(57)【要約】【課題】走行中の車体の捩れた撓み等に起因する軸方向加重を吸収でき、かつ回転ガタの発生を防止することができて高精度の回転伝達が可能なトリポード型等速自在継手を提供する。【解決手段】円周方向に向き合ったローラ案内面１６を有する３つのトラック溝１５が形成された外側継手部材１１と、半径方向に突出した３本の脚軸１８を有するトリポード部材１２と、脚軸１８に回転可能に外嵌されたローラ１３とを備えたトリポード型等速自在継手である。外側継手部材１１のトラック溝１５の円周方向に向き合った対向面に凹溝２０を形成する。凹溝２０に弾性体２１を介して金属製プレート２２を嵌合する。金属製プレート２２の表面にローラ１３が軸方向にそって転走するローラ案内面１６を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に向き合ったローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転可能に外嵌されたローラとを備えたトリポード型等速自在継手において、
前記外側継手部材のトラック溝の円周方向に向き合った対向面に凹溝を形成して、この凹溝に弾性体を介して金属製プレートを嵌合し、この金属製プレートの表面に前記ローラが軸方向に沿って転走する前記ローラ案内面を形成したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【請求項２】
前記弾性体は、捩れ角を生じない捩りトルク負荷状態でローラ案内面とローラ外径面とをローラ転動を許容するしまりばめ状態とし、捩れ角を生じる捩りトルク負荷状態ではローラ案内面とローラ外径面との間に微小隙間を許容する弾性力を有することを特徴とする請求項１のトリポード型等速自在継手。
【請求項３】
ローラ内径面とトリポード部材の脚軸との間にニードルローラを介装したことを特徴とする請求項１又は請求項２のトリポード型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトリポード型等速自在継手に関し、例えば、自動車のステアリング系に組み込み、非直線上に存在する回転軸同士の間で、等速に回転力を伝達すると共に軸方向スライドを行う場合に用いるトリポード型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリング用トリポード型等速自在継手として、内径側の金属部と外径側の樹脂部とで構成されるローラを用いたものがある（特許文献１）。この特許文献１に記載のトリポード型等速自在継手は、図７に示すように、ハウジング１と、スパイダ２と、ローラ３と、シャフト（フォークシャフト）４とを備えている。そして、一のシャフト（アッパシャフト）と他のシャフト（ロアシャフト）との間に介在され、アッパシャフトからロアシャフトへ回転を伝達するものである。
【０００３】
そして、スパイダ２は、ボス部２ａと、ボス部２ａから放射状に延設される３本のトラニオン軸２ｂとからなり、トラニオン軸２ｂがハウジング１に固定される。また、フォークシャフト４は、軸部４ａと、３本のフォーク部４ｂとからなる。スパイダ２のボス部２ａには、スプリング６が収納される孔部７が設けられている。この孔部７に押圧体（センタリングボタン）８を嵌合させて、スプリング６の弾性力で押圧体８をフォークシャフト４に押圧している。
【０００４】
各フォーク部４ｂの側面側には、ローラ３の外周面が回転可能なローラ溝５が形成されている。このローラ溝５は、各フォーク部４ｂの側面側にフォークシャフト４の軸線方向に略平行に円弧形状に形成されている。すなわち、一のフォーク部４ｂの一方側面側のローラ溝５と隣設するフォーク部４ｂの他方側面側のローラ溝５とにより、１つのローラ３が回転可能でフォークシャフト４の軸線方向に移動可能に狭持されている。そして、他のローラ３についても同様にフォーク部４ｂにより狭持されている。
【０００５】
ローラ３は各トラニオン軸２ｂに軸方向摺動自在に軸支されるものであって、図８に示すように、内径側の金属部３ａと外径側の樹脂部３ｂとで構成される。そして、トラニオン軸２ｂにこのローラ３が外嵌され、金属部３ａがトラニオン軸２ｂに摺接する。この場合、フォーク部４ｂのローラ溝５とローラ３の樹脂部３ｂとは、僅かに圧入により嵌合している。すなわち、ローラ溝５の円弧径よりローラ３の外径の方が僅かに大きくしている。なお、ハウジング１のフォークシャフト４の軸部側開口部はブーツ９にて塞がれている。
【０００６】
特許文献１に記載のトリポード型等速自在継手では、ローラ３の樹脂部３ｂの弾性力により、回転ガタを低減させている。
【特許文献１】特開２００５−１４５２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ステアリングシャフトには、走行中の車体の捩れた撓み等に起因する軸方向加重が加わることがある。しかしながら、前記特許文献１に記載のトリポード型等速自在継手は、固定式であり、このような軸方向加重が加わった際には、これを吸収することができない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みて、走行中の車体の捩れた撓み等に起因する軸方向加重を吸収でき、かつ回転ガタの発生を防止することができて高精度の回転伝達が可能なトリポード型等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のトリポード型等速自在継手は、円周方向に向き合ったローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転可能に外嵌されたローラとを備えたトリポード型等速自在継手において、前記外側継手部材のトラック溝の円周方向に向き合った対向面に凹溝を形成して、この凹溝に弾性体を介して金属製プレートを嵌合し、この金属製プレートの表面に、前記ローラが軸方向に沿って転走する前記ローラ案内面を形成したものである。
【００１０】
本発明のトリポード型等速自在継手では、金属製プレートの表面にローラが軸方向に沿って転走するローラ案内面を形成したものであるので、摺動式等速自在継手を構成することができる。また、金属製プレートは、弾性体を介して凹溝に嵌合されるものであるので、この弾性体がクッション材乃至緩衝材として機能して、回転ガタを防止することができる。
【００１１】
前記弾性体は、捩れ角が生じない捩りトルク負荷状態でローラ案内面とローラ外径面とをローラ転動を許容するしまりばめ状態とし、捩れ角が生じる捩りトルク負荷状態ではローラ案内面とローラ外径面との間に微小隙間を許容する弾性力を有する。
【００１２】
捩れ角が生じない捩りトルク負荷状態では、ローラ案内面とローラ外径面とがしまりばめ状態とされるので、回転ガタを安定して抑えることができる。また、捩れ角が生じる捩りトルク負荷状態では、ローラ案内面とローラ外径面との間に微小隙間を形成することになり、ローラの軸方向の滑らかなスライドを許容する。
【００１３】
ローラ内径面とトリポード部材の脚軸との間にニードルローラを介装するのが好ましい。ニードルローラを介装することによって、ローラの転がり抵抗を低減できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のトリポード型等速自在継手によれば、摺動式等速自在継手を構成することができるので、走行中の車体の捩れた撓み等に起因する軸方向加重を吸収でき、しかも、弾性体がクッション材乃至緩衝材として機能して、回転ガタを防止することができる。このため、このトリポード型等速自在継手は、自動車のステアリング系に組み込む等速自在継手に最適となり、しかも長期にわたって安定した機能を発揮することができる。
【００１５】
弾性体が、回転ガタの発生を安定して抑えることができるとともに、ローラの軸方向の滑らかなスライドを許容するので、トリポード型等速自在継手としての機能をより一層安定して高精度に発揮することができる。
【００１６】
ニードルローラを介装することによって、ローラの転がり抵抗を低減できる。このため、低いスライド抵抗値が得られ、軸方向のスライドが滑らかとなる。作動角が大きい場合には外側継手部材のトラック溝内でのローラの移動距離が大きくなるが、この場合でも低い回転トルクが得られ、滑らかに回転する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００１８】
等速自在継手は、図１に示すように、外側継手部材１１と、内側継手部材としてのトリポード部材１２と、トルク伝達部材としてのローラ１３とを備える。
【００１９】
外側継手部材１１は一体に形成されたマウス部１１ａと第１軸部１１ｂとからなる。マウス部１１ａは一端にて開口したカップ状で、その内周面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝１５が形成される。各トラック溝１５の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面１６、１６が形成される。
【００２０】
トリポード部材１２はボス１７と脚軸１８と第２軸部１９とを備える。脚軸１８はボス１７の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。また、ローラ１３は、図示省略の複数の針状ころを介して、脚軸１８に回転自在に装着される。
【００２１】
各トラック溝１５の周方向に対向する面には、軸方向に沿って延びる凹溝２０が形成され、この凹溝２０に弾性体２１を介して金属製プレート２２が嵌合されている。弾性体２１は、ゴムや樹脂等の弾性材からなる薄肉の帯状体にて構成され、金属製プレート２２は、その表面２２ａ（トラック溝１５内部に向く面）は凹面とされて、この凹面が前記ローラ案内面１６を構成する。前記ローラ案内面１６の凹面Ｒは、ローラ１３の外径ｒと近似した寸法とする。また、金属製プレート２２の裏面２２ｂが平面とされて弾性体２１に重ね合わされる。金属製プレート２２の材質としては、外側継手部材１１と同様の鋼材を使用することができ、剛性、耐摩耗性、潤滑性等に優れた鋼材が使用される。
【００２２】
弾性体２１の外側継手部材１１の凹溝２０への装着、金属製プレート２２と弾性体２１との装着は、接着剤やレーザー溶着（Laser Transmission Welding）等にて行うことができる。接着剤としては、外側継手部材１１の材質と弾性体２１の材質、及び使用する環境等に基づいて種々選択することができる。また、レーザー溶着とは、レーザービームをプラスチック部品に吸収させることで発熱させて溶かす溶着方法であって、接着剤を使用しないものである。なお、同様に接着剤をしない熱板溶着法、振動溶着法、超音波溶着法等の溶着方法にて溶着してもよい。熱板溶着法は熱板（加熱した金属板）の熱、振動溶着法および超音波溶着法は摩擦熱によって溶かすものである。
【００２３】
また、金属製プレート２２間寸法を、ローラ１３の外径寸法よりも小さく設定する。
【００２４】
このため、図１に示すように、ローラ１３を脚軸１８に装着すれば、ローラ１３が金属製プレート２２を介して弾性体２１を凹溝２０の底面側へ押圧する。従って、弾性体２１は、金属製プレート２２と凹溝２０の底面との間に挟持されて弾性的に僅かに扁平状となる。すなわち、ローラ案内面１６とローラ外径面１３ａとがローラ転動を許容するしまりばめ状態となる。
【００２５】
また、この等速自在継手の使用状態において、外側継手部材１１とトリポード部材１２の間に捩れ角が生じるトルク負荷状態となれば、図３に示すように、ローラ案内面１６とローラ外径面１３ａとの間に、弾性体２１の弾性力に抗して微小隙間２５を形成することになる。
【００２６】
すなわち、前記弾性体２１は、捩り角が生じない捩りトルク負荷状態でローラ案内面１６とローラ外径面１３ａとをローラ転動を許容するしまりばめ状態とし、捩り角が生じる捩りトルク負荷状態ではローラ案内面１６とローラ外径面１３ａとの間に微小隙間２５を許容する弾性力を有する。
【００２７】
本発明のトリポード型等速自在継手では、摺動式等速自在継手を構成することができるので、走行中の車体の捩れた撓み等に起因する軸方向加重を吸収でき、しかも、弾性体２１がクッション材乃至緩衝材として機能して、回転ガタを防止することができる。このため、このトリポード型等速自在継手は、自動車のステアリング系に組み込む等速自在継手に最適となり、しかも長期にわたって安定した機能を発揮することができる。
【００２８】
捩り角が生じない捩りトルク負荷状態では、ローラ案内面１６とローラ外径面１３ａとがしまりばめ状態とされ、回転ガタの発生を安定して抑えることができる。また、捩り角が生じる捩りトルク負荷状態では、ローラ案内面１６とローラ外径面１３ａとの間に微小隙間２５を形成することになり、ローラ１３の軸方向の滑らかなスライドを許容する。このため、トリポード型等速自在継手としての機能をより一層安定して高精度に発揮することができる。また、急激な捩りトルクがタイヤ側から逆入力される様なケースでは、弾性体２１がクッション材乃至緩衝材として機能し、ハンドルへの振動伝達を軽減する効果も発揮する。
【００２９】
弾性体２１及び金属製プレート２２を接着剤や溶着等によって、外側継手部材１１に一体化することによって、組立て時の取り扱い性の向上を図ることができる。
【００３０】
弾性体２１の弾性係数を調整することによって、図４に示すように、捩りトルク−捩れ角線図（図４参照）を調整することができる。このため、装着される車両の特性に合わせることができ、装着される車両において、安定した回転トルク伝達が可能となる。
【００３１】
次に図５と図６は他の実施形態を示し、この場合、ローラ内径面１３ｂとトリポード部材１２の脚軸１８との間にニードルローラ２６を介装している。この場合、脚軸１８の外周面に周方向溝２７を形成し、この周方向溝２７に、複数のニードルローラ２６を配置している。ニードルローラ２６は、保持器のないいわゆる総ころ状態で組み込まれる。
【００３２】
図５と図６に示す等速自在継手において、他の構成は図１と図２に示す等速自在継手と同様の構成であるので、同一構成は同一符号を附してその説明を省略する。
【００３３】
このため、図５と図６に示す等速自在継手でも、図１と図２に示す等速自在継手と同様の作用効果を奏する。特に、ニードルローラ２６を介装することによって、ローラ１３の転がり抵抗を低減できる。このため、低いスライド抵抗値が得られ、軸方向のスライドが滑らかとなる。作動角が大きい場合には外側継手部材１１のトラック溝１５内でのローラ１３の移動距離が大きくなるが、この場合でも低い回転トルクが得られ、滑らかに回転する。
【００３４】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ローラ１３としては、内側ローラ、外側ローラ、および内側ローラと外側ローラ間に介装される針状ころからなるアセンブリ体（ローラカセット）であってもよい。また、ローラ外径面１３ａやローラ案内面１６の曲率半径を、捩り角が生じない捩りトルク負荷状態でローラ案内面１６とローラ外径面１３ａとをローラ転動を許容するしまりばめ状態とし、捩り角が生じる捩りトルク負荷状態でローラ案内面１６とローラ外径面１３ａとの間に微小隙間２５を形成できる範囲で任意に変更できる。さらに、ローラ外径面１３ａが円筒面であってもよく、この場合、ローラ案内面１６が平坦面となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図２】前記トリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図３】前記トリポード型等速自在継手の要部拡大断面図である。
【図４】捩りトルクと捩れ角との関係を示すグラフ図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図６】前記図５に示すトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図７】従来のトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図８】前記従来のローラの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
９    ブーツ
１１  外側継手部材
１２  トリポード部材
１３  ローラ
１３ａ  ローラ外径面
１３ｂ  ローラ内径面
１５    トラック溝
１６    ローラ案内面
１８    脚軸
２０    凹溝
２１    弾性体
２２    金属製プレート
２２ａ  表面
２５    微小隙間
２６    ニードルローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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