(57)【要約】【課題】部品点数を削減できて加工工程の簡略化を図ることができ、しかも軽量化を図ることができる等速自在継手を提供する。【解決手段】外側継手部材と、外側継手部材にトルク伝達部材を介して内装される内側継手部材とを備えた等速自在継手である。内側継手部材とシャフト６１の一部同士を突合せ又は重ね合わせた状態で形成される接合部６２を介して内側継手部材とシャフト６１とを接合一体化する。大径部６４ａが外側継手部材に装着されるとともに小径部６４ｂがシャフト６１に装着されて外側継手部材のシャフト突出側の開口部６３を塞ぐブーツ６４を備える。ブーツ６４にて接合手段に接合部６２を覆う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側継手部材と、この外側継手部材にトルク伝達部材を介して内装される内側継手部材とを備えた等速自在継手であって、
前記内側継手部材とシャフトの一部同士を突合せ又は重ね合わせた状態で形成される接合部を介して内側継手部材とシャフトとを接合一体化したことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
大径部が外側継手部材に装着されるとともに小径部がシャフトに装着されて外側継手部材のシャフト突出側の開口部を塞ぐブーツを備え、このブーツにて、前記内側継手部材とシャフトとの接合部を覆ったことを特徴とする請求項１の等速自在継手。
【請求項３】
ブーツの小径部の内径寸法を内側継手部材または接合部の外径寸法よりも大きくしたことを特徴とする請求項１又は請求項２の等速自在継手。
【請求項４】
摩擦圧接にて接合一体化したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの等速自在継手。
【請求項５】
溶接にて接合一体化したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの等速自在継手。
【請求項６】
内側継手部材のシャフト接合部位と、シャフトの内側継手部材接合部位とに硬度差を付けて、シャフト接合部位と内側継手部材接合部位との圧入による硬度が低い側の塑性変形による接合一体化を行ったことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの等速自在継手。
【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おいて使用されるもので、特に、自動車推進軸（プロペラシャフト）や駆動軸（ドライブシャフト）用の等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロペラシャフト用の等速自在継手は、クロスグルーブタイプのもの（例えば特許文献１）やトリポートタイプのもの等がある。図５に示すクロスグルーブタイプの等速自在継手は、軸線に対して互いに逆方向にねじれたボール溝１を円周方向に交互に形成した外周面２を有する内側継手部材としての内輪３と、軸線に対して互いに逆方向にねじれたボール溝４を円周方向に交互に形成した内周面５を有する外側継手部材としての外輪６と、軸線に対して互いに逆方向にねじれた内輪３のボール溝１と外輪６のボール溝４との交差部に組み込んだトルク伝達ボール７と、内輪３の外周面２と外輪６の内周面５との間に介在してトルク伝達ボール７を円周方向で所定間隔に保持するケージ８とを備える。
【０００３】
内輪３は、その中心孔（内径孔）にスタブシャフト１０の軸部１０ａのスプライン部１１を挿してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。このため、内輪３の内径面１２にスプライン部１３が形成されている。スタブシャフト１０は、前記軸部１０ａと、この軸部１０ａに連設されたマウス部１０ｂとを備える。また、シャフト１０の軸部１０ａのスプライン部１１には周方向溝１５が形成され、この周方向溝１５に抜け止め用の止め輪１６が装着されている。
【０００４】
外輪６のシャフト突出側の開口部はブーツ１７にて塞がれている。ブーツ１７は、ゴム等の弾性部材からなるブーツ本体１８と、このブーツ本体１８に埋設される金属製補強部材１９とを備える。ブーツ本体１８は、大径部１８ａと、小径部１８ｂと、大径部１８ａから反外輪側に延びる中間筒部１８ｃと、この中間筒部１８ｃと小径部１８ｂとを連結する湾曲部１８ｄとからなる。また、補強部材１９は、ブーツ本体１８の中間筒部１８ｃ及び大径部１８ａの一部に埋設される。そして、大径部１８ａが外輪６に外嵌されて、ブーツバンド２０にて締結され、小径部１８ｂがシャフト１０の軸部１０ａに外嵌されて、ブーツバンド２０にて締結される。
【０００５】
また、スタブシャフト１０のマウス部１０ｂには中間シャフト２１が連結される。この場合、マウス部１０ｂの開口端面と、中間シャフト２１の開口端面とが、摩擦圧接等の接合手段にて一体連結されている。ここで、摩擦圧接とは、２母材を突き合わせて相対回転運動させ、推力をくわえてその接触面に摩擦熱を発生させる。その熱によって突き合わせ面、およびその近傍を軟化させ、圧接温度に達すると、相対運動を停止させ、圧接推力をさらに増大させて、２母材の接合を行う方法である。
【０００６】
また、図７に示す等速自在継手は、内周面３１に三本のトラック溝３２が軸方向に形成され、各トラック溝３２の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面３３を有する外側継手部材３４と、外周面３５に径方向に突出した三本の脚軸３６が円周方向等間隔に形成されたトリポード部材３７と、トリポード部材３７の各脚軸３６に回転自在に装着されてトラック溝３２に挿入され、外側継手部材３４とトリポード部材３７間でトルクを伝達するローラ３８とを備える。
【０００７】
トリポード部材３７は、その中心孔（内径孔）にスタブシャフト１０の軸部１０ａのスプライン部１１を挿してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。このため、トリポード部材３７の内径面３９にスプライン部４０が形成されている。また、シャフト１０の軸部１０ａの端部には周方向溝４１が形成され、この周方向溝４１に抜け止め用の止め輪４２が装着されている。
【０００８】
また、この外側継手部材３４のシャフト突出側の開口部は密封装置４５にて密封されている。密封装置４５は、外側継手部材３４に装着されるブーツアダプタ４６と、このブーツアダプタ４６に装着されるブーツ４７とを備える。ブーツアダプタ４６は、大径部４６ａと、大径部４６ａから反外側継手部材側に延びるアダプタ本体部４６ｂとを備える。ブーツ４７は、大径部４７ａと、小径部４７ｂと、小径部４７ｂと大径部４７ａとを連結される折り返し部４７ｃとからなる。そして、アダプタ本体部４６ｂの端部が加締られることによって、ブーツ４７の大径部４７ａがこのブーツアダプタ４６に固着される。また、ブーツ４７の小径部４７ｂはシャフト１０の軸部１０ａに外嵌されて、ブーツバンド４８にて締結される。
【特許文献１】特開２００２−３７２０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、図５に示す等速自在継手であっても、図７に示す等速自在継手であっても、内側継手部材とシャフトとの連結をスプライン結合にて行うとともに、シャフト端部に周方向溝を設け、この周方向溝に止め輪を嵌合させる必要がある。このため、部品点数及び加工工数が多く、組立性に劣るものであった。すなわち、図５及び図７に示すものでは、内輪のスプライン加工（スプラインブローチ加工）、シャフトの止め輪用の溝加工、スプライン圧入工程、止め輪組み付け工程を必要としていた。
【００１０】
ところで、止め輪を必要とする場合、止め輪が装着されていなければ、内側継手部材に対してシャフトが抜けることになる。このため、止め輪の有無は品質確認重点項目となっている。そこで、組み立てられた状態（アセンブリ状態）で、図８に示すように止め輪４２が内側継手部材（この場合、トリポード部材３７）から露出するものであれば、確認し易いが、図６に示すように、止め輪１６が内側継手部材（内輪）３の内部に配置させるものの外観検査では、止め輪の有無の確認を行いにくく、外観検査ではない品質確認のための工程を必要として、組立工程が多くなって生産性に劣るものである。
【００１１】
さらに、図５や図７に示す等速自在継手のようにスプライン嵌合では、円周方向にガタが生じるおそれがある。このガタを抑制するため、通常はスプラインに捩れ角を考慮して圧入設計を行っている。しかしながら、このように、設計したとしても、圧入荷重の工程能力及びスプライン精度の工程能力からガタが生じる場合がある。また、通常運転の負荷によるスプライン部の摩耗によりガタが生じる場合がある。プロペラシャフトは、高速回転で使用され、振動抑制の為、円周、半径方向のガタはより小さい方が望ましい。しかも、近年においては、軽量化のニーズが高まっており、対応する必要がある。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みて、部品点数を削減できて加工工程の簡略化を図ることができ、しかも軽量化を図ることができる等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の等速自在継手は、外側継手部材と、この外側継手部材にトルク伝達部材を介して内装される内側継手部材とを備えた等速自在継手であって、前記内側継手部材とシャフトの一部同士を突合せ又は重ね合わせた状態で形成される接合部を介して内側継手部材とシャフトとを接合一体化するものである。ここで、接合一体化とは、内側継手部材とシャフトとを継ぎ合わせて（突合状としたり重ね合わせ状等したりして）連結一体化することであり、従来のような止め輪を使用した連結手段を省いた一体化である。
【００１４】
本発明の等速自在継手では、内側継手部材にシャフトが接合一体化されるので、内側継手部材にシャフト係合用のスプラインを形成する必要がないとともに、抜け止用の止め輪を必要としない。しかも、円周方向のガタも発生しない。
【００１５】
大径部が外側継手部材に装着されるとともに小径部がシャフトに装着されて外側継手部材のシャフト突出側の開口部を塞ぐブーツを備え、このブーツにて、前記内側継手部材とシャフトとの接合部を覆うのが好ましい。このように、接合部をブーツにて覆うことによって、接合部がシールされた状態となって、接合部が外気に晒されることがなくなる。
【００１６】
ブーツの小径部の内径寸法を内側継手部材または接合部の外径寸法よりも大きくするのが好ましく、このように設定することによって、内側継手部材とシャフトとの接合作業の容易化を図ることができる。
【００１７】
接合には、リベット、ボルト・ナット等の機械的接合や冶金的接合等があるが、この等速自在継手では冶金的接合である摩擦圧接や溶接にて接合一体化するのが好ましい。また、内側継手部材のシャフト接合部位と、シャフトの内側継手部材接合部位とに硬度差を付けて、シャフト接合部位と内側継手部材接合部位との圧入による硬度が低い側の塑性変形による接合であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の等速自在継手によれば、抜け止用の止め輪を必要としないので、部品点数及び加工工数の減少を図って、軽量化及びコスト低減を達成できる。また、止め輪の有無の品質確認作業を必要とせず、生産性に優れしかも高品質の製品を提供することができる。しかも、内側継手部材とシャフトとはスプライン嵌合ではないので、円周方向のガタを生じず、安定した回転伝達が可能であるとともに、ガタによる騒音、内側継手部材やシャフトの傷みもなくなる。
【００１９】
接合部をブーツにて覆うことによって、接合部がシールされた状態となって、接合部が外気に晒されることがなくなり、外的な要因による接合部乃至その近傍における腐食や破損を防ぐことができる。これによって、等速自在継手として長期にわたって安定した機能を発揮することができる。
【００２０】
ブーツとシャフトとの接合作業の容易化を図ることができ、生産性の向上を一層図ることができる。
【００２１】
摩擦圧接にて接合一体化したり、溶接にて接合一体化したりすることによって、安定した結合力で内側継手部材とシャフトとを結合することができる。また、塑性変形による接合であれば、圧入するのみであればよいので、結合作業性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２３】
図１に本発明に係る等速自在継手を示す。この等速自在継手はクロスグルーブタイプであって、軸線に対して互いに逆方向にねじれたボール溝５１を円周方向に交互に形成した外周面５２を有する内側継手部材としての内輪５３と、軸線に対して互いに逆方向にねじれたボール溝５４を円周方向に交互に形成した内周面５５を有する外側継手部材としての外輪５６と、軸線に対して互いに逆方向にねじれた内輪５３のボール溝５１と外輪５６のボール溝５４との交差部に組み込んだトルク伝達部材としてのボール５７と、内輪５３の外周面５２と外輪５６の内周面５５との間に介在してトルク伝達ボール５７を円周方向で所定間隔に保持するケージ５８とを備える。なお、実施形態では、ケージの最小内径が内輪の最大外径よりも大きいノンフロートタイプを示しているが、等速自在継手として、ケージの最小内径が内輪の最大外径よりも小さいフロートタイプであってもよい。
【００２４】
内輪５３は、ボール溝５１が形成された本体５３ａと、この本体５３ａから突出する短円筒部５３ｂとからなり、この短円筒部５３ｂと中間シャフト６１との間に形成される接合部６２を介して、内輪５３とシャフト６１とが、図２に示すように接合一体化される。
【００２５】
中間シャフト６１は、大径の本体部６１ａと、この本体部６１ａにテーパ部６１ｃを介して連設される小径端部６１ｂとを備え、小径端部６１ｂの径寸法（内径及び外径）が内輪５３の短円筒部５３ｂの径寸法（内径及び外径）と略同一に設定している。
【００２６】
ここで、接合とは、内輪５３とシャフトとの継ぎ合わせて連結一体化することである。この実施形態における接合の手段（接合手段）は摩擦接合を用いている。ここで、摩擦接合とは、２母材を突合わせて相対回転運動させ、推力をくわえてその接触面に摩擦熱を発生させる。その熱によって突き合わせ面、およびその近傍を軟化させ、圧接温度に達すると、相対運動を停止させ、圧接推力をさらに増大させて、２母材の接合を行う方法である。このため、内輪５３の短円筒部５３ｂの端面とシャフト６１の小径端部６１ｂの端面とをつき合わせて、内輪５３側と中間シャフト６１側とのいずれか一方、又は両者を相互に回転させることによって、この摩擦接合を行うことができる。これによって、内輪５３と中間シャフト６１とを、その軸心同士が一致した状態で、内輪５３とシャフト６１とが一体固定される。すなわち、内輪５３とシャフト６１の一部同士を突合せた状態で接合部６２を形成している。
【００２７】
摩擦接合にて接合されてなる接合部６２は、外輪５６のシャフト突出側の開口部６３を塞ぐブーツ６４にて覆われている。ブーツ６４は、大径部６４ａと、小径部６４ｂと、大径部６４ａと小径部６４ｂとの間の蛇腹部６４ｃとを備える。大径部６４ａは、外輪５６の外径面開口側の装着部６５に外嵌されてブーツバンド６６が締結されることによって、外輪５６に固定される。小径部６４ｂは、シャフト６１の本体部６１ａのテーパ部６１ｃ側に設けられた肉厚部からなる装着部６７に外嵌されてブーツバンド６８が締結されることによって、シャフト６１に固定される。このように、ブーツ６４にて密封された空間内に接合部６２が配置される。
【００２８】
また、小径部６４ｂがシャフト６１の本体部６１ａの装着部６７に外嵌されるものであるので、ブーツ６４の小径部６４ｂの内径寸法は内側継手部材または接合部６２の外径寸法よりも大きくなっている。なお、ブーツ６４の材質として、従来からこの種の等速自在継手に使用されているゴムや樹脂等の種々のものを用いることができる。
【００２９】
外輪５６の開口部側の内径面には周方向溝７０が形成され、この周方向溝７０に内部部品（内輪５３、ボール５７、ケージ等の組立体）の外輪５６からの抜け防止の止め輪７１を嵌着させている。
【００３０】
本発明の等速自在継手では、内側継手部材に対してシャフトを接合一体化ものであるので、抜け止用の止め輪を必要としない。このため、部品点数及び加工工数の減少を図って、軽量化及びコスト低減を達成できる。また、止め輪の有無の品質確認作業を必要とせず、生産性に優れしかも高品質の製品を提供することができる。しかも、内側継手部材とシャフト６１とはスプライン嵌合ではないので、円周方向のガタを生じさせず、安定した回転伝達が可能であるとともに、ガタによる騒音、内側継手部材やシャフト６１の傷みもなくなる。
【００３１】
接合部６２をブーツ６４にて覆うことによって、接合部６２がシールされた状態となって、接合部６２が外気に晒されることがなくなり、外的な要因による接合部乃至その近傍における腐食や破損を防ぐことができる。これによって、等速自在継手として長期にわたって安定した機能を発揮することができる。
【００３２】
ブーツ６４の小径部６４ｂの内径寸法を内側継手部材または接合部６２の外径寸法よりも大きくすることによって、ブーツとシャフト６１との接合作業の容易化を図ることができ、生産性の向上を一層図ることができる。
【００３３】
接合手段として、前記実施形態のように、摩擦圧接を使用することによって、安定した結合力で内側継手部材とシャフト６１とを結合することができる。また、摩擦圧接の利点である予備的な表面処理が簡略で、接合時間が短く、他の接合法と比してエネルギー効率が高い点等の摩擦圧接の利点も備えている。さらに、異種金属接合可能であって、内側継手部材とシャフトとが異種金属であってもよい。
【００３４】
接合手段として、図３に示すように、溶接を用いてもよい。この場合、内輪５３の短円筒部５３ｂに周方向切欠部７２を設け、この周方向切欠部７２にシャフト６１の小径端部６１ｂの端縁７３を嵌合させ、この状態でこの嵌合部位を溶接している。すなわち、内輪５３とシャフト６１の一部同士を重ね合わせて状態で接合部６２を形成している。なお、図３において、７５がビード部である。逆に、シャフト６１の小径端部６１ｂ側に周方向切欠部７２を設け、この周方向切欠部７２に内輪５３の短円筒部５３ｂを嵌合させ、この状態でこの嵌合部位を溶接してもよい。
【００３５】
このように、接合手段に溶接を使用しても、安定した結合力で内側継手部材とシャフト６１とを結合することができる。なお、溶接としては、アーク溶接やスポット溶接等の種々の溶接方法を用いることができる。
【００３６】
接合手段として、図４に示すように、内輪５３のシャフト接合部位７７と、シャフト６１の内側継手部材接合部位（内輪接合部位）７８とに硬度差を付けて、シャフト接合部位７７と内側継手部材接合部位７８との圧入による硬度が低い側の塑性変形による接合（塑性接合）であってもよい。
【００３７】
すなわち、シャフト６１の小径端部６１ｂの内輪側端部の外周部を、硬化処理（熱処理）を行って内輪接合部位７８を形成し、この内輪接合部位７８を内輪５３の短円筒部５３ｂより硬度を高くする。また、内輪接合部位７８の外径を、内輪５３の短円筒部５３ｂの内径よりも僅かに大きく設定する。この状態で、シャフト６１の小径端部６１ｂを内輪５３の短円筒部５３ｂの内径面に圧入する。この圧入によって、内輪５３の短円筒部５３ｂの内径面のシャフト接合部位７７が塑性変形して、シャフト接合部位７７と内輪接合部位７８とが隙間無く圧接（密接）する。これによって、内側継手部材５３とシャフト６１とを結合することができる。なあ、この場合も、内輪５３とシャフト６１の一部同士を重ね合わせて状態で接合部６２を形成している。
【００３８】
このような塑性変形による接合であれば、圧入するのみであればよいので、結合作業性の向上を図ることができる。
【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、例えば、等速自在継手としては、ダブルオフセット型やトリポード型であってもよい。また、塑性接合を用いる場合、前記実施形態では、内輪接合部位７８の硬度をシャフト接合部位７７の硬度よりも高くしているが、逆にシャフト接合部位７７の硬度を内輪接合部位７８の硬度よりも高くしてもよい。さらに、前記実施形態では、内輪接合部位７８を内径側に配置しているが、逆にシャフト接合部位７７を内径側に配置してもよい。また、等速自在継手としては、プロペラシャフト用であってもドライブシャフト用であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態を示す等速自在継手の断面図である。
【図２】前記等速自在継手の接合部の拡大断面図である。
【図３】前記等速自在継手の接合部の変形例を示す拡大断面図である。
【図４】前記等速自在継手の接合部の他の変形例を示す拡大断面図である。
【図５】従来の等速自在継手の断面図である。
【図６】前記図５の要部断面図である。
【図７】従来の他の等速自在継手の断面図である。
【図８】前記図７の要部断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
６１    シャフト
６２    接合部
６３    開口部
６４    ブーツ
６４ａ  大径部
６４ｂ  小径部
７７    シャフト接合部位
７８    内側継手部材接合部位
【図１】
2008232292.tif 000003
【図２】
2008232292.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008232292.tif 000008
【図７】
2008232292.tif 000009
【図８】
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