JP4339144B2 - 固定型等速自在継手 - Google Patents

Description

本発明は固定型等速自在継手に係り、特に外方部材とブーツとの干渉を防止しつつコンパクト化を図った固定型等速自在継手に関する。

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（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。

ＢＪおよびＵＪの何れも、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、外輪および内輪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、内方部材にトルク伝達可能に連結されたシャフトと、一端が外方部材の外径面に止着されると共に他端がシャフトの外径面に止着された弾性的に屈曲自在な蛇腹状ブーツとで構成される。

外輪のトラックセンタは外輪内周の球面中心に対して、また、内輪のトラックセンタは内輪外周の球面中心に対して、それぞれ軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされている。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奥部側または開口側に向けて拡開する楔形となっている。ＢＪは各トラック溝の全域が外輪トラックセンタおよび内輪トラックセンタを中心とする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方向のストレート状になっている。

特開２００３−１３００８２号公報

ブーツは等速自在継手の内部に異物が侵入するのを防止するためのものであって、シャフトが任意の作動角を取れるように、ゴム製ないし樹脂製の蛇腹状筒体が使用される。近年、特に自動車用の等速自在継手ではその小型軽量化が厳しく要求されている。ブーツにしても最少材料により直径と軸長の両方向でコンパクト設計が求められる。一方、シャフトの最大作動角は少なくとも４５°程度は必要であり、このためブーツの変形量はコンパクト化と共に大きくなる傾向にある。例えば、図１のようにシャフトが作動角０°の状態から図２のように作動角４５°に傾斜すると、シャフトが傾斜した側のブーツは極端に小さく圧縮され、反対側のブーツは逆に引伸ばされる。この際、ブーツの直径ははじめから必要最小限度に設計されている関係で圧縮された側のブーツの谷部が外方部材の外径面に接触しやすい。図２の円内に拡大して示すように、従来の外方部材の外径面（一点鎖線で示す）はブーツの谷部との干渉を特に考慮した設計をしておらず、単純なストレート形状にしたものが多い。このようにストレートの外径であると、圧縮されたブーツの谷部が外径面に繰返し接触してブーツの谷部を内側から摩滅させ、ブーツの耐久寿命を大幅に低下させる。特にＵＪでは、外輪のトラック溝の一方側（外輪開口側）の端部、および内輪のトラック溝の他方側（外輪奥部側）の端部にそれぞれ溝底を軸心軸と平行にしたストレート部が形成されているため、ＢＪ（最大許容作動角は４６°程度）と比較して、大きな作動角θ（最大値を５０°程度）をとることができるが、このような大きな作動角ではブーツと外方部材との接触問題が深刻である。

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、作動角が大きく、かつ、ブーツ形状がコンパクトであっても、ブーツの谷部と外方部材の外径面との間には両者の接触を防止するために必要十分な隙間を確保することができる等速自在継手を提供することにある。

上記目的の達成のため、本発明は、複数のトラック溝を形成した球状内面を備える外方部材と、複数のトラック溝を形成した球状外面を備える内方部材と、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、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、前記外方部材の開口側から前記内方部材にトルク伝達可能に連結されたシャフトと、一端が前記外方部材の外径面に止着されると共に他端が前記シャフトの外径面に止着された弾性的に屈曲自在なブーツとを備えた固定型等速自在継手において、前記ブーツの一端の前記外方部材外径面に止着される位置を、前記外方部材と前記内方部材との作動角が０°の状態で前記ボールの中心よりも前記外方部材の奥側にし、前記シャフトの中間部に前記シャフトの両端よりも細く前記シャフトが最大作動角をとった状態で前記外方部材の開口側端面と最接近する細径部を形成し、前記シャフトが最大作動角をとった状態で前記ブーツの内側が最接近する前記外方部材の外径面を、前記外方部材の開口側に向かって漸次小径となる第一テーパ面であってその角度が５°〜１５°の範囲の第一テーパ面とし、前記シャフトが最大作動角をとった状態で前記外方部材の開口側端面と干渉しないように前記外方部材の開口側端面に形成した第二テーパ面の領域内に、前記外方部材の開口側端面に露出する前記外方部材のトラック溝の溝縁全体を位置させると共に、前記第一テーパ面と第二テーパ面を前記外方部材の開口側端面で互いに交わらないように離間させたことを特徴とする（請求項１）。

ブーツの内側は、シャフトの作動角がゼロの時は外方部材の外径面から十分離間しているためブーツが外方部材と接触して摩滅するおそれはない。しかし、シャフトが作動角を取ると作動角を取った側のブーツが圧縮されて内方に大きく屈曲し、ブーツの内側が外方部材の外径面に接近する。通常はシャフトが最大作動角を取ってもブーツが外方部材に接触することのないようにブーツの直径と軸長が設計されるが、小型軽量化のための限界的なブーツ設計条件下ではブーツの内側が外方部材の外径面に極めて近接することになる。ブーツの形状寸法は品物によって不可避的にばらつきが存在するから、シャフトが最大作動角を取った時にブーツの内側が不測に外方部材の外径面に接触することも考えられる。

本発明のように外方部材の外径面に前述したような漸次小径となる第一テーパ面を形成しておけば、限界的なブーツ設計条件下でも漸次小径となる第一テーパ面によって肉盗みした分だけブーツと外方部材との接触の可能性を低減することができるし、併せて外方部材の重量軽減にもなる。

外方部材の開口側端面に露出する外方部材のトラック溝の溝縁は円弧状を成している。トラック溝は通常は断面がゴシックアーチ形状であって、その溝底中心線から左右両側にやや離間した２点でボールが転接する。外方部材の開口側端面が単純な切落とし平面（図５（Ａ）（Ｂ）では第二テーパ面２２）であれば、この溝縁Ｅは当該平面内で滑らかな円弧を連続的に描く。シャフトが最大作動角を取る時、作動角を取った側とは反対側でボールが外方部材のトラック溝の端まで移動するが、外方部材の開口側端面が前述の単純平面であれば、例えボールの転接位置が単純平面の直近位置まで近づいても、当該転接位置での応力集中はそれほど大きくならない。しかし、シャフトの最大作動角を大きくするために外方部材の開口側端面に第二テーパ面（図４（Ａ）（Ｂ）の第二テーパ面２２）を形成すると、この第二テーパ面と切落とし平面との境目に鈍角ではあるが円環状のエッジが出来る。このエッジにトラック溝の円弧状溝縁が交差した部分は３本の稜線が１点で交わって尖った形状になる。この尖った形状にボールが接近ないし乗り上げると応力集中により欠損が発生するおそれがある。

そこで本発明ではトラック溝の溝縁Ｅ全体を第二テーパ面２２の領域内に形成した（図３（Ｂ）参照）。これにより、３本の稜線Ｌ１〜Ｌ３が１点に交わることがなく、尖った形状ができないから応力集中による欠損のおそれもなくなる。
また、漸次小径となる面をテーパ面とし、そのテーパ面の角度は、５°から１５°の範囲が好適である。１５°を越えると、テーパ面と外方部材１のトラック溝１ａとの肉厚が薄くなり強度低下を招く。５°未満ではシャフト５が最大作動角を取った時にブーツ２０の谷部２０ａが外方部材１の外径面に当接する（請求項１）。
また本発明は、回転バックラッシュを防止するため、弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部、および押圧部からの押圧力を受ける受け部のうち、何れか一方を保持器に設けると共に、他方を内方部材に設けたことを特徴とする（請求項２）。

また本発明は、前記の弾性的な押圧力を、保持器を介してボールがボールトラックの縮
小側に押し込まれるように作用させる（請求項３）。
このように押圧部および受け部をそれぞれ内方部材や保持器に設けることにより、弾性力によって内方部材が外方部材の開口側に向かって押圧され、両者間に軸方向の相対移動が生じる。これにより、ボールを介してトラック間の隙間が詰められるので、回転バックラッシュを防止することが可能となる。

具体的に説明すると、例えば図１に示すように、押圧部１１を内方部材６に、受け部１５を保持器４にそれぞれ設けた場合は、押圧部１１と受け部１５の弾性的な当接により、保持器４が外方部材１の奥部側に、内方部材６が外方部材１の開口側に押圧され、両者間に軸方向の相対移動が生じる。内包部材６の内輪２のトラック溝２ａの形状は外方部材１の奥側に向かって拡径しているため、この相対移動により、ボール３がトラック溝１ａ、２ａと当接し、トラック間の隙間がなくなるため、回転バックラッシュの発生が防止される。一方、図１２に示すように押圧部１１を保持器４に、受け部１５を内方部材６にそれぞれ設けた場合も、同様にボール３とボールトラック溝１ａ、２ａが当接するためボール３とトラック溝１ａ、２ａ間の隙間が詰められて回転バックラッシュが防止される。

以上からも明らかなように、弾性的な押圧力は、内方部材をボールトラックの隙間が縮小される方向に移動するように作用させる必要がある。弾性的な押圧力の発生手段としては、コイルばね、波ばね、皿ばね等のバネ部材や、樹脂、ゴム等の弾性材料からなる弾性部材が考えられる。

ところで、一般に固定型等速自在継手においては、加工上および機能上の理由から、内輪と保持器の間、および外輪と保持器の間に微小な球面隙間が形成される。このうち、内輪と保持器の間の球面隙間で形成されるアキシャル隙間がボールとトラック溝隙間のアキシャル隙間よりも小さいと、ボールとトラック溝のアキシャル隙間が完全に詰められる以前に内輪と保持器が当接するため、それ以上トラック間のアキシャル隙間を詰めることには限界がある。従って、内輪と保持器の間のアキシャル隙間は、ボールとトラック間のアキシャル隙間よりも大きくするのが望ましい（請求項４）。

押圧部１１および受け部１５のうち、保持器４に設ける一方（例えば図１では受け部１５）は保持器４の球状内面４ｃよりも大径の凹球面状に形成するのが望ましい（請求項５）。これにより作動角をとった際にも、保持器４に設けた一方が内方部材６の球状外面２ｂと接触・干渉する事態を防止でき、スムーズな角度変位が可能となる。

押圧部１１および受け部１５のうち、内方部材６に設けられる他方（上記例示では押圧部１１）を上記一方よりも小径の凸球面状に形成すれば、押圧部１１と受け部１５をスムーズに摺動させることができ、作動角の変位を容易に行えるようになる（請求項６）。

以上から、上述した何れかの構造を有するツェッパ型あるいはアンダーカットフリー型の固定型等速自在継手は、回転バックラッシュを生じず、従ってこれらの固定型等速自在継手は、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も好適なものとなる。上記固定型等速自在継手をステアリング装置に使用すれば、回転バックラッシュが存在しないために良好な操舵感を得ることができ、走行中の異音及び振動を確実になくすことができる（請求項７〜９）。

本発明によれば、外径面に形成した漸次小径となる第一テーパ面により、限界的なブーツ設計条件下でも漸次小径となる第一テーパ面によって肉盗みした分だけブーツと外方部材との接触の可能性を低減することができ、シャフトが最大作動角を取った時でもブーツの内側が不測に外方部材の外径面に接触するのを防止することができてブーツの寿命増大と信頼性向上を図れ、併せて外方部材の漸次小径となる第一テーパ面による肉盗み分の重量軽減にも役立つ。
また、本発明はトラック溝の溝縁全体を第二テーパ面の領域内に位置させたから、これによりトラック溝の溝縁に３本の稜線が１点で交わる尖った形状ができず、この部分にボールが接近ないし乗り上げることによる応力集中を防止し、この応力集中による外方部材の欠損のおそれを解消することができる。

以下、図１乃至図１７を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１〜図１６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（ＢＪ）に適用した場合を例示するものである。図１に示すように、このタイプの等速自在継手は、複数のトラック溝１ａを形成した球状内面１ｂを備える外方部材としての外輪１と、複数のトラック溝２ａを形成した球状外面２ｂを備える内輪２と、外輪１のトラック溝１ａと内輪２のトラック溝２ａとの協働で形成されるボールトラックに配された複数のボール３と、外輪１の球状内面１ｂと内輪２の球状外面２ｂとの間に配置され、ボール３を収容するためのポケット４ａを円周方向等間隔に有する保持器４と、外方部材の開口側から内方部材にトルク伝達可能に連結されたシャフト５と、一端が外方部材１の外径面に止着されると共に他端がシャフト５の外径面に止着された弾性的に屈曲自在な蛇腹状ブーツ２０を主要な構成要素とするものである。

トラック溝１ａ，２ａは軸方向に延びる曲線状をなし、通常は６本（または３〜８本の複数本）がそれぞれ球状内面１ｂおよび球状外面２ｂに形成される。内輪２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５を結合することにより、内方部材６が構成される。
ブーツ２０は合成ゴムまたは合成樹脂などにより複数の環状ひだを有する蛇腹形状に一体形成される。ブーツ２０の一端は外方部材１の外径面にブーツバンド等２４により止着され、ブーツ２０の他端はシャフト５の外径面に別のブーツバンド等２５で止着される。これにより継手内部への塵埃の侵入が防止される。なお、ブーツ２０の一端の外方部材１の外径面に止着される位置を、外輪１と内輪２との作動角が０°のとき（図１の状態）、ボール３の中心よりも外方部材１の奥側（開口端と反対側）にすることで等速自在継手のコンパクト化が図れている。

この実施形態において、外輪１のトラック溝１ａの溝底が曲面状になった部位の中心（外輪トラックセンタ）O₁は、外輪１の球状内面１ｂの球面中心に対して、内輪２のトラック溝２ａの溝底が曲線状になった部位の中心（内輪トラックセンタ）O₂は、内輪２の球状外面２ｂの球面中心に対して、それぞれ軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされている。

保持器４の外周面４ｂの球面中心、および保持器外周面４ｂの案内面となる外輪１の球状内面１ｂの球面中心は、何れも継手中心Oに一致している。また、保持器４の内周面４ｃの球面中心、内輪２の球状外面２ｂの球面中心も同様に継手中心Oに一致している。それ故、外輪トラックセンタO₁のオフセット量は、外輪トラックセンタO₁と継手中心Oとの間の距離となり、内輪トラックセンタO₂のオフセット量は、内輪トラックセンタO₂と継手中心Oとの間の軸方向距離となり、両者は等しい。

以上から、一対のトラック溝１ａ，２ａにより外輪１の開口側から奥部側へ縮小する楔状のボールトラックが形成され、このボールトラックに各ボール３が転動可能に組み込まれる。

図１では、保持器４の外周面４ｂおよび内周面４ｃの球面中心を継手中心Oに一致させているが、これらの球面中心を継手中心Oに対して軸方向のそれぞれ反対側に等距離だけオフセットさせることもできる。

この固定型等速自在継手において、図８に示すように、外輪１と内輪２とが作動角θをとると、保持器４に案内されたボール３が常にどの作動角θにおいても角度θの二等分面（θ／２）内に維持され、継手の等速性が確保される。なお、外輪１と内輪２の間でスムーズな回転作動を得るため、保持器４のポケット４ａとボール３の間の隙間は正隙間とする。

図１に示すように、内方部材６を構成するシャフト５の軸端（外輪奥部側）には、押圧部材１０が取り付けられる。図示例の押圧部材１０は、図６に示すように円筒状の胴部１０ａと、これよりも外径側に張り出した頭部１０ｂとを具備しており、シャフト５と同軸に配置した状態で胴部１０ａがシャフト軸端に軸方向へスライド可能に挿入されている。頭部１０ｂとシャフト軸端との間には弾性部材１２としてコイルバネが介装され、この弾性部材１２は押圧部材１０を軸方向の外輪奥部側へ押圧する弾性力の発生源となる。頭部１０ｂ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。押圧部材１０はボールであってもよい。

保持器４の外輪奥部側の端部には、受け部材１４が取り付けられる。この受け部材１４は、保持器４の外輪奥部側の端部開口を覆う蓋状をなし、部分球面状の球面部１４ａとその外周に環状に形成された取付け部１４ｂとで構成される。球面部１４ａの内面（シャフト5と対向する面）は凹球面状で、この凹球面部は押圧部１１からの押圧力を受ける受け部１５として機能する。取付け部１４ｂは、保持器４の端部に圧入、溶接等の適宜の手段で固定されている。

作動角をとった際に、押圧部材１０と受け部材１４をスムーズに摺動させるため、図７に示すように、凹球面状の受け部１５の内径寸法Roは、凸球面状の押圧部１１の外径寸法ｒよりも大きくする（Ro＞ｒ）。また、図８に示すように作動角θをとった際の受け部材１４と内輪２との干渉を防止するため、受け部１５の内径寸法Roは、保持器４の球状内面４ｃの内径寸法Riよりも大きくする（Ro＞Ri）。

次に、外方部材１の開口側縁部形状の詳細について説明する。図２に示すように、外方部材１の外径面は、外方部材１の開口側に向かって漸次小径となる第一テーパ面２１とされる。従来はシャフト５が最大作動角を取った時に、図２の円窓内拡大図の一点鎖線で示すように、ブーツ２０の内側の谷部２０ａが外方部材１の外径面に当接していた。このため、この当接部分が早期に摩滅して継手寿命が尽きる可能性があった。しかし、本発明では角度θで第一テーパ面２１を形成することによりブーツ２０の谷部２０ａを避けるスペースが生じ、シャフト５が最大作動角を取った時でもブーツ２０谷部２０ａと外方部材１外径面との当接を防止することができる。第一テーパ面２１の角度αは、一般的な設計条件において、５°から１５°の範囲が好適である。１５°を越えると、第一テーパ面２１と外輪のトラック溝１ａとの肉厚が薄くなり強度低下を招く。５°未満ではシャフト５が最大作動角を取った時にブーツ２０の谷部２０ａが外方部材１外径面に当接する。

外方部材１の開口側端面において第二テーパ面２２の形態が図４（Ｂ）のように３本の稜線Ｌ１〜Ｌ３が一点Ｐで交わった尖った形状により形成されると、大作動角時にはこの尖った形状にトラック溝１ａに対するボール３の転接位置が接近し、応力集中により欠損が生じる可能性がある。このような応力集中は、トラック溝２ａの断面形が典型的なゴシックアーチや楕円溝の場合に発生しやすい。ゴシックアーチや楕円溝ではボール３の転接位置が溝底中心よりも左右両側にやや離間した位置にあるため、図４の尖った形状に転接位置が来やすいのである。なお、トラック溝２ａの断面形がシングル円弧の場合でもトルク伝達時にボール３の転接位置が溝底中心からオフセットするので、程度の差はあるが同じような現象が発生する。

したがって、応力集中を起こさないために、図３に示すようにトラック溝１ａの溝縁Ｅ全体は第二テーパ面２２を分断しないように、すなわち第二テーパ面２２の領域内にのみ露出するように形成する。また、図５のように第二テーパ面２２の領域を外方部材１の開口側端面の全体に拡大すると、第二テーパ面２２はトラック溝１ａにより分断される形状にはならないが、第二テーパ面２２の外方部材１端面全面に鋭角の縁部２３が生じる（図５（Ａ）（Ｂ）参照）。このような鋭角の縁部２３は応力集中部位となり、外輪１の強度低下を招くことにつながる。また、ブーツ２０内面に不測に接触した場合にブーツ２０を損傷する可能性を高める。したがって、図３（Ａ）に示すように、第一テーパ面２１と第二テーパ面２２を外方部材１の開口端面で交わらないように離間させるのがよい。これにより、第二テーパ面２２の外方部材１端面全面に鋭角の縁部（図５（Ａ）（Ｂ）参照）が形成されることがない。

以上の等速自在継手において、図１に示すようにシャフト５を内輪２の内周に嵌合し、止め輪１６等で両者を位置決めすると、押圧部材１０の押圧部１１と受け部材１４の受け部１５とが互いに当接し、弾性部材１２が圧縮される。これにより内方部材６（シャフト５および内輪２）が外方部材１の開口側に押圧され、両者間に軸方向の相対移動が生じる。内輪２のトラック溝２ａの形状は、外輪１の奥側に向かって拡径しているため、この相対移動によりボールトラック溝１ａ，２ａとボール３とが当接する。これにより、ボール３とボールトラック溝１ａ，２ａとの間の隙間がなくなるため、回転バックラッシュが防止されるようになる。このように回転バックラッシュが防止される結果、この固定型等速自在継手は、回転バックラッシュを嫌う用途、例えば図１７に示す自動車のステアリング装置にも使用することが可能となる。

ステアリング装置は、図１７に示すように、ステアリングホイール６６の回転運動を、一または複数のステアリングシャフト６２を介してステアリングギヤ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６２を一直線に配置できない場合は、ステアリングシャフト６２間に一または複数の自在継手３４を配置し、ステアリングシャフト６２を屈曲させた状態でもステアリングギヤ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３４に上記固定型等速自在継手を使用することができる。なお、ステアリング装置は、モータにより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、油圧式パワーステアリング装置でもよい。

ところで、固定型等速自在継手においては、加工上および機能上の都合から、上記ボールとトラック間のアキシャル隙間とは別に保持器４の外周面４ｂと外輪１の球状内面１ｂとの間、および保持器４の内周面４ｃと内輪２の球状外面２ｂとの間に微小な球面隙間が形成される。この球面隙間により生じるアキシャル隙間のうち、保持器４の内周面４ｃと内輪２の球状外面２ｂとの間のアキシャル隙間が、トラック間の隙間により生じるアキシャル隙間より小さいと、内輪２に対する保持器４の軸方向の可動域が狭まるため、ボールとトラック間のアキシャル隙間を十分に詰めることに限界が生じる。従って、保持器４と内輪２の間のアキシャル隙間は、ボールとトラック間の隙間により生じるアキシャル隙間よりも大きく設定する必要がある。

図９は、本発明の他の実施形態を示すもので、弾性部材１２としてのコイルバネをシャフト５の軸端に埋め込んだ点が図1に示す実施形態と異なる。この実施形態においては、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が収容される。収容部材１７の先端は内径側に折り曲げて押圧部材１０を案内する案内部１７ａとしている。この実施形態によっても図１の実施形態と同様にトラック間の隙間を詰めて、回転バックラッシュを防止することができる。また、図示は省略するが、押圧部材１０と受け部材１４の間の滑り抵抗を低減させるため、押圧部材１０をボール（球）とし、これを受け部材１４の凹球面で転がすようにすることもできる。

弾性部材１２としては、コイルバネ以外も使用することができる。図１０（ａ）（ｂ）は、弾性部材１２として皿ばねを使用したもの、図１１（ａ）（ｂ）は、弾性部材１２として樹脂材（ゴム材でもよい）を使用した例である。この他、図示は省略するが弾性部材１２として波ばねを使用することもできる。

なお、図１０（ａ）および図１１（ａ）は、図１の実施形態と同様に弾性部材１２をシャフト５の軸端外に配置したもの、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）は、図９の実施形態と同様に収容部材１７を使用して弾性部材１２を軸端内に配置したものである。

図１２は、図１〜図１１の実施形態とは逆に、受け部１５を内方部材６としてのシャフト５に、押圧部１１を保持器４に設けた例である。図１２では、凸球面状の受け部１５をシャフト５に一体形成しているが、これを別部材（受け部材）としてシャフト５の軸端に取り付けることもできる。

この実施形態において、押圧部１１を有する押圧部材１０は、図１〜図１１に示す受け部材１４と同様に、保持器４の端部開口部を覆う蓋状をなし、保持器４の外輪奥部側の端部に取り付けられる。図１３に示すように、押圧部材１０は、部分球面状の球面部１０ｃとその外周に突出した複数（図面では６個）の脚部１０ｄとで構成される。球面部１４ａの内面（シャフト５と対向する面）は凹球面状をなしており、この凹球面部分が受け部１５に軸方向の弾性力を作用させる押圧部１１として機能する。作動角をとった際の押圧部材１０と内輪２との干渉を防止するため、凹球面状の押圧部１１は、保持器４の球状内面４ｃよりも大径に形成される（図８参照）。

図１４は、押圧部材１０の他の実施形態で、図１３に比べ、脚部１０ｄの数を減じる一方で（例えば３個とする）、脚部１０ｄの円周方向幅を増した例である。

図１２に示すように、保持器4の外輪奥部側の端部内周には、鍔部４ｄが形成される。この鍔部４ｄに押圧部材１０の脚部１０ｄを係合させることにより、押圧部材１０が保持器４に固定される。これにより、押圧部１１と受け部１５とが当接し、主として脚部１０ｄが弾性変形して弾性力を生じるので（この場合の脚部１０ｄの弾性変形量はδで表される：図１３および図１４参照）、図１の実施形態と同様に内方部材６（シャフト５および内輪２）が外輪開口側に押圧され、ボール３がトラック溝１ａ，２ａと当接するまで内方部材６は軸方向に変位する。従って、トラック溝とボール間のアキシャル隙間を詰めて回転バックラッシュを防止することが可能となる。

このように押圧部材１０自身で弾性力を発生させる他、図１５および図１６に示すように、押圧部材１０の脚部１０ｄと保持器４の鍔部４ｄとの間に軸方向の弾性力を生じる弾性部材３２を介在させてもよい。弾性部材３２としては、例えば皿ばね、波ばね、樹脂材やゴム材を使用することができる。この場合、弾性部材３２の弾性変形に伴って、脚部１０ｄが軸方向に移動するので、脚部１０ｄと保持器４との干渉を回避するため、脚部１０ｄの外径端と保持器４内周との間に半径方向の微小隙間Ｓを形成するのが望ましい。

以上の説明では、固定型等速自在継手として、トラック溝１ａ，２ａの全域がトラックセンタO₁，O₂を中心とする曲線状に形成された）ツェッパ型（ＢＪ）を挙げたが、トラック溝１ａ，２ａの一部にストレート部を形成したアンダーカットフリー型（ＵＪ）など、他型式の固定型等速自在継手にも広く適用することができる。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。

押圧部を内方部材に、受け部を保持器に設けた固定型等速自在継手の実施形態を示す断面図である。 作動角をとった固定型等速自在継手の断面図である。 （Ａ）は外方部材の部分断面図、（Ｂ）は外方部材の部分正面図である。 （Ａ）は外方部材の部分断面図、（Ｂ）は外方部材の部分正面図である。 （Ａ）は外方部材の部分断面図、（Ｂ）は外方部材の部分正面図である。 図１の実施形態におけるシャフト軸端付近の拡大断面図である。 図１の実施形態における要部拡大断面図である。 作動角をとった固定型等速自在継手の断面図である。 他の実施形態を示す断面図である。 弾性部材の他例を示す拡大断面図で、（ａ）図は弾性部材をシャフト外に配置した場合、（ｂ）図は弾性部材をシャフト内に配置した場合を示す。 弾性部材の他例を示す拡大断面図で、（ａ）図は弾性部材をシャフト外に配置した場合、（ｂ）図は弾性部材をシャフト内に配置した場合を示す。 押圧部を保持器に、受け部を内方部材に設けた固定型等速自在継手の実施形態を示す断面図である。 （ａ）図は保持器に取り付ける弾性部材の断面図（Ｚ−Ｚ断面）、（ｂ）図は同じく正面図である。 （ａ）図は保持器に取り付ける弾性部材の断面図（Ｚ−Ｚ断面）、（ｂ）図は同じく正面図である。 図１４の実施形態において、押圧部材と保持器の間に弾性部材を介在させた実施形態を示す断面図である。 図１５中のA部の拡大断面図である。 （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

１ 外方部材（外輪）
１ａ トラック溝
１ｂ 球状内面
２ 内方部材（内輪）
２ａ トラック溝
２ｂ 球状外面
３ ボール
４ 保持器
４ａ ポケット
４ｂ 保持器外周面
４ｃ 保持器内周面
４ｄ 鍔部
５ シャフト
６ 内方部材
１０ 押圧部材
１０ａ 胴部
１０ｂ 頭部
１０ｃ 球面部
１０ｄ 脚部
１１ 押圧部
１２ 弾性部材
１４ａ 球面部
１４ｂ 取付け部
１４ 受け部材
１５ 受け部
１６ 止め輪
１７ 収容部材
１７ａ 案内部
２０ ブーツ
２１ 第一テーパ面
２２ 第二テーパ面
３４ 自在継手
６２ ステアリングシャフト
６６ ステアリングホイール
O 継手中心
O₁ 外輪トラックセンタ
O₂ 内輪トラックセンタ
ｒ 外径寸法
Ri 外径寸法
Ro 内径寸法
Ｓ 微小隙間

Claims (9)

1. 複数のトラック溝を形成した球状内面を備える外方部材と、複数のトラック溝を形成した球状外面を備える内方部材と、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、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、前記外方部材の開口側から前記内方部材にトルク伝達可能に連結されたシャフトと、一端が前記外方部材の外径面に止着されると共に他端が前記シャフトの外径面に止着された弾性的に屈曲自在なブーツとを備えた固定型等速自在継手において、
   前記ブーツの一端の前記外方部材外径面に止着される位置を、前記外方部材と前記内方部材との作動角が０°の状態で前記ボールの中心よりも前記外方部材の奥側にし、
   前記シャフトの中間部に前記シャフトの両端よりも細く前記シャフトが最大作動角をとった状態で前記外方部材の開口側端面と最接近する細径部を形成し、
   前記シャフトが最大作動角をとった状態で前記ブーツの内側が最接近する前記外方部材の外径面を、前記外方部材の開口側に向かって漸次小径となる第一テーパ面であってその角度が５°〜１５°の範囲の第一テーパ面とし、
   前記シャフトが最大作動角をとった状態で前記外方部材の開口側端面と干渉しないように前記外方部材の開口側端面に形成した第二テーパ面の領域内に、前記外方部材の開口側端面に露出する前記外方部材のトラック溝の溝縁全体を位置させると共に、
   前記第一テーパ面と第二テーパ面を前記外方部材の開口側端面で互いに交わらないように離間させたことを特徴とする固定型等速自在継手。
2. 弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部、および押圧部からの押圧力を受ける受け部のうち、何れか一方を保持器に設けると共に、他方を内方部材に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. 弾性的な押圧力を、保持器を介してボールがボールトラックの縮小側に押し込まれるように作用させる請求項１または２に記載の固定型等速自在継手。
4. 内輪と保持器の間のアキシャル隙間を、トラック間のアキシャル隙間よりも大きくした請求項１〜３のいずれか一項に記載の固定型等速自在継手。
5. 押圧部および受け部のうち、保持器に設けられる一方を保持器の球状内面よりも大径の凹球面状に形成した請求項２〜４のいずれか一項に記載の固定型等速自在継手。
6. 押圧部および受け部のうち、内方部材に設けられる他方を上記一方よりも小径の凸球面状に形成した請求項２〜５のいずれか一項に記載の固定型等速自在継手。
7. 請求項１〜６の何れかに一項に記載された構造を有するツェッパ型の固定型等速自在継手。
8. 請求項１〜６の何れかに一項に記載された構造を有するアンダーカットフリー型の固定型等速自在継手。
9. ステアリング装置に使用される請求項１〜８の何れか記載の固定型等速自在継手。