(57)【要約】【課題】回転バックラッシュを効果的に防止し得る固定型等速自在継手のグリース循環性、および組立性を向上する。【解決手段】固定型等速自在継手１は、外方部材としての外輪１０、シャフト２および内輪２０からなる内方部材、ボール３０、および保持器４０を主要な構成部材として備え、外輪１０の内部にはグリースが充満される。保持器４０の外輪奥部側一端には蓋状のスフェリカルプレート６０が設けられる。スフェリカルプレート６０には、その表裏を連通させる孔６４が少なくとも２つ設けられる。【選択図】図１
2008298266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のトラック溝が形成された球状内面を有する外方部材と、複数のトラック溝が形成された球状外面を有する内方部材と、外方部材および内方部材の両トラック溝の協働で形成される楔形のボールトラックに配されたボールと、外方部材と内方部材との間に配置され、ボールを保持する保持器と、外方部材の内部を満たす潤滑材と、保持器の一端に設けられたスフェリカルプレートとを備え、内方部材の一端とスフェリカルプレートの弾性的な当接により、トラック溝とボールの間の隙間を詰める固定型等速自在継手において、
スフェリカルプレートに、その表裏を連通させる孔を少なくとも２つ設けたことを特徴とする固定型等速自在継手。
【請求項２】
前記孔が、内方部材の一端の可動領域よりも外径側に設けられた請求項１記載の固定型等速自在継手。
【請求項３】
スフェリカルプレートの内方部材の一端との当接面が、内方部材の球状外面よりも大径の凹球面状に形成された請求項１又は２記載の固定型等速自在継手。
【請求項４】
内方部材の一端が、前記スフェリカルプレートの凹球面よりも小径の凸球面状に形成された請求項３記載の固定型等速自在継手。
【請求項５】
外方部材のトラック溝の中心と内方部材のトラック溝の中心とが、それぞれ、継手中心の両側に等距離オフセットされた請求項１〜４の何れか一項に記載の固定型等速自在継手。
【請求項６】
外方部材のトラック溝の中心と内方部材のトラック溝の中心とが、それぞれ、継手中心の両側に等距離オフセットされ、かつ、外方部材および内方部材の各トラック溝に、直線状の溝底を有するストレート部が設けられた請求項１〜４の何れか一項に記載の固定型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定型等速自在継手に関し、詳細には、自動車のステアリング装置に組み込まれる固定型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は、角度変位のみを許容する固定型等速自在継手と、角度変位および軸方向変位を許容する摺動型等速自在継手とに大別され、用途に応じて適宜使い分けられている。
【０００３】
図９に、公知の固定型等速自在継手、特にステアリング装置に組み込まれる固定型等速自在継手の一例を示す。同図に示す等速自在継手は、内周に複数の曲線状のトラック溝１０１を有する外方部材としての外輪１００と、外周に複数の曲線状のトラック溝１０３を有する内輪１０２、および内輪１０２から延びるシャフト１１０を有する内方部材と、外輪１００および内輪１０２の両トラック溝間に組み込まれたボール１０４と、ボール１０４を保持する保持器１０５とを備える。外輪１００のトラック溝中心と内輪１０２のトラック溝中心は継手中心に対して、それぞれ軸方向に等距離オフセットされており、これにより、外輪１００のトラック溝１０１と内輪１０２のトラック溝１０３の協働で形成されるボールトラックは外輪１００の開口側に向けて拡開する楔形を呈している。上記構成からなる等速自在継手（外輪１００）の内部空間には潤滑材としてのグリースが充満される。
【０００４】
ところで、この種の固定型等速自在継手においては、機能上および加工上の要請から、外輪１００のトラック溝１０１と内輪１０２のトラック溝１０３間にトラック溝隙間と称される隙間が存在する。また、外輪１００の内球面と保持器１０５の外球面との間、および内輪１０２の外球面と保持器１０５の内球面との間にも隙間が存在する。これらの隙間は、継手の中立状態で内輪１０２又は外輪１００の何れか一方を固定して他方をラジアル方向又はアキシャル方向に移動させたときの移動量を言い、移動させる方向によって、それぞれラジアル隙間、アキシャル隙間と称される。これらの隙間は、内・外輪間の円周方向のガタツキ（回転バックラッシュ）に大きく影響を与え、その隙間幅が大きくなるにつれて回転バックラッシュも大きくなる。
【０００５】
そこで、図９に示す等速自在継手においては、内方部材を構成するシャフト１１０の一端に凸球部１１１を、また、保持器１０５の奥部側一端に凹球面部１１３を有するスフェリカルプレート１１２を設け、凸球部１１１と凹球面部１１３との弾性的な当接により、内輪１０２およびシャフト１１０からなる内方部材と保持器１０５とが軸方向に相対移動可能とされている。これにより、ボール１０４が保持器１０５を介してボールトラックの縮小方向に押し込まれるため、トラック溝隙間が詰められて回転バックラッシュが効果的に防止される（以上、例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３―１３００８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記構造では、保持器１０５の奥部側一端がスフェリカルプレート１１２によって封止されるため、換言すると、外輪１００の内部空間がスフェリカルプレート１１２によって２つの領域に分断されるため、外輪１００の内部に充填されたグリースが継手作動時に継手内部で効率良く循環しにくい。そのため、上記構造の等速自在継手の製造に際しては、グリースの充填を二回に分けて行う必要がある。具体的には、例えば、外輪１００の内部にグリースを充填した状態で内輪１０２等その他の部材を組み付け、その後、内輪１０２の内部にグリースを充填する必要がある。これでは、等速自在継手の組立が煩雑になる。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、回転バックラッシュを効果的に防止し得る固定型等速自在継手のグリース循環性、および組立性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明では、複数のトラック溝が形成された球状内面を有する外方部材と、複数のトラック溝が形成された球状外面を有する内方部材と、外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝の協働で形成された楔形のボールトラックに配置した複数のボールと、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、外方部材の内部を満たす潤滑材と、保持器の一端に設けられたスフェリカルプレートとを備え、内方部材の一端とスフェリカルプレートの弾性的な当接により、トラック溝とボールの間の隙間を詰める固定型等速自在継手において、スフェリカルプレートに、その表裏を連通させる孔を少なくとも２つ設けたことを特徴とする固定型等速自在継手を提供する。
【０００９】
上記のように、スフェリカルプレートに、その表裏を連通させる孔を設ければ、当該孔を介して、潤滑材（グリース）をスフェリカルプレートの内外（表裏）で行き来させることができる。そのため、継手作動時にあっては摺動部に効率的にグリースを供給することができ、グリース切れによる異音や振動の発生を防止して良好な作動性を維持することができる。また、製造時にあってはグリースを一度に充填することができるので、製造コストの低廉化が図られる。なお、前記孔を、少なくとも２つ設けることとしたのは、プレート内外間でのグリースの循環性を十分に高めることを考慮したためである。もちろん、前記孔は、スフェリカルプレートの強度低下を招かない範囲で、３つ以上設けても良い。
【００１０】
前記孔は、孔に内方部材の一端が干渉して、継手の作動性が悪化するのを防止するため、スフェリカルプレートのうち、内方部材の一端の可動領域、すなわち、スフェリカルプレートと内方部材の一端との当接可能領域よりも外径側に設けるのが望ましい。
【００１１】
スフェリカルプレートの内方部材の一端との当接面は、内方部材の球状外面よりも大径の凹球面状に形成するのが望ましい。これにより、継手が作動角をとった場合にも、内方部材の球状外面とスフェリカルプレートとが接触、干渉する事態を防止することができ、スムーズな角度変位が可能となる。
【００１２】
内方部材の一端は、スフェリカルプレートの凹球面よりも小径の凸球面状に形成するのが望ましい。これにより、内方部材の一端を凹球面上で円滑に動作させることができ、スムーズな角度変位が可能となる。
【００１３】
本発明は上記の特徴を有するものであるから、特に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用いられる固定型等速自在継手、詳細には、外方部材のトラック溝の中心と内方部材のトラック溝の中心とが、それぞれ、継手中心の両側に等距離オフセットされた、いわゆるツェッパ型の固定型等速自在継手（ＢＪ）や、外方部材のトラック溝の中心と内方部材のトラック溝の中心とが、それぞれ、継手中心の両側に等距離オフセットされ、かつ、外方部材および内方部材の各トラック溝に、直線状の溝底を有するストレート部が設けられた、いわゆるアンダーカットフリー型の固定型等速自在継手（ＵＪ）に好ましく適用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、回転バックラッシュを効果的に防止し得る固定型等速自在継手のグリース循環性、および組立性を向上させることができる。これにより、特に回転バックラッシュを嫌うステアリング装置では、一層の操舵感の向上が図られると共に、その信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る固定型等速自在継手、詳細にはツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）の一実施形態を示すものである。同図に示す等速自在継手１は、一端が開口したカップ状をなし、複数のトラック溝１１が形成された球状内面１２を有する外方部材としての外輪１０と、複数のトラック溝２１が形成された球状外面２２を有する内輪２０と、外輪１０のトラック溝１１と内輪２０のトラック溝２１の協働で形成されるボールトラックに配された複数のトルク伝達ボール（以下、単に「ボール」と称す）３０と、外輪１０の球状内面１２と内輪２０の球状外面２２との間に配置され、ボール３０を保持する複数のポケット４１を円周方向等間隔に形成した保持器４０とを主要な構成部材として備える。トラック溝１１，２１は軸方向に延びる曲線状をなし、それぞれ６本又は８本の複数個形成されている。内輪２０の内周には、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２が連結され、該シャフト２と内輪２０とで内方部材が構成される。外輪１０の内部空間は、潤滑材としてのグリースで充満されている。なお、内方部材は、シャフト２と内輪２０とが一体的に形成されたものとすることもできる。
【００１７】
保持器４０の外周面４２は外輪１０の球状内面１２と球面接触し、保持器４０の内周面４３は内輪２０の球状外面２２と球面嵌合している。そして、外輪１０の球状内面１２の中心と、内輪２０の球状外面２２の中心は、それぞれ継手中心Ｏと一致している。これに対して、外輪１０のトラック溝１１の中心Ｏ１と、内輪２０のトラック溝２１の中心Ｏ２は、それぞれ、継手中心Ｏの左右両側（軸方向両側）に等距離オフセットしている。そのため、一対のトラック溝１１，２１によって形成されるボールトラックは、外輪１０の奥部側（図中左側）から開口側（図中右側）に向かって拡がる楔状を呈している。
【００１８】
この等速自在継手１において、図２に示すように外輪１０と内輪２０とがいかなる折り曲げ角、つまり作動角θをとっても、保持器４０に案内されたボール３０は常時作動角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１０と内輪２０との間で円滑な作動性を確保するため、保持器４０のポケット４１とボール３０の間の隙間は、円周方向および軸方向のそれぞれで正隙間とされる。
【００１９】
シャフト２の一端（厳密には、内輪２０の内周に連結される側の一端）には凹部２ａが形成され、凹部２ａにはプランジャユニット５０が固定される。プランジャユニット５０は、シャフト２の前記一端を凸球面状とするボール５１と、圧縮コイルバネ等の弾性体からなる弾性部材５２と、内周にボール５１および弾性部材５２を収容し、圧入、接着等適宜の手段でシャフト２の凹部２ａに固定されるケース５３とからなるアセンブリ体である。なお、図示例のケース５３の開口部には、内径側に突出する微小な突起が設けられ、これによりケース５３からのボール５１の脱落が防止される。また、ケース５３の開口部には、外径側に張り出したフランジが設けられ、このフランジをシャフト２の一端に係合させることにより、シャフト２に対するケース５３（プランジャユニット５０）の軸方向の位置決めがなされる。
【００２０】
保持器４０の外輪奥部側一端には、スフェリカルプレート６０が設けられている。このスフェリカルプレート６０は、保持器４０の外輪奥部側の開口を覆う蓋状を呈し、内面（シャフト２と対向する面）が凹球面６３に形成された部分球面状の球面部６１と、その外周に環状に形成された取付け部６２とで構成される。取付け部６２は、保持器４０の端部に圧入、溶接等の適宜の手段で固定される。
【００２１】
シャフト２を内輪２０の内周に嵌合し、止め輪３等で両者を完全に結合すると、プランジャユニット５０のボール５１とスフェリカルプレート６０の凹球面６３とが相互に当接し、ボール５１がケース５３の内部に退入して弾性部材５２が圧縮される。すなわち、プランジャユニット５０のボール５１とスフェリカルプレート６０の凹球面６３とが相互に当接し、ボール５１が弾性部材５２の弾性力に抗して退入動作することにより、ボール５１（シャフト２の一端）が適正な押圧力でもってスフェリカルプレート６０を押圧して予圧が付与される。これにより、シャフト２および内輪２０からなる内方部材が弾性力によって外輪１０の開口側に軸方向変位し、この変位によりトラック溝１１，２１に配置されたボール３０とトラック溝１１，２１のすきまが縮小される。そのため、トラック溝１１，２１とボール３０の間の隙間（ボール溝隙間）が詰められ、回転バックラッシュが効果的に防止される。
【００２２】
スフェリカルプレート６０の球面部６１には、図２および図３（ａ）（ｂ）にも示すように、スフェリカルプレート６０の表裏（内外）を連通させる孔６４が円周方向の２箇所に設けられる。この孔６４は、シャフト２の一端（ボール５１）の可動領域（当接可能領域）Ｋよりも外径側に設けられる。
【００２３】
なお、シャフト２が作動角をとった際にボール５１とスフェリカルプレート６０とを円滑に摺動させるため、図４に示すように、スフェリカルプレート６０の球面部６１（凹球面６３）の内径寸法Ｒｏは、ボール５１の外径寸法ｒ（図１を参照）よりも大径に設定される（Ｒｏ＞ｒ）。また、シャフト２が作動角をとった際に、スフェリカルプレート６０と内輪２０とが干渉するのを防止するため、球面部６１の内径寸法Ｒｏは、内輪２０の球状外面２２の外径寸法Ｒｉよりも大径に設定される（Ｒｏ＞Ｒｉ）。
【００２４】
以上に示すように、スフェリカルプレート６０（の球面部６１）に、その表裏を連通させる孔６４を設ければ、当該孔６４を介してグリースをスフェリカルプレート６０の内外で行き来させることができる。そのため、継手作動時にあっては、従来構成のようにスフェリカルプレート６０によって外輪１０の内部が２つの領域に分断される場合よりも、グリースの循環性が向上し、ボール３０とトラック溝１１，２１との摺動部に効率的にグリースを供給することができる。これにより、グリース不足による異音や振動の発生を抑制あるいは防止して、良好な作動性が維持される。
【００２５】
また、従来構成の等速自在継手では、スフェリカルプレート６０によって外輪１０の内部が２つの領域に分断されるため、外輪１０の内部にグリースを充填した状態で内輪２０等その他の部材を組み付けた後、内輪２０の内部等にグリースを充填する必要が、すなわちグリースの充填を二度に分けて行う必要があった。これに対し、本発明のようにスフェリカルプレート６０に孔６４を設ければ、前述のとおり孔６４を介してグリースがスフェリカルプレート６０の内外を行き来するため、グリースの充填は一度行えば足りる。従って、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低廉化が図られる。
【００２６】
前記孔６４は、スフェリカルプレート６０の円周方向２箇所に設けられるから、グリースの循環性は周方向の各所で良好なものとなる。もちろん、孔６４は、スフェリカルプレート６０の強度等に悪影響を及ぼさない範囲で、周方向の３箇所以上に設けても良い。
【００２７】
なお、前記孔６４は、シャフト２に設けたボール５１の可動領域（当接可能領域）Ｋよりも外径側に設けられるので、孔６４にボール５１が干渉することによるシャフト２（内方部材）の作動性悪化は効果的に防止される。
【００２８】
上記のように、本発明に係る固定型等速自在継手は、回転バックラッシュを効果的に防止することができるから、この回転バックラッシュを嫌う用途、例えば図７に概念的に示すステアリング装置に組み込んで好適に使用可能である。同図に示すステアリング装置は、ステアリングホイール９１の回転運動を、一又は複数のステアリングシャフト９２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（図は省略）に変換するようにしたものである。車載スペース等との兼ね合いでステアリングシャフト９２を一直線に配置できない場合は、ステアリングシャフト９２間に一又は複数の自在継手９３を配置し、ステアリングシャフト９２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。この自在軸継手９３として上記の固定型等速自在継手１が使用される。
【００２９】
以上では、シャフト２の一端に設けた凹部２ａに固定したケース５３と、ケース５３に収容したボール５１、弾性部材５２とでプランジャユニット５０を構成し、ボール５１とスフェリカルプレート６０の凹球面６３とを相互に当接させることによって、トラック溝１１，２１とボール３０の間の隙間（ボール溝隙間）を詰める場合について説明を行ったが、ボール溝隙間を詰め得る構成は上記に限定されない。
【００３０】
すなわち、例えば図５に示すように、シャフト２に対して軸方向スライド可能にシャフト２の先端部に挿入された胴部５４ｂ、および胴部５４ｂの一端から外径側に張り出した凸球状の頭部５４ａからなる押圧部材５４と、押圧部材５４（頭部５４ａ）とシャフト２との間に介装された弾性部材５２とでプランジャユニット５０を構成し、頭部５４ａをスフェリカルプレート６０の凹球面６３に当接させることによってトラック溝１１，２１とボール３０の間の隙間（ボール溝隙間）を詰めることも可能である。かかる構成を採用する場合でも、スフェリカルプレート６０にその表裏を連通させる孔６４を設けることにより、グリース循環性、および組立性を向上させることができる。
【００３１】
なお、かかる構成では、頭部５４ａが凹球面６３上を滑り移動するため、図１に示す構成（ボール５１が凹球面６３上を転動する構成）に比べシャフト２（内方部材）の動作円滑性が低下するおそれがある。そのため、頭部５４ａおよび凹球面６３の少なくとも一方には、摺動抵抗を低減させるための表面処理、例えば二硫化モリブテン等の低摩擦抵抗のコーティング処理を施しておくのが望ましい。
【００３２】
以上では、内方部材を構成するシャフト２に弾性部材５２を設け、内方部材とスフェリカルプレート６０とを弾性的に当接させることにより、トラック溝１１，２１とボール３０の間の隙間（ボール溝隙間）を詰める構成について説明を行ったが、スフェリカルプレート６０の側に内方部材と保持器４０とを弾性的に当接させ得る機構を設けることにより、トラック溝１１，２１とボール３０の間の隙間（ボール溝隙間）を詰めることも可能である。かかる構造の一例を図６に基づいて詳述する。
【００３３】
図６に示すスフェリカルプレート６０は、保持器４０の外輪奥部側開口を覆う蓋状をなし、図１に示す構成と同様に孔６４を有する部分球面状の球面部６１と、その外周に突出した複数（図面では６個）の脚部６５とで構成される。脚部６５は、軸線との直交平面よりも所定角度δだけ外輪奥部側に傾斜している。そして、このスフェリカルプレート６０は、前記脚部６５を保持器４０の奥部側一端に係合させることによって固定され、その状態で図示しないシャフト（内方部材）の一端凸球部と当接する。このように両者を当接させた状態では、主として前記脚部６５が弾性変形して弾性力を生じ、結果、図１に示す実施形態と同様にシャフト２および内輪２０からなる内方部材が外輪１０の開口側に、保持器４０が外輪奥部側に押圧され、ボール３０がボールトラックの縮小側に押し込まれる。従って、トラック溝１１，２１とボール３０の間の隙間（ボール溝隙間）が詰められて回転バックラッシュが効果的に防止される。
【００３４】
かかる構成を採用する場合、シャフト２の一端に多数の構成部材からなるプランジャユニット５０を設けずとも足りる。すなわち、この構成を採用する場合、シャフト２の外輪奥部側一端を凸球面状に形成すれば上記同様の作用効果が得られるので、等速自在継手１の部品点数を削減してそのコストを低減することが可能となる。なお、かかる構成とする場合、図５に示す構成と同様に、シャフト２の外輪奥部側一端および凹球面６３の少なくとも一方には、摺動抵抗を低減させるための表面処理を施しておくのが望ましい。
【００３５】
以上では、本発明をツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）に適用した場合について説明を行ったが、本発明はこれに限定適用されるものではない。すなわち、本発明は、他の固定型等速自在継手、詳細には図８に示すアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）に適用することも可能である。同図に示すように、アンダーカットフリー型等速自在継手は、外輪１０に形成されるトラック溝１１のうち、外輪１０の開口側に、軸線と平行な直線状の溝底を有するストレート部１１ａが設けられる点、および内輪２０に形成されるトラック溝２１のうち、外輪１０の奥部側に、軸線と平行な直線状の溝底を有するストレート部２１ａが設けられる点でツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）と構成を異にする。なお、各トラック溝１１，２１に設けられるストレート部１１ａ，２１ａは、上記のように軸線と平行に形成する他、軸線に対して傾斜するように、より厳密には、軸線に対して互いに逆方向に傾斜するように形成することもできる（図示省略）。かかる構成とした場合には一層大きな作動角をとることができる。なお、これ以外の構成は、図１と実質的に同一であるので、共通の参照番号を付して重複説明を省略する。
【００３６】
以上、本発明について説明を行ったが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る固定型等速自在継手の断面図である。
【図２】図１の固定型等速自在継手で、二軸が作動角をとった状態の断面図である。
【図３】スフェリカルプレートが取り付けられた保持器を示し、（ａ）図は断面図、（ｂ）図は平面図である。
【図４】図１に示す固定型等速自在継手の要部拡大断面図である。
【図５】プランジャユニットの他の構成を示す断面図である。
【図６】スフェリカルプレートの他の構成を示す断面図および平面図である。
【図７】ステアリング装置の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る固定型等速自在継手の他の実施形態を示す断面図である。
【図９】固定型等速自在継手の従来構成の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      固定型等速自在継手
２      シャフト
１０    外輪（外方部材）
２０    内輪
１１、２１  トラック溝
３０    ボール
４０    保持器
５０    プランジャユニット
５１    ボール
５２    弾性部材
６０    スフェリカルプレート
６３    凹球面
６４    孔
Ｋ      可動領域（当接可能領域）
【図１】
2008298266.tif 000003
【図２】
2008298266.tif 000004
【図３】
2008298266.tif 000005
【図４】
2008298266.tif 000006
【図５】
2008298266.tif 000007
【図６】
2008298266.tif 000008
【図７】
2008298266.tif 000009
【図８】
2008298266.tif 000010
【図９】
2008298266.tif 000011