JP2007032642A

JP2007032642A - 摺動式等速自在継手

Info

Publication number: JP2007032642A
Application number: JP2005214638A
Authority: JP
Inventors: Masazumi Kobayashi; 正純小林; Keisuke Nishio; 圭介西尾
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】サークリップの脱着を簡単に行なえるＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を提供すること。
【解決手段】本発明に係るＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、外側継手部材３１の開口側端面の一部に、サークリップ４３を嵌合した環状溝部４２の底に連通しサークリップ４３を取外すための治具を挿入可能な切欠き部４７、４８を形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、４ＷＤ（四輪駆動）車やＦＲ（前置きエンジン後輪駆動）車等において、トランスミッションからディファレンシャルに回転駆動力を伝達するプロペラシャフト（推進軸）や、ディファレンシャルから車輪に回転駆動力を伝達するドライブシャフトに使用される摺動式等速自在継手に係り、より詳しくは、継手を分解して内部部品を取出しやすくするために、外側継手部材の開口側内周面に取付けられたスライドオーバー規制用のサークリップを容易に取外せるようにしたものである。

４ＷＤ車やＦＲ車では、変速機（トランスミッション）と減速歯車装置（ディファレンシャル）との間の動力伝達にプロペラシャフトが使用される。例えば、ＦＲベースの４ＷＤ車では、図３（Ａ）のように、エンジン１の動力がトランスミッション２と動力分配装置３を介してリアプロペラシャフト４とフロントプロペラシャフト５に伝達され、さらにリアデフ６とフロントデフ７を経由して後輪８および前輪９に伝達される。プロペラシャフト４、５は等速自在継手および滑り継手を有し、トランスミッション２とディファレンシャル６、７の間の相対位置の変化による長さと角度の変化を吸収する。プロペラシャフト４、５は車両の構造や要求特性により２継手型、３継手型または４継手型などが用いられる。プロペラシャフト４、５は、衝突時の軸方向衝撃による過大な軸方向荷重が作用したとき、トランスミッション２とデフ６、７の間の軸方向変位を吸収する構造を採用したものもある。このようなプロペラシャフトでは、等速自在継手としてダブルオフセット型の摺動式等速自在継手（ダブルオフセットジョイント。以下、「ＤＯＪ」という。）が使用される（特許文献１、２参照）。

また、図３（Ｂ）に示すように、エンジン側と駆動車輪側との間に配設されるドライブシャフト１０の中間軸１１は、その一端部を摺動式等速自在継手１２を介してディファレンシャル１３に連結する。中間軸１１の他端部は、固定型等速自在継手１４および車輪軸受１５を介して駆動車輪１６に連結する。ここでも摺動式等速自在継手１２としてＤＯＪが使用される。なお、図３（Ｂ）で１７、１８はブーツである。

図４（Ａ）（Ｂ）に基づきＤＯＪを説明すると、ＤＯＪは、外側継手部材３１と、内側継手部材３２と、外側継手部材３１および内側継手部材３２の間に組み込まれた複数のボール３３と、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間に介在してボール３３を支持するケージ３４とを主要な構成要素とする。外側継手部材３１は、その軸線に平行な複数の直線状案内溝３５が円周方向等間隔に形成された円筒状孔３６を有する。内側継手部材３２は、外側継手部材３１の案内溝３５に対応し、かつ、軸線に平行な複数の直線状案内溝３７が円周方向等間隔に形成され、かつ、部分球面状とした外周面３８を有する。内側継手部材３２の内径セレーション３２ａに、プロペラシャフトやドライブシャフトの端部が圧入嵌合される。

ボール３３は、外側継手部材３１の案内溝３５と内側継手部材３２の案内溝３７が対を成して協働形成するボールトラックに配されてトルクを伝達する。ケージ３４は、ボール３３を収容するポケット３９を有する。内側継手部材３２の外周面３８ないしケージ３４の内周面４０は、それぞれ部分球面で構成される。この部分球面の曲率中心Ｏ_１は、ボール３３の中心Ｂを含む継手中心面Ｐに対して、軸線方向に距離ｆ１だけオフセットされる。また、ケージ３４の外周面４１も部分球面で構成される。この部分球面の曲率中心Ｏ_２は、継手中心面Ｐに対して軸線方向に距離ｆ２だけオフセットされる。オフセット量ｆ１、ｆ２はボール中心Ｂに関して左右対称である。これにより、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間に作動角が付与された場合、ケージ３４によりボール３３を作動角の二等分面上に制御して継手の等速性が維持される。また、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間に角度変位がある状態でも内側継手部材３２の軸方向変位がスムーズになされる。

特開平１１−２２７４７８号公報実開平４−１１７９２６号公報

摺動式等速自在継手は角度方向だけでなく軸方向にも変位可能なため、継手の軸方向変位の最大限をサークリップで規制する。すなわち、外側継手部材３１の開口側内周面に、サークリップ４３の外径φＤ３と外側継手部材３１の内径φＤ１の中間に位置する段部４５を内径φＤ２で形成し、この段部４５に環状の溝部４２を形成する。φＤ１、φＤ２およびφＤ３の大小関係は、φＤ１＜φＤ２＜φＤ３である。溝部４２にサークリップ４３を装着し、サークリップ４３とボール３３との干渉によりボール３３が外側継手部材３１の案内溝３５から飛出すスライドオーバーを規制する。サークリップ４３は弾性のある割リングであって、半径方向にやや縮径させて溝部４２に装着すると、自己復元力で溝部４２内に嵌合する。サークリップ４３の開口端４３ａ、４３ｂは、図４（Ａ）のように外側継手部材３１の案内溝３５相互間であって案内溝３５から隠れる範囲に位置させる。これは、継手がスライドアウト作動した時にボール３３がサークリップ４３の開口端４３ａまたは４３ｂに干渉した場合、悪くするとサークリップ４３が変形し、抜止力が低下したり、継手に必要なスライド量や最大作動角を確保できなくなる可能性があるからである。

ところで、ＤＯＪは、前述のようにプロペラシャフトやドライブシャフトに使用されるが、特にプロペラシャフトの場合、ＤＯＪサブアッシー部と、外側継手部材３１に溶接接合されるチューブを含めた総アッシーとでは、製造メーカーが異なる場合がある。製造メーカーが異なる場合、以下のように総アッシー組立メーカーにおいてＤＯＪサブアッシー部がいったん分解される。

すなわち、サブアッシーメーカーはＤＯＪサブアッシー部を各構成部品のマッチングを適切にすることにより各種すきま等を最適にして組立てる。その後、内側継手部材３２やボール３３などの内部部品がばらけてしまわないように、サブアッシー部にサークリップ４３を組み込んでから総アッシー組立メーカーに出荷する。総アッシー組立メーカーは、サークリップ４３を取外して継手内部の内側継手部材３２をボール３３やケージ３４を伴ったカセット状態でいったん外部に取出し、内側継手部材３２の内径セレーション３２ａにスタブシャフトを嵌合した後、再度外側継手部材３１内に組込む。サークリップ４３は車両搭載後はスライドオーバー規制部材として機能する。

なお、サブアッシー状態の内側継手部材３２にスタブシャフトをそのまま嵌合すると、ケージ３４に過大な荷重が加わってケージ３４が破損する恐れがある。これは、内側継手部材３２とスタブシャフト間は円周方向ガタを規制するため圧入設計をとっているためである。また、サブアッシー状態の外側継手部材３１にそのままチューブを溶接接合すると、継手内部部品との関係でチューブの取付け精度が悪くなるか、あるいは継手内部部品に接合時の熱による悪影響が及ぶ可能性がある。以上のような理由により、総アッシー組立メーカーはサブアッシーメーカーから供給されたＤＯＪサブアッシー部をいったん分解する。

サークリップ４３は全体が溝部４２内に埋まっている。このような状態では、一般治具でサークリップ４３の開口端を係合させて引き起こしにくく、溝部４２からの取出しが困難である。このため、従来からサークリップ４３の取外しには特殊な専用治具が使用されるのであるが、この専用治具の取扱いが必ずしも容易ではなく、取外しに相当の手間がかかっているのが実情である。

本発明は前記課題を解決するものであって、その目的は、サークリップの脱着を簡単に行なえるＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を提供することにある。

請求項１に係る発明は、円筒状の内周面に複数本の直線状案内溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外周面に複数本の直線状案内溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝の対で形成されるボールトラックに配された複数のボールと、ボールを収容するポケット、外側継手部材の内周面に接触案内される凸球面状の外周面、および、内側継手部材の外周面に接触案内される凹球面状の内周面を有し、かつ、外周面の球面中心と内周面の球面中心とが、継手中心に対して軸方向反対側にオフセットされたケージとを備え、前記外側継手部材の開口側内周面に形成された環状溝部に前記ボールの飛出しを防止するサークリップが嵌合された摺動式等速自在継手であって、前記外側継手部材の開口側端面の一部に、前記環状溝部の底に連通し前記サークリップを取外すための治具を挿入可能な切欠き部を形成したことを特徴とする。

これにより、外側継手部材の開口側端面の切欠き部から例えばドライバのような先鋭治具を挿入することによりサークリップを半径方向内側に簡単に引起こすことができ、その脱着を容易に行なうことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、前記切欠き部を、外側継手部材の直線状案内溝相互間の開口側端面に形成したことを特徴とする。

外側継手部材の直線状案内溝相互間であれば、切欠き部を比較的大きく形成しても支障がないため、切欠き部をたとえばフライス加工等で簡単低コストに形成可能である。

請求項３に係る発明は、請求項１の発明において、前記切欠き部を、外側継手部材の直線状案内溝の軸線と整合させて開口側端面に形成したことを特徴とする。

外側継手部材の直線状案内溝の軸線と整合する位置では、外側継手部材の肉厚との関係であまり深い切欠き部は形成できないが、サークリップを嵌合した環状溝部の底に連通する比較的浅い切欠き部を鍛造やドリル加工などで簡単低コストに形成することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から３の発明において、サークリップの開口端を、前記外側継手部材の案内溝相互間であって案内溝から隠れる範囲に位置させたことを特徴とする。

これにより、継手がスライドアウト作動した時でもボールがサークリップの開口端に干渉することがなく、サークリップの変形防止とその抜止力の低下防止を図れるとともに、サークリップの変形に起因する継手のスライド量や最大作動角の低下も防止できる。

本発明は以上のように、ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手において、外側継手部材の開口側端面の一部に、サークリップを取外すための治具を挿入可能な切欠き部をサークリップを嵌合した環状溝部の底に連通して形成したことから、外側継手部材の開口側端面の切欠き部から例えばドライバのような先鋭治具を挿入することによりサークリップを半径方向内側に簡単に引起こすことができてその脱着を容易に行なうことができ、プロペラシャフトやドライブシャフトの総アッシー組立における作業性を向上させることができる。

以下に、本発明の実施形態に係る摺動式等速自在継手を図１および図２に基づいて説明する。図１および図２に示すように、本発明のＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、外側継手部材３１の開口側端面に切欠き部４７、４８を一箇所形成したものである。図１（Ａ）（Ｂ）の切欠き部４７は、外側継手部材３１の直線状案内溝３５相互間の開口側端面に一箇所形成する。この切欠き部４７は、たとえばフライス加工などで形成する。図２（Ａ）（Ｂ）の切欠き部４８は、外側継手部材３１の直線状案内溝３５の軸線と整合して開口側端面に一箇所形成する。この切欠き部４８は、鍛造やドリル加工などで形成する。切欠き部４８は、切欠き部４７に比べて肉薄部位に浅く形成する関係で、鍛造やドリル加工が適する。切欠き部４７、４８は、いずれもサークリップ４３を嵌合する環状溝部の底に連通する。切欠き部４７、４８の数は、必ずしも一箇所に限定されるものではなく、必要に応じて、外側継手部材の開口側端面に同じ形状あるいは異なる形状の切欠き部４７、４８を二箇所以上に形成してもよい。

このように、本発明の摺動式等速自在継手は外側継手部材３１の開口側端面に切欠き部４７、４８を形成したから、この切欠き部４７、４８に例えばドライバのような先鋭治具を挿入することによりサークリップ４３を半径方向内側に簡単に引起こすことができ、その脱着を容易に行なうことができる。

ここで、サークリップ４３の開口端４３ａまたは４３ｂは外側継手部材３１の案内溝３５相互間であって案内溝３５から隠れる範囲に位置させるのが望ましい。これは、継手がスライドアウト作動した時にボール３３がサークリップ４３の開口端４３ａまたは４３ｂに干渉した場合、悪くするとサークリップ４３が変形し、抜止力が低下したり、継手に必要なスライド量や最大作動角を確保できなくなる可能性があるからである。また、サークリップ４３の開口端４３ａまたは４３ｂは、図１（Ａ）および図２（Ａ）のように、切欠き部４７、４８に隣接して位置させることによって、サークリップ４３の脱着をよりスムーズに行える。

摺動式等速自在継手のその他の構造は従来と同じである。すなわち、ＤＯＪは、外側継手部材３１と、内側継手部材３２と、外側継手部材３１および内側継手部材３２の間に組み込まれた複数のボール３３と、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間に介在してボール３３を支持するケージ３４とを主要な構成要素とする。

外側継手部材３１はカップ状を成し、その内側の円筒状孔３６に、軸線に平行な複数の直線状案内溝３５が円周方向等間隔に形成される。外側継手部材３１の開口端とは反対側に、プロペラシャフトの場合はチューブが溶接接合され、ドライブシャフトの場合はディファレンシャルがボルト等で接合される。内側継手部材３２は全体として円筒状を成し、その外周面３８は部分球面とされる。この外周面３８には、外側継手部材３１の案内溝３５に対応し、かつ、軸線に平行な複数の直線状案内溝３７が円周方向等間隔に形成される。内側継手部材３２の中心には内径セレーション３２ａが形成され、この内径セレーション３２ａにプロペラシャフトやドライブシャフトの端部が圧入嵌合される。

ボール３３は、外側継手部材３１の案内溝３５と内側継手部材３２の案内溝３７が対を成して協働して形成するボールトラックに配されてトルクを伝達する。ケージ３４は、ボール３３を収容するポケット３９を有する。内側継手部材３２の外周面３８ないしケージ３４の内周面４０は、互いに摺動自在に嵌合する部分球面で構成される。この部分球面の曲率中心Ｏ_１は、ボール３３の中心Ｂを含む継手中心面Ｐに対して、軸線方向に距離ｆ１だけオフセットされる。また、ケージ３４の外周面４１は外側継手部材３１の円筒状孔３６と摺接する部分球面で構成される。この部分球面の曲率中心Ｏ_２は、継手中心面Ｐに対して軸線方向に距離ｆ２だけオフセットされる。オフセット量ｆ１、ｆ２はボール中心Ｂに関して左右対称である。これにより、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間に作動角が付与された時、ケージ３４によりボール３３を作動角の二等分面上に制御して継手の等速性が維持される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、切欠き部４７、４８の形状は任意であって種々の変形が可能である。また、本発明はプロペラシャフト用だけでなくドライブシャフト用の摺動式等速自在継手にも適用可能であり、継手を含むドライブシャフトのサブアッシー部や各部品を総組立メーカー等に単品供給し、供給先で総アッシーに組立てる場合等にも利用できる。

（Ａ）は本発明の実施形態に係る摺動式等速自在継手の端面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視縦断面図。（Ａ）は本発明の別の実施形態に係る摺動式等速自在継手の端面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視縦断面図。（Ａ）は４ＷＤ車の動力伝達系の概略平面図、（Ｂ）は車輪に対する動力伝達機構の断面図。（Ａ）は従来の摺動式等速自在継手の端面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視縦断面図。

符号の説明

１エンジン
２トランスミッション
３動力分配装置
４リアプロペラシャフト
５フロントプロペラシャフト
６リアディファレンシャル
７フロントディファレンシャル
８後輪
９前輪
１０ドライブシャフト
１１中間軸
１２摺動式等速自在継手
１３ディファレンシャル
１４固定型等速自在継手
１５車輪軸受
１６駆動車輪
１７、１８ブーツ
３１外側継手部材
３２内側継手部材
３２ａ内径セレーション
３３ボール
３４ケージ
３５直線状案内溝
３６円筒状孔
３７直線状案内溝
３８内側継手部材の外周面
３９ポケット
４０ケージの内周面
４１ケージの外周面
４２溝部
４３サークリップ
４３ａ、４３ｂサークリップの開口端
４５段部
４７、４８切欠き部
Ｂボール中心
Ｐ継手中心面
Ｏ_１ケージ内周面・内側継手部材外周面の曲率中心
Ｏ_２ケージ外周面の曲率中心

Claims

円筒状の内周面に複数本の直線状案内溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外周面に複数本の直線状案内溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝の対で形成されるボールトラックに配された複数のボールと、ボールを収容するポケット、外側継手部材の内周面に接触案内される凸球面状の外周面、および、内側継手部材の外周面に接触案内される凹球面状の内周面を有し、かつ、外周面の球面中心と内周面の球面中心とが、継手中心に対して軸方向反対側にオフセットされたケージとを備え、前記外側継手部材の開口側内周面に形成された環状溝部に前記ボールの飛出しを防止するサークリップが嵌合された摺動式等速自在継手であって、前記外側継手部材の開口側端面の一部に、前記環状溝部の底に連通し前記サークリップを取外すための治具を挿入可能な切欠き部を形成したことを特徴とする摺動式等速自在継手。
前記切欠き部を、外側継手部材の直線状案内溝相互間の開口側端面に形成したことを特徴とする請求項１の摺動式等速自在継手。
前記切欠き部を、外側継手部材の直線状案内溝の軸線と整合させて開口側端面に形成したことを特徴とする請求項１の摺動式等速自在継手。
サークリップの開口端を、前記外側継手部材の案内溝相互間であって案内溝から隠れる範囲に位置させたことを特徴とする請求項１から３のいずれかの摺動式等速自在継手。