JP2008115943A

JP2008115943A - 等速ジョイント構造

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Publication number: JP2008115943A
Application number: JP2006299351A
Authority: JP
Inventors: Akio Sakaguchi; 明夫坂口; Yasuaki Takegawa; 康昭武川
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-22
Anticipated expiration: 2026-11-02
Also published as: JP4896670B2

Abstract

【課題】動力伝達部材とジョイント部材との取付箇所に磨耗が生じない等速ジョイント構造を提供する。
【解決手段】本発明の等速ジョイント構造は、所定間隔で離間した二つの動力伝達部材３，３の間に配置されるシャフト１の両端に上記動力伝達部材３，３の夫々に首振り自在に連結するジョイント部材２，２を取り付けてなる等速ジョイント構造である。一方のジョイント部材２をシャフト１に対し前進後退可能に取り付けると共に、その一方のジョイント部材２を相手側の動力伝達部材３側へ弾発付勢する弾発力付与手段４を具備したものである。
【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る等速ジョイント構造、より詳しくは、連結すべき駆動軸と従動軸とが角度(作動角)をなした状態でも等速度で回転運動を伝えることができ、かつ駆動軸と従動軸との間で相対的に軸方向移動が可能な等速ジョイント構造に関する。

従来の農機トラクタ等の車両の動力伝達系には、例えば、図５に示すように、二つの動力伝達軸120，130と、それらの間に配置されたプロペラシャフト150の両端とを、それぞれクロスジョイント100ａ，100ｂを介して連動連結して構成したものがある（例えば、特許文献１，２参照）。各クロスジョイントと動力伝達軸との取り付け構造を図５を参照して説明すると、一方（図の左側）は、クロスジョイント100ａの雌スプラインを形成した円筒部101ａを、動力伝達軸120の雄スプラインを形成したスプライン軸121に外嵌し、スプライン軸121の外周に形成した凹部122にボルト105を係合して固着していた。

また、他方（図の右側）は、クロスジョイント100ｂの雌スプラインを形成した円筒部101ｂを動力伝達軸130の雄スプラインを形成したスプライン軸131に外嵌して取り付けていた。即ち、右側のクロスジョイント100ｂが動力伝達軸130に対し軸方向にスライド自在となっていることにより、エンジンの振動等によって二つの動力伝達軸の相対的位置が変動しても、その相対的位置ずれによる各連結部の不具合を吸収し、各部材の嵌め合いを適性に維持して、回転トルクを良好に伝達していた。
特開平５−１７８１０５号公報特開２００３−３００４２２号公報

しかしながら、図５に示す従来例では、右側のクロスジョイント100ｂをスプライン軸131に対し摺動するように嵌合しているので、その嵌合箇所にて磨耗が発生するといった問題があった。また、左側のクロスジョイント100ａと動力伝達軸120とはボルト105で固定しなければならないため、取付作業が面倒であった。
本発明は、斯かる実情に鑑み、動力伝達軸とジョイント部材との取付箇所に磨耗が生じず、かつ、その取付作業が容易となる等速ジョイント構造を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、所定間隔で離間した二つの動力伝達部材の間に配置されるシャフトの両端に上記動力伝達部材の夫々に首振り自在に連結するジョイント部材を取り付けてなる等速ジョイント構造において、上記ジョイント部材のうち一方のジョイント部材をシャフトに対し前進後退可能に取り付けると共に、その一方のジョイント部材を相手側の動力伝達部材側へ弾発付勢する弾発力付与手段を具備ものである。

一方のジョイント部材がシャフトに対し前進後退することで、シャフトを含む両端のジョイント部材間の全長を収縮延伸することができる。

請求項２の発明は、所定間隔で離間した二つの動力伝達部材の間に配置されるシャフトの両端に上記動力伝達部材の夫々に首振り自在に連結するジョイント部材を取り付けてなる等速ジョイント構造において、各ジョイント部材をシャフトに対し前進後退可能に取り付けると共に、各ジョイント部材を相手側の動力伝達部材側へ弾発付勢する弾発力付与手段を具備ものである。

両方のジョイント部材がシャフトに対し前進後退することで、シャフトを含む両端のジョイント部材間の全長を収縮延伸することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の等速ジョイント構造において、上記ジョイント部材は、動力伝達部材にトルク伝達可能に軸線方向から挿入される筒状の外側継手部材と、上記シャフトに取り付けられ外側継手部材内で軸方向に前後移動可能な内側継手部材とを有し、上記弾発力付与手段は外側継手部材に内装した受け部材とシャフトの先端との間に介装した圧縮コイルばねを有するものである。

上記圧縮コイルばねの弾性伸縮により、シャフトを含む両端のジョイント部材間の全長を収縮延伸することができる。圧縮コイルばねによる弾発付勢にて、外側継手部材と動力伝達部材との嵌め合いを保持する。また、ジョイント部材に圧縮コイルばねの弾発力に打ち勝つ力を付与すれば、ジョイント部材を動力伝達部材から取り外すことができる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の等速ジョイント構造において、上記受け部材に凹状球面部を形成すると共に、上記圧縮コイルばねの先端に取り付けた当接部材に上記凹状球面部に摺接する凸状球面部を形成したものである。

これにより、エンジンの振動等に伴ってシャフトの角度変動が生じた場合、当接部材が受け部材の凹状球面部上をスムーズに移動して、シャフトと圧縮コイルばねを同一軸心上に保持し、圧縮コイルばねの弾発力が効果的に発揮される。

本発明によれば、ジョイント部材がシャフトに対し前進後退することで、両端のジョイント部材間の全長を収縮延伸することができる。これにより、エンジンの振動等によって二つの動力伝達部材の相対的位置が変動しても、その相対的位置ずれによる各連結部の不具合を吸収することができる。従って、従来のようにクロスジョイントと動力伝達部材とをスライド自在に嵌め合わせる必要がなくなって、ジョイント部材と動力伝達部材との取付箇所に磨耗が発生することを防止することができる。

また、ジョイント部材を動力伝達部材に簡単に取り付けることができる。即ち、ジョイント部材と動力伝達部材との取付に、従来のような固定用ボルトを必要としないので、取付作業工数の削減と取付コストの軽減を図り得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、乗用自動車や、農機トラクタ等の車両に使用される動力系のジョイント構造を示す図であり、一方が駆動軸、他方が従動軸となる二つの動力伝達部材３，３が、所定間隔で離間して非同一直線上に配置されている。シャフト１の両端は、ジョイント部材２を介して動力伝達部材３の夫々に首振り自在に連結されている。図１に示す如くこのジョイント構造は、左右対称となっているので、右側のジョイント構造について図２を参照して説明する。

図２は、ジョイント部材２を動力伝達部材３に対し取り付ける前、あるいは取り外した状態を示している。ここで、ジョイント部材２は、主に外側継手部材としての外輪５と、内側継手部材としての内輪６と、ボール７と、ケージ８で構成される。

外輪５は、大径筒部41と小径筒部42とを同軸上に一体成形した部材であり、小径筒部42は、その内周面に連結すべき動力伝達部材３のスプライン軸30をトルク伝達可能に軸線方向から挿入する嵌合部10を有する。この嵌合部10の内周面には、スプライン軸30の軸方向に設けた雄スプライン31と係合する雌スプライン17が形成されている。

また、外輪５の大径筒部41は、内部に内輪６とボール７とケージ８等を収納した収納空間９を有し、その収納空間９を形成する外輪５の内面27には、軸方向に延びる複数本のボール溝18が周方向で等間隔に形成してある。

内輪６は、シャフト１を挿入して嵌合する挿入孔11を有する。挿入孔11の内周面には、シャフト１の端部外周に形成した雄スプライン21と係合する軸方向に延びた雌スプライン22を形成して連結させている。また、内輪６の挿入孔11に挿入したシャフト１が後退して抜け出ないようにする止め輪19を、シャフト１の先端近傍の外周に設けた環状の止め輪溝20に装着している。

内輪６は球状の外周面つまり外球面23を有し、その外球面23に軸方向に延びる複数本のボール溝24が周方向で等間隔に形成してある。

外輪５のボール溝18と内輪６のボール溝24は対をなし、各対のボール溝18，24によって形成されるトラックに１個のトルク伝達要素としてのボール７が組み込んである。そして、各ボール７はケージ８にて保持される。ケージ８は外・内球面25，26を有し、外球面25は外輪５の内面27に接触し、内球面26は内輪６の外球面23と球面接触する。

即ち、ボール７が外輪５のボール溝18に沿って転動することで、シャフト１は内輪６・ボール７・ケージ８と一体となって、外輪５に対し軸方向に前後移動可能に構成されている。

外輪５の収納空間９に、プレート状の受け部材12が内装され、受け部材12は大径筒部41の内面27と小径筒部42の内面（嵌合部10）を連結する段差面28に形成した円環状窪部29に嵌め込んでいる。

受け部材12とシャフト１の端部との間には、シャフト１をジョイント部材２（外輪５）に対し後退する方向へ弾発付勢する弾発力付与手段４としての圧縮コイルばね40が設けられている。言い換えれば、この圧縮コイルばね40によって、ジョイント部材２を相手側の動力伝達部材３側へ弾発付勢している。また、この圧縮コイルばね40の左側の一端は、内輪６の挿入孔11から突出したシャフト１の先端に取り付けてあり、圧縮コイルばね40の右側の他端には、キャップ状の当接部材16が取着してある。当接部材16には凸状球面部15が形成されており、受け部材12にはその凸状球面部15が接触する凹状球面部14を形成している。そして、圧縮コイルばね40によって弾発付勢された当接部材16の凸状球面部15が受け部材12の凹状球面部14に圧接している。

また、外輪５には、内輪６が外輪５からの抜け出さないように圧縮コイルばね40の弾発付勢に対抗する抜止部材13を設けている。この抜止部材13は周方向に開口するＣ字形リングであり、抜止部材13は大径筒部41の（左側）開口部近傍の内面27に形成した嵌込溝32に装着してある。この抜止部材13は縮径させて嵌込溝32に嵌め込むようになっており、抜止部材13は嵌込溝32に装着した状態で、完全に拡径しておらず、外径方向に弾発して係合している。

また、抜止部材13は嵌込溝32に装着した状態で、外輪５のボール溝18の大径よりも内径側へ突出して配置してあり、ボール溝18に沿って転動するボール７が抜止部材13に当接するようになっている。つまり、内輪６はこのボール７と抜止部材13との干渉により外輪５から抜け出ないように構成されている。

以下、二つの動力伝達部材３，３とシャフト１をジョイント部材２，２を介して連結する方法について説明する。
まず、図２のようにシャフト１の端部（両端）にジョイント部材２を付設する。この状態で、一方のジョイント部材２の先端から（シャフト１を含む）他方のジョイント部材２の先端までの全長を、二つの動力伝達部材３，３の間隔寸法より長く設定してある。

そして、一方のジョイント部材２の嵌合部10に、片側の動力伝達部材３のスプライン軸30をスライドしてスプライン軸30の先端が受け部材12に当接するまで挿入する（図４参照）。このようにスプライン軸30にジョイント部材２を外嵌した状態では、ジョイント部材２は雄雌スプライン31，17の係合により周方向に係止されているが、軸方向（引き抜き方向）に移動可能となっている。

次に、動力伝達部材３に取り付けていない（未取付の）他方のジョイント部材２側から取付済の一方のジョイント部材２へ軸方向の押圧力を付与し、それぞれのジョイント部材２，２の圧縮コイルばね40，40を圧縮する。

詳しくは、未取付側のジョイント部材２に、図３に示す軸方向Ａの押圧力を付与すると、その押圧力は未取付側の圧縮コイルばね40、シャフト１を介して、反対のジョイント部材２の圧縮コイルばね40へと伝わる。そして、取付済側の圧縮コイルばね40は、取り付けた動力伝達部材３から軸方向Ａと反対向きの反力を受け、その反力はシャフト１を介して未取付側の圧縮コイルばね40へと付与される。つまり、上記押圧力と反力による両側からの軸方向の圧縮力を圧縮コイルばね40に付与し、両方の圧縮コイルばね40，40を、図３に示すばね密着長Ｌまで最大限に圧縮して、一方のジョイント部材２の先端から他方のジョイント部材２の先端までの全長を動力伝達部材３，３の間隔寸法より短くする。

このようにすることで、図３に示す未取付側のジョイント部材２の先端と、それに対向する動力伝達部材３の先端との間には、隙間Ｓが生じるようになっている。また、圧縮コイルばね40を密着長Ｌまで圧縮しない状態で、言い換えれば、図２の状態の圧縮コイルばね40を多少圧縮した状態で、上記隙間Ｓが生じるようになっていてもよい。

図３の未取付側のジョイント部材２の嵌合部10に、対向する動力伝達部材３のスプライン軸30をスライドしてスプライン軸30の先端が受け部材12に当接するまで挿入して、取付が完了する。そして、図４に示す取付完了状態において、各ジョイント部材２，２と動力伝達部材３，３との嵌め合いは、圧縮コイルばね40の弾発力により保持され、また、シャフト１は両端の圧縮コイルばね40，40の向かい合う弾発力の釣り合った位置で保持される。

なお、図４に示す取付完了後の圧縮コイルばね40は、図２に示す取付前の圧縮コイルばね40より圧縮された状態であり、ボール７は抜止部材13に当接しない位置に維持されている（図１参照）。

また、上述の取付方法に限らず、例えば、まず両側のジョイント部材２，２の各先端をシャフト１側に押圧して（シャフト１を含む）全長を短くし、その後、ジョイント部材２，２を各動力伝達部材３，３のスプライン軸30，30に順次ないし同時に外嵌してもよい。

図１において、二つの動力伝達部材３，３は同一軸心上に配置されていないため、各ジョイント部材２，２を動力伝達部材３，３に取り付けた状態では、シャフト１は動力伝達部材３の軸心に対し傾斜して設けられる。この状態でも、シャフト１と圧縮コイルばね40とは同一軸心上に配置されている。また、シャフト１が動力伝達部材３に対し首振りしても、当接部材16が受け部材12の凹状球面部14上をスムーズに移動するので、シャフト１と圧縮コイルばね40は同一軸心上に保持され、常に圧縮コイルばね40の弾発力が効果的に発揮される状態が維持されることとなる。

また、取付完了したジョイント部材２を動力伝達部材３から取り外す方法は、上述した取付時の手順と逆手順で行えばよいので説明を省略する。

本発明は上述した実施の形態に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で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、図２において、大径筒部41が有底筒状の部材である場合、あるいは、外輪５が大径筒部41と小径筒部42との間に一体状の仕切り壁を有する場合であって、その底面あるいは壁面に凹状球面部14を形成してもよい。言い換えれば、外輪５の内面に受け部材12を一体成形してもよい。
また、弾発力付与手段４は、圧縮コイルばね40でなく、蛇腹状に形成した弾性金属部材や、それ以外のものであっても構わない。

また、シャフト１の両端でなく、片端のみに本発明のジョイント部材２を連結してもよい。そして、シャフト１の一端に本発明のジョイント部材２を設け、他端に従来のボルト固定式のクロスジョイント等を連結した場合は、このジョイント部材２の圧縮コイルばね40の伸縮にて動力伝達部材３から着脱可能となるように、圧縮コイルばね40の伸縮ストロークを大きく設定する。なお、動力伝達部材３は軸形状以外の形状のものであってもよい。

本発明の等速ジョイント構造を示す実施の一形態を示す断面図である。ジョイント部材を動力伝達部材に取り付けていない状態を示す断面図である。ジョイント部材内の圧縮コイルばねが最大限に圧縮された状態を示す断面図である。ジョイント部材を動力伝達部材に取り付けた断面図である。従来の等速ジョイント構造を示す断面図である。

符号の説明

１シャフト
２ジョイント部材
３動力伝達部材
４弾発力付与手段
５外側継手部材
６内側継手部材
12 受け部材
14 凹状球面部
15 凸状球面部
16 当接部材

Claims

所定間隔で離間した二つの動力伝達部材の間に配置されるシャフトの両端に上記動力伝達部材の夫々に首振り自在に連結するジョイント部材を取り付けてなる等速ジョイント構造において、
上記ジョイント部材のうち一方のジョイント部材をシャフトに対し前進後退可能に取り付けると共に、その一方のジョイント部材を相手側の動力伝達部材側へ弾発付勢する弾発力付与手段を具備したことを特徴とする等速ジョイント構造。
所定間隔で離間した二つの動力伝達部材の間に配置されるシャフトの両端に上記動力伝達部材の夫々に首振り自在に連結するジョイント部材を取り付けてなる等速ジョイント構造において、
各ジョイント部材をシャフトに対し前進後退可能に取り付けると共に、各ジョイント部材を相手側の動力伝達部材側へ弾発付勢する弾発力付与手段を具備したことを特徴とする等速ジョイント構造。
上記ジョイント部材は、動力伝達部材にトルク伝達可能に軸線方向から挿入される筒状の外側継手部材と、上記シャフトに取り付けられ外側継手部材内で軸方向に前後移動可能な内側継手部材とを有し、上記弾発力付与手段は外側継手部材に内装した受け部材とシャフトの先端との間に介装した圧縮コイルばねを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の等速ジョイント構造。
上記受け部材に凹状球面部を形成すると共に、上記圧縮コイルばねの先端に取り付けた当接部材に上記凹状球面部に摺接する凸状球面部を形成したことを特徴とする請求項３に記載の等速ジョイント構造。