JP7163957B2 - シールリング、十字軸継手、中間シャフト組立体及びステアリング装置 - Google Patents

シールリング、十字軸継手、中間シャフト組立体及びステアリング装置 Download PDF

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Description

本願は、ステアリング装置の操舵力を伝達する十字軸継手に用いられるシールリング、当該シールリングを備えた十字軸継手、当該十字軸継手を備えた中間シャフト組立体、及び、当該中間シャフト組立体を備えたステアリング装置に関するものである。
従来、十字軸継手を構成する十字軸の端部に外嵌する軸受の軸受カップと、十字軸の軸部との間に生じる隙間をシールするシールリングがある。
実用新案登録第３０４１７３２号公報
上記特許文献１に記載のシールリングは、使用条件が過酷になると、背面ストッパー側から軸受内に水が浸入し、腐食してしまうおそれがある。
以上に鑑みて、本願発明は、シール性に優れたシールリング、十字軸継手、中間シャフト組立体及びステアリング装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本願のシールリングは、中心部と、前記中心部から４方向に延びる４本の軸部とを有し、前記中心部が前記軸部の基端から前記軸部の径方向外方に広がる段差面を形成した十字軸と、
前記軸部に取り付けられる軸受と、ともに用いられ、
前記軸部に外嵌して、前記軸受と前記段差面との間に配置されるシールリングであって、
前記段差面に接触するシールリップと、
前記接触により前記シールリップが変形して入り込む凹部と、
他の部分よりも剛性が高い円輪状の芯部材を有し、
前記芯部材は、全周にわたって径方向に広がる鍔部を有し、
前記鍔部の外周部は、径方向の凹凸を有する。これによりシールリングのシール性を向上させることができる。また、シールリップの緊迫力が低下するのを抑えることができる。また、芯部材とシールリップの一体性を高め、シールリップの緊迫力が低下するのを更に防ぐことができる。また、軸受側のシールリップと段差面側のシールリップを一体に形成することができる。
好ましくは、前記シールリップは、前記段差面に接して径方向内側に変形する。これにより、段差面を小さくすることができ、十字軸を小型化することができる。
また好ましくは、前記段差面と接する着座部を有する。これにより、シールリングの位置決めを容易にし、また、シールリングと段差面との間のシール性を高めることができる。
また好ましくは、径方向外側から順に、前記シールリップ、前記凹部、前記着座部の順に配置されている。これにより、着座部と十字軸との摩擦面を大きくして軸受とシールリングとの共回りを防ぎながら、シール性を向上させることができる。
また好ましくは、前記芯部材の一部が前記着座部を構成する。これにより、シールリップの位置決めをより正確に行い、位置のズレによるシール性の低下を防ぐことができる。
また好ましくは、前記芯部材は、前記軸部の径方向外側又は内側に向けて露出した位置決め部を有する。これにより、シールリップを成型しやすくなる。
また好ましくは、前記着座部は、前記鍔部よりも前記段差面側に突出した前記芯部材の部分を有する。これにより、シールリップが入り込む凹部を形成しながら、シールリップの正確な位置決めを可能とする。
また好ましくは、前記芯部材は、前記鍔部の径方向内側に、全周にわたって前記鍔部よりも中心軸線方向の寸法が大きい補強部を有する。これにより、芯部材の剛性を高め、シールリングが軸受と共回りするのを防ぐことができる。
また、上記課題を解決するため、本願の十字軸継手は、上記シールリングを有する。これにより、シール性に優れた十字軸継手を提供することができる。
また、上記課題を解決するため、本願の中間シャフト組立体は、上記十字軸継手を有する。これにより、シール性に優れた中間シャフト組立体を提供することができる。
好ましくは、上記中間シャフト組立体はメッキ加工が施されている。これにより、更にシール性に優れた中間シャフト組立体を提供することができる。
また、上記課題を解決するため、本願のステアリング装置は、上記中間シャフト組立体を有する。これにより、シール性に優れたステアリング装置を提供することができる。
本願発明によれば、シール性に優れたシールリング、十字軸継手、中間シャフト組立体及びステアリング装置を提供することができる。
図１は本願の第１実施形態に係るステアリング装置を示す側面図である。 図２は本願の第１実施形態に係る中間シャフト組立体を示す斜視図である。 図３は本願の第１実施形態に係る十字軸、軸受およびシールリングの断面図である。 図４は本願の第１実施形態に係るシールリング周辺の拡大断面図である。 図５は本願の第１実施形態に係るシールリングの断面図である。 図６は本願の第１参考例に係るシールリングの断面図である。 図７は本願の第１参考例に係るシールリング周辺の拡大断面図である。 図８は本願の第２実施形態に係るシールリングの断面図である。 図９は本願の第２参考例に係るシールリングの断面図である。 図１０は本願の第２参考例に係るシールリングの芯部材の図９に示すＸ矢視図である。 図１１は本願の第３実施形態に係るシールリングの断面図である。 図１２は本願の第３実施形態に係るシールリング周辺の拡大断面図である。 図１３は本願の第４実施形態に係るシールリングの断面図である。 図１４は本願の第５実施形態に係るシールリングの断面図である。 図１５は本願の第５実施形態に係るシールリング周辺の拡大断面図である。 図１６Ａは本願の第５実施形態に係るシールリングの芯部材を示す平面図である。図１６Ｂは図１６Ａに示すXVIＢ－XVIＢ断面図である。 図１７Ａは本願の第５実施形態に係るシールリングの芯部材の変形例を示す平面図である。図１７Ｂは図１７Ａに示すXVIIＢ－XVIIＢ断面図である。 図１８は、本願の第６実施形態に係るシールリングの断面図である。 図１９は、本願の十字軸継手に適用可能な他の軸受と十字軸の軸部を示す拡大断面図である。
（第１実施形態）
以下、本願の第１実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本願の第１実施形態に係るステアリング装置１００を示す側面図である。
図１に示すように、ステアリング装置１００は、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ステアリングコラム３と、車体側ブラケット４と、第１の十字軸継手５と、中間シャフト６と、第２の十字軸継手７と、ピニオンギア８と、ラック軸９とを有している。ステアリングホイール１は、その回転を伝達するステアリングシャフト２の運転者側の端部に固定されている。ステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３の内側を通り、中心軸線を中心として回転可能にステアリングコラム３に支持されている。ステアリングコラム３は、車体側ブラケット４により車体２００に取り付けられる。ステアリングシャフト２の回転は第１の十字軸継手５によって中間シャフト６に伝達される。中間シャフト６の回転は、第２の十字軸継手７によってピニオンギア８に伝達される。第１の十字軸継手５、中間シャフト６、及び、第２の十字軸継手７は中間シャフト組立体３００を構成する。ピニオンギア８は回転してラック軸９を車幅方向に移動させる。ラック軸９は不図示のタイロッドを介して不図示のナックルアームを動かし、車両の不図示の前輪を転舵させる。
図２は本願の第１実施形態に係る中間シャフト組立体３００を示す斜視図である。
第１の十字軸継手５は、第１のヨーク１１と、第２のヨーク１２とを備えている。第２の十字軸継手７は、第３のヨーク１３と、第４のヨーク１４とを備えている。第１のヨーク１１は二股に形成された一対のアーム１１ａを有している。第２のヨーク１２は二股に形成された一対のアーム１２ａを有している。第１のヨーク１１と第２のヨーク１２は、一対のアーム１１ａと一対のアーム１２ａに保持された後述の十字軸１６を介して連結されている。これと同様に、第３のヨーク１３と第４のヨーク１４も一対のアーム１３ａと一対のアーム１４ａによって保持された後述の十字軸１６によって連結されている。
図３は本願の第１実施形態に係る十字軸１６、軸受２１、ピン２４およびシールリング２６の断面図である。図２に示す中間シャフト６の中心軸線方向に対して垂直な方向に切断した断面を示している。
十字軸１６は、中心部１７と、中心部１７からそれぞれ４方向に延びる４本の円柱状の軸部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄとを有している。具体的には、十字軸１６は、中心部１７から一方向に延びる第１の軸部１８ａと、第１の軸部１８と中心軸線を共通にして中心部１７から第１の軸部１８ａとは反対側に延びる第２の軸部１８ｂと、中心部１７から第１、第２の軸部１８ａ、１８ｂに対して垂直な方向に延びる第３の軸部１８ｃと、第３の軸部１８ｃと中心軸線を共通にして中心部１７から第３の軸部１８ｃとは反対側に延びる第４の軸部１８ｄとを有している。軸部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ周辺の構成は、４本の軸部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄにおいて共通であるため、軸部１８ａについてのみ説明し、他の軸部１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ周辺の構成の説明は省略する。軸部１８ａの先端側部分には軸受２１が外嵌している。軸受２１としては、ニードル軸受などのラジアル軸受を用いることができる。軸受２１は、軸受カップ２２と、複数のローラ２３とを有する。軸受カップ２２は、先述のヨーク１１乃至１４の一対のアーム１１ａ乃至１４ａに形成された孔部に内嵌する。ローラ２３は、軸受カップ２２と十字軸１６の軸部１８ａとの間で、軸部１８ａと略平行な向きで円周方向に複数配置されている。
軸部１８ａには、先端から基部側にかけて挿入孔１８ｅが形成されている。挿入孔１８ｅの内側には合成樹脂製のピン２４が挿入されている。軸部１８ａの基部にはシールリング２６が外嵌している。シールリング２６は、軸受カップ２２と軸部１８ａの間の隙間から軸受２１内に異物が入るのを防ぐ。ピン２４は、軸受カップ２２と軸部１８ａとの間に介在して、軸受カップ２２が軸部１８ａの基部側に移動するのを防ぐ。これにより、シールリング２６が軸受カップ２２により圧縮されてシール性が損なわれるのを防ぐことができる。シールリング２６は、図２に示す第１の十字軸継手５のように、車室内に設けられる十字軸継手には設けなくても良い。
図４は本願の第１実施形態に係るシールリング２６周辺の拡大断面図である。図４に示す部分は全周にわたって同様の断面形状をしている。以降、特に記載が無い限り、「中心軸線方向」は軸部１８ａの中心軸線方向を意味し、「径方向」は軸部１８ａの径方向を意味するものとする。
シールリング２６は、芯部材２７と弾性部材２８とを有している。芯部材２７は、金属、樹脂など、弾性部材２８よりも剛性の高い材料からなり、円輪状をしている。弾性部材２８は、ニトリルゴム、水酸化ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム等のエラストマーから形成することができる。上述のように、中間シャフト組立体３００にメッキ加工を施す場合には、弾性部材２８をフッ素ゴムから形成することが好ましい。弾性部材２８は、芯部材２７を埋設固着している。弾性部材２８は円輪状をしている。十字軸１６の中心部１７は、径方向において、軸部１８ａよりも大きく、軸部１８ａの基端から径方向外方に広がる段差面１７ａを形成している。図４において段差面１７ａは軸部１８ａの中心軸線に対して略直角に延びているが、中心軸線に対して略直角に限られるものではない。弾性部材２８は、軸受カップ２２と段差面１７ａとに接して、軸受カップ２２内に泥水などの異物が入り込むのを防ぐ。
図５は本願の第１実施形態に係るシールリング２６の断面図である。シールリング２６は全周にわたって同様の断面形状をしている。
芯部材２７は、内径側で円筒状をした円筒部２７ａと、円筒部２７ａの外周から径方向外側に延びる鍔部２７ｂとを有する。円筒部２７ａは補強部としての役割を果たし、芯部材２７の剛性を高める。これにより、シールリング２６が軸部１８ａに強固に取り付けられ、シールリング２６が軸受カップ２２と共回りするのを防ぐ。なお、補強部は、円筒状をしている必要はなく、全周にわたって鍔部２７ｂよりも中心軸線方向の寸法が大きければ足りる。
弾性部材２８は、十字軸１６に取り付けられていない状態では、図５に示す断面形状をしている。弾性部材２８は、本体２９と、軸受２１側の第１のシールリップ３１と、軸受２１側の第２のシールリップ３２と、軸受２１側の第３のシールリップ３３と、段差面１７ａ側のシールリップ３４を有している。弾性部材２８の本体２９は、中心軸線方向で軸受２１側と径方向内側で芯部材２７に固着している。中心軸線方向で段差面１７ａ側の芯部材２７の面は、弾性部材２８が固着しておらず、露出している。また、中心軸線方向で軸受２１側の一部を除いて、鍔部２７ｂの径方向外側面も露出している。芯部材２７の露出面は、弾性部材２８を成型する際に、型に接触させて芯部材２７の位置決めをするのに用いることができる。特に、鍔部２７ｂの径方向外側面は、弾性部材２８の成型時に型に当てることで、芯部材２７の調芯に用いることができる位置決め部２７ｃを構成する。
弾性部材２８の本体２９は、芯部材２７から、全周にわたって、径方向外側に広がり、中心軸線方向で軸受２１側に立ち上がっている。第１のシールリップ３１は、中心軸線方向において最も軸受２１側に位置する本体２９の部分から、全周にわたって径方向内側に突出している。第１のシールリップ３１は、図４に示すように、軸受２１の軸受カップ２２の外周面に押圧接触する。
第２のシールリップ３２は、芯部材２７と第１のシールリップ３１の間で、第１のシールリップ３１寄りの本体２９の部分から、全周にわたって径方向内側に突出している。第２のシールリップ３２は、中心軸線方向において軸受２１側に向かうにつれて内径及び外径が小さくなるように軸部１８ａの中心軸線に対して傾斜した円すい面状をしている。第２のシールリップ３２は、図４に示すように、軸受２１の軸受カップ２２の外周面に押圧接触する。
第３のシールリップ３３は、中心軸線方向において芯部材２７の軸受２１側に配置された本体２９の部分から、全周にわたって、軸受２１側に突出している。第３のシールリップ３３は、中心軸線方向において軸受２１側に向かうにつれて内径及び外径が大きくなるように、軸部１８ａの中心軸線に対して傾斜した円すい面状をしている。第３のシールリップ３３は、図４に示すように、軸受カップ２２の内側湾曲部２２ａに押圧接触する。
段差面１７ａ側のシールリップ３４は、芯部材２７の径方向外側の本体２９の部分から、全周にわたって、段差面１７ａ側に突出している。シールリップ３４は先端が鋭角な断面形状をしている。シールリップ３４は、中心軸線方向において段差面１７ａ側に向かうにつれて内径及び外径が小さくなるように、軸部１８ａの中心軸線に対して傾斜した円すい面状をしている。シールリング２６が十字軸１６に取り付けられた際、シールリップ３４が径方向内側に変形するようにすることで、シールリップ３４と接触する段差面１７ａを小さくすることができ、十字軸継手５、７を小型化することができる。
径方向において、シールリップ３４と芯部材２７との間には、環状の凹部３６が形成されている。凹部３６の径方向内側で段差面１７ａに接触する芯部材２７の部分及び弾性部材２８の部分は、着座部４０を構成する。着座部４０は、シールリング２６の位置決めに利用することができる。図４に示すように、着座部４０が十字軸１６の段差面１７ａに接触するようにシールリング２６を十字軸１６の軸部１８ａに外嵌すると、シールリング２６を適切な位置に配置することができる。この状態で、シールリップ３４は軸部１８ａ側に弾性変形して凹部３６内に入り込む。これにより、シールリップ３４の締め代を大きくすることができ、安定した高いシール性能を実現することができる。着座部４０は、シールリップ３４と同様に、段差面１７ａ側から軸受２１への異物の侵入を防ぐ役割も果たす。凹部３６は、シールリップ３４のためのスペースを確保し、着座部４０を段差面１７ａに確実に接触させることで、更に安定した高いシール性能を実現することができる。
図２に示す中間シャフト組立体３００は、組み立てた状態で、メッキ加工が施されても良い。メッキの種類としては電気亜鉛メッキ、亜鉛ニッケルメッキなどを用いることができる。メッキ加工を施す場合、水素を除去するためにベーキング処理が必要となる。ベーキング処理を行うと、弾性部材２８が塑性変形し、シールの緊迫力が低下するおそれがあるが、本実施形態においては、芯部材２７により、シールの緊迫力の低下を防ぐことができる。また、本実施形態は安定した高いシール性能を有するため、メッキの前処理液が軸受カップ２２の内側に浸入するのを防ぐことができる。
（第１参考例）
次に、本願の第１参考例を図６および図７を参照して説明する。図６は本第１参考例に係るシールリング２２６の断面図である。図７は十字軸継手に取り付けたシールリング２２６周辺の拡大断面図である。
本第１参考例は、上記第１実施形態と多くの点で共通するため、ここでは上記第１実施形態と異なる点について説明する。上記第１実施形態において参照符号を付して説明した部分に対応する本第１参考例の部分には、第１実施形態で使用した参照符号に「２００」を足した数字からなる参照符号を付する。例えば、第１実施形態の芯部材２７に対応する本第１参考例の芯部材には「２２７」の参照符号を付する。
本第１参考例においては、上記第１実施形態とは異なり、鍔部２２７ｂの径方向外側面に弾性部材２２８が固着している。また、鍔部２２７ｂには、段差面２１７ａ側の鍔部２２７ｂの面から凹んだ位置決め部２２７ｃが形成されている。位置決め部２２７ｃは、弾性部材２２８の成型時に型に当てることで、芯部材２２７の調芯に用いることができる。位置決め部２２７ｃは、芯部材２２７と同心円状に連続して形成しても良いし、円周方向に断続的に形成しても良い。また、位置決め部２２７ｃは、内側に円柱状、半球状、四角柱状などの空間を形成するように凹んだ部分であっても良い。
（第２実施形態）
次に、本願の第２実施形態を図８を参照して説明する。図８は本第２実施形態に係るシールリング３２６の断面図である。
本第２実施形態は、上記第１実施形態と多くの点で共通するため、ここでは上記第１実施形態と異なる点について説明する。上記第１実施形態において参照符号を付して説明した部分に対応する本第２実施形態の部分には、第１実施形態で使用した参照符号に「３００」を足した数字からなる参照符号を付する。例えば、第１実施形態の芯部材２７に対応する本第２実施形態の芯部材には「３２７」の参照符号を付する。
本第２実施形態においては、上記第１実施形態とは異なり、環状部３２７ｄが、鍔部３２７ｂの径方向外側部分と一体に形成されている。環状部３２７ｄの径方向外側面には弾性部材３２８が固着している。環状部３２７ｄは、中心軸線方向において、十字軸の段差面側の面が、十字軸の段差面側の鍔部３２７ｂの面よりも、軸受側に配置されており、鍔部３２７ｂの径方向外側部分に凹部３３６を形成している。凹部３３６を構成する鍔部３２７ｂの部分は、弾性部材３２８の成型時に型に当てることで、芯部材３２７の調芯に用いることができる位置決め部３２７ｃを構成する。中心軸線方向において、段差面側の鍔部３２７ｂの部分は、十字軸の段差面に接する着座部３４０を構成する。段差面側のシールリップ３３４の外径は、中心軸線方向で段差面側に向かうにつれて小さくなる。シールリップ３３４の内径は、中心軸線方向の全範囲にわたって略均一である。
本第２実施形態によれば、シールリング３２６を十字軸に取り付けた際、凹部３３６の内側にシールリップ３３４が入り込む。これにより、シールリップ３３４の締め代を大きくして、安定した高いシール性能を実現することができる。また、シールリップ３３４のためのスペースを確保し、着座部３４０を十字軸の段差面に確実に接触させることで、更に安定した高いシール性能を実現することができる。
（第２参考例）
次に、本願の第２参考例を図９および図１０を参照して説明する。図９は本第２参考例に係るシールリング４２６の断面図である。図１０は本第２参考例に係るシールリング４２６の芯部材４２７の図９に示すＸ矢視図である。図１０は弾性部材４２８が固着する前の芯部材４２７を示している。
本第２参考例は、上記第１実施形態と多くの点で共通するため、ここでは上記第１実施形態と異なる点について説明する。上記第１実施形態において参照符号を付して説明した部分に対応する本第２参考例の部分には、第１実施形態で使用した参照符号に「４００」を足した数字からなる参照符号を付する。例えば、第１実施形態の芯部材２７に対応する本第２参考例の芯部材には「４２７」の参照符号を付する。
本第２参考例においては、上記第１実施形態とは異なり、鍔部４２７ｂの径方向外側面に弾性部材４２８が固着している。また、位置決め部４２７ｃとして、鍔部４２７ｂに、中心軸線方向に貫通した穴部が形成されている。位置決め部４２７ｃは、図１０に示すように、円周方向に離隔して複数配置されている。位置決め部４２７ｃは、弾性部材４２８の成型時に型に当てることで、芯部材４２７の調芯に用いることができる。調芯のためには、径方向外側に向かって露出した位置決め部４２７ｃの部分と、径方向内側に向かって露出した位置決め部４２７ｃの部分のいずれか、又は、その両方を型に当てても良い。
（第３実施形態）
次に、本願の第３実施形態を図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は本第３実施形態に係るシールリング５２６の断面図である。図１２は十字軸継手に取り付けられたシールリング５２６周辺を示す拡大断面図である。
本第３実施形態は、上記第１実施形態と多くの点で共通するため、ここでは上記第１実施形態と異なる点について説明する。上記第１実施形態において参照符号を付して説明した部分に対応する本第３実施形態の部分には、第１実施形態で使用した参照符号に「５００」を足した数字からなる参照符号を付する。例えば、第１実施形態の芯部材２７に対応する本第３実施形態の芯部材には「５２７」の参照符号を付する。
本第３実施形態においては、上記第１実施形態とは異なり、鍔部５２７ｂの径方向外側面に弾性部材５２８が固着している。また、芯部材５２７に、中心軸線方向で段差面側に凸の湾曲部５２７ｆが全周にわたって形成され、湾曲部５２７ｆを介して、円筒部５２７ａと鍔部５２７ｂが一体に形成されている。湾曲部５２７ｆは径方向に切断した断面が概略Ｕ字状をしている。中心軸線方向で段差面５１７ａ側の湾曲部５２７ｆの部分は、段差面５１７ａに接する着座部５４０を構成する。段差面５１７ａ側の鍔部５２７ｂの面には、凹状の位置決め部５２７ｃが形成されている。位置決め部５２７ｃは、弾性部材５２８を成形する際、型に接触させることで、芯部材５２７の調芯に用いることができる。図１１に示すように、段差面側のシールリップ５３４の外径は、中心軸線方向で段差面５１７ａ側に向かうにつれて小さくなる。シールリップ５３４の内径は、中心軸線方向の全範囲において略均一である。
本第３実施形態によれば、湾曲部５２７ｆにより凹部５３６が形成され、シールリング５２６を十字軸に取り付けた際、図１２に示すように、凹部５３６にシールリップ５３４が入り込む。これにより、シールリップ５３４の締め代を大きくして、安定した高いシール性能を実現することができる。また、シールリップ５３４のためのスペースを確保し、着座部５４０を十字軸の段差面に確実に接触させることで、更に安定した高いシール性能を実現することができる。
（第４実施形態）
次に、本願の第４実施形態を図１３を参照して説明する。図１３は本第４実施形態に係るシールリング６２６の断面図である。
本第４実施形態は、上記第１実施形態と多くの点で共通するため、ここでは上記第１実施形態と異なる点について説明する。上記第１実施形態において参照符号を付して説明した部分に対応する本第４実施形態の部分には、第１実施形態で使用した参照符号に「６００」を足した数字からなる参照符合を付する。例えば、第１実施形態の芯部材２７に対応する本第４実施形態の芯部材には「６２７」の参照符号を付する。
本第４実施形態においては、上記第１実施形態とは異なり、鍔部６２７ｂの径方向外側面に弾性部材６２８が固着している。また、本第４実施形態においては、中心軸線方向で段差面側に凸の湾曲部６２７ｆが全周にわたって形成されている。円筒部６２７ａと鍔部６２７ｂは、湾曲部６２７ｆを介して一体に形成されている。湾曲部６２７ｆは芯部材６２７の径方向に切断した断面が概略Ｕ字状をしている。中心軸線方向において十字軸の段差面側の湾曲部６２７ｆの部分は、十字軸の段差面に接する着座部６４０を構成する。鍔部６２７ｂには、中心軸線方向に貫通した位置決め部６２７ｃが形成されている。位置決め部６２７ｃは、弾性部材６２８を成型する際、型に当てることで、芯部材６２７の調芯に用いることができる。
本第４実施形態によれば、湾曲部６２７ｆにより凹部６３６が形成され、
シールリング６２６を十字軸に取り付けた際、上記第３実施形態と同様に、凹部６３６の内側に段差面側のシールリップ６３４が入り込む。これにより、シールリップ６３４の締め代を大きくして、安定した高いシール性能を実現することができる。また、シールリップ６３４のためのスペースを確保し、着座部６４０を十字軸の段差面に確実に接触させることで、更に安定した高いシール性能を実現することができる。
（第５実施形態）
次に、本願の第５実施形態を説明する。図１４は本第５実施形態に係るシールリング７２６の断面図である。図１５は十字軸継手に取り付けられたシールリング７２６周辺を示す拡大断面図である。
本第５実施形態は、上記第１実施形態と多くの点で共通するため、ここでは上記第１実施形態と異なる点について説明する。上記第１実施形態において参照符号を付して説明した部分に対応する本第５実施形態の部分には、第１実施形態で使用した参照符号に「７００」を足した数字からなる参照符合を付する。例えば、第１実施形態の芯部材２７に対応する本第５実施形態の芯部材には「７２７」の参照符号を付する。
本第５実施形態においては、上記第１実施形態とは異なり、鍔部７２７ｂが径方向外側に向かうにつれて十字軸の段差面７１７aから離れるように、径方向に対して傾斜している。段差面側のシールリップ７３４は、全周にわたって、鍔部７２７ｂの径方向外側部分から段差面７１７ａ側に向かって延びている。図１４に示すように、シールリップ７３４は、中心軸線方向において段差面７１７ａ側に近付くにつれて内径及び外径が小さくなる。シールリップ７３４の径方向内側には凹部７３６が形成されている。
弾性部材７２８は、鍔部７２７ｂの径方向の外端７２７ｈと、凹部７３６を構成する鍔部７２７ｂの部分とを除いて、芯部材７２７の表面に固着している。弾性部材７２８が固着していない外端７２７ｈと凹部７３６を形成する鍔部７２７ｂの部分は、弾性部材７２８を成型する際に型に当てることで、芯部材７２７の調芯に使用することができる。
図１５に示すように、シールリング７２６が十字軸に取り付けられると、シールリップ７３４は、段差面７１７ａに接触して軸部７１８ａ側に弾性変形し、凹部７３６の内側に入り込む。これにより、シールリップ７３４の締め代を大きくして、安定した高いシール性能を実現することができる。また、シールリップ７３４のためのスペースを確保し、着座部７４０を十字軸の段差面に確実に接触させることで、更に安定した高いシール性能を実現することができる。
図１６Ａは本願の第５実施形態に係るシールリングの芯部材７２７を示す平面図である。図１６Ｂは図１６Ａに示すXVIＢ－XVIＢ断面図である。
鍔部７２７ｂの外周部は、径方向の凹凸を有する。換言すると、鍔部７２７ｂは、径方向内側に凹んだ複数の切り欠き部７２７ｅを有している。切り欠き部７２７ｅは、鍔部７２７ｂよりも軸受側に配置される本体７２９の部分と、鍔部７２７ｂよりも段差面７１７ａ側に配置されるシールリップ７３４とを一体にする役割を果たす。本実施形態においては切り欠き部７２７ｅの数を８つとしているが、切り欠き部７２７ｅの数はこれに限られない。また、切り欠き部７２７ｅの大きさ、形状、配置も本実施形態に示すものに限られない。切り欠き部７２７ｅは、上記のように本体７２９と第４のシールリップ７３４を一体にする役割を果たすものであれば、任意の数、大きさ、形状及び配置とすることができる。
図１７Ａは本願の第５実施形態に係るシールリング７２６に適用可能な芯部材８２７を示す平面図である。上記芯部材７２７に対応する芯部材８２７の部分には、上記芯部材７２７に付した参照符号に「１００」を足した数字からなる参照符合を付する。
芯部材８２７は、上記第５実施形態で説明した芯部材７２７の外端７２７ｈに代えて、円周方向に略等間隔に離隔した３つの突出部８２７ｇの先端を、径方向において中心軸線から最も遠い位置にある外端８２７ｈとしている。突出部８２７ｇは、鍔部８２７ｂの径方向外側部分を、直線状の２辺により中央が突出するように形成している。外端８２７ｈは、弾性部材８２８を成型する際に型に当てることで、芯部材８２７の位置決めを高い精度で行うことができる。このように、芯部材８２７の位置決めを行うことができるのであれば、突出部８２７ｇの形状はここで説明したものに限られない。例えば、円周方向に略等間隔に離隔した鍔部８２７ｂの部分において、径方向外側の端部の曲率を他の部分よりも高くして径方向外方に突出させても良い。また、円周方向に略等間隔に離隔した鍔部８２７ｂの部分に突起を設けても良い。
（第６実施形態）
次に、本願の第６実施形態を図１８を参照して説明する。図１８は本願の第６実施形態に係るシールリング９２６の断面図である。
本第６実施形態は、上記第１実施形態と多くの点で共通するため、ここでは上記第１実施形態と異なる点について説明する。上記第１実施形態において参照符号を付して説明した部分に対応する本第６実施形態の部分には、第１実施形態で使用した参照符号に「９００」を足した数字からなる参照符合を付する。例えば、第１実施形態の着座部４０に対応する第６実施形態の着座部には「９４０」の参照符号を付する。
本第６実施形態のシールリング９２６は、上記第１実施形態とは異なり、芯部材を有さず、全ての部分がエラストマーから形成されている。芯部材を設けない場合、シールリング９２６は軸受カップと共回りしやすくなる。これに対し、本第６実施形態においては、エラストマーの体積を増加させ、かつ、十字軸に対する締め代を大きくしている。これにより、十字軸とシールリング９２６との間に生じる摩擦力を、軸受カップとシールリング９２６との間に生じる摩擦力の２倍以上として、共回りを防いでいる。
本第６実施形態によれば、シールリング９２６を十字軸に取り付けた際、凹部９３６の内側に段差面側のシールリップ９３４が入り込む。これにより、シールリップ９３４の締め代を大きくして、安定した高いシール性能を実現することができる。また、シールリップ９３４のスペースを確保し、着座部９４０を十字軸の段差面に確実に接触させることで、更に安定した高いシール性能を実現することができる。
このように、本願のシールリングは、芯部材を全く有しない構成とすることもできるが、上記第１から第６実施形態の芯部材の一部のみを有するものとしても良い。例えば、上記第１実施形態において、芯部材２７が円筒部２７ａを有さない構成や、芯部材２７が鍔部２７ｂを有さない構成とすることもできる。
次に、図１９を参照して本願の十字軸継手に用いることができる他の軸受１０２１と十字軸の軸部１０１８ａの組合せについて説明する。図１９は、本願の十字軸継手に用いることができる軸受１０２１及び軸部１０１８ａを示す拡大断面図である。
軸受１０２１及び軸部１０１８ａは、上記第１実施形態の軸受２１及び軸部１８ａと多くの点で共通するため、ここでは上記第１実施形態と異なる点について説明する。上記第１実施形態において参照符号を付して説明した部分に対応する部分には、第１実施形態で使用した参照符号に「１０００」を足した数字からなる参照符合を付する。例えば、第１実施形態の軸受カップ２２に対応する軸受１０２１の軸受カップには「１０２２」の参照符号を付する。
軸受１０２１及び軸部１０１８ａにおいては、上記第１実施形態のピン２４及び挿入孔１８ｅを設けず、軸受カップ１０２２の底部中央に軸部１０１８ａ側に突出した突部１０２２ｂを設けている。軸受１０２１及び軸部１０１８ａによれば、中心軸線方向の軸受１０２１の位置決めの精度を高めることができる。これにより、軸受１０２１がシールリング１０２６に対して適切な位置に配置されるため、更に安定した高いシール性能を実現することができる。
以上の本願実施形態によれば、シール性に優れたシールリング、十字軸継手、中間シャフト組立体及びステアリング装置を提供することができる。
なお、本願発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、シールリングのシールリップの数は４つに限られず、十字軸の段差面に接触するシールリップと軸受カップに接するシールリップがあれば良く、２つ、３つ、又は、５つ以上であっても良い。
また、段差面側のシールリップの径方向外側に凹部を形成し、シールリップが、十字軸に取り付けられた際、径方向外側に弾性変形するものとしても良い。
また、段差面側のシールリップが十字軸の段差面と接していれば、シールリングの他の部分が段差面と接しなくても良い。つまり、着座部を有さない構成とすることもできる。
また、シールリップ、凹部、着座部の径方向の配置は、上記実施形態のものに限られない。シールリングを十字軸に取り付けた際、シールリップが変形する側に凹部が隣り合っていれば、どのように配置されていても良い。
また、着座部は、芯部材の一部により構成されている必要はない。他の弾性部材の一部を着座部としても良い。
また、芯部材は、必ずしも位置決め部を有している必要は無い。
１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ ステアリングコラム
４ 車体側ブラケット
５ 第１の十字軸継手
６ 中間シャフト
７ 第２の十字軸継手
８ ピニオンギア
９ ラック軸
１１ 第１のヨーク
１２ 第２のヨーク
１３ 第３のヨーク
１４ 第４のヨーク
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ 一対のアーム
１６ 十字軸
１７ 中心部
１７ａ、２１７ａ、５１７ａ、７１７ａ 段差面
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１０１８ａ 軸部
１８ｅ 挿入孔
２１、１０２１ 軸受
２２、１０２２ 軸受カップ
２２ａ 内側湾曲部
１０２２ｂ 突部
２３、１０２３ ローラ
２４ ピン
２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６、７２６、９２６、１０２６ シールリング
２７、２２７、３２７、４２７、５２７、６２７、７２７、８２７ 芯部材
２７ａ、２２７ａ、３２７ａ、４２７ａ、５２７ａ、６２７ａ、７２７ａ、８２７ａ 円筒部
２７ｂ、２２７ｂ、３２７ｂ、４２７ｂ、５２７ｂ、６２７ｂ、７２７ｂ、８２７ｂ 鍔部
２７ｃ、２２７ｃ、３２７ｃ、４２７ｃ、５２７ｃ、６２７ｃ 位置決め部
３２７ｄ 環状部
７２７ｅ、８２７ｅ 切り欠き部
５２７ｆ、６２７ｆ 湾曲部
８２７ｇ 突出部
７２７ｈ、８２７ｈ 外端
２８、２２８、３２８、４２８、５２８、６２８、７２８、９２８ 弾性部材
２９、２２９、３２９、４２９、５２９、６２９、７２９、９２９ 本体
３１、２３１、３３１、４３１、５３１、６３１、７３１、９３１ 第１のシールリップ
３２、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２、９３２ 第２のシールリップ
３３、２３３、３３３、４３３、５３３、６３３、７３３、９３３ 第３のシールリップ
３４、２３４、３３４、４３４、５３４、６３４、７３４、９３４ シールリップ
３６、３３６、５３６、６３６、７３６、９３６ 凹部
４０、３４０、５４０、６４０、７４０、９４０ 着座部
１００ ステアリング装置
２００ 車体
３００ 中間シャフト組立体

Claims (12)

  1. 中心部と、前記中心部から４方向に延びる４本の軸部とを有し、前記中心部が前記軸部の基端から前記軸部の径方向外方に広がる段差面を形成した十字軸と、
    前記軸部に取り付けられる軸受と、ともに用いられ、
    前記軸部に外嵌して、前記軸受と前記段差面との間に配置されるシールリングであって、
    前記段差面に接触するシールリップと、
    前記接触により前記シールリップが変形して入り込む凹部と、
    他の部分よりも剛性が高い円輪状の芯部材を有し、
    前記芯部材は、全周にわたって径方向に広がる鍔部を有し、
    前記鍔部の外周部は、径方向の凹凸を有することを特徴とするシールリング。
  2. 前記シールリップは、前記段差面に接して径方向内側に変形することを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
  3. 前記段差面と接する着座部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のシールリング。
  4. 径方向外側から順に、前記シールリップ、前記凹部、前記着座部の順に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のシールリング。
  5. 前記芯部材の一部が前記着座部を構成することを特徴とする請求項３または４に記載のシールリング。
  6. 前記芯部材は、前記軸部の径方向外側又は内側に向けて露出した位置決め部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のシールリング。
  7. 前記着座部は、前記鍔部よりも前記段差面側に突出した前記芯部材の部分を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のシールリング。
  8. 前記芯部材は、前記鍔部の径方向内側に、全周にわたって前記鍔部よりも中心軸線方向の寸法が大きい補強部を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のシールリング。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のシールリングを有することを特徴とする十字軸継手。
  10. 請求項９に記載の十字軸継手を有することを特徴とする中間シャフト組立体。
  11. メッキ加工が施されたことを特徴とする請求項１０に記載の中間シャフト組立体。
  12. 請求項１０又は１１に記載の中間シャフト組立体を有することを特徴とするステアリング装置。
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