JP2005207449A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 継手外輪の外径を簡便な手段により小さくすることにより、軽量およびコンパクト化を容易に実現し得る等速自在継手を提供する。
【解決手段】 複数のトラック溝２２を内径に設けた継手外輪２１と、この継手外輪２１のトラック溝２２と対応させてトラック溝を外径に設けた継手内輪と、継手外輪２１と継手内輪間に介装されてそれぞれのトラック溝が協働して形成するボールトラックに配され、トルクを伝達する複数のボールと、ボールを保持するポケットを有する保持器とを備え、継手外輪２１の外径の円周方向に離間して配設され、その径方向に部分的に突出した複数の車体取付フランジ２３を有する等速自在継手において、継手外輪２１の外径形状をその内径形状に沿った花形に成形し、継手外輪２１のトラック溝２２間に位置する外径凹所２５に車体取付フランジ２３を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、自動車や各種産業機械の動力伝達機構において使用されるもので、駆動側と従動側の二軸間で軸方向変位および角度変位を許容する摺動型等速自在継手に関する。

自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達する動力伝達機構では、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、例えば、図６に示すようにエンジン側と駆動車輪側との間に中間軸１を介装し、その中間軸１の一端部を摺動型等速自在継手２を介してディファレンシャル３に連結し、他端部を固定型等速自在継手４および車輪軸受５を介して駆動車輪６に連結している。

前述の摺動型等速自在継手２は角度変位だけでなく、いわゆるプランジングによって軸方向変位も吸収されるのに対して、固定型等速自在継手４は、角度変位のみが可能となっている。摺動型等速自在継手２と固定型等速自在継手４と中間軸１とをユニット化してドライブシャフト７が構成され、車体に装着された状態で等速自在継手２，４に所定の作動角がついている。これら等速自在継手２，４の作動角は逐次変化することから、一般的に、一対の等速自在継手２，４のうち、固定型等速自在継手４をアウトボード側に、摺動型等速自在継手２をインボード側にそれぞれ使用し、作動角の変化に対応している。

この摺動型等速自在継手２としてはダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）がよく知られている。この等速自在継手は、図７（ａ）（ｂ）に示すように車体側のディファレンシャル３に取り付けられる継手外輪８と、中間軸１の一端に取り付けられる継手内輪９と、継手外輪８および継手内輪９の間に組み込まれた複数のボール１０と、継手外輪８と継手内輪９との間に介在してボール１０を支持する保持器１１とを主要な構成要素としている。なお、継手外輪８のディファレンシャル側端部には、その開口を塞ぐ蓋体１６が装着されている。

継手外輪８は、その軸線に平行な複数の直線状トラック溝１２が内径に円周方向等間隔で形成されたカップ形状を有し、そのトラック溝１２と対応させて継手内輪９の外径には、その軸線に平行な複数の直線状トラック溝１３が形成されている。この継手外輪８と継手内輪９のそれぞれのトラック溝１２，１３が協働して形成するボールトラックに、トルクを伝達するボール１０が配され、各ボール１０は、継手外輪８と継手内輪９間に介装された保持器１１により支持されている。この等速自在継手では、継手外輪８と継手内輪９との間に作動角が付与された場合、保持器１１によりボール１０を作動角の二等分面上に制御させて等速性を維持する構造となっている。

この等速自在継手２における継手外輪８は、車体への取り付け形態から種々のタイプがあり、図７（ａ）（ｂ）に示すものはフランジタイプである。このフランジタイプの継手外輪８は、その外径端部に複数の車体取付フランジ１４が円周方向等間隔に一体的に突設され、各車体取付フランジ１４に貫設されたボルト穴１５を利用してボルトの締め付けによりディファレンシャル３（図６参照）に取り付けられる。等速自在継手においては、近年の軽量、コンパクト化の目的から、継手外輪８の外径形状をその内径形状に沿った花形に成形したものが使用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−２３１４３６号公報

ところで、フランジタイプの継手外輪８を有する等速自在継手では、前述したように複数の車体取付フランジ１４を継手外輪８の外径に径方向外側に突出させて設け、各車体取付フランジ１４のボルト穴１５にボルトを挿通させて車体側のディファレンシャルに取り付ける構造としている。

このボルト締めによる継手外輪８の取り付けでは、図８（ａ）（ｂ）に示すように締め付け治工具（図中のソケット１８）を用いることから、継手外輪８の外径との間に治工具が挿入できるスペースａを設けておかなければならない。そのため、締め付け治工具による取り付けを考慮すると、継手外輪８の外径との間にスペースａを設けると共に車体取付フランジ１４にボルト穴１５を設ける必要性から、車体取付フランジ１４の外径寸法が大きくなり、等速自在継手の重量も大きくなるという問題があった。

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、継手外輪の外径を簡便な手段により小さくすることにより、軽量およびコンパクト化を容易に実現し得る等速自在継手を提供することにある。

前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、複数のトラック溝を内径に設けた外方部材と、この外方部材のトラック溝と対応させてトラック溝を外径に設けた内方部材と、前記外方部材と内方部材間のそれぞれのトラック溝が協働して形成するボールトラックに配され、トルクを伝達する複数のボールと、前記ボールを保持するポケットを有する保持器とを備え、前記外方部材の外径端部に円周方向に離間して配設され、径方向に部分的に突出した複数の車体取付フランジを有する等速自在継手において、前記外方部材の外径形状をその内径形状に沿った花形に成形し、外方部材のトラック溝間に位置する外径凹所に車体取付フランジを形成したことを特徴とする。

本発明では、外方部材の外径形状をその内径形状に沿った花形に成形していることから、等速自在継手の負荷容量を現状維持したままで軽量化することができ、さらに、その花形形状の外方部材におけるトラック溝間に位置する外径凹所に車体取付フランジを設けたことにより、車体取付フランジの外径寸法を小さくすることができ、等速自在継手のコンパクト化を図ることができる。

本発明における外方部材の外径形状は、トラック溝が位置する最外径寸法ＤＴと車体取付フランジが位置する最小径寸法ＤＮとの比ＤＮ／ＤＴを０．８５〜０．９５とすることが望ましい。この最外径寸法と最小径寸法の比を前述の範囲に規定することにより、前述の軽量化およびコンパクト化と共に外方部材の強度を確保することができる。

ここで、前述した外方部材のトラック溝の個数に対して車体取付フランジの個数を任意に設定することができる。つまり、外方部材におけるすべてのトラック溝に対してそのトラック溝間に位置するすべての外径凹所に車体取付フランジを設ける以外に、一部の外径凹所だけに車体取付フランジを設けることも可能である。

本発明は、８個のボールを組み込んだ等速自在継手に適用可能であり、ボールが８個の場合、６個ボールの等速自在継手と比べてボールＰＣＤを小さくしてコンパクト化を図る上で有効である。

本発明によれば、外方部材の外径形状をその内径形状に沿った花形に成形していることから、等速自在継手の負荷容量を現状維持したままで軽量化することができ、さらに、その花形形状の外方部材におけるトラック溝間に位置する外径凹所に車体取付フランジを設けたことにより、車体取付フランジの外径寸法を小さくすることができ、等速自在継手のコンパクト化を図ることができる。この等速自在継手の軽量コンパクト化により、等速自在継手の性能向上、用途拡大が図れる。

本発明に係る等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。なお、図７（ａ）（ｂ）および図８（ａ）（ｂ）に示す従来の等速自在継手と同一または相当部分には同一参照符号を付す。

図１（ａ）（ｂ）に示す実施形態は、自動車の動力伝達機構であるドライブシャフト７（図６参照）を構成し、車体側のディファレンシャル３に連結される摺動型等速自在継手で、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）を例示する。この等速自在継手は、車体側のディファレンシャル３に取り付けられる外方部材である継手外輪２１と、中間軸１の一端に取り付けられる内方部材である継手内輪９と、継手外輪８および継手内輪９の間に組み込まれた複数のボール１０と、継手外輪８と継手内輪９との間に介在してボール１０を支持する保持器１１とを主要な構成要素としている〔継手外輪２１以外は、従来と同様であるため、図７（ａ）（ｂ）および図８（ａ）（ｂ）参照〕。

継手外輪２１は、その軸線に平行な複数の直線状トラック溝２２が内径に円周方向等間隔で形成されたカップ形状を有し、そのトラック溝２２と対応させて継手内輪９の外径には、その軸線に平行な複数の直線状トラック溝１３が形成されている。この継手外輪２１と継手内輪９のそれぞれのトラック溝２２，１３が協働して形成するボールトラックに、トルクを伝達するボール１０が配され、各ボール１０は、継手外輪２１と継手内輪９間に介装された保持器１１によりそのポケットで支持されている。この等速自在継手では、継手外輪２１と継手内輪９との間に作動角が付与された場合、保持器１１によりボール１０を作動角の二等分面上に制御させて等速性を維持する構造となっている。

この等速自在継手における継手外輪２１は、車体への取り付け形態からフランジタイプのものである。このフランジタイプの継手外輪２１は、その外径端部に円周方向等間隔で一体的に設けられた複数の車体取付フランジ２３を利用し、各車体取付フランジ２３に貫設されたボルト穴２４にボルトを挿通させて締め付けることによりディファレンシャル３（図６参照）に取り付けられる。

この継手外輪２１は、軽量コンパクト化の目的から、その外径形状を内径（トラック溝）形状に沿った花形に成形している。ここで、「花形」とは、継手外輪２１の外径面において、内径に形成されたトラック溝２２間に位置する部位にそのトラック溝２２に沿う凹所２５を形成した形状を意味する。この継手外輪２１のトラック溝２２間に位置する外径凹所２５に車体取付フランジ２３を設ける。

このように継手外輪２１の外径形状をその内径形状に沿った花形に成形していることから、等速自在継手の負荷容量を現状維持したままで軽量化することができ、さらに、その花形形状の継手外輪２１におけるトラック溝２２間に位置する外径凹所２５に車体取付フランジ２３を設けたことにより、車体取付フランジ２３の外径寸法を小さくすることができ、等速自在継手のコンパクト化を図ることができる。

図２は、従来品の継手外輪８と本発明品の継手外輪２１の大きさを比較するもので、同図（ａ）ではＸ−Ｘ線を境界として左側に従来品、右側に本発明品を示し、同図（ｂ）ではＹ−Ｙ線を境界として上側に従来品、下側に本発明品をそれぞれ示す。

この従来品と本発明品では、等速自在継手の負荷容量（サイズ）および治工具挿入用のスペースａを同一とした場合で比較しており、車体取付フランジ１４，２３の外径寸法比較では、本発明品は、従来品に対して約１０％程度のコンパクト化が可能であり、また、重量比較でも、本発明品は、従来品に対して約２０％程度の軽量化が達成される。

ここで、本発明品である継手外輪２１は、軽量化に有利な形状として花形に成形しているが、強度確保の観点から、その肉厚などに制限を受ける。つまり、花形による軽量化と共に等速自在継手として必要な強度を満足させるためには、トラック溝部分での肉厚はもちろんのこと、トラック溝間部分の肉厚も重要である。

そこで、図１（ａ）に示すようにトラック溝２２が位置する最外径寸法ＤＴとトラック溝２２間で車体取付フランジ２３が位置する最小径寸法ＤＮとの比ＤＮ／ＤＴを０．８５〜０．９５に設定する必要がある。この最外径寸法ＤＴと最小径寸法ＤＮの比を前述の範囲に規定することにより、前述の軽量化およびコンパクト化と共に継手外輪２１の強度を確保することができる。

ここで、前述の比ＤＮ／ＤＴが０．８５より小さいと、継手外輪２１の車体取付フランジ２３が位置する部位の肉厚が薄くなり過ぎ、等速自在継手が必要とする強度を確保することが困難となる。また、前述の比ＤＮ／ＤＴが０．９５より大きいと、車体取付フランジ２３の外径が大きくなり過ぎ、軽量コンパクト化を図ることが困難となる。

なお、前述した継手外輪２１のトラック溝２２（ボール１０）の個数に対して車体取付フランジ２３の個数を任意に設定することができる。つまり、図１（ａ）（ｂ）および図２（ａ）（ｂ）に示すように継手外輪２１におけるすべてのトラック溝２２に対してそのトラック溝２２間に位置するすべての外径凹所２５に車体取付フランジ２３を設ける以外に、一部の外径凹所２５だけに車体取付フランジ２３を設けることも可能である。例えば、図３に示すように継手外輪２１の円周方向等間隔に配された三箇所の外径凹所２５に車体取付フランジ２３を設けることも可能である。

また、前述では、６個のボール１０を組み込んだ等速自在継手を例示したが、８個のボール１０を組み込んだ等速自在継手に適用可能である。ボール１０が８個の場合、６個ボールの等速自在継手と比べてボールＰＣＤを小さくしてコンパクト化を図る上で有効である。この場合も、図４に示すように８箇所すべての外径凹所２５に車体取付フランジ２３を設けたり、あるいは、図５に示すように継手外輪２１の円周方向等間隔に配された４箇所の外径凹所２５に車体取付フランジ２３を設けることも可能である。

本発明に係る等速自在継手の実施形態で、（ａ）は継手外輪を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図である。 従来品と本発明品における継手外輪の大きさを比較するためのもので、（ａ）はＸ−Ｘ線の左側に従来品、右側に本発明品を配置した正面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線の上側に従来品、下側に本発明品を配置した断面図である。 本発明の他の実施形態で、３個の車体取付フランジを有する６個ボールの等速自在継手を示す正面図である。 本発明の他の実施形態で、８個の車体取付フランジを有する８個ボールの等速自在継手を示す正面図である。 本発明の他の実施形態で、４個の車体取付フランジを有する８個ボールの等速自在継手を示す正面図である。 自動車のドライブシャフトを構成する摺動型等速自在継手を示す断面図である。 摺動型等速自在継手の従来例で、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｏ−Ｄ線に沿う断面図、（ｂ）は継手外輪を示す一部省略部分を含む正面図である。 図７の継手外輪にボルトおよびソケットを装着した状態で、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。

符号の説明

９ 内方部材（継手内輪）
１０ ボール
１１ 保持器
１３ トラック溝
２１ 外方部材（継手外輪）
２２ トラック溝
２３ 車体取付フランジ
２５ 外径凹所

Claims (4)

1. 複数のトラック溝を内径に設けた外方部材と、この外方部材のトラック溝と対応させてトラック溝を外径に設けた内方部材と、前記外方部材と内方部材間のそれぞれのトラック溝が協働して形成するボールトラックに配され、トルクを伝達する複数のボールと、前記ボールを保持するポケットを有する保持器とを備え、前記外方部材の外径端部に円周方向に離間して配設され、径方向に部分的に突出した複数の車体取付フランジを有する等速自在継手において、
   前記外方部材の外径形状をその内径形状に沿った花形に成形し、外方部材のトラック溝間に位置する外径凹所に車体取付フランジを形成したことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記外方部材の外径形状は、トラック溝が位置する最外径寸法ＤＴと車体取付フランジが位置する最小径寸法ＤＮとの比ＤＮ／ＤＴを０．８５〜０．９５とした請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記外方部材のトラック溝の個数に対して車体取付フランジの個数を任意とした請求項１に記載の等速自在継手。
4. 前記ボールが８個である請求項１に記載の等速自在継手。