JP2007064404A - Fixed constant velocity universal joint - Google Patents

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Kenta Yamazaki
健太 山崎
Minoru Ishijima
実 石島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixed constant velocity universal joint formed in a high angle specification and having less rotation backlash. <P>SOLUTION: This fixed constant velocity universal joint 8 comprises a pair of fixed constant velocity universal joints 8A, 8B. Each of the fixed constant velocity universal joints 8A, 8B comprises an outer ring 10 having ball grooves 14 in the inner peripheral surface 12, an inner ring 20 having ball grooves 24 in the outer peripheral surface 22, balls 30 interposed between the ball grooves 14 of the outer ring 10 and the ball grooves 24 of the inner ring 20, a cage 40 having pockets 46 for storing the balls 30, and a clearance reducing mechanism 50 for eliminating a rotation backlash by axially displacing the inner ring 20 relative to the cage 40. The outer rings 10 of the pair of fixed constant velocity universal joints are formed integrally with each other. The constant velocity universal joint comprises a centering mechanisms 60 for roughly making equal the operating angles θ of the pair of fixed constant velocity universal joints 8A, 8B to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は固定式等速自在継手に関するもので、たとえばステアリングジョイントのように常時高角使用でガタ詰め特性が必要な用途に利用することができる。   The present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint, and can be used for applications such as a steering joint, which always use a high angle and require backlash filling characteristics.

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式と、角度変位および軸方向変位を許容するスライド式に大別され、それぞれ用途・使用条件等に応じて機種選定される。固定式等速自在継手としては、ツェッパ型(以下、「BJ」と称する)やアンダーカットフリー型(以下、「UJ」と称する)が広く知られている。   Constant velocity universal joints are roughly classified into fixed types that allow only angular displacement between the input and output shafts, and slide types that allow angular displacement and axial displacement. Each model is selected according to the application and usage conditions. . As a fixed type constant velocity universal joint, a Rzeppa type (hereinafter referred to as “BJ”) and an undercut free type (hereinafter referred to as “UJ”) are widely known.

BJおよびUJのいずれも、内周に複数の曲線状のボール溝を有する外輪と、外周に複数の曲線状のボール溝を有する内輪と、外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に組み込まれたボールと、ボールを保持するケージとで構成される。外輪のボール溝中心は外輪内球面中心に対して外輪開口側、また、内輪のボール溝中心は内輪外球面中心に対して外輪奥側に位置し、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。したがって、外輪のボール溝と内輪のボール溝とで構成されるボールトラックは外輪の開口側に向けて拡開する楔形となっている。BJでは各ボール溝の全域が曲線状になっているが、UJでは各ボール溝の一方の端部が軸線と平行なストレート状になっている。   Both BJ and UJ are incorporated between an outer ring having a plurality of curved ball grooves on the inner periphery, an inner ring having a plurality of curved ball grooves on the outer periphery, and a ball groove of the outer ring and a ball groove of the inner ring. And a cage for holding the ball. The outer ring ball groove center is located on the outer ring opening side with respect to the outer ring inner spherical center, and the inner ring ball groove center is located on the outer ring rear side with respect to the inner ring outer spherical center, and is offset by an equal distance in the opposite direction in the axial direction. is doing. Therefore, the ball track constituted by the ball groove of the outer ring and the ball groove of the inner ring has a wedge shape that expands toward the opening side of the outer ring. In BJ, the entire area of each ball groove is curved, but in UJ, one end of each ball groove is in a straight shape parallel to the axis.

ステアリングシステムは、図8に示すように、ステアリングホイール62の回転運動を、一または複数のステアリングシャフト64からなるステアリングコラムを介してステアリングギヤ66に伝達することにより、タイロッド68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64を一直線に配置できない場合、ステアリングシャフト64間に一または複数のステアリングジョイント60を配置し、ステアリングシャフト64を屈曲させた状態でもステアリングギヤ66に正確な回転運動を伝達できるようにしている。   As shown in FIG. 8, the steering system transmits the rotational motion of the steering wheel 62 to the steering gear 66 through a steering column including one or a plurality of steering shafts 64, thereby converting the tie rod 68 into a reciprocating motion. It is what I did. If the steering shaft 64 cannot be arranged in a straight line in consideration of the vehicle-mounted space or the like, the steering gear 66 can be accurately rotated even when one or more steering joints 60 are arranged between the steering shafts 64 and the steering shaft 64 is bent. Can be communicated.

一般に、自動車用ステアリングジョイントにはカルダンジョイントを2個以上使用している。カルダンジョイントは、単体では不等速であることから、等速性を確保するために互いの変動成分を打ち消し合うように配置して使用している。このため車両の設計自由度が損なわれるという問題がある。任意の角度で等速性が確保できる等速自在継手をステアリングジョイントとして用いることで、車両の設計自由度を高めることは可能であるが、等速自在継手は回転方向ガタが大きいため、車両直進付近のステアリング操作感の悪化や、異音の原因となることが懸念される。   In general, two or more cardan joints are used for an automobile steering joint. Since the cardan joint is not uniform at a single unit, the cardan joint is arranged and used so as to cancel each other's fluctuation components in order to ensure constant velocity. For this reason, there exists a problem that the design freedom of a vehicle is impaired. It is possible to increase the design freedom of the vehicle by using a constant velocity universal joint that can ensure constant velocity at an arbitrary angle as a steering joint. However, the constant velocity universal joint has a large amount of play in the rotation direction, so the vehicle goes straight ahead. There is a concern that the steering operation feeling in the vicinity may deteriorate and noise may be caused.

固定式等速自在継手には機能および加工面から、外輪のボール溝と内輪のボール溝との間にはボールを介してすきま(ボール溝間すきま)があり、また、外輪の内球面とケージ外球面との間、内輪の外球面とケージ内球面との間にもすきまが存在する。これらのすきまは、継手の中立状態で内輪または外輪のどちらか一方を固定して他方をラジアル方向またはアキシアル方向に移動させたときの移動量として現われ、移動の方向によって、ラジアルすきま、アキシアルすきまのように呼ばれる。これらのすきまは、内・外輪間の円周方向のガタツキ(回転バックラッシ)に大きく影響を与え、とくにボール溝間すきまが大きいほど回転バックラッシも大きくなる。このため、一定以上の回転バックラッシは避けられない。   The fixed constant velocity universal joint has a gap between the ball groove of the outer ring and the ball groove of the inner ring through the ball (clearance between the ball grooves) in terms of function and processing surface. There is also a clearance between the outer spherical surface and between the outer spherical surface of the inner ring and the inner spherical surface of the cage. These clearances appear as the amount of movement when either the inner ring or the outer ring is fixed in the neutral state of the joint and the other is moved in the radial direction or the axial direction. Depending on the direction of movement, the radial clearance and the axial clearance So called. These clearances greatly affect the circumferential play (rotational backlash) between the inner and outer rings, and the greater the clearance between the ball grooves, the greater the rotational backlash. For this reason, a rotation backlash exceeding a certain level is inevitable.

そこで、これを解決するため、固定式等速自在継手のボール溝間すきまを詰めることにより回転バックラッシをなくすることが提案されている(特許文献1)。   In order to solve this problem, it has been proposed to eliminate the rotational backlash by reducing the clearance between the ball grooves of the fixed type constant velocity universal joint (Patent Document 1).

一方、一対の固定式等速自在継手の外輪同士を一体化し、その外輪(ハウジング)の中央部に設けたセンタリングプレートと各固定式等速自在継手の軸部先端に設けたパイロットレバーとを協働させて、双方の固定式等速自在継手の折り曲げ角が等しくなるように制御するセンタリング機構を構成させることにより、高角対応可能な固定式等速自在継手を提供することが提案されている(特許文献2)。
特開2003−130082号公報 特開平01−210619号公報
On the other hand, the outer rings of a pair of fixed type constant velocity universal joints are integrated, and a centering plate provided at the center of the outer ring (housing) and a pilot lever provided at the tip of each fixed type constant velocity universal joint are cooperated. It has been proposed to provide a fixed type constant velocity universal joint capable of handling high angles by configuring a centering mechanism that controls the bending angle of both fixed type constant velocity universal joints to be equal. Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-130082 Japanese Patent Laid-Open No. 01-210619

特許文献2の提案は、(1)ガタ詰め機構を有しない、(2)センタリングプレートを用いることから外輪外径が大きくなる、(3)軸部先端にパイロットレバーが設けてあることから単位継手当たりの折り曲げ角が大きく取れない、といった問題がある。   The proposals in Patent Document 2 are: (1) no backlashing mechanism; (2) the outer ring outer diameter increases due to the use of a centering plate; and (3) a pilot lever is provided at the end of the shaft so that the unit joint There is a problem that a large bending angle cannot be obtained.

この発明の主要な目的は、従来の技術における上記問題点を除去することにあり、より具体的には、一層の高角仕様で、かつ、回転バックラッシの少ない固定式等速自在継手を提供することにある。   The main object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems in the prior art, and more specifically, to provide a fixed type constant velocity universal joint having a higher angle specification and less rotating backlash. It is in.

この発明の固定式等速自在継手は、一対の固定式等速自在継手からなり、各固定式等速自在継手が、内周面にボール溝をもった外輪と、外周面にボール溝をもった内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝とで形成されるくさび状のボールトラックに組み込んだボールと、ボールを収容するためのポケットをもったケージと、内輪とケージを相対的に軸方向に変位させて回転バックラッシをなくするためのガタ詰め機構とを有し、前記一対の固定式等速自在継手の外輪同士を一体化し、かつ、前記一対の固定式等速自在継手の折り曲げ角を略均等にするためのセンタリング機構を設けたことを特徴とするものである。   The fixed type constant velocity universal joint of the present invention comprises a pair of fixed type constant velocity universal joints, and each fixed type constant velocity universal joint has an outer ring having a ball groove on the inner peripheral surface and a ball groove on the outer peripheral surface. The inner ring, the ball incorporated in the wedge-shaped ball track formed by the ball groove of the outer ring and the ball groove of the inner ring, a cage having a pocket for accommodating the ball, and the inner ring and the cage And a backlash mechanism for eliminating rotational backlash by axially displacing, and integrating the outer rings of the pair of fixed type constant velocity universal joints, and the pair of fixed type constant velocity universal joints A centering mechanism is provided to make the bending angles of the two substantially equal.

請求項2の発明は、請求項1の固定式等速自在継手において、前記ガタ詰め機構が、内輪側に設けた押圧部材と、前記押圧部材を受けるためにケージに設けた受け部材とで構成され、内輪をボールトラックの拡開側に弾性的に押す作用をすることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the fixed type constant velocity universal joint according to the first aspect, the backlashing mechanism includes a pressing member provided on the inner ring side and a receiving member provided on the cage for receiving the pressing member. The inner ring is elastically pushed toward the expansion side of the ball track.

請求項3の発明は、請求項2の固定式等速自在継手において、前記センタリング機構が、一方の固定式等速自在継手のケージに設けたパイロットレバーと、前記パイロットレバーを受容するために他方の固定式等速自在継手のケージに設けた案内部材とで構成されることを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, in the fixed type constant velocity universal joint according to the second aspect, the centering mechanism has a pilot lever provided in a cage of one fixed type constant velocity universal joint, and the other for receiving the pilot lever. And a guide member provided in the cage of the fixed type constant velocity universal joint.

請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの固定式等速自在継手において、一方の固定式等速自在継手のボール溝位相と他方の固定式等速自在継手のボール溝間位相を一致させたことを特徴とするものである。   The invention of claim 4 is the fixed type constant velocity universal joint according to any one of claims 1 to 3, wherein the ball groove phase of one fixed type constant velocity universal joint and the phase between the ball grooves of the other fixed type constant velocity universal joint. Are the same.

請求項5の発明は、請求項4の固定式等速自在継手において、一方の固定式等速自在継手のボール溝位相と他方の固定式等速自在継手のボール溝間位相とのずれ範囲を±20degとしたことを特徴とするものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the fixed type constant velocity universal joint according to the fourth aspect, a deviation range between a ball groove phase of one fixed type constant velocity universal joint and a phase between the ball grooves of the other fixed type constant velocity universal joint is set. It is characterized by being ± 20 deg.

請求項6の発明は、請求項1ないし4のいずれかの固定式等速自在継手において、ステアリングシステムにおけるステアリングシャフトの連結に使用することを特徴とするものである。   A sixth aspect of the present invention is the fixed type constant velocity universal joint according to any one of the first to fourth aspects, wherein the fixed type constant velocity universal joint is used for coupling a steering shaft in a steering system.

この発明によれば、ガタ詰め機構を有する一対の固定型等速自在継手の外輪同士を一体化し、センタリング機構により一対の固定型等速自在継手の折り曲げ角を略均等にしたことにより、1ジョイントで高角かつガタ(回転バックラッシ)なしの固定式等速自在継手を提供することが可能となる。また、センタリング機構をケージ間に設けることにより、センタリング機構の1ジョイントあたりの作動範囲(角度)は従来の技術の半分(θ/2)の範囲で済む。さらに、センタリングプレートを使用しないセンタリング機構を採用したため、外輪外径を大きくする必要がない。   According to the present invention, the outer rings of a pair of fixed type constant velocity universal joints having a backlashing mechanism are integrated with each other, and the bending angles of the pair of fixed type constant velocity universal joints are made substantially uniform by a centering mechanism. Therefore, it is possible to provide a fixed type constant velocity universal joint having a high angle and no backlash (rotational backlash). Further, by providing the centering mechanism between the cages, the operation range (angle) per joint of the centering mechanism can be half of the conventional technology (θ / 2). Furthermore, since a centering mechanism that does not use a centering plate is adopted, it is not necessary to increase the outer diameter of the outer ring.

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、図4(a)を参照してステアリングシステムについて簡単に説明する。ステアリングシステムは、ステアリングホイール2の回転運動を、複数のステアリングシャフト4からなるステアリングコラムを介してステアリングギヤ6に伝達する。ステアリングシャフト4間に2つの固定式等速自在継手8が配置してあり、ステアリングシャフト4が屈曲した状態でもステアリングギヤ6に正確な回転運動を伝達できるようになっている。図1(a)における符号αは継手の折り曲げ角度を表し、折り曲げ角度αが30°を越える大角度も設定可能である。   First, the steering system will be briefly described with reference to FIG. The steering system transmits the rotational motion of the steering wheel 2 to the steering gear 6 via a steering column including a plurality of steering shafts 4. Two fixed constant velocity universal joints 8 are arranged between the steering shafts 4 so that accurate rotational motion can be transmitted to the steering gear 6 even when the steering shaft 4 is bent. The symbol α in FIG. 1A represents the bending angle of the joint, and a large angle at which the bending angle α exceeds 30 ° can be set.

つぎに、固定式等速自在継手8について説明する。なお、UJその他の固定式等速自在継手であっても同様に適用することができ、同様の効果を奏するが、ここではBJを例にとって説明する。また、図1に示す実施の形態は、共通の外輪を有する一対の固定式等速自在継手8A,8Bで一つの固定式等速自在継手8を構成したものである。以下では一対の固定式等速自在継手8A,8Bを単位継手と呼ぶこともある。   Next, the fixed type constant velocity universal joint 8 will be described. In addition, even if it is UJ and other fixed type constant velocity universal joints, it can apply similarly and has the same effect, but here demonstrates BJ as an example. In the embodiment shown in FIG. 1, one fixed type constant velocity universal joint 8 is configured by a pair of fixed type constant velocity universal joints 8A and 8B having a common outer ring. Hereinafter, the pair of fixed type constant velocity universal joints 8A and 8B may be referred to as unit joints.

各単位継手8A,8Bは、外側継手部材としての外輪10と、内側継手部材としての内輪20と、トルク伝達要素としてのボール30と、ケージ40とを主要な構成要素として成り立っている。外輪10は入力軸または出力軸と接続し、内輪20は出力軸または入力軸と接続する。ここでは内輪20はステアリングシャフト4とセレーション結合している。   Each of the unit joints 8A and 8B includes an outer ring 10 as an outer joint member, an inner ring 20 as an inner joint member, a ball 30 as a torque transmission element, and a cage 40 as main components. The outer ring 10 is connected to the input shaft or the output shaft, and the inner ring 20 is connected to the output shaft or the input shaft. Here, the inner ring 20 is serrated with the steering shaft 4.

外輪10は一対の単位継手8A,8Bに共通である。言い換えれば、全体として単一の円筒状を呈し、一方の端部に単位継手8Aの外輪部分を、他方の端部に単位継手8Bの外輪部分を備えている。そして、各外輪部分は、内球面12の円周方向等配位置に、軸方向に延びるボール溝14が形成してある。内輪20は、外球面22の円周方向等配位置に、軸方向に延びるボール溝24が形成してある。対をなす外輪10のボール溝14と内輪20のボール溝24との間にボール30が組み込んである。ケージ40は外輪10の内球面12と内輪20の外球面22との間に摺動自在に介在し、ボール30を収容するためのポケット46を円周方向に複数有する。ケージ40はすべてのボール30を同一平面内に保持する。   The outer ring 10 is common to the pair of unit joints 8A and 8B. In other words, it has a single cylindrical shape as a whole, and includes an outer ring portion of the unit joint 8A at one end and an outer ring portion of the unit joint 8B at the other end. In each outer ring portion, ball grooves 14 extending in the axial direction are formed at equal circumferential positions of the inner spherical surface 12. In the inner ring 20, ball grooves 24 extending in the axial direction are formed at equal circumferential positions of the outer spherical surface 22. A ball 30 is incorporated between the ball groove 14 of the outer ring 10 and the ball groove 24 of the inner ring 20 that form a pair. The cage 40 is slidably interposed between the inner spherical surface 12 of the outer ring 10 and the outer spherical surface 22 of the inner ring 20, and has a plurality of pockets 46 for accommodating the balls 30 in the circumferential direction. The cage 40 holds all the balls 30 in the same plane.

ケージ40の外球面42は外輪10の内球面12と球面接触し、ケージ40の内球面44は内輪20の外球面22と球面接触している。そして、外輪10の内球面12の中心と、内輪20の外球面22の中心は、継手中心Oと一致している。外輪10のボール溝14の中心O1と、内輪20のボール溝24の中心O2は、軸方向で、互いに逆方向に等距離だけオフセットさせてある。このため、一対のボール溝14,24により形成されるボールトラックは、外輪10の開口側から奥部側に向かって縮小する、換言すれば外輪10の奥部側から開口側に向かって拡開するくさび状を呈している。   The outer spherical surface 42 of the cage 40 is in spherical contact with the inner spherical surface 12 of the outer ring 10, and the inner spherical surface 44 of the cage 40 is in spherical contact with the outer spherical surface 22 of the inner ring 20. The center of the inner spherical surface 12 of the outer ring 10 and the center of the outer spherical surface 22 of the inner ring 20 coincide with the joint center O. The center O1 of the ball groove 14 of the outer ring 10 and the center O2 of the ball groove 24 of the inner ring 20 are offset by an equal distance in the opposite directions in the axial direction. For this reason, the ball track formed by the pair of ball grooves 14 and 24 shrinks from the opening side of the outer ring 10 toward the back side, in other words, expands from the back side of the outer ring 10 toward the opening side. It has a wedge shape.

この固定式等速自在継手において、図1に示すように、外輪10と内輪20とが作動角θをとると、ボール30が作動角θ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。   In this fixed type constant velocity universal joint, as shown in FIG. 1, when the outer ring 10 and the inner ring 20 have an operating angle θ, the ball 30 is maintained in a plane perpendicular to the bisector of the operating angle θ. The constant velocity of the joint is ensured.

図2に例示したガタ詰め機構50について説明する。このガタ詰め機構50は押圧部材52と受け部材54とで構成される。   The backlash filling mechanism 50 illustrated in FIG. 2 will be described. The backlash filling mechanism 50 includes a pressing member 52 and a receiving member 54.

押圧部材52はステアリングシャフト4の軸端に設けてあり、押圧部52aと弾性部材52bとケース52cとを含む。ここでは押圧部52aとしてボールが例示してあるが、一部に凸球状部分をもったその他の形状のものを採用することもできる。弾性部材52bとしては圧縮コイルばねが例示してあるが、押圧部52aにケース52cから突出する向きの弾性力を作用させ得るものであればよい。ケース52cの開口端部をかしめて押圧部52aが脱落しないようにしてある。したがって、押圧部52aと弾性部材52bとケース52cはユニットハンドリングが可能なサブアセンブリを構成する。ケース52cは、内輪20とセレーション結合により一体化したステアリングシャフト4の先端部に圧入あるいは接着剤等の適宜の手段で固定される。   The pressing member 52 is provided at the shaft end of the steering shaft 4 and includes a pressing portion 52a, an elastic member 52b, and a case 52c. Here, a ball is illustrated as the pressing portion 52a, but other shapes having a convex spherical portion in part may be employed. Although the compression coil spring is illustrated as the elastic member 52b, any elastic member may be used as long as it can apply an elastic force in a direction protruding from the case 52c to the pressing portion 52a. The opening end of the case 52c is caulked so that the pressing portion 52a does not fall off. Accordingly, the pressing portion 52a, the elastic member 52b, and the case 52c constitute a sub-assembly capable of unit handling. The case 52c is fixed to the front end portion of the steering shaft 4 integrated with the inner ring 20 by serration coupling by appropriate means such as press fitting or adhesive.

受け部材54はケージ40の、外輪10の奥側の端部に取り付けてある。この受け部材54は、ケージ40の端部開口を覆うキャップ状で、部分球面状の球面部54aとその外周に環状に形成された取付け部54bとからなる。球面部54aの内面つまりステアリングシャフト4と対向する面は凹球面で、押圧部52aからの押圧力を受ける受け部として機能する。取付け部54bは、ケージ40の開口端部に圧入、溶接等の適宜の手段で固定される。   The receiving member 54 is attached to the end of the cage 40 on the back side of the outer ring 10. The receiving member 54 has a cap shape covering the end opening of the cage 40, and includes a partially spherical surface portion 54a and an attachment portion 54b formed in an annular shape on the outer periphery thereof. The inner surface of the spherical surface portion 54a, that is, the surface facing the steering shaft 4 is a concave spherical surface, and functions as a receiving portion that receives the pressing force from the pressing portion 52a. The attachment portion 54b is fixed to the opening end portion of the cage 40 by appropriate means such as press fitting or welding.

継手が作動角θをとったとき、押圧部材52と受け部材54をスムーズに摺動させるため、図3に示すように、球面部54aの半径Roは押圧部52aの半径rよりも大きくしてある(Ro>r)。また、作動角θをとったとき受け部材54と内輪20とが干渉するのを防止するため、球面部54aの半径Roは内輪20の外球面22の半径Riよりも大きくしてある(Ro>Ri)。   To smoothly slide the pressing member 52 and the receiving member 54 when the joint takes an operating angle θ, as shown in FIG. 3, the radius Ro of the spherical portion 54a is set larger than the radius r of the pressing portion 52a. Yes (Ro> r). Further, in order to prevent the receiving member 54 and the inner ring 20 from interfering with each other when the operating angle θ is taken, the radius Ro of the spherical portion 54a is larger than the radius Ri of the outer spherical surface 22 of the inner ring 20 (Ro>). Ri).

以上の構成において、ステアリングシャフト4のセレーション軸部と内輪20をセレーション結合し、止め輪を装着して両者が完全に結合されると、押圧部材52の押圧部52aと受け部材54の球面部54aとが互いに当接し、弾性部材52bが圧縮される。これにより、ステアリングシャフト4と一体化した内輪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、ボールとボール溝との間のすきまが詰まる方向に内輪が移動するため、ボール溝のアキシアルすきまが詰められ、回転バックラッシが防止される。   In the above configuration, when the serration shaft portion of the steering shaft 4 and the inner ring 20 are serration-coupled and the retaining ring is mounted and the two are completely coupled, the pressing portion 52a of the pressing member 52 and the spherical portion 54a of the receiving member 54 are combined. Are in contact with each other, and the elastic member 52b is compressed. As a result, the inner ring 20 integrated with the steering shaft 4 is axially displaced toward the opening side of the outer ring 10 due to the elastic force, and this displacement causes the inner ring to move in a direction in which the clearance between the ball and the ball groove is closed. The axial clearance of the ball groove is filled and rotation backlash is prevented.

続いてセンタリング機構60について説明する。図1の左側に現れている固定式等速自在継手8Aにおいては、受け部材54の球面部54aにパイロットレバー62が固定してある。パイロットレバー62は固定式等速自在継手8Aの中心軸線と同軸に延び、先端に球体64が固定してある。一方、図1の右側に現れている固定式等速自在継手8Bにおいては、受け部材54の球面部54aにパイプ66が固定してある。パイプ66は固定式等速自在継手8Bの中心軸線と同軸に延び、内部に孔68を有する。パイプ66は孔68内にパイロットレバー62の球体64をスライド自在に受容し、パイロットレバー62の案内部材として機能する。このようにして、センタリング機構60は、固定式等速自在継手8A,8Bの作動角θを略均等にする役割を果たす。   Next, the centering mechanism 60 will be described. In the fixed type constant velocity universal joint 8 </ b> A appearing on the left side of FIG. 1, the pilot lever 62 is fixed to the spherical surface portion 54 a of the receiving member 54. The pilot lever 62 extends coaxially with the central axis of the fixed type constant velocity universal joint 8A, and a sphere 64 is fixed to the tip. On the other hand, in the fixed type constant velocity universal joint 8 </ b> B appearing on the right side of FIG. 1, a pipe 66 is fixed to the spherical surface portion 54 a of the receiving member 54. The pipe 66 extends coaxially with the central axis of the fixed type constant velocity universal joint 8B and has a hole 68 therein. The pipe 66 slidably receives the sphere 64 of the pilot lever 62 in the hole 68 and functions as a guide member for the pilot lever 62. In this way, the centering mechanism 60 serves to make the operating angles θ of the fixed type constant velocity universal joints 8A and 8B substantially equal.

図1から明らかなとおり、固定式等速自在継手8の作動角は符号αで示され、これは各単位継手8A,8Bの作動角θと比較して格段に高角である。   As is apparent from FIG. 1, the operating angle of the fixed type constant velocity universal joint 8 is indicated by the symbol α, which is much higher than the operating angle θ of each unit joint 8A, 8B.

上述の固定式等速自在継手8において、単位継手8Aのボール溝14と単位継手8Bのボール溝14を同位相とした場合、ステアリングジョイントとして車両に取り付けるにあたっては、車両の直進状態でのステアリングシャフト4の折れ曲がり位相が等速自在継手8のボール溝14,24方向になるように合わせておくのが好ましい。言い換えれば、ステアリングシャフト4の折り曲げ方向がボール溝14,24方向となる回転方向位相と、車両の直進状態のステアリングホイール回転位相を一致させるのである。これにより、ヒステリシスの増加に伴う操安性の悪化を回避することができる。   In the fixed type constant velocity universal joint 8 described above, when the ball groove 14 of the unit joint 8A and the ball groove 14 of the unit joint 8B have the same phase, when the steering joint is attached to the vehicle, the steering shaft in the straight traveling state of the vehicle It is preferable that the four bent phases are aligned in the direction of the ball grooves 14 and 24 of the constant velocity universal joint 8. In other words, the rotational direction phase in which the bending direction of the steering shaft 4 is in the direction of the ball grooves 14 and 24 and the steering wheel rotational phase in the straight traveling state of the vehicle are matched. As a result, it is possible to avoid the deterioration of the operability associated with the increase in hysteresis.

車両に取り付けた状態すなわちステアリングコラムとステアリングギヤ間に取り付けたときの回転方向位相によっては、継手のトルク−捩れ角曲線のヒステリシスが変化することは知られている(特許文献2)。車両に取り付けたときのステアリングシャフトの折り曲げ方向が図4(b)に示すようにボール溝方向である場合には、ヒステリシスが小さい(図5)。しかし、ステアリングシャフトの折り曲げ方向が図4(c)に示すようにボール溝間方向である場合には、ヒステリシスが大きくなる(図6)。そして、このような傾向は、とくに設定継手角度(α:図4(a))が30°を越える大角度の場合に顕著である。   It is known that the hysteresis of the torque-torsion angle curve of the joint changes depending on the state of attachment to the vehicle, that is, the rotational direction phase when attached between the steering column and the steering gear (Patent Document 2). When the bending direction of the steering shaft when attached to the vehicle is the ball groove direction as shown in FIG. 4B, the hysteresis is small (FIG. 5). However, when the steering shaft is bent in the direction between the ball grooves as shown in FIG. 4C, the hysteresis becomes large (FIG. 6). Such a tendency is particularly noticeable when the set joint angle (α: FIG. 4A) is a large angle exceeding 30 °.

自動車の直進状態で、継手のトルク−捩れ角線図におけるヒステリシスの増大はハンドル操作性(ダイレクト感)に影響を与えることから、このヒステリシスは小さい方が望ましい。このため、自動車の直進状態でのステアリングシャフトの折れ曲がり位相がボール溝方向になるように合わせておくことで、ヒステリシスの増加に伴う操安性の悪化を回避することができる。   Since the increase in hysteresis in the torque-torsion angle diagram of the joint affects the steering wheel operability (direct feeling) in a straight traveling state of the automobile, it is desirable that the hysteresis is small. For this reason, by adjusting the bending phase of the steering shaft in the straight traveling state of the automobile so as to be in the ball groove direction, it is possible to avoid the deterioration of the operability due to the increase in hysteresis.

図4に示す実施の形態では、一方の単位継手8Aのボール溝位相(図4(b))と、他方の単位継手8Bのボール溝間位相(図4(c))とが一致するようにして、外輪10のボール溝14を加工してある。この場合、ボール溝位相とボール溝間位相との位相のずれをボール溝位相基準で±20°以下におさめるのが望ましい。   In the embodiment shown in FIG. 4, the ball groove phase of one unit joint 8A (FIG. 4B) and the phase between ball grooves of the other unit joint 8B (FIG. 4C) are made to coincide. Thus, the ball groove 14 of the outer ring 10 is processed. In this case, it is desirable that the phase shift between the ball groove phase and the phase between the ball grooves is within ± 20 ° with respect to the ball groove phase reference.

図7に、ステアリングシャフト折り曲げ位相を、ボール溝方向からボール溝間方向に10°毎に変化させたときのガタ線図を示す。位相0°(図7(a))がボール溝方向の場合で、位相30°(図7(d))がボール溝間方向の場合である。これらより、ヒステリシスの変化はボール溝方向から20°位相でわずかに大きくなっていることがわかる。したがって、ステアリングシャフトの方向をボール溝方向基準で±20°以下とすることにより、ヒステリシスの増加に伴う操安性の悪化を回避ないしは緩和することができる。   FIG. 7 shows a backlash diagram when the steering shaft bending phase is changed every 10 ° from the ball groove direction to the ball groove direction. This is the case where the phase 0 ° (FIG. 7A) is in the ball groove direction and the phase 30 ° (FIG. 7D) is in the ball groove direction. From these, it can be seen that the change in hysteresis is slightly larger at a phase of 20 ° from the ball groove direction. Therefore, by setting the direction of the steering shaft to be ± 20 ° or less with respect to the ball groove direction reference, it is possible to avoid or mitigate the deterioration of the operability due to the increase in hysteresis.

なお、6個のボールを用いる固定式等速自在継手を例にとって説明したが、6個以外の多数個のボールを用いる場合にも同様に適用できる。   In addition, although the fixed type constant velocity universal joint using six balls has been described as an example, the present invention can be similarly applied to a case where many balls other than six are used.

この発明の実施の形態を示す固定式等速自在継手の縦断面図A longitudinal sectional view of a fixed type constant velocity universal joint showing an embodiment of the present invention 図1の継手の要部拡大図Enlarged view of the relevant parts of the joint of FIG. 図1の継手の要部拡大図Enlarged view of the relevant parts of the joint of FIG. (a)はステアリングシステムの略図、(b)はステアリング用固定式等速自在継手の略図、(c)はステアリング用固定式等速自在継手の略図(A) is a schematic diagram of a steering system, (b) is a schematic diagram of a fixed constant velocity universal joint for steering, and (c) is a schematic diagram of a fixed constant velocity universal joint for steering. 図1(a)の継手のトルク−捩れ角線図Torque-torsion angle diagram of the joint in FIG. 図1(b)の継手のトルク−捩れ角線図Torque-torsion angle diagram of the joint in FIG. 位相を10°ごとに変えた場合のトルク−捩れ角線図Torque-torsion angle diagram when the phase is changed every 10 ° (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(A) is a plan view of the steering device, (b) is a side view of the steering device, and (c) is a perspective view of the steering device.

符号の説明Explanation of symbols

2 ステアリングホイール
4 ステアリングシャフト
6 ステアリングギヤ
8 固定式等速自在継手
10 外輪(外側継手部材)
12 内球面
14 ボール溝
20 内輪(内側継手部材)
22 外球面
24 ボール溝
30 ボール(トルク伝達要素)
40 ケージ
42 外球面
44 内球面
46 ポケット
50 ガタ詰め機構
52 押圧部材
52a 押圧部
52b 弾性部材
52c ケース
54 受け部材
54a 球面部
54b 取付け部
60 センタリング機構
62 パイロットレバー
64 球体
66 パイプ(案内部材)
68 孔
2 Steering wheel 4 Steering shaft 6 Steering gear 8 Fixed constant velocity universal joint 10 Outer ring (outer joint member)
12 inner spherical surface 14 ball groove 20 inner ring (inner joint member)
22 outer spherical surface 24 ball groove 30 ball (torque transmission element)
40 Cage 42 Outer sphere 44 Inner sphere 46 Pocket 50 Backlash mechanism 52 Pressing member
52a Pressing part
52b Elastic member
52c Case 54 Receiving member
54a Spherical surface
54b Mounting portion 60 Centering mechanism 62 Pilot lever 64 Spherical body 66 Pipe (guide member)
68 holes

Claims (6)

一対の固定式等速自在継手からなり、各固定式等速自在継手が、内周面にボール溝をもった外輪と、外周面にボール溝をもった内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝とで形成されるくさび状のボールトラックに組み込んだボールと、ボールを収容するためのポケットをもったケージと、内輪とケージを相対的に軸方向に変位させて回転バックラッシをなくするためのガタ詰め機構とを有し、前記一対の固定式等速自在継手の外輪同士を一体化し、かつ、前記一対の固定式等速自在継手の折り曲げ角を略均等にするためのセンタリング機構を設けた固定式等速自在継手。   It consists of a pair of fixed type constant velocity universal joints, and each fixed type constant velocity universal joint has an outer ring having a ball groove on the inner peripheral surface, an inner ring having a ball groove on the outer peripheral surface, and a ball groove of a pair of outer rings. And a ball built in a wedge-shaped ball track formed by a ball groove of the inner ring, a cage having a pocket for accommodating the ball, and the inner ring and the cage are relatively displaced in the axial direction to reduce the rotational backlash. A centering mechanism for integrating the outer rings of the pair of fixed type constant velocity universal joints and making the bending angles of the pair of fixed type constant velocity universal joints substantially uniform. Fixed type constant velocity universal joint with mechanism. 前記ガタ詰め機構が、内輪側に設けた押圧部材と、前記押圧部材を受けるためにケージに設けた受け部材とで構成され、内輪をボールトラックの拡開側に弾性的に押す作用をする請求項1の固定式等速自在継手。   The play mechanism comprises a pressing member provided on the inner ring side and a receiving member provided on a cage for receiving the pressing member, and acts to elastically push the inner ring to the expansion side of the ball track. Item 1. Fixed constant velocity universal joint. 前記センタリング機構が、一方の固定式等速自在継手のケージに設けたパイロットレバーと、前記パイロットレバーを受容するために他方の固定式等速自在継手のケージに設けた案内部材とで構成される請求項2の固定式等速自在継手。   The centering mechanism includes a pilot lever provided in one fixed type constant velocity universal joint cage and a guide member provided in the other fixed type constant velocity universal joint cage for receiving the pilot lever. The fixed type constant velocity universal joint according to claim 2. 一方の固定式等速自在継手のボール溝位相と他方の固定式等速自在継手のボール溝間位相を一致させた請求項1ないし3のいずれかの固定式等速自在継手。   4. The fixed type constant velocity universal joint according to claim 1, wherein a ball groove phase of one fixed type constant velocity universal joint is matched with a phase between ball grooves of the other fixed type constant velocity universal joint. 一方の固定式等速自在継手のボール溝位相と他方の固定式等速自在継手のボール溝間位相とのずれ範囲を±20degとした請求項4の固定式等速自在継手。   5. The fixed type constant velocity universal joint according to claim 4, wherein a deviation range between the ball groove phase of one fixed type constant velocity universal joint and the phase between the ball grooves of the other fixed type constant velocity universal joint is ± 20 deg. ステアリングシステムにおけるステアリングシャフトの連結に使用する請求項1ないし4のいずれかの固定式等速自在継手。   The fixed type constant velocity universal joint according to any one of claims 1 to 4, which is used for coupling a steering shaft in a steering system.
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