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JP2003097592A - 十字軸継手 - Google Patents

十字軸継手

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Publication number
JP2003097592A
JP2003097592A JP2001313945A JP2001313945A JP2003097592A JP 2003097592 A JP2003097592 A JP 2003097592A JP 2001313945 A JP2001313945 A JP 2001313945A JP 2001313945 A JP2001313945 A JP 2001313945A JP 2003097592 A JP2003097592 A JP 2003097592A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
needle bearing
roller
bearing
cup
spider shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001313945A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2003097592A5 (ja
Inventor
Hiroshi Sekine
博 関根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2001313945A priority Critical patent/JP2003097592A/ja
Priority to EP01310125A priority patent/EP1213502B1/en
Priority to US10/002,012 priority patent/US7118484B2/en
Publication of JP2003097592A publication Critical patent/JP2003097592A/ja
Publication of JP2003097592A5 publication Critical patent/JP2003097592A5/ja
Priority to US11/540,516 priority patent/US7357720B2/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造コストの高騰を招来することなく、スパ
イダー軸部とニードル軸受の干渉による異音の発生を確
実に防止すると共に、ステアリングシャフトの折曲トル
クを小さくして滑らかな操舵感を得ること。 【解決手段】 ヨーク1の軸受孔4に、総コロ型のニー
ドル軸受5を介して、スパイダー軸部6が揺動自在に嵌
合してある。ニードル軸受5とスパイダー軸部6は、シ
メシロ嵌合にしてあり、ニードル軸受5のベアリングカ
ップ10内のコロ11は、軸方向に0.6mm以上移動
可能に構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両用ス
テアリング装置に用いる十字軸継手に関する。
【0002】
【従来の技術】車両用ステアリング装置においては、例
えばステアリングシャフトのアッパーシャフトとロアー
シャフトの間に、一対のヨークと十字状のスパイダーと
からなり、所定の折曲角度で回転しながらトルクを伝達
する十字軸継手が介装してある。
【0003】例えば、特開2000−170786号公
報に開示した十字軸継手では、ヨークの軸受孔に、ニー
ドル軸受を介して、スパイダーの軸部が揺動自在に嵌合
してある。このスパイダー軸部の軸芯に形成した円錐状
孔に、ニードル軸受のカップ内面の軸芯に形成した球面
状突部が嵌合して圧接してある。
【0004】これにより、車輪から振動が伝わったとし
ても、スパイダー軸部とニードル軸受の間の微小隙間を
一様に維持し、両者の干渉による異音の発生を防止して
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開2000−170786号公報の構成では、各部品の
寸法精度が低い場合には、十字軸継手をヨークに組込む
際、スパイダー軸部の円錐状孔に、ニードル軸受のカッ
プ内面の球面状突部を適当な予圧で接触させることが困
難であり、その結果、スパイダー軸部とニードル軸受の
間の微小隙間を一様に維持できず、両者の干渉による異
音が発生するといったことがある。
【0006】一方、各部品の寸法精度を高くすれば、異
音の発生を防止することができるが、反面、製造コスト
の高騰を招来するといったことがある。
【0007】また、車両のステアリングシャフト操舵
時、ステアリングホイールを回転させると、スパイダー
軸部が揺動する。その揺動角は、車両でのジョイント取
付角により定まり、通常の乗用車の場合、±30度程度
である。スパイダー軸部の揺動により、ニードル軸受の
コロは、滑らかに自転する。
【0008】しかしながら、上記特開2000−170
786号公報では、コロの軸心は、スパイダー軸部に対
し平行でなく、傾いている場合が多く、コロは、その自
転に伴なって、ニードル軸受のカップ内を軸方向に移動
する。このコロの軸方向の移動により、コロがカップ壁
に当接し、コロとカップ壁との間で滑りが発生する。そ
の結果、ステアリングシャフトの折曲トルクが大きくな
って、滑らかな操舵感が得られないといったことがあ
る。
【0009】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであって、製造コストの高騰を招来すること
なく、スパイダー軸部とニードル軸受の干渉による異音
の発生を確実に防止すると共に、ステアリングシャフト
の折曲トルクを小さくして滑らかな操舵感を得ることが
できる十字軸継手を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、本発明に係る十字軸継手は、ヨークの
軸受孔に、ニードル軸受を介して、スパイダー軸部を揺
動自在に嵌合した十字軸継手において、ニードル軸受と
スパイダー軸部は、シメシロ嵌合にしてあり、ニードル
軸受のベアリングカップ内のコロは、軸方向に0.6m
m以上移動可能に構成したことを特徴とする。
【0011】このように、本発明によれば、ニードル軸
受とスパイダー軸部は、シメシロ嵌合にしてあるため、
製造コストの高騰を招来することなく、スパイダー軸部
とニードル軸受の干渉による異音の発生を確実に防止す
ることができる。
【0012】しかも、ニードル軸受のベアリングカップ
内のコロは、軸方向に0.6mm以上移動可能に構成し
てあるため、スパイダー軸部の揺動時にコロが自転して
カップ内を軸方向に移動したとしても、コロがカップ壁
に当接することがなく、コロとカップ壁との間に滑りが
生じることがない。従って、ステアリングシャフトの折
曲トルクを小さくして滑らかな操舵感を得ることができ
る。
【0013】また、本発明に係る十字軸継手は、前記ニ
ードル軸受内に封入する潤滑剤に、極圧添加剤が加えて
あることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
十字軸継手を図面を参照しつつ説明する。
【0015】(第1実施の形態)図1(a)は、本発明
の第1実施の形態に係る十字軸継手の部分切欠き断面を
含む側面図であり、(b)は、(a)に示した十字軸継
手の断面図である。
【0016】図1(a)に示すように、十字軸継手で
は、一対のヨーク1,2の間に、十字状のスパイダー3
が介装してある。具体的には、図1(b)に示すよう
に、ヨーク1の軸受孔4に、ニードル軸受5を介して、
スパイダー軸部6が揺動自在に嵌合してあり、スパイダ
ー軸部6の下部外周囲には、シール部材7が設けてあ
る。本実施形態、および以下の各実施形態において、ヨ
ークは板金、鍛造もしくは鋳造のいずれで作っても良
く、またヨークの材料は鉄系、もしくはアルミ系のいず
れであっても良い。
【0017】スパイダー軸部6の軸芯に形成した軸方向
孔8には、合成樹脂製ピン9が挿入してある。ニードル
軸受5には、軸受孔4に嵌合した金属製のベアリングカ
ップ10が設けてあり、このカップ10の内側に、複数
のコロ転動体11が配列してある。
【0018】従来、スパイダー軸部6とニードル軸受5
が隙間嵌合の場合、車両での走行時に異音が発生する場
合がある。
【0019】本実施の形態の場合、ニードル軸受5とス
パイダー軸部6は、シメシロ嵌合にしてあるため、製造
コストの高騰を招来することなく、スパイダー軸部6と
ニードル軸受5の干渉による異音の発生を確実に防止す
ることができる。シメシロは、0〜0.035mmであ
り、、好適には、0.002〜0.025mmである。
【0020】ニードル軸受5は、総コロ型で、カップ1
0の外径は、約15〜16mmであり、コロ11の内接
円径は、約10mmであり、コロ11の外径は、1.4
〜2.3mmであり、コロ11の数は、16〜25本で
ある。
【0021】車両のステアリングシャフト操舵時、ステ
アリングホイール(図示せず)を回転させると、スパイ
ダー軸部6が揺動する。その揺動角は、車両でのジョイ
ント取付角により定まり、通常の乗用車の場合±30度
程度である。
【0022】スパイダー軸部6の揺動により、コロ11
が滑らかに自転するが、コロ11の軸心は、スパイダー
軸6に対して平行ではなく、傾いている場合が多く、コ
ロ11は、その自転に伴なって、カップ10内を軸方向
に移動する。
【0023】このコロ11の傾きは、実験の結果、前記
シメシロ嵌合でも発生しており、コロ11間の円周方向
隙間によりほぼ定まっている。本実施の形態の場合、こ
の円周方向隙間は、0.05〜0.21mmである。
【0024】従来のステアリングジョイントの場合、揺
動時のコロ11の軸方向の移動により、コロ11がカッ
プ10の壁10a,10bに当接し、コロ11とカップ
10の壁10a,10bとの間で滑りが発生し、又、コ
ロ11、スパイダー軸部6間の軸方向の滑りが発生し、
折曲げトルクが大(揺動時の抵抗が大)となる。嵌合隙
間がマイナス(シメシロ)の場合、この傾向が特に著し
い。
【0025】本実施の形態の場合、カップ10内のコロ
軸方向隙間(MーN)が0.6mm以上にしてある。こ
の隙間(M−N)は、数多くの実験結果より決定したも
のであり、好適には0.9mm以上である。即ち、ニー
ドル軸受のベアリングカップ内のコロは、軸方向に0.
6mm以上移動可能に構成してある。この結果、ジョイ
ント折曲げ時、スパイダー軸部6の揺動時にコロ11が
自転してカップ10内を軸方向に移動したとしても、コ
ロ11がカップ10の壁10a,10bに当接すること
がなく、コロ11とカップ10の壁10a,10bとの
間に滑りが生じることがない。従って、ステアリングシ
ャフトの折曲トルクを小さくして滑らかな操舵感を得る
ことができる。
【0026】なお、組立直後、コロ11がすでにカップ
10の壁10a,10bに当接している場合、又は、壁
10a,10bの近傍にある場合もある。この時、ジョ
イントを折曲げることにより、一旦は、壁10a,10
bに当接して、折曲げトルクは、重くなるが、その折曲
げの戻し時には、壁10a,10bから離れて、コロ1
1の傾きにより、逆方向(即ち中央方向)に動く。次
に、最初と同方向に折曲げても、その折曲角は、コロ1
1がカップ10の壁10a,10bに当接するまでであ
るため、折曲トルクが大となることはない。
【0027】(第2実施の形態)図2は、本発明の第2
実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の
形態では、合成樹脂製ピン9を使用していない。その他
の構成・作用は、第1実施の形態と同様である。
【0028】(第3実施の形態)図3は、本発明の第3
実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本実施の
形態では、カップ10の底壁に、スパイダー軸部6の端
面に当接する突起部10cが形成してある。また、軸受
のコロ11の端面が球面となっている。その他の構成・
作用は、第1実施の形態と同様である。
【0029】(第4実施の形態)図4(a)(b)は、
それぞれ、本発明の第4実施の形態に係る十字軸継手の
断面図である。本実施の形態では、スパイダー軸部6を
段付にし、コロ11との接触長さが短かくしてある。即
ち、図4(a)では、スパイダー軸部6の先端側の外径
が小さくしてあり、図4(b)では、スパイダー軸部6
の基部側の外径が小さくしてある。これにより、軸受組
付時、スパイダー軸部6との接触長さが短かいので、そ
の圧入荷重が小さく、組立容易である。その他の構成・
作用は、第1実施の形態と同様である。
【0030】(第5実施の形態)図5(a)は、本発明
の第5実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本
実施の形態では、合成樹脂製のピン9に代えて、合成樹
脂製のピース12を用いている。即ち、カップ10の底
面とスパイダー軸部6の端面との間に、ピース12が設
けてある。その他の構成・作用は、第1実施の形態と同
様である。
【0031】また、ニードル軸受5の内部空間5a内に
封入するグリース(潤滑剤)には、極圧添加剤が加えて
ある。これにより、折曲トルクをより一層低減すること
ができる。極圧添加剤の具体的な材料としては、例え
ば、 ・二硫化モリブデン ・イオウ系(S)極圧添加剤 ・イオウ−リン系(S−P)極圧添加剤 ・亜鉛−イオウ−リン系(Zn−S−P)極圧添加剤 などである。
【0032】なお、このグリースは、他の実施の形態に
おいても使用してもよい。また、シメシロ部の嵌合長さ
(L)は、計算および数多くの試験結果から1.5mm
以上、好適には、2mm以上としている。これにより、
耐久性を確保できる。
【0033】(第6実施の形態)図5(b)は、本発明
の第6実施の形態に係る十字軸継手の断面図である。本
実施の形態では、ニードル軸受5に、ケージ13が設け
てある。この場合、M−N−S1−S2≧0.6mmと
している。
【0034】本実施の形態では、ケージ13付きである
ため、他の実施の形態に比べコスト高である。しかし、
コロ11の傾き方向は、互いに関係なく傾くため、総コ
ロ型のように一方向になる場合は少ない。このため、ス
パイダー軸部6が軸方向に動こうとする力は小さく、カ
ップ10の底壁の突起部10cとスパイダー軸部6の端
面との接触部の耐摩耗性が向上する。
【0035】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。例えば、第1〜第6実
施の形態では、シェル型のニードル軸受を使用している
が、ソリッド型ニードル軸受を使用してもよい。また、
対向する二軸をシェル型ニードル軸受、これと略直交す
る二軸をソリッド型ニードル軸受としてもよい。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ニードル軸受とスパイダー軸部は、シメシロ嵌合にして
あるため、製造コストの高騰を招来することなく、スパ
イダー軸部とニードル軸受の干渉による異音の発生を確
実に防止することができる。
【0037】しかも、ニードル軸受のベアリングカップ
内のコロは、軸方向に0.6mm以上移動可能に構成し
てあるため、スパイダー軸部の揺動時にコロが自転して
カップ内を軸方向に移動したとしても、コロがカップ壁
に当接することがなく、コロとカップ壁との間に滑りが
生じることがない。従って、ステアリングシャフトの折
曲トルクを小さくして滑らかな操舵感を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の第1実施の形態に係る十字
軸継手の部分切欠き断面を含む側面図であり、(b)
は、(a)に示した十字軸継手の断面図である。
【図2】本発明の第2実施の形態に係る十字軸継手の断
面図である。
【図3】本発明の第3実施の形態に係る十字軸継手の断
面図である。
【図4】(a)(b)は、それぞれ、本発明の第4実施
の形態に係る十字軸継手の断面図である。
【図5】(a)は、本発明の第5実施の形態に係る十字
軸継手の断面図であり、 (b)は、本発明の第6実施
の形態に係る十字軸継手の断面図である。
【符号の説明】
1,2 ヨーク 3 スパイダー 4 軸受孔 5 ニードル軸受 5a 内部空間 6 スパイダー軸部 7 シール部材 8 軸方向孔 9 合成樹脂製ピン 10 ベアリングカップ 10a,10b 壁 10c 突起部 11 コロ転動体 12 ピース 13 ケージ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヨークの軸受孔に、ニードル軸受を介し
    て、スパイダー軸部を揺動自在に嵌合した十字軸継手に
    おいて、 ニードル軸受とスパイダー軸部は、シメシロ嵌合にして
    あり、 ニードル軸受のベアリングカップ内のコロは、軸方向に
    0.6mm以上移動可能に構成したことを特徴とする十
    字軸継手。
  2. 【請求項2】前記ニードル軸受内に封入する潤滑剤に、
    極圧添加剤が加えてあることを特徴とする請求項1に記
    載の十字軸継手。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007162917A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Ntn Corp ころ軸受
WO2010087295A1 (ja) 2009-01-28 2010-08-05 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
JP2013170695A (ja) * 2012-02-23 2013-09-02 Nsk Ltd 十字軸式自在継手及び自在継手用十字軸の製造方法
US8523451B2 (en) 2005-09-01 2013-09-03 Ntn Corporation Roller bearing

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