(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と出力軸との間を連繋する、軸方向に摺動可能な自在継手において、前記入力軸または出力軸の何れか一方の軸に取付けられる外側部材と、この外側部材の内部に配置され、入力軸または出力軸の何れか他方の軸に取付けられる内側部材と、前記外側部材または内側部材の何れか一方または両方に、軸方向に形成された案内溝と、この案内溝内に配置され、前記外側部材と内側部材との間を連繋する球状部材と、前記外側部材の内部において、この外側部材またはこの外側部材が取付けられる軸に形成された第１当接部と、前記内側部材またはこの内側部材が取付けられる軸に形成され、前記第１当接部に当接可能な第２当接部とを備えてなる軸方向に摺動可能な自在継手であって、
前記第１当接部と第２当接部との少なくとも一方には金属材料または硬質合成樹脂材料からなる半球状の外周面が形成されてなり、この半球状の外周面によって、第１当接部と第２当接部とが点接触可能であること特徴とする軸方向に摺動可能な自在継手。
【請求項２】
前記第１当接部は、前記外側部材の底部に設けられた当接体であることを特徴とする、請求項１記載の軸方向に摺動可能な自在継手。
【請求項３】
前記第１当接部は、前記外側部材が取付けられる軸の先端に取付けたナットに形成されていることを特徴とする、請求項１記載の軸方向に摺動可能な自在継手。
【請求項４】
前記第１当接部は、前記外側部材が取付けられる軸の先端に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の軸方向に摺動可能な自在継手。
【請求項５】
前記外側部材は、この外側部材が取付けられる入力軸または出力軸のいずれか一方の軸に一体に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の軸方向に摺動可能な自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の推進軸や操向コラム等に使用可能な、軸方向に摺動可能な自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の自在継手は、例えば、特開平６−１０９５７号公報の図７乃至図１０に示されるように、入力軸に取付けられる外側部材と、この外側部材の内部に配置され、出力軸に取付けられる内側部材と、これら外側部材または内側部材にいずれか一方または両方に、軸方向に形成された案内溝と、この案内溝内に配置され、外側部材と内側部材との間を連繋する球状部材とを備えている。
【０００３】
前記自在継手は、球状部材が案内溝内で転動することによって、軸方向に摺動可能であると共に、屈曲可能である。つまり、前記自在継手の摺動及び屈曲は、案内溝の範囲内で行われる。
【０００４】
ところで、実開平３−１１２４２７号公報には、前記自在継手が連繋する入力軸と出力軸との間に軸方向の衝撃荷重が入力された場合に、自在継手を軸方向に摺動させると共に屈曲させて、入力軸と出力軸との間の軸方向寸法を実質的に短縮化することによって衝撃荷重を吸収することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記自在継手を摺動及び屈曲させて衝撃荷重を吸収しようとする場合、自在継手には過大な力が入力され、許容範囲以上の、つまり案内溝の範囲を超えて軸方向の摺動が求められる場合がある。
【０００６】
この場合、前記自在継手を許容範囲以上に軸方向に摺動させようとすると、球状部材が案内溝の終端に乗り上げてしまい、屈曲できなくなる虞がある。このことは、前記自在継手が屈曲できなくなると、自在継手の屈曲による入力部材と出力部材との間の実質的な寸法の短縮ができなくなるから、その結果、衝撃荷重の吸収に対して、所期する性能が得られないことになる。
【０００７】
本発明は前記従来の実情に鑑みて案出されたもので、軸方向に過大な力が入力されても屈曲することが可能な、軸方向に摺動可能な自在継手を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１記載の発明は、入力軸と出力軸との間を連繋する、軸方向に摺動可能な自在継手において、前記入力軸または出力軸の何れか一方の軸に取付けられる外側部材と、この外側部材の内部に配置され、入力軸または出力軸の何れか他方の軸に取付けられる内側部材と、前記外側部材または内側部材の何れか一方または両方に、軸方向に形成された案内溝と、この案内溝内に配置され、前記外側部材と内側部材との間を連繋する球状部材と、前記外側部材の内部において、この外側部材またはこの外側部材が取付けられる軸に形成された第１当接部と、前記内側部材またはこの内側部材が取付けられる軸に形成され、前記第１当接部に当接可能な第２当接部とを備えてなる軸方向に摺動可能な自在継手であって、前記第１当接部と第２当接部との少なくとも一方には金属材料または硬質合成樹脂材料からなる半球状の外周面が形成されてなり、この半球状の外周面によって、第１当接部と第２当接部とが点接触可能であること特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成のうち、前記第１当接部が、前記外側部材の底部に設けられた当接体である構成にしてある。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の構成のうち、前記第１当接部が、前記外側部材が取付けられる軸の先端に取付けたナットに形成されている構成にしてある。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の構成のうち、前記第１当接部が、外側部材が取付けられる軸の先端に形成されている構成にしてある。
【００１３】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明の構成のうち、前記外側部材が、この外側部材が取付けられる入力軸または出力軸の何れか一方の軸に一体に形成されている構成にしてある。
【００１４】
ここで、軸方向に摺動可能な自在継手は、前記球状部材がボールであるダブルオフセット型自在継手や、球状部材がローラである摺動式トリポード型自在継手等の、各種形式の軸方向に摺動可能な自在継手が含まれる。
【００１５】
斯かる構成において、前記自在継手は、入力軸が駆動装置に連結され、出力軸が被駆動装置に連結されて動力伝達に使用される。
【００１６】
即ち、前記駆動装置から入力軸に入力された回転駆動力は、自在継手を介して出力軸に伝達され、この出力軸に連結された被駆動装置に伝達される。
【００１７】
このとき、前記自在継手は、入力軸と出力軸との間に交差角が生じた場合には屈曲し、球状部材が入力軸と出力軸との交差角の２等分線上に移動して、入力軸と出力軸との間の等速性を保ちつつ動力伝達を司る。また、前記入力軸と出力軸とに軸方向の力が作用した場合には、球状部材が案内溝内を軸方向に移動することによって、案内溝の軸方向長さを超えない所定の範囲内において、入力軸と出力軸の軸方向に伸縮可能である。
【００１８】
また、前記自在継手に軸方向の過大な力が入力されたとき、第１当接部と第２当接部とが相互に当接する。
【００１９】
このとき、前記球状部材は案内溝内にあり、この案内溝内で転動可能である。このため、前記自在継手は、第１当接部と第２当接部とが当接した状態で屈曲可能である。
【００２０】
前記第１当接部と第２当接部とが相互に当接した状態では、これらが当接しない場合に比較して自在継手の屈曲抵抗は大きくなるけれども、第１当接部と第２当接部とが当接するのは自在継手に通常よりも過大な力が入力された場合であるから、この力によって自在継手は容易に屈曲可能である。
【００２１】
したがって、軸方向に過大な力が入力されても屈曲することが可能な、軸方向に摺動可能な自在継手が得られる。
【００２２】
また、前記第１当接部と第２当接部とが点接触するから、自在継手の屈曲動作が滑らかになる。
【００２３】
また、請求項２記載の発明によれば、前記第１当接部が、外側部材の底部に設けた当接体によって構成されていることから、この当接体の材料を任意に選定可能である。
【００２４】
また、請求項３記載の発明によれば、前記第１当接部が、外側部材が取付けられる軸の先端に取付けたナットに形成されていることから、部品点数の増加を防止することができる。
【００２５】
また、請求項４記載の発明によれば、前記第１当接部が、外側部材が取付けられる軸の先端に形成されていることから、部品点数の増加を防止することができる。
【００２６】
また、請求項５記載の発明によれば、前記外側部材が、この外側部材が取付けられる入力軸または出力軸の何れか一方の軸に一体に形成されていることから、部品点数の増加を防止することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、ダブルオフセット型自在継手に適用した態様として、図面に基づいて詳述する。
【００２８】
図１は本発明の実施の形態を示す、軸方向に摺動可能な自在継手の断面図、図２は第１当接部と第２当接部とが当接して、自在継手が屈曲した状態を説明する断面図である。
【００２９】
図において１は入力軸、２は出力軸、３は入力軸１と出力軸２との間を連繋する自在継手である。
【００３０】
４は前記自在継手３の外側部材で、この外側部材４は入力軸１または出力軸２の何れか一方、この実施の形態においては入力軸１に取付けられている。即ち、前記外側部材４は略カップ状に形成され、その底部５がスプライン継手６を介して入力部材１に取付けられている。具体的には前記入力軸１の端部１Ａに軸スプライン６ａが形成され、外側部材４の底部５に孔スプライン６ａが形成されて、相互に圧入固定されている。また、前記入力軸１の先端にねじ７を形成して、このねじ７にワッシャ８を介してナット９を螺合固定することによって取付けられている。
【００３１】
１０は前記外側部材４の内周側に形成されたボール溝（案内溝）である。前記ボール溝１０は外側部材４の軸方向に複数本、円周方向等間隔に配置して形成されている。また、前記ボール溝１０は外側部材４の開口端側から底部５側に向かって所定の長さに亘って形成してある。なお、前記ボール溝１０内には後述するボール（球状部材）が配置される。
【００３２】
１１は前記外側部材４の内部に配置された内側部材で、この内側部材１１は入力軸１または出力軸２の何れか一方、この実施の形態においては、出力軸２に取付けられている。即ち、前記内側部材１１は外周側に球状面を有する略筒状に形成されており、その内周側が出力軸２の端部（図１において左側の端部）２Ａにスプライン継手１２を介して取付けられている。具体的には、前記出力軸２の端部２Ａに軸スプライン１２ａが形成され、内側部材１１に孔スプライン１２ｂが形成されて、相互に圧入固定されている。また、前記内側部材１１はスナップリング１３によって、その抜脱が防止してある。
【００３３】
１４は前記内側部材１１の外周側に形成されたボール溝（案内溝）である。前記ボール溝１４は内側部材１１の軸方向に複数本、円周方向等間隔に配置して形成されている。前記ボール溝１４の数はボール溝１０の数と同数で、互いに対をなすように形成してある。また、前記ボール溝１４は内側部材１４の全長に亘って形成してある。なお、前記ボール溝１４内には、外側部材４のボール溝１０内と同様に、後述するボール（球状部材）が配置される。
【００３４】
１５は前記ボール溝１０、１４内に配置された複数のボール（球状部材）である。前記複数のボール１５は、ケージ１６によって同一平面状に整列保持された状態でそれぞれ対をなすボール溝１０、１４内に配置され、外側部材４と内側部材１１との間を連繋している。
【００３５】
２１は第１当接部としての当接体である。前記当接体２１は、外側部材４の内部において、この外側部材４またはこの外側部材４が取付けられる入力軸１に取付け可能であり、この実施の形態においては、外側部材４の底部５に取付けられている。
【００３６】
前記当接体２１は、金属材料または硬質合成樹脂材料から全体として皿状に形成されると共に、半球状の外周面２２が形成されてなり、ナット９を覆って、半球状の外周面２２が外側部材４の内部に向かって突出するように取付けられている。
【００３７】
２３は第２当接部である。前記第２当接部２３は、内側部材１１またはこの内側部材１１が取付けられる出力軸２に形成可能で、この実施の形態においては、出力部材２の先端に形成されている。
【００３８】
前記第２当接部２３には半球状の外周面２４が形成されてなり、この半球状の外周面２４が外側部材４に取付けた当接体２１に向かって突出している。
【００３９】
２５は前記外側部材４の開口端に取付けられた止め輪で、この止め輪２５はケージ１６に保持されたボール１５がボール溝１０内から抜脱するのを防止している。
【００４０】
３０は前記自在継手３の封止を司る封止部材である。前記封止部材３０は金属材料からなる略筒状のブーツアダプタ３１と、このブーツアダプタ３１に一端が取付けられた、ゴム材料や合成樹脂材料からなる可撓性のブーツ３２とからなり、ブーツアダプタ３１が自在継手３の外側部材４に取付けられ、ブーツ３２の他端が出力軸２の外周に取付けバンド３３によって取付けられている。
【００４１】
３４は動力伝達を司るチューブで、このチューブ３４は金属材料や繊維強化合成樹脂材料等からなり、出力軸２２の端部（図１において右側の端部２Ｂ）に取付けられている。詳しくは、前記出力軸２の右側の端部２Ｂの外周が所定の長さに亘ってチューブ３４の略肉厚寸法だけ縮径されており、チューブ３４は、出力軸２の端部２Ｂの縮径された外周部分に圧入され、かつ溶接や接着によって取付けられている。
【００４２】
斯かる構成において、前記自在継手３は、入力軸１が図外の駆動装置に連結され、出力軸２がチューブ４を介して図外の被駆動装置に連結されて動力伝達に使用される。
【００４３】
即ち、前記図外の駆動装置から入力軸１に入力された回転駆動力は、自在継手３を介して出力軸２及びチューブ３４に伝達され、このチューブ３４に連結された図外の被駆動装置に伝達される。
【００４４】
このとき、前記自在継手３は、入力軸１と出力軸２との間に交差角が生じた場合には屈曲し、ボール１５がケージ１６に保持された状態で入力軸１と出力軸２との交差角の２等分線上に移動して、入力軸１と出力軸２との間の等速性を保ちつつ動力伝達を司る。また、前記入力軸１と出力軸２とに軸方向の力が作用した場合には、ボール１５が外側部材４のボール溝１０内を軸方向に移動することによって、ボール溝１０の軸方向長さを超えない所定の範囲内において、入力軸１と出力軸２の軸方向に伸縮可能である。
【００４５】
また、前記自在継手３に軸方向の過大な力が入力されたとき、第１当接部としての当接体２１と第２当接部２３とが相互に当接する。
【００４６】
このとき、前記ボール１５は対をなすボール溝１０、１４内にあり、このボール溝１０、１４内で転動可能である。このため、前記自在継手３は、当接体２１と第２当接部２３とが当接した状態で屈曲可能である（図２参照）。
【００４７】
前記第１当接部としての当接体２１と第２当接部２３とが相互に当接した状態では、これらが当接しない場合に比較して自在継手３の屈曲抵抗は大きくなるけれども、当接体２１と第２当接部２３とが当接するのは自在継手３に通常よりも過大な力が入力された場合であるから、この力によって自在継手３は容易に屈曲可能である。
【００４８】
したがって、軸方向に過大な力が入力されても屈曲することが可能な、軸方向に摺動可能な自在継手３が得られる。
【００４９】
また、前記当接体２１及び第２当接部２３には半球状の外周面２２及び外周面２４が形成され、当接体２１と第２当接部２３とが点接触するから、自在継手３の屈曲動作が滑らかになる。
【００５０】
また、前記当接体２１は外側部材４の底部５に別体として設けられているから、当接体２１の材料を任意に選定可能である。
【００５１】
図３は本発明の別の実施の形態を示す図面で、この実施の形態が変わるところは、前記第１当接部が、外側部材４が取付けられる入力軸１の先端に取付けたナット９に形成されている点である。
【００５２】
即ち、前記ナット９が袋状とされ、先端側に第１当接部２１が形成されており、半球状の外周面２２が形成されている。
【００５３】
なお、その他の構成については前記実施の形態と同様であるから、同一構成部分には同一符号を付し、その重複する説明を省略する。
【００５４】
斯かる構成によれば、前記自在継手３に軸方向の過大な力が入力されたとき、ナット９の先端側の第１当接部２１と第２当接部２３とが相互に当接する。
【００５５】
このとき、前記ボール１５は対をなすボール溝１０、１４内にあり、このボール溝１０、１４内で転動可能である。このため、前記自在継手３は、第１当接部２１と第２当接部２３とが当接した状態で屈曲可能となり、前記実施の形態と同様の作用、効果が得られる。
【００５６】
したがって、軸方向に過大な力が入力されても屈曲することが可能な、軸方向に摺動可能な自在継手３が得られる。
【００５７】
また、前記ナット９の先端に第１当接部２１を形成したから、部品点数の増加を防止することができる。
【００５８】
図４は本発明の別の実施の形態を示す図面で、この実施の形態が変わるところは、前記第１当接部が、外側部材４が取付けられる入力軸１の先端に形成されている点である。
【００５９】
即ち、前記入力軸１の先端が外側部材４の内部に向かって延長され、この入力軸１の先端側に第１当接部２１が形成されており、半球状の外周面２２が形成されている。
【００６０】
なお、その他の構成については前記実施の形態と同様であるから、同一構成部分には同一符号を付し、その重複する説明を省略する。
【００６１】
斯かる構成によれば、前記自在継手３に軸方向の過大な力が入力されたとき、入力軸１の先端側の第１当接部２１と第２当接部２３とが相互に当接する。
【００６２】
このとき、前記ボール１５は対をなすボール溝１０、１４内にあり、このボール溝１０、１４内で転動可能である。このため、前記自在継手３は、第１当接部２１と第２当接部２３とが当接した状態で屈曲可能となり、前記実施の形態と同様の作用、効果が得られる。
【００６３】
したがって、軸方向に過大な力が入力されても屈曲することが可能な、軸方向に摺動可能な自在継手３が得られる。
【００６４】
また、前記入力軸１の先端に第１当接部２１を形成したから、部品点数の増加を防止することができる。
【００６５】
図５は本発明の別の実施の形態を示す図面で、この実施の形態が変わるところは、前記外側部材４が、この外側部材４が取付けられる入力軸１と一体に形成されている点である。
【００６６】
即ち、前記外側部材４が入力部材１と一体に形成され、ワッシャ、ナットが廃止されている。また、図１に示す実施の形態と同様に、前記第１当接部としての当接体２１が外側部材４の底部に取付けられている。
【００６７】
なお、その他の構成については前記実施の形態と同様であるから、同一構成部分には同一符号を付し、その重複する説明を省略する。
【００６８】
斯かる構成によれば、前記自在継手３に軸方向の過大な力が入力されたとき、外側部材４の底部に配置した当接体（第１当接部）２１と第２当接部２３とが相互に当接する。
【００６９】
このとき、前記ボール１５は対をなすボール溝１０、１４内にあり、このボール溝１０、１４内で転動可能である。このため、前記自在継手３は、当接体２１と第２当接部２３とが当接した状態で屈曲可能となり、前記実施の形態と同様の作用、効果が得られる。
【００７０】
したがって、軸方向に過大な力が入力されても屈曲することが可能な、軸方向に摺動可能な自在継手３が得られる。
【００７１】
また、前記入力軸１と外側部材４とが一体に形成されているから、部品点数の増加を防止することができる。
【００７２】
以上、実施の形態を図面に基づいて説明したが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、前記第１当接部２１及び第２当接部２３に表面処理を施すことは任意に可能である。また、前記第２当接部２３を内側部材に形成する構成としてもよいものである。
【００７３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、軸方向に過大な力が入力されても屈曲することが可能な、軸方向に摺動可能な自在継手が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す軸方向に摺動可能な自在継手の断面図である。
【図２】第１当接部と第２当接部とが当接して、自在継手が屈曲した状態を説明する断面図である。
【図３】本発明の別の実施の形態を示す自在継手の断面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態を示す自在継手の断面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態を示す自在継手の断面図である。
【符号の説明】
１  入力軸
２  出力軸
３  自在継手
４  外側部材
１０  ボール溝（案内溝）
１１  内側部材
１４  ボール溝（案内溝）
１５  ボール（球状部材）
２１  当接体（第１当接部）
２３  第２当接部
【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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