(57)【要約】【課題】スプラインの歯数を減少することなく、かつ、等速自在継手全体の外形を大きくすることなく、トリポード部材の高強度化を図る。【解決手段】内周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、第一の回転軸の端部に固定される外側継手部材と、外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなすように径方向厚肉部と径方向薄肉部を円周方向等間隔に交互に形成し、第二の回転軸の端部にスプライン嵌合により固定される内側継手部材１２と、外側継手部材と内側継手部材１２の間に介在して第一の回転軸と第二の回転軸間でトルクを伝達する複数の転動体とを備えた等速自在継手において、内側継手部材１２は第二の回転軸の端部がスプライン嵌合する軸孔２１を有し、その軸孔２１の内径面に形成された雌スプライン２２の対向する一対の歯面２２ａ間に、その歯面２２ａとの繋ぎ部２２ｃを持つ歯底面２２ｂを形成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周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、第一の回転軸の端部に固定される外側継手部材と、外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなすように径方向厚肉部と径方向薄肉部を円周方向等間隔に交互に形成し、第二の回転軸の端部にスプライン嵌合により固定される内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材の間に介在して第一の回転軸と第二の回転軸間でトルクを伝達する複数の転動体とを備えた等速自在継手において、
前記内側継手部材は第二の回転軸の端部がスプライン嵌合する軸孔を有し、その軸孔の内径面に形成された雌スプラインの対向する一対の歯面間に、その歯面との繋ぎ部を持つ歯底面を形成したことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記雌スプラインの歯面と歯底面との繋ぎ部をＲ曲面とした請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記雌スプラインの歯面をストレート面とした請求項１又は２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記雌スプラインのストレート面は、その雌スプラインの歯面内径寄りにて、第二の回転軸の外径面に形成された雄スプラインと接触するようにした請求項３に記載の等速自在継手。
【請求項５】
前記雌スプラインの歯面とスプライン内径面との繋ぎ部をＲ曲面とした請求項１乃至４のいずれか一項に記載の等速自在継手。
【請求項６】
前記内側継手部材は、第二の回転軸の端部に固定されるボス部の外周面に径方向に突出した三本の脚軸を円周方向等間隔に形成したトリポード部材である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の等速自在継手。
【請求項７】
前記内側継手部材は、外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなす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輪である請求項１乃至５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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、航空機、船舶や各種産業機械などの動力伝達部への使用に好適な等速自在継手、例えばトリポード型等速自在継手における内部部品のスプライン形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、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の一種にトリポード型等速自在継手がある。このトリポード型等速自在継手は、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、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構造を備えている。
【０００３】
一般的に、前記トリポード型等速自在継手は、図１２に示すように内周部に軸方向の三本のトラック溝１が形成され、各トラック溝１の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面２を有する外側継手部材３と、半径方向に突出した三本の脚軸４を有するトリポード部材５と、そのトリポード部材５の脚軸４と前記外側継手部材３のローラ案内面２との間に回転自在に収容されたローラ６とを主要な部材として構成される。前記二軸の一方が外側継手部材３に連結され、他方がトリポード部材５に連結される。
【０００４】
このようにトリポード部材５の脚軸４と外側継手部材３のローラ案内面２とがローラ６を介して二軸の回転方向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トルクが等速で伝達される。また、各ローラ６が脚軸４に対して回転しながらローラ案内面２上を転動することにより、外側継手部材３とトリポード部材５との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。
【０００５】
このトリポード型等速自在継手を構成するトリポード部材５は、図１３および図１４に示すように三本の脚軸４を有するボス部７の内径面にトルク伝達用の雌スプライン８を形成した構成を有し、その雌スプライン８は、図１２に示すようにトリポード部材５の内側に圧入される回転軸９の外周面に形成された雄スプライン１０と係合され、両雌雄スプライン８，１０の係合部においてトルク伝達が行われる。このトリポード部材５は、強度が要求されることから、通常、焼入れなどの熱処理を施して硬度を高めるようにしている。
【０００６】
ところで、前述したトリポード型等速自在継手におけるトリポード部材５は、脚軸４の形成部位ｍにおける径方向の肉厚が厚く、脚軸４間の円筒部位ｎにおける径方向の肉厚が薄い。そのため、トリポード部材５の熱処理において、焼入れ後の冷却過程で素材の収縮量がボス部７の周方向で均一にならず、収縮量の大きい円筒部位ｎの内径面が脚軸４の形成部位ｍの内径面より数十μｍ程度大きく内方に変形し、図１３の鎖線ｐで示すようにボス部７の内径面がおむすび形に変形する。
【０００７】
このため、トリポード部材５に回転軸９を圧入して両者を互いに結合した場合、締りばめの嵌め合いであると、円筒部位ｎの内径面における雌スプライン８の締め代が脚軸４の形成部位ｍにおける雌スプライン８の締め代よりも大きく、また、隙間ばめの嵌め合いであると、円筒部位ｎにおける雌スプライン８の隙間が脚軸４の形成部位ｍにおける雌スプライン８の隙間よりも小さくなる。その結果、トルク伝達時に円筒部位ｎの内径面の雌スプライン８に大きな負荷がかかり、肉厚の薄い円筒部位ｎが強度的に弱いという問題があった。
【０００８】
この問題を解消するため、図１５に示すように肉厚が薄くて強度的に弱かった円筒部位ｎの内径面に、雌スプライン８における複数の歯を除去した欠歯部ａを設けた構成のものがある。このように円筒部位ｎの内径面に欠歯部ａを設けたことにより、トルク伝達時にその円筒部位ｎに負荷がかからず、円筒部位ｎからの破損を防止することができ、耐久性の向上が図れる（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
実開平５−１０２８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来のトリポード型等速自在継手では、トリポード部材５の円筒部位ｎの内径面に雌スプライン８の欠歯部ａを設けたことにより、その雌スプライン８における歯数が減少するため、一つの歯にかかる負荷が大きくなり、特に、複数の歯を除去した欠歯部ａに隣接する歯では負荷の応力集中が発生し易く、雌スプライン８の強度低下を招来する虞がある。
【００１１】
なお、前述した特許文献１に開示された手段を用いずにトリポード部材５の強度を向上させる手段としては、トリポード部材５のボス部７の肉厚を大きくする手段も考えられるが、そうすると、等速自在継手全体の外形が大きくなり、好適な手段ではなかった。
【００１２】
そこで、本発明は前記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、スプラインの歯数を減少することなく、かつ、等速自在継手全体の外形を大きくすることなく、トリポード部材の円筒部位を厚肉化して耐久性の向上を図り得る等速自在継手を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内周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、第一の回転軸の端部に固定される外側継手部材と、外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなすように径方向厚肉部と径方向薄肉部を円周方向等間隔に交互に形成し、第二の回転軸の端部にスプライン嵌合により固定される内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材の間に介在して第一の回転軸と第二の回転軸間でトルクを伝達する複数の転動体とを備えた等速自在継手において、前記内側継手部材は第二の回転軸の端部がスプライン嵌合する軸孔を有し、その軸孔の内径面に形成された雌スプラインの対向する一対の歯面間に、その歯面との繋ぎ部を持つ歯底面を形成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る等速自在継手では、内側継手部材の軸孔の内径面に形成された雌スプラインの対向する一対の歯面間に、その歯面との繋ぎ部を持つ歯底面を形成したことにより、雌スプラインの歯数を減少することなく、かつ、等速自在継手全体の外形を大きくすることなく、内側継手部材の径方向薄肉部をその外径面から歯底面まで厚肉化することができる。
【００１５】
前記構成において、雌スプラインの歯面と歯底面との繋ぎ部をＲ曲面状に形成した構成とすれば、その繋ぎ部における応力集中を緩和することができる。
【００１６】
また、前記構成において、雌スプラインの歯面をストレート面状に形成した構成とすれば、第二の回転軸の雄スプラインとの嵌合状態において、前記雌スプラインの歯面が雄スプラインの歯面と接線で接触するので、繰り返し捩りトルクが負荷されて雌スプラインの摩耗が進行しても、その摩耗により雌スプラインに、応力集中による破損の起点となるようなエッジ部が形成され難くなる。
【００１７】
なお、前記構成において、雌スプラインのストレート面が、その雌スプラインの歯面内径寄りにて、第二の回転軸の外径面に形成された雄スプラインと接触するように雌スプラインのストレート面の角度を設定すれば、雌スプラインの摩耗が進行しても、破損起点となるようなエッジ部がより一層形成され難くなる。
【００１８】
さらに、前記構成において、雌スプラインの歯面とその歯面に隣接する雌スプラインの内径面との繋ぎ部をＲ曲面状に形成した構成とすれば、前述の場合と同様、第二の回転軸の雄スプラインとの嵌合状態において、雄スプラインの摩耗が進行しても、その摩耗により雄スプラインに応力集中による破損の起点となるようなエッジ部が形成され難くなる。
【００１９】
なお、前述した本発明は、第二の回転軸の端部に固定されるボス部の外周面に径方向に突出した三本の脚軸を円周方向等間隔に形成したトリポード部材を内側継手部材としたトリポード型等速自在継手に適用可能である。この場合、ボス部の脚軸形成部位間に位置する円筒部位が径方向薄肉部となる。
【００２０】
また、本発明は、外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなす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輪を内側継手部材とした他の等速自在継手にも適用可能である。この場合、トラック溝形成部位が径方向薄肉部となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明をトリポード型等速自在継手に適用した実施形態を以下に詳述する。
【００２２】
図２および図３に示す実施形態のトリポード型等速自在継手は、外側継手部材１１と、内側継手部材であるトリポード部材１２と、転動体であるローラ１３とで主要部が構成され、駆動側と従動側で連結すべき二軸の一方である第一の回転軸３０が外側継手部材１１に連結され、他方である第二の回転軸１４がトリポード部材１２に連結されて作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構成を備えている。
【００２３】
外側継手部材１１は、一端が開口し、他端が閉塞した略円筒カップ状をなし、その他端に第一の回転軸３０が一体的に設けられ、内周部に軸方向の三本のトラック溝１５が中心軸の周りに１２０°間隔で形成されている。各トラック溝１５は、その円周方向で向かい合った側壁にそれぞれ凹曲面状のローラ案内面１６が軸方向に形成されている。トリポード部材１２は、半径方向に突出した三本の脚軸１７を有し、第二の回転軸１４にスプライン嵌合により保持されている。ローラ１３は、複数の針状ころ１８を介して脚軸１７に回転自在に装着され、トリポート部材１２の脚軸１７と外側継手部材１１のローラ案内面１６との間に収容されている。
【００２４】
なお、脚軸１７の外周面は針状ころ１８の内側軌道面とされ、ローラ１３の内周面は針状ころ１８の外側軌道面とされている。ローラ１３の外周面は、ローラ案内面１６に適合する凸球面とされている。針状ころ１８は、総ころ状態で組み込まれ、脚軸１７の先端付近に装着されたサークリップ１９により抜け止めされている。
【００２５】
このトリポード型等速自在継手では、トリポード部材１２の脚軸１７と外側継手部材１１のローラ案内面１６とがローラ１３を介して二軸の回転方向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トルクが等速で伝達される。また、各ローラ１３が脚軸１７に対して回転しながらローラ案内面１６上を転動することにより、外側継手部材１１とトリポード部材１２との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。
【００２６】
トリポード型等速自在継手の一部を構成するトリポード部材１２は、円筒状のボス部２０と、そのボス部２０の中心軸の周りに１２０°間隔で一体的に突設された前述の脚軸１７とからなり、前記ボス部２０の軸心に貫設され、第二の回転軸１４が嵌合される軸孔２１を有する。このトリポード部材１２の軸孔２１の内径面に雌スプライン２２が形成されていると共に、第二の回転軸１４の端部の外径面に雄スプライン２３が形成され、その軸孔２１への第二の回転軸１４の嵌合により両者の雌雄スプライン２２，２３を係合させることによりトルク伝達が可能となる。このトリポード部材１２は、強度が要求されることから、通常、焼入れなどの熱処理を施して硬度を高めるようにしている。
【００２７】
図１に示す実施形態では、トリポード部材１２の軸孔２１の内径面に以下のような形状を有する雌スプライン２２を例えばブローチ加工により形成する。雌スプライン２２は、対向する一対の歯面２２ａ間に、その歯面２２ａとの繋ぎ部２２ｃを持つ歯底面２２ｂを形成した形状を有する。この歯底面２２ｂの形状は、スプライン中心をセンターとする円筒面状である。この形状では、対向する一対の歯面２２ａと歯底面２２ｂとの間に二箇所の繋ぎ部２２ｃを有することになる。
【００２８】
これにより、トリポード部材１２のボス部２０の径方向薄肉部である円筒部位Ｘの厚みＴ（ボス部２０の外径面２４から歯底面２２ｂまでの寸法）を従来品（図中破線で示す形状）の厚みｔよりも大きくすることができる。その結果、雌スプライン２２の歯数を減少することなく、かつ、等速自在継手全体の外形を大きくすることなく、トリポード部材１２のボス部２０の厚肉化でトリポード部材１２の強度向上が図れる。また、この等速自在継手において、繰り返しトルクが第一の回転軸と第二の回転軸１４に両振りで負荷された場合の応力集中を雌スプライン２２の二箇所の繋ぎ部２２ｃに分散することにより、捩り疲労強度のより一層の向上が図れる。
【００２９】
この雌スプライン２２の形状は、平面状の歯底面２２ｂ’（図４参照）、凹Ｒ曲面状の歯底面２２ｂ’’（図５参照）、凸Ｒ曲面状の歯底面２２ｂ’’’（図６参照）などを有するものが可能であり、対向する一対の歯面２２ａと歯底面２２ｂ’（２２ｂ’’，２２ｂ’’’）との繋ぎ部２２ｃが二箇所であり応力を分散する形状であればよい。
【００３０】
また、図７に示すように雌スプライン２２の歯面２２ａと歯底面２２ｂとの繋ぎ部２２ｃ’をＲ曲面状に形成するようにしてもよい。このように繋ぎ部２２ｃ’をＲ曲面状に形成すれば、その繋ぎ部２２ｃ’における応力集中を緩和することができる。この繋ぎ部２２ｃ’のＲ曲面形成は、前述した図４〜図６の各歯底面形状について実現可能である。
【００３１】
ここで、前述した各歯底面形状を有する雌スプライン２２は、インボリュート形状の歯面２２ａを有するが、図８に示すようにインボリュート形状の歯面２３ａを有する雄スプライン２３と嵌合した場合、繰り返し捩りトルクが負荷されることにより、雌雄スプライン２２，２３の嵌合部分の摩耗が進行すると、雌スプライン２２の摩耗によって形成されたエッジ部２５に応力集中が発生して早期破損の起点となる可能性がある。
【００３２】
そこで、これを回避するためには、図９に示すように雌スプライン２２の歯面２２ａ’をストレート面とすればよい。このようにすれば、第二の回転軸１４の雄スプライン２３との嵌合状態において、雌スプライン２２の歯面２２ａ’が雄スプライン２３の歯面２３ａと接線で接触するので、繰り返し捩りトルクが負荷されて雌スプライン２２の摩耗が進行しても、その摩耗により雌スプライン２２に、応力集中による早期破損の起点となるようなエッジ部２５（図８参照）が形成され難くなる。
【００３３】
なお、雌スプライン２２のストレートな歯面２２ａ’が、その雌スプライン２２の歯面内径寄りにて、第二の回転軸１４の雄スプライン２３と接触するように雌スプライン２２の歯面２２ａ’の角度を設定すれば、雌スプライン２２の摩耗が進行しても、破損起点となるようなエッジ部がより一層形成され難くなる。
【００３４】
また、図１０に示すように雌スプライン２２の歯面２２ａとその歯面２２ａに隣接する雌スプライン２２の内径面との繋ぎ部２２ｄをＲ曲面状に形成するようにしてもよい。このように繋ぎ部２２ｄをＲ曲面状に形成すれば、第二の回転軸１４の雄スプライン２３との嵌合状態において、繰り返し捩りトルクが負荷されて雄スプライン２３の摩耗が進行しても、その摩耗により雄スプライン２３に、応力集中による早期破損の起点となるようなエッジ部が形成され難くなる。
【００３５】
なお、前述した実施形態では、第二の回転軸１４の端部に固定されるボス部２０の外周面に径方向に突出した三本の脚軸１７を円周方向等間隔に形成したトリポード部材１２を内側継手部材としたトリポード型等速自在継手に適用した場合について説明したが、他の実施形態として、図１１に示すように外周面に外側継手部材１１のトラック溝１５と対をなすトラック溝２６を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内輪１２’を内側継手部材とした等速自在継手にも適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、内側継手部材の軸孔の内径面に形成された雌スプラインの対向する一対の歯面間に、その歯面との繋ぎ部を持つ歯底面を形成したことにより、雌スプラインの歯数を減少することなく、かつ、等速自在継手全体の外形を大きくすることなく、内側継手部材の径方向薄肉部（その外径面から歯底面まで）を厚肉化することができる。内側継手部材の強度向上が図れて信頼性の高い長寿命の等速自在継手を提供できる。
【００３７】
また、本発明では、雌スプラインの歯面と歯底面との繋ぎ部をＲ曲面とすれば、その繋ぎ部における応力集中を緩和することができる。
【００３８】
さらに、雌スプラインの歯面をストレート面とすれば、第二の回転軸の雄スプラインとの嵌合状態において、繰り返し捩りトルクが負荷されて雌スプラインの摩耗が進行しても、その摩耗により雌スプラインに応力集中による破損の起点となるようなエッジ部が形成され難くなるので、内側継手部材の強度向上を確保することができる。
【００３９】
また、雌スプラインの歯面とスプライン内径面との繋ぎ部をＲ曲面とすれば、前述の場合と同様、第二の回転軸の雄スプラインとの嵌合状態において、雄スプラインの摩耗が進行しても、その摩耗により雄スプラインに応力集中による破損の起点となるようなエッジ部が形成され難くなるので、第二の回転軸の強度向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る等速自在継手の実施形態で、スプライン中心をセンターとする円筒面状の歯底面を有する雌スプラインが形成されたトリポード部材を示す正面図である。
【図２】図１のトリポード部材を組み込んだトリポード型等速自在継手を示す正断面図である。
【図３】図２に示すトリポード型等速自在継手の側断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態で、平面状の歯底面を有する雌スプラインが形成されたトリポード部材を示す正面図である。
【図５】本発明の他の実施形態で、凹Ｒ曲面状の歯底面を有する雌スプラインが形成されたトリポード部材を示す正面図である。
【図６】本発明の他の実施形態で、凸Ｒ曲面状の歯底面を有する雌スプラインが形成されたトリポード部材を示す正面図である。
【図７】本発明の他の実施形態で、雌スプラインの歯面と歯底面との間に位置する繋ぎ部をＲ曲面に形成したトリポード部材を示す正面図である。
【図８】本発明の実施形態で、インボリュート形状の雌雄スプラインを有する等速自在継手を示す正断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態で、図８に示す雌スプラインの歯面をストレート面とした等速自在継手を示す正断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態で、雌スプラインの歯面と隣接する歯面との間に位置する繋ぎ部をＲ曲面に形成したトリポード部材を示す正面図である。
【図１１】本発明の他の等速自在継手に適用した実施形態で、内輪を示す正面図である。
【図１２】一般的なトリポード型等速自在継手を示す側断面図である。
【図１３】図１２のトリポード部材を示す正面図である。
【図１４】図１３のトリポード部材に形成された雌スプラインを示す拡大部分正面図である。
【図１５】等速自在継手の従来例で、雌スプラインに欠歯部を設けたトリポード部材を示す拡大部分正面図である。
【符号の説明】
１１  外側継手部材
１２  内側継手部材（トリポード部材）
１２’  内側継手部材（内輪）
１３  転動体（ローラ）
１４  第二の回転軸
１５  トラック溝
１７  脚軸
２０  ボス部
２１  軸孔
２２  雌スプライン
２２ａ  歯面
２２ｂ  歯底面
２２ｃ，２２ｄ  繋ぎ部
２４  トラック溝
Ｘ  径方向薄肉部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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