WO2007145019A1 - 等速自在継手 - Google Patents

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WO2007145019A1
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diameter
joint member
constant velocity
velocity universal
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Yoshikazu Fukumura
Hisaaki Kura
Shin Tomogami
Tohru Nakagawa
Yuichi Asano
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    • Y10T403/49Member deformed in situ
    • Y10T403/4966Deformation occurs simultaneously with assembly

Definitions

  • the present invention is used in power transmission systems of automobiles and various industrial machines.
  • a fixed type or a sliding type incorporated in a drive shaft or a propeller shaft used in FF vehicles, 4WD vehicles, FR vehicles, etc. It relates to a universal joint.
  • a drive shaft of an automobile has a structure in which a sliding type constant velocity universal joint is attached to one shaft end of the shaft and a fixed type constant velocity universal joint is attached to the other shaft end.
  • a tri-board type constant velocity universal joint which is one of the sliding constant velocity universal joints used as a joint for connecting drive shafts, has three track grooves in the axial direction on the inner peripheral surface.
  • An outer joint member (outer ring) having an axial roller guide surface on each side of each track groove, and an inner joint member (tripod member) having three leg shafts projecting in the radial direction,
  • a rolling element (roller) rotatably accommodated between the leg shaft of the inner joint member and the roller guide surface of the outer joint member is configured as a main member.
  • the Barfield type constant velocity universal joint which is one of the fixed type constant velocity universal joints, is an outer surface in which a plurality of track grooves are formed on the inner spherical surface at equal intervals in the circumferential direction along the axial direction.
  • Joint member outer ring
  • inner joint member inner ring
  • outer spherical surface formed on the outer spherical surface along the axial direction with a plurality of track grooves paired with the track grooves of the outer joint member
  • the outer joint member Between the track groove of the inner joint member and the track groove of the inner joint member and holding the ball interposed between the inner spherical surface of the outer joint member and the outer spherical surface of the inner joint member.
  • the cage is configured as a main member.
  • the shaft end outer diameter of the shaft is hardened by, for example, induction quenching or carburizing quenching to form a hardened layer. By forming this hardened layer, the strength of the inner diameter of the shaft hole of the inner joint member and the outer diameter of the shaft end of the shaft is ensured.
  • the shaft is fitted into the inner joint member by press-fitting the shaft end outer diameter of the shaft into the shaft hole inner diameter of the inner joint member and fitting the male spline and female spline together.
  • Torque can be transmitted between the shaft and the inner joint member by spline fitting (for example, see FIG. 2 of Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-314580
  • Patent Document 2 JP-A-8-68426
  • a hardened female spline is formed on the inner diameter of the shaft hole of the inner joint member, and a male spline is formed on the outer diameter of the shaft end of the shaft.
  • the outer diameter of the shaft end of the shaft is press-fitted into the inner diameter of the shaft hole of the inner joint member so that the spline is engaged.
  • the present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and its object is An object of the present invention is to provide a constant velocity universal joint that is less likely to cause backlash and can firmly connect an inner joint member and a shaft.
  • the present invention provides a constant velocity universal joint having an outer joint member, an inner joint member, and a shaft press-fitted into the inner diameter of the shaft hole of the inner joint member.
  • the inner diameter of the inner joint member is uncured, and an uneven portion along the circumferential direction is formed on the outer diameter of the shaft end and a hardened layer is formed on the outer diameter of the shaft.
  • the shaft end is press-fitted into the inner diameter of the inner joint member to plastically connect the shaft and the inner joint member.
  • the inner diameter of the inner joint member is preferably formed by cold forging.
  • the inner diameter of the inner joint member is uncured, and an uneven portion along the circumferential direction is formed on the outer diameter of the shaft end and a hardened layer is formed on the outer diameter of the shaft end.
  • the irregularities on the shaft end outer diameter of the shaft where the hardened layer is formed bite into the shaft hole inner diameter of the uncured inner joint member. Plastic deformation of the inner diameter of the shaft hole of the inner joint member.
  • At least one of the inner diameter of the inner joint member or the outer diameter of the shaft end of the shaft is tapered, and the shaft end of the shaft is reduced in diameter toward the press-fitting direction.
  • the shaft and the inner joint member can be plastically coupled by press-fitting the outer diameter into the shaft hole inner diameter of the inner joint member.
  • the inner diameter of the inner joint member is preferably formed by cold forging.
  • the inner diameter of the inner joint member is uncured, and an uneven portion along the circumferential direction is formed on the outer diameter of the shaft end and a hardened layer is formed on the outer diameter of the shaft end. .
  • the uneven portion of the shaft end outer diameter of the shaft where the hardened layer is formed bites into the shaft hole inner diameter of the uncured inner joint member.
  • the inner diameter of the inner joint member is plastically deformed.
  • at least one of the inner diameter of the shaft hole of the inner joint member and the outer diameter of the shaft end of the shaft is tapered so as to reduce the diameter in the press-fitting direction.
  • the above-mentioned “at least one of the deviations” means a form in which the inner diameter of the shaft hole of the inner joint member is tapered, a form in which the outer diameter of the shaft end of the shaft is tapered, or the inner diameter of the shaft hole of the inner joint member and the shaft This means that the shaft end outer diameter has a tapered shape.
  • the plastic deformation on the counter-pressing side of the inner diameter of the inner joint member can be made larger than that on the press-fitting side.
  • the plastic deformation on the press-fitting side of the inner diameter of the inner joint member can be made larger than that on the counter-press-fitting side.
  • the inner diameter of the shaft hole at the end of the inner joint member on the side opposite to the press-fitting side is determined. It is desirable to define it between the maximum diameter and the minimum diameter in the uneven part of the shaft end outer diameter.
  • the shaft hole inner diameter of the inner joint member is set to the maximum and minimum diameters at the root of the uneven portion of the shaft end outer diameter. It is desirable to specify between. In this way, the shaft end outer diameter of the shaft can be smoothly press-fitted into the shaft hole inner diameter of the inner joint member, and the shaft and the inner joint member can be reliably plastically coupled.
  • the concavo-convex portion of the shaft end outer diameter of the shaft has a concavo-convex portion along the axial direction at least in part in the axial direction.
  • the concavo-convex portion along the axial direction may be formed in at least a part of the axial direction. In other words, it may be formed in the entire axial direction as long as it is formed so as to be shifted from the tip portion in the axial direction, the base portion, or the intermediate portion thereof.
  • the concavo-convex portion of the shaft end outer diameter of the shaft has a notch formed at the tip of the shaft end outer diameter. In this way, the notch end can be locked to the end face of the inner joint member, and the shaft can be prevented from coming off from the inner joint member.
  • the inner diameter of the inner joint member is uncured, and an uneven portion along the circumferential direction is formed on the shaft end outer diameter of the shaft, and a hardened layer is formed on the shaft end outer diameter.
  • the shaft end of the shaft is press-fitted into the shaft hole inner diameter of the inner joint member, and the shaft and the inner joint member are plastically connected.
  • the shaft and the inner joint member can be firmly connected.
  • a constant velocity universal joint having high rigidity can be provided.
  • the cost can be reduced.
  • Embodiments of the present invention are described in detail below. Although the following embodiment is applied to a fixed type (barfield type) constant velocity universal joint (BJ), other fixed type constant velocity universal joints such as undercut free type constant velocity universal joints ( It can also be applied to sliding type constant velocity universal joints, such as cross group type constant velocity universal joints (LJ) and double offset type constant velocity universal joints (DOJ).
  • BJ constant velocity universal joint
  • LJ cross group type constant velocity universal joints
  • DOJ double offset type constant velocity universal joints
  • FIG. 5 illustrates the overall configuration of a barfield type constant velocity universal joint.
  • the constant velocity universal joint includes an outer ring 10 as an outer joint member, an inner ring 20 as an inner joint member disposed inside the outer ring 10, and a plurality of torque transmissions interposed between the outer ring 10 and the inner ring 20. And the cage 40 that is interposed between the outer ring 10 and the inner ring 20 and holds the ball 30 as main members.
  • this fixed type constant velocity universal joint is applied to a drive shaft, the outer ring 10 is coupled to a wheel bearing device (not shown), and the shaft 50 is coupled to the inner ring 20 with a fitting structure described later. Even when the rotation axis of 10 and inner ring 20 makes an angle etc. Torque is transmitted at high speed!
  • the outer ring 10 includes a mouth portion 16 and a stem portion 18, and the stem portion 18 is coupled to the wheel bearing device so as to be able to transmit torque.
  • the mouse portion 16 has a bowl shape opened at one end, and a plurality of track grooves 14 extending in the axial direction are formed on the inner spherical surface 12 at equal intervals in the circumferential direction.
  • the track groove 14 extends to the open end of the mouse portion 16.
  • a plurality of track grooves 24 extending in the axial direction are formed on the outer spherical surface 22 at equal intervals in the circumferential direction.
  • the track groove 24 is cut in the axial direction of the inner ring 20! /.
  • the track groove 14 of the outer ring 10 and the track groove 24 of the inner ring 20 form a pair. It is incorporated movably.
  • the ball 30 is interposed between the track groove 14 of the outer ring 10 and the track groove 24 of the inner ring 20 to transmit torque.
  • the cage 40 is slidably interposed between the outer ring 10 and the inner ring 20, and is in contact with the inner spherical surface 12 of the outer ring 10 at the outer spherical surface 42, and is in contact with the outer spherical surface 22 of the inner ring 20 at the inner spherical surface 44.
  • the inner ring 20 described above is coupled to the shaft 50 so that torque can be transmitted by press-fitting the outer diameter of the shaft end 52 of the shaft 50 into the inner diameter 26 of the shaft hole.
  • the inner diameter 26 of the inner ring 20 is formed by cold forging finish, but it may be formed by turning iJ or polishing finish V.
  • the fitting structure between the inner ring 20 and the shaft 50 is as follows.
  • FIG. 1 shows a state before the inner ring 20 and the shaft 50 are connected
  • FIG. 2 shows a state after the inner ring 20 and the shaft 50 are connected
  • 3a is a cross section taken along line AA in FIG. 1
  • FIG. 3b is a cross section taken along line BB
  • FIG. 4 is a cross section taken along line CC in FIG.
  • the inner ring 20 has a hardened layer m (cross-hatched portion in Fig. 1) formed by induction hardening on the track groove 24 and the outer spherical surface 22 between the track grooves 24, and the shaft hole inner diameter 26 is uncured. ing.
  • the inner diameter 26 of the inner ring 20 is not hardened by induction hardening.
  • the formation of the hardened layer m in the inner ring 20 can be performed by carburizing and quenching in addition to induction hardening.
  • the uncured inner diameter 26 of the shaft hole can be performed by a carbon-proof treatment.
  • a hardened layer n (cross-hatched portion in FIG. 1) is formed on the outer diameter of the shaft 50 by induction hardening over the entire circumference in the axial direction.
  • the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50 Splines 54 are formed as uneven portions along the circumferential direction.
  • a spline 54 cured by induction hardening is formed on the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50.
  • the shaft hole inner diameter 26 of the inner ring 20 is not cured, and the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50 is a state where a cured spline 54 is formed.
  • the inner diameter d of the shaft hole of the inner ring 20 is defined to be between the maximum diameter d and the minimum diameter d of the spline 54 of the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50.
  • the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50 is press-fitted into the shaft hole inner diameter 26 of the inner ring 20.
  • the spline 54 of the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50 on which the hardened layer n is formed 54 1S bites into the shaft hole inner diameter 26 of the uncured inner ring 20 as shown in FIG. 4, and the shaft hole inner diameter 26 of the inner ring 20 Is plastically deformed.
  • the shaft 50 and the inner ring 20 are plastically connected to each other so that the shaft 50 and the inner ring 20 are integrated together, thereby eliminating backlash between the two and firmly connecting the shaft 50 and the inner ring 20. be able to.
  • FIGS. 6, 8, 10, 12, and 15 show the state before connecting the inner ring 20 and the shaft 50
  • Reference numeral 16 denotes a state after the inner ring 20 and the shaft 50 are connected to each other. The same or corresponding parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
  • saw-tooth 56 is formed on the spline 54 of the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50 as an uneven portion along the axial direction.
  • the convex teeth constituting the spline 54 are formed in a sawtooth shape along the axial direction.
  • the saw-tooth 56 By forming the saw-tooth 56 along the axial direction in this manner, it functions as a retaining stopper for the shaft 50 with respect to the inner ring 20, so that a retaining ring as a retaining structure as in the prior art becomes unnecessary, and the number of parts is reduced. This reduces the cost and eliminates the need for machining the inner ring 20, so there is no cost increase.
  • the shaft 50 and the inner ring 20 can be connected more firmly with the stopper by the saw blade 56.
  • the portion where the convex teeth of the spline 54 are formed in a sawtooth shape along the axial direction is not formed over the entire axial direction of the spline 54 as in the second embodiment described above.
  • only the root portion of the spline 54 may be used, and in addition to the tip portion of the spline 54 as in the fourth embodiment shown in FIGS.
  • These saw teeth 56 are not necessarily provided on all of the many convex tooth portions along the circumferential direction of the spline 54, and are not necessarily provided on a part of the many convex tooth portions along the circumferential direction. You may make it provide. For example, in the example shown in FIGS. 14a and 14b, four convex teeth in the spline 54 are provided at the saw teeth 56 (four locations in FIG. 14b).
  • a notch 58 may be formed at the tip portion of the spline 54. If the notch 58 is formed in this way, when the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50 is press-fitted into the shaft hole inner diameter 26 of the inner ring 20, the end of the notch 58 is connected to the end surface of the inner ring 20 as shown in FIG. The shaft 50 is prevented from coming off from the inner ring 20 and the fitting structure between the inner ring 20 and the shaft 50 is further strengthened. This is because the saw-tooth 56 is formed in a portion including the tip portion of the spline 54 as in the second embodiment (see FIGS. 6 and 7) and the fourth embodiment (see FIGS. 10 and 11). In this case, the same effect can be obtained.
  • FIGS. 17 and 18 show a seventh embodiment in which the inner diameter 20 of the inner ring 20 is tapered.
  • FIG. 17 shows a state before the inner ring 20 and the shaft 50 are connected.
  • FIG. 18 shows a state after the inner ring 20 and the shaft 50 are connected, and the same or corresponding parts as those in the embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
  • the inner diameter of the shaft hole 26 of the inner ring 20 is tapered toward the press-fitting direction (left direction in FIG. 17).
  • the shaft diameter at the opposite end of the inner ring 20 is smaller than the inner diameter d of the shaft hole at the end of the press-fit side.
  • the hole inner diameter d is made small (d> d). Also, in the shaft hole at the opposite end of the inner ring 20
  • Diameter d is between the maximum diameter d and minimum diameter d of spline 54 with shaft end outer diameter 52 of shaft 50
  • the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50 is press-fitted into the shaft hole inner diameter 26 of the inner ring 20.
  • the shaft hole inner diameter 20 of the uncured inner ring 20 bites into Hole inner diameter 26 is plastically deformed.
  • the inner ring 20 has an inner diameter 26 that is tapered so that the inner diameter of the shaft hole 26 is reduced in the press-fitting direction, so that the plastic deformation on the opposite side of the inner diameter 20 of the inner ring 20 is larger than that on the press-fit side. Can do.
  • the shaft 50 and the inner ring 20 are plastically coupled to each other so that the shaft 50 and the inner ring 20 are integrated together, so that there is no backlash between the two and the shaft 50 and the inner ring 20 are firmly fixed. Can be linked.
  • FIGS. 19 and 20 show an eighth embodiment in which the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50 is tapered.
  • FIG. 19 shows a state before the inner ring 20 and the shaft 50 are connected
  • FIG. 20 shows the state after the inner ring 20 and shaft 50 are connected. Also, the same or corresponding parts as those in the embodiment shown in FIGS.
  • the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50 is tapered so as to shrink in the press-fitting direction (leftward in FIG. 19).
  • the outer diameter dimension d at the end of the spline tip side rather than the outer diameter dimension d at the spline root end at the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50.
  • the shaft end outer diameter 52 of the shaft 50 is press-fitted into the shaft hole inner diameter 26 of the inner ring 20.
  • the shaft hole of the inner ring 20 is bitten into the inner diameter 26 of the uncured inner ring 20.
  • Hole inner diameter 26 is plastically deformed.
  • the outer diameter 52 of the shaft end of the shaft 50 is tapered so as to be reduced in the press-fitting direction, so that the plastic deformation on the press-fitting side of the inner diameter 20 of the inner ring 20 is larger than that on the counter-press-fitting side. be able to.
  • the present invention is not limited to this, and can also be applied to a constant velocity universal joint of a propeller shaft. It is.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a state before connecting an inner ring and a shaft in a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state after connecting the inner ring and the shaft in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3a is a sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3b is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. ⁇ 5] A sectional view showing the overall configuration of a fixed type constant velocity universal joint (Burfield type constant velocity universal joint).
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state before the inner ring and the shaft are connected in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state before the inner ring and the shaft are connected in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state before the inner ring and the shaft are connected in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state after the inner ring and the shaft are connected in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state before the inner ring and the shaft are connected in the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state after connecting an inner ring and a shaft in a fifth embodiment of the present invention.
  • 14a] is a partial front view showing a shaft end outer diameter of a shaft in a modification in which a saw tooth is provided on a spline of the shaft end outer diameter of the shaft.
  • FIG. 14b is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 14a.
  • FIG. 15 is a sectional view showing a state before the inner ring and the shaft are connected in the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 A sectional view showing a state after the inner ring and the shaft are connected in the sixth embodiment of the present invention.
  • ⁇ 17 In the seventh embodiment of the present invention, it is a cross-sectional view showing a state before connecting the inner ring and the shaft.
  • FIG. 18 A cross section showing a state after the inner ring and the shaft are connected in the seventh embodiment of the present invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

 本発明は、等速自在継手の内側継手部材とシャフトを堅固に連結してガタを発生しにくくする。等速自在継手の内輪20の軸孔内径26を未硬化にしておくと共に、シャフト50の軸端外径52に円周方向に沿う凹凸部としてのスプライン54を形成する。シャフト50の軸端外径52に硬化層nを形成し、このシャフト50の軸端を内輪20の軸孔内径に圧入してシャフト50と内輪20とを塑性結合させる。

Description

等速自在継手
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 FF車 や 4WD車、 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。
背景技術
[0002] 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。
[0003] 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 つであるトリボ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。
[0004] 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。
[0005] これら摺動式等速自在継手ある 、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外径を圧入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雄スプラインを形成する。
[0006] これら雌スプラインが形成された内側継手部材の軸孔内径と、雄スプラインが形成 されたシャフトの軸端外径には、例えば高周波焼き入れあるいは浸炭焼入れにより硬 化処理が施されて硬化層が形成されて!、る。この硬化層の形成により内側継手部材 の軸孔内径およびシャフトの軸端外径の強度を確保するようにして 、る。
[0007] シャフトの軸端外径を内側継手部材の軸孔内径に圧入して雄スプラインと雌スプラ インを嚙み合わせることにより、シャフトを内側継手部材に嵌合させている。このシャ フトと内側継手部材のスプライン嵌合により両者間でトルクを伝達可能として 、る(例 えば、特許文献 1の図 2参照)。
[0008] また、このような内側継手部材とシャフトとの連結構造では、シャフトの軸端部に取り 付けられた断面丸形の止め輪を、内側継手部材に設けられた係止面に当接させるこ とにより抜け止めとしたものがある(例えば、特許文献 2参照)。
特許文献 1:特開 2003 - 314580号公報
特許文献 2:特開平 8— 68426号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] ところで、前述した等速自在継手では、内側継手部材の軸孔内径に硬化処理され た雌スプラインを形成し、シャフトの軸端外径に硬化処理された雄スプラインを形成 することにより、シャフトの軸端外径を内側継手部材の軸孔内径に圧入してスプライン 嵌合させるようにしている。
[0010] しカゝしながら、これら嵌合構造は、硬化処理された雌スプラインと硬化処理された雄 スプラインとによる凹凸嵌合であるため、ガタが発生し易いという問題があり、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、異音が発生す るおそれがあった。
[0011] また、内側継手部材とシャフトの連結構造に止め輪による抜け止めを設けた場合、 内側継手部材に係止面を形成する工程が必要であり、工数が増加すると共に、止め 輪が必要なことから、部品点数も多くなり、製品のコストアップを招く。等速自在継手 の組み立て工程においても、止め輪を組み付ける工程が必要であり、この点でも製 品のコストアップを招くと共にサイクルタイムが余分に必要となる。
[0012] 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、ガタを発生しにくくし、内側継手部材とシャフトを堅固に連結し得る等速自在継手 を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0013] 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、外側継手部材と、内 側継手部材と、内側継手部材の軸孔内径に圧入されたシャフトとを有する等速自在 継手であって、内側継手部材の軸孔内径を未硬化とし、かつ、シャフトの軸端外径に 円周方向に沿う凹凸部を形成すると共にその軸端外径に硬化層を形成し、シャフト の軸端を内側継手部材の軸孔内径に圧入してシャフトと内側継手部材とを塑性結合 させたことを特徴とする。なお、内側継手部材の軸孔内径は、冷間鍛造仕上げにより 形成されて ヽることが好ま ヽ。
[0014] 本発明では、内側継手部材の内径を未硬化とし、かつ、シャフトの軸端外径に円周 方向に沿う凹凸部を形成すると共にその軸端外径に硬化層を形成する。シャフトの 軸端を内側継手部材の軸孔内径に圧入すると、硬化層が形成されたシャフトの軸端 外径の凹凸部が、未硬化の内側継手部材の軸孔内径に食!、込んでその内側継手 部材の軸孔内径を塑性変形させる。
[0015] このようにしてシャフトと内側継手部材とを塑性結合させたことによりシャフトと内側 継手部材とが一体化されることで、両者間のガタをなくし、シャフトと内側継手部材と を堅固に連結することができる。
[0016] 本発明の等速自在継手において、内側継手部材の軸孔内径あるいはシャフトの軸 端外径の少なくとも ヽずれか一方を圧入方向に向けて縮径するテーパ状とし、前記 シャフトの軸端外径を内側継手部材の軸孔内径に圧入してシャフトと内側継手部材 とを塑性結合させることができる。なお、内側継手部材の軸孔内径は、冷間鍛造仕上 げにより形成されて 、ることが好まし 、。
[0017] 本発明では、内側継手部材の軸孔内径を未硬化とし、かつ、シャフトの軸端外径に 円周方向に沿う凹凸部を形成すると共にその軸端外径に硬化層を形成する。シャフ トの軸端外径を内側継手部材の軸孔内径に圧入すると、硬化層が形成されたシャフ トの軸端外径の凹凸部が、未硬化の内側継手部材の軸孔内径に食い込んでその内 側継手部材の軸孔内径を塑性変形させる。 [0018] この時、内側継手部材の軸孔内径あるいはシャフトの軸端外径の少なくともいずれ か一方を圧入方向に向けて縮径するテーパ状として 、る。前述の「少なくとも 、ずれ か一方」とは、内側継手部材の軸孔内径をテーパ状とする形態、シャフトの軸端外径 をテーパ状とする形態、或いは、内側継手部材の軸孔内径とシャフトの軸端外径の 両方をテーパ状とする形態の 、ずれかを意味する。
[0019] 内側継手部材の軸孔内径を圧入方向に向けて縮径するテーパ状とした場合、内側 継手部材の軸孔内径の反圧入側での塑性変形を圧入側よりも大きくすることができ る。また、シャフトの軸端外径を圧入方向に向けて縮径するテーパ状とした場合、内 側継手部材の軸孔内径の圧入側での塑性変形を反圧入側よりも大きくすることがで きる。
[0020] 以上のようにしてシャフトと内側継手部材とを塑性結合させたことによりシャフトと内 側継手部材とが一体ィ匕されることで、両者間のガタをなくし、シャフトと内側継手部材 とを堅固に連結することができる。
[0021] 前述の構成において、内側継手部材の軸孔内径を圧入方向に向けて縮径するテ ーパ状とした場合、内側継手部材の反圧入側端部での軸孔内径寸法をシャフトの軸 端外径の凹凸部における最大径と最小径間に規定することが望ましい。また、シャフ トの軸端外径を圧入方向に向けて縮径するテーパ状とした場合、内側継手部材の軸 孔内径寸法をシャフトの軸端外径の凹凸部根元部における最大径と最小径間に規 定することが望ましい。このようにすれば、シャフトの軸端外径を内側継手部材の軸 孔内径にスムーズに圧入することができると共に、シャフトと内側継手部材とを確実に 塑'性結合させることができる。
[0022] 前述の構成において、シャフトの軸端外径の凹凸部は、軸方向の少なくとも一部に 軸方向に沿う凹凸部を有する構造とすることが望ましい。この軸方向に沿う凹凸部は 、軸方向の少なくとも一部に形成されていればよい。つまり、軸方向の先端部分、根 元部分あるいはそれらの中間部分の 、ずれかに形成されて ヽればよぐ軸方向の全 体に形成されていてもよい。
[0023] このように軸方向に沿う凹凸部を有することにより、内側継手部材の軸孔内径に対 するシャフトの軸端外径の抜け止めとなり、シャフトと内側継手部材とをより一層堅固 に連結することができる。なお、前述した軸方向に沿う凹凸部としては、鋸歯状に形 成した構造が好適である。
[0024] また、シャフトの軸端外径の凹凸部は、軸端外径の先端に形成された切り欠きを有 する構造とすることが望ましい。このようにすれば、切り欠き端部を内側継手部材の端 面に係止させることができ、その内側継手部材に対するシャフトの抜け止めとすること が可能である。
発明の効果
[0025] 本発明によれば、内側継手部材の軸孔内径を未硬化とし、かつ、シャフトの軸端外 径に円周方向に沿う凹凸部を形成すると共にその軸端外径に硬化層を形成し、シャ フトの軸端を内側継手部材の軸孔内径に圧入してシャフトと内側継手部材とを塑性 結合させたことにより、シャフトと内側継手部材とが一体化されることで、両者間のガタ をなくし、シャフトと内側継手部材とを堅固に連結することができる。その結果、剛性 の高い等速自在継手を提供することができる。また、従来のように内側継手部材の軸 孔内径に、スプライン形成や硬化処理を施す必要がなくなるため、コスト低減化が図 れる。
発明を実施するための最良の形態
[0026] 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、固定式 (バーフ ィールド型)等速自在継手 (BJ)に適用した場合を例示するが、他の固定式等速自在 継手、例えばアンダーカットフリー型等速自在継手 (UJ)に適用可能であり、さらに、 摺動式等速自在継手、例えば、クロスグループ型等速自在継手 (LJ)やダブルオフ セット型等速自在継手 (DOJ)にも適用可能である。
[0027] 図 5はバーフィールド型等速自在継手の全体構成を例示する。この等速自在継手 は、外側継手部材としての外輪 10と、外輪 10の内側に配された内側継手部材として の内輪 20と、外輪 10と内輪 20との間に介在してトルクを伝達する複数のボール 30と 、外輪 10と内輪 20との間に介在してボール 30を保持するケージ 40とを主要な部材 として構成される。この固定式等速自在継手をドライブシャフトに適用する場合、外輪 10を車輪軸受装置(図示せず)に結合させ、内輪 20に後述の嵌合構造でもってシャ フト 50を結合させることにより、外輪 10と内輪 20の回転軸が角度をなした状態でも等 速でトルクを伝達するようになって!/ヽる。
[0028] 外輪 10はマウス部 16とステム部 18とからなり、ステム部 18にて車輪軸受装置とトル ク伝達可能に結合する。マウス部 16は一端にて開口した椀状で、その内球面 12に、 軸方向に延びた複数のトラック溝 14が円周方向等間隔に形成されている。そのトラッ ク溝 14はマウス部 16の開口端まで延びている。内輪 20は、その外球面 22に、軸方 向に延びた複数のトラック溝 24が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝 24は内輪 20の軸方向に切り通されて!/、る。
[0029] 外輪 10のトラック溝 14と内輪 20のトラック溝 24とは対をなし、各対のトラック溝 14, 24で構成されるボールトラックに 1個ずつ、トルク伝達要素としてのボール 30が転動 可能に組み込んである。ボール 30は外輪 10のトラック溝 14と内輪 20のトラック溝 24 との間に介在してトルクを伝達する。ケージ 40は外輪 10と内輪 20との間に摺動可能 に介在し、外球面 42にて外輪 10の内球面 12と接し、内球面 44にて内輪 20の外球 面 22と接する。
[0030] 前述した内輪 20はその軸孔内径 26にシャフト 50の軸端 52外径を圧入することに よりシャフト 50とトルク伝達可能に結合されている。この内輪 20の軸孔内径 26は、冷 間鍛造仕上げにより形成されているが、旋肖 iJ、研磨仕上げにより形成されていてもよ V、。内輪 20とシャフト 50との嵌合構造は以下のとおりである。
[0031] 図 1は内輪 20とシャフト 50を連結する前の状態、図 2は内輪 20とシャフト 50を連結 した後の状態をそれぞれ示す。また、図 3aは図 1の A— A線に沿う断面、図 3bは B— B線に沿う断面、図 4は図 2の C— C線に沿う断面である。
[0032] 内輪 20は、トラック溝 24およびそのトラック溝 24間の外球面 22に高周波焼入れに より硬化層 m (図 1のクロスハッチング部分)が形成され、その軸孔内径 26を未硬化と している。つまり、内輪 20の軸孔内径 26については、高周波焼入れによる硬化処理 がなされていない。なお、内輪 20における硬化層 mの形成については、高周波焼入 れ以外に浸炭焼入れにより行うことも可能である。この場合、軸孔内径 26における未 硬化については、防炭処理により行うことが可能である。
[0033] 一方、シャフト 50の外径にはその軸方向全周に亘つて高周波焼入れにより硬化層 n (図 1のクロスハッチング部分)が形成されている。また、シャフト 50の軸端外径 52に は円周方向に沿う凹凸部としてスプライン 54が形成されている。その結果、シャフト 5 0の軸端外径 52には、高周波焼入れにより硬化処理されたスプライン 54が形成され ている。
[0034] 以上のように、内輪 20の軸孔内径 26は硬化処理がなされていない状態であり、シ ャフト 50の軸端外径 52は硬化処理されたスプライン 54が形成された状態である。ま た、内輪 20の軸孔内径寸法 dは、シャフト 50の軸端外径 52のスプライン 54における 最大径 dと最小径 dとの間になるように規定されている。
2 3
[0035] 図 2に示すように、このシャフト 50の軸端外径 52を内輪 20の軸孔内径 26に圧入す る。この圧入により、硬化層 nが形成されたシャフト 50の軸端外径 52のスプライン 54 1S 図 4に示すように未硬化の内輪 20の軸孔内径 26に食い込んでその内輪 20の軸 孔内径 26を塑性変形させる。このようにしてシャフト 50と内輪 20とを塑性結合させる ことによりシャフト 50と内輪 20とが一体ィ匕されることで、両者間のガタをなくし、シャフ ト 50と内輪 20とを堅固に連結することができる。
[0036] 以上で説明した第一の実施形態では、シャフト 50の軸端外径 52に円周方向に沿う 凹凸部であるスプライン 54のみを形成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ぐこのスプライン 54に軸方向に沿う凹凸部を付加した構造として もよい。前述した第一の実施形態と同様、図 6、図 8、図 10、図 12および図 15は内輪 20とシャフト 50を連結する前の状態、図 7、図 9、図 11、図 13および図 16は内輪 20 とシャフト 50を連結した後の状態をそれぞれ示し、図 1および図 2に示す第一の実施 形態と同一又は相当部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
[0037] 図 6に示す第二の実施形態では、シャフト 50の軸端外径 52のスプライン 54に軸方 向に沿う凹凸部として鋸歯 56を形成する。つまり、スプライン 54を構成する凸状歯部 を軸方向に沿う鋸歯状に形成する。
[0038] 図 7に示すように、シャフト 50の軸端外径 52を内輪 20の軸孔内径 26に圧入すれ ば、硬化層 nが形成されたシャフト 50の軸端外径 52のスプライン 54力 未硬化の内 輪 20の軸孔内径 26に食い込んでその内輪 20の軸孔内径 26を円周方向に沿って 塑性変形させるだけでなぐ鋸歯 56が未硬化の内輪 20の軸孔内径 26に食い込んで その内輪 20の軸孔内径 26を軸方向に沿っても塑性変形させる。 [0039] このように軸方向に沿う鋸歯 56を形成したことにより、内輪 20に対するシャフト 50の 抜け止めとして機能することから、従来のような抜け止め構造としての止め輪が不要と なり、部品点数の低減ィ匕が図れ、内輪 20に対する加工も不要となるため、コストアツ プを招くことはない。この鋸歯 56による抜け止めでもって、シャフト 50と内輪 20とをよ り一層堅固に連結することができる。
[0040] このスプライン 54の凸状歯部を軸方向に沿う鋸歯状に形成する部位は、前述の第 二の実施形態のようにスプライン 54の軸方向全体に亘つて形成する以外に、例えば 図 8および図 9に示す第三の実施形態のようにスプライン 54の根元部分のみであつ てもよく、その他、図 10および図 11に示す第四の実施形態のようにスプライン 54の 先端部分や、図 12および図 13に示す第五の実施形態のように先端部分と根元部分 との間の中間部分のみであってもよ!/、。
[0041] また、これらの鋸歯 56は、スプライン 54における円周方向に沿う多数の凸状歯部の 全てに必ずしも設ける必要はなぐ円周方向に沿う多数の凸状歯部のうちの一部に 設けるようにしてもよい。例えば図 14aと図 14bに示す例では、スプライン 54における 4つの凸状歯部に鋸歯 56〔図 14bの四箇所〕に設けて 、る。
[0042] また、図 15に示す第六の実施形態のように、スプライン 54の先端部分に切り欠き 5 8を形成するようにしてもよい。このように切り欠き 58を形成すれば、シャフト 50の軸 端外径 52を内輪 20の軸孔内径 26に圧入した場合、図 16に示すようにその切り欠き 58の端部を内輪 20の端面に係止させることができ、その内輪 20に対するシャフト 50 の抜け止めとなり、内輪 20とシャフト 50の嵌合構造がより一層強固となる。これは、前 述した第二の実施形態(図 6および図 7参照)と第四の実施形態(図 10および図 11 参照)のように鋸歯 56をスプライン 54の先端部分を含む部位に形成する場合にも同 様の作用効果が得られる。
[0043] 次に、本発明の第七の実施形態について説明する。図 17と 18は、内輪 20の軸孔 内径 26をテーパ状とした第七実施形態を示すもので、第一の実施形態と同様、図 1 7は、内輪 20とシャフト 50を連結する前の状態、図 18は内輪 20とシャフト 50を連結 した後の状態をそれぞれ示し、図 1および図 2に示す実施形態と同一又は相当部分 には同一参照符号を付して重複説明は省略する。 図 17、 18に示す実施形態では、内輪 20の軸孔内径 26を圧入方向(図 17中の左 方向)に向けて縮径するテーパ状としている。
つまり、内輪 20の圧入側端部での軸孔内径寸法 dよりもその反圧入側端部での軸
0
孔内径寸法 dを小さくしている(d >d )。また、内輪 20の反圧入側端部での軸孔内
1 0 1
径寸法 dをシャフト 50の軸端外径 52のスプライン 54における最大径 dと最小径 d間
1 2 3 になるように規定されて 、る。
[0044] 図 18に示すように、このシャフト 50の軸端外径 52を内輪 20の軸孔内径 26に圧入 する。この圧入により、硬化層 nが形成されたシャフト 50の軸端外径 52のスプライン 5 4力 前述した図 4と同様に、未硬化の内輪 20の軸孔内径 26に食い込んでその内輪 20の軸孔内径 26を塑性変形させる。この時、内輪 20の軸孔内径 26を圧入方向に 向けて縮径するテーパ状としたことにより、内輪 20の軸孔内径 26の反圧入側での塑 性変形を圧入側よりも大きくすることができる。
[0045] このようにしてシャフト 50と内輪 20とを塑性結合させることによりシャフト 50と内輪 20 とが一体ィ匕されることで、両者間のガタをなくし、シャフト 50と内輪 20とを堅固に連結 することができる。
[0046] 以上の第七の実施形態では、内輪 20の軸孔内径 26をテーパ状とした構造につい て説明したが、本発明はこれに限定されることなぐ内輪 20の軸孔内径 26をテーパ 状とする代わりに、シャフト 50の軸端外径 52をテーパ状としてもよい。図 19と 20はシ ャフト 50の軸端外径 52をテーパ状とした第八実施形態を示すもので、前述した実施 形態と同様、図 19は内輪 20とシャフト 50を連結する前の状態、図 20は内輪 20とシ ャフト 50を連結した後の状態をそれぞれ示す。また、図 1および図 2に示す実施形態 と同一又は相当部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
[0047] 図 19に示す実施形態では、シャフト 50の軸端外径 52を圧入方向(図 19中の左方 向)に向けて縮径するテーパ状としている。つまり、シャフト 50の軸端外径 52でのス プライン根元側端部での外径寸法 dよりもそのスプライン先端側端部での外径寸法 d
2
を小さくしている(d >d ) oまた、内輪 20の軸孔内径寸法 dをシャフト 50のスプライ
4 2 4 1
ン根元側端部でのスプライン 54における最大径 dと最小径 d間になるように規定さ
2 3
れている。 [0048] 図 20に示すように、このシャフト 50の軸端外径 52を内輪 20の軸孔内径 26に圧入 する。この圧入により、硬化層 nが形成されたシャフト 50の軸端外径 52のスプライン 5 4力 前述した図 4と同様に、未硬化の内輪 20の軸孔内径 26に食い込んでその内輪 20の軸孔内径 26を塑性変形させる。この時、シャフト 50の軸端外径 52を圧入方向 に向けて縮径するテーパ状としたことにより、内輪 20の軸孔内径 26の圧入側での塑 性変形を反圧入側よりも大きくすることができる。
[0049] このようにしてシャフト 50と内輪 20とを塑性結合させることによりシャフト 50と内輪 20 とが一体ィ匕されることで、両者間のガタをなくし、シャフト 50と内輪 20とを堅固に連結 することができる。
[0050] なお、前述した二つの実施形態では、内輪 20の軸孔内径 26あるいはシャフト 50の 軸端外径 52のいずれか一方をテーパ状とした場合について説明したが、本発明は これに限定されるものではなぐ内輪 20の軸孔内径 26とシャフト 50の軸端外径 52の 両方をテーパ状とすることも可能である。
[0051] なお、以上の各実施形態では、ドライブシャフトの等速自在継手に適用した場合に ついて説明したが、本発明はこれに限定されることなぐプロペラシャフトの等速自在 継手にも適用可能である。
[0052] 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ぐ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、請求の範囲によって示され、さらに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。
図面の簡単な説明
[0053] [図 1]本発明の第一の実施形態で、内輪とシャフトを連結する前の状態を示す断面図 である。
[図 2]本発明の第一の実施形態で、内輪とシャフトを連結した後の状態を示す断面図 である。
[図 3a]図 1の A— A線に沿う断面図である。
[図 3b]図 1の B— B線に沿う断面図である。
[図 4]図 2の C— C線に沿う断面図である。 圆 5]固定式等速自在継手 (バーフィールド型等速自在継手)の全体構成を示す断 面図である。
圆 6]本発明の第二の実施形態で、内輪とシャフトを連結する前の状態を示す断面図 である。
圆 7]本発明の第二の実施形態で、内輪とシャフトを連結した後の状態を示す断面図 である。
圆 8]本発明の第三の実施形態で、内輪とシャフトを連結する前の状態を示す断面図 である。
圆 9]本発明の第三の実施形態で、内輪とシャフトを連結した後の状態を示す断面図 である。
圆 10]本発明の第四の実施形態で、内輪とシャフトを連結する前の状態を示す断面 図である。
圆 11]本発明の第四の実施形態で、内輪とシャフトを連結した後の状態を示す断面 図である。
[図 12]本発明の第五の実施形態で、内輪とシャフトを連結する前の状態を示す断面 図である。
[図 13]本発明の第五の実施形態で、内輪とシャフトを連結した後の状態を示す断面 図である。
圆 14a]シャフトの軸端外径のスプラインに鋸歯を設ける変形例で、シャフトの軸端外 径を示す部分正面図である。
[図 14b]図 14aの D— D線に沿う断面図である。
圆 15]本発明の第六の実施形態で、内輪とシャフトを連結する前の状態を示す断面 図である。
圆 16]本発明の第六の実施形態で、内輪とシャフトを連結した後の状態を示す断面 図である。
圆 17]本発明の第七の実施形態で、内輪とシャフトを連結する前の状態を示す断面 図である。
圆 18]本発明の第七の実施形態で、内輪とシャフトを連結した後の状態を示す断面 図である。
圆 19]本発明の第八の実施形態で、内輪とシャフトを連結する前の状態を示す断面 図である。
圆 20]本発明の第八の実施形態で、内輪とシャフトを連結した後の状態を示す断面 図である。

Claims

請求の範囲
[1] 外側継手部材と、内側継手部材と、内側継手部材の軸孔内径に圧入されたシャフ トとを有する等速自在継手であって、前記内側継手部材の軸孔内径を未硬化とし、 かつ、前記シャフトの軸端外径に円周方向に沿う凹凸部を形成すると共にその軸端 外径に硬化層を形成し、前記シャフトの軸端を内側継手部材の軸孔内径に圧入して シャフトと内側継手部材とを塑性結合させたことを特徴とする等速自在継手。
[2] 請求項 1の等速自在継手にぉ 、て、前記内側継手部材の軸孔内径ある 、はシャフ トの軸端外径の少なくともいずれか一方を圧入方向に向けて縮径するテーパ状とし、 前記シャフトの軸端外径を内側継手部材の軸孔内径に圧入してシャフトと内側継手 部材とを塑性結合させた等速自在継手。
[3] 請求項 2の等速自在継手にぉ 、て、前記内側継手部材の軸孔内径を圧入方向に 向けて縮径するテーパ状とし、内側継手部材の反圧入側端部での軸孔内径寸法を シャフトの軸端外径の凹凸部における最大径と最小径間に規定した等速自在継手。
[4] 請求項 2の等速自在継手において、前記シャフトの軸端外径を圧入方向に向けて 縮径するテーパ状とし、内側継手部材の軸孔内径寸法をシャフトの軸端外径の凹凸 部根元部における最大径と最小径間に規定した等速自在継手。
[5] 請求項 1から 4のいずれ力 1項の等速自在継手において、前記内側継手部材の軸 孔内径を冷間鍛造仕上げにより形成した等速自在継手。
[6] 請求項 1から 5のいずれ力 1項の等速自在継手において、前記内側継手部材の軸 孔内径寸法をシャフトの軸端外径の凹凸部における最大径と最小径間に規定した等 速自在継手。
[7] 請求項 1から 6のいずれ力 1項の等速自在継手において、前記シャフトの軸端外径 の凹凸部は、軸方向の少なくとも一部に軸方向に沿う凹凸部を有する等速自在継手
[8] 請求項 7の等速自在継手において、前記シャフトの軸方向に沿う凹凸部を鋸歯状 に形成した等速自在継手。
[9] 請求項 1から 8のいずれ力 1項の等速自在継手において、前記シャフトの軸方向に 沿う凹凸部は、その軸端外径の先端に形成された切り欠きを有する等速自在継手。
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