JP2009191947A - トリポード型等速自在継手およびドライブシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減させて、組立性の向上及びコスト低減を図ることができ、しかも、内部部品が外側継手部材から抜け出ることを有効に防止できるトリポード型等速自在継手およびこのようなトリポード型等速自在継手を用いたドライブシャフトを提供する。
【解決手段】等速自在継手は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝５を設けると共に各トラック溝５の内側壁に互いに対向するローラ案内面６を設けた外側継手部材と、三本の脚軸８を有するトリポード部材２と、脚軸８に回転自在に支持されると共に外側継手部材のトラック溝５に転動自在に挿入されたローラ３とを備えたトリポード型である。外側継手部材に、トリポード部材２とローラ３とを含む内部部品Ｓの抜け止め手段Ｍを設けた。抜け止め手段Ｍをトラック溝５の入口側に形成される溶接盛上り部１５でもって構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に使用される等速自在継手に関し、特に摺動式のトリポード型等速自在継手およびこのようなトリポード型等速自在継手を用いたドライブシャフトに関する。

図１１と図１２に示すように、トリポード型等速自在継手は、外側継手部材としての外輪５１と、内側継手部材としてのトリポード部材５２と、トルク伝達部材としてのローラ５３を主要な構成要素としている。

外側継手部材５１は一体に形成されたマウス部５４とステム部５５とからなる。マウス部５４は、一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝５６が形成してある。各トラック溝５６の円周方向で向き合った内側壁にローラ案内面５７、５７（図１２参照）が形成される。

トリポード部材５２はボス５８と脚軸５９とを備える。ボス５８にはシャフト６０とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔６１が形成してある。脚軸５９はボス５８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材５２の各脚軸５９はローラ５３を担持している。

このような従来のトリポード型等速自在継手では、組立前の輸送段階等で、内部部品７０（トリポード部材５２及びローラ５３等から構成されるローラカセット）が外側継手部材（外輪）５１から抜け出さないように、抜け止め構造を備えている。抜け止め構造として従来では、一般的には、クリップ（止め輪）を使用していた（特許文献１）。

すなわち、特許文献１のようにクリップを使用するものでは、図１１に示すように、外輪５１の開口側の内径面に凹溝６５を形成し、この凹溝６５にクリップ６６を嵌着させている。これによって、内部部品７０が開口側へスライドした場合、クリップ６６に内部部品７０が係止して、この内部部品７０の抜けを規制している。
実開平１０−１９４号公報

前記した従来のように、クリップ６６を使用するものでは、クリップ６６が凹溝６５に嵌合しているものであるので、内部部品７０が開口側へスライドしてクリップ６６に内部部品７０が突き当たった場合に、クリップ６６が凹溝６５から外れるおそれがある。このため、抜け止め機能が安定しなかった。しかも、クリップ６６を凹溝６５に嵌合させる必要があるので、組立作業性に劣るとともに、凹溝形成が必要となって、加工性にも劣るものとなっている。

本発明は、上記課題に鑑みて、部品点数を削減させて、組立性の向上及びコスト低減を図ることができ、しかも、内部部品が外側継手部材から抜け出ることを有効に防止できるトリポード型等速自在継手およびこのようなトリポード型等速自在継手を用いたドライブシャフトを提供する。

本発明のトリポード型等速自在継手は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けた外側継手部材と、三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されたローラとを備え、前記外側継手部材に、トリポード部材とローラとを含む内部部品の抜け止め手段を設けたトリポード型等速自在継手において、前記抜け止め手段を、トラック溝の入口側に形成される溶接盛上り部でもって構成したものである。

本発明のトリポード型等速自在継手によれば、外側継手部材にトリポード部材とローラとを含む内部部品の抜け止め手段を設けたので、内部部品が外側継手部材から抜け出しを有効に防止できる。抜け止め手段は、トラック溝の入口側に形成される溶接盛上り部でもって構成されるので、クリップを必要とせず、しかも、外側継手部材に凹溝を設けたり、クリップを凹溝に嵌合させたりする作業を必要としない。

スポット溶接にて溶接盛上り部が形成されるのが好ましい。スポット溶接は抵抗溶接であり、抵抗溶接は、溶接したいパーツ（金属）に通電することによって起きる発熱を利用する溶接である。

複数の溶接盛上り部を周方向に沿って並列状に配設したものであっても、複数の溶接盛上り部を軸方向に沿って直列状に配設したものであってもよい。

溶接盛上り部を直列状に配設する場合、奥側の盛上り部の盛り上がり寸法を入口側の溶接盛上り部の盛り上がり寸法よりも小さくするのが好ましい。溶接盛上り部を少なくとも２つのトラック溝に設けるのが好ましい。

本発明のドライブシャフトは、前記トリポード型等速自在継手を用いたものである。ドライブシャフトとは、エンジンの回転力をデファレンシャルギヤ（差動装置）からタイヤに伝達する車軸である。デファレンシャルギヤは、旋回中の左右駆動輪や４ＷＤの前後輪に発生する回転差を相殺して旋回をスムーズにする装置である。

本発明のトリポード型等速自在継手によれば、抜け止め手段にて、内部部品が外側継手部材から抜け出ることを有効に防止できる。このため、組立前の搬送段階等に内部部品が外側継手部材から抜け出ないので、組立時において抜け出てしまった内部部品を再度外側継手部材に組み込む必要がなくなって、組立作業時に無駄な作業を省略でき、作業能率の向上を図ることができる。

また、クリップを必要とせず、しかも、外側継手部材に凹溝を設けたり、クリップを凹溝に嵌合させたりする作業を必要としない。このため、部品点数の減少が可能となって、組立工程数が減少し、コスト低減及び部品在庫削減を図ることができる。

溶接盛上り部を周方向に沿って複数配設した場合、内部部品に対する係止箇所が周方向に沿って複数個有することになって、内部部品が開口側へスライドした際に、いずれかの溶接盛上り部に内部部品が接触して、内部部品の抜けを規制することができる。また、軸方向に沿って複数配設した場合、軸方向に沿って複数段階の抜け止め機能を発揮することができ、内部部品の抜けを安定して発揮できる。

奥側の溶接盛上り部を開口側（入口側）の溶接盛上り部よりも小さくすることによって、内部部品の抜け止め手段への衝突時の衝撃を緩和することができる。

溶接盛上り部にて構成される抜け止め手段を１つのトラック溝に設けることによって、内部部品の抜け止め機能を十分発揮することができる。しかしながら、２つのトラック溝に設ければ、軸方向に沿って複数段階の抜け止め機能を発揮することができ、内部部品の抜けを安定して発揮できる。

本発明にかかるトリポード型等速自在継手では、安定した抜け止め機能を発揮することができるので、ドライブシャフト用に好適となる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明する。

図２に示すように、第１実施形態の等速自在継手は、外側継手部材としての外輪１と、内側継手部材としてのトリポード部材２と、トルク伝達部材としてのローラ３とを備える。

外輪１は一体に形成されたマウス部１ａとステム軸１ｂとからなる。マウス部１ａは一端にて開口したカップ状で、その内周面に、図１に示すように、軸方向に延びる３本のトラック溝５が形成される。各トラック溝５の円周方向で向き合った内側壁にローラ案内面６Ａ、６Ｂが形成される。

図２に示すように、トリポード部材２はボス７と脚軸８とを備える。脚軸８はボス７の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。また、脚軸８は、本体部１０と、この本体部１０の軸方向先端部に設けられる外鍔部１１とからなる。ボス７の内径面には雌スプライン９が形成してある。

脚軸８の外径面とローラ３の内径面との間に複数のころ（針状ころ）１２が介在される。すなわち、ローラ３が、ころ（針状ころ）１２を介して脚軸８の本体部１０に回転自在に外嵌されている。この場合、隣接するころ１２が互いに接触する総ころ形式で配設されている。

また、シャフト４がボス７に挿入されて、シャフト４に設けられた雄スプライン１９がボス７の雌スプライン９に嵌合し、これによって、シャフト４とトリポード部材２とがトルク伝達可能に結合する。この際、シャフト４の先端部に周方向凹溝２０が設けられ、この周方向凹溝２０にサークリップ２１が嵌合している。これによって、シャフト４のボス７からの軸方向の抜けが規制されている。

外輪１に、トリポード部材２とローラ３とを含む内部部品Ｓの抜け止め手段Ｍ（図１等参照）を設けている。この場合、抜け止め手段Ｍは、外輪１の開口側の内径面に形成される溶接盛上り部１５にて構成される。

溶接盛上り部１５は、一つのトラック溝５の一つの案内面６Ａに、図３に示すように、例えばスポット溶接（点溶接）等の抵抗溶接によって形成される。この場合の溶接盛上り部１５は、内部部品Ｓが開口側へスライドして来た際に、内部部品Ｓの一部が接触して、内部部品Ｓが外輪１の開口（入口）から抜け出ないものであればよい。このため、例えば、その軸方向長さａ（図４参照）が３．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とされ、その径方向長さ（周方向長さ）ｂ（図４参照）も３．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とされる。また。溶接盛上り部１５の盛上り寸法ｈ（図３参照）は０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度とされる。

本発明では、抜け止め手段Ｍにて、内部部品Ｓが外輪１から抜け出ることを有効に防止できる。このため、組立前の搬送段階等に内部部品Ｓが外輪１から抜け出ないので、組立時に抜け出た内部部品Ｓを再度外輪１に組み込む必要がなくなって、組立作業時に無駄な作業を省略でき、作業能率の向上を図ることができる。

また、クリップを必要とせず、しかも、外輪１に凹溝を設けたり、クリップを凹溝に嵌合させたりする作業を必要としない。このため、部品点数の減少が可能となって、組立工程数が減少し、コスト低減及び部品在庫削減を図ることができる。しかも、溶接盛上り部にて抜け止め手段Ｍを構成することができ、外輪１に接合するための別部材を必要とせず、抜け止め手段Ｍの形成の簡略化を図ることができる。

次に、図５は第２実施形態を示し、この等速自在継手では２つの溶接盛上り部１５（１５Ａ）、１５（１５Ｂ）が周方向に沿って設けられ、図６は第３実施形態を示し、この等速自在継手では３個の溶接盛上り部１５（１５Ｃ）、１５（１５Ｄ）、１５（１５Ｅ）が周方向に沿って設けられたものである。

図５に示す場合、各溶接盛上り部１５Ａ、１５Ｂは、その軸方向長さａが３．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とされ、その径方向長さ（周方向長さ）ｂが２ｍｍ〜２．５ｍｍ程度とされる。溶接盛上り部１５Ａ、１５Ｂ間の隙間ｃが０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度とされる。また、各溶接盛上り部１５Ａ、１５Ｂの盛上り寸法ｈ（図３参照）は０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度とされる。

また、図６に示す各溶接盛上り部１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅは、その軸方向長さａが３．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とされ、その径方向長さ（周方向長さ）ｂが１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度とされる。溶接盛上り部１５Ａ、１５Ｂ間の隙間ｃが０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度とされる。また、各溶接盛上り部１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅの盛上り寸法ｈ（図３参照）は０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度とされる。

ところで、図４等に示す前記実施形態では溶接盛上り部１５が略円形状であったが、図５と図６に示す各溶接盛上り部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅでは、軸方向に長い楕円形状とされる。これは、溶接盛上り部１５を設ける案内面６の周方向長さを考慮したためである。

このように、複数の溶接盛上り部１５を周方向に沿って設けたものでは、内部部品Ｓに対する係止箇所が周方向に沿って複数個有することになって、内部部品Ｓが開口側へスライドした際に、いずれかの溶接盛上り部１５に内部部品Ｓが接触して、内部部品Ｓの抜けを規制することができる。

図７は第４実施形態を示し、この等速自在継手では２つの溶接盛上り部１５（１５Ｆ）、１５（１５Ｇ）が軸方向に沿って形成されている。この場合、その軸方向長さａが３．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とされ、その径方向長さ（周方向長さ）ｂが２ｍｍ〜２．５ｍｍ程度とされる。溶接盛上り部１５Ａ、１５Ｂ間の隙間ｃが０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度とされる。

この場合、入口側の溶接盛上り部１５Ｇと奥側の溶接盛上り部１５Ｆの盛上り寸法を同一としてもよく、相違するようにしてもよい。異なるようにする場合、図８に示すように、奥側の溶接盛上り部１５Ｆの盛上り寸法ｈ（ｈ１）を入口側の溶接盛上り部１５Ｇの盛上り寸法ｈ（ｈ２）よりも小さくするのが好ましい。すなわち、盛上り寸法ｈ１を０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度とし、盛上り寸法ｈ２を０．１５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度として、ｈ１＜ｈ２としている。

また、図９は第５実施形態を示し、この等速自在継手では３つの溶接盛上り部１５（１５Ｈ）、１５（１５Ｉ）、１５（１５Ｊ）が軸方向に沿って形成されている。この場合、溶接盛上り部１５Ｈ、１５Ｉ、１５Ｊは、その軸方向長さａが３．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とされ、その径方向長さ（周方向長さ）ｂが１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度とされる。溶接盛上り部１５Ｈ、１５Ｉ間の隙間ｃ、及び溶接盛上り部１５Ｉ、１５Ｊ間の隙間ｃはそれぞれ０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度とされる。

この場合も、各溶接盛上り部１５Ｈ、１５Ｉ、１５Ｊの盛上り寸法を同一としてもよく、相違するようにしてもよい。相違させる場合、図１０に示すように、奥側の溶接盛上り部１５Ｊの盛上り寸法ｈ（ｈ３）を中間の溶接盛上り部１５Ｉの盛上り寸法ｈ（ｈ４）よりも小さく、中間の溶接盛上り部１５Ｉの盛上り寸法ｈ（ｈ４）を入口側の溶接盛上り部１５Ｊの盛上り寸法ｈ（ｈ５）よりも小さくしている。すなわち、盛上り寸法ｈ３を０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度、盛上り寸法ｈ４を０．１５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度、盛上り寸法ｈ５を０．２ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度として、ｈ３＜ｈ４＜ｈ５としている。

このように、溶接盛上り部１５を軸方向に沿って複数個配設した場合、軸方向に沿って複数段階の抜け止め機能を発揮することができ、内部部品Ｓの抜けを安定して発揮できる。また、奥側の溶接盛上り部１５を開口側（入口側）の溶接盛上り部１５よりも盛上り寸法ｈを薄くすることによって、内部部品Ｓの抜け止め手段Ｍへの衝突時の衝撃を緩和することができる。

本発明に係るトリポード型等速自在継手は、安定した抜け止め機能を発揮することができ、ドライブシャフト用に好適となる。ドライブシャフトとは、エンジンの回転力をデファレンシャルギヤ（差動装置）からタイヤに伝達する車軸である。デファレンシャルギヤは、旋回中の左右駆動輪や４ＷＤの前後輪に発生する回転差を相殺して旋回をスムーズにする装置である。

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。前記実施形態では、抜け止め手段Ｍを構成する溶接盛上り部１５を一つのトラック溝５の一つの案内面６Ａに設けていたが、一つのトラック溝５の両案内面６Ａ、６Ｂに設けるようにしてもよく、２つのトラック溝５に設けても３つのトラック溝５に設けてもよい。２つのトラック溝５や３つのトラック溝５を設ける場合、一つの案内面６Ａに設けても、両案内面６Ａ、６Ｂに設けてもよい。

また、溶接盛上り部１５の大きさ、形状、数としても各図例のものに限るものではなく、内部部品Ｓが開口側へスライドした際に、係止するものであればよい。一つのトラック溝５の一つの案内面６Ａ（６Ｂ）に複数の溶接盛上り部１５を配設する場合、大きさ、形状等が相違するものを配設してもよく、周方向及び軸方向に沿って複数を配設してもよい。さらに、一つの案内面６Ａ（６Ｂ）に複数の溶接盛上り部１５を配設する場合、軸方向に対して所定の傾斜角をなすように配設してもよい。また、複数のトラック溝５に溶接盛上り部１５を配設する場合、トラック溝５毎に、盛上り寸法、大きさ、形状等を相違させてもよい。

溶接盛上り部１５は内部部品Ｓが係止可能な盛上り寸法を有するものであればよいので、溶接盛上り部１５を形成する場合、スポット溶接に限らず、他の公知公用の溶接手段にて行ってもよい。すなわち、溶接盛上り部１５を形成するための溶接としては、肉盛溶接である。このため、肉盛溶接に使われる溶接法が可能であり、このような溶接法には、被覆アーク溶接、ミグ溶接、マグ溶接、ティグ溶接、サブマージアーク溶接、プラズマアーク溶接などがある。

また、案内面６Ａ（６Ｂ）に一つの溶接盛上り部１５を設ける場合、例えば、図５に示す２個の溶接盛上り部１５Ａ、１５Ｂが連続したようなものであっても、図６に示す２個の溶接盛上り部１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅが連続したようなものであっても、図７に示す２個の溶接盛上り部１５Ｆ、１５Ｇが連続したようなものであっても、図９に示す３個の溶接盛上り部１５Ｈ、１５Ｉ、１５Ｊが連続したようなものであってもよい。

図９に示すように、３個の溶接盛上り部１５Ｈ、１５Ｉ、１５Ｊを軸方向に沿って配設する場合、中間の溶接盛上り部１５Ｉの盛上り寸法ｈと入口側の溶接盛上り部１５Ｊの盛上り寸法ｈとが同一であっても、逆に中間の溶接盛上り部１５Ｉの盛上り寸法ｈが入口側の溶接盛上り部１５Ｊの盛上り寸法ｈよりも大きくてもよい。

前記実施形態では、ローラが１個のシングルローラタイプであったが、内側ローラと外側ローラとを有するダブルローラタイプであってもよい。また、本発明のトリポード型等速自在継手をプロペラシャフト（推進軸）に用いてもよい。プロペラシャフトは、エンジンの回転力をデファレンシャルギヤなどに伝達する回転軸である。ドライブシャフトやプロペラシャフトに限るものではなく、他の装置にも適用可能である。

本発明の第１実施形態を示すトリポード型等速自在継手の外輪の斜視図である。 前記トリポード型等速自在継手の断面図である。 前記トリポード型等速自在継手の外輪の要部拡大断面図である。 前記トリポード型等速自在継手の外輪の要部斜視図である。 本発明の第２実施形態を示すトリポード型等速自在継手の外輪の要部斜視図である。 本発明の第３実施形態を示すトリポード型等速自在継手の外輪の要部斜視図である。 本発明の第４実施形態を示すトリポード型等速自在継手の外輪の要部斜視図である。 前記図７に示すトリポード型等速自在継手の外輪の要部断面図である。 本発明の第５実施形態を示すトリポード型等速自在継手の外輪の要部斜視図である。 前記図９に示すトリポード型等速自在継手の外輪の要部断面図である。 従来のトリポード型等速自在継手の縦断面図である。 従来のトリポード型等速自在継手の横断面図である。

符号の説明

２ トリポード部材
３ ローラ
５ トラック溝
６ 案内面
８ 脚軸
１５ 溶接盛上り部
Ｍ 抜け止め手段
Ｓ 内部部品

Claims (7)

1. 内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けた外側継手部材と、三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されたローラとを備え、前記外側継手部材に、トリポード部材とローラとを含む内部部品の抜け止め手段を設けたトリポード型等速自在継手において、
   前記抜け止め手段を、トラック溝の入口側に形成される溶接盛上り部でもって構成したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. スポット溶接にて溶接盛上り部が形成されていることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
3. 複数の前記溶接盛上り部を周方向に沿って並列状に配設したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトリポード型等速自在継手。
4. 複数の前記溶接盛上り部を軸方向に沿って直列状に配設したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトリポード型等速自在継手。
5. 奥側の盛上り部の盛り上がり寸法を入口側の溶接盛上り部の盛り上がり寸法よりも小さくしたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項４に記載のトリポード型等速自在継手。
6. 前記溶接盛上り部を少なくとも２つのトラック溝に設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
7. 前記請求項１〜請求項６のいずれか１項のトリポード型等速自在継手を用いたことを特徴とするドライブシャフト。

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