JP2018132077A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】円周方向ガタを生じることなくトルク負荷時の嵌合部の捩り強度の向上を図ることが可能な等速自在継手を提供する。【解決手段】内側継手部材と、内側継手部材の軸孔に嵌挿されるシャフトとを連結する凹凸嵌合構造を備える等速自在継手である。凹凸嵌合構造は、内側継手部材またはシャフトのどちらか一方の凸部とその凸部に嵌合する相手部材の凹部との嵌合接触部位全域が密着している密着嵌合部と、シャフトが内側継手部材の軸孔に嵌挿される前に予め形成された凹部と凸部とが接触嵌合する凹凸嵌合部とからなる。凹凸嵌合部の凹部の内面および凸部の外面にそれぞれ硬化処理層を設け、凹部の硬化処理層と凸部の硬化処理層とが接触する。【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に組み込まれる固定式あるいは摺動式等速自在継手に関する。

例えば、自動車のドライブシャフトは、シャフトの一方の軸端に摺動式等速自在継手を装着し、他方の軸端に固定式等速自在継手を装着した構造を具備する。

このドライブシャフトの連結用継手として使用されている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）は、内周面に三本のトラック溝が軸方向に形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材（外輪）と、半径方向に突出した三本の脚軸を有する内側継手部材（トリポード部材）と、その内側継手部材の脚軸と外側継手部材のローラ案内面との間に回転自在に収容された転動体（ローラ）とを主要な部材として構成される。

また、固定式等速自在継手の一つであるバーフィールド型等速自在継手（ＢＪ）は、内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した外側継手部材（外輪）と、外球面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内側継手部材（内輪）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、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してボールを保持するケージとを主要な部材として構成される。

これら摺動式等速自在継手あるいは固定式等速自在継手とシャフトとの連結構造には、内側継手部材の軸孔内径にシャフトの軸端を嵌合する構造が採用されている。この内側継手部材の軸孔内径に軸方向に沿う凹凸として雌スプラインを形成すると共に、シャフトの軸端外径にも雄スプラインを形成する。

このように、雌スプラインと雄スプラインとの嵌合であるので、いわゆる「ガタ」が発生しやすいという問題があった。このようなガタがあると、回転トルクを確実に伝達することが困難になると共に、トルクを断続的に付加した際、スプラインの歯面が擦れ合い、スプラインの疲労強度が低下するおそれがあった。しかも、ガタによって異音が発生するおそれがあった。

そこで、従来には、内側継手部材またはシャフトのどちらか一方の凸部とその凸部に嵌合する相手部材の凹部との嵌合接触部位全域が密着している構造のものが提案されている（特許文献１）。このように、嵌合接触部位全域が密着している構造のものでは、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。すなわち、相手側の凹部形成面に凸部の形状を転写して、凸部とその凸部に嵌合接触部位全域が密着する。

特開２００８−１７５２７７号公報

嵌合接触部位全域が密着している構造のものは、例えば、シャフト側に凸部を構成するスプラインを形成すると共に、このシャフトのスプラインに対して硬化処理（一般に高周波焼入）を施し、内側継手部材の軸孔の内径面を未硬化（生材）としている。そして、シャフトを内側継手部材の軸孔に挿入することによって、シャフト側の凸部によって、内側継手部材の軸孔の内径面に、この凸部に嵌合する凹部を形成する（すなわち、内側継手部材側にシャフト側のスプライン形状を転写するものである。）。これによって、凸部とその凸部に嵌合する相手部材の凹部との嵌合接触部位全域が密着することになる。また、内側継手部材側に凸部を設ける場合、シャフトに硬化処理を行わずに内径面にスプラインを設けてシャフト側にスプライン形状を転写する形態となる。

このため、凸部とその凸部に嵌合する相手部材の凹部との嵌合接触部位全域が密着する構成とするには、硬度差の著しい歯面同士の接触となる。内側継手部材の内径及びシャフトをスプライン嵌合する場合、従来一般的には両者のスプライン共に熱処理によって硬化処理を施すことで、内径とシャフト両者の歯面耐久性及び歯の根元強度は十分に確保することができる。よって、車両での実用上問題なく適用が可能である。しかしながら、硬度差の著しい歯面同士の接触であれば、車両適用時において、歯面に繰り返し荷重が負荷された場合、未硬化処理側の歯面及び歯元部分に損傷や破損を防ぐ手段を設けることが望ましい。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、円周方向ガタを生じることなくトルク負荷時の嵌合部の捩り強度の向上を図ることが可能な等速自在継手を提供するものである。

本発明の等速自在継手は、外側継手部材と、外側継手部材に内挿される内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在してトルク伝達を行なうトルク伝達部材とを備えた等速自在継手において、内側継手部材と、内側継手部材の軸孔に嵌挿されるシャフトとを連結する凹凸嵌合構造を備え、凹凸嵌合構造は、内側継手部材またはシャフトのどちらか一方の凸部とその凸部に嵌合する相手部材の凹部との周方向両側が密着している密着嵌合部と、シャフトが内側継手部材の軸孔に嵌挿される前に予め形成された凹部と凸部とが接触嵌合する凹凸嵌合部とからなり、凹凸嵌合部の凹部の内面および凸部の外面にそれぞれ硬化処理層を設け、凹部の硬化処理層と凸部の硬化処理層とが接触するものである。

本発明の等速自在継手によれば、凸部とその凸部に嵌合する相手部材の凹部との周方向両側が密着している密着嵌合部を有するので、この密着嵌合部においては、径方向および円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。しかも、凹凸嵌合部では、凹部の硬化処理層と凸部の硬化処理層とが接触するものであるので、トルク負荷時の歯面・歯元強度は、密着嵌合部よりも大となる。このため、全周において、密着嵌合部のみで構成されているものよりも捩り強度が大となる。

凹凸嵌合部は、周方向に沿って所定角度にずれた位置に少なくとも２個以上設けられているのが好ましい。このように設定することによって、捩り強度がより大となる。

等速自在継手として、内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が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トルク伝達部材としてのボールと、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た固定式等速自在継手とすることができる。

また、等速自在継手として、外周面に軸線に対して互いに逆方向に傾斜したトラック溝を円周方向に交互に形成した内側継手部材と、内周面に軸線に対して互いに逆方向に傾斜したトラック溝を円周方向に交互に形成した外側継手部材と、対となる内側継手部材のトラック溝と外側継手部材のトラック溝との交差部に組み込んだ複数個のトルク伝達部材としてのボールと、内側継手部材の外周面と外側継手部材の内周面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動式等速自在継手とすることができる。

また、等速自在継手として、円周方向に向き合ったローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３本の脚軸を備えた内側継手部材としてのトリポード部材と、脚軸に回転自在に外嵌するとともにトラック溝に挿入されたトルク伝達部材としてのローラとを備え、ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能とした摺動式等速自在継手とすることができる。

本発明では、円周方向ガタを生じることなく、しかも捩り強度を有効に確保することが可能となる。このため、安定した回転トルク伝達が可能であり、スプラインの歯面の擦れ合いによるスプラインの疲労強度の低下を回避でき、耐久性に優れる。しかも、異音の発生も生じさせない。

本発明のアンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手の断面図である。 図１に示す固定式等速自在継手の要部断面図である。 図１に示す固定式等速自在継手の内側継手部材の要部断面図である。 シャフトの断面図である。 凹凸嵌合構造の断面図である。 本発明のダブルオフセットタイプの固定式等速自在継手の断面図である。 本発明のクロスグルーブタイプの摺動式等速自在継手の断面図である。 ボール溝の展開図である。 本発明のトリポードタイプの摺動式等速自在継手の縦断面図である。 図９に示す摺動式等速自在継手の横断面図である。 図９に示す摺動式等速自在継手のトリポード部材の断面図である。 密着嵌合部の凸部及び凹凸嵌合部の凸部が形成された内側継手部材の断面図である。 図１２に示す内側継手部材に嵌挿されるシャフトの断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。図１は、本発明に係る嵌合構造を用いた固定式等速自在継手を示す。この固定式等速自在継手はアンダーカットフリータイプであって、内径面１に複数のトラック溝２が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トルク伝達部材としてのボール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。ケージ８には、ボール７が収容されるポケット９が周方向に沿って複数配設されている。

外側継手部材３のトラック溝２は、奥側が円弧部２ａとされ、開口側が直線部２ｂとされる。内側継手部材６のトラック溝５は、奥側が直線部５ａとされ、開口側が円弧部５ｂとされる。なお、外側継手部材３は、内径面１にトラック溝２が形成されたカップ部３ａと、このカップ部３ａの底壁から突設される軸部（図示省略）とからなる。

内側継手部材６のトラック溝５の曲率中心Ｂおよび外側継手部材３のトラック溝２の曲率中心Ａは、継手中心Ｏに対して等距離Ｆ、Ｆだけ軸方向に逆向きにオフセットされている。この場合、外側継手部材３のトラック溝２の曲率中心Ａを継手中心Ｏに対して継手開口側に、内側継手部材６のトラック溝５の曲率中心Ｂを継手中心Ｏに対して継手奥側に、それぞれ、軸方向に互い反対側に等距離だけオフセットされている。

ところで、シャフト１０と内側継手部材６とは、スプライン嵌合による嵌合構造Ｍを介して連結されている。嵌合構造Ｍは、図２に示すように、凸部１５とその凸部１５に嵌合する相手部材の凹部１６との周方向両側、つまり嵌合接触部位１８全域（図５参照）が密着している密着嵌合部Ｍ１、Ｍ１と、シャフト１０が内側継手部材６の軸孔１２に嵌挿される前に予め形成された凹部２１と凸部２２とが接触嵌合する凹凸嵌合部Ｍ２、Ｍ２とからなる。

密着嵌合部Ｍ１は、例えば、図５に示すように、シャフト１０側に設けられて軸方向に延びる凸部１５と、内側継手部材６の軸孔１２の内径面１３に形成される凹部１６とからなり、凸部１５とその凸部１５に嵌合する内側継手部材６の凹部１６との嵌合接触部位１８全域が密着している。複数の凸部１５が周方向に沿って所定ピッチで配設され、内側継手部材６の内径面１３に凸部１５を圧入することにより複数の凹部１６が周方向に沿って形成されている。つまり、周方向全周にわたって、凸部１５とこれに嵌合する凹部１６とがタイトフィットしている。

この場合、図５（ａ）では、各凸部１５の外面全体と、凹部１６の内面全体とが密着して嵌合接触部位を構成しているが、図５（ｂ）に示すように、凸部１５の突出方向のいずれかの部位（図例では、突出方向中間部）が、凹部形成前の凹部形成面（内側継手部材６に軸孔１２の内径面１３）の位置に対応するものであってもよい。すなわち、各凸部１５は、その断面が凸アール状の頂点を有する三角形状（山形状）であり、各凸部１５と内側継手部材６の凹部１６との嵌合接触部位１８とは、図５（ｂ）に示す範囲Ｈであり、断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲である。また、周方向の隣合う凸部１５間において、内側継手部材６の内径面１３よりも内径側に隙間２０が形成されている。なお、図例のように、凸部１５の突出方向中間部が凹部形成前の凹部形成面の位置に対応せずに、一部（例えば先端部位）が対応するものであってもよい。

ところで、図５（ａ）（ｂ）に示す密着嵌合部Ｍ１では、凸部１５のピッチと凹部１６のピッチとが同一に設定される。このため、凸部１５の突出方向中間部位の周方向厚さＬと、周方向に隣り合う凸部１５間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法Ｌ０とがほぼ同一となっている。

これに対して、図５（ｃ）に示すように、凸部１５の突出方向中間部位の周方向厚さＬ２が、周方向に隣り合う凸部１５間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法Ｌ１よりも小さいものであってもよい。すなわち、シャフト１０の凸部１５の突出方向中間部位の周方向厚さ（歯厚）Ｌ２を、凸部１５間に嵌合する相手側つまり内輪２側の凸部４３の突出方向中間部位の周方向厚さ（歯厚）Ｌ１より小さくしている。

図５（ｃ）における凸部１５は、断面台形（富士山形状）としているが、これに限るものではなく、図５（ａ）（ｂ）に示すような三角山形状であってもよく、また、図５（ａ）（ｂ）において、図５（ｃ）における凸部１５も断面台形（富士山形状）としてもよい。

また、凹凸嵌合部Ｍ２は、図２および図３に示すように，内側継手部材６の軸孔１２の内径面１３に設けられる凹部２１と、図２および図４に示すように、シャフト１０の端部外周面に形成される凸部２２とからなる。なお、この実施形態では、凹部２１および凸部２２は、その断面形状がそれぞれ扁平台形状とされている。また、凹部２１は、軸孔１２の軸心に関して（対して）、１８０°反対位置に一対設けられ、凸部２２は、シャフト１０の軸心に関して（対して）、１８０°反対位置に一対設けられている。

この場合、内側継手部材６は、図３のクロスハッチングで示す範囲に、熱硬化処理が施されてなる硬化処理層Ｓ１、Ｓ２が設けられている。硬化処理層Ｓ１は、内側継手部材６の外径面乃至トラック溝の全体にまたがって形成されている。硬化処理層Ｓ２は、凹部２１の側面および底面に対応する部位に設けられている。すなわち、図３において、通常のハッチング部は未硬化部位である。

また、シャフト１０は、図４のクロスハッチングで示す範囲に、熱硬化処理が施されてなる硬化処理層Ｓ３が設けられている。硬化処理層Ｓ３は、外周面全周に設けられている。すなわち、図４において、通常のハッチング部は未硬化部位である。

シャフト１０の凸部１５および凸部２２、さらには内側継手部材６の凹部２１は、熱硬化処理前において、従来からの公知公用の手段である転造加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって、形成することがきる。また、硬化処理層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の熱硬化処理としては、高周波焼入れ、浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。

このため、シャフト１０の凸部１５は、内側継手部材６の軸孔１２の凹部２１が形成された部位を省く内径面１３よりも硬度が高くなっている。また、図３に示すように、軸孔１２の内径面１３の径寸法（直径寸法）をＤ１とし、図４に示すように、シャフト１０の各凸部１５の頂点が描く円形の径寸法（直径寸法）をＤ２とし、各凹部１６の底面で描かれる円形の径寸法（直径寸法）をＤ３としたときに、Ｄ１≧Ｄ３、Ｄ１＜Ｄ２に設定されている。

このため、図４に示すように、端部に凸部１５及び凸部２２が形成されたシャフト１０の端部を、内側継手部材６に図１に示す矢印Ｘのように継手開口側から嵌挿（圧入）していけば、シャフト１０の凸部１５が内側継手部材６の内径面１３に切削していき、凸部１５が、この凸部１５に嵌合する凹部１６を形成することができる。

これによって、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、シャフト１０の端部の凸部１５と内側継手部材６の凹部１６との嵌合接触部位１８全域が密着している嵌合状態を構成することができる。すなわち、相手側の凹部形成面（この場合、軸孔１２の内径面１３）に凸部１５の形状の転写を行うことになる。この際、凸部１５が軸孔１２の内径面１３に切削していくことによって、軸孔１２が僅かに拡径した状態となって、凸部１５の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、軸孔１２が元の径に戻ろうとして縮径することになる。言い換えれば、凸部１５の圧入時に内側継手部材６が径方向に弾性変形し、この弾性変形分の予圧が凸部１５の歯面（嵌合接触部位１８の表面）に付与される。このため、凸部１５と内側継手部材６の凹部１６との嵌合接触部位１８全域が密着する密着嵌合部Ｍ１を確実に形成することができる。しかも、凹部１６が形成される部材には、スプライン部等を形成しておく必要がなく、生産性に優れ、しかもスプライン同士の位相合わせを必要とせず、組立性の向上を図るとともに、圧入時の歯面の損傷を回避することができ、安定した嵌合状態を維持できる。シャフト１０側の硬度を高くでき、また、シャフト１０の捩り強度を向上させることができる。

また、シャフト１０の内側継手部材６の軸孔１２への嵌挿時には、シャフト１０の凸部２２が内側継手部材６の軸孔１２の凹部２１に嵌合することになる。この場合、シャフト１０の凸部２２及び内側継手部材６の凹部２１はそれぞれシャフトの嵌挿前に形成されており、密着嵌合部Ｍ１とは相違して、嵌挿によって、凸部２１が凹部２２を形成するものではない。すなわち、凹凸嵌合部Ｍ２では、凹部２１の硬化処理層Ｓ２と凸部２２の硬化処理層Ｓ３とが接触するものであるので、トルク負荷時の歯面・歯元強度は、密着嵌合部Ｍ１よりも大となる。このため、全周において、密着嵌合部Ｍ１が構成されているものよりも捩り強度が大となる。

本発明では、円周方向ガタを生じることなく、しかも捩り強度を有効に確保することが可能となる。このため、安定した回転トルク伝達が可能であり、スプラインの歯面の擦れ合いによるスプラインの疲労強度の低下を回避でき、耐久性に優れる。しかも、異音の発生も生じさせない。

ところで、図１では、等速自在継手にアンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手を用いたが、等速自在継手として、バーフィールドタイプの固定式等速自在継手であってもよい。すなわち、アンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手は、各トラック溝２２，２５の溝底が円弧部とストレート部とを備えたものであったが、このバーフィールドタイプの固定式等速自在継手では、各トラック溝の溝底が円弧部のみからなる。

次に、図６に示す等速自在継手はダブルオフセットタイプの摺動式等速自在継手であり、この摺動式等速自在継手は、内径面３１にトラック溝３２が形成された外側継手部材３３と、外径面３４にトラック溝３５が形成された内側継手部材３６と、外側継手部材３３のトラック溝３２と内側継手部材３６のトラック溝３５との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材としてのボール３７、このボール３７を収容するポケット３８を有するとともに外側継手部材３３と内側継手部材３６との間に介装されるケージ３９とを備える。

ケージ３９の外周面３９ａの曲率中心と内周面３９ｂの曲率中心とが、継手の角度中心に対し、軸方向に逆方向にオフセットしているダブルオフセット型である。

そして、外側継手部材３３は、内径面３１にトラック溝３２が形成された本体部４０と、この本体部４０の軸方向一端部側に外径方向に突設される車体取付用フランジ４１とからなる。なお、車体取付用フランジ４１にはボルト取付孔４２が設けられている。

ところで、外側継手部材３３のフランジ側の開口部は、継手内部に封入されたグリースの漏れを防止するために、シールプレート４３が装着されている。シールプレート４３は、円盤状のプレート本体４３ａと、このプレート本体４３ａの外周縁から突設される短円筒部４３ａとからなり、短円筒部４３ａが外側継手部材の開口部に圧入される。

この場合も、内側継手部材３６の軸孔４４の内径面４５に設けられる凹部４６（図１に示す等速自在継手の内側継手部材３６の軸孔１２の内径面１３に設けられる凹部２１と同様な凹部）を設けている。また、凹部４６の側面および底面に対応する部位に硬化処理層Ｓ２が設けられているとともに、内側継手部材３６の外径面乃至トラック溝の全体にまたがって硬化処理層(図示省略)が形成されている。そして、この内側継手部材３６の軸孔４４に嵌挿されるシャフトは、図４に示すシャフト１０を用いる。

このため、端部に凸部１５及び凸部２２が形成されたシャフト１０の端部を、内側継手部材３６に継手開口側から嵌挿していけば、シャフト１０の凸部１５が内側継手部材３６の軸孔４４の内径面４５に食い込んでいき、凸部１５が、この凸部１５に嵌合する凹部１６（図５参照）を形成することができる。また、シャフト１０の内側継手部材３６の軸孔４４への嵌挿時には、シャフト１０の凸部２２が内側継手部材３６の軸孔４４の凹部４６に嵌合することになる。

このため、この図６に示すダブルオフセットタイプの摺動式等速自在継手であっても、図１に示すような密着嵌合部Ｍ１と凹凸嵌合部Ｍ２からなる嵌合構造Ｍを構成することができ、図１に示す等速自在継手の嵌合構造Ｍと同様の作用効果を奏する。

次に、図７に、クロスグルーブタイプの摺動式等速自在継手を示している。摺動式等速自在継手は、外周面７１に軸線に対して互いに逆方向に傾斜したトラック溝（ボール溝）７２（７２ａ、７２ｂ）を円周方向に交互に形成した内側継手部材７３と、内周面７４に軸線に対して互いに逆方向に傾斜したトラック溝７５（ボール溝）（７５ａ、７５ｂ）を円周方向に交互に形成した外側継手部材７６と、対となる内側継手部材７３のトラック溝７２と外側継手部材７６のトラック溝７５との交差部に組み込んだ複数個のトルク伝達部材としてのボール７７と、内側継手部材７３の外周面７１と外側継手部材７６の内周面７４との間に介在してボール７７を円周方向で所定間隔に保持するポケット８１が形成されたケージ７８とを有する。

図８におけるβは、軸線に対する各トラック溝７２ａ、７２ｂ、７５ａ、７５ｂの交差
角を示している。ボール７７は、各トラック溝７２ａ、７２ｂ、７５ａ、７５ｂの交差部に組み込まれている。

この場合も、内側継手部材７３の軸孔８２の内径面８３に設けられる凹部８４（図１に示す等速自在継手の内側継手部材６の軸孔１２の内径面１３に設けられる凹部２１と同様な凹部）を設けている。この場合も、凹部８４の側面および底面に対応する部位に硬化処理層Ｓ２が設けられているとともに、内側継手部材７３の外径面乃至トラック溝の全体にまたがって硬化処理層(図示省略)が形成されている。そして、この内側継手部材７３の軸孔４４に嵌挿されるシャフトは、図４に示すシャフト１０を用いる。

このため、端部に凸部１５及び凸部２２が形成されたシャフト１０の端部を、内側継手部材７３に嵌挿していけば、シャフト１０の凸部１５が内側継手部材７３の軸孔８２の内径面８３に食い込んでいき、凸部１５が、この凸部１５に嵌合する凹部１６（図５参照）を形成することができる。また、シャフト１０の内側継手部材７３の軸孔８２への嵌挿時には、シャフト１０の凸部２２が内側継手部材７３の軸孔８２の凹部８４に嵌合することになる。

このため、この図７と図８に示すクロスグルーブタイプの摺動式等速自在継手であっても、図１に示すような密着嵌合部Ｍ１と凹凸嵌合部Ｍ２からなる嵌合構造Ｍを構成することができ、図１に示す等速自在継手の嵌合構造Ｍと同様の作用効果を奏する。

次に、図９及び図１０に示すトリポード型等速自在継手を示している。このトリポード型等速自在継手は、外側継手部材９１と、内側継手部材としてのトリポード部材９２と、トルク伝達部材としてのローラ９３とを備える。外側継手部材９１は一端にて開口したカップ状のカップ部９５と、このカップ部９５の底壁９５ａから突設される軸部９６とを有する。カップ部９５は、その内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝９７が形成してある。カップ部９５は、横断面で見ると、大径部９８ａと小径部９８ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、カップ部９５は、大径部９８ａと小径部９８ｂとを形成することによって、その内周面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝９７が形成される。

各トラック溝９７の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面（ローラ摺接面）９７ａ、９７ａが形成される。また、内径面においては、円周方向に交互に現れる小内径部９９ｂと大内径部９９ａをローラ案内面９７ａで接続した３弁の花冠状を呈している。すなわち、外側継手部材９１は、円周方向に向き合ったローラ案内面９７ａ，９７ａと両ローラ案内面９７ａ，９７ａ間に設けられた大内径部９９ａからなるトラック溝９７が内周の三箇所に形成されるものである。

トリポード部材９２はボス１００と脚軸１０１とを備える。脚軸１０１はボス１００の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。

この場合、ローラ９３は、脚軸１０１の外径面に周方向に沿って配設される複数の針状ころ１０２を介して外嵌されている。脚軸１０１の外周面は針状ころ１０２の内側転動面を構成し、ローラ９３の内周面は針状ころ１０２の外側転動面を構成している。すなわち、この図９と図１０に示すトリポード型等速自在継手は、シングルローラタイプである。なお、複数の針状ころ１０２は、脚軸１０１の外周面とローラ９３の内周面との間に総ころ状態で配設されている。

これら針状ころ１０２は、脚軸１０１の付け根部に外嵌されたインナワッシャ１０３と半径方向内側で接すると共に、脚軸１０１の先端部に外嵌されたアウタワッシャ１０４と半径方向外側で接している。このアウタワッシャ１０４は、脚軸１０１の先端部に形成された環状溝１０５に丸サークリップ等の止め輪１０６を嵌合させることにより抜け止めされている。

この場合も、内側継手部材であるトリポード部材９２のボス１００の軸孔８５の内径面８６に設けられる凹部８７（図１に示す等速自在継手の内側継手部材６の軸孔１２の内径面１３に設けられる凹部２１と同様な凹部）を設けている。この場合も、凹部８７の側面および底面に対応する部位には、図１１のハッチングで示すように、硬化処理層Ｓ２が設けられているとともに、トリポード部材９２の脚軸１０１の外周面乃至肩部にまたがって硬化処理層Ｓ４が形成されている。そして、このトリポード部材９２の軸孔８５に嵌挿されるシャフトは、図４に示すシャフト１０を用いる。

このため、端部に凸部１５及び凸部２２が形成されたシャフト１０の端部を、内側継手部材としてのトリポード部材９２に嵌挿していけば、シャフト１０の凸部１５が内側継手部材であるトリポード部材９２の軸孔８５の内径面８６に食い込んでいき、凸部１５が、この凸部１５に嵌合する凹部１６（図５参照）を形成することができる。また、シャフト１０のトリポード部材９２の軸孔８５への嵌挿時には、シャフト１０の凸部２２が内側継手部材７３の軸孔８５の凹部８７に嵌合することになる。

このため、この図９と図１０に示すトリポードタイプの摺動式等速自在継手であっても、図１に示すような密着嵌合部Ｍ１と凹凸嵌合部Ｍ２からなる嵌合構造Ｍを構成することができ、図１に示す等速自在継手の嵌合構造Ｍと同様の作用効果を奏する。

ところで、前述した各実施形態では、密着嵌合部Ｍ１の凹部１６および凹凸嵌合部Ｍ２の凹部２１、４６，８４、８７が、内側継手部材６，３６，７３、９２の軸孔１２、４４、８２、８５の内径面１３、４５、８３、８６に形成されるとともに、密着嵌合部Ｍ１の凸部１５および凹凸嵌合部Ｍ２の凸部２２とがシャフト１０の外径面に形成されているが、密着嵌合部Ｍ１の凹部１６および凹凸嵌合部Ｍ２の凹部２１、４６、８４、８７とを、シャフト１０の外径面に形成し、密着嵌合部Ｍ１の凸部１５および凹凸嵌合部Ｍ２の凸部２２とを内側継手部材６，３６，７３、９２の軸孔１２、４４、８２、８５の内径面１３、４５、８３、８６に形成するようにしてもよい。

すなわち、図１２に示すような固定式等速自在継手の内側継手部材６の軸孔１２の内径面１３に密着嵌合部Ｍ１の凸部１５および凹凸嵌合部Ｍ２の凸部２２を設け、さらに内径面１３の全周面に硬化処理層Ｓ５を設け、図１３に示すように、シャフト１０の外周面に、凹凸嵌合部Ｍ２の凹部２１を設ける。この場合、凹部２１の側面および底面に対応する部位には、図１３のハッチングで示すように、硬化処理層Ｓ６が設けられている。

この場合、凸部１５の頂点を結ぶ円の最小直径（凸部１５の最小内径寸法）をＤ４とし、シャフト１０の外径寸法をＤ６とし、凹部１６の底を結ぶ円の最大内径寸法（凸部間の軸孔内径面の内径寸法）をＤ５とし場合、Ｄ４＜Ｄ６、Ｄ５≧Ｄ６とされる。

この場合、シャフト１０を内側継手部材６の軸孔１２に圧入すれば、内側継手部材側の凸部１５によって、シャフト１０の外径面に凸部１５が嵌合する凹部１６を形成することができる。これによって、内側継手部材側の凸部１５とシャフト１０の凹部１６との嵌合接触部位全域が密着している嵌合状態を構成することができる。すなわち、シャフト１０を内側継手部材６の軸孔１２に圧入することによって、相手側の凹部形成面（シャフト１０の外径面）に外側継手部材の凸部１５の形状の転写を行うことになる。この際、凸部１５がシャフト１０の外径面に食い込んでいくことによって、軸孔が僅かに拡径した状態となって、凸部１５の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、軸孔が元の径に戻ろうとして縮径することになる。これによって、凸部１５とその凸部１５に嵌合する相手部材の凹部１６との嵌合接触部位全域が密着する。

ところで、このように、内側継手部材６の軸孔１２に密着嵌合部Ｍ１の凸部１５が形成されるものであっても、図５（ａ）に示すように、各凸部１５の外面全体と、凹部１６の内面全体とが密着して嵌合接触部位を構成するものであっても、図５（ｂ）に示すように、凸部１５の突出方向のいずれかの部位（図例では、突出方向中間部）が、凹部形成前の凹部形成面の位置に対応するものであってもよい。さらには、図５（ｃ）に示すように、凸部１５の突出方向中間部位の周方向厚さＬ２を、周方向に隣り合う凸部１５間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法Ｌ１よりも小さいものであってもよい。

図５（ｃ）における凸部１５は、断面台形（富士山形状）としているが、これに限るものではなく、図５（ａ）（ｂ）に示すような三角山形状であってもよく、また、図５（ａ）（ｂ）において、図５（ｃ）における凸部１５も断面台形（富士山形状）としてもよい。

このため、図１２に示すように、内側継手部材６の軸孔１２の凸部１５が設けられ、シャフト１０を内側継手部材６の軸孔１２に圧入することによって、内側継手部材６の凸部１５によってシャフト１０の外径面に凹部１６が形成されるものであっても、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。また、内側継手部材６の軸孔１２の凸部２２が、シャフト１０の凹部２１に嵌合する。この場合の凹凸嵌合部Ｍ２も、凹部２１の硬化処理層Ｓ６と凸部の硬化処理層Ｓ５とが接触するものである。

従って、凹凸嵌合部Ｍ２の凹部２１をシャフト１０の外径面に形成し、密着嵌合部Ｍ１の凸部１５および凹凸嵌合部Ｍ２の凸部２２を内側継手部材の軸孔の内径面に形成したものであっても、凹凸嵌合部Ｍ２の凹部２１を、内側継手部材６の軸孔１２の内径面１３に形成し、密着嵌合部Ｍ１の凸部１５および凹凸嵌合部Ｍ２の凸部２２をシャフト１０の外径面に形成したものと同様の作用効果を奏する。

凹凸嵌合部Ｍ２の凹部２１をシャフト１０の外径面に形成し、密着嵌合部Ｍ１の凸部１５および凹凸嵌合部Ｍ２の凸部２２を内側継手部材６の軸孔１２の内径面１３に形成したものを、図６に示すダブルオフセットタイプの等速自在継手に適用しても、図７に示すクロスグルーブタイプの等速自在継手に適用しても、図９と図１０に示すトリポードタイプの等速自在継手に適用してもよい。

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、凹凸嵌合構造の凸部１５の形状として、実施形態の形状以外の半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の形状のものを採用でき、凸部１５の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。また、凸部１５と凹部２１，４６、８４、８７をシャフト１０に設けて、内側継手部材６、３６、７３、９２の軸孔１２、４４、８２、８５の内径面１３、４５，８３、８６に凸部２２を形成してもよい。また、その反対でもよく、凸部１５と凹部２１，４６、８４、８７と凸部２２との組み合わせは適宜行えばよい。

また、凹凸嵌合部として、前記実施形態では、１８０°反対位置にそれぞれ１個ずつ設けたものであった。すなわち、周方向に１８０°にずれた位置に２個設けられているものであったが、凸嵌合部の凹部および凸部の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。また、凹凸嵌合部の凹部および凸部の断面形状として、前記実施形態では、扁平台形状であったが、これに限らず、三角形状、半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の形状のものであってもよい。

摺動式等速自在継手としてクロスグルーブ型等速自在継手を用いる場合、フロートタイプやノンフロートタイプであってもよく、トリポードタイプを用いる場合、シングルローラタイプであっても、ダブルローラタイプであってもよい。

３、３３、７６、９１ 外側継手部材
６，３６，７３、９２ 内側継手部材
７，３７、７７、９３ トルク伝達部材
１０ シャフト
１２、４４、８２、８５ 軸孔
１３、４５、８３、８６ 内径面
１５ 凸部
１６ 凹部
１８ 嵌合接触部位
２１、４６、８４、８７ 凹部
２２ 凸部
３１ 内径面
３９ａ 外周面
４６ 凹部
８３ 内径面
Ｍ 凹凸嵌合構造
Ｍ１ 密着嵌合部
Ｍ２ 凹凸嵌合部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６ 硬化処理層

Claims (5)

1. 外側継手部材と、外側継手部材に内挿される内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在してトルク伝達を行なうトルク伝達部材とを備えた等速自在継手において、
   内側継手部材と、内側継手部材の軸孔に嵌挿されるシャフトとを連結する凹凸嵌合構造を備え、凹凸嵌合構造は、内側継手部材またはシャフトのどちらか一方の凸部とその凸部に嵌合する相手部材の凹部との周方向両側が密着している密着嵌合部と、シャフトが内側継手部材の軸孔に嵌挿される前に予め形成された凹部と凸部とが接触嵌合する凹凸嵌合部とからなり、凹凸嵌合部の凹部の内面および凸部の外面にそれぞれ硬化処理層を設け、凹部の硬化処理層と凸部の硬化処理層とが接触することを特徴とする等速自在継手。
2. 凹凸嵌合部は、周方向に沿って所定角度にずれた位置に少なくとも２個以上設けられていることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
3. 内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、外側継手部材３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トルク伝達部材としてのボールと、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たことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
4. 外周面に軸線に対して互いに逆方向に傾斜したトラック溝を円周方向に交互に形成した内側継手部材と、内周面に軸線に対して互いに逆方向に傾斜したトラック溝を円周方向に交互に形成した外側継手部材と、対となる内側継手部材のトラック溝と外側継手部材のトラック溝との交差部に組み込んだ複数個のトルク伝達部材としてのボールと、内側継手部材の外周面と外側継手部材の内周面との間に介在してボールを保持するケージとを備えことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
5. 円周方向に向き合ったローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３本の脚軸を備えた内側継手部材としてのトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に外嵌するとともに前記トラック溝に挿入されたトルク伝達部材としてのローラとを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。

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