JP2007225025A - Fitting structure between inner joint member and shaft of constant velocity universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用され、例えば4WD車やFR車などで使用されるドライブシャフトやプロペラシャフトに組み込まれる固定式あるいは摺動式等速自在継手の内側継手部材とシャフトの嵌合構造に関する。 The present invention is used in power transmission systems of automobiles and various industrial machines. For example, an inner joint member of a fixed or sliding constant velocity universal joint incorporated in a drive shaft or propeller shaft used in a 4WD vehicle, an FR vehicle, or the like. And the shaft fitting structure.
例えば、自動車のドライブシャフト等の連結用継手として使用されている摺動式等速自在継手(トリポード型等速自在継手:TJ)は、内周面に三本のトラック溝が軸方向に形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材としての外輪と、半径方向に突出した三本の脚軸を有する内側継手部材としてのトリポード部材と、そのトリポード部材の脚軸と外輪のローラ案内面との間に回転自在に収容された転動部材としてのローラとを主要な部材として構成される。 For example, a sliding type constant velocity universal joint (tripod type constant velocity universal joint: TJ) used as a coupling joint for automobile drive shafts, etc. has three track grooves formed in the axial direction on the inner peripheral surface. An outer ring as an outer joint member having axial roller guide surfaces on both sides of each track groove, a tripod member as an inner joint member having three leg shafts projecting in the radial direction, and legs of the tripod member A roller as a rolling member that is rotatably accommodated between the shaft and the roller guide surface of the outer ring is configured as a main member.
ドライブシャフトは、中間のシャフトの一方の軸端に摺動式等速自在継手を装着し、シャフトの他方の軸端に固定式等速自在継手を装着した構造を具備する。この摺動式等速自在継手をドライブシャフトに使用する場合、前述したシャフトの一方の軸端にトリポード部材を連結するようにしている。 The drive shaft has a structure in which a sliding constant velocity universal joint is attached to one shaft end of an intermediate shaft and a fixed constant velocity universal joint is attached to the other shaft end of the shaft. When this sliding type constant velocity universal joint is used for a drive shaft, a tripod member is connected to one end of the shaft described above.
このトリポード部材とシャフトとの連結構造は、トリポード部材の軸孔内径面に雌スプラインを形成すると共に、シャフトの軸端外径面に雄スプラインを形成し、シャフトの軸端をトリポード部材の軸孔に圧入して雄スプラインと雌スプラインを噛み合わせることにより、シャフトをトリポード部材に嵌合させている。このシャフトとトリポード部材のスプライン嵌合により両者間でトルクを伝達可能としている(例えば、特許文献1の図2参照)。
ところで、前述した等速自在継手において、トリポード部材のシャフトとの嵌合部は、軸孔が形成されている中空円筒状をなすことから肉厚が薄くなっている。一方、トリポード部材は、一般的に浸炭焼入れ鋼で製作されており、その硬化層深さが浅い。そこで、トリポード部材の強度を確保するためには、シャフトとの嵌合部の肉厚を大きくする必要がある。しかしながら、シャフトとの嵌合部の肉厚を大きくすると、トリポード部材が大きくなり、等速自在継手全体の大型化を招くことになる。 By the way, in the constant velocity universal joint mentioned above, since the fitting part with the shaft of a tripod member makes hollow cylinder shape in which the shaft hole is formed, thickness is thin. On the other hand, the tripod member is generally made of carburized and hardened steel, and its hardened layer depth is shallow. Therefore, in order to ensure the strength of the tripod member, it is necessary to increase the thickness of the fitting portion with the shaft. However, when the thickness of the fitting portion with the shaft is increased, the tripod member is increased, and the overall constant velocity universal joint is increased in size.
また、ドライブシャフトの軽量化や剛性アップを目的とした場合、中空状のシャフトを使用することが好ましい。しかしながら、この場合、トリポード部材の軸孔内径面の雌スプラインとシャフトの軸端外径面の雄スプラインとの嵌合であることから、その嵌合部分でシャフトの軸端内径が中空状となるため、シャフトの強度が低下するという問題もあった。 Moreover, when aiming at weight reduction and rigidity improvement of a drive shaft, it is preferable to use a hollow shaft. However, in this case, since the female spline on the inner diameter surface of the shaft hole of the tripod member and the male spline on the outer diameter surface of the shaft end are fitted, the shaft end inner diameter of the shaft becomes hollow at the fitting portion. Therefore, there is a problem that the strength of the shaft is lowered.
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、強度を低下させることなく、コンパクト化を実現容易にし得る等速自在継手の内側継手部材とシャフトの嵌合構造を提供することにある。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide an inner joint member and a shaft of a constant velocity universal joint that can easily be made compact without reducing strength. The object is to provide a fitting structure.
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、外側継手部材との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備された内側継手部材とその内側継手部材にスプライン嵌合して抜け止めされたシャフトとを備え、内側継手部材とその内側継手部材から軸方向に延びる軸部とを一体成形し、その軸部の先端にシャフトをスプライン嵌合させたことを特徴とする。 As technical means for achieving the above-described object, the present invention provides an inner joint member provided in a constant velocity universal joint that transmits torque while allowing angular displacement with the outer joint member, and the inner joint member. The inner joint member and the shaft portion extending in the axial direction from the inner joint member are integrally formed, and the shaft is spline-fitted to the tip of the shaft portion. It is characterized by.
本発明では、内側継手部材とその内側継手部材から軸方向に延びる軸部とを一体成形し、その軸部の先端にシャフトをスプライン嵌合させたことにより、内側継手部材に軸孔を形成する必要がないことから、その内側継手部材の肉厚を大きくできて充分な強度を確保することができると共に、内側継手部材の外径が大きくならないことから、継手のコンパクト化が図れる。 In the present invention, the inner joint member and the shaft portion extending in the axial direction from the inner joint member are integrally formed, and the shaft is spline fitted to the tip of the shaft portion, thereby forming the shaft hole in the inner joint member. Since it is not necessary, the thickness of the inner joint member can be increased and sufficient strength can be secured, and the outer diameter of the inner joint member does not increase, so that the joint can be made compact.
この等速自在継手の内側継手部材とシャフトの嵌合構造では、内側継手部材と軸部を高周波焼入れ鋼で一体成形し、その内側継手部材および軸部を高周波焼入れすることが望ましい。このようにすれば、内側継手部材および軸部の強度をより一層向上させることが可能となる。 In the fitting structure of the inner joint member of the constant velocity universal joint and the shaft, it is desirable that the inner joint member and the shaft portion are integrally formed of induction hardening steel, and the inner joint member and the shaft portion are induction hardened. In this way, it is possible to further improve the strength of the inner joint member and the shaft portion.
また、等速自在継手の内側継手部材とシャフトの嵌合構造において、内側継手部材から延びる軸部とシャフトとを止め輪あるいは加締めにより抜け止めすることが望ましい。このような抜け止め構造を採用すれば、内側継手部材の軸部とシャフトとの連結構造がより一層強固となる。さらに、加締めによる抜け止め構造の場合、止め輪が不要となり部品点数の削減も可能となる。 Further, in the fitting structure of the inner joint member of the constant velocity universal joint and the shaft, it is desirable to prevent the shaft portion extending from the inner joint member and the shaft from coming off by a retaining ring or caulking. If such a retaining structure is employed, the connection structure between the shaft portion of the inner joint member and the shaft is further strengthened. Further, in the case of a retaining structure by caulking, a retaining ring is not necessary, and the number of parts can be reduced.
さらに、等速自在継手の内側継手部材とシャフトの嵌合構造において、外側継手部材との間に装着されるブーツの小径側端部をシャフトの外径に締め付け固定することが望ましい。このようにすれば、等速自在継手の外側継手部材の外径にブーツの大径側端部を締め付け固定し、その等速自在継手の内側継手部材の嵌合相手であるシャフトの外径にブーツの小径側端部を締め付け固定した構造とすることにより、ブーツの交換が容易となる。 Furthermore, in the fitting structure of the inner joint member of the constant velocity universal joint and the shaft, it is desirable that the small-diameter end of the boot mounted between the outer joint member is fastened and fixed to the outer diameter of the shaft. In this way, the large-diameter end of the boot is fastened and fixed to the outer diameter of the outer joint member of the constant velocity universal joint, and the outer diameter of the shaft that is the mating partner of the inner joint member of the constant velocity universal joint is fixed. By adopting a structure in which the small-diameter side end of the boot is fastened and fixed, the boot can be easily replaced.
本発明によれば、内側継手部材とその内側継手部材から軸方向に延びる軸部とを一体成形し、その軸部の先端にシャフトをスプライン嵌合させたことにより、内側継手部材に軸孔を形成する必要がないことから、その内側継手部材の肉厚を大きくできて充分な強度を確保することができると共に、内側継手部材の外径が大きくならないことから、継手のコンパクト化が図れる。その結果、充分な強度を確保した軽量コンパクトな等速自在継手を提供することができてその実用的価値は大きい。 According to the present invention, the inner joint member and the shaft portion extending in the axial direction from the inner joint member are integrally formed, and the shaft is spline-fitted to the tip of the shaft portion, whereby the shaft hole is formed in the inner joint member. Since it is not necessary to form the inner joint member, it is possible to increase the thickness of the inner joint member and ensure a sufficient strength. Further, since the outer diameter of the inner joint member does not increase, the joint can be made compact. As a result, a lightweight and compact constant velocity universal joint ensuring sufficient strength can be provided, and its practical value is great.
本発明の実施形態を以下に詳述する。なお、以下の実施形態は、摺動式(トリポード型)等速自在継手(TJ)に適用した場合を例示するが、他の摺動式等速自在継手、例えば、クロスグルーブ型等速自在継手(LJ)やダブルオフセット型等速自在継手(DOJ)に適用可能であり、さらに、固定式等速自在継手、例えばツェパー型等速自在継手(BJ)やアンダーカットフリー型等速自在継手(UJ)にも適用可能である。 Embodiments of the present invention are described in detail below. In addition, although the following embodiment illustrates the case where it applies to a sliding type (tripod type) constant velocity universal joint (TJ), other sliding type constant velocity universal joints, for example, a cross groove type constant velocity universal joint, are illustrated. (LJ) and double offset type constant velocity universal joints (DOJ). Furthermore, fixed type constant velocity universal joints such as Zepper type constant velocity universal joints (BJ) and undercut free type constant velocity universal joints (UJ). ) Is also applicable.
図1および図2に示す実施形態のトリポード型等速自在継手は、外側継手部材としての外輪10と、内側継手部材としてのトリポード部材20と、その外輪10とトリポード部材20の間に回転自在に介在する転動部材としてのローラ30とを主要な部材として構成されている。
The tripod constant velocity universal joint of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is rotatable between an
外輪10は、一端が開口し、他端が閉塞した略円筒カップ状をなし、内周面に軸方向の三本のトラック溝11が中心軸の周りに120°間隔で形成されている。各トラック溝11は、その円周方向で向かい合った側壁にそれぞれ凹曲面状のローラ案内面12が軸方向に形成されている。トリポード部材20は、ボス部21と、そのボス部の外周に半径方向に向けて放射状に突出した三本の脚軸22と、ボス部21から軸方向に延在させた軸部23とからなる。ローラ30は、複数の針状ころ40(図1参照)を介して脚軸22に回転自在に装着され、トリポート部材20の脚軸22と外輪10のローラ案内面12との間に収容されている。
The
なお、脚軸22の外周面は針状ころ40の内側軌道面とされ、ローラ30の内周面は針状ころ40の外側軌道面とされている。ローラ30の外周面は、ローラ案内面12に適合する凸球面とされている。針状ころ40は、総ころ状態で組み込まれ、脚軸22の先端部付近に装着されたサークリップ50(図1参照)により抜け止めされている。
The outer peripheral surface of the
この等速自在継手では、トリポード部材20の脚軸22と外輪10のローラ案内面12とがローラ30を介して二軸の回転方向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トルクが等速で伝達される。また、各ローラ30が脚軸22に対して回転しながらローラ案内面12上を転動することにより、外輪10とトリポード部材20との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。
In this constant velocity universal joint, the
ドライブシャフトは、中間のシャフト60の一方の軸端にこの摺動式等速自在継手を装着し、シャフト60の他方の軸端に固定式等速自在継手(図示せず)を装着した構造を具備する。この摺動式等速自在継手をドライブシャフトに使用する場合、前述したシャフト60の一方の軸端61にトリポード部材20の軸部23を連結する。このトリポード部材20の軸部23とシャフト60の軸端61をスプライン嵌合で連結することにより両者間でトルク伝達が可能となる。
The drive shaft has a structure in which this sliding constant velocity universal joint is mounted on one shaft end of the
また、継手内部に封入されたグリースが外部へ漏洩したり、あるいは、外部から継手内部へ水やダスト等の異物が侵入したりすることを防止する目的から、外輪10とトリポード部材20の軸部23との間に蛇腹状のゴムあるいは樹脂製ブーツ70を装着している。
In addition, for the purpose of preventing the grease enclosed in the joint from leaking to the outside, or preventing foreign matter such as water and dust from entering the joint from the outside, the shaft portion of the
つまり、ブーツ70の大径側端部71を外輪10の開口部外周面に形成された取付溝13に嵌め込んでブーツバンド80により締め付け固定し、ブーツ70の小径側端部72を軸部23の先端近傍に形成された取付溝24に嵌め込んでブーツバンド81により締め付け固定するようにしている。
That is, the large-diameter
図1はトリポード部材20とシャフト60を連結する前の状態、図3はトリポード部材20とシャフト60を連結した後の状態をそれぞれ示す。このトリポード部材20とシャフト60の嵌合構造では、トリポード部材20とそのトリポード部材20のボス部21から軸方向に延びる軸部23を一体成形し、その軸部23の先端にシャフト60の軸端61をスプライン嵌合させている。
FIG. 1 shows a state before the
この実施形態では、トリポード部材20と軸部23を高周波焼入れ鋼で一体成形し、そのトリポード部材20および軸部23を高周波焼入れする。この高周波焼入れによる表面硬化処理でもってトリポード部材20のボス部21、脚軸22および軸部23の強度を向上させることができる。
In this embodiment, the
また、トリポード部材20に軸孔を形成する必要がないことから、そのトリポード部材20の肉厚を大きくできて充分な強度を確保することができると共に、トリポード部材20の外径が大きくならないことから、継手のコンパクト化が図れる。
Moreover, since it is not necessary to form a shaft hole in the
この軸部23の先端に大径部25を設け、その大径部25の外周面に雄スプライン26を形成する。この軸部23の大径部25の先端には、止め輪用凹溝27が形成されている。また、大径部25のスプライン根元部は、継手方向に向けて漸次縮径するようなテーパ面28が形成されている。
A
一方、シャフト60は中空状をなし、その軸端61の内径に雌スプライン62が形成されている。この軸端61の内径のスプライン開口部には、軸部23の大径部25が挿入し易いように、開口端に向けて拡径するテーパ面63が形成されている。また、軸端61の内径のスプライン最奥部は、スプライン最内径との段差でもって止め輪用係止部64となっている。
On the other hand, the
この実施形態のトリポード部材20とシャフト60の嵌合構造では、トリポード部材20のボス部21から軸方向に延びる軸部23の先端の大径部25をシャフト60の内径に圧入し、その大径部25の雄スプライン26とシャフト60の雌スプライン62とを噛み合わせることにより、トリポード部材20の軸部23をシャフト60の軸端61に嵌合させている。このシャフト60とトリポード部材20のスプライン嵌合により両者間でトルク伝達が可能となる。
In the fitting structure of the
この軸部23の大径部25をシャフト60の軸端61に圧入するに際しては、大径部25の凹溝26に止め輪90を装着する。この止め輪90は、縮径可能な弾性部材からなり、例えばスナップリング等が好適である。その止め輪90を縮径させた状態で大径部25をシャフト60の軸端61の内径に圧入する。
When press-fitting the large-
軸部23の大径部25を最奥部まで圧入すると、シャフト60のスプライン最奥部に位置する係止部64で止め輪90が拡径して係止されることにより抜け止めされる。この場合、シャフト60の軸端61の内径にトリポード部材20の軸部23の大径部25を圧入する構造となるため、そのスプライン嵌合部分での強度を確保することができる。
When the large-
従来では、シャフトの軸端外径をトリポード部材の軸孔内径にスプライン嵌合させた構造であることから、中空状シャフトの場合、強度を確保するにはシャフト内径を絞り込んでその軸端を厚肉化する必要があった。 Conventionally, the shaft end outer diameter of the shaft is spline-fitted to the inner diameter of the tripod member, so in the case of a hollow shaft, the shaft end is narrowed to ensure strength, and the shaft end is thickened. It was necessary to flesh.
これに対して、この実施形態の場合、シャフト60の軸端61の内径にトリポード部材20の軸部23の大径部25を圧入する構造となることから、シャフトの軸端を厚肉化する必要がないので、シャフトの形状が単純となり、複雑な製造工程を必要とせずに高強度化が実現できる。
On the other hand, in this embodiment, since the
以上の実施形態では、止め輪90を利用したシャフト60の抜け止め構造を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、他の抜け止め構造であってもよい。図4および図5に示す実施形態では、止め輪90を使用せず、加締めによる抜け止め構造を採用する。なお、図1〜図3に示す実施形態と同一又は相当部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
In the above embodiment, the retaining structure of the
図4および図5に示す実施形態では、前述の実施形態と異なり、止め輪90を必要としないことから、トリポード部材20の軸部23の大径部25に止め輪用凹溝27(図1参照)が形成されていない。また、シャフト60の軸端61のスプライン開口部には、加締め部を厚肉して強度を確保するため、テーパ面63(図1参照)が形成されていない。
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, unlike the above-described embodiment, the retaining
トリポード部材20の軸部23の大径部25をシャフト60の軸端61内に圧入し、その最奥部まで圧入した上でシャフト60の軸端61の開口部を内方へ加締める。この加締め部65は、大径部25の継手側に設けられたテーパ面28に沿わせるようにしてシャフト60の軸端61の開口部を塑性変形させることにより形成される。
The large-
この加締め部65によりシャフト60をトリポード部材20の軸部23から抜け止めすることができる。なお、加締め部65の形成は、軸端61の開口部一部あるいは全周のいずれであってもよい。この加締め部65による抜け止めの場合、前述した実施形態と比較して止め輪90のような別部品が不要となることから、部品点数の削減が図れて製品コストを低減することができる。
The crimping
図6は前述した図4に示す実施形態での等速自在継手の外輪10とシャフト60間にブーツ70を装着した状態を示す。この実施形態では、蛇腹状のゴムあるいは樹脂製ブーツ70の大径側端部71を外輪10のブーツ取付溝13に嵌合させてブーツバンド80で締め付け固定し、その小径側端部72をシャフト60のブーツ取付溝66に嵌合させてブーツバンド82で締め付け固定する。このように、等速自在継手のトリポード部材20の嵌合相手であるシャフト60にブーツ70の小径側端部72を締め付け固定することで、ブーツ70の交換が容易となる。
FIG. 6 shows a state in which a
なお、以上の各実施形態では、ドライブシャフトに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、プロペラシャフトにも適用可能である。 In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a drive shaft has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a propeller shaft.
10 外側継手部材(外輪)
20 内側継手部材(トリポード部材)
23 軸部
26 雄スプライン
60 シャフト
62 雌スプライン
65 加締め部
70 ブーツ
72 小径側端部
90 止め輪
10 Outer joint member (outer ring)
20 Inner joint member (tripod member)
23
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---|---|---|---|
JP2006046930A JP2007225025A (en) | 2006-02-23 | 2006-02-23 | Fitting structure between inner joint member and shaft of constant velocity universal joint |
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---|---|---|---|---|
WO2009075158A1 (en) * | 2007-12-13 | 2009-06-18 | Ntn Corporation | Tripod type constant velocity universal joint |
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- 2006-02-23 JP JP2006046930A patent/JP2007225025A/en not_active Withdrawn
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