JPH10122254A

JPH10122254A - 等速自在継手

Info

Publication number: JPH10122254A
Application number: JP27461696A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Sugiyama; 達朗杉山; Haruo Hase; 陽夫長谷
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】継手の小型化を図りつつ、高作動角をとった
際の内輪の不安定な挙動を防止して作動性を向上させ
る。【解決手段】外輪（１）の平坦面（1a）と、ボタン部
材（３）の外側面（3a）と、両者の間に介装したくさび
部材（５）とによってくさびを形成する。くさび部材
（５）をコイルスプリング（６）でくさびの作用する方
向に押圧し、ボタン部材（３）を内輪（２）側に押圧し
て円周方向のガタツキをなくす。なお、内輪（２）は一
体構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や各種産業
機械において動力伝達に用いられる等速自在継手に関
し、特に、自動車等のステアリング装置に適したものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車の進行方向を制御するた
めのステアリング装置等に使用される等速自在継手に
は、高作動角をとれること、回転バックラッシュ（円周
方向のガタツキ）が小さいこと、小型・軽量であるこ
と、さらには低コストであることなどが要求される。

【０００３】本出願人は、上記のような特性を備えた、
特にステアリング装置に適した等速自在継手として、図
７（ａ）（ｂ）に示す等速自在継手を開発し、既に出願
している（特願平7-339378号参照）。

【０００４】この継手は、軸線Ｘ−Ｘに平行な６つの平
坦面（1a）で囲まれた正六角形状の中空穴を有する外輪
（１）と、外輪（１）の中空穴に組み込まれた内輪
（２）と、内輪（２）と外輪（１）の間に介装された６
つのブロック状のボタン部材（３）と、内輪（２）の内
径部に組み込まれた軸部（４）とを主要な要素とする。

【０００５】内輪（２）は、円周方向の３箇所で分割さ
れており、それぞれの分割体の外径面には、一対の球面
状外壁面（2a）が設けられている（各面には、右回転方
向に向けて２a1、２a2、…、２a6の番号を付す）。一対
の球面状外壁面（２a1・２a2）（２a3・２a4）（２a5・
２a6）は、それぞれ相反する向きに湾曲した凸状の曲面
をなしており、何れも隣接する２つのボタン部材（３）
の内壁面（3b）と接触可能である。

【０００６】具体的には、球面状外壁面（２a1）（２a
4）は、ＰＣＤ（荷重がかかる中心の円：継手を使用す
る負荷条件によって異なる）と中空穴の対角線（A1）と
の交点（O₁）を球面中心とする半径ｒの球面で描かれ、
球面状外壁面（２a3）（２a6）は、ＰＣＤと中空穴の対
角線（A2）との交点（O₂）を球面中心とする半径ｒの球
面で描かれ、球面状外壁面（２a2）（２a5）は、ＰＣＤ
と中空穴の対角線（A3）との交点（O₃）を球面中心とす
る半径ｒの球面で描かれている。３つの球面中心（O₁）
（O₂）（O₃）は、ＰＣＤ上の円周等配位置にある。この
ように、各球面状外壁面（2a）の球面中心が継手中心
（Ｏ）から所定方向に所定量だけずれた位置にオフセッ
トされているため、円周等配位置にある３つの球面状外
壁面（２a1）（２a3）（２a5）はそれぞれ図７（ａ）に
おいて左回転方向に偏曲し、円周等配位置にある残りの
３つの球面状外壁面（２a2）（２a4）（２a6）はそれぞ
れ同図で右回転方向に偏曲した形状をなす。そして、こ
の偏曲の向きが円周方向に隣り合った一対の球面状外壁
面（２a1・２a2）（２a3・２a4）（２a5・２a6）間で相
反した関係になる。

【０００７】内輪（２）の内壁面（2b）と軸部（４）の
外壁面（4b）との間には、軸方向のくさびが形成され
る。具体的には、内輪（２）のテーパ状内壁面（2b）と
軸部（４）のテーパ状外壁面（4b）とをテーパ嵌合させ
ることにより、軸方向のくさびを形成する。そして、軸
部（４）の凹部（4e）に一端を収容し、他端を円板プレ
ート（７）に当接させたコイルスプリング（６）の弾性
力によって、内輪（２）と軸部（４）とを相互にくさび
の作用方向（軸方向の反対側）に弾性的に押圧する。こ
れにより、内輪（２）が軸部（４）によって外径側、す
なわち外輪（１）の平坦面（1a）側に押圧され、その結
果、内輪（２）の球面状外壁面（2a）とボタン部材
（３）の内側面（3b）との間、ボタン部材（３）の外側
面（3a）と外輪（１）の平坦面（1a）との間の隙間が詰
められるので、継手全体で円周方向のガタツキを少なく
してバックラッシュの低減を図ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す等速自在継手では、作動角が小さい場合はともか
く、作動角を大きくとった場合には、内輪（２）の挙動
が不安定化することが予想される。すなわち、図８に示
すように、作動角（θ）をとって軸部（４）を回転させ
ると、内輪（２）にはボタン部材（３）から押圧力（継
手荷重）Ｐが作用するのであるが、この時、押圧力
（Ｐ）の軸方向成分（P_X）が上側の内輪（２）と下側の
内輪（２）とで逆方向に作用するため、使用条件によっ
ては、内輪、特にくさびの緩む方向の軸方向荷重（P_X）
を受ける下側の内輪（２）が軸方向に移動し、継手の作
動性に好ましくない影響を与えかねない。かかる不具合
を解消するには、コイルスプリング（６）の弾性力を強
くすればよいが、これでは組み込み性や作動性が悪化す
るおそれがある。

【０００９】また、内輪（２）をくさびによって外輪
（ボタン部材）側に押圧してがたつきをなくす構造なの
で、内輪を円周方向で分割せざるを得ない。そのため、
内輪分割体ごとの強度等を考えると、一体構造の内輪に
比べて内輪の小型化が困難である。

【００１０】また、分割された内輪の個々の寸法精度や
摩耗進行速度の相違等により、内輪のＰＣＤや球面中心
が変化する可能性もある。

【００１１】そこで、本発明は組み込み性や作動性を犠
牲にすることなく、小型化を達成可能とすると共に、高
作動角をとった際の内輪の不安定な挙動を防止し、継手
性能をより一層向上させることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明にかかる等速自在継手は、複数の平坦面で囲まれ
た正多角形状の中空穴を有する外輪と、外輪の中空穴に
組み込まれた内輪と、外輪の平坦面と内輪との間に介装
されたボタン部材とを備え、内輪にボタン部材の内側面
と接触する球面状外壁面を設けたものであって、ボタン
部材の外径側に、ボタン部材を内輪側に押圧する予圧付
与手段を設けたものである。

【００１３】また、複数の平坦面で囲まれた正多角形状
の中空穴を有する外輪と、外輪の中空穴に突き合わせ状
に組み込まれた一対の内輪と、外輪の平坦面と両内輪と
の間にそれぞれ介装されたボタン部材とを備え、内輪に
ボタン部材の内側面と接触する球面状外壁面を設けたも
のであって、ボタン部材の外径側に、ボタン部材を内輪
側に押圧する予圧付与手段を設けたものである。

【００１４】予圧付与手段は、外輪の平坦面と、ボタン
部材の外側面と、両者の間に介装したくさび部材とによ
って形成されたくさびとする。そして、くさび部材を弾
性手段でくさびの作用する方向に押圧してボタン部材を
内輪側に押圧する。

【００１５】前記くさびは、軸方向に形成したものでも
よいし、円周方向に形成したものでもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃
至図６に基づいて説明する。なお、以下の説明では、図
７（ａ）（ｂ）に示す従来構成に対応する部材及び部分
には、同一の符号を付してある。

【００１７】図１（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施
形態を示す。この等速自在継手は、６つの平坦面（1a）
で囲まれた断面正六角形状の中空穴を有する、例えば有
底円筒状の外輪（１）と、外輪（１）の中空穴に組み込
まれた内輪（２）と、内輪（２）と外輪（１）との間に
介装されたブロック状のボタン部材（３）と、内輪
（２）に連結され、あるいは内輪（２）に一体に形成又
は接合された軸部（４）と、外輪（１）の平坦面（1a）
とボタン部材（３）の外側面（3a）との間に介装された
６つのくさび部材（５）と、外輪（１）の底面（1b）と
くさび部材（５）との間に介装された弾性手段、例えば
コイルスプリング（６）とを主要な構成要素としてい
る。

【００１８】内輪（２）は一体構造とされ、その外周面
には、６つの球面状外壁面（２a1、２a2、…、２a6）が
形成されている。各球面状外壁面（2a）の形状は、図７
（ａ）（ｂ）に示す継手と同様であるので、その説明は
省略する。

【００１９】各ボタン部材（３）は、それぞれ、軸方向
縦長のブロック状をなし、外輪（１）の各平坦面（1a）
ごとに平坦面（1a）と同数分（本実施形態では６つ）だ
け設けられる。ボタン部材（３）の外側面（3a）は軸方
向に平行な平坦状に形成され、その内側面（3b）は、内
輪（２）の各球面状外壁面（2a）と面接触可能な凹球面
状に形成されている。本実施形態では、ボタン部材
（３）を軸方向を長くしたブロック状としているが、そ
の他の形状、例えば円板形状としても良い。

【００２０】くさび部材（５）は、軸方向縦長のブロッ
ク状をなし、その外側面（5a）は軸方向のテーパ面状
に、内側面（5b）は軸方向と平行な平坦面状に形成され
る。くさび部材（５）の一端部（外輪の奥部側の端部）
にはコイルスプリング（６）の一端部を収容する凹部
（5c）が形成されている。

【００２１】外輪（１）の平坦面（1a）は、軸方向に傾
斜したテーパ面状に形成される。くさび部材（５）は、
この外輪（１）の平坦面（1a）とボタン部材（３）の外
側面（3a）との間に形成された、テーパ状のくさび空間
に配置される。くさび部材（５）の外側面（5a）は、外
輪（１）の平坦面（1a）とテーパ嵌合し、その内側面
（5b）はボタン部材（３）の外側面（3a）と面接触す
る。このようにして、外輪（１）の平坦面（1a）、ボタ
ン部材（３）の外側面（3a）、及び両者の間に介装され
たくさび部材（５）によって、ボタン部材（３）の外径
側に軸方向のくさび（予圧付与手段）が形成される。そ
して、くさび部材（５）の凹部（5c）に収容されたコイ
ルスプリング（６）の弾性力によって、各くさび部材
（５）が軸方向の一方側［くさびの縮小側（外輪の開口
部側）］に弾性的に押圧される。これにより、くさび部
材（５）が、外輪（１）の平坦面（1a）によって内輪側
に押圧されるので、ボタン部材（３）が内輪側に押圧さ
れ、その結果、ボタン部材（３）と内輪（２）との間の
隙間が詰められて円周方向のガタツキがなくなる。な
お、本実施形態では、くさび部材（５）を外輪（１）の
開口部側に押圧しているが、逆方向に（外輪の奥部側）
に押圧してもよい。この構造であれば、継手全体の円周
方向でのガタツキを防止することができ、しかも内輪
（２）が一体構造とされているから、図７に示す内輪分
割タイプの継手のように、高作動角時の内輪相互間の軸
方向移動の問題も起こり得ない。また、分割タイプに比
べて内輪の強度も向上するので、内輪（２）、延いては
継手の小型化も容易である。さらに、内輪（２）の加工
誤差等によるＰＣＤや球面中心の変動もなく、安定した
作動性が確保される。

【００２２】なお、組立に際しては、コイルスプリング
（６）を圧縮し、くさび部材（５）を外輪（１）奥部側
に後退させた状態にすることにより、内輪（２）及びボ
タン部材（３）を隙間をもって外輪（１）に組み入れる
ことができ、容易に組立可能である。そして、組み入れ
後にコイルスプリング（６）の圧縮を解除すると、上記
のようにして構成部材間の隙間が詰められ、継手全体で
円周方向のガタツキがなくなる。

【００２３】図２は、本発明の第２の実施形態を示す図
である。この等速自在継手は、図１に示す継手が、各く
さび部材（５）ごとに配置したコイルスプリング（６）
により個別に弾性力を付与しているのに対し、全てのく
さび部材（５）の一端面（外輪の奥部側の面）と接触可
能な１つのコイルスプリング（６）を用いることによ
り、各くさび部材（５）に均一な弾性力を付与できるよ
うにしたものである。

【００２４】また、図３は、図１及び図２の継手が軸方
向のくさびを用いたものであるのに対し、円周方向のく
さびを用いるようにしたものである。すなわち、くさび
部材（５）の外側面（5a）を円周方向のテーパ面とする
ことにより、軸方向に平行な外輪（１）の平坦面（1
a）、同じく軸方向に平行なボタン部材（３）の外側面
（）、及びくさび部材（５）の内側面（5b）と外側面
（5a）とで円周方向のくさびを形成したものである。こ
の場合、各くさび部材（５）に弾性力を付与する弾性手
段、例えば板バネ（6'）は、一対のくさび部材（５）の
円周方向における対向面間の隙間に配置される。

【００２５】ところで、上述した等速自在継手では、ボ
タン部材（３）の移動量や球面案内の確保、外輪とシャ
フトの干渉を考慮すると、許容される作動角に一定の限
界がある。限界値以上の作動角を得ようとすれば、外輪
（１）をさらに大径化する必要があり、ステアリング装
置への組み込みを考慮すると好ましくない。また、外輪
軸を固定した状態で軸部（４）を回転させると、軸部
（４）に連結したシャフト軸が振れ廻る場合があり、こ
れを支持する軸受の耐久性低下を招くおそれがある。

【００２６】そこで、この場合は、図４乃至図６に示す
ように、外輪（１：例えば、両端を開口した円筒状に形
成される）の中空穴に一対の内輪（２）を突き合わせ状
に組み込み、外輪（１）の平坦面（1a）と両内輪（２）
との間にそれぞれボタン部材（３）を介装するとよい。
すなわち、内輪（２）、ボタン部材（３）及び軸部
（４）を含む組付け体を一対とし、これを外輪（１）の
中空穴に突き合わせ状に組み込むのである。各図のう
ち、図４は図１に、図５は図２に、図６は図３にそれぞ
れ対応している。

【００２７】このタイプの等速自在継手であれば、図４
に二点鎖線で示すように、一対の内輪（２）を外輪
（１）に対してそれぞれ角度（θ）だけ変位させると、
両内輪（２）がそれぞれ外輪（１）に対して角度変位す
るので、従来品の２倍の作動角（２θ）をとることがで
きる。ステアリング装置に用いられる等速自在継手に
は、50°以上の作動角をとることができることが必要と
なる場合もあるが、このタイプの等速自在継手であれ
ば、この要求を充分に達成することができる。しかも、
構造は比較的簡単で、且つ小型・軽量である。また、２
つの内輪（２）を同位相で組み込んでおけば、振れ廻り
は外輪（１）でのみ生じ、２つの軸部（４）は振れ廻る
ことなく回転可能となる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、ボタン部材の外径側
に、ボタン部材を内輪側に押圧する予圧付与手段、すな
わち外輪の平坦面と、ボタン部材の外側面と、両者の間
に介装したくさび部材とによって形成されたくさびを設
けているので、継手全体の円周方向でのガタツキを防止
することができる。しかも、内輪が一体構造であるか
ら、従来の内輪分割タイプの等速自在継手のように、高
作動角時の内輪相互間の軸方向移動の問題も起こり得な
い。また、分割タイプに比べて内輪の強度も向上するの
で、内輪、延いては継手の小型化も容易である。さら
に、内輪の加工誤差等によるＰＣＤや球面中心の変動も
なく、安定した作動性が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す軸方向の断面図
（ａ図）、及び半径方向の断面図（ｂ図）である。

【図２】本発明の第２の実施形態を示す軸方向の断面図
（ａ図）、及び半径方向の断面図（ｂ図）である。

【図３】本発明の第３の実施形態を示す軸方向の断面図
（ａ図）、及び半径方向の断面図（ｂ図）である。

【図４】一対の内輪を外輪内で突き合わせ配置した継手
の断面図であり、（ａ）図は軸方向の断面図を、（ｂ）
図は半径方向の断面図である。

【図５】一対の内輪を外輪内で突き合わせ配置した継手
の断面図であり、（ａ）図は軸方向の断面図を、（ｂ）
図は半径方向の断面図である。

【図６】一対の内輪を外輪内で突き合わせ配置した継手
の断面図であり、（ａ）図は軸方向の断面図を、（ｂ）
図は半径方向の断面図である。

【図７】従来継手の他の例を示す半径方向の断面図（ａ
図）、及び軸方向の断面図（ｂ図）である。

【図８】作動角をとった等速自在継手（図７参照）の軸
方向の断面図である。

【符号の説明】

１外輪 1a 平坦面２内輪 2a 球面状外壁面３ボタン部材 3a 外側面 3b 内側面４軸部５くさび部材 5a 外側面 5b 内側面６コイルスプリング（弾性手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の平坦面で囲まれた正多角形状の中
空穴を有する外輪と、外輪の中空穴に組み込まれた内輪
と、外輪の平坦面と内輪との間に介装されたボタン部材
とを備え、内輪にボタン部材の内側面と接触する球面状
外壁面を設けたものであって、ボタン部材の外径側に、ボタン部材を内輪側に押圧する
予圧付与手段を設けたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】複数の平坦面で囲まれた正多角形状の中
空穴を有する外輪と、外輪の中空穴に突き合わせ状に組
み込まれた一対の内輪と、外輪の平坦面と両内輪との間
にそれぞれ介装されたボタン部材とを備え、内輪にボタ
ン部材の内側面と接触する球面状外壁面を設けたもので
あって、ボタン部材の外径側に、ボタン部材を内輪側に押圧する
予圧付与手段を設けたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項３】予圧付与手段が、外輪の平坦面と、ボタ
ン部材の外側面と、両者の間に介装したくさび部材とに
よって形成されたくさびであり、くさび部材を弾性手段
でくさびの作用する方向に押圧してボタン部材を内輪側
に押圧するようになした請求項１又は２記載の等速自在
継手。
【請求項４】前記くさびが軸方向に形成された請求項
３記載の等速自在継手。
【請求項５】前記くさびが円周方向に形成された請求
項３記載の等速自在継手。