JP2010106926A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 旋削加工や専用設備を不要とし、簡易な手段により確実な抜け止めを実現容易にすると共に製品のコスト低減を図る。
【解決手段】 一端に開口部を有するカップ状の外輪１０と、その外輪１０との間でローラ３０を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達するトリポード部材２０とを備え、ローラ３０およびトリポード部材２０が外輪１０に軸方向摺動自在に収容された等速自在継手であって、外輪１０の開口部端面１１に孔１３を形成し、その孔１３にピン７０を圧入により埋設することにより外輪１０の開口部内周面に膨出部１５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等に組み込まれて駆動側と従動側の二軸間で軸方向変位および角度変位を許容する摺動式等速自在継手に関する。

例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達するドライブシャフトやプロペラシャフト等に組み込まれる等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。

摺動式等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構造を備え、その摺動式等速自在継手の一つに、トルク伝達要素としてローラを用いたローラタイプのトリポード型等速自在継手（ＴＪ）がある。

なお、その他の摺動式等速自在継手としては、トルク伝達要素としてボールを用いたボールタイプのダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）がある。

従来のトリポード型等速自在継手は、一端に開口部を有し、内周面に軸線方向に延びる三本のトラック溝が形成され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が形成された外輪と、先端が外輪のトラック溝内に挿入された三本の脚軸を有するトリポード部材と、そのトリポード部材の脚軸に回転自在に支持されると共に外輪のトラック溝に転動自在に挿入されてローラ案内面に沿って案内されるローラとで主要部が構成され、トリポード部材およびローラが外輪に軸方向摺動自在に収容された構造を具備する。

この種のトリポード型等速自在継手では、トリポード部材およびローラが外輪の開口部から飛び出すスライドオーバーを防止するため、以下のような抜け止め機構が採用されている。

抜け止め機構の一つとしては、外輪の開口部内周面に環状凹溝を設け、その環状凹溝にサークリップを嵌着した構造がある（例えば、特許文献１参照）。このような構造とすることにより、トリポード部材およびローラからなる内部部品の軸方向変位時、ローラがサークリップと干渉することでローラの軸方向変位量を規制するようにしている。

また、他の抜け止め機構としては、外輪の開口部端面の内側縁部を加締めにより潰すことで、外輪の開口部内周面に隆起部分を形成した構造がある（例えば、特許文献２参照）。このような構造とすることにより、トリポード部材およびローラからなる内部部品の軸方向変位時、ローラが隆起部分と干渉することでローラの軸方向変位量を規制するようにしている。
実開平１０−１９４号公報 特開平１１−３３６７８２号公報

ところで、前述の特許文献１で開示された従来の等速自在継手では、ローラの軸方向変位量を規制するサークリップを外輪に組み付けるため、外輪の開口部内周面に環状凹溝を形成しなければならず、外輪の開口部内周面を旋削加工する必要があり、その旋削加工により製品のコストアップを招くことになる。

また、特許文献２に開示された従来の等速自在継手では、外輪の開口部端面の内側縁部を加締めにより潰すため、加締め治具に対して外輪を正確に位置決めしなければならず、その外輪の位置決めが非常に困難であり、外輪位置決め用の専用設備を必要とする。

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、旋削加工や専用設備を不要とし、簡易な手段により確実な抜け止めを実現容易にすると共に製品のコスト低減を図り得る等速自在継手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、一端に開口部を有するカップ状の外側継手部材と、その外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備え、トルク伝達部材および内側継手部材が外側継手部材に軸方向摺動自在に収容された等速自在継手であって、外側継手部材の開口部端面に孔を形成し、その孔にピンを圧入により埋設することにより外側継手部材の開口部内周面に膨出部を形成したことを特徴とする。

本発明における等速自在継手では、外側継手部材の開口部内周面に膨出部を形成したことにより、内側継手部材およびトルク伝達部材からなる内部部品の軸方向変位時、トルク伝達部材が膨出部と干渉することでトルク伝達部材の軸方向変位量を規制することにより、内側継手部材およびトルク伝達部材が外側継手部材の開口部から飛び出すスライドオーバーを防止できる。

一方、膨出部は、外側継手部材の開口部端面に孔を形成し、その孔にピンを圧入により埋設することで外側継手部材の開口部内周面を変形させることによって形成される。これにより、従来のような旋削加工や専用設備を不要とし、孔とピンによる簡易な手段により確実な抜け止めを実現容易にすると共に製品のコスト低減が図れる。

本発明における外側継手部材は、その内周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成されると共に、トルク伝達部材は、外側継手部材のトラック溝に軸方向摺動自在に配された構造を具備する等速自在継手であれば、膨出部は、外側継手部材の開口部端面のトラック溝形成部位に孔を設けることにより形成されていることが望ましい。このようにすれば、内側継手部材およびトルク伝達部材からなる内部部品の軸方向変位時、トラック溝内で軸方向に摺動するトルク伝達部材を膨出部と確実に干渉させることができる点で有効である。

本発明におけるピンの外径を、外側継手部材の開口部端面に形成された孔の内径よりも大きくすることが望ましい。このようにすれば、孔にピンを確実に圧入することができ、その孔へのピンの埋設により外側継手部材の開口部内周面に最適な膨出部を形成することができる。

本発明におけるピンの先端部をその先端に向けて縮径する形状とすることが望ましい。このようにすれば、外側継手部材の開口部端面に形成された孔にピンを圧入するに際して、ピンの先端部形状による楔作用によってピンを孔に容易に挿入して埋設することが可能となる。このピンの先端部は円錐形状が好ましい。

本発明における外輪継手部材の開口部端面の孔は、外側継手部材の鍛造成形と同時に形成されていることが望ましい。このようにすれば、外側継手部材の開口部端面への孔の形成が容易となる。

本発明における孔に対するピンの締め代は、０．６〜１．２ｍｍであることが望ましい。このようにすれば、孔へのピンの圧入が容易となる。ピンの締め代が０．６ｍｍよりも小さいと、膨出部の形成が困難となり、また、その締め代が１．２ｍｍよりも大きいと、孔へのピンの圧入が困難となる。

本発明における外側継手部材は、その内周面に軸線方向に延びる三本のトラック溝が形成され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が形成された外輪であり、内側継手部材は、先端がトラック溝内に挿入された三本の脚軸を有するトリポード部材であり、トルク伝達部材は、脚軸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に転動自在に挿入されてローラ案内面に沿って案内されるローラである構造を具備する。つまり、本発明は、トルク伝達要素としてローラを用いたローラタイプのトリポード型等速自在継手に適用可能である。この場合、外輪継手部材の開口部端面の孔は、トラック溝の両側に互いに対向する一対のローラ案内面と対応する部位に配されていることが望ましい。

また、本発明における外側継手部材は、円筒状内周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成された外輪であり、内側継手部材は、球面状外周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成された内輪であり、トルク伝達部材は、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複数のボールであり、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を備えた構造を具備する。つまり、本発明は、トルク伝達要素としてボールを用いたボールタイプのダブルオフセット型等速自在継手にも適用可能である。

本発明によれば、外側継手部材の開口部端面に孔を形成し、その孔にピンを圧入により埋設することで外側継手部材の開口部内周面に膨出部を形成したことにより、内側継手部材およびトルク伝達部材からなる内部部品の軸方向変位時、トルク伝達部材が膨出部と干渉することでトルク伝達部材の軸方向変位量を規制することにより、内側継手部材およびトルク伝達部材が外側継手部材の開口部から飛び出すスライドオーバーを防止でき、従来のような旋削加工や専用設備を不要とし、孔とピンによる簡易な手段により確実な抜け止めを実現容易にすると共に製品のコスト低減が図れ、安価で信頼性の高い等速自在継手を提供することができる。

本発明に係る等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態では、ドライブシャフトやプロペラシャフト等に組み込まれ、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構造を備えた摺動式等速自在継手の一つであるトリポード型等速自在継手（ＴＪ）を例示するが、他の摺動式等速自在継手であるダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）にも適用可能である。

図１および図２は本発明に係る等速自在継手の実施形態として、トリポード型等速自在継手の基本構成を示す。なお、図１は継手の軸線に対する縦断面を示し、図２は継手の軸線に対する横断面を示す。この実施形態のトリポード型等速自在継手は、外側継手部材である外輪１０と、内側継手部材であるトリポード部材２０と、トルク伝達部材であるローラ３０とで主要部が構成されている。

外輪１０は、一端に開口部を有するカップ状をなし、その底部中央に回転軸（例えば駆動軸）が一体的に形成されている。外輪１０の内周面には、軸方向に延びる三本のトラック溝１２が円周方向等間隔に形成される。各トラック溝１２は、その両側に互いに対向する一対のローラ案内面１４を有する。ローラ案内面１４は円弧状断面を有し、外輪１０の軸線方向に直線状に延びる。なお、外輪１０の外周面は、軽量化のため、トラック溝１２間と対応する部位が減肉されて凹所１８が軸方向に形成されている。

トリポード部材２０は、円筒状をなすボス部２２の外周面に三本の脚軸２４が円周方向等間隔（１２０°間隔）で放射状に一体形成されたものである。ボス２２の軸孔に回転軸５０（例えば従動軸）の軸端がスプライン嵌合により連結される。各脚軸２４の先端は、トラック溝１２の底面付近まで半径方向に延在し、その外周面は円筒面とされている。

外輪１０のトラック溝１２のローラ案内面１４と脚軸２４の外周面との間に針状ころ４０を介してローラ３０が配設される。ローラ３０の外周面は縦断面円弧状とされ、ローラ案内面１４と線接触するように構成される。一方、ローラ３０の内周面は、円筒状に形成されている。ローラ３０の内周面と脚軸２４の外周面との間に、複数の針状ころ４０が単列総ころ状態で配設される。針状ころ４０は、脚軸２４の付根部と先端部に配されたワッシャ６０，６２で挟持された状態で止め輪６４により抜け止めされている。

この実施形態のトリポード型等速自在継手では、トリポード部材２０およびローラ３０が外輪１０の開口部から飛び出すスライドオーバーを防止するため、以下のような抜け止め機構を採用する。その抜け止め機構は、図３および図４に示すように外輪１０の開口部端面１１に孔１３を形成し、図６および図７に示すようにその孔１３にピン７０（図５参照）を圧入により埋設することにより外輪１０の開口部内周面（ローラ案内面１４）に膨出部１５を形成した構造を具備する。

このように、外輪１０の開口部内周面（ローラ案内面１４）に膨出部１５を形成したことにより、トリポード部材２０およびローラ３０からなる内部部品の軸方向変位時、ローラ３０が膨出部１５と干渉することでローラ３０の軸方向変位量を規制することにより、トリポード部材２０およびローラ３０が外輪１０の開口部から飛び出すスライドオーバーを防止できる。

膨出部１５は、外輪１０の開口部端面１１に孔１３を形成し、その孔１３にピン７０を圧入により埋設することで外輪１０の開口部内周面（ローラ案内面１４）を変形させることによって形成される。外輪１０の開口部端面１１の孔１３は、外輪１０を鍛造にて成形すると同時に形成しておくことが可能である。外輪１０の開口部端面１１は熱処理がなされていないので、手動（例えば、ハンマーによる打ち込みなど）でピン７０を容易に圧入することができ、外輪１０の開口部内周面（ローラ案内面１４）を容易に変形させることができる。また、外輪１０の開口部端面１１に予め形成された孔１３に対するピン７０の挿入だけで済むため、膨出部１５の位置決めが容易である。これにより、従来のような旋削加工や専用設備を不要とし、孔１３とピン７０による簡易な手段により確実な抜け止めを実現容易にすると共に製品のコスト低減が図れる。

外輪１０の開口部端面１１に形成する孔１３は、この実施形態の場合、トラック溝１２の両側に互いに対向する一対のローラ案内面１４と対応する部位に配されている。従って、一つのトラック溝１２について二つの孔１３が形成され、継手全体で六つの孔１３が形成されることになる。なお、孔１３は、一つのトラック溝１２について必ず二箇所に形成する必要はなく、一箇所であってもよい。その場合、継手全体で孔１３を三箇所に形成することになる。孔１３の位置および数は任意である。

このようにトラック溝１２のローラ案内面１４と対応する部位に孔１３を配置し、その孔１３にピン７０を圧入により埋設することで膨出部１５を形成すれば、トリポード部材２０およびローラ３０からなる内部部品の軸方向変位時、トラック溝１２内で摺動するローラ３０を膨出部１５と確実に干渉させることができる。

一方、ピン７０は、例えば、鋼鉄、バネ鋼、ステンレス鋼、アルミニウムや銅などを素材とするものを使用する。このピン７０の素材としては、外輪１０の開口部端面１１よりも硬いものであれば、前述した材質に限定されない。

このピン７０の外径を、外輪１０の開口部端面１１に形成された孔１３の内径よりも大きくする。このようにすれば、孔１３にピン７０を確実に圧入することができ、その孔１３にピン７０を埋設することにより外輪１０の開口部内周面（ローラ案内面１４）に最適な膨出部１５を形成することができる。また、孔１３へのピン７０の圧入を可能とするため、孔１３に対するピン７０の締め代は、０．６〜１．２ｍｍ程度が好適である。

さらに、ピン７０の先端部７２をその先端に向けて縮径する形状、例えば円錐形状としている。このようにすれば、外輪１０の開口部端面１１に形成された孔１３にピン７０を圧入するに際して、ピン７０の先端部形状による楔作用によってピン７０を孔１３に容易に埋設させることが可能となる。

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。

本発明に係る等速自在継手の実施形態で、継手の軸線に対する縦断面図である。 本発明に係る等速自在継手の実施形態で、継手の軸線に対する横断面図である。 孔が開口部端面に形成された外輪を示す部分斜視図である。 図３の外輪、脚軸およびローラを示す部分断面図である。 外輪の開口部の孔に圧入されるピンを示す正面図である。 開口部端面に形成された孔にピンを埋設した状態の外輪を示す部分斜視図である。 図６の外輪、脚軸およびローラを示す部分断面図である。

符号の説明

１０ 外側継手部材（外輪）
１１ 開口部端面
１２ トラック溝
１３ 孔
１４ ローラ案内面
１５ 膨出部
２０ 内側継手部材（トリポード部材）
３０ トルク伝達部材（ローラ）
７０ ピン
７２ ピンの先端部

Claims (10)

1. 一端に開口部を有するカップ状の外側継手部材と、前記外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備え、前記トルク伝達部材および内側継手部材が前記外側継手部材に軸方向摺動自在に収容された等速自在継手であって、前記外側継手部材の開口部端面に孔を形成し、その孔にピンを圧入により埋設することにより前記外側継手部材の開口部内周面に膨出部を形成したことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記外側継手部材は、その内周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成されると共に、前記トルク伝達部材は、外側継手部材のトラック溝に軸方向摺動自在に配され、前記膨出部は、外側継手部材の開口部端面のトラック溝形成部位に孔を設けることにより形成されている請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記ピンの外径を、外側継手部材の開口部端面に形成された孔の内径よりも大きくした請求項１又は２に記載の等速自在継手。
4. 前記ピンの先端部をその先端に向けて縮径する形状とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
5. 前記ピンの先端部は円錐形状としている請求項４に記載の等速自在継手。
6. 前記外輪継手部材の開口部端面の孔は、外側継手部材の鍛造成形と同時に形成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速自在継手。
7. 前記孔に対するピンの締め代は、０．６〜１．２ｍｍである請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速自在継手。
8. 前記外側継手部材は、その内周面に軸線方向に延びる三本のトラック溝が形成され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が形成された外輪であり、前記内側継手部材は、先端が前記トラック溝内に挿入された三本の脚軸を有するトリポード部材であり、前記トルク伝達部材は、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て前記ローラ案内面に沿って案内されるローラである請求項１〜７のいずれか一項に記載の等速自在継手。
9. 前記外輪継手部材の開口部端面の孔は、トラック溝の両側に互いに対向する一対のローラ案内面と対応する部位に配されている請求項８に記載の等速自在継手。
10. 前記外側継手部材は、円筒状内周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成された外輪であり、前記内側継手部材は、球面状外周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成された内輪であり、前記トルク伝達部材は、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複数のボールであり、前記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を備えた請求項１〜７のいずれか一項に記載の等速自在継手。

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