JP2010181015A - Universal coupling - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えばステアリングシャフトの動きをステアリングギヤに伝達する為、自動車のステアリング装置に組み込んだ状態で使用する自在継手の改良に関する。具体的には、防食等の為に表面を塗装した構造に関して、塗膜の端部に存在する微小段差に基づくシール性低下を防止するものである。 The present invention relates to an improvement in a universal joint used in a state where it is incorporated in a steering device of an automobile, for example, to transmit the movement of a steering shaft to a steering gear. Specifically, with respect to the structure in which the surface is coated for corrosion prevention or the like, the sealing performance is prevented from being deteriorated due to a minute step existing at the end of the coating film.
自動車のステアリング装置は、例えば特許文献1〜2に記載されている如く、図8に示す様に構成している。運転者が操作するステアリングホイール1の動きは、ステアリングシャフト2、自在継手3、中間シャフト4、別の自在継手3を介して、ステアリングギヤユニット5の入力軸6に伝達される。そして、このステアリングギヤユニット5に内蔵したラック&ピニオン機構により左右1対のタイロッド7、7を押し引きし、左右1対の操舵輪(一般的には前輪)に、上記ステアリングホイール1の操作量に応じて、適切な舵角を付与する様に構成している。
The steering apparatus for an automobile is configured as shown in FIG. 8 as described in, for example,
この様なステアリング装置に組み込む自在継手として一般的には、カルダン継手と呼ばれる十字軸継手が、広く使用されている。図9〜10は、上記特許文献1〜2に記載される等により、従来から広く知られている自在継手の1例を示している。尚、図9〜10に示した構造は、振動の伝達を防止する、所謂防振継手であるが、本発明の対象となる自在継手は、必ずしも防振構造を具備する必要はない。そこで、以下の説明は防振構造を省略して、自在継手3の本体部分の構造に就いて説明する。
In general, a cross joint called a cardan joint is widely used as a universal joint incorporated in such a steering apparatus. 9 to 10 show an example of a universal joint that has been widely known so far, as described in
この自在継手3は、十分な剛性を有する金属材によりそれぞれが二又状に形成された1対のヨーク8a、8bと、軸受鋼の如き合金鋼等の硬質金属により造られた十字軸9とから構成される。これら各ヨーク8a、8bの両端部には、互いに同心の円孔10、10を形成している。そしてこれら各円孔10、10に、やはり軸受鋼、肌焼鋼等の硬質金属製の板材により有底円筒状に造られた軸受カップ11、11を、互いの開口を対向させた状態で内嵌固定している。又、上記十字軸9は、1対の柱部の中間部同士を互いに直交させた如き形状を有し、それぞれが円柱状である、4個所の軸部12、12を有する。即ち、中心部に設けた結合基部13の円周方向等間隔4箇所位置に、それぞれ上記各軸部12、12の基端部を結合固定している。これら各軸部12、12の中心軸は、同一平面上に存在する。
The
この様な各軸部12、12の軸方向中間部乃至先端部は、上記各軸受カップ11、11内に挿入している。そして、これら各軸受カップ11、11の内周面と上記各軸部12、12の先半部外周面との間に、ニードル軸受等のラジアル軸受14、14を設け、上記十字軸9に対して上記各ヨーク8a、8bが、軽い力で揺動変位する様にしている。この様に構成する為、これら両ヨーク8a、8bの中心軸同士が一致しない状態でも、これら両ヨーク8a、8bの間で回転力の伝達を、伝達ロスを僅少に抑えた状態で行える。
The axial direction intermediate part thru | or the front-end | tip part of each
上述の様な自在継手3、3のうち、車室外に設置する(図8で下側の)自在継手3の場合には、上記十字軸9を構成する上記各軸部12、12の基端部(上記結合基部13側の端部)と上記各軸受カップ11、11の開口部との間に、それぞれシールリング15、15を設けている。そして、これら各シールリング15、15により、上記各ラジアル軸受14、14の設置部分に泥水等が進入するのを防止し、上記自在継手3の耐久性の確保を図っている。上記各シールリング15、15はそれぞれ、芯金16により弾性材17を補強して成る。このうちの芯金16は、軟鋼板等の金属板により、断面L字形で全体を円環状に形成している。又、上記弾性材17は、ゴムの如きエラストマー製で、上記芯金16を全周に亙り覆っており、ラジアルシールリップ18とスラストシールリップ19との、1対のシールリップ18、19を有する。
Of the
それぞれがこの様な構成を有する、上記各シールリング15、15は、上記芯金16を包埋した基部を上記各軸部12、12の基端部に締り嵌めで(弾性材17の一部を弾性変形させた状態で)外嵌する事により、これら各軸部12、12の基端部に、嵌合部のシール性を確保した状態で支持している。この様にこれら各軸部12、12の基端部に上記各シールリング15、15を支持し、上記十字軸9と上記各軸受カップ11、11とを組み合わせた状態で、上記各シールリップ18、19のうちのラジアルシールリップ18のシール縁は、上記各軸受カップ11、11の外周面のうちで開口寄り端部に、全周に亙り弾性的に当接する。又、上記スラストシールリップ19のシール縁は、上記各軸受カップ11、11の開口部に形成された内向鍔部20の外面(上記結合基部13に対向する面)に、全周に亙り弾性的に当接する。
Each of the seal rings 15 and 15 having such a structure is formed by tightening a base portion embedded with the
更に、上記各軸部12、12中心部にはそれぞれ有底の挿入孔21、21を、これら各軸部12、12の先端面に開口する状態で、上記各軸部12、12の軸方向に形成している。そして、これら各挿入孔21、21の内側に、合成樹脂製のピン22、22を挿入している。これら各ピン22、22は、上記各軸受カップ11、11と上記各軸部12、12との間で突っ張る事により、これら各軸受カップ11、11の開口端部と前記基部13との距離が縮まり過ぎる事を防止する。そして、前記各シーリング15、15のスラストシールリップ19が過度に圧縮されたり、反対に圧縮量が低下し過ぎる事を防止する。即ち、自在継手3の使用時に前記十字軸9と上記各軸受カップ11、11との間に加わるスラスト荷重に基づき、スラスト荷重作用側(アンカ側)のシールリング15が過度に圧縮されて耐久性が損なわれ、反対側(反アンカ側)のシールリング15の圧縮量が低下し過ぎて、このシールリング15によるシール性が損なわれる事を防止する。上記各ピン22、22は、軸方向に弾性変形しつつ、上述の様なスラスト荷重を支承する。そして、この弾性変形に伴う軸方向寸法の変化分、自在継手3の構成部材8a、8b、9、11、15の寸法精度及び組立精度を特に高くしなくても、上記各シールリング15、15の圧縮量を適性範囲に保持できる。
Furthermore, the axial direction of each said
但し、上述の様なピン22、22を設けない、十字軸式の自在継手に就いても、例えば特許文献3〜4に記載される等により、従来から広く知られている。図11は、このうちの特許文献4に記載された、自在継手の構造を示している。この従来構造の第2例の場合、軸受カップ11aの底部23の内面中央寄り部分に突条24、24を形成し、これら各突条24、24の先端縁を、十字軸を構成する軸部12の先端面に当接させている。この様な構造によっても、自在継手の構成部材の寸法精度及び組立精度を確保さえすれば、上記軸受カップ11aと上記軸部12との間に設けるシールリングの圧縮量を適性範囲に保持できる。
However, a cross shaft type universal joint that does not have the
何れの構造の場合でも、ステアリング装置を構成する自在継手3には、防錆の為の塗装を施す。特に、前述の図8に示したステアリング装置で、中間シャフト4と入力軸6とを結合する、前下側の自在継手3は、車室外(エンジンルーム内)に設けられて、雨水や泥水が付着し易い為、塗装を施す必要性が高い。そして、この塗装は、この自在継手3の完成状態(構成各部材8a、8b、9、11、15を組み立てた状態)で行う。この理由は、塗装作業の簡略化の為、軸受カップ11の内面等の塗装不要部分に塗料が付着するのを防止する為、更には、組立作業前に塗装を行うと、組立作業に伴って塗膜が削り取られる為等である。又、塗装は、電着塗装の如く、塗料の微小粒を表面に付着させる方法により行う。従って、図12に示す様に塗膜25は、組立状態で表面に露出している部分にのみ形成される。この為、例えば軸受カップ11の開口端部でラジアルシールリップ18により覆われた部分は塗膜により覆われず、金属が露出したままとなる。そして、自在継手3を組み立てたままの状態でラジアルシールリップ18のシール縁が当接している部分に、上記塗膜25の厚さ分だけの段差28が生じる。
In any structure, the
一方、自在継手の運転時に、上記ラジアルシールリップ18のシール縁は上記軸受カップ11の外周面に対して、円周方向に変位するだけでなく、軸方向にも変位する。即ち、1対のヨーク8a、8b同士の間にジョイント角が存在する状態で、これら両ヨーク8a、8b同士の間でトルクを伝達すると、前記各軸受カップ11の内側で前記各軸部12が捩り方向に揺動変位する。この揺動変位に伴って、上記ラジアルシールリップ18のシール縁が上記軸受カップ11の外周面に対し、円周方向に変位する。同時に、前記十字軸9と上記各軸受カップ11との間に、スラスト荷重が加わる。そして、このスラスト荷重に基づく構成各部材の弾性変形分、上記ラジアルシールリップ18のシール縁が上記軸受カップ11の外周面に対して、軸方向に変位する。この軸方向の変位は、前記図10に示す様なピン22、22を設けた構造の場合に著しくなるが、図11に示す様な構造の場合にも、軸受カップ11aの底部23等の弾性変形に伴って発生する。そして、何れの場合でも、上記軸方向の変位に伴って上記ラジアルシールリップ18のシール縁が、上記塗膜25の端縁部に存在する段差を乗り越えつつ移動する。この結果、このシール縁と上記軸受カップ11の外周面との当接部の当接状態が不安定になり、この当接部のシール性が悪化する可能性がある。
On the other hand, during the operation of the universal joint, the seal edge of the
特許文献5には、ラジアルシールリップの周囲にカバー部を設け、このラジアルシールリップに塗料が付着する事を防止する構造が記載されている。この様な特許文献5に記載された構造は、上記ラジアルシールリップの弾性が塗料付着により低下する事を防止する為のもので、上述の様なシール性低下に結び付く塗膜25の段差28の発生を防止できるものではない。又、特許文献6には、スラストシールリップの先端部に環状溝を形成する事により、このスラストシールリップのシール縁と軸受カップの内向鍔部との当接状態を改善する構造が記載されているが、塗膜25の段差28に基づくシール性低下を防止できるものではない。
Patent Document 5 describes a structure in which a cover is provided around the radial seal lip to prevent the paint from adhering to the radial seal lip. Such a structure described in Patent Document 5 is intended to prevent the elasticity of the radial seal lip from being lowered due to adhesion of the paint, and the
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、塗膜の端部に存在する微小段差に基づくシール性低下を防止できる構造を実現すべく発明したものである。 In view of the above-described circumstances, the present invention was invented to realize a structure capable of preventing a deterioration in sealing performance based on a minute step present at an end of a coating film.
本発明の自在継手は、前述した従来から知られている自在継手と同様に、1対のヨークと、4個の円孔と、4個の軸受カップと、十字軸と、4組のラジアル軸受と、4個のシールリングとを備える。
このうちの1対のヨークは、それぞれが二股状に形成されている。
又、上記各円孔は、上記両ヨークの両端部に互いに同心に形成されている。
又、上記各軸受カップは、それぞれが有底円筒状であって、互いの開口を対向させた状態で、上記各円孔の内側に内嵌固定されている。
又、上記十字軸は、結合基部の外周面に4本の軸部を放射状に固設して成り、これら各軸部を上記各軸受カップ内に挿入した状態で、上記両ヨークと組み合わされている。
又、上記各ラジアル軸受は、上記各軸受カップの内周面と上記各軸部の外周面との間に設けられている。
又、上記各シールリングは、上記各軸部の基端部にそれぞれの基部を外嵌支持された状態で、これら各軸部の基端部と上記各軸受カップの開口部との間に設けられている。
そして、上記各シールリングは、これら各軸受カップの外周面のうちで開口寄り端部に全周に亙り当接するシールリップを設けたものであり、これら各シールリップのシール縁を上記各軸受カップの外周面に当接させた状態で表面を塗装されている。
The universal joint of the present invention is a pair of yokes, four circular holes, four bearing cups, a cross shaft, and four sets of radial bearings, similar to the previously known universal joints. And four seal rings.
Each of the pair of yokes is formed in a bifurcated shape.
The circular holes are concentrically formed at both ends of the yokes.
Each of the bearing cups has a bottomed cylindrical shape, and is fitted and fixed inside the circular holes with the openings facing each other.
Further, the cross shaft is formed by radially fixing four shaft portions on the outer peripheral surface of the coupling base portion, and these shaft portions are inserted into the bearing cups and combined with the yokes. Yes.
Each radial bearing is provided between the inner peripheral surface of each bearing cup and the outer peripheral surface of each shaft portion.
The seal rings are provided between the base end portions of the shaft portions and the opening portions of the bearing cups, with the base portions fitted and supported on the base end portions of the shaft portions. It has been.
Each of the seal rings is provided with a seal lip that is in contact with the entire periphery of the outer peripheral surface of each of the bearing cups at the end closer to the opening. The surface is painted in a state where it is brought into contact with the outer peripheral surface.
特に、本発明の自在継手に於いては、上記各シールリップを、先端部が二股に形成されて、軸方向に離隔した1対のシール縁を有するものとしている。
この様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した発明の様に、上記各シールリップの先端部に設けられた1対のシール縁同士の軸方向の間隔を、使用時に於ける上記各軸部と上記各軸受カップとの、これら各軸受カップ内へのこれら各軸部の挿入量が増大する方向に関する、中立位置からの軸方向変位量以上とする。
或は、請求項3に記載した発明の様に、上記各シールリップの先端部に設けられた1対のシール縁同士の軸方向の間隔を、中立状態で、上記各軸部の先端面と上記各軸受カップの底部内面との間に存在する隙間の最小厚さ以上とする。
尚、本発明は、請求項4に記載した発明の様に、上記各軸部の端面に開口する状態でこれら各軸部の内側に有底の挿入孔を、軸方向に亙って形成し、これら各挿入孔に挿入されてそれぞれの一端をこの挿入孔の奥端に突き当てられた合成樹脂製のピンの他端を、上記各軸受カップの底部内面に突き当てた構造で実施する事が、発明の効果を顕著に得られる。この様な構造は、上記各軸部の、軸方向変位量が多くなる為である。
In particular, in the universal joint of the present invention, each of the seal lips has a pair of seal edges that are bifurcated at the tip and separated in the axial direction.
In the case of carrying out the present invention as described above, preferably, as in the invention described in
Alternatively, as in the invention described in
According to the present invention, as in the invention described in claim 4, a bottomed insertion hole is formed in the axial direction inside each of the shaft portions so as to open to the end face of each of the shaft portions. The other end of the synthetic resin pin inserted into each insertion hole and having one end abutted against the inner end of the insertion hole is abutted against the bottom inner surface of each bearing cup. However, the effect of the invention can be remarkably obtained. Such a structure is because the amount of axial displacement of each shaft portion increases.
上述の様に構成する本発明の自在継手によれば、塗膜の端部に存在する微小段差に基づくシール性低下を防止できる。
即ち、本発明の自在継手の場合には、各軸受カップの外周面にそのシール縁を当接させるシールリップの先端部を二股にし、このシールリップの先端部に1対のシール縁を設けている為、上記各軸受カップと各シールリングとが軸方向に相対変位した場合でも、少なくとも一方のシール縁は段差部から外れた部分に存在する。この為、少なくとも一方のシール縁が相手面と、全周に亙って隙間のない状態で当接し、シール性を確保できる。
According to the universal joint of the present invention configured as described above, it is possible to prevent deterioration of the sealing performance based on a minute step existing at the end of the coating film.
That is, in the case of the universal joint of the present invention, the tip end of the seal lip that makes the seal edge contact the outer peripheral surface of each bearing cup is bifurcated, and a pair of seal edges is provided at the tip of the seal lip. Therefore, even when the bearing cups and the seal rings are displaced relative to each other in the axial direction, at least one seal edge is present at a portion deviated from the stepped portion. For this reason, at least one seal edge abuts on the mating surface with no gap over the entire circumference, and sealing performance can be ensured.
特に、請求項2及び請求項3に記載した発明によれば、1対のシール縁のうちで上記各軸受カップの開口端寄りのシール縁が、塗膜の端部に存在する段差を乗り越えて移動する事がなくなる。この為、このシール縁によるシール性を、この段差の存在に関係なく、十分に確保できる。
In particular, according to the invention described in
[実施の形態の第1例]
図1〜2は、請求項1、2、4に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例を含めて、本発明の特徴は、自在継手の運転時に発生する、十字軸9の軸部12と、ヨークの円孔10に内嵌した軸受カップ11との軸方向変位に拘らず、これら軸部12と軸受カップ11との間のシール性を良好に保つ為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図9〜10に示した従来構造の第1例、或は、前述の図11に示した従来構造の第2例と同様であるから、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
[First example of embodiment]
1 and 2 show a first example of an embodiment of the present invention corresponding to
上記軸部12の基端部(図1〜2の下端部)と上記軸受カップ11の開口側端部(図1〜2の下端部)との間に、芯金16と弾性材17aとから成るシールリング15aを設けている。この弾性材17aは、ラジアルシールリップ18aとスラストシールリップ19との、1対のシールリップ18a、19を有する。このうちのラジアルシールリップ18aは、先端部を二股に形成したもので、軸方向に離隔した1対のシール縁26a、26bを有する。即ち、上記ラジアルシールリップ18aの先端部の肉厚を、前述の図12に示した従来構造のラジアルシールリップ18の先端部の肉厚よりも大きくすると共に、上記ラジアルシールリップ18aの先端部に、内周面側に開口する凹溝27を、全周に亙って形成している。そして、この凹溝27の両側を、それぞれ上記両シール縁26a、26bとしている。これら両シール縁26a、26bは、軸方向に関してL26(図2参照)だけ離隔している。一方、上記スラストシールリップ19は、前述した従来構造と同様のもので、そのシール縁を上記軸受カップ11に形成した内向鍔部20の外面に、全周に亙って当接させている。
Between the base end portion (the lower end portion in FIGS. 1 and 2) of the
この軸受カップ11の外周面を含めて、上記シールリング15aの弾性材17aにより覆われている部分を除く部分には、前述の図12に示した従来構造の場合と同様に、防錆の為の塗装に基づく塗膜25が形成されている。従って、上記軸受カップ11の外周面の開口端部寄り部分で、上記ラジアルシールリップ18aの先端側(図1〜2の上側)のシール縁26aが当接している部分に、上記塗膜25の厚さ分だけの段差28(図2参照、図1には省略)が存在している。本例の場合には、自在継手の運転時に発生する、十字軸9の軸部12と、ヨークの円孔10に内嵌した軸受カップ11との軸方向変位に拘らず、上記ラジアルシールリップ18aの基端側(図1〜2の下側)のシール縁26bが、上記段差28を跨いで移動しない様にしている。言い換えれば、この基端側のシール縁26bは、上記軸受カップ11の外周面の開口端寄り部分で、上記塗膜25により覆われていない部分にのみ当接(摺接)する様にしている。尚、この塗膜25を形成する為の塗装作業は、自在継手の構成各部材を組み立てた後、外力が加わらない(トルク伝達を行わない)、中立状態で行う。この中立状態で、上記自在継手を構成する、それぞれ4個ずつの、軸受カップ11、シールリング15a、ピン22は、互いにほぼ同じ量だけ、弾性変形している。
The portion including the outer peripheral surface of the bearing
これに対して、自在継手の使用時に上記軸受カップ11と上記軸部12とは、これら軸受カップ11と軸部12との間に加わるスラスト荷重に基づき、軸方向に相対変位する。この相対変位は、この軸部12と上記軸受カップ11との間に設けた合成樹脂製のピン22のスラスト方向の剛性、この軸受カップ11のスラスト方向の剛性、上記シールリング15aのスラスト方向の剛性に抗して行われる。そして、上記十字軸9の変位方向前側に存在する各部材11、15a、22の弾性変形量が増大し、同じく後側に存在する各部材11、15a、22の弾性変形量が減少する。これら各部材11、15a、22の剛性及び上記スラスト荷重は、計算により、或は実験により求められる。従って、自在継手の使用時に発生する、上記軸受カップ11と上記軸部12との軸方向に関する相対変位量(の最大値)に就いても、計算により、或は実験により求められる。
In contrast, when the universal joint is used, the bearing
本例の場合には、前記両シール縁26a、26bの軸方向距離L26を、上述の様にして求められる、上記軸受カップ11と上記軸部12との、中立位置からの軸方向変位量の最大値LMAX 以上(L26≧LMAX )、好ましくはこの軸方向変位量の最大値LMAX よりも少しだけ(例えば0.5mm程度)大きく(L26>LMAX )している。従って、前記ラジアルシールリップ18aの先端部に設けた1対のシール縁26a、26bのうちで、上記各軸受カップ11の開口端寄りのシール縁26bは、上記塗膜25の端部に存在する段差28を乗り越えて移動する事がなくなる。即ち、上記両シール縁26a、26bのうち、先端側のシール縁26aは、上記自在継手の使用時に、この段差28を乗り越えつつ、上記軸受カップ11の外周面に対し摺動する。従って、上記先端側のシール縁26aによるシール性能は悪化し易い。これに対して、基端側のシール縁26bは、上記軸受カップ11の外周面のうちで、上記塗膜25により覆われていない部分にのみ当接(摺接)する。この為、上記基端側のシール縁26bによるシール性を、上記段差28の存在に関係なく、十分に確保できる。尚、上記軸方向距離L26の最大値は、上記ラジアルシールリップ18aの先端縁がヨークの腕部と干渉しない範囲で、設計的に定める。
In the case of this example, the axial distance L 26 between the seal edges 26a and 26b is obtained as described above, and the axial displacement amount from the neutral position between the bearing
[実施の形態の第2例]
図3は、請求項1〜4に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、ラジアルシールリップ18aの先端部に設けた1対のシール縁26a、26bの軸方向距離L26を、中立状態で、軸部12の先端面と軸受カップ11の底部23aの内面との間に存在する隙間29の最小厚さT29との関係で規制している。即ち、上記軸方向距離L26を、この最小厚さT29以上(L26≧T29)、好ましくは、この最小厚さT29よりも少しだけ(例えば0.5mm程度)大きく(L26>T29)している。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 3 shows a second example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4. In the case of this example, the axial distance L 26 between the pair of
自在継手の使用時に上記軸部12と上記軸受カップ11とは、軸方向に相対変位するが、この軸部12がこの軸受カップ11内に入り込む方向の変位は、理論上は、この軸部12の先端面がこの軸受カップ11の底部23aの内面に当接する迄可能である。実際の場合には、上記隙間29の最小厚さT29によっては(最小厚さT29が大きい場合には)上記軸部12の先端面が上記底部23aの内面に当接する以前に、ピン22の突っ張り力が自在継手の使用に伴って発生するスラスト荷重よりも大きくなって、上記軸部12の先端面と上記底部23aの内面とが当接しない場合もある。
When the universal joint is used, the
逆に、上記最小厚さT29が小さい場合には、上記ピン22の突っ張り力が上記スラスト荷重よりも小さい間に、上記軸部12の先端面と上記底部23aの内面とが当接する場合も考えられる。この様な場合、この底部23aの弾性変形に基づき、上記軸部12が上記軸受カップ11内に入り込む方向に変位する余地はある。但し、この軸部12の先端面と上記底部23aの内面との当接部は、この底部23aのうちで、剛性が高い外径寄り部分である。この為、上述の様な弾性変形に基づく変位量は極く僅かで、殆ど無視できる。
On the other hand, when the minimum thickness T 29 is small, the tip surface of the
以上の事を考慮すれば、本例の構造の様に、前記両シール縁26a、26bの軸方向距離L26を、上記軸部12の先端面と軸受カップ11の底部23aの内面との間に存在する隙間29の最小厚さT29以上に設定すれば、上記両シール縁26a、26bのうちで基端側のシール縁26bが、上記軸受カップ11の外周面を覆う塗膜25の端部に存在する段差28(図2参照、図3には省略)を乗り越えて移動する可能性は殆どなくなる。そして、前述した実施の形態の第1例の場合と同様に、上記基端側のシール縁26bによるシール性を、上記段差28の存在に関係なく、十分に確保できる。又、仮に上記ピン22がへたる事により、上記軸部12の軸方向変位量が多くなっても、上記基端側のシール縁26bによるシール性を確保できる(初期にピン22の突っ張り力がスラスト荷重よりも大きい場合)。
Considering the above, as in the structure of this example, the axial distance L 26 between the seal edges 26a and 26b is set between the tip surface of the
[実施の形態の第3例]
図4は、請求項1、2、4に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合には、軸受カップ11と軸部12との間に組み付けた合成樹脂製のピン22aの形状を、前述した実施の形態の第1例及び上述した実施の形態の第2例の場合と異ならせている。本例の構造に組み込む上記ピン22aは、先端部に外向フランジ状の鍔部30を備えており、この鍔部30を、上記軸部12の先端面で挿入孔21の開口周囲部分に突き当てている。又、上記ピン22aの先端面中央部に、突部31を形成している。更に、上記ピン22aの基端部(図4の下端部)は小径にして、上記挿入孔21の底面中央部に突き当てている。自在継手を組み立てて外力が作用しない中立状態では、この突部31のみが上記軸受カップ11の底部23aの内面中央部に当接し、上記鍔部30とこの底部23aの内面とは、微小隙間を介して互いに離隔する。これに対して、上記自在継手の使用に伴って、上記軸部12を上記軸受カップ11内に押し込む方向のスラスト荷重が加わると、上記突部31の弾性変形量(圧縮量)が増大し、上記鍔部30と上記底部23aの内面とが当接する。この状態では、上記ピン22aのスラスト方向の剛性が向上する。
[Third example of embodiment]
FIG. 4 shows a third example of an embodiment of the present invention corresponding to
要するに本例の構造は、上記軸部12を上記軸受カップ11内に押し込む方向の力に関する剛性が、2段階に変化する。この為に本例の構造では、上記ピン22aによる緩衝作用を確保しつつ、上記スラスト荷重に基づいて上記軸部12が上記軸受カップ11内に押し込まれる量を小さくできる。従って、ラジアルシールリップ18aの先端部に設けた1対のシール縁26a、26bの軸方向距離L26を短くしても、基端側のシール縁26bが、上記軸受カップ11の外周面を覆う塗膜25の端部に存在する段差28(図2参照、図4には省略)を乗り越えて移動する事を防止できる。従って、上記ラジアルシールリップ18aの先端部の小型化による、自在継手の小型化を図れる。
In short, in the structure of this example, the rigidity related to the force in the direction in which the
[実施の形態の第4例]
図5〜6は、請求項1、2に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例は、合成樹脂製のピンを持たない構造に関し、本発明を適用した場合に就いて示している。本例の構造に組み込む軸受カップ11bは、底部23bの中央部を内側に膨出させる事により、この底部23bの内面中央部に、部分球面状の凸部32を形成している。そして、この凸部32の中央部を、軸部12の先端面中央部に当接させている。
[Fourth Example of Embodiment]
FIGS. 5-6 has shown the 4th example of embodiment of this invention corresponding to Claim 1,2. This example relates to a structure that does not have a pin made of synthetic resin, and shows a case where the present invention is applied. The bearing
この様な本例の構造の場合、自在継手の使用に伴って上記軸受カップ11bと軸部12との間にスラスト荷重が加わると、上記底部23bの弾性変形に基づいて、これら軸受カップ11bと軸部12とが軸方向に相対変位する。この弾性変形に基づく相対変位量は僅かであるので、この弾性変形に基づく相対変位量だけを考慮すれば、ラジアルシールリップ18aの先端部に設けた1対のシール縁26a、26bの軸方向距離L26を極く短くできる。但し、本例の構造の場合には、長期間に亙る使用に伴って、上記凸部32が次第に摩耗し、その分だけ、上記軸受カップ11b内への上記軸部12の挿入量が増大する可能性がある。そこで本例の場合には、上記両シール縁26a、26bの軸方向距離L26を、上記底部23bの弾性変形に基づく相対変位分と、上記摩耗に基づく相対変位分(最大で、上記凸部32の高さ分)とを合計した長さとしている。この結果、長期間に亙る使用後に於いても、基端側のシール縁26bが、上記軸受カップ11bの外周面を覆う塗膜25の端部に存在する段差28(図2参照、図4には省略)を乗り越えて移動する事を防止できる。
In the case of such a structure of this example, when a thrust load is applied between the bearing
[実施の形態の第5例]
図7は、請求項1、2に対応する、本発明の実施の形態の第5例を示している。本例は、合成樹脂製のピンを持たず、しかも、軸部12の先端面と軸受カップ11の底部23aの内面との間を単なる空間とした構造に、本発明を適用した場合に就いて示している。この様な構造の場合、自在継手に外力が加わらない中立状態では、シールリング15aを構成するスラストシールリップ19の弾力のみにより、上記軸部12と上記軸受カップ11との位置関係が中立状態となる。
[Fifth Example of Embodiment]
FIG. 7 shows a fifth example of an embodiment of the present invention corresponding to
この様な構造に本発明を適用する為に本例の場合には、前述の図3に示した実施の形態の第2例と同様に、ラジアルシールリップ18aの先端部に設けた1対のシール縁26a、26bの軸方向距離L26を、中立状態での、軸部12の先端面と軸受カップ11の底部23の内面との間に存在する隙間29の最小厚さT29以上(L26≧T29)、好ましくは、この最小厚さT29よりも少しだけ(例えば0.5mm程度)大きく(L26>T29)する。この為、上記両シール縁26a、26bのうちで基端側のシール縁26bが、上記軸受カップ11の外周面を覆う塗膜25の端部に存在する段差28(図2参照、図7には省略)を乗り越えて移動する可能性は殆どなくなり、上記基端側のシール縁26bによるシール性を、上記段差28の存在に関係なく、十分に確保できる。
In the case of the present example in order to apply the present invention to such a structure, as in the second example of the embodiment shown in FIG. The axial distance L 26 between the seal edges 26a and 26b is set to be equal to or greater than the minimum thickness T 29 of the
本発明は、ステアリング装置用の自在継手に限らず、各種導力伝達装置の非直線接続部に組み込まれる十字軸式の自在継手に適用できる。 The present invention is not limited to a universal joint for a steering device, but can be applied to a cross-shaft type universal joint that is incorporated in a non-linear connection portion of various conductive force transmission devices.
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 自在継手
4 中間シャフト
5 ステアリングギヤユニット
6 入力軸
7 タイロッド
8a、8b ヨーク
9 十字軸
10 円孔
11、11a、11b 軸受カップ
12 軸部
13 結合基部
14 ラジアル軸受
15、15a シールリング
16 芯金
17、17a 弾性材
18、18a ラジアルシールリップ
19 スラストシールリップ
20 内向鍔部
21 挿入孔
22、22a ピン
23、23a、23b 底部
24 突条
25 塗膜
26a、26b シール縁
27 凹溝
28 段差
29 隙間
30 鍔部
31 突部
32 凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
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