JP2005214344A - 固定型等速自在継手 - Google Patents

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Abstract

【課題】 振動を嫌う用途に好適な固定型等速自在継手を提供すること。
【解決手段】 外方部材１０に保持器４０を介して内方部材２０を嵌合し、外方部材１０及び内方部材２０のトラック溝１４，２４間に配置したボール３０を、保持器４０によって保持した固定型等速自在継手１であって、外方部材１０を、外側部材１５、１又は複数の中間部材１６及び内側部材１７からなる三層以上の多層構造とし、少なくともひとつの中間部材１６を弾性体で構成する。この中間部材１６の緩衝作用によって、外方部材１０及び内方部材２０に所定の作動角をつけた状態でいずれの部材１０，２０から伝わってきた振動も確実に吸収できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定型等速自在継手に関し、特に自動車のステアリング装置のように振動を嫌う用途に好適な固定型等速自在継手に関するものである。
等速自在継手は、入出力軸間の角度変位のみを許容する固定型と、角度変位および軸方向変位を許容する摺動型に大別され、それぞれ用途・使用条件等に応じて機種選定される。固定型等速自在継手としては、ツェッパ型継手やアンダーカットフリー型継手が広く知られている。
図７は、固定型等速自在継手の一種であるツェッパ型継手１’（以下、継手１’という。）を例示している。この継手１’は、第１の軸部１１の片端に球状内面１２を有するカップ部１３を設け、カップ部１３の球状内面１２に複数のトラック溝１４を形成した外方部材１０と、第２の軸部２１の片端に球状外面２２を有する内輪２３を設け、内輪２３の球状外面２２に複数のトラック溝２４を形成した内方部材２０と、両トラック溝１４，２４間に配置した複数個のボール３０と、外方部材１０の球状内面１２に対応した球状外面４２及び内方部材２０の球状外面２２に対応した球状内面４４を有し、ボール３０を保持する複数のボールポケット４６を周方向に所定間隔を隔てて形成した保持器４０とを主要な構成要素としている（例えば特許文献１参照）。
上記の継手１’は、外方部材１０のカップ部１３の球状内面１２と、内方部材２０の内輪２３の球状外面２２との球面中心Ｏがほぼ一致している。また、外方部材１０のトラック溝１４の中心Ｏ1及び内方部材２０のトラック溝２４の中心Ｏ2は、球面中心Ｏに対してそれぞれ軸方向にほぼ等距離だけ反対側にオフセットされており、これによりトラック溝１４，２４で構成されるボールトラックが外方部材１０の奥部側から開口側に向けて拡開する楔形となる。なお、ツェッパ型継手１’は、各トラック溝１４，２４の縦断面形状を全域に渡ってトラック溝１４，２４の中心Ｏ1，Ｏ2を中心とする曲線状に形成したものであるのに対し、アンダーカットフリー型継手は、各トラック溝の開口側の端部を軸方向にストレート状に形成したものである。
上記の継手１’は、図８のように、外方部材１０と内方部材２０に作動角θをつけた状態で、外方部材１０又は内方部材２０の一方の部材に回転トルクを付与すると、内輪２３のトラック溝２４が外方部材１０のトラック溝１４に対して相対的に揺動しつつ、ボール３０をボールトラック内で往復動させることにより、他方の部材に回転トルクを伝達するようになっている。
図９（Ａ）は、前述したような継手１’を自動車のステアリング装置７１に適用した場合を例示している。ステアリング装置７１は、ステアリングホイール７２に接続した入力軸７３とステアリングギア７４との間に１本又は複数本の中間軸７５を配設し、これらの部材を継手１’で連結してある。ステアリング装置７１は、走行中に図示外の車輪からステアリングホイール７２に振動が伝わると、運転者に不快感を感じさせたり、操作ミスを誘発するおそれがある。このようにステアリング装置７１にはステアリングホイール７２に振動が伝わるのを防止するという課題があり、従来は、かかる振動を吸収する手段として、入力軸７３又は中間軸７５に、図９（Ｂ）に示すような弾性軸継手７６を設けていた（例えば特許文献２，３参照）。図９（Ｂ）の弾性軸継手７６は、インナーシャフト７６ａと、アウターシャフト７６ｂとを緩衝部材７６ｃを介して嵌合したものである。
しかし、弾性軸継手７６に限らず、継手１’でも振動を吸収できれば、ステアリングホイール７２への振動の伝達を遮断するのに、より一層効果的である。上記の継手１’は、図７及び図８の如く、内方部材２０を構成する第２の軸部２１の端部に弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部２１ａを設けると共に、保持器４０に押圧部２１ａからの押圧力を受ける受け部４８を設けてある。しかし、図８の如く、外方部材１０と内方部材２０に作動角θをつけた状態では、外方部材１０からその軸方向に伝わってきた振動と押圧部２１ａの弾性作用が働く方向とが相違するために外方部材１０から内方部材２０に伝わる振動を効果的に吸収できない。
特開２００３−１３００８２号公報 特開平８−１３３０９７号公報 特開２００２−３１０１８２号公報
本発明は、かかる実情に鑑み創案されたものであって、その目的は、例えば自動車のステアリング装置のように振動を嫌う用途に好適な固定型等速自在継手を提供することにある。
本発明の固定型等速自在継手は、上記目的を達成するため、球状内面に複数のトラック溝を形成した外方部材と、球状外面に複数のトラック溝を形成した内方部材と、前記外方部材のトラック溝と前記内方部材のトラック溝とで形成された楔形のボールトラックに配置したボールと、前記外方部材の球状内面と前記内方部材の球状外面との間に配置され、ボールを保持する保持器とを備えた固定型等速自在継手において、前記外方部材を、外側部材、１又は複数の中間部材及び内側部材からなる三層以上の多層構造とし、少なくともひとつの中間部材を弾性体で構成した。
具体的に説明すると、例えば図１のように、外方部材１０を、外側部材１５、中間部材１６及び内側部材１７からなる三層構造とし、中間部材１６を弾性体で構成する。中間部材１６は、ひとつに限らず複数設けてもよく、複数の中間部材１６のうち少なくともひとつを弾性体で構成するものとする。このように外方部材１０を多層構造にすれば、弾性体からなる中間部材１６の緩衝作用によって外方部材１０及び内方部材２０のいずれの部材から伝わってきた振動も確実に吸収できる。したがって、振動を嫌う用途に好適な固定型等速自在継手を提供できる。
上記の如く、外方部材を多層構造にする場合、外側部材の内径側と内側部材の外径側の各々に係合部を設けることにより、外側部材及び内側部材間でのトルク伝達が可能になる。
外方部材は、外側部材に中間部材を介して内側部材を嵌合し、外側部材、中間部材及び内側部材を固定手段によって一体的に固定する。
また、外側部材に中間部材を介して内側部材を嵌合する場合、外側部材、中間部材及び内側部材を一体的に固定して、外側部材から中間部材及び内側部材が抜けるのを防止する固定手段を設けておく。固定手段としては、外側部材等とは別体に構成した部材であって外側部材に一体的に取付けて内側部材の端部に係止するもの、或いは外側部材の所定部位を塑性変形させて内側部材の端部に係止するものなどが挙げられる。
なお、中間部材を構成する弾性体としては、加工性・入手容易性の観点からゴム材を用いることが望ましいが、所望の緩衝作用が得られる素材であれば如何なるものでも構わない。
また、上記の固定型等速自在継手は、特に車両のステアリングホイールとステアリングギアとの間に配設するステアリング装置用の等速自在継手として使用すると、上記の振動吸収作用が効果的に得られ、ステアリングホイールのぶれを防止できる。なお、ステアリング装置は、モータによって補助力を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）であってもよいし、油圧によって補助力を付与する油圧式パワーステアリング装置であってもよい。
本発明は、上記の如く外方部材に弾性体を設けたから、簡単な構造で振動を吸収できる。従って、ステアリング装置のような振動を嫌う用途に好適な固定型等速自在継手を提供することが可能となる。
以下、図１乃至図６を参照しつつ本発明の固定型等速自在継手を実施するための最良の形態について説明する。なお、従来例の図７及び図８に示す継手１’と同一部位には、同一符号を付して詳しい説明を省略する。
図１は、本発明を固定型等速自在継手の一種であるツェッパ型継手１（以下、継手１という。）に適用した場合を示すものである。図１に示すように、この継手１は、外方部材１０、内方部材２０、ボール３０、保持器４０を主要な構成要素とするものであって、外方部材１０のカップ部１３を、外側部材１５、中間部材１６及び内側部材１７からなる三層構造とし、中間部材１６を弾性体で構成したものである。
外側部材１５は、図１及び図２の如く、外方部材１０の本体となる部材であって、第１の軸部１１の端部にカップ部１３の外層部分を設けたものである。外側部材１５の内面側は、図２の如く、カップ部１３の球状内面１２に対応した球面状に形成され、複数のトラック溝１４と対応する部位に、内側部材１７に係合させる係合部としての係合溝１５ａを設けてある。
中間部材１６は、図１及び図２の如く、外側部材１５及び内側部材１７間に介設するゴムや樹脂等の弾性素材からなる部材であって、外側部材１５及び内側部材１７の相互間の隙間形状に対応したカップ状に形状され、外側部材１５の内面全体及び内側部材１７の外面全体に密着した状態で配設してある。
内側部材１７は、図１及び図２の如く、外方部材１０のカップ部１３の球状内面１２を構成する部材であって、外面形状を球状内面１２に対応した球面形状に形成すると共に、外径寸法を外側部材１５の内径寸法よりも若干小径に形成してある。図２のように内側部材１７の外面側には、内面側に形成した複数のトラック溝１４と対応する部位に、外側部材１５の係合溝１５ａに係合させる係合部としての突条１７ａを形成してある。突条１７ａは、外側部材１５の係合溝１５ａよりも若干小幅でかつ外側部材１５の係合溝１５ａ内に突出するように形成され、外側部材１５の係合溝１５ａと中間部材１６を介して噛合うようになっている。これにより、外側部材１５及び内側部材１７間でトルクの伝達が可能となる。
図１乃至図３において、６０は固定手段としての固定部材で、外側部材１５から中間部材１６及び内側部材１７が抜けるのを防止するものである。固定部材６０は、図１及び図３の如く、外側部材１５の開口端部外径側に嵌合する筒部６１と、筒部６１の端部であって、外方部材１０のトラック溝１４に対応した部位からその半径方向内側へ舌片状に延設した複数の係止部６２とを有する。筒部６１は、図１の如く、奥側端部（係止部６２とは反対側の端部）を内径側に加締めて加締め部６３を形成し、この加締め部６３を外側部材１５の外径部に係合させてある。各係止部６２は、図３の如く、外側部材１５、中間部材１６及び内側部材１７の各々の開口側の端部であって、外側部材１５及び内側部材１７の係合部位に対応した部位に係止させてある。これにより、外側部材１５、中間部材１６及び内側部材１７を一体的に固定して外方部材１０が構成される。
本発明の継手１は、上記の如く、ゴムや樹脂等の弾性素材をカップ状に形成した中間部材１６を外側部材１５及び内側部材１７の相互間に介在させて、外方部材１０を三層構造に構成したので、外方部材１０及び内方部材２０に所定の作動角θ（図８参照）をつけた状態で、外方部材１０及び内方部材２０のいずれの側から伝わってきた振動であっても、外方部材１０のカップ部１３で吸収することができる。
以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば図４のように、外側部材１５の係合溝１５ａ及び内側部材１７の突条１７ａは、カップ部１３のトラック溝１４に対応した形状、即ち横断面形状を円弧形状に形成するなど、外側部材１５及び内側部材１７間でトルクの伝達が可能な形状であれば、如何なる形状であってもよい。
中間部材１６は、カップ状に形成することに限らず、例えば図５のように筒状に形成することも可能である。この筒状の中間部材１６は、例えば図５のように、外方部材１０が第１の軸部１１とカップ部１３（外輪）の二部材で構成されている場合に好適である。なお、図５の第１の軸部１１とカップ部１３（外輪）は、ネジ結合、塑性結合、溶接、接着、圧入、焼き嵌め等の適宜な手段により結合してある。また、図５の場合、内側部材１７も筒状に形成し、外側部材１５の内面に設けた段差部１５ｂによって、内側部材１７の奥側端部を係止するようにしても構わない。
固定部材６０は、図６（Ａ）のように、係止部６２を筒部６１の全周に渡って形成したものでもよい。この場合、外方部材１０に対してその周方向に固定部材６０が摺動しても、常に中間部材１６及び内側部材１７の抜止め作用が得られる。
また、固定手段は、図６（Ｂ）のように、外側部材１５の開口端部に軸方向の切り込みを入れて形成した係止部１５ｃで構成することもできる。この係止部１５ｃは、図６（Ｂ）の右図の如く、外側部材１５の外面形状を内面形状に対応した形状に形成し、係合溝１５ａ相互間の小径部１５ｄに形成してあり、外側部材１５の内径側に塑性変形させて中間部材１６及び内側部材１７の端部に係止させてある。なお、係止部１５ｃとしては、外側部材１５の端部に切り込みを入れて形成したもののほか、図１及び図３に示す固定部材６０の係止部６２と同様に、外側部材１５の端部に舌片状に突設したものでもよい。
さらに、固定手段は、図６（Ｃ）のように、外側部材１５の開口端部の一部又は全部を内径側に塑性変形させた加締め部１５ｅで構成することもできる。この場合、内側部材１７の開口端部外径を外側部材１５の開口端部内径と略同径に形成した膨出部１７ｂとし、外側部材１５の加締め部１５ｅを内側部材１７の膨出部１７ｂに係止させる。中間部材１６は、内側部材１７の奥部側外径を外側部材１５の奥部側内径よりも小径に形成し、外側部材１５及び内側部材１７の奥部側相互間の隙間に配設する。
さらにまた、外側部材１５、中間部材１６及び内側部材１７は、中間部材１６を外側部材１５及び内側部材１７に焼付け固定することによっても一体に構成することができる。このように外側部材１５、中間部材１６及び内側部材１７を外側部材１５の塑性変形や中間部材１６の焼付け固定により一体に構成すると、固定部材６０を外側部材１５と別部材にするよりも外方部材１０の部品点数が減って組立てが容易になり、製造コストも抑制できる。
また、外方部材１０は、三層以上の多層構造であればよく、複数の中間部材１６を設ける場合は、各中間部材１６を同種の弾性素材に限らず異種の弾性素材で構成してもよいし、少なくともひとつの中間部材１６を弾性素材で構成し、他の中間部材１６を非弾性素材で構成してもよい。
また、上記実施形態では、本発明を、内方部材２０の第２の軸部２１の端部に押圧部２１ａを設けると共に保持器４０に受け部４８を設けたツェッパ型継手１に対して適用した場合について説明したが、本発明は、アンダーカットフリー型継手を始め他の如何なる固定型等速自在継手にも適用可能である。
本発明を固定型等速自在継手の一種であるツェッパ型継手に適用した場合を示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線から見た外方部材の横断面図である。 図１の矢印Ｂから見た外方部材の開口端面図である。 本発明の変形例を示す図で、図１のＡ−Ａ線から見た外方部材の横断面図である。 本発明の変形例を示す図で、外方部材の縦断面図である。 （Ａ）図乃至（Ｃ）図は固定手段の変形例を示す図であり、（Ａ）図は外方部材の開口端面図、（Ｂ）図の左図は外方部材の要部拡大縦断面図、（Ｂ）図の右図は外方部材の開口端面図、（Ｃ）図は外方部材の要部拡大縦断面図である。 従来の固定型等速自在継手を示す縦断面図である。 従来の固定型等速自在継手の動作説明図である。 従来の固定型等速自在継手をステアリング装置に適用した場合を示す概略図である。
符号の説明
１ 固定型等速自在継手
１０ 外方部材
１２ 球状内面
１４ トラック溝
１５ 外側部材
１６ 中間部材
１７ 内側部材
２０ 内方部材
２２ 球状外面
２４ トラック溝
３０ ボール
４０ 保持器
６０ 固定部材
６１ 筒部
６２ 係止部

Claims (7)

  1. 球状内面に複数のトラック溝を形成した外方部材と、球状外面に複数のトラック溝を形成した内方部材と、前記外方部材のトラック溝と前記内方部材のトラック溝とで形成された楔形のボールトラックに配置したボールと、前記外方部材の球状内面と前記内方部材の球状外面との間に配置され、ボールを保持する保持器とを備えた固定型等速自在継手において、前記外方部材を、外側部材、１又は複数の中間部材及び内側部材からなる三層以上の多層構造とし、少なくともひとつの中間部材を弾性体で構成したことを特徴とする固定型等速自在継手。
  2. 前記外側部材及び前記内側部材にトルクを伝達するための係合部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の固定型等速自在継手。
  3. 前記外側部材に中間部材を介して内側部材を嵌合し、前記外側部材、前記中間部材及び前記内側部材を一体的に固定する固定手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の固定型等速自在継手。
  4. 前記固定手段が、前記外側部材の開口端部外径側に嵌着する筒部と、前記筒部の端部からその半径方向内側に延設して前記内側部材の端部に係止させる係止部とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の固定型等速自在継手。
  5. 前記固定手段が、前記外側部材の端部を半径方向内側に塑性変形させて内側部材の端部に係止させる加締め部であることを特徴とする請求項３に記載の固定型等速自在継手。
  6. 前記弾性体をゴム材で構成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の固定型等速自在継手。
  7. 車両のステアリングホイールとステアリングギアとの間に配設されたステアリング装置に使用することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の固定型等速自在継手。
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