JP2010031910A - 等速自在継手の外側継手部材および等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】内部部品の抜けを防止でき、しかも部品点数及び組立工数の低減をできる等速自在継手の外側継手部材および等速自在継手を提供する。
【解決手段】円筒状の内径面２６にトラック溝２５が軸方向に沿って形成された外側継手部材と、球面状の外径面２８にトラック溝２７が軸方向に沿って形成された内側継手部材と、両トラック溝２５，２７で形成されるボールトラックに配されたトルク伝達部材としてのボール２３と、外側継手部材の内径面２６と内側継手部材の外径面２８との間に介在してボール２３を保持するケージ２４とを備えた摺動式の等速自在継手の外側継手部材である。トラック溝間の継手開口部側の内径端部に塑性変形膨出部４０の形成補助のための凹部４１を設けた。塑性変形膨出部４０が内部部品Ｓの抜け止めを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、等速自在継手の外側継手部材および等速自在継手に関する。

等速自在継手は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において、駆動側の回転軸と従動側の回転軸を連結して等角速度でトルクを伝達するもので、固定式と摺動式がある。固定式が角度変位のみを許容するのに対し、摺動式は角度変位と軸方向変位の両方を許容するタイプである。

トルク伝達要素（トルク伝達部材）としてボールを用いるボールタイプの摺動式等速自在継手として、ダブルオフセット型等速自在継手（以下、ＤＯＪと称す）がよく知られている（特許文献１）。

この種のダブルオフセット型の摺動式等速自在継手は、例えば前輪駆動車や独立懸架方式の後輪駆動車において、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（推進軸）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に使用される。

このタイプの等速自在継手は、図５に示すように外側継手部材としての外輪１と、内側継手部材としての内輪２と、外輪１および内輪２の間に組み込まれた複数のトルク伝達ボール３と、外輪１と内輪２との間に介在してボール３を保持するケージ４とを主要な構成要素としている（例えば、特許文献１参照）。

外輪１は、その軸線に平行な複数の直線状トラック溝５が円筒状内径面６に円周方向等間隔で形成された円筒形状を有する。また、内輪２は、外輪１のトラック溝５と対応させて軸線に平行な複数の直線状トラック溝７が球面状外径面８に形成されている。この外輪１のトラック溝５と内輪２のトラック溝７とが協働して形成するボールトラックに、トルクを伝達するボール３が配されている。各ボール３は、外輪１の内径面６と内輪２の外径面８との間に介装されたケージ４のポケット９に収容されている。

ケージ４の外径面１０および内径面１１はそれぞれ部分球面で構成されている。内輪２の外径面８の曲率中心Ｏ１とケージ４の外径面１０の部分球面の曲率中心Ｏ２とは、ボール３の中心Ｏ３を含む継手中心面Ｐに対して軸線方向に等距離ｆだけオフセットされている。なお、ケージ４の内径面１１の部分球面は、内輪２の外径面８と一致した曲率中心Ｏ１を有する。

この等速自在継手では、外輪１と内輪２との間に作動角が付与された場合、ケージ４によりボール３を作動角の二等分面上に制御して継手の等速性が維持される構造となっている。また、外輪１と内輪２との間に角度変位がある状態でも内輪２の軸方向変位がスムーズになされる。

前述した等速自在継手は、角度方向だけでなく軸方向にも変位可能なため、継手の軸方向変位の最大限をサークリップ１２で規制する構造を具備する。すなわち、外輪１の内径面６の開口側に環状溝部１３を形成し、その環状溝部１３にサークリップ１２を嵌合させた構造としている。

このような構造を採用することにより、内輪２、ケージ４およびボール３からなる内部部品が軸方向に変位するに際して、その内部部品のボール３がサークリップ１２に干渉することにより、外輪１のトラック溝５に配されたボール３が外輪１の開口側から飛び出すスライドオーバーを規制するようにしている。
特開２００７−１３２３７７号公報

しかしながら、サークリップ１２を使用するものでは、このようなサークリップを必要とするため、部品点数が多くなり、しかも、環状溝部１３の加工を必要とする。このため、組立工数が多く、組立作業時間が大となるとともに、コスト高となる。また、サークリップ１２は、弾性のある割リングであって、半径方向にやや縮径させて環状溝部１３に嵌合させ、その自己復元力でもって環状溝部１３に装着するものである。このため、この組み付け作業としても比較的面倒な作業であった。

本発明は、前記課題に鑑みて、内部部品の抜けを防止でき、しかも部品点数及び組立工数の低減をできる等速自在継手の外側継手部材および等速自在継手を提供する。

本発明の等速自在継手の外側継手部材は、円筒状の内径面にトラック溝が軸方向に沿って形成された外側継手部材と、球面状の外径面にトラック溝が軸方向に沿って形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在して対をなす両トラック溝で形成されるボールトラックに配されたトルク伝達部材としてのボールと、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動式の等速自在継手の外側継手部材において、トラック溝間の継手開口部側の内径端部に塑性変形膨出部の形成補助のための凹部を設け、形成された塑性変形膨出部が内側継手部材とボールとケージとを含む内部部品の抜け止めを構成するものである。

本発明の等速自在継手の外側継手部材によれば、塑性変形膨出部に内側継手部材とボールとケージとを含む内部部品の一部が係止して、内部部品全体の外側継手部材からの抜けを規制することができる。しかも、サークリップおよびこのサークリップが嵌合する嵌合溝を設ける必要がない。トラック溝間の継手開口部側の内径端部に設けた凹部が塑性変形膨出部の形成の補助をなすので、この塑性変形膨出部の加工性の向上を図ることができる。

塑性変形膨出部が、トラック溝の継手開口部側においてトラック溝内へ膨出するものであってもよい。この場合、トラック溝内を転動するトルク伝達部材としてのボールが塑性変形膨出部に係止することになる。このため、トルク伝達部材、ひいては内部部品全体の外側継手部材からの抜けを規制することができる。

前記塑性変形膨出部が、トラック溝間の継手開口部側の内径面において内径側へ膨出するものものであってもよい。この場合、外側継手部材の内径面を摺動する内部部品（例えば、トルク伝達部材であるボールを保持するケージ等）が塑性変形膨出部に係止して、ケージ、ひいては内部部品全体の外側継手部材からの抜けを規制することができる。

形成補助用凹部は、鍛造により形成することができる。

本発明の等速自在継手は、円筒状の内径面にトラック溝が軸方向に沿って形成された外側継手部材と、球面状の外径面にトラック溝が軸方向に沿って形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在して対をなす両トラック溝で形成されるボールトラックに配されたトルク伝達部材としてのボールと、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動式の等速自在継手において、前記外側継手部材に、前記本発明にかかる外側継手部材を用いたものである。

本発明の等速自在継手によれば、外側継手部材に塑性変形膨出部が設けられているので、内部部品の一部がこの塑性変形膨出部に係止して、内部部品の外側継手部材からの抜けを防止できる。

本発明では、塑性変形膨出部にて内部部品の抜けを防止でき、この等速自在継手の外側継手部材を用いた等速自在継手は製品として安定する。しかも、サークリップおよびこのサークリップが嵌合する嵌合溝を設ける必要がないので、部品点数及び組立工数の低減をでき、生産性に優れ、コスト低減を達成できる。また、トラック溝間の継手開口部側の内径端部に設けた凹部にて、塑性変形膨出部の加工性の向上を図ることができる。このため、抜け止め形成が安定して、抜け防止の機能の信頼性が向上する。

塑性変形膨出部が、トラック溝の継手開口部側にトラック溝内へ膨出するものであっても、トラック溝間の継手開口部側の内径面に内径側へ膨出するものものであってもよく、いずれの場合でも、内部部品の抜けを安定して防止でき、しかも、等速自在継手としての機能を損なわない。また、前記凹部を鍛造にて形成することができて、鍛造の利点を活かすことができ、外側継手部材を低コストで製造することができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

図１は本発明に係る等速自在継手の外側継手部材の正面図を示し、図２はこの外側継手部材を用いた摺動式等速自在継手を示している。摺動式等速自在継手は、外側継手部材としての外輪２１と、内側継手部材としての内輪２２と、外輪２１および内輪２２の間に組み込まれた複数のトルク伝達ボール２３と、外輪２１と内輪２２との間に介在してトルク伝達部材としてのボール２３を保持するケージ２４とを主要な構成要素としている。そして、内輪２２とボール２３とケージ２４とで、外輪２１に収容される内部部品Ｓを構成する。

外輪２１は、その軸線に平行な複数の直線状トラック溝２５が円筒状内径面２６に円周方向等間隔で形成された円筒形状を有する。また、内輪２２は、外輪２１のトラック溝２５と対応させて軸線に平行な複数の直線状トラック溝２７が球面状外径面２８に形成されている。この外輪２１のトラック溝２５と内輪２２のトラック溝２７とが協働して形成するボールトラックに、トルクを伝達するボール２３が配されている。各ボール２３は、外輪２１の内径面２６と内輪２２の外径面２８との間に介装されたケージ２４のポケット２９に収容されている。

ケージ２４の外径面３０および内径面３１はそれぞれ部分球面で構成されている。内輪２２の外径面２８の曲率中心Ｏ１とケージ２４の外径面３０の部分球面の曲率中心Ｏ２とは、ボール２３の中心Ｏ３を含む継手中心面Ｐに対して軸線方向に等距離ｆだけオフセットされている。なお、ケージ２４の内径面３１の部分球面は、内輪２２の外径面２８と一致した曲率中心Ｏ１を有する。

外輪２１のトラック溝２５の底面、つまりボール転動面、および内径面、つまりケージ２４の外径面３０の摺接面には、図２に示すように、硬化層Ｈ１、Ｈ２が設けられている。すなわち、外輪２１の素材は、たとえば鋼、具体的にはＪＩＳ規格Ｓ５３Ｃなどの炭素鋼や、ＳＣＲ４２０、ＳＣＭ４２０などの浸炭鋼を採用することができる。このため、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することによって、硬化層Ｈ１、Ｈ２を形成することができる。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。

図１に示すように、外輪２１のトラック溝２５の継手開口部側にトラック溝内へ膨出する内部部品抜け止め部としての塑性変形膨出部４０を設けている。この塑性変形膨出部４０は、トラック溝２５の内径側開口端に設けられるものであって、塑性加工にて構成することができる。

この実施形態においては、トラック溝２５が６個あり、相対向する一対のトラック溝２５Ａ、２５Ｂに、それぞれ、相対向する一対の塑性変形膨出部４０，４０が設けられている。なお、この実施形態においては、塑性変形膨出部４０は断面形状が三角形状である。相対向する一対のトラック溝２５Ａ、２５Ｂとは、外輪２１の中心に関して１８０度反対方向に配設されるトラック溝である。

この場合、トラック溝２５間の継手開口部側の内径面２６、つまり内径端部に塑性変形膨出部の形成補助のための凹部（許容用凹部）４１を設けている。すなわち、図３に示すように、トラック溝２５Ａ、２５Ｂに対して周方向に隣合う内径面残部４２，４２に、断面矩形状の許容用凹部４１を形成する。この凹部４１としては、鍛造により形成することができる。例えば、外輪２１のトラック溝２５を形成する際の鍛造時にこの凹部４１を成形することができる。

これによって、トラック溝２５Ａ、２５Ｂの内径方向両開口端に抜け止め部形成部４３，４３が形成される。このため、抜け止め部形成部４３，４３を矢印Ａで示すように、トラック溝２５Ａ、２５Ｂへ押圧して、図１に示すようなトラック溝２５Ａ、２５Ｂ側へ突出（膨出）する塑性変形膨出部４０を形成することになる。

前記図１に示す等速自在継手用の外輪２１では、内部部品Ｓが継手開口部側（外輪２１の開口部側）へ摺動した際に、内部部品Ｓの一部（この場合、トラック溝２５を転動するトルク伝達部材であるボール２３）が塑性変形膨出部４０にて係止する。これによって、ボール２３、ひいては内部部品Ｓの外輪２１からの抜けを規制することができる。しかも、サークリップおよびこのサークリップが嵌合する嵌合溝を設ける必要がない。

内部部品抜け止め部を構成する塑性変形膨出部４０を塑性変形にて構成することができるので、内部部品Ｓを組み込んだ後、塑性変形膨出部４０を確実にしかも容易に成形できる。特に、トラック溝２５間の継手開口部側の内径端部に、塑性変形膨出部４０の塑性変形の許容用凹部４１を設けることによって、塑性変形性の向上を図ることができる。

図４は他の実施形態を示し、この場合、トラック溝２５間の継手開口部側の内径面２６に内径側へ膨出する内部部品抜け止め部である塑性変形膨出部４５を設けることになる。隣合うトラック溝２５、２５間の内径面残部４２，４２に許容用凹部４１を形成し、これによって形成される抜け止め部形成部４３，４３に対して、内径方向に膨出（突出）するように押圧して、塑性変形膨出部４５（この図４および図２の仮想線参照）を形成する。

前記図４に示す外輪２１では、内部部品Ｓが継手開口部側（外輪２１の開口部側）へ摺動した際に、外輪２１の内径面２６を摺動する内部部品Ｓ（この場合、トルク伝達部材であるボール２３を保持するケージ２４）が塑性変形膨出部４５にて係止する。これによって、ケージ２４、ひいては内部部品Ｓの外輪２１からの抜けを規制することができる。この場合も、サークリップおよびこのサークリップが嵌合する嵌合溝を設ける必要がない。

このように、本発明では、塑性変形膨出部４０、４５にて内部部品Ｓの抜けを防止でき、この外輪２１を用いた等速自在継手は製品として安定する。しかも、サークリップおよびこのサークリップが嵌合する嵌合溝を設ける必要がないので、部品点数及び組立工数の低減をでき、生産性に優れ、コスト低減を達成できる。特に、トラック溝間の継手開口部側の内径端部に設けた凹部４１にて、塑性変形膨出部の加工性の向上を図ることができる。このため、抜け止め形成が安定し、抜け防止の機能の信頼性が向上する。

塑性変形膨出部が、トラック溝の継手開口部側にトラック溝内へ膨出するものであっても、トラック溝間の継手開口部側の内径面に内径側へ膨出するものものであってもよく、いずれの場合でも、内部部品Ｓの抜けを安定して防止でき、しかも、等速自在継手としての機能を損なわない。前記凹部４１を鍛造にて形成することができて、鍛造の利点を活かすことができ、外輪２１を低コストで製造することができる。

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って、例えば、外輪２１におけるトラック溝２５の数は６個に限るものではなく、任意に増減できる。また、トラック溝２５内へ膨出する塑性変形膨出部（内部部品抜け止め部）４０は、前記実施形態は、相対向する一対のトラック溝２５Ａ、２５Ｂに対して設けていたが、全トラック溝２５に対して設けるものであっても、全トラック溝２５のうち適数個に対して設けるものであってもよい。少なくとも１つのトラック溝２５に対して塑性変形膨出部４０を設ければよく、一つのトラック溝２５に設けられる塑性変形膨出部４０の数も１個であってもよい。内径面残部４２に設けられる塑性変形膨出部（内部部品抜け止め部）４５も、前記実施形態では、対向する一対の内径面残部４２、４２における各抜け止め部形成部４３，４３に設けたものであったが、全内径面残部４２に各抜け止め部形成部４３，４３に設けても、全内径面残部４２のうち適数個に対して設けるものであってもよい。また、少なくとも１つの内径面残部４２に対して塑性変形膨出部４５を設ければよく、一つの内径面残部４２に設けられる塑性変形膨出部４５の数も１個であってもよい。

塑性変形膨出部４０の大きさ（突出量）としては、内部部品Ｓの一部を構成するボールが係止して、この内部部品Ｓの抜けを規制できる範囲で種々変更できる。また、塑性変形膨出部４５の大きさ（突出量）としても、内部部品Ｓの一部を構成するケージ２４が係止して、この内部部品Ｓの抜けを規制できる範囲で種々変更できる。

本発明の内部部品抜け止め部を備えた外側継手部材（外輪）を用いた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）に限らずトリポード型等速自在継手等の他の摺動型等速自在継手であってもよい。

本発明の等速自在継手の外側継手部材を構成する外輪の正面図である。 前記等速自在継手の外輪を用いた等速自在継手の断面図である。 内部部品抜け止め部の形成方法を示す外輪の正面図である。 本発明の他の等速自在継手の外側継手部材を構成する外輪の正面図である。 従来の等速自在継手の断面図である。

符号の説明

２３ トルク伝達ボール
２４ ケージ
２５ トラック溝
２６ 内径面
２７ トラック溝
２８ 外径面
４０ 塑性変形膨出部
４１ 凹部
４５ 塑性変形膨出部
Ｓ 内部部品

Claims (5)

1. 円筒状の内径面にトラック溝が軸方向に沿って形成された外側継手部材と、球面状の外径面にトラック溝が軸方向に沿って形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在して対をなす両トラック溝で形成されるボールトラックに配されたトルク伝達部材としてのボールと、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動式の等速自在継手の外側継手部材において、
   トラック溝間の継手開口部側の内径端部に塑性変形膨出部の形成補助のための凹部を設け、形成された塑性変形膨出部が内側継手部材とボールとケージとを含む内部部品の抜け止めを構成することを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。
2. 前記塑性変形膨出部が、トラック溝の継手開口部側においてトラック溝内へ膨出していることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手の外側継手部材。
3. 前記塑性変形膨出部が、トラック溝間の継手開口部側の内径面において内径側へ膨出していることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手の外側継手部材。
4. 前記形成補助用凹部は、鍛造により形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
5. 円筒状の内径面にトラック溝が軸方向に沿って形成された外側継手部材と、球面状の外径面にトラック溝が軸方向に沿って形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在して対をなす両トラック溝で形成されるボールトラックに配されたトルク伝達部材としてのボールと、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動式の等速自在継手において、
   前記外側継手部材に、前記請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の外側継手部材を用いたことを特徴とする等速自在継手。

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