JP2003240011A - 自在継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベアリングカップの底部側の圧縮変形を抑制
して、十字軸の先端軸との過度なフリクションの発生を
防止する。 【解決手段】 入力軸と出力軸の各対向端部にそれぞれ
設けられた入力軸ヨーク１２と出力軸ヨークとを、十字
軸１５によって連結すると共に、前記各ヨークの先端側
に形成された保持孔１８内に保持されたニードルベアリ
ング１６によって前記十字軸の各先端軸１５ｂを前記各
ヨークに回転自在に支持してなる自在継手である。前記
ヨーク先端部１２ａの幅厚Ｗ１を小さくしつつ該ヨーク
先端部をベアリングカップ２２の基端部２２ａ側に配置
して底部２２ｂ側への大きな入力荷重の発生を抑制し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両のエン
ジンの駆動力を変速機から終減速装置までの動力伝達機
構に適用される自在継手に関し、とりわけ、入力軸ヨー
クからの入力荷重によるベアリングカップの底部側及び
ニードルベアリングの外側の一部に対する集中荷重を回
避し得る自在継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、車両のステアリング機構
や変速機から終減速装置までの動力伝達機構には、フッ
ク式（カルダン式）やダブルカルダン式などの各種の自
在継手が用いられており、その一つとして図４に示すよ
うなものがある（特開２００１−１２４９０号など参
照）。

【０００３】概略を説明すれば、この自在継手は、カル
ダン式継手であって、図示では入力軸ヨーク側の要部の
みを示している。すなわち、入力軸の一端部に入力軸ヨ
ーク１が設けられている一方、図外の出力軸の一端部に
前記入力軸ヨーク１と対向する出力軸ヨークが設けられ
ている。また、前記入力軸ヨーク１と出力軸ヨークとの
間には、十字軸２がニードルベアリング３を介して回動
自在に介装されている。

【０００４】前記入力軸ヨーク１は、ほぼＵ字形状を呈
し、その各先端部１ａに保持孔４がそれぞれ貫通形成さ
れている一方、前記出力軸ヨークもほぼＵ字形状を呈
し、各先端部に保持孔が貫通形成されている。

【０００５】また、前記十字軸２は、各先端軸２ａに前
記各保持孔４に挿通保持される前記ニードルベアリング
３が取り付けられている。

【０００６】前記ニードルベアリング３は、前記各保持
孔４の内周面４ａに圧入保持されるほぼ有底円筒状のベ
アリングカップ５と、該ベアリングカップ５の内周面５
ａと前記十字軸２の先端軸２ａとの間に介装された複数
のニードルローラ６とから構成されている。また、この
ニードルローラ６と、ベアリングカップ５の内周面及び
十字軸２の先端軸２ａの外周面との間には、各ニードル
ローラ６の円滑な回転を確保するために、微少隙間が形
成されている。

【０００７】また、前記入力軸ヨーク１の先端部１ａ
は、その径方向の幅厚さＷが比較的大きく設定されて、
保持孔４に前記ベアリングカップ５のほぼ全体が挿入さ
れる大きさに設定されている。

【０００８】そして、前記入力軸の回転駆動に伴い入力
軸ヨーク１に伝達された入力トルクは、各先端部１ａか
ら入力軸側のニードルベアリング３に入力され、ここか
ら十字軸２の各先端軸２ａに伝達され、さらに出力軸側
のニードルベアリングを経て該出力軸ヨークの先端部か
ら出力軸に伝達されるようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記カルダ
ン式の自在継手にあっては、回転駆動力の伝達経路が前
述のようになっているため、ベアリングカップ５の底部
５ｂ側に大きな集中荷重が発生し、これに伴ってニード
ルベアリング３に極めて大きな入力荷重が作用する。し
たがって、十字軸２の先端軸２ａとの接触応力分布を適
切に取ることが要請されており、このために、ニードル
ローラ６の形状を変更するなどの工夫がなされているも
のの、十分な対応策にはなっていなかった。

【００１０】特に、図４に示すように、ヨーク１の先端
部１ａの幅Ｗが比較的大きく設定されて、ベアリングカ
ップ５の底部５ａ全体も前記保持孔４内に被嵌状態に保
持するようになっていることから、入力トルクが入力軸
ヨーク１から先端軸２ａに作用した際に、ベアリングカ
ップ５の底部５ｂに図５の矢印に示すように径方向への
押圧されて圧縮力が加わり、これによってベアリングカ
ップ５の底部５ｂが圧縮変形するおそれがある。したが
って、かかる圧縮変形によって、ニードルローラ６の底
部５ｂ側の一端部６ａも十字軸２の先端部２ａとの間で
圧縮されて、その大きな入力トルクが作用し易くなる。

【００１１】すなわち、この原因は、前述のようにヨー
ク１の先端部１ａの幅Ｗが比較的大きくかつ保持孔４が
ベアリングカップ５の底部５ｂ側に依っていることか
ら、入力トルクの最大作用点Ｐがベアリングカップ５の
底部５ｂ側になっているからである。

【００１２】この結果、ヨーク先端部１ａとベアリング
カップ５の底部５ｂとの間のフリクションが過大とな
り、適正なフリクションが得られないばかりか、図３の
Ｙ線で示すように、ニードルローラ６に対する面圧が、
内側端部６ｂでは平均面圧よりも十分に低くなるのに対
して、先端部６ａ側では平均面圧より大きな局部的な集
中応力が作用する。このため、経時的にニードルローラ
６の先端部６ａ側が部分的に摩耗し易くなって、ニード
ルベアリング３の耐久性が低下してしまうおそれがあ
る。

【００１３】そこで本発明は、ヨーク先端部とベアリン
グカップの底部側との間の過大なフリクションの発生を
抑制すると共に、ニードルローラに対する集中応力の発
生を抑制し得る自在継手を提供しようとするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、入力軸と出力軸の各対向端部にそれぞれ設けられた
入力軸ヨークと出力軸ヨークと、該入力軸ヨークと出力
軸ヨークとを連結する十字軸と、前記各ヨークの先端部
に形成された保持孔内にベアリングカップが保持され
て、該ベアリングカップの内部に有する複数のニードル
ローラの内側に前記十字軸の各先端軸が挿通されたニー
ドルベアリングとを備え、該各ニードルベアリングを介
して前記各ヨークを十字軸が回動自在に連結してなる自
在継手において、前記ベアリングカップを、前記各ニー
ドルローラの先端部が前記各ヨークの位置よりも外側に
位置するように各ヨークの保持孔内に保持させたことを
特徴としている。

【００１５】したがって、この発明によれば、例えば、
入力軸ヨークからベアリングカップに対して入力する
際、該ベアリングカップの底部側が各ヨーク先端部より
も外方へ突出した状態になっていることから、該各ヨー
クによるベアリングカップ底部の圧縮変形が防止され
る。したがって、ベアリングカップ底部側のニードルロ
ーラと十字軸との間に大きなフリクションの発生を抑制
できる。

【００１６】請求項２に記載の発明にあっては、前記ヨ
ーク先端部の幅長さを、前記ベアリングカップの軸方向
の長さよりも短く設定すると共に、前記保持孔の軸方向
の中心位置を前記ニードルローラの軸方向の中心位置よ
りも前記十字軸の交点側寄りに位置させたことを特徴と
している。

【００１７】請求項３に記載の発明にあっては、前記ベ
アリングカップの外周面所定位置に嵌合溝を円周方向に
沿って形成すると共に、該嵌合溝にスナップリングを嵌
合して前記ベアリングカップをヨーク先端部に位置決め
固定したことを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる自在継手の
各実施形態を図面に基づいて詳述する。この各実施形態
では、自在継手を車両のエンジンの駆動力を変速機から
終減速装置に伝達するプロペラシャフトに適用したもの
を示している。

【００１９】図２は本発明の第１の実施形態を示し、こ
の自在継手は、従来と同じくカルダン式継手であって、
変速機側の入力軸１１の一端部に、入力軸ヨーク１２が
設けられている一方、終減速装置側の出力軸１３の一端
部に、前記入力軸ヨーク１２と対向する出力軸ヨーク１
４が設けられている。また、前記入力軸ヨーク１２と出
力軸ヨーク１４との間には、十字軸１５が各ニードルベ
アリング１６、１７を介して回動自在に介装されてい
る。

【００２０】前記入力軸ヨーク１２は、プレス材によっ
てほぼＵ字形状に折曲形成され、その各先端部１２ａに
円形状の保持孔１８がそれぞれ貫通形成されている一
方、前記出力軸ヨーク１４もプレス材によってほぼＵ字
形状に形成され、各先端部１４ａに円形状の保持孔１９
が貫通形成されている。

【００２１】また、前記入力軸ヨーク１２と出力軸ヨー
ク１４は、その先端部１２ａ、１４ａを含む全体の幅厚
さＷ１が従来のものに比較して十分に薄く設定されてい
ると共に、その配置がベアリングカップ２２の内側、つ
まり十字軸１５の交点部１５ａ側寄りとなるように設定
されている。

【００２２】前記十字軸１５は、中央の交点部１５ａを
中心とした９０°位置に４つの先端軸１５ｂが一体に突
設されていると共に、該各先端軸１５ｂには前記各保持
孔１８，１９に挿通保持される前記ニードルベアリング
１６，１７が取り付けられている。前記各先端軸１５ｂ
は、交点部１５ａ側の基端部に円環状のフランジ部２０
が一体に形成されていると共に、先端面の中央位置に図
１に示すように円形状の突起２１が一体に設けられてい
る。また、各先端軸１５ｂは、図２に示すように、その
外周面１５ｃのヨーク１２側からの荷重入力方向（矢印
方向）側の一部が円弧状に切欠かれてほぼ楕円形形状に
形成されている。

【００２３】前記ニードルベアリング１６，１７は、便
宜上、入力軸ヨーク１２側のものについて説明すれば、
図１に示すように、前記各保持孔１８内に挿通保持され
るほぼ有底円筒状のベアリングカップ２２と、該ベアリ
ングカップ２２の内周面と前記十字軸１５の先端軸１５
ｂの外周面との間に介装された複数のニードルローラ２
３とから構成されている。

【００２４】前記ベアリングカップ２２は、軸方向の長
さがニードルローラ２３の長さを確保するために比較的
長く設定されていると共に、前述のように入力軸ヨーク
１２の先端部１２ａの幅長さが比較的薄く形成されてい
ることから、十字軸１５の交点部１５ａ側の基端部２２
ａ側が前記入力軸ヨーク先端部１２ａの保持孔１８に挿
通保持されているにの対して先端の底部２２ｂ側は保持
孔１８から外方に突出して先端部１２ａには保持されて
いない状態になっている。

【００２５】また、ベアリングカップ２２の十字軸１５
側の内側外周面には、スナップリング２４を嵌合保持す
るほぼ円環状の嵌合溝２５が形成されている。このスナ
ップリング２４は、ベアリングカップ２２を前記各ヨー
ク１２の保持孔１８に挿通した際に、該各ヨーク１２に
固定するためのものである。

【００２６】さらに、ベアリングカップ２２の内周面２
２ａの内側開口端付近に形成された円環溝と前記十字軸
先端軸１５ｂの前記フランジ部２０との間には、内部を
シールするシールリング２６が介装されている。さら
に、このベアリングカップ２２は、底壁２２ｂの底面に
前記先端軸１５ｂの突起２１と当接する凸部２７が一体
に設けられている。

【００２７】前記各ニードルローラ２３は、図１に示す
ように、前記先端軸１５ｂの外周面１５ｃとベアリング
カップ２２の内周面２２ａとの間に、微少隙間を介して
回転自在に保持され、その長さがベアリングカップ２２
の長さに対応して比較的長く設定されて、ベアリングカ
ップ２２の底部２２ｂ側に位置したその各一端部２３ａ
は前記保持孔１８の位置よりも十分に外方に突出した位
置になっている。

【００２８】以下、この実施形態の作用を、便宜上、入
力側だけについて説明すると、駆動軸の回転に伴い入力
軸ヨーク１２から先端部１２ａを経てベアリングカップ
２２に入力荷重が作用するわけであるが、前記先端部１
２ａ（保持孔１８）はベアリングカップ２２の基端部２
２ａ側に配置されて底部２２ｂ側には配置されていない
ことから、従来のように、前記入力荷重によって底部２
２ｂが径方向への圧縮変形が確実に防止される。このた
め、前記入力荷重は、その多くがニードルローラ２３の
先端部２３ａ側に集中的に作用せずに、その内側、つま
り先端部と反対側の内側端部２３ｂ側に作用して軸方向
の全体に分散させることができ、底部２２ｂ内周面と十
字軸各ニードルローラ２３と十字軸１５の先端軸１５ｂ
との間のフリクションを十分に小さくすることができ
る。

【００２９】すなわち、各ニードルローラ２３に軸直角
方向から作用する入力荷重は、図３のＸ線で示すよう
に、各ニードルローラ２３の前記中心付近と他端部２３
ｂ側に平均面圧よりも少し多く掛かるだけで、先端部２
３ａ側では従来（Ｙ線）のようには多くは掛からなくな
り、したがって、内側端部２３ｂを含めたニードルロー
ラ２３の全体にほぼ均一圧（平均面圧に近づく）にする
ことが可能になる。このため、各ニードルローラ２３の
先端部２３ａ側の局部的な摩耗の発生が防止される。こ
の結果、ニードルベアリング１６の耐久性を向上させる
ことができる。

【００３０】なお、出力軸１３側では、十字軸１５の先
端軸１５ｂから各ニードルベアリング１７を介して出力
軸ヨーク１４の先端部１４ａに回転トルクが伝達される
が、この場合も前記入力軸１１側と同じ作用によってニ
ードルベアリング１７の各ニードルローラ２３の先端部
側に対する集中荷重の発生が効果的に防止され、ニード
ルベアリング１７の耐久性の向上が図れる。

【００３１】また、前記入力軸ヨーク１２と出力軸ヨー
ク１４の各先端部１２ａ、１４ａが、ベアリングカップ
２２の軸方向の長さより十分に短い薄肉に形成されてい
ることから、図４に示す従来のヨーク１に比べ保持孔の
周囲を別途薄肉に成形するなどの加工が必要なくなるこ
とから成形作業が良好になる。また、各保持孔１８の軸
方向の中心位置を、各ニードルローラ２３の軸方向の中
心位置よりも十字軸１５の交点１５ａよりに位置させた
ことから、前述のようにニードルローラ２３の摩耗の発
生を防止できる。

【００３２】さらに、この実施形態では、前記ベアリン
グカップ２２は、先端軸１５ｂに対して底面の凸部２７
と先端軸１５ｂの突起２１との当接により支持されるよ
うになっており、凸部２７と突起２１との接触面積が底
面全体に先端軸１５ｂの先端面全体が当接する場合に比
較してフリクションが大幅に低減する。したがって、先
端軸１５ｂとベアリングカップ２２との相対回転が円滑
になる。

【００３３】また、前記ベアリングカップ２２は、嵌合
溝２５に嵌着したスナップリング２４によってヨーク１
２の各先端部１２ａに固定されるようになっているた
め、保持孔１８へ挿通した際の軸方向の位置決めが容易
になり、かかるヨーク１２への取付作業能率が向上す
る。

【００３４】なお、前記実施形態では、入力軸ヨーク１
２側を中心に説明したが、出力軸ヨーク１４側も入力軸
ヨーク１２側と全て同一であるから、同じ作用効果が得
られる。

【００３５】本発明は、前記各実施形態の構成に限定さ
れるものではなく、発明の趣旨に応じて各構成を自由に
変更することも可能である。また、本発明は、プロペラ
シャフトなどの動力伝達機構ばかりかステアリング機構
の自在継手にも適用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の発明によれば、例えば入力軸ヨークから十字軸
の先端部に入力トルクが作用した際に、その入力トルク
の作用点がベアリングカップの底部側ではなくその反対
側の基端部側に作用するため、前記入力荷重によるベア
リングカップの底部の圧縮変形が確実に防止される。こ
のため、ベアリングカップの底部と十字軸の先端軸との
間の過度なフリクションの発生を抑制できると共に、ニ
ードルローラの内側に作用させて軸方向の全体に分散さ
せることができ、全体に均一圧にすることが可能にな
る。

【００３７】この結果、前記底部内周面と十字軸先端部
外周面との間の適正なフリクションが得られると共に、
各ニードルローラなどの局部的な摩耗の発生が防止され
て、ニードルベアリングの耐久性を向上させることがで
きる。

【００３８】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の発明の作用効果に加えて、ヨーク先端部の幅方向の長
さを短くして薄肉に形成したため、従来のヨークのよう
に保持孔の周囲を別途薄肉に成形するなどの加工が必要
なくなることから成形作業が良好になる。

【００３９】請求項３に記載の発明によれば、請求項
１、２の発明の作用効果に加えて、スナップリングによ
ってヨークの保持孔に対するベアリングカップの位置決
めが容易になるため、かかる取付作業能率の向上が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる自在継手の実施形態を示す要部
断面図である。

【図２】本実施形態における自在継手を一部断面して示
す側面図である。

【図３】各実施形態と従来の自在継手のニードルローラ
に作用する面圧分布図である。

【図４】従来の自在継手の要部断面図である。

【図５】従来の入力軸ヨークからの入力荷重によるベア
リングカップの圧縮変形状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１１…入力軸 １２…入力軸ヨーク １３…出力軸 １４…出力軸ヨーク １５…十字軸 １５ａ…交点部 １５ｂ…先端軸 １６、１７…ニードルベアリング １８、１９…保持孔 ２２，３２…ベアリングカップ ２３，３３…ニードルローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 老沼 正憲 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 (72)発明者 横田 貴之 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸と出力軸の各対向端部にそれぞれ
   設けられた入力軸ヨークと出力軸ヨークと、 該入力軸ヨークと出力軸ヨークとを連結する十字軸と、 前記各ヨークの先端部に形成された保持孔内にベアリン
   グカップが保持されて、該ベアリングカップの内部に有
   する複数のニードルローラの内側に前記十字軸の各先端
   軸が挿通されたニードルベアリングとを備え、 該各ニードルベアリングを介して前記各ヨークを十字軸
   が回動自在に連結してなる自在継手において、 前記ベアリングカップを、前記各ニードルローラの先端
   部が前記各ヨークの位置よりも外側に位置するように各
   ヨークの保持孔内に保持させたことを特徴とする自在継
   手。
2. 【請求項２】 前記ヨーク先端部の幅長さを、前記ベア
   リングカップの軸方向の長さよりも短く設定すると共
   に、前記保持孔の軸方向の中心位置を前記ニードルロー
   ラの軸方向の中心位置よりも前記十字軸の交点側寄りに
   位置させたことを特徴とする請求項１に記載の自在継
   手。
3. 【請求項３】 前記ベアリングカップの外周面所定位置
   に嵌合溝を円周方向に沿って形成すると共に、該嵌合溝
   にスナップリングを嵌合して前記ベアリングカップをヨ
   ーク先端部に位置決め固定したことを特徴とする請求項
   １または２に記載の自在継手。