JP2006266462A - 等速ジョイントのシャフト抜け防止構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部部品とシャフトが分解不可能な仕様の等速ジョイントのシャフト抜け防止構造を提供する。
【解決手段】 挿入孔９に形成した当接部１４と、止め輪溝１５の壁１５ａとに、板ばねで形成され、小径端部１６ａ、大径端部１６ｂと切欠部１６ｃとを備えた止め輪１６を係合させることにより、止め輪１６が拡径方向に力が発生しているので、シャフト６を内輪３に装着した状態でシャフト６と止め輪溝１５の軸方向のガタをなくし、シャフト６の引抜き方向の力に対して、止め輪が突っ張ってシャフトの抜けを防止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車の駆動系や各種産業機器に使用される、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、シャフトの端部に止め輪溝を形成し、この止め輪溝に止め輪を設けて、止め輪の弾性拡径によりジョイント内部部品に傾斜して形成した当接面と当接させるものである。止め輪と干渉する当接面が傾斜していることにより、止め輪との干渉力の分力によりシャフトと内部部品との軸方向ガタを低減させるとともに、シャフトを引抜く際には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仕組みとなっていた（特許文献１、特許文献２）。
実開平１−１４４５２９号公報 実公昭６４−５１２４号公報

シャフトと内部部品の組付け構造において、一度組み込むと分解不可能な仕様のものと、分解可能な仕様のものを製作する要求が存在する。

しかし、特許文献１、２においては、止め輪が内部部品の傾斜面と当接するために、シャフトに引抜き方向の力が加わった場合、止め輪が縮径されて抜けるという構造が開示されているのみで、シャフトが内部部品から分解可能な仕様と分解不可能な仕様を少ない構成部品でどのように行えばよいか記載がなく、想像もできなかった。

本発明は、上記課題に鑑みて、内部部品とシャフトを一度組み込むと分解不可能な仕様の等速ジョイントのシャフト抜け防止構造を提供する。

請求項１の等速ジョイントのシャフト抜け防止構造は、シャフトと嵌合するための挿入孔を有する等速ジョイントの内部部品と、リング状の止め輪溝を有するシャフトと、前記止め輪溝内に位置する弾性的に拡径・縮径が可能な止め輪とからなり、シャフトが内部部品に組付けられた状態において、止め輪が前記挿入孔に形成した当接部と前記止め輪溝との間に介在することによりシャフトの抜けを防止するようにしたシャフト抜け防止構造において、前記止め輪が、止め輪溝のシャフト挿入方向の壁と当接する小径端部と、挿入孔の当接部に当接する大径端部と、小径端部から大径端部に至る切欠部とから円錐状の筒形状に構成されている。

シャフトを内部部品の挿入孔に組付けたとき、止め輪が弾性変形しながら拡径して、挿入孔の当接部と止め輪溝の壁とに当接する。この時、止め輪は、軸線方向に対して傾斜して当接し係合することになり、シャフトと止め輪溝の軸方向のクリアランスを吸収する。また、シャフト引抜き方向の力が発生しても、大径部側を拡径する分力が発生する。

請求項２の等速ジョイントのシャフト抜け防止構造は、前記止め輪が、小径端部から連続して止め輪溝のシャフト挿入方向の壁に当接する環状部を備えている。したがって、シャフトを内部部品の挿入孔に組付けたとき、止め輪の小径端部側の剛性が大径部側に比べて強くなり、大径端部側を弾性変形させて挿入孔の当接部に係合し、シャフトと止め輪溝の軸方向のクリアランスを吸収する。また、シャフト引抜き方向の力が発生しても、大径部側をさらに拡径させようとする分力が発生する。

請求項３の等速ジョイントのシャフト抜け防止構造は、挿入孔の当接部を、シャフトの引抜き方向に向かって内径が漸減する傾斜面とすることにより、止め輪の大径端部がすじかい状に噛み込みやすくなり、シャフトと止め輪溝の軸方向のクリアランスを吸収できる。また、シャフトに引抜き方向の力が発生しても、止め輪の大径端部側を拡径させようとする分力が発生する。

本発明は、止め輪の小径端部と大径端部が、止め輪溝のシャフト挿入方向の壁と挿入孔の当接部との間に弾性を保持した状態ですじかい状に介在するので、シャフトおよび止め輪溝の軸方向のクリアランスを吸収して、ガタをなくすことができる。また、シャフトに引抜き方向の力がかかっても、止め輪が突っ張るのでシャフトを引抜くことができない。

また、内輪とシャフトを従来と同じ構造のものを用い、止め輪の形状だけで、シャフトの引抜きを防止する仕様にできるので、従来の止め輪形状と形状が異なり、間違えて組み込むことがなく、部品管理が簡素化できる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図７を参照しながら説明する。便宜上、固定式等速ジョイントにより説明するので、内部部品は内輪となる。

固定式等速ジョイント１は、図１に示すように、外輪２と、内輪３と、トルク伝達用ボール４と、保持器５とから構成されている。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、ダブルオフセット型、クロスグルーブ型、トリポード型等の摺動式等速ジョイントであってもよい。なお、ダブルオフセット型やクロスグルーブ型における内部部品も内輪と呼ばれるものであるが、トリポード型の場合、内部部品はトラニオンと呼ばれるものになる。

外輪２は、球面状の内径面に曲線状の案内溝７を円周方向に等間隔に形成してある。内輪３は、球面状の外径面に曲線状の案内溝８を円周方向に等間隔に形成してある。外輪２の案内溝７と内輪３の案内溝８とで形成されるボールトラックにトルク伝達用ボール４を組込んである。

内輪３には、図１に示すように、シャフト６と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、図２に示すように、スプライン１０が形成されていて、シャフト６に形成されたスプライン１１と嵌合させることにより、内輪３とシャフト６がトルク伝達可能に結合する。

挿入孔９の入口側の端部には、図１に示すように、面取り部１２が形成されている。挿入孔９の出口側には、図２に示すように、挿入孔９よりも大きな径の孔１３を設けることにより、スプライン１０の出口側テーパ部を含めた傾斜面からなる当接部１４を形成している。この当接部１４は、シャフトの引抜き方向に向かって内径が漸減するテーパ孔の形態をしている。

シャフト６の先端側には、図２で示すように、リング状の止め輪溝１５が形成されている。止め輪溝１５の両側壁すなわちシャフト挿入方向の壁１５ａとシャフト引抜き方向の壁１５ｂは、軸線に対して直角に形成されている。この止め輪溝１５に内輪３とシャフト６の抜け止め用の止め輪１６が装着される。止め輪溝１５は、シャフト６を内輪３の挿入孔９に図７の右側から左側へ挿入していく時に、止め輪１６が内輪３のスプライン１０の径以下に縮径できるように、止め輪１６が入り込む深さと幅（壁１５ａ，１５ｂの間隔）を有している。

止め輪溝１５の壁１５ｂは、シャフト６を挿入孔９に挿入していくときに止め輪１６を挿入方向へ押すための当接部となる。また、壁１５ａは、シャフト６を引き抜くときに、止め輪１６を引き抜き方向へ押すための当接部となる。

止め輪１６は、板ばねで円錐状の筒形状に形成されている。止め輪１６は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、小径端部１６ａと、大径端部１６ｂと、小径端部１６ａから大径端部１６ｂに至る切欠部１６ｃと、小径端部１６ａから軸心に対して直角に延びた環状部１６ｄとから構成されている。切欠部１６ｃは、止め輪１６が拡径・縮径するため、ならびにシャフト６の止め輪溝１５へ装着するときに、止め輪１６を変形できるようにするための間隔である。

この止め輪１６は、図２に示すように、環状部１６ｄならびに小径端部１６ａが止め輪溝１５の壁１５ａと当接し、大径端部１６ｂが、挿入孔９の当接部１４と当接する。この大径端部１６ｂには、当接部１４の傾斜面と平行となる面１６ｅが形成されており、当接部１４と面接触する。

止め輪１６に縮径方向の力が付与された場合は、止め輪１６が切欠部１６ｃの間隔を狭めて縮径して止め輪溝１５内へ入り込むようになっている。

シャフト６の内輪３への取付けは、止め輪１６を拡げて止め輪溝１５に配置し、その後、図７に示すように、止め輪１６を縮径させた状態で、シャフト６を挿入孔９に挿入する。この時、止め輪１６は挿入孔９のスプライン１０の内径と弾性的に当接しながら滑って移動していく。

そして、シャフト６の先端が挿入孔９を抜ける位置（実質的にはスプライン１０との当接が無くなる位置）に至ると、挿入孔９の入口側の面取り部１２がシャフト６の肩部６ａと当接してシャフト６の挿入が阻止される（図１の状態）。シャフト６の挿入代を規制するために、別途止め輪を取付けておいて、止め輪が挿入孔９の入口と当接してそれ以上の挿入を阻止するようにしてもよい。

シャフト６の挿入が止まった時点では、止め輪１６はスプライン１０との当接を脱して挿入孔９の当接部１４に当接するように、弾性により切欠部１６ｃの間隔を拡げて拡径する。止め輪１６が拡径すると、大径端部１６ｂの面１６ｅが当接部１４と当接してシャフト６が内輪３に装着された状態となる。この状態において、止め輪１６は、環状部１６ｄならびに小径端部１６ａが止め輪溝１５の壁１５ａと当接し、大径端部１６ｂが挿入孔９の当接部１４に当接してすじかい状に係合した状態となっている。止め輪１６は、軸線に対して直角方向に拡径するだけでなく、大径端部１６ｂ側がばね性により拡径方向へ拡がる。したがって、止め輪１６の弾性によって軸方向のクリアランスが吸収され、ガタのないシャフト６と内輪３の嵌合構造が得られる。

止め輪１６はこの状態では完全に拡径しておらず、当接部１２と当接して、図２より明らかなように、半径方向で見て、スプライン１０，１１の嵌合範囲内に位置することになる。

シャフト６に引抜き方向（図２の矢印Ｂ方向）の力が加わると、シャフト６の止め輪溝１５の壁１５ａで止め輪１６を引抜き方向に押す力が働く。しかし、止め輪１６が小径端部１６ａと大径端部１６ｂとから形成されていることにより、すじかい状に係合するので、止め輪１６を拡径させる分力が働き、止め輪１６が壁１５ａと当接部１４との間で突っ張って、シャフトを引抜くことができない。

また、止め輪１６の大径端部１６ｂ側の形状は、面１６ｅだけでなく図４に示すように、円弧の角部１６ｆとして、当接部１４と角部１６ｆが当接するようにしてもよい。円弧の角部１６ｆにより、シャフト６の挿入時のスプライン１０との摺動摩擦を和らげることができ、挿入がスムーズに行える。

図５、図６（ａ），（ｂ）に止め輪の変形例を示す。図５に示すように、止め輪２６は、板ばねから形成されており、切欠部２６ａを有したリング状の環状部２６ｂと、環状部２６ｂの外径から放射方向へ傾斜して延びる多数の指部２６ｃとで構成されている。指部２６ｃは、同一角度で同一長さ延びていることが望ましい。その理由は、シャフト６を挿入孔９に組付けたときに、止め輪２６を止め輪溝１５の壁１５ａと当接部１４に均等に係合させてガタをなくすためである。また、複数の指部２６ｃに分割することにより、環状部２６ｂに比べて指部２６ｃの剛性が低くなって、指部２６ｃの自由端２６ｄの縮径、拡径が小さな力で行えるようになる。この場合、指部２６ｃの自由端側が大径端部２６ｄ、環状部２６から延出し始めた箇所が小径端部２６ｅとなる。

さらに、図６に示す止め輪３６は、板ばねから形成されており、小径端部３６ａと、大径端部３６ｂと、小径端部３６ａから大径端部３６ｂに至る切欠部３６ｃとを備えた円錐状の筒形状に形成されている。そして、小径端部３６ａが止め輪溝１５の壁１５ａと当接し、大径端部３６ｂが挿入孔９の当接部１４に当接するように構成されている。

また、止め輪溝１５の位置は、内輪３とシャフト６を組み付けた状態における内輪３の挿入孔９の範囲内ならばどこにあってもよく、例えば図８に示すように、スプライン１０の途中に溝１７を設けて、この溝１７と止め輪溝１５を対向させて、止め輪１６の一部が溝１７に入り込むようにすることもできる。この場合、止め輪溝１５の構造が同じで、内輪３側の当接部１４が溝１７のシャフト引抜き方向の壁１７ａとなるので、壁１７ａをシャフトの引抜き方向に漸減するように傾斜した面とすることにより、同じ作用効果を奏することができる。

本発明の実施の形態を示す分解不可能な仕様の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。 （ａ）図１の止め輪の正面図である。（ｂ）止め輪の断面側面図である。 止め輪の他の先端形状を示す断面図である。 止め輪の他の実施形態を示す正面図である。 （ａ）止め輪の他の実施形態を示す正面図である。（ｂ）止め輪の他の実施形態を示す断面側面図である。 シャフトの挿入過程を示す断面図である。 止め輪溝の位置をシャフトの中程にした断面図である。

符号の説明

１ 等速ジョイント
３ 内輪
６ シャフト
９ 挿入孔
１０，１１ スプライン
１４ 当接部
１５ 止め輪溝
１５ａ シャフト挿入方向の壁
１５ｂ シャフト引抜き方向の壁
１６，２６，３６ 止め輪
１６ａ，２６ｅ，３６ａ 小径端部
１６ｂ，２６ｄ，３６ｂ 大径端部
２６ｂ 環状部

Claims (3)

1. シャフトと嵌合するための挿入孔を有する等速ジョイントの内部部品と、
   リング状の止め輪溝を有するシャフトと、
   前記止め輪溝内に位置する弾性的に拡径・縮径が可能な止め輪とからなり、
   シャフトが内部部品に組付けられた状態において、止め輪が前記挿入孔に形成した当接部と前記止め輪溝との間に嵌合して介在することによりシャフトの抜けを防止するようにしたシャフト抜け防止構造において、
   前記止め輪が、止め輪溝のシャフト挿入方向の壁と当接する小径端部と、挿入孔の当接部に当接する大径端部と、小径端部から大径端部に至る切欠部とから円錐状の筒形状に構成され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. 前記止め輪が、止め輪溝のシャフト挿入方向の壁に当接する小径端部から連続した環状部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の等速ジョイントのシャフト抜け防止構造。
3. 前記挿入孔の当接部が、シャフトの引抜き方向に向かって内径が漸減する傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に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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