JP2014101936A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】
ドライブシャフトのアウトボード側に装着される等速自在継手の軽量化、低コスト化を図ること。また、かかる用途に適合する等速自在継手を提供すること。
【解決手段】
内側トルク伝達面１１が形成された内側継手部材１と、外側トルク伝達面２１が形成された外側継手部材２と、内側トルク伝達面１１に接触する内側面３ａ、および外側トルク伝達面２１に接触する外側面３ｂを有するトルク伝達部材３とを備え、内側トルク伝達面１１が、継手中心Ｏから等距離オフセットされた位置に曲率中心Ｃ１〜Ｃ３を有する球面であり、内側トルク伝達面１１が、同じ曲率中心Ｃ１〜Ｃ３を有する二つを一組として、異なる位置に曲率中心Ｃ１〜Ｃ３を有する複数組からなり、トルク伝達部材３が、その内側面３ａを内側トルク伝達面１１に嵌合させた状態で外側継手部材２に対して継手中心線方向に移動するように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両や各種産業機械において動力伝達に用いられる等速自在継手に関する。

等速自在継手には、角度変位のみを許容する固定型等速自在継手と角度変位および軸方向変位（プランジング）の双方を許容する摺動型等速自在継手とがある。この二種類の等速自在継手は、用途に応じて適宜使い分けがなされており、例えば、自動車のドライブシャフトでは、そのアウトボード側（車輪側）に固定型等速自在継手が使用され、そのインボード側（デフ側）に摺動型等速自在継手が使用されている。

ドライブシャフトに使用される固定型等速自在継手としては、ツェッパ型等速自在継手やアンダーカットフリー型等速自在継手等が知られており、下記の特許文献１には、複数のトラック溝を形成した球状内面を備える外側継手部材と、複数のトラック溝を形成した球状外面を備える内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝とで形成された楔形のボールトラックに配置したボールと、外側継手部材の球状内面と内側継手部材の球状外面との間に配置され、ボールを保持する保持器とを備えたツェッパ型等速自在継手が開示されている。

特開２００７−４０４２６号公報

ところで、近時の自動車業界における車体の軽量化、製造コストの削減等への要求の高まりに伴って、車体に搭載されるドライブシャフトの軽量化および低コスト化が要請されている。このような事情に鑑みて、ドライブシャフトの重量や製造コストを大きく左右する等速自在継手の軽量化、低コスト化をさらに進める必要がある。

そこで、本発明は、ドライブシャフトのアウトボード側に装着される等速自在継手の軽量化、低コスト化を図ることを目的とする。また、かかる用途に適合する等速自在継手を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明は、ドライブシャフトのアウトボード側に装着される等速自在継手であって、外周面の円周方向複数個所に内側トルク伝達面が形成された内側継手部材と、内周面に前記内側トルク伝達面のそれぞれと対向する複数の外側トルク伝達面が形成された外側継手部材と、内側継手部材の内側トルク伝達面に接触する内側面、および外側継手部材の外側トルク伝達面に接触する外側面をそれぞれに有する複数のトルク伝達部材とを備え、各内側トルク伝達面が、継手中心面上で継手中心から等距離オフセットされた複数位置のうち、いずれかの位置に曲率中心を有する球面であり、各内側トルク伝達面が、同じ曲率中心を有する二つを一組として、異なる位置に前記曲率中心を有する複数組からなり、トルク伝達中のトルク伝達部材が、その内側面を内側トルク伝達面に嵌合させた状態で外側継手部材に対して継手中心線方向に移動することを特徴とする。

通常のドライブシャフト（特に前輪用のドライブシャフト）ではインボード側の等速自在継手よりもアウトボード側の等速自在継手で高作動角が求められる。上記構成の等速自在継手は高作動角をとることができるので、前輪用および後輪用を問わず、ドライブシャフトのアウトボード側等速自在継手として使用することができる。また、この等速自在継手は、内側継手部材、外側継手部材、およびトルク伝達部材の三点を主要構成部品としており、既存ドライブシャフトのアウトボード側等速自在継手として使用されるツェッパ型等速自在継手に比べて部品点数が少ない。また、ツェッパ型等速自在継手では、内側継手部材の外周面や外側継手部材の内周面にトルク伝達ボールを転動させるためのトラック溝を精度良く形成する必要があるが、本発明の等速自在継手では、そのようなトラック溝が不要となる。そのため、ツェッパ型等速自在継手に比べて軽量化、低コスト化を達成することができる。従って、上記構成の等速自在継手をドライブシャフトのアウトボード側に使用することで、ドライブシャフトの軽量化および低コスト化を達成することができる。

かかる構成の等速自在継手では、外側継手部材に対する内側継手部材の継手中心線方向の移動（プランジング）が許容されている。そのため、この等速自在継手を、既存のツェッパ型等速自在継手に代えてドライブシャフトのアウトボード側にそのまま使用した場合、アウトボード側とインボード側の双方の等速自在継手でプランジングが許容される形となり、中間シャフトの位置が安定しない。この場合、中間シャフトがインボード側に移動すると、アウトボード側等速自在継手の内側継手部材が外側継手部材から脱落するおそれがある。また、作動角をとった状態で中間シャフトがアウトボード側に移動すると、中間シャフトと外側継手部材とが干渉することになる。この問題は、外側継手部材に対する内側継手部材の継手中心線方向の移動を規制する規制手段を設けることで解消することができる。

また、上記目的を達成するための本発明は、外周面の円周方向複数個所に内側トルク伝達面が形成された内側継手部材と、内周面に前記内側トルク伝達面のそれぞれと対向する複数の外側トルク伝達面が形成された外側継手部材と、内側継手部材の内側トルク伝達面に接触する内側面、および外側継手部材の外側トルク伝達面に接触する外側面をそれぞれに有する複数のトルク伝達部材と、外側継手部材に対する内側継手部材の継手中心線方向の移動を規制する規制手段とを備え、各内側トルク伝達面が、継手中心面上で継手中心から等距離オフセットされた複数位置のうち、いずれかの位置に曲率中心を有する球面であり、各内側トルク伝達面が、同じ曲率中心を有する二つを一組として、異なる位置に前記曲率中心を有する複数組からなり、トルク伝達中のトルク伝達部材が、その内側面を内側トルク伝達面に嵌合させた状態で外側継手部材に対して継手中心線方向に移動することを特徴とする。

このような構成とすることで、ツェッパ型等速自在継手に比べて軽量化や低コスト化を図ることができる。また、プランジングに伴う外側継手部材からの内側継手部材の脱落や、シャフトと外側継手部材との干渉も回避することができる。

前記規制手段としては、(i)外側継手部材に、トルク伝達部材との当接により継手中心線方向への当該トルク伝達部材の移動を規制する当接部を設けたもの、あるいは(ii)外側継手部材に、内側継手部材との当接により継手中心線方向への当該トルク伝達部材の移動を規制する当接部を設けたもの、が考えられる。前者は当接部をトルク伝達部材に当接させることで間接的に内側継手部材の移動を規制しており、後者は当接部を内側継手部材に当接させることで直接的に内側継手部材の移動を規制している。

本発明の等速自在継手では、作動角をとったトルク伝達中にトルク伝達部材が継手中心線方向に往復移動する。また、トルク伝達部材の往復ストローク量は作動角が大きくなるのに伴って増大する。従って、上記（i）の構成の等速自在継手では、当接部をトルク伝達部材の継手中心線方向両側に設け、二つの当接部の離間距離を適正に設定することで、継手の最大作動角を任意の値に設定することが可能となる。ドライブシャフトのアウトボード側等速自在継手の最大作動角としては４０°以上が求められるので、二つの当接部の間の離間距離は、作動角４０°をとった状態でのトルク伝達中の各トルク伝達部材の継手中心線方向の往復ストローク量以上に設定するのが望ましい。これにより、４０°以上の最大作動角を有する等速自在継手を得ることができ、ドライブシャフトのアウトボード側等速自在継手として使用することが可能となる。

この場合、上記の当接部は、二つの当接部の双方を、外側継手部材に取り付けた別部材で形成してもよいし、外側継手部材と一体に形成してもよい。また、二つの当接部のどちらか一方を外側継手部材に取り付けた別部材で形成し、他方を外側継手部材と一体に形成することもできる。

上記（ii）の構成における当接部の具体例として、外側継手部材に有底筒状のマウス部を設け、前記当接部をマウス部の底部とすることが考えられる。

また、本発明の等速自在継手では、トルク伝達部材の内側面を凹球面に形成すると共に、当該凹球面における曲率半径を、内側継手部材の内側トルク伝達面における曲率半径よりも大きくすることが好ましい。このようにすれば、嵌合したトルク伝達部材の内側面と内側継手部材の内側トルク伝達面との間に、潤滑剤を介在させるための間隙を形成することができる。そのため、両部材間に進入した潤滑剤の作用によって、継手が回転駆動する際の摺動抵抗を低減することが可能となり、耐摩耗性（耐久性）及びＮＶＨ特性の向上を図ることができる。

なお、トルク伝達部材の内側面における曲率半径をｒとし、内側継手部材の内側トルク伝達面における曲率半径をＲとしたとき、これら両曲率半径の関係は、ｒ／Ｒの値が１．０１よりも大きくなることが好ましい。このようにすれば、継手が回転駆動する際、トルク伝達部材と内側継手部材との接触部が呈する楕円形状の輪郭全体が、トルク伝達部材の内側面内に収まるため、両部材間の接触面積が縮小してしまうような事態の発生を防止でき、トルクの伝達効率が低下する恐れを排除することが可能となる。

また、トルク伝達部材の内側面に潤滑剤を保持する保持部を設けることや、内側継手部材の内側トルク伝達面のうち、トルク伝達部材との接触部に潤滑剤を保持する保持部を設けることで、さらなる摺動抵抗の低減を図ることができる。この場合、保持部を一又は複数の油溝としてもよいし、ショットブラストやバレル加工によって、これらの部材に形成した多数の微小凹部としてもよい。なお、トルク伝達部材の内側面に油溝を形成する場合においては、当該内側面に油溝と接続された潤滑剤の滞留部を形成することが好ましく、このようにすれば、トルク伝達部材の内側面と内側トルク伝達部材の内側トルク伝達面との間に形成される間隙において、潤滑剤をより介在させやすくなる。

さらに、本発明の等速自在継手では、外側継手部材の外側トルク伝達面のそれぞれを平坦面に形成すると共に、トルク伝達部材の外側面を凸曲面に形成することができる。このようにした場合、外側トルク伝達面とトルク伝達部材の外側面との間にも、潤滑剤を介在させることが可能な間隙が形成される。これにより、継手が回転駆動する際の摺動抵抗がいっそう低減され、耐摩耗性（耐久性）及びＮＶＨ特性のさらなる向上を図ることができる。なお、凸曲面の形状としては、凸球面や凸円筒面等を採用することが可能である。

本発明においては、中間シャフトと、中間シャフトのアウトボード側に結合された上記の等速自在継手と、中間シャフトのインボード側に結合された第二の等速自在継手とでドライブシャフトを構成することができる。

また、本発明においては、上記の等速自在継手と、内周面に複列の外側軌道面を有する外方部材と、車輪取付用のフランジを有するハブ輪を含み、前記外側軌道面と対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、対向する外側軌道面および内側軌道面の間に配置された複数の転動体とを有し、ハブ輪と前記等速自在継手の外側継手部材とがトルク伝達可能に結合された車輪用軸受装置を構成することができる。

本発明によれば、ドライブシャフトのアウトボード側に装着することが可能な等速自在継手を提供することができる。この等速自在継手であれば、既存のツェッパ型等速自在継手に対して軽量化および低コスト化を図ることができ、ドライブシャフトの軽量化および低コスト化を達成することが可能となる。

ドライブシャフト及び車輪用軸受装置を示す断面図である。 図３中のＹ−Ｙ線断面図である。 図２中のＸ−Ｘ線断面図である。 内側継手部材の斜視図である。 内側継手部材をマウス部の開口側からみた正面図である。 トルク伝達部材を示す断面図及び正面図である。 トルク伝達部材を示す正面図である。 マウス部の内周面を拡大した断面図である。 トルク伝達部材および内側継手部材の組み込み前の外側継手部材を示す断面図である。 等速自在継手が最大作動角をとった状態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るドライブシャフト１００を示す側面図である。同図に示すように、ドライブシャフト１００は、アウトボード側に配置された第一の等速自在継手８０と、インボード側に配置された第二の等速自在継手１１０と、これら両等速自在継手８０，１１０をトルク伝達可能に結合する中間シャフト１３０とを主要な要素として構成される。

図２および図３に示すように、第一の等速自在継手８０は、内側継手部材１と、外側継手部材２と、内側継手部材１と外側継手部材２との間に介在し、両部材１，２間でトルクを伝達する複数のブロック状のトルク伝達部材３とを主要な要素として構成される。内側継手部材１、外側継手部材２、およびトルク伝達部材３は、何れも鋼等の金属材料で形成される。内側継手部材１の外周面と外側継手部材２の内周面との間の空間には、グリース等の潤滑剤が封入されている。なお、図２は、作動角０°の状態における第一の等速自在継手８０の断面図（図３中のＹ−Ｙ線断面図）である。また、図３は、図２中のＸ−Ｘ線の断面図であり、第一の等速自在継手８０が最大作動角θｍａｘをとった状態を示しており、本実施形態においては、θｍａｘ＝４０°に設定されている。図３中の符号Ｏ’は、図２に示す継手中心Ｏを該断面上に投影したものを表し、図３中の符号Ｐ’は、図２に示す継手中心線Ｐ（継手中心Ｏを通る図２の紙面鉛直方向の線）を該断面上に投影したものを表す。

内側継手部材１は、軸方向の貫通孔１ａを有する中空状に形成されている。内側継手部材１の内周面には中間シャフト１３０のアウトボード側端部が挿入され、この中間シャフト１３０は、セレーション１ｂ（図４参照）等のトルク伝達手段を介して、内側継手部材１にトルク伝達可能に結合される。

図４および図５に示すように、内側継手部材１の外周面には、複数（本実施形態では６つ）の内側トルク伝達面１１が形成されている。図５に示すように、各内側トルク伝達面１１は、継手中心線Ｐと直交する断面において、ＰＣＤ上に等ピッチで設けられた三つの点Ｃ１〜Ｃ３の何れかを曲率中心とする半径Ｒの円弧である。ここで、ＰＣＤとは継手中心面（継手中心Ｏを含み、継手中心線Ｐと直交する平面）上で継手中心Ｏを中心とする円であり、その半径ｑは継手の使用条件（特に負荷条件）によって定まる。具体的には、６つの内側トルク伝達面１１のうち、対向する二つの内側トルク伝達面１１（ａ）は点Ｃ１を曲率中心とする円弧である。同様に対向する二つの内側トルク伝達面１１（ｂ）は点Ｃ２を曲率中心とする円弧であり、残りの二つの内側トルク伝達面１１（ｃ）は点Ｃ３を曲率中心とする円弧である。このように、本実施形態の内側トルク伝達面１１は、同じ曲率中心（Ｃ１〜Ｃ３の何れか）を有する二つを一組として、異なる位置に曲率中心を有する３組で構成される。円周方向で隣接する二つの内側トルク伝達面１１は、その外径端同士を突き合わせて山状に形成されている。

以上から、内側継手部材１の各内側トルク伝達面１１のうち、時計回りで一番目の内側トルク伝達面１１（ａ）と四番目の内側トルク伝達面１１（ａ）が継手中心面上の点Ｃ１を中心とする凸球面状をなし、三番目の内側トルク伝達面１１（ｂ）と六番目の内側トルク伝達面１１（ｂ）が継手中心面上の点Ｃ２を中心とする凸球状面をなし、五番目の内側トルク伝達面１１（ｃ）と二番目の内側トルク伝達面１１（ｃ）が継手中心面上の点Ｃ３を中心とする凸球面状をなす。

また、図４及び図５に示すように、凸球面状をなす内側トルク伝達面１１の各々には、内側継手部材１の外周面と外側継手部材２の内周面との間の空間に封入された潤滑剤を行きわたらせるための油溝１２が一条ずつ形成されている。この油溝１２は、その横断面が凹面状をなすと共に、各内側トルク伝達面１１に沿って継手中心線Ｐ方向に延びている。また、点Ｃ１〜Ｃ３のうち、同じ点を曲率中心とする対向した二つの内側トルク伝達面１１において、その各々に形成された油溝１２は、同一の円軌道に沿って形成されている（例えば、点Ｃ１を中心とする二つの内側トルク伝達面１１（ａ）の各々に形成された油溝１２は、点Ｃ１を中心とする同一の円軌道に沿って形成されている）。なお、本実施形態においては、各内側トルク伝達面１１に油溝１２が一条ずつ形成される構成となっているが、各内側トルク伝達面１１に二以上の油溝１２を形成してもよい。

図２および図３に示すように、図示例の外側継手部材２は、継手中心線方向の一端が開口したカップ状のマウス部２ａと、マウス部２ａの底部から延びるステム部２ｂとを備える。マウス部２ａの内周面には、トルク伝達部材３を挟んで継手中心線方向に離隔する二つのクリップ５が装着されている。このクリップ５は、外側継手部材２に対する内側継手部材１の継手中心線方向の移動を規制する規制手段として機能するものであり、その詳細な構成および作用効果については後述する。

外側継手部材２の内周面には、内側トルク伝達面１１と同数の外側トルク伝達面２１が形成される。本実施形態において、各外側トルク伝達面２１は、継手中心線Ｐと直交する方向の断面において正多角形状（本実施形態では正六角形状）をなし、継手中心線Ｐ方向に沿った断面において、継手中心線方向のストレート形状をなす平坦面状に形成されている。かかる構成から、各外側トルク伝達面２１は、対向する内側トルク伝達面１１との間にくさび空間Ｓを形成する。外側トルク伝達面２１には耐摩耗性の向上のため、焼入れ等の熱処理を行って表面を硬化させ、耐摩耗性を向上させるのが望ましい。

トルク伝達部材３は略円板状をなし、図２に示すように、各くさび空間Ｓに一つずつ配置される。また、図６（ａ）（図６（ｂ）のＺ−Ｚ断面を示した断面図）に示すように、トルク伝達部材３の内側面３ａは、内側継手部材１の内側トルク伝達面１１と球面嵌合する凹球面状に形成され、その曲率半径ｒが、内側トルク伝達面１１の曲率半径Ｒよりも大きくなっている。これら両曲率半径は、ｒ／Ｒの値が１．０１以上となるように設定することが望ましい。このようにした場合には、第一の等速自在継手８０が回転駆動する際に、トルク伝達部材３と内側継手部材１との接触部が呈する楕円形状の輪郭全体が、トルク伝達部材３の内側面３ａ内に収まるため、両部材１，３間の接触面積が縮小してしまうような事態の発生を防止でき、トルクの伝達効率が低下する恐れを排除することが可能となる。さらに、トルク伝達部材３の外側面３ｂは、凸球面状に形成されており、平坦面状に形成された外側継手部材２の外側トルク伝達面２１との間に、潤滑剤を介在させるための間隙が形成される。なお、外側面３ｂの形状としては、凸球面の他、凸円筒面を採用する構成としてもよい。凸球面を採用した場合には、凸円筒面を採用した場合に比べて、外側継手部材２の外側トルク伝達面２１とトルク伝達部材３の外側面３ｂとの接触面積を小さくでき、第一の等速自在継手８０が回転駆動する際の摺動抵抗を低減することが可能となる。一方、凸円筒面を採用した場合には、凸球面を採用した場合に比べて、外側トルク伝達面２１と外側面３ｂとの接触面積を大きくでき、すべり接触部での面圧を下げて高負荷容量化を図ることが可能となる。

また、図６（ｂ）に示すように、トルク伝達部材３の内側面３ａには、潤滑剤を行きわたらせるための油溝３ｃが二条形成されている。二条の油溝３ｃは、その横断面が凹面状をなし、内側面３ａの中心部で互いが直交するように形成されると共に、その交点には潤滑剤を滞留させる滞留部となり、且つ油溝３ｃと接続された油溜まり３ｄが設けられている。なお、この油溜まり３ｄは、必ずしも設ける必要はなく、図７に示すように、油溝３ｃのみを形成する構成とすることもできる。加えて、油溝３ｃの条数は一つのみであってもよいし、三つ以上であってもよい。

なお、本実施形態においては、内側継手部材１の内側トルク伝達面１１と、トルク伝達部材３の内側面３ａとに油溝１２，３ｃが形成される構成となっているが、これらに代えて、内側トルク伝達面１１と内側面３ａとに、ショットブラストやバレル加工により形成した多数の微小凹部を設ける構成としてもよい。

以上の構成において、作動角をとった第一の等速自在継手８０が回転すると、トルク伝達部材３を介して内側継手部材１の内側トルク伝達面１１と外側継手部材２の外側トルク伝達面２１との間でトルク伝達が行われる。トルク伝達中のトルク伝達部材３は、作動角に応じた一定ストロークで継手中心線方向に往復移動する。この時、円周方向の各位相では、トルク伝達部材３の軸方向位置が一義的に定まる。すなわち、トルク伝達中のトルク伝達部材３は、円周方向の位相変化に応じて少しずつ軸方向に移動し、かつ各位相においてその位相に固有の軸方向位置にある。なお、トルク伝達中は、内側トルク伝達面１１や外側トルク伝達面２１との間の摩擦により、トルク伝達部材３をその中心線を中心として回転（自転）させることが可能である。また、内側継手部材１の外周面と外側継手部材２の内周面との間の空間に封入された潤滑剤が、トルク伝達部材３と内側継手部材１との間、及びトルク伝達部材３と外側継手部材２との間に形成された間隙に進入すると共に、内側継手部材１とトルク伝達部材３とに形成された油溝１２，３ｃによって広範囲に行きわたる。これにより、本発明の等速自在継手（第一の等速自在継手８０）は、回転駆動する際の摺動抵抗を低減することが可能であり、耐摩耗性（耐久性）およびＮＶＨ特性に優れたものとなっている。

クリップ５は、例えば、円形の断面形状を有するリング状に形成される。このクリップ５は、図８（ａ）に示すように、マウス部２ａの内周面に形成された凹部７に装着され、その一部が凹部７からはみ出して外側トルク伝達面２１に突出している。図９に示すように、凹部７は６つの外側トルク伝達面２１の各々に１つずつ形成されており、クリップ５の一部が凹部７に嵌合されている。また、クリップ５が呈するリング（円）の径は、６つの外側トルク伝達面２１が形成する正六角形の内接円より大きく、外接円より小さくなっており、クリップ５のうち、外側トルク伝達面２１から突出した部位がトルク伝達部材３と当接する当接部として機能する。クリップ５とトルク伝達部材３との当接により、トルク伝達部材３の継手中心線方向へのそれ以上の移動が規制される。

このようにトルク伝達部材３の移動が規制される結果、トルク伝達部材３と球面嵌合する内側継手部材１の継手中心線方向の移動も規制される。そのため、中間シャフト１３０がインボード側に移動した場合でも外側継手部材２からの内側継手部材１の脱落を防止することができる。また、作動角をとった状態で中間シャフト１３０がアウトボード側に移動した場合でも、中間シャフト１３０と外側継手部材２のマウス部２ａの開口部との干渉を防止することができる。

上述のように作動角をとった状態では、トルク伝達中のトルク伝達部材３が作動角の大きさに応じた一定ストロークで継手中心線方向に往復移動する。この時、トルク伝達部材３の往復移動のストローク量は作動角が大きくなるほど増大する。従って、一対のクリップ５の離間距離（図３中の符号Ａ）を、想定される最大作動角θｍａｘでのトルク伝達部材３の継手中心線方向の往復ストローク量以上に設定すれば、トルク伝達部材３の往復移動が阻害されることはなく、最大作動角θｍａｘ以下の作動角において確実にトルク伝達を行うことができる。

クリップ５の離間距離Ａを、最大作動角θｍａｘでのトルク伝達部材３の継手中心線方向の往復ストロークと同じ値に設定した場合、図１０に示すようにトルク伝達部材３が往復ストロークの両端でクリップ５に当接する。そのため、最大作動角θｍａｘをとった状態では、固定型等速自在継手と同様に内側継手部材１を外側継手部材２に対して継手中心線方向に移動（プランジング）させることができない。ここで、一対のクリップ５の離間距離Ａは、以下の二式より算出されたＡの値のうち、大きい方として導かれる。なお、下記の式におけるＤはトルク伝達部材３の径を示す。

その一方、クリップ５の離間距離Ａを、最大作動角θｍａｘでのトルク伝達部材３の継手中心線方向の往復ストローク量よりも大きな値に設定することもできる。この場合、最大作動角θｍａｘをとった状態でも、内側継手部材１を外側継手部材２に対して多少プランジングさせることができる。このようにプランジングが許容された状態でも外側継手部材２からの内側継手部材１の脱落や中間シャフト１３０と外側継手部材２との干渉が生じないようにクリップ５の離間距離Ａを定める必要がある。

通常、ドライブシャフトのアウトボード側等速自在継手としては、最大作動角が４０°以上のものが望まれる。従って、クリップ５の離間距離Ａは、作動角４０°におけるトルク伝達部材３の継手中心線方向の往復ストローク以上に設定する必要がある。本発明の等速自在継手では、クリップ５の離間距離Ａを変えるだけで最大作動角θｍａｘを変更できるので、車種に応じてドライブシャフト１００の設計仕様を変更する場合でも、設計変更に容易に対応することができる。

以上に述べた第一の等速自在継手８０は、ツェッパ型等速自在継手に比べ、部品点数が少なく、トラック溝が不要で各部品の形状が単純であるという特徴を有する。従って、ツェッパ型等速自在継手に比べ、軽量化および低コスト化を図ることができる。また、規制部としてのクリップ５の離間間隔Ａを調整することで、ドライブシャフトのアウトボード側等速自在継手に求められる４０°以上の最大作動角も容易に得ることができる。さらに、外側継手部材に対する内側継手部材１の継手中心線方向の移動が一定範囲で規制されているため、外側継手部材２からの内側継手部材１の脱落や中間シャフト１３０と外側継手部材２との干渉も回避することができる。以上から、第一の等速自在継手８０をドライブシャフト１００のアウトボード側等速自在継手として使用することが可能となり、これによりドライブシャフトの軽量化や低コスト化を図ることができる。

以上の実施形態では、二つの当接部として外側継手部材２と別体のクリップ５を使用する場合を例示したが、二つの当接部は、図８（ｂ）に示すように、外側継手部材２と一体に形成された突起部６で構成することもできる。この他、図８（ｃ）に示すように、一方の当接部を外側継手部材２と別体のクリップ５で構成し、他方の当接部を外側継手部材２と一体の突起部６で構成することもできる。

図１に示すように、ドライブシャフト１００を構成する第二の等速自在継手１１０は、摺動型等速自在継手で構成される。図１では摺動型等速自在継手としてトリポード型等速自在継手（ＴＪ）を使用した場合を例示している。トリポード型等速自在継手１１０は、マウス部１２２およびマウス部１２２の底部から継手中心線方向に延びたステム部１２８を有する外側継手部材１２３と、外側継手部材１２３のマウス部１２２の内周に収容された内側継手部材１２０と、外側継手部材１２３と内側継手部材１２０との間に配置されたトルク伝達要素としてのローラ１２４とを備える。

内側継手部材１２０には、外径方向に延びる３本の脚軸１２６が円周方向等間隔に設けられている。各脚軸１２６に図示しない複数の針状ころを介してローラ１２４が回転自在に取り付けられており、このローラ１２４が外側継手部材の内周面に形成された直線状のトラック溝を転動する。ローラ１２４と脚軸１２６との間にリングを介在させることで、ローラ１２４を脚軸１２６に対して首振り揺動可能に構成することもできる。

ステム部１２８の外周面にはサポートベアリング１２７の内輪が固定されており、このサポートベアリング１２７の外輪は、図示しないブラケットを介してエンジンに固定されている。外側継手部材１２３は、サポートベアリング１２７によって回転自在に支持される。このようなサポートベアリング１２７を設けておくことにより、運転時等における外側継手部材１２３の振れが抑制される。

図１に示すように、中間シャフト１３０のインボード側端部には、第二の等速自在継手１１０の内側継手部材１２０がセレーション等を介してトルク伝達可能に結合されている。中間シャフト１３０と第一の等速自在継手８０の外側継手部材２との間、および中間シャフト１３０と第二の等速自在継手１１０の外側継手部材１２３との間には、異物の侵入を防止するためのブーツ１３１，１２９が装着されている。

以上に説明した第一の等速自在継手８０の外側継手部材２は、車両への搭載状態において車輪用軸受装置９０の一部を構成する。以下、この車輪用軸受装置９０の構成を説明する。

図１に示すように、車輪用軸受装置９０は、第一の等速自在継手８０の外側継手部材２と、内周面に二列の外側軌道面１７０，１７１を有する外方部材１５５と、ハブ輪１５２を含み、かつ外側軌道面１７０，１７１と対向する二列の内側軌道面１６８，１６９を有する内方部材１４９と、対向する外側軌道面１７０，１７１と内側軌道面１６８，１６９との間に配置された複数の転動体１７２とを有する。図１では転動体１７２としてボールを使用した場合を例示しているが、車重の嵩む車両では、転動体として円錐ころを使用する場合もある。

ハブ輪１５２は、筒部１６３と車輪取付フランジ１５１とを有する。筒部１６３のインボード側端部に設けられた小径部１６６の外周面に内輪１６７が圧入固定されている。ハブ輪１５２の外周面および内輪１６７の外周面にそれぞれ内側軌道面１６８，１６９が形成される。ハブ輪１５２の車輪取付フランジ１５１にはホイールおよびブレーキロータを固定するためのハブボルト１８３が装着されている。

ハブ輪１５２の筒部１６３の内周には、外側継手部材２のステム部２ｂが挿入される。ステム部２ｂの外周面に形成した雄スプライン１７５と、ハブ輪１５２の内周面に形成した雌スプライン１７６とを嵌合させることで、ハブ輪１５２と外側継手部材２とがトルク伝達可能に結合されている。ハブ輪１５２と内輪１６７とで内方部材１４９が構成される。

ステム部２ｂのネジ部には、ナット部材１７７が装着されている。このナット部材１７７を締め付けることで、内輪１６７の両端面がハブ輪１５２の段部と外側継手部材２の肩部とに軸方向で当接し、これによって内輪１６７の位置決めおよび軸受に対する与圧付与が行われる。

外方部材１５５は、その外周に設けた車体取付フランジ１８２を図示しないナックルに固定することで車体に取り付けられる。

エンジン等からなる駆動源の出力トルクは、図示しないディファレンシャルから、第二の等速自在継手１００の外側継手部材１２３、ローラ１２４、内側継手部材１２０、中間シャフト１３０を介して第一の等速自在継手８０の内側継手部材１に入力される。このトルクは、トルク伝達部材３、および外側継手部材２を介してハブ輪１５２に伝達され、これによってホイールが回転駆動される。

この車輪用軸受装置９０において、ハブ輪１５２と外側継手部材２の結合構造には、両者間のトルク伝達可能である限り任意の構成を採用することができる。例えば、ハブ輪１５２と外側継手部材２を塑性変形を伴って結合し、あるいは溶接することで結合することもできる。また、車輪用軸受装置９０として、図１では二列の内側軌道面のうち、一方１６８をハブ輪１５２の外周面に形成すると共に、他方１６９を内輪１６７の外周面に形成する場合を例示したが、ハブ輪１５２の外周面に二つの内輪を圧入固定し、各内輪の外周面に一つずつ内側軌道面を形成することもできる。この場合、ハブ輪１５２および二つの内輪が内方部材１４９を構成する。また、二列の内側軌道面のうち、一方１６８をハブ輪１５２の外周面に形成すると共に、他方１６９を外側継手部材２の外周面に形成することもできる。この場合、ハブ輪１５２および外側継手部材２が内方部材１４９を構成する。

以上の説明では、第一の等速自在継手８０において、外側継手部材２に対する内側継手部材１の継手中心線方向の移動を規制する手段として、トルク伝達部材３の同方向への移動を規制することで内側継手部材１の移動を間接的に規制する場合を例示したが、内側継手部材１の同方向への移動を直接規制する手段を採用することもできる。

図１１は、その一例であり、外側継手部材２のマウス部２ａの底部を当接部として内側継手部材１（中間シャフト１３０も含む）に直接当接させることで、内側継手部材１の継手中心線方向（マウス部２ａの奥側）への移動を規制する場合を例示している。同図に示すように、内側継手部材１は、第一の等速自在継手８０が最大作動角θｍａｘをとった状態において、マウス部２ａの底部と当接する構成となっており、固定型等速自在継手と同様に、内側継手部材１を外側継手部材２に対して継手中心線方向に移動（プランジング）させることができない。内側継手部材１におけるマウス部２ａの開口側への移動は、図８（ａ），（ｂ）と同様に外側継手部材２に設けたクリップ５や突起部６をトルク伝達部材３と当接させることで規制することができる。この他、図示は省略するが、外側継手部材２と一体または別体に設けた当接部を内側継手部材１に当接させることで、内側継手部材１におけるマウス部２ａの開口側への移動を直接規制することもできる。

以上の説明では、ドライブシャフト１００の第二の等速自在継手１１０として、トリポード型等速自在継手を使用しているが、第一の等速自在継手８０と同じ構成の等速自在継手を第二の等速自在継手１１０として使用してもよい。この場合、第二の等速自在継手１１０では、当接部５，６によるトルク伝達部材３や内側継手部材１の移動規制は基本的に不要となる。この他、第二の等速自在継手１１０としては、ダブルオフセット型、クロースグルーブ型等の種々の公知の摺動型等速自在継手を使用することもできる。

１ 内側継手部材
１ａ 貫通孔
２ 外側継手部材
２ａ マウス部
２ｂ ステム部
２ｃ 当接部
３ トルク伝達部材
３ａ 内側面
３ｂ 外側面
３ｃ 油溝
３ｄ 油溜まり
５ クリップ（当接部）
６ 突起部（当接部）
１１ 内側トルク伝達面
１２ 油溝
２１ 外側トルク伝達面
８０ 第一の等速自在継手
９０ 車輪用軸受装置
１００ ドライブシャフト
１１０ 第二の等速自在継手
１３０ 中間シャフト
１４９ 内方部材
１５１ 車輪取付フランジ
１５２ ハブ輪
１５５ 外方部材
１７２ 転動体
Ａ クリップの離間距離
Ｃ１ 曲率中心
Ｃ２ 曲率中心
Ｃ３ 曲率中心
Ｒ 内側トルク伝達面の曲率半径
ｒ 内側面の曲率半径
Ｏ 継手中心
Ｐ 継手中心線
θｍａｘ 最大作動角

Claims (7)

1. ドライブシャフトのアウトボード側に装着される等速自在継手であって、
   外周面の円周方向複数個所に内側トルク伝達面が形成された内側継手部材と、内周面に前記内側トルク伝達面のそれぞれと対向する複数の外側トルク伝達面が形成された外側継手部材と、内側継手部材の内側トルク伝達面に接触する内側面、および外側継手部材の外側トルク伝達面に接触する外側面をそれぞれに有する複数のトルク伝達部材とを備え、各内側トルク伝達面が、継手中心面上で継手中心から等距離オフセットされた複数位置のうち、いずれかの位置に曲率中心を有する球面であり、各内側トルク伝達面が、同じ曲率中心を有する二つを一組として、異なる位置に前記曲率中心を有する複数組からなり、トルク伝達中のトルク伝達部材が、その内側面を内側トルク伝達面に嵌合させた状態で外側継手部材に対して継手中心線方向に移動することを特徴とする等速自在継手。
2. 外側継手部材に対する内側継手部材の継手中心線方向の移動を規制する規制手段を有することを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
3. 外周面の円周方向複数個所に内側トルク伝達面が形成された内側継手部材と、内周面に前記内側トルク伝達面のそれぞれと対向する複数の外側トルク伝達面が形成された外側継手部材と、内側継手部材の内側トルク伝達面に接触する内側面、および外側継手部材の外側トルク伝達面に接触する外側面をそれぞれに有する複数のトルク伝達部材と、外側継手部材に対する内側継手部材の継手中心線方向の移動を規制する規制手段とを備え、各内側トルク伝達面が、継手中心面上で継手中心から等距離オフセットされた複数位置のうち、いずれかの位置に曲率中心を有する球面であり、各内側トルク伝達面が、同じ曲率中心を有する二つを一組として、異なる位置に前記曲率中心を有する複数組からなり、トルク伝達中のトルク伝達部材が、その内側面を内側トルク伝達面に嵌合させた状態で外側継手部材に対して継手中心線方向に往復移動することを特徴とする等速自在継手。
4. 前記規制手段として、外側継手部材に、トルク伝達部材との当接により継手中心線方向への当該トルク伝達部材の移動を規制する当接部を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の等速自在継手。
5. 当接部をトルク伝達部材の継手中心線方向両側に設け、二つの当接部の間の離間距離を、作動角４０°をとった状態での各トルク伝達部材の継手中心線方向の往復ストローク量以上に設定したことを特徴とする請求項４に記載の等速自在継手。
6. 前記規制手段として、外側継手部材に、内側継手部材との当接により継手中心線方向への内側継手部材の移動を規制する当接部を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の等速自在継手。
7. トルク伝達部材の内側面が凹球面に形成されると共に、当該凹球面における曲率半径が内側継手部材の内側トルク伝達面における曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の等速自在継手。

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