(57)【要約】【目的】  押圧部の取り付け状態を安定化させて適正な予圧を確実に付与する。【構成】  複数のトラック溝１４が形成された球状内面を備えた外輪１０と、複数のトラック溝２４が形成された球状外面を備えた内輪２０と、外輪１０のトラック溝１４と内輪２０のトラック溝２４の協働で形成された楔形のボールトラックに配置したボール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を保持する保持器４０とを備え、弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部５２を内輪２０側に、かつ、押圧部５２からの押圧力を受ける受け部５８を保持器４０側に設けた固定型等速自在継手において、押圧部５２が先端に形成されたプランジャユニット５０を、内輪側の端面２ｂを基準として位置決め固定する。【選択図】    図１
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【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備えた外方部材と、複数のトラック溝が形成された球状外面を備えた内方部材と、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を備え、弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部を前記内方部材側に、かつ、押圧部からの押圧力を受ける受け部を保持器側に設けた固定型等速自在継手において、前記押圧部が先端に形成されたプランジャユニットを、内方部材側の端面を基準として位置決め固定したことを特徴とする固定型等速自在継手。
【請求項２】
前記プランジャユニットは、押圧部を先端に有する押圧部材と、その押圧部材を前記受け部側に弾性的に付勢する弾性部材と、前記押圧部材および弾性部材を収容する有底筒状の収容部材とからなり、前記収容部材の開口端に、押圧部材の外径より小さい内径を有する係止部を設けたアッセンブリ体とした請求項１に記載の固定型等速自在継手。
【請求項３】
前記係止部は、収容部材の開口端を加締めることにより形成されている請求項２に記載の固定型等速自在継手。
【請求項４】
前記係止部は、収容部材の開口端の円周方向に沿う一部を加締めることにより形成されている請求項３に記載の固定型等速自在継手。
【請求項５】
前記係止部は、収容部材とは別の部材をその収容部材の開口端に接合することにより形成されている請求項２〜４のいずれか一項に記載の固定型等速自在継手。
【請求項６】
自動車のステアリング装置に組み込まれた請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速自在継手。
【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、詳しくは、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、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。固定型等速自在継手としては、ツェッパ型（以下、「ＢＪ」と称す）やアンダーカットフリー型（以下、「ＵＪ」と称す）が広く知られている。
【０００３】
ＢＪおよびＵＪのいずれも、内周に複数の曲線状のトラック溝を有する外輪と、外周に複数の曲線状のトラック溝を有する内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝との間に組み込まれたボールと、そのボールを保持する保持器とで構成される。外輪のトラック溝中心は外輪内球面中心に対して外輪開口側、また、内輪のトラック溝中心は内輪外球面中心に対して外輪奥側に位置し、軸方向で互いに逆方向に等距離だけオフセットしている。これにより、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝とで構成されるボールトラックは、外輪の開口側に向けて拡開する楔形となっている。ＢＪでは各トラック溝の全域が曲線状になっているが、ＵＪでは各トラック溝の一方の端部が軸線と平行なストレート状になっている。
【０００４】
一般的に自動車のステアリング装置に組み込まれる軸継手にはカルダンジョイントを２個以上使用している。このジョイントは、単体では不等速なことから、等速性を確保するために互いの変動成分を打ち消し合うよう配置し使用している。このため車両の設計自由度が損なわれるという問題がある。任意の角度で等速性が確保できる等速自在継手をステアリング用軸継手として用いることで、車両の設計自由度が増すことは可能であるが、等速自在継手は回転方向ガタが大きいため、車両直進付近のステアリング操作感の悪化や、異音の原因となることが懸念される。これを解決するため、等速自在継手内部に予圧手段を設けてトラック溝すきまを詰めることを提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
固定型等速自在継手には機能及び加工面から、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝間にはボールを介してすきまがあり、また、外輪の内球面と保持器の外球面、内輪の外球面と保持器の内球面にもすきまが存在する。これらすきまは、継手の中立状態で内輪または外輪のどちらか一方を固定して他方をラジアル方向またはアキシャル方向に移動させたときの移動量をいい、移動させる方向によって、ラジアルすきま、アキシャルすきまのように呼ばれる。これらすきまは、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、特にトラック溝すきまが大きい程回転バックラッシュも大きくなる。このため、一定以上の回転バックラッシュは避けられないことから、この種の固定型等速自在継手は、例えば自動車の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は一般採用されるには至っていない。
【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】
ところで、前述の特許文献１に記載された発明は、回転バックラッシュを詰めることを目的にした固定型等速自在継手であり、等速自在継手内部に予圧手段を設けてトラック溝すきまを詰めるようにしている。この特許文献１には、弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部を内方部材側に設けると共に、その押圧部からの押圧力を受ける受け部を保持器側に設けた予圧手段が開示されている。なお、以下で付する符号は、特許文献１中で記載されているものである。
【０００７】
その予圧手段の一形態として、内方部材を構成する内輪２の内周に結合されたシャフト５の軸端に円筒状の収容部材１７が埋め込まれており、この収容部材１７の内部に押圧部材１０および弾性部材１２が収容されている。押圧部材１０の頭部の端面は凸球面状に形成され、この凸球面部分が弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部１１として機能する。一方、保持器４の端部には、シャフト５と対向する凹球面状の球面部１４ａを有する受け部材１４が取り付けられ、この受け部材１４の凹球面部分が押圧部１１からの押圧力を受ける受け部１５として機能する（特許文献１の段落番号［００３３］および図５参照）。
【０００８】
前述の特許文献１では、円筒状の収容部材１７を、シャフト５の軸端に形成された凹陥部に挿入することにより埋め込む構造を具備し、押圧部材１０の頭部を受け部材１４の球面部１４ａに当接させることにより、回転バックラッシュを防止するようにしている。しかしながら、シャフト５の軸端に凹陥部を形成する場合、凹陥部の加工公差によりその深さにバラツキが生じることから、その凹陥部に収容部材１７を埋め込むと、シャフト５の軸端面から押圧部材１０の頭部の突出長にバラツキが発生する。このようなバラツキがあると、押圧部材１０の頭部と受け部材１４の球面部１４ａの当接状態が定まらず、弾性部材１２による弾性力が作用しない場合が生じて回転バックラッシュを確実に防止することが困難になることが考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、特許文献１に開示された押圧部および受け部からなる予圧手段の構造を改善し、押圧部の取り付け状態を安定化させて適正な予圧を確実に付与し得るようにした固定型等速自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、複数のトラック溝が形成された球状内面を備えた外方部材と、複数のトラック溝が形成された球状外面を備えた内方部材と、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を備え、弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部を前記内方部材側に、かつ、押圧部からの押圧力を受ける受け部を保持器側に設けた固定型等速自在継手において、前記押圧部が先端に形成されたプランジャユニットを、内方部材側の端面を基準として位置決め固定したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の固定型等速自在継手では、押圧部が先端に形成されたプランジャユニットを、内方部材側に形成された凹陥部に圧入または接着などにより組み付けるに際して、プランジャユニットを内方部材側の端面を基準として位置決め固定する。これにより、前述した凹陥部の加工公差によりその深さにバラツキがあっても、押圧部の取り付け状態を安定化させてその押圧部と受け部の当接状態を常に一定にすることができるので、押圧部からの弾性部材による弾性力を受け部に確実に作用させることができる。
【００１２】
前述の構成におけるプランジャユニットは、押圧部を先端に有する押圧部材と、その押圧部材を前記受け部側に弾性的に付勢する弾性部材と、前記押圧部材および弾性部材を収容する有底筒状の収容部材とからなり、前記収容部材の開口端に、押圧部材の外径より小さい内径を有する係止部を設けたアッセンブリ体とすることが望ましい。このように収容部材の開口端に押圧部材の係止部を設ければ、その押圧部材が収容部材から抜脱することを防止でき、また、押圧部材、弾性部材および収容部材からなるアッセンブリ体としてユニット化することができる。
【００１３】
なお、前述の係止部は、収容部材の開口端の円周方向に沿う全部または一部を加締めることや、収容部材とは別の部材をその収容部材の開口端に接合することにより形成することが可能である。このようにすれば、押圧部材の抜脱防止構造を簡易な構成で実現することができる。
【００１４】
以上で説明した固定型等速自在継手は、自動車のステアリング装置に組み込めば、等速自在継手内のトラック溝すきまを詰めて回転バックラッシュを防止する上で、より一層顕著な効果を発揮する。自動車のステアリング装置は、モータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置であってもよいし、油圧式のパワーステアリング装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、押圧部が先端に形成されたプランジャユニットを、内方部材側の端面を基準として位置決め固定したことにより、押圧部の取り付け状態を安定化させてその押圧部と受け部の当接状態を常に一定にすることができるので、押圧部からの弾性部材による弾性力を受け部に確実に作用させて予圧を確実に付与することができる。従って、等速自在継手内のトラック溝すきまを詰めて回転バックラッシュを確実に防止できるので、信頼性の高い固定型等速自在継手を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る固定型等速自在継手の実施形態を詳述する。以下の実施形態では、ステアリング用固定型等速自在継手の一種であるツェッパ型（ＢＪ）に適用した場合を例示するが、本発明はこれに限定されることなく、アンダーカットフリー型（ＵＪ）にも適用可能である。また、本発明の固定型等速自在継手は、ステアリング用に限らず、ドライブシャフト用あるいはプロペラシャフト用としても使用することが可能である。
【００１７】
まず、固定型等速自在継手が組み込まれるステアリング装置を簡単に説明する。ステアリング装置は、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すようにステアリングホイール６の回転運動を、一または複数のステアリングシャフト２からなるステアリングコラムを介してステアリングギヤ８に伝達することにより、タイロッド９の往復運動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２を一直線に配置できない場合は、ステアリングシャフト２間に一または複数の軸継手１を配置し、ステアリングシャフト２を屈曲させた状態でもステアリングギヤ８に正確な回転運動を伝達できるようにしている。この軸継手１に固定型等速自在継手を使用する。図１３（ｂ）における符号αは継手の折り曲げ角度を表しており、折り曲げ角度αが３０°を越える大角度も設定可能である。
【００１８】
次に固定型等速自在継手について説明する。この実施形態の固定型等速自在継手１はツェッパ型ジョイント（ＢＪ）で、図１に示すように外方部材としての外輪１０と、内方部材を構成する内輪２０およびシャフト２と、トルクを伝達するボール３０と、ボール３０を支持する保持器４０を主要な構成要素として成り立っている。外輪１０は入力軸または出力軸と接続し、内輪２０は出力軸または入力軸と接続する。この実施形態では、内輪２０の内周に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を結合することにより、内方部材を構成している。
【００１９】
前述の外輪１０は一端にて開口したカップ状で、球状内面１２の円周方向等配位置に、軸方向に延びるトラック溝１４が形成されている。また、内輪２０は、球状外面２２の円周方向等配位置に、軸方向に延びるトラック溝２４が形成されている。外輪１０のトラック溝１４と内輪２０のトラック溝２４とは対をなして軸方向の一方から他方へ楔状に広がるボールトラックを形成し、各ボールトラックに一個のボール３０がそれぞれ組み込んである。保持器４０は外輪１０の球状内面１２と内輪２０の球状外面２２との間に摺動自在に介在し、各ボール３０は保持器４０のポケット４６に収容されて円周方向で等間隔に保持されている。
【００２０】
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４４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１４の中心Ｏ1と、内輪２０のトラック溝２４の中心Ｏ2は、軸方向で、互いに逆方向に等距離だけオフセットしている。このため、一対のトラック溝１４，２４により形成されるボールトラックは、外輪１０の奥部側から開口側に向かって拡がる楔状を呈している。
【００２１】
この固定型等速自在継手において、図２に示すように外輪１０と内輪２０とがどのような折り曲げ角、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は常に作動角θの二等分線に垂直な平面内に維持され、継手の等速性が確保される。
【００２２】
この固定型等速自在継手では、図１に示すようにシャフト２の軸端にプランジャユニット５０を取り付けている。このプランジャユニット５０は、図３に示すように先端に押圧部５２を有する押圧部材としてのボール５３、弾性部材としての圧縮コイルばね５４、ボール５３と圧縮コイルばね５４を収容する収容部材としてのケース５５からなるアッセンブリ体である。この圧縮コイルばね５４は、ボール５３を外輪１０の奥部側（ボール突出方向）へ押圧する弾性力の発生源としている。
【００２３】
前述のプランジャユニット５０をシャフト２に取り付ける構造は次のとおりである。図５はプランジャユニット５０をシャフト２に取り付ける前の状態、図６はプランジャユニット５０をシャフト２に取り付けた後の状態をそれぞれ示す。
【００２４】
同図に示すようにプランジャユニット５０は、そのケース５５をシャフト２の軸端に形成された凹陥部２ａに圧入または接着することにより固定される。このケース５５の固定が完了すると、ケース５５のフランジ５５ｂがシャフト２の軸端面２ｂに係合することにより、この軸端面２ｂを基準としてプランジャユニット５０が位置決めされる。つまり、シャフト５の凹陥部２ａの加工公差によりその深さにバラツキがあっても、その凹陥部２ａの深さをプランジャユニット５０のケース５５の軸方向長さよりも大きくしてフランジ５５ｂがシャフト２の軸端面２ｂに係合しているため、プランジャユニット５０の位置決めが可能となる。
【００２５】
図７（ａ）（ｂ）に示すようにプランジャ５０のケース５５は有底筒状をなし、その開口端縁部に内径側へ突出する係止部５５ａを設けることにより、その係止部５５ａの内径φｄがボール５３の外径φＤよりも小さくなってボール５３の抜脱を防止できる。これにより、ボール５３、圧縮コイルばね５４およびケース５５をユニット化したアッセンブリ体となっている。ここで、ボール５３の抜脱を防止するための係止部を設ける手段としては、図７（ａ）（ｂ）に示すようにケース５５の開口端縁部をその全周に亘って内径側へ加締めることにより係止部５５ａを形成する他に、以下のような種々の構造が適用可能である。
【００２６】
まず、図８（ａ）（ｂ）に示すようにケース５５のフランジ５５ｂの一部（円周方向１８０°対向二箇所）を切り起して外径側へ向く舌片を形成し、その舌片を内径側へ折曲することにより係止部５５ｃを形成している。なお、この切り起し箇所は、二箇所以上であってもよい。図９（ａ）（ｂ）に示す構造は、フランジ５５ｂの一部（円周方向等配の三箇所）を径方向外側へ延在させ、その延在部分を内径側へ折り返してその先端を加締めることにより係止部５５ｄを形成する。
【００２７】
また、図１０（ａ）（ｂ）に示す構造は、フランジ５５ｂの一部（円周方向等配の三箇所）を切り起して内径側へ向く舌片を形成し、その舌片の切り起し面を径方向に対してβ°だけ傾斜させ、かつ、切り起し端面を軸方向に対してβ°だけ傾斜させることにより係止部５５ｅを形成する。この係止部５５ｅは、前述のように舌片をβ°傾斜させることによりその舌片が楔として機能する。なお、フランジ５５ｂの円周方向複数箇所には、スリット５５ｆが形成されている。このスリット５５ｆは、ボール５３をケース５５に挿入する際にフランジ５５ｂを若干撓ませるためのものである。
【００２８】
さらに、図１１（ａ）（ｂ）に示す構造は、ケース５５とは別体の環状部材６１をフランジ５５ｂに重合し、そのフランジ５５ｂの一部（円周方向１８０°対向二箇所）を切り起して外径側へ向く舌片５５ｈを形成し、その舌片５５ｈを環状部材６１の対応部位に形成された孔（図示せず）に挿入してその先端を加締めることにより、環状部材６１をフランジ５５ｂに固定する。この環状部材６１の内径側は、軸方向外側へ向けて湾曲形成されており、湾曲端部の内径φｄをボール５３の外径φＤよりも小さくすることによりその湾曲端部が係止部５５ｇとなる。図１２（ａ）（ｂ）に示す構造は、図１１（ａ）（ｂ）に示す構造で説明した略同一の環状部材６１を用いたもので、フランジ５５ｂとの固定手段が前述の場合と異なり、同図（ａ）の点線ｍで示すように円周方向に沿って複数箇所でスポット溶接することにより環状部材６１をフランジ５５ｂに固定することにより、その環状部材６１の内径に位置する湾曲端部が係止部５５ｇとなる。
【００２９】
図１に示すように保持器４０の外輪１０の奥側端部には受け部材５６を取り付けている。この受け部材５６は、保持器４０の端部開口を覆う蓋状をなし、図３に示すように部分球面状の球面部５６ａとその外周に環状に形成された取付け部５６ｂとで構成される。球面部５６ａの内面（シャフト２と対向する面）は凹球面で、この凹球面は押圧部５２からの押圧力を受ける受け部５８として機能する。取付け部５６ｂ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ている。
【００３０】
この等速自在継手のシャフト２が作動角をとった際に、プランジャユニット５０の押圧部５２と受け部材５６の受け部５８間をスムーズに摺動させるため、図４に示すように凹球面状の受け部５８の内径寸法Ｒｏは、押圧部５２を有するボール５３の外径寸法ｒ（図３参照）よりも大きくする（Ｒｏ＞ｒ）。また、作動角θ（図２参照）をとった際の受け部材５６と内輪２０との干渉を防止するため、受け部５８の内径寸法Ｒｏは、内輪２０の球状外面２２の外径寸法Ｒｉよりも大きくする（Ｒｏ＞Ｒｉ）。
【００３１】
以上の構成において、シャフト２のセレーション軸部と内輪２０をセレーション結合し、止め輪４を装着して両者が完全に結合されると（図１、図３および図４参照）、プランジャユニット５０の押圧部５２と受け部材５６の受け部５８とが互いに当接し、ボール５３が退入して圧縮コイルばね５４が圧縮される。ここで、前述したようにプランジャユニット５０はシャフト２の軸端面２ｂを基準として位置決めされているので、押圧部５２の取り付け状態を安定化させてその押圧部５２と受け部５８の当接状態を常に一定にすることができ、押圧部５２からの押圧力を受け部５８に確実に作用させることができる。
【００３２】
この押圧部５２からの押圧力により、シャフト２と一体化された内輪２０が、弾性力により外輪１０の開口側に軸方向変位し、この変位によりトラック溝１４，２４に配置されたボール３０とトラック溝１４，２４のすきまが縮小されるため、トラック溝１４，２４のアキシャルすきまが詰められ、回転バックラッシュが確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る固定型等速自在継手の実施形態で、ステアリング用等速自在継手の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の等速自在継手で二軸が作動角をとった状態を示す断面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】図１の要部拡大図である。
【図５】プランジャユニットをシャフトに取り付ける前の状態を示す拡大図である。
【図６】プランジャユニットをシャフトに取り付けた後の状態を示す拡大図である。
【図７】プランジャユニットにおけるボール抜脱防止手段を説明するためのもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図８】プランジャユニットにおける他のボール抜脱防止手段を説明するためのもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図９】プランジャユニットにおける他のボール抜脱防止手段を説明するためのもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｏ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１０】プランジャユニットにおける他のボール抜脱防止手段を説明するためのもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｏ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図１１】プランジャユニットにおける他のボール抜脱防止手段を説明するためのもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図１２】プランジャユニットにおける他のボール抜脱防止手段を説明するためのもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図１３】（Ａ）はステアリング装置の平面図、（Ｂ）はステアリング装置の側面図、（Ｃ）はステアリング装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
２  内方部材（シャフト）
１０  外方部材（外輪）
１２  球状内面
１４  トラック溝
２０  内方部材（内輪）
２２  球状外面
２４  トラック溝
３０  ボール
４０  保持器
５０  プランジャユニット
５２  押圧部
５３  押圧部材（ボール）
５４  弾性部材（圧縮コイルばね）
５５  収容部材（ケース）
５５ａ  係止部
５５ｂ  フランジ
５６  受け部材
５８  受け部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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