JP2008008475A - 摺動式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】ボール数を低減した低コストな摺動式等速自在継手を提供する。
【解決手段】内外輪、ケージおよびトルク伝達ボールを備えた摺動式等速自在継手において、ボール数を３〜５に低減する。内外輪は冷間鍛造仕上とする。内外輪のトラック溝１２、２２の両肩部１７、２７を凸Ｒ状面チャンファで滑らかに内外輪の外周面、内周面と接続する。ボール接触率は面圧低減のため１．００１〜１．０４とする。
【選択図】図１Ｃ

Description

本発明は３〜５個のトルク伝達ボールを有する摺動式等速自在継手に関する。

自動車や各種産業機械の動力伝達系、例えば前輪駆動車や独立懸架方式の後輪駆動車の駆動軸には、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手と、角度変位および軸方向変位の両方を許容する摺動式等速自在継手が使用されている。

前述の駆動軸には、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がある。また、摺動式等速自在継手としては、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）が広く知られている。

例えば、ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が円筒状内周面に形成された外輪と、その外輪のトラック溝と対をなして軸方向に延びる直線状トラック溝が球面状外周面に形成された内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪の円筒状内周面と内輪の球面状外周面との間に介在してボールを保持するケージとを主要な構成要素として備えている。
トルク伝達ボールの数は６個または８個が一般的であるが、３〜５個にすることも提案されている（特許文献１〜７）。

これら固定式等速自在継手あるいは摺動式等速自在継手における外輪および内輪は、一般的に以下の要領でもって製作されている。まず、円柱状ビレットを熱間鍛造、温間鍛造または冷間鍛造で外輪あるいは内輪の概略形状に形成し、この素材の外周面、内周面および端面を旋削する。その後、熱処理を行い、内周面とトラック溝を研削や焼入れ鋼切削などで仕上げ加工することにより製作している。

このようにして製作された外輪および内輪については、その内輪にボールやケージを含めた内部部品を外輪に組み込むに際して、ＰＣＤすきま等が規定値の範囲内となるように選択的に組み合わせるようにしている。つまり、多数個の外輪、内輪、ボールおよびケージの中から、ＰＣＤすきま等が規定値の範囲内に収まるように、それら外輪、内輪、ボールおよびケージからなる構成要素の組み合わせを考慮し、それら外輪、内輪、ボールおよびケージを選択して組み合わせるようにしている（例えば、特許文献８、９参照）。
実開昭６３−１２２６０号公報 特公平２−４２１３１号公報 実開平５−８７３３５号公報 特公平８−６７５８号公報 特公昭４５−２４８４号公報 特公昭４８−３８６５３号公報 特開昭５５−３０５７３号公報 特公平１−５５６８８号公報 特開昭６３−３４３２３号公報

従来の摺動式等速自在継手はボールの数を６個または８個とすることで個々のボールに作用するトルク負荷が過大にならないようにしている。しかし、ボール接触率を小さくして内外輪のトラック溝に対するボール接触楕円の面積をある程度増大させても差し支えない場合は、ボールの数を積極的に減らしてその分だけ継手のコストダウンを図ることが可能となる。ボールの数を減らすことはボールの部品点数削減だけでなく、内外輪のトラック溝を同数だけ低減でき、更にケージのボールポケットも同数だけ低減できることから加工コストの大幅な低減が可能である。

また、従来では、内輪、ボールおよびケージからなる内部部品を外輪に組み込むに際しては、多数個の外輪、内輪、ボールおよびケージの中から、ＰＣＤすきま等が規定値の範囲内に収まるように、それら外輪、内輪、ボールおよびケージからなる構成要素を選択して組み合わせるようにしている。この選択組合せにより、各構成要素の組み付けに手間がかかり、作業性が悪いという問題があった。

本発明はこのような観点からボールの数を３〜５にすると共に内外輪の製作を簡素化し、かつ、必要な継手寿命を確保した摺動式等速自在継手を提供するものである。

前記課題を解決するため、請求項１の発明は、軸方向に延びる複数の直線状のトラック溝が円筒状内周面に形成された外輪と、その外輪の前記トラック溝と対をなして軸方向に延びる複数のトラック溝が外周面に形成された内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪の内周面と内輪の外周面との間に介在して前記ボールを保持するケージとを備えた摺動式等速自在継手において、前記外輪、内輪、ボールおよびケージからなる構成要素をランダムマッチングで組み付ける摺動式等速自在継ぎ手であって、内外輪のトラック溝とボールの数を３〜５とし、内外輪のトラック溝のボール接触率を小さくしたことを特徴とする。

ボール個数を３〜５に低減するこにより内外輪のトラック溝の本数低減とケージのポケット数の低減によって加工コストの大幅な削減が可能である。

請求項２の発明は、請求項１において、前記外輪のトラック溝とこれに協働する内輪のトラック溝とで形成されたボールトラックのＰＣＤすきまを０．３ｍｍ以下としたことを特徴とする。

このようにすれば、外輪、内輪、ボールおよびケージからなる各構成要素間でのガタツキを必要最小限に抑制することが可能となる。なお、このＰＣＤすきまが０．３ｍｍよりも大きいと、各構成要素間でのガタツキが大きくなる。

請求項３の発明は、請求項１、２において、前記内外輪のトラック溝のボール接触率を１．００１以上１．０４以下としたことを特徴とする。

トラック溝のボール接触率を１．００１以上１．０４以下とすることにより、ボール接触楕円の面積増大を図れ、必要な継手寿命を確保することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３において、前記内外輪のトラック溝の両肩部を内外輪の外周面または内周面に滑らかに連続するＲ状面チャンファとしたことを特徴とする。

このようなＲ状面チャンファにより応力集中を回避して必要な継手寿命を確保することができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４において、前記外輪のトラック溝あるいは内輪のトラック溝の少なくともいずれか一方を冷間鍛造仕上げとしたことを特徴とする。

内外輪のトラック溝の少なくともいずれか一方を冷間鍛造仕上げにより形成することにより当該トラック溝について旋削や熱処理後の研削仕上げが不要となる。また、当該仕上げ加工に必要としていた設備や工具が不要となると共に、加工時間の短縮化を図ることができる。これにより、外輪および内輪を効率的に製作することができて製品のコスト低減が図れる。

請求項６の発明は、請求項１〜５において、前記内外輪のトラック溝の両肩部に成形したＲ状面チャンファを、トラック溝の冷間鍛造成形と同時に成形したことを特徴とする。

このようなＲ状面チャンファにより応力集中を回避することができ、冷間鍛造仕上げのみで必要な継手寿命を確保することができる。

請求項７の発明は、請求項１〜６において、前記内外輪のトラック溝の横断面形状を、前記ボールとアンギュラ接触するゴシックアーチ形状としたことを特徴とする。

これによりトラック溝に対するボールの接触状態を安定化することが可能となる。

請求項８の発明は、請求項１〜７において、前記内外輪のトラック溝の底部に凹溝を前記冷間鍛造で一体形成すると共に、この凹溝の両肩部をＲ状面チャンファによって内外輪のトラック溝面に滑らかに連続させたことを特徴とする。

トラック溝の底部に凹溝を形成しておくことにより、潤滑性を確保することができる。また、Ｒ状面チャンファにより応力集中を回避することができ、冷間鍛造仕上げのみで必要な継手寿命を確保することができる。

請求項９の発明は、請求項１〜８において、前記内・外輪のトラック溝両肩部に成形したＲ状面チャンファと、前記トラック溝底部の凹溝両肩部に成形したＲ状面チャンファとを、トラックの冷間鍛造成形と同時に成形したことを特徴とする。

このようなＲ状面チャンファをトラックの冷間鍛造成形と同時に成形することで加工コストの低減が可能となる。また、ゴシックアーチ形状のトラック溝の場合でもボール接触率を１．０４以下に小さくするとトラック溝底部のボールとの隙間が小さくなり、潤滑性が低下するが、トラック溝の底部に凹溝を形成しておくことにより、潤滑性を確保できる。また、トラック荷重が大きくなると接触楕円が大きくなり、トラック底まで接触し易くなる。ゴシックアーチ形状によるボールのアンギュラコンタクトを確実にするためにはトラック溝の底部に凹溝を形成しておくのがよい。

請求項１０の発明は、請求項１〜９において、前記外側継手部材の外径面またはマウス内部の少なくともいずれか一方に異音抑制手段を設けたことを特徴とする。

異音抑制手段を設けることにより、各構成要素間でのガタツキにより発生する異音を抑制することが可能となる。異音抑制手段外輪の外径面のみ、あるいはマウス内部のみだけでなく、外径面とマウス内部の両方に設けることができる。

請求項１１の発明は、請求項１〜１０において、前記外側継手部材の内部に、潤滑油を含む潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、前記潤滑成分は発泡して多孔質化された固形物であり、かつ、前記潤滑成分を樹脂内部に吸蔵してなる多孔性固形潤滑体を封入したことを特徴とする。

このようにすれば、潤滑油を保持する固形潤滑剤の保持力を向上させると共に、外力による変形によって滲み出す潤滑油量を必要最小限にすることが可能となる。なお、前述の「吸蔵」とは、学術用語の「吸蔵」の意味と同様に、液体（液体潤滑剤など）が固体の樹脂中に化合物にならないで含まれることを意味する。

請求項１２の発明は、請求項１〜１１において、前記外輪のトラック溝の軸方向開口端に相対面するように溝内方へ突出する一対のボール係止用突起を形成したことを特徴とする。

このように、外輪のトラック溝の軸方向開口端において相対面するように溝内方へ突出する一対のボール係止用突起を構成することで、ボールからの抜け方向の押圧力をボール毎に２箇所で受ることができる。このため、安定した状態でボールを受けることができる。また、抜け方向の押圧力を分散して各ボール係止用突起を受けることができるので、各ボール係止用突起として、比較的小さいものであっても、この押圧力を受けることができる。また、前記抜け防止部の一対のボール係止用突起を、溝底面における溝深さ方向中央部に設けたり、溝径方向開口端に設けたりすることができる。

請求項１３の発明は、請求項１〜１１において、前記外輪の開口端側内周面に、ケージ脱落防止用の突起を一体形成したことを特徴とする。

請求項１４の発明は、請求項１３において、前記ケージは、外輪の内径面に接触案内される凸球面状の外周面と、内輪の外径面に接触案内される凹球面状の内周面とを有し、かつ、外周面の曲率中心と内周面の曲率中心とが、ボール中心を含む継手中心面に対して軸方向の反対側にオフセットされ、前記ケージの外周面と前記外輪の内径面との接触位置を、前記継手中心面よりも前記外輪の開口端側に配置したことを特徴とする。

さらに、ケージの形状に関して、外輪の内径面に接触案内される凸球面状の外周面と、内輪の外径面に接触案内される凹球面状の内周面とを有し、かつ、外周面の曲率中心と内周面の曲率中心とが、ボール中心を含む継手中心面に対して軸方向の反対側にオフセットされ、前記ケージの外周面と前記外輪の内径面との接触位置を、前記継手中心面よりも前記外輪の開口端側に配置する構成が望ましい。

これにより、外輪開口端側に設けたケージ脱落防止用突起にケージが当接した状態でのボールの位置を外輪開口端から遠ざけることができ、ボールの脱落をより確実に防止することができる。

請求項１５の発明は、請求項１〜１４において、内輪の軸孔をボール数と同数の角部で構成される多角形にすると共に、この多角形にシャフトをトルク伝達可能に圧入したことを特徴とする。

このような多角形の軸孔は内外輪の冷間鍛造仕上で同時成形する場合に好適である。

請求項１６の発明は、請求項１から１５のいずれかに記載の摺動式等速自在継手を有する車両用ドライブシャフトである。

請求項１７の発明は、請求項１から１５のいずれかに記載の摺動式等速自在継手と、固定式等速自在継手とを、中間シャフトの両端に有すると共に、前記固定式等速自在継手の外輪とステム部にハブ輪を連結したことを特徴とする駆動車輪用軸受ユニットである。

このように、本発明における等速自在継手はドライブシャフトや駆動車輪用軸受ユニットに適用可能である。

本発明の摺動式等速自在継手によれば、ボール個数を３〜５に低減したので大幅なコストダウンが可能であると共に、内外輪を冷間鍛造仕上げにより形成し、トラック溝から両側に連続的に延びるＲ状面チャンファを形成することにより、外輪および内輪のＲ状面チャンファを持つトラック溝について旋削や熱処理後の研削仕上げが不要となることから、その仕上げ加工に必要としていた設備や工具が不要となり、また、加工時間の短縮化を図ることができ、外輪および内輪を効率的に製作することができ、製品のコスト低減化が図れ、しかもボール個数の低減に対してボール接触率低減（１．００１〜１．０４）によりボール接触楕円の面積増大を図ったので、トラック溝の両肩部のＲ面状チャンファと相俟って面圧増大による疲労寿命の問題も克服して必要な継手寿命を確保することができる。

本発明に係る摺動型等速自在継手の実施形態１〜３を図１Ａ〜図７に基づいて説明し、変形実施形態を図８〜図１２Ｃに基づいて説明する。実施形態１〜３および変形実施形態に係る摺動型等速自在継手として、ダブルオフセット型等速自在継手を示す。

図１Ａと図１Ｂに示す等速自在継手は、円筒状の内周面１４に３本の直線状のトラック溝１２を軸方向に形成した外輪１０と、球面状の外周面２４に前記外輪１０のトラック溝１２と同数の直線状のトラック溝２２を軸方向に形成した内輪２０と、外輪１０のトラック溝１２と内輪２０のトラック溝２２との間に介在する３個のトルク伝達ボール３０と、トルク伝達ボール３０を保持するケージ４０とを備える。また、内輪２０の軸孔２６に図外のシャフトが連結される。なお、外輪１０は、内径面１４に前記トラック溝１２が形成された円筒部１６と、この円筒部１６の底壁から突設されるステム部１８とを備える。外輪１０と内輪２０は冷間鍛造にて成形する。

外輪１０、内輪２０、ボール３０およびケージ４０からなる構成要素をランダムマッチングで組み付ける。すなわち、多数個の外輪１０、内輪２０、ボール３０およびケージ４０の中から、ＰＣＤすきま等が規定値の範囲内に収まるように、それら外輪１０、内輪２０、ボール３０およびケージ４０からなる構成要素を選択して組み合わせる選択組合せを行わず、トラック溝１２，２２を冷間鍛造仕上げにより形成した外輪１０および内輪２０を任意に組み合わせるランダムマッチングにより製作される。
このように、各構成要素をランダムマッチングで組み合わせ、外輪１０のトラック溝１２あるいは内輪２０のトラック溝２２を冷間鍛造仕上げにより形成したことにより、等速自在継手の低コスト化を図ることができる。

ケージ４０は、トルク伝達ボール３０を収容する３つのポケット４２とを備えた環体である。その球面を含む外周面２４が外輪１０の円筒状内径面１４に接触案内され、球面状の内周面４６が内輪２０の外径面２４に接触案内される。外径面２４の曲率中心Ｏ_１と内周面４６の曲率中心Ｏ_２とは、ボール中心Ｂを含む継手中心面Ｐに対して軸方向の反対側にオフセットされている。

ボール３０とトラック溝１２、２２との接触形式は、図１Ｄのようにアンギュラコンタクトが採用されている。すなわち、トラック溝１２、２２が各々左右一対の２つの円弧１２ｊ、１２ｋ、２２ｊ、２２ｋで構成され（ゴシックアーチ状）、両円弧１２ｊと１２ｋ、２２ｊと２２ｋがトラック溝１２、２２の中心で接続する構成である。このようなアンギュラ接触は、トラック溝１２、２２に対するボール３０の接触状態を安定化させる点で好適である。

本発明ではボール接触率は１．００１〜１．０４とする。ボール接触率が１．００１未満になるとボール接触楕円のトラック溝肩部への乗り上げが大きくなり、肩部の応力集中により早期剥離や欠けが生じ、寿命低下を引き起こす。ボール接触率が１．０４超では接触楕円の面圧が過大になって前記と同様に寿命低下を引き起こす。

また本発明ではボール接触率の低減に伴うボール接触楕円の拡大対策のひとつとして、図１Ｃ、図１Ｄに示すように、トラック溝１２、２２の両肩部１７、２７を内・外輪の外・内径面に滑らかに連続するＲ状面チャンファとしている。さらに、ボール接触楕円の拡大対策として、図１Ｅに示すように、トラック溝１２、２２の溝底中央に滑らかに窪んだ凹円弧状の逃げ溝１２ｐ、２２ｐを形成している。この逃げ溝１２ｐ、２２ｐの両側は内輪の外径面に凸Ｒ面で滑らかに連続する。トラック溝１２、２２の肩部１７、２７のＲ状面チャンファや逃げ溝１２ｐ、２２ｐは、後加工するとコスト高になるため、内・外輪のトラック溝を冷間鍛造する際に同時に成形するとよい。

上記構成の等速自在継手においては、図1Ｆ、図１Ｇに示すように、内輪２０とボール３０とケージ４０を含む内部部品２１の抜け防止部１２ａとして、一対のボール係止用突起１２ｂ、１２ｂを外輪１０の各トラック溝１２に形成している。一対のボール係止用突起１２ｂ、１２ｂは、外輪１０のトラック溝１２の軸方向開口端において相対面するように溝内方へ突出形成される。

すなわち、外輪１０の開口端面に面取り用チャンファＣを形成し、このチャンファＣに対応してボール係止用突起１２ｂ、１２ｂが形成される。具体的には、図１Ｆに示すように、チャンファＣの軸方向中央部に、ローリング成形にて周方向凹溝２５を形成することによって、トラック溝１２内に突設するボール係止用突起１２ｂを形成する。このため、このボール係止用突起１２ｂは、溝底面における溝深さ方向中央部１２ｃに設けられることになり、相対面する一対のボール係止用突起１２ｂ間の寸法Ａを比較的大きくとることができる。

また、ボール係止用突起１２ｂの位置としては、図１Ｆに示すように、溝両肩部１７に設けてもよい。

前記摺動式等速自在継手において、内部部品２１が外輪１０の開口側へスライドして開口側に位置した場合、ボール３０が、抜け防止部１２ａを構成するボール係止用突起１２ｂに当接することになり、内部部品２１（内輪２０とボール３０とケージ４０等から構成される部品）のこれ以上の開口側へのスライドが規制される。

このように、本発明の摺動式等速自在継手では、抜け防止部１２ａを、外輪のトラック溝１２の軸方向開口端において相対面するように溝内方へ突出する一対のボール係止用突起１２ｂ、１２ｂから構成しているので、ボール３０からの抜け方向の押圧力をボール毎に２箇所で受ることができる。このため、安定した状態でボール３０を受けることができ、摺動式等速自在継手としての信頼性が向上する。

また、抜け方向の押圧力を分散して各ボール係止用突起１２ｂが受けることができるので、各ボール係止用突起１２ｂとして、比較的小さいものであっても、この押圧力を受けることができる。

また、抜け防止部１２ａの一対のボール係止用突起１２ｂを、溝底面における溝深さ方向中央部１２ｃに設けることによって、相対面する一対のボール係止用突起１２ｂ、１２ｂの間隔を比較的大きく離すことができ、ストッパ機能の向上を図ることができる。また、溝両肩部１７に設けることができる。

図２は第一実施形態の変形例である。この変形例では、ケージ４０の外周面と外輪の内径面との接触位置を、ボール中心Ｂを含む継手中心面よりも外輪の開口端側に配置したものである。図１Ａの第一実施形態では、ケージ４０の外周面と外輪の内径面との接触位置を、ボール中心Ｂを含む継手中心面よりも外輪の奥側に配置している。図２の変形例ではケージ４０を図１Ａから反転して配置する。また、外輪１０の開口側内径面には、加締め等による突起３２をトラック溝１２相互間に３箇所形成する。この突起３２はケージ４０の抜止め用である。このように内部部品２１を反転配置することにより（図３下側図）、ケージ４０が抜止めされる位置でのボール中心Ｂの位置を、図１に対応する図３上側図の場合よりも、距離Ｈだけ継手奥側に移動させることができる。したがって、ボール３０の脱落防止がより確実になる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。図１の第一実施形態ではボール３個の例を説明したが、ボール３０の数は第二実施形態の図４Ａ、図４Ｂのように４個としてもよいし、第三実施形態の図６Ａ、図６Ｂのように５個としてもよい。また、第二、第三実施形態で内部部品２１を反転配置して図５、図７のようにしてもよい。また、本発明の摺動式等速自在継手は、例えば自動車のドライブシャフトアッセンブリのインボード側等速自在継手に使用可能でる。

前述した冷間鍛造仕上げによる外輪および内輪を有する等速自在継手において、図８に示すように外輪６０の外径面および椀状のマウス部の底面に異音抑制手段としての吸音材１４０、１４２を設けている。このようにすれば、各構成要素間でのガタツキにより発生する異音を抑制することが可能となり、自動車の車室内での静粛性を確保することができる。なお、この実施形態では、外輪６０の外径面およびマウス部の底面の両方に吸音材１４０、１４２を設けたが、外輪６０の外径面のみ、あるいはマウス部の底面のみであってもよい。また、この吸音材１４０、１４２としては、吸音性の良好な素材であれば使用可能である。本実施例では、マウス部１６の底面に異音抑制手段を設けたが、マウス内部であれば何れに異音抑制手段を設けても良い。

また、前述した冷間鍛造仕上げによる外輪および内輪を有する等速自在継手において、図９に示すように外輪６０の内部に、潤滑油を含む潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、潤滑成分は発泡して多孔質化された固形物であり、かつ、潤滑成分を樹脂内部に吸蔵してなる多孔性固形潤滑体１６０を封入している。この潤滑体１６０は、外輪６０のトラック溝６２と内輪７０のトラック溝７２との間に形成されたボールトラックを含む空間に封入されている。これにより、潤滑油を保持する固形潤滑剤の保持力を向上させると共に、外力による変形によって滲み出す潤滑油量を必要最小限にすることが可能となる。

この潤滑体１６０は、樹脂成分としてのプラスチックまたはゴムなどのうち、エラストマーまたはプラストマーのいずれかまたは両方を、アロイまたは共重合成分として採用できる。また、潤滑体１６０は、潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、圧縮、屈曲、遠心力および温度上昇に伴う気泡の膨張などの外部応力によって潤滑油を外部に供給することが可能なものである。発泡により多孔質化される際に生成させる気泡は、連続孔が望ましく、外部応力によって潤滑成分を樹脂の表面から連続孔を介して外部に直接供給することが可能である。

潤滑成分を樹脂内部に吸蔵（潤滑剤が固体の樹脂中に化合物にならないように含むこと）するには、潤滑剤の存在下で発泡反応と硬化反応を同時に行なわせる反応型含浸法を採用する。これにより、潤滑剤を樹脂内部に高充填することが可能となる。なお、反応型含浸法は、市販のシリコーン系整泡剤などの界面活性剤を使用し、各原料分子を均一に分散させて行なう。

潤滑成分（１００重量％）の潤滑油の割合は、１重量％〜９５重量％が好ましく、さらに好ましくは５〜８０重量％である。潤滑油の割合が、１重量％未満の場合は、潤滑油を必要箇所に充分に供給することが困難になる。また、９５重量％を超える多量の配合では、低温でもグリースなどでは固まらずに液状のままとなり、固形潤滑剤に特有の機能を果たさない場合がある。

樹脂成分を発泡させる手段としては周知の発泡手段を採用すればよく、例えば、水、アセトン、ヘキサン等の比較的沸点の低い有機溶媒を加熱し、気化させる物理的手法やエアーや窒素などの不活性ガスを外部から吹き込む機械的発泡方法、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）やアゾジカルボンイミド（ＡＤＣＡ）等のように温度や光によって分解し、窒素ガスなどを発生させる分解型発泡剤を使用する方法などが挙げられる。

樹脂成分の発泡倍率は１．１倍以上２００倍未満であることが望ましい。なぜなら、発泡倍率１．１倍より小さい場合は気泡体積が小さく、外部応力が加わったときに変形を許容できないし、または固形物が硬すぎて変形しないなどの不具合がある。また、２００倍以上の時には外部応力に耐える強度を得ることが困難となり、使用中に破損や破壊に至ることがある。

前述した冷間鍛造仕上げによる外輪６０および内輪７０を有するＤＯＪタイプの等速自在継手は、図１０、図１１に示すように、内輪７０の軸孔７６にトルク伝達可能に中間シャフト５０を圧入することにより、ドライブシャフトを構成する。このドライブシャフト１００は、中実あるいは中空の中間シャフト５０の一方の軸端をＢＪタイプの等速自在継手の内輪の軸孔に圧入し、他方の軸端５４をＤＯＪタイプの等速自在継手の内輪７０の軸孔７６に圧入した構造を具備する。

この中間シャフト５０の軸端外径には雄スプライン５８が形成され、両等速自在継手の内輪７０の軸孔７６には雌スプライン７８が形成されている。中間シャフト５０の軸端５４を等速自在継手の内輪７０の軸孔７６に圧入することにより、雄スプライン５８と雌スプライン７８とを噛み合わせることで結合させ、中間シャフト５０と内輪７０との間でトルク伝達を可能としている。

なお、中間シャフト５０と外輪６０との間には、外部からの異物の侵入および内部からのグリースの漏洩を防止するため、蛇腹状のゴムあるいは樹脂製ブーツ１２０が装着されている。ブーツ１２０の大径端部１２２は外輪６０の開口端でブーツバンド１２４により締め付け固定され、その小径端部１２６は中間シャフト５０の所定部位でブーツバンド１２８により締め付け固定されている。

以上のドライブシャフト１００は、ＤＯＪタイプの等速自在継手が車両のインボード側に配されてその外輪６０がディファレンシャルに連結され、ＢＪタイプの等速自在継手が車両のアウトボード側に配されてその外輪が車輪用軸受部に連結される。このドライブシャフト１００では、図１Ａおよび図２に示す等速自在継手を使用した場合を例示しているが、図４Ａおよび図６Ａに示す等速自在継手や図８および図９に示す等速自在継手を適用することも可能である。

ＢＪタイプの等速自在継手は、図１１に示すように、内輪、ボールおよびケージを収容した椀状のマウス部から軸方向に一体的に延びるステム部を車輪用軸受部にトルク伝達可能に連結させることにより、車輪用軸受部とユニット化される。

内輪に対するシャフトの連結は、一般的なセレーション連結による他、図１２Ａ〜図１２Ｃのように、内輪の軸孔をボール数と同数の多角形孔２６ａ〜２６ｃで構成し、この多角形孔２６ａ〜２６ｃに同形のシャフト端部を嵌合することで両者を連結してもよい。すなわち、ボール数が３個であれば図１２Ａのように三角形の軸孔２６ａとし、ボール数が４個であれば図１２Ｂのように四角形の軸孔２６ｂとし、ボール数が５個であれば図１２Ｃのように五角形の軸孔２６ｃとする。軸孔２６ａ〜２６ｃの各角部はトラック溝２２相互間に位置させる。このように内輪２０の軸孔を多角形孔２６ａ〜２６ｃとすることにより、内輪２０の必要強度を保持した上で余分な肉厚を低減して軽量化を図ることができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明の第一実施形態に係る摺動式等速自在継手の縦断面図である。 本発明の第一実施形態に係る摺動式等速自在継手の開口側端面図である。 本発明の第一実施形態を示す摺動式等速自在継手の横断面図である。 トラック溝の断面図である。 トラック溝の変形例の断面図である。 トラック溝の開口端側の端面図である。 トラック溝の開口端側の断面図である。 本発明の第一実施形態の変形例に係る摺動式等速自在継手の縦断面図である。 第一実施形態とその変形例のケージ抜止め位置を対比した断面図である。 本発明の第二実施形態に係る摺動式等速自在継手の縦断面図である。 本発明の第二実施形態に係る摺動式等速自在継手の開口側端面図である。 本発明の第二実施形態の変形例に係る摺動式等速自在継手の縦断面図である。 本発明の第三実施形態に係る摺動式等速自在継手の縦断面図である。 本発明の第三実施形態に係る摺動式等速自在継手の開口側端面図である。 本発明の第三実施形態の変形例に係る摺動式等速自在継手の縦断面図である。 本発明の変形実施形態で、外輪に吸音材を設けたダブルオフセット型の摺動式等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 本発明の変形実施形態で、多孔性固形潤滑体を封入したダブルオフセット型の摺動式等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 ドライブシャフトを示す断面図である。 図１０のドライブシャフトに別の車輪用軸受部を組み付けたアッセンブリ体を示す断面図である。 軸孔の変形例を示す内輪正面図。 軸孔の変形例を示す内輪正面図。 軸孔の変形例を示す内輪正面図。

符号の説明

１０ 外輪
１２、２２ トラック溝１２ａ 抜け防止部
１２ｂ ボール係止用突起
１２ｐ、２２ｐ 逃げ溝
１４ 内径面
１６ 円筒部１７ 肩部
１８ ステム部
２０ 内輪２１ 内部部品
２２ トラック溝２４ 外径面
２５ 周方向凹溝
２６ 軸孔２６ａ 軸孔
２６ｂ 軸孔
２６ｃ 軸孔
２７ 肩部
３０ トルク伝達ボール３２ 突起
４０ ケージ４２ ポケット
４６ 内周面
５０ 中間シャフト
５４ 軸端
５８ 雄スプライン
６０ 外輪
６２ トラック溝
７０ 内輪
７２ トラック溝
７６ 軸孔
７８ 雌スプライン
１００ ドライブシャフト
１２０ ブーツ
１２２ 大径端部
１２４ ブーツバンド
１２６ 小径端部
１２８ ブーツバンド
１４０ 吸音材
１６０ 多孔性固形潤滑体

Claims (17)

1. 軸方向に延びる複数の直線状のトラック溝が円筒状内周面に形成された外輪と、その外輪の前記トラック溝と対をなして軸方向に延びる複数のトラック溝が外周面に形成された内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪の内周面と内輪の外周面との間に介在して前記ボールを保持するケージとを備えた摺動式等速自在継手において、前記外輪、内輪、ボールおよびケージからなる構成要素をランダムマッチングで組み付ける摺動式等速自在継ぎ手であって、内外輪のトラック溝とボールの数を３〜５とし、内外輪のトラック溝のボール接触率を小さくしたことを特徴とする摺動式等速自在継手。
2. 前記外輪のトラック溝とこれに協働する内輪のトラック溝とで形成されたボールトラックのＰＣＤすきまを０．３ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
3. 前記内外輪のトラック溝のボール接触率を１．００１以上１．０４以下としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動式等速自在継手。
4. 前記内外輪のトラック溝の両肩部を内外輪の外周面または内周面に滑らかに連続するＲ状面チャンファとしたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
5. 前記外輪のトラック溝あるいは内輪のトラック溝の少なくともいずれか一方を冷間鍛造仕上げとしたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
6. 前記内外輪のトラック溝の両肩部に成形したＲ状面チャンファを、トラック溝の冷間鍛造成形と同時に成形したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
7. 前記内外輪のトラック溝の横断面形状を、前記ボールとアンギュラ接触するゴシックアーチ形状としたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
8. 前記内外輪のトラック溝の底部に凹溝を前記冷間鍛造で一体形成すると共に、この凹溝の両肩部をＲ状面チャンファによって内外輪のトラック溝面に滑らかに連続させたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
9. 前記内・外輪のトラック溝両肩部に成形したＲ状面チャンファと、前記トラック溝底部の凹溝両肩部に成形したＲ状面チャンファとを、トラックの冷間鍛造成形と同時に成形したことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の固定式等速自在継手。
10. 前記外側継手部材の外径面またはマウス内部の少なくともいずれか一方に異音抑制手段を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の等速自在継手。
11. 前記外側継手部材の内部に、潤滑油を含む潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、前記潤滑成分は発泡して多孔質化された固形物であり、かつ、前記潤滑成分を樹脂内部に吸蔵してなる多孔性固形潤滑体を封入したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の等速自在継手。
12. 前記外輪のトラック溝の軸方向開口端に相対面するように溝内方へ突出する一対のボール係止用突起を形成したことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
13. 前記外輪の開口端側内周面に、ケージ脱落防止用の突起を一体形成したことを特徴とする請求項１から１１のいずれかの摺動式等速自在継手。
14. 前記ケージは、外輪の内径面に接触案内される凸球面状の外周面と、内輪の外径面に接触案内される凹球面状の内周面とを有し、かつ、外周面の曲率中心と内周面の曲率中心とが、ボール中心を含む継手中心面に対して軸方向の反対側にオフセットされ、前記ケージの外周面と前記外輪の内径面との接触位置を、前記継手中心面よりも前記外輪の開口端側に配置したことを特徴とする請求項１３の摺動式等速自在継手。
15. 内輪の軸孔をボール数と同数の角部で構成される多角形にすると共に、この多角形にシャフトをトルク伝達可能に圧入したことを特徴とする請求項１から１４のいずれかの摺動式等速自在継手。
16. 請求項１から１５のいずれかに記載の摺動式等速自在継手を有する車両用ドライブシャフト。
17. 請求項１から１５のいずれかに記載の摺動式等速自在継手と、固定式等速自在継手とを、中間シャフトの両端に有すると共に、固定式等速自在継手の外輪とハブ輪を連結したことを特徴とする駆動車輪用軸受ユニット。

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