JPH10311343A - 固定型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定型等速自在継手の回転バックラッシュを
防止する。 【解決手段】 外輪１の底部１ｄと保持器４との間にば
ね座６を介してコイルバネ５を配置する。このコイルバ
ネ５は、保持器４を内輪２に対して、常時、弾性的に軸
方向に押圧する。そのため、保持器４のポケット４ａに
収容されたボール３は、常時、保持器４によってボール
トラックのくさび側（開口側）に弾性的に押圧され、こ
れにより、案内溝１ｂ・２ｂとボール３との間の円周方
向のクリアランスがなくなり、継手の回転バックラッシ
ュが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固定型等速自在継手
に関し、特に、回転バックラッシュを嫌う用途に好適な
ものに関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】図４に一例として示すのは、固定型等速自
在継手として代表的なツェパー型等速自在継手である。
この等速自在継手は、内径面１１ａに複数（通常は６
本）の球面状の案内溝１１ｂを軸方向に形成した外輪１
１と、外径面１２ａに複数（通常は６本）の球面状の案
内溝１２ｂを軸方向に形成した内輪１２と、外輪１１の
案内溝１１ｂと内輪１２の案内溝１２ｂとが協働して形
成されるボールトラックに配された複数（通常は６つ）
のボール１３と、ボール１３を保持する保持器１４とで
構成される。

【０００４】外輪１１の案内溝１１ｂの球面中心Ａと内
輪１２の案内溝１２ｂの球面中心Ｂとは、ボール１３の
中心を含む継手中心面Ｏに対して軸方向に等距離だけ反
対側に（球面中心Ａは継手の開口側、球面中心Ｂは継手
の奥部側に）オフセットされ、そのため、案内溝１１ｂ
と案内溝１２ｂとが協働して形成されるボールトラック
は開口側が広く、奥部側に向かって漸次縮小したくさび
状になっている。保持器１４の案内面となる外輪１１の
内径面１１ａおよび内輪１２の外径面１２ａの球面中心
は、いずれも継手中心面Ｏ内にある。

【０００５】ボールトラックが上記のようなくさび状に
なっているため、トルク伝達時には、ボール１３を常に
開口側に押し出そうとする力が生じ、これを外輪１１の
内径面１１ａおよび内輪１２の外径面１２ａによって案
内される保持器１４によって防止している。

【０００６】例えば図５に示すように、内輪１２が外輪
１１に対して角度θだけ角度変位すると、保持器１４は
開口側に移動するボール１３（同図で上方のボール）に
押されて時計方向に滑り揺動するので、下方の遊ぼうと
するボール１３は同図で左側に案内され、案内溝１１ｂ
・１２ｂの双方に接触する。このようにして、保持器１
４に案内されたボール１３は常にどの作動角θにおいて
も、角度２等分面（θ／２）内に位置するため、継手の
等速性が確保される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この種の等速自在継手
においては、内・外輪間のスムーズな角度変位を可能に
するため、案内溝とボールとの間に僅かなクリアランス
をもたせてある。そのため、回転方向の変化時、継手内
部に回転バックラッシュ（円周方向のガタツキ）が生じ
ることが不可避である。このような構造的性質を有する
ため、この種の等速自在継手は、例えば自動車のステア
リング装置等のように、回転バックラッシュを嫌う用途
には、一般採用される迄には至っていない。

【０００８】本発明は、この種の固定型等速自在継手に
おける回転バックラッシュの問題を解消し、さらには、
よりシンプルで、軽量・コンパクト、安価な固定型等速
自在継手を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、内径面に球
面状の案内溝を軸方向に形成したカップ状の外輪と、外
径面に球面状の案内溝を軸方向に形成した内輪と、外輪
の案内溝と内輪の案内溝とが協働して形成されるボール
トラックに配されたボールと、ボールを保持する保持器
とを備え、外輪の案内溝の球面中心と内輪の案内溝の球
面中心とが、ボールの中心を含む継手中心面に対して軸
方向に等距離だけ反対側にオフセットされ、ボールトラ
ックがこの継手の開口側に向かって漸次縮小するくさび
状になった固定型等速自在継手において、外輪の底部と
保持器との間に、軸方向に弾性力を付与する弾性部材を
介装し、この弾性部材の弾性力によって、ボールを継手
の開口側に押圧することにした。

【００１０】なお、保持器の継手奥部側の端部外径面
を、球面中心が継手中心面内にある球面状に形成し、保
持器と弾性部材との間に、保持器の当該端部と面接触す
る凹球面状の案内部を有するばね座を介在させておくの
が好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
従って説明する。

【００１２】図１（ａ）（ｂ）に示す固定型等速自在継
手は、１つのボールを備えたものである。同図に示すよ
うに、この実施形態の等速自在継手は、内径面１ａに１
本の球面状の案内溝１ｂを軸方向に形成した外輪１と、
外径面２ａに１本の球面状の案内溝２ｂを軸方向に形成
した内輪２と、外輪１の案内溝１ｂと内輪２の案内溝２
ｂとが協働して形成されるボールトラックに配された１
つのボール３と、ボール３を保持する１つのポケット４
ａを有する保持器４と、外輪１と保持器４との間に介在
する弾性部材５およびばね座６とで構成される。

【００１３】外輪１は一端が開口したカップ状のもの
で、他端に軸部１ｃが一体に形成され、あるいは、別体
の軸部が適宜の手段で接合される。案内溝１ｂの球面中
心Ａは、ボール３の中心を含む継手中心面Ｏから継手の
奥部側に軸方向に所定距離だけオフセットされている。
内径面１ａの球面中心は、継手中心面Ｏ内にある。

【００１４】この実施形態において、内輪２は軸部２ｃ
と一体に形成されている。これは、部品点数の削減、組
立工数の削減等に配慮したものである。案内溝２ｂの球
面中心Ｂは、継手中心面Ｏから継手の開口側に軸方向に
所定距離だけオフセットされている。継手中心面Ｏから
のオフセット量は、外輪１の案内溝１ｂと同じである
が、オフセットの方向が反対になっている。

【００１５】保持器４は、継手奥部側の端部４ｅを閉じ
た球体状に形成される。保持器４の内径面４ｃおよび外
径面４ｄ（継手奥部側の端部４ｅを含む）の球面中心
は、いずれも継手中心面Ｏ内にある。

【００１６】ばね座６は、内径側に位置する案内部６ａ
と、その外径側に位置する環状のばね受部６ｂとを一体
成形したものである。案内部６ａは、保持器４のうち継
手奥部側の端部４ｅの外径面４ｄと面接触できるよう
に、継手の奥部側に陥没した凹球面状に形成される。

【００１７】弾性部材５は、ばね受部６ｂと外輪１の底
部１ｄとの間に圧縮状態で介装されている。弾性部材５
は軸方向に弾性力を付与するものであればその種類は問
わないが（樹脂材、ゴム材等でもよい）、本実施形態で
はコイルバネ５を使用した場合を例示している。

【００１８】上記の保持器４は金属材料で形成しても良
いが、より一層の軽量・低コスト化を図るため樹脂材料
で形成することもできる。保持器４を形成する樹脂材料
としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセター
ル（ＰＯＭ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイ
ミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリ
フェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、熱可塑性ポリイミ
ド等の熱可塑性樹脂の他、フェノール樹脂、全芳香族ポ
リイミド（ＰＩ）等の熱硬化性樹脂等を用いることがで
きる。ただ、摺動抵抗低減の観点から良好な自己潤滑
性を有すること、耐久性確保の観点から機械的特性、
摩耗特性、熱的特性に優れていること、製作コスト低
減の観点から安価でかつ易成形性に優れた材料であるこ
とが望ましいことを考慮すると、これら合成樹脂の中で
も、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエーテルエーテルケ
トン樹脂（ＰＥＥＫ）が好ましいと考えられ、その中で
も、ポリアミド樹脂（ＰＡ）が特に好ましいと考えられ
る。ポリアミドとしては、例えばポリアミド６、ポリア
ミド６−６、ポリアミド４−６、ポリアミド６−１０、
ポリアミド６−１２、ポリアミド１１、ポリアミド１２
等を用いることができる。

【００１９】また、摺動特性のより一層の低減を図るた
め、上記ポリアミド樹脂にフッ素系樹脂等を含有させて
も良い。フッ素系樹脂としては、例えばポリテトラフル
オロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（Ｐ
ＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサプロロプロピ
レン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフロオロエチレン−エ
チレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフロロエ
チレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、ポリビニルフルオライド樹
脂（ＰＶＦ）等を用いることができ、その中でも、ＰＴ
ＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥが望ましく、これらの
中でも摩擦係数が最も低いＰＴＦＥ（動摩擦係数０．１
０）が特に望ましい。

【００２０】また、本発明の効果を妨げない範囲で、各
種充填材を配合しても良い。充填材としては、ガラス繊
維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィス
カ、ウォラストナイト、ホウ酸アルミニウムウィスカ、
硫酸カルシウムウィスカ等の補強材や、二硫化モリブデ
ン、グラファイト、カーボン、炭酸カルシウム、タル
ク、マイカ、カオリン、酸化鉄、ガラスビーズ、リン酸
化合物などの無機粉末、ポリイミド樹脂、芳香族ポリエ
ステル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレン
サルファイド樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂粉末、シ
リコーンオイル、フッ素オイル、ワックス、ステアリン
酸化合物などの内部滑材など種々の充填材を例示するこ
とができる。

【００２１】外輪１、内輪２、ボール３、保持器４、お
よびコイルバネ５は図１に示すような態様で組み立てら
れる。外輪１の案内溝１ｂの球面中心Ａと内輪２の案内
溝２ｂの球面中心Ｂとが、継手中心面Ｏに対して軸方向
に等距離だけ反対側にオフセットされているため、案内
溝１ｂと案内溝２ｂとが協働して形成されるボールトラ
ックは奥部側が広く、開口側に向かって漸次縮小したく
さび状になる。また、外輪１の底部１ｄと保持器４との
間に介装されたコイルバネ５は、保持器４を内輪２に対
して、常時、継手開口側に弾性的に押圧する。そのた
め、ボール３は、常時、保持器４によってボールトラッ
クのくさび側（開口側）に弾性的に押圧され、これによ
り、案内溝１ｂ・２ｂとボール３との間の円周方向のク
リアランスがなくなり、継手の回転バックラッシュが防
止される。

【００２２】同時に、外輪１と内輪２とが角度変位した
場合、ボール３は保持器４によって常に作動角（θ）の
角度２等分面（θ／２）内に保持されるので、継手の等
速性が確保される。なお、作動角（θ）をとった場合で
も、ばね座６の案内部６ａと保持器４の継手奥部側の端
部４ｅが面で接触するので、コイルバネ５の弾性力は確
実に保持器４に伝達され、したがって継手の回転バック
ラッシが常に防止されることになる。

【００２３】本発明は、上述したような１つのボールを
有する固定型等速自在継手のみならず、２つのボールを
有するもの（図２参照）、および３つのボールを有する
もの（図３参照）にも同様に適用可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固定型等速自在継手における回転バックラッシュを比較
的簡単な構造で防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す縦断面図（図
ａ）、図（ａ）におけるＯ−Ｏ横断面図（図ｂ）であ
る。

【図２】本発明の第２の実施形態を示すＯ−Ｏ横断面図
である。

【図３】本発明の第３の実施形態を示すＯ−Ｏ横断面図
である。

【図４】従来の固定型等速自在継手を示す縦断面図（図
ａ）、図（ａ）におけるＯ−Ｏ横断面図（図ｂ）であ
る。

【図５】図４に示す従来の固定型等速自在継手が作動角
θをとった時の状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 外輪 １ａ 内径面 １ｂ 案内溝 １ｄ 底部 ２ 内輪 ２ａ 外径面 ２ｂ 案内溝 ３ ボール ４ 保持器 ４ｅ 端部 ５ 弾性部材（コイルバネ） ６ ばね座 ６ａ 案内部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径面に球面状の案内溝を軸方向に形成
   したカップ状の外輪と、外径面に球面状の案内溝を軸方
   向に形成した内輪と、外輪の案内溝と内輪の案内溝とが
   協働して形成されるボールトラックに配されたボール
   と、ボールを保持する保持器とを備え、外輪の案内溝の
   球面中心と内輪の案内溝の球面中心とが、ボールの中心
   を含む継手中心面に対して軸方向に等距離だけ反対側に
   オフセットされ、ボールトラックがこの継手の開口側に
   向かって漸次縮小するくさび状になった固定型等速自在
   継手において、 外輪の底部と保持器との間に、軸方向に弾性力を付与す
   る弾性部材を介装し、この弾性部材の弾性力によって、
   ボールを継手の開口側に押圧したことを特徴とする固定
   型等速自在継手。
2. 【請求項２】 保持器の継手奥部側の端部外径面を、球
   面中心が継手中心面内にある球面状に形成し、保持器と
   弾性部材との間に、保持器の当該端部と面接触する凹球
   面状の案内部を有するばね座を介在させたことを特徴と
   する請求項１記載の固定型等速自在継手。