JP2005048824A

JP2005048824A - 自在継手

Info

Publication number: JP2005048824A
Application number: JP2003204571A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Araki; 聡荒木
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】コストの上昇を招くことなくシール部材の脱落を防止することができ、軽量・コンパクトで長寿命な自在継手を提供する。
【解決手段】シェルカップ２の開口を密封する環状のシール部材５を、金属製の環状体６を介して十字軸１の軸部外周１ｘに嵌め入れて固定する。このシール部材５のリップ部５ａ，５ｂは、環状の基体５ｃからシェルカップ２の開口に向かって傾斜し、かつ、その先端がシェルカップ２の内周面２ｙに摺接する形状に形成されている。以上の構成により、このシール部材５は、シェルカップ２のヨーク嵌合孔４ｘへの圧入による影響を受けず、カップ２組み付け時の内圧の上昇や運転時のころ３の突き上げに起因する脱落がない。また、このシール部材５の固定方法は、シール部材５の位置ずれやリップの反転が発生し難く、リップ５ａ，５ｂのシェルカップ内周面２ｙに対する接圧が安定し、シール効果を長期に渡り維持できる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自在継手に関し、更に詳しくは、小型軽量でありながら負荷容量が大きく、自動車のプロペラシャフト等に適した自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や各種産業機械に使用される自在継手（ユニバーサルジョイント）として、十字軸を用いた十字軸自在継手が使用されている。中でも、自動車のプロペラシャフト等に用いられる自在継手は、近年のエンジンの出力向上により、トルク容量（負荷容量）を向上させることが求められてきている。
【０００３】
そこで、十字軸の軸部に被せる軸受カップに、従来の肉厚の削り出しタイプに代えて、鋼板をプレス成形したシェル状軸受カップ（シェルカップ）を使用することにより、この軸受カップの外径を増大させることなく、自在継手のトルク容量を向上させる提案がなされている（例えば、特許文献１等を参照。）。
【０００４】
図３は、このようなシェルタイプの軸受カップを用いた自在継手の構造を示す一部断面図であり、図４は、この自在継手における軸受部の拡大断面図である。なお、参考として、従来の削り出しタイプの軸受カップを使用した自在継手を図５に示す。
【０００５】
この自在継手は、各軸部１ａが四方に突出した十字軸１によって、二又状となった一対のヨーク４，４を相互に連結した構造である。これら各ヨーク４の両外側端部４ｂには、溶接、スプラインあるいはフランジ等により、トルク伝達部材（プロペラシャフト，トランスミッションのアウトプットシャフト等）がそれぞれ連結されている。また、これらヨーク４の二又状となった端部４ａ，４ａには、十字軸１の各軸部１ａを支持するための嵌合孔４ｘがそれぞれ形成されており、十字軸１とヨーク４とは、十字軸１の軸部１ａを内輪とし、金属製の軸受カップ（シェルカップ）２を外輪として、これら内外輪の間に複数の針状ころ３，３，・・・を配置したラジアル軸受を介在させて連結されている。
【０００６】
シェルカップ２は、図４のように、円筒部２ａと底部２ｂからなる有底円筒体であり、板材をプレスして形成されている。また、このシェルカップ２は、その円筒部２ａの外周面２ｘを嵌合孔４ｘに圧入して、ヨーク４の二又状端部４ａに固定されているとともに、この嵌合孔４ｘの内周をかしめることによって、軸方向の位置決めと抜け止めがなされている。
【０００７】
シェルカップ２の内周面２ｙと軸部１ａの外周面１ｘとによって形成される環状空間の中には、複数の針状ころ３が配置されている。また、この環状空間内には、これら針状ころ３の潤滑を維持するためのグリース等の潤滑剤（図示省略）が充填されているとともに、シェルカップ２の開口は、環状のシール部材１０により密封されている。
【０００８】
このシール部材１０は、一般にリップ部（ラジアルリップ１０ａ（メインリップ），サイドリップ１０ｂ）を有するゴム等からなる環状の基体１０ｃと、この基体１０ｃをシェルカップ２の内周面２ｙに固定する芯金１０ｄとから構成されている。これらラジアルリップ１０ａおよびサイドリップ１０ｂは、それぞれ十字軸軸部１ａの肩部（外周面１ｘ）に当接することで、このシェルカップ２内のグリースの漏れを防止するとともに、外部からの水分や塵埃等の浸入を防止している。なお、このシール部材１０の更に外側には、シェルカップ２の外周面２ｘに摺接して泥水等の浸入を防止するダストシールド１１が配置されている場合もある。
【０００９】
以上の構造によって、この自在継手は、図５のような肉厚の削り出しタイプの軸受カップ１２を使用した自在継手に比して、軸受カップの外径寸法を変更することなく、十字軸軸部の外径を大きくしたり、ころの数を増やしたりあるいはころ径を大きくしたりすることが可能となる。従って、自在継手全体のサイズをそのままに、トルク容量を向上させることができる。
【００１０】
ところで、以上のような構成の自在継手においては、シェルカップ２の円筒部２ａの肉厚が薄いため、シェルカップ２をヨーク４の嵌合孔４ｘに嵌め入れた場合、このシェルカップ２のシール部材１０に対する保持力が低下してしまい、シェルカップ２の組み付け時の内圧の上昇や運転時のころ３の突き上げによって、このシール部材１０が、シェルカップ２から抜け出してしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、シェルカップ２の開口近傍に配置されるシール部材１０の抜けを防止する手段として、図４のＰ部に示すように、シェルカップ円筒部２ａの端部をかしめて、シール部材１０を固定する方法が取られる場合がある。
【００１２】
また、シール部材の脱落を防止する別の手段として、本出願人らは、シール部材の芯金の外周面を先端に向かって肉厚が減少する傾斜面に形成し、この芯金の傾斜面と軸受カップの開口端部内周面との間の断面略三角状の空間に、くさび部材を圧入してシール部材を固定する方法（特許文献２）、あるいは、軸受カップの開口端部外周面を、その肉厚が開口端に向かって徐々に薄くなる傾斜面に形成し、シール部材の芯金とこの芯金が接触する部位の軸受カップとの間のしめしろの増大を防ぐことにより、シール部材の変形を抑えて抜けを防止する方法（特許文献３）を提案している。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１４６９２４号公報
【特許文献２】特開２００２−９８１６３号公報
【特許文献３】特開２００２−１０６５９４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような従来のシール部材の脱落防止手段は、部材の加工や組立の複雑化を招き、自在継手のコストアップ要因となってしまっていた。
【００１５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、コストの上昇を招くことなくシール部材の脱落を防止することができ、小型・軽量で長寿命な自在継手を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、板材をプレスすることにより形成され、ヨークの二又状端部に設けられた孔に嵌め入れられたシェル状軸受カップと、この軸受カップの内周に配置された複数の針状ころとによって、十字軸の各軸部を回転自在に支持する自在継手において、前記十字軸の各軸部の外周に、リップ部が前記軸受カップの内周面に摺接する環状シール部材が配置されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、シェル状の軸受カップを用いた自在継手において、グリース等を封入するシール部材を、十字軸の軸部に嵌合させて固定することにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１８】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、従来の自在継手において、シェルカップ内周の開口端近傍に配置されていたシール部材を、十字軸の軸部外周に配置することにより、このシール部材はシェルカップのヨークへの圧入による影響を受けず、所要の位置に固定されることとなる。従って、本発明の自在継手は、このシェルカップのヨークへの圧入によっても、シール部材に対する保持力の低下がなく、シェルカップ組み付け時の内圧の上昇や運転時のころの突き上げによるシール部材の脱落を防止することができる。
【００１９】
また、このシール部材の固定方法によれば、シール部材の軸方向位置のずれや、十字軸とシェルカップの間の軸方向すき間のばらつき等による影響を受けることなく、シール部材のリップ部がシェルカップ内周面に接する接圧が安定する。従って、本発明の自在継手は、グリース等の漏れを長期に渡り効果的に防止することが可能で、その寿命を向上させることができる。
【００２０】
更にまた、このシール部材の固定方法は、従来のシェルカップの内周をかしめる方法や、シェルカップの開口端部外周面を傾斜面に形成する方法、あるいは、シール部材の芯金の外周面を傾斜面に形成し、別のくさび部材を圧入してシール部材を固定する方法等に比べ、製造コストの上昇を最小限に抑えることができるというメリットもある。
【００２１】
ここで、シール部材のリップ部の形状としては、リップ部がその根本部から前記軸受カップの開口端側に向かって傾斜する形が好ましい。（請求項２）
【００２２】
すなわち、シール部材のリップ部を、シェルカップ開口に向かって傾斜して形成することにより、十字軸に対してシェルカップを被せる場合、シェルカップの挿入方向とこのリップの傾斜方向が一致することとなる。従って、本発明の自在継手は、シェルカップを被せる工程においても、シール部材の各リップが反転させられる恐れがなく、グリース等のシール効果を確実に発揮することができる。
【００２３】
また、前記シール部材は、金属製環状体を介して、前記軸部に嵌め入れても良い。（請求項３）
【００２４】
すなわち、本発明における自在継手は、十字軸軸部に嵌合されるシール部材の基体の内周面に、金属製の環状体を介在配置することにより、十字軸の軸部に対するシール部材の位置決めを、より正確に行なうことができるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明における自在継手の構造を示す一部断面図であり、図２は、この自在継手における軸受部の構造を示す拡大断面図である。なお、従来例と同様の機能を有する構成部材には、同じ符号を付記する。
【００２６】
この自在継手も、基本的な構造は従来例と同様であり、各軸部１ａが四方に突出した十字軸１によって、二又状となった一対のヨーク４，４を相互に連結して構成されている。これら各ヨーク４の二又状となった端部４ａ，４ａには、十字軸１の各軸部１ａを支持するための嵌合孔４ｘがそれぞれ設けられており、これら十字軸１とヨーク４とは、十字軸１の軸部１ａを内輪とし、金属製の軸受カップ（シェルカップ）２を外輪として、これら内外輪の間に複数の針状ころ３，３，・・・を配置したラジアル軸受を介在させて連結されている。
【００２７】
金属製のシェルカップ２も、従来例と同様の円筒部２ａと底部２ｂからなる有底円筒体であり、板材をプレスして形成されている。また、このシェルカップ２は、その円筒部２ａの外周面２ｘを嵌合孔４ｘに圧入して、ヨーク４の二又状端部４ａに固定されている。そして、シェルカップ２の内周面２ｙと軸部１ａの外周面１ｘとによって形成される環状空間の中には、複数の針状ころ３が配置され、これら針状ころ３の潤滑を維持するためのグリース等の潤滑剤（図示省略）が充填されている。なお、軸部１ａの肩部には、シェルカップ２の外周面２ｘに摺接して泥水等の浸入を防止する樹脂製のダストシール１１が配置されている。
【００２８】
本発明における自在継手の特徴は、シェルカップ２の開口を密封する環状のシール部材５が、金属製の環状体６を介して十字軸１の軸部外周１ｘに嵌め入れられている点である。このシール部材５は、例えばゴム等の弾性材料を用いて形成されており、そのリップ部（ラジアルリップ５ａ，サイドリップ５ｂ）が、環状の基体５ｃからシェルカップ２の開口に向かって傾斜する形状に形成されている。また、これらリップ５ａ，５ｂは、その先端がシェルカップ２の内周面２ｙに摺接するように形成されている。
【００２９】
この構成により、シール部材５は、シェルカップ２のヨーク４の嵌合孔４ｘへの圧入による影響を受けず、シェルカップ２組み付け時の内圧の上昇や運転時のころ３の突き上げによるシール部材５の脱落がない。
【００３０】
また、金属製環状体６には、十字軸１の軸部１ａに設けられている円周段部１ｂに係合する折り返し６ａが形成されている。従って、シール部材５は、この金属製環状体６を介して、寸法精度の高い十字軸１の軸部外周面１ｘに嵌合固定されることから、軸方向の位置決めが容易で、かつ、シェルカップ２をヨーク４へ圧入する時にも位置ずれが発生し難く、リップ５ａ，５ｂ先端のシェルカップ内周面２ｙに対する接圧が安定する。なお、金属製環状体６は、折り返し６ａを形成することなく、十字軸１の軸部１ａに嵌合固定しても良い。
【００３１】
更に、シール部材２のリップ部を、シェルカップ２の開口に向かって傾斜して形成したことにより、十字軸１に対してシェルカップ２を被せる場合でも、シール部材５の各リップ５ａ，５ｂが反転させられる恐れがない。
【００３２】
以上の構成によって、本発明の自在継手は、グリース等のシール効果を確実に再現することが可能で、その漏れを長期に渡り効果的に防止し、自在継手の寿命を向上させることができる。
【００３３】
なお、本発明におけるシール部材５の材料や構成は、上記での例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、リップ部の形状や数は、自在継手が使用される環境に応じて変更すれば良く、介在配置される金属製環状体６に代わり、シール部材５に芯金等を設けても良い。また、ダストシールド１１の材料も、特に樹脂に限定されるものではない。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の自在継手によれば、従来品に比してコストの上昇を招くことなく、シェルカップ組み付け時の内圧の上昇や運転時のころの突き上げによるシール部材の脱落を防止することができる。従って、軽量・コンパクトで高負荷容量でありながら、グリース等の漏れを長期に渡り効果的に防止し、長寿命な自在継手を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における自在継手の構造を示す一部断面図である。
【図２】本発明の自在継手おける軸受部の構造を示す拡大断面図である。
【図３】シェル状軸受カップを用いた従来の自在継手の構造を示す一部断面図である。
【図４】シェル状軸受カップを用いた従来の自在継手における軸受部の構造を示す拡大断面図である。
【図５】削り出しタイプの軸受カップを用いた従来の自在継手の構造を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１十字軸
１ａ軸部
１ｂ円周段部
１ｘ軸部外周面
２シェルカップ（軸受カップ）
２ａ円筒部
２ｂ底部
２ｘ外周面
２ｙ内周面
３針状ころ
４ヨーク
４ａ二又状端部
４ｂ外側端部
４ｘ嵌合孔
５シール部材
５ａラジアルリップ（メインリップ）
５ｂサイドリップ
５ｃ基体
６金属製環状体
６ａ折り返し
１０シール部材
１１ダストシールド
１２軸受カップ

Claims

板材をプレスすることにより形成され、ヨークの二又状端部に設けられた孔に嵌め入れられたシェル状軸受カップと、この軸受カップの内周に配置された複数の針状ころとによって、十字軸の各軸部を回転自在に支持する自在継手において、
前記十字軸の各軸部の外周に、リップ部が前記軸受カップの内周面に摺接する環状シール部材が配置されていることを特徴とする自在継手。
前記シール部材のリップ部が、その根本部から前記軸受カップの開口端側に向かって傾斜する形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自在継手。
前記シール部材が、金属製環状体を介して前記軸部に嵌め入れられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自在継手。