WO2010090053A1 - 等速自在継手用シャフト - Google Patents

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WO2010090053A1
WO2010090053A1 PCT/JP2010/050247 JP2010050247W WO2010090053A1 WO 2010090053 A1 WO2010090053 A1 WO 2010090053A1 JP 2010050247 W JP2010050247 W JP 2010050247W WO 2010090053 A1 WO2010090053 A1 WO 2010090053A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shaft
constant velocity
universal joint
shaft member
velocity universal
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/050247
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大路 岡本
和彦 吉田
啓助 曽根
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Ntn株式会社 filed Critical Ntn株式会社
Publication of WO2010090053A1 publication Critical patent/WO2010090053A1/ja

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/64—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged between substantially-radial walls of both coupling parts
    • F16D3/68—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged between substantially-radial walls of both coupling parts the elements being made of rubber or similar material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/12—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted for accumulation of energy to absorb shocks or vibration

Definitions

  • the present invention relates to a constant velocity universal joint shaft, and more particularly, to a shaft that is used in a power transmission system of an automobile or various industrial machines and connects two axes of a driving side and a driven side.
  • transmission gear vibration especially differential gear meshing vibration
  • this vibration is transmitted to the axle and further transmitted to the vehicle body via the front hub and the front suspension, which may cause a problem that the passenger hears an unpleasant sound.
  • the vehicle speed that is, the rotational speed of the drive axle is close to the natural frequency of the torsional vibration of the drive system
  • the drive system resonates and this vibration is transmitted to the vehicle body via the front suspension, etc. ⁇ Vibration.
  • the axle includes a spline-shaped first engagement portion provided on one opening side of the inner diameter surface, and a connecting member provided with a spline-shaped second engagement portion provided on the other opening side of the inner diameter surface.
  • the 1st to-be-engaged part is provided with the 1st shaft member provided in the one end part of an outer diameter surface
  • the 2nd to-be-engaged part is provided with the 2nd shaft member provided in the one end part of an outer diameter surface.
  • the first engaged portion of the first shaft member is engaged with the first engaging portion of the connecting member via the elastic body, and the second engaged portion of the second shaft member is engaged with the second engaging portion of the connecting member.
  • the engaging portion engages via the elastic body. As a result, vibration transmitted to the drive system is reduced.
  • the outer ring includes an outer outer cylinder and an inner inner cylinder, and an elastic body is interposed between the outer outer cylinder and the inner inner cylinder.
  • Patent Document 3 a shaft coupling (steering shaft coupling) having both a small snake angle response and vibration / noise cutoff has been disclosed (Patent Document 3), which cuts off vibration and noise to improve steering stability, and an intermediate shaft.
  • Patent Document 4 A steering device that sufficiently secures the chorus stroke and improves safety at the time of a collision is disclosed (Patent Document 4).
  • the shaft coupling described in Patent Document 3 includes an outer fitting member and an inner fitting member, and an annular elastic body is attached to the outer diameter surface of the inner fitting member, and the outer fitting member, the inner fitting member, This annular elastic body is interposed between the two.
  • the steering device described in Patent Document 4 includes an upper-side extension shaft and a lower-side extension shaft, and connects the upper-side extension shaft and the lower-side extension shaft via an elastic shaft joint.
  • the elastic shaft coupling includes an elastic body interposed between the outer diameter surface of the lower side extension shaft and the inner diameter surface of the cylindrical portion of the upper side extension shaft.
  • the elastic body traps the heat generated inside the joint (inside the joint), and the elastic body itself generates heat by hysteresis. For this reason, the inside of a joint will be in a high temperature state, and the life of the joint itself and the boots attached to the joint will be reduced.
  • vibration can be reduced, but the acting torque load is small.
  • the present invention provides a constant velocity universal joint shaft that is reduced in vibration, excellent in durability, and capable of a compact design.
  • the constant velocity universal joint shaft of the present invention has at least one torque transmission surface projecting radially inward of the inner diameter surface of the cylindrical portion in the circumferential direction, and two or more torque transmission surfaces in the axial direction. Torque transmission projecting outward in the radial direction of the outer diameter surface of the shaft portion fitted into the cylindrical portion of the first shaft member at a position corresponding to the torque transmission surface of the first shaft member and the inner diameter surface of the cylindrical portion.
  • a constant velocity universal joint shaft comprising a second shaft member having a surface, wherein the torque is at least one axial direction between both the first shaft member and the second shaft member, and less than all locations.
  • An elastic body is interposed between the transmission surfaces, and a clearance is provided in the circumferential direction between torque transmission surfaces at different axial positions from the elastic body.
  • the torque can be received via the elastic body during the torque operation (at the time of the low torque operation) that can maintain the clearance in the circumferential direction.
  • the torque transmission surface of the first shaft member and the torque transmission surface of the second shaft member are in direct contact with each other. High torque can be transmitted via the.
  • the torque transmission surface having a clearance in the circumferential direction constitutes a low torque transmission portion that transmits low torque during low torque action, and the torque transmission surface having a clearance in the circumferential direction has a high
  • a high torque transmission unit for transmitting high torque during torque action is configured. That is, the constant velocity universal joint shaft of the present invention includes a torque transmission structure having a low torque transmission part and a high torque transmission part. In this case, high torque is not transmitted by the elastic body.
  • Two to eight torque transmission surfaces with gaps in the circumferential direction are arranged at a predetermined pitch along the circumferential direction, or one or more torque transmission surfaces in the axial direction are interposed with the elastic body. It may be provided.
  • a shaft bending prevention structure may be provided separately.
  • an elastic body is disposed even if an inlay is disposed between the inner diameter surface of the cylindrical portion of the first shaft member and the outer diameter of the shaft portion of the second shaft member. There may be. Furthermore, the inner diameter surface of the cylindrical portion of the first shaft member and the outer diameter surface of the shaft portion of the second shaft member may be positively contacted.
  • the shaft portion of the second shaft member may be a hollow body.
  • the first shaft member includes a shaft main body, and the cylindrical portion that is connected to the shaft main body and has a serrated first engaging portion formed on an inner diameter surface thereof, and the shaft portion of the second shaft member A serrated second engaging portion is formed, and the elastic member is disposed between the first engaging portion and the second engaging portion, a low torque transmitting portion, a first engaging portion and a first engaging portion.
  • a high torque transmission portion formed by directly fitting the two engagement portions is configured, and the shaft main body and the tube portion can be press-welded.
  • the first shaft member can be configured by pressure-welding the shaft body and the cylindrical portion. Further, by engaging the first engagement portion of the first shaft member and the second engagement portion of the second shaft member, the low torque transmission portion and the high torque transmission portion in the torque transmission structure portion can be easily achieved. Can be configured. Furthermore, to meet the demand for different shaft lengths, the torque transmission structure is made to be the same shape for each size, and only the length of the shaft body is changed, and the shaft body and the cylinder portion are pressure-welded to each other, thereby reducing the cost of the shaft. Can be manufactured.
  • boot groove for fitting the small diameter portion of the constant velocity universal joint boot on the outer diameter surface of the first shaft member on the opening side.
  • the boot groove is provided closer to the outboard.
  • the small-diameter portion of the constant velocity universal joint boot is in close contact with the boot groove.
  • the small diameter portion of the constant velocity universal joint boot By installing (fitting) the small diameter portion of the constant velocity universal joint boot into the boot groove of the first shaft member, it is possible to prevent foreign matter from entering the boot. Accordingly, it is possible to prevent foreign matter from entering between the first shaft member and the second shaft member.
  • the foreign material include moisture, various metal pieces (metal powder), and dust.
  • a foreign matter intrusion prevention structure for preventing foreign matter from entering between the first shaft member and the second shaft member.
  • the elastic body has oil resistance.
  • the elastic body having oil resistance include nitrile rubber, acrylic rubber, and silicone rubber.
  • the foreign matter intrusion prevention structure can be constituted by a part of the elastic body or a seal body made of an elastic material having oil resistance different from that of the elastic body.
  • the foreign matter intrusion prevention structure can be configured by an O-ring.
  • the foreign matter intrusion prevention structure prevents at least the grease from entering between the torque transmission surfaces.
  • the grease is a lubricant used for a constant velocity universal joint.
  • the shaft portion of the second shaft member constituting the low torque transmission portion and the high torque transmission portion may be a hollow body, or the entire second shaft member may be configured by a hollow body.
  • weight reduction can be achieved by making the second shaft member a hollow body.
  • the low torque transmission portion and the high torque transmission portion in the torque transmission structure portion can be easily configured, and the torque transmission structure portion can be configured for each size. By using the same shape, the productivity is excellent and the cost can be reduced.
  • the shaft does not bend against the bending moment that occurs. For this reason, it becomes high quality as a shaft.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along the line CC of FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line DD of FIG.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view taken along line EE of FIG.
  • FIG. 1 to 3 show a first embodiment of a constant velocity universal joint shaft according to the present invention.
  • This shaft includes a first shaft member 1 and a second shaft member 2, and the first shaft member 1 is shown in FIG. And the second shaft member 2 are connected via a torque transmission structure 3.
  • the first shaft member 1 includes a shaft main body 4 and a cylindrical portion 6 that is connected to the shaft main body 4 and has a serrated first engaging portion 5 formed on the inner diameter surface.
  • the shaft body 4 includes a bottomed cylindrical body portion 7 and a shaft portion 8 protruding from the bottom portion of the bottomed cylindrical body portion 7.
  • a male spline 9 is formed at the end of the shaft portion 8.
  • the shaft portion 8 of the first shaft member 1 may be a solid body or a hollow body (hollow shaft).
  • the first engaging portion 5 of the cylindrical portion 6 has an axial groove 10 disposed on the inner diameter surface at a predetermined pitch (in this case, 90 ° pitch) along the circumferential direction. Is formed.
  • the axial concave groove 10 has a rectangular cross section formed by a pair of side walls 12 and 13 and a bottom wall 14 facing each other.
  • the shaft body 4 and the cylinder portion 6 are joined by pressure welding.
  • the pressure welding means that the materials to be welded remain solid and are joined by diffusion of metal atoms.
  • a friction welding method is used as the pressure welding.
  • the friction welding method is a technique in which members to be joined (for example, metal, resin, etc.) are rubbed together at high speed, and the members are softened by the frictional heat generated at the same time, and at the same time, pressure is applied to join them.
  • the heat source other than frictional heat is not required, welding rods and flux are unnecessary, and gas and spatter are not generated during joining. Easy joining method.
  • the second shaft member 2 includes a main body shaft portion 16 having a male spline 15 formed at the end thereof, and a second shaft portion 19 continuously provided at an end portion of the main body shaft portion 16 opposite to the male spline 15. And an engaging portion 17.
  • the second engaging portion 17 is engaged with the first engaging portion 5 of the first shaft member 1.
  • the second engagement portion 17 has a width dimension W1 smaller than the width dimension W of the axial groove 10 (the side wall 12 and the side surface 27a, and the side wall 13 and the side surface 27b rotate relative to each other to come into surface contact).
  • the front-side engaging portions 20 formed by arranging the axial ridges 18 having W and W1 in parallel with each other at a 90 ° pitch in the circumferential direction, and the axially concave portions as shown in FIG.
  • An axial ridge 21 having a width dimension W2 that is substantially the same as the width dimension W of the groove 10 (the side wall 12 and the side surface 30a and the side wall 13 and the side surface 27b rotate relative to each other to come into surface contact with each other, so W and W2 are not parallel).
  • a base end side engaging portion 22 arranged at a pitch of 90 ° along the circumferential direction.
  • an elastic body 23 is arranged on the outer surface side of the distal end side engaging portion 20, and a gap between the outer surface of the distal end side engaging portion 20 and the inner surface of the first engaging portion 5 is formed. It is filled with the elastic body 23. That is, the elastic body 23 includes a side surface corresponding portion 45 disposed between the side wall 12 and the side surface 27a, and a side surface corresponding portion 46 disposed between the side wall 13 and the side surface 27b. For this reason, as described later, the first engagement portion 5 and the distal end side engagement portion 20 with which the first engagement portion 5 is engaged via the elastic body 23 reduce the low torque during the low torque operation.
  • the low torque transmission part 25 which transmits via the elastic body 23 is comprised. In this engaged state, the end face 26 of the axial ridge 18 of the distal end side engaging portion 20 is in contact with the bottom wall 14 of the axial groove 10 corresponding thereto.
  • the first engagement portion 5 and the proximal-side engagement portion 22 engaged with the first engagement portion 5 transmit high torque during high torque action via a rigid body.
  • the high torque transmission part 28 is comprised.
  • the end surface 29 of the axial ridge 21 of the proximal end side engaging portion 22 is in contact with the bottom wall 14 of the axial groove 10 corresponding thereto.
  • the width dimension W2 of the axial ridge 21 is set slightly smaller than the width dimension W of the axial groove 10, and the side surfaces 30a, 30b of the axial ridge 21 and the axial groove 10 are set. A slight gap is formed between the side walls 12 and 13.
  • the male spline 9 of the first shaft member 1 is connected to the constant velocity universal joint T2 and the male spline 15 of the second shaft member 2 is connected to the constant velocity universal joint. Connected to T1.
  • circumferential grooves 32 and 33 are formed in the male splines 9 and 15, and retaining rings 96 and 95 (see FIG. 7) for retaining are attached to the circumferential grooves 32 and 33.
  • any one side surface 27a (27b) of the axial protrusion 18 of the distal end side engaging portion 20 and the side wall 12 (13) of the groove 10 Torque is transmitted between the first shaft member 1 and the second shaft member 2 through a part of the elastic body 23 therebetween.
  • torque is transmitted through the elastic body 23 as described above. Therefore, in the proximal end side engaging portion 22, as shown in FIG. 3, the side surfaces 30a, 30b of the axial ridge 21 are A slight gap is formed between the side walls 12 and 13 of the axial concave groove 10, and torque is not transmitted in the proximal end side engaging portion 22.
  • torque can be received via the elastic body 23 when the torque can be maintained in the circumferential direction (when the torque is low). For this reason, the state which can maintain this clearance gap can be called the time of low torque action.
  • this low torque can be transmitted by the elastic body 23 of the low torque transmission unit 25, and vibration is reduced. Further, at the time of high torque action, high torque can be transmitted through the rigid body by the high torque transmission unit 28. That is, high torque is not transmitted to the elastic body 23.
  • vibration is reduced during low torque operation. Further, the vibration is reduced with respect to the initial vibration at the time of the torque action and the vibration due to the impact torque. Therefore, in an automobile, an industrial machine, or the like in which this shaft is used, unpleasant sound / vibration under the above situation can be suppressed, and it becomes quiet.
  • the torque transmission surface of the torque transmission structure 3 is the side surface 30a or the side surface 30b or the side surface 27a or the side surface 27b in the second shaft member 2, and the side wall on the first shaft member 1 side. 12 or side wall 13.
  • four torque transmission surfaces are arranged at a 90 ° pitch along the circumferential direction.
  • the torque transmission surface of the torque transmission structure 3 is not limited to four, and it is sufficient that there are at least two. Since it is preferable to set the torque transmission surfaces so that the torque is evenly applied, when there are too many torque transmission surfaces, the formation of the torque transmission surfaces becomes troublesome. For this reason, the number of torque transmission surfaces is preferably 8 or less.
  • the low torque transmission portion 25 and the high torque transmission portion 28 in the torque transmission structure portion 3 can be easily configured and produced. The cost is reduced.
  • the end face 26 of the axial ridge 18 of the front end side engaging portion 20 is in contact with the bottom wall 14 of the axial groove 10 corresponding thereto. Moreover, the end surface 29 of the axial direction protruding item
  • line 21 of the base end side engaging part 22 is contacting the bottom wall 14 of the axial direction recessed groove 10 corresponding to this. That is, the inner diameter surface of the cylindrical portion of the first shaft member and the outer diameter surface of the shaft portion of the second shaft member are positively brought into contact with each other. For this reason, the shaft bending prevention structure S for preventing the bending of the shaft with respect to the bending moment generated in the shaft can be configured.
  • the shaft portion 8 of the first shaft member 1 is constituted by a hollow body (hollow shaft)
  • the closed side of the first shaft member 1 becomes a hollow shaft, which improves heat dissipation and has excellent heat resistance.
  • the weight can be reduced.
  • the torque transmission structure portion 3 is disposed on the opening side of the cylindrical portion 6 of the first shaft member 1, that is, on the outboard side.
  • the outboard side is the outside of the vehicle when assembled to the vehicle.
  • attached to the vehicle is called the inboard side.
  • the elastic body 23 enters the gap. That is, the elastic body 23 includes a side surface corresponding portion 45 disposed between the side wall 12 and the side surface 27a, a side surface corresponding portion 46 disposed between the side wall 13 and the side surface 27b, and the axial ridge 18. And an end surface corresponding portion 47 disposed between the end surface 26 of the groove 10 and the bottom wall 14 of the axial groove 10.
  • a gap is formed between the end surface 29 of the axial ridge 21 of the second shaft member 2 and the bottom wall 14 of the axial groove 10 of the first shaft member 1.
  • the elastic body 50 is interposed in the gap.
  • the elastic body 50 is integrally formed from the elastic body 23. That is, the elastic body 50 can be configured by a part of the elastic body 23.
  • the elastic body 50 functions as a seal on the opening side of the first shaft member 1. That is, the foreign matter intrusion prevention structure S1 can be configured on the opening side of the first shaft member 1. This foreign matter intrusion prevention structure S1 can prevent the torque transmission structure from being damaged due to the invasion of foreign matter, and is more durable. Further, the shaft bending prevention structure S can be configured by the elastic body 50 and the end face corresponding portion 47 of the elastic body 23. Thus, by providing the shaft bending prevention structure S, the shaft is not bent with respect to the generated bending moment. For this reason, it becomes high quality as a shaft.
  • the elastic bodies 23 and 50 any rubber or resin may be used as long as it can exhibit a function as an elastic body without being deteriorated in an environment where the shaft is used.
  • the elastic bodies 23 and 50 preferably have oil resistance.
  • the elastic body having oil resistance include nitrile rubber, acrylic rubber, and silicone rubber.
  • the function excellent as a sealing material can be exhibited by using what has oil resistance.
  • the load mode of the elastic body 23 the compression mode is preferably larger than the shear mode. Thereby, the durability of the elastic body 23 can be improved.
  • an inlay is disposed between the inner diameter surface of the cylindrical portion 6 of the first shaft member 1 and the outer diameter of the shaft portion 19 of the second shaft member 2. It may be a thing.
  • the torque value may act at 20% of the minimum static torsional fracture strength of the JASO standard (C3004-89). Thereby, the durability of the high torque transmission part 28 of the torque transmission structure part 3 can be improved.
  • the shaft portion 19 of the second shaft member 2 constituting the low torque transmitting portion 25 and the high torque transmitting portion 28 may be a hollow body, or the entire second shaft member may be configured by a hollow body. Weight reduction can be achieved by using a hollow body.
  • the 1st shaft member 1 and the 2nd shaft member 2 may be comprised with the forge molded product. Thus, if the 1st shaft member 1 and the 2nd shaft member 2 are a forge molded product, the mechanical property will be excellent. There are advantages such as stable quality.
  • induction hardening it is preferable to perform induction hardening. That is, a hardened surface layer is formed by induction hardening on the first engagement portion 5 of the first shaft member 1 and the second engagement portion 17 of the second shaft member 2.
  • Induction hardening is a quenching method that applies the principle of superheating a conductive object by utilizing Joule heat generated by this electromagnetic induction action.
  • the fatigue strength and wear resistance of the torque transmission structure can be improved. For this reason, when the amount of carbon in the torque transmission structure is 0.3 to 0.53, the carbon content is optimal for induction hardening, and the effect of induction hardening can be effectively exhibited.
  • the carburizing and quenching is performed on the first shaft member 1. Processing may be performed so that the second shaft member 2 is subjected to induction hardening.
  • the carburizing and quenching is a quenching process in which carbon is infiltrated / diffused on the surface of the low carbon material and then quenched.
  • the foreign matter intrusion prevention structure S1 the foreign matter can be prevented from entering the torque transmission structure portion 3. For this reason, it is possible to prevent the grease (lubricant filled in the constant velocity universal joint) from entering the torque transmission structure 3. If the grease is prevented from entering the torque transmission structure 3 in this way, the grease does not enter the high torque transmission unit and the low torque transmission unit. Fretting wear (wear caused by sliding motion) in the high torque transmission portion can be suppressed, and adhesion of grease to the elastic body 23 in the low torque transmission portion can be suppressed, so that deterioration of the sealing function and the like can be prevented.
  • FIG. 7 shows a total assembly state in which the constant velocity universal joint T1 on the outboard side and the constant velocity universal joint T2 on the inboard side are connected via the shaft according to the present invention.
  • the constant velocity universal joint T ⁇ b> 1 is interposed between an outer ring 65 as an outer joint member, an inner ring 66 as an inner joint member disposed inside the outer ring 65, and the outer ring 65 and the inner ring 66.
  • a plurality of balls 67 that transmit torque and a cage 68 that is interposed between the outer ring 65 and the inner ring 66 and holds the balls 67 are configured as main members.
  • the inner ring 66 is spline-fitted by press-fitting the end portion 100a of the shaft 100 (that is, the male spline 15) into the hole inner diameter 66a, and is coupled to the shaft 100 so as to transmit torque.
  • the outer ring 65 includes a mouth portion 71 and a stem portion (shaft portion) 72.
  • the mouth portion 71 has a bowl shape opened at one end, and a plurality of track grooves 74 extending in the axial direction are formed on the inner spherical surface thereof in the circumferential direction. It is formed at equal intervals.
  • the track groove 74 extends to the open end of the mouse portion 71.
  • the inner ring 66 has a plurality of track grooves 76 extending in the axial direction formed on the outer spherical surface thereof at equal intervals in the circumferential direction.
  • the track groove 74 of the outer ring 65 and the track groove 76 of the inner ring 66 make a pair, and one ball 67 as a torque transmission element can roll on each of the ball tracks constituted by the pair of track grooves 74 and 76. It is incorporated.
  • the ball 67 is interposed between the track groove 74 of the outer ring 65 and the track groove 76 of the inner ring 66 to transmit torque.
  • the cage 68 is slidably interposed between the outer ring 65 and the inner ring 66, is in contact with the inner spherical surface 73 of the outer ring 65 at the outer spherical surface, and is in contact with the outer spherical surface 75 of the inner ring 66 at the inner spherical surface.
  • the constant velocity universal joint in this case is a Zepper type, but may be another constant velocity universal joint such as an undercut free type having a straight straight portion at the bottom of the track groove.
  • the opening of the mouse part 71 is closed with a boot 77.
  • the boot 77 includes a large diameter portion 77a, a small diameter portion 77b, and a bellows portion 77c that connects the large diameter portion 77a and the small diameter portion 77b.
  • the large-diameter portion 77a is externally fitted to the opening of the mouse portion 71, and is fastened by the boot band 78a in this state.
  • the small-diameter portion 77b is externally fitted to the boot mounting portion 100b of the shaft 100, and in this state, the boot band 78b is attached. It is concluded.
  • the inboard constant velocity universal joint T2 includes, as main components, an outer ring 131 as an outer joint member, a tripod member 132 as an inner joint member, and a roller 133 as a torque transmission member.
  • the outer ring 131 includes a mouse part 131a and a stem part 131b which are integrally formed.
  • the mouse portion 131a has a cup shape opened at one end, and a track groove 136 extending in the axial direction is formed at a position of the inner circumference in the circumferential direction.
  • the tripod member 132 includes a boss 138 and a leg shaft 139.
  • the boss 138 is formed with a spline hole 138a that is coupled to the end portion 100c of the shaft 100 (that is, the male spline 9) so that torque can be transmitted.
  • the leg shaft 139 protrudes in the radial direction from the circumferentially divided position of the boss 138.
  • Each leg shaft 139 of the tripod member 132 carries a roller 133.
  • the boot 140 includes a large-diameter portion 140a, a small-diameter portion 140b, and a bellows portion 140c between the large-diameter portion 140a and the small-diameter portion 140b, and is formed on the outer peripheral surface on the opening side of the mouse portion 131a via the boot band 141a.
  • the large-diameter portion 140a of the boot 140 is fixed, and the small-diameter portion 140b of the boot 140 is fixed to the outer peripheral surface of the boot mounting portion 100d of the shaft 100 via a boot band 141b.
  • the shaft-side boot mounting portion 100b to which the small diameter portion 22b of the constant velocity universal joint boot 77 in the constant velocity universal joint T1 is mounted is an opening of the cylindrical portion 6 of the first shaft member 1, as shown in FIG. It is constituted by a boot groove 80 formed on the outer diameter surface on the part side. Note that circumferential flanges 81, 81 are provided at both axial ends of the boot groove 80. Further, the shaft-side boot mounting portion 100d to which the small diameter portion 141b of the constant velocity universal joint boot 140 in the constant velocity universal joint T2 is mounted is a boot formed on the outer diameter surface of the shaft portion 8 of the first shaft member 1. It is comprised by the groove
  • the upper half of the shaft in FIG. 8 shows the shaft 100 according to the present invention
  • the lower half shows a conventional solid shaft 150.
  • the small-diameter portion 77b of the boot 77 is mounted on the outer-diameter surface of the first shaft member 1 on the opening side.
  • the band 78b can be tightened. That is, when the shaft 100 according to the present invention is used, since the second engaging portion 17 of the second shaft member 2 is fitted (inserted) into the cylindrical portion 6 of the first shaft member 1, the first shaft member This is because the outer diameter dimension of one cylindrical portion 6 is larger than the outer diameter dimension of the normal solid shaft 150.
  • reference numeral 151 denotes a boot groove formed in the shaft 150.
  • the tightening diameter of the boot band 78b is increased, the tightening force is improved, and the holding force of the small diameter portion 77b of the boot 77 is improved.
  • the small-diameter portion 77b is in close contact with the shaft side and can exhibit an excellent sealing function. Further, the folding amount of the boot 77 can be reduced, the life of the boot 77 can be extended, and the cost can be reduced. Since the outer diameter of the cylindrical portion 6 of the first shaft member 1 is larger than the outer diameter of the second engaging portion 9 (serration portion) of the second shaft member 2, the inner diameter surface of the small diameter portion 77b of the boot 77 during assembly or the like. Can be prevented from being damaged.
  • the shaft shown in FIGS. 9 and 10 is provided with a foreign matter intrusion prevention structure S2 different from the elastic body 23.
  • the foreign matter intrusion prevention structure S2 in this case is a seal body 90 made of an elastic material having oil resistance, and is specifically constituted by an O-ring.
  • the seal body 90 is made of, for example, nitrile rubber, acrylic rubber, silicone rubber or the like, similar to the elastic body 23.
  • the seal body 90 is externally fitted to the proximal end portion of the distal end side engaging portion 20 of the second shaft member 2.
  • the foreign matter intrusion prevention structure S2 by providing the foreign matter intrusion prevention structure S2, the foreign matter can be prevented from entering the torque transmission structure portion 3. For this reason, it is possible to prevent the grease (lubricant filled in the constant velocity universal joint) from entering the torque transmission structure 3.
  • the foreign matter intrusion prevention structure S2 and the foreign matter intrusion prevention structure S1 may be used in combination, or only one of them may be used.
  • the embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
  • the portion 28 is disposed on the opening side of the first shaft member 1, the low torque transmission unit 25 may be disposed on the opening side of the first shaft member 1.
  • the low torque transmission unit 25 is set to have a longer axial length than the high torque transmission unit 28. However, even if the length is the same, the high torque transmission unit 28 has a low torque. You may set longer than the transmission part 25.
  • FIG. The protruding heights of the axial ridges in the low torque transmitting portion 25 and the high torque transmitting portion 28 differ depending on the material used, but can be variously changed within a range in which torque generated during use can be transmitted.
  • the method of joining the shaft body 4 and the cylindrical portion 6 in the first shaft member 1 is not limited to friction welding, and may be other pressure welding such as resistance welding, and further, fusion welding (the materials to be joined are melted). And brazing (the material to be welded remains solid and is joined via the brazing material).
  • a solid lubricant of MoS2 (molybdenum disulfide) may be added. Since this molybdenum disulfide exhibits excellent lubricity, there is an advantage that fretting wear in the high torque transmission portion can be effectively suppressed.
  • the structure which closes the opening edge part of the cylinder part 6 of the 1st shaft member 1 may be sufficient. If the opening end of the cylindrical portion 6 is closed in this way, foreign matter such as grease can be prevented from entering the torque transmission structure portion 3 between the first shaft member 1 and the second shaft member 2. Further, a mechanism for supporting the small diameter portion 77b of the boot 77 may be provided on the opening side of the first shaft member 1 so as to improve the assembling property of the boot 77.

Abstract

　振動が低減され、しかも耐久性に優れるとともにコンパクトな設計が可能な等速自在継手用シャフトを提供する。　筒部６の内径面の径方向内側に突出したトルク伝達面を有する第１軸部材１と、第１軸部材１の筒部６に嵌入される軸部１７の外径面の径方向外側に突出したトルク伝達面を有する第２軸部材２とを備える。第１軸部材１と第２軸部材２の両部材との間において、トルク伝達面の間に弾性体２３を介在させ、弾性体２３とは異なる軸方向位置のトルク伝達面間には円周方向に隙間を設ける。

Description

等速自在継手用シャフト
　本発明は、等速自在継手用シャフトに関し、詳しくは、自動車や各種産業機械動力伝達系において使用され、駆動側と従動側の二軸を繋ぐシャフトに関する。
　自動車の動力伝達系において、トランスミッションギヤやデフギアの製作精度のばらつき等により、自動車の走行時に、トランスミッションのギヤ振動、特にデフギアのかみ合い振動が発生する。この場合、この振動が車軸に伝達され、さらにフロントハブ、フロントサスペンションを経由して車体に伝わり、乗員に不快な音として聞こえてくる不具合が生じる場合がある。特に、車の速度、即ち、駆動車軸の回転数が駆動系の捩り振動の固有振動数付近においては、駆動系が共振し、この振動がフロントサスペンション等を経由して車体に伝わり、不快な音・振動となる。
　そこで、従来には、振動を低減することが可能な自動車用駆動車軸が提案されている（特許文献１）。この車軸は、内径面の一方の開口部側にスプライン状の第１係合部が設けられるとともに、内径面の他方の開口部側にスプライン状の第２係合部が設けられた連結部材と、第１被係合部が外径面の一端部に設けられた第１軸部材と、第２被係合部が外径面の一端部に設けられた第２軸部材とを備える。
　そして、連結部材の第１係合部に第１軸部材の第１被係合部が弾性体を介して係合するとともに、連結部材の第２係合部に第２軸部材の第２被係合部が弾性体を介して係合する。これによって、駆動系に伝達される振動を低減している。
　また、等速自在継手用外輪において、防振型のものがある（特許文献２）。この外輪は、外側外筒と内側内筒とを備え、この外側外筒と内側内筒との間に弾性体を介在させたものである。
　また、微小蛇角応答性と振動・騒音遮断とを兼ね備えた軸継手（ステアリング用軸継手）が開示され（特許文献３）、振動や騒音を遮断して、操縦安定性を向上し、中間シャフトのコラスストロークを十分に確保して、衝突時の安全性を向上させるステアリング装置が開示されている（特許文献４）。
　特許文献３に記載の軸継手は、外嵌継手部材と内嵌継手部材とを備え、内嵌継手部材の外径面に環状弾性体を装着して、外嵌継手部材と内嵌継手部材との間にこの環状弾性体を介在させたものである。
　特許文献４に記載のステアリング装置は、アッパー側エクステンションシャフトと、ロアー側エクステンションシャフトとを備え、アッパー側エクステンションシャフトとロアー側エクステンションシャフトとを弾性軸継手を介して連結している。弾性軸継手は、ロアー側エクステンションシャフトの外径面と、アッパー側エクステンションシャフトの円筒部の内径面との間に介在される弾性体を備える。
実公平５－１４４２号公報 特開平３－２７２３２２号公報 実公平５－３７０５２号公報 特開２００６－２９０１１２号公報
前記特許文献１に記載の車軸では、確かに駆動系に伝達される振動を低減することができるが、車の発進時等において大トルクが作用した場合、弾性体の強度・耐久性を確保することが困難である。すなわち、弾性体の強度・耐久性を確保するためには、シャフトサイズ径を大きくする必要がある。このように大型化を図れば、重量が大となるとともにコスト高となることになる。
　特許文献２に記載の外輪では、ジョイント内部（継手内部）で発生した熱を弾性体が閉じ込めることになるとともに、弾性体自体もヒステリシスで発熱する。このため、継手内部が高温状態となり、継手自体や継手に装着されるブーツの寿命を低下させることになる。特許文献３に記載のステアリング軸継手及び特許文献４に記載のステアリング装置では、振動を低減できるが、作用するトルク負荷は小さい。
　本発明は、前記課題に鑑みて、振動が低減され、しかも耐久性に優れるとともにコンパクトな設計が可能な等速自在継手用シャフトを提供する。
　本発明の等速自在継手用シャフトは、筒部の内径面の径方向内側に突出したトルク伝達面を周方向に１個以上有し、かつ、そのトルク伝達面が軸方向に２箇所以上有する第１軸部材と、前記筒状部の内径面のトルク伝達面にそれぞれ対応する位置に、第１軸部材の筒部に嵌入される軸部の外径面の径方向外側に突出したトルク伝達面を有する第２軸部材とを備えた等速自在継手用シャフトであって、前記第１軸部材と前記第２軸部材の両部材との間における軸方向１箇所以上、全箇所未満のトルク伝達面の間に弾性体を介在させ、前記弾性体とは異なる軸方向位置のトルク伝達面間には円周方向に隙間を設けたものである。
　本発明の等速自在継手用シャフトによれば、円周方向に隙間を維持できるトルク作用時（低トルク作用時）には、弾性体を介してトルクを受けることができ、また、弾性体が変形してこの隙間を維持できない大トルク作用時（高トルク作用時）には、第１軸部材のトルク伝達面と第２軸部材のトルク伝達面とが直接的に接触し、これによって、剛体を介した高トルク伝達が可能となる。このため、円周方向に隙間を設けたトルク伝達面にて、低トルク作用時の低トルクを伝達する低トルク伝達部を構成し、円周方向に隙間を設けたトルク伝達面にて、高トルク作用時の高トルクを伝達する高トルク伝達部を構成することになる。すなわち、本発明の等速自在継手シャフトは、低トルク伝達部と高トルク伝達部とを有するトルク伝達構造部を備えることになる。この場合、高トルクを弾性体にて伝達させないことになる。
　円周方向に隙間が設けられるトルク伝達面が周方向に沿って所定ピッチで２～８個配設されるものであったり、前記弾性体が介在されるトルク伝達面が軸方向に１個以上設けられるものであったりする。
　前記第１軸部材と前記第２軸部材の両部材との間におけるトルク伝達面をアウトボード寄りに設けることが可能である。これによって、等速自在継手に発生する曲げモーメントに対し、シャフトの曲がりを防止できる。また、別途シャフト曲がり防止構造を設けてもよい。シャフト曲がり防止構造としては、第１軸部材の筒部の内径面と第２軸部材の軸部の外径との間に、インローを配置したものであっても、弾性体を配置したものであってもよい。さらに、第１軸部材の筒部の内径面と第２軸部材の軸部の外径面とを積極的に接触させたものであってもよい。また、第２軸部材の軸部が中空体であってもよい。
　前記第１軸部材は、軸本体と、この軸本体に連設されて内径面にセレーション状の第１係合部が形成された前記筒部とを備え、前記第２軸部材の軸部にセレーション状の第２係合部が形成され、第１係合部と第２係合部との間に、前記弾性体が配設されてなる低トルク伝達部と、第１係合部と第２係合部とが直接的に嵌合してなる高トルク伝達部とが構成され、前記軸本体と前記筒部とを圧接接合することができる。
　軸本体と筒部とを圧接接合することによって、第１軸部材を構成することができる。また、第１軸部材の第１係合部と、第２軸部材の第２係合部とを係合することによって、トルク伝達構造部における低トルク伝達部と高トルク伝達部とを簡単に構成することができる。さらに、シャフトの長さが異なる需要に対して、トルク伝達構造部を各サイズで同形にし、軸本体の長さのみを変えて軸本体と筒部とを圧接接合することによって、安価にシャフトを製造できる。
　第１軸部材の開口側の外径面に、等速自在継手用ブーツの小径部嵌合用のブーツ溝を形成するのが好ましい。この場合、前記ブーツ溝がアウトボード寄りに設けられる。そして、前記ブーツ溝に前記等速自在継手用ブーツの小径部が密接する。
　等速自在継手用ブーツの小径部を第１軸部材のブーツ溝に装着（嵌着）することによって、このブーツ内への異物の侵入を防止できる。これによって、第１軸部材と第２軸部材との間への異物の侵入を防止できる。ここで、異物としては、水分、各種金属片（金属粉）、ごみ等である。
　また、第１軸部材と第２軸部材との間への異物の侵入を防止する異物侵入防止構造を別途設けることも可能である。この異物侵入防止構造によって、第１軸部材の筒部への異物の侵入が防止され、異物の侵入によるトルク伝達構造部の損傷等を防止できる。
　前記弾性体は耐油性を有するのが好ましい。耐油性を有する弾性体としては、例えば、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム等がある。
　第１軸部材と第２軸部材との間への異物の侵入を防止する異物侵入防止構造を設けるのが好ましい。異物侵入防止構造は、前記弾性体の一部にて構成したり、前記弾性体とは相違する耐油性を有する弾性材からなるシール体にて構成することができる。前記異物侵入防止構造をＯリングにて構成することができる。
　異物侵入防止構造は、少なくともトルク伝達面間へのグリース侵入を防止するのが好ましい。ここで、グリースとは等速自在継手に用いられる潤滑剤等である。
本発明では、低トルク作用時には弾性体を介して低トルクが伝達されるので、振動が低減される。また、トルク作用時の初期振動に対しても、衝撃トルクによる振動に対しても、振動が低減される。したがって、このシャフトが使用されている自動車や産業機械等においては、前記状況下の不快な音・振動を抑えることができ、静寂なものとなる。
　また、高トルク作用時には高トルクが弾性体を介して伝達されないので、弾性体の損傷や損壊等を防止できる。このため、弾性体の耐久性の向上を図ることができ、このシャフトは長期にわたって安定したトルク伝達を行うことができる。
　低トルク伝達部及び高トルク伝達部を構成する第２軸部材の軸部が中空体であっても、また、第２軸部材全体が中空体にて構成されていてもよい。このように、第２軸部材を中空体とすることによって、軽量化を図ることができる。
　第１軸部材が、軸本体と筒部とを圧接接合するものでは、トルク伝達構造部における低トルク伝達部と高トルク伝達部とを簡単に構成することができ、トルク伝達構造部をサイズ毎に同形にすることで、生産性に優れ、コスト低減を図ることができる。
　等速自在継手用ブーツの小径部を第１軸部材のブーツ溝に装着（嵌着）することによって、このブーツ内への異物の侵入を防止でき、また、異物侵入防止構造によって、異物の侵入によるトルク伝達構造部の損傷等を防止でき、より耐久性に優れたものとなる。トルク伝達構造部へのグリースの侵入が防止されれば、高トルク伝達部及び低トルク伝達部にグリースが侵入しない。高トルク伝達部におけるフレッティング摩耗（すべり運動によって生じる摩耗）を抑制でき、また、低トルク伝達部における弾性体へのグリースの付着を抑制でき、シール機能等の低下を防止できる。
　シャフト曲がり防止構造を設けることによって、発生する曲げモーメントに対してシャフトは曲がらない。このため、シャフトとして高品質となる。
本発明の等速自在継手用シャフトの断面図である。 前記図１のＡ－Ａ線拡大断面図である。 前記図１のＢ－Ｂ線拡大断面図である。 本発明の他の等速自在継手用シャフトの断面図である。 前記図４のＣ－Ｃ線拡大断面図である。 前記図４のＤ－Ｄ線拡大断面図である。 本発明の等速自在継手用シャフトを介してアウトボード側の等速自在継手とインボード側の等速自在継手とを連結した状態の断面図である。 本発明の等速自在継手用シャフトにアウトボード側の等速自在継手を連結した状態の断面図である。 本発明の異物侵入防止構造を設けた等速自在継手用シャフトにアウトボード側の等速自在継手を連結した状態の断面図である。 前記図８のＥ－Ｅ線拡大断面図である。
　以下本発明の実施の形態を図１～図１０に基づいて説明する。
　図１～図３は本発明に係る等速自在継手用シャフトの第１の実施形態を示し、このシャフトは、第１軸部材１と第２軸部材２とを備え、この第１軸部材１と第２軸部材２とがトルク伝達構造部３を介して連結されている。
　第１軸部材１は、軸本体４と、この軸本体４に連設されて内径面にセレーション状の第１係合部５が形成された筒部６とを備える。軸本体４は、有底円筒体部７と、この有底円筒体部７の底部から突設される軸部８とからなる。この軸部８の端部に雄スプライン９が形成されている。この第１軸部材１の軸部８としては、中実体で構成しても中空体（中空シャフト）で構成してもよい。
　筒部６の第１係合部５は、図２と図３に示すように、内径面に周方向に沿って所定ピッチ（この場合、９０°ピッチ）に配設された軸方向凹溝１０を構成することによって、形成される。軸方向凹溝１０は、相対面する一対の側壁１２、１３と底壁１４とで構成される断面矩形状とされる。
　軸本体４と筒部６とは圧接接合されて一体化されている。ここで、圧接とは、被溶接材料は固体のままで、金属原子の拡散により接合されることである。圧接接合として、例えば摩擦圧接法が使用される。摩擦圧接法とは、接合する部材（たとえば金属や樹脂など）を高速で擦り合わせ、そのとき生じる摩擦熱によって部材を軟化させると同時に圧力を加えて接合する技術である。従来行われているアーク溶接やガス溶接等と比較すると、摩擦熱以外の熱源を必要としないこと、溶接棒やフラックスが不要であること、接合時にガスやスパッタが出ない事などから自然環境にやさしい接合法である。
　第２軸部材２は、端部に雄スプライン１５が形成された本体軸部１６と、この本体軸部１６の雄スプライン１５と反対側の端部に連設される軸部１９としての第２係合部１７とを備える。この第２係合部１７は前記第１軸部材１の第１係合部５に係合するものである。第２係合部１７は、図２に示すように、軸方向凹溝１０の幅寸法Ｗよりも小さい幅寸法Ｗ１（側壁１２と側面２７ａ、側壁１３と側面２７ｂは相対回転して面接触するため、ＷとＷ１は平行ではない）を有する軸方向凸条１８を周方向に沿って９０°ピッチで配設されてなる先端側係合部２０と、図３に示すように、軸方向凹溝１０の幅寸法Ｗと略同一の幅寸法Ｗ２（側壁１２と側面３０ａ、側壁１３と側面２７ｂは相対回転して面接触するため、ＷとＷ２は平行ではない）を有する軸方向凸条２１を周方向に沿って９０°ピッチで配設されてなる基端側係合部２２とを備える。
　図２に示すように、先端側係合部２０の外面側には弾性体２３が配置され、先端側係合部２０の外面と、第１係合部５の内面との間の隙間をこの弾性体２３にて埋めることになる。すなわち、弾性体２３は、側壁１２と側面２７ａとの間に配設される側面対応部４５と、側壁１３と側面２７ｂとの間に配設される側面対応部４６とを備える。このため、第１係合部５と、弾性体２３を介してこの第１係合部５の係合する先端側係合部２０とで、後述するように、低トルク作用時の低トルクを弾性体２３を介して伝達する低トルク伝達部２５を構成することになる。なお、この係合状態では、先端側係合部２０の軸方向凸条１８の端面２６が、これに対応する軸方向凹溝１０の底壁１４に接触している。
　また、第１係合部５と、この第１係合部５に係合する基端側係合部２２とで、後述するように、高トルク作用時の高トルクを剛体を介して伝達する高トルク伝達部２８を構成することになる。なお、この係合状態では、基端側係合部２２の軸方向凸条２１の端面２９が、これに対応する軸方向凹溝１０の底壁１４に接触している。また、この実施形態では、軸方向凸条２１の幅寸法Ｗ２が軸方向凹溝１０の幅寸法Ｗよりもわずかに小さく設定され、軸方向凸条２１の側面３０ａ、３０ｂと軸方向凹溝１０の側壁１２，１３との間にわずかな隙間が形成されている。
　前記のように構成されたシャフトは、図７に示すように、第１軸部材１の雄スプライン９が等速自在継手Ｔ２に連結され、第２軸部材２の雄スプライン１５が等速自在継手Ｔ１に連結される。雄スプライン９，１５には、図１に示すように、周方向溝３２，３３が形成され、この周方向溝３２，３３に抜け止め用の止め輪９６、９５（図７参照）が装着される。
　前記のように構成したシャフトにおいて、回転トルクが付与された場合、先端側係合部２０の軸方向凸条１８のいずれか一方の側面２７ａ（２７ｂ）と凹溝１０の側壁１２（１３）との間の弾性体２３の一部を介して第１軸部材１と第２軸部材２との間でトルクが伝達される。低トルク作用時には、前記したように弾性体２３を介してトルクが伝達されるので、基端側係合部２２においては、図３に示すように、軸方向凸条２１の側面３０ａ、３０ｂと軸方向凹溝１０の側壁１２，１３との間にわずかな隙間が形成されている状態であり、基端側係合部２２においてはトルクは伝達しない。すなわち、円周方向に隙間を維持できるトルク作用時（低トルク作用時）には、弾性体２３を介してトルクを受けることができる。このため、この隙間を維持できる状態を低トルク作用時と呼ぶことができる。
　しかしながら、回転トルクが高トルクとなれば、トルクが伝達される側における側面２７ａ（２７ｂ）と凹溝１０の側壁１２（１３）との間の弾性体２３の一部は扁平状となる。この際、基端側係合部２２において、軸方向凸条２１のいずれか一方の側面３０ａ（３０ｂ）と凹溝１０の側壁１２（１３）とが圧接状となって、第１軸部材１と第２軸部材２との間でトルクが伝達される。すなわち、弾性体２３が弾性変形して前記隙間を維持できない状態を高トルク作用時と呼ぶことができる。
　このため、低トルク作用時には、低トルク伝達部２５の弾性体２３にてこの低トルクを伝達することができ、振動が低減される。また、高トルク作用時には、高トルク伝達部２８にて剛体を介した高トルクを伝達することができる。すなわち、高トルクを弾性体２３に伝達させない。
　このように、本発明では、低トルク作用時には振動が低減される。また、トルク作用時の初期振動に対しても、衝撃トルクによる振動に対しても、振動が低減される。したがって、このシャフトが使用されている自動車や産業機械等においては、前記状況下の不快な音・振動を抑えることができ、静寂なものとなる。
　また、高トルク作用時には高トルクが弾性体２３を介して伝達されない、すなわち弾性体２３に高トルクが付加されないので、弾性体２３の損傷や損壊等を防止できる。このため、弾性体２３の耐久性の向上を図ることができ、このシャフトは長期にわたって安定したトルク伝達を行うことができる。
　前記実施形態においては、トルク伝達構造部３のトルク伝達面は、第２軸部材２においては、側面３０ａ又は側面３０ｂまたは、側面２７ａ又は側面２７ｂであり、第１軸部材１側においては、側壁１２又は側壁１３である。このため、トルク伝達面が周方向に沿って９０°ピッチで４個配設されていることになる。このように配設することによって、トルク伝達が安定する。また、トルク伝達構造部３のトルク伝達面は、４個に限るものではなく、少なくとも２個あればよい。各トルク伝達面に均等にトルクを掛かるように設定するのが好ましいので、トルク伝達面が多すぎる場合、各トルク伝達面の形成が面倒となる。このため、トルク伝達面としては８個以下とするのが好ましい。
　第１軸部材１が、軸本体４と筒部６とを圧接接合するものでは、トルク伝達構造部３における低トルク伝達部２５と高トルク伝達部２８とを簡単に構成することができ、生産性に優れ、コスト低減を図ることができる。
　先端側係合部２０の軸方向凸条１８の端面２６が、これに対応する軸方向凹溝１０の底壁１４に接触している。また、基端側係合部２２の軸方向凸条２１の端面２９が、これに対応する軸方向凹溝１０の底壁１４に接触している。すなわち、第１軸部材の筒部の内径面と第２軸部材の軸部の外径面とを積極的に接触させている。このため、このシャフトに発生する曲げモーメントに対してシャフトの曲がりを防止するためのシャフト曲がり防止構造Ｓを構成できる。
　また、第１軸部材１の軸部８を中空体（中空シャフト）にて構成すれば、第１軸部材１において、閉口側が中空シャフトとなって、放熱性を上げて耐熱性に優れたものとなるとともに、軽量化を図ることができる。
　図４から図６は第２の実施形態を示し、この場合、トルク伝達構造部３は、第１軸部材１の筒部６の開口部側、つまりアウトボード側に配設されている。アウトボード側とは、車両に組付けた状態で車両の外側となる方である。また、車両に組付けた状態で車両の内側となる方をインボード側と呼ぶ。
　この場合、図５に示すように、第２軸部材２の軸方向凸条１８の端面２６と、第１軸部材１の軸方向凹溝１０の底壁１４との間に隙間が形成され、この隙間に弾性体２３が進入している。すなわち、弾性体２３は、側壁１２と側面２７ａとの間に配設される側面対応部４５と、側壁１３と側面２７ｂとの間に配設される側面対応部４６と、軸方向凸条１８の端面２６と軸方向凹溝１０の底壁１４との間に配設される端面対応部４７とを備える。
　また、図６に示すように、第２軸部材２の軸方向凸条２１の端面２９と、第１軸部材１の軸方向凹溝１０の底壁１４との間に隙間が形成され、この隙間に弾性体５０が介在している。なお、この弾性体５０は、弾性体２３から一体状に形成されている。すなわち、この弾性体５０は前記弾性体２３の一部にて構成することができる。
　このようなシャフトであっても、低トルク伝達部２５の弾性体２３にてこの低トルクを伝達することができ、振動が低減される。また、高トルク作用時には、高トルク伝達部２８にて剛体を介した高トルクを伝達することができる。このため、前記図１に示すシャフトと同様の作用効果を奏する。
　また、第２の実施形態におけるシャフトにおいては、弾性体５０によって、第１軸部材１の開口部側のシールとしての機能を発揮する。すなわち、第１軸部材１の開口部側において、異物侵入防止構造Ｓ１を構成できる。この異物侵入防止構造Ｓ１によって、異物の侵入によるトルク伝達構造部の損傷等を防止でき、より耐久性に優れたものとなる。また、弾性体５０と、弾性体２３の端面対応部４７とによって、シャフト曲がり防止構造Ｓを構成できる。このように、シャフト曲がり防止構造Ｓを設けることによって、発生する曲げモーメントに対してシャフトは曲がらない。このため、シャフトとして高品質となる。
　ところで、前記弾性体２３、５０としては、このシャフトが使用される環境において劣化せずに、弾性体としての機能を発揮できるものであればよく、種々のゴムや樹脂を使用することができる。この場合、前記弾性体２３，５０は耐油性を有するのが好ましい。耐油性を有する弾性体としては、例えば、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム等がある。このように、耐油性を有するものを使用することによって、シール材として優れた機能を発揮することができる。弾性体２３の荷重モードとして、圧縮モードがせん断モードよりも大きいものが好ましい。これによって、弾性体２３の耐久性の向上を図ることができる。
　ところで、このシャフト曲がり防止構造Ｓとしては、図示省略するが、第１軸部材１の筒部６の内径面と第２軸部材２の軸部１９の外径との間に、インローを配置したものであってもよい。
　トルク伝達構造部３の高トルク伝達部２８において、トルク値がＪＡＳＯ規格（Ｃ３００４-８９）の最小静的捩り破壊強さの２０％で作用するようにしてもよい。これによって、トルク伝達構造部３の高トルク伝達部２８の耐久性の向上を図ることができる。
　低トルク伝達部２５及び高トルク伝達部２８を構成する第２軸部材２の軸部１９が中空体であっても、また、第２軸部材全体が中空体にて構成されていてもよい。中空体とすることによって、軽量化を図ることができる。第１軸部材１及び第２軸部材２が鍛造成形品にて構成されていてもよい。このように、第１軸部材１及び第２軸部材２が鍛造成形品であれば、機械的性質が優れる。品質が安定等の利点がある。
　トルク伝達構造部３において、高周波焼入れを施すのが好ましい。すなわち、第１軸部材１の第１係合部５と第２軸部材２の第２係合部１７に高周波焼入れによって表面硬化層を形成する。高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れると、電磁誘導作用により誘導起電力が生ずる。この電磁誘導作用により、ジュール熱が発生することを利用して、伝導性物体を過熱する原理を応用した焼入れ方法が高周波焼入れである。これによって、このトルク伝達構造部の疲労強度及び耐摩耗性の向上を図ることができる。このため、トルク伝達構造部の炭素量が０．３～０．５３であれば、この高周波焼入れに最適なものとなって、高周波焼入れの作用効果を有効に発揮することができる。
　第１軸部材１と第２軸部材２との焼入れ硬化処理を行う場合、前記したように、両部材１，２において高周波焼入れ処理を行うものであっても、第１軸部材１において浸炭焼入れ処理を行い、第２軸部材２において高周波焼入れ処理を行うようにしてもよい。ここで、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面に炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う焼入れ処理である。このように浸炭焼入れ処理を行うことによって、鋼の場合、炭素濃度の高い表面付近は硬くて圧縮の残留応力をもち、また炭素濃度の低い内部は、じん性の高い低炭素マルテンサイトとなる。これにより、強靭で耐摩耗の高い特性を与えることができる。
　このように、異物侵入防止構造Ｓ１を設けることによって、トルク伝達構造部３への異物の侵入を防止できる。このため、トルク伝達構造部３へのグリース（等速自在継手に充填される潤滑剤）の侵入を防止できる。このようにトルク伝達構造部３へのグリースの侵入が防止されれば、高トルク伝達部及び低トルク伝達部にグリースが侵入しない。高トルク伝達部におけるフレッティング摩耗（すべり運動によって生じる摩耗）を抑制でき、また、低トルク伝達部における弾性体２３へのグリースの付着を抑制でき、シール機能等の低下を防止できる。
　次に図７は本発明にかかるシャフトを介してアウトボード側の等速自在継手Ｔ１と、インボード側の等速自在継手Ｔ２とを連結した総アッシー状態を示している。
　等速自在継手Ｔ１は、図２に示すように、外側継手部材としての外輪６５と、外輪６５の内側に配された内側継手部材としての内輪６６と、外輪６５と内輪６６との間に介在してトルクを伝達する複数のボール６７と、外輪６５と内輪６６との間に介在してボール６７を保持するケージ６８とを主要な部材として構成される。内輪６６はその孔部内径６６ａにシャフト１００の端部１００ａ（つまり、雄スプライン１５）を圧入することによりスプライン嵌合してシャフト１００とトルク伝達可能に結合されている。
　外輪６５はマウス部７１とステム部（軸部）７２とからなり、マウス部７１は一端にて開口した椀状で、その内球面に、軸方向に延びた複数のトラック溝７４が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝７４はマウス部７１の開口端まで延びている。内輪６６は、その外球面に、軸方向に延びた複数のトラック溝７６が円周方向等間隔に形成されている。
　外輪６５のトラック溝７４と内輪６６のトラック溝７６とは対をなし、各対のトラック溝７４，７６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６７が転動可能に組み込んである。ボール６７は外輪６５のトラック溝７４と内輪６６のトラック溝７６との間に介在してトルクを伝達する。ケージ６８は外輪６５と内輪６６との間に摺動可能に介在し、外球面にて外輪６５の内球面７３と接し、内球面にて内輪６６の外球面７５と接する。なお、この場合の等速自在継手は、ツェパー型を示しているが、トラック溝の溝底に直線状のストレート部を有するアンダーカットフリー型等の他の等速自在継手であってもよい。
　また、マウス部７１の開口部はブーツ７７にて塞がれている。ブーツ７７は、大径部７７ａと、小径部７７ｂと、大径部７７ａと小径部７７ｂとを連結する蛇腹部７７ｃとからなる。大径部７７ａがマウス部７１の開口部に外嵌され、この状態でブーツバンド７８ａにて締結され、小径部７７ｂがシャフト１００のブーツ装着部１００ｂに外嵌され、この状態でブーツバンド７８ｂにて締結されている。
　インボード側の等速自在継手Ｔ２は、外側継手部材としての外輪１３１と、内側継手部材としてのトリポード部材１３２と、トルク伝達部材としてのローラ１３３を主要な構成要素としている。
　外輪１３１は一体に形成されたマウス部１３１ａとステム部１３１ｂとからなる。マウス部１３１ａは、一端にて開口したカップ状で、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１３６が形成してある。
　トリポード部材１３２はボス１３８と脚軸１３９とを備える。ボス１３８にはシャフト１００の端部１００ｃ（つまり、雄スプライン９）とトルク伝達可能に結合するスプライン孔１３８ａが形成してある。脚軸１３９はボス１３８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材１３２の各脚軸１３９はローラ１３３を担持している。
　そして、外輪１３１の開口部はブーツ１４０にて塞がれている。ブーツ１４０は、大径部１４０ａと、小径部１４０ｂと、大径部１４０ａと小径部１４０ｂとの間の蛇腹部１４０ｃとからなり、ブーツバンド１４１ａを介してマウス部１３１ａの開口側の外周面にブーツ１４０の大径部１４０ａが固定され、シャフト１００のブーツ装着部１００ｄの外周面には、ブーツバンド１４１ｂを介してブーツ１４０の小径部１４０ｂが固定されている。
　ところで、等速自在継手Ｔ１における等速自在継手用ブーツ７７の小径部２２ｂが装着されるシャフト側のブーツ装着部１００ｂは、図８に示すように、第１軸部材１の筒部６の開口部側の外径面に形成されるブーツ溝８０にて構成される。なお、このブーツ溝８０の両軸方向端縁には周方向鍔部８１，８１が設けられている。また、等速自在継手Ｔ２における等速自在継手用ブーツ１４０の小径部１４１ｂが装着されるシャフト側のブーツ装着部１００ｄは、第１軸部材１の軸部８の外径面に形成されるブーツ溝８２（図７参照）にて構成される。
　このように、等速自在継手Ｔ１、Ｔ２においてブーツ７７、１４０を装着することによって、等速自在継手Ｔ１、Ｔ２への異物の侵入を防止できる。
　ところで、図８におけるシャフトは、その上半分は本発明にかかるシャフト１００を示し、その下半分は従来の通常の中実シャフト１５０を示している。本発明にかかるシャフト１００では、第１軸部材１の開口部側の外径面にブーツ７７の小径部７７ｂを装着するので、通常の中実シャフト１５０を用いたものよりも外径側においてブーツバンド７８ｂを締め付けることができる。すなわち、本発明にかかるシャフト１００を用いた場合、第２軸部材２の第２係合部１７が第１軸部材１の筒部６に嵌入（挿入）するものであるので、第１軸部材１の筒部６の外径寸法が、通常の中実シャフト１５０の外径寸法よりも大きくなるからである。なお、図８において、１５１はシャフト１５０に形成されるブーツ溝を示している。
　このように、ブーツバンド７８ｂの締め付け径が大きくなれば、締め付け力が向上し、ブーツ７７の小径部７７ｂの保持力が向上する。しかも、小径部７７ｂがシャフト側に密着し、優れたシール機能を発揮することができる。また、ブーツ７７の折畳み量を軽減でき、ブーツ７７の寿命を延ばすことができ、コスト低減も図ることができる。第１軸部材１の筒部６の外径が第２軸部材２の第２係合部９（セレーション部）の外径よりも大きいので、組立時等におけるブーツ７７の小径部７７ｂの内径面への傷つきを防止できる。
　次に図９と図１０に示すシャフトでは、弾性体２３とは相違する異物侵入防止構造Ｓ２を設けている。この場合の異物侵入防止構造Ｓ２は耐油性を有する弾性材からなるシール体９０であって、具体的にはＯリングにて構成している。このシール体９０は、前記弾性体２３と同様、例えば、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム等からなる。このシール体９０は、第２軸部材２の先端側係合部２０の基端部に外嵌されている。
　このように、異物侵入防止構造Ｓ２を設けることによって、トルク伝達構造部３への異物の侵入を防止できる。このため、トルク伝達構造部３へのグリース（等速自在継手に充填される潤滑剤）の侵入を防止できる。なお、この異物侵入防止構造Ｓ２と前記異物侵入防止構造Ｓ１とを併用してもよいが、いずれか一方のみであってもよい。
　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、例えば、トルク伝達構造部３において、前記実施形態では、高トルク伝達部２８が第１軸部材１の開口部側に配設されていたが、低トルク伝達部２５を第１軸部材１の開口部側に配設してもよい。また、前記実施形態では、低トルク伝達部２５が高トルク伝達部２８よりも軸方向長さが長く設定されていたが、同一長さであっても、逆に高トルク伝達部２８が低トルク伝達部２５よりも長く設定してもよい。低トルク伝達部２５及び高トルク伝達部２８における軸方向凸条の突出高さは、使用する材質等によって相違するが、使用時に発生するトルクを伝達できる範囲で種々変更できる。
　第１軸部材１における軸本体４と筒部６との接合方法としては、摩擦接合に限るものではなく、抵抗溶接等の他の圧接でもよく、さらには、融接（被接合材料同士が溶融して接合される）やろう接（被溶接材料は固体のままで、ろう材を介して接合される）であってもよい。
　等速自在継手の潤滑剤として、ＭｏＳ2（二硫化モリブデン）の固形潤滑剤を添加したものであってもよい。この二硫化モリブデンは優れた潤滑性を発揮するので、高トルク伝達部におけるフレッチング摩耗を効果的に抑制できる利点がある。
　第１軸部材１の筒部６の開口端部を閉じるような構成であってもよい。このように筒部６の開口端部を閉じれば、グリース等の異物の第１軸部材１と第２軸部材２との間、トルク伝達構造部３への侵入を防止できる。また、第１軸部材１の開口部側において、ブーツ７７の小径部７７ｂを支持する機構を設け、ブーツ７７の組み付け性の向上を図るようにしてもよい。
　一端部がアウトボード側の等速自在継手に連結され、他端部がインボード側の等速自在継手に連結された総アッシー状態とすることができる。
１     第１軸部材
２     第２軸部材
３     トルク伝達構造部
４     軸本体
５     第１係合部
６     筒部
１７   第２係合部
１９   軸部
８０   ブーツ溝
Ｓ１   異物侵入防止構造
Ｓ２   異物侵入防止構造

Claims (14)

  1. 　筒部の内径面の径方向内側に突出したトルク伝達面を周方向に１個以上有し、かつ、そのトルク伝達面が軸方向に２箇所以上有する第１軸部材と、この第１軸部材のトルク伝達面にそれぞれ対応する位置に、第１軸部材の筒部に嵌入される軸部の外径面の径方向外側に突出したトルク伝達面を有する第２軸部材とを備えた等速自在継手用シャフトであって、
    　前記第１軸部材と前記第２軸部材の両部材との間における軸方向１箇所以上、全箇所未満のトルク伝達面の間に弾性体を介在させ、前記弾性体とは異なる軸方向位置のトルク伝達面間には円周方向に隙間を設けたことを特徴とする等速自在継手用シャフト。
  2. 　円周方向に隙間が設けられるトルク伝達面が周方向に沿って所定ピッチで２～８個配設されることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手用シャフト。
  3. 　前記第１軸部材と前記第２軸部材の両部材との間におけるトルク伝達面をアウトボード寄りに設け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用シャフト。
  4. 　第２軸部材の軸部が中空体であることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の等速自在継手用シャフト。
  5. 　前記第１軸部材は、軸本体と、この軸本体に連設されて内径面にセレーション状の第１係合部が形成された前記筒部とを備え、前記第２軸部材の軸部にセレーション状の第２係合部が形成され、第１係合部と第２係合部との間に、前記弾性体が配設されてなる低トルク伝達部と、第１係合部と第２係合部とが直接的に嵌合してなる高トルク伝達部とが構成され、前記軸本体と前記筒部とを圧接接合したことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の等速自在継手用シャフト。
  6. 　第１軸部材の開口側の外径面に、等速自在継手用ブーツの小径部嵌合用のブーツ溝を形成したことを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の等速自在継手用シャフト。
  7. 　前記ブーツ溝がアウトボード寄りに設けられていることを特徴とする請求項６に記載の等速自在継手用シャフト。
  8. 　前記ブーツ溝に前記等速自在継手用ブーツの小径部が密接することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の等速自在継手用シャフト。
  9. 　前記弾性体は耐油性を有することを特徴とする請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の等速自在継手用シャフト。
  10. 　第１軸部材と第２軸部材との間への異物の侵入を防止する異物侵入防止構造を設けたことを特徴とする請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の等速自在継手用シャフト。
  11. 　前記異物侵入防止構造は、前記弾性体の一部にて構成することを特徴とする請求項１０に記載の等速自在継手用シャフト。
  12. 　前記異物侵入防止構造は、前記弾性体とは相違する耐油性を有する弾性材からなるシール体にて構成したことを特徴とする請求項１０に記載の等速自在継手用シャフト。
  13. 　前記異物侵入防止構造をＯリングにて構成したことを特徴とする請求項１２に記載の等速自在継手用シャフト。
  14. 　前記異物侵入防止構造は、少なくともトルク伝達面間へのグリース侵入を防止することを特徴とする請求項１０～請求項１３のいずれか１項に記載の等速自在継手用シャフト。
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