WO2005005850A1

WO2005005850A1 - 車両ステアリング装置

Info

Publication number: WO2005005850A1
Application number: PCT/JP2004/006607
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Sekine
Original assignee: Nsk Ltd.; Nsk Steering Systems Co., Ltd.
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2005-01-20
Also published as: EP1645764A4; US7429216B2; EP1645764A1; US20060223641A1

Abstract

ステアリングホィールからの回転を伝達するための入力軸、上部中間軸、下部中間軸及びこれらを結合する緩衝カップリングを備えた中間軸、車輌側の操舵機構を駆動するための出力軸、および、上記入力軸と上記上部中間軸との間、及び、上記下部中間軸と上記出力軸との間を結合するそれぞれの自在維手を備えた車両ステアリング装置用の軸継手装置であって、上記自在継手は、その一方が少なくとも等速ボール自在継手である車両ステアリング装置。

Description

明細書車両ステアリング装置技術分野

本発明は、 2つの異なる向きの軸間に回転を伝達するための軸維手装置に関し、特に車両ステアリング装置用の軸継手装置及び等速ポール自在継手に関する。背景技術

一直線上にない 2つの軸間に回転、あるいは動力を伝達するために、自在軸継手装置が使用される。カルダンジョイント、フックジョイント、クロスジョイントなどと呼ばれる十字軸自在継手は、 2つの軸を、十字状の 4つの軸部を持つ + 字部材を介して結合したものであり、この軸部は互いに反対側にある 2つがそれぞれの軸のヨークに軸受されているものである。

等速ポール自在継手は、外側継手部材の内面とこれに嵌る内側継手部材の外面のそれぞれに形成された案内溝に、トルク伝達ボールを介在させて、これら内側、外側継手部材が設けられた 2軸間に動力を伝達するものである。

等速ポール自在継手は、交差角がある場合でも 2つの軸間の回転が等速となるのに対し、上記十字軸自在継手は、交差角がある場合 2つの軸間の回転は等速とならないという機構学上からくる欠点を有する。この欠点をなくすため、十字軸自在継手を軸継手装置として使用するとき、多くの場合中間軸を挟んで 2組を組み合わせ対として使用される。このとき、それぞれの交差角を等しくするとともに 2つの十字部材の回転方向の位相が所定の関係になるように組み立てる必要がめる。

車両のステアリング装置では、路面からの振動がハンドル（ステアリングホイール）に伝達されると操舵フィーリングを悪化させる。このため、緩衝装置を設けて路面からの振動がハンドルに伝達されないよな工夫がなされている。このような振動対策としての緩衝装置は、通常、 2軸間に防振ゴムを介在させたラバ一カツプリング装置が使用される。ラバーカツプリング装置を軸継手装置の中間軸に設けた場合、その構造から捩り剛性が比較的低いため、ハンドルを強い力で回転させると、ラパーカップリング装置が大きく捩れることになる。このため、上述した 2つの十字部材の回転方向の位相がずれることになり、十字軸自在継手を組み合わせたことによって得られるはずの等速性が損なわれ、結果として伝達トルクの変動をきたす。これも操舵フィーリングを悪化させる。

さらに、ラバーカップリング装置は、防振ゴムと他の部品を組み立てたものであり、関係する部品点数が多いため、比較的大きな制作誤差を伴う。この誤差があるため、十字軸自在継手をその位相を考慮して組み合わせることによって得られるはずの等速性が損なわれ、さらに伝達トルクの変動、操舵フィーリングの悪化へとつながる。ラバーカツプリング装置とこれと関係する部品の精度を向上させること、あるいは、個々の部品の組み合わせを選択して組み立てること（マツチング）で、一応の解決をみるがコストの点から望ましいものではない。防振ゴム体には一定以上の捩れに対して働くストッパーが設けられているが、精度向上を図るためにこのストッパー角を小さくすると、防振性能の点で満足できるものを得るのが困難となるという問題もある。

(特許文献 1 )

特開 2 0 0 0— 2 5 7 6 4 5号公報

(特許文献 2 )

実公平 7— 4 3 4 9 4号公報

(特許文献 3 )

実公平 3— 2 5 4 4 5号公報

ステアリング装置において使用されるとき、雌継手部材はこれへの入力軸あるいは出力軸（例えば中間軸）とは、一体あるいは雌継手部材と一体となった連結基部部材により結合されるが、雄継手部材はこれへの入力軸あるいは出力軸と一体に形成されるのが普通である。ところが他の部品設計の都合上、入力軸あるいは出力軸と結合する部材も雄軸となる場合がある。この場合軸どうしを結合するカップリングが必要となるが、このようにするとカツプリング部の回転径が大きくなり、また、軸長を短く設定せざるをえない場合には、カップリングを入れられない場合がある。このため、このような取り付け方法を採用できない場合がある。さらに、この場合別途カップリングを用意しなければならないためカツプリング自体及びこれの組付けのためコストが上昇することになる。

さらに、上記ボール案内溝はトルク伝達ポールが転動するため精度の高い仕上げ研削（研磨）をすることが必要とされる。ところが、雌継手部材側のボール案内溝は、トルク伝達ポールと雄継手部材の外球面継手部分とを内部に納めるように、内側空間内に形成されている。しかも、一体である中実の入、出力軸の端部に形成されるため、この空間はどうしても底部を備えることになる。つまり、有底穴の内部壁面の溝を精度よく研削する必要がある。有底穴の内部壁面を研削することはもともと容易でない上、さらにその内部の溝を精度よく研削しなければならないため、雌継手部材側のポール案内溝の研削には時間とコストがかかっているのが現状である。

(特許文献 4 )

特開 2 0 0 2— 1 1 4 1 5 5号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされた発明であって、操舵トルクの変動が少なくて、防振性能がよい、製造コストの安い車両ステアリング装置用の軸継手装置を提供することを第一の課題とするものである。

また、本発明は、以上の問題に鑑みてなされた発明であって、結合相手が軸（雄軸）であっても別途カップリングを用意することなく結合させることができ、しかも、雌継手部材側のカップリング部と内球面継手部分の空間とを貫通孔とし、ボール案内溝の研削を容易に行うことができるようにした車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手を提供することを第二の課題とする。さらにこれによつて、コストの安い等速ボール自在継手を提供することを第三の課題とする。発明の開示

上記第一の課題は以下の手段により解決される。すなわち、第 1番目の発明の解決手段は、ステアリングホイールからの回転を伝達するための入力軸、上部中間軸、下部中間軸及ぴこれらを結合する緩衝カップリングを備えた中間軸、車輛側の操舵機構を駆動するための出力軸、および、上記入力軸と上記上部中間軸との間、及び、上記下部中間軸と上記出力軸との間を結合するそれぞれの自在継手を備えた車両ステアリング装置用の軸継手装置であって、上記自在継手は、その一方が少なくとも等速ポール自在継手である車両ステアリング装置である。

第 2番目の発明の解決手段は、第 1番目の発明の車両ステアリング装置用の軸継手装置において、上記自在継手は、ともに等速ボール自在継手である。

第 3番目の発明の解決手段は、第 1番目の発明の車両ステアリング装置用の軸継手装置において、上記自在継手の一方は等速ボール自在継手、他方は十字軸自在継手である。

第 4番目の発明の解決手段は、第 1番目から第 3番目までの発明の車両ステァリング装置用の軸継手装置において、上記等速ポール自在継手の交差角は、上記十字軸自在継手の交差角よりも大きく選ばれている。

第 5番目の発明の解決手段は、第 1番目から第 4番目までの発明の車両ステアリング装置用の軸継手装置において、上記緩衝カップリングは、緩衝材としてゴムを用いたラバー力ップリングである。

上記第二及ぴ第三の課題は以下の手段により解決される。すなわち、第 6番 g の発明の解決手段は、円筒状をなす第 1連結基部部分と、この第 1連結基部部分軸線上に設けられ、球状外面を有する外球面継手部分とを備えた雄継手部材、円筒状をなす第 2連結基部部分と、この第 2連結基部部分の軸線上に設けられ、上記球状外面が嵌る球状空間を有する内球面継手部分とを備えた雌継手部材、上記外球面継手部分の球状外面に形成された外側ポール案内溝、上記内球面継手部分の球状空間内面に形成された内側ポール案内溝、上記外側ボール案内溝と内側ポール案内溝とによって案内されるトルク伝達ポール、上記トルク伝達ポールを保持するためのポール保持器、及び、上記第 1連結基部部分と上記第 2連結基部部分は、それぞれの円筒內部に達する少なくとも一つのスリットを備えることを特徴とする車両ステアリング装置である。

第 7番目の発明の解決手段は、第 6番目の発明の等速ボール自在継手において、上記第 1連結基部部分と上記第 2連結基部部分との上記スリットの両側には、締め付けのための対をなすフランジがそれぞれ形成されており、フランジの各対には締め付け孔が同軸で形成されている。

第 8番目の発明の解決手段は、第 6番目又は第 7番目の発明の等速ボール自在継手において、上記第 1連結基部部分と上記第 2連結基部部分との円筒内面には雌セレーシヨンが形成されている。

第 9番目の発明の解決手段は、第 6番目から第 8番目までのいずれかの発明の等速ボール自在継手において、上記第 2連結基部部分の円筒孔と上記内球面継手部分の上記球状空間との間に同軸状に貫通した貫通孔が形成されている。

第 1 0番目の発明の解決手段は、第 9番目の発明の等速ボール自在継手において、上記貫通孔には、上記円筒孔と上記球状空間との間には、この円筒孔を通つてこの球状空間内へ塵埃が侵入することを防止するための防塵キヤップが取り付けられている。

第 1 1番目の発明の解決手段は、第 6番目から第 1 0番目までのいずれかの発明の等速ボール自在継手において、上記雄継手部材と上記雌継手部材との間には、上記球状空間内へ塵埃が侵入するのを防止するために柔軟な襞を有する筒状の防塵ブーツが設けられている。図面の簡単な説明

図 1は、本発明が適用された自動車の操舵機構全体を示す説明図である。図 2は、第一実施例の軸継手装置 1の説明図であって、（A) は一部断面図、 ( B ) は B— B断面図、（C ) は C一。断面図、（D ) は D— D断面図である。

図 3は、第二実施例の軸継手装置 1の説明図であって、（A) は一部断面図、 ( B ) は B— B断面図、 ( C ) は C一 C断面図、（D〉は D— D断面図である。

図 4は、第三実施例の軸継手装置 1の説明図であって、（A) は一部断面図、 ( B ) は B— B断面図、（C ) は C一 C断面図である。

図 5は、本発明の等速ボール自在継手（第四実施例）が適用された自動車の操舵機構全体を示す説明図である。図 6は、第四実施例の等速ボール自在継手 2の正面断面図である。

図 7は、第四実施例の等速ポール自在継手 2の下側面図である。

図 8は、図 8の（A) は、図 6の A— A断面図、（B ) は同 B— B断面図である。

図 9は、第五実施例の等速ボール自在継手 2の正面断面図である。

図 1 0は、（A) は、図 9の A— A断面図、（B ) は同 B— B断面図である。図 1 1は、第六実施例の等速ボール自在継手 2の正面断面図である。

図 1 2は、第七実施例の等速ポール自在継手 2の正面断面図である。

図 1 3は、図 1 2の A— A断面図である。

図 1 4は、第八実施例の等速ボール自在継手 2の正面断面図である。

なお、図中の符号、 1は軸継手装置、 2， 2 L , 2 U, 2 ' は等速ボール自在継手、 2 1 , 2 1 ' は締め付けポルト、 2 2は内側継手部分、 2 2 1はボール案内溝、 2 3は外部継手部材、 2 3 1はポール案内溝、 2 3 9は外側継手部分、 2 4 はトルク伝達ポール、 2 5はポール保持器、 2 6はブーツ、 2 6 1はカップリング筒、 2 6 2はラバーブッシュ、 2 6 3はストッパーピン、 2 6 4は横孔、 2 7 はシャフト孔、 2 7 1はスリ割り、 2 7 2はポルト孔、 2 7 3はパカ孔、 3は中間軸、 3 0は緩衝力ップリング、 3 0 1はラバーカップリング、 3 0 2はラバーカップリング、 3 1は上部中間軸、 3 2は下部中間軸、 3 5は防振ゴム体、 3 5 1はボルト孔、 3 5 2はポルト、 3 5 3は間座、 3 5 4はスリーブ、 3 5 5はナット、 3 5 6はストッパー、 3 5 7は当接辺、 3 8はフランジ、 3 8 1はポルト孔、 4は十字軸自在継手、 4 2は第 1ヨークアーム対、 4 3は第 2ヨークアーム対、 4 3 2は下部中間軸、 4 4は出力ヨーク部材、 4 5は十字軸部材、 4 7はシャフト孔、 4 7 2はボルト孔、 4 7 3はバカ孔、 5 1はハンドル、 5 2はステアリングコラム、 5 2 1はホイールシャフト、 5 2 2は調整レバー、 6は車体側操舵機構、 6 1は入力軸、 Tは隙間、 7は雄継手部材、 7 1は第 1連結基部部分、 7 1 1はスリット、 7 1 2はフランジ、 7 1 3はポルト孔、 7 1 4はバカ孔、 7 1 5は雌セレーション、 7 2は外球面継手部分、 7 2 1は外側ポール案内溝、 7 3は溶接部、 8は雌継手部材、 8 1は第 2連結基部部分、 8 1 1はスリット、 8 1 2はフランジ、 8 1 3はポルト孔、 8 1 4はバカ孔、 8 1 5は雌セレーシヨン、 8 1 6は円筒孔、 8 2は内球面継手部分、 8 2 1は内側ポール案内溝、 8 2 3は球状空間、 8 8 1はトルク伝達ボール、 8 8 2はボール保持器、 8 8 3は孔、 9 1は車体本体、 9 5は防塵ブーツ、 9 6は防塵キヤップである。発明を実施するための最良の形態

第一実施例

図 1は、本発明が適用された自動車の操舵機構全体を示す説明図である。この図には、車体側操舵機構 6から上の部分が示されている。車体本体 9 1には、ステアリングコラム 5 2が調整レバー 5 2 2によってその傾斜が調整可能に固定されている。ステアリングコラム 5 2は内部を貫通するホイールシャフト 5 2 1カ回転自在に支持されており、ハンドル 5 1は、ホイールシャフト 5 2 1の上端に固定される。他端、すなわちステアリングコラム 5 2の下端側には、軸継手装置 1が結合されている。

軸継手装置 1は、上側、及び下側に等速ポール自在継手 2、 2、中間にはこれらの軸継手を結ぶ中間軸 3を備えている。各等速ポール自在継手 2は、締め付けポルト 2 1によって、ホイールシャフト 5 2 1およぴ車体側操舵機構 6の入力軸 6 1にそれぞれに結合される。交差角 αおよび β は等速ポール自在継手 2の交角であって、中間軸 3の中心軸線に対して、ホィ一ルシャフト 5 2 1および入力軸 6 1の中心軸線がそれぞれがなす角である。中間軸 3は緩衝力ップリング 3 0 を備えている。

図 2は、第一実施例の軸継手装置 1の説明図であって、（Α) は一部断面図、 ( Β ) は Β— Β断面図、（C ) は C— C断面図、（D ) は D— D断面図である。軸継手装置 1は以下のようになつている。中間軸 3の両端には、等速ポール自在継手 2の一部をなす内側継手部分 2 2がそれぞれ形成されている。

等速ポール自在継手 2の内側継手部分 2 2の先端近傍は球状に形成されており、更にこの球面にボール案内溝 2 2 1が形成されている。一方、外部継手部材 2 3 は球状の凹所を備えた外側継手部分 2 3 9を有し、この凹所にポール案内溝 2 3 1が形成されている。 2つのボール案内溝 2 2 1、 2 3 1は、ともに中間軸 3および外部継手部材 2 3の軸方向に沿って伸びており、これらの溝内には共通のトルク伝達ボール 2 が転動可能に嵌合することにより内側継手部分 2 2と外部継手部材 2 3が回転に関して結合する。

内側継手部分 2 2の球面と相補的内面を備えたボール保持器 2 5は、トルク伝達ボール 2 4を保持しながらこの球面中心回りに回転可能となっている。内側継手部分 2 2と外側継手部分 2 3 9との境界近傍は、柔軟なカバーをなすブーツ 2 6によって覆われており、外部から塵埃が侵入するのを防止している。

外部継手部材 2 3は、ホイ一ルシャフト 5 2 1及ぴ車体側操舵機構 6の入力軸 6 1にそれぞれ固定するためのシャフト孔 2 7を有しており、このシャフト孔 2 7にはスリ割り 2 7 1が設けられている。スリ割り 2 7 1の両サイドに形成されたバカ孔 2 7 3とポルト孔 2 7 2に締め付けポルト 2 1を螺合させて、外部継手部材 2 3をホイールシャフト 5 2 1及び入力軸 6 1にそれぞれ固定する。車体への組み付け時に締め付けポルト 2 1の締め付け作業を同じ方向から行うことができるように、図 2に示されるようにバカ孔 2 7 3を軸継手装置 1の同じ側に設けることにより、作業効率を向上させることができる。

第一実施例の中間軸 3は、上部中間軸 3 1と下部中間軸 3 2とに分離しており、この間に緩衝カツプリング 3 0として次のようなラバーカツプリング 3 0 1が設けられている。すなわち、上部中間軸 3 1と下部中間軸 3 2との向かい合う端部にはそれぞれアーム状のフランジ 3 8が形成されている。各フランジ 3 8の同じ位置には 2つのボルト孔 3 8 1がそれぞれ形成されている。円板状の防振ゴム体 3 5は、十字方向に 4つのボルト孔 3 5 1を備えている。 2つのフランジ 3 8は、防振ゴム体 3 5を間にして、互いに向かい合うように、 2つのフランジ 3 8のポルト孔 3 8 1の位相が 9 0度ずつ交互にずれて配置される。これによつて防振ゴム体 3 5の 4つのポルト孔 3 5 1と各フランジのボルト孔 3 8 1を直 f泉上に並べここに 4つのボノレト 3 5 2をそれぞれ通して固定する。

上記構造をさらに詳細に説明すると以下のようである。防振ゴム体 3 5のポルト孔 3 5 1にはスリープ 3 5 4が嵌められ、このスリーブ 3 5 4の防振ゴム体 3 5から突出した部分にはさらに筒状の間座 3 5 3が嵌められている。ポルト 3 5 2はスリープ 3 5 4内に揷通され、後述のストッパー 3 5 6とともにナツト 3 5 5によって締め付け固定する。この構造により、上部中間軸 3 1と下部中間軸 3 2とは、防振ゴム体 3 5を介在させて結合されることになり、金属同士の接触がないため、下部中間軸 3 2の振動が防振ゴム体 3 5によって吸収され、上部中間軸 3 1に伝達されにくくなっている。

上記ストッパー 3 5 6はそれぞれ半月状をしており、中央部で上記ポルト 3 5 2によって固定されている。ストッパー 3 5 6の半月の弦に相当する当接辺 3 5 7と間座 3 5 3との間には、それぞれ隙間 Tが形成されている。この隙間 Tを設けたことによって、上部中間軸 3 1と下部中間軸 3 2との間に小さな力が加わつたとき、例えば、下部中間軸 3 2から振動が伝えられたとき、には防振ゴム体 3 5が隙間 Tの間で変形が許容され吸振作用を行うようになっている。さらに、大きなトルク力 S加わったときにはストッパー 3 5 6が間座 3 5 3と当接するので上部中間軸 3 1から下部中間軸 4 3 2へと確実に操舵トルクを伝達させ、安全にハンドル操作ができるにょうにしている。

以上に示すように、第一実施例の車両ステアリング装置用の軸継手装置は、 2 つの等速ポール自在継手を使用しているので、これらと中間軸を組み立てる際に、煩雑な位相あわせやそのための精度向上が必要なく、コストを削減することができる。また、この軸継手装置は、ラバーカップリングを使用していながら、自在継手が等速ポール自在継手であるため、十字軸自在継手を使用したときのようなトルク変動が発生しないため、このトルク変動によってハンドルの操作フィーリングを悪化させることがない。それだけでなく、車体側からの振動はラバーカツプリングにおいて吸収されるので、操作フィーリングを良好に維持することができる。さらに、緊急時のハンドル操作によって大きなトルクがかかった場合でも、ストッパーが間座に接触してこのトルクを下部中間軸に伝達することができるので、この点からステアリング装置の安全性を高くすることができる。

第二実施例

第二実施例の軸継手装置 1は、第一実施例と同様に、上側、及び下側に等速ポール自在継手 2 L、 2 U、中間にはこれらの軸継手を結ぶ中間軸 3を備えているが、一方の等速ボール自在維手 2 Uに関し、第一実施例の內側継手部分 2 2と外側継手部分 2 3 9の関係が逆になつている点と、緩衝カツプリング 3 0の構造が異なる点が主として相違する。

上記第 1の点については、単に向きが異なるだけであるため、等速ボール自在継手自体の構造の説明は第一実施例を援用することとし、以下は、異なる構造の緩衝カップリングについてのみ説明する。図 3は、第二実施例の軸継手装置 1の説明図であって、（A) は一部断面図、（B ) は B— B断面図、（C ) は C一 C断面図、（D ) は D— D断面図である。

この図に示すように、中間軸 3の一方（図 3左側）には、第一実施例と同様な等速ボール自在継手 2 Lの一部をなす内側継手部分 2 2が、他方（図 3右側）には外側継手部分 2 3 9が形成されている。外側継手部分 2 3 9の球状の凹所と反対側には中間軸 3との間で第一実施例とは異なる構成の緩衝力ップリング 3 0を構成するラバーカツプリング 3 0 2が設けられている。このラバーカツプリング 3 0 2の構成は以下のようである。

外側継手部分 2 3 9と一体に形成された力ップリング筒 2 6 1の内側には円筒状のラバーブッシュ 2 6 2が、さらにこのラバープッシュ 2 6 2の内側には、上部中間軸 3 1が圧入されている。上部中間軸 3 1にはストッパーピン 2 6 3が固定されており、ストッパーピン 2 6 3はカップリング筒 2 6 1に設けられた横孔 2 6 4内に突出している。横孔 2 6 4の内面とストッパーピン 2 6 3の突出部の外面とは隙間 Tが設けられている。

外部継手部材 2 3と中間軸 3は、ラバープッシュ 2 6 2を介して結合されているので、中間軸 3から振動が伝わってきたとき、ラパーブッシュ 2 6 2が隙間 T の間で変形が許容され吸振作用を行うようになっている。さらに、大きなトルクが加わったときにはストッパーピン 2 6 3が横孔 2 6 4の内面と当接するので確実に操舵トルクを伝達させ、安全にハンドル操作ができる。

以上に示すように、第一実施例と同様に、第二実施例の車両ステアリング装置用の軸継手装置は、 2つの等速ポール自在継手を使用しているので、これらと中間軸を組み立てる際に、煩雑な位相あわせやそのための精度向上が必要なく、コストを削減することができる。また、この軸継手装置は、ラバーカップリングを使用していながら、自在継手が等速ポール自在継手であるため、十字軸自在継手を使用したときのようなトルク変動が発生しないため、このトルク変動によってハンドルの操作フィーリングを悪化させることがない。それだけでなく、車体側からの振動はラバーカツプリングにおいて吸収されるので、操作フィーリングを良好に維持することができる。さらに、緊急時のハンドル操作によって大きなトルクがかかった場合でも、ストッパーピンが横孔の內面に接触してこのトルクを伝達することができるので、この点からステアリング装置の安全性を高くすることができる。

第三実施例

第三実施例は、第一実施例における等速ポール自在継手のうちの一方を十字軸自在継手と置き換えたものである。等速ポール自在継手 2、緩衝カップリング 3 0 (ラバーカップリング 3 0 1 ) については、第一実施例の説明を援用することとし、図 4に基づいて十字軸自在継手の部分についてのみ簡単に説明する。十字軸自在継手 4の出力ヨーク部材 4 4は、車体側操舵機構 6の入力軸 6 1に固定するためのシャフト孔 4 7を有しており、このシャフト孔 4 7にはスリ割り 4 7 1 が設けられている。スリ割り 4 7 1の両サイドに形成されたバカ孔 4 7 3とボルト孔 4 7 2に締め付けポルト 2 1を螺合させて、出力ヨーク部材 4 4を入力軸 6 1に固定する。出力ヨーク部材 4 4は、更に一対のアームからなる第 2ヨークァーム対 4 3が形成されている。

十字軸部材 4 5は十字状に伸びる 4本の軸部分を備えており、互いに反対側にある軸部分が第 1ヨークアーム対 4 2、第 2ヨークアーム対 4 3とにそれぞれ軸受されている。中間軸 3と出力ヨーク部材 4 4は、十字軸部材 4 5を介在させることにより結合され、回転が伝達される。

既に説明したように、一方の十字軸自在継手 4は結合する 2軸間が等速にならないため、伝達するトルクも変動するが、他方の等速ポール自在継手 2の側に大きな交差角ひを分担させることにより、この十字軸自在継手 4における交差角 β を小さくすることができる。

このため、軸継手装置 1におけるトルク変動を小さくでき、実質的に操舵フィ一リングに悪影響を及ぼさないようにすることができるだけでなく、ラバー力ップリング 3 0 1等の緩衝カップリング 3 0を備えるため、振動が吸収され、操舵フィーリングを悪化させないですむ。

以上に示すように、第三実施例の車両ステアリング装置用の軸継手装置は、等速ボール自在継手に大きな交差角を負担させているので、十字軸自在継手で発生するトルク変動は少なくすることができ、一方を安価な十字軸自在継手を使用したことによって軸継手装置全体のコストを引き下げることができる。また、組み立ての際にも、煩雑な位相あわせやそのための精度向上が必要ないので、この点からもコストを削減することができる。

第四実施例

図 5は、本発明の等速ポール自在継手（第四実施例）が適用された自動車の操舵機構全体を示す説明図である。この図には、車体側操舵機構 6から上の部分が示されている。車体本体 9 1には、ステアリングコラム 5 2が調整レバー 5 2 2 によってその傾斜が調整可能に固定されている。ステアリングコラム 5 2は内部を貫通するホイールシャフト 5 2 1が回転自在に支持されており、ステアリングホイール 5 1は、ホイールシャフト 5 2 1の上方に固定される。他端、すなわちステアリングコラム 5 2の下端側には、軸継手装置 1が結合されている。

軸継手装置 1は、下側に等速ポール自在継手 2、及ぴ、上側に等速ポール自在継手 2，、中間にはこれらの軸継手を結ぶ中間軸 3を備えており、この中間軸 3 は等速ボール自在継手 2 ' の外球面継手部分と一体に形成されている。各等速ボール自在継手 2、 2 ' は、締め付けポルト 2 1、 2 1，によって、ホイールシャフト 5 2 1、中間軸 3および車体側操舵機構 6の入力軸 6 1にそれぞれに結合される。交差角 Q:および β は等速ポール自在継手 2の交差角であって、中間軸 3 の中心軸線に対して、ホイールシャフト 5 2 1および入力軸 6 1の中心軸線がそれぞれがなす角である。本発明の対象は、この例では、下側の等速ポール自在継手 2として示されており、以下これについて説明する。図 6は第四実施例の等速ボール自在継手 2の正面断面図、図 7は下側面図、図 4における（A) は、図 6の A— A断面図、（B ) は同 B— B断面図である。雄継手部材 7には、円筒状をなす第 1連結基部部分 7 1と、この第 1連結基部部分 7 1の軸線上に設けられ、球状外面を有する外球面継手部分 7 2とが備えられている。また、雌継手部材 8には、円筒状をなす第 2連結基部部分 8 1と、この第 2連結基部部分 8 1の軸線上に設けられ、上記球状外面が嵌る球状空間 8 2 3を有する内球面継手部分 8 2とが備えられている。

外球面継手部分 7 2の球状外面には、外側ボール案内溝 7 2 1が形成されており、内球面継手部分 8 2の球状空間 8 2 3内面には内側ボール案内溝 8 2 1がそれぞれ形成されている。これら外側ポール案内溝 7 2 1と内側ボール案内溝 8 2 1とにはトルク伝達ボール 8 8 1が嵌っており、これら案内溝によって案内される。外側ボール案内溝 7 2 1、内側ポール案内溝 8 2 1、トルク伝達ポール 8 8 1の 3者によって、回転が雄継手部材 7と雌継手部材 8との間に伝達でき、雄継手部材 7と雌継手部材 8との軸線方向が異なっていてもこのときの回転比を一定に保つことができる。

ボール保持器 8 8 2は、球状空間 8 2 3に内側から、また、外球面継手部分 7 2の球状外面に外側から嵌合しており、ボール保持器 8 8 2に設けられた孔 8 8 3内にトルク伝達ポール 8 8 1を保持し、各案内溝からトルク伝達ポール 8 8 1 が離脱するのを防止している。

第 1連結基部部分 7 1と上記第 2連結基部部分 8 1には、それぞれの円筒内部に途少 ⁷ぶ \と t>— oの Φ§ 1 · 5〜 6 mm、好適には 2〜4 mmのスリット 7 1 1、 8 1 1を備えており、このスリットの間を締め付けることにより等速ポール自在継手 2はそれぞれ外部にあたる雄軸（等速ボール自在継手 2への入力軸及びこれからの出力軸）と結合される。

この締め付け構造は、以下のようである。すなわち、第 1連結基部部分 7 1と第 2連結基部部分 8 1とのスリット 7 1 1、 8 1 1の両側には、締め付けのための対をなすフランジ 7 1 2 , 8 1 2がそれぞれ形成されており、フランジ 7 1 2、 8 1 2の各対には締め付け孔、この場合、一方にはポルト孔 7 1 3、 8 1 3が、他方にはバカ孔 714、 814、が同軸で形成されている。ボルト穴は J I Sの M8 X 1. 25又は Ml 0 X 1. 25である。締め付けポルト 21をバカ孔 7 1 4、 8 14側から通し、ボルト孔 71 3, 8 1 3に螺合させる。締め付けボルト 21を締め付けることによりスリット 71 1、 8 1 1の間隔が狭まるため、雄軸 (不図示）との間に結合関係が生じる。この結合は摩擦力によるものでもよいが、結合をより強固のものとするために、第 1連結基部部分 71と第 2連結基部部分 81との円筒内面には雌セレーシヨン 71 5, 8 1 5が形成されており、雄軸の雄セレーシヨンと幾何学的に係合させるようにしている。なお、セレーシヨンに代えてスプライン、楕円形状、多角形等の形状による幾何学的拘束による結合も採用することができる。また、上記締め付け孔は両方をバカ孔とし、ポルトとナットで締め付けるようにしてもよい。

又、ポルト穴 71 3、 81 3、バカ孔 7 14、 8 14はほぼ同方向に形成されており、これによりポルト 2 1の揷入方向がほぼ同一となり、車両への組み付け時、組み付け作業が容易となる。外側ポール案内溝 721、內側ポール案内溝 8 21、トルク伝達ボール 88 1の相対運動部分に塵埃が侵入すると、摩耗が速まるだけでなく、塵埃の嚙み込みによって非常に小さなトルク変動（ゴロゴロした感じ）が起きるため、操舵フィーリングを悪化させる。このような球状空間 8 2 3内へ塵埃の侵入を防止するために、雄継手部材 7と雌継手部材 8との間には、柔軟な襞を有し、ゴムあるいは樹脂製の筒状の防塵ブーツ 95が設けられてこの部分をカバーしている。

第 2連結基部部分 8 1の円筒孔 8 1 6と内球面継手部分 82の球状空間 823 とは、一つながりとなっており、これによつて同軸状に貫通した貫通孔が形成されている。ボール案内溝 82 1、 721はトルク伝達ボールが転動するため精度の高い仕上げ研削（研磨）をすることが必要とされる。ところが、雌継手部材 8 側の内側ポール案内溝 821は、トルク伝達ポール 88 1と雄継手部材 7の外球面継手部分 72とを内部に納めるように、内側空間（球状空間 823) 内に形成されている。従来は、球状空間 8 23は有底である（つまり貫通していない）ため、狭い空間内で一方の側から研削液を供給しながら同時に砥石を入れて内側ボール案内溝 8 2 1を研削するのは非常に困難を伴うことから、雌継手部材 8側の内側ボール案内溝 8 2 1の研削には時間とコストがかかっているのが現状であつた。

本発明の等速ポール自在継手においては、円筒孔 8 1 6と球状空間 8 2 3とによつて貫通孔が形成されているため、研削箇所にはその両側からアクセスできるので、上記困難は大幅に緩和され、研削の時間とコストを引き下げることが可能となる。また、このように貫通していることによって、雌セレーシヨン 8 1 5の加工には、能率のよいブローチ加工を採用することができるので、コストの引き下げが可能となる。雄継手部材 7、雌継手部材 8は冷間鍛造、熱間鍛造及び機械加工が採用される。

第五実施例

図 9は第五実施例の等速ボール自在継手 2の正面断面図、図 1 0 (A) は、図 9の A— A断面図、（B )は同 B— B断面図である。第五実施例は、雄継手部材 7、雌継手部材 8を熱間鍛造で作つた例である。雌継手部材 8側のフランジ 8 1 2には内球面継手部分 8 2との間にくびれがないため、重量はわずかに増すがここの構造が簡単であり、しかも全長を短くすることができるというメリットがある。他は第四実施例と同様なのでその説明を援用することとし、重複する説明を省略する。

第六実施例

図 1 1は、第六実施例の等速ボール自在継手 2の正面断面図である。この実施例では、雄継手部材 7を第 1連結基部部分 7 1と外球面継手部分 7 2とを嵌合する 2部品で構成し、嵌合部を溶接（溶接部 7 3 ) したものである。他は第一、二実施例と同様なのでその説明を援用することとし、重複する説明を省略する。雄継手部材 7の全長を長くする必要があるとき、この等速ボール自在継手 2は、比較的低コストで製造できるメリットがある。第 1連結基部部分 7 1は冷間鍛造、温間鍛造、あるいは熱間鍛造及び機械加工により作られる。

第七実施例

図 1 2は、第七実施例の等速ポール自在継手 2の正面断面図、図 1 3は、図 1 2の A— A断面図である。第六実施例と同様、この実施例では、雄継手部材 7を第 1連結基部部分 7 1と外球面継手部分 7 2とを嵌合する 2部品で構成し、嵌合部を溶接したものである。第 1連結基部部分 7 1は板材から作られ、各フランジ 7 1 2の部分は折り返してある。球状空間 8 2 3が円筒孔 8 1 6と連続しているので、スリット 8 1 1から侵入した塵埃が球状空間 8 2 3内に達するおそれがあるため、円筒孔 8 1 6と球状空間 8 2 3を仕切る防塵キャップ 9 6が設けられている。防塵キャップ 9 6は球状空間 8 2 3内部のグリースが流出するのも防止している。防塵キャップ 9 6は、この実施例だけでなく、円筒孔 8 1 6と球状空間 8 2 3とが連続して貫通孔が形成されている他の実施例においても採用することができる。他はこれまでの実施例と同様なのでその説明を援用することとし、重複する説明を省略する。

第八実施例

図 1 4は、第八実施例の等速ボール自在継手 2の正面断面図である。この実施例では、防塵ブーツ 9 5の一部が解放している。車室内で使用される等速ポール自在継手 2の場合、このような構造のブーツで十分なことが多い。この防塵ブーッ 9 5は交差角をつけたとき内球面継手部分 8 2の外側に軽く接触するだけあるいは全く接触しないため、完全に封鎖したときのような大きさの負荷トルク（折り曲げトルク）を発生させないというメリットがある。なお、防塵ブーツ 9 5は内球面継手部分 8 2側にも設けるようにすることができる。他はこれまでの実施例と同様なのでその説明を援用することとし、重複する説明を省略する。産業上の利用可能性

本発明の軸継手装置によれば、組立に際し煩雑な位相あわせやそのための精度向上が必要ないため、コストを削減することができるだけでなく、ラバーカップリングを使用していながら、自在継手に等速ボール自在継手を使用しているため、十字軸自在継手のみを使用したときのような大きなトルク変動が発生しないため、このトルク変動によってハンドルの操作フィーリングを悪化させることがない。また、車体側からの振動はラバーカップリングにおいて吸収されるので、操作フイーリングを良好に維持することができる。さらに、緊急時のハンドル操作によつて大きなトルクがかかった場合でも、ストッパーの働きによってこのトルクを伝達することができるので、ステアリング装置の安全性を高くすることができる。本発明の等速ポール自在継手によれば、結合相手が軸（雄軸) であっても別途カップリングを用意することなく結合させることができ、しかも、雌継手部材側のカツプリング部と内球面継手部分の空間とは貫通孔となっているので、ボール案内溝の研削を比較的容易に行うことができるという効果を奏する。さらにこれによって、コストの安い等速ポール自在継手を提供することができるという効果を奏する。

Claims

請求の範囲

1 . ステアリングホイールからの回転を伝達するための入力軸、上部中間軸、下部中間軸及ぴこれらを結合する緩衝力ップリングを備えた中間軸、

車輛側の操舵機構を駆動するための出力軸、および、

上記入力軸と上記上部中間軸との間、及び、上記下部中間軸と上記出力軸との間を結合するそれぞれの自在継手を備えた車両ステアリング装置用の軸継手装置であって、

上記自在継手は、その一方が少なくとも等速ボール自在継手である車両ステァリング装置。

2 . 上記自在継手は、ともに等速ポール自在継手であることを特徴とする請求の範囲第一項記載の車両ステアリング装置。

3 . 上記自在継手の一方は等速ポール自在継手、他方は十字軸自在継手であることを特徴とする請求の範囲第一項記載の車両ステアリング装置。

4 . 上記等速ポール自在継手の交差角は、上記十字軸自在継手の交差角よりも大きく選ばれていることを特徴とする請求の範囲第一項から第三項のいずれかに記載の車両ステアリング装置。

5 . 上記緩衝力ップリングは、緩衝材としてゴムを用いたラバー力ップリングであることを特徴とする請求の範囲第一項から第四項のいずれかに記載の車両ステアリング装置。

6 . 円筒状をなす第 1連結基部部分と、この第 1連結基部部分軸線上に設けられ、球状外面を有する外球面継手部分とを備えた雄継手部材、円筒状をなす第 2連結基部部分と、この第 2連結基部部分の軸線上に設けられ、上記球状外面が嵌る球状空間を有する内球面継手部分とを備えた雌継手部材、

上記外球面継手部分の球状外面に形成された外側ボール案内溝、上記内球面継手部分の球状空間内面に形成された内側ボール案内溝、上記外側ボール案内溝と内側ポール案内溝とによつて案内されるトルク伝達ポール、

上記トルク伝達ボールを保持するためのボール保持器、及ぴ、

上記第 1連結基部部分と上記第 2連結基部部分は、それぞれの円筒内部に達する少なくとも一つのスリットを備えることを特徴とする車両ステアリング装置。

7 . 上記第 1連結基部部分と上記第 2連結基部部分との上記スリットの両側には、締め付けのための対をなすフランジがそれぞれ形成されており、フランジの各対には締め付け孔が同軸で形成されていることを特徴とする請求の範囲第六項記載の車両ステアリング装置。

8 . 上記第 1連結基部部分と上記第 2連結基部部分との円筒内面には雌セレーションが形成されていることを特徴とする請求の範囲第六項または第七項記載の車両ステアリング装置。

9 . 上記第 2連結基部部分の円筒孔と上記内球面継手部分の上記球状空間との間に同軸状に貫通した貫通孔が形成されていることを特徴とする請求の範囲第六項から第八項のいずれかに記載の車両ステアリング装置。

1 0 . 上記貫通孔には、上記円筒孔と上記球状空間との間には、この円筒孔を通ってこの球状空間内へ塵埃が侵入することを防止するための防塵キヤップが取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第九項記載の車両ステアリング装置

1 1 . 上記雄継手部材と上記雌継手部材との間には、上記球状空間内へ塵埃が侵入するのを防止するために柔軟な襞を有する筒状の防塵ブーツが設けられていることを特徴とする請求の範囲第六項から第十項のいずれかに記載の車両ステアリング装置。