JPH0724661Y2 - カルダン継手 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はヨークに設けた軸受穴に嵌合させた軸受により
十字軸を支承するカルダン継手に関する。

〔従来技術〕

従来、カルダン継手としては、第５図に示すように軸受
３′のカップ底と十字軸の軸部の端面21A′が接触せ
ず、シール体４′がシールおよびスラスト受けの両機能
を有する形式のものが知られている。この場合、シール
体４′はスラスト荷重を支持するために、その剛性が高
くなければならないが、剛性を高くするとシール体４′
の軸方向変位に対する荷重の変化が大きくなり、十字
軸、ヨーク、軸受の部品精度又は組立精度のバラツキに
より軸受３′とシール体４′との間に隙間ができたり、
シール体４′に過負荷が加わり、シール性能およびトル
ク性能のバラツキが大きくなるという問題があった。ま
た、剛性が低いと部品精度、組立精度のバラツキによる
過大トルクは生じないがスラスト荷重によるシール体
４′のたわみが大きいから回転時の分力により十字軸が
軸方向に移動する量が大きくなり、一方のシール体は圧
縮されるが他方のシール体は逆にスラスト荷重が減少す
ることになり、このシール体４′が追従できなくなる
と、シール体４′と軸受３′とが離れシール性能が著し
く低下する。

このため、従来はシール体４′の剛性を初期の圧縮変形
に対しては荷重が比較的ゆるやかに増加し、ある特定の
圧縮変形量以上になると荷重が急激に上昇するような特
性にし、かつシール性能のバラツキを小さくするため組
立におけるシール体４′の圧縮量のバラツキを小さく、
すなわち各部品精度、組立精度を向上させている。

また他の例として軸受のカップ底面を十字軸軸部の端面
に接触させてスラスト荷重を受ける構造としたものも知
られており、通常は十字軸軸部の端面と軸受のカップ底
が組立時に予圧をかけて組み立てられる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述した従来のカルダン継手のうち第５図に示す形式の
ものは、シール性能の低下を防止するのに各部品精度、
組立精度の向上が必要なため、コスト高となり、また過
大なスラスト荷重が加わる場合はシール体４′のたわみ
が大きいので前記理由によりシール性能の低下を招いて
いた。そして、シール体４′がスラスト荷重を受けると
いうことのため、その剛性はあまり低くできず、したが
って折曲げトルクも一定値以下にすることができないか
らステアリングジョイント用として使用した場合、ハン
ドルの戻り不良が発生しやすいという問題があった。

また後者の軸受のカップ底面を十字軸軸部の端面に接触
させる形式のものでは、各部品精度、組立精度のバラツ
キにより組立時の予圧量にバラツキが生じ、この予圧量
が大きい場合トルクが大となり、ステアリングジョイン
トとして使用した場合、ハンドルのトルク変動、戻り不
良等の不具合が生じ、また予圧量が小さい場合は使用中
の摩耗により微小隙間が発生し、十字軸軸部の端面と軸
受のカップ底との接触による異音が発生し、この異音が
ハンドルまで伝わり、運転者に不快感を与えていた。

これに対する解決策としては予圧量大の場合、ヨークを
ハンマーで叩き軸受を微小量動かし予圧量の調整をして
いた。この手段は工数がかかりコスト高となる欠点があ
り、また適正な予圧量が得にくいものであった。

予圧量が小の場合は十字軸軸部の端面の軸受のカップ底
面との間に樹脂製の板を入れ、微小隙間発生時でも異音
が発生しないようにした案も提案されているが、この場
合予圧量大の不具合はほとんど解決されず、コスト高に
なる割合には予圧量のバラツキに対する不具合の改善効
果は少ない。

予圧量大によるトルク大の解決策として軸受カップ底面
中央部に突起を設け、十字軸軸部の端面と接触させる形
式のものも提案されているが、このものは予圧量が大き
いと軸受カップ底面にクラックが発生しやすいという欠
点があった。

これに対し、両者間に弾性体であるばねを介在させる提
案もなされているが、ばねのたわみ量と圧縮荷重はおお
むね直線的に変化する関係にあるので、部品寸法のバラ
ツキ、組立のバラツキにより、予圧量がバラツキ許容で
きるトルク範囲を満足する比較的弱いばねではたわみ量
の範囲が大きく、なかなかその範囲内においてシール性
の良いカルダン継手を得ることは困難であった。

さらに、ヨークをスプライン軸に取り付けるヨークの軸
取付穴が軸方向に摺割られており、この部分をボルトで
締め付けてヨークを軸に固定する形式のカルダン継手で
は、ボルトの締め付けによりヨークが変形して十字軸軸
部の端面に対する軸受のカップ底面の位置が変位するの
で、軸方向の予圧力が大きくなりやすく、摩擦抵抗が大
きくなりトルク不良を起こしやすい欠点があった。

本考案は前記従来のカルダン継手の欠点を解消すべくな
されたもので、能率良く組み立てできるカルダン継手で
あって、折曲げトルクが小さくかつシール性の良いカル
ダン継手を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため本考案は、対向するヨークの軸
受穴に夫々嵌合させたカップ形の軸受により十字軸の両
端の軸径部を支承させたカルダン継手において、前記十
字軸は軸径部の端面に開口する有底の軸方向穴を有し、
該軸方向穴には前記軸径部の端面より突出するように嵌
入された合成樹脂製のピンを有し、該ピンは、小径部の
両端に前記軸方向穴の内径より小さい外径の大径部が形
成され該各大径部に続いてその軸方向外端に略截頭円錐
形の突部が形成されかつ該各大径部の外周に前記軸方向
穴の内面に軸方向滑動可能な公差で嵌合する軸方向にの
びた複数個の突条が形成されており、さらに前記各突条
は、その軸方向外端が前記略截頭円錐形の突部と前記大
径部との連接縁から軸方向内側へ引込まれており、その
軸方向内端は前記大径部と前記小径部との間の内側段差
面に沿って半径方向へのびており、前記ピンの先端突部
が前記軸受のカップ底に圧接するようにしたものであ
る。

〔実施例〕

次に、本考案を実施例について図面を参照して説明す
る。

十字軸２は四方に円筒状の軸径部21が突出しており、こ
の軸径部21の部分には端面に開口する有底の軸方向穴22
が夫々形成されている。この軸方向穴22の底面に小径の
グリース供給穴を開口させ、軸方向穴22から軸受部にグ
リースを給油するようにしても良いが、この実施例では
グリース供給穴がない例としてある。

ピン５は合成樹脂製で、軸方向中央に小径部51があり、
その両側に大径部52,52がある。この大径部52の外方は
先細りの円錐面53とされた突部が形成されている。また
大径部52,52には各々その外周面に複数個の、図示実施
例では各々４本の軸方向にのびる突条54が形成されてい
る。各突条54の先端54aは大径部52,52の外端の縁部、つ
まり大径部と突部円錐面53との連接縁から若干内方へ引
込まれている。各突条54の軸方向内端は、第１図に示す
ように、大径部52の軸方向内側段差面に沿って小径部外
周位置まで半径方向にのびており、これによって突条54
の補強がなされている。ピン５の大径部52は十字軸２の
軸方向穴22の内径よりも若干小さく、その外周の突条54
の外側部が軸方向穴22嵌合し、かつ該穴の内面に沿って
軸方向に滑動自在とされている。このようにして軸方向
穴22に嵌合されたピン５は第２図、第３図に示すように
両方の突条54が軸方向穴22に接し、ピン先端の突部は軸
径部21の端面より突出している。図示実施例ではピン５
は対称形とされており、したがってどちら側の端部を軸
方向穴22に挿入しても位置関係は変わりなく、組立作業
時の煩雑さがない。また突条54の先端が後方へ引っこん
でいるので、軸方向穴22に圧入させるにも容易であり、
しかも軸方向穴22の穴径に多少のバラツキがあっても突
条54のためにピン５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。

このピン５を圧縮した場合の荷重−変位曲線の一例を第
４図により説明する。

横軸にピンの圧縮変位をとり縦軸に圧縮荷重をとってピ
ン５の荷重−変位を調べると、ピン５は合成樹脂製であ
るから原点Ｏから荷重の増加にともなって変位は増加す
るが荷重Ａの付近から荷重−変位曲線はなだらかとなり
Ｃ点に至る変化をする。このＣ点で荷重を取りのぞくと
急激に下降しＤ点に至る。即ち、このピンは原点Ｏから
Ｄ点までの永久変形が残っており、ピンの変形は塑性変
形をともなっていることがわかる。またＣ点での変位が
Ｄ点に戻ったということはピン５には弾性的な変形も存
在している。したがってＤ点まで変形させたピンに再度
圧縮荷重を加えるとＣ点からＤ点に下降したのとほぼ同
じ経路を逆にたどることになり、変位ｌは荷重と変位が
比較的ではないが弾性体としての性質を有している。

本考案のカルダン継手の組み立ては、軸方向穴22にピン
５を挿入し、軸方向穴22の穴底にピン５の一端を接触さ
せ、軸径部21にはシール体４を嵌合し、十字軸本体との
段部にシール体４を接触させ、ついでヨーク１の軸受穴
と十字軸の軸径部21の心を合わせ、軸受３をヨーク１の
軸受穴に圧入する。最初軸受３のカップ底面は第２図に
示すようにピン５の突部と当接していないが、軸受３の
圧入につれてカップ底面がピンの突部に接触し、引きつ
づき軸受３が圧入されると、ピン５の小径部51が変形を
起こし、軸受３がヨーク１の軸受穴に所定量圧入された
状態が第３図に示す状態で、軸受３の端部はシール体４
に接触し、ピン５の小径部51は塑性変形を生じている。

この場合ピン５は、ステアリングジョイントとして使用
する場合の最大スラスト荷重が第４図のＡで示す大きさ
とされ、軸受３のカップ底にクラックが生じる最小荷重
が第４図のＢで示す大きさとなるように選ばれている。

〔考案の効果〕

以上のように構成した本考案のカルダン継手は、十字軸
の軸径部の端面に開口する有底の軸方向穴を設け、この
軸方向穴に軸径部の端面より突出する合成樹脂製のピン
を嵌合させ、このピンを対称形とし前記軸方向の穴の内
面に沿って軸方向に滑動自在な突条を外周にもつ大径部
を小径部の両端に設けかつ大径部より外方に先細りとな
る突部を設け、このピンの突部を軸受のカップ底に係合
させることにより、ピンの小径部に塑性変形を生じさせ
るようにしたので、ステアリングジョイントとして使用
する場合の最大スラスト荷重Ａと軸受のカップ底にクラ
ックが生じる最小荷重Ｂの中間の荷重領域、変位として
示すと第４図のＬの範囲に対応する荷重でピンの組み付
けを行えば、ピンの小径部の塑性変形により予圧力が大
きくなることがなく、部品精度のバラツキ及び組立のバ
ラツキがあってもこのバラツキが有効に吸収され、トル
クが過大となることがないトルクの小さいカルダン継手
が得られ、スラスト荷重はピンにより支持されるからシ
ール体がスラスト荷重を受ける必要がなくなりシール体
に弾力の大きな材料を用いることができ、シール性能が
良いシール体を用いることができるのでシール性の良い
カルダン継手を得ることができる。十字軸の軸方向穴の
穴径にバラツキがあってもピン圧入力が小さく、安定す
るので、圧入、組立が容易であり、圧縮荷重のバラツキ
が少なくなる。

また、ピンは対称形であるから十字軸の軸方向穴へ挿入
する時方向を選別する必要がなく、さらにピンの端部は
先細りとなる突部となっているからカップ底との摩擦を
小さくできる。

この結果として本考案のカルダン継手の場合、第５図に
示す従来のジョイントに比べ、シール性で３倍以上、最
大トルクで1/2.6以下の性能のカルダン継手を得ること
ができた。

このように、本考案により組立容易にしてトルクが小さ
くかつシール性能の良いカルダン継手を安価に得ること
ができ、使用中にピンに若干の摩耗を生じてもピンの弾
性により吸収出来るから異音が発生することのないカル
ダン継手を提供出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案の実施例を示し、第１図は
ピンの正面図、第２図は軸受の圧入途中の状態を示すカ
ルダン継手の要部断面図、第３図は圧入完了状態を示す
カルダン継手の要部断面図、第４図はピンを圧縮してい
った場合の荷重−変位曲線の一例を示す図、第５図は従
来のカルダン継手の要部断面図である。 符号の説明、 １……ヨーク、２……十字軸、３……軸受、４……シー
ル、５……ピン、21……軸径部、22……軸方向穴、51…
…小径部、52……大径部、53……円錐面、54……突条。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】対向するヨークの軸受穴に夫々嵌合させた
   カップ形の軸受により十字軸の両端の軸径部を支承させ
   たカルダン継手において、前記十字軸は軸径部の端面に
   開口する有底の軸方向穴を有し、該軸方向穴には前記軸
   径部の端面より突出するように嵌入された合成樹脂製の
   ピンを有し、該ピンは、小径部の両端に前記軸方向穴の
   内径より小さい外径の大径部が形成され該各大径部に続
   いてその軸方向外端に略截頭円錐形の突部が形成されか
   つ該各大径部の外周に前記軸方向穴の内面に軸方向滑動
   可能な公差で嵌合する軸方向にのびた複数個の突条が形
   成されており、さらに前記各突条は、その軸方向外端が
   前記略截頭円錐形の突部と前記大径部との連接縁から軸
   方向内側へ引込まれており、その軸方向内端は前記大径
   部と前記小径部との間の内側段差面に沿って半径方向へ
   のびており、前記ピンの先端突部が前記軸受のカップ底
   に圧接することを特徴とするカルダン継手。