WO2007069444A1

WO2007069444A1 - 等速自在継手及びその内方部材

Info

Publication number: WO2007069444A1
Application number: PCT/JP2006/323572
Authority: WO
Inventors: Kisao Yamazaki
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2007-06-21

Abstract

　内方部材の軸孔の内径面に熱処理を施す場合、内方部材およびシャフトの両方の強度を確保すると共にシャフトとのスプライン嵌合のガタを抑制する。　外輪との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径に形成された軸孔１２にシャフトを挿入してスプライン嵌合する内輪６であって、軸孔１２の内径面１７に高周波焼入れによる硬化層１９を形成し、かつ、軸孔１２のシャフト挿入側部位２０での硬化層１９の深さａをシャフト非挿入側部位２１での硬化層１９の深さｂよりも小さくするか、あるいは、軸孔１２の軸方向中央部位２２での硬化層１９の深さｂを軸方向両端部位２０，２１での硬化層１９の深さａ，ｃよりも大きくする。

Description

明細書

等速自在継手及びその内方部材

技術分野

[0001] 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型あるいは摺動型の等速自在継手及びその等速自在継手の一部を構成する内方部材に関する。

背景技術

[0002] 例えば、自動車のドライブシャフト等の連結用継手として使用されている固定型等速自在継手 (ツエパー型等速自在継手： BJ)は、球面状の内径面に曲線状のトラック溝を軸方向に形成した外方部材としての外輪と、球面状の外径面に曲線状のトラック溝を軸方向に形成した内方部材としての内輪と、外輪のトラック溝とこれに対応する内輪のトラック溝とが協働して形成されるボールトラックに配された複数のトルク伝達用ボールと、それらのボールを保持するポケットを備えた保持器とで構成される。複数のボールは、保持器に形成されたポケットに収容されて円周方向等間隔に配置されている。

[0003] この等速自在継手をドライブシャフトに使用する場合、外輪の一端力軸方向に一体的に延びる軸部（従動軸）を車輪軸受装置に連結すると共に、内輪の軸孔にスプライン嵌合されたシャフト (駆動軸)を摺動型等速自在継手に連結するようにして、る。この外輪の軸部と内輪側のシャフトの二軸間で外輪と内輪とが角度変位すると、保持器のポケットに収容されたボール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、継手の等速性が確保される。ここで、作動角とは、外輪の軸部と内輪のシャフトとがなす角度を意味する。

[0004] 等速自在継手の内輪については、高強度化を図るため、例えば浸炭焼入れ等の熱処理により硬化層を形成し、製品寿命を向上させ、ひいては等速自在継手の製品寿命を向上させるようにしてヽる（例えば、特許文献 1参照) o

特許文献 1 :特開 2000— 227123号公報特許文献 2：実公平 6 - 33220号公報

特許文献 3：特開 2001— 343023号公報

特許文献 4：特開 2001 - 287122号公報

特許文献 5：特開 2001— 323920号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、前述した等速自在継手における内輪は、通常、焼入れ硬化能を有する鋼材にて形成されており、図 15および図 16に示すように保持器の内径面と接触する外径面 104と、ボールが転動するために高面圧に晒されるトラック溝 105と、シャフトがスプライン嵌合される軸孔 112の内径面 117を含む全周に亘つて、浸炭焼入れによる硬化層 118が形成されて、る。

[0006] なお、図 15は図 16の H—H線に沿う断面図であり、図 16は図 15の G— O— G線に沿う断面図である。同図においては、断面を表すハッチングを省略し、硬化層 118を形成部位をハッチングで表して、る。

[0007] このように内輪 106の外径面 104、トラック溝 105および軸孔 112の内径面 117に浸炭焼入れによる硬化層 118を形成することにより、内輪 106の強度を確保して、る力特に、シャフトがスプライン嵌合により連結固定される軸孔 112の内径面 117にっ、ては、浸炭焼入れによる硬化層 118の形成でもって内輪 106の強度を確保することが重要である。

[0008] 一方、近年の自動車においては、乗り心地を良くするために駆動系のガタを小さくすることが求められている。内輪 106とシャフトのスプライン嵌合については、一般的に、シャフトのスプラインに捩れ角を付カ卩することで内輪 106とシャフトのスプライン嵌合のガタ量を低減するようにしている。し力しながら、捩れ角は、捩れる方向（自動車の前進と後退の二方向）に対して非対称の形状となるため、捩れトルクの負荷方向に対してシャフトの強度が変化してしまう。

[0009] これを防止する目的で、自動車に使用される左右一組のドライブシャフトに対して、シャフトのスプラインの捩れ角の方向を左右別々に設定することが提案されている（例えば、特許文献 2参照)。し力しながら、このような手段を採用すると、左右同じシャフトで生産可能なものでも、スプラインのみ左右別形状となって製品の種類が増えてしまうことになる。また、捩れ角の方向の違いは目視での確認が困難なために製品管理が困難になり、また、左右別々に生産ラインが必要となるために生産性が悪くなるという問題がある。

[0010] この問題を解決するため、シャフトのスプラインに、捩れ角に代えて左右対称形状のクラウ-ングを設けることにより、内輪 106とシャフトのスプライン嵌合のガタをなくし、捩れトルクの負荷方向に強度が依存しないようにしたものが提案されている（例えば、特許文献 3〜5参照)。しかしながら、これらの手段は、前述した特許文献 2と同様、いずれもシャフトに関するものであり、内輪 106のスプラインに関して解決手段を講じたものがな!/ヽと!、うのが現状であった。

[0011] そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、内方部材の軸孔の内径面に熱処理を施す場合、内方部材の強度を確保すると共にシャフトとのスプライン嵌合のガタを抑制し得る等速自在継手及びその内方部材を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0012] 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、外方部材との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径に形成された軸孔にシャフトを挿入してスプライン嵌合する内方部材であって、軸孔の内径面に熱処理による硬化層を形成し、かつ、軸孔のシャフト挿入側部位での硬化層の深さをシャフト非挿入側部位での硬化層の深さよりも小さくしたことを特徴とする。

[0013] ここで、「軸孔のシャフト挿入側部位」とは、軸孔にシャフトを挿入する側に位置する一方の端部の近傍部位を意味し、「シャフト非挿入側部位」とは、シャフトを挿入するに際して軸孔の奥側に位置する他方の端部の近傍部位を意味する。

[0014] 硬化層を、軸孔のシャフト挿入側部位での深さがシャフト非挿入側部位での深さよりも小さくなるように形成する場合、軸孔のシャフト挿入側部位力もシャフト非挿入側部位へ向けて漸次深くなるように軸方向断面でテーパ状に形成することが可能である。また、軸孔のシャフト挿入側部位での硬化層の深さをシャフト非挿入側へ向けて軸方向中央部位程度まで一定とし、その軸方向中央部位力シャフト非挿入側まで硬化層が漸次深くなるように形成することでも、そのシャフト非挿入側部位での硬化層の深さをシャフト挿入側部位よりも大きくすることが可能である。

[0015] また、本発明は、外方部材との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径に形成された軸孔にシャフトを挿入してスプライン嵌合する内方部材であって、軸孔の内径面に熱処理による硬化層を形成し、かつ、軸孔の軸方向中央部位での硬化層の深さを軸方向両端部位での硬化層の深さよりも大きくしたことを特徴とする。ここで、「軸孔の軸方向両端部位」とは、軸孔の軸方向中央部位を除く部位を意味する。

[0016] 硬化層を軸孔に形成するに際して、その軸孔の軸方向中央部位での硬化層の深さを軸方向両端部位での硬化層の深さよりも大きくする場合、軸孔の軸方向中央部位で局部的に深くなるように形成したり、あるいは、軸孔の軸方向両端部位力軸方向中央部位に向けて漸次深くなるように形成したりすることが可能である。

[0017] 硬化層は、高周波焼入れによる熱処理で形成されていることが望ましい。高周波焼入れによる熱処理では、内方部材の強度を高める上で深い硬化層を形成することが容易であり、生産ラインのインラインィ匕を実現することができる点で好適である。また、スプラインが形成された軸孔の内径面と、保持器の内径面と接触する外径面およびボールが転動するトラック溝とを一工程で同時に熱処理することも可能であるため、生産性がよくコスト面で有利である。さらに、硬化層における焼入れ深さにより、内方部材に対するシャフトの締め代を調整することが可能となる。なお、硬化層は、軸孔の円周方向に沿って不連続に形成したり、あるいは全周に亘つて形成したりすることが可能である。

[0018] 前述の構成力なる内方部材に、外方部材と、その外方部材と内方部材の間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材とを付加すれば、等速自在継手を構成することが可能となる。

[0019] この等速自在継手のように内方部材とシャフトがスプライン嵌合されている構造の場合、そのシャフトに捩りトルクが負荷されると、捩りの支点となるシャフトのスプライン根元部に応力が集中する。また、内方部材とシャフトのスプライン嵌合状態でガタ発生を抑制するためにスプラインに捩れ角を付加したシャフトを使用した場合、さらに、シャフトのスプライン根元部に応力が集中することになる。

[0020] この応力集中により捩り強度が低下する。また、捩れ角を付加した場合、捩れ角が捩れ方向に対して非対称な形状となってしまうため、捩る方向により応力集中の状況が異なり、捩りに対して強度が強い方向と弱い方向が発生してしまう。

[0021] そこで、本発明では、内方部材の軸孔のシャフト挿入側部位での硬化層の深さをシャフト非挿入側部位での硬化層の深さよりも小さくなるように形成する力あるいは、内方部材の軸孔の軸方向中央部位での硬化層の深さを軸方向両端部位での硬化層の深さよりも大きくなるように形成する。内方部材の軸孔の内径面に熱処理を施すと、その軸孔の内径部が熱処理に伴ってマルテンサイト変態によって体積が膨張し、その内径力、さくなる。この熱処理を深くすればするほど、体積膨張は大きくなり、軸孔の内径は小さくなる。

[0022] 従って、軸孔のシャフト挿入側部位での硬化層の深さをシャフト非挿入側部位での硬化層の深さよりも小さくすることにより、軸孔のシャフト挿入側部位での内径よりもシャフト非挿入側部位の内径が小さくなる。また、軸孔の軸方向中央部位での硬化層の深さを軸方向両端部位での硬化層の深さよりも大きくすれば、軸孔の軸方向両端部位での内径よりも軸方向中央部位の内径が小さくなる。

[0023] このように軸孔のシャフト挿入側部位での内径よりもシャフト非挿入側部位の内径が小さくなることから、内方部材とシャフトがスプライン嵌合されている構造の場合、シャフト挿入側部位よりも内径が小さいシャフト非挿入側部位でシャフトが内方部材に対してきつい圧入状態となる。また、軸孔の軸方向両端部位での内径よりも軸方向中央部位の内径を小さくすれば、内方部材とシャフトがスプライン嵌合されている構造の場合、軸方向両端部位よりも内径力、さい軸方向中央部位でシャフトが内方部材に対してきつ!、圧入状態となる。

[0024] その結果、シャフトに捩りトルクが負荷されると、従来、捩りの支点となるシャフトのスプライン根元部、つまり内方部材の軸孔のシャフト挿入側部位に応力が集中して、たのが、本発明では、圧入力が最も大きな状態となっているシャフト非挿入側部位あるいは軸方向中央部位に応力が集中し、シャフトのスプライン根元部に力かる応力集中を分散、緩和することができ、内方部材およびシャフトの両方の強度確保を図ることがでさる。

[0025] また、内方部材の熱処理変形を利用したシャフトの圧入構造としたことにより、シャフトに捩れ角を付加することなぐ内方部材とシャフトのスプライン嵌合でガタをなくすことが可能となる。

発明の効果

[0026] 本発明によれば、軸孔の内径面に熱処理による硬化層を形成し、かつ、軸孔のシャフト挿入側部位での硬化層の深さをシャフト非挿入側部位での硬化層の深さよりも小さくしたり、あるいは軸孔の軸方向中央部位での硬化層の深さを軸方向両端部位での硬化層の深さよりも大きくしたことにより、内方部材とシャフトをスプライン嵌合した場合、軸孔のシャフト非挿入側部位あるいは軸方向中央部位での内径がシャフト挿入側部位よりも小さくなることから、そのシャフト非挿入側部位ある、は軸方向中央部位で応力が集中し、シャフトのスプライン根元部に対応する軸孔のシャフト挿入側部位あるいは軸方向中央部位に力かる応力集中を分散、緩和することができるので、内方部材およびシャフトの両方の強度を確保することができる。また同時に、内方部材の熱処理変形を利用したシャフトの圧入構造としたことにより、内方部材とシャフトのスプライン嵌合でガタをなくすことが可能となる。その結果、製品寿命を向上させることができると共に製品の信頼性も大幅に向上させることができる。

発明を実施するための最良の形態

[0027] 本発明の実施形態を以下に詳述する。なお、以下の実施形態は、 8個ボールの固定式 (ツパー型)等速自在継手 (BJ)に適用した場合を例示するが、他の等速自在継手、例えば、固定式 (アンダーカットフリー型)等速自在継手 (UJ)、摺動式 (クロスグループ型)等速自在継手 (LJ)や摺動式 (ダブルオフセット型)等速自在継手 (DOJ )、摺動式 (トリボード型)等速自在継手 (TJ)も適用可能である。また、 6個ボールの固定式等速自在継手にも適用可能である。

[0028] 図 13および図 14に示す実施形態の等速自在継手は、球面状の内径面 1に曲線状のトラック溝 2を軸方向に形成した外方部材としての外輪 3と、球面状の外径面 4に曲線状のトラック溝 5を軸方向に形成した内方部材としての内輪 6と、外輪 3のトラック溝 2とこれに対応する内輪 6のトラック溝 5とが協働して形成されるボールトラックに配された 8個のトルク伝達用ボール 7と、それらのボール 7を保持するポケット 8を備えた保持器 9とで構成される。 8個のボール 7は、保持器 9に形成されたポケット 8に一個ずつ収容されて円周方向等間隔に配置されている。

[0029] 外輪 3のトラック溝 2の曲率中心 Oと内輪 6のトラック溝 5の曲率中心 Oとは、ボール

1 2

7の中心を含む継手中心面 Oに対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされ、そのため、ボールトラックは開口側が広ぐ奥側に向力つて漸次縮小した楔形状になっている。また、外輪 3の内径面 1および内輪 6の外径面 4の球面中心はいずれも継手中心面 Oと一致する。

[0030] 前述の構成力なる等速自在継手を自動車のドライブシャフトに使用する場合、前述の外輪 3のマウス部 10の底部力一体的に延びる軸部 11 (従動軸）を車輪軸受装置（図示せず）に連結すると共に、内輪 6の軸孔 12にスプライン嵌合されたシャフト 1 3 (駆動軸)を摺動型等速自在継手（図示せず)を連結する。この内輪 6とシャフト 13 をスプライン嵌合により連結したことにより両者間でトルク伝達可能となっている。

[0031] この等速自在継手では、外輪 3の軸部 11と内輪側のシャフト 13の二軸間で作動角度変位を許容しながらトルク伝達が可能な構造となっている。つまり、外輪 3と内輪 6 とが角度 Θだけ角度変位すると、保持器 9に案内されたボール 7は常にどの作動角 Θにおいても、その作動角 Θの二等分面（ Θ /2)内に維持され、継手の等速性が確保される。

[0032] 内輪 6の軸孔 12に挿入されてスプライン嵌合したシャフト 13は、その先端部に設けられた環状溝 14に嵌め込まれたスナップリング 15を、内輪 6の軸孔 12の奥側端部に設けられた段部 16に係止させることにより、抜け止めされている。

[0033] この等速自在継手の内輪 6は、高周波焼入れによる硬化処理が可能な鋼材、例えば機械構造用炭素鋼で製作されている。内輪 6は、図 1および図 2に示すように保持器 9の内径面と接触する外径面 4と、ボール 7が転動するために高面圧に晒されるトラック溝 5と、シャフト 13がスプライン嵌合される軸孔 12の内径面 17とに、高周波焼入れによる硬化層 18, 19aが形成されている。

[0034] このように高周波焼入れによって内輪 6を熱処理すれば、内輪 6の強度を高める上で深い硬化層 18, 19aを形成することができ、生産ラインのインラインィ匕を実現することができる。また、シャフト 13がスプライン嵌合される軸孔 12の内径面 17と、保持器 9 の内径面と接触する外径面 4と、ボール 7が転動するトラック溝 5とを一工程で同時に熱処理することも可能となるため、生産性がよくコスト面でも有利である。さらに、硬化層 19aにおける焼入れ深さにより、内輪 6に対するシャフト 13の締め代を調整することができる。

[0035] 図 1は図 2の B— O— B線に沿う断面図であり、図 2は図 1の A— A線に沿う断面図であるが、同図においては、断面を表すハッチングを省略し、硬化層 18, 19aを形成部位をハッチングで表して、る。

[0036] 内輪 6の軸孔 12の内径面 17に形成された硬化層 19aは、軸孔 12のシャフト挿入側部位 20a (図中の白抜き矢印はシャフト挿入方向を示す)での深さ aをシャフト非挿入側部位 21aでの深さ bよりも小さくしている。前述のシャフト挿入側部位 20aは、カツプ状外輪 3の開口側に位置する端部の近傍部位であり、シャフト非挿入側部位 21a は、カップ状外輪 3の底側に位置する端部の近傍部位である。

[0037] 図 1に示す実施形態では、軸孔 12のシャフト挿入側部位 20aからシャフト非挿入側部位 21 aへ向けて漸次深くなるように軸方向断面でテーパ状に硬化層 19aを形成することにより、軸孔 12のシャフト挿入側部位 20aでの深さ aをシャフト非挿入側部位 21 aでの深さ bよりも小さくしている（aく b)。なお、このように硬化層 19aをテーパ状に形成する以外に、図 6に示す他の実施形態のように軸孔 12のシャフト挿入側部位 20b での硬化層 19bの深さ aをシャフト非挿入側へ向けて軸方向中央部位程度まで一定とし、その軸方向中央部位力もシャフト非挿入側部位 21bまで硬化層 19bが漸次深くなるように形成するようにしてもょ、。

[0038] 内輪 6の軸孔 12の内径面 17に形成された硬化層 19aは、図 2に示すように円周方向に沿って全周に亘つて形成したり、あるいは、図 3に示すように円周方向に沿って不連続に形成することも可能である。図 3に示す硬化層 19aは、円周方向に沿って等間隔に複数配列した状態で断続的に形成された場合を例示している。なお、図 6〖こ示す実施形態の硬化層 19bにつ、ても同様である。

[0039] この等速自在継手のように内輪 6とシャフト 13がスプライン嵌合されている構造の場合、そのシャフト 13に捩りトルクが負荷されると、捩りの支点となるシャフト 13のスプライン根元部 22に応力が集中する（図 4参照)。また、内輪 6とシャフト 13のスプライン嵌合状態でガタ発生を抑制するためにスプラインに捩れ角を付加したシャフト 13を使用した場合には、シャフト 13のスプライン根元部 22に応力がさらに集中することになる。この応力の集中により捩り強度が低下し、また、捩れ角を付加した場合、捩れ角が捩れ方向に対して非対称な形状となってしまうため、捩る方向により応力集中の状況が異なり、捩りに対して強度が強い方向と弱い方向が発生してしまう。

[0040] そこで、この実施形態の内輪 6では、図 1に示すように軸孔 12のシャフト挿入側部位 20aでの硬化層 19aの深さ aをシャフト非挿入側部位 21 aでの硬化層 19の深さ bよりも小さくなるように形成したことにより、シャフト 13のスプライン根元部 22での応力集中を緩和する。つまり、内輪 6の軸孔 12の内径面 17に高周波焼入れを施すと、その軸孔 12の内径部が高周波焼入れに伴ってマルテンサイト変態によって体積が膨張し、その内径が小さくなる。高周波焼入れを深くすればするほど、体積膨張は大きくなり、軸孔 12の内径は小さくなる。

[0041] このように軸孔 12の内径面 17に形成された硬化層 19aをシャフト挿入側部位 20a よりもシャフト非挿入側部位 21aで深くしたことにより、図 5に示すように軸孔 12のシャフト非挿入側部位 2 laでの内径 Rがシャフト挿入側部位 20aでの内径 Rよりも小さく

1 2 なる。この状態で、シャフト 13を内輪 6の軸孔 12に挿入すると、軸孔 12のシャフト非挿入側部位 21aでの内径 Rがシャフト挿入側部位 20aでの内径 Rよりも小さくなつて

1 2

いることから、シャフト 13が内輪 6のシャフト非挿入側部位 21aできつい圧入状態となる。

[0042] その結果、シャフト 13に捩りトルクを負荷した場合、圧入力が最も大きな状態となつている内輪 6の軸孔 12のシャフト非挿入側部位 21 aに応力が集中し、シャフト 13のスプライン根元部 22に対応する内輪 6の軸孔 12のシャフト挿入側部位 20aに加わる応力集中を分散させて緩和させることができ、内輪 6およびシャフト 13の両方の強度を ½保することができる。

[0043] また、内輪 6の高周波焼入れを利用したシャフト 13の圧入構造としたことにより、シャフト 13に捩れ角を付加することなぐスプライン嵌合のガタをなくすことが可能となる。このように捩れ角を付加しないシャフト 13と内輪 6をスプライン嵌合させることにより、内輪 6とシャフト 13の強度を確保しつつ、かつ、捩れ方向に強度が依存しないスプライン嵌合が可能となる。これは、従来の場合 (左右のドライブシャフトについてシャフトのスプラインに捩れ角を別々に設ける手段）に対して、製品点数の削減、生産性の面で有利である。

[0044] また、シャフト 13は、図 4に示すように内輪 6の奥側端面でスナップリング 15により抜け止めされた構造を有する。この実施形態では、前述のスナップリング 15が内輪 6に係止される部分に高周波焼入れによる硬化層 19aが形成されていることから、等速自在継手の補修などでシャフト 13を繰り返し抜き差ししても、スナップリング 15と内輪 6 との当接面（内輪 6の段部 16)で欠けや変形が生じにくぐ軸方向へのガタの増加やシャフト 13の抜け力低下を防止することができる。

[0045] 図 7は図 8の D— O— D線に沿う断面図であり、図 8は図 7の C C線に沿う断面図であるが、同図においては、断面を表すハッチングを省略し、硬化層 18, 19cを形成部位をハッチングで表して、る。

[0046] 内輪 6の軸孔 12の内径面 17に形成された硬化層 19cは、軸孔 12の軸方向中央部位 22cでの深さ bを軸方向両端部位 20c, 21cでの深さ a, cよりも大きくしている。前述の軸方向両端部位 20c, 21cは、軸方向中央部位 22cを除く部位である。

[0047] 図 7に示す実施形態では、軸孔 12の軸方向中央部位 22cで局部的に深くなるように硬化層 19cを形成することにより、軸孔 12の軸方向中央部位 22cでの深さ bを軸方向両端部位 20c, 21cでの深さ a, cよりも大きくしている（b >a, c)。なお、このように硬化層 19cを軸方向中央部位 22cで局部的に深く形成する以外に、図 12に示す他の実施形態のように軸孔 12の軸方向両端部位 20d, 21d (硬化層の深さ a, c)から軸方向中央部位 22d (硬化層の深さ b)へ向けて漸次深くなるように軸方向断面でテーパ状に硬化層 19dを形成するようにしてもょ、。

[0048] 内輪 6の軸孔 12の内径面 17に形成された硬化層 19cは、図 8に示すように円周方向に沿って全周に亘つて形成したり、あるいは、図 9に示すように円周方向に沿って不連続に形成することも可能である。図 9に示す硬化層 19cは、円周方向に沿って等間隔に複数配列した状態で断続的に形成された場合を例示している。なお、図 12に示す実施形態の硬化層 19dにつ、ても同様である。 [0049] この等速自在継手のように内輪 6とシャフト 13がスプライン嵌合されている構造の場合、そのシャフト 13に捩りトルクが負荷されると、捩りの支点となるシャフト 13のスプライン根元部 23に応力が集中する（図 10参照)。また、内輪 6とシャフト 13のスプライン嵌合状態でガタ発生を抑制するためにスプラインに捩れ角を付加したシャフト 13を使用した場合には、シャフト 13のスプライン根元部 23に応力がさらに集中することになる。この応力の集中により捩り強度が低下し、また、捩れ角を付加した場合、捩れ角が捩れ方向に対して非対称な形状となってしまうため、捩る方向により応力集中の状況が異なり、捩りに対して強度が強い方向と弱い方向が発生してしまう。

[0050] そこで、この実施形態の内輪 6では、図 7に示すように軸孔 12の軸方向中央部位 2 2cでの硬化層 19cの深さ bを軸方向両端部位 20c, 21cでの硬化層 19cの深さ a, c よりも大きくしたことにより、シャフト 13のスプライン根元部 23での応力集中を緩和する。つまり、内輪 6の軸孔 12の内径面 17に高周波焼入れを施すと、その軸孔 12の内径部が高周波焼入れに伴うマルテンサイト変態によって体積が膨張し、その内径が小さくなる。高周波焼入れを深くすればするほど、体積膨張は大きくなり、軸孔 12の内径は小さくなる。

[0051] このように軸孔 12の内径面 17に形成された硬化層 19cを軸方向両端部位 20c, 2 lcよりも軸方向中央部位 22cで深くしたことにより、図 11に示すように軸孔 12の軸方向中央部位 22cでの内径 Rが軸方向両端部位 20c, 21cでの内径 R , Rよりも小さ

2 1 3 くなる。この状態で、シャフト 13を内輪 6の軸孔 12に挿入すると、軸孔 12の軸方向中央部位 22cでの内径 Rが軸方向両端部位 20c, 21cでの内径 R , Rよりも小さくな

2 1 3

つていることから、シャフト 13が内輪 6の軸方向中央部位 22cできつい圧入状態となる。

[0052] その結果、シャフト 13に捩りトルクを負荷した場合、圧入力が最も大きな状態となつて、る内輪 6の軸孔 12の軸方向中央部位 22cに応力が集中し、シャフト 13のスプライン根元部 23に対応する内輪 6の軸孔 12の軸方向端部位 20cに加わる応力集中を分散させて緩和させることができ、内輪 6およびシャフト 13の両方の強度を確保することができる。

[0053] また、内輪 6の高周波焼入れを利用したシャフト 13の圧入構造としたことにより、シャフト 13に捩れ角を付加することなぐスプライン嵌合のガタをなくすことが可能となる。このように捩れ角を付加しないシャフト 13と内輪 6をスプライン嵌合させることにより、内輪 6とシャフト 13の強度を確保しつつ、かつ、捩れ方向に強度が依存しないスプライン嵌合が可能となる。これは、従来の場合 (左右のドライブシャフトについてシャフトのスプラインに捩れ角を別々に設ける手段）に対して、製品点数の削減、生産性の面で有利である。

[0054] また、シャフト 13は、図 10に示すように内輪 6の奥側端面でスナップリング 15により抜け止めされた構造を有する。この実施形態では、前述のスナップリング 15が内輪 6 に係止される部分に高周波焼入れによる硬化層 19cが形成されていることから、等速自在継手の補修などでシャフト 13を繰り返し抜き差ししても、スナップリング 15と内輪 6との当接面（内輪 6の段部 16)で欠けや変形が生じにくく、軸方向へのガタの増加やシャフト 13の抜け力低下を防止することができる。

図面の簡単な説明

[0055] [図 1]本発明の実施形態で、軸孔の内径面にテーパ状の硬化層を形成した内輪を示し、図 2の B— O— B線に沿う断面図である。

[図 2]図 1の A— A線に沿う断面図で、硬化層の形成パターンの一例を示す。

[図 3]図 2の変形例で、硬化層の形成パターンの他例を示す。

[図 4]図 1の内輪にシャフトをスプライン嵌合させた状態を示す断面図である。

[図 5]図 1の内輪の一部および硬化層の形成パターンと軸孔内径の関係を示す説明図である。

[図 6]図 1の実施形態の変形例を示す断面図である。

[図 7]本発明の他の実施形態で、軸孔の内径面に硬化層を局部的に深く形成した内輪を示し、図 8の D—O— D線に沿う断面図である。

[図 8]図 7の C C線に沿う断面図で、硬化層の形成パターンの一例を示す。

[図 9]図 8の変形例で、硬化層の形成パターンの他例を示す。

[図 10]図 7の内輪にシャフトをスプライン嵌合させた状態を示す断面図である。

[図 11]図 7の内輪の一部および硬化層の形成パターンと軸孔内径の関係を示す説明図である。 [図 12]図 7の実施形態の変形例を示す断面図である。

[図 13]固定型等速自在継手の構造例で、図 8の F— O— F線に沿う断面図である。

[図 14]図 13の E—E線に沿う断面図である。

[図 15]内輪の従来例で、図 16の H—H線に沿う断面図である。

[図 16]図 15の G— O— G線に沿う断面図である。

符号の説明

3 外方部材 (外輪）

6 内方部材（内輪）

7 トルク伝達部材 (ボール）

12 軸孔

13 シャフト

17 軸孔の内径面

19a〜19d 硬化層

20a, 20b シャフ卜挿入側部位

21a, 21b シャフト非挿入側部位

20c, 20d, 21c, 21d 軸方向両端部位

22c, 22d 軸方向中央部位

Claims

請求の範囲

[1] 外方部材との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径に形成された軸孔にシャフトを挿入してスプライン嵌合する内方部材であつて、前記軸孔の内径面に熱処理による硬化層を形成し、かつ、前記軸孔のシャフト挿入側部位での硬化層の深さをシャフト非挿入側部位での硬化層の深さよりも小さくしたことを特徴とする等速自在継手の内方部材。

[2] 前記硬化層を、軸孔のシャフト挿入側部位力シャフト非挿入側部位へ向けて漸次深くなるように形成した請求項 1に記載の等速自在継手の内方部材。

[3] 外方部材との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径に形成された軸孔にシャフトを挿入してスプライン嵌合する内方部材であつて、前記軸孔の内径面に熱処理による硬化層を形成し、かつ、前記軸孔の軸方向中央部位での硬化層の深さを軸方向両端部位での硬化層の深さよりも大きくしたことを特徴とする等速自在継手の内方部材。

[4] 前記硬化層は、軸孔の軸方向中央部位で局部的に深くなるように形成した請求項

3に記載の等速自在継手の内方部材。

[5] 前記硬化層は、軸孔の軸方向両端部位力軸方向中央部位に向けて漸次深くなるように形成した請求項 3に記載の等速自在継手の内方部材。

[6] 前記硬化層は、高周波焼入れによる熱処理で形成されている請求項 1〜5のいずれか一項に記載の等速自在継手の内方部材。

[7] 前記硬化層は、軸孔の円周方向に沿って不連続に形成されている請求項 1〜6の

V、ずれか一項に記載の等速自在継手の内方部材。

[8] 前記硬化層は、軸孔の円周方向に沿って全周に亘つて形成されている請求項 1〜

6の、ずれか一項に記載の等速自在継手の内方部材。

[9] 外方部材と、請求項 1〜8のいずれか一項に記載の内方部材と、前記外方部材と内方部材の間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材とを具備した等速自在継手。