JP2006250277A

JP2006250277A - 固定型等速自在継手

Info

Publication number: JP2006250277A
Application number: JP2005069287A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ishijima; 実石島; Kenta Yamazaki; 健太山崎
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】溶接などの固定手段を採用することなく、相手部材の回転方向ガタが生じないようにし、必要最小限の部品点数で相手部材を固定する。
【解決手段】複数のトラック溝１４が形成されたマウス部１１から軸状のステム部１２が延びる外輪１０と、複数のトラック溝２４が形成され、シャフト５０が同軸的に装着された内輪２０と、ボールトラックに配置したボール３０と、ボール３０を保持する保持器４０とを備えた固定型等速自在継手において、外輪１０のステム部１２および内輪２０から延びるシャフト５０の内径にスプライン１５，５５を形成すると共に、そのステム部１２およびシャフト５０の外径にその軸端に向かって漸次縮径するテーパねじ１６，５６を形成し、ステム部１２およびシャフト５０に軸方向スリット１７，５７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は固定型等速自在継手に関し、詳しくは、自動車のステアリング装置に組み込まれる固定型等速自在継手に関する。

例えば、自動車のステアリング装置に利用されるステアリング用等速自在継手としては、固定型等速自在継手がある（例えば、特許文献１参照）。

この固定型等速自在継手は、球状内面に複数の曲線状のトラック溝を有する外側継手部材と、球状外面に複数の曲線状のトラック溝を有する内側継手部材と、外側継手部材および内側継手部材のトラック溝間に組み込まれたボールと、ボールを保持する保持器とで主要部が構成される。

この等速自在継手では、駆動側と従動側で連結すべき相手部材のうち、一方の相手部材が内側継手部材側に連結され、他方の相手部材が外側継手部材側に連結されて前述の相手部材が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を具備する。これら相手部材が軸部材である場合、相手部材が嵌合するスプライン孔を有するヨークを溶接などの連結手段でもって等速自在継手に一体化しているのが一般的である。

等速自在継手に連結一体化されたヨークに軸部材を嵌合させた後、その嵌合すきまによる回転方向ガタを相殺し、かつ、軸部材の抜け止めを防止するため、ヨークの外径部にスプラインと直交する方向に貫通形成されたねじ孔を利用し、そのねじ孔にボルトを挿入して螺合させ、そのボルト先端で軸部材を押圧することにより、ヨーク内で軸部材を固定するようにしている。
特開２００３−１３００８２号公報特開２０００−２３０５６９号公報

ところで、前述の特許文献１に開示された等速自在継手では、軸部材を連結するためのヨークを、内側継手部材から延びるシャフトや外側継手部材のマウス部から延びるステム部に溶接などによって固着するようにしている。このように溶接などの固定手段を採用すれば、ヨークとシャフトあるいはステム部間に回転方向ガタが生じない反面、その溶接箇所が高温に晒されるため、歪みによる継手精度の低下やひび割れ等が生じる可能性が高く、製品の歩留まり低下を招くことが懸念される。

なお、溶接などの固定手段を用いることなく、軸部材を外側継手部材のステム部に固定する手段として、固定クリップを用いる方法がある（例えば、特許文献２参照）。この手段では、ステム部に軸方向スリットを形成し、そのステム部の外径に設けた固定クリップを、ステム部の内径に軸部材を嵌合した状態でボルトおよびナットで締め付けることにより、その軸部材をステム部に固定するようにしている。しかしながら、この場合、固定クリップの他にボルトおよびナットを必要とすることから、部品点数が多く製品のコストアップを招き、その締め付け操作にも手間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、溶接などの固定手段を採用することなく、かつ、相手部材の回転方向ガタが生じないようにし、さらに、必要最小限の部品点数で簡単な固定操作により相手部材を固定し得る固定型等速自在継手を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、球状内面に複数のトラック溝が形成されたマウス部から軸状のステム部が延びる外側継手部材と、球状外面に複数のトラック溝が形成され、シャフトが同軸的に装着された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の協働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、外側継手部材の球状内面と内側継手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、前記外側継手部材のステム部および内側継手部材から延びるシャフトの内径にスプラインを形成すると共に、そのステム部およびシャフトの外径にその軸端に向かって漸次縮径するテーパねじを形成し、前記ステム部およびシャフトに軸方向スリットを設けたことを特徴とする。

本発明では、ステム部およびシャフトの内径にスプラインを形成したことにより、そのステム部およびシャフトの内径に相手部材である軸部材をスプライン嵌合させる。そして、ステム部およびシャフトの外径にその軸端に向かって漸次縮径するテーパねじを形成したことにより、そのテーパねじにナットを螺合させて締め付ければ、ステム部およびシャフトに軸方向スリットが形成されていることから、ステム部およびシャフトが縮径するので、軸部材をステム部およびシャフトに強固に接合することができる。

このようにして溶接などの固定手段を採用することなく、かつ、軸部材の回転方向ガタが生じないようにすることができ、しかも、テーパねじへのナット締めだけで済むので、必要最小限の部品点数で簡単な固定操作により軸部材をステム部およびシャフトに接合することができる。

前述の構成において、軸方向スリットを円周方向に沿って複数箇所に設けた構造が望ましい。このように軸方向スリットを円周方向に沿って複数箇所に設ければ、ステム部外径およびシャフト外径のテーパねじにナットを螺合させて締め付けるに際して、ステム部およびシャフトが容易に縮径するため、その締め付け操作が容易に行える。

前述の構成において、ステム部およびシャフトの外径に形成されたテーパねじにダブルナットを螺合可能とした構造や、ステム部あるいはシャフトの軸端外径に凹みを部分的に形成し、前記テーパねじに螺合するナットの軸端側に薄肉部を設け、締め付け完了したナットの薄肉部をステム部あるいはシャフトの凹みに合わせて加締め可能とした構造が望ましい。このようにすれば、簡単な構造でもってナットの緩み止めを実現でき、ナット締め付けの信頼性向上が図れる。

以上で説明した固定型等速自在継手は、自動車のステアリング装置に組み込めば、必要最小限の部品点数で、かつ、溶接などの固定手段を使用することなく、等速自在継手を相手部材に連結することができる点で、より一層顕著な効果を発揮する。自動車のステアリング装置は、モータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置であってよいし、油圧式のパワーステアリング装置であってもよい。

本発明によれば、外側継手部材のステム部および内側継手部材から延びるシャフトの内径にスプラインを形成すると共に、そのステム部およびシャフトの外径にその軸端に向かって漸次縮径するテーパねじを形成し、前記ステム部およびシャフトに軸方向スリットを設けたことにより、溶接などの固定手段を用いることなく、かつ、軸部材の回転方向ガタが生じないようにすることができ、しかも、テーパねじへのナット締めだけで済むので、必要最小限の部品点数で簡単な固定操作により軸部材をステム部およびシャフトに接合することができる。その結果、製品のコストアップを招くことなく、信頼性の高い等速自在継手を提供することができる。

本発明に係る固定型等速自在継手の実施形態を詳述する。以下の実施形態では、ステアリング用固定型等速自在継手の一種であるツェッパ型（ＢＪ）に適用した場合を例示するが、本発明はこれに限定されることなく、アンダーカットフリー型（ＵＪ）にも適用可能である。また、本発明の固定型等速自在継手は、ステアリング用に限らず、ドライブシャフト用あるいはプロペラシャフト用としても使用することが可能である。

まず、固定型等速自在継手が組み込まれるステアリング装置を簡単に説明する。ステアリング装置は、図８に示すようにステアリングホイール６の回転運動を、一または複数のステアリングシャフト２を介してステアリングギヤ８に伝達することにより、タイロッド９の往復運動に変換するようにしたものである。車載スペース等との兼ね合いでステアリングシャフト２を一直線に配置できない場合は、ステアリングシャフト２間に一または複数の軸継手１を配置し、ステアリングシャフト２を屈曲させた状態でもステアリングギヤ８に正確な回転運動を伝達できるようにしている。この軸継手１に固定型等速自在継手を使用する。図８（ｂ）における符号αは継手の折り曲げ角度を表しており、折り曲げ角度αが３０°を越える大角度も設定可能である。

図１、図３、図５に示す各実施形態の等速自在継手は、外側継手部材である外輪１０と、内側継手部材である内輪２０と、トルクを伝達する複数のボール３０と、ボール３０を回転自在に支持する保持器４０とを主要な構成要素とする。なお、図２（ａ）（ｂ）は図１に示す実施形態の等速自在継手の左側面と右側面、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は図３に示す実施形態の等速自在継手の左側面と右側面とＡ−Ａ線断面、図６（ａ）（ｂ）は図５に示す実施形態の等速自在継手の左側面と右側面である。

前述の外輪１０は、一端にて開口したカップ状で、内径が球面形状を有するマウス部１１とそのマウス部１１から一体的に軸方向に延びるステム部１２とからなり、マウス部１１の球状内面１３の円周方向等配位置に、軸方向に延びるトラック溝１４が形成されている。また、内輪２０は、球状外面２３の円周方向等配位置に、軸方向に延びるトラック溝２４が形成され、その内周にシャフト５０がスプライン嵌合により結合されている。外輪１０のトラック溝１４と内輪２０のトラック溝２４とは対をなして軸方向の一方から他方へ楔状に広がるボールトラックを形成し、各ボールトラックに一個のボール３０がそれぞれ組み込んである。保持器４０は外輪１０の球状内面１３と内輪２０の球状外面２３との間に摺動自在に介在し、各ボール３０は保持器４０のポケット４１に収容されて円周方向で等間隔に保持されている。

保持器４０の外周面４３は外輪１０の球状内面１３と球面接触し、保持器４０の内周面４４は内輪２０の球状外面２３と球面嵌合している。そして、外輪１０の球状内面１３の中心と内輪２０の球状外面２３の中心は継手中心と一致している。これに対して、外輪１０のトラック溝１４の中心と内輪２０のトラック溝２４の中心は、軸方向で、互いに逆方向に等距離だけオフセットしている。このため、一対のトラック溝１４，２４により形成されるボールトラックは、外輪１０の奥部側から開口側に向かって拡がる楔状を呈している。

この種の等速自在継手では、潤滑剤としてグリースが封入されており、そのグリースが外部へ漏洩したり、あるいは、外部から継手内部へ水やダスト等の異物が侵入したりすることを防止する目的から、等速自在継手の外輪１０とシャフト５０との間に、ゴムまたは樹脂製の密封用ブーツ６０を装着している。

また、シャフト５０の軸端にプランジャ６１を突出退入自在に取り付け、保持器４０の外輪１０の奥側端部に凹球面プレート状の受け部材６２を取り付けている。プランジャ６１による押圧力は受け部材６２に常に付与され、このプランジャ６１による押圧力により、シャフト５０と一体化された内輪２０が、弾性力により外輪１０の開口側に軸方向変位し、この変位によりトラック溝１４，２４に配置されたボール３０とトラック溝１４，２４のすきまが縮小されるため、トラック溝１４，２４のアキシャルすきまが詰められ、回転バックラッシュが防止される。

この等速自在継手は、外輪１０または内輪２０のいずれか一方がステアリング装置の入力側に接続され、他方が出力側に接続されることにより組み付けられ、外輪１０と内輪２０とがどのような折り曲げ角（作動角）をとっても、保持器４０に案内されたボール３０が常に作動角の二等分線に垂直な平面内に維持され、継手の等速性が確保される。

具体的に、ステアリング装置への組み付けのため、この等速自在継手は、外輪１０のステム部１２と内輪２０から延びるシャフト５０とに、以下のような構造を具備する。図１〜図７の各実施形態において、外輪１０のステム部１２およびシャフト５０の内径にスプライン１５，５５を形成すると共に、そのステム部１２およびシャフト５０の外径にその軸端に向かって漸次縮径するテーパねじ１６，５６を形成し、ステム部１２およびシャフト５０に軸方向スリット１７，５７を設ける。なお、ステム部１２の内径のスプラインエンドには、グリースの漏洩防止を目的としたシールプレート６３が装着されている。

このような構造としたことにより、ステム部１２およびシャフト５０の内径に相手部材である軸部材をスプライン嵌合させ、そのステム部１２およびシャフト５０の外径にその軸端に向かって漸次縮径するテーパねじ１６，５６にナット７０，７１を螺合させて締め付ければ、ステム部１２およびシャフト５０に軸方向スリット１７，５７が形成されていることから、ステム部１２およびシャフト５０が縮径するので、軸部材をステム部１２およびシャフト５０に強固に接合することができる。

このようにして溶接などの固定手段を採用することなく、かつ、軸部材の回転方向ガタが生じないようにすることができ、しかも、テーパねじ１６，５６へのナット締めだけで済むので、必要最小限の部品点数で簡単な固定操作により軸部材をステム部１１およびシャフト５０に接合することができる。

ステム部１２およびシャフト５０に設けられた軸方向スリット１７，５７は、各実施形態において円周方向に沿う一箇所に設けた場合を例示しているが、複数箇所に設けるようにしてもよい。軸方向スリット１７，５７を円周方向に沿って複数箇所に設ければ、ステム部外径およびシャフト外径のテーパねじ１６，５６にナット７０，７１を螺合させて締め付けるに際して、ステム部１２およびシャフト５０が容易に縮径するため、その締め付け操作が容易に行える。また、この軸方向スリット１７，５７は、ナット７０，７１による軸部材の締め付け完了時に、ナット７０，７１に覆われる範囲よりも広い範囲Ｌ１，Ｌ２で軸方向に形成されている程度の軸方向長さとする。

図３に示す実施形態のように、ナット締め付けおよび分解作業時の工具係合用溝１８，５８を外輪１０の外径およびシャフト５０の外径に設けるようにしてもよい。このように工具係合用溝１８，５８を設けたことにより、ナット締め付けおよび分解作業時、この溝１８，５８に工具を係合させることによって作業が容易に行える。なお、前述した工具としては、ナット締め付けおよび分解作業時、外輪１０およびシャフト５０を固定するための工具がある。

また、図５に示す実施形態のように、ステム部１２およびシャフト５０の外径に形成されたテーパねじ１６，５６にダブルナット７２〜７５を螺合させるようにしてもよい。さらに、図７に示すようにステム部１２の軸端外径に凹み１９を部分的に形成し、テーパねじ１６に螺合するナット７６の軸端側に外径を縮小した薄肉部７７を設け、締め付け完了したナット７６の薄肉部７７をステム部１２の凹み１９に合わせて加締めることにより加締部ａを形成するようにしてもよい。このようにすれば、簡単な構造でもってナットの緩み止めを実現でき、締め付けの信頼性向上が図れる。なお、この構造は、シャフト５０側においても採用することができる。

本発明に係る固定型等速自在継手の実施形態で、ステアリング用等速自在継手の全体構成を示す断面図である。（ａ）は図１の左側面図、（ｂ）は図１の右側面図である。本発明の他の実施形態で、ステアリング用等速自在継手の全体構成を示す断面図である。（ａ）は図３の左側面図、（ｂ）は図３の右側面図、（ｃ）は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本発明の他の実施形態で、ステアリング用等速自在継手の全体構成を示す断面図である。（ａ）は図５の左側面図、（ｂ）は図５の右側面図である。本発明の他の実施形態で、（ａ）は外輪のステム部軸端およびナットを示す部分拡大図で、上半分が正面図、下半分が断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図である。（ａ）はステアリング装置の平面図、（ｂ）はステアリング装置の側面図、（ｃ）はステアリング装置の斜視図である。

符号の説明

１０外側継手部材（外輪）
１１マウス部
１２ステム部
１３球状内面
１４トラック溝
１５，５５スプライン
１６，５６テーパねじ
１７，５７軸方向スリット
１９凹み
２０内側継手部材（内輪）
２３球状外面
２４トラック溝
３０ボール
４０保持器
５０シャフト
７２〜７５ダブルナット
７７薄肉部

Claims

球状内面に複数のトラック溝が形成されたマウス部から軸状のステム部が延びる外側継手部材と、球状外面に複数のトラック溝が形成され、シャフトが同軸的に装着された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の協働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、外側継手部材の球状内面と内側継手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、前記外側継手部材のステム部および内側継手部材から延びるシャフトの内径にスプラインを形成すると共に、そのステム部およびシャフトの外径にその軸端に向かって漸次縮径するテーパねじを形成し、前記ステム部およびシャフトに軸方向スリットを設けたことを特徴とする固定型等速自在継手。
前記軸方向スリットを円周方向に沿って複数箇所に設けた請求項１に記載の固定型等速自在継手。
前記ステム部およびシャフトの外径に形成されたテーパねじにダブルナットを螺合可能とした請求項１又は２に記載の固定型等速自在継手。
前記ステム部あるいはシャフトの軸端外径に凹みを部分的に形成し、前記テーパねじに螺合するナットの軸端側に薄肉部を設け、締め付け完了したナットの薄肉部をステム部あるいはシャフトの凹みに合わせて加締め可能とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の固定型等速自在継手。
自動車のステアリング装置に組み込まれた請求項１〜４のいずれか一項に記載の固定型等速自在継手。