JP2007010029A - 等速ジョイントの外輪 - Google Patents

Abstract

【課題】 フランジ付きの外輪を簡易且つ低コストな方法により製作する。
【解決手段】 等速ジョイントの外輪１０において、フランジ部１３の内周と外輪本体１１の外周にスプライン５１，５２を設け、スプライン同士を嵌合させてフランジ部１３と外輪本体１１を固定した。これにより、溶接よりもフランジ部の素材選定の自由度が増し、装置も簡易なもので良いため、コストが低減できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車や各種産業機器の動力伝達系に装備され、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、特にその外輪に関するものである。

等速ジョイントの外輪と、動力を伝達すべきシャフトとを接合する方法として、例えば自動車のドライブシャフト及びプロペラシャフトなどでは、外輪およびシャフトの各対向端部にフランジ部を設け、両者のフランジ部同士をボルト締結する方法が知られている。この接合方法で使用するフランジ付き外輪は、例えば外輪本体とフランジ部とを鍛造加工で一体に成形することで製作することができる。

しかし、例えば冷間鍛造で一体成形した場合、外輪形状が複雑な為、フランジ部付近の加工度（変形量）が大きくなり、鍛造割れを生じるおそれがある。一方、熱間鍛造で一体成形した場合は、精度が出にくいため、鍛造後にブローチ加工などによる形状修正を要し、工程増によるコストアップが懸念される。

これに替わる方法として、別体に形成したフランジ部と外輪本体とを溶接固定する方法が知られている。
特開平１０−２８１１７２号公報

しかし、特許文献１のように溶接によって固定する場合、フランジ部の素材は、通電性や耐熱性に優れた素材である必要があり、選択できる素材が限られる。また、溶接には複雑な設備が必要である上、溶接後に溶接状態の検査が不可欠であることから、コスト高を招く。

本発明の課題は、かかる不具合を解消した低コストな等速ジョイントおよび、そのフランジ付き外輪を提供することである。

前記課題を解決するため、本発明の等速ジョイントの外輪は、内周面に複数のトラック溝を有する外輪本体と、外輪本体の外径側に突出したフランジ部とを備え、外輪本体の外周面およびフランジ部の内周面にそれぞれ円周方向の凹凸部を形成し、両凹凸部を互いに嵌合させることにより、外輪本体にフランジ部を固定したものである。

このように、外輪本体の外周面及びフランジ部の内周面に凹凸部（例えばスプライン）を設け、互いに嵌合させることで、外輪とフランジ部とを簡易な手段で強固に結合することができ、かつ高トルク伝達が可能となる。また、溶接で固定される従来のフランジ部のように素材に通電性や耐熱性を求められることはなく、素材選定の自由度が増し、ジョイント設計が容易化される。また、溶接に比べ必要な装置や検査が簡易なもので済むため、コストが低減できる。外輪本体の外周面の凹凸部としては雄スプラインが、フランジ部の内周面の凹凸部として雌スプラインが好ましい。なお、「スプライン」なる用語にはセレーションも含むものとする。

また、弾性的に拡径および縮径可能の止め輪を用いてフランジ部の抜けを規制することにより、フランジ部の外輪本体からの脱落を確実に防止することができる。

以上のように、本発明によれば、高トルクが伝達可能でかつ低コストの等速ジョイントを提供することができる。また、フランジ部の素材の選定自由度を増してジョイント設計を容易化することができる。

以下、本発明の実施形態を、図１〜７を用いて説明する。尚、説明の便宜上、以下では、カップ状をなす外輪１１の開口側（図１の左方）を一端側と称し、外輪１１の底部側（図１の右方）を他端側と称する。

図１は、第一シャフト１４および第二シャフト２３間に介装された、摺動式等速ジョイントの一種であるトリポード型等速ジョイントを示している。トリポード型等速ジョイントは、外輪１０、内側継手部材２０及びローラアセンブリ３０を主要な構成要素として備える。外輪１０は、カップ状の外輪本体１１と、外輪本体１１の円筒状外周面１２に取付けられたフランジ部１３とからなり、フランジ部１３は、中空の第一シャフト１４の取付けフランジ１５とボルトなどによってトルク伝達可能に結合されている。外輪本体１１の円筒状内周面１６に軸線方向に延びる三つの直線状トラック溝１７を形成し、各直線状トラック溝１７の周方向両側にローラ案内面１８を設けてある。内側継手部材２０は、半径方向に三つの脚軸２１を突設したトリポード部材２２を外輪本体１１に挿入すると共に、トリポード部材２２から外輪本体１１の外部へ第二シャフト２３を延在させてある。ローラアセンブリ３０は、外輪本体１１の直線状トラック溝１７に挿入されるローラ３１をトリポード部材２２の脚軸２１に針状ころ３２を介して回転自在に外嵌させてある。

上記のトリポード型等速ジョイントでは、外輪１０に対し、内側継手部材２０に角度変位をつけた状態でトルクを付与すると、内側継手部材２０の回転に伴ってローラアセンブリ３０が外輪本体１１のローラ案内面１８に沿って往復移動する。

尚、本発明における等速ジョイントとしては、トリポード型ジョイントに限らず、他の摺動式等速ジョイント、例えばダブルオフセットジョイントやクロスグルーブジョイントも使用可能である。また、摺動式等速ジョイントに限らず、トラック溝を円弧状にした固定式等速ジョイント（ボールフィックスドジョイント等）も使用可能である。

この等速ジョイントでは、継手内部への異物の侵入の防止、及び継手内部からの潤滑剤の漏れ出し防止のため、ブーツ４０によって継手内部を密封している。図１では、ブーツの密閉方法の一例を示している。ブーツ４０は、断面略Ｕ字形状でかつ環状に形成され、内周端部をブーツバンド４１によって内側継手部材２０のシャフト２３に締付け固定してある。ブーツアダプタ４２は、略円筒形状に形成され、一端側をブーツ４０の外周端部に加締め固定してある。ブーツアダプタ４２の他端側は、加締め部４３を内径側に加締めて外輪１０の加締め部１９に係合させてある。

次に、図２〜図４を用いて本発明の第１の実施形態について説明する。図２は、外輪１０の断面図を中心軸によって二分した上半分を示すものである。外輪本体１１には、その底部１１ａの外径側領域を除去した形で小径部１２ａが形成されている。この小径部１２ａの軸方向寸法は、フランジ部１３の内周面１３ａの軸方向寸法とおよそ同じになるように設定されている。小径部１２ａの一端側には外径側に延びる肩面１２ｂが形成されている。この肩面１２ｂにフランジ部１３の一端側の端面１３ｂを当接させることにより、第一シャフト１４から外輪１１に作用する軸方向荷重が支持される。

外輪本体１１の小径部１２ａの外周面及びフランジ部１３の内周面１３ａには、それぞれ円周方向の凹凸部として、雄スプライン５１及び雌スプライン５２が形成されている。これらスプライン５１，５２としては角形スプライン、およびインボリュートスプラインの何れもが使用可能である。

図２におけるＡ部の拡大図を図３に示す。外輪本体１１の小径部１２ａには、リング状の止め輪溝５３が形成されている。この止め輪溝５３に、フランジ部１３の抜け止めとして止め輪５４が装着される。止め輪溝５３は、止め輪５４の外径寸法を小径部１２ａの外径寸法以下まで縮径させ得る深さを有し、かつ止め輪５４が径方向にスムーズに拡径・縮径できるように、止め輪５４の断面直径よりも若干大きい軸方向幅を有する。この止め輪溝５３は、雄スプライン５１の転造（もしくは鍛造。鍛造は冷間鍛造が好ましい）後の機械加工（切削加工等）で形成することができる。また、フランジ部１３の内周面の雌スプライン５２は、ブローチ加工などの機械加工で形成するのが好ましい。

小径部１２ａにおける止め輪溝５３の軸方向位置は、フランジ部１３の外輪本体１１への組込み後に、止め輪溝５３がフランジ部１３の内径側に位置する限り特に問わないが、組立性等を考えると、極力軸方向他端側（図面右方）に設けるのが好ましい。

フランジ部１３の雌スプライン５２のうち、軸方向他端側の歯先の立ち上がり部分は、止め輪５４と当接する当接部５５を構成する。当接部５５は、図３に示すようにやや傾斜している。フランジ部１３の一端側の端面１３ｂが、外輪本体１２の肩面１２ｂと当接した状態で、雌スプライン５２の当接部５５は、その略全体が止め輪溝５３の外径側に位置する。このとき当接部５５とこれに対向する止め輪溝５３の他端側の内壁５３ａとの間の隙間は外径側を縮小させた楔状となる。尚、当接部５５は図３で示すような傾斜面ではなく、止め輪溝５３の内壁５３ａ，５３ｂに平行な面で形成していてもよい。

止め輪５４は、図４に示すように、円形断面の有端リング状をなし、例えばサークリップで構成される。図３に示すように止め輪５４が拡径した状態では、その一部が雄スプライン５１の歯底を超えて外径側に突出し、雌スプライン５２の当接部５５と止め輪溝５３の一端側の端面５３ａとにそれぞれ当接する。

以下、フランジ部１３の外輪本体１１への取付け方法を説明する。先ず、外輪本体１１の止め輪溝５３に止め輪５４を装着し、その後、止め輪５４をその外径寸法が雄スプライン５１の歯底径以下となるまで縮径させる。この状態で、フランジ部１３を外輪本体１１の小径部１２ａに押し当て、雄スプライン５１及び雌スプライン５２を互いに嵌合させた状態でフランジ部１３を肩面１２ｂに向けて押し進める。これに伴い、止め輪５４の外周面は、雌スプライン５２の歯先面上を弾性的に当接しながら滑る。

フランジ部１３の一端側の端面１３ｂが、外輪本体１１の肩面１２ｂに当接すると、雌スプライン５２の当接部５５が止め輪溝５３の外径側領域に達する。これと同時に止め輪５４が当接部５５と止め輪溝５３の他端側の内壁５３ａとの間の隙間内で弾性的に拡径し、当接部５５および内壁５３ａのそれぞれと当接する。これにより、外輪本体１１とフランジ部１３とが止め輪５４を介して軸方向で係合した状態となるため、フランジ部１３の外輪本体１１からの抜けが規制される。

このとき、当接部５５の傾斜角度や曲率を調整すれば、一定以上の抜去力をフランジ部１３に加えることにより、止め輪５４を縮径させて外輪本体１１からフランジ部１３を分離することが可能となる。

また、雄スプライン５１と雌スプライン５２の嵌め合いを締まり嵌めとしておけば、フランジ部１３と外輪本体１１とが圧入状態となり、両者間の結合力をさらに増すことができる。このように雄スプライン５１と雌スプライン５２の嵌め合いのみで十分な抜け止め耐力が得られる場合には、止め輪５４や止め輪溝５３等を省略することができるので、さらにコストを低減できる。

このように、外輪本体１１とフランジ部１３とをスプライン結合すれば、外輪本体１１とフランジ部１３とが円周方向に強固に固定される。従って、高トルクが伝達可能となり、等速ジョイントの負荷容量を向上させることができる。また、溶接で固定する従来品のように、フランジ部１３の素材に通電性や耐熱性を求められることはないので、素材選択の余地が広がり、ジョイント設計を容易化することができる。また、溶接に比べ必要な装置や検査が簡易なもので済むため、コストの低減ができる。

次に、本発明の第２の実施形態を、図５〜７を用いて説明する。

図５および図６に示すように、この実施形態において、止め輪溝７３は、フランジ部１３の一端側の端面１３ｂと外輪本体６１の肩面６２ｂとを当接させた状態で、止め輪溝７３の一端側の内壁７３ａとフランジ部１３の他端側の端面１３ｃ（ボス部の端面）とが同じ軸方向位置となるように形成される。

止め輪７４は、図７に示すように、断面が矩形の有端リング状で、例えばスナップリングで構成される。止め輪７４の内・外径寸法は、止め輪７４に付与する拡径力を解除した状態で、止め輪７４の一端側の端面７４ｂが止め輪溝７３の一端側の内壁７３ａおよびフランジ部の他端側の端面１３ｃと係合するように設定される。

この実施形態において、フランジ部材１３の外輪６１への取付けに際しては、先ず、前記第１の実施形態と同様の手順で、雄セレーション７１と雌セレーション７２を嵌合させ、フランジ部１３を外輪本体６１の小径部６２ａに取り付ける。その後、止め輪７４を拡径させながら止め輪溝７３に装着し、さらに拡径力を解除する。これにより止め輪７４が弾性的に縮径し、その一端側の端面７４ｂが止め輪溝７３の一端側の内壁７３ａおよびフランジ部の他端面１３ｃと係合するため、外輪本体６１とフランジ部１３との間で軸方向の抜け止めを行うことができる。

この実施形態の構造では、工具等を用いることにより、止め輪７４を外部から拡径させることができるので、止め輪７４を拡径させて止め輪溝７３から取り外し、その後、フランジ部１３を外輪本体６１から引き抜くことにより、両者を簡単に分離することができる。

本発明の実施の形態を示す摺動式等速ジョイントの断面図である。 摺動式等速ジョイントの外輪１０の断面図である。 図２におけるＡ部拡大図である。 止め輪５４の斜視図である。 摺動式等速ジョイントの外輪６０の断面図である。 図５におけるＢ部拡大図である。 止め輪７４の斜視図である。

符号の説明

１０ 外輪
１１ 外輪本体
１２ 外輪本体の外周面
１３ フランジ部
１４ 中空シャフト
２０ 内側継手部材
２２ トリポード部材
２３ シャフト
３０ ローラアセンブリ
４０ ブーツ
５１、５２ スプライン
５３ 止め輪溝
５４ 止め輪

Claims (4)

1. 内周面に複数のトラック溝を有する外輪本体と、外輪本体の外径側に突出したフランジ部とを備えた等速ジョイントの外輪において、
   外輪本体の外周面およびフランジ部の内周面にそれぞれ円周方向の凹凸部を形成し、両凹凸部を互いに嵌合させることにより、外輪本体にフランジ部を固定したことを特徴とする等速ジョイントの外輪。
2. 外輪本体の外周面の凹凸部が雄スプラインで、フランジ部の内周面の凹凸部が雌スプラインである請求項１記載の等速ジョイントの外輪。
3. 弾性的に拡径および縮径可能の止め輪で、フランジ部の外輪本体からの抜けを規制した請求項１記載の等速ジョイントの外輪。
4. 請求項１に記載した外輪を有する等速ジョイント。

Images