(57)【要約】【課題】必要強度を確保したまま、小型・軽量化を図ることが可能な摺動式等速自在継手（ダブルオフセット型等速自在継手）を提供する。【解決手段】ダブルオフセット型である摺動式等速自在継手である。内側継手部材のトラック溝は、ボールが転動するボール可動域と、ボールが転動しないボール非可動域とを有する。ボール非可動域のトラック溝底の少なくとも継手開口部位の肉厚を、ボール可動域における肉厚よりも厚くした。【選択図】図１
2019120388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径面にトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面にトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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との間に介在されるトルク伝達手段としてのボールと、このボールを収容するポケットを有するとともに外側継手部材と内側継手部材との間に介装されるケージとを備え、ケージの外球面の曲率中心と内球面の曲率中心とが、継手中心に対し、軸方向反対側に等距離だけオフセットしているダブルオフセット型である摺動式等速自在継手であって、
内側継手部材のトラック溝は、ボールが転動するボール可動域と、ボールが転動しないボール非可動域とを有し、ボール非可動域のトラック溝底の少なくとも継手開口部位の肉厚を、ボール可動域における肉厚よりも厚くしたことを特徴とする摺動式等速自在継手。
【請求項２】
ボール可動域のトラック溝底を内側継手部材の軸線方向と平行に延びるストレート溝とするとともに、ボール非可動域のトラック溝底に、ボール可動域側から反ボール可動域側に向かって外径側に傾斜するテーパ状溝底部を設け、ボール非可動域における肉厚を、ボール可動域における肉厚よりも厚くしたことを特徴とする請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
【請求項３】
内側継手部材の軸心孔の内径面に雌スプラインが形成され、この軸心孔に、シャフトの端部の雄スプラインが嵌入されてこの雄スプラインと内側継手部材の雌スプラインとが嵌合する摺動式等速自在継手であって、前記内側継手部材のトラック溝の継手開口部の嵌合開始部における肉厚をボール可動域の肉厚よりも大としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摺動式等速自在継手。
【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に用いられる動力伝達装置である等速自在継手に関し、特に摺動式等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動式等速自在継手は角度変位だけでなく軸方向変位（プランジング）も可能で、その例として、ダブルオフセット型等速自在継手が挙げられる。このようなダブルオフセット型等速自在継手は、自動車の前輪用のドライブシャフト、後輪用のドライブシャフト、及びプロペラシャフト等に用いられる。
【０００３】
ダブルオフセット型等速自在継手は、図７に示すように、内径面１にトラック溝２が形成された外側継手部材３と、外径面４にトラック溝５が形成された内側継手部材６と、外側継手部材３のトラック溝２と内側継手部材６のトラック溝５との間に介在されるトルク伝達ボール７（以下、単にボールともいう）と、このボール７を収容するポケット８を有するとともに外側継手部材３と内側継手部材６との間に介装されるケージ９とを備える。
【０００４】
ケージ９の外球面９ａの曲率中心Ｏ１と内球面９ｂの曲率中心Ｏ２とが、継手中心Ｏに対し、軸方向反対側に等距離だけオフセットしている。これにより、ボールが常に作動角の二等分面内に保持され、外側継手部材と内側継手部材との間での等速性が確保される。
【０００５】
また、外側継手部材３は、内径面１にトラック溝２が形成されたマウス部１０と、マウス部１０の底壁１０ａから突設されるステム部１１とからなる。内側継手部材６の軸心孔には、雌スプライン１２が形成され、図８に示すように、内側継手部材６の軸心孔にシャフト１３の端部が嵌入される。シャフト１３の端部には雄スプライン１４が形成され、シャフト１３の端部が内側継手部材６の軸心孔に嵌入された際に、雌スプライン１２と雄スプライン１４とが嵌合する。
【０００６】
なお、外側継手部材３の開口部には、図７に示すように、周方向凹溝１７が形成され、この周方向凹溝１７に、内側継手部材６とボール７とケージ９等で構成される内部部品の抜け止め用のストッパリング１８が嵌合されている。また、図８に示すように、シャフト１３の雄スプライン１４の端部には周方向溝１９が設けられ、この周方向溝１９に内側継手部材６の端面６ｄに係止するストッパとしての止め輪２０が装着されている。
【０００７】
ところで、図１０は、図７に示すダブルオフセット型等速自在継手が作動角θをとった状態を示している。この場合、ダブルオフセット型等速自在継手は、継手中心Ｏに対し内側継手部材６の外径面４の曲率中心Ｏ２（ケージ９の内球面９ｂの曲率中心）が継手開口側にオフセットしているので、このオフセット分、ボール７は内側継手部材６の外径面４の曲率中心Ｏ２よりも継手奥側に配置される。このため、作動角θをとる場合、ボール７は内側継手部材６のトラック溝５の奥側部分しか移動しない。
【０００８】
近年、自動車の低燃費化に伴い、等速自在継手（ダブルオフセット型等速自在継手）においても、小型・軽量化が求められている。このため、従来には、小型・軽量化を図ったダブルオフセット型等速自在継手が種々提案されている（特許文献１及び特許文献２）。
【０００９】
特許文献１では、トルク伝達ボールの数を８個としてボール直径を小径化し、また、ボールのピッチ円径とボール直径との比を所定範囲に設定したり、外側継手部材の外径と内側継手部材のセレーションのピッチ円径との比を所定範囲に設定し、小型・軽量化したものである。
【００１０】
また、特許文献２では、ボール径と外側継手部材の外径の比、ボールのピッチ円径と外側継手部材の外径の比、ボール溝の接触角、ボール溝の接触率、及びケージオフセット量とボールのピッチ円径の比等を所定範囲に設定したりするものである。このため、従来と同等の強度と耐久性を備えながら、３０°以上の最大作動角が可能でしかも軽量コンパクトな、ダブルオフセット型等速自在継手を実現するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−７３１２９号公報
【特許文献２】特開２００７−８５４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、シャフト１３を嵌合させるために、前述したように、内側継手部材６の内径面に雌スプライン１２を形成する。この場合、継手開口側の内径面には周方向切欠部１５を設ける。この場合、シャフト１３の雄スプライン１４と内側継手部材６の雌スプライン１２とのスプライン嵌合部における入口部に、最大着力点となる嵌合開始部位１６（図９参照）が形成される。
【００１３】
このため、小径化及び軽量化を図るために、一般的には、各部材（各部品）を、必要強度分の肉厚に設定することになる。しかしながら、内側継手部材６の肉厚をボール可動域部で設定すると、内側継手部材６の入口部の嵌合開始部位１６は、最大応力着力部であるため強度が低くなるおそれがあった。また逆に、内側継手部材６の入口部の嵌合開始部位１６で肉厚設定すると、ボール可動域部では厚肉となり、最軽量・小型化を図ることはできないことになる。前記特許文献１及び特許文献２であっても、それは同様である。
【００１４】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、必要強度を確保したまま、最小型・最軽量化を図ることが可能な摺動式等速自在継手（ダブルオフセット型等速自在継手）を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の摺動式等速自在継手は、内径面にトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面にトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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との間に介在されるトルク伝達手段としてのボールと、このボールを収容するポケットを有するとともに外側継手部材と内側継手部材との間に介装されるケージとを備え、ケージの外球面の曲率中心と内球面の曲率中心とが、継手中心に対し、軸方向反対側に等距離だけオフセットしているダブルオフセット型である摺動式等速自在継手であって、内側継手部材のトラック溝は、ボールが転動するボール可動域と、ボールが転動しないボール非可動域とを有し、ボール非可動域のトラック溝底の少なくとも継手開口部位の肉厚を、ボール可動域における肉厚よりも厚くしたものである。
【００１６】
ダブルオフセット型等速自在継手は、ケージの外球面の球面中心とケージの内球面の球面中心とが継手中心に対して軸方向反対側に等距離だけオフセットしているため、作動角をとった時でも、ボールは内側継手部材のトラック溝に対してほぼ半分の領域（奥側領域）しか動かない。このため、入口側（開口側）はボールが来ない領域となるため、この部位のボールトラック溝部の肉厚を大きく設定することができる。
【００１７】
そこで、本ダブルオフセット型等速自在継手は、ボール非可動域のトラック溝底の少なくとも継手開口部位の肉厚を、ボール可動域における肉厚よりも厚くして、内側継手部材の入口部（開口部）の強度を確保した。
【００１８】
ボール可動域のトラック溝底を内側継手部材の軸線方向と平行に延びるストレート溝とするとともに、ボール非可動域のトラック溝底に、ボール可動域側から反ボール可動域側に向かって外径側に傾斜するテーパ状溝底部を設け、ボール非可動域における肉厚を、ボール可動域における肉厚よりも厚くすることができる。
【００１９】
このように構成することによって、継手開口部位の肉厚を、ボール可動域における肉厚よりも安定して厚くすることができる。しかも、ボール可動域における内側継手部材の肉厚を、ボール非可動域における内側継手部材の肉厚よりも薄くできる。このため、等速自在継手の小型・軽量化を達成できる。
【００２０】
内側継手部材の軸心孔の内径面に雌スプラインが形成され、この軸心孔に、シャフトの端部の雄スプラインが嵌入されてこの雄スプラインと内側継手部材の雌スプラインとが嵌合する摺動式等速自在継手であって、前記内側継手部材の継手開口側のトラック溝の入口部の嵌合開始部における肉厚をボール可動域の肉厚よりも大とするのが好ましい。このように構成することによって、最大着力点の強度を確保することができ、等速自在継手として必要機能を有効に確保できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、内側継手部材の入口部、つまりスプライン嵌合の嵌合開始部の強度を確保しつつ、小型・軽量化を図ることができ、近年の自動車の低燃費化に最適な摺動式等速自在継手となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の摺動式等速自在継手の断面図である。
【図２】図１に示す摺動式等速自在継手の内側継手部材の拡大断面図である。
【図３】内側継手部材のトラック溝の断面形状を示し、（ａ）はボール可動域の断面図であり、（ｂ）はボール非可動域の断面図である。
【図４】図１に示す摺動式等速自在継手の内側継手部材にシャフトが嵌合している状態の断面図である。
【図５】図４の拡大断面図である。
【図６】図１に示す摺動式等速自在継手が作動角をとった状態の断面図である。
【図７】従来の摺動式等速自在継手の断面図である。
【図８】図７に示す摺動式等速自在継手の内側継手部材にシャフトが嵌合している状態の断面図である。
【図９】図８の拡大断面図である。
【図１０】図７に示す摺動式等速自在継手が作動角をとった状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る摺動式等速自在継手であるダブルオフセット型等速自在継手を示し、ダブルオフセット型等速自在継手は、この内径面２１にトラック溝２２が形成された外側継手部材２３と、外径面２４にトラック溝２５が形成された内側継手部材２６と、外側継手部材２３のトラック溝２２と内側継手部材２６のトラック溝２５との間に介在されるトルク伝達ボール２７（以下、単にボールともいう）と、このボール２７を収容するポケット２８を有するとともに外側継手部材２３と内側継手部材２６との間に介装されるケージ２９とを備える。
【００２５】
ケージ２９の外球面２９ａの曲率中心Ｏ１と内球面２９ｂの曲率中心Ｏ２とが、継手中心Ｏに対し、軸方向反対側に等距離だけオフセットしている。
【００２６】
また、外側継手部材２３は、内径面２１にトラック溝２２が形成されたマウス部３０と、マウス部３０の底壁３０ａから突設されるステム部３１とからなる。内側継手部材２６の軸心孔には、雌スプライン３２が形成され、図４に示すように、内側継手部材２６の軸心孔２６ａにシャフト３３の端部が嵌入される。シャフト３３の端部には雄スプライン３４が形成され、シャフト３３の端部が内側継手部材２６の軸心孔２６ａに嵌入された際に、雌スプライン３２と雄スプライン３４とが嵌合する。
【００２７】
なお、外側継手部材２３の開口部には、図１に示すように、周方向凹溝３７が形成され、この周方向凹溝３７に、内側継手部材２６とボール２７とケージ２９等で構成される内部部品の抜け止め用のストッパリング３８が嵌合されている。また、図４に示すように、シャフト３３の雄スプライン３４の端部には周方向溝３９が設けられ、この周方向溝３９に内側継手部材２６の端面２６ｄに係止するストッパとしての止め輪４０が装着されている。
【００２８】
ところで、図２に示すように、内側継手部材２６の軸心孔２６ａの入口開口部側には、周方向切欠部３５が設けられ、この周方向切欠部３５の継手開口端縁部に、継手奥側から開口部側に向かって拡開する面取部（チャンファ）３６が設けられている。また、周方向切欠部３５の継手奥側には、開口部側から継手奥側に向かって拡開するテーパ面部３５ａが形成されている。
【００２９】
ダブルオフセット型等速自在継手は、図１に示すように、継手中心Ｏに対し内側継手部材２６の外径面２６ｂの曲率中心Ｏ２（ケージ２９の内球面２９ｂの曲率中心）が継手開口側にオフセットしている。このため、このオフセット分、ボール２７は内側継手部材２６の外径面２６ｂの曲率中心Ｏ２よりも継手奥側に配置される。このため、図６に示すように、作動角θをとる場合、ボール２７は内側継手部材２６のトラック溝２５の奥側部分しか移動しない。
【００３０】
ところで、２つの部材において、荷重が０のときに点で接触する状態は点接触と呼ばれ、これらは荷重が加われば面で接触するようになる。また円筒と平面の接触のように荷重が０のときに線で接触する状態を線接触と呼び、これも荷重が加われば面で接触するようになる。これらの面での接触がヘルツ接触と呼ばれる。
【００３１】
このため、図２に示すように、ボール２７が継手開口側に位置した際のヘルツ接触部Ｈ１は、ラインＬ１を挟んで、継手開口側から継手奥側に跨る範囲となる。ここで、ラインＬ１とは、内側継手部材２６の軸線Ｌと直交するとともに、内側継手部材２６の外径面の曲率中心Ｏ２を含むラインである。また、ボール２７が継手奥側に位置した際にもヘルツ接触部Ｈ２が形成される。なお、ヘルツ接触部Ｈ２の中間位置Ｌ２は、内側継手部材２６の継手奥側端面から範囲Ｈ５だけ内側に入った位置であって、この範囲Ｈ５は図６に示すように作動角θに依存する。
【００３２】
従って、本発明では、ヘルツ接触部Ｈ１のラインＬ１上の中間位置Ｈ１ｃからヘルツ接触部Ｈ２のラインＬ２上の中間位置Ｈ２ｃまでの範囲Ｈ３がボール可動域となる。このため、この範囲Ｈ３以外であって、ヘルツ接触部Ｈ１のラインＬ１上の中間位置Ｈ１ｃから端面２６ｃまでの範囲Ｈ４がボール非可動域となる。
【００３３】
そして、ボール非可動域Ｈ４のトラック溝底の少なくとも継手開口部位（嵌合開始部位４６）の肉厚を、ボール可動域Ｈ３における肉厚よりも厚くしている。この場合、ボール非可動域Ｈ４のトラック溝底に、ボール可動域Ｈ３側から反ボール可動域側（ボール非可動域Ｈ４側）に向かって外径側に傾斜するテーパ状溝底部４３を設けている。このテーパ状溝底部４３は、ヘルツ接触部Ｈ１の継手開口側の端縁Ｈ１ａから内側継手部材２６の開口側の端面２６ｃまでの範囲Ｈ６であり、この範囲が厚肉部となり、この範囲外である範囲Ｈ７が標準厚さ部（トルク伝達に必要な厚さ部）である。この標準厚さ部は、内側継手部材２６の継手奥側の端面２６ｄから、ヘルツ接触部Ｈ１の継手開口側の端縁Ｈ１ａまでの範囲である。これらの範囲の溝底は、内側継手部材２６の軸線に沿うストレート溝底４２としている。図３（ａ）は、ボール可動域Ｈ３における断面図を示し、図３（ｂ）は、ボール非可動域Ｈ４における肉厚部の断面図を示している。このように、ボール非可動域範囲Ｈ４における肉厚部の溝深さがボール可動域Ｈ３の溝深さよりも浅くなっている。
【００３４】
ところで、８個ボールのダブルオフセット型等速自在継手では、ケージ強度を確保するため（ポケット柱の断面積確保）に内側継手部材２６の肉厚を必要以上に厚くせざるを得ない場合がある。その場合、それに引っ張られてトラック溝２５のＰＣＤが大きくなり、外側継手部材２３の外径も大きくなる。このため、作動角θを抑えることができれば、それによってポケット長さが短くでき、ケージポケット柱面積も大きく設定できる。これによって、トラック溝２５のＰＣＤが小さくでき、外側継手部材２３の外径も最適な大きさに設定することが可能となる。
【００３５】
しかしながら、このような場合に、内側継手部材２６の強度が問題となる。このため、ダブルオフセット型等速自在継手のように、内側継手部材２６の強度の最弱部であるシャフト３３との嵌合開始位置４６の肉厚部分を厚くすることにより必要内輪強度が確保でき、外側継手部材２３の外径としては最小の大きさを成立させることが可能となる。このため、使用態様によって、テーパ状溝底部４３のテーパ角度を種々設定できる。
【００３６】
ボール可動域Ｈ３のトラック溝底を内側継手部材２６の軸線方向と平行に延びるストレート溝４２とするとともに、ボール非可動域Ｈ４のトラック溝底に、ボール可動域Ｈ３側から反ボール可動域Ｈ４側に向かって外径側に傾斜するテーパ状溝底部４３を設け、ボール非可動域Ｈ４における内側継手部材２６の肉厚を、ボール可動域Ｈ３における内側継手部材２６の肉厚よりも厚くすることができる。
【００３７】
このように構成することによって、継手開口部位（嵌合開始部位４６）の肉厚を、ボール可動域Ｈ３における肉厚よりも安定して厚くすることができる。しかも、ボール可動域Ｈ３における内側継手部材２６の肉厚を、ボール非可動域Ｈ４における内側継手部材２６の肉厚よりも薄くできる。このため、等速自在継手の小型・軽量化を達成できる。
【００３８】
内側継手部材２６の軸心孔２６ａの内径面に雌スプライン３２が形成され、この軸心孔２６ａに、シャフト３３の端部の雄スプライン３４が嵌入されてこの雄スプライン３４と内側継手部材２６の雌スプライン３２とが嵌合する摺動式等速自在継手であって、内側継手部材２６の継手開口側のトラック溝２５の入口部の嵌合開始部４６における肉厚をボール可動域Ｈ３の肉厚よりも大とするのが好ましい。このように構成することによって、最大着力点の強度を確保することができ、等速自在継手として必要機能を有効に確保できる。
【００３９】
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、６個ボールの等速自在継手であっても、８個ボールの等速自在継手であってもよく、ボール２７の個数は任意である。なお、ダブルオフセット型等速自在継手の内側継手部材２６のトラック溝２５としては、ボール２７の移動領域分しか必要ないことになる。しかしながら、内側継手部材２６の外径面２４はケージ２９の内球面２９ｂとの接触において球面力を支える部分として必要となる。このため、内側継手部材の外径面長さが短い場合、ケージとの接触面積が不足し、球面力を支えることができなくなる。特に高作動角時にスムーズな作動ができなくなったり、極端な場合はケージ破損に至ったりする場合も生じる。
【符号の説明】
【００４０】
２１   内径面
２２   トラック溝
２３   外側継手部材
２４   外径面
２５   トラック溝
２５ａ ボール可動域
２５ｂ ボール非可動域
２６   内側継手部材
２７   トルク伝達ボール
２９   ケージ
２９ａ 外球面
２９ｂ 内球面
３２   外側継手部材
３２   雌スプライン
３３   シャフト
３４   雄スプライン
４２   ストレート溝底
４３   テーパ状溝底部
４６   嵌合開始部位
Ｏ     継手中心
Ｏ１   曲率中心
Ｏ２   曲率中心
Ｈ３  ボール可動域
Ｈ４  ボール非可動域
【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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