JP2009041732A - 自在継手 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造時にキズがつくことを防止でき、且つ使用時にがたつきの発生を防止することのできる自在継手を提供すること。
【解決手段】自在継手4の十字軸22の中心Dが、二対のトラニオン251,261;252,262の端面27,28間の中心位置G,Hの双方からオフセットされている。これにより、十字軸22の中心Dを挟んで対向する相対的に長い長トラニオン251,252および相対的に短い短トラニオン261,262が設けられている。短トラニオン261,262を支持する軸受32のラジアル方向隙間が相対的に小さくされ、長トラニオン251,252を支持する軸受31のラジアル方向隙間が相対的に大きくされている。
【選択図】図3
【解決手段】自在継手4の十字軸22の中心Dが、二対のトラニオン251,261;252,262の端面27,28間の中心位置G,Hの双方からオフセットされている。これにより、十字軸22の中心Dを挟んで対向する相対的に長い長トラニオン251,252および相対的に短い短トラニオン261,262が設けられている。短トラニオン261,262を支持する軸受32のラジアル方向隙間が相対的に小さくされ、長トラニオン251,252を支持する軸受31のラジアル方向隙間が相対的に大きくされている。
【選択図】図3
Description
本発明は、十字軸を用いた自在継手に関する。
この種の自在継手の十字軸の各トラニオンは、ヨークの対応する嵌合孔に嵌合された有底円筒状の外輪カップによって針状ころを介して支持されている(例えば、特許文献1,2参照)。
特開2001−193753号公報
特開2005−155830号公報
通例、ヨークの嵌合孔に外輪カップが圧入されている。さらに、外輪カップ内に収容された複数の針状ころによって区画された軸受孔に、対応するトラニオンが挿入されている。トラニオンが上記軸受孔に挿入されるときに、針状ころとトラニオンとが強く擦れて両者にキズが生じるおそれがある。このキズを防止するために、針状ころとトラニオンとの間に隙間(ラジアル方向隙間)が設けられている。しかしながら、ラジアル方向隙間が大きいと、十字軸にがたつきが生じ、異音や振動の原因となる。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、製造時にキズがつくことを防止でき、且つ使用時のがたつきの発生を防止することのできる自在継手を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、十字軸(22)の交点(C)を挟んで対向する二対のトラニオン(251,261,252,262)のそれぞれの端部(12,13)が、ヨーク(20,21)の対応する嵌合孔(29)に嵌合された有底円筒状の外輪カップ(35,47;35B)を有する軸受(31,32)によって支持されている自在継手(4,6)において、十字軸の中心(D)が二対のトラニオンの端部間の中心位置(G,H)の少なくとも一方からオフセットされることにより、十字軸の中心を挟んで対向する相対的に短い短トラニオン(261,262)および相対的に長い長トラニオン(251,252)が設けられており、短トラニオンを支持する軸受のラジアル方向隙間(P)が相対的に小さくされ、長トラニオンを支持する軸受のラジアル方向隙間(N)が相対的に大きくされていることを特徴とするものである(請求項1)。
本発明によれば、自在継手の製造時に、短トラニオン、長トラニオンおよび各トラニオンに対応する軸受の何れにもキズがつくことを防止でき、且つ使用時のがたつきの発生を防止することができる。具体的には、自在継手の製造時に、例えば、長トラニオンより先に短トラニオンをヨークに組み付けることにより、長トラニオンが非拘束の状態で短トラニオンを組み付けることができる。その結果、短トラニオンが対応する軸受に強く擦れることを防止できる。したがって、短トラニオンおよび対応する軸受にキズが生じることを防止できる。この場合、短トラニオンがヨークに組み付けられた(ヨークに拘束された)後に長トラニオンをヨークに組み付けることとなるが、長トラニオンに対応する軸受のラジアル方向隙間が相対的に大きくされていることから、長トラニオンが対応する軸受と強く擦れることを防止できる。したがって、長トラニオンおよび対応する軸受にキズが生じることを防止できる。また、短トラニオンを支持する軸受のラジアル方向隙間が相対的に小さくされていることにより、十字軸がヨークに対してがたつくことを抑制できる。さらに、長トラニオンを支持する軸受のラジアル方向隙間が相対的に大きくされているが、長トラニオンの端部と十字軸の中心との距離が長くされている結果、ラジアル方向隙間が大きいことに起因する十字軸のがたつきをより少なくできる。したがって、異音や振動の発生を確実に防止できる。
また、本発明において、上記長トラニオンの端面およびこれに対向する外輪カップの内底面(41;41A)の間に、長トラニオンを当該長トラニオンの軸方向(J1,J2)および径方向(M1)のうちの少なくとも1つの方向に付勢する付勢部材(42)を備えている場合がある(請求項2)。この場合、長トラニオンがその軸方向および径方向の少なくとも1つの方向にがたつくことをより確実に防止できるので、がたつき音の発生をより確実に防止できる。
また、本発明において、上記付勢部材は、長トラニオンの端面およびこれに対向する外輪カップの内底面(41)の双方に設けられた凹部(43,44)によって区画される空間(45)に、加圧状態で収容された弾性部材を含む場合がある(請求項3)。この場合、弾性部材を加圧状態で収容するという簡易な構成により、長トラニオンをその軸方向および径方向に付勢することができる。
なお、上記において、括弧内の数字は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る自在継手4,6が適用される自動車のステアリング装置1の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、ステアリング装置1は、一端3aがステアリングホイール等の操舵部材2に連結されたステアリングシャフト3と、一端5aがステアリングシャフト3の他端3bに本実施の形態の自在継手4を介して連結された中間軸5と、中間軸5の他端5bに本実施の形態の自在継手6を介して連結されたピニオンシャフト7と、ピニオンシャフト7の端部に設けられたピニオン7aに噛み合うラック歯8aを有して車幅方向(左右方向)に延びる転舵軸としてのラックバー8とを有している。
図1は、本発明の一実施の形態に係る自在継手4,6が適用される自動車のステアリング装置1の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、ステアリング装置1は、一端3aがステアリングホイール等の操舵部材2に連結されたステアリングシャフト3と、一端5aがステアリングシャフト3の他端3bに本実施の形態の自在継手4を介して連結された中間軸5と、中間軸5の他端5bに本実施の形態の自在継手6を介して連結されたピニオンシャフト7と、ピニオンシャフト7の端部に設けられたピニオン7aに噛み合うラック歯8aを有して車幅方向(左右方向)に延びる転舵軸としてのラックバー8とを有している。
中間軸5は、一端部5a側の一部と他端部5b側の一部とが互いに分割された構成となっており、これら互いに分割された部分は、スプライン結合によって軸方向に相対摺動可能且つトルク伝達可能とされている。
ピニオンシャフト7およびラックバー8を含む舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Aが設けられている。ラックバー8は、車体(図示せず)に固定されるハウジング9内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。
ピニオンシャフト7およびラックバー8を含む舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Aが設けられている。ラックバー8は、車体(図示せず)に固定されるハウジング9内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。
ラックバー8の両端部はハウジング9の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド10が結合されている。各タイロッド10は対応するナックルアーム(図示せず)を介して対応する車輪11に連結されている。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン7aおよびラック歯8aによって、車両の左右方向に沿ってのラックバー8の直線運動に変換される。これにより、車輪11の転舵が達成される。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン7aおよびラック歯8aによって、車両の左右方向に沿ってのラックバー8の直線運動に変換される。これにより、車輪11の転舵が達成される。
図2は、中間軸5の周辺の側面図である。図2を参照して、自在継手4は、ステアリングシャフト3の他端3bに設けられたヨーク21と、中間軸5の一端5aに設けられたヨーク20と、両ヨーク20,21間を連結する十字軸22とを備えている。
同様に、自在継手6は、ピニオンシャフト7の端部に設けられたヨーク20と、中間軸5の他端5bに設けられたヨーク21と、両ヨーク20,21間を連結する十字軸22とを備えている。
同様に、自在継手6は、ピニオンシャフト7の端部に設けられたヨーク20と、中間軸5の他端5bに設けられたヨーク21と、両ヨーク20,21間を連結する十字軸22とを備えている。
各ヨーク20,21はU字状をなし、それぞれ一対のタブ23を有している。図2において、自在継手4のヨーク21については一方のタブ23のみを示し、自在継手6のヨーク20についても一方のタブ23のみを示している。各一対のタブ23は互いに平行である。
自在継手4,6については全く同様の構成であるので、以下では自在継手4に則して説明する。図3は、自在継手4の要部の一部断面図である。図3を参照して、十字軸22は、鋼鉄等を用いて形成されており、主体部24と、主体部24から突出する二対のトラニオン251,261;252,262を有している。各トラニオン251,261,252,262は、円柱状をなしている。
自在継手4,6については全く同様の構成であるので、以下では自在継手4に則して説明する。図3は、自在継手4の要部の一部断面図である。図3を参照して、十字軸22は、鋼鉄等を用いて形成されており、主体部24と、主体部24から突出する二対のトラニオン251,261;252,262を有している。各トラニオン251,261,252,262は、円柱状をなしている。
一対のトラニオン251,261は、中心軸線B1を有している。一対のトラニオン252,262は、中心軸線B2を有している。これらの中心軸線B1,B2は、共通の平面(本実施の形態において、図3の紙面と一致する平面)上に配置されている。
一対のトラニオン251,261および一対のトラニオン252,262は、それぞれ、十字軸22の交点Cを挟んで対向している。交点Cは、十字軸22の中心Dと一致している。
一対のトラニオン251,261および一対のトラニオン252,262は、それぞれ、十字軸22の交点Cを挟んで対向している。交点Cは、十字軸22の中心Dと一致している。
一対のトラニオン251,261と一対のトラニオン252,262とは、互いに直交する方向に延びている。一対のトラニオン251,261は、十字軸22の中心Dを挟んで対向する相対的に長い長トラニオン251および相対的に短い短トラニオン261を構成している。同様に、一対のトラニオン252,262は、十字軸22の中心Dを挟んで対向する相対的に長い長トラニオン252および相対的に短い短トラニオン262を構成している。
十字軸22の中心Dから短トラニオン261の先端部13(先端面28)までの距離E2が相対的に短く、十字軸22の中心Dから長トラニオン251の先端部12(先端面27)までの距離E1が相対的に長い。同様に、十字軸22の中心Dから短トラニオン262の先端部13(先端面28)までの距離F2が相対的に短く、十字軸22の中心Dから対応する長トラニオン252の先端部12(先端面27)までの距離F1が相対的に長い。
各トラニオン251,252,261,262は、十字軸22の中心Dを二対のトラニオン251,261;252,262の相対向する先端部13(先端面27,28)間の中心位置G,Hの少なくとも一方からオフセットさせることにより設けられている。
より具体的には、十字軸22の中心Dは、長トラニオン251および短トラニオン261の先端面27,28間の中心位置Gからこれら一対のトラニオン251,261の軸方向J1の一方に所定距離K1だけオフセットして配置されている。
より具体的には、十字軸22の中心Dは、長トラニオン251および短トラニオン261の先端面27,28間の中心位置Gからこれら一対のトラニオン251,261の軸方向J1の一方に所定距離K1だけオフセットして配置されている。
また、十字軸22の中心Dは、長トラニオン252および短トラニオン262の先端面27,28間の中心位置Hからこれら一対のトラニオン252,262の軸方向J2の一方に所定距離K2だけオフセットして配置されている。
各上記所定距離K1,K2は、それぞれ、1mm〜5mmの範囲に設定されている。各上記所定距離K1,K2が上記範囲の下限未満であると、各長トラニオン251,252の長さを十分に確保できない結果、長トラニオン251,252のがたつきが生じやすいい。また、各上記所定距離K1,K2が上記範囲の上限を超えると、ヨーク20,21間のスムーズな屈曲を確保し難い。
各上記所定距離K1,K2は、それぞれ、1mm〜5mmの範囲に設定されている。各上記所定距離K1,K2が上記範囲の下限未満であると、各長トラニオン251,252の長さを十分に確保できない結果、長トラニオン251,252のがたつきが生じやすいい。また、各上記所定距離K1,K2が上記範囲の上限を超えると、ヨーク20,21間のスムーズな屈曲を確保し難い。
自在継手4の各タブ23には、十字軸22の対応するトラニオン251,261,252,262が挿通される嵌合孔29がそれぞれ形成されている。
図4(A)は、図3の長トラニオン251の周辺の拡大図である。図4(A)を参照して、タブ23は、嵌合孔29に嵌合されて保持された軸受31を介して、長トラニオン251の先端部12を回転自在に支持している。
図4(A)は、図3の長トラニオン251の周辺の拡大図である。図4(A)を参照して、タブ23は、嵌合孔29に嵌合されて保持された軸受31を介して、長トラニオン251の先端部12を回転自在に支持している。
軸受31は、長トラニオン251の外周面33の周囲を取り囲んで環状に並べて配列された複数の転動体としての針状ころ34と、これらの針状ころ34を保持すると共に嵌合孔29に圧入固定された有底円筒状の外輪カップ35とを含んでいる。本実施の形態において、軸受31は、保持器を持たない総転動体軸受とされているが、保持器が設けられた軸受とされていてもよい。
外輪カップ35は、板金部材からなり、円筒状の周壁36を有している。周壁36の一端には、周壁36の径方向内方を向く環状フランジ部37が形成されている。環状フランジ部37は、長トラニオン251の基端部に外嵌された環状のオイルシール38と液密的に接触しており、外輪カップ35と長トラニオン251との間を封止している。
周壁36の内周面および長トラニオン251の外周面33の双方に、針状ころ34が転がり接触している。外輪カップ35は、針状ころ34を介して長トラニオン251を回転自在に支持している。複数の針状ころ34を環状に配置することにより、長トラニオン251が挿入される軸受孔39が区画されている。周壁36の他端には外輪カップ35の底部としての底壁40が設けられ、周壁36の他端が塞がれている。
周壁36の内周面および長トラニオン251の外周面33の双方に、針状ころ34が転がり接触している。外輪カップ35は、針状ころ34を介して長トラニオン251を回転自在に支持している。複数の針状ころ34を環状に配置することにより、長トラニオン251が挿入される軸受孔39が区画されている。周壁36の他端には外輪カップ35の底部としての底壁40が設けられ、周壁36の他端が塞がれている。
軸受31の外輪カップ35の内底面41とこれに対向する長トラニオン251の先端面27との間に付勢部材42が設けられている。この付勢部材42によって、長トラニオン251が当該長トラニオン251の軸方向J1および径方向M1に付勢されて(予圧を付与されて)いる。
付勢部材42は、例えば、ポリアミド(ナイロン)等の、合成樹脂材料を用いて形成された小片状の弾性部材からなる。上記材料として低摩擦係数のポリアミドを用いることが、長トラニオン251の摩擦抵抗を低くできる点で好ましい。
付勢部材42は、例えば、ポリアミド(ナイロン)等の、合成樹脂材料を用いて形成された小片状の弾性部材からなる。上記材料として低摩擦係数のポリアミドを用いることが、長トラニオン251の摩擦抵抗を低くできる点で好ましい。
付勢部材42は、長トラニオン251の先端面27およびこれに対向する外輪カップ35の内底面41の双方に設けられた凹部43,44によって区画される空間45に、加圧状態で収容されている。長トラニオン251の凹部43の中心軸線は、長トラニオン251の中心軸線B1と合致している。外輪カップ35の凹部44の中心軸線B3は、上記中心軸線B1とはオフセットした状態で中心軸線B1と平行に延びている。これにより、各上記凹部43,44の中心軸線は互いにオフセットされている。
付勢部材42は、各上記凹部43,44に跨って配置されている。軸方向J1に関する付勢部材42の一端部と他端部とは、長トラニオン251の径方向M1に相対的に偏倚されている。これにより、付勢部材42に、長トラニオン251を径方向M1に付勢する力が生じている。
また、付勢部材42は、外輪カップ35と長トラニオン251との間で、長トラニオン251の軸方向J1に弾性的に圧縮されている。これにより、付勢部材42に、長トラニオン251を軸方向J1に付勢する力が生じている。
また、付勢部材42は、外輪カップ35と長トラニオン251との間で、長トラニオン251の軸方向J1に弾性的に圧縮されている。これにより、付勢部材42に、長トラニオン251を軸方向J1に付勢する力が生じている。
図4(B)は、図3の短トラニオン261の周辺の拡大図である。図4(B)を参照して、タブ23は、嵌合孔29に嵌合されて保持された軸受32を介して、短トラニオン261の先端部13を回転自在に支持している。
軸受32は、短トラニオン261の外周面46の周囲を取り囲んで環状に並べて配列された複数の転動体としての針状ころ34と、これらの針状ころ34を保持すると共に嵌合孔29に圧入固定された有底円筒状の外輪カップ47とを含んでいる。本実施の形態において、軸受32は、保持器を持たない総転動体軸受とされているが、保持器が設けられた軸受とされていてもよい。
軸受32は、短トラニオン261の外周面46の周囲を取り囲んで環状に並べて配列された複数の転動体としての針状ころ34と、これらの針状ころ34を保持すると共に嵌合孔29に圧入固定された有底円筒状の外輪カップ47とを含んでいる。本実施の形態において、軸受32は、保持器を持たない総転動体軸受とされているが、保持器が設けられた軸受とされていてもよい。
外輪カップ47は、板金部材からなり、円筒状の周壁48を有している。周壁48の一端には、周壁48の径方向内方を向く環状フランジ部49が形成されている。環状フランジ部49は、短トラニオン261の基端部に外嵌された環状のオイルシール50と液密的に接触しており、外輪カップ47と短トラニオン261との間を封止している。
周壁48の内周面および短トラニオン261の外周面46の双方に、針状ころ34が転がり接触している。外輪カップ47は、針状ころ34を介して短トラニオン261を回転自在に支持している。複数の針状ころ34を環状に配置することにより、短トラニオン261が挿入される軸受孔51が区画されている。周壁48の他端には外輪カップ47の底部としての底壁52が設けられ、周壁48の他端が塞がれている。
周壁48の内周面および短トラニオン261の外周面46の双方に、針状ころ34が転がり接触している。外輪カップ47は、針状ころ34を介して短トラニオン261を回転自在に支持している。複数の針状ころ34を環状に配置することにより、短トラニオン261が挿入される軸受孔51が区画されている。周壁48の他端には外輪カップ47の底部としての底壁52が設けられ、周壁48の他端が塞がれている。
図5(A)は、図4(A)の一部拡大図であり、図5(B)は、図4(B)の一部拡大図である。図5(A)および図5(B)を参照して、長トラニオン251を支持する軸受31のラジアル方向隙間Nが相対的に大きくされており、短トラニオン261を支持する軸受32のラジアル方向隙間Pが相対的に小さくされている。
ラジアル方向隙間(ラジアル内部隙間)とは、例えば、自在継手4に外力が付与されていない状態において、各軸受31,32の針状ころ34とこれに対向する対応するトラニオン251,261との径方向M1の隙間をいう。
ラジアル方向隙間(ラジアル内部隙間)とは、例えば、自在継手4に外力が付与されていない状態において、各軸受31,32の針状ころ34とこれに対向する対応するトラニオン251,261との径方向M1の隙間をいう。
ラジアル方向隙間Nは、ラジアル方向隙間Pの100%(100%を含まず)〜200%の範囲内に設定されている。ラジアル方向隙間Nが上記の範囲を超えると、長トラニオン251のラジアル方向隙間Nが大きくなりすぎ、がたつき音が生じ易くなるからである。
図2および図3を参照して、ヨーク21は、ステアリングシャフト3の中心軸線B4に対して偏倚した状態でステアリングシャフト3に固定されている。具体的には、ステアリングシャフト3の径方向に関して、ステアリングシャフト3の中心軸線B4とヨーク21の一方のタブ23の内側面53との距離Q1は相対的に長くされており、ステアリングシャフト3の中心軸線B4とヨーク21の他方のタブ23の内側面53との距離Q2は相対的に短くされている。ステアリングシャフト3の中心軸線B4と十字軸22の中心Dとは互いに交差している。
図2および図3を参照して、ヨーク21は、ステアリングシャフト3の中心軸線B4に対して偏倚した状態でステアリングシャフト3に固定されている。具体的には、ステアリングシャフト3の径方向に関して、ステアリングシャフト3の中心軸線B4とヨーク21の一方のタブ23の内側面53との距離Q1は相対的に長くされており、ステアリングシャフト3の中心軸線B4とヨーク21の他方のタブ23の内側面53との距離Q2は相対的に短くされている。ステアリングシャフト3の中心軸線B4と十字軸22の中心Dとは互いに交差している。
長トラニオン252と対応するタブ23との連結構造は、長トラニオン251と対応するタブ23との連結構造と同様であり、且つ、短トラニオン262と対応するタブ23との連結構造は、短トラニオン261と対応するタブ23との連結構造と同様であるので、これらの構成については説明を省略する。
図2を参照して、ヨーク20は、中間軸5の中心軸線B5に対して偏倚した状態で中間軸5の一端5aに固定されている。具体的には、中間軸5の径方向に関して、中間軸5の中心軸線B5とヨーク20の一方のタブ23の内側面53との距離は相対的に長くされており、中間軸5の中心軸線B5とヨーク20の他方のタブ23の内側面53との距離は相対的に短くされている。中間軸5の中心軸線B5と十字軸22の中心Dとは互いに交差している。
図2を参照して、ヨーク20は、中間軸5の中心軸線B5に対して偏倚した状態で中間軸5の一端5aに固定されている。具体的には、中間軸5の径方向に関して、中間軸5の中心軸線B5とヨーク20の一方のタブ23の内側面53との距離は相対的に長くされており、中間軸5の中心軸線B5とヨーク20の他方のタブ23の内側面53との距離は相対的に短くされている。中間軸5の中心軸線B5と十字軸22の中心Dとは互いに交差している。
自在継手4は、例えば、以下のようにして組み立てられる。すなわち、図6(A)を参照して、まず、単品のヨーク20と軸受32とを用意し、図6(B)に示すように、ヨーク20の他方のタブ23の嵌合孔29に軸受32の外輪カップ47を圧入固定する。
次に、図6(C)に示すように、十字軸22の長トラニオン251の先端部12側を、ヨーク20の一方のタブ23の嵌合孔29に挿入する。長トラニオン251の先端部12側を対応する嵌合孔29に挿入した後、短トラニオン261の先端部13を、図6(D)に示すように、軸受32の軸受孔51に挿入する。このとき、長トラニオン251は、ヨーク20に拘束されていない非拘束の状態となっている。
次に、図6(C)に示すように、十字軸22の長トラニオン251の先端部12側を、ヨーク20の一方のタブ23の嵌合孔29に挿入する。長トラニオン251の先端部12側を対応する嵌合孔29に挿入した後、短トラニオン261の先端部13を、図6(D)に示すように、軸受32の軸受孔51に挿入する。このとき、長トラニオン251は、ヨーク20に拘束されていない非拘束の状態となっている。
次いで、図6(E)に示すように、軸受31を用意する。この軸受31を、図6(F)に示すように、長トラニオン251の先端部12と一方のタブ23の嵌合孔29との間に挿入する。具体的には、軸受31の外輪カップ35を嵌合孔29に圧入するとともに、軸受31の軸受孔39に長トラニオン251の先端部12を嵌め合わせる。
ヨーク21の各タブ23,23への、対応する長トラニオン252、短トラニオン262および軸受31,32のそれぞれの組み付けは、上記図6(A)〜図6(F)で示したのと同様にして行われる。
ヨーク21の各タブ23,23への、対応する長トラニオン252、短トラニオン262および軸受31,32のそれぞれの組み付けは、上記図6(A)〜図6(F)で示したのと同様にして行われる。
以上の次第で、本実施の形態によれば、自在継手4の製造時に、短トラニオン261,262、長トラニオン251,252および各トラニオン261,262,251,252に対応する軸受32,31の何れにもキズがつくことを防止でき、且つ使用時のがたつきの発生を防止することができる。
すなわち、自在継手4(6)の製造時に、各長トラニオン251,252より先に対応する短トラニオン261,262を対応するヨーク20,21に組み付けることにより、対応する長トラニオン251,252が非拘束の状態で、各短トラニオン261,262を組み付けることができる。その結果、短トラニオン261,262が対応する軸受32に強く擦れることを防止できる。したがって、短トラニオン261,262および対応する軸受32にキズが生じることを防止できる。
すなわち、自在継手4(6)の製造時に、各長トラニオン251,252より先に対応する短トラニオン261,262を対応するヨーク20,21に組み付けることにより、対応する長トラニオン251,252が非拘束の状態で、各短トラニオン261,262を組み付けることができる。その結果、短トラニオン261,262が対応する軸受32に強く擦れることを防止できる。したがって、短トラニオン261,262および対応する軸受32にキズが生じることを防止できる。
また、短トラニオン261,262が対応するヨーク20,21に組み付けられた(拘束された)後に長トラニオン251,252を当該対応するヨーク20,21に組み付けることとなるが、長トラニオン251,252に対応する軸受31のラジアル方向隙間Nが相対的に大きくされていることから、長トラニオン251,252が対応する軸受31と強く擦れることを防止できる。したがって、長トラニオン251,252および対応する軸受31にキズが生じることを防止できる。
また、短トラニオン261,262を支持する軸受32のラジアル方向隙間Pが相対的に小さくされていることにより、十字軸22が各ヨーク20,21に対してがたつくことを抑制できる。
さらに、長トラニオン251,252を支持する軸受31のラジアル方向隙間Nが相対的に大きくされているが、長トラニオン251の先端部12と十字軸22の中心Dとの距離E1が長くされている結果、ラジアル方向隙間Nが大きいことに起因する十字軸22のがたつきをより少なくできる。したがって、異音や振動の発生を確実に防止できる。
さらに、長トラニオン251,252を支持する軸受31のラジアル方向隙間Nが相対的に大きくされているが、長トラニオン251の先端部12と十字軸22の中心Dとの距離E1が長くされている結果、ラジアル方向隙間Nが大きいことに起因する十字軸22のがたつきをより少なくできる。したがって、異音や振動の発生を確実に防止できる。
また、付勢部材42を用いて長トラニオン251,252を当該長トラニオン251,252の軸方向J1および径方向M1に付勢している。これにより、長トラニオン251,252がその軸方向J1および径方向M1にがたつくことをより確実に防止できるので、がたつき音の発生をより確実に防止できる。
さらに、長トラニオン251,252の先端面27およびこれに対向する外輪カップ35の内底面41間に付勢部材42を加圧状態で収容している。このように、付勢部材42を加圧状態で収容するという簡易な構成により、長トラニオン251,252をその軸方向J1および径方向M1に付勢することができる。
さらに、長トラニオン251,252の先端面27およびこれに対向する外輪カップ35の内底面41間に付勢部材42を加圧状態で収容している。このように、付勢部材42を加圧状態で収容するという簡易な構成により、長トラニオン251,252をその軸方向J1および径方向M1に付勢することができる。
さらに、付勢部材42を、長トラニオン251,252および短トラニオン261,262のうちの長トラニオン251,252側にのみ設けていることから、各長トラニオン251,252に関する予圧の管理を1つの付勢部材42で行うことができる。したがって、予圧の管理が容易である。
また、自在継手4の組み立ての際には、ラジアル方向隙間Pの相対的に小さい軸受32を対応する嵌合孔29に挿入した後に、対応する短トラニオン261,262を軸受32の軸受孔51に挿入している。これにより、軸受32の針状ころ34や短トラニオン261にキズがつくことをより確実に防止できる。したがって、品質の安定化を達成できる。
また、自在継手4の組み立ての際には、ラジアル方向隙間Pの相対的に小さい軸受32を対応する嵌合孔29に挿入した後に、対応する短トラニオン261,262を軸受32の軸受孔51に挿入している。これにより、軸受32の針状ころ34や短トラニオン261にキズがつくことをより確実に防止できる。したがって、品質の安定化を達成できる。
また、各短トラニオン261,262が対応する軸受孔51に挿入された後に、対応する長トラニオン251,252が対応する軸受31の軸受孔39に挿入される結果、この挿入の際の長トラニオン251,252の変位の自由度が小さく、軸受孔39への挿入がし難い傾向にあるが、この軸受31のラジアル方向隙間Nを大きくしている結果、挿入をより容易に行うことができる。したがって、長トラニオン251にキズが生じることをより確実に防止できる。
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、十字軸22の中心Dは、十字軸22の一対のトラニオン252,262の先端面27,28間の中心位置Gと一致するようにされていてもよい。この場合、十字軸22の中心Dからの一対のトラニオン252,262の対応する先端面27,28までの長さが互いに等しくなる。さらに、付勢部材42を廃止してもよい。
また、図7に示す閉塞部材57を用いてもよい。なお、以下では、図1〜図6に示す実施の形態と異なる点について主に説明し、同様の構成については図に同様の符号を付してその説明を省略する。
閉塞部材57は、軸受31の外輪カップ35の底壁40Aに形成された挿通孔60を閉塞するものであり、絶縁部材58と、絶縁部材58に保持されることにより外輪カップ35と絶縁された導電部材59とを含んでいる。絶縁部材58は、ゴム等の絶縁性の材料を用いて形成された環状の弾性部材であり、挿通孔60に挿通されている。絶縁部材58の一端の環状の鍔部61が外輪カップ35の内底面41Aの挿通孔60の周縁部に係合しており、絶縁部材58が挿通孔60から抜けないようにされている。
閉塞部材57は、軸受31の外輪カップ35の底壁40Aに形成された挿通孔60を閉塞するものであり、絶縁部材58と、絶縁部材58に保持されることにより外輪カップ35と絶縁された導電部材59とを含んでいる。絶縁部材58は、ゴム等の絶縁性の材料を用いて形成された環状の弾性部材であり、挿通孔60に挿通されている。絶縁部材58の一端の環状の鍔部61が外輪カップ35の内底面41Aの挿通孔60の周縁部に係合しており、絶縁部材58が挿通孔60から抜けないようにされている。
導電部材59は、金属等の導電性の材料を用いて形成されており、絶縁部材58の挿通孔62および外輪カップ35の挿通孔60を挿通している。導電部材59の一端に膨出部63が形成されており、長トラニオン251の先端面27に形成された凹部43Aに導通可能に係合している。凹部43Aの中心軸線、および導電部材59の中心軸線は、長トラニオン251の中心軸線B1と一致している。
挿通孔60の中心軸線B6は、長トラニオン251の中心軸線B1に対してオフセットして配置されており、絶縁部材58が長トラニオン251の径方向M1に弾性的に偏倚されている。また、絶縁部材58の鍔部61は、外輪カップ35の底壁40Aと導電部材59の膨出部63とによって弾性的に圧縮されている。
これにより、絶縁部材58は、導電部材59を介して、長トラニオン251を当該長トラニオン251の軸方向J1および径方向M1に付勢力(予圧)を付与している。
これにより、絶縁部材58は、導電部材59を介して、長トラニオン251を当該長トラニオン251の軸方向J1および径方向M1に付勢力(予圧)を付与している。
図8を参照して、短トラニオン261を支持する軸受32にも、軸受31と同様にして、閉塞部材57が取り付けられており、導電部材59の膨出部63が、短トラニオン261の先端面28に導電可能に係合している。
長トラニオン252を支持する軸受31にも、長トラニオン251を支持する軸受31と同様にして閉塞部材57が取り付けられている。短トラニオン262を支持する軸受32にも、短トラニオン261を支持する軸受32と同様にして閉塞部材57が取り付けられている。
長トラニオン252を支持する軸受31にも、長トラニオン251を支持する軸受31と同様にして閉塞部材57が取り付けられている。短トラニオン262を支持する軸受32にも、短トラニオン261を支持する軸受32と同様にして閉塞部材57が取り付けられている。
本実施の形態では、長トラニオン251および短トラニオン261が対応する軸受孔39,51に規定量だけ挿入されているか否かを確認するための検査を容易に行うことができる。
具体的には、上記の検査は、例えば、検査装置65を用いて行われる。検査装置65の一端と他端との間の途中部には、電源66と負荷としての電球67とが設けられている。検査の際には、検査装置65の一端を長トラニオン251側の導電部材59に接続し、且つ検査装置65の他端を短トラニオン261側の導電部材59に接続する。
具体的には、上記の検査は、例えば、検査装置65を用いて行われる。検査装置65の一端と他端との間の途中部には、電源66と負荷としての電球67とが設けられている。検査の際には、検査装置65の一端を長トラニオン251側の導電部材59に接続し、且つ検査装置65の他端を短トラニオン261側の導電部材59に接続する。
長トラニオン251の対応する軸受孔39への挿入量、および短トラニオン261の対応する軸受孔51への挿入量の何れもが規定量に達している場合には、各導電部材59,59が対応する長トラニオン251および短トラニオン261と導通可能に接触していることから、電気回路が形成されて電源66から電流が流れ、電球67が点灯する。
一方、長トラニオン251の対応する軸受孔39への挿入量、および短トラニオン261の対応する軸受孔51への挿入量の少なくとも一方が規定量に達していない場合には、少なくとも一方の導電部材59,59と対応する長トラニオン251および短トラニオン261との導通が達成されていないことから、電気回路は形成されず、電源66から電流は流れず、電球67は点灯しない。
一方、長トラニオン251の対応する軸受孔39への挿入量、および短トラニオン261の対応する軸受孔51への挿入量の少なくとも一方が規定量に達していない場合には、少なくとも一方の導電部材59,59と対応する長トラニオン251および短トラニオン261との導通が達成されていないことから、電気回路は形成されず、電源66から電流は流れず、電球67は点灯しない。
なお、検査装置65の他端を十字軸22の主体部24に接続してもよい。この場合、長トラニオン251の対応する軸受孔39への挿入量が規定量に達しているか否かを検査することができる。また、検査装置65の一端を十字軸22の主体部24に接続してもよい。この場合、短トラニオン261の対応する軸受孔51への挿入量が規定量に達しているか否かを検査することができる。
また、上記と同様にして、長トラニオン252および短トラニオン262が対応する軸受孔39,51に規定量挿入されているか否かを検出することができる。
本実施の形態によれば、長トラニオン251,252および短トラニオン261,262の軸方向J1,J2に関する予圧管理を容易に且つ確実に行うことができる。
また、各トラニオン251,261,252,262との接点として硬質の導電部材59を用いているので、導電部材59の摩耗を少なくできる。さらに、各導電部材59が対応するトラニオン251,261,252,262との摺動によって摩耗した場合でも、絶縁部材58の弾性力によって導電部材59を適当な位置に変位でき、当該対応するトラニオン251,261,252,262との接触状態を長期に亘って維持できる。これにより、導電部材59と対応するトラニオン251,261,252,262との間に軸方向隙間(アキシャル方向隙間)ができることを防止できる。
本実施の形態によれば、長トラニオン251,252および短トラニオン261,262の軸方向J1,J2に関する予圧管理を容易に且つ確実に行うことができる。
また、各トラニオン251,261,252,262との接点として硬質の導電部材59を用いているので、導電部材59の摩耗を少なくできる。さらに、各導電部材59が対応するトラニオン251,261,252,262との摺動によって摩耗した場合でも、絶縁部材58の弾性力によって導電部材59を適当な位置に変位でき、当該対応するトラニオン251,261,252,262との接触状態を長期に亘って維持できる。これにより、導電部材59と対応するトラニオン251,261,252,262との間に軸方向隙間(アキシャル方向隙間)ができることを防止できる。
さらに、図9に示すように、外輪カップ35B自身が付勢部材を構成していてもよい。具体的には、外輪カップ35Bの底壁40Bに凸部68が形成されている。凸部68は、円錐状面69を含んでいる。
長トラニオン251の先端面27の凹部43は、円錐状面70を含んでいる。長トラニオン251の中心軸線B1に対する各円錐状面69,70の傾斜角は、互いに同じにされている。凸部68の中心軸線B7は、凹部43の中心軸線B1に対してオフセットして配置さている。凸部68の円錐状面69は、凹部43の円錐状面70を軸方向J1と平行な方向に弾性的に付勢している。この付勢力の一部は、円錐状面69,70同士の係合により、軸方向J1とは直交する径方向M1の力に変換されている。
長トラニオン251の先端面27の凹部43は、円錐状面70を含んでいる。長トラニオン251の中心軸線B1に対する各円錐状面69,70の傾斜角は、互いに同じにされている。凸部68の中心軸線B7は、凹部43の中心軸線B1に対してオフセットして配置さている。凸部68の円錐状面69は、凹部43の円錐状面70を軸方向J1と平行な方向に弾性的に付勢している。この付勢力の一部は、円錐状面69,70同士の係合により、軸方向J1とは直交する径方向M1の力に変換されている。
上記の構成により、凸部68から凹部43に、軸方向J1および径方向M1のそれぞれの方向を向く付勢力(予圧)が付与されている。
なお、各上記実施の形態では、軸方向J1および径方向M1のそれぞれに付勢力(予圧)を付与した例について説明したが、何れか1つの方向に付勢力(予圧)を付与するものであってもよい。
なお、各上記実施の形態では、軸方向J1および径方向M1のそれぞれに付勢力(予圧)を付与した例について説明したが、何れか1つの方向に付勢力(予圧)を付与するものであってもよい。
また、各上記実施の形態では、外輪カップ35の凹部44の中心軸線B3と対応する長トラニオン251,252の中心軸線B1,B2、外輪カップ35の挿通孔60の中心軸線B6と対応するトラニオン251,252の中心軸線B1,B2、および外輪カップ35Bの凸部68の中心軸線B7と対応するトラニオン251,252の中心軸線B1,B2をそれぞれオフセットさせた例について説明したが、これらのオフセットをさせなくてもよい。この場合、針状ころ34に予圧荷重が付与されないため、円滑な回転を得ることができる。
その他、本発明は、ステアリング装置以外の他の一般の装置の軸同士を連結する自在継手に適用することができる。
4,6…自在継手、12,13…(トラニオンの)先端部(トラニオンの端部)、20,21…ヨーク、22…十字軸、27…(長トラニオンの)先端面(端面)、29…嵌合孔、31…(長トラニオンの)軸受、32…(短トラニオンの)軸受、35,35B…外輪カップ、41,41A…(外輪カップの)内底面、42…付勢部材(弾性部材)、43,44…凹部、45…空間、47…外輪カップ、251,252…長トラニオン、261,262…短トラニオン、C…(十字軸の)交点、D…(十字軸の)中心、G,H…(一対のトラニオンの端部間の)中心位置、J1,J2…軸方向、M1…径方向、N…(長トラニオンの軸受の)ラジアル方向隙間、P…(短トラニオンの軸受の)ラジアル方向隙間。
Claims (3)
- 十字軸の交点を挟んで対向する二対のトラニオンのそれぞれの端部が、ヨークの対応する嵌合孔に嵌合された有底円筒状の外輪カップを有する軸受によって支持されている自在継手において、
十字軸の中心が二対のトラニオンの端部間の中心位置の少なくとも一方からオフセットされることにより、十字軸の中心を挟んで対向する相対的に短い短トラニオンおよび相対的に長い長トラニオンが設けられており、
短トラニオンを支持する軸受のラジアル方向隙間が相対的に小さくされ、長トラニオンを支持する軸受のラジアル方向隙間が相対的に大きくされていることを特徴とする自在継手。 - 請求項1において、上記長トラニオンの端面およびこれに対向する外輪カップの内底面の間に、長トラニオンを当該長トラニオンの軸方向および径方向のうちの少なくとも1つの方向に付勢する付勢部材を備えている自在継手。
- 請求項2において、上記付勢部材は、長トラニオンの端面およびこれに対向する外輪カップの内底面の双方に設けられた凹部によって区画される空間に、加圧状態で収容された弾性部材を含む自在継手。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3001061A4 (en) * | 2013-08-30 | 2016-05-11 | Nsk Ltd | METHOD OF MANUFACTURING UNIVERSAL JOINT WITH CROSS-WAVE SHAFT |
-
2007
- 2007-08-10 JP JP2007209795A patent/JP2009041732A/ja active Pending
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EP3001061A4 (en) * | 2013-08-30 | 2016-05-11 | Nsk Ltd | METHOD OF MANUFACTURING UNIVERSAL JOINT WITH CROSS-WAVE SHAFT |
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