JP2007225025A

JP2007225025A - 等速自在継手の内側継手部材とシャフトの嵌合構造

Info

Publication number: JP2007225025A
Application number: JP2006046930A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ishijima; 実石島; Junichi Izumino; 純一五十公野
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】強度を低下させることなく、コンパクト化を実現容易にする。
【解決手段】外輪１０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トリポード部材２０とそのトリポード部材２０にスプライン嵌合して抜け止めされたシャフト６０とを備え、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を高周波焼入れ鋼で一体成形し、その軸部２３の先端にシャフト６０をスプライン嵌合させる。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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）。
特開２００３−３１４５８０号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施形態で、等速自在継手のトリポード部材とシャフトの嵌合前の状態を示す縦断面図である。図１の等速自在継手を示す横断面図である。図１の等速自在継手のトリポード部材とシャフトを嵌合させて止め輪で抜け止めした状態を示す縦断面図である。本発明の他の実施形態で、等速自在継手のトリポード部材とシャフトの嵌合前の状態を示す縦断面図である。図４の等速自在継手のトリポード部材とシャフトを嵌合させて加締めにより抜け止めした状態を示す縦断面図である。図５の等速自在継手のブーツ取付構造を変更した状態を示す縦断面図である。

符号の説明

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

Claims

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、前記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、その軸部の先端に前記シャフトをスプライン嵌合させたことを特徴とする等速自在継手の内側継手部材とシャフトの嵌合構造。
前記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した請求項１に記載の等速自在継手の内側継手部材とシャフトの嵌合構造。
前記内側継手部材から延びる軸部とシャフトとを止め輪にて抜け止めした請求項１又は２に記載の等速自在継手の内側継手部材とシャフトの嵌合構造。
前記内側継手部材から延びる軸部とシャフトとを加締めにより抜け止めした請求項１又は２に記載の等速自在継手の内側継手部材とシャフトの嵌合構造。
前記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した請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速自在継手の内側継手部材とシャフトの嵌合構造。