(57)【要約】【課題】本発明は、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すること、さらにこれによって、コストの安い等速ボール自在継手を提供することを課題とする。【解決手段】等速ボール自在継手２の雄継手部材７には、第１連結基部部分７１と、球状外面を有する外球面継手部分７２とが備えられている。雌継手部材８には、つながった第２連結基部部分８１と内球面継手部分８２とが備えられている。第１連結基部部分７１と第２連結基部部分８１には、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７１１、８１１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ボール自在継手２はそれぞれ外部にあたる入力軸及び出力軸と結合される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状をなす第１連結基部部分と、この第１連結基部部分の軸線上に設けられ、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ボール案内溝とによって案内されるトルク伝達ボール、
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用の等速ボール自在継手。
【請求項２】
請求項１に記載された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こと
を特徴とする車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載された車両ステアリング装置用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ョンが形成されていること
を特徴とする車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載された車両ステアリング装置用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こと
を特徴とする車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手。
【請求項５】
請求項４に記載された車両ステアリング装置用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ャップが取り付けられていること
を特徴とする車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載された車両ステアリング装置用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ことを特徴とする車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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継手装置に関し、特に車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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つの軸部を持つ十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。
【０００３】
等速ボール自在継手は、雌継手部材の内球面継手部分内面とこれに嵌る雄継手部材の外球面継手部分の外面のそれぞれに形成されたボール案内溝に、トルク伝達ボールを介在させて、これら雄継手部材、雌継手部材が取り付けられた２軸間に動力を伝達するものである。
【０００４】
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のに対し、等速ボール自在継手は、交差角がある場合でも２つの軸間の回転が等速となるという優れた点を有する。
【０００５】
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ッ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ッ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。
【０００６】
さらに、上記ボール案内溝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、雌継手部材側のボール案内溝は、トルク伝達ボ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、雌継手部材側のボ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。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２５７６４５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１１４１５５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
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課題とする。さらにこれによって、コストの安い等速ボール自在継手を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記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、円筒状をなす第１連結基部部分と、この第１連結基部部分の軸線上に設けられ、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ボール案内溝とによって案内されるトルク伝達ボール、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用の等速ボール自在継手である。
【００１０】
第２番目の発明の解決手段は、第１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ことを特徴とする車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手である。
【００１１】
第３番目の発明の解決手段は、第１番目又は第２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ョンが形成されていることを特徴とする車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手である。
【００１２】
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ことを特徴とする車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手である。
【００１３】
第５番目の発明の解決手段は、第４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ャップが取り付けられていることを特徴とする車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手である。
【００１４】
第６番目の発明の解決手段は、第１番目から第５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ことを特徴とする車両ステアリング装置用の等速ボール自在継手である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第一実施例
図１は、本発明の等速ボール自在継手（第一実施例）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９１には、ステアリングコラム５２が調整レバー５２２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５２は内部を貫通するホィールシャフト５２１が回転自在に支持されており、ステアリングホィール５１は、ホィールシャフト５２１の上方に固定される。他端、すなわちステアリングコラム５２の下端側には、軸継手装置１が結合されている。
【００１６】
軸継手装置１は、下側に等速ボール自在継手２、及び、上側に等速ボール自在継手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、締め付けボルト２１、２１’によって、ホィールシャフト５２１、中間軸３および車体側操舵機構６の入力軸６１にそれぞれに結合される。交差角αおよびβは等速ボール自在継手２の交差角であって、中間軸３の中心軸線に対して、ホィールシャフト５２１および入力軸６１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、下側の等速ボール自在継手２として示されており、以下これについて説明する。
【００１７】
図２は第一実施例の等速ボール自在継手２の正面断面図、図３は下側面図、図４における（Ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は同Ｂ−Ｂ断面図である。
【００１８】
雄継手部材７には、円筒状をなす第１連結基部部分７１と、この第１連結基部部分７１の軸線上に設けられ、球状外面を有する外球面継手部分７２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８１と、この第２連結基部部分８１の軸線上に設けられ、上記球状外面が嵌る球状空間８２３を有する内球面継手部分８２とが備えられている。
【００１９】
外球面継手部分７２の球状外面には、外側ボール案内溝７２１が形成されており、内球面継手部分８２の球状空間８２３内面には内側ボール案内溝８２１がそれぞれ形成されている。これら外側ボール案内溝７２１と内側ボール案内溝８２１とにはトルク伝達ボール８８１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７２１、内側ボール案内溝８２１、トルク伝達ボール８８１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。
【００２０】
ボール保持器８８２は、球状空間８２３に内側から、また、外球面継手部分７２の球状外面に外側から嵌合しており、ボール保持器８８２に設けられた孔８８３内にトルク伝達ボール８８１を保持し、各案内溝からトルク伝達ボール８８１が離脱するのを防止している。
【００２１】
第１連結基部部分７１と上記第２連結基部部分８１には、それぞれの円筒内部に達する少なくとも一つの幅１．５〜６ｍｍ、好適には２〜４ｍｍのスリット７１１、８１１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ボール自在継手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。
【００２２】
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７１と第２連結基部部分８１とのスリット７１１、８１１の両側には、締め付けのための対をなすフランジ７１２、８１２がそれぞれ形成されており、フランジ７１２、８１２の各対には締め付け孔、この場合、一方にはボルト孔７１３、８１３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ＪＩＳのＭ８×１．２５又はＭ１０×１．２５である。締め付けボルト２１をバカ孔７１４、８１４側から通し、ボルト孔７１３、８１３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７１１、８１１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ョン７１５、８１５が形成されており、雄軸の雄セレーションと幾何学的に係合させるようにしている。なお、セレーショ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、ボルトとナットで締め付けるようにしてもよい。
【００２３】
又、ボルト穴７１３、８１３、バカ孔７１４、８１４はほぼ同方向に形成されており、これによりボルト２１の挿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。外側ボール案内溝７２１、内側ボール案内溝８２１、トルク伝達ボール８８１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、塵埃の噛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８２３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。
【００２４】
第２連結基部部分８１の円筒孔８１６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、これによっ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８２１、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側の内側ボール案内溝８２１は、トルク伝達ボール８８１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８２３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８２１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８２１の研削には時間とコストがかかっているのが現状であった。
【００２５】
本発明の等速ボール自在継手においては、円筒孔８１６と球状空間８２３とによっ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、雌セレーション８１５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。
【００２６】
第二実施例
図５は第二実施例の等速ボール自在継手２の正面断面図、図６（Ａ）は、図５のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は同Ｂ−Ｂ断面図である。第二実施例は、雄継手部材７、雌継手部材８を熱間鍛造で作った例である。雌継手部材８側のフランジ８１２には内球面継手部分８２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。他は第一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。
【００２７】
第三実施例
図７は、第三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７１と外球面継手部分７２とを嵌合する２部品で構成し、嵌合部を溶接（溶接部７３）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７１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。
【００２８】
第四実施例
図８は、第四実施例の等速ボール自在継手２の正面断面図、図９は、図８のＡ−Ａ断面図である。第三実施例と同様、この実施例では、雄継手部材７を第１連結基部部分７１と外球面継手部分７２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７１は板材から作られ、各フランジ７１２の部分は折り返してある。球状空間８２３が円筒孔８１６と連続しているので、スリット８１１から侵入した塵埃が球状空間８２３内に達するおそれがあるため、円筒孔８１６と球状空間８２３を仕切る防塵キャップ９６が設けられている。防塵キャップ９６は球状空間８２３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９６は、この実施例だけでなく、円筒孔８１６と球状空間８２３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。
【００２９】
第五実施例
図１０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。この実施例では、防塵ブーツ９５の一部が解放している。車室内で使用される等速ボール自在継手２の場合、このような構造のブーツで十分なことが多い。この防塵ブーツ９５は交差角をつけたとき内球面継手部分８２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９５は内球面継手部分８２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。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の等速ボ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、雌継手部材側のカッ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、コストの安い等速ボ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の等速ボール自在継手（第１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２】第１実施例の等速ボール自在継手２の正面断面図である。
【図３】第１実施例の等速ボール自在継手２の下側面図である。
【図４】図４の（Ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は同Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５】第二実施例の等速ボール自在継手２の正面断面図である。
【図６】（Ａ）は、図５のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は同Ｂ−Ｂ断面図である。
【図７】第三実施例の等速ボール自在継手２の正面断面図である。
【図８】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９】図８のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】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。
【符号の説明】
１  軸継手装置
２、２’  等速ボール自在継手
２１、２１’  締め付けボルト
３  中間軸
５２  ステアリングコラム
５２１  ホィールシャフト
５２２  調整レバー
６  車体側操舵機構
６１  入力軸
７  雄継手部材
７１  第１連結基部部分
７１１  スリット
７１２  フランジ
７１３  ボルト孔
７１４  バカ孔
７１５  雌セレーション
７２  外球面継手部分
７２１  外側ボール案内溝
７３  溶接部
８  雌継手部材
８１  第２連結基部部分
８１１  スリット
８１２  フランジ
８１３  ボルト孔
８１４  バカ孔
８１５  雌セレーション
８１６  円筒孔
８２  内球面継手部分
８２１  内側ボール案内溝
８２３  球状空間
８８１  トルク伝達ボール
８８２  ボール保持器
８８３  孔
９１  車体本体
９５  防塵ブーツ
９６  防塵キャップ
【図１】
2005036865.tif 000003
【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】
2005036865.tif 000009
【図８】
2005036865.tif 000010
【図９】
2005036865.tif 000011
【図１０】
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