JP2019163847A

JP2019163847A - Cross shaft coupling

Info

Publication number: JP2019163847A
Application number: JP2018053548A
Authority: JP
Inventors: 佑一郎矢追; Yuichiro Yaoi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2019-09-26

Abstract

To provide structure which allows for suppression of degradation in the durability of a cross shaft coupling by reducing a load transmitted to a yoke via a snap ring constituting the cross shaft coupling even if an excessive load is applied to the snap ring.SOLUTION: Load F transmitted to a snap ring 30 perpendicularly acts on a tapered surface 52 formed in the snap ring 30, and consequently, the load F is divided into a first component force F1 axially acting on a shaft part 32 of a spider 16, and a second component force F2 acting on an external peripheral side of the snap ring 30. Therefore, the second component force acts in a direction in which the second component force presses an outer circumferential surface of the snap ring 30 to a groove bottom 48a of a groove 48, and the first component force acts from a point X3 being an end of the groove bottom of the groove 48, accordingly the load acting on a first yoke 24 can be largely reduced.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、十字軸継手に係り、特に、十字軸継手の耐久性向上に関するものである。 The present invention relates to a cruciform joint, and more particularly to improving the durability of a cruciform joint.

プロペラシャフトの軸端に連結されトルクを伝達する十字軸継手がよく知られている。特許文献１の十字軸継手がそれである。特許文献１には、十字形状に形成されているスパイダ（特許文献１ではトラニオン）の軸端を覆うように嵌め付けられるカップと、ヨークの軸穴の内周面に嵌め付けられ、前記カップのスパイダからの脱落を防止するスナップリングとを、含んで構成される十字軸継手において、スナップリングの外周面に面取りが施された構造が開示されている。 A cross joint that is connected to a shaft end of a propeller shaft and transmits torque is well known. That is the cross joint of Patent Document 1. In Patent Document 1, a cup that is fitted to cover the shaft end of a spider formed in a cross shape (Trunnion in Patent Document 1) and an inner peripheral surface of a shaft hole of a yoke are fitted. In a cross joint including a snap ring that prevents the spider from falling off, a structure in which the outer peripheral surface of the snap ring is chamfered is disclosed.

特開２００４−６８８７９号公報JP 2004-68879 A

ところで、特許文献１の十字軸継手において、十字軸継手に連結されているプロペラシャフトに、共振などに起因する曲げ荷重が発生し、スパイダに形成される軸部に対して軸方向に作用する過大な荷重が入力された場合には、スナップリングがカップによって押し付けられ、スナップリングのカップとの接触面に、その接触面に対して垂直な方向の荷重が作用する。このとき、スナップリングとスナップリングを嵌め付けるために形成される溝との接触部に作用するモーメント荷重が過大になり、ヨークにかかる応力が大きくなることで十字軸継手の耐久性が低下する可能性がある。 By the way, in the cross shaft joint of Patent Document 1, a bending load caused by resonance or the like is generated on the propeller shaft connected to the cross shaft joint, and it is excessively acting on the shaft portion formed in the spider in the axial direction. When a large load is input, the snap ring is pressed by the cup, and a load in a direction perpendicular to the contact surface acts on the contact surface of the snap ring with the cup. At this time, the moment load acting on the contact portion between the snap ring and the groove formed to fit the snap ring becomes excessive, and the stress applied to the yoke increases, which may reduce the durability of the cross joint. There is sex.

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、プロペラシャフトの軸端に連結される十字軸継手において、十字軸継手を構成するスナップリングに過大な荷重がかかった場合であっても、スナップリングを介してヨークに伝達される荷重を低減して、十字軸継手の耐久性の低下を抑制できる構造を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and the object of the present invention is that an excessive load is applied to the snap ring constituting the cross shaft joint in the cross shaft joint connected to the shaft end of the propeller shaft. Even if it is a case, it is providing the structure which can reduce the load transmitted to a yoke via a snap ring, and can suppress the fall of durability of a cross joint.

第１発明の要旨とするところは、（ａ）十字形状に形成されているスパイダと、互いに向かい合う一対の保持部を有し、その保持部に前記スパイダの軸部が嵌め入れられる軸穴がそれぞれ形成されている一対のヨークと、前記スパイダの前記軸部の軸端を覆うように嵌め付けられ、組付状態において前記スパイダの前記軸部と前記ヨークの軸穴とを位置決めする有底円筒状のカップと、前記ヨークの軸穴の内周面に形成されている環状の溝に嵌め付けられ、組付状態において前記カップと接触することでそのカップの脱落を防止するスナップリングとを、備える十字軸継手であって、（ｂ）前記スナップリングの内周側であって前記カップと対向する部位には、前記スパイダの前記軸部の軸端側から前記スパイダの中心側に向かうに従って、前記軸穴の中心と前記スナップリングの内周面との間の距離が長くなるテーパ面が形成されていることを特徴とする。 The gist of the first invention is (a) a spider formed in a cross shape and a pair of holding portions facing each other, and shaft holes into which the shaft portions of the spider are fitted are respectively held in the holding portions. A pair of formed yokes and a bottomed cylindrical shape that is fitted so as to cover the shaft end of the shaft portion of the spider and positions the shaft portion of the spider and the shaft hole of the yoke in the assembled state And a snap ring that is fitted in an annular groove formed on the inner peripheral surface of the shaft hole of the yoke and prevents the cup from falling off by contacting the cup in the assembled state. In the cross joint, (b) on the inner peripheral side of the snap ring and facing the cup, from the shaft end side of the shaft portion of the spider toward the center side of the spider, Wherein the tapered surface distance increases between the center and the inner peripheral surface of said snap ring Kijikuana is formed.

第１発明の十字軸継手によれば、スパイダの軸部に軸端側へ作用する荷重が伝達され、その荷重がカップを介してスナップリングに伝達された場合、荷重がスナップリングに形成されているテーパ面に対して垂直に作用することで、その荷重が、スパイダの軸部の軸方向に作用する第１分力と、スナップリングの外周側に作用する第２分力とに分力される。従って、第２分力が、スナップリングの外周面とヨークに形成される溝の溝底との間で、スナップリングの外周面を溝の溝底に押し付ける方向に作用する。第２分力によって、スナップリングの外周面が溝の溝底に押し付けられることで、第１分力が、溝の溝底に作用するため、モーメント荷重がスラスト荷重に変換され、ヨークに作用する荷重を大幅に低減することができる。よって、十字軸継手の耐久性の低下を抑制することができる。 According to the cross shaft joint of the first invention, when a load acting on the shaft end side is transmitted to the shaft portion of the spider and the load is transmitted to the snap ring through the cup, the load is formed on the snap ring. By acting perpendicularly to the tapered surface, the load is divided into a first component force acting in the axial direction of the spider shaft and a second component force acting on the outer peripheral side of the snap ring. The Therefore, the second component force acts between the outer peripheral surface of the snap ring and the groove bottom of the groove formed in the yoke in the direction of pressing the outer peripheral surface of the snap ring against the groove bottom of the groove. Since the outer peripheral surface of the snap ring is pressed against the groove bottom by the second component force, the first component force acts on the groove bottom, so that the moment load is converted into the thrust load and acts on the yoke. The load can be greatly reduced. Therefore, a decrease in durability of the cross shaft joint can be suppressed.

本発明が適用された車両に備えられるプロペラシャフトの外観図である。1 is an external view of a propeller shaft provided in a vehicle to which the present invention is applied. 図１の十字軸継手を構成する各部品の構造を説明するための分解図である。It is an exploded view for demonstrating the structure of each component which comprises the cross shaft coupling of FIG. 図２のスナップリングの外観図である。It is an external view of the snap ring of FIG. 第１ヨークの軸穴の内周面に形成される溝、または、第２ヨークの軸穴の内周面に形成される溝にスナップリングが嵌め付けられた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state by which the snap ring was fitted by the groove | channel formed in the internal peripheral surface of the shaft hole of a 1st yoke, or the groove | channel formed in the internal peripheral surface of the shaft hole of a 2nd yoke. テーパ面が形成されない従来構造のヨークおよびスナップリングの断面図である。It is sectional drawing of the yoke and snap ring of the conventional structure in which a taper surface is not formed. 第１、第２ヨークの保持部のうち軸穴にスナップリングが嵌め付けられている部位を拡大した断面図であって、且つ、カップからスナップリングに荷重が伝達されたときの力の作用状態を示している。It is sectional drawing which expanded the site | part by which the snap ring is inserted by the shaft hole among the holding parts of the 1st, 2nd yoke, and the action state of force when a load is transmitted to a snap ring from a cup Is shown.

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.

図１は、本発明が適用された車両に備えられるプロペラシャフト１２の外観図である。プロペラシャフト１２は、例えば図示しないトランスミッションと図示しないデファレンシャル装置との間に介挿され、トランスミッションとデファレンシャル装置との間で動力を伝達する回転軸である。プロペラシャフト１２は、車両の進行方向と平行に配置されており、軸方向の一端がトランスミッションの出力軸に連結されるとともに、軸方向の他端がデファレンシャル装置のファイナルギヤと噛み合うドライブピニオンに連結されている。 FIG. 1 is an external view of a propeller shaft 12 provided in a vehicle to which the present invention is applied. The propeller shaft 12 is a rotating shaft that is inserted, for example, between a transmission (not shown) and a differential device (not shown), and transmits power between the transmission and the differential device. The propeller shaft 12 is arranged in parallel with the traveling direction of the vehicle, and one end in the axial direction is connected to the output shaft of the transmission, and the other end in the axial direction is connected to a drive pinion that meshes with the final gear of the differential device. ing.

トランスミッションの出力軸とプロペラシャフト１２の一端との間、および、プロペラシャフト１２の他端とデファレンシャル装置のドライブピニオンとの間には、それぞれ十字軸継手１４が設けられている。十字軸継手１４は、出力軸およびドライブピニオンとプロペラシャフト１２との間の角度変化を許容しつつ動力を伝達するよく知られた自在継手である。このようなプロペラシャフト１２の両端に十字軸継手１４が設けられている形式を、２ジョイントタイプのプロペラシャフトと称する。 Cross shaft joints 14 are provided between the output shaft of the transmission and one end of the propeller shaft 12 and between the other end of the propeller shaft 12 and the drive pinion of the differential device. The cross joint 14 is a well-known universal joint that transmits power while allowing an angle change between the output shaft and the drive pinion and the propeller shaft 12. A type in which the cross joint 14 is provided at both ends of the propeller shaft 12 is referred to as a two-joint type propeller shaft.

図２は、図１の十字軸継手１４を構成する各部品の構造を説明するための分解図である。十字軸継手１４は、十字形状に形成されているスパイダ１６と、互いに向かい合う一対の保持部３６を有する第１ヨーク２４と、互いに向かい合う一対の保持部４２を有する第２ヨーク２６と、スパイダ１６の後述する各軸部３２の軸端を覆うように嵌め付けられる４個のカップ２８と、組付状態においてカップ２８の脱落を防止するために第１ヨーク２４および第２ヨーク２６にそれぞれ嵌め付けられる４個のスナップリング３０とを、備えている。なお、図２にあっては、１個のカップ２８および１個のスナップリング３０が記載されており、他の３個のカップ２８および３個のスナップリング３０については省略されている。上記第１ヨーク２４および第２ヨーク２６が、本発明の一対のヨークに対応している。 FIG. 2 is an exploded view for explaining the structure of each part constituting the cross joint 14 of FIG. The cross shaft joint 14 includes a spider 16 formed in a cross shape, a first yoke 24 having a pair of holding portions 36 facing each other, a second yoke 26 having a pair of holding portions 42 facing each other, and the spider 16 Four cups 28 are fitted so as to cover shaft ends of the respective shaft portions 32 to be described later, and are fitted to the first yoke 24 and the second yoke 26 in order to prevent the cups 28 from falling off in the assembled state. Four snap rings 30 are provided. In FIG. 2, one cup 28 and one snap ring 30 are shown, and the other three cups 28 and three snap rings 30 are omitted. The first yoke 24 and the second yoke 26 correspond to a pair of yokes of the present invention.

スパイダ１６は、４本の軸部３２ａ〜３２ｄ（区別しない場合には軸部３２と称す）を有する十字形状に形成された部材である。各軸部３２ａ〜３２ｄは、一平面上において９０度間隔に配置され、各軸部３２ａ〜３２ｄの軸径（外径）および軸の長さは、いずれも同じ寸法とされている。 The spider 16 is a member formed in a cross shape having four shaft portions 32a to 32d (referred to as the shaft portion 32 if not distinguished). The shaft portions 32a to 32d are arranged at an interval of 90 degrees on one plane, and the shaft diameters (outer diameters) and shaft lengths of the shaft portions 32a to 32d are the same.

第１ヨーク２４は、基部３４と、基部３４から垂直に伸びる一対の保持部３６とから構成される二股状の部材である。保持部３６は、所定の間隔をあけて互いに向かい合うように形成されている。一対の保持部３６には、組付時においてスパイダ１６の軸部３２が嵌め入れられる軸穴３８が、それぞれ形成されている。これら一対の軸穴３８は、同じ軸線を中心にして形成されており、各軸穴３８の内径は、軸部３２の外径よりも大きく形成されている。具体的には、軸穴３８の内径は、一対の軸部３２ａ、３２ｂを軸穴３８内に嵌め入れることができる大きさに設定されている。 The first yoke 24 is a bifurcated member composed of a base portion 34 and a pair of holding portions 36 extending vertically from the base portion 34. The holding portions 36 are formed to face each other with a predetermined interval. The pair of holding portions 36 are respectively formed with shaft holes 38 into which the shaft portion 32 of the spider 16 is fitted during assembly. The pair of shaft holes 38 is formed around the same axis, and the inner diameter of each shaft hole 38 is formed larger than the outer diameter of the shaft portion 32. Specifically, the inner diameter of the shaft hole 38 is set to a size that allows the pair of shaft portions 32 a and 32 b to be fitted into the shaft hole 38.

第２ヨーク２６は、基部４０と、基部４０から垂直に伸びる一対の保持部４２とから構成される二股状の部材である。保持部４２は、所定の間隔をあけて互いに向かい合うように形成されている。一対の保持部４２には、組付時においてスパイダ１６の軸部３２が嵌め入れられる軸穴４６が、それぞれ形成されている。これら一対の軸穴４６は、同じ軸線を中心にして形成されており、各軸穴４６の内径は、軸部３２の外径よりも大きく形成されている。具体的には、軸穴４６の内径は、一対の軸部３２ｃ、３２ｄを軸穴４６内に嵌め入れることができる大きさに設定されている。本実施例では、軸穴３８の内径と軸穴４６の内径とが等しくされている。 The second yoke 26 is a bifurcated member composed of a base portion 40 and a pair of holding portions 42 extending vertically from the base portion 40. The holding portions 42 are formed to face each other with a predetermined interval. The pair of holding portions 42 are respectively formed with shaft holes 46 into which the shaft portion 32 of the spider 16 is fitted during assembly. The pair of shaft holes 46 are formed around the same axis, and the inner diameter of each shaft hole 46 is formed larger than the outer diameter of the shaft portion 32. Specifically, the inner diameter of the shaft hole 46 is set to a size that allows the pair of shaft portions 32 c and 32 d to be fitted into the shaft hole 46. In this embodiment, the inner diameter of the shaft hole 38 is equal to the inner diameter of the shaft hole 46.

カップ２８は、いずれも有底円筒状に形成されており、開口側から軸部３２の軸端を覆うようにして嵌め付けられる。具体的には、スパイダ１６の各軸部３２が、第１ヨーク２６の軸穴３８および第２ヨーク２６の軸穴４６に嵌め入れられた状態で、カップ２８が各軸部３２の軸端に嵌め付けられる。なお、カップ２８の内周側には、図示しないころ軸受が設けられており、カップ２８は、ころ軸受を介して各軸部３２に対して相対回転可能な状態で嵌め付けられる。また、カップ２８の外径は、カップ２８の外周面と軸穴３８、４６の内周面３８ａ、４６ａとが摺動可能な状態で嵌合する寸法に設定されている。これより、スパイダ１６の各軸部３２が、第１ヨーク２６の軸穴３８および第２ヨーク２６の軸穴４６に嵌め入れられた状態で、各カップ２８が各軸部３２の軸端に嵌め付けられる組付状態における、第１、第２ヨーク２４、２６の軸穴３８、４６に対するスパイダ１６の各軸部３２の相対的な位置が、カップ２８によって位置決めされる。 Each cup 28 is formed in a bottomed cylindrical shape, and is fitted so as to cover the shaft end of the shaft portion 32 from the opening side. Specifically, in a state where each shaft portion 32 of the spider 16 is fitted in the shaft hole 38 of the first yoke 26 and the shaft hole 46 of the second yoke 26, the cup 28 is attached to the shaft end of each shaft portion 32. It is fitted. Note that a roller bearing (not shown) is provided on the inner peripheral side of the cup 28, and the cup 28 is fitted in a state in which the cup 28 can rotate relative to each shaft portion 32 via the roller bearing. Further, the outer diameter of the cup 28 is set to a dimension that allows the outer peripheral surface of the cup 28 and the inner peripheral surfaces 38a and 46a of the shaft holes 38 and 46 to be slidable. Thus, each cup 28 is fitted to the shaft end of each shaft portion 32 in a state where each shaft portion 32 of the spider 16 is fitted in the shaft hole 38 of the first yoke 26 and the shaft hole 46 of the second yoke 26. The relative position of each shaft portion 32 of the spider 16 with respect to the shaft holes 38, 46 of the first and second yokes 24, 26 in the assembled state to be attached is positioned by the cup 28.

スナップリング３０は、スパイダ１６の軸部３２ａ、３２ｂおよびカップ２８が第１ヨーク２４の軸穴３８内に組み付けられた状態で、第１ヨーク２４の軸穴３８の内周面３８ａに形成されている環状の溝４８に、外周部が嵌め付けられる。また、スナップリング３０は、スパイダ１６の軸部３２ｃ、３２ｄおよびカップ２８が第２ヨーク２６の軸穴４６内に組み付けられた状態で、第２ヨーク２６の軸穴４６の内周面４６ａに形成されている環状の溝５０に、外周部が嵌め付けられる。 The snap ring 30 is formed on the inner peripheral surface 38 a of the shaft hole 38 of the first yoke 24 in a state where the shaft portions 32 a and 32 b of the spider 16 and the cup 28 are assembled in the shaft hole 38 of the first yoke 24. The outer peripheral portion is fitted into the annular groove 48. The snap ring 30 is formed on the inner peripheral surface 46 a of the shaft hole 46 of the second yoke 26 in a state where the shaft portions 32 c and 32 d of the spider 16 and the cup 28 are assembled in the shaft hole 46 of the second yoke 26. The outer peripheral portion is fitted into the annular groove 50 formed.

図３は、スナップリング３０の外観図である。スナップリング３０は、長手状に伸びる１本の鉄製の部材から成り、その両端部が接近するように略環状（略Ｃ型形状）に形成された部材である。スナップリング３０は、軸穴３８の溝４８および軸穴４６の溝５０に嵌め付けられるように、周方向の大部分が溝４８、５０の形状に沿った形状とされている。また、スナップリング３０の周方向の一部、具体的には、互いに接近するスナップリング３０の両端部が、内周側に突き出すように変形させられている。 FIG. 3 is an external view of the snap ring 30. The snap ring 30 is formed of a single iron member extending in a longitudinal shape, and is a member formed in a substantially annular shape (substantially C-shaped) so that both ends thereof approach each other. Most of the circumferential direction of the snap ring 30 is formed in the shape of the grooves 48 and 50 so as to be fitted into the groove 48 of the shaft hole 38 and the groove 50 of the shaft hole 46. Further, a part of the snap ring 30 in the circumferential direction, specifically, both end portions of the snap ring 30 approaching each other are deformed so as to protrude toward the inner peripheral side.

スナップリング３０の内周側には、テーパ面５２が形成されている。図４は、第１ヨーク２４の軸穴３８の内周面３８ａに形成される溝４８、または、第２ヨーク２６の軸穴４６の内周面４６ａに形成される溝５０にスナップリング３０が嵌め付けられた状態を示す断面図である。なお、組付状態において、図４の一点鎖線で示す部位に、スパイダ１６の軸部３２およびカップ２８が配置される。溝４８、５０にスナップリング３０が嵌め付けられることで、組付状態においてカップ２８が軸部３２の軸方向（図４において紙面上側）に移動した場合であっても、カップ２８がスナップリング３０の対向する面と接触することで、カップ２８の軸部３２からの脱落が防止される。 A tapered surface 52 is formed on the inner peripheral side of the snap ring 30. 4 shows that the snap ring 30 is in the groove 48 formed in the inner peripheral surface 38a of the shaft hole 38 of the first yoke 24 or the groove 50 formed in the inner peripheral surface 46a of the shaft hole 46 of the second yoke 26. It is sectional drawing which shows the state fitted. In the assembled state, the shaft portion 32 and the cup 28 of the spider 16 are disposed at a portion indicated by a one-dot chain line in FIG. By fitting the snap ring 30 into the grooves 48 and 50, even when the cup 28 is moved in the axial direction of the shaft portion 32 (upper side in FIG. 4) in the assembled state, the cup 28 is snapped. The cup 28 is prevented from falling off from the shaft portion 32 by contacting the opposite surfaces.

図４に示すように、組付状態において、スナップリング３０の外周側の面は、溝４８、５０の溝底４８ａ、５０ａと平行となるように形成されている。一方、組付状態において、スナップリング３０の内周側であって、スパイダ１６およびカップ２８と対向する部位には、テーパ面５２が形成されている。すなわち、スナップリング３０のテーパ面５２が、スパイダ１６およびカップ２８と対向するように、スナップリング３０が嵌め付けられる。テーパ面５２は、スパイダ１６の軸部３２の軸端側からスパイダ１６の中心側（図４おいて紙面上側から下側）に向かうに従って、軸穴３８、４６の中心Ｃとスナップリング３０の内周面との間の距離Ｄが長くなるように形成されている。 As shown in FIG. 4, in the assembled state, the outer peripheral surface of the snap ring 30 is formed to be parallel to the groove bottoms 48 a and 50 a of the grooves 48 and 50. On the other hand, in the assembled state, a tapered surface 52 is formed on the inner peripheral side of the snap ring 30 and at a portion facing the spider 16 and the cup 28. That is, the snap ring 30 is fitted so that the tapered surface 52 of the snap ring 30 faces the spider 16 and the cup 28. The taper surface 52 extends from the shaft end side of the shaft portion 32 of the spider 16 toward the center side of the spider 16 (from the upper side to the lower side in FIG. 4) and the center C of the shaft holes 38 and 46 and the snap ring 30. It is formed so that the distance D between the peripheral surface becomes long.

スナップリング３０にテーパ面５２が形成されることで得られる効果について、以下から説明する。図５は、比較対象としてテーパ面が形成されない従来構造のヨーク１００およびスナップリング１０２の断面図である。図５に示すように、ヨーク１００の保持部１０１には軸穴１０４が形成されており、その軸穴１０４の内周面１０４ａに形成される環状の溝１０６に、スナップリング１０２の外周側が嵌め付けられている。スナップリング１０２についてはテーパ面が形成されないため、スナップリング１０２の図示しないカップと対向する面が、軸穴１０４の内周面１０４ａに対して垂直となる。 The effects obtained by forming the tapered surface 52 on the snap ring 30 will be described below. FIG. 5 is a cross-sectional view of a yoke 100 and a snap ring 102 having a conventional structure in which a tapered surface is not formed as a comparison target. As shown in FIG. 5, a shaft hole 104 is formed in the holding portion 101 of the yoke 100, and the outer peripheral side of the snap ring 102 is fitted into an annular groove 106 formed in the inner peripheral surface 104 a of the shaft hole 104. It is attached. Since the snap ring 102 is not formed with a tapered surface, the surface of the snap ring 102 that faces a cup (not shown) is perpendicular to the inner peripheral surface 104 a of the shaft hole 104.

ここで、走行中において、プロペラシャフトに共振などに起因する曲げ荷重が発生すると、その荷重がプロペラシャフトに連結されたヨークを介してスパイダに伝達される。この荷重は、スパイダの軸部に対して軸方向に作用し、スパイダの軸部に嵌め付けられたカップにも荷重が伝達される。これより、カップが、スナップリング１０２のカップと対向する面を垂直方向に押し付けることで、スナップリング１０２に荷重Ｆが伝達される。スナップリング１０２に荷重Ｆが伝達されると、スナップリング１０２が僅かに変形し、溝１０６の開口側に位置する点Ｘ１とスナップリング１０２とが接触することとなる。このとき、荷重Ｆが、ヨーク１００の溝１０６の入口側（開口側）に位置する点Ｘ１において軸部の軸方向（軸穴１０４の軸方向）に作用するモーメント荷重となる。 Here, when a bending load due to resonance or the like is generated on the propeller shaft during traveling, the load is transmitted to the spider via a yoke connected to the propeller shaft. This load acts in the axial direction on the spider shaft, and the load is also transmitted to the cup fitted on the spider shaft. Thus, the load F is transmitted to the snap ring 102 when the cup presses the surface of the snap ring 102 facing the cup in the vertical direction. When the load F is transmitted to the snap ring 102, the snap ring 102 is slightly deformed, and the point X1 located on the opening side of the groove 106 and the snap ring 102 come into contact with each other. At this time, the load F becomes a moment load acting in the axial direction of the shaft portion (the axial direction of the shaft hole 104) at the point X1 located on the inlet side (opening side) of the groove 106 of the yoke 100.

この荷重Ｆは、ヨーク１００の溝１０６の入口側に位置する点Ｘ１において、軸部３２の軸方向に作用するため、溝１０６の溝底１０６ａの端に位置する点Ｘ２を中心にして曲げモーメントＭ（Ｎ・ｍ）が作用する。曲げモーメントＭの大きさは、下式（１）から求められる。ここで、ｔ（ｍｍ）は、図４に示す溝１０６の深さに対応している。下式（２）は、曲げモーメントＭが作用する部位の断面係数Ｚ（ｍｍ^３）を求める公知の式である。式（２）において、ｄ２（ｍｍ）は、ヨークの溝１０６の溝底１０６ａの内径（直径）に対応している。ｓは、溝１０６の点Ｘ１からヨーク１００の軸穴１０４の軸方向の端部までの距離に対応している。これら式（１）で求められた曲げモーメントＭ、および、式（２）で求められた断面係数Ｚを、公知の式（３）に適用することでヨーク１００にかかる曲げ応力σが算出される。このように、テーパ面が形成されない場合、ヨーク１００には曲げモーメントＭに起因する式（３）で算出される曲げ応力σが作用する。
Ｍ＝Ｆ×ｔ・・・（１）
Ｚ＝（π×ｄ２×ｓ^２）／６・・・（２）
σ＝Ｍ／Ｚ＝６×Ｆ×ｔ／（π×ｄ２×ｓ^２）・・・（３） Since the load F acts in the axial direction of the shaft portion 32 at the point X1 located on the inlet side of the groove 106 of the yoke 100, the bending moment is centered on the point X2 located at the end of the groove bottom 106a of the groove 106. M (N · m) acts. The magnitude of the bending moment M is obtained from the following equation (1). Here, t (mm) corresponds to the depth of the groove 106 shown in FIG. The following equation (2) is a well-known equation for obtaining the section modulus Z (mm ³ ) of the portion where the bending moment M acts. In Expression (2), d2 (mm) corresponds to the inner diameter (diameter) of the groove bottom 106a of the groove 106 of the yoke. s corresponds to the distance from the point X1 of the groove 106 to the axial end of the shaft hole 104 of the yoke 100. The bending stress σ applied to the yoke 100 is calculated by applying the bending moment M obtained by the equation (1) and the section modulus Z obtained by the equation (2) to the known equation (3). . As described above, when the tapered surface is not formed, the bending stress σ calculated by the expression (3) due to the bending moment M acts on the yoke 100.
M = F × t (1)
Z = (π × d2 × s ² ) / 6 (2)
σ = M / Z = 6 × F × t / (π × d2 × s ² ) (3)

次いで、本実施例のスナップリング３０にテーパ面５２が形成されている場合であって、スナップリング３０にカップ２８からの荷重Ｆが伝達された場合について、図６を用いて説明する。図６は、第１ヨーク２４の保持部３６のうち軸穴３８にスナップリング３０が嵌め付けられている部位を拡大した断面図であって、且つ、カップ２８（図６では図示せず）からスナップリング３０に荷重Ｆが伝達されたときの力の作用状態を示している。 Next, the case where the tapered surface 52 is formed on the snap ring 30 of the present embodiment and the load F from the cup 28 is transmitted to the snap ring 30 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the holding portion 36 of the first yoke 24 where the snap ring 30 is fitted in the shaft hole 38, and from the cup 28 (not shown in FIG. 6). The action state of the force when the load F is transmitted to the snap ring 30 is shown.

スナップリング３０にカップ２８から荷重Ｆが伝達されると、その荷重Ｆは、テーパ面５２に対して垂直方向に作用する。これより、この荷重Ｆが、スパイダ１６の軸部３２の軸方向と平行に作用する第１分力Ｆ１と、溝４８の溝底４８ａに対して垂直方向（すなわち軸部３２の径方向）に作用する第２分力Ｆ２とに分力される。第２分力Ｆ２が、溝４８の溝底４８ａに対して垂直方向に作用することで、スナップリング３０の外周側が溝４８の溝底４８ａに押し付けられる。 When the load F is transmitted from the cup 28 to the snap ring 30, the load F acts in a direction perpendicular to the tapered surface 52. Accordingly, the load F is perpendicular to the first component force F1 acting parallel to the axial direction of the shaft portion 32 of the spider 16 and the groove bottom 48a of the groove 48 (that is, in the radial direction of the shaft portion 32). The force is divided into the second component force F2 that acts. The second component force F <b> 2 acts in a direction perpendicular to the groove bottom 48 a of the groove 48, so that the outer peripheral side of the snap ring 30 is pressed against the groove bottom 48 a of the groove 48.

このように、第２分力Ｆ２によってスナップリング３０の外周側が溝４８の溝底４８ａに押し付けられることで、スナップリング３０を介して第１ヨーク２４に作用する第１分力Ｆ１は、溝４８の溝底４８ａの端点である図６の点Ｘ３から作用するため、第１ヨーク２４の点Ｘ３を中心とする曲げモーメントＭは、殆ど生じない。よって、テーパ面が形成されない従来構造では、荷重Ｆが、曲げモーメントＭを発生させるモーメント荷重として作用していたのに対して、スナップリング３０にテーパ面５２が形成されることで、荷重Ｆが、点Ｘ３において軸部３２の軸方向に作用するせん断荷重（スラスト荷重）としての第１分力Ｆ１、および、溝４８の溝底４８ａに対して垂直に作用する第２分力Ｆ２に変換される。 In this way, the outer peripheral side of the snap ring 30 is pressed against the groove bottom 48 a of the groove 48 by the second component force F 2, so that the first component force F 1 acting on the first yoke 24 via the snap ring 30 is the groove 48. 6 acts as an end point of the groove bottom 48a of FIG. 6, and therefore the bending moment M around the point X3 of the first yoke 24 hardly occurs. Therefore, in the conventional structure in which the tapered surface is not formed, the load F acts as a moment load that generates the bending moment M, whereas the tapered surface 52 is formed in the snap ring 30 so that the load F is reduced. The first component force F1 as a shear load (thrust load) acting in the axial direction of the shaft portion 32 at the point X3 and the second component force F2 acting perpendicularly to the groove bottom 48a of the groove 48 are converted. The

図６の点Ｘ３において、せん断荷重としての第１分力Ｆ１が作用する場合、第１ヨーク２４には、第１分力Ｆ１による下式（４）で算出されるせん断応力τが作用する。
τ＝Ｆ１／（π×ｄ２×ｓ）・・・（４） When the first component force F1 as the shear load acts at the point X3 in FIG. 6, the shear stress τ calculated by the following equation (4) by the first component force F1 acts on the first yoke 24.
τ = F1 / (π × d2 × s) (4)

前記曲げ応力σとせん断応力τとを比較すると、その比Ｌ（σ／τ）が下式（５）となる。式（５）からわかるように、曲げ応力σがせん断応力τに比べて十分に大きいため、スナップリング３０にテーパ面５２が形成されることで、第１ヨーク２４に作用する荷重が大幅に低減されることとなる。
Ｌ＝６×（Ｆ／Ｆ１）×（ｔ／ｓ）・・・（５） When the bending stress σ and the shear stress τ are compared, the ratio L (σ / τ) is expressed by the following equation (5). As can be seen from equation (5), since the bending stress σ is sufficiently larger than the shear stress τ, the tapering surface 52 is formed on the snap ring 30, thereby greatly reducing the load acting on the first yoke 24. Will be.
L = 6 × (F / F1) × (t / s) (5)

スナップリング１０２にテーパ面が形成されない従来構造では、上述したように曲げ応力σが大きくなる。従って、テーパ面が形成されない従来構造では、プロペラシャフトの曲げ荷重による十字軸継手への荷重が低減されるように、３ジョイントタイプのプロペラシャフトが使用されていた。しかしながら、３ジョイントタイプのプロペラシャフトは、シャフトの間にさらに継手が設けられるために部品点数が多く、製造コストも高くなる。これに対して、本実施例のようにスナップリング３０にテーパ面５２が形成されることで、２ジョイントタイプのプロペラシャフトであっても第１ヨーク２４にかかる荷重が低減される。よって、２ジョイントタイプのプロペラシャフトの適用範囲を拡げることが可能となる。なお、２ジョイントタイプのプロペラシャフトは、３ジョイントタイプのプロペラシャフトに比べて部品点数が少なく、製造コストも３ジョイントタイプに比べて安くなる。 In the conventional structure in which the snap ring 102 is not formed with a tapered surface, the bending stress σ increases as described above. Therefore, in the conventional structure in which the tapered surface is not formed, a three-joint type propeller shaft is used so that the load on the cross joint due to the bending load of the propeller shaft is reduced. However, the three-joint type propeller shaft has a larger number of parts and a higher manufacturing cost because a joint is further provided between the shafts. On the other hand, by forming the tapered surface 52 on the snap ring 30 as in the present embodiment, the load applied to the first yoke 24 is reduced even with a two-joint type propeller shaft. Therefore, it is possible to expand the application range of the 2-joint type propeller shaft. The two-joint type propeller shaft has fewer parts than the three-joint type propeller shaft, and the manufacturing cost is lower than that of the three-joint type.

なお、図６は、第１ヨーク２４の軸穴３８に嵌め付けられるスナップリング３０に、テーパ面５２が形成される場合の力の作用状態を説明するものであったが、第２ヨーク２６の軸穴４６に嵌め付けられるスナップリング３０についてもテーパ面５２が形成されることで、カップ２８からスナップリング３０に荷重Ｆが伝達された場合において、第２ヨーク２６に作用する荷重が低減されるという同様の効果が得られる。 FIG. 6 illustrates the action state of the force when the tapered surface 52 is formed on the snap ring 30 fitted in the shaft hole 38 of the first yoke 24. The tapered surface 52 is also formed on the snap ring 30 fitted in the shaft hole 46, so that the load acting on the second yoke 26 is reduced when the load F is transmitted from the cup 28 to the snap ring 30. The same effect is obtained.

上述のように、本実施例によれば、スパイダ１６の軸部３２に軸端側へ作用する荷重Ｆが伝達され、その荷重Ｆがカップ２８を介してスナップリング３０に伝達された場合、荷重Ｆがスナップリング３０に形成されているテーパ面５２に対して垂直に作用することで、その荷重Ｆが、スパイダ１６の軸部３２の軸方向に作用する第１分力Ｆ１と、スナップリング３０の外周側に作用する第２分力Ｆ２とに分力される。従って、第２分力Ｆ２が、スナップリング３０の外周面と第１ヨーク２４に形成される溝４８の溝底４８ａとの間で、スナップリング３０の外周面を溝４８の溝底４８ａに押し付ける方向に作用する。よって、スナップリング３０から第１ヨーク２４に軸部３２の軸方向に作用する第１分力Ｆ１が、図５の点Ｘ１で作用するモーメント荷重から、図６の点Ｘ３において作用するスラスト荷重に変換されるため、第１ヨーク２４に作用する荷重を大幅に低減することができる。 As described above, according to this embodiment, when the load F acting on the shaft end side is transmitted to the shaft portion 32 of the spider 16 and the load F is transmitted to the snap ring 30 via the cup 28, the load When F acts perpendicularly to the tapered surface 52 formed on the snap ring 30, the load F acts on the first component force F 1 acting in the axial direction of the shaft portion 32 of the spider 16, and the snap ring 30. To the second component force F2 acting on the outer peripheral side of the. Accordingly, the second component force F <b> 2 presses the outer peripheral surface of the snap ring 30 against the groove bottom 48 a of the groove 48 between the outer peripheral surface of the snap ring 30 and the groove bottom 48 a of the groove 48 formed in the first yoke 24. Acts on direction. Therefore, the first component force F1 acting in the axial direction of the shaft portion 32 from the snap ring 30 to the first yoke 24 is changed from the moment load acting at the point X1 in FIG. 5 to the thrust load acting at the point X3 in FIG. Since it is converted, the load acting on the first yoke 24 can be greatly reduced.

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is applied also in another aspect.

例えば、前述の実施例では、プロペラシャフト１２は、トランスミッションとデファレンシャル装置との間に介挿されていたが、プロペラシャフト１２は、これに限定されるものではなく、例えば４輪駆動車両のトランスファーとデファレンシャル装置との間に介挿されるものであっても構わない。すなわち、トランスファーとデファレンシャル装置との間に介挿されるプロペラシャフトの軸端部に、十字軸継手１４が適用されるものであっても構わない。 For example, in the above-described embodiment, the propeller shaft 12 is interposed between the transmission and the differential device. However, the propeller shaft 12 is not limited to this, for example, a transfer of a four-wheel drive vehicle. It may be inserted between the differential device. That is, the cross joint 14 may be applied to the shaft end portion of the propeller shaft inserted between the transfer and the differential device.

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 The above description is only an embodiment, and the present invention can be implemented in variously modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art.

１４：十字軸継手
１６：スパイダ
２４：第１ヨーク（ヨーク）
２６：第２ヨーク（ヨーク）
３０：スナップリング
３２：軸部
３６、４２：保持部
３８、４６：軸穴
３８ａ、４６ａ：内周面
４８、５０：溝（環状の溝）
５２：テーパ面 14: Cross shaft coupling 16: Spider 24: First yoke (yoke)
26: Second yoke (yoke)
30: Snap ring 32: Shaft portion 36, 42: Holding portion 38, 46: Shaft hole 38a, 46a: Inner peripheral surface 48, 50: Groove (annular groove)
52: Tapered surface

Claims

A spider formed in a cross shape, a pair of holding portions facing each other, a pair of yokes each having a shaft hole into which the shaft portion of the spider is fitted in the holding portion, and the spider A cylindrical cup with a bottom that is fitted so as to cover the shaft end of the shaft portion and positions the shaft portion of the spider and the shaft hole of the yoke in the assembled state, and an inner peripheral surface of the shaft hole of the yoke A cross shaft joint that includes a snap ring that is fitted in an annular groove formed on the upper surface and prevents the cup from falling off by contacting the cup in the assembled state,
The portion of the inner surface of the snap ring that faces the cup is located at the center of the shaft hole and the inner portion of the snap ring from the shaft end side of the shaft portion of the spider toward the center side of the spider. A cross joint having a tapered surface with a longer distance to the peripheral surface.