JP2011185348A - 連結構造および自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクト化を達成できるとともに、着脱作業も限られた範囲で容易に行うことができる連結構造および自在継手を提供する。
【解決手段】自在継手と相手側シャフトとを連結する連結構造である。相手側シャフト７０が嵌入される中心軸部材７１と、中心軸部材７１が嵌入されて自在継手のフランジ面５０に重ね合わせ状に着脱自在に連結されるフランジ部材７２を備える。中心軸部材７１の内径面に、相手側シャフト７０に設けられるキー７３が嵌合するキー溝７５を形成する。中心軸部材７１の外径面に雄スプライン７６を形成し、フランジ部材７２の内径面に雄スプライン７６が嵌合する雌スプライン８０を形成する。雄スプライン７６における断面矩形状の凸条部７７の嵌入開始端部に、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって高さ寸法が小となるとともにその幅寸法が小となる先細ガイド部４０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は自在継手および自在継手とシャフトとを連結する連結構造に関する。

自在継手である等速自在継手の外側継手部材とシャフトとを連結する連結構造としては、特許文献１〜特許文献４等に開示されている軸継手がある。これらの場合、スプライン嵌合を用いるものである。

すなわち、特許文献１および特許文献２に記載の軸継手は、図２８に示すように、等速自在継手１の外側継手部材である外輪４と、シャフト３１とを連結するものである。この場合の等速自在継手１は、球状の内周面２に複数の曲線状のトラック溝３が形成された外側継手部材としての前記外輪４と、球状の外周面５に外輪４のトラック溝３と対をなす複数の曲線状のトラック溝６が形成された内側継手部材としての内輪７と、外輪４のトラック溝３と内輪７のトラック溝６との間に介在された複数のボール８と、外輪４と内輪７との間に配置され、ボール８を保持するケージ９とを備える。

内輪７の内径面には雌スプライン１０が形成され、シャフト１２の端部がこの内輪７に嵌入された状態で、この雌スプライン１０にシャフト１２の端部の雄スプライン１３が嵌合する。また、外輪４の反軸継手側の開口部がブーツ１５にて塞がれている。すなわち、ブーツ１５は、大径部１５ａと、小径部１５ｂと、大径部１５ａと小径部１５ｂとを連結する蛇腹部１５ｃを備える。そして、大径部１５ａが外輪４に外嵌され、ブーツバンド１６にて締め付けられ、小径部１５ｂがシャフト１２のブーツ装着部１７に外嵌され、ブーツバンド１６にて締め付けられる。

軸継手は、等速自在継手の外輪４に取付られる継手軸２０と、この継手軸２０に嵌入される軸部材２１とを備える。継手軸２０は、内径面に雌スプライン２２が形成された本体部２０ａと、この本体部２０ａの等速自在継手側の端部に連設される外鍔部２０ｂとからなる。また、等速自在継手１の外輪４の軸継手側に外鍔部２３が設けられる。外輪４の外鍔部２３と継手軸２０の外鍔部２０ｂとが重ね合わされ、ボルトナット結合２５によって、外鍔部２３と外鍔部２０ｂとが連結される。

軸部材２１は、その外径面に雄スプライン２６が形成された本体軸２７と、この本体軸２７に基端側（反等速自在継手側）に設けられる外鍔部２８とを備える。このため、本体軸２７が継手軸２０の本体部２０ａに嵌入されることによって、本体軸２７の雄スプライン２６が継手軸２０の本体部２０ａの雌スプライン２２に嵌合する。

軸部材２１にはアダプタ３０が連結され、このアダプタ３０に連結すべき相手側のシャフト３１が嵌入される。すなわち、アダプタ３０は、内径面にキー溝３２が形成された本体部３３と、この本体部３３の等速自在継手側に設けられる外鍔部３４とを備える。アダプタ３０の外鍔部３４と軸部材２１の外鍔部２８とが重ね合わされ、ボルトナット結合３５によって、外鍔部３４と外鍔部２８とが連結される。シャフト３１にはキー３６が設けられ、このキー３６がアダプタ３０のキー溝３２に嵌合する。

従来には、図２７に示すように、軸部材２１を有さないものもある。すなわち、外輪４の外鍔部２３に、アダプタ３０の外鍔部３４をボルトナット結合３５を介して連結したものである。

また、前記特許文献３および特許文献４に記載のものは、継手外輪にカップリング部を設け、このカップリング部に相手側のシャフトを嵌入するものである。すなわち、カップリング部の内径面に雌スプラインを形成し、このカップリングにシャフトの端部を嵌入させて、シャフトの端部の雄スプラインをカップリングの雌スプラインに嵌合させる。

特開平８−１４５０７２号公報 特開平９−２５７０４７号公報 特許第３０４０９３６号公報 特開２００７−６４３６１号公報

図２８に示すように、特許文献１および特許文献２に記載のものでは、継手軸２０と、アダプタ３０とを軸方向に沿って配設するものであって、比較的大きなスペースを必要とする。しかも、連結作業時には、継手軸２０を等速自在継手の外輪４に取り付けるとともに、この継手軸２０の雌スプライン２２に、軸部材２１の雄スプライン２６を嵌合させ、さらには、アダプタ３０を軸部材２１に取り付けるとともに、このアダプタ３０に相手側のシャフト３１を嵌入させる必要がある。このため、その連結作業は手間がかかるものとなっていた。

また、図２７に示すものについても、連結作業時にボルトナット結合３５を外さなければならず、連結作業に手間がかかる。

特許文献３および特許文献４に記載のものは、相手側のシャフトとはスプライン嵌合に限られ、相手側シャフトに雄スプラインが形成されている必要がある。このため、適用範囲がせまく、汎用性に劣る。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、コンパクト化を達成できるとともに、着脱作業も限られた範囲で容易に行うことができる連結構造および自在継手を提供しようとするものである。

本発明の第１の連結構造は、自在継手と相手側シャフトとを連結する連結構造であって、前記相手側シャフトが嵌入される中心軸部材と、この中心軸部材が嵌入されて自在継手のフランジ面に重ね合わせ状に着脱自在に連結されるフランジ部材を備え、中心軸部材の内径面に、相手側シャフトに設けられるキーが嵌合するキー溝を形成するとともに、中心軸部材の外径面に雄スプラインを形成し、さらにフランジ部材の内径面に中心軸部材の雄スプラインが嵌合する雌スプラインを形成し、かつ、前記中心軸部材の雄スプラインにおける断面矩形状の凸条部の嵌入開始端部に、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって高さ寸法が小となるとともにその幅寸法が小となる先細ガイド部を設けたものである。

本発明の第２の連結構造は、自在継手と相手側シャフトとを連結する連結構造であって、前記相手側シャフトが嵌入される中心軸部材と、この中心軸部材が嵌入されて前記自在継手のフランジ面に重ね合わせ状に着脱自在に連結されるフランジ部材を備え、中心軸部材の内径面に、相手側シャフトに設けられるキーが嵌合するキー溝を形成するとともに、中心軸部材の外径面に雄スプラインを形成し、さらにフランジ部材の内径面に中心軸部材の雄スプラインが嵌合する雌スプラインを形成し、かつ、フランジ部材の内径面に雌スプラインにおける断面矩形状の凸条部の嵌入開始端部に、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって高さ寸法が小となるとともにその幅寸法が小となる先細ガイド部を設けたものである。

中心軸部材に相手側シャフトを嵌入すれば、相手側シャフトのキーが中心軸部材の内径面のキー溝に嵌合して、相手側シャフトと中心軸部材とがトルク伝達可能に連結される。また、フランジ部材に中心軸部材を嵌入すれば、フランジ部材の内径面の雌スプラインと中心軸部材の外径面の雄スプラインとが嵌合して、フランジ部材と中心軸部材とがトルク伝達可能に連結される。また、フランジ部材は自在継手に連結される。このため、相手側シャフトと等速自在継手とがトルク伝達可能に連結される。しかも、中心軸部材がフランジ部材内に嵌入されるので、この連結構造の軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。

第１の連結構造では、中心軸部材の雄スプラインにおける断面矩形状の凸条部の嵌入開始端部に先細ガイド部を設け、第２の連結構造では、フランジ部材の雌スプラインにおける断面矩形状の凸条部の嵌入開始端部に先細ガイド部を設けている。したがって、これらの連結構造では、中心軸部材のフランジ部材への嵌入が先細ガイド部にてガイドされる。このため、嵌入開始時において雄スプラインと雌スプラインとの周方向位相を合わせることなく、フランジ部材の雌スプラインと中心軸部材の雄スプラインとを嵌合させることができる。すなわち、雄スプラインと雌スプラインとの周方向位相がずれていても、嵌入開始によって、先細ガイド部によってガイドされて、軸方向の嵌入に伴って雄スプライン及び／又は雌スプラインが周方向に回動して、周方向位相が合うことになる。

先細ガイド部の高さ寸法が小となる傾斜面の傾斜角度を１５°〜６０°とすることができる。また、先細ガイド部は、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって接近する一対の側面を有し、この側面がなす角度を３０°〜１２０°とすることができる。先細ガイド部は、嵌入開始端が円弧面であってもよい。

本発明の第１の自在継手は、相手側シャフトに連結するための連結構造を備えた自在継手であって、前記連結構造は、前記相手側シャフトが嵌入される中心軸部材と、この中心軸部材が嵌入される被嵌入部を備え、前記被嵌入部を外側継手部材に設け、かつ、前記中心軸部材の内径面に、相手側シャフトに設けられるキーが嵌合するキー溝を形成するとともに、中心軸部材の外径面に雄スプラインを形成し、さらに被嵌入部の内径面に中心軸部材の雄スプラインが嵌合する雌スプラインを形成し、かつ、前記中心軸部材の雄スプラインにおける断面矩形状の凸条部の嵌入開始端部に、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって高さ寸法が小となるとともにその幅寸法が小となる先細ガイド部を設けたものである。

本発明の第２の自在継手は、相手側シャフトに連結するための連結構造を備えた自在継手であって、前記連結構造は、前記相手側シャフトが嵌入される中心軸部材と、この中心軸部材が嵌入される被嵌入部を備え、前記被嵌入部を外側継手部材に設け、かつ、前記中心軸部材の内径面に、相手側シャフトに設けられるキーが嵌合するキー溝を形成するとともに、中心軸部材の外径面に雄スプラインを形成し、さらに被嵌入部の内径面に中心軸部材の雄スプラインが嵌合する雌スプラインを形成し、かつ、被嵌入部の内径面に雌スプラインにおける断面矩形状の凸条部の嵌入開始端部に、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって高さ寸法が小となるとともにその幅寸法が小となる先細ガイド部を設けたものである。

本発明の自在継手によれば、中心軸部材に相手側シャフトを嵌入すれば、相手側シャフトのキーが中心軸部材の内径面のキー溝に嵌合して、相手側シャフトと中心軸部材とがトルク伝達可能に連結される。また、被嵌入部に中心軸部材を嵌入すれば、被嵌入部の内径面の雌スプラインと中心軸部材の外径面の雄スプラインとが嵌合して、被嵌入部と中心軸部材とがトルク伝達可能に連結される。このため、相手側シャフトとこの自在継手とがトルク伝達可能に連結される。

雄スプラインと雌スプラインとの周方向位相を合わせることなく、フランジ部材の雌スプラインと中心軸部材の雄スプラインとを嵌合させることができる。

本発明の連結構造では、相手側シャフトと自在継手とがトルク伝達可能に連結され、安定したトルク伝達機能が発揮される。しかも、中心軸部材がフランジ部材内に嵌入されるので、この連結構造の軸方向長さのコンパクト化を図ることができ、配置範囲の小スペース化を達成できる。さらには、雄スプラインと雌スプラインとの周方向位相を合わせることなく、フランジ部材の雌スプラインと中心軸部材の雄スプラインとを嵌合させることができる。このため、組立ての作業性を向上でき、着脱を頻繁に繰り返す部位に配設された場合にも、その着脱の頻繁の繰り返しに対応することができる。

先細ガイド部の傾斜面の傾斜角度を１５°〜６０°としたり、側面がなす角度を３０°〜１２０°としたりすることによって、ガイド機能を有効に発揮することができる。先細ガイド部がその嵌入開始端が円弧面であれば、より滑らかに嵌入していくこができる。

本発明の自在継手では、相手側シャフトと外側継手部材の被嵌入部とがトルク伝達可能に連結され、安定したトルク伝達機能が発揮される。しかも、中心軸部材が被嵌入部内に嵌入されるので、軸方向長さのコンパクト化を図ることができ、配置範囲の小スペース化を達成できる。また、組立性に優れる。

本発明の第１の実施形態を示す連結構造を用いた等速自在継手の縦断面図である。 前記図１に示す連結構造の横断面図である。 前記図１に示す連結構造の分離状態を示す断面図である。 相手側シャフトの横断面図である。 前記図１に示す連結構造の中心軸部材の横断面図である。 前記図１に示す連結構造のフランジ部材の断面図である。 前記図１に示す連結構造の中心軸部材の側面図である。 前記図１に示す連結構造の中心軸部材の正面図である。 中心軸部材の雄スプラインを示す要部正面図である。 中心軸部材の雄スプラインを示す要部展開図である。 中心軸部材の雄スプラインを示す要部斜視図である。 本発明の第２の実施形態を示す連結構造を用いた等速自在継手の断面図である。 前記図１２に示す連結構造の断面図である。 相手側シャフトを示し、（ａ）は要部側面図であり、（ｂ）は断面図である。 前記図１２に示す連結構造の中心軸部材の側面図である。 前記図１２に示す連結構造の中心軸部材の正面図である。 前記図１２に示す連結構造の正面図である。 前記図１２に示す連結構造の断面図である。 本発明の等速自在継手の断面図である。 本発明の他の等速自在継手の断面図である。 他の雄スプラインの要部正面図である。 前記図２１の雄スプラインの要部展開図である。 前記図２１の雄スプラインの要部斜視図である。 フランジ部材の雌スプラインの要部正面図である。 フランジ部材の雌スプラインの要部展開図である。 フランジ部材の雌スプラインの要部斜視図である。 従来の連結構造を用いた等速自在継手の断面図である。 従来の他の連結構造を用いた等速自在継手の断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図２６に基づいて説明する。

図１と図２は本発明にかかる連結構造と自在継手との連結状態を示す断面図である。この場合の自在継手は、転動体にボールを用いた固定式等速自在継手であって、球状の内周面５２に複数の曲線状のトラック溝５３が形成された外側継手部材としての外輪５４と、球状の外周面５５に外輪５４のトラック溝５３と対をなす複数の曲線状のトラック溝５６が形成された内側継手部材としての内輪５７と、外輪５４のトラック溝５３と内輪５７のトラック溝５６との間に介在された複数のボール５８と、外輪５４と内輪５７との間に配置され、ボール５８を保持するケージ５９とを備える。

内輪５７の内径面には雌スプライン６０が形成され、シャフト６２の端部がこの内輪５７に嵌入された状態で、この雌スプライン６０にシャフト６２の端部の雄スプライン６３が嵌合する。この場合、シャフト６２の雄スプライン６３の両端部側に止め輪６４ａ，６４ｂが装着されて抜け止めが構成される。また、外輪５４の反軸継手側の開口部がブーツ６５にて塞がれている。すなわち、ブーツ６５は、大径部６５ａと、小径部６５ｂと、大径部６５ａと小径部６５ｂとを連結する蛇腹部６５ｃを備える。そして、大径部６５ａが外輪５４に外嵌され、ブーツバンド６６にて締め付けられ、小径部６５ｂがシャフト６２のブーツ装着部６７に外嵌され、ブーツバンド６６にて締め付けられる。

外輪５４は、内径面にトラック溝５３が設けられた本体部５４ａと、この本体部５４ａの底壁を構成する円盤状のフランジ部５４ｂとからなる。この場合、本体部５４ａの外径面は円筒面とされ、フランジ部５４ｂの外径部は本体部５４ａよりも外径側へ突出している。また、このフランジ部５４ｂの外周縁部には、反本体部側へ突出する周方向凸部６９が設けられている。

本発明にかかる連結構造は軸継手であって、相手側シャフト７０が嵌入される中心軸部材７１と、中心軸部材が嵌入されるフランジ部材７２を備える。この場合の相手側シャフト７０の端部（フランジ部材７２に嵌入される端部）はキー７３を備える。図３に示すように、このキー７３は、相手側シャフト７０の端部の外径面に軸方向の凹溝７４を設け、この凹溝７４にキー７３が嵌合される。また、相手側シャフト７０の端部の外径面が中心軸部材７１の内径面に接触状に嵌合している。この場合、相手側シャフト７０の端部の外径面と中心軸部材７１の内径面７１ａとの間に僅かな隙間があってもよい。

中心軸部材７１は、図３や図５等に示すように、その内径面７１ａに前記キー７３が嵌合するキー溝７５が形成された筒体からなる。また、中心軸部材７１の外径面７１ｂには雄スプライン７６が形成されている。すなわち、雄スプライン７６は中心軸部材７１の外径面７１ｂに周方向に沿って所定ピッチ（図例では６０度ピッチ）で断面矩形状の凸条部７７を設けることによって構成される。このため、周方向に隣合う凸条部７７、７７間に凹条部７８が形成される。すなわち、雄スプライン７６は、周方向に沿って凸条部７７と凹条部７８とが交互に配設されてなる。

また、フランジ部材７２は、前記中心軸部材７１の軸心方向長さと同一の軸心長さの円盤体からなり、その内径面７２ａに雌スプライン８０が設けられている。すなわち、図２と図６等に示すように、内径面７２ａに周方向に沿って所定ピッチ（６０°ピッチ）で断面矩形状の凹条溝８１を設けることによって構成される。このため、周方向に隣合う凹条溝８１、８１間に凸条部８２が形成される。すなわち、雌スプライン８０は、周方向に沿って凹条溝８１と凸条部８２とが交互に配設されてなる。

そして、中心軸部材７１の雄スプライン７６の凸条部７７が雌スプライン８０の凹条溝８１に嵌合するとともに、中心軸部材７１の雄スプライン７６の凹条部７８に雌スプライン８０の凸条部８２が嵌合する。この際、中心軸部材７１の外径面７１ｂとフランジ部材７２の内径面７２ａとが接触状に嵌合している。

フランジ部材７２には、図２に示すように、ねじ孔８３が周方向に沿って１２０°ピッチで設けられ、さらに、外径面７２ｂの等速自在継手側には周方向切欠８４が設けられている。すなわち、フランジ部材７２を等速自在継手のフランジ部５４ｂのフランジ面５０に重ね合せることができ、この重ね合せた状態で、フランジ部材７２の周方向切欠８４に、フランジ部５４ｂの周方向凸部６９が嵌合する。また、フランジ部５４ｂには貫通孔８５が設けられ、この貫通孔８５にねじ部材８６が挿入されて、フランジ部材７２のねじ孔８３に螺合される。これによって、等速自在継手のフランジ部５４ｂとフランジ部材７２とが一体化される。

また、雄スプライン７６の硬度をＨＲＣ２０〜ＨＲＣ３０とするとともに、雌スプライン８０の硬度をＨＲＣ５８〜ＨＲＣ６３とすることができる。すなわち、雄スプライン７６において、硬度をＨＲＣ２０〜ＨＲＣ３０とする範囲は、少なくとも凸条部７７と凹条部７８の表面である。この場合調質処理を行うことによって構成している。ここで、調質処理とは、鉄鋼製品を焼入硬化後、比較的高い温度（約４００℃以上）に焼戻して、トルースタイト又はソルバイト組織にする処理である。すなわち、調質とは鋼の結晶粒子を微細にして鋼質を調整し、強じん性を実質的に向上させる操作をいう。

雌スプライン８０において、硬度をＨＲＣ５８〜ＨＲＣ６３とする範囲は、少なくとも凹条溝８１と凸条部８２の表面である。この場合、高周波焼入れ焼戻し処理を行うことによって、構成している。高周波焼入れ焼戻し処理は、高周波誘導加熱を利用して被加熱物の表面を焼入れ温度まで急速加熱し、さらに急速冷却することにより表面層に焼入れ硬化層を作る処理である。耐摩耗性を向上させ、機械的性質を高めることができる。

雄スプライン７６と雌スプライン８０との少なくとも一方に固体潤滑処理を施すのが好ましい。ここで、固体潤滑処理とは、二硫化モリブデン、黒鉛（グラファイト）、フッ素樹脂（四フッ化エチレン等）、二硫化タングステン、金属酸化物などの固体潤滑剤を一種類または数種類、各種の有機樹脂に分散させ塗料状にし、これをコーティングして得られる乾燥皮膜を形成する処理である。この固体潤滑処理層（固体潤滑処理膜）は、耐摩耗性、耐熱性、耐腐食性に優れる。また低摩擦係数である。

ところで、雄スプライン７６の凸条部７７の嵌入開始端部（先端部）には、図７から図１１に示すように、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって高さ寸法が小となるとともにその幅寸法が小となる先細ガイド部４０を設けている。

先細ガイド部４０は、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって内径側に傾斜する傾斜面４０ａと、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって相互に接近する一対の側面４０ｂ、４０ｂとを有する。この場合、傾斜面４０ａの傾斜角度θ１（図７参照）を１５°〜６０°としている。また、側面４０ｂ、４０ｂの成す角度θ２（図１０参照）を３０°〜１２０°としている。すなわち、この先細ガイド部４０は図１０等に示すように、平面視において２等辺三角形をなす。

傾斜面４０ａは外径面７１ｂにまで達しない。具体的には、図７と図８に示すように、傾斜面４０ａの嵌入開始端が描く円形Ｓの直径寸法をＨ１とし、この雄スプライン７６のスプライン小径（外径面７１ｂの外径寸法）をＨ５とし、この雄スプライン７６のスプライン大径（凸条部７７の外径面が描く円形Ｓ１の直径をＨ６としたとき、（Ｈ５＋１）ｍｍ＝Ｈ１＝（Ｈ６−１）ｍｍとする。

本発明の連結構造によれば、中心軸部材７１に相手側シャフト７０を嵌入すれば、相手側シャフト７０のキー７３が中心軸部材７１の内径面７１ａのキー溝７５に嵌合して、相手側シャフト７０と中心軸部材７１とがトルク伝達可能に連結される。また、フランジ部材７２に中心軸部材７１を嵌入すれば、フランジ部材７２の内径面７２ａの雌スプライン８０と中心軸部材７１の外径面７１ｂの雄スプライン７６とが嵌合して、フランジ部材７２と中心軸部材７１とがトルク伝達可能に連結される。また、フランジ部材７２は等速自在継手の外輪５４に連結されるので、相手側シャフト７０と等速自在継手の外輪５４とがトルク伝達可能に連結される。

このように、本発明の連結構造では、相手側シャフト７０と等速自在継手の外輪５４とがトルク伝達可能に連結され、安定したトルク伝達機能が発揮される。しかも、中心軸部材７１がフランジ部材７２内に嵌入されるので、この連結構造の軸方向長さのコンパクト化を図ることができ、配置範囲の小スペース化を達成できる。

雄スプライン７６と雌スプライン８０とに硬度差を付けることによって、硬度が低い側、つまり雄スプライン７６側が雌スプライン８０側よりも摩耗し易い。このため、使用等によって、雄スプライン７６側が摩耗したとしても、雌スプライン８０側においては摩耗が生じていない場合が多い。したがって、このような場合には、この摩耗した側（雄スプライン側）を交換すればよく、交換作業の簡略化を図ってコスト低減を達成できる。

この実施形態では、雄スプライン７６の硬度をＨＲＣ２０〜ＨＲＣ３０とするとともに、雌スプライン８０の硬度をＨＲＣ５８〜ＨＲＣ６３としている。このため、最小硬度差は、ＨＲＣ５８−ＨＲＣ３０であり、ＨＲＣ２８である。また、最大硬度差は、ＨＲＣ６３−ＨＲＣ２０であり、ＨＲＣ４３である。すなわち、ＨＲＣ２８〜ＨＲＣ４３の硬度差がある。硬度差がこの範囲よりも小さいと、硬度差が小さすぎて摩耗性に差を付けることができない。逆に硬度差がこの範囲よりも大きいと、硬度差が大きすぎて高い方のスプラインが靱性に劣ることになって、破損し易くなる。

前記中心軸部材７１の雄スプライン７６における断面矩形状の凸条部７７の嵌入開始端部に先細ガイド部４０を設けているので、中心軸部材７１のフランジ部材７２への嵌入が先細ガイド部４０にてガイドされる。このため、雄スプライン７６と雌スプライン８０との周方向位相を合わせることなく、フランジ部材７２の雌スプライン８０と中心軸部材７１の雄スプライン７６とを嵌合させることができる。すなわち、雄スプライン７６と雌スプライン８０との周方向位相がずれていても、嵌入開始によって、先細ガイド部４０によってガイドされて、軸方向の嵌入に伴って雄スプライン７６及び／又は雌スプライン８０が周方向に回動して、周方向位相が合うことになる。このため、組立ての作業性を向上でき、着脱を頻繁に繰り返す部位に配設された場合にも、その着脱の頻繁の繰り返しに対応することができる。

先細ガイド部４０の傾斜面４０ａの傾斜角度を１５°〜６０°としたり、側面４０ｂ、４０ｂがなす角度を３０°〜１２０°としたりすることによって、ガイド機能を有効に発揮することができる。１５°未満であれば、雄スプライン１０３の嵌入開始端が鋭角に成り過ぎてこの嵌入開始端が損傷乃至損壊するおそれがあり、６０°を越えると、傾斜面４０ａの機能を発揮できないおそれがある。また、側面４０ｂ、４０ｂがなす角度が３０°未満では、先細ガイド部４０の先端が鋭角となりすぎて強度的に劣ることになり、また、側面４０ｂ、４０ｂがなす角度を超せば、先細ガイド部４０の先端が鈍角となりすぎてガイドとしての機能を十分発揮できないおそれがある。

次に、図１２は他の実施形態を示し、この場合の等速自在継手の外輪５４は、内径面にトラック溝５３が形成された筒状の本体部５４ｃと、この本体部５４ｃの軸継手側に設けられる外鍔部５４ｄとからなる。また、相手側シャフト７０は、前記実施形態と同様、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、キー７３を備える。このキー７３は、相手側シャフト７０の外径面に軸方向の凹溝７４を設け、この凹溝７４にキー７３が嵌合される。

中心軸部材７１は、内径面１０１にその軸方向に沿ってキー溝１００が形成された筒体からなり、その外径面１０２の雄スプライン１０３が形成される。すなわち、図１３と図１４に示すように、雄スプライン１０３は、中心軸部材７１の外径面に周方向に沿って所定ピッチ（図例では６０度ピッチ）で断面矩形状の凸条部１０５を設けることによって構成される。このため、周方向に隣合う凸条部１０５、１０５間に凹条部１０６が形成される。すなわち、雄スプライン１０３は、周方向に沿って凸条部１０５と凹条部１０６とが交互に配設されてなる。そして、凸条部１０５の嵌入開始端部には先細ガイド部４０が形成されている。

また、この中心軸部材７１には、図１５に示すように、凸条部１０５よりも嵌入開始端側へ突出した突出軸部１０７が設けられている。すなわち、凸条部１０５の先細ガイド部４０を中心軸部材７１の先端面（突出軸部１０７の先端面１０７ａ）よりも僅かに後退させることになる。この場合、先端面１０７ａから凸条部１０５の先細ガイド部４０までの寸法をＢとした場合に、３ｍｍ以上とする。突出軸部１０７の先端面１０７ａの外径コーナー部１０８をアール状とし、この外径コーナー部１０８の曲率半径Ｒを２ｍｍ以上としている。

フランジ部材７２が、図１７と図１８に示すように、内径面９０ａに雌スプライン８９が設けられた筒状本体部９０と、この筒状本体部９０の等速自在継手側に設けられる外鍔部９１とからなる。雌スプライン８９は、内径面９０ａに周方向に沿って所定ピッチ（６０°ピッチ）で断面矩形状の凹条溝１２０を設けることによって構成される。このため、周方向に隣合う凹条溝１２０、１２０間に凸条部１２１が形成される。すなわち、雌スプライン８９は、周方向に沿って凹条溝１２０と凸条部１２１とが交互に配設されてなる。

また、筒状本体部９０の内径面９０ａの外鍔部側の開口部には大径部１２２が設けられるとともに、筒状本体部９０の内径面９０ａの反外鍔部側の開口部には、周方向切欠部からなる大径孔部にて構成されるぬすみ部１２３が設けられている。

フランジ部材７２の外鍔部９１と、外輪５４の外鍔部５４ｄの裏面であるフランジ面５０とが重ね合わされて、ボルトナット結合９５によってこれらが連結される。すなわち、フランジ部材７２の外鍔部９１に、周方向に沿って所定ピッチ（１２０°ピッチ）に貫孔９２が設けられるとともに、外輪５４の外鍔部５４ｄに、周方向に沿って所定ピッチ（１２０°ピッチ）に貫孔９３が設けられる。そして、フランジ部材７２の貫孔９２と、外輪５４の外鍔部５４ｄの貫孔９３との位置合わせを行い、貫孔９２，９３を介してボルトナット結合９５を構成するボルト部材９６を挿通し、このボルト部材９６にナット部材９７を螺着することによって連結する。

ところで、突出軸部１０７の外径寸法をＨ０（図１５参照）とし、中心軸部材７１の凹条部１０６の小径寸法Ｈ２（図１６参照）としたときに、（Ｈ０≒Ｈ２）とする。また、中心軸部材７１の凸条部１０５の大径寸法をＨ３（図１５参照）とし、フランジ部材７２のぬすみ部１２３の内径寸法をＨ４（図１２参照）としたときに、（Ｈ４−Ｈ３）＝（０．１〜０．５）ｍｍとしている。すなわち、フランジ部材７２のぬすみ部１２３の内径寸法を中心軸部材７１の凸条部１０５の大径寸法よりも僅かに大きくしている。

この場合、中心軸部材７１に、雄スプライン１０３の嵌入開始端の先細ガイド部４０よりも嵌入開始側へ突出する突出軸部１０７を設けることによって、中心軸部材７１をフランジ部材７２への嵌入開始時に、まず、突出軸部１０７をフランジ部材７２に突入させることができ、嵌入作業が安定する。突出軸部１０７の先端面１０７ａの外径コーナー部１０８をアール状とし、外径コーナー部１０８の曲率半径Ｒを２ｍｍ以上とすることによって、嵌入がなめらかになる。外径コーナー部１０８の曲率半径Ｒが２ｍｍ未満であれば、外径コーナー部１０８がアール状とならず、アール状とする作用効果を奏しない。なお、曲率半径Ｒが大きすぎると、先端面１０７ａ全体が凸面形状となって、突出軸部１０７を構成できないおそれがある。このため、中心軸部材７１の外径寸法等によって相違するが、曲率半径Ｒとしては２ｍｍ以上Ｂ寸法−１ｍｍ未満が好ましい。

なお、この実施形態では、突出軸部１０７の先端面１０７ａから雄スプライン１０３の嵌入開始端の先細ガイド部４０までの寸法Ｂを３ｍｍ以上としている。このような寸法とすることによって、突出軸部１０７のフランジ部材７２への突入が安定する。すなわち、寸法Ｂが３ｍｍ未満であれば、突出軸部１０７の先端面１０７ａの突出量が小さく、突出軸部１０７としての機能を発揮できない。

フランジ部材７２の中心軸部材７１の嵌入開始端にぬすみ部１２３を設けることによって、このぬすみ部１２３が中心軸部材７１のフランジ部材７２への嵌入ガイドとなって、嵌入性の向上を図ることができる。この場合、（Ｈ４−Ｈ３）が（０．１〜０．５）ｍｍよりも小さければ、Ｈ３とＨ４とがほぼ同一となって、中心軸部材７１のフランジ部材７２への嵌入ガイドを構成しにくく、逆に、（０．１〜０．５）ｍｍよりも大きければ、Ｈ４はＨ３よりも大きくなりすぎて、中心軸部材７１をぬすみ部１２３に嵌入した際に、中心軸部材７１は大きな「あそび」を有することになって、中心軸部材７１の雄スプライン１０３とフランジ部材７２の雌スプライン８９との嵌合が安定しないおそれがある。なお、このぬすみ部１２３の軸方向長さは、例えば、２ｍｍからＢ寸法ｍｍとされる。２ｍｍより短いまたは、Ｂ寸法より長い場合、嵌入ガイドとしての機能を発揮しなくなる。

この図１２に示す軸継手（連結構造）であっても、雄スプライン１０３の硬度をＨＲＣ２０〜ＨＲＣ３０とするとともに、雌スプライン８９の硬度をＨＲＣ５８〜ＨＲＣ６３として、硬度差を付けるようにしてもよい。また、雄スプライン１０３と雌スプライン８９との少なくとも一方に固体潤滑処理を施してもよい。

また、雄スプライン１０３の凸条部１０５に先細ガイド部４０を設けているので、中心軸部材７１のフランジ部材７２への嵌入が先細ガイド部４０にてガイドされる。このため、雄スプライン１０３と雌スプライン８９との周方向位相を合わせることなく、フランジ部材７２の雌スプライン８９と中心軸部材７１の雄スプライン１０３とを嵌合させることができる。このため、組立ての作業性を向上でき、着脱を頻繁に繰り返す部位に配設された場合にも、その着脱の頻繁の繰り返しに対応することができる。

ところで、前記実施形態は軸継手（連結構造）であったが、本発明としては、図１７と図１８に示すように、前記実施形態の連結構造を具備する等速自在継手であってもよい。すなわち、図１９と図２０に示す等速自在継手は、相手側シャフト７０と連結するための連結構造を備えたものである。

図１９に示す等速自在継手の連結構造Ｍは、相手側シャフトが嵌入される中心軸部材７１（図１に示す連結構造と同じ構造のもの）と、この中心軸部材７１が嵌入される被嵌入部１３０を備えたものである。この被嵌入部１３０が、外側継手部材である外輪５４に設けられる。この被嵌入部１３０は、図１に示す連結構造のフランジ部材７２と同様の構造を有するものである。すなわち、被嵌入部１３０の内径面に、中心軸部材７１の雄スプライン７６が嵌合する雌スプライン８０が形成されている。

このため、図１９に示す等速自在継手では、中心軸部材７１に相手側シャフト７０を嵌入すれば、相手側シャフト７０のキー７３が中心軸部材７１の内径面のキー溝７５に嵌合して、相手側シャフト７０と中心軸部材７１とがトルク伝達可能に連結される。また、被嵌入部１３０に中心軸部材７１を嵌入すれば、被嵌入部１３０の内径面の雌スプライン８０と中心軸部材７１の外径面の雄スプライン７６とが嵌合して、被嵌入部１３０と中心軸部材７１とがトルク伝達可能に連結される。これによって、相手側シャフト７０と等速自在継手の外輪５４とがトルク伝達可能に連結される。

このように、図１９に示す等速自在継手では、相手側シャフト７０と外輪５４とがトルク伝達可能に連結され、安定したトルク伝達機能が発揮される。しかも、中心軸部材７１が被嵌入部１３０内に嵌入されるので、軸方向長さのコンパクト化を図ることができ、配置範囲の小スペース化を達成できる。

すなわち、この図１９に示す等速自在継手の連結構造Ｍは、相手側シャフトが嵌入される中心軸部材７１（図１に示す連結構造と同じ構造ものもの）と、図１に示す連結構造のフランジ部材７２と同様の構造を有する被嵌入部１３０を備えたものであるので、図１に示す連結構造と同様の作用効果を奏する。

図２０に示す等速自在継手は、図１９に示す等速自在継手の連結構造Ｍと同様、相手側シャフト７０が嵌入される中心軸部材７１（図１２に示す連結構造と同じ構造のもの）と、この中心軸部材７１が嵌入される被嵌入部１３１を備えたものである。この被嵌入部１３１が、外側継手部材である外輪５４に設けられる。この被嵌入部１３１は、図１２に示すランジ部材７２と同様の構造を有するものである。

すなわち、被嵌入部１３１が、内径面に雌スプライン８９が設けられた筒状本体部に対応する。このため、中心軸部材７１に相手側シャフト７０を嵌入すれば、相手側シャフト７０のキー７３が中心軸部材７１の内径面のキー溝１００に嵌合して、相手側シャフト７０と中心軸部材７１とがトルク伝達可能に連結される。また、被嵌入部１３１に中心軸部材７１を嵌入すれば、被嵌入部１３１の内径面の雌スプライン８９と中心軸部材７１の外径面の雄スプライン１０３とが嵌合して、被嵌入部１３１と中心軸部材７１とがトルク伝達可能に連結される。これによって、相手側シャフト７０と等速自在継手の外輪５４とがトルク伝達可能に連結される。

このように、図２０に示す等速自在継手であっても、相手側シャフト７０と外輪５４とがトルク伝達可能に連結され、安定したトルク伝達機能が発揮される。しかも、中心軸部材７１が被嵌入部１３０内に嵌入されるので、軸方向長さのコンパクト化を図ることができ、配置範囲の小スペース化を達成できる。

すなわち、この等速自在継手（図２０に示す等速自在継手）の連結構造Ｍは、相手側シャフト７０が嵌入される中心軸部材７１（図３に示す連結構造と同じ構造のもの）と、図１２に示す連結構造のフランジ部材７２と同様の構造を有する被嵌入部１３０を備えたものであるので、図１２に示す連結構造と同様の作用効果を奏する。

図２１から図２３は、雄スプライン７６の凸条部７７の変形例を示し、この場合、先細ガイド部４０の嵌入開始端が円弧面４１である。

このため、このような先細ガイド部４０を有する雄スプライン７６であっても、前記図７〜図１１に示す雄スプライン７６と同様の作用効果を奏することができる。しかも、先細ガイド部４０がその嵌入開始端が円弧面４１であるので、より滑らかに嵌入していくことができる。このため、他の実施形態において、円弧面４１を有する先細ガイド部４０を有するものであってもよい。

ところで、図２４と図２６に示すように、フランジ部材７２側の雌スプライン８０における凸条部７７の嵌入開始部に先細ガイド部４５を設けてもよい。すなわち、この場合の先細ガイド部４５は、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって外径側に傾斜する傾斜面４５ａと、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって相互に接近する一対の側面４５ｂ、４５ｂとを有する。この場合、傾斜面４５ａの傾斜角度を、前記先細ガイド部４０の傾斜面４０ａの傾斜角度と同様としている。また、側面４０ｂ、４０ｂの成す角度を前記先細ガイド部４０の側面の成す角度と同様としている。

このため、先細ガイド部４５を有する雌スプライン８０を備えたものであれば、雄スプライン７６を雌スプライン８０に嵌入する際、先細ガイド部４５にてガイドされる。このため、雄スプライン７６と雌スプライン８０との周方向位相を合わせることなく、フランジ部材７２の雌スプライン８０と中心軸部材７１の雄スプライン７６とを嵌合させることができる。

このような先細ガイド部４５としては、前記した各実施形態に適応することができ、また、図２１〜図２３に示す先細ガイド部４０と同様、先細ガイド部４５の嵌入開始端が円弧面であるものであってもよい。

雌スプライン８０に先細ガイド部４５を設けた場合、雄スプライン７６に先細ガイド部４０を設けなくてもよい。また、雄スプライン７６に先細ガイド部４０を設けた場合、雌スプライン８０に先細ガイド部４５を設けなくてもよい。もちろん、雌スプライン８０に先細ガイド部４５を設けるとともに、雄スプライン７６に先細ガイド部４０を設けるようにしてもよい。

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、前記各実施形態では、雄スプライン７６、１０３の凸条部７７、１０５の数が６個であったが、これに限るものではなく、その増減は任意である。また、凸条部７７、１０５の断面形状は矩形状に限らず、台形状等の他の形状であってもよい。相手側シャフト７０に形成されるキーとしても、平キー、くらキー、沈みキー等の種々のものを用いることができる。図１に示す雄スプライン７６に図１２に示す連結構造の雄スプライン１０３を用いるようにしてもよい。

雄スプライン７６，１０３と雌スプライン８０、８９とに硬度差を付ける場合、前記実施形態では、雌スプライン８０、８９側を雄スプライン７６，１０３側よりも高くしているが、逆に、雄スプライン７６，１０３側を雌スプライン８０、８９側よりも高くしてもよい。また、このような硬度差を付けない場合であってもよい。

固体潤滑処理を行う場合、雄スプライン７６，１０３側にのみ行っても、雌スプライン８０、８９側にのみ行っても、雄スプライン７６，１０３側と雌スプライン８０、８９側とに行ってもよい。

連結する自在継手としては、等速自在継手であっても、不等速自在継手であってもよい。等速自在継手である場合、固定式等速自在継手に限らず、摺動式等速自在継手であってもよい。

４０、４５ 先細ガイド部
４０ａ、４５ａ 傾斜面
４０ｂ、４５ｂ 側面
４１ 円弧面
５０ フランジ面
７０ 相手側シャフト
７１ 中心軸部材
７２ フランジ部材
７３ キー
７５ キー溝
７６，１０３ 雄スプライン
７７、８２、１０５、１２１ 凸条部
８０、８９ 雌スプライン

Claims (7)

1. 自在継手と相手側シャフトとを連結する連結構造であって、
   前記相手側シャフトが嵌入される中心軸部材と、この中心軸部材が嵌入されて自在継手のフランジ面に重ね合わせ状に着脱自在に連結されるフランジ部材を備え、中心軸部材の内径面に、相手側シャフトに設けられるキーが嵌合するキー溝を形成するとともに、中心軸部材の外径面に雄スプラインを形成し、さらにフランジ部材の内径面に中心軸部材の雄スプラインが嵌合する雌スプラインを形成し、かつ、前記中心軸部材の雄スプラインにおける断面矩形状の凸条部の嵌入開始端部に、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって高さ寸法が小となるとともにその幅寸法が小となる先細ガイド部を設けたことを特徴とする連結構造。
2. 自在継手と相手側シャフトとを連結する連結構造であって、
   前記相手側シャフトが嵌入される中心軸部材と、この中心軸部材が嵌入されて前記自在継手のフランジ面に重ね合わせ状に着脱自在に連結されるフランジ部材を備え、中心軸部材の内径面に、相手側シャフトに設けられるキーが嵌合するキー溝を形成するとともに、中心軸部材の外径面に雄スプラインを形成し、さらにフランジ部材の内径面に中心軸部材の雄スプラインが嵌合する雌スプラインを形成し、かつ、フランジ部材の内径面に雌スプラインにおける断面矩形状の凸条部の嵌入開始端部に、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって高さ寸法が小となるとともにその幅寸法が小となる先細ガイド部を設けたことを特徴とする連結構造。
3. 先細ガイド部の高さ寸法が小となる傾斜面の傾斜角度を１５°〜６０°としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の連結構造。
4. 先細ガイド部は、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって接近する一対の側面を有し、この側面がなす角度を３０°〜１２０°としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の連結構造。
5. 先細ガイド部は、嵌入開始端が円弧面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の連結構造。
6. 相手側シャフトに連結するための連結構造を備えた自在継手であって、
   前記連結構造は、前記相手側シャフトが嵌入される中心軸部材と、この中心軸部材が嵌
   入される被嵌入部を備え、前記被嵌入部を外側継手部材に設け、かつ、前記中心軸部材の
   内径面に、相手側シャフトに設けられるキーが嵌合するキー溝を形成するとともに、中心
   軸部材の外径面に雄スプラインを形成し、さらに被嵌入部の内径面に中心軸部材の雄スプ
   ラインが嵌合する雌スプラインを形成し、かつ、前記中心軸部材の雄スプラインにおける断面矩形状の凸条部の嵌入開始端部に、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって高さ寸法が小となるとともにその幅寸法が小となる先細ガイド部を設けたことを特徴とする自在継手。
7. 相手側シャフトに連結するための連結構造を備えた自在継手であって、
   前記連結構造は、前記相手側シャフトが嵌入される中心軸部材と、この中心軸部材が嵌
   入される被嵌入部を備え、前記被嵌入部を外側継手部材に設け、かつ、前記中心軸部材の
   内径面に、相手側シャフトに設けられるキーが嵌合するキー溝を形成するとともに、中心
   軸部材の外径面に雄スプラインを形成し、さらに被嵌入部の内径面に中心軸部材の雄スプ
   ラインが嵌合する雌スプラインを形成し、かつ、被嵌入部の内径面に雌スプラインにおける断面矩形状の凸条部の嵌入開始端部に、嵌入終端側から嵌入開始端側に向かって高さ寸法が小となるとともにその幅寸法が小となる先細ガイド部を設けたことを特徴とする自在継手。

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