(57)【要約】  【課題】  軸心が交叉する２軸間における等速下での回転伝達を簡素な構成に実現する等速ジョイントを提供する。  【解決手段】  第１軸１と一体回転する連結ヨーク３と、第２軸２と一体回転する連結球４とを備え、連結球４の外周に第２軸２の軸心上にて交叉するように内側係合溝40を形成し、また連結ヨーク３から突設された連結アーム31に内側係合溝40の外側に対向するように外側係合溝32を形成して、内側係合溝40と外側係合溝32とに、これらの間に介装された係合ボール５を係合させた構成とする。【選択図】        図１
2007024140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心が交叉する第１軸及び第２軸を等速下での回転伝達可能に連結する等速ジョイントにおいて、
前記第１軸と一体回転する連結ヨークと、
前記第２軸と一体回転する連結球と、
該連結球の外周に前記第２軸の軸心上にて交叉するように形成された少なくとも２本の内側係合溝と、
該内側係合溝の外側に対向するように前記連結ヨークの軸長方向に延設された外側係合溝と、
該外側係合溝及び前記内側係合溝との間に両者に係合すべく介装された係合ボールと
を備えることを特徴とする等速ジョイント。
【請求項２】
前記係合ボール、外側係合溝及び内側係合溝は、次式の寸法条件を満たすように形成してある請求項１記載の等速ジョイント。
ｍ／ｎ＝Ｒ／ｒ
但し、ｍ：係合ボールの中心と外側係合溝の係合点までの距離
ｎ：係合ボールの中心と内側係合溝の係合点までの距離
Ｒ：外側係合溝の係合点の回転半径
ｒ：内側係合溝の係合点の回転半径
【請求項３】
前記係合ボールと前記外側係合溝及び内側係合溝との係合部の一方又は両方に介装された緩衝体を備える請求項１又は請求項２記載の等速ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸心が交叉する２軸を等速下での回転伝達可能に連結すべく用いられる等速ジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵装置は、車室の内部での運転者によるステアリングホイールの回転操作を車室の外部に配された舵取機構に伝え、この舵取機構の動作により操舵用の車輪（一般的には左右の前輪）を転舵せしめる構成となっている。このような操舵装置においては、車室の内部に支持された前記ステアリング軸と、車室の外部に配された前記舵取機構の入力軸とを等速下での回転伝達可能に連結する必要があり、この連結のために従来から等速ジョイントが用いられている。
【０００３】
このように用いられる等速ジョイントとしては、２つのヨークを夫々の一側を二股に分岐してなる各一対の連結アームが交叉するように組み合わせ、これらの連結アームの先端部を十字形のクロスピンにより連結してなるカルダン継手を用いて構成された等速ジョイントが広く知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、内周面に軸長方向に延びる複数のボール溝が形成された筒形の外輪と、外周面に軸長方向に延びる複数のボール溝が形成された内輪とを備え、これらを夫々のボール溝に係合するボールを介して連結してなる等速ジョイント、所謂、バーフィールド形の等速ジョイントも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−１９３７５３号公報
【特許文献２】特公平６−２５５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、カルダン継手は、一方のヨークから他方のヨークへ伝えられる回転がクロスピンの周方向位置の影響を受け、一周期内にて速度が変動する不等速ジョイントであり、等速ジョイントとして用いる場合、特許文献１に開示されているように、軸の両端にカルダン継手を備え、夫々の不等速性を相殺する構成とする必要がある。
【０００６】
このように、２つのカルダン継手と１つの軸とを備えてなる等速ジョイントは、部品点数が多く、また小サイズ化が難しいため、前述の如く車両の操舵装置に適用する場合、レイアウト上の制約が大きく、更に、車両の衝突時における衝突エネルギの吸収のためのステアリング軸の短縮ストロークを十分に確保することが難しいという問題がある。
【０００７】
これに対しバーフィールド形の等速ジョイントは、外輪及び内輪に夫々連結された軸間での等速伝動を単独にて実現でき、コンパクトな構成とすることが可能であるが、確実な等速性を得るためにには、特許文献２に開示されているように、内外輪のボール溝を含む各部の厳密な寸法管理が要求され、加工工数の増大を招くという問題がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、軸心が交叉する２軸間での等速伝動を簡素な構成にて実現する等速ジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１発明に係る等速ジョイントは、軸心が交叉する第１軸及び第２軸を等速下での回転伝達可能に連結する等速ジョイントにおいて、前記第１軸と一体回転する連結ヨークと、前記第２軸と一体回転する連結球と、該連結球の外周に前記第２軸の軸心上にて交叉するように形成された少なくとも２本の内側係合溝と、該内側係合溝の外側に対向するように前記連結ヨークの軸長方向に延設された外側係合溝と、該外側係合溝及び前記内側係合溝との間に両者に係合すべく介装された係合ボールとを備えることを特徴とする。      
【００１０】
また本発明の第２発明に係る等速ジョイントは、第１発明における係合ボール、外側係合溝及び内側係合溝が、次式の寸法条件を満たすように形成してあることを特徴とする。  ｍ／ｎ＝Ｒ／ｒ
但し、ｍ：係合ボールの中心と外側係合溝の係合点までの距離
ｎ：係合ボールの中心と内側係合溝の係合点までの距離
Ｒ：外側係合溝の係合点の回転半径
ｒ：内側係合溝の係合点の回転半径
【００１１】
更に本発明の第３発明に係る等速ジョイントは、第１又は第２発明における係合ボールと外側係合溝及び内側係合溝との係合部の一方又は両方に介装された緩衝体を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る等速ジョイントにおいては、第２軸と一体回転する連結球外周に設けられた内側係合溝と、この内側係合溝に対向するように第１軸と一体回転する連結ヨークに設けられた外側係合溝との間に係合ボールを介装したから、内、外の係合溝に沿って生じる係合ボールの転動により交叉した第１，第２軸間での回転伝達が可能となり、また係合位置の適正な設定により高精度での等速伝動を実現することができる。
【００１３】
また係合ボールと外側係合溝及び内側係合溝との係合部に、ゴム等の緩衝作用をなす材料からなる緩衝体を介装したから、係合ボールの転動に伴う発生音が低減され、静粛な伝動を行わせることができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る等速ジョイントの側断面図、図２は、図１のII−II線による横断面図である。本発明に係る等速ジョイントは、第１軸１と第２軸２とを等速下での回転伝達可能に連結すべく用いられており、第１軸１の軸端部に同軸的に固定された連結ヨーク３と、第２軸２の軸端部に同軸的に固定された球状をなす連結球４と、これらの間に後述の如く介装された複数の係合ボール５，５…とを備えてなる。
【００１５】
図３は、本発明に係る等速ジョイントの分解斜視図である。本図に示す如く連結ヨーク３は、第１軸１が嵌着固定される円筒形のボス部30と、該ボス部30の一側に連設された４本の連結アーム31，31…とを備えている。連結アーム31，31…は、ボス部30の周方向に等配をなす位置にて径方向に立ち上がり、軸長方向の同側に向けて延設されている。これらの連結アーム31，31…の内面は、図１に示す如く、ボス部30及び第１軸１の軸心上に中心を有し、軸長方向に円弧状に成形されており、これらの内面の夫々には、適宜の幅を有する外側係合溝32，32…が湾曲円に沿って形成されている。また連結アーム31，31…の内面と外側係合溝32，32…の両側壁とが交叉する角部には、図２に示す如く、円弧状の面取りが施されている。
【００１６】
また連結球４の外周面には、第２軸２の軸心線上において略直角をなして交叉する２本の内側係合溝40，40が適宜の幅を有して形成されている。図２に示す如く、これらの内側係合溝40，40の両側壁が連結球４の外周面と交叉する角部には、前記外側係合溝32，32…におけると同様の円弧状の面取り部が形成されており、更にこれらの面取り部の外側は、適宜の厚さのゴム層として形成された緩衝体41により被覆されている。なお、図３中には緩衝体41の図示を省略してある。
【００１７】
複数（図においては４つ）の係合ボール５，５…は、リング状をなす保持器50に等配をなして形成された各別の保持孔51，51…（図３参照）に嵌め込まれ、周方向及び軸方向の位置関係を保って保持されている。保持器50は、連結球４への外嵌が可能であり、また連結アーム31，31…の内側への挿通が可能なサイズを有している。
【００１８】
以上の如き連結ヨーク３、連結球４及び係合ボール５，５…を備えてなる本発明に係る等速ジョイントは、図１及び図２に示す如く、連結ヨーク３に突設された連結アーム31，31…の内側に保持器50に保持された係合ボール５，５…を配し、これらの係合ボール５，５…を連結アーム31，31…の内面に形成された同数の外側係合溝32，32…に各別に係合せしめる一方、このような保持器50の内側に連結球４を嵌め込み、該連結球４の外周面に形成された内側係合溝40，40に、保持器50の径方向に対向する位置にある各２つの係合ボール５，５を、緩衝体41，41を介して係合せしめて構成されている。
【００１９】
このように構成された等速ジョイントにおいて、第１軸１が回転せしめられた場合、これに嵌着固定された連結ヨーク３が回転し、この回転は、連結アーム31，31…内面の外側係合溝32，32…に係合する係合ボール５，５…に伝えられ、これらの係合ボール５，５…に並設周の内側において係合する内側係合溝40，40を備える連結球４に伝えられ、該連結球４に一体に固設された第２軸２が回転せしめられる。
【００２０】
図１に示す如く、第１軸１と第２軸２とが同軸をなしている場合、係合ボール５，５…の係合位置は、両軸１，２の軸心線と直交する面内にあり、前述した回転伝達は、この係合位置を維持したままなされる。
【００２１】
図４は、第１軸１及び第２軸２の軸心が交叉している場合における本発明に係る等速ジョイントの側断面図である。この場合、係合ボール５，５…は、第１軸１及び第２軸２の軸心線と直交する線に対し、両軸１，２の交叉角度αの半分（＝α／２）だけ傾斜した位置に係合した状態にあり、この状態で第１軸１が回転せしめられた場合、連結アーム31，31…内面の外側係合溝32，32…及び連結球４外面の内側係合溝40，40に沿って±α／２の範囲にて係合位置を変えつつ転動することとなり、第１軸１の回転は、これに対して交叉する軸心を有する第２軸２に伝達される。
【００２２】
図５は、本発明に係る等速ジョイントの動作説明図である。図中のＡは、係合ボール５と外側係合溝32との係合点であり、同じくＢは、係合ボール５と内側係合溝40との係合点であり、またＯ点は、第１軸１及び第２軸２の回転中心である。図示の如く、Ｏ点を中心とするＡ点，Ｂ点の回転半径が夫々Ｒ，ｒであり、係合ボール５の中心からＡ点，Ｂ点までの距離が夫々ｍ，ｎであって、Ｏ点を中心として第１軸１及び第２軸２が角度θ°だけ回転し、２点鎖線により示す位置に移動する係合ボール５の係合点がＡ′，Ｂ′となる場合について考察する。
【００２３】
Ｏ点を中心とするＡ点，Ｂ点の回転半径は異なる（Ｒ≠ｒである）ため、外側の係合点ＡとＡ′との間の弧長ＡＡ′と、内側の係合点ＢとＢ′との間の弧長ＢＢ′とには下式の関係が成立する。
【００２４】
ＡＡ′＝Ｒ／ｒ・ＢＢ′        …（１）
【００２５】
一方、係合ボール５の中心からＡ点及びＡ′点までの距離はｍであり、同じくＢ点及びＢ′点までの距離はｎであるから、係合ボール５が１周するとき、外側及び内側の係合点の移動距離の比は、ｍ／ｎとなる。従って、係合ボール５の中心がθ°移動するとき、
【００２６】
ＡＡ′＝ｍ／ｎ・ＢＢ′        …（２）
【００２７】
となる。前記（１）式より、弧長ＡＡ′は弧長ＢＢ′のＲ／ｒ倍の長さを有しており、前記（２）式より、弧長ＡＡ′間を移動する外側の係合点が、弧長ＢＢ′間を移動する内側の係合点のｍ／ｎ倍を移動できるようにすることにより、下記（３）式が成立する。このとき、係合ボール５に対して連結ヨーク３と連結球４とが等角度にて移動し、連結ヨーク３と一体回転する第１軸１の回転角度と、連結ヨーク４と一体回転する第２軸２の回転角度とが等しくなる。
【００２８】
Ｒ／ｒ＝ｍ／ｎ                …（３）
【００２９】
このように本発明に係る等速ジョイントにおいては、ｍ／ｎ＝Ｒ／ｒなる寸法条件を満たすように設計がなされた場合、第１軸１から第２軸２への前述した回転伝達は、両軸の交叉の如何に拘らず正しく等速性を保って実現される。前記寸法条件は、外側係合溝32，32…及び内側係合溝40，40の幅及び曲率、更には、係合ボール５，５…の直径の個別の管理により精度良く実現することができ、本発明に係る等速ジョイントにおいては、簡素な構成により高い精度での等速伝動を実現することができる。
【００３０】
また、係合ボール５，５…と内側係合溝40，40とが緩衝体41を介して係合されているから、内側係合溝40，40に沿った係合ボール５，５…の転動に伴う発生音が低減され、静粛な伝動が可能となる。なお緩衝体41は、外側係合溝32，32…と係合ボール５，５…との係合部に設けてもよく、更には、内側係合溝40，40及び外側係合溝32，32…の双方に設けてもよい。
【００３１】
なお以上の実施の形態においては、２本の内側係合溝40，40を備える構成について説明したが、３本又はそれ以上の内側係合溝を設けてもよい。この場合、外側係合溝32，32…の本数も内側係合溝40，40…の本数に応じて増加し、これらの外側係合溝32，32…と内側係合溝40，40…とに前述の如く係合する係合ボール５，５…の個数も増加することは言うまでもない。
【００３２】
また以上の実施の形態においては、外側係合溝32，32…を連結ヨーク３に突設された各別の連結アーム31，31…に形成してあるが、これらの連結アーム31，31…は本発明の必須の要件ではなく、例えば、連結ヨーク３の一側に連設された筒体の内周に必要な本数の外側係合溝32，32…を形成する等、適宜の形成態様を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る等速ジョイントの側断面図である。
【図２】図１のII−II線による横断面図である。
【図３】本発明に係る等速ジョイントの分解斜視図である。
【図４】第１軸及び第２軸の軸心が交叉している場合における本発明に係る等速ジョイントの側断面図である。
【図５】本発明に係る等速ジョイントの動作説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    第１軸
２    第２軸
３    連結ヨーク
４    連結球
５    係合ボール
32    外側係合溝
40    内側係合溝
41    緩衝体
【図１】
2007024140.tif 000003
【図２】
2007024140.tif 000004
【図３】
2007024140.tif 000005
【図４】
2007024140.tif 000006
【図５】
2007024140.tif 000007