが困
難であり、その結果、スパイダー軸部とニードル軸受の
間の微小隙間を一様に維持できず、両者の干渉による異
音が発生するといったことがある。

【０００６】一方、各部品の寸法精度を高くすれば、異
音の発生を防止することができるが、反面、製造コスト
の高騰を招来するといったことがある。

【０００７】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであって、製造コストの高騰を招来すること
なく、スパイダー軸部とニードル軸受の干渉による異音
の発生を確実に防止することができる十字軸継手を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、ヨークの軸受孔に、転がり軸受を介し
て、スパイダー軸部を回転自在に嵌合した十字軸継手に
おいて、前記スパイダー軸部に、前記スパイダー軸部の
外径より大きな外径を有する前記転がり軸受との接触部
を形成したことを特徴とする十字軸継手を提供する。

【０００９】また、本発明の十字軸継手は、前記接触部
の軸芯端面に、有底孔を形成したことを特徴とする。

【００１０】このように、本発明によれば、スパイダー
軸部の接触部は、その外径がその中央部の外径よりも大
きく形成してあるため、この接触部と転がり軸受の嵌め
合いをシメシロ（又は微小隙間）に設定することができ
る。したがって、車輪から振動が伝わったとしても、ス
パイダー軸部の中央部と転がり軸受の間の微小隙間を一
様に維持して、両者の干渉による異音の発生を確実に防
止することができる。

【００１１】一方、スパイダー軸部の接触部は、その軸
芯端面に有底孔が形成してある結果、比較的薄肉のリン
グ状になっている。したがって、接触部は、その径方向
の剛性が比較的小さく、接触部と転がり軸受の嵌め合い
がシメシロであったとしても、接触面圧がそれ程大きく
なることがなく、耐久性の問題を生起するといったこと
もない。また、同様に、十字軸継手をヨークに組み込む
際、転がり軸受（ニードル軸受）を挿入（圧入）する荷
重も比較的小さく、組み込みに支障をきたすといったこ
ともない。

【００１２】また、各部品の寸法精度を高くする必要が
なく、スパイダー軸部の接触部を拡径すると共に有底孔
を形成したのみであるため、製造コストの高騰を招来す
ることもない。

【００１３】さらに、スパイダー軸部の接触部は、上記
のように、比較的薄肉のリング状になっているため、大
荷重が伝わった場合、接触部は撓むが、スパイダー軸部
の中央部が荷重の大部分を受けるため、強度上の問題を
生起するといったこともない。

【００１４】また、本発明の十字軸継手は、前記ニード
ル軸受内に封入する潤滑剤に、極圧添加剤が加えてある
ことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
十字軸継手を図面を参照しつつ説明する。

【００１６】（第１実施の形態）図１は、本発明の第１
実施の形態に係る十字軸継手の部分切欠き断面を含む側
面図である。図２は、図１に示した十字軸継手の断面図
である。

【００１７】図１に示すように、十字軸継手では、一対
のヨーク１，２の間に、十字状のスパイダー３が介装し
てある。具体的には、図２に示すように、ヨーク１の軸
受孔４に、ニードル軸受５を介して、スパイダー軸部６
が回転自在に嵌合してあり、スパイダー軸部６の下部外
周囲には、シール部材７が設けてある。なお、本実施形
態および以下の各実施形態において、ヨークは板金、鍛
造、鋳造のいずれで作っても良く、またヨークの材料は
鉄系、アルミ系のいずれでも良い。

【００１８】また、スパイダー軸部６の軸芯に形成した
軸方向孔８には、合成樹脂製ピン９が挿入してある。ニ
ードル軸受５には、軸受孔４に嵌合した金属製のカップ
１０が設けてあり、このカップ１０の内側に、複数のコ
ロ転動体１１が配列してある。

【００１９】本実施の形態では、スパイダー軸部６の接
触部６ａの外径がその中央部６ｂの外径よりも大きく形
成してあると共に、この接触部６ａの軸芯端面に、有底
孔１２が形成してある。

【００２０】このように、スパイダー軸部６の接触部６
ａは、その外径がその中央部６ｂの外径よりも大きく形
成してあるため、この接触部６ａとニードル軸受５の嵌
め合いをシメシロ（又は微小隙間）に設定することがで
きる。したがって、車輪から振動が伝わったとしても、
スパイダー軸部６の中央部６ｂとニードル軸受５の間の
微小隙間を一様に維持して、両者の干渉による異音の発
生を確実に防止することができる。

【００２１】一方、スパイダー軸部６の接触部６ａは、
その軸芯端面に有底孔１２が形成してある結果、比較的
薄肉のリング状になっている。したがって、接触部６ａ
は、その径方向の剛性が比較的小さく、接触部６ａとニ
ードル軸受５の嵌め合いがシメシロであったとしても、
接触面圧がそれ程大きくなることがなく、耐久性の問題
を生起するといったこともない。また、同様に、十字軸
継手をヨーク１に組み込む際、ニードル軸受５を挿入
（圧入）する荷重も比較的小さく、組み込みに支障をき
たすといったこともない。

【００２２】さらに、各部品の寸法精度を高くする必要
がなく、スパイダー軸部６の接触部６ａを拡径すると共
に有底孔１２を形成したのみであるため、製造コストの
高騰を招来することもない。

【００２３】さらに、スパイダー軸部６の接触部６ａ
は、上記のように、比較的薄肉のリング状になっている
ため、大荷重が伝わった場合、接触部６ａは撓むが、ス
パイダー軸部６の中央部６ｂが荷重の大部分を受けるた
め、強度上の問題を生起するといったこともない。

【００２４】なお、スパイダー軸部６の軸径は、約１０
ｍｍであり、有底孔１２の深さは、１．８〜３．５ｍｍ
であり、好適には、２〜３ｍｍであり、接触部６ａの薄
肉リング状部の径方向肉厚は、０．６〜１．２ｍｍであ
り、段差（図２のＳ、即ち、中央部６ｂとコロ転動体１
１の間の微小隙間）は、０．００４〜０．０２０ｍｍで
ある。なお、図２に符号Ｓで示した微小隙間は、誇張し
て図示してある。

【００２５】また、スパイダー３の材料は、ＪＩＳクロ
ムモリブテン鋼鋼材ＳＣＭ４２０又は４２１、又はクロ
ム鋼鋼材ＳＣｒ４２０又は４３０である。さらに、スパ
イダー３の熱処理は、全面浸炭焼き入れであり、好適に
は、有底孔１２の部分は、防炭してある。さらに、スパ
イダー軸部６の外径部は、研削加工であり、端面の面取
り部は研削していない。さらに、本実施の形態に係る十
字継手は、主として、車両用エンジンルームで使用され
る。

【００２６】（第２実施の形態）図３は、本発明の第２
実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の
形態では、合成樹脂製ピン９を設けていないため、有底
孔１２の形状が円錐形状になっており、第１実施の形態
よりコストを下げることができる。

【００２７】但し、本実施の形態に係る十字継手は、運
転室内の使用に限定される。また、シール部材７は、ニ
トリルゴム製である。その他の構成・作用は、第１実施
の形態と同様である。

【００２８】（第３実施の形態）図４は、本発明の第３
実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の
形態では、スパイダー軸部の接触部を別体に構成してい
る。即ち、スパイダー軸部６に軸方向孔１３が形成して
あると共に、この軸方向孔１３に、別体のスペーサ１４
が装着してある。

【００２９】このスペーサ１４の突部１４ａは、軸方向
孔１３に圧入してあり、スペーサ１４の薄肉リング状部
１４ｂは、第１及び第２実施の形態の接触部６ａと同様
の働きをするようになっている。本実施の形態では、ス
パイダー外径の研削が第１及び第２実施の形態より容易
である。その他の構成・作用は、第１実施の形態と同様
である。

【００３０】（第４実施の形態）図５は、本発明の第４
実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の
形態では、第１の実施の形態に対し、有底孔１２を設け
ていない構成としている。

【００３１】このため、第１実施の形態に比較しスパイ
ダー軸部６の加工が容易となる。但し、第１実施の形態
に比べニードル軸受５との接触面圧が高くなるため、ニ
ードル軸受５とのシメシロを第１実施の形態より小さく
する必要がある。その他の構成・作用は、第１実施の形
態と同様である。

【００３２】（第５実施の形態）図６は、本発明の第５
実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の
形態では、第１実施の形態に対し、軸方向孔８を設けず
スパイダー軸部６を中実とし、ニードル軸受５のカップ
１０の底中心部１５をスパイダー軸部６の端面に接触さ
せた構成としている。

【００３３】このため、第１実施の形態に比較しスパイ
ダー軸部６の加工が容易となる。但し、第１実施の形態
に比べニードル軸受５との接触面圧が高くなるため、ニ
ードル軸受５とのシメシロを第１実施の形態より小さく
する必要がある。その他の構成・作用は、第１実施の形
態と同様である。

【００３４】（第６実施の形態）図７は、本発明の第６
実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の
形態では、ニードル軸受５とスパイダー軸部６の接触部
６ａとの嵌め合いのシメシロとなる部分が、スパイダー
軸部６の根元に近い部位と成るよう構成している。

【００３５】このため、第１実施の形態に比較しスパイ
ダー軸部６の加工が容易となる。その他の構成・作用
は、第１実施の形態と同様である。

【００３６】なお、第４実施の形態から第６の実施の形
態では、スパイダー軸部６の接触部６ａはスパイダー軸
部６の先端から根元に至る任意の場所に設けても良い。（第７実施の形態）図８は、本発明の第７実施の形態に
係る十字軸継手の断面図である（図１のジョイント中心
縦軸方向の断面図）。本実施の形態では、対向する２つ
のスパイダー軸部６の一方（図８の上側）をシメシロ嵌
合とし、他方（図８の下側）をスキマ嵌合としている。

【００３７】一方のシメシロ嵌合側のスパイダー軸部６
（図８の上側）は、根本に近い部位に接触部（大径部）
６ａを有し、先端部をスキマ嵌合としている。

【００３８】他方のスキマ嵌合側のスパイダー軸部６
（図８の下側）は、段部を有しておらず、ストレート形
状に形成してある。

【００３９】上記スパイダー軸部６と直交するスパイダ
ー軸部６も同様の構成である。その他の構成・作用は、
第１実施の形態と同様である。

【００４０】なお、本実施の形態の場合、第１、第２、
第４、第５、第６実施の形態よりコスト安となる場合が
あるが、異音防止効果は劣る。また、シメシロ嵌合の接
触部（大径部）６ａを有するスパイダー軸部６を４ヶ所
中１ヶ所だけにした場合、さらにコスト安が望めるが、
異音防止効果はさらに低下する。

【００４１】（第８実施の形態）図９は、本発明の第８
実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の
形態では、シメシロ嵌合となる接触部（大径部）６ａを
スパイダー軸部６の根本側とし、カップ１０の底面とス
パイダー軸部６の端面との間に、ピース１６が設けてあ
る。その他の構成・作用は、第１実施の形態と同様であ
る。

【００４２】なお、シメシロ部の嵌合長さ（Ｌ）は、計
算および数多くの試験結果から１．５ｍｍ以上、好適に
は、２ｍｍ以上としている。これにより、耐久性を確保
できる。また、この数値は、第４〜第７実施の形態でも
同様である。

【００４３】また、コロ転動体１１の外径は、１．４〜
２．３ｍｍであり、コロ転動体１１の数は、１６〜２５
本であり、カップ１０の外径は、１５〜１６ｍｍであ
る。これらは、第１〜第８実施の形態でも同様である。

【００４４】さらに、ニードル軸受５の内部空間５ａ内
に封入するグリース（潤滑剤）には、極圧添加剤が加え
てある。これにより、折曲トルクをより一層低減するこ
とができる。極圧添加剤の具体的な材料としては、例え
ば、・二硫化モリブデン・イオウ系（Ｓ）極圧添加剤・イオウ−リン系（Ｓ−Ｐ）極圧添加剤・亜鉛−イオウ−リン系（Ｚｎ−Ｓ−Ｐ）極圧添加剤などである。なお、このグリースは、他の実施の形態に
おいても使用してもよい。

【００４５】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スパイダー軸部の接触部は、その外径がその中央部の外
径よりも大きく形成してあるため、この接触部と転がり
軸受の嵌め合いをシメシロ（又は微小隙間）に設定する
ことができる。したがって、車輪から振動が伝わったと
しても、スパイダー軸部の中央部と転がり軸受の間の微
小隙間を一様に維持して、両者の干渉による異音の発生
を確実に防止することができる。

【００４７】一方、スパイダー軸部の接触部は、その軸
芯端面に有底孔が形成してある結果、比較的薄肉のリン
グ状になっている。したがって、接触部は、その径方向
の剛性が比較的小さく、接触部と転がり軸受の嵌め合い
がシメシロ（又は微小隙間）であったとしても、接触面
圧がそれ程大きくなることがなく、耐久性の問題を生起
するといったこともない。また、同様に、十字軸継手を
ヨークに組み込む際、転がり軸受（ニードル軸受）を挿
入（圧入）する荷重も比較的小さく、組み込みに支障を
きたすといったこともない。

【００４８】また、各部品の寸法精度を高くする必要が
なく、スパイダー軸部の接触部を拡径すると共に有底孔
を形成したのみであるため、製造コストの高騰を招来す
ることもない。

【００４９】さらに、スパイダー軸部の接触部は、上記
のように、比較的薄肉のリング状になっているため、大
荷重が伝わった場合、接触部は撓むが、スパイダー軸部
の中央部が荷重の大部分を受けるため、強度上の問題を
生起するといったこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る十字軸継手の部
分切欠き断面を含む側面図である。

【図２】図１に示した十字軸継手の断面図である。

【図３】本発明の第２実施の形態に係る十字軸継手の断
面図である。

【図４】本発明の第３実施の形態に係る十字軸継手の断
面図である。

【図５】本発明の第４実施の形態に係る十字軸継手の断
面図である。

【図６】本発明の第５実施の形態に係る十字軸継手の断
面図である。

【図７】本発明の第６実施の形態に係る十字軸継手の断
面図である。

【図８】本発明の第７実施の形態に係る十字軸継手の断
面図である（図１のジョイント中心縦軸方向の断面
図）。

【図９】本発明の第８実施の形態に係る十字軸継手の断
面図である。

【符号の説明】

１，２ヨーク３スパイダー４軸受孔５ニードル軸受（転がり軸受）６スパイダー軸部６ａ接触部（大径部）６ｂ中央部７シール部材８軸方向孔９合成樹脂製ピン１０カップ１１コロ転動体１２有底孔１３軸方向孔１４スペーサ１４ａ突部１４ｂ薄肉リング状部１５底中心部１６ピース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヨークの軸受孔に、転がり軸受を介して、
スパイダー軸部を回転自在に嵌合した十字軸継手におい
て、前記スパイダー軸部に、前記スパイダー軸部の外径より
大きな外径を有する前記転がり軸受との接触部を形成し
たことを特徴とする十字軸継手。
【請求項２】前記接触部の軸芯端面に、有底孔を形成し
たことを特徴とする請求項１に記載の十字軸継手。
【請求項３】前記ニードル軸受内に封入する潤滑剤に、
極圧添加剤が加えてあることを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載の十字軸継手。