(57)【要約】【目的】  保持器の受け部材圧入部での仕上げ加工を省き、製品のコスト低減を図ると共に受け部材の保持器への固定を確実にする。【構成】  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を内方部材側に設け、かつ、押圧部からの押圧力を受ける受け部材５６を保持器４０の内径に圧入させた固定式等速自在継手において、受け部材５６の外周縁部に可撓部５６ｅを設ける。その可撓部５６ｅは、その受け部材５６の円筒部５６ｃに二条の軸方向スリット５６ｄを間隔をあけて形成し、両スリット５６ｄ間部位を径方向に拡径させた張出し部とする。【選択図】    図６
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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設け、かつ、押圧部からの押圧力を受ける受け部材を保持器の内径に圧入させた固定式等速自在継手において、前記受け部材の外周縁部に、少なくとも三箇所以上の可撓部を設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
【請求項２】
前記可撓部は、受け部材の外周縁部に軸方向に延びる円筒部を有し、前記円筒部に二条の軸方向スリットを間隔をあけて形成し、両スリット間部位を径方向に拡径させた張出し部とした請求項１に記載の固定式等速自在継手。
【請求項３】
前記可撓部は、軸方向スリットを機械加工で形成することにより成形した請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。
【請求項４】
前記可撓部は、プレス加工による曲げ工程にて成形した請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。
【請求項５】
自動車のステアリング装置に組み込まれた請求項１〜４のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定式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式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式と、角度変位および軸方向変位を許容する摺動式に大別され、それぞれ用途・使用条件等に応じて機種選定される。固定式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】
固定式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、この種の固定式等速自在継手は、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式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。
【０００９】
一方、受け部材１４は、図８（ａ）（ｂ）に示すように受け部材１４の外径ＲＳを保持器４の圧入部の内径ＲＣよりも大きく設定するようにしている。この受け部材１４は、図９に示すように保持器４の受け部材圧入部と反対側の開口端部（図中右側）から挿入され、圧入部に嵌合させることにより固定される。
【００１０】
しかしながら、その圧入部における締め代が大きいと、受け部材１４の圧入後に保持器４の外径が大きく拡径してしまい、さらに、受け部材１４の球面部が大きく変形してしまい、外輪内球面内での保持器４の作動性を悪化させるおそれがある。そこで、保持器４の圧入部での締め代を小さくするために、保持器４の圧入部に研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工を施しているのが現状であった。このような仕上げ加工は、製品のコストアップを招来することから、この仕上げ加工なしで保持器４の圧入部での締め代を小さくすると、受け部材が保持器から容易に抜脱する可能性がある。
【００１１】
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に開示された予圧手段の構造を改善し、保持器の受け部材圧入部での仕上げ加工を省き、製品のコスト低減を図ると共に受け部材の保持器への固定を確実にし得る固定式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】
【００１２】
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内方部材側に設け、かつ、押圧部からの押圧力を受ける受け部材を保持器の内径に圧入させた固定式等速自在継手において、受け部材の外周縁部に、少なくとも三箇所以上の可撓部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、受け部材の外周縁部に、少なくとも三箇所以上の可撓部を設けたことにより、保持器の圧入部での締め代を、研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工なしで小さくしても、受け部材の保持器への圧入時、受け部材はその可撓部が変形しながら挿入され、その変形した可撓部のエッジ部が保持器の内径に対してストッパとして作用することから、受け部材の保持器への固定が確実となって受け部材が保持器から抜脱することを未然に防止できる。また同時に、保持器の圧入部は、研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工により製作する必要がなくなり、その仕上げ工程の簡略化が図れる。
【００１４】
前述の構成における受け部材の可撓部は、その外周縁部に軸方向に延びる円筒部を有し、その円筒部に二条の軸方向スリットを間隔をあけて形成し、両スリット間部位を径方向に拡径させた張出し部とすることが望ましい。この場合、受け部材の保持器への挿入時、張出し部が変形し、その変形した張出し部のエッジ部が保持器の内径に対してストッパとして作用する。
【００１５】
前述の構成における可撓部は、軸方向スリットを機械加工で形成することにより成形することが可能であり、また、可撓部は、プレス加工による曲げ工程にて成形することが可能である。このようにすれば、可撓部を容易に製作することができる。
【００１６】
以上で説明した固定式等速自在継手は、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】
【００１７】
本発明によれば、受け部材の外周縁部に、少なくとも三箇所以上の可撓部を設けたことにより、保持器の圧入部での締め代を、研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工なしで小さくしても、受け部材の保持器への固定が確実となって受け部材が保持器から抜脱することを未然に防止できる。また同時に、保持器の圧入部は、研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工により製作する必要がなくなり、その仕上げ工程の簡略化が図れる。その結果、受け部材の保持器への固定を確実にすると共に、固定式等速自在継手の製品コストを低減することができ、信頼性の高い安価な固定式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】
【００１８】
本発明に係る固定式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式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、本発明の固定式等速自在継手は、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。
【００１９】
まず、固定式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７（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に固定式等速自在継手を使用する。図７（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。
【００２０】
次に固定式等速自在継手について説明する。この実施形態の固定式等速自在継手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。
【００２１】
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。
【００２２】
保持器４０の外周面４２は外輪１０の球状内面１２と球面嵌合し、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。
【００２３】
この固定式等速自在継手において、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。
【００２４】
この固定式等速自在継手では、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、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。
【００２５】
また、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２（ａ）（ｂ）に示すように部分球面状の球面部５６ａとその周縁部に環状に形成された拡径フランジ部５６ｂおよびその拡径フランジ部５６ｂから軸方向に延びる円筒部５６ｃとで構成されている。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。受け部材５６の周縁部である拡径フランジ部５６ｂおよび円筒部５６ｃは、保持器４０の開口端部に圧入により固定されている。
【００２６】
以上の構成において、シャフト２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が当接するため、回転バックラッシュが確実に防止される。
【００２７】
この固定式等速自在継手において、受け部材５６は、保持器４０に圧入により固定するため、図４（ａ）（ｂ）に示すように受け部材５６の外径ＲＳ１を保持器４０の圧入部４１の内径ＲＣよりも大きく設定している。保持器４０の圧入部４１は、内径ＲＣを有する円筒部４１ａとその円筒部４１ａの一端から径方向内側に屈曲形成された縮径フランジ部４１ｂとで構成されている。
【００２８】
この受け部材５６は、図５に示すように保持器４０の圧入部４１と反対側の開口端部（図中右側）から挿入され、圧入部４１に嵌合して固定される。つまり、受け部材５６の拡径フランジ部５６ｂが保持器４０の縮径フランジ部４１ｂに当接することにより係止され、軸方向規制されて位置決めされる。また、受け部材５６の外径ＲＳ１を保持器４０の圧入部４１の内径ＲＣよりも大きく設定していることから、受け部材５６の円筒部５６ｃが保持器４０の円筒部４１ａに径方向外側に押圧力を作用させた状態で接合する。
【００２９】
ここで、この固定式等速自在継手では、図２（ａ）（ｂ）および図３に示すように受け部材５６の外周縁部である円筒部５６ｃの三箇所に可撓部５６ｅを設けている。この実施形態では、円筒部５６ｃの円周方向等配位置（１２０°間隔）の三箇所に可撓部５６ｅを設けているが、必要に応じて三箇所以上設けてもよい。
【００３０】
この実施形態における可撓部５６ｅは、円筒部５６ｃに二条の軸方向スリット５６ｄを間隔をかけて形成し、両スリット５６ｄ間部位を径方向外側に拡径させた張出し部としている。この受け部材５６において、円筒部５６ｃの外径ＲＳ０は、保持器４０の圧入部４１の内径ＲＣよりも小さいかあるいは等しく設定されており、可撓部５６ｅの外径ＲＳ１は保持器４０の圧入部４１の内径ＲＣよりも大きく設定されている。
【００３１】
この可撓部５６ｅは、軸方向スリット５６ｄを機械加工で形成することにより成形することが可能であり、例えば円筒部５６ｃに機械加工によりスリット５６ｄを形成し、スリット５６ｄ間部位を径方向外側に拡径させる手法がある。また、可撓部５６ｅは、プレス加工による曲げ工程にて成形することが可能であり、受け部材５６の製作時に拡径フランジ部５６ｂの外周縁部をプレス加工による曲げ加工で円筒部５６ｃを成形するのと同時に成形する手法がある。このようにすれば、可撓部５６ｅを容易に製作することができる点で好ましい。
【００３２】
このように受け部材５６の円筒部５６ｃに可撓部５６ｅを設けたことにより、保持器４０の圧入部４１での締め代を、研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工なしで小さくしても、受け部材５６の保持器４０への圧入時、図６に示すように受け部材５６はその可撓部５６ｅが変形しながら挿入され、その変形した可撓部５６ｅのエッジ部が保持器４０の内径に対してストッパとして作用する（変形後の可撓部５６ｅの外径ＲＳ１’は、変形前の可撓部５６ｅの外径ＲＳ１よりも小さくなっている）。これにより、受け部材５６の保持器４０への固定が確実となって受け部材５６が保持器４０から抜脱することを未然に防止でき、また同時に、保持器４０の圧入部４１は、研削あるいは焼入れ鋼切削などの仕上げ加工により製作する必要がなくなり、その仕上げ工程の簡略化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る固定式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】（ａ）は図１の受け部材を示す断面図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】図２（ａ）の要部拡大断面図である。
【図４】（ａ）は図１の保持器を示す断面図、（ｂ）は図２（ａ）の受け部材を示す断面図である。
【図５】図４（ｂ）の受け部材を図４（ａ）の保持器に装着した状態を示す断面図である。
【図６】図５の要部拡大断面図である。
【図７】（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。
【図８】（ａ）は従来の固定式等速自在継手における保持器を示す断面図、（ｂ）は受け部材を示す断面図である。
【図９】図８（ｂ）の受け部材を図８（ａ）の保持器に装着した状態を示す断面図である。
【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  外方部材（外輪）のトラック溝
２０  内方部材（内輪）
２２  球状外面
２４  内方部材（内輪）のトラック溝
３０  ボール
４０  保持器
４１  圧入部
５２  押圧部
５６  受け部材
５６ｃ  円筒部
５６ｄ  軸方向スリット
５６ｅ  可撓部（張出し部）
【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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