WO2005078302A1

WO2005078302A1 - 等速自在継手

Info

Publication number: WO2005078302A1
Application number: PCT/JP2004/019473
Authority: WO
Inventors: Minoru Ishijima; Kenta Yamazaki
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2005-08-25
Also published as: EP1715208A4; US20080248884A1; EP1715208A1; US8162764B2

Abstract

本願発明は、等速自在継手のコンパクト化、強度、耐久性、負荷容量、作動角の確保を目的とする。等速自在継手にはボール３が６個配置されている。ボール３のピッチ円径ＰＣＤBALL（ＰＣＤBALL＝２×ＰＣＲ）と直径ＤBALLとの比ｒ１（＝ＰＣＤBALL／ＤBALL）は、１．５≦ｒ１≦４．０の範囲、外方部材１の外径ＤOUTERと内側継手部材２のセレーション（又はスプライン）２ｄのピッチ円径ＰＣＤSERRとの比ｒ２（＝ＤOUTER／ＰＣＤSERR）は、３．０≦ｒ２≦５．０の範囲内の値に設定されている。

Description

明細書等速自在継手技術分野

本発明は、例えば、自動車のステアリング用軸継手として利用され得る等速自在継手に関する。背景技術

例えば、自動車用のステアリングシャフトには、一般的にカルダンジョイント（十字軸継手）が複数個用いられていた。このカルダンジョイントは、作動角が大きくなると入力軸と出力軸の間で回転変動が大きくなる不等速自在継手であり、複数のカルダンジョイントを組み合わせて等速性を確保するためには、車両の設計自由度が損なわれる問題点が存在する。

そこで、ステアリング用軸継手として固定型等速自在継手を用いれば、任意の作動角で等速性を確保することができるので、車両の設計自由度が増す利点がある。

図 9は、自動車のドライブシャフト等の連結用継手として従来より使用されている固定型等速自在維手（ツエパー型等速自在継手：ボールフイツクスドジョイント）を示している。この等速自在継手は、球面状の内径面 1 1 aに 6本の曲線状のトラック溝 1 1 bを軸方向に形成した外方部材 1 1 と、球面状の外径面 1 2 aに 6本の曲線状のトラック溝 1 2 bを軸方向に形成し、内径面に歯型（セレーシヨン又はスプライン）を有する嵌合部 1 2 cを形成した内側継手部材 1 2と、外方部材 1 1 のトラック溝 1 1 bとこれに対応する内側継手部材 1 2のトラック溝 1 2 b とが協働して形成される 6本のポールトラックに配された 6個のトルク伝達ボール 1 3と、トルク伝達ポール 1 3を保持するポケット 1 4 cを備えた保持器 1 4とで構成される。外方部材 1 1 のトラック溝 1 1 bの中心 Aは内径面 1 1 aの球面中心に対して、内側継手部材 1 2のトラック溝 1 2 bの中心 Bは外径面 1 2 aの球面中心に対して、それぞれ、軸方向に等距離だけ反対側（同図に示す例では中心 Aは継手の開口側、中心 Bは継手の奥部側）にオフセッ卜されている。そのため、トラック溝 1 1 bとこれに対応するトラック溝 1 2 bとが協働して形成されるボールトラックは、軸方向の一方（同図に示す例では継手の開口側）に向かって楔状に開いた形状になる。外方部材 1 1 の内径面 1 1 aの球面中心，内側継手部材 1 2の外径面 1 2 aの球面中心は、いずれも、トルク伝達ボール 1 3の中心を含む継手中心面◦内にある。

外方部材 1 1 と内側継手部材 1 2とが角度 0だけ角度変位すると、保持器 1 4に案内されたトルク伝達ボール 1 3は常にどの作動角 0においても、角度 0の 2等分面（ 0 2 ) 内に維持され、継手の等速性が確保される。

ところで、この種の固定型等速自在継手では、機能上および加工上の要請から外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝に対してボールとの間にすきまが存在し、このトラックすきまは、継手の中立状態で内方部材または外方部材のいずれか一方を固定し、他方を軸方向に移動あるいは円周方向に回転させたときにすきまとなって現出する。

このトラックすきまは、内方部材と外方部材の間の円周方向のガタッキ（回転バックラッシュ）に大きく影響を与える。固定型等速自在継手では、加工公差および組立性の面からトラックすきまが不可欠であることから、回転バックラッシュが大きい。したがって、この継手をそのまま自動車用ステアリング継手に適用すると、車両の直進付近でのステアリング操作惑の悪化や、異音の発生原因となることが懸念される。

この問題を解消するための手段として、継手内部に設けた予圧手段により、トラックすきまによリ生じる軸方向すきまを詰めることで回転バックラッシュを抑制し得る固定型等速自在継手が提案されている（例えば、特許文献 1参照）。本発明の第 1 の課題は、継手内部に設けた予圧手段によりボールトラックにポールを常に当接させ回転バックラッシュを抑制した等速自在継手において、よリー層のコンパクト化を図り、十分な強度、負荷容量および耐久性を確保し、特に自動車のステアリングシャフ卜用として好適な等速自在継手を提供しょうとするものである。

次に、本発明の第 2の課題について説明する。図 1 0は、上述した等速自在継手の保持器 1 4を示している。保持器 1 4は、トルク伝達ボール 1 3を保持する 6個の窓形のポケット 1 4 cを円周等配位置に備えている。ポケット 1 4 cの円周方向両側は柱部 1 4 dである。従来、保持器 1 4のポケット 1 4 cは、プレスによる抜き加工の後、軸線方向で対向する一対の軸方向壁面 1 4 c 1 {図 1 0 ( b ) 参照 } をシェービング (ブローチ）で仕上げ加工していた。この場合、軸方向壁面 1 4 c 1 の加工により、ポケット 1 4 c とトルク伝達ボール 1 3との軸方向初期隙間を一 5 0 m 1 0 mに設定するが、軸方向壁面 1 4 c 1 の加工代にばらつきがあると、ポケット 1 4 cの中心位置が周方向に配列されたボケット 1 4 c間でばらつき、これによリ所謂ボケット千鳥状態が発生することにより保持器 1 4の強度や耐久性に障害となる。そのため、ポケット 1 4 cの隅アール部 1 4 c 3の曲率半径 Rを小さくして直線部 1 4 c 4を残し、軸方向壁面 1 4 c 1 と直線部 1 4 c 4との間の軸方向寸法 δを管理して、所謂ポケット千鳥状態が発生しないようにしている。従って、隅アール部 1 4 c 3の曲率半径 Rを小さくする分、本来機能的に不必要な部分までボケッ卜空間が広がる結果となる。

従って、ポケット空間が機能面から見て広すぎることによリ、保持器の柱部に作用する応力が高くなリ、また内径面及び外径面の表面積が小さくなリ、保持器の強度及び耐久性が十分に確保できないおそれがある。本発明の第 2の課題は、予圧付与手段によリポ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、保持器の機能を損なうことなくポケット構造を最適化し、それによつて、保持器の強度及び耐久性、ひいては継手の強度及び耐久性を向上させることにある。特許文献 1 ：特開 200 3— 1 3 00 8 2号公報発明の開示

課題を解決するための手段

上記第 1 の課題を解決するため、本願第 1 の発明に係る等速自在継手は、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、前記内方部材に配設され弾性的な押圧力を軸方向に作用させる押圧部と、前記保持器に配設され前記押圧部からの押圧力を受ける受け部とを設けた等速自在継手において、前記ボールのピッチ円径（ P C D_BALL) とボールの直径（D_BALL) との比 r 1 (= P C D _BALL/ D _BALL) が、 1 . 5≤ r 1 ≤ 4. 0の範囲内であることを特徴とする。

ここで、ボールのピッチ円径（ P C D_BALL) は、外側継手部材のトラック溝の中心又は内方部材のトラック溝の中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さ {外側継手部材のトラック溝の中心とポールの中心とを結ぶ線分の長さと、内方部材のトラック溝の中心とポールの中心とを結ぶ線分の長さとは等しい。これにより、継手の等速性が確保される。以下、この寸法を（ P C R) という。 } の 2倍（ P C D_BALL= 2 X P C R) である

1 . 5≤ r 1 ≤ 4. 0とした理由は、等速自在継手において、限られたスペースの範囲で、ボールの P C Dを大幅に変更することは困難であリ、 r 1 の値は主にボール径に依存する。ステアリング用等速自在継手の場合、通常の等速自在継手と比較して低負荷トルク範囲で使用されるため、内外方部材は薄肉化が可能だが、 r 1 < 1 . 5では、外方部材、内方部材等の肉厚が薄くなリすぎて、強度不足が懸念される。 4. 0 < r 1 では、ボールと各トラック面の負荷容量が小さくなリ、耐久性が懸念される。

すなわち、等速自在継手においては、限られたスペースの範囲で、ポールのピッチ円径（ P C D_BA^) を大幅に変更することは困難である。そのため、 r 1 の値は、主にボールの直径（D_BAU) に依存することになる。 r "I < 1 . 5であると（主にボール直径 D_BA が大きい場合）、他の部品（外方部材、内方部材等）の肉厚が薄くなリすぎて、強度の点で懸念が生じる。逆に、 r 1 > 4. 0であると（主に直径 D_BA が小さい場合）、負荷容量が小さくなリ、耐久性の点で懸念が生じる。 1 . 5≤ r 1 ≤ 4. 0とすることにより、外方部材等の強度、継手の負荷容量および耐久性を十分に確保することができる。このことは、試験により裏付けされている。

【表 1】

O:良厶：可 X :不可（6個ボール) 表 1 に示すように（表 1 は比較試験に基づく評価を示している。）、 r 1 = 1 . 1 とした場合では、外方部材、内方部材、保持器の強度が十分に確保されず、好ましくない結果が得られた。 r 1 = 1 . 5、 1 . 9 とした場合では、強度面でもまずまず良好な結果が得られた。特に、 r 1 ≥ 2. 3とした場合では、外方部材、内方部材、保持器の強度および継手の耐久性が十分に確保され、好ましい結果が得られた。尚、 r 1 > 3. 9の範囲内については試験は行なっていないが、上記と同様に好ましい結果が得られるものと推測される。ただし、 r 1 > 4. 0になると、耐久性の点が問題になると考えられるので、 r 1 ≤ 4. 0とするのが良い。

以上によリ、 r 1 は、 1 . 5 ≤ r 1 ≤ 4. 0の範囲内、好ましくは、 2. 3≤ r 1 ≤ 4. 0の範囲内に設定するのが良い。

r l を 1 . 5〜 4. 0倍の範囲内とした理由は、 r l が 1 . 5倍よりも小さいと内輪 2の強度が低下し、逆に、 4. 0倍より大きいと保持器 4の強度が低下すると共に外側継手部材の外径が大きくなる不都合が生じるからである。

本願第 2の発明は、上記構成に加え、さらに、外側継手部材の外径（ D_0UTER) と内方部材の内径面に形成された連結用セレーシヨンの歯型のピッチ円径（ P C D_SERR) との比 r 2 (= D_0UTERZ P C D _SERR) を 3. 0≤ r 2≤ 5. 0の範囲内とする。

3. 0≤ r 2≤ 5. 0とした理由は次にある。すなわち、内方部材の歯型のピッチ円径（ P C D_SERR) は、相手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、 r 2の値は、主に外側継手部材の外径（D。_UTER) に依存することになる。 r 2 < 3. 0であると（主に外径 D_0UTER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、 r 2 > 5. 0であると（主に外径 Ο_ουτΕΚ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 ≤ r 2 ≤ 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確保することができ、かつ、実用上の要請も満足できる。

以上により、 r 2は、 3. 0≤ r 2≤ 5. 0の範囲内に設定するのが良い。また、本願第 3の発明は、外側継手部材のトラック溝の中心が内径面の球面中心に対して、内方部材のトラック溝の中心が外径面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卜され、前記オフセット量（ F) と、前記（ P C R) との比 R 1 (= F/P C R) が、 0. 1 0 9≤ R 1 ≤ 0. 1 6 2の範囲内である構成を提供する。

0. 1 0 9≤ R 1 ≤ 0. 1 6 2とした理由は次にある。 P C Rを固定して考えた場合、一般に、作動角付与時、オフセット量（ F ) が大きいほどトラック荷重（トラック溝とボールとの接触部分に加わる荷重）は減少するので、トラック荷重の点では、オフセット量（ F) が大きい方が有利であると言える。

しかし、オフセット量（ F) が大きすぎると：（ 1 ) 高作動角域でトラックが浅くなリ、許容負荷トルクの低下を招く；（2)保持器のポケット内での、ボールの径方向移動量が大きくなるので、ボールの脱落を防止するため、保持器の肉厚（径方向寸法）を大きくする必要が生じる。そのため、トラックが浅くなリ、許容負荷トルクの低下を招く；（ 3 ) 保持器のポケット内での、ボールの周方向移動量が大きくなるので、ボールの適正な運動を確保するため、保持器のポケッ卜の周方向寸法を大きくする必要が生じる。そのため、保持器の柱部が細くなリ、強度面が問題となる。

一方、オフセット量（ F) が小さすぎると：（ 4) 作動角付与時、負荷側のトラック荷重（ P 1 ) 、非負荷側のトラック荷重（ P 2 _: 1 回転中に、非負荷側トラックに荷重が働く位相が生じる。）のピーク値が増大し（ P 1 、 P 2は所定の位相角でのピーク値を示す。）、耐久性低下を招く；（ 5) 最大作動角が減少する。

以上より、オフセット量（ F ) は、過大■過小いずれも好ましくなく、上記（ 1 ) 〜（ 3 ) の問題と上記（ 4) ( 5 ) の問題との均衡を図り得る最適範囲が存在する。ただ、オフセット量（ F) の最適範囲は継手の大きさによって変わるので、継手の大きさを表す基本寸法との関係において求める必要がある。したがって、トラックオフセット Fと P C Rの寸法の比 R 1 (= F / P C R ) を用いているのはそのためである。 R 1 > 0. 1 6 2であると上記（ 1 ) ~ ( 3 ) が問題となり、 R 1 < 0. 1 0 9であると上記（4) ( 5 ) が問題となる。許容負荷トルクの確保、保持器強度の確保、トラック荷重の低減、耐久性の確保、最大作動角の確保の点から、 0. 1 0 9≤ R 1 ≤ 0. 1 6 2がオフセット量（ F) の最適範囲である。

本願第 4の発明は、トルク伝達ボールの数が 6個以下で、トラックとボールの接触角度（ 0 ) が 3 0^β ≤ Θ≤ 40° の範囲であることを特徴とする。

ステアリング用等速自在継手においては、ドライブシャフトと異なり、常時、高作動角で使用されるため、接触角度 4 5° 付近で使用される通常のドライブシャフト用等速ジョイントの仕様では、高負荷時にトラック溝とポールの接触楕円がトラックエッジに乗り上げを起こし、高角域での内外輪トラックの許容負荷トルクが不足し、耐久性に懸念があった。この解決策として、大角度領域においても、高負荷時に接触楕円がトラックのエッジに乗り上げない範囲とするために、接触角度（ 0 ) を 30 ° ≤ Θ≤ 40° の範囲とすることにより、許容負荷トルク線図の改善が達成される。

なお、本願第 5〜 7の発明は、前記第 1 の発明と、以下に説明する本願第 8 ~ 1 0の発明とを組み合わせたものである。

上記第 2の課題を解決するため、本願第 8の発明は、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側継手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固定型等速自在継手において、前記ボールトラックが軸方向の一方に向かって楔状に開いた等速自在継手であって、前記保持器のポケットが隅アール部を有し、前記隅アール部の曲率半径 Rとトルク伝達ボールの直径 dとの比（RZd )が RZd≥ 0.

2 2である構成を提供する。

比（R/d ) を上記範囲内としたのは次の理由による。図 7は、比（ R/d ) と保持器の柱部（周方向に隣接するポケット間の間隔部）に作用する最大主応力荷重との関係を F E M解析によって求めた結果を示している。同図に示す結果から { ( R/ d ) - (最大主応力荷重） } 線図が RZ d = 0. 5 3 7で極小値を取ることが認められ、 R/ d = 0. 5

3 7のときに柱部の最大主応力荷重が理論上最も小さくなることが確認された。

また、表 2に示すように、この解析結果に基づいて、トルク伝達ポールの各サイズごとに RZ d = 0. 5 3 7を満足する R寸法を求めた。

さらに、 R寸法の一般公差が ± 1 mm (—般公差：基準寸法の区分 6 mmを超えるものについては許容差が土 1 mm) であることから、寸法の上限値、下限値を求め、それぞれの値に対応する RZ dの上限値、下限値を求めた（RZdの中央値は上限値と下限値の平均値）。その結果、 RZ dの好ましい範囲として、 0. 4 5≤ RZd≤ 0. 6 2が得られた。一方、図 1 0に示す従来の保持器では RZ d = 0. 2 1 であり、 R/ d≥ 0. 2 2であれば最大主応力荷重の低減効果が期待できる。従って、比（RZd ) を RZ d≥ 0. 2 2、好ましくは 0. 4 5≤ R / d≤ 0. 6 2の範囲内とした。また、比（ RZd ) を上記範囲内にすることにより、保持器の機能（トルク伝達ボールに対する作動性）を損なうことなく、ポケット空間を必要最小限にし、その分、保持器の内径面及び外径面の表面積を増大させることができる。これにより、柱部の最大主応力荷重の低減効果と相俟って、保持器の強度及び耐久性を高めることができる。

【表 2】に相対移動して保持器のポケッ卜の周方向壁面と干渉しないように、保持器のポケッ卜の周方向長さを設定する必要がある。

保持器の 6個のポケットを、周方向長さが相互に同じ 1 種類のポケッ卜で構成することができる。上述のように、比（R Z d ) を上記範囲内の値にすることにより、保持器の強度及び耐久性が向上するので、本願第 1 0の発明のように、 6個のポケッ卜の周方向長さを全て同じ（上記の第 2ポケットと同じ長さ）にすることも可能となる。

保持器のポケッ卜の壁面のうち、少なくとも該保持器の軸線方向で対向する一対の軸方向壁面は、該保持器の処理後の切削によって形成するのが好ましい。ここでの「切削」には、研削、焼入れ鋼切削等が含まれる。これにより、軸方向壁面の加工代のばらつきが縮小するので、従来のポケット構造において軸方向壁面の加工代を管理するために設けていた直線部をなくし、隅アール部の曲率半径を大きくして、比（R Z d ) を上記範囲内の値にすることが可能となる。発明の効果

前記第 1 の発明によれば、継手内部に設けた予圧手段により、ボールトラックとポールを常に当接させ回転バックラッシュを抑制した等速自在継手において、よリ一層のコンパクト化を図ることができると同時に、十分な強度、負荷容量、耐久性、作動角を確保することができる。

前記第 8の発明によれば、保持器の機能を損なうことなくポケット構造を最適化し、それによつて、保持器の強度及び耐久性、ひいては継手の強度及び耐久性を向上させることができる。図面の簡単な説明

図 1 は、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は、図 1 の継手の横断面図である。

図 3は、プランジャユニット部分の断面図である。 r 1 1.1 1.5 1.9 2.3 2.7 3.1 3.5 S.9 耐久性 0 Ο 0 0 Ο Ο ο ο 外輸強度 X 厶 Δ Ο ο Ο ο ο 内輪強度 X 厶厶 0 ο Ο ο 0 保持器強度 X 厶厶 ο 〇 ο 0 ο

Ο:良厶：可 X：不可（6個ポール) また、本願第 9の発明は、前記保持器のポケッ卜が隅アール部を有し、前記隅アール部の曲率半径 Rとトルク伝達ボールの直径 dとの比（RZ d ) が R,d≥ 0. 22、好ましくは 0. 45≤ RZd≤ 0. 62である構成を提供する。この発明の等速自在継手は、外方部材および内側継手部材の各トラック溝に直線状の溝底を有するストレート部を備えた等速自在継手に適用することも可能である。その他の事項は上述した発明の等速自在継手と同じである。

本発明の等速自在継手において、トルク伝達ボールの組込みは次のようにして行う。すなわち、外方部材と内方部材とを相対的に角度変位させ、保持器のポケットを外方部材の一方の開口部から外部に臨ませた状態で、トルク伝達ボールを保持器のポケッ卜及びボールトラックに組込む。外方部材と内方部材とが相対的に角度変位すると、保持器のポケッ卜に保持されたトルク伝達ボールは周方向に相対移動するので、トルク伝達ボールの組込み時（この時の外方部材と内方部材との変位角を Γボール組込み角」という。）、既に組込まれたトルク伝達ボールが周方向

10 図 4は、プランジャユニット部分の拡大断面図である。

図 5は、保持器の横断面図 {図 5 ( a ) } 、縱断面図 {図 5 ( b ) } である。

図 6は、保持器のポケット周辺部を示す拡大平面図である。

図 7は、比（RZ d ) と柱部の最大主応力荷重との関係を示す図である。

図 8は、（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 9は、従来の等速自在継手を示す縦断面図 {図 9 ( a ) } 、 {図 9 ( b ) } である。

図 1 0は、従来継手における保持器の縦断面図 {図 1 0 ( a ) } 、ポケット周辺部を示す拡大平面図 {図 1 0 ( b ) } である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

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、固定型等速自在継手の一種であるツエツバ型（B J ) 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（ U J ) 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。

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 8 ( a ) 〜（ c ) に示すようにステァリングホイール 6 6の回転運動を、一または複数のステアリングシャフト 6 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 6 8に伝達することにより、タイロッド 6 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卜 6 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 6 2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 6 2を屈曲させた状態でもステアリングギヤ 6 8に正確な回転運動を伝達できるようにしている。本発明の実施形態ではこの軸継手 6 1 に固定型等速自在継手を使用する。図 8 ( b ) における符号ひは継手の折曲げ角度を表しており、折曲げ角度 αが 3 0 ° を越える大角度も設定可能である。なお、ステアリング装置はモータにより補助力を付与する電動式パワーステアリング装置（ E P S ) でも、油圧式パワーステアリング装置でもよい。

本発明の実施形態であるステアリング用の固定型等速自在継手 Aは、図 1 に示すように、ステアリングシャフトに接続されるヨーク 7 0付きの連結軸 5を有する。固定型等速自在継手 Aの構造は、球面状の内径面 1 bに 6本の曲線状のトラック溝 1 a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、球面状の外径面 2 bに 6本の曲線状のトラック溝 2 aを軸方向に形成し、内径面に連結軸 5を連結するための歯型（セレージョン又はスプライン）を有する嵌合部 2 dを形成した内側継手部材 2と、外方部材 1 のトラック溝 1 a とこれに対応する内側継手部材 2 のトラック溝 2 a とが協働して形成される 6本のボールトラックに配された 6個のトルク伝達ボール 3と、トルク伝達ポール 3を保持する保持器 4とで構成される。

内側継手部材 2の嵌合部 2 dには、連結軸 5の軸端部が歯型嵌合（セレーシヨン嵌合又はスプライン嵌合）される。内側継手部材 2と連結軸 5とで内方部材 6を構成する。

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 2 0が装着される。内側継手部材 2と連結軸 5により内方部材 6を構成する。

この実施形態において、外方部材 1 のトラック溝 1 aの中心 0 ,は内径面 1 bの球面中心に対して、内側継手部材 2のトラック溝 2 aの中心 0 ₂ は外径面 2 b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（同図に示す例では、中心 0，は継手の開口側、中心 0 ₂は継手の奥部側）にオフセットされる。そのため、トラック溝 1 a とこれに対応ずるトラック溝 2 aとが協働して形成されるポールトラックは、軸方向の一方（同図に示す例では継手の開口側）に向かって楔状に開いた形状になる。保持器 4の外径面 4 bの球面中心、および、保持器 4の外径面 4 bの案内面となる外方部材 1 の内径面 1 bの球面中心は、いずれも、ボール 3の中心 0₃を含む継手中心面 O内にある。また、保持器 4の内径面 4 cの球面中心、および、保持器 4の内径面 4 cの案内面となる内側継手部材 2の外径面 2 b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 1 a の中心 O,と継手中心面 Oとの間の軸方向距離、内側継手部材 2の上記ォフセット量（ F ) は、トラック溝 2 aの中心 O ₂と継手中心面 Oとの間の軸方向距離になリ、両者は等しい。外方部材 1 のトラック溝 1 aの中心 0，と内側継手部材 2のトラック溝 2 aの中心 0₂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 1 aの中心 O,は継手の開口側、トラック溝 2 aの中心 0₂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 1 aの中心 0，とボール 3の中心 0₃を結ぶ線分の長さ、内方部材 2のトラック溝 2 aの中心 0₂とボール 3の中心 0₃を結ぶ線分の長さが、それぞれ P C Rであり、両者は等しい。

外方部材 1 と内側継手部材 2とが角度 0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 0においても、角度 0の 2等分面 ( Θ / 2 ) 内に維持され、固定型等速自在継手 Aの等速性が確保され

固定型等速自在継手 A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、ヨーク 4 0を介してステアリングシャフ卜に連結される連結軸 5の軸端に、プランジャユニット 5 0を取り付けている。このプランジャユニット 5 0は、先端に押圧部 5 2を有する押圧部材としてのボール 5 3、弾性部材としての圧縮コイルばね 5 4、ボール 5 3 と圧縮コィルばね 5 4を収容する収容部材としてのケース 5 5からなるアッセンプリ体である。この圧縮コイルばね 5 4は、ボール 5 3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。前述のプランジャュニット 5 0を連結軸 5に取り付ける構造は次のとおりである。なお、この実施形態では連結軸 5に押圧部 5 2、保持器 4 に受け部 5 8を形成しているが、逆に連結軸 5に受け部 5 8、保持器 4 に押圧部 5 2を設けてもよい。つまり、内方部材 6と保持器 4の間で相対的に押圧されればよい。

プランジャユニット 5 0は、図 3に示すように、そのケース 5 5を連結軸 5の軸端に形成された凹陥部 5 a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 5 5の固定が完了すると、ケース 5 5のフランジ 5 5 bが連結軸 5の軸端面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 5 0が位置決めされる。つまり、連結軸 5の凹陥部 5 a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 5 aの深さをプランジャュニッ卜 5 0のケース 5 5の軸方向長さよりも大きくしてフランジ 5 5 bが連結軸 5の軸端面に係合しているため、プランジャュニット 5 0の位置決めが可能となる。

プランジャュニット 5 0のケース 5 5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 5 5 aを設けることにより、その係止部 5 5 aの内径 ø dがボール 5 3の外径 0 Dよりも小さくなつてボール 5 3の抜脱を防止できる。これにより、ボール 5 3、圧縮コイルばね 5 4 およびケース 5 5をュニット化したアッセンプリ体となっている。ここで、ボール 5 3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 5 5の開口端縁部をその全周に亘つて内径側へ加締めることにより係止部 5 5 aを形成する他に、種々の構造が適用可能である。

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 5 6を取り付けている。この受け部材 5 6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 5 6 a とその外周に環状に形成された取付け部 5 6 bとで構成される。球面部 5 6 a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 5 2からの押圧力を受ける受け部 5 8として機能する。取付け部 5 6 b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。この等速自在継手の連結軸 5が作動角をとつた際に、プランジャュ二ット 5 0の押圧部 5 2と受け部材 56の受け部 5 8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 5 8の内径寸法 R oは、押圧部 5 2を有するボール 5 3の外径寸法（ 0 DZ2 ) (図 3参照）よリも大きくする（ R o > (0 D/2 ) ) 。また、作動角 0をとつた際の受け部材 5 6と内側継手部材 2との干渉を防止するため、受け部 5 8の内径半径寸法 R oは、保持器 4の球状内面の半径寸法 R i よりも大きくする（ R o > R i ) 。

以上の構成において、連結軸 5のセレーシヨン軸部と内側継手部材 2 をセレーション結合し、止め輪 5 9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 5 2と受け部材 5 6の受け部 5 8とが互いに当接し、ポール 5 3が退入して圧縮コイルばね 5 4が圧縮される。ここで、前述したようにプランジャュ二ット 5 0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 5 2の取り付け状態を安定化させてその押圧部 5 2と受け部 5 8の当接状態を常に一定にすることができ、押圧部 5 2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。

この実施形態では、上記構成に加え、継手の主要寸法を次のような値に設定している。前述したように、（ I ) ボール 3のピッチ円径 P C D BALL ( P C D_BALL= 2 x P C R) と直径 D_BALLとの比 r 1 (= P C D _BALLZ D BALL) は、 1 . 5≤ r 1 ≤ 4. 0の範囲、好ましくは、 2. 3≤ r 1 ≤ 4 . 0の範囲内の値に設定するのが、外方部材等の強度確保、負荷容量の確保、耐久性の確保の点から好ましい。また、（I I)外方部材 1 の外径 D _0UTERと内側継手部材 2のセレ一シヨン（又はスプライン） 2 dのピッチ円径 P C D _SERRとの比 r 2 (= D _0UTER/ P C D _SERR) を 3. 0≤ r 2≤ 5. Oの範囲内の値に設定してある。尚、上記（ I ) の構成は単独で採用しても良い。

トラック溝 1 a、 2 aのオフセット量（ F) は次のような値に設定すると良い。前述したように、（I I I) トラック溝 1 a、 2 aのオフセット量 ( F ) は、トラックオフセット Fと P C Rの比 R 1 (= FZ P C R)が、 0. 1 0 9≤ R 1 ≤ 0. 1 6 2の範囲内になるように設定するのが、許容負荷トルクの確保、保持器強度の確保、トラック荷重の低減、耐久性の確保、最大作動角の確保の点から好ましい。

図 5は保持器 4を示している。保持器 4は、トルク伝達ボール 3を収容保持する 6個の窓形のポケット 4 aと、円周方向に隣接したポケット 4 a間の柱部 4 d とを備えている。この実施形態において、各ポケット 4 aの周方向長さは全て同一である。また、継手の運転初期時におけるポケット 4 aの軸方向寸法しとトルク伝達ボール 3の直径 d との差（= し一 d ) 、すなわち両者の間の軸方向初期隙間は 0〜十 50 m、好ましくは 0〜十 30 mの範囲内に管理されている。保持器 4は、例えば浸炭用鋼で形成され、その表層部に浸炭焼入れ焼戻しによる浸炭層を備えている。浸炭用鋼としては、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロムモリブンデン鋼等を用いることができる。

図 6に拡大して示すように、保持器 4のボケット 4 aは、該保持器 4 の軸線方向で対向する一対の軸方向壁面 4 a 1 と、周方向で対向する一対の周方向壁面 4 a 2と、軸方向壁面 4 a 1 と周方向壁面 4 a 2とを繋ぐ隅アール部 4 a 3とで構成される。この実施形態では、トルク伝達ポール 3の直径 dに対する隅アール部 4 a 3の曲率半径 Rの比（RZ d ) を 0. 4 5≤ R,d≤ 0. 6 2の範囲内の値、また、周方向壁面 4 a 2 と隅アール部 4 a 3とを曲率半径 Rの一つの円弧で描いている。さらに、軸方向壁面 4 a 1 については、該保持器 4の熱処理（浸炭焼入れ焼戻し ) 後に、研削又は焼入れ鋼切削等を行って、加工代のバラツキが小さくなるようにしている（周方向壁面 4 a 2と隅アール部 4 a 3はプレスによる抜き加工のまま残している）。

Claims

請求の範囲

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ポールと、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、ポールを保持する保持器と、前記内方部材と保持器の間で両者が離れるように弾性的な押圧力を軸方向に作用させた等速自在継手において、前記ボールのピッチ円径（ P C D_BA ) とボールの直径 ( D_BALL) との比 r 1 (= P C D_BALL/D_BALL) が、 1 ■ 5≤ r 1 ≤ 4 · 0 の範囲内であることを特徴とする等速自在継手。

2. 外方部材の外径（D。_UTER) と内方部材の歯型のピッチ円径（ P C D_SERR) との比 r 2 ( = D_0UTER/ P C D_SERR) が、 3. 0≤ r 2≤ 5. 0の範囲内であることを特徴とする請求項 1 記載の等速自在継手。

3. 内 ■ 外方部材オフセット F ( トラック中心と内 ■ 外球面中心のォフセット） Z P C R ( トラック中心とボール中心を結んだ線分の長さ）を R 1 としたとき、 R 1 (= F/P C R) が、 0. 1 0 9≤ R 1 ≤ 0. 1 6 2の範囲であることを特徴とする、請求項 1 または 2記載の等速自在継手。

4. トルク伝達ボールの数が 6個以下で、トラックとボールの接触角度（ 0 ) が 3 0° ≤ 0≤ 40° の範囲であることを特徴とする、請求項 1 から 3のいずれか記載の等速自在継手。

5. 前記ボールトラックが軸方向の一方に向かって楔状に開いた等速自在継手であって、前記ボールを保持するため前記保持器に形成したポケッ卜が隅アール部を有し、前記隅アール部の曲率半径 Rとトルク伝達ボールの直径 dとの比（RZd ) が RZ d≥ 0. 2 2であることを特徴とする請求項 1 記載の等速自在継手。

6. 前記隅アール部の曲率半径 Rとトルク伝達ボールの直径 d との比 (RZd ) が 0. 45≤ RZd≤ 0. 6 2であることを特徴とする請求項 5記載の等速自在継手。

7. 複数のトラック溝に対応した複数のポケッ卜の窓周方向長さが全て同等である、請求項 5または 6記載のステアリング用等速自在継手。

8. 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、外方部材の卜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、予圧付与手段によリ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、

前記ポールトラックが軸方向の一方に向かって楔状に開いた等速自在継手であって、前記保持器のポケットが隅アール部を有し、前記隅ァ一ル部の曲率半径 Rとトルク伝達ボールの直径 d との比（R/ d ) が RZ d≥ 0. 2 2であることを特徴とする等速自在継手。

9. 前記隅アール部の曲率半径 R < トルク伝達ポールの直径 dとの比 (R/d ) が 0. 45≤ RZd≤ 0. 6 2であることを特徴とする請求項 8記載の等速自在継手。

1 0. 複数のトラック溝に対応した複数のポケッ卜の窓周方向長さが全て同等である、請求項 8または 9記載のステアリング用等速自在継手。