JP2007010080A

JP2007010080A - 摺動式等速自在継手

Info

Publication number: JP2007010080A
Application number: JP2005193924A
Authority: JP
Inventors: Masazumi Kobayashi; 正純小林
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】サークリップの脱着を簡単に行えるＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を提供すること。
【解決手段】本発明に係るＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、外側継手部材３１の開口側内周面に形成された環状溝部４２にサークリップ４３を嵌合するとともに、サークリップ４３の開口端４３ａ、４３ｂを内径側に屈曲させ、これにより溝部４２とサークリップ４３との間にサークリップ取外し用の治具の先端を挿入可能な隙間４４を形成したことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、４ＷＤ（四輪駆動）車やＦＲ（前置きエンジン後輪駆動）車等において、トランスミッションからディファレンシャルに回転駆動力を伝達するプロペラシャフト（推進軸）や、ディファレンシャルから車輪に回転駆動力を伝達するドライブシャフトに使用される摺動式等速自在継手に係り、より詳しくは、継手を分解して内部部品を取出しやすくするために、外側継手部材の開口側内周面に取付けられたスライドオーバー規制用のサークリップを容易に取外せるようにしたものである。

４ＷＤ車やＦＲ車では、変速機（トランスミッション）と減速歯車装置（ディファレンシャル）との間の動力伝達にプロペラシャフトが使用される。例えば、ＦＲベースの４ＷＤ車では、図６（Ａ）のように、エンジン１の動力がトランスミッション２と動力分配装置３を介してリアプロペラシャフト４とフロントプロペラシャフト５に伝達され、さらにリアデフ６とフロントデフ７を経由して後輪８および前輪９に伝達される。プロペラシャフト４、５は等速自在継手および滑り継手を有し、トランスミッション２とディファレンシャル６、７の間の相対位置の変化による長さと角度の変化を吸収する。プロペラシャフト４、５は車両の構造や要求特性により２継手型、３継手型または４継手型などが用いられる。プロペラシャフト４、５は、衝突時の軸方向衝撃による過大な軸方向荷重が作用したとき、トランスミッション２とデフ６、７の間の軸方向変位を吸収する構造を採用したものもある。このようなプロペラシャフトでは、等速自在継手としてダブルオフセット型の摺動式等速自在継手（ダブルオフセットジョイント。以下、「ＤＯＪ」という。）が使用される（特許文献１、２参照）。

また、図６（Ｂ）に示すように、エンジン側と駆動車輪側との間に配設されるドライブシャフト１０の中間軸１１は、その一端部を摺動式等速自在継手１２を介してディファレンシャル１３に連結する。中間軸１１の他端部は、固定型等速自在継手１４および車輪軸受１５を介して駆動車輪１６に連結する。ここでも摺動式等速自在継手１２としてＤＯＪが使用される。なお、図６（Ｂ）で１７、１８はブーツである。

本発明の図１を援用してＤＯＪを説明すると、ＤＯＪは、外側継手部材３１と、内側継手部材３２と、外側継手部材３１および内側継手部材３２の間に組み込まれた複数のボール３３と、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間に介在してボール３３を支持するケージ３４とを主要な構成要素とする。外側継手部材３１は、その軸線に平行な複数の直線状案内溝３５が円周方向等間隔に形成された円筒状孔３６を有する。内側継手部材３２は、外側継手部材３１の案内溝３５に対応し、かつ、軸線に平行な複数の直線状案内溝３７が円周方向等間隔に形成され、かつ、部分球面状とした外周面３８を有する。内側継手部材３２の内径セレーション３２ａに、プロペラシャフトやドライブシャフトの端部が圧入嵌合される。

ボール３３は、外側継手部材３１の案内溝３５と内側継手部材３２の案内溝３７が対を成して協働形成するボールトラックに配されてトルクを伝達する。ケージ３４は、ボール３３を収容するポケット３９を有する。内側継手部材３２の外周面３８ないしケージ３４の内周面４０は、それぞれ部分球面で構成される。この部分球面の曲率中心Ｏ₁は、ボール３３の中心Ｂを含む継手中心面Ｐに対して、軸線方向に距離ｆ１だけオフセットされる。また、ケージ３４の外周面４１も部分球面で構成される。この部分球面の曲率中心Ｏ₂は、継手中心面Ｐに対して軸線方向に距離ｆ２だけオフセットされる。オフセット量ｆ１、ｆ２はボール中心Ｂに関して左右対称である。これにより、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間に作動角が付与された場合、ケージ３４によりボール３３を作動角の二等分面上に制御して継手の等速性が維持される。また、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間に角度変位がある状態でも内側継手部材３２の軸方向変位がスムーズになされる。

特開平１１−２２７４７８号公報実開平４−１１７９２６号公報

摺動式等速自在継手は角度方向だけでなく軸方向にも変位可能なため、継手の軸方向変位の最大限をサークリップで規制する。すなわち、外側継手部材３１の開口側内周面に、サークリップ４３の外径φＤ３と外側継手部材３１の内径φＤ１の中間に位置する段部４５を内径φＤ２で形成し、この段部４５に環状の溝部４２を形成する。φＤ１、φＤ２およびφＤ３の大小関係は、φＤ１＜φＤ２＜φＤ３である。溝部４２に図７のようなサークリップ４３を装着し、サークリップ４３とボール３３との干渉によりボール３３が外側継手部材３１の案内溝３５から飛び出すスライドオーバーを規制する。サークリップ４３は弾性のある割リングであって、半径方向にやや縮径させて溝部４２に装着すると、自己復元力で溝部４２内に嵌合する。サークリップ４３の開口端４３ｃ、４３ｄは、図８のように外側継手部材３１の案内溝３５相互間であって案内溝３５から隠れる範囲に位置させる。これは、継手がスライドアウト作動した時にボール３３がサークリップ４３の開口端４３ｃまたは４３ｄに干渉した場合、悪くするとサークリップ４３が変形し、抜止力が低下したり、継手に必要なスライド量や最大作動角を確保できなくなる可能性があるからである。

ところで、ＤＯＪは、前述のようにプロペラシャフトやドライブシャフトに使用されるが、特にプロペラシャフトの場合、ＤＯＪサブアッシー部と、外側継手部材３１に溶接接合されるチューブを含めた総アッシーとでは、製造メーカーが異なる場合がある。製造メーカーが異なる場合、以下のように総アッシー組立メーカーにおいてＤＯＪサブアッシー部がいったん分解される。

すなわち、サブアッシーメーカーはＤＯＪサブアッシー部を各構成部品のマッチングを適切にすることにより各種すきま等を最適にして組立てる。その後、内側継手部材３２やボール３３などの内部部品がばらけてしまわないように、サブアッシー部にサークリップ４３を組み込んでから総アッシー組立メーカーに出荷する。総アッシー組立メーカーは、サークリップ４３を取外して継手内部の内側継手部材３２をボール３３やケージ３４を伴ったカセット状態でいったん外部に取出し、内側継手部材３２の内径セレーション３２ａにスタブシャフトを嵌合した後、再度外側継手部材３１内に組込む。サークリップ４３は車両搭載後はスライドオーバー規制部材として機能する。

なお、サブアッシー状態の内側継手部材３２にスタブシャフトをそのまま嵌合すると、ケージ３４に過大な荷重が加わってケージ３４が破損する恐れがある。これは、内側継手部材３２とスタブシャフト間は円周方向ガタを規制するため圧入設計をとっているためである。また、サブアッシー状態の外側継手部材３１にそのままチューブを溶接接合すると、継手内部部品との関係でチューブの取付け精度が悪くなったり、継手内部部品に接合時の熱による悪影響が及ぶ可能性もある。以上のような理由により、総アッシー組立メーカーはサブアッシーメーカーから供給されたＤＯＪサブアッシー部をいったん分解する。

従来のサークリップ４３は、図７のように開口両端を含めて全体が円形であるため、サークリップ４３全体が溝部４２内に埋まっている。このように溝部４２内に埋まったサークリップ４３では、一般治具でサークリップ４３の開口端を係合させて引き起こしにくく、溝部４２からの取出しが困難である。このため、従来からサークリップ４３の取外しには特殊な専用治具が使用されるのであるが、この専用治具の取扱いが必ずしも容易ではなく、取外しに相当の手間がかかっているのが実情である。

本発明は前記課題を解決するものであって、その目的は、サークリップの脱着を簡単に行えるＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を提供することにある。

請求項１に係る発明は、円筒状の内周面に複数本の直線状案内溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外周面に複数本の直線状案内溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝の対で形成されるボールトラックに配された複数のボールと、ボールを収容するポケット、外側継手部材の内周面に接触案内される凸球面状の外周面、および、内側継手部材の外周面に接触案内される凹球面状の内周面を有し、かつ、外周面の球面中心と内周面の球面中心とが、継手中心に対して軸方向反対側にオフセットされたケージとを備えた摺動式等速自在継手であって、前記外側継手部材の開口側内周面に形成された環状溝部にサークリップを嵌合するとともに、前記サークリップの開口端を内径側に屈曲させて前記溝部とサークリップとの間に隙間を形成したことを特徴とする。

これにより、サークリップの開口端に対する治具等の係合を容易にしてその脱着を容易に行なうことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、サークリップの開口端を、前記外側継手部材の案内溝相互間であって案内溝から隠れる範囲に位置させたことを特徴とする。

これにより、継手がスライドアウト作動した時でもボールがサークリップの開口端に干渉することがなく、サークリップの変形防止とその抜止力の低下防止を図れるとともに、サークリップの変形に起因する継手のスライド量や最大作動角の低下も防止できる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２の発明において、サークリップの開口端を内径側にＵ字状に屈曲させて前記溝部とサークリップとの間に前記外側継手部材の溝部が形成された開口側内周面と継手軸線方向に連通する隙間を形成したことを特徴とする。

これにより、適当な治具の先細部をＵ字状屈曲部の内側に挿入し、開口端を引き起こしてサークリップを取外すことができる。このサークリップ形状は、開口端に対する治具の係合がより確実である。

ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手において、スライドオーバーを規制するサークリップの開口端を内径側に屈曲した形状とすることで、サークリップの開口端に対する治具等の係合を容易にしてその脱着を容易に行なうことができ、プロペラシャフトやドライブシャフトの総アッシー組立における作業性を向上させることができる。

以下に、本発明の実施形態に係る摺動式等速自在継手を図面に基づいて説明する。図１〜図３に示すように、本発明のＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、従来のサークリップ４３の開口両端４３ａ、４３ｂを内径側に屈曲させたものである。これにより、サークリップ４３を嵌合する溝部４２と、サークリップ開口両端４３ａ、４３ｂとの間に三角形の隙間４４が形成される。この隙間４４に適当な治具の先鋭部を挿入して開口両端４３ａ、４３ｂのいずれか一方を内径側に引起こし、この引起こした箇所を指先で支えてサークリップ４３を簡単に取外すことができる。図示例は開口両端４３ａ、４３ｂをともに内径側に屈曲させているが、いずれか一方の開口端４３ａまたは４３ｂだけを内径側に屈曲させてもよい。

サークリップ４３の開口両端４３ａ、４３ｂの長さないし屈曲角度は、外側継手部材３１の円筒状孔３６の内径φＤ１よりも内側に開口端４３ａ、４３ｂが突出しないように設定する。これは、外側継手部材３１の内径φＤ１から開口両端４３ａ、４３ｂが内側に突出すると、継手がスライドアウト作動した時にケージ３４がサークリップ４３の開口端４３ａまたは４３ｂに引っ掛かり、必要なスライド量や最大作動角を確保することができなくなる可能性があるためである。ここで、サークリップ４３の開口端４３ａまたは４３ｂをケージ３４だけでなくボール３３にも干渉させないようにするためには、さらに、図３のようにサークリップ４３の開口端４３ａ、４３ｂを外側継手部材３１の案内溝３５相互間であって案内溝３５から隠れる範囲に位置させる。これは、継手がスライドアウト作動した時にボール３３がサークリップ４３の開口端４３ａまたは４３ｂに干渉した場合、悪くするとサークリップ４３が変形し、抜止力が低下したり、継手に必要なスライド量や最大作動角を確保できなくなる可能性があるからである。

サークリップ４３の開口両端は、図４のようにほぼ直角に内径側に屈曲させてもよい。このように開口両端４３ａ’、４３ｂ’を大きく屈曲させると、治具がなくても、開口両端４３ａ’、４３ｂ’に指先を掛けてサークリップ４３を縮径させ、サークリップ４３を溝部４２から簡単に取外すことができる。

図５は、サークリップ４３の一方の開口端４３ａ’’をＵ字状に内径側に屈曲させたものである。屈曲部の内側に、溝部４２の縁ないし円筒状孔３６の内周面（φＤ２の面）が覗くようにする。すなわち、溝部４２とサークリップ４３の開口端４３ａ’’との間に、外側継手部材３１の溝部４２が形成された開口側内周面である段部４５に対して継手軸線方向に連通する隙間４６を形成するのである。これにより、適当な治具の先細部を屈曲部の内側の隙間４６に挿入し、開口端４３ａ’’を引き起こしてサークリップ４３を取外すことができる。このサークリップ形状は、開口端４３ａ’’に対する治具の係合がより確実であり、サークリップ４３の取外し作業がさらに効率的になる。サークリップ４３の開口端４３ａ’’の屈曲形状の大きさは、詳しくは、外側継手部材３１の円筒状孔３６の内径φＤ１よりも内側に突出しないように設定する。これは、前述したように、外側継手部材３１の内径φＤ１から開口端４３ａ’’が内側に突出すると、継手がスライドアウト作動した時にケージ３４がサークリップ４３の開口端４３ａ’’に引っ掛かり、必要なスライド量や最大作動角を確保することができなくなる可能性があるためである。ここで、サークリップ４３の開口端４３ａ’’をケージ３４だけでなくボール３３にも干渉させないようにするためには、さらに、開口端４３ａ’’を外側継手部材３１の案内溝３５相互間であって案内溝３５から隠れる範囲に位置させる。これは、継手がスライドアウト作動した時にボール３３がサークリップ４３の開口端４３ａ’’に干渉した場合、悪くするとサークリップ４３が変形し、抜止力が低下したり、継手に必要なスライド量や最大作動角を確保できなくなる可能性があるからである。なお、開口端４３ａ’’に対向するもう一つの開口端も同様に内径側にＵ字状に屈曲させてもよいことは勿論である。

摺動式等速自在継手のその他の構造は従来と同じである。すなわち、ＤＯＪは、外側継手部材３１と、内側継手部材３２と、外側継手部材３１および内側継手部材３２の間に組み込まれた複数のボール３３と、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間に介在してボール３３を支持するケージ３４とを主要な構成要素とする。

外側継手部材３１はカップ状を成し、その内側の円筒状孔３６に、軸線に平行な複数の直線状案内溝３５が円周方向等間隔に形成される。外側継手部材３１の開口端とは反対側に、プロペラシャフトの場合はチューブが溶接接合され、ドライブシャフトの場合はディファレンシャルがボルト等で接合される。内側継手部材３２は全体として円筒状を成し、その外周面３８は部分球面とされる。この外周面３８には、外側継手部材３１の案内溝３５に対応し、かつ、軸線に平行な複数の直線状案内溝３７が円周方向等間隔に形成される。内側継手部材３２の中心には内径セレーション３２ａが形成され、この内径セレーション３２ａにプロペラシャフトやドライブシャフトの端部が圧入嵌合される。

ボール３３は、外側継手部材３１の案内溝３５と内側継手部材３２の案内溝３７が対を成して協働して形成するボールトラックに配されてトルクを伝達する。ケージ３４は、ボール３３を収容するポケット３９を有する。内側継手部材３２の外周面３８ないしケージ３４の内周面４０は、互いに摺動自在に嵌合する部分球面で構成される。この部分球面の曲率中心Ｏ₁は、ボール３３の中心Ｂを含む継手中心面Ｐに対して、軸線方向に距離ｆ１だけオフセットされる。また、ケージ３４の外周面４１は外側継手部材３１の円筒状孔３６と摺接する部分球面で構成される。この部分球面の曲率中心Ｏ₂は、継手中心面Ｐに対して軸線方向に距離ｆ２だけオフセットされる。オフセット量ｆ１、ｆ２はボール中心Ｂに関して左右対称である。これにより、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間に作動角が付与された時、ケージ３４によりボール３３を作動角の二等分面上に制御して継手の等速性が維持される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、サークリップの開口端を内径側に屈曲させる形状は任意であって種々の変形が可能である。また、本発明はプロペラシャフト用だけでなくドライブシャフト用の摺動式等速自在継手にも適用可能であり、継手を含むドライブシャフトのサブアッシー部や各部品を総組立メーカー等に単品供給し、供給先で総アッシーに組み立てる場合等にも利用できる。

本発明に係る摺動式等速自在継手の縦断面図。（Ａ）はサークリップの正面図、（Ｂ）はサークリップの開口端の拡大図。本発明に係る摺動式等速自在継手の端面図。本発明の変形例を示すサークリップの開口端の拡大図。本発明の別の変形例を示すサークリップの開口端の拡大図。（Ａ）は４ＷＤ車の動力伝達系の概略平面図、（Ｂ）は車輪に対する動力伝達機構の断面図。従来のサークリップの正面図。従来の摺動式等速自在継手の端面図。

符号の説明

１エンジン
２トランスミッション
３動力分配装置
４リアプロペラシャフト
５フロントプロペラシャフト
６リアディファレンシャル
７フロントディファレンシャル
８後輪
９前輪
１０ドライブシャフト
１１中間軸
１２摺動式等速自在継手
１３ディファレンシャル
１４固定型等速自在継手
１５車輪軸受
１６駆動車輪
１７、１８ブーツ
３１外側継手部材
３２内側継手部材
３２ａ内径セレーション
３３ボール
３４ケージ
３５直線状案内溝
３６円筒状孔
３７直線状案内溝
３８内側継手部材の外周面
３９ポケット
４０ケージの内周面
４１ケージの外周面
４２溝部
４３サークリップ
４３ａ〜４３ｄサークリップの開口端
４４、４６隙間
４５段部
Ｂボール中心
Ｐ継手中心面
Ｏ₁ ケージ内周面・内側継手部材外周面の曲率中心
Ｏ₂ ケージ外周面の曲率中心

Claims

円筒状の内周面に複数本の直線状案内溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外周面に複数本の直線状案内溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝の対で形成されるボールトラックに配された複数のボールと、ボールを収容するポケット、外側継手部材の内周面に接触案内される凸球面状の外周面、および、内側継手部材の外周面に接触案内される凹球面状の内周面を有し、かつ、外周面の球面中心と内周面の球面中心とが、継手中心に対して軸方向反対側にオフセットされたケージとを備えた摺動式等速自在継手であって、前記外側継手部材の開口側内周面に形成された環状溝部にサークリップを嵌合するとともに、前記サークリップの開口端を内径側に屈曲させて前記溝部とサークリップとの間に隙間を形成したことを特徴とする摺動式等速自在継手。
サークリップの開口端を、前記外側継手部材の案内溝相互間であって案内溝から隠れる範囲に位置させたことを特徴とする請求項１の摺動式等速自在継手。
サークリップの開口端を内径側にＵ字状に屈曲させて前記溝部とサークリップとの間に前記外側継手部材の溝部が形成された開口側内周面と継手軸線方向に連通する隙間を形成したことを特徴とする請求項１または２の摺動式等速自在継手。