JP2009156402A - Sliding constant velocity universal joint - Google Patents
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Description
この発明は、自動車のステアリング系や動力伝達系で使用される摺動式等速自在継手に関する。 The present invention relates to a sliding constant velocity universal joint used in a steering system and a power transmission system of an automobile.
ステアリング装置は、図5に示すように、ステアリングホイール50の回転運動を、一または複数のステアリングシャフト52を介してステアリングギアに伝達することにより、タイロッド部の往復運動に変換するものである。車載スペース等との兼ね合いでステアリングシャフト52を一直線に配置できない場合、一または複数の自在継手54を使用して、図示するようにステアリングシャフト52を屈曲させた状態でステアリングギアに正確な回転運動を伝達できるようにしている。この自在継手54に等速自在継手を使用することができる。
As shown in FIG. 5, the steering device converts the rotational motion of the
等速自在継手は駆動軸と従動軸を連結して2軸が角度をとった状態でも等速でトルクを伝達することができるようにしたもので、角度変位のみ許容する固定式と、角度変位に加えて軸方向変位も許容する摺動式とに大別できる。 The constant velocity universal joint connects the drive shaft and the driven shaft so that torque can be transmitted at a constant speed even when the two shafts are angled. The fixed type allows only angular displacement, and the angular displacement. In addition to the above, it can be roughly classified into a sliding type that allows axial displacement.
ステアリング装置に用いた例として、特許文献1に、回転方向ガタを低減させた固定式等速自在継手が記載されている。この等速自在継手はトルク伝達要素としてボールを用いたいわゆるボールタイプで、図6に示すように、外側継手部材としての外輪110と、内側継手部材としての内輪120と、トルク伝達要素としてのボール130と、ボール130を保持するためのケージ132とを主要な構成要素としている。
As an example used in a steering device, Patent Document 1 describes a fixed type constant velocity universal joint with reduced rotational direction play. This constant velocity universal joint is a so-called ball type using a ball as a torque transmission element. As shown in FIG. 6, an
外輪110はマウス部112とステム部118とからなり、図面には現れていないステム部118のスプライン(またはセレーション。以下同じ。)軸部にて駆動軸または従動軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。マウス部112は球面状の内周面114を有し、その球面状内周面の円周方向に等間隔に、軸方向に延びるボール溝116が形成してある。
The
内輪120はスプライン孔122にてシャフト(従動軸または駆動軸)128とトルク伝達可能に接続するようになっている。内輪120は球面状の外周面124を有し、その球面状外周面124の円周方向に等間隔に、軸方向に延びるボール溝126が形成してある。
The
外輪110のボール溝116と内輪120のボール溝126は対をなし、各対のボール溝116、126間に1個ずつ、ボール130が介在させてある。外輪110のボール溝116の中心O1と内輪120のボール溝126の中心O2は、継手中心Оを挟んで互いに反対側に、軸方向に等距離だけオフセットさせてある。このため、対をなす外輪110のボール溝116と内輪120のボール溝126とで形成されるボールトラックは、軸方向の一方から他方へ、図6では右側から左側へ、漸次縮小したくさび形を呈している。
The
ケージ132は半径方向に貫通したポケット134を有し、各ポケット134に1個のボール130を収容させることにより、すべてのボール130が同一平面内に保持される。ケージ132は外輪110と内輪120との間に介在させてあり、球面状の外周面136で外輪110の球面状内周面114と、球面状の内周面138で内輪120の球面状外周面124と球面嵌合している。したがって、外輪110と内輪120は角度変位のみが可能である。
The
内輪120が、圧縮コイルバネ156のバネ力を、押圧部材150を介して、ケージ132に装着された受け部材160が受けることで、内輪120が外輪110カップ開口側に向かって軸方向変位し、この変位により、くさび状に成形されたボールトラックに介在するボール130と、ボールトラックが常に当接する機構が設けてある。この機構は、図7に示すように、内輪120側に設けた押圧部材150と、ケージ132側に設けた受け部材160と、両者間に介在させた圧縮コイルばね156とで構成される。押圧部材150は円柱状の胴部152と、胴部152よりも大径の頭部154からなり、胴部152がシャフト128に形成した軸孔に挿入してある。頭部154とシャフト128の端面との間に介在させた圧縮コイルばね156が、押圧部材150をシャフト128の端面から突出する向きに加圧している。そして、押圧部材150の頭部154に形成した凸球面状の受け面158が、受け部材160の受け面162に弾性的に接している。受け面162は内輪120の軸線上に曲率中心をもった凹球面状である。受け部材160は、外周縁を保持器132の端部内周に形成した環状溝に嵌め込んで固定してある。
特許文献1の等速自在継手は固定式であるため軸方向変位ができない。ところが、ステアリングシャフトには走行中の車体の捩れや撓みなどに起因する軸方向荷重が加わることがある。この軸方向荷重を吸収するための軸方向変位を可能とするために摺動式を採用したいところであるが、摺動式では特許文献1の等速自在継手が提案している回転ガタを詰める構造を採用することはできない。すなわち、特許文献1のものは、圧縮コイルばね156を利用して内輪120とケージ132を軸方向に相対移動させ、ケージ132を介してボール130をくさび形のボールトラックの狭い側に向けて押すことにより、ボール溝116、126とボール130との間のすきまをなくして回転方向ガタを詰めるようにしている。しかし、これは固定型であるからこそ可能であって、外輪と内輪の軸方向変位が可能な摺動式では採用することができない。
Since the constant velocity universal joint of Patent Document 1 is a fixed type, it cannot be displaced in the axial direction. However, the steering shaft may be subjected to an axial load due to twisting or bending of the vehicle body during traveling. In order to allow the axial displacement to absorb this axial load, we would like to adopt a sliding type. In the sliding type, however, the constant velocity universal joint of Patent Document 1 proposes a structure in which the rotary play is packed. Cannot be adopted. That is, in Patent Document 1, the
この発明の目的は、軸方向変位が可能で、しかも、回転方向ガタのない等速自在継手を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a constant velocity universal joint that can be displaced in the axial direction and has no backlash.
この発明は、摺動式等速自在継手の一つであるダブルオフセット型等速自在継手の内側継手部材のボール溝に別体のプレートを配置し、その間に弾性変形可能な中間部材を介在させることにより、スライド(軸方向変位)可能で、かつ、回転方向ガタのない、摺動式等速自在継手の構造を実現した。 According to the present invention, a separate plate is disposed in a ball groove of an inner joint member of a double offset type constant velocity universal joint which is one of sliding type constant velocity universal joints, and an elastically deformable intermediate member is interposed therebetween. As a result, a structure of a sliding type constant velocity universal joint that can slide (displace in the axial direction) and has no backlash in the rotational direction has been realized.
すなわち、この発明は、円筒状内周面に軸方向に延びるボール溝を形成した外側継手部材と、球面状外周面に軸方向に延びるボール溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材のボール溝と内側継手部材のボール溝との間に介在させたボールと、外側継手部材の内周面と内側継手部材の外周面との間に介在して前記ボールを所定の位置に保持するケージとを具備した摺動式等速自在継手において、内側継手部材のボール溝の壁面を別体のプレートで構成させ、かつ、内側継手部材とプレートとの間に弾性部材を介在させたことを特徴とするものである。 That is, the present invention provides an outer joint member that forms a pair of an outer joint member in which a ball groove extending in the axial direction is formed on the cylindrical inner peripheral surface, and an inner joint member in which a ball groove extending in the axial direction is formed on the spherical outer peripheral surface. A ball interposed between the ball groove of the member and the ball groove of the inner joint member and an inner surface of the outer joint member and an outer peripheral surface of the inner joint member to hold the ball in place. In the sliding type constant velocity universal joint provided with the cage, the wall surface of the ball groove of the inner joint member is constituted by a separate plate, and an elastic member is interposed between the inner joint member and the plate. It is characterized by.
請求項2の発明は、請求項1の摺動式等速自在継手において、内側継手部材のボール溝の横断面で見て、ボール溝の壁面とプレートの内側面がそれぞれ円弧状で、弾性部材が多角形または波形であ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 sliding type constant velocity universal joint according to the first aspect, the wall surface of the ball groove and the inner side surface of the plate are each arcuate when viewed in cross section of the ball groove of the inner joint member, and the elastic member Is a polygon or a waveform.
請求項3の発明は、請求項1に記載の摺動式等速自在継手において、内側継手部材のボール溝の横断面で見て、ボール溝の壁面とプレートの内側面がそれぞれ多角形または波形で、弾性部材が平板状であ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 sliding type constant velocity universal joint according to the first aspect, the wall surface of the ball groove and the inner surface of the plate are polygonal or corrugated when viewed in a cross section of the ball groove of the inner joint member. Thus, the elastic member has a flat plate shape.
請求項4の発明は、請求項1、2または3に記載の摺動式等速自在継手において、弾性部材によってボールに締め代が付与されていることを特徴とするものである。言い換えるならば、ボールを取り除いた状態で、外側継手部材のボール溝と内側継手部材のボール溝との間の寸法がボールの外径よりも小さい。 According to a fourth aspect of the present invention, in the sliding type constant velocity universal joint according to the first, second, or third aspect, a ball is provided with a tightening allowance by an elastic member. In other words, the dimension between the ball groove of the outer joint member and the ball groove of the inner joint member is smaller than the outer diameter of the ball with the ball removed.
請求項5の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の摺動式等速自在継手において、弾性部材がプラスチック製であることを特徴とするものである。 A fifth aspect of the present invention is the sliding constant velocity universal joint according to any one of the first to fourth aspects, wherein the elastic member is made of plastic.
請求項6の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の摺動式等速自在継手において、弾性部材がゴム製であることを特徴とするものである。 A sixth aspect of the present invention is the sliding constant velocity universal joint according to any one of the first to fourth aspects, wherein the elastic member is made of rubber.
請求項7の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の摺動式等速自在継手において、弾性部材が熱硬化処理を施した炭素含有率1%以下の鋼板製であることを特徴とするものである。 The invention according to claim 7 is the sliding constant velocity universal joint according to any one of claims 1 to 4, wherein the elastic member is made of a steel plate having a carbon content of 1% or less subjected to thermosetting treatment. It is characterized by.
請求項8の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の摺動式等速自在継手において、弾性部材がばね鋼板製であることを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the sliding type constant velocity universal joint according to any one of the first to fourth aspects, the elastic member is made of a spring steel plate.
請求項9の発明は、請求項1から8のいずれか1項に記載の摺動式等速自在継手において、ボールの数が3個以上であることを特徴とするものである。 A ninth aspect of the present invention is the sliding constant velocity universal joint according to any one of the first to eighth aspects, wherein the number of balls is three or more.
請求項10の発明は、請求項1から9のいずれか1項に記載の摺動式等速自在継手において、自動車のステアリング装置用であることを特徴とするものである。 According to a tenth aspect of the present invention, in the sliding type constant velocity universal joint according to any one of the first to ninth aspects, the invention is used for a steering device of an automobile.
この発明によれば、荷重を吸収するための軸方向変位が可能で、しかも、回転ガタのない摺動式等速自在継手を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a sliding type constant velocity universal joint that can be displaced in the axial direction to absorb a load and that does not have a rotation play.
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を参照してダブルオフセット型等速自在継手の基本構成について述べる。ダブルオフセット型等速自在継手は、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、ボール30とを保持するためのケージ32とを主要な構成要素としている。
First, the basic configuration of a double offset type constant velocity universal joint will be described with reference to FIG. The double offset type constant velocity universal joint includes an
外輪10はマウス部12と接続部18とからなり、接続部18にて駆動軸または従動軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。マウス部12は円筒状の内周面14を有し、その内周面の円周方向に等間隔に、軸方向に延びるボール溝16が形成してある。
The
内輪20はスプライン孔26にて従動軸または駆動軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。内輪20は球面状の外周面22を有し、その外周面の円周方向に等間隔に、軸方向に延びるボール溝24が形成してある。
The
外輪10のボール溝16と内輪20のボール溝24は対をなし、各対のボール溝16、24間に1個ずつ、ボール30が介在させてある。ケージ32は半径方向に貫通したポケット38を有し、各ポケット38に1個のボール30を収容させることにより、すべてのボール30が同一平面内に保持される。
The
ケージ32は外輪10と内輪20との間に介在させてあり、球面状の外周面34で外輪10の円筒状内周面14と嵌合し、球面状の内周面36で内輪20の球面状外周面22と球面嵌合している。ケージ32の球面状外周面34の中心と球面状内周面36の中心は、継手中心Оを挟んで互いに反対側に、軸方向に等距離だけオフセットさせてある。
The
図1に示す実施例は、内輪20のボール溝26に内輪20とは別体のプレート40を装着したものである。また、内輪20とプレート40との間には弾性部材46が介在させてある。ここでは、内輪10のボール溝26の横断面は略円弧状で、それと対向するプレート40の内側面42の横断面も略円弧状である。プレート40の外側面44の横断面は、所期の曲率半径の、ボール30のための転動面を提供し得る形状に成形してある。なお、図4から分かるように、プレート40の縦断面は直線状である。
In the embodiment shown in FIG. 1, a
内輪20のボール溝26の壁面とプレート40の内側面42との間に介在させた弾性部材46はたとえば平板状あるいはシート状のものを用いることができる。弾性部材42の材料としては、ゴムやプラスチックのような弾性材料のほか、ばね鋼板なども採用することができる。そして、外輪10と内輪20とボール30とケージ32からなる等速自在継手の完成状態(図1)において、ボール30に締め代が付与されるような寸法関係に設定する。このような完成状態においては、プレート40や弾性部材46が脱落するおそれはないが、たとえば分解したときでも簡単に分散してしまわないように、内輪20と弾性部材46、弾性部材46とプレート40とを、接着剤等を使用して連結しておくのが好ましい。弾性材料46の材料がゴムの場合には焼付けを利用することもできる。
As the
この実施の形態では、外輪10のボール溝16と内輪20のボール溝26に弾性部材46を介して装着したプレート40とでボールトラックが形成される。したがって、弾性部材46の材料や厚さを適宜設定することによって、ボール30に適当な締め代を与えることができる。その結果、回転方向ガタのないダブルオフセット型等速自在継手が実現する。
In this embodiment, a ball track is formed by the
トルクが加わると、弾性部材46が弾性変形することによってわずかにすきまができるため、ボール30は締め代が解けて容易に転がることができる。したがって、継手のプランジングが可能となる。弾性部材46の弾性係数を調整することにより、当該等速自在継手を搭載する車両の特性に合わせて「回転トルク―ねじれ角」線図を調整することができる。
When torque is applied, the
図1に示したプレート40は略半円筒状であったが、図2に示すように、弾性部材46を多角形断面または波形断面の筒体を約半分に割ったような形態にしてもよい。ここでの弾性部材46の材料の例としては、ばね鋼板や、炭素含有率1%以下の鋼板に熱硬化処理を施したものを挙げることができる。この場合、弾性部材46自体の厚さは変化せず、多角形状の断面形状が弾性変形することになる。
The
あるいは、図3に示すように、互いに対向する内輪20のボール溝26の壁面とプレート40の内側面42を多角形断面または波形断面に成形し、それらの間に半円筒状の弾性部材46を介在させるようにしてもよい。この場合も、弾性部材46自体の厚さは変化せず、多角形状の断面形状が弾性変形することになる。したがって、弾性部材46の材料の例としては、ばね鋼板や、炭素含有率1%以下の鋼板に熱硬化処理を施したものを挙げることができる。
Alternatively, as shown in FIG. 3, the wall surface of the
図1〜図3にはボール30の数を6とした場合が例示してあるが、ボール30の数は3以上の任意の数とすることができる。
1 to 3 exemplify the case where the number of
10 外輪(外側継手部材)
12 マウス部
14 内周面
16 ボール溝
18 ステム部
20 内輪(内側継手部材)
22 スプライン孔
24 外周面
26 ボール溝
30 ボール(トルク伝達要素)
32 ケージ
34 外周面
36 内周面
38 ポケット
40 プレート
42 内側面
44 外側面
46 弾性部材
10 Outer ring (outer joint member)
12
22
32
Claims (10)
内側継手部材のボール溝の壁面を別体のプレートで構成させ、かつ、内側継手部材とプレートとの間に弾性部材を介在させた摺動式等速自在継手。 An outer joint member in which a ball groove extending in the axial direction is formed on the cylindrical inner peripheral surface, an inner joint member in which a ball groove extending in the axial direction is formed in the spherical outer peripheral surface, and the ball groove and the inner side of the paired outer joint member A ball interposed between the ball grooves of the joint member, and a cage that is interposed between the inner peripheral surface of the outer joint member and the outer peripheral surface of the inner joint member and holds the ball in a predetermined position. In sliding constant velocity universal joints,
A sliding type constant velocity universal joint in which the wall surface of the ball groove of the inner joint member is constituted by a separate plate, and an elastic member is interposed between the inner joint member and the plate.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013203148A (en) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Jtekt Corp | Electric power steering device |
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- 2007-12-27 JP JP2007337281A patent/JP2009156402A/en not_active Withdrawn
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