JP2007040384A - 等速自在継手のシャフト抜け止め構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 シャフトの内輪への組み付け作業の簡略化を図ることができ、しかもコスト低減を図ることが可能な等速自在継手のシャフト抜け止め構造を提供する。
【解決手段】 等速自在継手２の内輪６の挿入孔９に挿入されるシャフト１０の抜け止め構造である。シャフト１０の外周面１３に周方向凸部１４を設ける。内輪６の内周面１５に、シャフト１０の内輪６への軸方向押込みによって周方向凸部１４が嵌合する周方向凹部１６を設ける。これによって、周方向凸部１６と周方向凹部１６とが協働してシャフト抜けを規制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機器に使用される等速自在継手におけるシャフト抜け止め構造に関するものである。

自動車や各種産業機械における動力の伝達に用いられる等速自在継手は、一般に、外輪と、内輪と、内輪の挿入孔に嵌合するシャフト等を備える。シャフトは抜け止め構造によって軸方向の抜けが防止される。

従来のシャフトの抜け止め構造は、シャフトに周方向溝（環状溝）を設け、この周方向溝に、一部に切欠部を有す弾性リング体（以下Ｃ型クリップと呼ぶ）を嵌入させたものが一般的である（特許文献１）。

特許文献１に記載の抜け止め構造は、図１３に示すように、シャフト１００の端部のスプライン１０１に周方向溝（環状溝）１０２を設け、この周方向溝１０２にＣ型クリップ１０３を嵌合させる。シャフト１００が挿入される内輪（図示省略）には、その内周面に前記周方向溝１０２に対向する周方向溝が設けられる。Ｃ型クリップ１０３をやや縮径状態にして周方向溝１０２に嵌合し、この状態でシャフト１００を内輪の挿入孔に挿入する。Ｃ型クリップ１０３の外周側が内輪の周方向溝に出会うことにより、Ｃ型クリップ１０３が拡径してその外周側が内輪の周方向溝に嵌合される。

Ｃ型クリップ１０３は、その外径を自由状態においてシャフト外径よりも大きくすると共に、Ｃ型クリップ１０３の内径をシャフト１００の周方向溝１０２の底面径よりも大きくている。そして、シャフト１００を内輪に組み付ける際には、前述のようにＣ型クリップ１０３を内輪の挿入孔に挿入可能なように縮径させると共に、Ｃ型クリップ１０３の軸心をシャフト軸心に合わせる調芯を行なう必要があった。そこで、前記特許文献１に記載のものでは、この調芯のためにシャフト１００の周方向溝１０２に弾性部材１０５を嵌合させていた。
実開平１−１５４３１６号公報

特許文献１のような従来のシャフト抜け構造では、シャフト１００のスプライン１０１に周方向溝１０２を設けると共に、内輪のスプラインにも周方向溝を設ける必要があり、その加工に手間がかかっていた。さらにＣ型クリップ１０３及び調芯のための弾性部材１０５を必要として、部品点数が多く、コスト高となっていた。しかも、スプライン１０１に周方向溝１０２を設けているので、スプライン結合を安定させるため、スプライン１０１全体の軸方向長さを大きくする必要があった。さらに、シャフト１００を内輪の挿入孔に挿入する際には、Ｃ型クリップ１０３を内輪の挿入孔に挿入可能なように縮径させるので、シャフト１００を内輪に組み付けた後に、Ｃ型クリップ１０３が確実に拡径しているか否かの確認作業が不可能であった。

本発明は、上記課題に鑑みて、シャフトの内輪への組み付け作業の簡略化を図ることができ、しかもコスト低減を図ることが可能な等速自在継手のシャフト抜け止め構造を提供する。

本発明の等速自在継手のシャフト抜け止め構造は、等速自在継手の内輪の挿入孔に挿入されるシャフトの抜け止め構造において、前記シャフトの外周面に周方向凸部を設けると共に、前記内輪の内周面に、前記シャフトの内輪への軸方向押込みによって前記周方向凸部が嵌合しこの周方向凸部と協働してシャフト抜けを規制する周方向凹部を設けたものである。

また、本発明は、等速自在継手の内輪の挿入孔に挿入されるシャフトの抜け止め構造において、シャフトの外周面に周方向凹部を設けると共に、内輪の内周面に、前記シャフトの内輪への軸方向押込みによって前記周方向凹部に嵌合しこの周方向凹部と協働してシャフト抜けを規制する周方向凸部を設けたものである。

シャフトを、内輪の挿入孔に軸方向に沿って押込むことによって、周方向凸部と周方向凹部とが嵌合する。これによって、シャフトの抜け防止が確実になる。また、Ｃ型クリップ等を必要とせず、そのため、組み付け時にＣ型クリップを調芯しないで済む。

前記シャフトと内輪とはスプラインで結合されており、前記周方向凸部及び周方向凹部がスプラインの軸方向範囲外に位置する。

前記シャフト側に、周方向凸部と周方向凹部との嵌合を案内するガイド用傾斜部を設けたり、内輪の内周面側に、周方向凸部と周方向凹部との嵌合を案内するガイド用傾斜部を設けたりすることができる。これにより、周方向凸部と周方向凹部との嵌合を容易に行なうことができる。

本発明は、シャフトを、内輪の挿入孔に軸方向に沿って押込むことによって、周方向凸部と周方向凹部とが弾性変形または弾塑性変形を伴って嵌合し、これにより内輪に対してシャフトを抜け止め状態で取付けることができる。
本発明はＣ型クリップ等を必要としないので、部品点数の減少を図ってコスト低減を達成でき、またシャフトの内輪への組み付け作業の簡略化を図ることができ、さらに組み付け後の抜け止め構造が確実であり、信頼性の高い抜け止め構造を提供することができる。

周方向凸部及び周方向凹部をスプラインの軸方向範囲外に位置させることにより、周方向凸部や周方向凹部をスプラインに形成しないで済み、スプライン全体の軸方向長さを短く設定してもスプライン結合のための長さを確保することができる。このため、等速自在継手のコンパクトな設計が可能となる。

ガイド用傾斜部を設けることにより、周方向凸部と周方向凹部との嵌合を容易に行なうことができ、組み付け作業性の向上を図ることができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１２に基づいて説明するが、説明の都合上、先端側といった場合は図中左側を、反先端側といったときは図中右側を示すものとする。

図１に示すように、等速自在継手２は、内周面に複数の案内溝（トラック溝）３を軸方向に形成した外輪４と、外周面に複数の案内溝（トラック溝）５を形成した内輪６と、外輪４の案内溝３と内輪６の案内溝５とで協働して形成されるボールトラックに配される複数のボール７と、ボール７を収容するためのポケット８ａを有する保持器８等から構成される。また、内輪６の軸心孔（挿入孔）９にシャフト１０が嵌合される。シャフト抜け止め構造１は、内輪６の軸心孔９の入口側とシャフト１０との間に設けられる。等速自在継手２としては、図示例では固定式等速自在継手を示しているが、このシャフト抜け止め構造１を設けることができるものであれば、摺動式等速自在継手であってもよい。

シャフト１０の先端側外周には、図２に示すように、スプライン１１が形成され、内輪６の挿入孔９の内周面１５には、図４に示すように、スプライン１２が形成されている。シャフト１０のスプライン１１と内輪６のスプライン１２とを嵌合させることにより、内輪６とシャフト１０とがトルク伝達可能に結合する。

第１の実施の形態のシャフト抜け止め構造１は、シャフト１０の外周面１３に、外径側に突出するように設けられる周方向凸部１４と、内輪６の内周面１５に、拡径するように設けられる周方向凹部１６とで構成している。周方向凸部１４が周方向凹部１６に弾性変形または弾塑性変形を伴って嵌合することによって、シャフト１０が内輪６から抜けるのが防止される。

周方向凸部１４は、詳しくは図２と図３に示すように、先端側から反先端側に向かって拡径する先端側傾斜面（先端側外面）１８と、先端側から反先端側に向かって縮径する反先端側傾斜面（先端側外面）１９とを有する、全体として断面台形状とされ、周方向凸部１４は、スプライン１１の軸方向範囲外であってスプライン１１の近傍に位置する。すなわち、スプライン１１の反先端側の端縁から反先端側に向かって順次拡径するテーパ部２０が設けられ、このテーパ部２０に周方向凸部１４が連設されている。

周方向凸部１４の外周面２１の高さ（外周面１３からの高さ）Ａ１は、例えば０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度に設定する。周方向凸部１４の外周面２１の幅寸法（軸方向寸法）Ｂ１は、例えば０．５ｍｍ程度に設定する。先端側傾斜面１８の傾斜角α１及び反先端側傾斜面１９の傾斜角β１を、それぞれ、例えば１５°から４５°程度に設定する。

周方向凹部１６は、図４と図５に示すように、先端側から反先端側に向かって拡径する先端側傾斜面（先端側内面）２２と、先端側から反先端側に向かって縮径する反先端側傾斜面（先端側内面）２３とを有する断面台形状とされ、内輪６の内周面１５のスプライン１２の軸方向範囲側に位置する。すなわち、内輪６には反先端側の内径側に端部６ａ（反先端側に突出する短円筒状の膨出部）が形成され、端部６ａの内周面の反先端側の端縁にテーパ部２４が形成されて、このテーパ部２４に短円孔状部２５を介して周方向凹部１６が連設されている。なお、短円孔状部２５の内径はシャフト１０の外周面１３の外径と略同一とされる。

周方向凹部１６の底面２６の深さＡ２は、例えば０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度に設定して、周方向凸部１４の外周面２１の高さＡ１と略同一か、或いは僅かに高さＡ１の方を大きくする（Ａ２＜Ａ１）。周方向凹部１６の底面２６の幅寸法（軸方向寸法）Ｂ２を、例えば０．５ｍｍ程度に設定して、周方向凸部１４の外周面２１の幅寸法（軸方向寸法）Ｂ１と略同一とする。先端側傾斜面２２の傾斜角度α２及び反先端側傾斜面２３の傾斜角度β２を、それぞれ、例えば１５°から４５°程度に設定して、周方向凸部１４の先端側傾斜面１８の傾斜角度α１及び反先端側傾斜面１９の傾斜角度β１と略同一とする。テーパ部２４の軸方向長さＣを、例えば０．５ｍｍ程度とし、テーパ部２４の傾斜角度γを、例えば３０°程度とする。

次にシャフト１０を内輪６に組み付ける方向を説明する。図６に示すように、内輪６の軸心とシャフト１０の軸心とを互いに一致させた状態で、シャフト１０を軸方向に沿って内輪６の挿入孔９に押込む。この際、周方向凸部１４の先端側傾斜面１８が内輪６のテーパ部２４を摺動して、内輪６の反先端部側の端部６ａが弾性的に僅かに拡径し、これによって、周方向凸部１４の端部６ａ通過を許容する。さらに押込めば、図７に示すように、周方向凸部１４が周方向凹部１６に弾性変形または弾塑性変形を伴って嵌合する。この嵌合状態では端部６ａの拡径がもとの状態に戻っている。

このように、周方向凸部１４の先端側傾斜面１８及び内輪６のテーパ部２４が、それぞれ、周方向凸部１４の周方向凹部１６への嵌合を案内するガイド用傾斜部Ｇ１、Ｇ２となる。すなわち、シャフト１０側にガイド用傾斜部Ｇ１が設けられ、内輪６側にガイド用傾斜部Ｇ２が設けられる。

この嵌合状態では、周方向凸部１４の先端側傾斜面１８と周方向凹部１６の先端側傾斜面２２とが当接し、周方向凸部１４の反先端側傾斜面１９と周方向凹部１６の反先端側傾斜面２３とが当接し、周方向凸部１４の外周面２１と周方向凹部１６の底面２６とが当接する。これによって、周方向凸部１４と周方向凹部１６とが協働してシャフト抜けを規制する抜け防止機能を発揮する。

この嵌合状態において、シャフト１０を軸方向に沿って反先端側へ所定圧以上の引張力で無理に引張れば、シャフト１０の反先端側傾斜面１９が内輪６の反先端側傾斜面２３に摺動して、内輪６の反先端部側の端部６ａが拡径し、シャフト１０を引き抜くことも不可能ではない。なお、シャフト１０を引き抜くための所定圧以上の引張り力は、このシャフト引き抜き構造を用いた等速自在継手において、通常使用時において作用しない力であり、通常使用時にシャフト１０が抜けることがないように設定される。

このように、シャフト１０を、内輪６の挿入孔９に軸方向に沿って押込むことによって、周方向凸部１４と周方向凹部１６とが嵌合して、内輪６にシャフト１０を取付けることができ、シャフト１０の内輪６への組み付け作業の簡略化を図ることができる。また、従来のようなＣ型クリップ等を必要とせず、部品点数の減少を図ってコスト低減を達成できる。Ｃ型クリップを使用しないので、組み付け後の抜け止め構造が確実であり、信頼性の高い抜け止め構造を提供することができる。

また、周方向凸部１４及び周方向凹部１６がスプライン１１、１２の軸方向範囲外に位置する。これにより、周方向凸部１４や周方向凹部１６をスプライン１１、１２に形成しないで済み、スプライン全体の軸方向長さを短く設定してもスプライン結合のための長さを確保することができる。これにより、等速自在継手のコンパクトな設計が可能となる。

シャフト１０側にガイド用傾斜部Ｇ１を設け、内輪６側にガイド用傾斜部Ｇ２を設けることにより、周方向凸部１４の周方向凹部１６への嵌合を容易に行なうことができる。これにより、組み付け作業性の向上を図ることができる。

なお、周方向凸部１４の高さＡ１、外周面２１の幅寸法Ｂ１、先端側傾斜面１８の傾斜角度α１、及び反先端側傾斜面１９の傾斜角度β１等の変更が可能であって、それに対応して、周方向凹部１６の底面２６の深さＡ２、底面２６の幅寸法Ｂ２、先端側傾斜面２２の傾斜角度α２、反先端側傾斜面２３の傾斜角度β２、テーパ部２４の軸方向長さＣ、及びテーパ部２４の傾斜角度γ等の変更も可能である。要は、シャフト１０の内輪６への軸方向押込みによって周方向凸部１４が周方向凹部１６に嵌合してシャフト抜けを規制できればよい。

図８から図１１は第２の実施の形態を示す。この第２の実施の形態においては、シャフト１０の外周面１３に周方向凹部２８を設け、内輪６の内周面１５に内径側に突出する周方向凸部２９を設けている。周方向凹部２８は、先端側から反先端側に向かって縮径する先端側傾斜面（先端側内面）３０と、先端側から反先端側に向かって拡径する反先端側傾斜面（反先端側内面）３１とを有する断面台形状とされる。周方向凸部２８は、先端側から反先端側に向かって縮径する先端側傾斜面（先端側外面）３３と、先端側から反先端側に向かって拡径する反先端側傾斜面（反先端側外面）３４とを有する断面台形状とされる。なお、周方向凹部２８は第１の実施の形態の周方向凸部１４に対応する位置に設けられ、周方向凸部２９は第１の実施の形態の周方向凹部１６に対応する位置に設けられる。すなわち、周方向凹部２８及び周方向凸部２９がスプライン１１、１２の軸方向範囲外に位置する。

周方向凹部２８の底面３２の深さＡ３を、例えば０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度に設定して、周方向凸部２９の内周面３５の高さＡ４と略同一か、或いは僅かに高さＡ４の方を大きくする（Ａ３＜Ａ４）。周方向凹部２８の底面３２の幅寸法（軸方向寸法）Ｂ３を、例えば０．５ｍｍ程度に設定して、周方向凸部２９の内周面３５の幅寸法（軸方向寸法）Ｂ４と略同一とする。周方向凹部２８の先端側傾斜面３０の傾斜角度α３及び反先端側傾斜面３１の傾斜角度β３を、それぞれ例えば１５°から４５°程度に設定して、周方向凸部２９の先端側傾斜面３３の傾斜角度α４及び反先端側傾斜面３４の傾斜角度β４と略同一とする。

第２の実施の形態の抜け止め構造においても、シャフト１０を内輪６の挿入孔９に軸方向に沿って押込みによって、シャフト１０を内輪６に組み付けることができる。

すなわち、内輪６の軸心とシャフト１０の軸心とを一致させた状態で、シャフト１０を軸方向に内輪６の挿入孔９に押込む。この際、シャフト１０のテーパ部２０が周方向凸部２９の反先端側傾斜面３４を摺動して、内輪６の反先端部側の端部６ａが僅かに拡径し、図１２に示すように、周方向凹部２８が周方向凸部２９に嵌合する。

このように、周方向凸部２９の反先端側傾斜面３４及び内輪６のテーパ部２０が、それぞれ、周方向凸部２９と周方向凹部２８との嵌合を案内するガイド用傾斜部Ｇ３、Ｇ４となる。すなわち、シャフト１０側にガイド用傾斜部Ｇ３が設けられ、内輪６側にガイド用傾斜部Ｇ４が設けられる。

この嵌合状態では、周方向凸部２９の先端側傾斜面３３と周方向凹部２８の先端側傾斜面３０とが当接し、周方向凸部２９の反先端側傾斜面３４と周方向凹部２８の反先端側傾斜面３１とが当接し、周方向凸部２９の内周面３５と周方向凹部２８の底面３２とが当接する。これによって、周方向凸部２９と周方向凹部２８とが協働してシャフト抜けを規制する抜け防止機能を発揮する。

この嵌合状態において、第１の実施の形態のものと同様に、シャフト１０を軸方向に反先端側へ所定圧以上の引張力で無理に引張れば、シャフト１０の周方向凹部２８の先端側傾斜面３０が内輪６の周方向凸部２９の先端側傾斜面３３に摺動して、内輪６の反先端部側の端部６ａが拡径し、シャフト１０を引き抜くことも不可能ではない。

前記図８から図１２に示す第２の実施の形態では、第１の実施の形態と相違して、シャフト１０側に周方向凹部２８を設け、内輪６側に周方向凸部２９を設けたものであるが、内輪６の挿入孔９に軸方向に沿って押込むことによって、周方向凸部１４と周方向凹部１６とが嵌合して、内輪６にシャフト１０を取付けることができる。このため、このような第２の実施の形態であっても、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、周方向凹部２８の底面３２の深さＡ３、底面３２の幅寸法Ｂ３、先端側傾斜面３０の傾斜角度α３、及び反先端側傾斜面３１の傾斜角度β３の変更が可能であって、それに対応して、周方向凸部２９の高さＡ４、内周面３５の幅寸法Ｂ４、先端側傾斜面３３の傾斜角度α４、及び反先端側傾斜面３４の傾斜角度β４の変更も可能である。要は、シャフト１０の内輪６への軸方向押込みによって周方向凸部２９に周方向凹部２８に嵌合してシャフト抜けを規制できればよい。

本発明の第1の実施の形態を示すシャフト抜け止め構造を用いた等速自在継手の断面図である。 前記等速自在継手のシャフトの要部拡大図である。 前記シャフトに設けられる周方向凸部の要部拡大図である。 前記等速自在継手の内輪の要部拡大断面図である。 前記内輪に設けられる周方向凹部を示す拡大断面図である。 シャフトと内輪の分解図である。 シャフトの内輪への組み込み状態説明図である。 第２の実施の形態を示すシャフト抜け止め構造のシャフトの拡大図である。 前記シャフトに設けられる周方向凹部を示す拡大断面図である。 第２の実施の形態を示すシャフト抜け止め構造の内輪の拡大断面図である。 前記内輪に設けられる周方向凸部を示す拡大断面図である。 シャフトの内輪への組み込み状態説明図である。 従来のシャフト抜け止め構造を示す断面図である。

符号の説明

１ シャフト抜け止め構造
２ 等速自在継手
３ 案内溝
４ 外輪
５ 案内溝
６ 内輪
６ａ 端部
７ ボール
８ 保持器
８ａ ポケット
９ 軸心孔（挿入孔）
１０ シャフト
１１ スプライン
１２ スプライン
１３ 外周面
１４ 周方向凸部
１４ 周方向凹部
１５ 内周面
１６ 周方向凸部
１８、２２、３０、３３ 先端側傾斜面
１９、２３、３１、３４ 反先端側傾斜面
２０ テーパ部
２１ 外周面
２２ 先端側傾斜面
２３ 反先端側傾斜面
２４ テーパ部
２５ 短円孔状部
２６ 底面
２８ 周方向凹部
２９ 周方向凸部
３０ 先端側傾斜面
３１ 反先端側傾斜面
３２ 底面
３３ 先端側傾斜面
３４ 反先端側傾斜面
３５ 内周面
１００ シャフト
１０１ スプライン
１０２ 周方向溝
１０３ Ｃ型クリップ
１０５ 弾性部材
Ｇ１〜Ｇ４ ガイド用傾斜部

Claims (5)

1. 等速自在継手の内輪の挿入孔に挿入されるシャフトの抜け止め構造において、前記シャフトの外周面に周方向凸部を設けると共に、前記内輪の内周面に、前記シャフトの内輪への軸方向押込みによって前記周方向凸部が嵌合しこの周方向凸部と協働してシャフト抜けを規制する周方向凹部を設けたことを特徴とする等速自在継手のシャフト抜け止め構造。
2. 等速自在継手の内輪の挿入孔に挿入されるシャフトの抜け止め構造において、シャフトの外周面に周方向凹部を設けると共に、内輪の内周面に、前記シャフトの内輪への軸方向押込みによって前記周方向凹部に嵌合しこの周方向凹部と協働してシャフト抜けを規制する周方向凸部を設けたことを特徴とする等速自在継手のシャフト抜け止め構造。
3. 前記シャフトと内輪とはスプラインで結合されており、前記周方向凸部及び周方向凹部がスプラインの軸方向範囲外に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の等速自在継手のシャフト抜け止め構造。
4. 前記シャフト側に、周方向凸部と周方向凹部との嵌合を案内するガイド用傾斜部を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の等速自在継手のシャフト抜け止め構造。
5. 前記内輪の内周面側に、周方向凸部と周方向凹部との嵌合を案内するガイド用傾斜部を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の等速自在継手のシャフト抜け止め構造。

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