JP2006207721A - 等速ジョイントのシャフト抜け防止構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来等速ジョイントでシャフトと内輪の安価な結合仕様では、分解を容易にするものとしないものとの仕様を選択ができなかった。
【解決手段】 本発明は、シャフトの止め輪溝のシャフト端面側の壁の角度をα、内輪に形成した当接部の角度をβとし、両角度の関係を
0°＜α≦β
とし、要求仕様に合わせてシャフトと内輪を組み合わせて組み立てるものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば自動車の駆動系に組み込み、非直線上に存在する回転軸同士の間で、等速に回転力の伝達を行う等速ジョイントに使用される、等速ジョイントのシャフト抜け防止構造に関するものである。

自動車の駆動系等に組み込む等速ジョイントにおいては、ブーツ交換等の整備工数の簡素化を目的に、ジョイント内部部品とシャフトとを分解可能に嵌合させた抜け止め構造が従来から採用されている。その構造は、シャフトの端部に溝を形成し、この溝に止め輪を設けて、止め輪の弾性拡開によりジョイント内部部品に形成した当接面と係合させる。そして、シャフトを引き抜く際に止め輪と干渉する当接面に角度を設けて、止め輪との干渉力の分力により止め輪を縮径させて嵌合を外すという仕組みにしている（特許文献１、特許文献２）。
特開平０８−６８４２６号公報 実公昭６４−５１２４号公報

特許文献１においては、止め輪装着位置をシャフトの非端面側とし、内輪の端面に止め輪を縮径させるための工具係合溝を設けることにより、組み立ておよび分解が可能な構造としているが、この場合、内輪の工具係合溝の加工に時間と費用を費やさねばならなかった。

また、特許文献２においては、止め輪を縮径させてシャフトを抜けるようにすることが開示されているが、抜ける仕様と抜けない仕様を成立させるための当接部の角度をどの様に管理するか示されていなかった。

本発明は、上記課題に鑑みて、内輪の種類を増やすことなく、また、部品の混入を回避しやすい等速ジョイントのシャフト抜け防止構造を提供する。

本発明の等速ジョイントのシャフト抜け防止構造は、シャフトの挿入孔を有した等速ジョイントの内輪と、内輪の挿入孔内に位置するリング状の止め輪を有したシャフトと、止め輪溝に設けられた止め輪と、シャフトに引き抜き方向の力が加わった時に、止め輪に縮径方向の力を付与する内輪に形成された当接部と、止め輪に拡径方向の力を付与するシャフトに形成された当接部とを備え、シャフトの当接部を前記止め輪溝の壁として、各当接部の傾斜角度を、シャフトの引き抜き方向に対して直角な面を基準にして、止め輪溝の壁の角度をα、内輪の当接部の角度をβとし、両角度α，βの関係を0°＜α≦βとしたものである。

内輪の当接部を角度βに固定し、シャフトと内輪を抜けにくくする場合は、α＝βとなるように近づけることにより、シャフトを引き抜こうとしても止め輪と当接部が干渉して抜けなくなるものである。

特に、シャフトと内輪が分解しにくい仕様にしたいときは、0°≦（β−α）≦１９°とすることにより、止め輪を剪断せずに分解することが困難となる。

また、シャフトと内輪が分解しやすい仕様としたい場合は、両角度の関係を、１９°＜（β−α）とすることにより、シャフトを引き抜こうとすると止め輪を縮径させる方向に分力が働き容易に引き抜くことができる。つまり、シャフトの当接部の角度αの設定を変更するだけで、分解しにくい仕様と、分解しやすい仕様とすることができる。

当接部を内輪のスプライン端部に形成することもできるし、スプラインに形成することもできる。

本発明は、止め輪に拡径方向の力を付与するシャフトに形成された当接部と、止め輪に縮径方向の力を付与する内輪に形成された当接部とを備え、シャフトの当接部を前記止め輪溝の壁として、各当接部の傾斜角度を、シャフトの引き抜き方向に対して直角な面を基準に、止め輪溝の壁の角度をα、内輪の当接部の角度をβとし、両角度α，βの関係を
0°＜α≦β とすることにより、シャフトと内輪を着脱できる場合と、着脱できない場合に選択して組み立てることができる。

すなわち、α＝βに近づけることにより、シャフトを引き抜こうとしても止め輪が干渉して抜けることがない。また、α＜βとし、差を大きくすることにより、シャフトを引き抜こうとすると止め輪を縮径する方向に分力が働き、止め輪溝内に止め輪が縮径され容易に引き抜くことができる。

したがって、シャフトを内輪から抜けるようにする仕様と、抜けないようにする仕様の複数の等速ジョイントを製造するときには、内輪側の角度βを一定にしておいて、加工がしやすいシャフト側の角度αを変更することにより、複数の組み合わせに対応ができ、内輪を共用化できるので部品単価の低減が図れる。また、一つの内輪に対して複数のシャフトを管理すれば良く、内輪、シャフトともに異なった角度のものを製造して、部品管理するのに比べ、部品管理の種類が減り、間違えて当接部の角度の違うものを混入したり、内輪とシャフトの組み合わせを間違えないように管理する工数を低減できる。

以下本発明の実施の形態１を図１〜図３ならびに図４を参考に説明するが、実施の形態１は、内輪のスプライン端部に止め輪との当接部を設けた例を示す。なお、説明の都合上、先端側といった場合は図中左側を、反先端側といった時は図中右側を示すものとして説明をする。

図１において、固定式等速ジョイント１は、外輪２と、内輪３と、トルク伝達用ボール４と、トルク伝達用ボール４の保持器５とから構成されている。そして、内輪３にトルクを伝達するシャフト６を嵌合して取付けている。等速ジョイントは、固定式等速ジョイント１に限定されることなく、摺動式等速ジョイントであっても良い。

外輪２は、球面状の内径面に曲線状の案内溝７を軸方向に多数形成している。内輪３は、球面状の外径面に曲線状の案内溝８を軸方向に多数形成すると共に、シャフト６を嵌合するための挿入孔９が軸方向に形成されている。挿入孔９の内周面には、軸方向にスプライン１０が形成されている。外輪２の内面に内輪３を設けて、両案内溝７，８で協働して形成されるボールトラックにトルク伝達用ボール４を保持器５を介して位置させて固定式等速ジョイントを形成している。

シャフト６の端部外周には、図２，図３に示すように、内輪３の挿入孔９に形成したスプライン１０と係合する軸方向に延びたスプライン１１を形成して結合させている。

シャフト６の先端側に位置するスプライン１１の外周には、内輪のスプライン１０と嵌合した際に、止め輪が縮径して内輪のスプライン１０の小径内を通ることができるように、縮径した止め輪が干渉しない深さとなるリング状の止め輪溝１２が図２，図３に示すように形成されている。止め輪１２の位置は、前記挿入溝９の長さの範囲内にあればよく、シャフト６の先端でスプライン１１が終了した位置にあってもよい。

止め輪溝１２内に、断面円形のリング状の止め輪１３が設けられている。止め輪１３は、リング状ではあるが一部が切欠されており、止め輪溝１２の内面へ縮径して入り込むようになっている。止め輪１３は、縮径の力が付与されない状態において、シャフト６の外径（スプライン１１を含んだ外径）よりも外方へ一部が飛び出している。

止め輪溝１２の先端側の壁は、シャフト６に引き方向の力が加わった時に止め輪１３が当接する当接部１２ａで、溝の根元から開口端にかけて、シャフト６の引き抜き方向に対して直角の面を基準に角度αとして傾斜している。当接部１２ａは、溝の根元と開口端の途中から傾斜させてもよい。

挿入孔９のシャフト６の先端部側には、拡径加工を行って、挿入孔９よりも大きな径１４をテーパ１５とともに形成している。この大きな径１４は、挿入孔９に設けたスプライン１０の端部と連続して形成されている。スプライン１０の端部は傾斜して形成されている。

シャフト６の内輪３への取付は、止め輪１３を止め輪溝１２に配置して、止め輪１３を縮径させた後に、シャフト６を挿入孔９に挿入する。この時、挿入孔９のスプライン１０の端面と止め輪１３とが当接しながらシャフト６を挿入孔９に挿入していく（図３矢印Ａ方向）。そして、内輪３の挿入孔９をシャフト６の先端が抜ける位置になると、内輪３の挿入孔９の反先端側の端部とシャフト６が当接して挿入が阻止される。

シャフト６の前記挿入孔９への挿入が止まる箇所において、止め輪１３が大きな径１４に位置することになり、スプライン１０との当接がなくなるため、縮径されていた止め輪１３が弾性により拡径する。止め輪１３が拡径すると、止め輪１３の外周面側が大きな径１４に弾性力で当接して保持される。止め輪１３は、この状態では完全に拡開しておらず大きな径１４と当接して、シャフト６の外径よりも止め輪１３の一部が突出するだけである。したがって、シャフト６を図２矢印Ｂ方向に引き抜こうとすると、スプライン１０と大きな径１４との連続した面に止め輪１３との当接部１６が形成される。

当接部１６は、スプライン１０の軸方向範囲外の先端側に位置する。図２の矢印Ｂ方向へシャフト６を移動させて、シャフト６を抜こうとした時に当接する当接部１６は、シャフト６の引き抜き方向に対して直角な面を基準に角度βで傾斜している。当接部１６は、リング状の止め輪１３の外周側と当接するように傾斜している。この当接部１６は、スプライン１０の端部の傾斜面と大きな径１４とで形成している。

そして、当接部１２ａ，１６の角度α，βは、次の関係にある。

0°＜α≦β

角度βは、止め輪１３の外周面と当接して、止め輪１３を縮径させる分力を与える。

また、角度αは、止め輪１３の内周面と当接して、止め輪１３を拡径させる分力与える。

例えば、α≒βの場合は、図４で示すように、シャフト６の引き抜き時に、止め輪１３が当接する当接部１２ａ，１６がほぼ平行となり、止め輪１３に作用する力Ｆ１，Ｆ２が干渉しあって止め輪１３を縮径させる分力が生じにくいため、止め輪１３を剪断しないとシャフト６と内輪３とを分解することができない。

特に、出願人が実験したところ、0°≦（β−α）≦１９°という条件では、止め輪１３を剪断せずに分解することが困難であった。したがって、シャフト６と内輪３とを分解しにくい仕様を選択するときは、この範囲のα、βを組み合わせればよい。

また、出願人の実験によれば、１９°＜（β−α）という条件にすると、図２矢印Ｂ方向にシャフト６を引き抜く時に、止め輪１３との当接部１２ａ，１６に働く力Ｆ３，Ｆ４が平行になることが無いので、止め輪１３に作用する力として、止め輪１３を縮径させる分力が生じるため、容易にシャフト６と内輪３とを分解することができた。したがって、シャフト６と内輪３とを分解する仕様を選択するときは、この範囲のα、βを組み合わせればよい。

すなわち、当接角度をβに固定された内輪３と、当接角度をαで形成した複数のシャフト６を準備することにより、内輪３とシャフト６の組み合わせで、内輪３とシャフト６の分解が容易にできるものとできないものとの仕様を選択できる。勿論これら角度の選択で内輪３とシャフト６とが分解できる仕様とした場合においても、工具を使わないで内輪とシャフトとを分解することはむずかしい仕様にしている。

特に等速ジョイントの内輪３に異なった当接角度のものを多数準備して管理するのに比べて、管理工数が削減でき、全体で安価にできる。

次に実施の形態２を図５〜図７を参考に説明するが、実施の形態１と同一構成については同一の番号を付与してその詳細な説明を省略する。実施の形態２は、内輪のスプラインに止め輪との当接部を設けた例を示す。なお、説明の都合上、先端側といった場合は図中左側を、反先端側といった時は図中右側を示すものとして説明をする。

内輪３に形成された挿入孔９のスプライン１０の先端側の途中にはシャフト６と直角方向に延びたリング状の溝１７を形成している。溝１７の深さは、スプライン１０の高さよりも若干深く形成されている。溝１７は、止め輪１３を受け入れることのできる大きさに形成されており、シャフト６が内輪３の挿入孔９に嵌合された状態で、前述の止め輪溝１２の開口と溝１７の開口が対向している。

溝１７の反先端側の壁は根元側が先端側になるように傾斜している。この傾斜した壁は、シャフト６の引き抜き方向の力が付与された時の止め輪１３との当接部１８となる。この当接部１８の傾斜角度をシャフト６の引き抜き方向に対して直角な面を基準に角度βとする。当接部１８は、止め輪１３の外周側に当接するように傾斜している。

シャフト６の内輪３への取付は、止め輪１３を止め輪溝１２に配置して、止め輪１３を縮径させた後に、シャフト６を挿入孔９に挿入する。この時、挿入孔９のスプライン１０の端面と止め輪１３とが当接しながらシャフト６を挿入孔９に挿入していく（図６矢印Ａ方向）。そして、内輪３の挿入孔９をシャフト６の先端が抜ける位置になると、挿入孔９の反先端側の端部がシャフト６と当接して挿入が阻止される。

シャフト６の前記挿入孔９への挿入が止まる箇所において、スプライン１０の内径との当接がなくなるため、縮径されていた止め輪１３が弾性により拡径する。止め輪１３が拡径すると、止め輪１３の外周面側が溝１７に一部が突出するので、シャフト６を図５矢印Ｂ方向に引き抜こうとすると、当接部１８と止め輪１３が当接する。

そして、当接部１２ａ，１８の角度α，βは、実施の形態１と同じ条件にすると、α≒β、または、0°≦（β−α）≦１９°という条件では、図７で示すように、止め輪１３に作用する力Ｆ５，Ｆ６（図７参照）が干渉しあって、止め輪１３を剪断しないとシャフト６と内輪３を分解することができない。

また、１９°＜（β−α）という条件においては、止め輪１３に作用する力Ｆ７，Ｆ８（図５参照）として、止め輪１３を縮径方向（シャフトの中心軸方向）に移動させる分力が生じるため、容易にシャフト６と内輪３を分解することができる。

すなわち、実施の形態１と同じ作用効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１を示す等速ジョイントの部分断面図である。 図１のＡ部拡大図である。 図２のシャフトと内輪の組み立て前状態を示す断面図である。 図２相当のシャフトの当接部の角度βを大きくした場合の断面図である。 本発明の実施形態２を表す図２相当の断面図である。 図５のシャフトと内輪の組み立て前の状態を示す断面図である。 図４相当のシャフトの当接部の角度βを大きくした場合の断面図である。

符号の説明

１ 固定式等速ジョイント
２ 外輪
３ 内輪
６ シャフト
７，８ 案内溝
９ 挿入孔
１０，１１ スプライン
１２ 止め輪溝
１３ 止め輪
１４ 大きな径
１６，１８ 当接部
１７ 溝

Claims (5)

1. シャフトの挿入孔を有した等速ジョイントの内輪と、
   内輪の挿入孔内に位置するリング状の止め輪溝を有したシャフトと、
   止め輪溝に設けられた止め輪と、
   シャフトに引き抜き方向の力が加わった時に、止め輪に縮径方向の力を付与する内輪に形成された当接部と、止め輪に拡径方向の力を付与するシャフトに形成された当接部とを備え、
   シャフトの当接部を前記止め輪溝の壁として、各当接部の傾斜角度を、シャフトの引き抜き方向に対して直角な面を基準にして、止め輪溝の壁の角度をα、内輪の当接部の角度をβとし、両角度α，βの関係を
   0°＜α≦β
   としたことを特徴とする等速ジョイントのシャフト抜け防止構造。
2. シャフトと内輪が分解しにくい仕様とする場合は、前記両角度の関係を、0°≦（β−α）≦１９°としたことを特徴とする請求項１記載の等速ジョイントのシャフト抜け防止構造。
3. シャフトと内輪が分解しやすい仕様とする場合は、前記両角度の関係を、１９°＜（β−α）としたことを特徴とする請求項１記載の等速ジョイントのシャフト抜け防止構造。
4. シャフトと内輪とはスプラインで結合されており、前記内輪の当接部を、スプラインの軸方向範囲外に形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の等速ジョイントのシャフト抜け防止構造。
5. シャフトと内輪とはスプラインで結合されており、当接部が内輪のスプラインに溝として形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の等速ジョイントのシャフト抜け防止構造。

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