(57)【要約】【課題】 連結軸の高剛性と軽量化を図る。製造コストの低減。【解決手段】 中空状の連結軸５は、内方部材２の嵌合部２ｄに連結される歯型５ｃを有する軸端部５ｃ、及び、この軸端部５ｃに連続した中間部５ｄとからなる。連結軸５は、外径ｄｍのパイプ素材の両端部を絞り成形し、さらに、この絞り成形した軸端部５ｃの軸端側外周に歯型（スプライン又はセレーション）５ｃを転造加工等により成形したものである。軸端部５ｃの外径はｄｓ、中間部５ｄの外径はパイプ素材と同じｄｍである（ｄｓ＜ｄｍ）。【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、かつ、予圧付与手段によりボールトラックにボールが常に接触している等速自在継手において、
前記内方部材の嵌合部に連結される歯型を有する軸端部、及び、この軸端部に連続した中間部を有する中空状の連結軸とを備え、前記連結軸の中間部の外径（ｄｍ）と前記外方部材の外径（ＤOUTER ）との比ｒ３（＝ｄｍ／ＤOUTER ）が、０．２６≦ｒ３≦１．０であることを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記外方部材の外径（ＤOUTER ）と前記内方部材の嵌合部の歯型のピッチ円径（ＰＣＤSERR）との比ｒ２（＝ＤOUTER ／ＰＣＤSERR）が、３．０≦ｒ２≦５．０であることを特徴とする請求項１記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記連結軸が、外径（ｄｍ）のパイプ素材の端部を絞り成形したものであることを特徴とする請求項１又は２記載の等速自在継手。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか記載の等速自在継手を、ステアリング用としたことを特徴とする等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内方部材の嵌合部に中空状の連結軸を連結した等速自在継手に係り、特に自動車のステアリング用、あるいはプロペラシャフト、ドライブシャフト用として好適な継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手には、大別して、２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とがあり、それぞれ使用条件、用途等に応じて機種選択される。固定型としてはツェッパ型等速自在継手（ボールフィックスドジョイント）、摺動型としてはダブルオフセット型等速自在継手が代表的である。
【０００３】
上記のような等速自在継手は、自動車の動力伝達装置用、例えば自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトの連結用に広く用いられている。自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトの連結には、通常、固定型と摺動型の等速自在継手が一対として用いられる。例えば、自動車のエンジンの動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、エンジン側と車輪側との間に介装されるドライブシャフトの一端を摺動型等速自在継手を介してディファレンシャルに連結し、他端を固定型等速自在継手を介して車輪に連結している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
等速自在継手では、車輌等の振動対策として、内方部材の嵌合部に連結される連結軸にダンパを装着したり、あるいは、上記連結軸を大径かつ中空化して、高い捩り剛性と曲げ剛性を確保すると同時に、軽量化を図る場合がある。また、ビート音や中・高速こもり音等の対策には、曲げ一次固有振動数のチューニングが効果的であることが分かっており、上述のダンパや、連結軸の大径・中空化によって対応している。しかし、ダンパの装着はコストアップにつながり、さらに、振動数のチューニングは可能であるが、連結軸の捩り剛性の向上は望めない。
【０００５】
本発明は、等速自在継手における連結軸の高剛性と軽量化とを同時に達成し、かつ、製造コストの低減を図ることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、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、かつ、予圧付与手段によりボールトラックにボールが常に接触している等速自在継手において、
前記内方部材の嵌合部に連結される歯型を有する軸端部、及び、この軸端部に連続した中間部を有する中空状の連結軸とを備え、前記連結軸の中間部の外径（ｄｍ）と前記外方部材の外径（ＤOUTER ）との比ｒ３（＝ｄｍ／ＤOUTER ）が、０．２６≦ｒ３≦１．０である構成を提供する。
ステアリング等速自在継手の連結軸を中空にすることにより、軽量・高剛性化が図れると共に、ステアリングシステムとしてスライド機構を設ける場合に、スライドスプライン等の外側パイプ部材と一体に成形することができる。
【０００７】
外方部材の外径（ＤOUTER ）と内方部材の嵌合部の歯型のピッチ円径（ＰＣＤSERR）との比ｒ２（＝ＤOUTER ／ＰＣＤSERR）は３．０≦ｒ２≦５．０の範囲内で設定することができる。
【０００８】
３．０≦ｒ２≦５．０とした理由は次にある。すなわち、内方部材の嵌合部の歯型のピッチ円径（ＰＣＤSERR）は、連結軸の強度等との関係で大幅に変更することはできない。そのため、ｒ２の値は、主に外方部材の外径（ＤOUTER ）に依存することになる。ｒ２＜３．０であると（主に外径ＤOUTERが小さい場合）、各部品（外方部材、内方部材等）の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じる。一方、ｒ２＞５．０であると（主に外径ＤOUTER が大きい場合）、寸法的な面等から実用上の問題が生じる場合があり、また、コンパクト化という目的も達成できない。３．０≦ｒ２≦５．０とすることにより、外方部材等の強度および継手の耐久性を十分確保することができ、かつ、実用上の要請も満足できる。
【０００９】
上記のような中空状の連結軸は、外径（ｄｍ）のパイプ素材の端部を絞り成形したものとすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は以下に示す効果を有する。
【００１１】
（１）連結軸の中空化と大径化によって、連結軸の高剛性と軽量化とを同時に達成することができる。
【００１２】
（２）軸部の固有振動数が増大することにより、振動数選択（チューニング）の選択範囲が広がるので、振動低減のための最適チューニングを行うことが容易になる。
【００１３】
（３）以上により、車輌のＮＶＨ特性を向上させることができる。
【００１４】
（４）連結軸をパイプ素材から絞り成形する場合、絞り率を低く抑えることができるので、製造コストを低減することができる。
【００１５】
（５）またステアリング用として使用することにより、任意の作動角で等速性を確保することができるので車輌の設計自由度が増す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る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５（ａ）〜（ｃ）に示すようにステアリングホイール６６の回転運動を、一または複数のステアリングシャフト６２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６８に伝達することにより、タイロッド６９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６２を一直線に配置できない場合は、ステアリングシャフト６２間に一または複数の軸継手を配置し、ステアリングシャフト６２を屈曲させた状態でもステアリングギヤ６８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６１に本発明の実施形態の固定型等速自在継手を使用する。図５（ｂ）における符号αは継手の折曲げ角度を表しており、折曲げ角度αが３０°を越える大角度も設定可能である。
【００１８】
固定型等速自在継手は、図１に示すように、ステアリングシャフトにヨークを介し接続される連結軸５を有する。
【００１９】
中空状の連結軸５は、内方部材２の嵌合部２ｄに連結される歯型を有する軸端部、及び、この軸端部に連続した中間部とからなる。この実施形態において、連結軸５は、外径ｄｍのパイプ素材の軸端部を絞り成形し、さらに、この絞り成形した軸端部の軸端側外周に歯型（スプライン又はセレーション）を転造加工等により成形したものである。軸端部の外径はｄｓ、中間部の外径はパイプ素材と同じｄｍである（ｄｓ＜ｄｍ）。
【００２０】
継手の構造は、内径面１ｂに６本の曲線状のトラック溝１ａを軸方向に形成した外側継手部材としての外方部材１と、外径面２ｂに６本の曲線状のトラック溝２ａを軸方向に形成し、内径面に連結軸５を連結するためのセレーション（又はスプライン）２ｄを形成した内側継手部材としての内方部材２と、外方部材１のトラック溝１ａと内方部材２のトラック溝２ａとが協働して形成されるボールトラックに配された６個のボール３と、ボール３をポケット４ａ内に転動自在に保持する保持器４とで構成される（図２参照）。外方部材１と連結軸５との間には、継手内部に塵埃等が侵入しないようにゴム製または樹脂製のブーツ２０が装着される。
【００２１】
この実施形態において、外方部材１のトラック溝１ａの中心Ｏ1は内径面１ｂの球面中心に対して、内方部材２のトラック溝２ａの中心Ｏ2は外径面２ｂの球面中心に対して、それぞれ、軸方向に等距離（Ｆ）だけ反対側にオフセットされる。保持器４の外径面４ｂの球面中心、および、保持器４の外径面４ｂの案内面となる外方部材１の内径面１ｂの球面中心は、いずれも、ボール３の中心Ｏ3を含む継手中心面Ｏ内にある。また、保持器４の内径面４ｃの球面中心、および、保持器４の内径面４ｃの案内面となる内方部材２の外径面２ｂの球面中心は、いずれも、継手中心面Ｏ内にある。それ故、外方部材１の上記オフセット量（Ｆ）は、トラック溝１ａの中心Ｏ1と継手中心面Ｏとの間の軸方向距離、内方部材２の上記オフセット量（Ｆ）は、トラック溝２ａの中心Ｏ2と継手中心面Ｏとの間の軸方向距離になり、両者は等しい。外方部材１のトラック溝１ａの中心Ｏ1と内方部材２のトラック溝２ａの中心Ｏ2とは、継手中心面Ｏに対して軸方向に等距離（Ｆ）だけ反対側（トラック溝１ａの中心Ｏ1は継手の開口側、トラック溝２ａの中心Ｏ2は継手の奥部側）にずれた位置にある。外方部材１のトラック溝１ａの中心Ｏ1とボール３の中心Ｏ3を結ぶ線分の長さ、内方部材２のトラック溝２ａの中心Ｏ2とボール３の中心Ｏ3を結ぶ線分の長さが、それぞれＰＣＲであり、両者は等しい。
【００２２】
外方部材１と内方部材２とが角度θだけ角度変位すると、保持器４に案内されたボール３は常にどの作動角θにおいても、角度θの２等分面（θ／２）内に維持され、継手の等速性が確保される。
【００２３】
固定型等速自在継手は、図１、３、４に示すように、回転バックラッシュを抑制するため連結軸５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、図４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を外方部材１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。
【００２４】
前述のプランジャユニット５０を連結軸５に取り付ける構造は次のとおりである。
【００２５】
プランジャユニット５０は、そのケース５５を連結軸５の軸端に形成された凹陥部５ａ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が連結軸５の軸端面５ｂに係合することにより、この軸端面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、連結軸５の凹陥部５ａ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５ａ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が連結軸５の軸端面５ｂ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。
【００２６】
プランジャユニット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、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、種々の構造が適用可能である。
【００２７】
図３、図４に示すように、保持器４の外方部材１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４の端部開口を覆う蓋状をなし、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（連結軸５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４の端部に圧入、溶接等の適宜の手段で固定されている。
【００２８】
この等速自在継手の連結軸５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（φＤ／２）（図３参照）よりも大きくする（Ｒｏ＞（φＤ／２））。また、作動角θをとった際の受け部材５６と内方部材２との干渉を防止するため、受け部５８の内径寸法Ｒｏは、保持器４の球状内面の内径寸法Ｒｉよりも大きくする（Ｒｏ＞Ｒｉ）。
【００２９】
以上の構成において、連結軸５のセレーション軸部と内方部材２をセレーション結合し、止め輪５９を装着して両者が完全に結合されると（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は連結軸５の軸端面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。
【００３０】
外方部材１の外径（ＤOUTER ）と内方部材２の嵌合部２ｄの歯型（セレーション又はスプライン）のピッチ円径（ＰＣＤSERR）との比ｒ２（＝ＤOUTER ／ＰＣＤSERR）は前述した理由から３．０≦ｒ２≦５．０に設定する。
【００３１】
上述したように、この実施形態の等速自在継手は、十分な強度、負荷容量および耐久性を確保しつつ比ｒ２（＝ＤOUTER ／ＰＣＤSERR）を小さくして、外径寸法（ＤOUTER）のより一層のコンパクト化を図ることができる。
【００３２】
以上説明した実施形態の構成は、自動車のプロペラシャフトやドライブシャフトなどの動力伝達用にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明をステアリング用等速自在継手に適用した場合の継手縦断面図である。
【図２】図１の継手の横断面図である。
【図３】プランジャユニット部分の断面図である。
【図４】プランジャユニット部分の拡大断面図である。
【図５】（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】
１     外方部材
１ａ   トラック溝
１ｂ   内径面
２     内方部材
２ａ   トラック溝
２ｂ   外径面
２ｄ   嵌合部
３     ボール
４     保持器
４ａ   ポケット
４ｂ   外径面
４ｃ   内径面
５     連結軸
５ａ   凹陥部
５ｂ   軸端面
５ｃ   軸端部
５ｄ   中間部
２０   ブーツ
５０   プランジャユニット
５２   押圧部
５３   ボール
５５   ケース
５５ａ 係止部
５５ｂ フランジ
５６   受け部材
５６ａ 球面部
５６ｂ 取付け部
５８   受け部
５９   止め輪
６１   軸継手
６２   ステアリングシャフト
６６   ステアリングホイール
６８   ステアリングギヤ
６９   タイロッド
【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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