JP2016109145A - 固定式等速自在継手 - Google Patents

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Abstract

【課題】最大作動角を規制し、その規制される作動角までは自由に角度を変位させることができ、しかも、外側継手部材に装着されるブーツの噛み込みやトルク伝達部材としてもボールの落下防止が可能となる固定式等速自在継手を提供する。【解決手段】外側継手部材２３は、内側継手部材２６にボール２７とケージ２８とが組み付けられて構成される内部部品５０が収容されるマウス部３５を備える。シャフト３０の継手嵌入側の端面に突出軸部３８を設けるととともに、外側継手部材２３のマウス部３５の底壁内面に突出軸部３８が嵌入する凹部３９を設ける。凹部３９は、所定の作動角までのシャフト３０の角度変位を許容し、所定の作動角で突出軸部３８が凹部３９の壁面に接触して、前記所定の作動角を超えた角度変位を規制する。凹部３９にて許容される角度変位が、シャフト３０がマウス部３５に接触しない範囲である【選択図】図１

Description

本発明は、固定式等速自在継手に関する。
固定式等速自在継手には、バーフィールド型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）等の固定式等速自在継手がある。
固定式等速自在継手は、図４に示すように、内径面１に複数のトラック溝２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材３と、外径面４に外側継手部材３のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材６と、外側継手部材３のトラック溝２と内側継手部材６のトラック溝５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外側継手部材３の内径面１と内側継手部材６の外径面４との間に介在してボール７を保持するケージ８とを備えている。
また、内側継手部材６の軸孔内径面に雌スプライン１１が形成され、この内側継手部材６の軸孔に嵌入されるシャフト１０の端部には雄スプライン１２が形成されている。このため、シャフト１０の端部を内側継手部材６の軸孔に嵌入することによって、内側継手部材６の雌スプライン１１とシャフト１０の雄スプライン１２とがトルク伝達可能に噛合する。シャフト１０の端部には、止め輪１３が装着され、これによって、シャフト１０の抜けを規制している。なお、外側継手部材３は、内径面１に複数のトラック溝２が形成されたマウス部１５と、このマウス部１５の底壁１６か突設されるステム部（軸部）１７とからなる。
また、継手開口部はブーツ１８にて密封されている。ブーツ１８は、大径部１８ａと、小径部１８ｂと、大径部１８ａと小径部１８ｂとを連結する蛇腹部１８ｃとから成る。この場合、大径部１８ａが外側継手部材３のマウス部の外径面の開口部側のブーツ装着部３ａに外嵌され、ブーツバンド１９にて大径部１８ａを締め付けるとともに、小径部１８ｂがシャフト１０のブーツ装着部１０ａに外嵌され、ブーツバンド１９にて小径部１８ｂを締め付けることになる。
このような従来の固定式等速自在継手は、最大許容角度で外側継手部材のマウス部の開口部１４とシャフト１０とが接触することによって角度規制を行っている。しかしながら、このように、マウス部の開口部１４とシャフト１０とが接触すれば、ブーツ１８の噛み込みやボール脱落等が発生する可能性がある。また、許容角度を確保するために、少なくともマウス部の開口部１４との接触部位のシャフト径を小さくする必要がある。このためには、シャフト１０においては、素材径から旋削加工等によって小径化を図る必要があり生産性に劣り、しかも、このシャフト小径部は最弱部を構成することになる。
そこで、従来には、角度規制のために、シャフトと内輪との間に角度規制リングを付加して、車両組み付け前の過大な角度付加を防止するようにしたものがある（特許文献１）。さらには、ジョイント角を一定に保持することが可能な自在継手についても提案されている（特許文献２）。
実開２００２−１９５２８６号公報 特開平７−１７４１５８号公報
前記特許文献１では、角度規制リングを装着する必要があり、部品点数が増加するとともに、組み立て作業の複雑化を招くことになる。また、角度規制リングでの角度規制であって、部品として強度的に安定しないおそれもある。
前記特許文献２では、球状の不動体を有し、この不動体が角度規制部にて入力側ヨークの係合ピン部と出力側ヨークの係合ピン部にそれぞれ係合してジョイント角を一定に保持するものである。このため、固定式等速自在継手において、一定の作動角まで許容し、この作動角を超えることを規制するものではない。
そこで、本発明は、最大作動角を規制し、その規制される作動角までは自由に角度を変位させることができ、しかも、外側継手部材に装着されるブーツの噛み込みやトルク伝達部材としてもボールの落下防止が可能となる固定式等速自在継手を提供する。
本発明の固定式等速自在継手は、軸方向に延びる複数のトラック溝が内径面に形成された外側継手部材と、軸方向に延びる複数のトラック溝が外径面に形成された内側継手部材と、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の間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、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、前記内側継手部材の軸孔にシャフトが嵌入されている固定式等速自在継手であって、前記外側継手部材は、内側継手部材にボールとケージとが組み付けられて構成される内部部品が収容されるマウス部を備え、シャフトの継手嵌入側の端面に突出軸部を設けるとともに、外側継手部材のマウス部の底壁内面に前記突出軸部が嵌入する凹部を設け、前記凹部は、所定の作動角までのシャフトの角度変位を許容し、所定の作動角で前記突出軸部が凹部の壁面に接触して、前記所定の作動角を超えた角度変位を規制し、前記凹部にて許容される角度変位が、シャフトがマウス部の開口部に接触しない範囲であるものである。
本発明の固定式等速自在継手によれば、外側継手部材のマウス部の底壁内面に設けられた凹部が、所定の作動角までのシャフトの角度変位を許容し、所定の作動角を超えた角度変位を防止できる。しかも、許容される角度変位が、シャフトがマウス部の開口部に接触しない範囲である。このため、この固定式等速自在継手の外側継手部材に装着されるブーツの噛み込みを防止できる。
また、外側継手部材のマウス部の底壁内面に形成される凹部と、シャフトの継手嵌入側の端面に設けられる突出軸部とで、角度規制機構を構成することができる。
前記凹部にて許容される角度変位が２０°程度であるのが好ましい。ところで、リア用等速自在継手に適用する固定式等速自在継手では、フロント用のようにハンドル切れ角を確保する必要がなく、２０°程度の許容角で成立することが多い。このため、凹部にて許容される角度変位を２０°程度としても、リア用等速自在継手に適用する固定式等速自在継手を構成できる。ここで、２０°程度とは、２０°および２０°前後であり、２０°前としては、１０°であり、２０°後としては、３０°である。すなわち、１０°以上かつ３０°以下である。
マウス部への内部部品の組み込み作業後に、シャフトが内側継手部材の軸孔に嵌入されるのが好ましい。このように構成することによって、マウス部への内部部品の組み込み作業時には、シャフトが内側継手部材の軸孔に嵌入されていないので、角度規制が行われない。
本発明では、許容される角度変位が、シャフトがマウス部の開口部に接触しない範囲である。このため、この固定式等速自在継手の外側継手部材に装着されるブーツの噛み込み、およびトルク伝達部材としてのボールの落下を防止できる。
ブーツの噛み込みを防止できるので、作動角を取った際のブーツの損傷を回避でき、ブーツとして、損傷防止のために外輪マウス部の開口部とシャフト接触部を回避する形状にする必要がなく、コンパクトな設計が可能となる。また、マウス部の開口部とシャフトとを接触させないために、シャフトを小径とする必要がなく、逆に大径とすることができて、シャフト強度の向上を図ることができる。このように、シャフトを大径とすることが可能であるので、シャフトを成形する場合、素材径のままとして、旋削加工等を廃止することができ、生産性及びコスト低減に寄与する。
さらには、マウス部の開口部とシャフトとを接触させないので、外側継手部材の大型化を図って接触させない構成とする必要がなく、逆に、外側継手部材の小型化を図ることができて軽量化を図ることができる。角度規制機構としては、簡易な構造であり、しかも、角度規制は、突出軸部が凹部に接触することによって行えるものであり、その角度規制を安定して行える。
凹部としては、旋削加工や鍛造加工等にて形成することができるので、大きさや形状等は任意に変更でき、この変更によって、任意に規制角度を変更できる利点がある。凹部にて許容される角度変位が２０°程度であれば、ボール脱落の防止の信頼性が向上し、しかも、リア用等速自在継手に適用する固定式等速自在継手に適用できる。
マウス部への内部部品の組み込み作業後に、シャフトが内側継手部材の軸孔に嵌入されるものでは、マウス部への内部部品の組み込み作業時には角度規制が行われないので、マウス部への内部部品の組み込み作業は従来工法によって、確実に行うことができる。
本発明の固定式等速自在継手の断面図である。 シャフトの要部拡大図である。 前記図１に示す固定式等速自在継手が作動角を取った状態の断面図である。 従来の固定式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３に基づいて説明する。この固定式等速自在継手は、内径面２１に複数のトラック溝２２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材２３と、外径面２４に外側継手部材２３のトラック溝２２と対をなす複数のトラック溝２５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材２６と、外側継手部材２３のトラック溝２２と内側継手部材２６のトラック溝２５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール２７と、外側継手部材２３の内径面２１と内側継手部材２６の外径面２４との間に介在してボール２７を保持するケージ２８とを備えている。
また、内側継手部材２６の軸孔内径面に雌スプライン３１が形成され、この内側継手部材２６の軸孔に嵌入されるシャフト３０の端部には雄スプライン３２が形成されている。このため、シャフト３０の端部を内側継手部材２６の軸孔に嵌入することによって、内側継手部材２６の雌スプライン３１とシャフト３０の雄スプライン３２とがトルク伝達可能に噛合する。
外側継手部材２３は、内径面２１に複数のトラック溝２２が形成されたマウス部３５と、このマウス部３５の底壁３６か突設されるステム部（軸部）３７とからなる。そして、外側継手部材のマウス部３５の底壁３６の内面に凹部３９を設けている。凹部３９は、円形の底面３９ａと、底面３９ａの外周縁に設けられる周方向の壁面３９ｂとを有する扁平円形凹部であり、底面３９ａと壁面３９ｂとの間にアール状のコーナ部３９ｃが設けられている。
また、図２に示すように、シャフト３０の継手嵌入側の端面２９に突出軸部３８を設けている。突出軸部３８は、シャフト軸心に沿って延び、シャフト３０の雄スプライン３２よりも小径とされる。雄スプライン３２の継手奥側に周方向凹溝３４が形成され、この周方向凹溝３４に止め輪３３が嵌合される。この止め輪３３は、内側継手部材２６の軸孔の継手奥側に設けられた切り欠き部２６ａに係合し、これによって、シャフト３０の抜けが規制される。なお、突出軸部３８の先端面外周部には面取り部３８ａが形成されている。
また、図１に示すように、継手開口部はブーツ４４にて密封されている。ブーツ４４は、大径部４４ａと、小径部４４ｂと、大径部４４ａと小径部４４ｂとを連結する蛇腹部４４ｃとから成る。この場合、大径部４４ａが外側継手部材２３のマウス部３５の外径面の開口部側のブーツ装着部２３ａに外嵌され、ブーツバンド４５にて大径部４４ａを締め付けるとともに、小径部４４ｂがシャフト３０のブーツ装着部３０ａに外嵌され、ブーツバンド４５にて小径部４４ｂを締め付けることになる。
前記のように構成された固定式等速自在継手では、図３に示すように、外側継手部材２３の軸心に対してシャフト３０が傾斜する作動角θを取った場合、突出軸部３８が、凹部３９の壁面３９ｂに接触することになって、この作動角θを超えた角度変位が規制される。この場合の作動角θは２０°である。すなわち、凹部３９は、所定の作動角（この実施形態では、２０°）までのシャフトの角度変位を許容し、所定の作動角で前記突出軸部が凹部３９の壁面３９ｂに接触して、前記所定の作動角を超えた角度変位を規制する。この場合、２０°のみに限定するものではなく、２０°程度であり、この２０°程度は、２０°および２０°前後であり、２０°前としては、１０°であり、２０°後としては、３０°である。すなわち、１０°以上かつ３０°以下である。なお、図３ではブーツ４４を省略している。
また、この最大作動角の状態では、シャフト３０がマウス部３５の開口部に接触しない状態となっている。すなわち、凹部３９にて許容される角度変位が、シャフト３０がマウス部３５、具体的には、マウス部３５の開口部（マウス入口部４２）に接触しない範囲である。
ところで、前記した固定式等速自在継手では、まず、内側継手部材２６とボール２７とケージ２８とが組み付けられて構成される内部部品５０が、外側継手部材２３のマウス部３５内に組み込まれる。その後、シャフト３０の端部が内側継手部材２６の軸孔に嵌入されて、シャフト３０の雄スプライン３２と内側継手部材２６の軸孔の雌スプライン３１とが噛合される。
なお、このシャフト３０の嵌入の際には、シャフト３０の端部に設けられて周方向凹溝３４に止め輪３３を嵌合させた状態で行う。この場合、止め輪３３は自由状態において、周方向凹溝３４に遊嵌状に嵌合しており、シャフト３０の内側継手部材２６の軸孔に嵌入する際に、内側継手部材２６の軸孔の雌スプライン３１によって縮径した状態となり、嵌入完了状態では、縮径した状態から拡径して、内側継手部材２６の軸孔の継手奥側に設けられた周方向切り欠き２６ａ（図２参照）に係合する状態となる。これによって、シャフト３０と内側継手部材２６とが連結された状態となる。
このように、前記固定式等速自在継手では、許容される角度変位が、シャフト３０がマウス部３５の開口部に接触しない範囲である。このため、この固定式等速自在継手の外側継手部材２３に装着されるブーツ４４の噛み込み、およびトルク伝達部材としてのボール２７の落下を防止できる。
ブーツ４４の噛み込みを防止できるので、作動角を取った際のブーツ４４の損傷を回避でき、ブーツ４４として、損傷防止のために外輪マウス部の開口部とシャフト接触部を回避する形状にする必要がなく、コンパクトな設計が可能となる。また、マウス部３５の開口部とシャフト３０とを接触させないために、シャフト３０を小径とする必要がなく、逆に大径とすることができて、シャフト３０の強度向上を図ることができる。このように、シャフト３０を大径とすることが可能であるので、シャフト３０を成形する場合、素材径のままとして、旋削加工等を廃止することができ、生産性及びコスト低減に寄与する。
さらには、マウス部３５の開口部とシャフト３０とを接触させないので、外側継手部材２３の大型化を図って接触させない構成とする必要がなく、逆に、外側継手部材２３の小型化を図ることができて軽量化を図ることができる。また、外側継手部材２３のマウス部３５の底壁３６内面に形成される凹部３９と、シャフト３０の継手嵌入側の端面に設けられる突出軸部３８とで、角度規制機構を構成することができる。角度規制機構としては、簡易な構造であり、しかも、角度規制は、突出軸部３８が凹部３９に接触することによって行えるものであり、その角度規制を安定して行える。
凹部３９にて許容される角度変位が２０°程度であれば、ボール脱落の防止の信頼性が向上し、しかも、リア用等速自在継手に適用する固定式等速自在継手に適用できる。
マウス部３５への内部部品５０の組み込み作業後に、シャフト３０が内側継手部材の軸孔に嵌入されるものでは、マウス部３５への内部部品５０の組み込み作業時には角度規制が行われないので、マウス部３５への内部部品５０の組み込み作業は従来工法によって、確実に行うことができる。
凹部３９としては、旋削加工や鍛造加工等にて形成することができるので、大きさや形状等は任意に変更でき、この変更によって、任意に規制角度を変更できる利点がある。
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って、等速自在継手として、前記実施形態では、トラック溝の溝底が一つの円弧から円弧部で形成されるツェッパ型等速自在継手であったが、トラック溝の溝底が円弧部と直線部とからなるアンダーカットフリー型等速自在継手であってもよい。また、実施形態では、突出軸部３８はシャフト３０の本体部４０よりも小径であったが、同一径であっても、大径であってもよい。要は、凹部３９が、前記２０°程度の作動角までのシャフト３０の角度変位を許容し、２０°程度の作動角で突出軸部３８が凹部３９の壁面３９ｂに接触して２０°程度の作動角を超えた角度変位を規制できればよい。
２１ 内径面
２２ トラック溝
２３ 外側継手部材
２４ 外径面
２５ トラック溝
２６ 内側継手部材
２７ ボール
２８ ケージ
３０ シャフト
３５ マウス部
３６ 底壁
３８ 突出軸部
３９ 凹部
５０ 内部部品

Claims (3)

  1. 軸方向に延びる複数のトラック溝が内径面に形成された外側継手部材と、軸方向に延びる複数のトラック溝が外径面に形成された内側継手部材と、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の間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、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、前記内側継手部材の軸孔にシャフトが嵌入されている固定式等速自在継手であって、
    前記外側継手部材は、内側継手部材にボールとケージとが組み付けられて構成される内部部品が収容されるマウス部を備え、シャフトの継手嵌入側の端面に突出軸部を設けるとともに、外側継手部材のマウス部の底壁内面に前記突出軸部が嵌入する凹部を設け、前記凹部は、所定の作動角までのシャフトの角度変位を許容し、所定の作動角で前記突出軸部が凹部の壁面に接触して、前記所定の作動角を超えた角度変位を規制し、前記凹部にて許容される角度変位が、シャフトがマウス部の開口部に接触しない範囲であることを特徴とする固定式等速自在継手。
  2. 前記凹部にて許容される角度変位が２０°程度であることを特徴とする請求項１に記載の固定式等速自在継手。
  3. マウス部への内部部品の組み込み作業後に、シャフトが内側継手部材の軸孔に嵌入されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定式等速自在継手。
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