(57)【要約】【課題】  簡便な構造でもってシャフトの素材径を小さくし、等速自在継手のコスト低減を図る。【解決手段】  外側継手部材と、外側継手部材との間でボールを介して角度変位を許容しながら回転トルクを伝達する内側継手部材１２とを備え、その内側継手部材１２の軸孔２７にシャフト２０を挿入し、内側継手部材１２とシャフト２０とをスプライン嵌合でトルク伝達可能に結合させた等速自在継手であって、シャフト２０の外周面に形成された雄スプライン２８を切り抜け形状とし、雄スプライン２８の大径部３５よりも小さい外径を有する肩部３６をシャフト２０の外周面に形成し、内側継手部材１２の軸孔２７の内周面に形成された雌スプライン２９の小径端部３８をシャフト２０の肩部３６に当接させる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側継手部材と、前記外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながら回転トルクを伝達する内側継手部材とを備え、前記内側継手部材の軸孔に軸部材を挿入し、内側継手部材と前記軸部材とをスプライン嵌合でトルク伝達可能に結合させた等速自在継手であって、
前記軸部材の外周面に形成された雄スプラインを切り抜け形状とし、前記雄スプラインの大径部よりも小さい外径を有する肩部を軸部材の外周面に形成し、前記内側継手部材の軸孔の内周面に形成された雌スプラインの小径端部を軸部材の前記肩部に当接させたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記内側継手部材の雌スプラインに盗み部を形成し、前記盗み部に位置する雌スプラインの小径端部を軸部材の肩部に当接させた請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記内側継手部材の雌スプラインの小径端部と前記軸部材の肩部とがテーパ形状をなし、雌スプラインの小径端部を軸部材の肩部に同一のテーパ角度で当接させた請求項１又は２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記軸部材の雄スプラインの切り抜け端部がテーパ形状をなし、前記切り抜け端部のテーパ角度を肩部のテーパ角度よりも小さくした請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【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使用され、特に、自動車用ドライブシャフトやプロペラシャフトに組み込まれる等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これら両者の等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。
【０００３】
エンジンから車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要がある。そのため、ドライブシャフトは、一般的に、エンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手を、車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。
【０００４】
前述した固定式等速自在継手は、外側継手部材、内側継手部材、複数のボールおよびケージを備えている。固定式等速自在継手の内側継手部材の軸孔には、摺動式等速自在継手から延びるシャフトの端部がスプライン嵌合でトルク伝達可能に連結されている。
【０００５】
従来、このドライブシャフトにおける固定式等速自在継手の内側継手部材とシャフトとの連結構造として、種々のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１（図１参照）の連結構造では、図９に示すように、シャフト１２０の端部の外周面に雄スプライン１２８を形成すると共に、内側継手部材１１２の軸孔１２７の内周面に雌スプライン１２９を形成し、内側継手部材１１２の軸孔１２７にシャフト１２０の端部を挿入し、雄スプライン１２８と雌スプライン１２９との凹凸嵌合により結合させている。
【０００７】
シャフト１２０の端部に環状凹溝１３０を形成すると共に、内側継手部材１１２の軸孔１２７の内周面に段差部１３１を形成する。この段差部１３１は、内側継手部材１１２の端面に開口している。
【０００８】
シャフト１２０の環状凹溝１３０に止め輪１３２を嵌着し、その止め輪１３２を内側継手部材１１２の段差部１３１に係止させることにより、内側継手部材１１２に対してシャフト１２０を抜け止めしている。
【０００９】
一方、シャフト１２０の外周面に形成された雄スプライン１２８は、図１０に示すように、その小径部（歯底部）１３３を滑らかに拡径させて外周面に繋げた切り上がり形状をなす。この雄スプライン１２８の切り上がり端部１３４から少し離れた部位に、雄スプライン１２８の大径部（歯先部）１３５の外径ｄ1よりも大きな外径ｄ2を有する肩部１３６が形成されている（ｄ1＜ｄ2）。
【００１０】
このシャフト１２０の肩部１３６に内側継手部材１１２の端面部１４１を当接させることにより、内側継手部材１１２がシャフト１２０の端部と反対側へ移動しないように軸方向に拘束されている。ここで、端面部１４１は、内側継手部材１１２の端面から盗み部１３７までのテーパ状部位である。
【００１１】
以上のように、シャフト１２０の環状凹溝１３０の止め輪１３２を内側継手部材１１２の段差部１３１に係止させることにより、内側継手部材１１２に対してシャフト１２０を抜け止めすると共に、シャフト１２０の肩部１３６に内側継手部材１１２の端面部１４１を当接させることにより、内側継手部材１１２を軸方向に拘束することで、シャフト１２０と内側継手部材１１２とが組み付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４２７１３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、前述した内側継手部材１１２とシャフト１２０との連結構造では、シャフト１２０の雄スプライン１２８の切り上がり端部１３４から少し離れた部位にある肩部１３６に、内側継手部材１１２の端面部１４１を当接させることにより、内側継手部材１１２を軸方向に拘束していることから、以下のような課題を持つ。
【００１４】
ここで、等速自在継手では、継手内部からの潤滑剤漏洩および継手外部からの異物侵入を防止するため、外側継手部材とシャフト１２０との間にブーツを装着するのが一般的である。そのため、図９に示すように、ブーツの小径端部をシャフト１２０の突起部１２５にブーツバンドにより締め付け固定するようにしている。
【００１５】
このブーツのシャフト１２０への組み付けは、ブーツの小径端部にシャフト１２０の肩部１３６を通した上でその小径端部を突起部１２５に固定するようにしている。そのため、突起部１２５は肩部１３６の外径ｄ2よりも大きな外径ｄ3としており（ｄ3＞ｄ2）、その突起部１２５の外径ｄ3がシャフト１２０の最大径となっている。
【００１６】
このシャフト１２０の製作では、シャフト１２０の最大径となる突起部１２５を形成するための削り代を含めた外径を持つ素材を必要とする。このことから、シャフト１２０の素材径が制約を受けることになり、素材径を小さくすることが困難で、コスト低減を図ることが難しいというのが現状であった。
【００１７】
そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡便な構造でもってシャフトの素材径を小さくし、コスト低減を図り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】
【００１８】
本発明に係る等速自在継手は、外側継手部材と、その外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながら回転トルクを伝達する内側継手部材とを備え、その内側継手部材の軸孔に軸部材を挿入し、内側継手部材と軸部材とをスプライン嵌合でトルク伝達可能に結合させた構造を具備する。
【００１９】
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、軸部材の外周面に形成された雄スプラインを切り抜け形状とし、その雄スプラインの大径部よりも小さい外径を有する肩部を軸部材の外周面に形成し、内側継手部材の軸孔の内周面に形成された雌スプラインの小径端部を軸部材の肩部に当接させたことを特徴とする。
【００２０】
本発明では、軸部材の雄スプラインを切り抜け形状とし、内側継手部材の雌スプラインの小径端部を軸部材の肩部に当接させた構造としたことにより、軸部材の肩部の外径を従来よりも小さくすることが可能となる。このように、ブーツの小径端部に通される肩部の外径を小さくすることで、ブーツの小径端部を固定する突起部の外径、つまり、軸部材の最大径を従来よりも小さくすることができる。
【００２１】
本発明において、内側継手部材の雌スプラインに盗み部を形成し、その盗み部に位置する雌スプラインの小径端部を軸部材の肩部に当接させた構造が望ましい。
【００２２】
このような構造を採用すれば、盗み部に位置する雌スプラインの小径端部を軸部材の肩部に当接させることで、ブーツの小径端部に通される肩部の外径をより一層小さくすることができる点で有効である。
【００２３】
本発明において、内側継手部材の雌スプラインの小径端部と軸部材の肩部とがテーパ形状をなし、雌スプラインの小径端部を軸部材の肩部に同一のテーパ角度で当接させた構造が望ましい。
【００２４】
このような構造を採用すれば、雌スプラインの小径端部を軸部材の肩部に同一のテーパ角度で当接させることで、軸部材の肩部の軸方向位置を精度よく確保することができる。
【００２５】
本発明において、軸部材の雄スプラインの切り抜け端部がテーパ形状をなし、その切り抜け端部のテーパ角度を肩部のテーパ角度よりも小さくした構造が望ましい。
【００２６】
このような構造を採用すれば、捩り強度が切り上がり形状よりも低い切り抜け形状の雄スプラインであっても、その切り抜け端部のテーパ角度を肩部のテーパ角度よりも小さくすることで、雄スプラインの切り抜け端部での応力集中を緩和することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、軸部材の雄スプラインを切り抜け形状とし、内側継手部材の雌スプラインの小径端部を軸部材の肩部に当接させた構造としたことにより、ブーツの小径端部に通される軸部材の肩部の外径を従来よりも小さくすることが可能となる。これにより、ブーツの小径端部を固定する突起部の外径、つまり、軸部材の最大径を従来よりも小さくすることができる。その結果、シャフトの素材径を小さくすることができるので、等速自在継手のコスト低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態で、内側継手部材とシャフトとの連結構造を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態で、内側継手部材とシャフトとの連結構造を示す断面図である。
【図４】図３のＢ部を示す拡大断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態で、内側継手部材とシャフトとの連結構造を示す断面図である。
【図６】図５のＣ部を示す拡大断面図である。
【図７】図１のシャフトの環状凹溝と肩部とを同時に旋削する要領を示す構成図である。
【図８】等速自在継手の全体構成を示す断面図である。
【図９】内側継手部材とシャフトとの従来の連結構造を示す断面図である。
【図１０】図９のＤ部を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明に係る等速自在継手の実施形態を図面に基づいて以下に詳述する。
【００３０】
以下の実施形態では、自動車用ドライブシャフトに組み込まれる固定式等速自在継手の一つであるツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）を例示するが、他の固定式等速自在継手としてアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）にも適用可能である。また、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）、クロスグルーブ型等速自在継手（ＬＪ）やトリポード型等速自在継手（ＴＪ）などの摺動式等速自在継手にも適用可能である。
【００３１】
４ＷＤ車やＦＲ車などの自動車に組み込まれるドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要がある。そのため、ドライブシャフトは、一般的に、エンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手を、車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。
【００３２】
この実施形態の固定式等速自在継手（以下、単に等速自在継手と称す）は、図８に示すように、カップ状の外側継手部材１１と、内側継手部材１２と、トルク伝達部材である複数のボール１３と、ケージ１４とで主要部が構成されている。
【００３３】
外側継手部材１１は、軸方向に延びる円弧状トラック溝１５が球面状内周面１６の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。内側継手部材１２は、外側継手部材１１のトラック溝１５と対をなして軸方向に延びる円弧状トラック溝１７が球面状外周面１８の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。
【００３４】
ボール１３は、外側継手部材１１のトラック溝１５と内側継手部材１２のトラック溝１７との間に介在して回転トルクを伝達する。ケージ１４は、外側継手部材１１の内周面１６と内側継手部材１２の外周面１８との間に配されてボール１３を保持する。なお、ボール１３は、６個、８個あるいはそれ以外であってもよく、その個数は任意である。
【００３５】
以上の構成からなる等速自在継手において、作動角（外側継手部材１１に対するシャフト２０の角度変位）が付与されると、ケージ１４で保持されたボール１３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。
【００３６】
この等速自在継手では、外側継手部材１１の内部空間にグリース等の潤滑剤を封入することにより、継手作動時において、継手内部の摺動部位、つまり、外側継手部材１１に対して、内側継手部材１２、ボール１３およびケージ１４からなる内部部品の摺動部位での潤滑性を確保するようにしている。
【００３７】
この等速自在継手は、継手内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止すると共に継手外部からの異物侵入を防止するため、外側継手部材１１の開口部１９と、内側継手部材１２から延びる軸部材であるシャフト２０との間に、樹脂製あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ２１を装着した構造を具備する。
【００３８】
ブーツ２１の大径端部２２は、外側継手部材１１の開口部１９の外周面にブーツバンド２３により締め付け固定され、ブーツ２１の小径端部２４は、シャフト２０の外周面に形成された突起部２５にブーツバンド２６により締め付け固定されている。
【００３９】
一方、内側継手部材１２の軸孔２７には、シャフト２０の一端がスプライン嵌合でトルク伝達可能に連結されている。内側継手部材１２とシャフト２０との連結構造は、図１に示すように、シャフト２０の端部の外周面に雄スプライン２８を形成すると共に、内側継手部材１２の軸孔２７の内周面に雌スプライン２９を形成し、その内側継手部材１２の軸孔２７にシャフト２０の端部を挿入し、雄スプライン２８と雌スプライン２９との凹凸嵌合により結合させている。
【００４０】
シャフト２０の端部に環状凹溝３０を形成すると共に、内側継手部材１２の軸孔２７の内周面に段差部３１を形成する。この段差部３１は、内側継手部材１２の端面に開口している。シャフト２０の環状凹溝３０に止め輪３２を嵌着し、その止め輪３２を内側継手部材１２の段差部３１に係止させることにより、内側継手部材１２に対してシャフト２０を抜け止めしている。
【００４１】
一方、シャフト２０の外周面に形成された雄スプライン２８は、図２に示すように、その小径部（歯底部）３３をそのままシャフト２０の外周面に抜いた切り抜け形状としている。この雄スプライン２８の切り抜け端部３４から少し離れた部位に、雄スプライン２８の大径部（歯先部）３５の外径Ｄ1よりも小さな外径Ｄ2を有する肩部３６が形成されている（Ｄ1＞Ｄ2）。
【００４２】
図２に示すように、内側継手部材１２の端面部４１から軸方向に延びる雌スプライン２９に盗み部３７が形成されている。この内側継手部材１２の盗み部３７に位置する雌スプライン２９の小径端部３８をシャフト２０の肩部３６に当接させている。これにより、内側継手部材１２がシャフト２０の端部と反対側へ移動しないように軸方向に拘束されている。ここで、前述の端面部４１は、内側継手部材１２の端面から盗み部３７までのテーパ状部位である。
【００４３】
以上のように、シャフト２０の環状凹溝３０の止め輪３２を内側継手部材１２の段差部３１に係止させることにより、内側継手部材１２に対してシャフト２０を抜け止めすると共に、シャフト２０の肩部３６に内側継手部材１２の雌スプライン２９の小径端部３８を当接させることにより、内側継手部材１２を軸方向に拘束することで、シャフト２０と内側継手部材１２とが組み付けられている。
【００４４】
この実施形態の等速自在継手では、シャフト２０の雄スプライン２８を切り抜け形状とし、内側継手部材１２の雌スプライン２９の小径端部３８をシャフト２０の肩部３６に当接させた構造としたことにより、シャフト２０の肩部３６の外径Ｄ2を従来におけるシャフト１２０（図９および図１０参照）の肩部１３６の外径ｄ2よりも小さくすることが可能となる（Ｄ2＜ｄ2）。
【００４５】
つまり、従来の等速自在継手（図１０参照）では、シャフト１２０の肩部１３６の外径ｄ2が雄スプライン１２８の外径ｄ1よりも大きかったのに対して（ｄ2＞ｄ1）、この実施形態の等速自在継手（図２参照）では、シャフト２０の肩部３６の外径Ｄ2を雄スプライン２８の外径Ｄ1（＝ｄ1）よりも小さくすることができる（Ｄ2＜Ｄ1）。
【００４６】
その結果、この実施形態におけるシャフト２０（図１および図２参照）の肩部３６の外径Ｄ2を、従来におけるシャフト１２０（図９および図１０参照）の肩部１３６の外径ｄ2よりも小さくすることが可能となる（Ｄ2＜ｄ2）。
【００４７】
このように、ブーツ２１の小径端部２４（図８参照）に通される肩部３６の外径Ｄ2を小さくすることで、そのブーツ２１の小径端部２４をブーツバンド２６により締め付け固定する突起部２５の外径Ｄ3（図１参照）、つまり、シャフト２０の最大径を、従来の等速自在継手（図９参照）におけるシャフト１２０の突起部１２５の外径ｄ3よりも小さくすることができる（Ｄ3＜ｄ3）。
【００４８】
その結果、シャフト２０の最大径となる突起部２５を形成するための削り代を含めた外径を持つシャフト２０の素材について、シャフト２０の素材径が制約を受けることなく、その素材径を小さくすることができるので、等速自在継手のコスト低減が図れる。
【００４９】
また、この内側継手部材１２とシャフト２０との連結構造において、内側継手部材１２の雌スプライン２９の小径端部３８とシャフト２０の肩部３６との当接面がテーパ形状をなす。雌スプライン２９の小径端部３８をシャフト２０の肩部３６に同一のテーパ角度αで当接させている。つまり、雌スプライン２９の小径端部３８のテーパ角度αとシャフト２０の肩部３６のテーパ角度αとを同一にしている。
【００５０】
このような構造を採用することにより、雌スプライン２９の小径端部３８をシャフト２０の肩部３６に同一のテーパ角度αで当接させることで、シャフト２０の肩部３６の軸方向位置を精度よく確保することができる。
【００５１】
シャフト２０の環状凹溝３０と肩部３６とは、図７に示すように、スライドステージ５１上にホルダ５２，５３で支持されたチップ５４，５５で同時旋削することにより加工される。この同時旋削加工により、シャフト２０の肩部３６の軸方向位置、つまり、環状凹溝３０と肩部３６との間の離間寸法を精度よく確保することができる。
【００５２】
ここで、従来の等速自在継手（図１０参照）では、シャフト１２０の雄スプライン１２８が切り上がり形状であったのに対して、この実施形態の等速自在継手（図２参照）では、シャフト２０の雄スプライン２８を切り抜け形状としている。切り抜け形状の雄スプライン２８の場合、切り上がり形状の雄スプライン１２８よりも捩り強度が低い傾向にあることから、図３および図４に示す構造が有効である。
【００５３】
図３および図４に示す実施形態の等速自在継手では、内側継手部材１２とシャフト２０との連結構造において、シャフト２０の雄スプライン２８の切り抜け端部３９がテーパ形状をなし、その切り抜け端部３９のテーパ角度βを肩部３６のテーパ角度αよりも小さくした構造としている（β＜α）。
【００５４】
このような構造を採用することにより、捩り強度が切り上がり形状よりも低い切り抜け形状の雄スプライン２８であっても、その切り抜け端部３９のテーパ角度βを肩部３６のテーパ角度αよりも小さくすることで、雄スプライン２８の切り抜け端部３９での応力集中を緩和することができる。
【００５５】
つまり、雄スプライン２８の切り抜け端部３９で、雄スプライン２８の大径部（歯先部）３５の高さが漸減する軸方向寸法が長くなることから、雄スプライン２８の切り抜け端部３９に作用する負荷が分散される。そのため、この雄スプライン２８の切り抜け端部３９での応力集中を緩和することができる。この応力集中の緩和により、捩り強度の低下を抑制することができる。
【００５６】
以上の実施形態では、内側継手部材１２の雌スプライン２９に盗み部３７を形成し、その盗み部３７に位置する雌スプライン２９の小径端部３８をシャフト２０の肩部３６に当接させた構造について説明したが、図３および図４に示す実施形態のように、雄スプライン２８の切り抜け端部３９の軸方向寸法を長くすることにより、図５および図６に示す構造であってもよい。
【００５７】
図５および図６に示す実施形態の等速自在継手では、内側継手部材１２の雌スプライン２９に盗み部３７（図３および図４参照）を形成していない。この内側継手部材１２とシャフト２０との連結構造においては、内側継手部材１２の端面部４１から軸方向に延びる雌スプライン２９の小径端部４０をシャフト２０の肩部３６に当接させている。
【００５８】
ここで、雌スプライン２９に盗み部３７がないことで、内側継手部材１２の雌スプライン２９とシャフト２０の雄スプライン２８との嵌合開始位置が内側継手部材１２の端面側に近づくと内側継手部材１２の強度が低下するおそれがある。
【００５９】
しかしながら、図５および図６に示す実施形態のように、雄スプライン２８の切り抜け端部３９の軸方向寸法を長くすることにより、雌スプライン２９に盗み部３７がない構造であっても、内側継手部材１２の雌スプライン２９とシャフト２０の雄スプライン２８との嵌合開始位置が、図３および図４に示す実施形態の場合と同様であるため、内側継手部材１２の強度を確保することができる。
【００６０】
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く、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、特許請求の範囲によって示され、さらに特許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。
【符号の説明】
【００６１】
１１  外側継手部材
１２  内側継手部材
１３  トルク伝達部材（ボール）
２０  軸部材（シャフト）
２７  軸孔
２８  雄スプライン
２９  雌スプライン
３６  肩部
３７  盗み部
３８  小径端部
３９  切り抜け端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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