JP2007139092A - Fixed constant velocity universal joint - Google Patents
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Description
本発明は固定式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式等速自在継手に関する。 The present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint, and more particularly to a fixed type constant velocity universal joint incorporated in a steering device of an automobile.
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摺動式に大別され、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)やアンダーカットフリー型(以下、「UJ」と称す)が広く知られている。 Constant velocity universal joints are broadly classified into fixed types that allow only angular displacement between the input and output shafts, and sliding types that allow angular displacement and axial displacement. Each model is selected according to the application and usage conditions. The 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トラック溝を有する外輪と、外周に複数の曲線状のトラック溝を有する内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝との間に組み込まれたボールと、そのボールを保持する保持器とで構成される。外輪のトラック溝中心は外輪内球面中心に対して外輪開口側、また、内輪のトラック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。これにより、外輪のトラック溝と内輪のトラック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では各トラック溝の全域が曲線状になっているが、UJでは各トラック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 track grooves on the inner periphery, an inner ring having a plurality of curved track grooves on the outer periphery, and a track groove of the outer ring and a track groove of the inner ring. And a cage for holding the ball. The outer ring track groove center is located on the outer ring opening side with respect to the outer ring inner spherical center, and the inner ring track 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. Thereby, the ball track constituted by the track groove of the outer ring and the track 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 track groove is curved, whereas in UJ, one end of each track groove is in a straight shape parallel to the axis.
一般的に自動車のステアリング装置に組み込まれる軸継手にはカルダンジョイントを2個以上使用している。このジョイントは、単体では不等速なことから、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配置し使用している。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用軸継手として用いることで、車両の設計自由度が増す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。これを解決するため、等速自在継手内部に予圧手段を設けてトラック溝すきまを詰めることを提案している(例えば、特許文献1参照)。 Generally, two or more cardan joints are used for a shaft joint incorporated in an automobile steering device. Since this joint is not uniform at a single unit, it 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. By using a constant velocity universal joint that can ensure constant velocity at an arbitrary angle as a steering shaft joint, it is possible to increase the design freedom of the vehicle, but the constant velocity universal joint has a large amount of play in the rotation direction, There is a concern that the steering operation feeling near the vehicle will be deteriorated and abnormal noise may be caused. In order to solve this, it has been proposed to provide a preload means inside the constant velocity universal joint to close the track groove clearance (see, for example, Patent Document 1).
固定式等速自在継手には機能及び加工面から、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝間にはボールを介してすきまがあり、また、外輪の内球面と保持器の外球面、内輪の外球面と保持器の内球面にもすきまが存在する。これらすきまは、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ャル方向に移動させたときの移動量をいい、移動させる方向によって、ラジアルすきま、アキシャルすきまのように呼ばれる。これらすきまは、内・外輪間の円周方向のガタツキ(回転バックラッシュ)に大きく影響を与え、特にトラック溝すきまが大きい程回転バックラッシュも大きくなる。このため、一定以上の回転バックラッシュは避けられないことから、この種の固定式等速自在継手は、例えば自動車のステアリング装置のように回転バックラッシュを嫌う用途には一般採用されるには至っていない。
ところで、前述の特許文献1に記載された発明は、回転バックラッシュを詰めることを目的にした固定式等速自在継手であり、等速自在継手内部に予圧手段を設けてトラック溝すきまを詰めるようにしている。この特許文献1には、弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部を内方部材側に設けると共に、その押圧部からの押圧力を受ける受け部を保持器側に設けた予圧手段が開示されている。なお、以下で付する符号は、特許文献1中で記載されているものである。
By the way, the invention described in the above-mentioned
その予圧手段の一形態として、内方部材を構成する内輪2の内周に結合されたシャフト5の軸端に円筒状の収容部材17が埋め込まれており、この収容部材17の内部に押圧部材10および弾性部材12が収容されている。押圧部材10の頭部の端面は凸球面状に形成され、この凸球面部分が弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部11として機能する。一方、保持器4の端部には、シャフト5と対向する凹球面状の球面部14aを有する受け部材14が取り付けられ、この受け部材14の凹球面部分が押圧部11からの押圧力を受ける受け部15として機能する(特許文献1の段落番号[0033]および図5参照)。
As one form of the preloading means, a cylindrical housing member 17 is embedded at the shaft end of the shaft 5 coupled to the inner periphery of the
前述の特許文献1では、円筒状の収容部材17を、シャフト5の軸端に形成された凹陥部に挿入することにより埋め込む構造を具備し、押圧部材10の頭部を受け部材14の球面部14aに当接させることにより、回転バックラッシュを防止するようにしている。
In the above-mentioned
一方、受け部材14は、図10(a)(b)に示すように受け部材14の外径RSを保持器4の圧入部の内径RCよりも大きく設定するようにしている。この受け部材14は、図11に示すように保持器4の受け部材圧入部と反対側の開口端部(図中右側)から挿入され、圧入部に嵌合させることにより固定される。
On the other hand, the
しかしながら、その圧入部における締め代が大きいと、受け部材14の圧入後に保持器4の外径が大きく拡径してしまい、外輪内球面内での保持器4の作動性を悪化させるおそれがある。そこで、保持器4の圧入部での締め代を小さくするために、保持器4の圧入部に研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工を施し、圧入代を小さくして保持器4の外径の拡径を押えているのが現状であった。このような仕上げ加工は、製品のコストアップを招来することから、この仕上げ加工なしで保持器4の圧入部での締め代を小さくすると、等速自在継手を組み立てるまでに受け部材が保持器から容易に抜脱する可能性がある。
However, if the tightening allowance at the press-fitting portion is large, the outer diameter of the
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、特許文献1に開示された予圧手段の構造を改善し、保持器の受け部材圧入部での仕上げ加工を省き、製品のコスト低減を図ると共に受け部材の保持器への固定を確実にし得る固定式等速自在継手を提供することにある。
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to improve the structure of the preload means disclosed in
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、複数のトラック溝が形成された球状内面を備えた外方部材と、複数のトラック溝が形成された球状外面を備えた内方部材と、外方部材のトラック溝と内方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、外方部材の球状内面と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、弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部を内方部材側に設け、かつ、押圧部からの押圧力を受ける受け部材を保持器の内径に嵌合させた固定式等速自在継手において、保持器の受け部材嵌合部の内径に、受け部材の抜け止め機構を設けたことを特徴とする。 As technical means for achieving the above-mentioned object, the present invention provides an outer member having a spherical inner surface in which a plurality of track grooves are formed, and an inner member having a spherical outer surface in which a plurality of track grooves are formed. A member, a ball disposed on a wedge-shaped ball track formed by cooperation of a track groove of the outer member and a track groove of the inner member, and a spherical inner surface of the outer member and a spherical outer surface of the inner member. And a retainer for holding the ball, provided with a pressing portion on the inner member side for applying an elastic pressing force in the axial direction, and a receiving member for receiving the pressing force from the pressing portion. In the fixed type constant velocity universal joint fitted to the inner diameter, a receiving member retaining mechanism is provided on the inner diameter of the receiving member fitting portion of the cage.
本発明では、保持器の受け部材嵌合部の内径に、受け部材の抜け止め機構を設けたことにより、研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工なしで、受け部材の保持器への固定が確実となって受け部材が保持器から抜脱することを未然に防止できる。また同時に、保持器の嵌合部は、研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工により製作する必要がなくなり、その仕上げ工程の簡略化が図れる。 In the present invention, a retaining member retaining mechanism is provided on the inner diameter of the receiving member fitting portion of the cage, so that the receiving member can be securely fixed to the cage without finishing such as grinding or hardened steel cutting. Thus, the receiving member can be prevented from being removed from the cage. At the same time, the fitting portion of the cage need not be manufactured by finishing such as grinding or hardened steel cutting, and the finishing process can be simplified.
この受け部材の抜け止め機構としては、受け部材の挿入方向と反対側への移動を規制することにより受け部材を係止する段差とした構造が望ましい。このように段差を設けることにより、受け部材の抜け止め機構を簡易に構成することができる。 As the retaining mechanism for the receiving member, a structure in which the receiving member is stepped by restricting the movement of the receiving member in the direction opposite to the insertion direction is desirable. By providing the step as described above, a retaining mechanism for the receiving member can be easily configured.
また、前述の構成における受け部材は、保持器に嵌合される周縁部が可撓性を有するものを使用することが望ましい。周縁部が可撓性を有する受け部材を使用すれば、その受け部材を保持器の嵌合部に容易に装着することができる。 Moreover, as for the receiving member in the above-mentioned structure, it is desirable to use what has a flexible peripheral part fitted to a holder | retainer. If a receiving member having a flexible peripheral portion is used, the receiving member can be easily attached to the fitting portion of the cage.
以上で説明した固定式等速自在継手は、自動車のステアリング装置に組み込めば、等速自在継手内のトラック溝すきまを詰めて回転バックラッシュを防止する上で、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もよいし、油圧式のパワーステアリング装置であってもよい。 When the fixed type constant velocity universal joint described above is incorporated in a steering apparatus of an automobile, the track groove clearance in the constant velocity universal joint is filled to prevent rotation backlash, and thus a more remarkable effect is exhibited. The automobile steering apparatus may be an electric power steering apparatus that applies a steering assist force by a motor, or may be a hydraulic power steering apparatus.
本発明によれば、保持器の受け部材嵌合部の内径に、受け部材の抜け止め機構を設けたことにより、保持器に、研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工なしで、受け部材の保持器への固定が確実となることから、保持器の嵌合部は、研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工により製作する必要がなくなり、その仕上げ工程の簡略化が図れる。その結果、受け部材の保持器への固定を確実にすると共に、固定式等速自在継手の製品コストを低減することができ、信頼性の高い安価な固定式等速自在継手を提供できる。 According to the present invention, the retaining member retaining mechanism is provided on the inner diameter of the receiving member fitting portion of the cage, so that the cage can be held without finishing processing such as grinding or hardened steel cutting. Since the fixing to the cage is ensured, the fitting portion of the cage does not need to be manufactured by finishing such as grinding or hardened steel cutting, and the finishing process can be simplified. As a result, the receiving member can be securely fixed to the cage, the product cost of the fixed type constant velocity universal joint can be reduced, and a highly reliable and inexpensive fixed type constant velocity universal joint can be provided.
本発明に係る固定式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式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、本発明の固定式等速自在継手は、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。 An embodiment of a fixed type constant velocity universal joint according to the present invention will be described in detail. In the following embodiment, a case where the present invention is applied to a Rzeppa type (BJ) which is a kind of a fixed constant velocity universal joint for steering is illustrated, but the present invention is not limited to this, and an undercut free type (UJ) It is also applicable to. Further, the fixed type constant velocity universal joint of the present invention is not limited to steering, but can be used for a drive shaft or a propeller shaft.
まず、固定式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9(a)〜(c)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に固定式等速自在継手を使用する。図9(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。
First, a steering device incorporating a fixed type constant velocity universal joint will be briefly described. As shown in FIGS. 9A to 9C, the steering device transmits the rotational motion of the
次に固定式等速自在継手について説明する。この実施形態の固定式等速自在継手1はツェッパ型ジョイント(BJ)で、図1に示すように外方部材としての外輪10と、内方部材を構成する内輪20およびシャフト2と、トルクを伝達するボール30と、ボール30を支持する保持器40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。この実施形態では、内輪20の内周にセレーションやスプライン等のトルク伝達手段を介してシャフト2を結合することにより、内方部材を構成している。
Next, the fixed type constant velocity universal joint will be described. The fixed type constant velocity
前述の外輪10は一端にて開口したカップ状で、球状内面12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22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12と内輪20の球状外面22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46に収容されて円周方向で等間隔に保持されている。
The
保持器40の外周面42は外輪10の球状内面12と球面嵌合し、保持器40の内周面44は内輪20の球状外面22と球面嵌合している。そして、外輪10の球状内面12の中心と、内輪20の球状外面22の中心は継手中心O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O1と、内輪20のトラック溝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。
The outer
この固定式等速自在継手において、外輪10と内輪20とがどのような折り曲げ角、つまり作動角をとっても、保持器40に案内されたボール30は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。
In this fixed type constant velocity universal joint, the
この固定式等速自在継手では、図1に示すようにシャフト2の軸端にプランジャユニット50を取り付けている。このプランジャユニット50は、先端に押圧部52を有する押圧部材としてのボール53、弾性部材としての圧縮コイルばね54、ボール53と圧縮コイルばね54を収容する収容部材としてのケース55からなるアッセンブリ体である。この圧縮コイルばね54は、内輪20を外輪10の開口側(ボール突出方向)へ押圧する弾性力の発生源としている。
In this fixed type constant velocity universal joint, a
また、図1に示すように保持器40の外輪10の奥側端部には受け部材56を取り付けている。この受け部材56は、保持器40の端部開口を覆う蓋状をなし、図2(a)(b)に示すように部分球面状の球面部56aとその周縁部に環状に形成された拡径フランジ部56bおよびその拡径フランジ部56bから軸方向に延びる円筒部56cとで構成されている。球面部56aの内面(シャフト2と対向する面)は凹球面で、この凹球面は押圧部52からの押圧力を受ける受け部58として機能する。受け部材56の周縁部である拡径フランジ部56bおよび円筒部56cは、保持器40の開口端部に固定されている。
In addition, as shown in FIG. 1, a receiving
以上の構成において、シャフト2と内輪20をセレーション結合し、止め輪4を装着して両者が完全に結合されると(図1参照)、プランジャユニット50の押圧部52と受け部材56の受け部58とが互いに当接し、ボール53が退入して圧縮コイルばね54が圧縮される。この押圧部52からの押圧力により、シャフト2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が当接するため、回転バックラッシュが確実に防止される。
In the above configuration, when the
この固定式等速自在継手において、受け部材56は、保持器40に固定するため、図3(a)(b)に示すように受け部材56の外径RSを保持器40の受け部材56の挿入側に位置する円筒部41cの内径RCよりも大きく設定している。保持器40の嵌合部41は、内径RSCを有する円筒部41aとその円筒部41aの一端から径方向内側に形成された縮径フランジ部41bとで構成されている。
In this fixed type constant velocity universal joint, since the receiving
この受け部材56は、図4に示すように保持器40の嵌合部41と反対側の開口端部(図中右側)から挿入され、嵌合部41に固定される。つまり、受け部材56の拡径フランジ部56bが保持器40の縮径フランジ部41bに当接することにより係止され、軸方向規制されて位置決めされる。
As shown in FIG. 4, the receiving
また、保持器40の嵌合部41の内径に、受け部材56の抜け止め機構を設けた構造としている。つまり、図5に示すように受け部材56の抜け止め機構として、保持器40の嵌合部41の円筒部41aの受け部材56の挿入側に段差60を設ける。この段差60は、受け部材56の円筒部56cが接触する嵌合部41の円筒部41aとその円筒部41aの内径RSCよりも小さい内径RCを有する円筒部41cとで構成することにより、円筒部41aと円筒部41cとの間に内径差ΔKを形成したものである。
In addition, a structure is provided in which a retaining mechanism for the receiving
このように段差60を設けたことにより、受け部材56は、その挿入方向と反対側(図中右側)への移動を段差60で規制することにより抜け止めされる。なお、受け部材56の抜け止め機構として段差60を採用したことにより、受け部材56の抜け止め機構を簡易に構成することができる。
By providing the
保持器40の嵌合部41の内径に、受け部材56の抜け止め機構としての段差60を設けたことにより、研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工なしで、受け部材56が保持器40から抜脱することを未然に防止できて受け部材56の保持器40への固定が確実となることから、保持器40の嵌合部41を研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工により製作する必要がなくなり、その仕上げ工程の簡略化が図れる。
By providing a
前述した受け部材56は、その円筒部56cが全周に亘って環状に形成されたものであるが、図6(a)(b)に示すように周縁部が可撓性を有するものであってもよい。例えば、円筒部56c’の円周方向等間隔に例えば三つの切欠き部56dを形成する。このように切欠き部56dを形成したことにより、円筒部56c’が可撓性を有することになり、図7および図8に示すように受け部材56を保持器40に装着することが容易となる。
The receiving
2 内方部材(シャフト)
10 外方部材(外輪)
12 球状内面
14 トラック溝
20 内方部材(内輪)
22 球状外面
24 トラック溝
30 ボール
40 保持器
41 嵌合部
52 押圧部
56 受け部材
60 抜け止め機構(段差)
2 Inner member (shaft)
10 Outer member (outer ring)
12 spherical
22 spherical
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