JPH0562741U - Constant velocity universal joint for steering - Google Patents
Constant velocity universal joint for steeringInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ジョイントガタがなく円滑な動力伝達が可能
なステアリング用等速自在継手を提供する。
【構成】 このステアリング用等速自在継手は、球面状
の外周面に所定数の案内溝１ａを軸方向に形成した内輪
１と、球面状の内周面に内輪１の案内溝１ａと同数の、
そして同様に軸方向に延在する案内溝２ａを成形した外
輪２と、内・外輪１，２の案内溝１ａ，２ａ間に介在し
てトルクを伝達する複数のボール３と、内輪１の外周面
と外輪２の内周面との間にあってボール３を保持するゲ
ージ４とからなり、上記構成部材のうち少なくとも外輪
１を繊維強化複合材料から成形し、この繊維強化複合材
の弾性を利用して上記ボール３に内・外輪１，２とのス
キマが負になるよう締め代を付与したことを特徴とす
る。
(57) [Summary] [Purpose] To provide a constant velocity universal joint for steering, which is capable of smooth power transmission without joint play. This steering constant velocity universal joint has an inner ring 1 in which a predetermined number of guide grooves 1a are axially formed on a spherical outer peripheral surface, and the same number of guide grooves 1a of the inner ring 1 are formed on a spherical inner peripheral surface. ,
Similarly, an outer ring 2 formed with a guide groove 2a extending in the axial direction, a plurality of balls 3 for transmitting torque by interposing between the guide grooves 1a, 2a of the inner and outer rings 1, 2 and an outer periphery of the inner ring 1. And a gauge 4 for holding the ball 3 between the surface and the inner peripheral surface of the outer ring 2, at least the outer ring 1 of the above-mentioned constituent members is molded from a fiber reinforced composite material, and the elasticity of this fiber reinforced composite material is utilized. The ball 3 is provided with a tightening margin so that the clearance between the inner and outer rings 1 and 2 becomes negative.
Description
【０００１】[0001]
本考案は、自動車のステアリング装置において、ステアリングシャフトをステ アリングギャに連結するために使用される等速自在継手に関するものである。 The present invention relates to a constant velocity universal joint used for connecting a steering shaft to a steering gear in a steering device for a vehicle.
【０００２】[0002]
一般に、自動車には進行方向を制御するためのステアリング装置が装備されて いる。このステアリング装置は運転室内に設けたハンドル、これと連結したステ アリングシャフト、ステアリングギャ、および前輪に通じるリンク機構から構成 され、運転室内でドライバーがハンドルを操作し、ステアリングシャフト、ステ アリングギャ、リンク機構を介して前輪を右方或いは左方に旋回させることによ り、自動車の進行方向を制御するようになっている。 Generally, a vehicle is equipped with a steering device for controlling the traveling direction. This steering system consists of a steering wheel provided inside the driver's cab, a steering shaft connected to it, a steering gear, and a link mechanism leading to the front wheels. The direction of travel of the vehicle is controlled by turning the front wheels to the right or left via the.
【０００３】 従来、上記ステアリング装置において、ステアリングシャフトをステアリング ギャに連結するジョイントとして、十字形状のスパイダを介して回転トルクの伝 達を行なうクロスジョイントが広く使用されている。何故ならば、クロスジョイ ントには、ジョイントガタがないため、円滑に動力伝達を行なうことができるか らである。Conventionally, in the above steering device, a cross joint that transmits rotational torque via a cross-shaped spider has been widely used as a joint that connects a steering shaft to a steering gear. This is because the cross joint does not have any joint play, and therefore power can be transmitted smoothly.
【０００４】[0004]
しかしながら、上述したステアリングシャフトをステアリングギャにクロスジ ョイントを介して連結したステアリング装置においては、クロスジョイントの作 動角が小さいため、ステアリングギャに対するステアリングシャフトの作動角を あまり大きくとることができない。そのため、ステアリングシャフトを、一端が ハンドルに結合されるメインシャフトと、一端が上記クロスジョイントを介して ステアリングギャに連結されるインターミディエイトシャフトとに分割し、これ らを上記クロスジョイントとは別のクロスジョイントを介して連結させることに より、ステアリングギャに対するステアリングシャフトの作動角を大きくとるよ うに構成させている。 However, in the above-described steering device in which the steering shaft is connected to the steering gear via the cross joint, the operating angle of the steering shaft with respect to the steering gear cannot be made very large because the operating angle of the cross joint is small. Therefore, the steering shaft is divided into a main shaft, one end of which is connected to the steering wheel, and an intermediate shaft, one end of which is connected to the steering gear through the cross joint, and these are separated from the cross joint different from the above cross joint. By connecting via a joint, the steering shaft is configured to have a large operating angle with respect to the steering gear.
【０００５】 ところが、このような構造では、ステアリングシャフト形状が複雑になるとと もに、ジョイントが２個必要であるため、部品点数が多くなり、重量の増加に繋 がると云う不具合がある。However, in such a structure, the shape of the steering shaft is complicated, and since two joints are required, the number of parts is increased and the weight is increased.
【０００６】 そこで、ステアリングシャフトをステアリングギャに連結するジョイントを、 上記クロスジョイントに換えて、複数のボールを介して回転トルクの伝達を行な う等速自在継手を用いる手段がある。即ち、等速自在継手をステアリングシャフ トとステアリングギャとの連結に用いると、等速自在継手の作動角が大きいため 、ステアリングギャに対するステアリングシャフトの作動角を大きくとることが でき、これにより、前述のように、ステアリングシャフトをメインシャフトとイ ンターミディエイトシャフトとに分割させてジョイントを介して連結させる必要 がなくなり、ステアリングシャフト形状の簡単化、および重量の軽量化を図れる 。[0006] Therefore, there is a means of using a constant velocity universal joint that transmits rotational torque via a plurality of balls, instead of the cross joint, instead of the joint connecting the steering shaft to the steering gear. That is, when a constant velocity universal joint is used to connect the steering shaft and the steering gear, the operating angle of the steering shaft with respect to the steering gear can be made large because the operating angle of the constant velocity universal joint is large. There is no need to divide the steering shaft into the main shaft and the intermediate shaft and connect them via a joint as in the above, and the shape of the steering shaft can be simplified and the weight can be reduced.
【０００７】 しかしながら、自動車のステアリング装置に用いるジョイントには、円滑な動 力伝達が行なえるようにジョイントガタのないことが重要であるが、このような 性能を満足させる等速自在継手がないのが実状である。即ち、従来の等速自在継 手は、内輪、外輪、ボール、およびゲージと云った構成部材が金属材料から形成 されており、このように構成部材が金属材料から形成された等速自在継手では、 ボールに締め代を付与することができないため、内・外輪とボールとのスキマに よりジョイントガタが生じて円滑な動力伝達が不可能であった。However, it is important for a joint used for a steering device of an automobile to have no joint play so that smooth power transmission can be performed, but there is no constant velocity universal joint satisfying such performance. Is the actual situation. That is, in the conventional constant velocity universal joint, the components such as the inner ring, the outer ring, the ball, and the gauge are made of a metal material, and a constant velocity universal joint in which the components are made of a metal material is Since the ball cannot be tightened, the clearance between the inner and outer rings and the ball causes joint play, which makes smooth power transmission impossible.
【０００８】 本考案は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは 、円滑な動力伝達が可能なステアリング用等速自在継手を提供することにあり、 そのためには、内・外輪とボールとのスキマを負にしてジョイントガタをなくす ことが課題となる。The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to provide a constant velocity universal joint for steering that enables smooth power transmission. The challenge is to eliminate the joint play by making the gap between the inner and outer rings and the ball negative.
【０００９】[0009]
本考案は主要構成部材のうち少なくとも外輪の材料として繊維強化複合材を採 用することによって課題を解決した。 The present invention has solved the problem by using a fiber-reinforced composite material as a material of at least the outer ring among the main constituent members.
【００１０】 即ち、本考案のステアリング用等速自在継手は、球面状の外周面に所定数の案 内溝を軸方向に形成した内輪と、球面状の内周面に内輪の案内溝と同数の、そし て同様に軸方向に延在する案内溝を成形した外輪と、内・外輪の案内溝間に介在 してトルクを伝達する複数のボールと、内輪の外周面と外輪の内周面との間にあ ってボールを保持するゲージとからなり、上記構成部材のうち少なくとも外輪を 繊維強化複合材料から成形し、この繊維強化複合材の弾性を利用して上記ボール に締め代を付与したことを特徴とするものである。That is, the constant velocity universal joint for steering according to the present invention has the same number of inner races formed on the spherical outer peripheral surface as the predetermined number of internal grooves in the axial direction, and the same number of guide grooves of the inner race formed on the spherical inner peripheral surface. The outer ring, which is also formed with a guide groove that also extends in the axial direction, a plurality of balls that transmit torque by interposing between the guide grooves of the inner and outer rings, the outer peripheral surface of the inner ring and the inner peripheral surface of the outer ring. And a gauge that holds the ball between the ball and the ball, and at least the outer ring of the above-mentioned components is molded from a fiber-reinforced composite material, and the elasticity of this fiber-reinforced composite material is used to give a tightening margin to the ball. It is characterized by having done.
【００１１】[0011]
本考案によれば、少なくとも外輪を繊維強化複合材で成形して当該繊維強化複 合材料の弾性を利用してボールに締め代を付与したことにより、内・外輪とボー ルとのスキマが負になるため、ジョイントガタがなくなる。 According to the present invention, at least the outer ring is formed of a fiber-reinforced composite material, and the elasticity of the fiber-reinforced composite material is used to provide a tightening allowance to the ball, so that the gap between the inner / outer ring and the ball is negative. Therefore, there is no joint play.
【００１２】[0012]
以下、本考案の実施例を図面に従って説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１３】 図１および図２は、本考案のステアリング用等速自在継手の一実施例を示す。 このステアリング用等速自在継手は、内輪１、外輪２、ボール３、およびゲージ ４で構成されている。1 and 2 show an embodiment of a constant velocity universal joint for steering according to the present invention. This constant velocity universal joint for steering is composed of an inner ring 1, an outer ring 2, a ball 3 and a gauge 4.
【００１４】 内輪１はステアリングシャフト５の端部にスプライン結合され、球面状の外周 面に所定数、例えば６個の案内溝１ａを円周方向等配置で軸方向に形成している 。The inner ring 1 is spline-coupled to the end of the steering shaft 5, and a predetermined number of, for example, six guide grooves 1a are formed on the spherical outer peripheral surface in the axial direction at equal circumferential positions.
【００１５】 外輪２は炭素繊維等で強化された繊維強化複合部材（例えば繊維強化プラスチ ック等）から形成され、ステアリングギャ（図示せず）にスプライン結合される ようになっている。この外輪２の球面状の内周面には、内輪１の案内溝１ａと同 数の、そして同様に軸方向に延在する案内溝２ａが円周方向等配置で成形されて いる。The outer ring 2 is formed of a fiber-reinforced composite member (for example, fiber-reinforced plastic) reinforced with carbon fiber or the like, and is spline-bonded to a steering gear (not shown). On the spherical inner peripheral surface of the outer ring 2, as many guide grooves 2a as the guide grooves 1a of the inner ring 1 and similarly extending in the axial direction are formed in a circumferentially equidistant arrangement.
【００１６】 内輪１の案内溝１ａと外輪２の案内溝２ａとは対をなし、これらの案内溝１ａ ，２ａの各対に１個ずつボール３が配置されている。The guide groove 1a of the inner ring 1 and the guide groove 2a of the outer ring 2 form a pair, and one ball 3 is arranged in each pair of the guide grooves 1a 1 and 2a.
【００１７】 ボール３は内輪１の案内溝１ａと外輪２の案内溝２ａとの間に介在して両者間 でトルクを伝達するもので、ゲージ４によって所定位置に保持されている。この ボール３は繊維強化複合材料から成形された外輪２の弾性を利用して内・外輪１ ，２の案内溝１ａ，２ａ間に組付けられることにより、内・外輪１，２とのスキ マが負になるよう締め代が付与されている。The ball 3 is interposed between the guide groove 1 a of the inner ring 1 and the guide groove 2 a of the outer ring 2 to transmit torque therebetween, and is held at a predetermined position by the gauge 4. The ball 3 is assembled between the guide grooves 1a and 2a of the inner and outer rings 1 and 2 by utilizing the elasticity of the outer ring 2 which is molded from the fiber reinforced composite material. The tightening allowance is added so that becomes negative.
【００１８】 ゲージ４は内輪１の外周面と接する球面状の内周面と、外輪２の内周面と接す る球面状の外周面を有し、ボール４を保持するためのポケット６が円周方向等配 置で半径方向に形成されている。The gauge 4 has a spherical inner peripheral surface in contact with the outer peripheral surface of the inner ring 1 and a spherical outer peripheral surface in contact with the inner peripheral surface of the outer ring 2, and has a pocket 6 for holding the ball 4. It is formed in the radial direction with equal circumferential arrangement.
【００１９】 尚、図中７は外輪２の開口部とステアリングシャフト５との間に装着された可 撓性のブーツで、砂塵等の異物が内部に侵入するのを防止する。Reference numeral 7 in the drawing denotes a flexible boot mounted between the opening of the outer ring 2 and the steering shaft 5, and prevents foreign matter such as dust from entering the inside.
【００２０】 本考案のステアリング用等速自在継手は、上述のように、繊維強化複合部材か ら成形された外輪２の弾性を利用してボール３を内・外輪１，２間に組付けて、 当該ボール３に締め代を付与したことにより、内・外輪１，２とボール３とのス キマが負になるため、ジョイントガタがなくなり、動力伝達が円滑に行なわれる 。As described above, the constant velocity universal joint for steering according to the present invention uses the elasticity of the outer ring 2 formed from the fiber reinforced composite member to mount the ball 3 between the inner and outer rings 1 and 2. Since the clearance between the inner and outer races 1 and 2 and the ball 3 becomes negative by providing the tightening margin to the ball 3, joint play is eliminated and power transmission is smoothly performed.
【００２１】 図３および図４は本考案のステアリング用等速自在継手の他の実施例を示した もので、外輪２の案内溝２ａに金属（例えば焼入れされた鋼等）、含油焼結材、 或いはセラミックス等の耐摩耗性材料から形成されたライナ８を埋め込むことに より、外輪２にボール３との摩擦による摩耗に耐える機能を受け持たせたもので ある。ライナ８の埋め込みは、外輪２とのモールディング、或いは強力な接着剤 により行なわれ、埋め込み後、必要あらば機械加工により精度出しを行なうよう になっている。また、ライナ８は外輪１の案内溝２ａに部分的に埋め込まれてい るから、外輪１の弾性を図１および図２の実施例の場合と同様に利用することが でき、ボール３を内・外輪１，２の案内溝１ａ，２ａ間に締め代を付与させた状 態で組付けることは可能である。更に、ライナ８は外輪２の案内溝２ａに分割さ せて埋め込まれているが、図５に示すように、一体に繋がるように埋め込むこと も可能である。FIGS. 3 and 4 show another embodiment of the constant velocity universal joint for steering according to the present invention, in which metal (for example, quenched steel) or oil-impregnated sintered material is provided in the guide groove 2a of the outer ring 2. Alternatively, by embedding a liner 8 formed of a wear resistant material such as ceramics, the outer ring 2 has a function of resisting wear due to friction with the balls 3. The embedding of the liner 8 is performed by molding with the outer ring 2 or a strong adhesive, and after embedding, precision is obtained by machining if necessary. Further, since the liner 8 is partially embedded in the guide groove 2a of the outer ring 1, the elasticity of the outer ring 1 can be utilized in the same manner as in the embodiment of FIGS. It is possible to assemble the outer rings 1 and 2 in a state in which the interference is provided between the guide grooves 1a and 2a. Further, the liner 8 is embedded in the guide groove 2a of the outer ring 2 in a divided manner, but it can be embedded so as to be integrally connected as shown in FIG.
【００２２】 尚、以上の実施例では外輪２を繊維強化複合材料で成形した場合について説明 しているが、本考案はこれに限定されるものではない。例えば内輪１も繊維強化 複合材料から成形させることが可能である。この場合、内輪１の弾性も利用する ことができから、組付け時の弾性が更に増して組付けが容易になるとともに、ボ ール３により大きな締め代を付与することも可能である。また、このように内輪 １を繊維強化複合材料から成形した場合には、内輪１の案内溝１ａに耐摩耗性材 料から成形されたライナを埋め込むと、内輪１にもボール３との摩擦による摩耗 に耐える機能を受け持たせることができる。更に、ゲージ４も繊維強化複合材料 から成形させると、内・外輪１，２との摺動抵抗が小さくなり、より円滑な動力 伝達が可能である。In the above embodiment, the case where the outer ring 2 is formed of the fiber reinforced composite material has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the inner ring 1 can also be molded from a fiber-reinforced composite material. In this case, since the elasticity of the inner ring 1 can also be used, the elasticity at the time of assembling is further increased to facilitate the assembling, and the ball 3 can be provided with a larger interference. Further, when the inner ring 1 is formed from the fiber-reinforced composite material as described above, if the guide groove 1a of the inner ring 1 is filled with the liner formed from the wear resistant material, the inner ring 1 is also subject to friction with the balls 3. It can be given the function of withstanding wear. Furthermore, if the gauge 4 is also formed from a fiber-reinforced composite material, the sliding resistance between the inner and outer races 1 and 2 is reduced, and smoother power transmission is possible.
【００２３】[0023]
以上説明したように、本考案は構成部材のうち少なくとも外輪を繊維強化複合 部材から成形し、この繊維強化複合材料の弾性を利用してボールを内・外輪間に 当該内・外輪とのスキマが負になるよう締め代を付与させた状態で組付けている ため、ジョイントガタがなく円滑な動力伝達が可能であるとともに、従来の構成 部材全部が金属材料のものに比べて重量が大幅に低減する。従って、自動車のス テアリング装置においては、ステアリングシャフト形状の簡単化、および重量の 軽量化を図ることが可能である。 As described above, according to the present invention, at least the outer ring of the constituent members is molded from the fiber-reinforced composite material, and the elasticity of this fiber-reinforced composite material is used to form the ball between the inner and outer rings with a gap between the inner and outer rings. Since it is assembled with the tightening margin added so as to be negative, there is no joint play and smooth power transmission is possible, and the weight is significantly reduced compared to the case where all conventional components are made of metal material. To do. Therefore, in a steering device for an automobile, it is possible to simplify the shape of the steering shaft and reduce the weight.
【００２４】 また、繊維強化複合材料から成形される内・外輪の案内溝に耐摩耗性材料から 成形されたライナを埋め込んでいるため、繊維強化複合材料から成形される内・ 外輪がボールとの摩擦により摩耗するのを防止することができる。Further, since the liner made of wear-resistant material is embedded in the guide grooves of the inner and outer rings made of the fiber-reinforced composite material, the inner and outer rings made of the fiber-reinforced composite material form a ball. It is possible to prevent abrasion due to friction.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本考案のステアリング用等速自在継手の一実施
例を示すＢ−Ｂ線（図２における）断面図である。FIG. 1 is a sectional view taken along line BB (in FIG. 2) showing an embodiment of a constant velocity universal joint for steering according to the present invention.
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.
【図３】本考案のステアリング用等速自在継手の他の実
施例を示すＤ−Ｄ線（図４における）断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line D-D (in FIG. 4) showing another embodiment of the constant velocity universal joint for steering according to the present invention.
【図４】図３におけるＣ−Ｃ線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line CC in FIG.
【図５】ライナの変形例を示す部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a modified example of the liner.
１ 内輪 １ａ 案内溝 ２ 外輪 ２ａ 案内溝 ３ ボール ４ ゲージ ５ ステアリングシャフト ６ ポケット ７ ブーツ ８ ライナ 1 Inner ring 1a Guide groove 2 Outer ring 2a Guide groove 3 Ball 4 Gauge 5 Steering shaft 6 Pocket 7 Boot 8 Liner
Claims (2)
リングギャに連結するためのものであって、 球面状の外周面に所定数の案内溝を軸方向に形成した内
輪と、 球面状の内周面に内輪の案内溝と同数の、そして同様に
軸方向に延在する案内溝を成形した外輪と、 内・外輪の案内溝間に介在してトルクを伝達する複数の
ボールと、 内輪の外周面と外輪の内周面との間にあってボールを保
持するゲージとからなり、 上記構成部材のうち少なくとも外輪を繊維強化複合材料
から成形し、この繊維強化複合材の弾性を利用して上記
ボールに締め代を付与したことを特徴とするステアリン
グ用等速自在継手。1. An inner ring for connecting a steering shaft of an automobile to a steering gear, the inner ring having a predetermined number of guide grooves axially formed on a spherical outer peripheral surface, and the inner ring on a spherical inner peripheral surface. The outer ring is formed with the same number of guide grooves as that of the guide grooves extending in the axial direction, a plurality of balls for transmitting torque by interposing the guide grooves of the inner and outer rings, and the outer peripheral surface of the inner ring and the outer ring. And a gauge that holds the ball between the inner peripheral surface of the ball, and at least the outer ring of the constituent members is molded from the fiber-reinforced composite material, and the elasticity of the fiber-reinforced composite material is used to tighten the ball. A constant velocity universal joint for steering characterized by being added.
性材料から成形されたライナを埋め込むことを特徴とす
る請求項１のステアリング用等速自在継手。2. The constant velocity universal joint for steering according to claim 1, wherein a liner made of a wear resistant material is embedded in the guide groove of the outer ring or the inner and outer rings.
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Legal Events
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