JP5251968B2

JP5251968B2 - 十字軸自在継手

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Publication number: JP5251968B2
Application number: JP2010272798A
Authority: JP
Inventors: 晴彦清田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: JP2012122527A

Description

本発明は十字軸自在継手、特に、車両用ステアリング装置に組み込まれる十字軸自在継手に関する。

ステアリング装置は、ステアリングホイールの回転をステアリングギヤに伝達するアッパーシャフトとロアーシャフトとの間に、十字軸自在継手を介在させ、同一軸線上にない二つのシャフトの間で、回転トルクを伝達可能にしている。十字軸自在継手は、ヨークの軸受孔に、複数のニードルを有するニードル軸受を介して、十字状に配置された４本の軸部を有する十字軸が回転自在に軸支されている。

このような十字軸自在継手は、特許文献１の十字軸自在継手に示すように、十字軸の軸部の軸心に形成した有底の軸方向孔に、合成樹脂製のスラストピースを挿入し、ニードル軸受のカップ形外輪の底部内面と軸方向孔の底部との間に、このスラストピースをスラスト方向の適度な予圧を付与して挟持している。これにより、ニードル軸受に対して十字軸のスラスト方向への過度の移動を阻止し、製造誤差等による寸法誤差を吸収して、シールの変形を防止して、良好なシール性能を維持している。

しかしながら、据え切りをしたり、電動パワーステアリング装置の操舵補助トルクが作用して、十字軸自在継手に大きなトルクが作用すると、合成樹脂製のスラストピースに大きなスラスト荷重が作用して塑性変形することがある。すると、ニードル軸受の外輪の底部内面と十字軸の軸部の先端面が金属接触して、摩擦抵抗が大きくなって、操舵トルクが大きくなったり、シールが変形して、シール性能が悪化する問題があった。しかし、スラストピースの塑性変形を防止するために、スラストピースの剛性を大きくすると、スラストピースの弾性変形量が小さくなるため、寸法誤差を吸収して、スラスト方向の適度な予圧を付与することが困難になる。

特許文献２及び特許文献３の十字軸自在継手は、撓み変形する低剛性のスラストピースと、圧縮変形する高剛性のスラストピースを設け、低剛性のスラストピースが撓み変形して軸部の先端面に当接した後、高剛性のスラストピースが圧縮変形して、大きなスラスト荷重を支持している。

しかし、特許文献２及び特許文献３の十字軸自在継手は、十字軸の軸部の先端面とニードル軸受のカップ形外輪の底部内面との間の狭い空間に２種類のスラストピースを収納している。従って、低剛性のスラストピースの撓み変形量を確保するのが難しく、高剛性のスラストピースを配置するスペースも制約されるため、大きなスラスト荷重を支持することが難しい。

実公平７−２４６６１号公報特開２００９−１９２０６３号公報特開２０１０−８４８１８号公報

本発明は、寸法誤差を吸収してスラスト方向の適度な予圧を付与することができるとともに、十字軸の軸部に作用する大きなスラスト荷重を支持することを可能にしたスラストピースを備えた十字軸自在継手を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、ヨークに形成された軸受孔、上記軸受孔に内嵌する有底筒状の外輪を有する軸受、上記軸受に内嵌する十字状の軸部を有する十字軸、上記十字軸の軸部の軸心に形成された有底の軸方向孔、上記有底の軸方向孔に内嵌し、上記軸受外輪の底部内面に当接して、軸方向に圧縮されてスラスト荷重を支持する低剛性スラストピース、上記低剛性スラストピースの軸心に形成された貫通孔に内嵌し、上記低剛性スラストピースが軸方向に圧縮された後、上記軸受外輪の底部内面に当接し、上記低剛性スラストピースとともに軸方向に圧縮されてスラスト荷重を支持する高剛性スラストピースを備えた十字軸自在継手であって、上記高剛性スラストピースは、上記貫通孔に内嵌し、上記軸受外輪の底部内面に当接する球面が形成されている小径棒状体と、上記軸方向孔に内嵌するとともに、軸方向孔の底部に当接する大径軸部とが一体的に形成されており、上記低剛性スラストピースの上端面と上記小径棒状体の上面との高さの間に隙間が形成されていることを特徴とする十字軸自在継手である。

第２番目の発明は、第１番目の発明の十字軸自在継手において、上記小径棒状体には、上記低剛性スラストピースに係合して、高剛性スラストピースを低剛性スラストピースに結合する係合爪が形成されていることを特徴とする十字軸自在継手である。

本発明の十字軸自在継手は、十字軸の軸部の軸心に形成された有底の軸方向孔に内嵌し、軸受外輪の底部内面に当接して、軸方向に圧縮されてスラスト荷重を支持する低剛性スラストピースと、低剛性スラストピースの軸心に形成された貫通孔に内嵌し、低剛性スラストピースが軸方向に圧縮された後、軸受外輪の底部内面に当接し、上記低剛性スラストピースとともに軸方向に圧縮されてスラスト荷重を支持する高剛性スラストピースとから構成されている。

従って、軸部の軸芯に形成した軸方向孔に、低剛性スラストピースと高剛性スラストピースを収納し、軸方向に圧縮してスラスト荷重を支持するため、低剛性スラストピースの圧縮変形量を確保するのが容易で、低剛性スラストピースの塑性変形やクリープを抑制できるため、十字軸自在継手の耐久性が向上する。また、高剛性スラストピースを配置するスペースも確保されるため、大きなスラスト荷重を支持することができる。

本発明の十字軸自在継手を有するステアリング装置の全体を示し、一部を断面した正面図であって、電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。本発明の実施例１の十字軸自在継手の一部を断面した側面図である。図２の十字軸自在継手の軸部の一部を断面した拡大断面図である。（ａ）は本発明の実施例１のスラストピースを示す正面図、（ｂ）は（ａ）の低剛性スラストピースの貫通孔に内嵌された高剛性スラストピースを取り出して示す正面図である。軸部に大きなスラスト荷重が作用した状態を示す図３相当図である。本発明の実施例２の十字軸自在継手の軸部の一部を断面した拡大断面図である。（ａ）は本発明の実施例２のスラストピースを示す正面図、（ｂ）は（ａ）の低剛性スラストピースを示す正面図、（ｃ）は（ａ）の高剛性スラストピースを示す正面図である。本発明の実施例３の十字軸自在継手の軸部の一部を断面した拡大断面図である。（ａ）は本発明の実施例３のスラストピースを示す正面図、（ｂ）は（ａ）の低剛性スラストピースを示す正面図、（ｃ）は（ａ）の高剛性スラストピースを示す正面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例３を説明する。

図１は、本発明の十字軸自在継手を有するステアリング装置の全体を示し、一部を断面した正面図であって、電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。

図１に示すように、本発明の十字軸自在継手を有するステアリング装置は、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール１１を装着可能なステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置（操舵補助部）２０と、このステアリングシャフト１２の車体前方側（図１の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備える。

ステアリングシャフト１２は、雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとを、回転トルクを伝達可能に、かつ軸方向に関して相対移動可能にスプライン嵌合している。従って、上記雌ステアリングシャフト１２Ａと雄ステアリングシャフト１２Ｂとは、衝突時に、このスプライン嵌合部が相対移動して、全長を縮めることができる。

また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせており、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。

そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記雄ステアリングシャフト１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、アシスト装置２０の図示しない入力軸の車体後方側端部に連結している。

ステアリングコラム１３は、その中間部を支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット１４に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット１４が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。

また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。

上記ギヤハウジング２１の車体前方側端面から突出した出力軸２３は、十字軸自在継手１５を介して、中間シャフト１６の後端部に連結している。また、この中間シャフト１６の前端部に、別の十字軸自在継手１５を介して、ステアリングギヤ３０の入力軸３１を連結している。中間シャフト１６は、雄中間シャフト（雄シャフト）１６Ａの車体前方側に、雌中間シャフト（雌シャフト）１６Ｂの車体後方側が外嵌し、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に関して相対移動可能に嵌合している。

図示しないピニオンが、入力軸３１に結合している。また、図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイールの回転が、タイロッド３２を移動させて、図示しない車輪を操舵する。

アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、電動モータ２６のケース２６１が固定され、この電動モータ２６の図示しない回転軸にウォームが結合されている。出力軸２３には図示しないウォームホイールが取り付けられ、このウォームホイールに電動モータ２６の回転軸のウォームが噛合っている。

また、出力軸２３の中間部の周囲には、図示しないトルクセンサが設けられている。上記ステアリングホイール１１からステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出し、この検出値に応じて、電動モータ２６を駆動し、ウォームとウォームホイールから成る減速機構を介して、出力軸２３に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。

図２は本発明の実施例１の十字軸自在継手の一部を断面した側面図、図３は図２の十字軸自在継手の軸部の一部を断面した拡大断面図である。図４（ａ）は本発明の実施例１のスラストピースを示す正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の低剛性スラストピースの貫通孔に内嵌された高剛性スラストピースを取り出して示す正面図である。図５は軸部に大きなスラスト荷重が作用した状態を示す図３相当図である。

図２から図４に示すように、十字軸自在継手１５は、先端が二股状に分かれたアームを有する一対のヨーク４、４の間に、十字状の十字軸５が介装してある。すなわち、ヨーク４の軸受孔４１に、ニードル軸受６を介して、十字軸５両端の軸部５１、５１が揺動自在に嵌合している。本実施例のヨーク４は、板金、鍛造もしくは鋳造のいずれで製造しても良く、またヨーク４の材料は、鉄系、もしくはアルミ系のいずれであっても良い。

ニードル軸受６の外輪６１は、有底筒状（円筒カップ状）の金属製で、軸受孔４１に締まりばめ嵌合する筒状部６３と、図３で見て、筒状部６３の上端に閉鎖して形成された底部６４と、筒状部６３の下端に形成され、開放した内向き折り曲げ部６５で構成されている。底部６４は、球面状に形成されている。ニードル軸受６の筒状部６３を軸受孔４１に圧入すると、内向き折り曲げ部６５の下端面にシール５２が軽く接触し、外部からニードル軸受６内に塵埃が浸入するのを防止する。

この筒状部６３の内側転動面６３１には、複数のニードル６２が転動可能に配列されている。また、ニードル６２の内周と十字軸５の軸部５１の外周面５１１は、適度な隙間で嵌合する寸法関係に形成されている。ニードル６２の内周面と十字軸５の軸部５１の外周面５１１との嵌合は、締まりばめ嵌合にしてもよい。

軸部５１の軸芯には、有底の軸方向孔５３が形成され、この軸方向孔５３に、低剛性スラストピース７１及び高剛性スラストピース７２で構成されるスラストピース７が挿入されている。軸方向孔５３はドリル加工によって形成され、軸方向孔５３の底部５３１は円錐形状に形成されている。

低剛性スラストピース７１の材質としては、ゴム、エラストマー、合成樹脂等の弾性部材が好ましい。高剛性スラストピース７２の材質としては、低剛性スラストピース７１よりも剛性が大きい、エラストマー、合成樹脂、金属等が好ましい。

図３から図４に示すように、低剛性スラストピース７１は全体として円柱状に形成され、図４の下端側から、裁頭円錐部（頭を切った円錐部）７１１、大径軸部７１２、小径軸部７１３、大径軸部７１４、裁頭円錐部７１５の順に形成されている。

大径軸部７１２、７１４の直径は軸方向孔５３の内径よりも若干小径に形成され、大径軸部７１２、７１４の外周面には、９０度間隔に４本の矩形断面の突条７１６、７１７が各々形成されている。突条７１６、７１７の外周の直径は軸方向孔５３の内径よりも若干大径に形成されている。

突条７１６の下端は、大径軸部７１２と裁頭円錐部７１１との連接縁から若干上方（小径軸部７１３側）へ引っ込んで形成されている。同様に、突条７１７の上端は、大径軸部７１４と裁頭円錐部７１５との連接縁から若干下方（小径軸部７１３側）へ引っ込んで形成されている。

突条７１６の上端は、大径軸部７１２の軸方向内側段差面に沿って小径軸部７１３の外周面まで半径方向に延び、これによって突条７１６を補強している。同様に、突条７１７の下端は、大径軸部７１４の軸方向内側段差面に沿って小径軸部７１３の外周面まで半径方向に延び、これによって突条７１７を補強している。

低剛性スラストピース７１の軸心には貫通孔７１８が形成され、小径棒状体の高剛性スラストピース７２が貫通孔７１８に内嵌している。高剛性スラストピース７２の直径は、貫通孔７１８の内径よりも若干小径に形成されている。また、高剛性スラストピース７２の軸方向の長さＬ２は、低剛性スラストピース７１の軸方向の長さＬ１よりも若干短く形成されている。

低剛性スラストピース７１の貫通孔７１８に高剛性スラストピース７２を挿入し、低剛性スラストピース７１と高剛性スラストピース７２を一体化する。一体化した状態で、低剛性スラストピース７１の上端面７１５Ａと高剛性スラストピース７２の上端面７２１との間、及び、低剛性スラストピース７１の下端面７１１Ａと高剛性スラストピース７２の下端面７２２との間に、隙間Ｌ３、Ｌ４を形成する。高剛性スラストピース７２の直径を、貫通孔７１８の内径よりも若干大径に形成し、低剛性スラストピース７１の貫通孔７１８に高剛性スラストピース７２を圧入してもよい。

この一体化したスラストピース７を、軸部５１の軸方向孔５３に挿入する。低剛性スラストピース７１の下端の裁頭円錐部７１１が軸方向孔５３の底部５３１に当接する。この状態で低剛性スラストピース７１の上端面７１５Ａは、軸部５１の先端面５１２から若干突出する。

本発明の実施例１で、低剛性スラストピース７１を上下対称形状に形成し、隙間Ｌ３、Ｌ４を同一寸法に設定すれば、スラストピース７の上端面７１５Ａ、下端面７１１Ａのどちらから軸方向穴５３に挿入しても良いため、組立作業が容易となる。また、突条７１６が下端面７１１Ａよりも小径軸部７１３側へ引っ込んで形成され、突条７１７が上端面７１５Ａよりも小径軸部７１３側へ引っ込んで形成されている。従って、軸方向穴５３にスラストピース７を挿入するのが容易である。また、軸方向穴５３の内径に多少のバラツキがあっても、突条７１６、７１７が有るためにスラストピース７の圧入力が小さく、また圧入力の変化も少ないので、圧入作業が容易となる。

スラストピース７を軸部５１の軸方向孔５３に挿入した後、ニードル軸受６の筒状部６３を軸受孔４１に圧入する。すると、ニードル軸受６の底部内面６４１の中心部が、低剛性スラストピース７１の上端面７１５Ａに当接して、低剛性スラストピース７１を軸方向に圧縮する。高剛性スラストピース７２の上端面７２１は、低剛性スラストピース７１の上端面７１５Ａとの間に隙間Ｌ３が有るため、高剛性スラストピース７２は圧縮されない。低剛性スラストピース７１の小径軸部７１３は、低剛性スラストピース７１の他の部位よりも小径に形成されている。従って、ニードル軸受６の底部内面６４１で低剛性スラストピース７１を押し込むと、小径軸部７１３が圧縮されて弾性変形し、ニードル軸受６と軸部５１との間にスラスト方向の適度な予圧が付与される。

据え切りをしたり、アシスト装置（操舵補助部）２０の操舵補助トルクが作用して、十字軸自在継手１５に大きなトルクが作用すると、軸部５１に大きなスラスト荷重が作用する。すると、低剛性スラストピース７１が図３の状態からさらに圧縮され、図５の状態になる。すなわち、図５に示すように、ニードル軸受６の底部内面６４１の中心部が、高剛性スラストピース７２の上端面７２１に当接して、高剛性スラストピース７２を軸方向に押し下げる。

高剛性スラストピース７２の下端面７２２が軸方向孔５３の底部５３１に当接すると、
高剛性スラストピース７２が軸方向に圧縮されて、大きなスラスト荷重を支持することができ、剛性感のある操舵フィーリングが得られる。低剛性スラストピース７１は、高剛性スラストピース７２とともに軸方向に圧縮されて、スラスト荷重を支持する。従って、大きなスラスト荷重が作用しても、低剛性スラストピース７１の圧縮変形量が大きくならないため、低剛性スラストピース７１の塑性変形やクリープを抑制できるため、十字軸自在継手１５の耐久性が向上する。

本発明の実施例１では、軸部５１の軸芯に形成した軸方向孔５３に、円柱状の低剛性スラストピース７１と高剛性スラストピース７２を収納し、軸方向に圧縮してスラスト荷重を支持する。従って、低剛性スラストピース７１の圧縮変形量を確保するのが容易で、高剛性スラストピースを配置するスペースも確保されるため、大きなスラスト荷重を支持することができる。

次に本発明の実施例２について説明する。図６は本発明の実施例２の十字軸自在継手の軸部の一部を断面した拡大断面図である。図７（ａ）は本発明の実施例２のスラストピースを示す正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の低剛性スラストピースを示す正面図、図７（ｃ）は図７（ａ）の高剛性スラストピースを示す正面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。

実施例２は、低剛性スラストピース７１及び高剛性スラストピース７２の形状を変更した例である。すなわち、図６、図７に示すように、軸部５１の軸芯には、有底の軸方向孔５３が形成され、この軸方向孔５３に、低剛性スラストピース７１及び高剛性スラストピース７２で構成されるスラストピース７が挿入されている。低剛性スラストピース７１は全体として円柱状に形成され、図７（ｂ）の下端側から、小径軸部７１３、大径軸部７１４、裁頭円錐部７１５の順に形成されている。

大径軸部７１４の直径は軸方向孔５３の内径よりも若干小径に形成され、大径軸部７１４の外周面には、９０度間隔に４本の矩形断面の突条７１７が形成されている。突条７１７の外周の直径は軸方向孔５３の内径よりも若干大径に形成されている。

突条７１７の上端は、大径軸部７１４と裁頭円錐部７１５との連接縁から若干下方（小径軸部７１３側）へ引っ込んで形成されている。また、突条７１７の下端は、大径軸部７１４の軸方向内側段差面に沿って小径軸部７１３の外周面まで半径方向に延び、これによって突条７１７を補強している。低剛性スラストピース７１の軸心には、その軸方向の全長にわたって貫通孔７１８が形成されている。

図７（ｃ）に示すように、高剛性スラストピース７２は全体として円柱状に形成され、図７（ｃ）の下端側から、裁頭円錐部（頭を切った円錐部）７２３、大径軸部７２４、小径軸部７２５、小径棒状体７２６の順に形成されている。

大径軸部７２４の直径は軸方向孔５３の内径よりも若干小径に形成され、大径軸部７２４の外周面には、９０度間隔に４本の矩形断面の突条７２７が形成されている。突条７２７の外周の直径は軸方向孔５３の内径よりも若干大径に形成されている。

突条７２７の下端は、大径軸部７２４と裁頭円錐部７２３との連接縁から若干上方（小径軸部７２５側）へ引っ込んで形成されている。突条７２７の上端は、大径軸部７２４の軸方向内側段差面に沿って小径軸部７２５の外周面まで半径方向に延び、これによって突条７２７を補強している。

高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６が貫通孔７１８に内嵌している。小径棒状体７２６の直径は、貫通孔７１８の内径よりも若干小径に形成されている。また、小径棒状体７２６の軸方向の長さＬ６は、低剛性スラストピース７１の軸方向の長さＬ５よりも若干短く形成されている。

低剛性スラストピース７１の貫通孔７１８に高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６を挿入し、低剛性スラストピース７１と高剛性スラストピース７２を一体化する。一体化すると、低剛性スラストピース７１の上端面７１５Ａと高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６の上端面７２１との間に、隙間Ｌ７が形成される。高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６の直径を、貫通孔７１８の内径よりも若干大径に形成し、低剛性スラストピース７１の貫通孔７１８に、高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６を圧入してもよい。

この一体化したスラストピース７を、軸部５１の軸方向孔５３に挿入する。高剛性スラストピース７２下端の裁頭円錐部７２３が軸方向孔５３の底部５３１に当接する。この状態で低剛性スラストピース７１の上端面７１５Ａは、軸部５１の先端面５１２から若干突出する。

本発明の実施例２では、突条７２７が下端面７２３Ａよりも小径軸部７２５側へ引っ込んで形成され、突条７１７が上端面７１５Ａよりも小径軸部７１３側へ引っ込んで形成されている。従って、軸方向穴５３にスラストピース７を挿入するのが容易である。また、軸方向穴５３の内径に多少のバラツキがあっても、突条７２７、７１７が有るためにスラストピース７の圧入力が小さく、また圧入力の変化も少ないので、圧入作業が容易となる。

スラストピース７を軸部５１の軸方向孔５３に挿入した後、ニードル軸受６の筒状部６３を軸受孔４１に圧入する。すると、ニードル軸受６の底部内面６４１の中心部が、低剛性スラストピース７１の上端面７１５Ａに当接して、低剛性スラストピース７１を軸方向に圧縮する。高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６の上端面７２１は、低剛性スラストピース７１の上端面７１５Ａとの間に隙間Ｌ７が有るため、高剛性スラストピース７２は圧縮されない。

低剛性スラストピース７１の小径軸部７１３は、低剛性スラストピース７１の他の部位よりも小径に形成されている。従って、ニードル軸受６の底部内面６４１で低剛性スラストピース７１を押し込むと、小径軸部７１３が圧縮されて弾性変形し、ニードル軸受６と軸部５１との間にスラスト方向の適度な予圧が付与される。

据え切りをしたり、アシスト装置（操舵補助部）２０の操舵補助トルクが作用して、十字軸自在継手１５に大きなトルクが作用すると、軸部５１に大きなスラスト荷重が作用する。すると、低剛性スラストピース７１が図６の状態からさらに圧縮され、ニードル軸受６の底部内面６４１の中心部が、高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６の上端面７２１に当接して、高剛性スラストピース７２を軸方向に圧縮する。

高剛性スラストピース７２が軸方向に圧縮されて、大きなスラスト荷重を支持することができ、剛性感のある操舵フィーリングが得られる。低剛性スラストピース７１は、高剛性スラストピース７２とともに軸方向に圧縮されて、スラスト荷重を支持する。従って、大きなスラスト荷重が作用しても、低剛性スラストピース７１の圧縮変形量が大きくならないため、低剛性スラストピース７１の塑性変形やクリープを抑制できるため、十字軸自在継手１５の耐久性が向上する。

本発明の実施例２では、軸部５１の軸芯に形成した軸方向孔５３に、円柱状の低剛性スラストピース７１と高剛性スラストピース７２を収納し、軸方向に圧縮してスラスト荷重を支持する。そのため、低剛性スラストピース７１の圧縮変形量を確保するのが容易で、高剛性スラストピースを配置するスペースも確保されるため、大きなスラスト荷重を支持することができる。

次に本発明の実施例３について説明する。図８は本発明の実施例３の十字軸自在継手の軸部の一部を断面した拡大断面図である。図９（ａ）は本発明の実施例３のスラストピースを示す正面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の低剛性スラストピースを示す正面図、図９（ｃ）は図９（ａ）の高剛性スラストピースを示す正面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。

実施例３は、実施例２の変形例であって、低剛性スラストピース７１と高剛性スラストピース７２を確実に一体化させるようにした例である。すなわち、図８、図９に示すように、軸部５１の軸芯には、有底の軸方向孔５３が形成され、この軸方向孔５３に、低剛性スラストピース７１及び高剛性スラストピース７２で構成されるスラストピース７が挿入されている。低剛性スラストピース７１は全体として円柱状に形成され、図９（ｂ）の下端側から、小径軸部７１３、大径軸部７１４、裁頭円錐部７１５の順に形成されている。

図９（ｃ）に示すように、高剛性スラストピース７２は全体として円柱状に形成され、図９（ｃ）の下端側から、裁頭円錐部（頭を切った円錐部）７２３、大径軸部７２４、小径軸部７２５、小径棒状体７２６の順に形成されている。

小径棒状体７２６の上端面７２１は球面に形成されている。また、小径棒状体７２６の上端面７２１より若干下側には、係合爪７２１Ａが形成され、係合爪７２１Ａは小径棒状体７２６の外周面から半径方向外側に突出している。低剛性スラストピース７１の貫通孔７１８の上端には、貫通孔７１８の内径よりも若干大径の係合孔７１８Ａが形成されている。

低剛性スラストピース７１の貫通孔７１８に高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６を挿入する。係合爪７２１Ａは縮径しながら貫通孔７１８に沿って挿入され、係合爪７２１Ａが係合孔７１８Ａに達すると、係合爪７２１Ａが拡径する。すると、係合孔７１８Ａと貫通孔７１８の段差面に係合爪７２１Ａが係合し、低剛性スラストピース７１と高剛性スラストピース７２が一体化され、低剛性スラストピース７１に対して高剛性スラストピース７２が確実に抜け止めされる。低剛性スラストピース７１と高剛性スラストピース７２が一体化すると、低剛性スラストピース７１の上端面７１５Ａと高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６の上端面７２１との間に、隙間Ｌ７が形成される。

本発明の実施例３では、突条７２７が下端面７２３Ａよりも小径軸部７２５側へ引っ込んで形成され、突条７１７が上端面７１５Ａよりも小径軸部７１３側へ引っ込んで形成されている。従って、軸方向穴５３にスラストピース７を挿入するのが容易である。また、軸方向穴５３の内径に多少のバラツキがあっても、突条７２７、７１７が有るためにスラストピース７の圧入力が小さく、また圧入力の変化も少ないので、圧入作業が容易となる。

スラストピース７を軸部５１の軸方向孔５３に挿入した後、ニードル軸受６の筒状部６３を軸受孔４１に圧入すると、ニードル軸受６の底部内面６４１の中心部が、低剛性スラストピース７１の上端面７１５Ａに当接し、低剛性スラストピース７１を軸方向に圧縮する。高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６の上端面７２１は、低剛性スラストピース７１の上端面７１５Ａとの間に隙間Ｌ７が有るため、高剛性スラストピース７２は圧縮されない。

据え切りをしたり、アシスト装置（操舵補助部）２０の操舵補助トルクが作用して、十字軸自在継手１５に大きなトルクが作用すると、軸部５１に大きなスラスト荷重が作用する。すると、低剛性スラストピース７１が図８の状態からさらに圧縮され、ニードル軸受６の底部内面６４１の中心部が、高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６の上端面７２１に当接して、高剛性スラストピース７２を軸方向に圧縮する。

本発明の実施例３では、高剛性スラストピース７２の小径棒状体７２６の上端面７２１は球面に形成されている。従って、大きなスラスト荷重が作用しながら軸部５１が回転した時の、摩擦抵抗を低減することができるため、操舵フィーリングが向上するとともに、十字軸自在継手１５の耐久性が向上する。

また、本発明の実施例３では、軸部５１の軸芯に形成した軸方向孔５３に、円柱状の低剛性スラストピース７１と高剛性スラストピース７２を収納し、軸方向に圧縮してスラスト荷重を支持する。そのため、低剛性スラストピース７１の圧縮変形量を確保するのが容易で、高剛性スラストピースを配置するスペースも確保されるため、大きなスラスト荷重を支持することができる。

上記実施例では、車両用ステアリング装置に使用される十字軸自在継手に本発明を適用した例について説明したが、動力伝達軸に使用される十字軸自在継手に適用してもよい。また、上記実施例では、アシスト装置２０を有する車両用ステアリング装置に使用される十字軸自在継手に本発明を適用した例について説明したが、アシスト装置２０の無い車両用ステアリング装置に適用してもよい。

１１ステアリングホイール
１２ステアリングシャフト
１２Ａ雌ステアリングシャフト
１２Ｂ雄ステアリングシャフト
１３ステアリングコラム
１３Ａアウターコラム
１３Ｂインナーコラム
１４支持ブラケット
１５十字軸自在継手
１６中間シャフト
１６Ａ雄中間シャフト
１６Ｂ雌中間シャフト
１８車体
２０アシスト装置
２１ギヤハウジング
２３出力軸
２６電動モータ
２６１ケース
３０ステアリングギヤ
３１入力軸
３２タイロッド
４ヨーク
４１軸受孔
５十字軸
５１軸部
５１１外周面
５１２先端面
５２シール
５３軸方向孔
５３１底部
６ニードル軸受
６１外輪
６２ニードル
６３筒状部
６３１内側転動面
６４底部
６４１底部内面
６５内向き折り曲げ部
７スラストピース
７１低剛性スラストピース
７１１裁頭円錐部
７１１Ａ下端面
７１２大径軸部
７１３小径軸部
７１４大径軸部
７１５裁頭円錐部
７１５Ａ上端面
７１６、７１７突条
７１８貫通孔
７１８Ａ係合孔
７２高剛性スラストピース
７２１上端面
７２１Ａ係合爪
７２２下端面
７２３裁頭円錐部
７２３Ａ下端面
７２４大径軸部
７２５小径軸部
７２６小径棒状体
７２７突条

Claims

ヨークに形成された軸受孔、
上記軸受孔に内嵌する有底筒状の外輪を有する軸受、
上記軸受に内嵌する十字状の軸部を有する十字軸、
上記十字軸の軸部の軸心に形成された有底の軸方向孔、
上記有底の軸方向孔に内嵌し、上記軸受外輪の底部内面に当接して、軸方向に圧縮されてスラスト荷重を支持する低剛性スラストピース、
上記低剛性スラストピースの軸心に形成された貫通孔に内嵌し、上記低剛性スラストピースが軸方向に圧縮された後、上記軸受外輪の底部内面に当接し、上記低剛性スラストピースとともに軸方向に圧縮されてスラスト荷重を支持する高剛性スラストピースを備えた十字軸自在継手であって、
上記高剛性スラストピースは、
上記貫通孔に内嵌し、上記軸受外輪の底部内面に当接する球面が形成されている小径棒状体と、
上記軸方向孔に内嵌するとともに、軸方向孔の底部に当接する大径軸部とが一体的に形成されており、
上記低剛性スラストピースの上端面と上記小径棒状体の上面との高さの間に隙間が形成されていること
を特徴とする十字軸自在継手。
請求項１に記載された十字軸自在継手において、
上記小径棒状体には、
上記低剛性スラストピースに係合して、高剛性スラストピースを低剛性スラストピースに結合する係合爪が形成されていること
を特徴とする十字軸自在継手。