JPH11182569A - 固定型等速自在継手 - Google Patents

固定型等速自在継手

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JPH11182569A
JPH11182569A JP35101097A JP35101097A JPH11182569A JP H11182569 A JPH11182569 A JP H11182569A JP 35101097 A JP35101097 A JP 35101097A JP 35101097 A JP35101097 A JP 35101097A JP H11182569 A JPH11182569 A JP H11182569A
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retainer
ball
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健太 山崎
Tetsuo Kadota
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NTN Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転バックラッシュの防止、組立工程の改善 【解決手段】 保持器4の内径面4aと内側継手部材2
の外径面2aとの間に軸方向隙間が設けられ、内側継手
部材2の保持器4に対する軸方向の相対変位が許容され
ている。そして、内側継手部材2の外径面2aと保持器
4の内径面4aとの間に介在する弾性押圧手段5の弾性
力によって、内側継手部材2の外径面2aが案内溝2b
の中心Bのオフセット方向(開口側)と反対方向(奥部
側)に押圧付勢されている。内側継手部材2は、弾性押
圧手段5の押圧付勢力を受けて反オフセット方向(奥部
側)に軸方向変位してボール3を押圧し、ボール3と内
・外側継手部材1、2の案内溝1b、2bとの間の内部
隙間がなくなる位置で止まる。その結果、ボール3に軸
方向の一定の予圧が与えられ、回転バックラッシュ(円
周方向のガタツキ)がなくなる。

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】固定型等速自在継手としてはツェッパー
型等速自在継手が一般的であるが、この種の継手では内
側継手部材と外側継手部材との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(内部隙間)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り、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。
【0003】上記のような実状に鑑み、本出願人は、こ
の種の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、特に自動車のステアリング装置への適用を可
能にするため、図9に示す固定型等速自在継手について
既に提案している(特願平7−339319号)。同図
に示す固定型等速自在継手は、内側継手部材12の球面
状の外径面と保持器14の球面状の内径面との間に軸方
向隙間S’を設け、内側継手部材12の保持器14に対
する軸方向の相対変位を許容すると共に、保持器14の
内径面に円周溝を形成し、その円周溝にC型スプリング
(分割リング)15を装着したものである。C型スプリ
ング15は、その縮径しようとする弾性力によって、内
側継手部材2の外径面に圧接する。内側継手部材12
は、C型スプリング15の圧接力を受けて継手開口側
(内側継手部材12の案内溝の中心のオフセット方向と
反対方向)に軸方向に相対変位してボール13を押圧す
る。その結果、ボール13に予圧が付与され、回転バッ
クラッシュがなくなる。
【0004】図10は、この種の固定型等速自在継手の
一般的な組立工程を示している。組立工程は、内側継手
部材12を保持器14の内径面に組み込む工程(工程
a)、内側継手部材12と保持器14とのアッセンブリ
を外側継手部材11の内径面に組み込む工程(工程
b)、保持器14のポケットにボール13を組み込む工
程(工程c)からなる。
【0005】組立工程aでは、内側継手部材12の軸線
と保持器14の軸線とを直交させた状態で、内側継手部
材12を保持器14の内径面に挿入し、さらに内側継手
部材12を90度回転させて両者の軸線を一致させる。
【0006】組立工程bでは、上記アッセンブリ(1
2、14)の軸線と外側継手部材11の軸線とを直交さ
せた状態で、上記アッセンブリ(12、14)を外側継
手部材11の内径面に挿入し、さらに上記アッセンブリ
(12、14)を90度回転させて両者の軸線を一致さ
せる。
【0007】組立工程cでは、内側継手部材12および
保持器14を外側継手部材11に対して大きく角度変位
させ、内側継手部材12の案内溝12bと保持器14の
ポケットを外側継手部材11の開口部から外部に出した
状態で、ボール13を1個づつ保持器14のポケットに
収容する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図9に示す既提案の構
成では、C型スプリング15を内側継手部材12の外径
面に圧接させているので、両者の接触部分の面圧が高く
なる傾向にある。また、この種の固定型等速自在継手
は、上述したような複雑な組立工程を必要とするため、
以下の点で不利である。
【0009】組立作業に熟練した技術が必要で機械化
(自動化)も困難である。
【0010】ボールの組み込みを可能にするために、
内・外側継手部材の案内溝を機能上必要な長さ(軸方向
寸法)よりも長くしておく必要がある。そのため、継手
寸法が大きくなる。
【0011】ボールの組み込みを可能にするために、
保持器のポケットの円周方向寸法を大きくしておく必要
がある(内・外側継手部材を角度変位させると、ボール
が保持器のポケット内で円周方向に動くため)。そのた
め、保持器の強度設計において不利である。
【0012】内側継手部材と軸部とは別体にしておく
必要がある(内側継手部材と軸部とを一体にしておく
と、ボールの組み込み時、軸部が外側継手部材と干渉し
て、組み込みに必要な角度変位量がとれなくなるた
め)。そのため、部品点数および組立工数の増大につな
がる。
【0013】本発明は、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すると共に、内側継手部
材の外径面と弾性部材との接触部分の面圧を低減し、さ
らには、組立性の改善を図り、よりシンプルで、軽量か
つコンパクト、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。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明では、球面状の内
径面に曲線状の案内溝を軸方向に形成した外側継手部材
と、球面状の外径面に曲線状の案内溝を軸方向に形成し
た内側継手部材と、外側継手部材の案内溝と内側継手部
材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
側継手部材の案内溝の中心と内側継手部材の案内溝の中
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又は奥部側に向かって漸次縮小した
固定型等速自在継手において、内側継手部材を保持器に
対して軸方向に相対変位可能にすると共に、内側継手部
材の外径面と保持器の内径面との間に、内側継手部材の
外径面に適合接触する球面部を有する弾性押圧手段を介
装し、この弾性押圧手段の弾性力によって、内側継手部
材の外径面をその案内溝の中心のオフセット方向と反対
方向に押圧付勢した。内側継手部材は、弾性押圧手段の
押圧付勢力を受けて反オフセット方向に軸方向に相対変
位してボールを押圧し、ボールと内・外側継手部材の案
内溝との間の内部隙間がなくなる位置で止まる。その結
果、ボールに軸方向の一定の予圧が与えられ、回転バッ
クラッシュ(円周方向のガタツキ)がなくなる。また、
弾性押圧手段の球面部によって内側継手部材の外径面を
押圧するので、両者の接触部分の面圧が軽減され、ま
た、球面部によって内側継手部材の外径面を案内させる
ことができる。
【0015】上記構成において、ボールトラックが継手
開口側に向かって漸次縮小した形状を有し、保持器の内
径面の少なくとも開口側領域が内側継手部材の外径面に
適合する円筒面であり、かつ、その円筒面に弾性押圧手
段が配設された構成とすることができる。これにより、
外側継手部材に保持器とボールとを組み込んだ後に、内
側継手部材を保持器の内径面に組み込むことが可能とな
る。
【0016】上記構成に加え、外側継手部材の内径面の
開口側領域を保持器の外径面に適合する円筒面とするこ
とができる。これにより、保持器の外側継手部材への組
み込みが容易になる。
【0017】外側継手部材に保持器とボールとを組み込
んだ後に、内側継手部材を組み込むことが可能になるの
で、内側継手部材と軸部とを一体化(一体形成、一体接
合)して、部品点数の削減、組立工数の削減を図ること
ができ、その場合でも、組立上の支障はきたさない。
【0018】
【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。
【0019】図1に示すように、この実施形態の等速自
在継手は、球面状の内径面1aに例えば3本の曲線状の
案内溝1bを軸方向に形成した外側継手部材1と、球面
状の外径面2aに例えば3本の曲線状の案内溝2bを軸
方向に形成した内側継手部材2と、外側継手部材1の案
内溝1bと内側継手部材2の案内溝2bとが協働して形
成されるボールトラックに配された例えば3個のボール
3と、ボール3を保持する保持器4と、内側継手部材2
の外径面2aと保持器4の内径面4aとの間に介装され
た弾性押圧手段5とを備えている。
【0020】図3に示すように、外側継手部材1は一端
が開口したカップ状のもので、図示されていない他端に
軸部が一体に形成され、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の中心Aは内径面1aの
球面中心Oに対して、軸方向に(この実施形態では継手
の奥部側に)所定距離だけオフセットされている。ま
た、内径面1aの開口側領域は円筒面1a1になってい
る。円筒面1a1の内径(半径)D1は、保持器4の外
径面4cの外径(半径)D4(図5参照)に対して、D
1≧D4に設定されている。
【0021】図4に示すように、この実施形態におい
て、内側継手部材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の中心Bは、外径面2aの
球面中心Oに対して、軸方向に(この実施形態では継手
の開口側に)所定距離だけオフセットされている。案内
溝2bのオフセット量は、外側継手部材1の案内溝1b
のオフセット量と同じであるが、オフセットの方向が反
対になっている(案内溝1bは奥部側、案内溝2bは開
口側)。
【0022】図5に示すように、この実施形態におい
て、保持器4はボール3を収容する3つの窓形のポケッ
ト4bを備えている。保持器4の内径面4aは、開口側
領域が円筒面4a1、奥部側領域が円錐面4a2になっ
ている。円筒面4a1の内径(半径)D5は、内側継手
部材2の外径面2aの外径(半径)D2に対して、D5
≧D2に設定されている。奥部側領域は球面又は円筒面
としても良い。保持器4の外径面4cは、半径D4の球
面(球面中心O)である。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。
【0023】この実施形態では、弾性押圧手段5とし
て、図6に示すような縮拡径自在な分割リングを採用し
ている。この弾性押圧手段5はバネ鋼等で形成され、1
つの割り口5aと、軸方向に突出した3つの爪部5bを
備えている。各爪部5bの先端は、内側継手部材2の外
径面2aと同じ曲率をもった凹球状の球面部5cになっ
ている。尚、弾性押圧手段5は樹脂、ゴム等の弾性材料
で形成しても良い。
【0024】図7は、この実施形態の等速自在継手の組
立工程を示している。組立工程は、保持器4を外側継手
部材1の内径面1aに組み込む工程(工程a)、ボール
3を保持器の4のポケット4bに組み込む工程(工程
b)、内側継手部材2を保持器4の内径面4aに組み込
む工程(工程c)、および保持器4の内径面4a(円筒
面4a1)に弾性押圧手段5を組み込み、止め輪6で抜
け止め固定する工程(工程d)からなる。
【0025】組立工程aでは、外側継手部材1の内径面
1aの開口側領域が半径D1(≧D4)の円筒面1a1
になっているため、保持器4の軸線を外側継手部材1の
軸線に一致させた状態で、保持器4を軸方向に進めて外
側継手部材1に組み込むことができる。そのため、従来
工程(図10工程b)に比べて、保持器4の組み込み作
業が容易になる。
【0026】組立工程bでは、ボール3を保持器4の内
径側からそのままポケット4bに組み込むことができ
る。そのため、従来工程(図10工程c)に比べて、ボ
ール3の組み込み作業が容易になる。また、ボール3の
組み込み時に、内側継手部材2及び保持器4を外側継手
部材1に対して角度変位させる必要がないので、内・外
側継手部材1、2の案内溝1b、2bの軸方向寸法を従
来より小さくし、また、保持器4のポケット4bの円周
方向寸法を従来より小さくすることができる。これによ
り、継手を軽量かつコンパクトにし、かつ、強度(保持
器強度)の向上を図ることができる。
【0027】組立工程cでは、保持器4の内径面4aの
開口側領域が半径D5(≧D2)の円筒面4a1であ
り、かつ、内側継手部材2の案内溝2bの中心Bが開口
側にオフセットされているため、内側継手部材2の軸線
を保持器4及び外側継手部材1の軸線に一致させた状態
で、内側継手部材2を軸方向に進めて保持器4の内径面
4aおよびボール3の内側に組み込むことができる。そ
のため、従来工程(図10工程a)に比べて、内側継手
部材2の組み込み作業が容易になる。また、外側継手部
材1に保持器4とボール3を組み込んだ後に、内側継手
部材2を組み込むことができるので、内側継手部材2に
軸部2cを一体化した場合でも、組立に支障がない。
【0028】組立工程dでは、弾性押圧手段5を保持器
4の内径面4a(円筒面4a1)に組み込み、その球面
部5cで内側継手部材2の外径面2aを奥部側に向けて
軸方向に押圧付勢して、止め輪6で抜け止め固定する。
尚、止め輪6に代えて、弾性押圧手段5を保持器4の円
筒面4a1に加締め、固着(溶着等)、凹凸係合(例え
ば、弾性押圧手段5に設けた突出部を保持器4の円筒面
4a1に設けた係合溝に係合させる。)等の手段で抜け
止め固定しても良い。
【0029】外側継手部材1、内側継手部材2、ボール
3、保持器4、および弾性押圧手段5を上述したような
態様で組立てると、図1に示すこの実施形態の等速自在
継手が完成する。外側継手部材1の案内溝1bの中心A
と内側継手部材2の案内溝2bの中心Bとが、ボール3
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(中心Aは継手の奥部側、中心Bは継手の開口
側)にオフセットされている。そのため、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。
【0030】図2(図1のX部の拡大図)に示すよう
に、保持器4の内径面4a(円錐面4a2)と内側継手
部材2の外径面2aとの間に軸方向隙間Sが設けられ、
内側継手部材2の保持器4に対する軸方向の相対変位が
許容されている。そして、内側継手部材2の外径面2a
と保持器4の内径面4a(円筒面4a1)との間に介在
する弾性押圧手段5の弾性力Fによって、内側継手部材
2の外径面2aが案内溝2bの中心Bのオフセット方向
(開口側)と反対方向(奥部側)に押圧付勢されてい
る。内側継手部材2は、弾性押圧手段5の押圧付勢力F
を受けて反オフセット方向(奥部側)に軸方向に相対変
位してボール3を押圧し、ボール3と内・外側継手部材
1、2の案内溝1b、2bとの間の内部隙間がなくなる
位置で止まる。その結果、ボール3に軸方向の一定の予
圧Fが与えられ、回転バックラッシュ(円周方向のガタ
ツキ)がなくなる。
【0031】尚、この実施形態では、弾性押圧手段5と
して分割リングを採用しているが、必要な弾性力が得ら
れる場合は、図6に示す形態に準じた一体リングを採用
しても良い。その場合、爪部の弾性によって必要な弾性
力を与えても良いし、あるいは、図8に示すように、一
体リング5’の爪部5b’の弾性を補強する別体の弾性
リング5”を配設しても良い。弾性リング5”は、例え
ば波板バネ、ゴムリング、樹脂リング等である。この弾
性リング5”は、図6に示す分割リング5と併用しても
良い。あるいは、弾性リング5”は、内側継手部材2の
外径面2aに接触する剛体リング(弾性を持たないリン
グ)と併用しても良い。この場合、本発明の弾性押圧手
段は、内側継手部材の外径面を押圧する押圧部材(弾性
を持たない部材)と、この部材に弾性力を付与する弾性
部材とを組合わせたものとなる。また、本発明の弾性押
圧手段は特にリング状のものに限定されず、本発明の目
的を達成できる範囲において、材質、形状等を任意に変
更できる。
【0032】
【発明の効果】本発明は以下に示す効果を有する。
【0033】(1)内側継手部材が、弾性押圧手段の所
定の押圧付勢力を受けて反オフセット方向に軸方向に相
対変位してボールを押圧することにより、ボールに軸方
向の一定の予圧が与えられる。これにより、継手の回転
バックラッシュ(円周方向のガタツキ)がなくなる。し
かも、弾性押圧手段は、内側継手部材の外径面に適合接
触する球面部を有するので、内側継手部材の外径面と弾
性押圧手段との接触部分の面圧が軽減され、また、球面
部によって内側継手部材の外径面を案内させることがで
きる。
【0034】(2)ボールトラックを継手の開口側に向
かって漸次縮小した形状とし、保持器の内径面の少なく
とも開口側領域に内側継手部材の外径面に適合する円筒
面を設け、かつ、その円筒面に弾性押圧手段を配設する
ことにより、内側継手部材の組み込み作業を容易化する
ことができる。また、外側継手部材に保持器とボールを
組み込んだ後に、内側継手部材を組み込むことができる
ので、内側継手部材に軸部を一体化して、部品点数及び
組立工数を削減することができる。
【0035】(3)ボールの組み込み時に、内側継手部
材及び保持器を外側継手部材に対して角度変位させる必
要がないので、内・外側継手部材の案内溝の軸方向寸法
を従来より小さくし、また、保持器のポケットの円周方
向寸法を従来より小さくすることができる。これによ
り、継手を軽量かつコンパクトにし、かつ、強度(保持
器強度)の向上を図ることができる。
【0036】(4)外側継手部材の内径面の開口側領域
を保持器の外径面に適合する円筒面とすることにより、
保持器の外側継手部材への組み込み作業を容易化するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す横断面図(図a)、図
(a)におけるb−b縦断面図(図b)である。
【図2】図1におけるX部の拡大縦断面図である。
【図3】外側継手部材を示す縦断面図である。
【図4】内側継手部材を示す縦断面図である。
【図5】保持器の縦断面図(図a)、図(a)の右方向
矢視図(図b)である。
【図6】弾性押圧手段の正面図(図a)、図(a)のb
−b断面図(図b)である。
【図7】実施形態の等速自在継手の組立工程を示す図で
ある。
【図8】第2の実施形態における部分拡大縦断面図であ
る。
【図9】従来の固定型等速自在継手を示す横断面図(図
a)、縦断面図(図b)である。
【図10 】従来の固定型等速自在継手の組立工程を示す
図である。
【符号の説明】
1 外側継手部材 1a 内径面 1b 案内溝 2 内側継手部材 2a 外径面 2b 案内溝 3 ボール 4 保持器 5 弾性押圧手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 球面状の内径面に曲線状の案内溝を軸方
    向に形成した外側継手部材と、球面状の外径面に曲線状
    の案内溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手
    部材の案内溝と内側継手部材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、外側継手部材の案内溝の中心と
    内側継手部材の案内溝の中心とが、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又は奥部
    側に向かって漸次縮小した固定型等速自在継手におい
    て、 内側継手部材を保持器に対して軸方向に相対変位可能に
    すると共に、内側継手部材の外径面と保持器の内径面と
    の間に、内側継手部材の外径面に適合接触する球面部を
    有する弾性押圧手段を介装し、この弾性押圧手段の弾性
    力によって、内側継手部材の外径面をその案内溝の中心
    のオフセット方向と反対方向に押圧付勢したことを特徴
    とする固定型等速自在継手。
  2. 【請求項2】 前記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した形状を有し、前記保持器の内径
    面の少なくとも開口側領域が内側継手部材の外径面に適
    合する円筒面であり、かつ、その円筒面に前記弾性押圧
    手段が配設され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。
  3. 【請求項3】 前記外側継手部材の内径面の開口側領域
    が保持器の外径面に適合する円筒面であることを特徴と
    する請求項2記載の固定型等速自在継手。
  4. 【請求項4】 内側継手部材と軸部とが一体化されたこ
    とを特徴とする請求項2又は3記載の固定型等速自在継
    手。
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