JP2007170573A

JP2007170573A - 等速自在継手のシャフト抜け止め構造

Info

Publication number: JP2007170573A
Application number: JP2005370601A
Authority: JP
Inventors: Masato Nagahisa; 正登長久
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】内輪の軸孔にシャフトを組み付けるに際して、その内輪に対するシャフトの抜け止めを簡易かつ確実にする。
【解決手段】等速自在継手の内輪６の内径に形成された軸孔１２にシャフト１３を挿入してスプライン嵌合させ、シャフト１３を内輪６に対して抜け止めする等速自在継手のシャフト抜け止め構造において、シャフト１３の軸端部１４に、内輪６の軸孔１２の開口端縁に係止可能なように径方向に突出する係止部１５を形成すると共に、軸孔１２への挿入時に縮径可能なように軸方向に切り欠いたスリット溝１６を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用され、例えば４ＷＤ車やＦＲ車などで使用されるドライブシャフトやプロペラシャフトに組み込まれる固定式あるいは摺動式の等速自在継手のシャフト抜け止め構造に関する。

例えば、自動車のドライブシャフト等の連結用継手として使用されている固定式等速自在継手（ツェパー型等速自在継手：ＢＪ）は、球面状の内径面に曲線状のトラック溝を軸方向に形成した外方部材としての外輪と、球面状の外径面に曲線状のトラック溝を軸方向に形成した内方部材としての内輪と、外輪のトラック溝とこれに対応する内輪のトラック溝とが協働して形成されるボールトラックに配された複数のトルク伝達用ボールと、それらのボールを保持するポケットを備えた保持器とで構成される。複数のボールは、保持器に形成されたポケットに収容されて円周方向等間隔に配置されている。

この等速自在継手をドライブシャフトに使用する場合、外輪の一端から軸方向に一体的に延びる軸部（従動軸）を車輪軸受装置に連結すると共に、内輪の軸孔にスプライン嵌合されたシャフト（駆動軸）を摺動式等速自在継手に連結するようにしている。この外輪の軸部と内輪側のシャフトの二軸間で外輪と内輪とが角度変位すると、保持器のポケットに収容されたボールは常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、継手の等速性が確保される。ここで、作動角とは、外輪の軸部と内輪のシャフトとがなす角度を意味する。

前述したように等速自在継手の内輪にシャフトが連結されている。この内輪とシャフトの連結構造では、内輪の軸孔にシャフトがスプライン嵌合されて抜け止めされる。このシャフトの抜け止め構造としては、一般的に、Ｃ型丸サークリップが使用されている（例えば、特許文献１参照）。

図１０〜１３は、Ｃ型丸サークリップを用いて等速自在継手の内輪とシャフトを連結する構造において、その内輪にシャフトを組み付ける要領を説明したものである。

この内輪１０６の軸孔１１２にシャフト１１３を組み付けるに際しては、まず、図１０に示すように内輪１０６の軸孔１１２に対してシャフト１１３を同軸上に配置すると、そのシャフト１１３の軸端部に形成された凹溝１１４に取り付けられた丸サークリップ１１５が垂れ下がった状態となる。

この状態から、図１１に示すように内輪１０６の軸孔１１２にシャフト１１３を挿入する。この挿入時、丸サークリップ１１５を内輪１０６の軸孔１１２に対して調心する必要がある。

その後、図１２に示すように内輪１０６の軸孔１１２にシャフト１１３をさらに挿入すると、丸サークリップ１１５は内輪１０６のスプライン１１７の小径まで縮径されて軸孔１１２を通過する。

そして、図１３に示すようにシャフト１１３の軸端部を内輪１０６から突出する位置まで挿入すると、丸サークリップ１１５は内輪１０６の軸孔開口端に形成された段部１１６の位置で拡径されて、シャフト１１３がこの丸サークリップ１１５にて抜け止めされる。
実開平１−１５４３１６号公報

ところで、前述した等速自在継手では、丸サークリップ１１５の組み付け後、内輪１０６の軸孔１１２に挿入された丸サークリップ１１５が確実に段部１１６の位置にあり、拡径した状態になっているかを確認することが困難であった。

また、内輪１０６の軸孔１１２にシャフト１１３を組み付けるに際して、そのシャフト１１３を内輪１０６の軸孔１１２に挿入する時、丸サークリップ１１５を軸孔１１２に対して調心する必要があり、その組み付けに手間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、内輪の軸孔にシャフトを組み付けるに際して、その内輪に対するシャフトの抜け止めを簡易かつ確実にし得る等速自在継手のシャフト抜け止め構造を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、等速自在継手の内方部材の内径に形成された軸孔にシャフトを挿入してスプライン嵌合させ、シャフトを内方部材に対して抜け止めする等速自在継手のシャフト抜け止め構造において、シャフトの軸端部に、内方部材の軸孔の開口端縁に係止可能なように径方向に突出する係止部を形成すると共に、軸孔への挿入時に縮径可能なように軸方向に切り欠いたスリット溝を形成したことを特徴とする。

本発明に係る等速自在継手のシャフト抜け止め構造では、シャフトの軸端部に、内方部材の軸孔の開口端縁に係止可能なように径方向に突出した係止部を形成すると共に、軸孔への挿入時に縮径可能なように軸方向に切り欠いたスリット溝を設けたことにより、内方部材にシャフトを組み付けるに際して、その内方部材の軸孔にシャフトをその軸端部を縮径させながら挿入し、軸孔の開口端縁から突出した係止部を径方向外側に拡開させることにより軸孔の開口端縁に引っ掛ける。

このようにシャフトの軸端部で径方向に突出した係止部を内方部材の軸孔の開孔端縁に引っ掛けるようにしたことで、従来のような丸サークリップを保持するための凹溝加工や丸サークリップ自体が不要となることから、内方部材に対するシャフトの抜け止めを簡易かつ確実に行うことが可能となる。

なお、前述の構成における係止部は、シャフトの軸端部の円周方向に沿って全周に亘って形成されていることが望ましい。このようにすれば、係止部を軸孔の開口端縁に確実に引っ掛けることができる。

また、係止部は、その軸方向先端部の周縁をテーパ状とすることが望ましい。このようにすれば、シャフトの軸端部を内方部材の軸孔に挿入することが容易となる。

さらに、前述の構成におけるスリット溝は、シャフトの軸端部の径方向で交わるように形成されていることが望ましい。このようにすれば、内方部材の軸孔へのシャフトの挿入時、そのシャフトの軸端部の縮径が容易となる。

本発明によれば、シャフトの軸端部に、内方部材の軸孔の開口端縁に係止可能なように径方向に突出した係止部を形成すると共に、軸孔への挿入時に縮径可能なように軸方向に切り欠いたスリット溝を設けたことにより、従来のような丸サークリップを保持するための凹溝加工や丸サークリップ自体が不要となることから、内方部材に対するシャフトの抜け止めを簡易かつ確実に行うことが可能となり、部品点数の低減および製品のコスト低減が図れる。

本発明の実施形態を以下に詳述する。なお、以下の実施形態は、６個ボールの固定式（ツェパー型）等速自在継手（ＢＪ）に適用した場合を例示するが、８個ボールの固定式等速自在継手にも適用可能である。また、他の等速自在継手、例えば、固定式（アンダーカットフリー型）等速自在継手（ＵＪ）、摺動式（クロスグルーブ型）等速自在継手（ＬＪ）や摺動式（ダブルオフセット型）等速自在継手（ＤＯＪ）、摺動式（トリポード型）等速自在継手（ＴＪ）も適用可能である。

図５および図６に示す実施形態の等速自在継手は、球面状の内径面１に曲線状のトラック溝２を軸方向に形成した外方部材としての外輪３と、球面状の外径面４に曲線状のトラック溝５を軸方向に形成した内方部材としての内輪６と、外輪３のトラック溝２とこれに対応する内輪６のトラック溝５とが協働して形成されるボールトラックに配された６個のトルク伝達用ボール７と、それらのボール７を保持するポケット８を備えた保持器９とで構成される。６個のボール７は、保持器９に形成されたポケット８に一個ずつ収容されて円周方向等間隔に配置されている。

外輪３のトラック溝２の曲率中心Ｏ₁と内輪６のトラック溝５の曲率中心Ｏ₂とは、ボール７の中心を含む継手中心面Ｏに対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされ、そのため、ボールトラックは開口側が広く、奥側に向かって漸次縮小した楔形状になっている。また、外輪３の内径面１および内輪６の外径面４の球面中心はいずれも継手中心面Ｏと一致する。

前述の構成からなる等速自在継手を自動車のドライブシャフトに使用する場合、前述の外輪３のマウス部１０の底部から一体的に延びる軸部１１（従動軸）を車輪軸受装置（図示せず）に連結すると共に、内輪６の軸孔１２にスプライン嵌合されたシャフト１３（駆動軸）を摺動型等速自在継手（図示せず）に連結する。この内輪６とシャフト１３をスプライン嵌合により連結したことにより両者間でトルク伝達可能となっている。

この等速自在継手では、外輪３の軸部１１と内輪側のシャフト１３の二軸間で作動角度変位を許容しながらトルク伝達が可能な構造となっている。つまり、外輪３と内輪６とが角度θだけ角度変位すると、保持器９に案内されたボール７は常にどの作動角θにおいても、その作動角θの二等分面（θ／２）内に維持され、継手の等速性が確保される。

この実施形態における内輪６とシャフト１３の連結構造は以下のとおりである。

この連結構造では、図１および図２に示すように内輪６の軸孔１２の内周面に形成されたスプライン１７と、シャフト１３の外周面に形成されたスプライン１８とを噛み合わせることにより、内輪６とシャフト１３の両者をスプライン嵌合させている。

図３に示すようにシャフト１３の軸端部１４に、内輪６の軸孔１２の開口端縁に係止可能なように径方向に突出する係止部１５を形成する。

この係止部１５は、シャフト１３の軸端部１４の円周方向に沿って全周に亘って形成されている。つまり、係止部１５は、シャフト１３の軸端部１４にフランジ状に形成されている。また、この係止部１５の先端部は、軸方向に傾斜したテーパ面１５ａを有する。なお、この係止部１５のシャフト外径面からの突出長ｍとしては、図４に示すように０．５〜１．５ｍｍに設定することが好ましい。

また、シャフト１３の軸端部１４に、軸孔１２への挿入時に縮径可能なように軸方向に切り欠いたスリット溝１６が形成されている。このスリット溝１６は、シャフト１３の軸端部１４に、例えば図４に示すようにシャフト１３の軸端面側から見て十字となるように形成されている。なお、スリット溝１６の幅ｎとしては、３．０〜５．０ｍｍに設定することが好ましい。

この内輪６の軸孔１２にシャフト１３を組み付けるに際しては、まず、図７に示すように内輪６の軸孔１２に対してシャフト１３を同軸上に配置した状態から、内輪６の軸孔１２にシャフト１３を挿入すると、内輪６のシャフト挿入側開口端縁にシャフト１３の軸端部１４に形成された係止部１５のテーパ面１５ａが当接する。

シャフト１３の軸端部１４にスリット溝１６が形成されていることから、図８に示すようにその軸端部１４が縮径しながら内輪６の軸孔１２に挿入される。この時、係止部１５の先端部にテーパ面１５ａが形成されているので、内輪６のシャフト挿入側開口端縁に当接したテーパ面１５ａにガイドされるため、シャフト１３の軸端部１４が縮径しやすくなって、内輪６の軸孔１２への挿入が容易となる。

その後、図９に示すように内輪６の軸孔１２にシャフト１３をさらに挿入し、係止部１５が内輪６の軸孔１２のシャフト反挿入側開口端縁、つまり軸孔１２の奥側開口端縁に達すると、内輪６の軸孔１２によるシャフト１３の軸端部１４の縮径が規制解除されるため、その軸端部１４の係止部１５が拡開して内輪６の軸孔１２の奥側開口端縁に引っ掛けられる。このようにして、係止部１５の引っ掛かりにより内輪６にシャフト１３を抜け止めされる。

このようにシャフト１３の軸端部１４で径方向に突出した係止部１５を内輪６の軸孔１２の開孔端縁に引っ掛けるようにしたことで、従来のような丸サークリップを保持するための凹溝加工や丸サークリップ自体が不要となることから、内輪６に対するシャフト１３の抜け止めを簡易かつ確実に行うことが可能となる。

前述した係止部１５は、シャフト１３の軸端部１４の円周方向に沿って全周に亘って形成されている。つまり、係止部１５は、シャフト１３の軸端部１４にフランジ状に形成されている。このように係止部１５がシャフト１３の軸端部１４の全周に亘って形成されていれば、軸孔１２の開口端縁への引っ掛けが確実となる。

また、この係止部１５の先端部は、軸方向に傾斜したテーパ面１５ａを有する。このようなテーパ面１５ａとすることにより、シャフト１３を内輪６の軸孔１２に挿入する際に、そのテーパ面１５ａに案内されながら縮径することが容易となる。

なお、この係止部１５のシャフト外径面からの突出長ｍとしては、前述したように０．５〜１．５ｍｍに設定することが好ましい。この突出長ｍが０．５ｍｍより小さいと、軸孔１２の開口端縁への引っ掛かりが不十分となる可能性があり、逆に、１．５ｍｍより大きいと、シャフト１３の軸端部１４を内輪６の軸孔１２に挿入することが困難となる。

また、スリット溝１６は、シャフト１３の軸端部１４に、シャフト１３の軸端面側から見て十字となるように形成されている（図２参照）。つまり、径方向に二条のスリット溝１６を直交するように形成しているが、本発明はこれに限定されることなく、二条以上のスリット溝を径方向に形成するようにしてよい。

なお、スリット溝１６の幅ｎとしては、前述したように３．０〜５．０ｍｍに設定することが好ましい。このスリット溝１６の幅ｎが３．０ｍｍより小さいと、シャフト１３の軸端部１４を内輪６の軸孔１２に挿入する時の縮径が困難となり、逆に、５．０ｍｍより大きいと、シャフト１３の軸端部１４の強度を低下させる可能性がある。

本発明の実施形態で、内輪の軸孔にシャフトの軸端部を組み付けた状態を示す部分断面図である。図１の白抜き矢印から見た矢視図である。図１のシャフトの軸端部を示す正面図である。図２の要部拡大図である。固定型等速自在継手の構造例で、図６のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図である。図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本発明の実施形態で、内輪に対してシャフトを同軸上に配置した状態を示す断面図である。本発明の実施形態で、内輪の軸孔にシャフトの軸端部を挿入する途中の状態を示す断面図である。本発明の実施形態で、内輪の軸孔にシャフトの軸端部を挿入した完了状態を示す断面図である。従来の内輪に対してシャフトを同軸上に配置した状態を示す断面図である。従来の内輪の軸孔に丸サークリップを調心しながらシャフトを挿入する状態を示す断面図である。従来の内輪でサークリップを縮径させながらシャフトを挿入する状態を示す断面図である。従来の内輪に対するシャフトの挿入を完了してサークリップにより抜け止めした状態を示す断面図である。

符号の説明

３外方部材（外輪）
６内方部材（内輪）
７トルク伝達部材（ボール）
１２軸孔
１３シャフト
１４軸端部
１５係止部
１６スリット溝

Claims

等速自在継手の内方部材の内径に形成された軸孔にシャフトを挿入してスプライン嵌合させ、前記シャフトを内方部材に対して抜け止めする等速自在継手のシャフト抜け止め構造において、前記シャフトの軸端部に、内方部材の軸孔の開口端縁に係止可能なように径方向に突出する係止部を形成すると共に、軸孔への挿入時に縮径可能なように軸方向に切り欠いたスリット溝を形成し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。
前記係止部は、シャフトの軸端部の円周方向に沿って全周に亘って形成されている請求項１に記載の等速自在継手のシャフト抜け止め構造。
前記係止部は、その軸方向先端部の周縁をテーパ状とした請求項１又は２に記載の等速自在継手のシャフト抜け止め構造。
前記スリット溝は、シャフトの軸端部の径方向で交わるように形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手のシャフト抜け止め構造。