JP2017082886A

JP2017082886A - 固定式等速自在継手

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Publication number: JP2017082886A
Application number: JP2015210965A
Authority: JP
Inventors: 祐一淺野; Yuichi Asano; 智茂小林; Tomoshige Kobayashi
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-05-18
Also published as: WO2017073267A1; EP3369955A1; US20180313406A1; CN108138854A; US10962063B2; EP3369955A4

Abstract

【課題】等速自在継手の取り扱い時にボールが外側継手部材から脱落することを防止すると共に、等速自在継手の軽量化およびコスト低減を図る。
【解決手段】カップ状の外側継手部材１１と、その外側継手部材１１に収容され、外側継手部材１１との間でボール１３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１２とを備え、内側継手部材１２にシャフト１５をトルク伝達可能に結合させた固定式等速自在継手であって、外側継手部材１１の底部１８に凹部２９を設け、その凹部２９と対向するシャフト１５の軸端部２４に、外側継手部材１１の凹部２９に入り込んだ埋め栓２８を取り付け、その埋め栓２８は、ボール１３の組み込み角度より小さく、かつ、継手使用時の最大作動角よりも大きな角度で、外側継手部材１１の凹部２９と干渉可能とする。
【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使用され、特に自動車リア用ドライブシャフトや自動車用プロペラシャフトに組み込まれる固定式等速自在継手に関する。

自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用さ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。これら両者の等速自在継手は、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得る構造を備えている。

自動車のエンジンから車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要がある。そのため、ドライブシャフトは、一般的に、エンジン側（インボード側）に軸方向変位および角度変位の両方を許容する摺動式等速自在継手を、車輪側（アウトボード側）に角度変位のみを許容する固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。

前述した固定式等速自在継手は、軸方向変位を許容できないが大きな作動角（最大作動角４５°以上）を許容することができる点で、主に自動車フロント用ドライブシャフトの車輪側に適用される。

一方、この固定式等速自在継手は、自動車リア用ドライブシャフトの車輪側や自動車用プロペラシャフトに適用される場合もある。その場合、自動車フロント用のように最大作動角を４５°以上とする必要がなく、自動車リア用であれば、最大作動角が２０°以下、プロペラシャフト用であれば、最大作動角が１０°以下である。

このように、自動車リア用ドライブシャフトでは、最大作動角が２０°以下と小さいことから、等速自在継手の軽量化およびコスト低減を目的として、自動車フロント用ドライブシャフトで使用される外側継手部材よりもトラック溝を短くして軸方向寸法を小さくした外側継手部材を使用している。

ここで、フロント用等速自在継手の組み立て時には、最大作動角以上の角度をとった状態で、ボールを組み込む。シャフトの組み付け後は、シャフトと外側継手部材とがボールが組み込める角度より低い角度で干渉するため、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落することを防止している。

しかしながら、前述したように、軸方向寸法が小さい外側継手部材を持つ自動車リア用ドライブシャフトに使用される等速自在継手では、作動角を大きくとると、シャフトが外側継手部材と干渉する前にボールが脱落する角度を超える状態となり、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落してしまう。

そこで、等速自在継手の取り扱い時、外側継手部材のトラック溝からボールが外れて脱落することを未然に防止する手段を設けた等速自在継手が種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平３−１１３１２４号公報特開２００１−２８０３５９号公報

ところで、等速自在継手の取り扱い時、外側継手部材のトラック溝からボールが外れて脱落することを未然に防止する手段を設けた特許文献１，２の等速自在継手は、以下のような構造および課題を持つ。

特許文献１で開示された等速自在継手は、内側継手部材に嵌合されたシャフトの軸端部を延在させ、そのシャフトの延在部を外側継手部材の底部に当接可能としたストッパ構造を具備する。

この等速自在継手では、外側継手部材に対してシャフトが最大作動角より大きな作動角をとった時、シャフトの延在部が外側継手部材の底部と干渉することにより、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落することを未然に防止している。

しかしながら、この特許文献１の等速自在継手の場合、シャフトの軸端部が必要以上に長くなり、その分、シャフトの重量増加を招くことになる。このように、シャフトの重量増加により、等速自在継手の軽量化を困難なものにしている。

特許文献２で開示された等速自在継手は、内側継手部材に嵌合されたシャフトの外側継手部材の開口部近傍部位に突起を設け、その突起を外側継手部材の開口端部に当接可能としたストッパ構造を具備する。

この等速自在継手では、外側継手部材に対してシャフトが最大作動角より大きな作動角をとった時、シャフトの突起が外側継手部材の開口端部と干渉することにより、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落することを未然に防止している。

しかしながら、この特許文献２の等速自在継手の場合、シャフトに突起を形成するため、シャフトを切削加工する前の素材径を大きくする必要がある。その結果、突起を形成するためのシャフトの切削加工が必要であり、また、シャフトの素材に大径のものが必要であることから、切削加工費や材料費の面で、等速自在継手のコスト低減を困難なものにしている。

そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、等速自在継手の取り扱い時、ボールが外側継手部材から脱落することを防止すると共に、等速自在継手の軽量化およびコスト低減を容易に図ることにある。

本発明に係る固定式等速自在継手は、カップ状の外側継手部材と、その外側継手部材に収容され、外側継手部材との間でボール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、その内側継手部材にシャフトをトルク伝達可能に結合させた構造を具備する。

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、外側継手部材の底部と対向するシャフトの軸端部に、外側継手部材の底部に向けて突出する角度規制部材を取り付け、角度規制部材は、ボールの組み込み角度より小さく、かつ、継手使用時の最大作動角よりも大きな角度で、外側継手部材の底部と干渉可能としたことを特徴とする。

本発明では、外側継手部材の底部に向けて突出する角度規制部材を、外側継手部材の底部と対向するシャフトの軸端部に取り付けたことにより、等速自在継手の取り扱い時、ボールの組み込み角度よりも小さい角度、つまり、ボールが脱落する角度より小さな角度で、シャフトの角度規制部材が外側継手部材の底部と干渉する。これにより、ボールが外側継手部材から外れて脱落することを未然に防止できる。

このように、角度規制部材は、等速自在継手の取り扱い時、外側継手部材の底部との干渉により、シャフトの作動角を規制するストッパ機能を発揮する。一方、継手使用時の最大作動角以下の作動角では、角度規制部材が外側継手部材の底部と干渉することはない。これにより、車体などに組み付けられた等速自在継手が必要とする作動角をとることが可能となる。

以上のように、シャフトの角度規制部材と外側継手部材の底部との干渉によりシャフトの作動角を規制するため、従来のように、シャフトの軸端部を延在させる必要がないので、等速自在継手の軽量化が図れる。また、シャフトに突起を設ける必要がないので、シャフトの素材径を小さくすることができ、等速自在継手のコスト低減が図れる。

本発明において、外側継手部材の底部に凹部を形成し、その凹部に入り込んだ角度規制部材は、外側継手部材の凹部と干渉可能とした構造が望ましい。このような構造を採用すれば、等速自在継手の取り扱い時、ボールが脱落する角度より小さな角度で、角度規制部材を外側継手部材の凹部と確実に干渉させることができる。ここで、外側継手部材の底部に凹部を設けたことにより、継手使用時の最大作動角以下の作動角では、角度規制部材が外側継手部材の底部と確実に干渉しないようにすることができる。

本発明において、シャフトは、軸方向に貫通する凹孔を有する中空シャフトとし、角度規制部材は、中空シャフトの軸端部で開口する凹孔を閉塞する埋め栓とした構造が望ましい。このような構造を採用すれば、中空シャフトを使用することで、等速自在継手の軽量化をより一層容易に実現することができる。また、外側継手部材の内部に封入された潤滑剤が中空シャフト内に流入することを阻止する埋め栓がストッパ機能を発揮する。

本発明によれば、等速自在継手の取り扱い時、ボールが脱落する角度より小さな角度で、シャフトの角度規制部材が外側継手部材の底部と干渉することにより、ボールが外側継手部材から外れて脱落することを未然に防止できる。このように、シャフトの軸端部に取り付けられた角度規制部材と外側継手部材の底部との干渉によるストッパ構造により、等速自在継手の軽量化およびコスト低減が図れる。

本発明の実施形態で、自動車リア用ドライブシャフトの全体構成を示す断面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図１の固定式等速自在継手において、中空シャフトの作動角が０°の状態を示す断面図である。図４の外側継手部材および内側継手部材のトラック溝にボールを組み込む状態を示す断面図である。図４の固定式等速自在継手において、中空シャフトがストッパ構造により角度規制された状態を示す断面図である。本発明の他の実施形態で、中空シャフトがストッパ構造により角度規制された状態を示す断面図である。本発明の他の実施形態で、中空シャフトがストッパ構造により角度規制された状態を示す断面図である。本発明の他の実施形態で、中空シャフトがストッパ構造により角度規制された状態を示す断面図である。本発明の他の実施形態で、中空シャフトがストッパ構造により角度規制された状態を示す断面図である。

本発明に係る固定式等速自在継手の実施形態を図面に基づいて以下に詳述する。

以下の実施形態では、例えば、自動車用ドライブシャフトに組み込まれる固定式等速自在継手の一つであるツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）を例示するが、他の固定式等速自在継手としてアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）にも適用可能である。また、ドライブシャフトに組み込まれる摺動式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）を例示するが、トリポード型等速自在継手（ＴＪ）であってもよい。

自動車のエンジンから車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要がある。そのため、この実施形態における自動車リア用ドライブシャフトは、図１に示すように、車輪側（アウトボード側）に角度変位のみを許容するツェッパ型等速自在継手１を、エンジン側（インボード側）に軸方向変位および角度変位の両方を許容するダブルオフセット型等速自在継手５をそれぞれ装着し、両者の等速自在継手１，５を中空シャフト１５で連結した構造を具備する。

この実施形態のツェッパ型等速自在継手１は、カップ状の外側継手部材１１と、内側継手部材１２と、複数のボール１３と、ケージ１４とを備え、内側継手部材１２から延びて外側継手部材１１の開口部から突出する中空シャフト１５が結合されている。

外側継手部材１１は、図４に示すように、軸方向に延びる円弧状トラック溝１６が球面状内周面１７の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。また、外側継手部材１１の底部１８からステム部１９が軸方向に延びて一体に形成されている。内側継手部材１２は、外側継手部材１１のトラック溝１６と対をなして円弧状トラック溝２０が球面状外周面２１の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

ボール１３は、外側継手部材１１のトラック溝１６と内側継手部材１２のトラック溝２０との間に介在する。このボール１３は、外側継手部材１１と内側継手部材１２との間で回転トルクを伝達する。ケージ１４は、外側継手部材１１の内周面１７と内側継手部材１２の外周面２１との間に介在する。このケージ１４は、ボール１３を保持する複数のポケット２２が円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

中空シャフト１５は、軸方向に沿って貫通する凹孔２３を有する。中空シャフト１５は、炭素量０．２〜０．４５％の鋼管（電縫管、シームレス管）を素材として、スウェージング加工またはプレス絞り加工などの縮径加工で成形し、その軸端部２４にスプラインを形成した後、高周波焼入れまたは浸炭焼入れなどの熱処理を施した部材である。

この中空シャフト１５は、内側継手部材１２の軸孔に圧入されてスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結されている。内側継手部材１２の奥側端部に段差２５を設けると共に中空シャフト１５の軸端部２４に環状の凹溝２６を形成し、その凹溝２６に嵌合された止め輪２７を内側継手部材１２の段差２５に係止させることで、中空シャフト１５が内側継手部材１２に対して抜け止めされている。

以上の構成からなるツェッパ型等速自在継手１では、中空シャフト１５により外側継手部材１１と内側継手部材１２との間に作動角が付与されると、ケージ１４に保持されたボール１３は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、外側継手部材１１と内側継手部材１２との間での等速性が確保される。外側継手部材１１と内側継手部材１２との間では、等速性が確保された状態で回転トルクがボール１３を介して伝達される。

自動車フロント用ドライブシャフトで使用されるツェッパ型等速自在継手が４７°まで作動角をとれるのに対して、自動車リア用ドライブシャフトで使用されるツェッパ型等速自在継手１は、最大作動角が２０°以下と小さいことから、作動角２０°〜４７°間のトラック溝が不要となるため、外側継手部材１１、内側継手部材１２のトラック溝１６，２０をフロント用より短くし、外側継手部材１１、内側継手部材１２の軸方向寸法を短縮することができる。

外側継手部材１１、内側継手部材１２の軸方向寸法が小さくなると、ボール１３の組み込み角度も小さくでき、ケージ１４のポケット長さも短くできるため、ケージ１４の負荷容量が上がる。また、使用する最大作動角が小さくなれば、各ボール１３に働く荷重値の変動が小さくなり、ピーク荷重が低下する。従って、等速自在継手１のトルク負荷容量が上がった分、ボールＰＣＤを小さくし、径方向へのコンパクト化が可能となる。

ボール１３の個数を８個とすれば（図２参照）、６個のときと比べて、ボール１個にかかる荷重が小さくなるため、ボール径を小さくすることができ、外側継手部材１１、内側継手部材１２のトラック溝１６，２０を浅くすることができる。

このように、リア用ドライブシャフトで使用されるツェッパ型等速自在継手１では、内側継手部材１２の軸方向寸法を小さくし、ボール１３の個数を８個とすることで、内側継手部材１２の両端部のトラック溝底部の肉厚を厚くできるため、スプラインのＰＣＤを大きくし、スプライン嵌合部のトルク負荷容量を上げることができる。

また、８個ボールのリア用ツェッパ型等速自在継手１は、フロント用と比べて、軸方向および径方向にコンパクトとなり、スプラインＰＣＤが大きく取れるため、内側継手部材１２の軸方向寸法をＬ１、ボールＰＣＤをＤｂ１、内側継手部材１２のスプラインＰＣＤをＤｓ１としたとき、Ｌ１，Ｄｂ１，Ｄｓ１は、Ｌ１／Ｄｓ１≦０．９、およびＤｂ1／Ｄｓ1≦２．１の条件を満足する。

一方、リア用ドライブシャフトで使用されるダブルオフセット型等速自在継手５は、図１に示すように、カップ状の外側継手部材５１と、内側継手部材５２と、複数のボール５３と、ケージ５４とを備え、内側継手部材５２から延びて外側継手部材５１の開口部から突出する中空シャフト１５が結合されている。

外側継手部材５１は、軸方向に延びる直線状トラック溝５６が円筒状内周面５７の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。また、外側継手部材５１の底部５８からステム部５９が軸方向に延びて一体に形成されている。内側継手部材５２は、外側継手部材５１のトラック溝５６と対をなして直線状トラック溝６０が球面状外周面６１の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

ボール５３は、外側継手部材５１のトラック溝５６と内側継手部材５２のトラック溝６０との間に介在する。このボール５３は、外側継手部材５１と内側継手部材５２との間で回転トルクを伝達する。ケージ５４は、外側継手部材５１の内周面５７と内側継手部材５２の外周面６１との間に介在する。このケージ５４は、ボール５３を保持する複数のポケット６２が円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

フロント用ドライブシャフトで使用されるダブルオフセット型等速自在継手が２５°〜３０°程度まで作動角をとれるのに対し、リア用ドライブシャフトで使用されるダブルオフセット型等速自在継手５では、最大作動角を２０°以下に制限した場合、作動角２０°以上のトラック溝が不要となるため、内側継手部材５２のトラック溝６０をフロント用より短くし、内側継手部材５２の軸方向寸法を短縮することができる。

使用する最大作動角が小さくなると、ケージ５４のポケット長さを短くでき、その外径のテーパ角も小さくなるため、ケージ５４の負荷容量が上がる。また、使用する最大作動角が小さくなれば、各ボール５３に働く荷重値の変動が小さくなり、ピーク荷重が低下する。従って、等速自在継手５のトルク負荷容量が上がった分、ボールＰＣＤを小さくし、径方向へのコンパクト化が可能となる。

ボール５３の個数を８個とすれば（図３参照）、６個のときと比べて、ボール１個にかかる荷重が小さくなるため、ボール径を小さくすることができ、外側継手部材５１、内側継手部材５２のトラック溝５６，６０を浅くすることができる。これにより、内側継手部材５２のトラック溝底部の肉厚を厚くできるため、スプラインのＰＣＤを大きくし、スプライン嵌合部のトルク負荷容量を上げることができる。

また、８個ボールのリア用ダブルオフセット型等速自在継手５は、フロント用と比べて、軸方向および径方向にコンパクトとなり、スプラインＰＣＤが大きく取れるため、内側継手部材５２の軸方向寸法をＬ２、ボールＰＣＤをＤｂ２、内側継手部材５２のスプラインＰＣＤをＤｓ２としたとき、Ｌ２，Ｄｂ２，Ｄｓ２は、Ｌ２／Ｄｓ２≦０．９、およびＤｂ２／Ｄｓ２≦２．１の条件を満足する。

リア用ドライブシャフトに前述のツェッパ型等速自在継手１とダブルオフセット型等速自在継手５を適用した場合、スプラインＰＣＤを、フロント用のスプラインＰＣＤより大きくできるため、中空シャフト１５のスプライン径を大きくでき、強度に余裕ができる分スプライン嵌合部の肉厚をフロント用の中空シャフトより薄肉化することができる。

スプライン嵌合部の肉厚が薄くなれば、鋼管の肉厚も薄くすることができ、軽量化だけでなく、絞り加工の加工負荷も低減し、製作し易いものになり、材料費、加工費が抑えられ、コストを低減できる。さらに、図１に示すように、中空シャフト１５の中央部に薄肉化の加工を施せば、さらに軽量な中空シャフト１５となる。なお、８個ボールは一つの例示であり、６個ボールであってもよく、ボール１３の個数については任意である。

ここで、ツェッパ型等速自在継手１のブーツ１０は、リア用ドライブシャフトで使用することで、高作動角時の蛇腹の伸びが不要となるため、リア・フロント共用で使用するブーツより、蛇腹の数を減らし、外径も小さくし、コンパクト化することができる。

また、ダブルオフセット型等速自在継手５のブーツ５０も、リア用ドライブシャフトで使用することで、フロント用のようにツェッパ型等速自在継手１が高作動角をとらないため、ツェッパ型等速自在継手１の折り曲げに伴うダブルオフセット型等速自在継手５のスライド量を小さくでき、かつ、ダブルオフセット型等速自在継手５の最大作動角も最大２０°以下としたので、リア・フロント共用のブーツより、蛇腹の数を減らし、外径も小さくし、コンパクト化することができる。

一方、図４に示すリア用のツェッパ型等速自在継手１の組み立て時には、図５に示すように、最大作動角以上の角度θ₁（例えばθ₁＝４６°）をとった状態で、ケージ１４のポケット２２が外側継手部材１１から見える位置にしてボール１３の組み込みが行われる。このボール１３の組み込み後、後述の埋め栓２８を軸端部２４に装着した状態の中空シャフト１５を、内側継手部材１２の軸孔に圧入して内側継手部材１２に対して止め輪２７で抜け止めする。

ここで、ボール組み込み後の等速自在継手１の搬送時や車体への組み付け時など、等速自在継手１の取り扱い時、等速自在継手１を構成する外側継手部材１１、内側継手部材１２、ボール１３およびケージ１４がフリーな状態となる。このフリーな状態では、継手使用時の最大作動角が２０°以下であっても、構成部品の自重で等速自在継手１が最大作動角を超える状態となる場合がある（図５参照）。

このように、等速自在継手１の取り扱い時、その等速自在継手１を構成する外側継手部材１１、内側継手部材１２、ボール１３およびケージ１４がフリーな状態であっても、等速自在継手が最大作動角を超える状態となってボール１３が外側継手部材１１のトラック溝１６から外れて脱落することを未然に防止する手段として、この実施形態では、等速自在継手１の取り扱い時に等速自在継手１の作動角を規制するため、以下のようなストッパ構造を採用している。

図４に示す実施形態のリア用ツェッパ型等速自在継手１は、外側継手部材１１の底部１８と対向する中空シャフト１５の軸端部２４に、外側継手部材１１の底部１８に向けて突出する角度規制部材である埋め栓２８を取り付けた構造を具備する。一方、この等速自在継手１は、外側継手部材１１の底部１８に凹部２９を形成し、その凹部２９に埋め栓２８の先端部３０が入り込んだ構造を具備する。

この中空シャフト１５の埋め栓２８と外側継手部材１１の凹部２９とで構成されたストッパ構造では、ボール１３の組み込み角度より小さく、かつ、継手使用時の最大作動角よりも大きな角度で、埋め栓２８の先端部３０が外側継手部材１１の凹部２９の周縁部位３１と干渉可能としている。

外側継手部材１１の凹部２９は、軸中心の平坦面から径方向外側へ向けて深さが漸減するような擂り鉢形状をなす。つまり、凹部２９は、継手使用時の最大作動角より小さな角度で、埋め栓２８の先端部３０が周縁部位３１以外の部位で干渉しない形状をなす。

この凹部２９は、外側継手部材１１の底部１８を切削加工することで成形可能であるが、外側継手部材１１の鍛造加工により同時成形することも可能である。この場合、加工工数の削減およびコスト低減が図れる。

埋め栓２８は、プレス加工により成形された有底筒状部材で構成されている。この埋め栓２８は、その外径を中空シャフト１５の凹孔２３の内径よりも若干大きめに設定することにより中空シャフト１５の凹孔２３に圧入されている。

この実施形態では、埋め栓２８を中空シャフト１５の凹孔２３に圧入しているが、他の取り付け構造であってもよい。例えば、埋め栓２８の外径を中空シャフト１５の凹孔２３の内径と同等に設定することにより、埋め栓２８を中空シャフト１５の凹孔２３に接着剤で固定してもよい。

埋め栓２８は、外側継手部材１１の凹部２９との間でストッパ機能を発揮するが、中空シャフト１５の軸端部２４で開口する凹孔２３を閉塞する。このことから、埋め栓２８は、外側継手部材１１と中空シャフト１５との間に装着されるブーツ１０（図１参照）により外側継手部材１１の内部に封入されたグリース等の潤滑剤が、外側継手部材１１の内部から中空シャフト１５の内部へ漏洩することを防止する機能を有する。

なお、等速自在継手５（図１参照）においても、埋め栓６８を中空シャフト１５の凹孔２３に圧入し、埋め栓６８により、中空シャフト１５の軸端部で開口する凹孔２３を閉塞する。埋め栓６８は、外側継手部材５１と中空シャフト１５との間に装着されるブーツ５０により外側継手部材５１の内部に封入されたグリース等の潤滑剤が、外側継手部材５１の内部から中空シャフト１５の内部へ漏洩することを防止する機能を有する。

図４に示すリア用ツェッパ型等速自在継手１では、中空シャフト１５の埋め栓２８と外側継手部材１１の凹部２９とで構成されたストッパ構造により、等速自在継手１の搬送時や車体への組み付け時のような等速自在継手１の取り扱い時、図６に示すように、ボール１３の組み込み角度θ₁（図５参照）、つまり、ボール１３が脱落する角度より小さな角度θ₂（例えばθ₂＝２２°）で、埋め栓２８の先端部３０が凹孔２９の周縁部位３１に当接し、埋め栓２８が外側継手部材１１の底部１８と干渉する。

このようにして、埋め栓２８は、凹部２９の周縁部位３１との干渉により、中空シャフト１５の作動角を、ボール１３が脱落する角度θ₁より小さな角度θ₂に規制するストッパ機能を発揮する。その結果、等速自在継手１の取り扱い時にボール１３が外側継手部材１１のトラック溝１６から外れて脱落することを未然に防止できる。

また、中空シャフト１５の埋め栓２８が凹部２９の周縁部位３１と干渉する角度は、継手使用時の最大作動角（例えば２０°以下）よりも大きな角度θ₂（θ₂＝２２°）に設定されていることから、等速自在継手１の取り扱い後、車体に組み付けられた等速自在継手１が必要とする作動角をとることが可能である。

この中空シャフト１５の埋め栓２８が凹部２９の周縁部位３１と干渉する角度は、ボール１３の組み込み角度より小さく、かつ、継手使用時の最大作動角よりも大きな角度であれば、前述のθ₂（＝２２°）以外の角度であってもよい。この角度は、凹部２９の径および位置、埋め栓２８の外径および位置などによって調整することが可能である。

以上のように、中空シャフト１５の埋め栓２８と外側継手部材１１の凹部２９との干渉により中空シャフト１５の作動角を規制するため、従来のように、中空シャフト１５の軸端部２４を延在させる必要がないので、等速自在継手１の軽量化が図れる。また、中空シャフト１５に突起を設ける必要がないので、中空シャフト１５の素材径を小さくすることができ、等速自在継手１のコスト低減が図れる。

この実施形態では、軽量な埋め栓２８を中空シャフト１５の軸端部２４に取り付けた構造を採用していることから、等速自在継手１の重量増を抑制することができる。さらに、中空シャフト１５を使用することにより、等速自在継手１の軽量化がより一層図れる。

以上の実施形態では、中空シャフト１５の埋め栓２８を外側継手部材１１の凹部２９の周縁部位３１と干渉可能にした構造について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、図７に示す構造であってもよい。なお、図７は、中空シャフト１５がストッパ構造により角度規制された状態を示し、図６と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。

この実施形態の等速自在継手１は、図７に示すように、外側継手部材１１の底部１８にリング状部材３２を嵌合させ、そのリング状部材３２の内周部位３３に中空シャフト１５の埋め栓２８を干渉可能としたストッパ構造を具備する。このリング状部材３２は、軸方向に沿って中空シャフト側へ出っ張るように外側継手部材１１の凹部２９の周縁部位に嵌合されている。

このように、リング状部材３２が中空シャフト側へ出っ張ることから、中空シャフト１５の埋め栓２８が干渉する周縁部位３３の軸方向位置が、図６の等速自在継手１の場合よりも中空シャフト側に近接する。その結果、中空シャフト１５に対する埋め栓２８の突出量Ｌを小さくすることができる。

このことから、外側継手部材１１の凹部２９も小さくすることができるので、外側継手部材１１の底部１８の肉厚ｔ（軸方向寸法）を大きくすることができる。その結果、外側継手部材１１の底部１８における強度を確保することが容易となる。

また、以上の実施形態では、同一径を有する有底筒状の埋め栓２８を例示したが、図８に示すように、中空シャフト１５の凹孔２３の内径が、図６の等速自在継手１の場合よりも小さい場合には、以下のような埋め栓３４を有するストッパ構造が好適である。図８において、図６と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。

図８に示す埋め栓３４は、有底筒状部３５と、その有底筒状部３５の先端部に一体的に形成された拡径部３６とで構成されている。この埋め栓３４では、有底筒状部３５を中空シャフト１５の凹孔２３に圧入し、拡径部３６を外側継手部材１１の凹部２９と干渉可能にしている。

この実施形態の等速自在継手１では、埋め栓３４の拡径部３６を外側継手部材１１の凹部２９の周縁部位３１に干渉させることにより、等速自在継手１の取り扱い時、中空シャフト１５の作動角を、ボール１３が脱落する角度θ₁より小さく、かつ、継手使用時の最大作動角よりも大きな角度θ₂に規制することが可能となる。

なお、図示しないが、中空シャフト１５の凹孔２３の内径が、図３の等速自在継手１の場合よりも大きい場合には、逆に、有底筒状部の先端に縮径部が一体的に形成された埋め栓を有するストッパ構造が好適である。

埋め栓２８，３４は、外側継手部材１１の凹部２９あるいはリング状部材３２との干渉時に変形せずに中空シャフト１５の角度規制を確実に行える強度を有するものであればよく、鋼やアルミニウム等の金属製あるいは強化プラスチック等の樹脂製のいずれであってもよい。等速自在継手１の軽量化を考慮した場合、軽量な樹脂製が有効である。

樹脂製の埋め栓を使用する場合には、図９に示すような形状を有する埋め栓３７を中空シャフト１５の凹孔２３に嵌合させたストッパ構造が可能である。図９において、図６と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。

この実施形態の埋め栓３７は、中空シャフト１５の軸中心に沿う筒状部３８と、その筒状部３８の基端部に一体的に形成された複数の鍔部３９と、筒状部３８の先端部に一体的に形成されたフランジ部４０とで構成されている。この埋め栓３７では、鍔部３９を中空シャフト１５の凹孔２３に圧入し、フランジ部４０を外側継手部材１１の凹部２９と干渉可能にしている。なお、鍔部３９の数は嵌合強度に応じて適宜決めればよい。

この実施形態の等速自在継手１では、埋め栓３７のフランジ部４０を外側継手部材１１の凹部２９の周縁部位３１に干渉させることにより、等速自在継手１の取り扱い時、中空シャフト１５の作動角を、ボール１３が脱落する角度θ₁より小さく、かつ、継手使用時の最大作動角よりも大きな角度θ₂に規制することが可能となる。

以上の実施形態では、軸方向に貫通する凹孔２３を有する中空シャフト１５を例示したが、埋め栓２８，３４，３７が取り付け可能な凹部を軸端部に形成した中実シャフトであってもよい。また、中実シャフトの場合、図１０に示すような構造の角度規制部材であるピン状部材４１を持つストッパ構造が可能である。

このストッパ構造では、中実シャフト４２の軸端部４３に取り付け孔４４を設け、この取り付け孔３９にピン状部材４０を取り付けている。この取り付け孔４４は、中実シャフト４２の加工時のセンター孔をそのまま利用すれば、加工工程を増やすことなく、コスト低減が図れる。

この実施形態の等速自在継手１では、ピン状部材４１の先端部を外側継手部材１１の凹部２９の周縁部位３１に干渉させることにより、等速自在継手１の取り扱い時、中実シャフト４２の作動角を、ボール１３が脱落する角度θ₁より小さく、かつ、継手使用時の最大作動角よりも大きな角度θ₃（θ₃＝３１°）に規制す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。

１１外側継手部材
１２内側継手部材
１３ボール
１５シャフト（中空シャフト）
１８底部
２３凹孔
２４軸端部
２８角度規制部材（埋め栓）
２９凹部

Claims

カップ状の外側継手部材と、前記外側継手部材に収容され、外側継手部材との間でボール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、前記内側継手部材にシャフトをトルク伝達可能に結合させた固定式等速自在継手であって、
前記外側継手部材の底部と対向する前記シャフトの軸端部に、外側継手部材の底部に向けて突出する角度規制部材を取り付け、前記角度規制部材は、前記ボールの組み込み角度より小さく、かつ、継手使用時の最大作動角よりも大きな角度で、外側継手部材の底部と干渉可能としたことを特徴とする固定式等速自在継手。
前記外側継手部材の底部に凹部を形成し、前記凹部に入り込んだ前記角度規制部材は、外側継手部材の凹部と干渉可能とした請求項１に記載の固定式等速自在継手。
前記シャフトは、軸方向に貫通する凹孔を有する中空シャフトとし、前記角度規制部材は、前記中空シャフトの軸端部で開口する前記凹孔を閉塞する埋め栓とした請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。